JPH0526280Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関のステツプモータ制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

アクセルペダルの踏込み動作に対してスロツト
ル弁の開弁動作を正確に対応させるために、或い
はアクセルペダルの踏込み動作に対してスロツト
ル弁の開弁動作を必ずしも対応させることなくア
クセルペダルの踏込み動作とは独立した好ましい
スロツトル弁の開弁動作を確保するためにアクセ
ルペダルとスロツトル弁を直接接続することな
く、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ
を設けてこのアクセル開度センサの出力信号によ
りスロツトル弁をステツプモータにより駆動する
ようにしたスロツトル弁駆動制御装置が公知であ
る（例えば特開昭51−138235号公報参照）。

このようなスロツトル弁駆動制御装置において
ステツプモータ駆動パルスの立上り特性を改善す
るためには定電流駆動方式を用いることが好まし
い。定電流駆動するためには定電流源を設ければ
よいわけであるが定電流源は大きなスペースを必
要とするために内燃機関に適用するには不向きで
ある。そこで従来よりパルスの立上り電流値が一
定値を越えたときにチヨツパ回路を用いてその一
定値にパルス電流を維持することにより定電流制
御を行なうようにしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところでこのようにチヨツパ回路を用いるとパ
ルス電流値がチヨツピング動作により微少ながら
変動するためにステツプモータが微少に振動し、
その結果振動騒音を発生する。この振動騒音はス
テツプモータが１相励磁状態で静止しているとき
にはほとんど問題とはならないがステツプモータ
が２相励磁状態で静止しているときには各励磁コ
イルに供給されている電流値のチヨツピング周波
数が必ずしも一致しないためにチヨツピング周波
数の相互干渉によつて振動騒音が大きくなる。こ
のように振動騒音が大きくなつても機関運転中で
あれば機関の運転騒音にかき消されて特に問題と
はならないが機関が停止してしているときにステ
ツプモータが励磁されてこのような大きな振動騒
音が発生するとこの大きな騒音が車室内まで伝わ
り、運転者に不快感をもたらすという問題があ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば機
関制御用のステツプモータを定電流駆動する定電
流駆動回路を具備し、ステツプモータが１相励磁
された後に２相励磁され、２相励磁された後に再
び１相励磁され、これを繰返すことによつてステ
ツプモータが回転せしめられる内燃機関のステツ
プモータ制御装置において、機関が停止している
か否かを判別する機関停止判別手段と、ステツプ
モータの励磁状態が１相励磁状態であるか否かを
判別する励磁状態判別手段とを具備し、機関停止
判別手段および励磁状態判別手段の判別結果に基
いて機関が停止しているときには１相励磁状態で
もつてステツプモータを静止せしめるようにして
いる。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は吸気ダクト、２は吸
気通路、３は吸気通路２内に配置されたスロツト
ル弁、４はスロツトルシヤフト、５は吸気ダクト
１に固締されたステツプモータを夫々示す。ステ
ツプモータ５の出力軸６には小歯車７が取付けら
れ、この小歯車７と噛合する大歯車８がスロツト
ルシヤフト４の一端部に固定される。ステツプモ
ータ５が回転せしめられるとステツプモータ５の
回転運動は小歯車７および大歯車８により減速さ
れてスロツトルシヤフト４に伝えられ、従つてこ
れら小歯車７および大歯車８は減速機構を形成す
ることがわかる。スロツトルシヤフト４の他端部
にはレバー９が固締され、このレバー９には戻し
ばね１０が取付けられる。スロツトル弁３はこの
戻しばね１０のばね力によつて常時閉弁方向に付
勢される。また、吸気ダクト１にはレバー９によ
つて作動せしめられるスロツトル開度位置センサ
１１が取付けられる。ステツプモータ５は電子制
御ユニツト２０に接続され、電子制御ユニツト２
０の出力信号により制御される。

電子制御ユニツト２０はデイジタルコンピユー
タからなり、双方向性バス２１によつて相互に接
続されたリードオンリメモリ（ROM）２２、ラ
ンダムアクセスメモリ（RAM）２３、マイクロ
プロセツサ（CPU）２４、入力ポート２５およ
び出力ポート２６を具備する。CPU ２４には
カウンタ２７が接続される。アクセルペダル２８
はアクセル開度センサ２９に連結され、このアク
セル開度センサ２９はアクセルペダル２８の踏み
込み量に比例した出力電圧を発生する。アクセル
開度センサ２９はAD変換器３０を介して入力ポ
ート２５に接続される。また、入力ポート２５に
はクランク角センサ３１が接続される。このクラ
ンク角センサ３１は機関クランクシヤフトが所定
角度、例えば30度回転する毎に出力パルスを発生
する。従つてクランク角センサ３１が一定時間以
上出力パルスを発生していないことは機関が停止
していることを意味しており、斯くしてクランク
角センサ３１の出力パルスから機関が停止してい
るか否かを判別することができる。従つて、クラ
ンク角センサ３１は機関が停止しているか否かを
判別する機関停止判別手段を形成している。一
方、出力ポート２６は定電流駆動回路３２に接続
され、この定電流駆動回路３２の出力端子はステ
ツプモータ５に接続される。定電流駆動回路３２
については詳述しないがチヨツパ回路を用いたも
のである。

第２図はステツプモータ５の作動を説明するた
めにステツプモータ５を模式的に表わしている。
ステツプモータ５は基本的にはロータ４０と、一
対のＵ字形をなすステータ４１，４２からなり、
各ステータ４１，４２には夫々励磁コイル４３，
４４が巻設される。これら励磁コイル４３，４４
の両端子は駆動回路３２に接続される。今、コイ
ル４３に矢印Ａの向きにＷで示すような励磁電流
が流れたとするとステータ４１には第２図に示す
ようにＮ極、Ｓ極が発生し、ロータ４０は第２図
に示す位置で静止する。次いでコイル４３への電
流の供給を停止し、コイル４４に矢印Ｂの向きに
電流を流すとステータ４２には破線で示すように
Ｎ極、Ｓ極が発生し、その結果ロータ４０は矢印
Ｘの方向に90度回転する。次いでコイル４４への
電流の供給を停止し、コイル４３に矢印Ｃの向き
に電流を流すと第２図において実線で示すＮ，Ｓ
は逆転し、その結果ロータ４０は矢印Ｘの方向に
更に90度回転する。次いでコイル４３への電流の
供給を停止し、コイル４４に矢印Ｄの向きに電流
を流すと第２図において破線で示すＮ，Ｓは逆転
し、その結果ロータ４０は矢印Ｘの方向に更に90
度回転する。このように順次電流Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
を流すことによつてロータ４０が回転することに
なる。このときの電流Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをベクトル
図で表わすと第３図ａのようになる。第３図ａに
示されるようにいずれかのコイル４３，４４に一
方向の電流しか作用しない励磁状態を１相励磁と
いう。

次に第２図においてまず始めに電流Ａのみを流
しておき、次いで電流Ａを流したままで電流Ｂを
流すと各ステータ４１，４２には夫々第２図に示
すようなＮ極、Ｓ極が発生し、その結果ロータ４
０は矢印Ｘ方向に45度回転する。このときのベク
トルが第３図ｂにおいて破線Ｅで示される。この
場合には第３図ｂにおいて順次電流Ａ，Ｅ，Ｂ，
Ｆ，Ｃ，Ｇ，Ｄ，Ｈを流すことによつてロータ４
０は45度ずつ回転することになる。第３図ｂにお
いてベクトルＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈで示される励磁状
態、即ち各コイル４３，４４に同時に電流を流す
状態を２相励磁状態という。従つてこの場合には
１相励磁状態、２相励磁状態次いで再び１相励磁
状態を繰返すことによつてロータ４０が回転せし
められる。このように１相励磁と２相励磁を併用
して電流をＡ，Ｅ，Ｂ，Ｆ，Ｃ，Ｇ，Ｄ，Ｈと順
次流す励磁方法を１−２相励磁方法という。な
お、第３図ｂにおいて電流Ａを流し続ければロー
タ４０は第２図に示す位置で静止し続け、第３図
ｂにおいて電流Ｅを流し続ければ、即ち各コイル
４３，４４に夫々電流Ａ，Ｂを流し続ければロー
タ４０は第２図において矢印Ｘの方向に45度回転
したところで静止し続ける。

第３図ｃは更に細かく励磁状態を分けた場合を
示している。第３図ｃにおいてベクトルＩは電流
Ａと、電流Ａの半分の電流Ｂを同時に流したとこ
ろを示しており、ベクトルＭは電流Ｂの半分の電
流Ａと、電流Ｂを同時に流したところを示してい
る。この場合には順次電流Ａ，Ｉ，Ｅ，Ｍ，Ｂ，
Ｊ，Ｆ，Ｎ，Ｃ，Ｋ，Ｇ，Ｏ，Ｄ，Ｌ，Ｈ，Ｐを
流すことによつてロータ４０は約22.5度ずつ回転
する。本考案におけるステツプモータ５の駆動方
式は第３図ｂ或いは第３図ｃに示すような多相励
磁駆動方式を採用しており、従つてステツプモー
タ５は１相励磁された後に２相励磁状態を経て再
び１相励磁されることにより回転せしめられる。
例えば第３図ｂに示す駆動方式を採用している場
合には通常スロツトル弁３が予め定められた開度
位置にあればＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示される１相励磁
状態か、或いはＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈで示される２相励
磁状態に維持される。次いで目標スロツトル弁開
度が変れば、それに伴なつてステツプモータ５が
駆動され、目標スロツトル開度に達すればステツ
プモータ５は１相励磁状態か２相励磁状態で静止
せしめられる。

ところが機関始動前のように機関が停止してい
る場合であつてもステツプモータ５にはステツプ
モータ５を所定位置に保持するために励磁電流が
加えられており、場合によつては所定のスロツト
ル弁開度までスロツトル弁３を回動するためにス
テツプモータ５が駆動制御される場合もある。と
ころで機関停止時にステツプモータ５を所定位置
に静止させておくために、２相励磁状態にすると
前述したように大きな振動騒音を発生し、運転者
に不快感を与える。そこで本考案では機関停止時
にステツプモータ５を所定位置に静止させておく
ためには１相励磁状態にするようにしている。

次に第４図を参照してステツプモータ５の作動
について説明する。

イグニツシヨンスイツチがオンにされて電子制
御ユニツト２０に電力が供給されるとまず始めに
第４図のステツプ50においてステツプモータ５が
１相励磁された状態で静止せしめられ、次いでス
テツプ51においてカウンタ２７が“０”にリセツ
トされる。このカウンタ２７は例えばステツプモ
ータ５を一ステツプだけ正転方向に回転せしめる
励磁パルスが発せられる毎にカウントアツプさ
れ、ステツプモータ５を一ステツプ逆転方向に回
転せしめる励磁パルスが発せられる毎にカウント
ダウンされる。従つてこのカウンタ２７はステツ
プ数をカウントするステツプカウンタを構成し、
このステツプカウンタ２７のカウント値から励磁
状態を知ることができる。次いでステツプ52では
アクセル開度センサ２９の出力信号から目標ステ
ツプ数が計算され、目標ステツプ数に達するまで
のステツプモータ５のステツプ数と回転方向が計
算される。次いでステツプ53では計算されたステ
ツプ数と回転方向に従つて励磁パルスが発生せし
められる。ステツプ54では励磁パルスが発生する
毎にステツプカウンタ２７がカウントアツプ或い
はカウントダウンされる。次いでステツプ55では
クランク角センサ３１の出力信号から機関が回転
中であるか否かが判別され、機関が回転中であれ
ばステツプ52に戻つて新たな目標ステツプ数を計
算する。一方、機関が停止しているときにはステ
ツプ56に進んでステツプカウンタ２７のカウント
値から１相励磁状態であるか否かが判別される。
従つてステツプ56およびステツプカウンタ２７は
ステツプモータ５の励磁状態が１相励磁状態であ
るか否かを判別する励磁状態判別手段を形成す
る。１相励磁状態であればステツプ52に戻つて新
たな目標ステツプ位置を計算する。目標ステツプ
位置に変りがなければステツプモータ５は１相励
磁状態で静止せしめられる。一方、ステツプ56に
おいてステツプモータ５が１相励磁状態でないと
判別されたときはステツプ57に進んで正転方向或
いは逆転方向において１相励磁となるまでのステ
ツプ数を計算する。次いでステツプ53において１
相励磁状態となるまでステツプモータ５が回転せ
しめられる。なお、第３図ｂの駆動方式を採用し
た場合には１相励磁状態とするために一ステツプ
回転せしめればよいことになる。このように機関
始動前はもとより機関運転中においても機関が停
止した場合にはステツプモータ５は１相励磁状態
で静止せしめられることになる。

〔考案の効果〕

本考案によれば機関が停止しているときにはス
テツプモータが１相励磁状態で静止せしめられる
のでチヨツピング周波数の相互干渉が発生するこ
とがなく、斯くして振動騒音の発生を抑制するこ
とができる。従つて運転者に不快感を与えるのを
阻止することができる。一方、ステツプモータ駆
動時には多相励磁が行なわれるのでステツプモー
タの滑らかな回転を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスロツトル弁制御装置の全体図、第２
図はステツプモータを模式的に表わした図、第３
図はステツプモータの励磁コイルに供給される電
流のベクトル図、第４図はフローチヤートであ
る。 ３……スロツトル弁、４……スロツトルシヤフ
ト、５……ステツプモータ、２９……アクセル開
度センサ、３１……クランク角センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関制御用のステツプモータを定電流駆動する
   定電流駆動回路を具備し、該ステツプモータが１
   相励磁された後に２相励磁され、２相励磁された
   後に再び１相励磁され、これを繰返すことによつ
   てステツプモータが回転せしめられる内燃機関の
   ステツプモータ制御装置において、機関が停止し
   ているか否かを判別する機関停止判別手段と、ス
   テツプモータの励磁状態が１相励磁状態であるか
   否かを判別する励磁状態判別手段とを具備し、機
   関停止判別手段および励磁状態判別手段の判別結
   果に基いて機関が停止しているときには１相励磁
   状態でもつてステツプモータを静止せしめるよう
   にした内燃機関のステツプモータ制御装置。