JPH0357838A - 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トルクが路面の摩
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威
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
混合気息を減らしてエンジンの出力を適性に保たなけれ
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、スロットル弁機購
にステップモータを連結して、このステップモータを車
輪の空転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
ルクか小さくなり、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か発生したり、暁置のエラーが発生
する。例えば、上記方注にあっては、自動車に搭裁され
れているバッテリからの出力電圧に基づいて前述したパ
ルス信号のデューティ比制御が実施されており、実際に
ステップモータの各相やコモンラインに流れている電流
値の大きさに応じて上記パルス信号のデューティ比制御
を行なうような構成とはなっていなかった。

そのため、バルスモー夕のトルク値が一定になるように
精度良く上記パルス信号のデューティ比を制御すること
が困難であった。

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、ステップモータの各相を流れる電流を抵抗を通し
て帰還せしめ、この帰還せしめた値によりステップモー
タに印加するパルス信号のデューティ比を制御すること
によって、ステップモータのトルクの値がバッテリ電圧
の変動にかかわらず一定になるような高精度のバルスデ
ューティ比制御が可能なスロットル弁駆動装置を提供す
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スロットル弁駆
動装置は、スプリングによって附勢された制御弁（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、前記ステップモータを構成する各相に
デューティ比可変のパルス信号を印加することによって
前記ステップモータを停止保持状態又は作動状態に制御
する制御手段と、荊記ステップモータの各相又は前記ス
テップモータの各相に給電する給電線路を流れる電流の
大きさに応じて前記制御手段からステップモータの各相
に印加されるパルス信号のデューティ比を補正する補正
手段と、を備えた構成とした。

〔作用〕

上記摺成において、ステップモータの各相又はステップ
モータの各相に給電する給電線路を流れる電流の大きさ
に応じて制御手段からステップモータの各相に印加され
るパルス信号のデユーティ比を補正することとしたので
、ステップモータのトルクの直が一定になるような高精
度のパルスデューティ比制御が可能となった。

〔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。ｌ［ｈ
　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′の他端側が取り付けられてい
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。

上記構或において、アクセルペダル（図示しない）の踏
込みによって軸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
方向に回動する。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Ｉｌｈ　１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、全閉方向へと回動する。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。第２図にて図示した構
成の制御回路は、第１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。

この制御回路は、制御部１５を始め、ステソプモータ１
２を駆動するための駆動回路１６、制御部１５の制御下
で駆動回路１６に対して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ｔ１４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に允生させ
るために、本実施例ではパルスデューティ比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
駆動するときには、戻しばね１１の附費力に打ち勝って
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。

振り分け回路１８は、制御部１５の制御下で、ステップ
モータ１２の各相に対応して駆動回路１６に設けられて
いるＭ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　１〜４をＯＮ／ＯＦＦす
べく、所定のデューティ比を持ったパルス信号を逐次出
力する。振り分け回路１８は、又、駆動回路１６を溝或
するトランジスタアレイＴ　　の出力側をモニタして、
このモニタした結ｒａ２ 果を制御部１５に与えるようになっている。

次に、駆動回路１６を横或する各部について詳述する。

前述したトランジスタアレイＴ　　は、振り分ｒａ２ け回路１８から出力されるパルス信号を反転させて人力
し、ステップモータ１２の１〜４相に対応して駆動回路
１６に設けられているＭ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ１〜４を
夫々電圧駆動するため上記信号を増幅して所定の電圧を
持ったパルス信号を出力する。

Ｍ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　１〜４は、夫々、上記トラン
ジスタアレイＴ　　等を通して印加される電圧信号を受
ｒａ２ けてＯ　Ｎ／Ｏ　Ｆ　Ｆ動作することによって、ステッ
プモータ１２の各相を購成するコイル１〜４を駆動／停
止するものである。前述したＭ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ１
のドレイン〜ソース間にはダイオードＤ１が接続されて
いるとともに、そのドレインとコイル１との間にもダイ
オードＤ１１が接続されている。又、上記Ｍ　Ｏ　Ｓ　
Ｆ　Ｅ　Ｔ　１のゲートと私分回路ＩＣ２の反転入力端
子との間には、定電圧ダイオードＺＤｌが接続されてい
る。ＭＯＳＦＥＴ２のドレイン〜ソース間には、ダイオ
ードＤ２が接続されているとともに、そのドレインとコ
イル２との間にもダイオードＤ２２が接続されている。

又、上記ＭＯＳＦＥＴ２のゲートと積分回路ＩＣＩの反
転入力端子との間には、定電圧ダイオードＺＤ２が接続
されている。ＭＯＳＦＥＴ３のドレイン〜ソース間には
、上記と同様に、ダイオードＤ３が接読されているとと
もに、そのドレインとコイル３との問にもダイオードＤ
３３が接続されている。又、上記Ｍ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　
Ｔ　３のゲートと積分回路ＩＣ’２の反転入力端子との
間には、定電圧ダイオードＺＤ３が接続されている。更
に、Ｍ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　４のトレイン〜ソース間
には、上記と同様に、ダイオードＤ４か楼続されている
とともに、そのドレインとコイル４との間にもダイオー
ドＤ４４が接続されている。又、上記Ｍ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　
Ｅ　Ｔ　４のゲートと積分回路ＩＣＩの反転入力端子と
の間には、定電圧ダイオードＺＤ４が接続されている。

コイル４とダイオードＤ４４との間にはダイオードＤ４
８が、コイル３とダイオードＤ３３との間にはダイオー
ドＤ３Ｇが、コイル２とダイオードＤ２２との間にはダ
イオードＤ２４が、コイル１とダイオードＤ１．との間
にはダイオードＤｌ２が夫々接続されていて、これら各
ダイオードＤ　　，Ｄ　　，Ｄ　　，Ｄ　　は、定４８
　　　３Ｂ　　　２４　　　１２ 電圧ダイオードＺＤ５及びリレー（図示しない）を通し
てバソテリ１つと接続されている。

枯分回路ＩＣＩと積分回路ＩＣ２とは、同様な＋７．７
或となっている。積分回路ＩＣＩは、抵抗Ｒ３を通して
方形波パルス発振回路１７から出力された方形波パルス
信号を非反転入力端子を通して受け、非反転入力端子と
接続されている帰還用コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３とによ
って決まる方形波パルス信号の積分波形（三角波）を、
反転入力端子に抵抗Ｒ２を通して帰還されるステップモ
ータ１２の２相又は４相を流れる電流値によって決まる
しきい値にてスライスするとともに、このスライスした
信号を出力するようになっている。

積分回路ＩＣ２も、上記積分回路ＩＣＩと同｛１に、抵
抗Ｒ４を通して方形波パルス発振回路１７から出力され
た方形波パルス信号を非反転入力端子を通して受け、非
反転入力端子と接読されている帰還用コンデンサＣ２と
低抗Ｒ，とによって決まる方形波パルス信号の積分波形
（三角波）を、反転入力端子に抵抗Ｒ１を通して帰還さ
れるステップモータのＩ　Ｉ目又は３相を流れる電流値
によって決まるしきい値にてスライスするとともに、こ
のスライスした信号を出力するようになっている。

トランジスタアレイＴ　　は、積分回路ＩＣＩｒａｌ 又は、積分回路ＩＣ２から出力された上記信号を受けて
、ステップモータ１２の１，３相に対してバッテリ１つ
からの出力電圧を供給するチョッパ用ＭＯＳＦＥＴ５、
又はステップモータ１２の２，４相に対してバッテリ１
９からの出力電圧を洪給するチョッパ用ＭＯＳＦＥＴ６
を夫々電圧駆動するために上記信号を反転、増幅して所
定の電圧を持ったパルス信号を出力するようになってい
る。

チョッパ用ＭＯＳＦＥＴ５、チョッパ用ＭＯＳＦＥＴ６
は略同様である。

チョッパ用ＭＯＳＦＥＴ５、チョッパ用ＭＯＳＦ　ＥＴ
６は、夫々、上記トランジスタアレイＴ　　等を通して
印加される電圧信号を受けてＯｒ　＋ｉ　ｌ Ｎ／Ｏ　Ｆ　Ｆ動作することによって、リレー（図示し
ない）を通してバッテリ１つから供給される電力を受け
て、リレー（図示しない）及びコモンラインＣＭＬ　１
はコモンラインＣ　Ｍ　Ｌ　２を通してコイル１．３又
はコイル２，４に対して給電するようになっている。チ
ョッパ用Ｍ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　５のドレイン側には
ドレイン抵抗Ｒ５が接続されているとともに、そのドレ
イン〜ゲート間には定電圧ダイオートＺ　Ｄ　６が接続
されている。間柱に、チョッパ用ＭＯＳＦＥＴ６のトレ
イン側にはドレイン抵抗Ｒ６が接続されてるとともに、
そのドレイン〜ゲート間には定電圧ダイオードＺＤ７が
接続されている。なお、上記コモンラインＣＭＬ　１，
ＣＭＬ２とアース間には、ダイオードＤ　　，Ｄ５５６
Ｂ が接続されている。リセット回路１６ａは、制御部１５
とトランジスタアレイＴ　　の出力側とのｒａ２ 間に接続されており、制御部１５からリセット信号が出
力されることによってトランジスタアレイＴｒａ２の出
力をリセットするようになっている。

又、ステップモータ１２の１〜４相に供給される電流の
デューティ比が適宜な値に設定されるときには、デュー
ティ比良否ｉ１１定回路１６ｂからはデューティ比かＯ
Ｋであることを示す論理レベル信号が制御部１５に出力
される。これとは逆に、デューティ比が不適当な値に設
定されるときには、デューティ比良否判定回路１６ｂか
らはデューティ比ＦＡＩＬを示す論理レベル信号が制御
部１５に出力される。制御部１５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いときには、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、ステップモーター２を高速度、低ト
ルクにて駆動したいときには振り分け回路１８から高周
波数のパルス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相励磁にてステ
ップモーター２を駆動するときには、Ｍ　Ｏ　Ｓ　ＦＥ
ＴＩ，ＭＯＳＦＥＴ２，ＭＯＳＦＥＴ３，ＭＯＳＦＥＴ
４の順に或いはこれとは逆にＭ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　ＥＴ４，
ＭＯＳＦＥＴ３，　ＭＯＳＦＥＴ２，ＭＯＳＦＥＴＩの
順に各ＭＯＳＦＥＴを導入すべく振り分け回路１８の駆
動を制御する。

本実施例において、ステップモーター２の１〜４相に夫
々流れる電流を、抵抗Ｒ　１又はＲ２をｌ 通して積分回悠Ｉ　Ｃ　１又は積分回路ＩＣ２に夫々帰
還するように構成したが、コモンラインＣＭＬ１，ＣＭ
Ｌ２を夫々流れる電流を、抵抗を通して積分回路ＩＣＩ
又は積分回路ＩＣ２に夫々帰還するように構或すること
としてもよい。

上記１，１．７戊において、ステップモータ１２の第１
相に流れる電流を検知することによって方形波パルス発
振回路１７からステップモータ１２の第１相に印加され
るパルス信号のデューティ比を制御する場合を例に挙げ
て説明する。

振り分け回路１８からトランジスタアレイＴ　　を通し
て出力された論理レベル信号によりｒａ２ てＭ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　１が導通すると、コイル１
を流れる電流は、ＭＯＳＦＥＴＩ、低抗Ｒ１を通して積
分回路ＩＣ２の反転入力端子に帰還される。そしてこの
積分回路ＩＣ２に帰還された信号は、積分回路ＩＣ２の
出力となる三角波の電圧波形信号をスライスするしきい
値となる。即ち、上記三角波の電圧波形信号が大きけれ
ばデューティ比の大きな信号がトランジスタアレイＴ　
　を通してチヨｒａｔ ッパ用ＭＯＳＦＥＴ５に印加され、上記三角波の電圧波
形信号が小さければデューティ比の小さな信号がトラン
ジスタアレイＴ　　を通してチョッｒａｌ バ用Ｍ　Ｏ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　５に印加される。

この粘果として、コイル１に印加されるパルス信号のデ
ューティ比が適宜な値に可変調整されることとなる。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、ステップモータ
の各相又はステップモータの各相に給電する給電線路を
流れる電流の大きさに応じて制御手段からステップモー
タの各相に印加されるパルス信号のデューティ比を補正
することとしたので、ステップモータの各相を流れる電
流を抵抗を通して＋＋１＋還せしめ、この帰還せしめた
値によりステップモータに印加するパルス信号のデュー
ティ比を制御することによって、ステップモータのトル
ク値が一定になるような高精度のパルスデューティ比制
御が可能なスロットル弁駆動装置を提供することかでき
る。

【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Ｕ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同路を示す図である。 ６・・・スロットル弁、１１．１１’　・・・戻しばね
、１６・・・駆動回路、１７・・・方形波パルス発振回
路、１２・・・ステップモータ、１８・・・振り分け回
路、１５・・・制御部。

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、 前記ステップモータを構成する各相にデューティ比可変
   のパルス信号を印加することによって前記ステップモー
   タを停止保持状態又は作動状態に制御する制御手段と、 前記ステップモータの各相又は前記ステップモータの各
   相に給電する給電線路を流れる電流の大きさに応じて前
   記制御手段からステップモータの各相に印加されるパル
   ス信号のデューティ比を補正する補正手段と、 を備えたことを特徴とする制御弁制御装置。