JPH11294193A - ステップモータ式弁装置及びその異常判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】確認処理、あるいは異常検出にかかる処理精度
を高め、より信頼性の高い弁制御を行うことができるス
テップモータ式弁装置及びその異常判定方法を提供す
る。 【解決手段】ステップモータ４０のステップ数に基づき
開度制御される吸気絞り弁４には、全開位置でオン・オ
フ状態が切り替わる全開スイッチ３９が設けられてい
る。電子制御装置１９は、全開位置よりも更に開弁側の
開度位置で、ステップモータ４０のステップ位置と全開
スイッチ３９のオン・オフ状態とを対比し、ステップモ
ータ４０が脱調しているか否かを確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステップモータに
よって開閉駆動されるステップモータ式弁装置、特にデ
ィーゼル機関の吸気絞り弁に適用して好適な弁装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の出力調整は主に燃料噴
射量制御によって行われるため、従来、吸入空気量制御
には、あまり高い精度は要求されなかった。しかしなが
ら、近年高まりつつあるエミッション向上の要求を満た
すためには、大量の排気ガス還流（以下「ＥＧＲ」とい
う）装置を通じて大量のＥＧＲ量を確保することが必要
となってきており、また、こうして大量のＥＧＲ量を確
保するためには、ディーゼル機関への吸入空気量そのも
のを細密に制御する必要が生じるようにもなってきてい
る。そして、こうした細密な吸入空気量制御を可能とす
るために、アクセルペダルとは連動せずに独立して、し
かも高精度の開度制御が可能なステップモータ式吸気絞
り弁装置の開発が進められている。

【０００３】こうした弁装置では、吸気絞り弁の軸に駆
動連結されたステップモータを備え、該ステップモータ
の所定のステップ位置を基準として、その位置から同モ
ータを回動させたステップ数に基づき上記吸気絞り弁を
開閉駆動することでその開度制御が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした装
置によって吸気絞り弁の開度制御を行うには、ステップ
モータのステップ位置と吸気絞り弁の開度とが常に対応
している必要がある。しかしながら、こうした弁装置に
あっては、ステップモータの脱調等に起因して上記ステ
ップモータのステップ位置と吸気絞り弁の開度との対応
関係がくずれることがある。このため通常、こうした弁
装置では、ステップモータのステップ位置から把握され
る制御上の吸気絞り弁の開度位置と実際の開度位置とが
一致していることを確認する必要がある。

【０００５】なお従来、例えば特開平３−５７８５２号
公報に記載の態様でこうした確認処理を行うステップモ
ータ式弁装置も知られてはいるが、その確認処理精度に
対する以下のような不都合も無視できないものとなって
いる。

【０００６】すなわち同装置にあっては、吸気絞り弁の
所定の開度においてオン・オフ状態の切り替えが行われ
るスイッチを設け、同スイッチのオン・オフ状態が切り
替わった時点におけるステップモータのステップ位置を
基準ステップ位置として、吸気絞り弁の開度とステップ
モータのステップ位置との対応を確認し、あるいは異常
を検出するようにしているが、こうしたスイッチには通
常、オン・オフ状態の切り替わりに際してチャタリング
が発生することがあるため、こうしたチャタリングによ
って誤った確認、あるいは異常検出が行われる可能性が
あった。なお、上記吸気絞り弁に限らず、ステップモー
タ式の弁装置にあっては、上記確認処理にかかるこうし
た実情も概ね共通したものとなっている。

【０００７】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、確認処理、あるいは異常検出に
かかる処理精度を高め、より信頼性の高い弁制御を行う
ことができるステップモータ式弁装置及びその異常判定
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、弁に駆動連結されたステ
ップモータの所定のステップ位置を基準としたステップ
数制御に基づき前記弁を開閉せしめるステップモータ式
弁装置において、前記弁の所定の開度位置でオン・オフ
状態が切り替わるスイッチ手段と、前記スイッチ手段の
オン・オフ状態が切り替わる弁の開度位置よりも更に同
スイッチ手段の切り替わり後の状態が維持される方向に
進めたステップ位置にて前記スイッチ手段のオン・オフ
状態を確認する確認手段と、を備えることをその要旨と
する。

【０００９】前述のように、スイッチ手段には通常チャ
タリングが発生することがあり、弁の開度とステップモ
ータのステップ位置との対応の確認が正確に行えないこ
とがあるが、上記構成では、スイッチ手段のオン・オフ
状態が切り替わる開度位置よりも更に同スイッチ手段の
切り替わり後の状態が維持される方向に進め、同スイッ
チ手段のオン・オフ状態が確実に切り替わるステップ位
置において確認が行われる。そのため、スイッチ手段の
チャタリングの影響は好適に回避され、確認処理、ある
いは異常検出にかかる処理精度を高め、より信頼性の高
い弁制御を行うことができるようになる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のステップモータ式弁装置において、前記スイッ
チ手段のオン・オフ状態が切り替わるステップ位置より
も同スイッチ手段の切り替わる手前のステップ位置にお
いて、同スイッチ手段のオフ・オン状態を確認する異常
確認手段を更に備えることをその要旨とする。

【００１１】正常な状態であれば、スイッチ手段の切り
替わるステップ位置よりも手前のステップ位置では、ス
イッチ手段の状態は切り替わる以前の状態にあり、前記
確認手段によって確認される状態と反対の状態となって
いるはずである。すなわち、切り替わり後にオン状態と
なるならば手前のステップ位置ではオフ状態に、切り替
わり後にオフ状態となるならば手前ではオン状態になっ
ている。上記構成によれば、スイッチ手段の状態が切り
替わるステップ位置より手前のステップ位置で、切り替
わり後の状態（オン・オフ状態）と反対の状態（オフ・
オン状態）にあることを確認している。こうした確認を
行うことで、弁装置の異常の検出精度をさらに高めるこ
とができるようになる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載のステップモータ式弁装置において、前記異常確
認手段は、前記確認手段が前記スイッチ手段のオン・オ
フ状態を確認するステップ位置よりも前記ステップモー
タの励磁相変更周期の１周期分手前のステップ位置で前
記スイッチ手段のオフ・オン状態を確認することをその
要旨とする。

【００１３】ステップモータに脱調が発生した場合に
は、ステップモータのステップ位置より把握される制御
上の弁の開度位置とスイッチ手段のオン・オフ状態より
把握される実際の弁の開度位置との間には、ステップモ
ータの励磁相変更周期の１周期分単位で誤差が生じる。
ステップモータが１周期分だけ脱調してスイッチ手段の
切り替わり位置が本来の位置よりも１周期分だけ手前側
となった場合を想定して、前記確認手段によって確認が
行われる位置よりもステップモータの励磁相変更周期の
１周期分だけ手前のステップ位置でスイッチ手段の状態
を確認している。その結果、上記想定されるスイッチ手
段の切り替わり位置よりも、さらに同スイッチ手段の切
り替わり後の状態が維持される方向に進めた位置でスイ
ッチ手段の状態の確認が行われる。したがって、上記の
想定される状況に際しても前記確認手段と同様にチャタ
リングの影響は好適に回避され、確実且つ早期に異常検
出を行うことができるようになる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
〜３のいずれかに記載のステップモータ式弁装置におい
て、前記弁はディーゼル機関の吸気絞り弁であり、前記
スイッチ手段のオン・オフ状態が切り替わる前記弁の所
定の開度位置は同弁の全開位置若しくはその近傍である
ことをその要旨とする。

【００１５】同構成によれば、吸気絞り弁が全開位置若
しくはその近傍にあるときに上記確認あるいは異常検出
の処理が行われるため、該処理中もディーゼル機関の燃
焼室には必要量以上の吸入空気量が確保されるようにな
る。すなわち、ディーゼル機関の始動や運転に支障をき
たすことなく、上記の確認あるいは異常検出を行うこと
ができるようになる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明は、弁に駆動
連結されたステップモータの所定のステップ位置を基準
としたステップ数制御に基づき前記弁を開閉せしめるス
テップモータ式弁装置の異常判定方法であって、前記弁
の所定の開度位置でオン・オフ状態が切り替わるスイッ
チのオン・オフ状態を前記所定の開度位置の前後で検出
し、その状態が同一であるときにシステム異常と判定す
ることをその要旨とする。

【００１７】正常であればスイッチの状態が切り替わる
ステップ位置の前後ではそのオン・オフ状態は反対とな
っているはずであるため、上記構成のようにスイッチの
オン・オフ状態が同一であれば、異常発生を検出するこ
とができるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるステップモ
ータ式弁装置をディーゼル機関の吸気絞り弁に適用した
一実施の形態について、詳細に説明する。

【００１９】まず、本実施の形態にかかる弁装置が設け
られたディーゼル機関の概要について、図１に基づき説
明する。ディーゼル機関１の燃焼室１２には、図示しな
い吸気バルブを介して吸気通路２が接続されている。こ
の吸気通路２には、上流側より、吸入空気を濾過するエ
アクリーナ３、吸入空気の圧力（大気圧）を検出するた
めの圧力センサ６、同吸入空気の温度を検出するための
吸気温センサ７８、燃焼室１２内に導入される吸入空気
量を調整するための吸気絞り弁４が設けられいる。

【００２０】吸気絞り弁４は、ステップモータ４０及
び、このステップモータ４０と吸気絞り弁４とを駆動連
結するギア群を中心として構成される駆動機構５によっ
て開閉駆動される。なお、ステップモータ４０は、ディ
ーゼル機関１の各種制御を行うための電子制御装置（以
下「ＥＣＵ」という）１９によって駆動制御される。ま
た、上記駆動機構５には、吸気絞り弁４が全開近傍の所
定位置よりも開き側に位置することでオン状態となる全
開スイッチ３９が設けられている。

【００２１】一方、吸気通路２にあって吸気絞り弁４の
更に下流側には、上記燃焼室１２に図示しない排気バル
ブを介して接続される排気通路７から分岐して同吸気通
路２に合流するＥＧＲ（排気ガス還流）通路８が接続さ
れている。このＥＧＲ通路８には、上記ＥＣＵ１９によ
って制御されるダイアフラム等のアクチュエータ１０に
よって開閉駆動されるＥＧＲ制御弁９が設けられてい
る。前記吸気絞り弁４によって吸入空気量を、またこの
ＥＧＲ制御弁９によってＥＧＲ量をそれぞれ調整するこ
とで燃焼室１２内に導入される吸入空気量に対するＥＧ
Ｒ量の割合、すなわちＥＧＲ率を自在に設定することが
可能となる。すなわち、ディーゼル機関１の全運転領域
にわたって適切なＥＧＲ制御を行うことができるように
なる。

【００２２】ところで、ディーゼル機関１の副燃焼室１
３には、燃料を噴射するための噴射ノズル１１が設けら
れている。この燃料噴射ノズル１１は、燃料噴射ポンプ
１４に接続されている。この燃料噴射ポンプ１４は、デ
ィーゼル機関１の出力軸２３の回転に基づき駆動されて
前記噴射ノズル１１に対し燃料を加圧供給する。また、
この燃料噴射ポンプ１４は、噴射ノズル１１から噴射さ
れる燃料の噴射時期や噴射量を調整するタイマコントロ
ールバルブ１５及びスピル弁１６を備えている。これら
タイマコントロールバルブ１５及びスピル弁１６も前記
ＥＣＵ１９によってその作動が制御される。

【００２３】なお、燃料噴射ポンプ１４内には、ディー
ゼル機関１の出力軸の回転に同期して回転するロータ
（図示しない）が設けられるとともに、このロータの外
周面に形成された凸部を検出してその回転速度に対応し
たパルス信号を出力する電磁ピックアップからなる回転
数センサ１７が設けられている。この回転数センサ１７
の出力は、ディーゼル機関１の回転数の算出に寄与する
信号として前記ＥＣＵ１９に取り込まれる。

【００２４】その他、ＥＣＵ１９には、上記圧力センサ
６によって検出される大気圧情報や吸気温センサ７８に
よって検出される吸気温度情報をはじめ、アクセル開度
センサ１８によって検出されるアクセル開度情報（アク
セルペダルの踏み込み量情報）やＩＧ（イグニッショ
ン）スイッチ２０のオン・オフ情報、スタータスイッチ
２１のオン・オフ情報、水温センサ７７によって検出さ
れる冷却水温度情報等も併せて取り込まれるようになっ
ている。

【００２５】次に、前記吸気絞り弁４を開閉させる駆動
機構５の詳細について、図２〜図４に基づき説明する。
なお、図２は吸気絞り弁４及びその駆動機構５の側部断
面構造を、図３は同駆動機構５の正面構造を、図４は同
駆動機構５内に設けられた被動ギア２９及びその周辺部
の部分断面構造を示している。

【００２６】図２に示されるように、吸気通路２の開口
面積を可変とし、同通路２内を流れる吸入空気量を調整
するための吸気絞り弁４は、弁軸２６に一体回動可能に
固定されている。この弁軸２６は、前記吸気通路２に連
結されたスロットルボディ２５に回動可能に支持されて
いる。この弁軸２６の一端（図２の上方端）は、リター
ンスプリング２７を介して上記スロットルボディ２５に
連結されている。そして、弁軸２６並びに吸気絞り弁４
は、このリターンスプリング２７の付勢力によって、吸
気絞り弁４を開弁させる方向に付勢されている。

【００２７】一方、弁軸２６のもう一端（図２の下方
端）には、スロットルボディ２５に装着されたギアボッ
クス２８内に設けられた被動ギア２９が一体回動可能に
取り付けられている。この被動ギア２９は、上記ギアボ
ックス２８内に設けられた支軸３５に回動可能に支持さ
れた第２中間ギア３７と噛合している。また、上記支軸
３５には、この第２中間ギア３７と一体回動する第１中
間ギア３６が取り付けられている。この第１中間ギア３
６は、前記ギアボックス２８に装着されたステップモー
タ４０の出力軸４１に一体回動可能に取り付けられた駆
動ギア３８と噛合している。すなわち、ステップモータ
４０によって駆動される出力軸４１の回動は、前記駆動
ギア３８，第１中間ギア３６，第２中間ギア３７及び被
動ギア２９を介して弁軸２６に伝達される。そして、同
弁軸２６の回動によって前記吸気絞り弁４が開閉駆動さ
れる。

【００２８】なお、前記弁軸２６には、図３に示すよう
に、２本のアーム部３２ａ及び３２ｂを備えるレバー３
２が回動可能に装着されている。このレバー３２は、リ
リーフスプリング３１を介して前記被動ギア２９に連結
されている。レバー３２は、このリリーフスプリング３
１の付勢力によって、被動ギア２９に対して図３の反時
計回り方向に付勢されている。また、レバー３２に設け
られたアーム部の一方３２ｂは、Ｌ字状に曲折し、被動
ギア２９側に延伸されている。このアーム部３２ｂの先
端部は、図４に示すように、被動ギア２９に形成された
溝部３０内に係合されている。そして、レバー３２は被
動ギア２９に対して、溝部３０とアーム部３２ｂの先端
部との間隙分だけ相対回動可能となっている。ただし通
常、アーム部３２ｂの先端部は、リリーフスプリング３
１の付勢力によって、この溝部３０の弁軸２６を中心と
した反時計回り方向側の側壁と当接している。そしてこ
の状態で、被動ギア２９とレバー３２とは一体となって
回動される。

【００２９】また、レバー３２に設けられたもう一方の
アーム部３２ａの先端部には、ギアボックス２８内に設
けられた全開スイッチ３９と当接可能な押圧部３３が設
けられている。この押圧部３３は、吸気絞り弁４の全開
位置において全開スイッチ３９と当接し、全開スイッチ
３９をオンとすることが可能である。なお、本実施の形
態において、吸気絞り弁４は、上記全開位置よりも更に
開き側方向に回動可能となっている。ここでいう全開位
置とは、吸気通路２の開口面積が最大となるときの吸気
絞り弁４の位置のことである。そして、吸気絞り弁４を
全開位置より更に開き側方向に駆動していくと、やがて
図示しないストッパによりそれ以上の開駆動が制限され
るようになる。以下では、このときの吸気絞り弁４の位
置を最大開度位置ということとする。

【００３０】さらに、ギアボックス２８と反対側のシャ
フト部には、図示しない全閉ストッパが設けられてい
る。この全閉ストッパは、吸気絞り弁４が全閉位置とな
る位置でストッパと当接し、レバー３２の吸気絞り弁４
の閉方向側への回動を規制する。なお、ここでいう全閉
位置とは吸気通路２の開口面積が最小、すなわち０とな
るときの吸気絞り弁４の位置をいうこととする。ただ
し、このとき被動ギア２９は、全閉位置より更に閉方向
側へと回動可能である。前記ストッパが当接してレバー
３２の回動が規制された位置から更に被動ギア２９が閉
方向側に回動した場合、前記リリーフスプリング３１の
付勢力によって、被動ギア２９は開方向側に付勢される
ようになる。

【００３１】次に、前記ディーゼル機関１の制御系統を
示す電気回路構成について、図５に示すブロック図に基
づき説明する。ＥＣＵ１９は、ディーゼル機関１の燃料
噴射量制御、燃料噴射時期制御、ＥＧＲ制御、吸入空気
量制御等のための各種制御プログラムや、各種条件に対
応した値を算出するためのマップ等を記憶した読み出し
専用メモリ（ＲＯＭ）６１を備えている。また、ＥＣＵ
１９は、このＲＯＭ６１内に記憶されたプログラムに基
づき演算処理を実行する中央演算装置（ＣＰＵ）６０
と、このＣＰＵ６０での演算結果や各センサ等から入力
されたデータを一時的に記憶するためのランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）６２と、必要なデータをＥＣＵ１９
への電源供給遮断時にも保持するためのバックアップＲ
ＡＭ６３等を備えている。これらＣＰＵ６０，ＲＯＭ６
１，ＲＡＭ６２及びバックアップＲＡＭ６３は、バス６
４を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路６
６及び外部出力回路６７とも接続されている。

【００３２】一方、ＥＣＵ１９において、前記圧力セン
サ６及びアクセル開度センサ１８、水温センサ７７、吸
気温センサ７８からの入力信号は、バッファ６９内に一
時的に格納される。各バッファ６９内に格納された入力
信号は、マルチプレクサ６８によってＣＰＵ６０の指令
に基づき順次選択され、Ａ／Ｄ変換器６５によってデジ
タル信号に変換された後、上記外部入力回路６６へと送
られる。また、回転数センサ１７からのパルス状の入力
信号は、波形整形回路７１によって２値化された後、外
部入力回路６６へと送られる。更に、ＩＧスイッチ２
０、スタータスイッチ２１及び全開スイッチ３９の状態
も、それらスイッチのオン・オフ情報として送られる。
なお、ＩＧスイッチ２０は、機関の始動・停止を制御す
るためのスイッチであり、機関始動時にオンとなり、停
止時にオフとなる。また、スタータスイッチ２１は、機
関を始動させるスタータモータを駆動するためのスイッ
チであり、同スタータモータの回転時にはオンとなり、
停止時にはオフとなる。

【００３３】一方、ＥＣＵ１９の外部出力回路６７に
は、前記ステップモータ４０の駆動回路７２、前記ＥＧ
Ｒ制御弁９を開閉駆動するアクチュエータ１０の駆動回
路７３、前記燃料噴射ポンプ１４のタイマコントロール
バルブ１５の駆動回路７４、そして同燃料噴射ポンプ１
４のスピル弁１６の駆動回路７５が接続されている。こ
れら各駆動回路７２〜７５には、ＣＰＵ６０の演算結果
に基づき指令信号が送られる。そして、各駆動回路７２
〜７５は、この指令信号に基づき、上記ステップモータ
４０，アクチュエータ１０，タイマコントロールバルブ
１５及びスピル弁１６をそれぞれ駆動する。

【００３４】次に、前記ステップモータ４０の構成及び
その制御態様について、図６〜図１０に基づき説明す
る。図６にステップモータ４０の平面断面構造を、図７
に同モータ４０の側部断面構造を示す。これらの図に示
されるように、ステップモータ４０は大きくは、前記出
力軸４１と一体回動可能な回転子４２と、回転子４２を
囲繞するように設けられた２つの固定子カップ、すなわ
ちＡ相固定子カップ４４とＢ相固定子カップ４５とから
構成されている。回転子４２には、その外周に永久磁石
４３が一体回動可能に設けられている。この永久磁石４
３には、図８（ａ）及び（ｂ）に同ステップモータ４０
の模式断面図を示すように、所定角間隔をおいて磁極の
Ｎ極とＳ極とが交互に形成されている。

【００３５】一方、図６及び図７に示すように、Ａ相固
定子カップ４４及びＢ相固定子カップ４５はリング形状
を呈しており、その中空部には前記回転子４２が回動可
能に収容されている。これら固定子カップ４４及び４５
内には、それぞれ２組のコイル、すなわちＡｐ相コイル
４６及びＡｎ相コイル４７、またはＢｐ相コイル４８及
びＢｎ相コイル４９が設けられている。これら各コイル
４６〜４９は、同一方向に巻き線されている。

【００３６】また、これら固定子カップ４４及び４５に
あって、回転子４２が収容された中空部の内周には、図
８（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転子４２の永久磁
石４３の磁極と同じ所定角間隔をおいて、上歯５０及び
下歯５１（Ａ相固定子カップ４４）、あるいは上歯５２
及び下歯５３（Ｂ相固定子カップ４５）が交互に形成さ
れている。これらの上歯５０，５２及び下歯５１，５３
は、前記コイル４６〜４９に電圧が印加されることで励
磁される。なお、Ａ相固定子カップ４４に設けられた各
歯５０，５１とＢ相固定子カップ４５に設けられた各歯
５２，５３とは、上記所定角の半分、すなわち半歯分だ
けずらされた位置に設けられている。

【００３７】次に、上記ステップモータ４０及びその駆
動回路７２の電気回路構成を、図９に基づき説明する。
なお、図９（ａ）及び（ｂ）では、ステップモータ４０
の回転子４２の外周部と各固定子カップ４４及び４５の
内周部との関係を平面的に展開するかたちで模式的に示
している。また、同図９では、駆動回路７２の機能をわ
かりやすく説明するため、その電気回路構成についても
これを簡略化して模式的に示している。

【００３８】Ａ相固定子カップ４４内に設けられたＡｐ
相コイル４６及びＡｎ相コイル４７は、直流電源５８に
よって電圧が印加される。駆動回路７２には、各コイル
４７，４８への電圧の印加を許容あるいは遮断するため
のＡｐ相コイルスイッチ５４とＡｎ相コイルスイッチ５
５とが設けられている。これら各コイルスイッチ５４及
び５５をオンとすることで、各コイル４７，４８に電圧
が印加され、各上歯５０及び下歯５１が励磁される。こ
れら各コイル４７，４８は先述したように同一方向に巻
き線されているが、同図９（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、コイル４７，４８に通電される電流の方向は逆方向
となるよう構成されている。したがって、Ａｐ相コイル
４６に電圧が印加されたときと、Ａｎ相コイル４７に電
圧が印加されたときとでは、各上歯５０及び下歯５１は
異なった極に励磁されるようになる。すなわち、Ａｐ相
コイル４６に電圧を印加したときには、上歯５０はＮ極
に励磁され、下歯５１はＳ極に励磁される。一方、Ａｎ
相コイル４７に電圧を印加したときには、上歯５０がＳ
極に励磁され、下歯５１がＮ極に励磁される。

【００３９】また、Ｂ相固定子カップ４５部においても
同様の電気回路構成が採用されており、Ｂｐ相コイルス
イッチ５６及びＢｎ相コイルスイッチ５７のオン・オフ
切り替えによって各コイル４８，４９に選択的に電圧が
印加される。そして、Ｂｐ相コイル４８に電圧を印加す
ることで上歯５２はＮ極に、下歯５３はＳ極に励磁さ
れ、Ｂｎ相コイル４９に電圧を印加することで上歯５２
はＳ極に、下歯５３はＮ極に励磁される。

【００４０】次に、上記駆動回路７２により駆動される
ステップモータ４０の動作原理について、同図９及び図
１０に基づき説明する。駆動回路７２は、前記ＣＰＵ６
０の指令信号に基づき動作し、Ａ相固定子カップ４４の
各コイル４６，４７の一方とＢ相固定子カップ４５の各
コイル４８，４９の一方とに対して同時に、あるいは各
固定子カップ４４，４５のコイル４６〜４９のいずれか
一つに対して電圧を選択的に印加する。図１０に、ステ
ップモータ４０の各コイル４６〜４９に対する通電態様
を示す。

【００４１】駆動回路７２は、同図１０に示されるよう
な８つの励磁相モード０〜７を選択的に切り替えてステ
ップモータ４０を回動させる。なお、同図１０から明ら
かなように、奇数番号の励磁相モードの場合には、各固
定子カップ４４，４５のコイル４６，４７及び４８，４
９に対して各々一つずつ同時に電圧が印加され、偶数番
号の場合には、コイル４６〜４９のいずれか１つだけに
対して電圧が印加される。

【００４２】図９（ａ）は、図１０に示す励磁相モード
１（ｅｌｓｔｅｐの下位３ビットの値＝１）の場合の駆
動回路７２及びステップモータ４０の態様を示す。この
とき、駆動回路７２は、Ａｐ相コイルスイッチ５４及び
Ｂｐ相コイルスイッチ５６を閉じ、Ａｐ相コイル４６と
Ｂｐ相コイル４８とに対して電圧を印加させる。これら
コイル４６，４８に電圧を印加することで、Ａ相固定子
カップ４４の上歯５０はＮ極に、下歯５１はＳ極に、ま
た同様にＢ相固定子カップ４５の上歯５２はＮ極に、下
歯５３はＳ極に励磁される。このとき、回転子４２の永
久磁石４３のＳ極は、Ｎ極に励磁されたＡ相固定子カッ
プ４４の上歯５０及びＢ相固定子カップ４５の上歯５２
とに吸引され、これら両上歯５０及び５２の中間の位置
に引き寄せられる。また同様に、回転子４２の永久磁石
４３のＮ極は、Ｓ極に励磁されたＡ相固定子カップ４４
の下歯５１及びＢ相固定子カップ４５の下歯５３とに吸
引され、これら両下歯５１及び５３の中間の位置に引き
寄せられる。こうして回転子４２は、永久磁石４３のＳ
極が上記両上歯５０，５２の中間の位置に、同じく永久
磁石４３のＮ極が上記両下歯５１，５３の中間の位置に
位置するように回動される。

【００４３】その後、励磁相モードをモード１からモー
ド３に変更すると、図１０に示すように、今度はＡｎ相
コイル４７とＢｐ相コイル４８とに電圧が印加されるよ
うに駆動回路７２のスイッチ設定が行われる。上記励磁
相モード３（ｅｌｓｔｅｐの下位３ビットの値＝３）の
場合の駆動回路７２及びステップモータ４０の態様を図
９（ｂ）に示す。このとき、Ａ相固定子カップ４４の上
歯５０はＳ極に、下歯５１はＮ極に、Ｂ相固定子カップ
４５の上歯５２はＮ極に、下歯５３はＳ極に励磁される
ようになる。こうして回転子４２の永久磁石４３のＳ極
は、Ｎ極に励磁されたＡ相固定子カップ４４の下歯５１
とＢ相固定子カップ４５の上歯５２との中間の位置に吸
引され、同じく永久磁石４３のＮ極は、Ｓ極に励磁され
たＡ相固定子カップ４４の上歯５０とＢ相固定子カップ
４５の下歯５３との中間の位置に吸引される。こうして
回転子４２は、同図９においては右方向に半歯分だけ回
動され、出力軸４１は時計回り方向に前記所定角の半分
だけ回動される。なお、本実施の形態では、出力軸４１
（回転子４２）が同図９において右方向に回動すること
で吸気絞り弁４が閉弁され、左方向に回動することで同
弁４が開弁される構成となっている。

【００４４】以上のように、駆動回路７２は励磁相モー
ドを切り替えることでステップモータ４０の出力軸４１
を回動させるものであり、具体的には励磁相モードを降
順に切り替えることで吸気絞り弁４を開弁させ、励磁相
モードを昇順に切り替えることで吸気絞り弁４を閉弁さ
せる方向に同出力軸４１を回動させる。

【００４５】ところで本実施の形態の制御装置では、ス
テップモータ４０を回動させるときに、２つの励磁方式
を使い分けている。すなわち上記励磁相モードを１つず
つ、具体的には、励磁相モードをモード０→モード１→
モード２…あるいはモード２→モード１→モード０…と
切り替え、１つのコイルのみが励磁されるモードと２つ
のコイルが同時に励磁されるモードとを交互に繰り返し
ながら回動させる方式（以下「１−２相励磁方式」とい
う）と、常に励磁相モードが奇数番号となるように励磁
相モードを２つずつ、具体的には、励磁相モードをモー
ド１→モード３→モード５…あるいはモード５→モード
３→モード１…と切り替え、２つのコイルが同時に励磁
されるモードのみを使用して回動させる方式（以下「２
相励磁方式」という）との２つの励磁方式である。１−
２相励磁方式の場合、励磁相モードの切り替え１回当た
りのステップモータ４０の回転子４２の回動角を細かく
設定することが可能であり、細密な吸気絞り弁４の開度
制御ができる。一方、２相励磁方式の場合、励磁相モー
ドの切り替え１回当たりの回転子４２の回動角を大きく
することが可能となり、吸気絞り弁４の開閉速度を速く
できる。このように２つの励磁方式を状況に応じて使い
分けることで、吸気絞り弁４の開度制御における精度向
上と追従性向上との両立を図るようにしている。

【００４６】なお、本実施の形態では、１−２相励磁方
式時の励磁相モード切り替え１回あたりの回動角を１ス
テップと定義して吸気絞り弁４の開度制御を行ってい
る。したがって、２相励磁方式時には、１回の励磁相モ
ード切り替え毎に２ステップずつ回動されることとな
る。

【００４７】以下に、吸気絞り弁４の具体的な制御態様
について説明する。なお、本実施の形態では、吸気絞り
弁４が全開位置にあるときのステップモータ４０のステ
ップ位置を基準とし、その基準としたステップ位置（以
下、「基準ステップ位置」という）からのステップ数に
基づき同吸気絞り弁４の開度制御を行っている。そのた
め、ステップモータ４０のステップ位置と吸気絞り弁４
の開度との対応をとっておくため、同吸気絞り弁４の開
度制御に先立ち、基準ステップ位置の初期化処理が予め
行われる。こうした初期化処理は、前記全開スイッチ３
９のオン・オフ状態が切り替わったときのステップモー
タ４０のステップ位置を基準ステップ位置として設定す
ることで行われる。以下に、この初期化処理について説
明する。

【００４８】この初期化処理は、ディーゼル機関１の始
動直後や後述する確認処理時に異常判定された場合等に
行われる。初期化処理が開始されると、まずＥＣＵ１６
のＣＰＵ６０は、吸気絞り弁４が前記全開スイッチ３９
のオン・オフ状態が切り替わるまでステップモータ４０
を駆動し、吸気絞り弁４を開閉駆動する。そして、全開
スイッチ３９のオン・オフ状態が切り替わったこと、す
なわち吸気絞り弁４が全開位置に位置したことを確認す
ると、ＣＰＵ６０は、このときのステップモータ４０の
ステップ位置を基準ステップ位置として設定する。吸気
絞り弁４の開度制御時に使用される２つの制御変数であ
る現在のステップｅｌｓａｃｔと目標ステップｅｌｓｔ
ｒｇとは、この基準ステップ位置を原点、すなわち”
０”ステップとして設定する。これら両制御変数ｅｌｓ
ａｃｔ及びｅｌｓｔｒｇは、閉弁側に向かうほど大きな
値をとる。また、基準ステップ位置におけるステップモ
ータ４０の励磁相モードのモード番号を初期値ｅｌｓｏ
ｆとして設定する。なお、本実施の形態では、この基準
ステップ位置はステップモータ４０が２相励磁されてい
る位置に設定される構成となっている。

【００４９】さらに、現在のステップｅｌｓａｃｔに、
この初期値ｅｌｓｏｆを加算した値を励磁相対応ステッ
プｅｌｓｔｅｐとして設定する。この励磁相対応ステッ
プｅｌｓｔｅｐの下位３ビットの値（０〜７）は、現在
のステップｅｌｓａｃｔにおける励磁相モードに対応し
ている。この励磁相対応ステップｅｌｓｔｅｐもまた、
ステップモータ４０の駆動制御に用いられる。

【００５０】次に、こうして設定された各制御変数の操
作に基づき実行される吸気絞り弁４の開度制御について
説明する。なお、本実施の形態の吸気絞り弁４の制御装
置では、吸気絞り弁４に対して全開指令が出る毎に、ス
テップモータ４０の脱調等の異常を検出するための確認
処理を行っている。この確認処理は、全開位置から所定
ステップ分だけ閉弁側の開度位置で全開スイッチ３９が
オフとなり、また全開位置から更に開弁側の開度位置で
全開スイッチ３９がオンとなることを確認することで行
われる。更に、全開指令が出ていないときには、全開ス
イッチ３９がオフであることを常時確認している。この
ようにしてステップモータ４０のステップ位置と吸気絞
り弁４の開度位置との対応が正常であるか否かを確認
し、ステップモータ４０の脱調等の異常の検出を行って
いる。

【００５１】まず、吸気絞り弁４の目標開度を算出する
目標開度算出ルーチンについて、図１１及び図１２に基
づき詳細に説明する。図１１に、本ルーチンの処理手順
を示すフローチャートを示す。なお、本ルーチンの処理
は、所定時間毎の定時割り込み処理としてＣＰＵ６０に
よって実行される。

【００５２】さて、本ルーチンの処理に移行すると、Ｃ
ＰＵ６０は、まず処理Ｓ１００において、図１２に例示
するようなＲＯＭ６１内に記憶された２次元マップに基
づき目標ステップｅｌｓｔｒｇを算出する。この２次元
マップは、機関回転数ＮＥ及び燃料噴射量指令値ＱＦＩ
Ｎと、ステップモータ４０の制御目標値である目標ステ
ップｅｌｓｔｒｇとの関係を示している。機関回転数Ｎ
Ｅは、前記回転数センサ１７の検出結果から算出され
る。また、燃料噴射量指令値ＱＦＩＮは、別途用意され
たルーチンにおいて、ディーゼル機関１の運転状態、例
えば機関回転数ＮＥやアクセル開度をはじめ、吸入空気
の圧力（大気圧）や温度、冷却水温度等に基づき算出さ
れるものであり、燃料ポンプ１４のタイマコントロール
バルブ１５や電磁スピル弁１６の制御量を算出するため
に用いられる。

【００５３】こうして目標ステップｅｌｓｔｒｇを算出
したＣＰＵ９０は、次の処理Ｓ１０１において、同算出
した目標ステップｅｌｓｔｒｇが”＋９”ステップ未満
であるか否かを判定する。本実施の形態では、目標ステ
ップｅｌｓｔｒｇが”＋９”ステップ未満である場合
に、吸気絞り弁４に対する全開指令が出されたものとし
ている。

【００５４】この処理Ｓ１０１において、目標ステップ
ｅｌｓｔｒｇの値が”＋９”未満にあると判定された場
合、ＣＰＵ６０の処理は手順Ｓ１０２に移行する。この
手順Ｓ１０２で、ＣＰＵ６０は確認完了フラグｅｘｃｈ
ｋｅｎｄがオンであるか否かを判定する。この確認完了
フラグｅｘｃｈｋｅｎｄは、今回の全開指令において既
に確認処理が行われている場合にオンとなる。なお、後
述するように、この確認完了フラグｅｘｃｈｋｅｎｄが
オンとなっていれば、確認処理は実行されない。ここで
確認完了フラグｅｘｃｈｋｅｎｄがオンとなっていれ
ば、ＣＰＵ６０は処理Ｓ１０５において、目標ステップ
ｅｌｓｔｒｇに”＋９”を設定した後、本ルーチンの処
理を一旦終了する。つまり、確認処理が完了した後も全
開指令が出され続けた場合、吸気絞り弁４の開度を全開
位置より９ステップ分閉弁側の位置に保持するようにし
ている。なお、この保持する「全開位置より９ステップ
分閉弁側の位置」とは、全開スイッチ３９が確実にオフ
となる位置である。上記の全開指令が長時間にわたって
出され続けた場合に、全開スイッチ３９がオンとなる位
置で保持し続けると同スイッチ３９の接点が接触した状
態で長時間使用されることとなり、機関１の発生する振
動等によって該スイッチ３９の接点摩耗等の不具合が生
じやすくなる。そこで、上記のように一度、全開位置の
確認を行った後には、全開スイッチ３９が確実にオフと
なる位置に保持させて、上記のような不具合の発生を好
適に防止できるようにしている。

【００５５】一方、確認完了フラグｅｘｃｈｋｅｎｄが
オフであれば、ＣＰＵ６０は処理Ｓ１０３として、目標
ステップｅｌｓｔｒｇに”−２”を設定し、更に確認要
求フラグｅｘｇｌｃｈｋをオンとする。この確認要求フ
ラグｅｘｇｌｃｈｋは、確認処理を行う場合にオンとな
る。また、目標ステップｅｌｓｔｒｇの”−２”という
値は、全開スイッチ３９のオン・オフ状態の確認時に、
吸気絞り弁４の開度を該スイッチ３９がオフからオンに
切り替わる開度位置よりも更に開弁側の開度位置とする
ことで、確実に該スイッチ３９をオンに切り替わり、チ
ャタリングに起因する誤判定が生じないよう設定された
ステップ位置である。

【００５６】以上のように、本実施の形態において確認
処理は、目標ステップｅｌｓｔｒｇが”＋９”ステップ
未満、且つ確認完了フラグがオフであることが実行条件
となっている。すなわち、全開指令が出され、今回の全
開指令において確認処理が未だ行われていない場合に確
認処理が実行される。この処理Ｓ１０３の後、ＣＰＵ６
０は本ルーチンの処理を一旦終了する。

【００５７】また、前記処理Ｓ１０１において、目標ス
テップｅｌｓｔｒｇが９以上であり、吸気絞り弁４に対
する全開指令が出されていない場合には、ＣＰＵ６０は
処理Ｓ１０４として、確認完了フラグｅｘｃｈｋｅｎｄ
をオフとして、本ルーチンの処理を一旦終了する。

【００５８】次に、異常検出処理ルーチンの処理につい
て、図１３に示す同ルーチンのフローチャートに基づき
説明する。なお、本ルーチンの処理は、ステップモータ
４０が励磁切り替え状態となる毎の割り込み処理として
実行される。なお、励磁切り替え状態となる周期は、ス
テップモータ４０の駆動状態やディーゼル機関１の運転
状態等に基づきＣＰＵ６０によって算出される。また、
この励磁切り替え状態となる周期が変更されることで、
吸気絞り弁４の開閉速度が調整される。

【００５９】さて、本ルーチンの処理に移行すると、ま
ず処理Ｓ２００においてＣＰＵ６０は、確認要求フラグ
ｅｘｇｌｃｈｋがオンで、なおかつ現在のステップｅｌ
ｓａｃｔが”＋７”ステップ未満であるか否かを確認す
る。なお、この確認要求フラグｅｘｇｌｃｈｋがオンと
なっている場合、ステップモータ４０に対する目標ステ
ップｅｌｓｔｒｇが”−２”に設定されていることは上
述の通りである。この処理Ｓ２００において、両方の条
件がともに満たされている場合、ＣＰＵ６０は処理Ｓ２
０１に移行する。この処理Ｓ２０１において、ＣＰＵ６
０は、現在のステップｅｌｓａｃｔが”＋６”ステップ
であるか否か、すなわち現在の吸気絞り弁４の開度位置
が全開位置よりも６ステップ分閉弁側の開度位置にある
か否かを判定する。

【００６０】この処理Ｓ２０１の判定条件を満たした場
合、ＣＰＵ６０の処理は処理Ｓ２０２に移行する。この
処理Ｓ２０２において、ＣＰＵ６０は全開スイッチ３９
のオン・オフ状態を確認する。このとき、全開スイッチ
３９がオフであればＣＰＵ６０の処理は、一旦、後述す
るステップモータ４０の駆動制御ルーチンに移行する。
なお、ここでの全開スイッチ３９の確認時にＣＰＵ６０
は、先述した励磁相の変更周期を遅くしている。こうし
て励磁相の変更周期を遅くすることで、ステップモータ
４０のダンピングが収束するまで時間を確保して、確実
にスイッチ状態の確認を行うことができるようにしてい
る。

【００６１】正常な動作が行われていれば、このときの
吸気絞り弁４は、全開位置よりステップモータ４０の６
ステップ分に相当する分だけ閉弁側に位置していて、同
全開スイッチ３９はオフとなっているはずである。そし
て逆に、上記処理Ｓ２０２において全開スイッチ３９が
オンとなっていれば、ステップモータ４０のステップ位
置と吸気絞り弁４の開度位置との対応関係が一致してい
ないことになる。この場合、何らかの異常が発生してい
るとして、ＣＰＵ６０は処理Ｓ２０３の処理に移行し、
異常時処理を実行する。

【００６２】この異常時処理として、ＣＰＵ６０は、先
述した初期化処理を再び実行し、基準ステップ位置の設
定をやり直す。もし、上記異常の原因がステップモータ
４０の脱調が原因であれば、この基準ステップ位置の再
設定によって、ステップモータ４０のステップ位置と吸
気絞り弁４の開度位置との対応関係を再び一致させるこ
とが可能であり、同吸気絞り弁４の開度制御を再び実行
できるようになる。この設定処理が正常に行われない場
合、全開スイッチ３９の故障やステップモータ４０及び
吸気絞り弁４の固着等、吸気絞り弁４の制御系に容易に
は復旧不能な異常が発生したものと判断される。この場
合、ＣＰＵ６０は、ステップモータ４０の励磁相を現在
の状態に保持することで吸気絞り弁４を現在の開度位置
に固定し、以後同弁４の開度制御を停止し、更にＥＧＲ
制御も停止する。また、燃料噴射量を制限する等の処置
を施し、ディーゼル機関１の運転を維持できるようにす
る。

【００６３】また、本実施の形態では、たとえ上記の異
常時処理によって吸気絞り弁４の開度制御が復旧可能と
なっても、ディーゼル機関１の今回の始動以後、所定の
回数以上、異常判定がなされた場合には、同様に制御系
に異常が発生したものと判断し、吸気絞り弁４の開度制
御の停止等の処置を施している。

【００６４】一方、前記処理Ｓ２０１の判定条件を満た
さない場合、すなわち現在のステップｅｌｓａｃｔが”
＋５”ステップ以下である場合、ＣＰＵ６０の処理は処
理Ｓ２０４に移行する。この処理Ｓ２０４においてＣＰ
Ｕ６０は、現在のステップｅｌｓａｃｔが目標ステップ
ｅｌｓｔｒｇに一致する”−２”ステップであるか否か
を判定する。ここで、現在のステップｅｌｓａｃｔが”
−２”ステップに達していなければ、一旦後述するステ
ップモータ４０の駆動制御ルーチンに移行する。一方、
現在のステップｅｌｓａｃｔが”−２”ステップに達し
ていれば、ＣＰＵ６０は処理Ｓ２０５において、全開ス
イッチ３９のオン・オフ状態を確認する。このとき正常
な動作が行われていれば、吸気絞り弁４は全開位置より
も更に開弁側に位置していて、全開スイッチ３９はオン
となっているはずである。したがって、この処理Ｓ２０
５において全開スイッチ３９がオフとなっている場合に
は、ＣＰＵ６０の処理は先述した処理Ｓ２０３に移行
し、先ほどと同様の異常時処理を実行する。

【００６５】また、処理Ｓ２０５において全開スイッチ
３９がオンとなっていれば、ステップモータ４０のステ
ップ位置と吸気絞り弁４の開度位置との対応関係が正常
であることを確認することができる。このとき、ＣＰＵ
６０は処理Ｓ２０６に移行し、前記確認完了フラグｅｘ
ｃｈｋｅｎｄをオン、確認要求フラグｅｘｇｌｃｈｋを
オフとした後、ステップモータ４０の駆動制御ルーチン
に移行する。先述したように、確認完了フラグｅｘｃｈ
ｋｅｎｄは、全開指令が出されていない場合にオフとさ
れ、確認処理が完了したときにオンとなる。このように
確認完了フラグｅｘｃｈｋｅｎｄを設定することで、全
開指令が出される毎に１度だけしか確認処理が行われな
いようにしている。

【００６６】また一方、前記処理Ｓ２００において、確
認要求フラグｅｘｇｌｃｈｋがオフ、あるいは現在のス
テップｅｌｓａｃｔが”＋７”ステップ以上である場
合、ＣＰＵ６０は、処理Ｓ２０７に移行する。この処理
Ｓ２０７において、ＣＰＵ６０は、現在のステップｅｌ
ｓａｃｔが”＋７”ステップ以上であるか否かを判断す
る。そして、同現在のステップｅｌｓａｃｔが”＋７”
ステップ未満であるとき、すなわち既に確認要求フラグ
ｅｘｇｌｃｈｋがオフとなっている場合には、そのまま
ステップモータ４０の駆動制御ルーチンに移行し、確認
要求フラグｅｘｇｌｃｈｋが”＋７”ステップ以上であ
れば、処理Ｓ２０８にて全開スイッチ３９のオン・オフ
状態を確認する。このときもＣＰＵ６０は、励磁相の変
更周期を遅くして、確認精度を高めている。正常な動作
が行われているならば、このときの吸気絞り弁４は全開
スイッチ３９の切り替え位置より閉弁側に位置してい
て、全開スイッチ３９はオフとなっているはずである。
したがって、上記処理Ｓ２０８において全開スイッチ３
９がオンとなっていれば、何らかの異常が発生している
と考えられる。この場合、ＣＰＵ６０は処理Ｓ２０３に
移行して先の異常時処理を実行する。他方、上記処理Ｓ
２０８において、否定（ＮＯ）判断される場合、すなわ
ち現在のステップｅｌｓａｃｔが”＋７”ステップ以上
であって且つ、全開スイッチ３９がオフである旨判断さ
れる場合には、正常な状態が維持されているとして一旦
後述するステップモータ４０の駆動制御ルーチンに移行
する。

【００６７】次に、以上説明した異常検出処理ルーチン
で異常が検出されなかった場合に、引き続き実行される
ステップモータ４０の駆動制御処理ルーチンについて、
図１４に示す同ルーチンのフローチャートに基づき説明
する。

【００６８】本ルーチンの処理に移行するとＣＰＵ６０
は、処理Ｓ３００において、目標ステップｅｌｓｔｒｇ
と現在のステップｅｌｓａｃｔとの差分ｅｌｓｄｌを算
出する。次の処理Ｓ３０１において、ＣＰＵ６０は上記
差分ｅｌｓｄｌが０であるか否かを判定する。差分ｅｌ
ｓｄｌが０であるならば吸気絞り弁４の開度は目標とす
る開度となっており、ＣＰＵ６０はステップモータ４０
の励磁相モードをそのままの状態に保持する。そして、
ＣＰＵ６０は処理Ｓ３１４において、閉駆動フラグｅｘ
ｓｏｆｕｐと開駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎとをオフとし
た後、本ルーチンの処理を一旦終了する。これら閉駆動
フラグｅｘｓｏｆｕｐと開駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎと
はステップモータ４０の駆動方向を決定するために用い
られるフラグで、ステップモータ４０を吸気絞り弁４が
閉弁する方向に駆動する場合には閉駆動フラグｅｘｓｏ
ｆｕｐがオンとなり、開弁する方向に駆動する場合に開
駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎがオンとなる。

【００６９】一方、上記処理Ｓ３０１において、差分ｅ
ｌｓｄｌが０でない場合、ＣＰＵ６０は処理Ｓ３０２に
おいて、目標ステップｅｌｓｔｒｇと現在のステップｅ
ｌｓａｃｔとの大小関係を比較する。ここで目標ステッ
プｅｌｓｔｒｇの方が大きい場合には、ステップモータ
４０を吸気絞り弁４を閉弁させる方向に駆動させる必要
がある。この場合、ＣＰＵ４０は処理Ｓ３０３におい
て、閉駆動フラグｅｘｓｏｆｕｐをオンとし、開駆動フ
ラグｅｘｓｏｆｄｎをオフとする。また、現在のステッ
プｅｌｓａｃｔの方が大きければ、ステップモータ４０
を開方向に駆動する必要があり、ＣＰＵ４０は処理Ｓ３
０４において、開駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎをオンと
し、閉駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎをオンとする。

【００７０】こうして開駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎ及び
閉駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎを設定した後、ＣＰＵ４０
は処理Ｓ３０５において、現在のステップｅｌｓａｃｔ
が偶数であるか否か、すなわち現在のステップｅｌｓａ
ｃｔにおけるステップモータ４０の励磁相モードが１相
励磁であるか否かを判定する。また、処理Ｓ３０６にお
いて、差分ｅｌｓｄｌが１以下であるか否かを判定す
る。これら処理Ｓ３０５及び処理Ｓ３０６のいずれかの
条件が満たされた場合、ＣＰＵ６０は処理Ｓ３０７にお
いて、駆動ステップ数ｅｌｓａｃｔｄｌに”１”を設定
する。この駆動ステップ数ｅｌｓａｃｔｄｌは、ステッ
プモータ４０を駆動する際に変更するステップ数であ
り、駆動ステップ数ｅｌｓａｃｔｄｌが１である場合に
は先述した１−２相励磁方式での駆動が、２である場合
には２相励磁方式での駆動が行われる。一方、処理Ｓ３
０５及びＳ３０６の条件のどちらも満たさなかった場
合、ＣＰＵ６０は処理Ｓ３０８において駆動ステップ数
ｅｌｓａｃｔｄｌに”２”を設定する。

【００７１】こうして駆動ステップ数ｅｌｓａｃｔｄｌ
を設定した後、ＣＰＵ６０は処理Ｓ３０９において、閉
駆動フラグｅｘｓｏｆｕｐ及び開駆動フラグｅｘｓｏｆ
ｄｎのいずれがオンであるかを判定する。閉駆動フラグ
ｅｘｓｏｆｕｐがオンならば、ＣＰＵ６０は処理Ｓ３１
０及びＳ３１１において、先に設定した駆動ステップ数
ｅｌｓａｃｔｄｌを励磁相対応ステップｅｌｓｔｅｐ及
び現在のステップｅｌｓａｃｔにそれぞれ加算する。一
方、開駆動フラグｅｘｓｏｆｄｎがオンであれば、処理
Ｓ３１２及びＳ３１３においてＣＰＵ６０は、駆動ステ
ップ数ｅｌｓａｃｔｄｌを励磁相対応ステップｅｌｓｔ
ｅｐ及び現在のステップｅｌｓａｃｔからそれぞれ減算
する。これらの処理が終了した後、ＣＰＵ６０は本ルー
チンの処理を一旦終了する。その後、ステップモータ４
０の駆動回路７２は、こうして求められた励磁相対応ス
テップｅｌｓｔｅｐの下位３ビットの値を、ＥＣＵ１９
のＲＡＭ６２内から読み込み、この値に対応する励磁モ
ードにステップモータ４０の励磁相を変更する。

【００７２】このように、上記駆動処理ルーチンにあっ
て、ＣＰＵ６０は、目標ステップｅｌｓｔｒｇと現在の
ステップｅｌｓａｃｔとの差分ｅｌｓｄｌを算出し、こ
の差分ｅｌｓｄｌと励磁相対応ステップｅｌｓｔｅｐと
からステップモータ４０の駆動方式を決定する。差分ｅ
ｌｓｄｌが０、すなわち吸気絞り弁４が目標開度となっ
たときにはそのまま励磁相モードを保持し、ステップモ
ータ４０の回動を停止する。また、差分ｅｌｓｄｌが
１、すなわち現在のステップｅｌｓａｃｔを目標ステッ
プｅｌｓｔｒｇと合致させるのに１ステップだけ駆動す
ればよい場合と、励磁相対応ステップｅｌｓｔｅｐが偶
数、すなわちステップモータ４０が現在、１相励磁され
ている場合とのいずれかの場合には１−２相励磁方式で
ステップモータ４０を駆動する。それ以外の場合には、
２相励磁方式でステップモータ４０を駆動する。また、
目標ステップｅｌｓｔｒｇと現在のステップｅｌｓａｃ
ｔとの大小関係を比較することで、ステップモータ４０
の駆動方向を決定する。目標ステップｅｌｓｔｒｇの方
が大きな場合にはステップモータ４０を閉弁方向に、現
在のステップｅｌｓａｃｔの方が大きな場合には開弁方
向に駆動する。このようにして吸気絞り弁４の開度を目
標開度に一致させるようにステップモータ４０の駆動制
御が行われる。

【００７３】次に、本実施の形態の上述した確認処理時
の処理態様について、図１５に示すステップモータ４０
のステップ位置及び全開スイッチ３９のオン・オフ状態
と時間との関係のグラフに基づき説明する。

【００７４】全開指令が出されると、ステップモータ４
０の目標ステップｅｌｓｔｒｇは”−２”ステップに設
定される。ステップモータ４０は、現在のステップｅｌ
ｓａｃｔが”−２”ステップとなり目標ステップｅｌｓ
ｔｒｇと一致するまで、開弁方向に駆動される。その
間、現在のステップｅｌｓａｃｔが”＋６”ステップと
なるまでは、全開スイッチ３９がオフであることを確認
している（図１５の領域Ａ）。先述したように、本実施
の形態の吸気絞り弁４はリターンスプリング２７（図２
参照）によって開弁方向に付勢されている。そのため、
ステップモータ４０の脱調が発生した場合、励磁相が吸
気絞り弁４の開弁方向にずれている可能性が高い。した
がって、このように吸気絞り弁４の開度位置が全開位置
より閉弁側にあるときに全開スイッチ３９がオフにある
ことを常時確認することで、ステップモータ４０の脱調
を早期に検出できる可能性が高くなる。

【００７５】その後、現在のステップｅｌｓａｃｔが”
＋６”ステップとなった時点で、最終的に全開スイッチ
３９がオフであることを確認する（図１５の領域Ｂ）。
これまでの間に、全開スイッチ３９がオンとなっていれ
ば、ステップモータ４０の脱調等の異常が発生し、ステ
ップモータ４０のステップ位置から把握される制御上の
吸気絞り弁４の開度と実際の吸気絞り弁４の開度との対
応関係が崩れたことが把握される。この場合、ＣＰＵ６
０は、ステップモータ４０のステップ位置と吸気絞り弁
４の開度との対応関係をとるため、前述した記初期化処
理を再実行する。

【００７６】なお、現在のステップｅｌｓａｃｔが”＋
６”ステップとなった位置で全開スイッチ３９がオフと
なっていることを確認する理由は、以下の通りである。
全開スイッチ３９が本来、オフとなるべき位置でオンと
なる原因には、大きくは次の２点があげられる。１つは
ステップモータ４０の脱調が発生した場合であり、もう
１つは全開スイッチ３９の故障により全開位置以外でオ
ン・オフ状態が切り替わる場合である。ステップモータ
４０が脱調を起こした場合、ステップモータ４０のステ
ップ位置は励磁相モードの１周期分単位でずれを生じ
る。よって、ステップモータ４０のステップ位置から把
握される基準ステップ位置と全開スイッチ３９のオン・
オフ状態の切り替わりから把握される吸気絞り弁４の実
際の全開位置との間には、最低でも８ステップ以上の誤
差が生じることとなる。

【００７７】正常な動作が行われている場合に全開スイ
ッチ３９が切り替えられる全開位置付近では、チャタリ
ングや全開スイッチ３９自体の切り替え時のヒステリシ
ス等の影響で、正確なオン・オフ状態の確認ができない
おそれがある。そのため、全開スイッチ３９がオフとな
っていることの確認は、なるべく全開位置から離れた位
置で行った方が望ましい。また、ステップモータ３９が
開弁方向に励磁相１周期分（８ステップ分）だけ脱調し
た場合には、本来全開スイッチ３９のオン・オフ状態が
切り替わる基準ステップ位置、すなわち現在のステップ
ｅｌｓａｃｔ＝”０”のステップ位置から上記１周期
（８ステップ）分だけ閉弁側の現在のステップｅｌｓａ
ｃｔ＝”＋８”となるステップ位置で全開スイッチ３９
がオンとなる。そのため、現在のステップｅｌｓａｃｔ
＝”８”ステップの位置にあまり近い位置では、先述し
たようなスイッチ切り替え時のチャタリングによって誤
判定されるおそれがある。なお、本実施の形態では現在
のステップｅｌｓａｃｔが”＋６”ステップ以上のとき
には常時、全開スイッチ３９がオフであることを確認し
ている。そのため、励磁相の２周期分（１６ステップ）
以上、開弁方向に脱調した場合は、既に異常が検出され
ているはずである。

【００７８】以上のような理由により、本実施の形態で
は、現在のステップｅｌｓａｃｔが”＋６”ステップの
位置で全開スイッチ３９がオフであることを確認するこ
ととしている。

【００７９】さて、こうして全開スイッチ３９がオフで
あることを確認した後は、現在のステップｅｌｓａｃｔ
＝”−２”ステップとなった時点で、今度は全開スイッ
チ３９がオンとなっていることを確認する（図１５の領
域Ｃ）。全開スイッチ３９は”０”ステップでオンとな
るが、切り替わった直後には、ディーゼル機関１の発生
する振動等が原因となって、全開スイッチ３９のオン・
オフ状態が繰り返し切り替わるチャタリングが発生する
ことがある。こうしたチャタリングによって、全開スイ
ッチ３９のオン・オフ状態を誤判定してしまうおそれが
ある。その点、本実施の形態では先述のように、ステッ
プモータ４０を更に開弁方向に駆動し、現在のステップ
ｅｌｓａｃｔを”−２”ステップとして、全開スイッチ
３９が確実に切り替えられるようにしてからオン・オフ
状態の確認を行っている。そのため、全開スイッチ３９
の確認を確実に行うことができるようになる。ここで全
開スイッチ３９がオフとなっていれば、先と同様に異常
が発生したものとして、ＣＰＵ６０は初期化処理を再実
行する。

【００８０】ところで、ステップモータ４０の励磁相モ
ードが変更されてステップ位置が変更された直後には、
回動時の慣性力により、回転子４１は直ちに所定のステ
ップ位置に停止せず、しばらくの間所定のステップ位置
前後を揺動する。こうして、ステップモータ４０には、
いわゆるダンピングが発生する。そのダンピングが原因
となって、全開スイッチ３９の切り替え時にチャタリン
グが発生することもある。したがって、これらのステッ
プ位置の場合、全開スイッチ３９のオン・オフ状態の確
認は前記ダンピングが収束するまで十分な時間が経過し
てから行うようにする必要がある。ＣＰＵ６０は、ダン
ピングが収束して確実にスイッチ状態の確認が行えるだ
けの時間を確保するため、励磁相が切り替え状態となる
周期を遅くして、ステップモータ４０がこれらのステッ
プ位置に位置する時間を十分に長くしている。こうし
て、全開スイッチ３９のオン・オフ状態の確認が確実に
行われるようにしている。

【００８１】こうして確認処理が完了した後、ＣＰＵ６
０は目標開度ｅｌｓｔｒｇを”＋９”ステップに設定す
る。そして、全開指令が出され続けている限り、この位
置で吸気絞り弁４を保持し続ける（図１５の領域Ｄ）。
このとき、吸気絞り弁４を全開位置で保持し続けた場合
には、全開スイッチ３９がオンとなった状態が続けられ
ることとなる。こうした場合、全開スイッチ３９の接点
が接触した状態が長時間にわたって続くことがあり、接
点摩耗等の不具合の発生が懸念される。その点、本実施
の形態では前述したように、確実に全開スイッチ３９が
オフとなる位置（現在のステップｅｌｓａｃｔが”＋
９”ステップとなる位置）で吸気絞り弁４を保持してい
るため、こうした不具合の発生を防止することができる
ようになる。なお、本実施の形態の吸気絞り弁４では、
９ステップ分に相当する同弁４の開度の差は非常に小さ
く、この位置であっても全開位置であっても、吸気通路
２内の吸入空気量にはディーゼル機関１の運転に影響を
及ぼすほど大きな差は生じない。

【００８２】また、先述したように本実施の形態では基
準ステップ位置は必ず、ステップモータ４０が２相励磁
される位置で設定されるため、現在のステップｅｌｓａ
ｃｔが”＋９”のとき、ステップモータ４０は１励磁相
となっており、１つのコイルのみに通電が行われる状態
となっている。そのため、全開指令が長時間にわたって
続けられたとしても、発熱等は抑制され、ひいてはステ
ップモータ４０の信頼性を高く維持することができるよ
うになる。

【００８３】一方、ディーゼル機関は、不完全燃焼が発
生しない程度の吸入空気量が確保されていれば吸入空気
量をそれ以上増加させても機関の運転に支障をきたすこ
とはない。この点、本実施の形態では、上記の確認処理
を全て吸気絞り弁４の全開位置付近で行っているため、
同処理中も機関１に十分な吸入空気量を確保することが
できる。

【００８４】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、以下の効果を得ることができるようになる。 （１）全開スイッチ３９の切り替え状態を確認するステ
ップ位置を全開位置から更に開弁側の位置とすること
で、同スイッチ３９の切り替え時に生じるチャタリング
の影響を排除し、確実に同スイッチ３９の切り替え状態
の確認を行うことができるようになる。

【００８５】（２）加えて、全開スイッチ３９の切り替
え状態の確認を、全開位置からステップモータ４０の励
磁相モードの１周期以内に相当する開度だけ閉弁側にず
れた開度位置において行うことで、同スイッチ３９の切
り替え時に生じるチャタリングの影響を排除し、確実に
同スイッチ３９の切り替え状態の確認を行うことができ
るようになる。

【００８６】（３）全開スイッチ３９の切り替え状態の
確認を行う場合、ステップモータ４０の励磁状態の切り
替え周期を遅らせ、ステップモータ４０のダンピングが
収束するまで時間を確保することで、確実にスイッチ状
態の確認を行うことができるようになる。

【００８７】（４）確認処理終了後にも全開指令が出さ
れ続けた場合、吸気絞り弁４を全開スイッチ３９が確実
にオンとならない高開度位置に保持することで、同スイ
ッチ３９の接点不良等の不具合の発生を抑制することが
できるようになる。

【００８８】（５）また、そのときのステップモータ４
０の励磁相を１相励磁としたことで発熱等が抑制され、
同モータ４０の信頼性を高く維持することができるよう
になる。

【００８９】（６）全開スイッチ３９の切り替え異常が
確認された場合でも、基準ステップ位置を設定し直す初
期化処理を再実行することで、ステップモータ４０の脱
調等の容易に復旧可能な原因で異常となった場合におけ
る、吸気絞り弁４の開度制御を再び実行できるようにな
る。

【００９０】（７）また、容易には復旧できない原因で
全開スイッチ３９の切り替え異常となった場合には、吸
気絞り弁４の開度制御の停止やＥＧＲ制御の停止、燃料
噴射量の抑制等の処置を施すことで、多量の黒煙等の発
生を抑え、ディーゼル機関１の運転を持続できるように
なる。

【００９１】（８）確認処理は吸気絞り弁４の全開位置
付近で行われるため、確認処理中も十分な吸入空気量を
ディーゼル機関１に供給することが可能となり、同機関
１の運転を持続したまま、処理を行うことができるよう
になる。

【００９２】なお、本発明の実施の形態は、以下のよう
に変更してもよい。 ・吸気絞り弁４の開度位置を特定するための全開スイッ
チ３９のオン・オフ状態が切り替えられる位置は、吸気
絞り弁４の全開位置に限らず、他の開度位置としてもよ
い。この場合でも、上記（１）〜（７）の効果を得るこ
とはできる。

【００９３】・また、本実施の形態では、ディーゼル機
関の吸気絞り弁に本発明にかかるステップモータ式弁装
置を適用する場合について説明したが、ステップモータ
によって開度制御可能な他の弁、例えばＥＧＲ弁やガソ
リン機関のスロットル弁等についても、本発明にかかる
ステップモータ式弁装置は同様に適用することができ
る。

【００９４】次に、前記実施の形態から把握できる請求
項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの
効果と共に以下に記載する。 （１）前記確認手段によって、前記弁の制御位置と前記
ステップモータのステップ数との対応の不一致が検出さ
れるとき、前記スイッチ手段のオン・オフ状態と前記ス
テップモータのステップ位置との比較によって、前記弁
の制御位置と前記ステップモータのステップ数との対応
を再び設定し直す初期化手段を更に備える請求項１〜３
のいずれか１項に記載のステップモータ式弁装置。

【００９５】上記構成によれば、ステップモータの脱調
によって前記弁の制御位置と前記ステップモータのステ
ップ数との対応が不一致となったときにも、上記対応関
係を再び設定し直すことで、制御弁の開度制御を復旧す
ることができるようになる。

【００９６】（２）前記弁はディーゼル機関の吸気絞り
弁であって、前記初期化手段によって前記弁の制御位置
と前記ステップモータのステップ数との対応の設定が行
えなかったときには、前記弁の開度制御の停止や上記デ
ィーゼル機関のＥＧＲ制御の停止、あるいは燃料噴射量
の抑制等の異常時処置を施す上記（１）に記載のステッ
プモータ式弁装置。

【００９７】上記構成によれば、容易には復旧できない
ような重大な異常によって吸気絞り弁の制御位置とステ
ップモータのステップ数との対応がくずれた場合にも、
ディーゼル機関の運転を維持することができるようにな
る。

【００９８】（３）前記確認手段が前記スイッチ手段の
オン・オフ状態を確認するときに、前記ステップモータ
の励磁相変更周期を一時的に遅くする請求項１〜３ある
いは上記（１）または（２）のいずれかに記載のステッ
プモータ式弁装置。

【００９９】上記構成によれば、ステップモータの励磁
相変更周期を遅くすることで、ステップモータのダンピ
ング等が収束して完全に停止した状態でスイッチ手段の
オン・オフ状態の確認ができるようになる。こうして誤
判定を抑制することで、確認処理、あるいは異常検出に
かかる処理精度を更に高め、より一層信頼性の高い弁制
御を行うことができるようになる。

【０１００】（４）前記確認手段の作動終了後にも、ス
テップモータの駆動目標となるステップ数が前記スイッ
チ手段のオン・オフ状態の切り替わり位置にあるときに
は、該スイッチ手段が確実にオフとなるステップ数を該
ステップモータの駆動目標とする保持手段を更に備える
請求項１〜３あるいは上記（１）〜（３）に記載のステ
ップモータ式弁装置。

【０１０１】上記構成によれば、確認処理終了後にはス
イッチ手段を確実にオフとしておくことで、該スイッチ
手段がオンとなった状態が長時間にわたって持続して該
スイッチ手段の接点が接触し続けることによって生じる
接点摩耗等の不具合を防止することができるようにな
る。

【０１０２】（５）前記ステップモータは１相励磁と２
相励磁とを使い分けるものであって、前記保持手段によ
って前記ステップモータの駆動目標とされるステップ数
は、該ステップモータが１相励磁されるステップ数であ
る請求項１〜３あるいは上記（１）〜（４）に記載のス
テップモータ式弁装置。

【０１０３】上記構成によれば、確認処理終了後にはス
テップモータが１相励磁で保持されるようになるため、
発熱量等を抑制して同ステップモータの信頼性を高く維
持することができるようになる。

【０１０４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、スイッ
チ手段のチャタリングの影響は好適に回避され、確認処
理にかかる処理精度を高め、より信頼性の高い弁制御を
行うことができるようになる。

【０１０５】また、請求項２に記載の発明によれば、弁
装置の異常検出の精度向上を図ることができるようにな
る。また、請求項３に記載の発明によれば、チャタリン
グの影響は好適に回避され、異常検出にかかる処理精度
を高め、より信頼性の高い弁制御を行うことができるよ
うになる。

【０１０６】また、請求項４に記載の発明によれば、デ
ィーゼル機関の始動や運転に支障をきたすことなく、確
認あるいは異常検出を行うことができるようになる。ま
た、請求項５に記載の発明によれば、弁装置の異常発生
を容易に検出することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるステップモータ式
弁装置が適用されたディーゼル機関の概略構成を示す略
図。

【図２】吸気絞り弁及びその駆動機構の側部断面構造を
示す断面図。

【図３】吸気絞り弁の駆動機構の正面構造を示す正面
図。

【図４】同吸気絞り弁の駆動機構の部分断面図。

【図５】同実施形態の弁装置の電気的構成を示すブロッ
ク図。

【図６】ステップモータの平面断面構造を示す断面図。

【図７】同ステップモータの側部断面構造を示す断面
図。

【図８】同ステップモータの模式構造を示す略図。

【図９】同ステップモータの動作原理を示す略図。

【図１０】同ステップモータの各コイルへの通電態様を
示す図。

【図１１】目標ステップ算出ルーチンの処理手順を示す
フローチャート。

【図１２】目標ステップと機関回転数及び燃料噴射量指
令値との関係を示すグラフ。

【図１３】異常検出処理ルーチンの処理手順を示すフロ
ーチャート。

【図１４】ステップモータの駆動制御ルーチンの処理手
順を示すフローチャート。

【図１５】確認処理時の全開スイッチのオン・オフ状態
推移とステップモータのステップ位置推移との関係を示
すグラフ。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関、２…吸気通路、４…吸気絞り弁、
５…吸気絞り弁駆動機構、６…吸気圧センサ、７…排気
通路、８…ＥＧＲ通路、９…ＥＧＲ制御弁、１９…電子
制御装置（ＥＣＵ）、２０…イグニッションスイッチ、
２１…スタータスイッチ、２６…弁軸、２９…被動ギ
ア、３２…レバー、３３…押圧部、３５…支軸、３６…
第１中間ギア、３７…第２中間ギア、３８…駆動ギア、
３９…全開スイッチ、４０…ステップモータ、４１…出
力軸、４２…回転子、４３…永久磁石、４４…Ａ相固定
子カップ、４５…Ｂ相固定子カップ、４６…Ａｐ相コイ
ル、４７…Ａｎ相コイル、４８…Ｂｐ相コイル、４９…
Ｂｎ相コイル、６０…ＣＰＵ、７２…駆動回路、７７…
水温センサ、７８…大気温センサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁に駆動連結されたステップモータの所定
   のステップ位置を基準としたステップ数制御に基づき前
   記弁を開閉せしめるステップモータ式弁装置において、 前記弁の所定の開度位置でオン・オフ状態が切り替わる
   スイッチ手段と、 前記スイッチ手段のオン・オフ状態が切り替わる弁の開
   度位置よりも更に同スイッチ手段の切り替わり後の状態
   が維持される方向に進めたステップ位置にて前記スイッ
   チ手段のオン・オフ状態を確認する確認手段と、 を備えることを特徴とするステップモータ式弁装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のステップモータ式弁装置
   において、 前記スイッチ手段のオン・オフ状態が切り替わるステッ
   プ位置よりも同スイッチ手段の切り替わる手前のステッ
   プ位置において、同スイッチ手段のオフ・オン状態を確
   認する異常確認手段を更に備えることを特徴とするステ
   ップモータ式弁装置。
3. 【請求項３】前記異常確認手段は、前記確認手段が前記
   スイッチ手段のオン・オフ状態を確認するステップ位置
   よりも前記ステップモータの励磁相変更周期の１周期分
   手前のステップ位置で前記スイッチ手段のオフ・オン状
   態を確認することを特徴とする請求項２に記載のステッ
   プモータ式弁装置。
4. 【請求項４】前記弁はディーゼル機関の吸気絞り弁であ
   り、 前記スイッチ手段のオン・オフ状態が切り替わる前記弁
   の所定の開度位置は同弁の全開位置若しくはその近傍で
   ある請求項１〜３のいずれかに記載のステップモータ式
   弁装置。
5. 【請求項５】弁に駆動連結されたステップモータの所定
   のステップ位置を基準としたステップ数制御に基づき前
   記弁を開閉せしめるステップモータ式弁装置の異常判定
   方法であって、 前記弁の所定の開度位置でオン・オフ状態が切り替わる
   スイッチのオン・オフ状態を前記所定の開度位置の前後
   で検出し、その状態が同一であるときにシステム異常と
   判定することを特徴とするステップモータ式弁装置の異
   常判定方法。