JPH02119640A - エンジン吸気絞り弁の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車のエンジンの回転速度を制御するため吸
気管路に設置されている絞り弁を電気的アクチュエータ
によって所定開度に制御する方法に関するものである。

（従来の技術） 自動車のエンジンの吸気管路に設置されている絞り弁は
運転者のアクセルペダル操作によって開閉される。この
ため、自動車を長時間運転する場合、アクセルペダルを
放置しても所要の変速制御が行なわれるイージードライ
ブシステムや指定の一定速度が維持されるクルーズコン
トロールシステムを使用しテ運転者の疲労の軽減を計る
ことが一部の自動車に採用されていることは周知である
。これらのシステムを採用した場合、絞り弁はアクセル
ペダルとアクチュエータとのいずれかによって開閉され
、アクチュエータは電気モータ式または負圧式のいずれ
かで構成されいずれもエンジン運転状態に応じて電子式
制御装置から送られる電気信号によって位置制御される
。

ところが、これらのアクチュエータはいずれもかなり大
形で自動車の狭いエンジンルーム内での設置に制限を受
けるとともに構造が複雑であるばかりか、特に負圧式の
ものは負圧を電磁弁で制御しているので応答性が劣ると
ともに絞り弁の微細な開度制御を行なうことができない
という欠点がある。また電気モータ式のものは負正式の
ものに比べて応答性や制御性にすぐれているが、電磁気
作用を動作原理としているため小形コンピュータからな
る電子式制御装置に対する雑音発生源となり、更に小形
軽量にして構造が簡単であるとともに高い応答性と制御
性とを兼備したものが得られず、いずれも狭いエンジン
ルーム内に設置して微細な開度制御を適正に行なわせる
アクチュエータとして漕足できない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明が解決しようとする技術的課題は。

絞り弁のアクチエエータとして電気モータを用い、且つ
この電気モータとして電磁気作用を動作原理とすること
なく全く別の作動原理で運転される小形軽量にして構造
が簡単であるとともに高い応答性と制御性とを兼備した
ものを用い、絞り弁を微細且つ適正に開度制御して良好
なエンジン制御が行なわれるエンジン吸気絞り弁の制御
方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 前記技術的課題を解決するため、不発明は吸気管路に設
置した絞り弁を開閉する自動走行制御用のアクチュエー
タとして、互いに反対方向の分極処理を施した多数個の
圧電片を交互に配置した圧電体の二つを並べて弾性体に
積層した固定子と前記弾性体に圧接した可動子とからな
り前記弾性体に発生させた進行波によって前記可動子を
移動させる構成のモータを用い、進行波を発生させるた
め前記二つの圧電体のそれぞれに印加する二種類の高周
波電圧の位相をエンジンの運転状態に応じて制御するこ
とＫより前記可動子を所定の方向へ移動させ、前記可動
子に連動させて前記絞り弁を所定の開閉方向へ駆動する
。という手段を講じた。

絞り弁は一般に蝶形であり、弁軸に固着した板状の弁体
が回転往復動して吸気管路の通路面積を無段階に調整す
るので、モータも回転往復運動する構成のものが用いら
れるが。

直線往復動する絞り弁の場合は直線往復運動するモータ
が用いられることは言うまでもない。

次に、本発明がアクチュエータとして用いるモータは、
第３図に示した原理図を参照して互いに反対方向の分極
処理を施したセラミックスからなる多数個の圧電片１．
２．３．４．５．６゜７．８を交互に配置してこれを二
つの群に区分し、第一の群に属する圧電片１．２．３．
４および第二の群に属する圧電片５．６．７．８を電極
９．１０の上にそれぞれ互いに隣接させて貼合せること
によって固定積層するとともに各圧電片ｌ・・・・・・
８０反対側の面に電極１１．１２をそれぞれ固定積層し
て二つの圧電体１３．１４を構成し。

これを−平面上に並べて銅合金などで作られた帯状の弾
性体１８に電極１１．１２を固定積層することによって
固定子１９とし、アルミニウム合金などで作られた帯状
の可動子２０を弾性体１８の表面に圧接させた構成とな
っている。尚。

両面に電極１６．１７を固定ｆｆｒＭＬだ分極処理が施
すれないセラミックスなどからなるス／Ｉｃ　−サ１５
が二つの圧電体１３．１４の向かい合った圧電片４．５
の間に互いに隣接して装入配置されている。

二つの圧電体１３．１４には互いに位相が異なる二種類
の高周波電圧φ１．φ２を印加するようになっており、
且つ二つの圧電体１３．１４の相互位置の位相をφ１．
φ２の波長λに対して例えば当だけずらすようにスペー
サ１５の長さが設定され、また各圧電片ｌ・・・・・・
８の長さはそλ れぞれ乙に設定されている。

第一の圧電体１３に高周波電圧φ嘔を印加すると、圧電
片１．２．３．４には長さ方向の伸長と収縮とが交互に
現出し、これらが互いに隣接して電極に積層されている
ため厚さ方向の収縮と伸長とが交互に発生することとな
って弾性体１８を共振させ、波形Ｗ１で示すような定在
波を発生する。−万、第二の圧電体１４に高周波電圧φ
２を印加したときも圧電片５．６．７．８に長さ方向の
収縮と伸長とが交互に生じ、波形Ｗ２で示すような定在
波を発生する。

第３図ではφ１とφ２どの位相は９０°とされており、
二つの定在波Ｗ１　、Ｗ２が相互干渉して合成波即ち進
行波ｗＯを弾性体１８の表面に発生することとなる。こ
の進行波ＷＯは弾性体１Ｂの内部の体積弾性による縦波
とずれ弾性によろ横波とが合成されたものであって、超
音波振動の状態で一方向へ伝播する。そして、可動子２
０は進行波ＷＱの各頂点において弾性体１８と接触でる
こととなり、摩擦力により進行波ＷＯの伝播方向と反対
の方向へ移動するのである。

ここで、可動子２０の移動速度と方向とを制御する手段
として、高周波電圧φ１．φ２の周波数を制御する方法
と位相を制御する方法とが考えられるが、前者の方法で
は弾性体１８の共振状態の制約のため一定値以下の移動
速度で可動子２０を制御することができないばかりか。

正逆運転を行なう場合は各別の回路によって高周波電圧
を交替させなければならず、更に停止のためφ１．φ２
の供給を停止させる回路が必要となり、絞り弁の微速制
御が行なえないとともに回路および制御要素が複雑なも
のとなる。これに対して、後者の方法では位相をずらす
ことにより進行波ＷＯの伝播速度が変化し１位相が０°
、１８０°、３６０°　のときそれぞれゼロとなるもの
であり１弾性体１８の共振状態は周波数による制約を受
けたいたぬ一定値以下の微速制御が可能である′ととも
に、制御用パラメータから位相を算出して高周波電圧φ
１゜φ２を発信すればよいため回路および制御要素がき
わめて簡単であるという利点があり２本発明ではこの方
法を採用した。

尚、第３図に示した進行波Ｗｏの伝播速度はφ１とφ２
どの位相が９０°のとき最大であり、これより位相を増
大させると次第に低下して１８０°　のときゼロとなり
１次に方向が反対となって伝播速度を次第に上昇し２７
０°のとき最大となる。従って、絞り弁を往復運動させ
るには回転動および直線動のいずれの場合であっても位
相を９００〜２７０°の範囲で制御する。

また、このような位相を設定するパラメータとして、エ
ンジンの回転速度制御のため一般に採用されているエン
ジンの実際回転速度と目標回転速度との差を用いるが、
その演算は比例定数をＰ、３分定数をＩ、微分定数をり
。

エンジン回転速度の変化量をΔＮｌ、ΔＮ２．ΔＮ３と
して Ｐ−ΔＮｌ＋Ｉ−ΔＮｚ＋Ｄ＊ΔＮ３　＋１８０（ｔｌ
ｅｌｅ）の式で行なわれる。更に、この式で位相を演算
するにあたって、　Ｐ、Ｉ、Ｄを現在の絞り弁開度によ
り補正することもある。

（実　施　例） 図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において９図示しないエンジンに空気を送る吸気
管路３１に、弁軸３２に円板形の弁体３３を固着した絞
り弁Ｖが設置され、モータＭの可動子２０と弁軸３２と
が連結されて電子式制御装置Ｃから圧電体１３．１４に
送られる高周波電圧によって可動子２０が所定方向へ所
定速度で回転し、吸気管路３１０通路面積を無段階に調
整して二／ジン吸気量を制御し、これによってエンジン
回転速度が所定値に制御される。

第２図は第１図のモータＭを分解して示したものであっ
て、二つの圧電体１３．１４とスペーサ１５とは環状に
配置され、この圧電体１３゜１４に積層した弾性体１８
も帯環状に形成されている。また１弾性体１８に圧接さ
せた可動子２０も帯環状に形成され、この可動体２０を
固着した同根状の支持体３４の中心に弁軸３２が固結さ
れる。

（発明の効果） 本発明によると、二種類の高周波電圧によって弾性体に
進行波を発生させこの進行波で可動子を移動させる構成
のモータを用いたので小形軽量で構造簡単であるととも
に電子式制御装置に対する雑音の発生がなく、自動車の
狭いエンジンルームに設置するのに適している。そして
、高周波電圧の位相をエンジンの運転状態に応じてずら
すという簡単な制御手段で絞り弁を停止から最大速度ま
で高い応答性と制御性をもって無段階に駆動し、また殊
にアイドル時に要求される微少空気流量を微細な開度制
御をもって高精度で適正に制御して良好なエンジン制御
を行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面略図、第２図は第１図
のモータの分解平面略図、第３図は本発明に用いるモー
タの原理を説明する図である。 １、２．３．４．５．６．７．８・・・・・・圧電片、
　９，１０，１１．１２・・・・・・電極、　１３．１
４・・・・・・圧電体、１８・・・・・・弾性体。 １９・・・・・・固定子、２０・・・・・・可動子、３
１・・・・・・吸気管路、Ｃ・・・・・・電子式制御装
置１Ｍ・・・・・・モータ。 ■・・・・・・絞り弁 ＼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気管路に設置した絞り弁を開閉する自動走行制
   御用のアクチュエータとして、互いに反対方向の分極処
   理を施した多数個の圧電片を交互に配置した圧電体の二
   つを並べて弾性体に積層した固定子と前記弾性体に圧接
   した可動子とからなり前記弾性体に発生させた進行波に
   よつて前記可動子を移動させる構成のモータを用い、進
   行波を発生させるため前記圧電体のそれぞれに印加する
   二種類の高周波電圧の位相をエンジンの運転状態に応じ
   て制御することにより前記可動子を所定の方向へ移動さ
   せ、前記可動子に連動させて前記絞り弁を所定の開閉方
   向へ駆動することを特徴とするエンジン吸気絞り弁の制
   御方法。