JPH02173328A - スロットル弁駆動方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は税調を起こさずにスロットル弁の開度を電動モ
ータで制御することができるスロットル弁駆動方法に関
する。

（従来の技術） アクセルペダルと連動してその開度が制御される主スロ
ットル弁の他に電動モータによりその開度が制御される
副スロツトル弁を車両用エンジンの吸気経路に直列に設
け、アクセルペダルの操作とは無関係に副スロツトル弁
の開度を制御することにより、例えば、始動時の急加速
時のように駆動輪がスリップする場合に、副スロツトル
弁の開度を小さくするようにしてエンジンへの吸入空気
量を減少させて、エンジン出力トルクを低減させるよう
にしたトラクションコントロール装置が知られている。

（発明が解決しようとする課題） このようなトラクションコントロール装置においては、
電動モータとしてステッピングモータのように励磁相を
切替える毎にモータを所定角度ずつ回動させて副スロツ
トル弁の開度を所定角度ｅｏずつ回動制御している。

ここで、ステッピングモータの励磁を切替えると第６図
に示すように副スロッＩ・ル弁は所定開度θ０を中心に
減衰振動する。そこで、ステッピングモータの励磁切替
を第７図に示すように副スロツトル弁の開度が上記所定
開度θ０を越えた直後のＬｌのタイミングで行なった場
合には、副スロツトル弁の開度のオーバシュートが助長
されてステッピングモータが脱調して、副スロツトル弁
の開度か制御不可能になるという問題点がある。また、
電動モータの励磁切替を第８図に示すように副スロツト
ル弁の開度が」二記所定開度ｅＯを越えた後所定開度θ
０を逆方向に戻るｔ２のタイミングで行なった場合には
、副スロツトル弁の開度を次の開度ｅ１まで到達させま
でに時間がかかり、スロットル弁の開度制御に時間がか
かるという問題点がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、電動モータをスロットル弁の開度を制御するアクチュ
エータとして使用し、電動モータの励磁コイルの励磁か
選択的に切替られる毎にその回転軸が所定角度ずつ回動
され、該回転軸と連動する回転軸を有するスロットル弁
の開度か励磁中の励磁コイルに対応する開度になるよう
に制御されるスロットル弁駆動方法において、上記励磁
コイルの切替を上記アクチュエータ系の自由振動の周期
と同振動の減衰特性とに基づいて設定された所定時間経
過後に行なうようにして、スロットル弁の開度を制御す
る際のモータの脱調を防止することができるスロットル
弁駆動方法を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するだめの手段及び作用）電動モータをス
ロットル弁の開度を制御するアクチュエータとして使用
し、電動モータの励磁コイルの励磁が選択的に切替られ
る毎にその回転軸が所定角度ずつ回動され、該回転軸と
連動する回転軸を有するスロットル弁の開度が励磁中の
励磁コイルに対応する開度になるように制御されるスロ
ットル弁駆動方法において、上記励磁コイルの切替を上
記アクチュエータ系の自由振動の周期と同振動の減衰特
性とに基づいて設定された所定時間経過後に行なうよう
にしたスロットル弁駆動方法である。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例に係わるスロット
ル弁駆動方法について説明する。第１図は加速時に駆動
輪のスリップを防止するトラクションコントロール装置
の全体的構成図である。

第１図において、１１はエアクリーナである。エアクリ
ーナー１から吸入された吸入空気は吸気導入路１２に直
列に配設された副スロツトル弁１３、主スロットル弁１
４を介してエンジン（図示せず）のシリンダ室に供給さ
れる。上記主スロットル弁１４の開度はアクセルペダル
の操作量に応じて変化され、その開度は例えばポテンシ
ョメータよりなるスロットルポジションセンサＴＰＳＩ
により検出される。

上記副スロツトル弁１３の開度は上記アクセルペダルと
は無関係に例えばステッピングモーター５よりなる駆動
機構によりその開度が制御される。また、副スロツトル
弁１３は常時全開方向にコイルばね１６により付勢され
ている。また、上記副スロツトル弁１３の開度は例えば
ポテンショメータよりなるスロットルポジションセンサ
ＴＰＳ２により検出される。

さらに、上記副スロツトル弁１３の全開位置になると閉
成する全開スイッチＰＳＷが設けられている。

上記スロットルポジションセンサー“ＰＳｌにより検出
される主スロットル弁Ｉ４の開度信号及び上記全開スイ
ッチＦＳｗからの信号はトラクションコントローラー７
に入力される。さらに、上記スロットルポジションセン
サＴＰＳ２から出力される副スロットル弁１３の開度信
号は上記トラクションコントロラ１７に入力されると共
にモータ駆動制御部１８に入力される。上記トラクショ
ンコントローラ１７は駆動輪速度と従動輪速度の差に応
じたスリップ量を。

検出し、このスリップ量がなくなるような目標エンジン
出力を算出し、この目標エンジン出力を得るための必要
な吸入空気量を算出し、該吸入空気量を確保するための
上記副スロツトル弁１３の目標開度を算出し、この目標
開度に相当する数のパルス信号ｐ１をモータ駆動制御部
１８に出力して、エンジン出力トルクを上記目標エンジ
ン出力になるように制御して、駆動輪のスリップを低減
させている。

上記パルス信号ｐ１はモータ駆動制御部１８に入力され
る。このモータ駆動制御部１８は切替スイッチ１８ｓを
有しており、上記切替スイッチ１８ｓが接点ａ側に閉じ
られている場合には上記トラクションコントローラ１７
から出力されるパルス信号ｐ１が分配回路１８ｄに入力
される。一方、上記切替スイッチ１８ｓが接点す側に閉
じられている場合には、パルス発生源１．８ｐから出力
される所定周期を持つパルス信号ｐ２が上記分配回路１
８ｄに入力される。なお、このパルス信号ｐ２の周期は
上記パルス信号ｐ１の周期よりも長く設定されている。

さらに、上記切替スイッチ１８ｓが接点Ｃ側に閉じられ
ている場合には、上記パルス信号ｐ１及びｐ２の分配回
路１８ｄへの入力は停止される。そして、上記分配回路
１８ｄは上記パルス信号ｐ１あるいはｐ２が入力される
とラインａ１〜ａ４に所定時間Ｔ毎に順次選択的にトラ
ンジスタ導通信号を出力する。従って、所定時間Ｔ毎に
後述する励磁コイルの切替えが行われて、ロータ１５ｒ
が１ステツプ角ずつ回動される。この励磁切替えにより
、ロータ１５ｒが１ステツプ角だけ回動されると、ロー
タ１５ｒは副スロツトル弁１３の質量、コイルばね１６
の付勢力等により決定されるアクチュエータ系の自由振
動周期と減衰特性に基づき１ステツプだけ回動された位
置を中心に減衰振動を行なう。ここで、上記減衰振動の
うちどのタイミングで次の励磁切替えを行なっても脱調
が生じないか予め把握されており、そのタイミングは所
定時間Ｔ経過時に設定されている。つまり、本実施例に
おいては、第５図に示すように上記アクチュエータ系の
２振動周期経過後の時間ｔ３に設定される。

上記ラインａ１〜ａ４はステッパモータ駆動回路１９内
のトランジスタＱ１〜Ｑ４にそれぞれ接続される。

上記トランジスタＱ１〜Ｑ４のコレクタは上記ステッピ
ングモーター５（例えば、ハイブリッドＰＭ型）の４相
の励磁コイルＡ、Ａ、Ｂ、Ｈの一端にそれぞれ接続され
る（以下、特定の励磁コイルを示さない場合には励磁コ
イルで総称することにする）。

また、上記各励磁コイルの他端は電圧ｖ１を有する図示
しない電源の正極に接続され、上記トランジスタＱ１〜
Ｑ４のそれぞれのエミッタは上記電源の負極に接続され
ている。従って、トランジスタＱｌ−Ｑ４を選択的に導
通ずることにより４相の励磁コイルを選択的に励磁する
ことができる。

ここで、第３図にｌ相励磁の場合の各ステップにおいて
励磁される励磁コイルを「○」で示し、第４図に１−２
相励磁の場合各ステップにおいて励磁される励磁コイル
「○］で示しておく。

第３図及び第４図に示すように各ステップにおける励磁
コイルが切替えられる毎にロータ１．５ｒを回転させる
トルクが発生して、ロータＬ５ｒが１ステツプ角ずつ回
転され、副スロツトル弁１３は上記ステップ角に応じた
角度だけ回動される。従って、副スロツトル弁１３は上
記トランジョンコントローラ１７からモータ駆動制御部
１８に入力されるパルス信号ｐ１のパルス数に応じた角
度だけ回動される。

第１図に示した副スロツトル弁１３の位置は全開位置を
示しており、上記パルス数に応じて副スロツトル弁１３
は矢印Ａ（閉方向）方向に回動制御される。

また、上記励磁コイル毎に第２図に示すような断線検出
回路２０が設けられており、各断線検出回路２０により
対応する励磁コイルの断線が検出されると電圧レベルが
零となる断線検出信号ｄ１〜ｄ４はモータ駆動制御部１
８に入力される。

第２図を参照して断線検出回路２０の構成について説明
する。第２図はＡ相の励磁コイルの断線を検出する断線
検１七回路を示している。同断線検出回路はダイオード
ＤＩと抵抗Ｒ１，Ｒ２によって構成されて、第１図の駆
動回路１９に対し第２図中に示すように組込まれ、抵抗
Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点ｄの電圧レベルＶｄを断線検出
信号ｄｌとして使用される。そして、トランジスタＱ１
かオフ状態で励磁コイルＡが正常のときは、上記電圧レ
ベルＶｄは前記電圧■１を励磁コイルの巻線抵抗と上記
抵抗Ｒ２とで分圧した電圧となり、トランジスタＱ１が
オン状態の場合で励磁コイルＡが正常のときは、上記電
圧レベルＶｄはトランジスタＱ１のコレクタとエミッタ
間に発生ずる電圧となる。一方、励磁コイルＡが断線し
ていると、上記トランジスタＱ１のオン・オフ状態には
かかわらず、接続点ｄには電圧が発生せず、上記電圧レ
ベルＶｄは零となる。従って、上記断線検出信号ｄ１は
」１記電圧レベルＶｄか零であることによって励磁コイ
ルの断線を示している。

次に、上記のように構成された本発明の一実施例の動作
について説明する。ます、トラクション１　］ コントローラ１７は駆動輪速度と従動輪速度の差に応じ
たスリップ量を検出し、このスリップ量かなくなるよう
な目標エンジン出力を算出し、この目標エンジン出力を
得るための必要な吸入空気量を算出し、該吸入空気量を
確保するための」二記副スロットル弁１３の１」標開度
を算出し、この目標開度に相当する数のパルス信号ｐ１
をモータ駆動制御部１８に出力して、エンジン出力トル
クを上記１」標エンジン出力になるように制御して、駆
動輪のスリップを低減させている。１相励磁の場合には
、」−記パルス信号ｐ１が切替スイッチ１８ｓを介して
モタ駆動制御部１８に入力されると、分配回路Ｌ８ｄか
ら所定時間Ｔ毎に第４図に「○」で示した励磁コイルに
対応するトランジスタＱ１〜Ｑ４にラインａ１〜ａ４を
介して順次］・ランジスタ導通（諷号が出力される。こ
れにより、上記パルス信号ｐ１がモータ駆動制御部１８
に入力されると、励磁される励磁コイルが所定時間Ｔ毎
に順次切替わって、」１記ロータ］、　５　ｒが１ステ
ツプ角ずつ回動され、ロータ１．５ｒの回動角に対応し
た角度たけ副スロツトル弁１３が回］　２ 動される。このため、副スロツトル弁１３の目標開度に
対応する数のパルス信号がモータ駆動制御部１８に人力
されると、副スロツトル弁１３がそのｌ」標開度になる
ようにその開度が制御されて、エンジン出力か低減され
る。

このように、副スロットル弁１３の振動がある程度減衰
された所定時間Ｔ毎にモータ１５の励磁を切替えている
ので、モータ１３が税調を起こしたり、駆動の応答遅れ
か発生したりすることはない。

次に、本発明の他の実施例について第９図を参照して説
明する。第９図はステッピングモータ１５の励磁切替え
のタイミングを決定する制御回路を機能ブロックで表わ
したものであり、モータ駆動制御部１８に設けられるも
のである。第９図において、スロットルポジションセン
サＴＰＳ２で検出される副スロツ］・ル弁１３の位置ｅ
は減算部２０に送られて目標位置との偏差Δθか求めら
れる。さらに、上記位置θは微分部２１において微分さ
れて副スロットル弁１３の開速度θが算出される。そし
て、モタ１５の回転方向が正転である場合にはスイッチ
ｓｌ、ｓ２は接点ａ、ａ’及び接点す、ｂ’側に連動し
て閉成され、モータ１５の回転方向が逆転である場合に
はスイッチｓｌ、ｓ２は接点Ｃ，Ｃ’及び接点ｄ、ｄ’
側に連動して閉成される。」二足接点ａ　−ｄと接点ａ
′〜ｄ′間には比較器２２〜２４が設けられている。こ
れら比較器２２〜２４は上記偏差Δｅ及び開速度θが設
定範囲（正転時はθｏｐ＜ΔθくθＩＦ、θＯＦ＜　ｅ
　＜θＩＦであり逆転時はｅＯＢ＜Δθくθ１１３．　
　ｅ　ＯＢ＜　ｅ　＜　ｅ　ＩＢＩＩ：設定される）内
にあれば、論理“］”信号をそれぞれ出力する。そして
、モータ１５が正転の場合には比較器２２及び２４の出
力信号がアンド回路２６に入力されて論理積がとられ、
モータ１５が逆転の場合には比較器２３及び２５の出力
信号がアンド回路２６に入力されて論理積がとられる。

そして、アンド回路２６からモータ１５の励磁相を切替
える励磁切替信号が出力される。つまり、アンド回路２
６から論理“］”信号が出力されると、モータ１３の励
磁相が切替えられてロータ１５ｒが次の１ステツプ角だ
け回動し始める。

］　４ 上記のように構成することにより、目標スロットル開度
とスロットルポジションセンサＴＰＳ２で検出されるス
ロットル開度θとの偏差Δｅを検出すると共に、スロッ
トル開速度θを微分部２１で算出し、上記偏差Δθが比
較器２２で設定された範囲内にあり、スロットル開速度
ｅが比較器２４で設定された範囲内にあれば、アンド回
路２６から論理“１″信号か出力されて、モータ１５の
励磁相の切替えが行われる。つまり、正転時の場合に第
１０図に示すように偏差Δｅかｅ　ＯＦ＜Δ０＜ｅｌ、
Ｐに入り、スロットル開速度ｅがｅ　ＯＦ＜　ｅ　＜　
ｅ　ＩＦとなる時刻ｔ４のタイミングで励磁切替えが行
われる。このように、スロットル開度ｅが目標位置に近
付きしかもその時の開速度が設定範囲にあれば励磁切替
えを行なってもモータ１５の税調を防止することができ
る。一方、モータ１５が逆転する場合にはスイッチｓ１
及びｓ２は接点ｃ、ｄ及び接点ｃ　／　、　　ｄ　／側
に閉じられる。以下、比較器２３及び２５において行わ
れる比較内容か正転時に比較器２２．２４で行われる比
較内容と異なる以外は上記した正転時の制御と同じよう
にして励磁切替えが行われる。

ところで、副スロツトル弁１３は全開方向（正転方向）
にばね１６により付勢されている。従って、モータが逆
転する場合には、ロータ１５ｒはコイルばね１６の付勢
力に抗して回動されることになる。

このため、逆転方向のアクチュエータ系の自由振動周期
と減衰特性は正転方向とは異なったものとなるため、逆
転時の比較器２３．２５の比較範囲は正転時の比較器２
２．２４の比較内容と異なる値を採用しているが、いず
れか小さいほうの値を共通して用いても良い。

なお、上記実施例においては２つのスロットル弁を有す
るトラクションコントロール装置の副スロツトル弁の開
度を制御するステッピングモータ１５の励磁相を切替え
るタイミングについて場合について説明したが、１つの
スロットル弁だけでアクセルペダルの操作量に応じた吸
入空気量の制御の他にアクセルペダルの操作量とは無関
係に吸入空気量の制御を行なうシステムにおいても適用
することができる。また、噴射ポンプレバーにステツピ
ングモータを使用した場合でも同様に適用できる。

さらに、上記実施例においては電動モータとしてステッ
ピングモータを使用したが、ＤＣブラシレスモータであ
っても良い。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、電動モタをスロッ
トル弁の開度を制御するアクチュエータとして使用し、
電動モータの励磁コイルの励磁が選択的に切替られる毎
にその回転軸が所定角度ずつ回動され、該回転軸と連動
する回転軸を有するスロットル弁の開度が励磁中の励磁
コイルに対応する開度になるように制御されるスロット
ル弁駆動方法において、上記励磁コイルの切替を上記ア
クチュエータ系の自由振動が所定の状態に収まってから
行なうようにしたのでスロットル弁の開度を制御する際
のモータの脱調及び応答遅れを防止することができるス
ロットル弁駆動方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるスロットル弁駆動方法が実施さ
れるトラクションコントロール装置を示すブロック図、
第２図は断線検出回路を示す図、第３図は１相励磁の各
ステップでの励磁コイルを示す図、第４図は１相−２相
励磁での各ステップでの励磁コイルを示す図、第５図乃
至第８図は副スロツトル弁の開度の振動を示す図、第９
図は励磁切替えのタイミングを決定する制御回路を示す
機能ブロック図、第１０図はスロットル開度及びスロッ
トル開速度の経時変化を示す図である。 １３・・・副スロツトル弁、１４・・・主スロットル弁
、１５・・・ステッピングモータ、１７・・・トラクシ
ョンコントローラ、１８・・・モータ駆動制御部、１．
８６・・分配回路、１８ｐ・・・パルス発生源、１８Ｓ
・・・スイッチ、１９・・・ステッパモータ駆動回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 断線検出信号べ１ 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動モータをスロットル弁の開度を制御するアク
   チュエータとして使用し、電動モータの励磁コイルの励
   磁が選択的に切替られる毎にその回転軸が所定角度ずつ
   回動され、該回転軸と連動する回転軸を有するスロット
   ル弁の開度が励磁中の励磁コイルに対応する開度になる
   ように制御されるスロットル弁駆動方法において、上記
   励磁コイルの切替を上記アクチュエータ系の自由振動の
   周期と同振動の減衰特性とに基づいて設定された所定時
   間経過後に行なうようにしたことを特徴とするスロット
   ル弁駆動方法。
2. （２）電動モータをスロットル弁の開度を制御するアク
   チュエータとして使用し、電動モータの励磁コイルの励
   磁が選択的に切替られる毎にその回転軸が所定角度ずつ
   回動され、該回転軸と連動する回転軸を有するスロット
   ル弁の開度が励磁中の励磁コイルに対応する開度になる
   ように制御されるスロットル弁駆動方法において、上記
   励磁コイルの切替を上記スロットル弁開度の目標値との
   偏差が所定値以内になり、上記スロットル弁開度の時間
   的変化率が設定値以内になってから行なうようにしたこ
   とを特徴とするスロットル弁駆動方法。