JPH0357834A - 車載エンジンの制御弁制御装置 - 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、自動車エンジンの燃料供給系に使用される制
御弁、例えばスロットル弁をステップモータによって駆
動するスロットル弁駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、自動車の発進及び走行中において、エンジンの
駆動力を受けて回転する車輪に伝わる１・ルクが路面の
摩擦力より必要以上に大きい場合、車輪が空転してスリ
ップすることがある。このような車輪のスリップ状態を
解消するには過大トルクを小さくする必要がある。過大
トルクを小さくするには、アクセルペダルの踏込量を加
減することによって、アクセルペダルと連繋しているエ
ンジンの吸気管内に回動自在に設けられているスロット
ル弁の開度を絞る方向に調節し、吸入空気量あるいは吸
入混合気量を減らしてエンジンの出力を適正に保たなけ
ればならないが、ドライバ自身の力によって踏込量を正
確にコントロールすることは困難である。

このような不具合を解消するために、スロットル弁機構
にステップモータを連結して、このステップモータを車
輪の空軒状態に応じて制御することにした装置が提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このスロットル弁の制御用ステップモータは
小型軽量であることが望ましいが、小型軽量化するとト
ルクが小さくなり、スロットル弁の戻しばねに打ち勝つ
トルクを発生することができない。また、トルクを大き
くする為に電流を大きくすると発熱する。これらの問題
を解決する為に、ステップモータのデューティ制御を行
い、トルクが必要なときにはパルス幅を広げ、トルクが
不必要なときにはパルス幅を狭くする技術が提案されて
いる。

しかしながら、このデューティ制御を行う場合、スロッ
トル弁機構に対してステップモータのトルク特性を適合
させないとスリップが発生したり、位置のエラーが発生
する。例えば、停止保持状態にあるステップモータを起
動する場合、停止保持１１１における小さなバルスデュ
ーティ比から作動時における大きなパルスデューティ比
にパルスデューティ比を可変した電流を供給すると同時
にステップモータを回転起動すると、戻しばねの付勢力
等の影響によりステップモータの起動位置が不安定とな
り、ステップモータの起動トルク性能を有効に利用する
ことができない。

そこで本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目
的は、停止保持状態にあるステップモータを起動するに
際して、ステップモータを停止状態に保持するのに必要
なバルスデューティ比からステップモータを作動させる
のに必要なパルスデューティ比に変えた電流をステップ
モータに供給し、ステップモータがより安定した停止位
置にて停止するまで待ってその後にステップモータを回
転することによってステップモータの起動トルク性能を
ａ効に、十分に利用することができる制御弁制御装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明に係る制御弁制御装置
は、スプリングにより附勢された制御弁（スロットル弁
、チョーク弁等）と、上記制御弁を駆動するステップモ
ータと、複数の電界効果トランジスタを備え、上記ステ
ップモータを駆動するための駆動回路と、上記ステップ
モータを停止状態から起動させるときには、上記駆動回
路に対して出力するパルス信号を、上記ステップモータ
を停止状態に保持するのに必要なデューティ比から上記
ステップモータを作動させるのに必要なデューティ比に
変え、所定時間が経過した後に上記ステップモータを起
動すべく上記駆動回路を制御する制御手段と、を備えた
構成とした。

〔作用〕

上記構戊において、ステップモータを駆動するため駆動
回路を、複数の電界効果トランジスタを用いて構成する
とともに、ステップモータを停止状態から起動させると
きには、駆動回路に対して出力するパルス信号を、ステ
ップモータを停止状態に保持するに必要なデューティ比
からステップモータを作動させるのに必要なデューティ
比に変え、所定時間が経過した後にステップモータを起
動すべく駆動回路を制御することとしたので、停止保持
状態にあるステップモータを起動するに際して、ステッ
プモータを停止状態に保１４７するのに必要なパルスデ
ューティ比からステップモータを駆動させるのに必要な
パルスデューティ比に可変した電流をステップモータに
供給し、ステップモータがより安定した停止位置にて停
止するまで待ってその後にステップモータを回転するこ
とによってステップモータの起動トルク性能を有効に、
十分に利用することができる。又、電界効果トランジス
タを用いて駆動回路を形成したので、電界効果トランジ
スタを並列に接続することができ、バイポーラトランジ
スタを用いて駆動回路を形成したときと比較して結線の
自由度が高くなった。

〔実施例〕 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

まず、第１図に基づき、本発明の一実施例に係る制御弁
制御装置を説明する。

第１図において、軸１の左端側にはアクセルペダルと連
動する部材２が取り付けられているとともに、該部材２
の近傍に、該部材２と係合して第１図矢印方向に回動可
能にスロットルドラム３が取り付けられている。スロッ
トルドラム３には、ワイヤ４が巻回されているとともに
、アクセル開度センサ５が取り付けられている。軸１の
略中央部にはスロットル弁が取り付けられており、一方
軸１の右端側には、スロットル制御レバー７を初め、ス
ロットルレバー８、スロットルセンサ９が取り付けられ
ている。スロットル制御レバー７には、ディスタンスギ
ア１０が歯合されており、このディスタンスギア１０と
スロットル制御レバー７には、一端側が固定された戻し
ばね１１，１１′の他端側か取り付けられている。ディ
スタンスギア１０には、ステップモータ１２の回転軸に
取り付けられたギア１３が歯合されている。

上記構成において、アクセルペダル（図示しない）の踏
込みによってｌｄｌ　１がこのアクセルペダルと連動し
て第１図時計方向に回動したときには、スロットル弁６
は全開方向に回動ずる。一方、ステップモータ１２の第
１図反時計方向への回転に伴う軸ｌの第１図反時計方向
への回動によって、それまで開いていたスロットル弁６
は、全開方向へと回動する。スロットルセンサ９は、ス
ロットル弁６の開度を検知して制御部へと出力する。

制御部は、車輌のスリップ状態を解消する為に要求され
る目標開度信号と、実際のスロットル弁の開度を示すス
ロットルセンサ７の出力信号を読み込んで、両信号の偏
差に基づき、ステップモータ１２を駆動する。

第２図は、本発明の一実施例に従うスロットル弁駆動装
置の制御回路を示した図である。この制御回路は、上記
第ｌ図にて示したステップモータ１２の駆動を制御する
ために設けられている。

第２図に図示した制御回路は、制御部ｌ５を始め、ステ
ップモータ１２を駆動するため駆動回路１６、制御部１
５の制御下で駆動回路１６に対しデューティ比可変のパ
ルス電流を供給する方形波パルス発振回路１７及び制御
部１５の制御下で駆動回路１６を構成するステップモー
タ１２の各相を各別に励磁（駆動）するための信号を出
力する振り分け回路１８を備えている。上述した構成に
ついて更に詳述する。

即ち、方形波パルス発振回路１７は、制御部１５の制御
下で、ステップモータ１２が停止状態にあるときには、
戻しばね１１の附勢力に打ち勝って停止状態を保持し続
けるのに必要なトルクをステップモータ１２に発生させ
るために、本実施例ではバルスデューティ比１５％の方
形波パルス信号を出力する。又、方形波パルス発振回路
１７は、制御部１５の制御下で、ステップモータ１２を
作動するときには、戻しばね１１の附勢力に打ち勝って
回転駆動が、可能なトルクをステップモータ１２に発生
させるために′、本実施例ではパルスデューティ比５０
％の方形波パルス信号を出力する。

駆動回路１６を構成しているチョッピング用のＰ型電界
効果トランジスタ（以下、ｒＦＥＴＪと？う。）５は、
そのドレインーゲート間に定電圧ダイオードＺＤ５が接
続されていて、方形波バルス発振回路１７から出力され
る方形波パルス信号に応じてＯＮ／ＯＦＦＬ，、直流電
源１９から出力される電流を、ステップモーター２を構
成している各相のコイルＬ　　，Ｌ　　，Ｌ　　，Ｌ　
　側に供給１　　２　　３　　４ する。上記ステップモーター２を構成している各相は、
それぞれコイルを始め、オン／オフ動作することによっ
てコイルに流れる電流を制御するＮ型ＦＥＴ，Ｎ型ＦＥ
Ｔを逆電圧から保護する保護ダイオード、上記各Ｎ型Ｆ
ＥＴのドレイン側と直流電源１つ側との間に接続されて
いるダイオード及び定電圧ダイオード等から戒っている
。即ち、上記ステップモーター２を構成している第１相
は、コイルＬ　を始め、Ｎ型ＦＥＴ　　，保護ダイオー
１　　　　　　　　　　１ ドＤ　１ダイオードＤ１■から成っており、上記スｌ チップモーター２を構成している第２相は、コイルＬ　
を始め、Ｎ型ＦＥＴ　　，保護ダイオード２２ Ｄ　１ダイオードＤ２２から成っており、上記ステ２ ップモーター２を構威している第３相は、コイルＬ　を
始め、Ｎ型ＦＥＴ　　，保訝ダイオードＤ３、３３ ダイオードＤ３３から成っている。更に、上記ステップ
モーター２を構威している第４相は、コイルＬ　を始め
、Ｎ型ＦＥＴ　　，保護ダイオードＤ４、４４ ダイオードＤ４４から成っている。なお、定電圧ダイオ
ードＺＤ６は、上記保護ダイオードＤ１〜Ｄ４のカソー
ド側と直流電源１９との間に接続されている。

又、Ｎ型ＦＥＴ１のゲートとＮ型ＦＥＴ２のゲートとは
、定電圧ダイオードＺＤ，ＺＤ２を通ｌ して接続されており、Ｎ型ＦＥＴ３のゲートとＮ型ＦＥ
Ｔ４のゲートとは、定電圧ダイオードＺＤ，ＺＤ　　を
通して接続されている。更に、３４ Ｎ型ＦＥＴ　　のソースとＮ型ＦＥＴ２回路のソーｌ スとは、抵抗Ｒ１を通して上記定電圧ダイオードＺＤ，
ＺＤ２が接続されている回路に接続され１ ている。又、Ｎ型ＦＥＴ３のソースとＮ型ＦＥＴ　　の
ソースとは、抵抗Ｒ２を通して上記定４ 電圧ダイオードＺＤ，ＺＤ４が接続されている３ 回路に接続されている。

制御部ｌ５は、前述したように、方形波パルス発振回路
１７、振り分け回路１８を介して駆動回路１６を制御す
る。制御部１５は、ステップモータ１２を低速度、高ト
ルクにて駆動したときには、振り分け回路１８から低周
波数のモータ駆動信号が出力されるように振り分け回路
１８を制御し、ステップモータ１２を高速度、低トルク
にて駆動したときには振り分け回路１８から高周波数の
モータ駆動信号が出力されるように振り分け回路１８を
制御する。制御部１５は、例えば、１相励磁によってス
テップモータ１２を駆動するときには、Ｎ型ＦＥＴ　　
，ＮＪ４２ＦＥＴ　　．．Ｎ型ＦＥＴ　　ＳＮ１　　　
　　　　２　　　　　　　３ ｕＦＥＴ４の順に、或いはこれとは逆にＮ型ＦＥＴ４、
Ｎ’Ｃ２ＦＥＴ　　，Ｎ型ＦＥＴ，Ｎ型ＦＥＴ３２ １の順に各Ｎ型ＦＥＴを導通すべく振り分け回路１８の
駆動を制御する。

上述した構成において、停止保持状態にあるステップモ
ータ１２を作動状態に移行する場合の制御態様は、以下
の通りである。即ち、ステップモータ１２を停止保持状
態に置いているときには、第３図にて示すように、振り
分け回路１８を制御することによってデューティ比を１
５％としたパルス信号を駆動回路６に印加し、ステップ
モータ１２を起動するに際しては、ステップモータ１２
を作動状態とすることか可能なデューティ比５０％に可
変し、ステップモータ１２が乱準位置に静止した後に、
振り分け回路１８を制御したステップモータ１２を起動
することとなる。

上記内容は、２相励磁のステップモータに関して述べた
ものであるが、１相励磁又は１−２相励磁のステップモ
ータにも本発明が適用可能なのは勿論である。又、静止
状態を保持するためにステップモータに対して印加され
るパルス信号のデューティ比、作動状態を保持するため
にステップモータに対して印加されるパルス信号のデュ
ーティ比はともに上記数値にのみ限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明にれば、ステップモータを
停止状態から駆動状態に切り換えるときには、駆動回路
に対して出力するパルス信号を、ステップモータを停止
状態に保持するのに必要なデューティ比からステップモ
ータを駆動させるのに必要なデューティ比に可変し、所
定時間が経過した後にステップモータを起動すべく駆動
回路を制御することとしたので、停止保持状態にあるス
テップモータを起動するに際して、ステップモータを停
止状態に保持するのに必要なバルスデューティ比からス
テップモータを駆動させるのに必要なパルスデューティ
比に可変した電流をステップモータに供給し、ステップ
モータがより安定した停止位置にて停止するまで待って
その後にステップモータを回転することによってステッ
プモータの起動トルク性能を脊効に、十分に利用するこ
とができる。又、電界効果トランジスタを用いて駆動回
路を形成したので、電界効果トランジスタを並列に接続
することができ、バイポーラトランジスタを用いて駆動
回路を形威したときと比較して結線の自由度が高くなっ
た。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る制御弁制御装置の堰本
的構成を示す斜視図、第２図は第１図に示す制御弁制御
装置に適用できる制御回路を示す図、第３図は第２図に
示す制御回路の動作を示すタイミングチャートである。 ６・・・スロットル弁、１１．１１’　・・・戻しばね
、１２・・・ステップモータ、１５・・・制御部、１６
・・・駆動回路、１７・・・方形波パルス発振回路、１
８・・・振り分け回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スプリングにより附勢された制御弁と、 前記制御弁を駆動するステップモータと、 電界効果トランジスタを備え、前記ステップモータを駆
   動する駆動回路と、 前記ステップモータを停止状態から起動させるときには
   、前記駆動回路に対して出力するパルス信号を、前記ス
   テップモータを停止状態に保持するのに必要なデューテ
   ィ比から前記ステップモータを作動させるのに必要なデ
   ューティ比に可変し、所定時間が経過した後に前記ステ
   ップモータを起動すべく前記駆動回路を制御する制御手
   段と、を備えたことを特徴とする制御弁制御装置。