JPS631743A - スロットルバルブのｄｃモータの駆動方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関のスロットルバルブの開度が目標値
になるようにフィードバック制御を行うスロットルバル
ブ駆動モータの制御方法に関するものであり、特に、そ
の目標値近傍により早く収束させるための方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 内燃機関のスロットルバルブの開度をモータにより制御
することは、例えば車両の加速時に駆動輪が路面に対し
てすべりを生じたときに内燃機関の出力を低下させてそ
のすべりを減少させる、いわゆる加速スリップ制御等に
おいて行われる（特開昭５８−１６７８４５＠、特開昭
５９−６８５３７号）。この加速スリップ制御では、検
出された駆動輪のスリップ量から、予め定められた関係
に基づいて内燃機関のスロットルバルブの目標開度を設
定して、内燃機関の出力を調節する。すなわち、駆動輪
のスリップ量が大きいほどスロットルバルブの開度を減
少して内燃機関の出力を低減させ、そのスリップ量を小
さくするのである。ここでその開度を変化させるスロッ
トルバルブは、通常にアクセルペダノシと連動する主ス
ロツトルバルブとは別に、それと直列に吸気管内に設け
られた副スロツトルバルブを用いることが多い（米国特
許第４．３９３，３１９号）。

副スロツトルバルブの開閉はＤＣモータにより減速殿を
介して行われ、その開度を目標開度に近づけるために、
実開度と目標開度との差に応じたデユーティ比の定電圧
パルス信号をそのＤＣモータに送り、実開度が目標開度
に近付くにつれ、副スロツトルバルブの開閉速度を遅く
するように制御が行われる。

［発明が解決しようとする問題点］ ＤＣモータは上記の通りパルス信号のデユーティ比によ
りその回転速度を制御するのでおるが、回転駆動用の電
力はバッテリから供給されている。

この駆動電力の電圧が変化すると、同一デユーティ比の
パルス信号を受けても、ＤＣモータの回転速度が変化し
てしまう。また環境温度が変化したときや負荷トルクが
変化したときにも回転速度は変化する。このため、ある
電源電圧、環境温度等を設定して、その条件の下で副ス
ロツトルバルブの開度が目標値に最も速く収束するよう
に制御方法を定めておいても、それらの条件が変化した
ときには開度制御が設定通りにゆかず、目標値の上下で
ハンチングを起こしたり、逆に目標値への収束が遅くな
ったりする。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、加速スリップ制御等でスロットルバルブの開度を所
定の目標値に制御する際、より速くその目標値に収束さ
せる方法を提供するものである。

［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発明が採用した手段は、
第１図にその概略の流れを例示するごとく、 内燃機関のスロットルバルブの開度が目標値になるよう
にフィードバック制御を行うスロットルバルブ駆動モー
タの制御方法において、目標値制御を開始した時点から
逐次拡大する目標値を含む不感帯範囲を設定しくＳ２）
、スロットルバルブの実用度が該不感帯範囲内に入った
ときには（Ｓ３）、該スロットルバルブ駆動モータの駆
動信号を停止（Ｓ４）することを特徴とするスロットル
バルブ駆動モータの制御方法をその要旨とするものであ
る。

［作用］ スロットルバルブ開度の目標値が定まると（Ｓｌ）、ま
ず現時点での実際のスロットルバルブ開度を検出し、フ
ィードバックを行ってその目標値と比較する。そして実
開度と目標値との差の符号に応じて、その差を小さくす
る方向へスロットルバルブ駆動モータを駆動する。

このとき、最初は実開度が目標値に達するまでモータが
駆動されるが、丁度実開度が目標値に達した時点でモー
タの駆動を停止したとしても、モータの回転の慣性等の
要因により、実開度は目標値を越えてしまう。この場合
、実開度と目標値との差は先の場合とは逆の符号になる
ことから、今度はモータに対して逆向きの駆動が指令さ
れ、実開度を目標値に戻そうとする。

このように、実開度は目標値の上下を繰り返し撮動じて
ゆく（ハンチングをする）が、このときに、目標値の両
側に、すなわち目標値を含んで、不感帯範囲を設け（Ｓ
２）、フィードバックされてきた実開度の値がこの不感
帯範囲内にあるときには（Ｓ３）、モータの駆動を停止
する（＄４）のである。この不感帯範囲の大きざ（幅）
が小さいときには、実開度はモータの慣性等によりすぐ
にこの不感帯範囲を越えてしまい、モータが駆動される
（Ｓ５）ため、ハンチングを停止させる効果は少いが、
上記本発明の構成により、この不感帯範囲の幅が逐次拡
大してゆ＜　（Ｓ２＞ため、その範囲内ではモータの駆
動が停止していることから慣性移動量が小さくなって１
辰動の撮幅が減衰してゆき、その極値が不感帯範囲内に
入ったとき（あるいは、不感帯範囲が拡大されて］膜幅
以上になったとき）に撮動は停止し、スロットルバルブ
は目標開度の近傍で停止することになる。

なお、不感帯範囲の拡大は、−定時間ごとに所定幅ずつ
拡大してゆく方法でもよいし、内燃機関のクランク軸の
回転、あるいは車両の走行距離に応じて拡大してゆくも
のであってもよい。また、それらのパラメータに応じて
連続的に拡大してゆくものであってもよい。

［実施例］ 本発明を自動車の加速スリップ制御のために用いられる
副スロツトルバルブの駆動モータの制御に用いた例を次
に示す。第２図は本実施例が適用されるフロントエンジ
ン・リヤドライブ（ＦＲ）方式の自動車の本発明に関す
る部分の構成の概略を示す図である。

４気筒燃料噴射式のエンジン１には、吸気管２、エアフ
ロメータ３、吸入空気中に燃料を噴射する各気筒毎に設
けられた燃料噴射弁４、点火プラグ５（図では燃料噴射
弁４、点火プラグ５は１気筒分のみ示している。）、点
火プラグに高電圧を供給するデイストリビュータロ、歯
車と電磁ピックアップからなるエンジン回転速度センサ
７、アクセルペダル９の踏込に応じてリンク機構を介し
て駆動されて吸気量を調節する主スロツトルバルブ８、
この主スロツトルバルブ８の上流に設けられ加速スリッ
プ制御時に吸気量を調節する副スロツトルバルブ１０、
この副スロツトルバルブ１０を駆動するＤＣモータ１１
、主スロツトルバルブ８のスロットル開度を検出する主
スロツトルセンサ１２、副スロツトルバルブ１０のスロ
ワ１ヘル開度を検出する副スロツトルセンサ１３等が設
けられている。これらスロットルセンサ１２．１３はそ
れぞれ上記各スロットルバルブ８，１０の開度に応じた
検出信号を出力するものである。

−方、左・右の後輪、すなわち駆動輪２０，２１へはエ
ンジン１の動力がトランスミッション２２、プロペラシ
ャフト２３等を介して伝達される。

左・右の駆動輪２０．２１には各々左・右駆動輪速度セ
ンサ２４，２５が、また左・右の首輪、すなわち遊動輪
２６．２７には各々左・右遊動輪速度センサ２８，２９
が備えられている。これらの速度センサ２４，２５，２
８．２９は各々の車輪と同一回転を行う歯車と、車体側
に固定され、その歯車の歯の接近を検知する電磁ピック
アップとから構成される。それらセンサ及びモータ等の
アクチュエータはすべて電子制御回路３０に接続されて
いる。

電子制御回路３０は第３図のように、上記各センサにて
検出されたデータを制御プログラムに従って入力及び演
算し、ＤＣモータ１１等を駆動制御するための処理を行
うセントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）３１、上
記制御プログラムやマツプ等のデータが格納されたリー
ドオンリメモリ（ＲＯＭ＞３２、上記各センサからのデ
ータや演算制御に必要なデータが一時的に読み書きされ
るランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３、波形整形回
路や各センサの出力信号をＣＰｔＪ３１に選択的に出力
するマルチプレクサ等を備えた入力部３４、ＤＣモータ
１１をＣＰＵ３１からの制御信号に従って駆動する駆動
回路を備えた出力部３５、ＣＰＵ３１．ＲＯＭ３２等の
各素子及び入力部３４、出力部３５を結び、各種データ
の通路とされるパスライン３６、上記各部に電源を供給
する電源回路３７から構成されている。

この電子制御回路３０では上記左駆動輪速度センサ２４
、右駆動輪速度センサ２５及び左遊動輪速度センサ２８
、右遊動輪速度センサ２９の各センサの検出信号を受け
、車両加速時に加速スリップが生じることなく最大の加
速性が得られるよう、副スロツトルバルブ１０の開度を
調整するＤＣモータ１１に本発明に係る方法を用いた制
御を行い、エンジン出力を抑制する加速スリップ制御を
実行する。この他に、上記エアフロメータ３やエンジン
回転速度センサ７等により検出されるエンジン１の運転
状態に応じて燃料噴射量や点火時期を制御する、周知の
エンジン制御もこの電子制御回路３０で合せて実行され
る。

以下、上記電子制御回路３０で実行される加速スリップ
制御および副スロツトルバルブ１０の開度制御について
、フローチャートに沿って説明する。

第４図は加速スリップ判定及び副スロツトルバルブ１３
の目標開度決定ルーチンのフローチャートでめる。この
ルτチンの処理が開始されるとまずステップ１０１にお
いて、前記各車輪に設けられた速度センサ２４，２５．
２８．２９からの検出信号及び主・副番スロットルセン
サ１２．１３からの検出信号を読み込み、左・右駆動輪
の平均回転速度Ｖｒ　　（以下、駆動輪速度という。）
、左・右遊動輪の平均回転速度Ｖｆ　　（以下、遊動輪
速度という。）、主スロツトル開度θ１及び副スロツト
ル開度θ２を算出する。

次にステップ１０２では上記水められた遊動輪速度Ｖｆ
に基づき、加速スリップを判定するための基準車輪速度
ｙｔを次式 ％式％ を用いて算出する。この係数１．２は、加速時に駆動輪
のタイヤと路面との間に最大摩隙力が生じ、最適な加速
性が得られるよう、即ちスリップ率が２０％になるよう
駆動輪の回転を制御するため設定された値である。

ステップ１０２にて基準車輪速度Ｖｔが算出されると、
ステップ１０３に移行して、上記ステップ１０１にて求
められた駆動輪速度ｖｒが基準車輪速度Ｖｔを越えてい
るか否か、即ち駆動輪のスリップ率が２０％を越え、タ
イヤが空転しているか否かを判断する。ここでＶｒ　＞
Ｖｔの場合には、その加速スリップを低減するため、Ｄ
Ｃモータ１１を副スロツトルバルブ１０の閉方向に駆動
する必要があることを表わすフラグＦをステップ１０４
にてセット（Ｆ←１）して次ステツプ１０５に進む。ス
テップ１０５では、ｎ１スロツトルバルブ１０を閉じる
際のｎ１スロツトルバルブ１０の目標開度θ２０を、遊
動輪速度Ｖｆをパラメータとする第５図に示すようなマ
ツプ八を用いて決定し、本ルーチンの処理を終了する。

一方、上記ステップ１０３でＶｒ≦Ｖｔであると判断さ
れると、即ち、駆動輪に加速スリップが生じていないと
判断されると、ステップ１０７に移行してフラグＦをク
リア（Ｆ４′−０）する。そしてステップ１０８へ進み
、副スロツトルバルブ１０の目標開度θ２０を、駆動輪
速度Ｖｒと基準車輪速度Ｖｔとの偏差速度の絶対値ＩＶ
ｒ−Ｖｔ＋をパラメータとする第６図に示すようなマツ
プＢを用いて決定し、ステップ１０９に進む。ステップ
１０９においては上記ステップ１０８にて求められた副
スロツトルバルブ１０の目標開度θ２０が主スロツトル
開度θ１より大きいか否かを判断する。

θ２０〉θ１である場合にはステップ１１０に進んで、
目標開度θ２０に６１の値を設定した後、本ルーチンの
処理を終了する。θ２０≦０１である場合にはそのまま
本ルーチンの処理を終了する。

これらステップ１０８ないしステップ１１０の処理は、
駆動輪に加速スリップが生じていない場合、副スロツト
ルバルブ１０を全開にすると再度加速スリップが生じた
際の応答性が遅れることを考慮して付加された処理でお
り、副スロツトルバルブ１０の開度を主スロツトルバル
ブ８の開度以上とする必要はないので、目標開度θ２０
が主スロツトルバルブ８のスロットル開度θ１を越えな
いよう制限しているのでおる。

次に第７図のフローチャートにより、不感帯設定及び副
スロツトルバルブ駆動ルーチンの説明を行う。まずステ
ップ２０１で前記ルーチンで決定されたｎ１スロツトル
バルブ１０の目標開度θ２０が、前回のそのルーチンで
決定された目標開度θ２１から変化しているかどうかを
チエツクする。

以下、まず目標開度θ２０が変化しなかった場合につい
て説明を進める。

次にステップ２０３において、副スロツトルバルブ１０
の実際の開度θ２と目標開度θ２０との差ｄθを計算す
る。そしてステップ２０５において、この差ｄθの符号
を調べる。この差が正又はＯのときはステップ２０７へ
、負のときはステップ２０９へ進む。ｄθが正又はＯの
ときはステップ２０７でｄθが不感帯範囲の幅の半分ｄ
θ２０よりも大きいかどうかチエツクされる。ｄθ２０
は電子制御回路３０が起動したときにクリアされて当初
はＯとなっているが、後述の通り、所定時間Ｔｏ毎に所
定単位（１／２）θＵずつ増加してゆく変数でおる。こ
こでｄθ〉ｄθ２０であれば、つまり副スロツトルバル
ブ１３の実開度が不感帯範囲を越えているときには、ス
テップ２１１にてＤＣモータ１１を正方向に、すなわち
副スロツトルバルブ１０を閉じる方向に、回転させる。

ｄθ≦ｄθ２０゜つまり実開度が不感帯範囲内にあるな
らば、ステップ２１３にてモータ１１を停止する。ｄθ
が負のときはステップ２０９にて、ステップ２０７とは
逆に、実開度が不感帯範囲の下にあるかどうかをチエツ
クし、ＹＥＳのときにはステップ２１５でＤＣモータ１
１を逆方向へ、すなわち副スロツトルバルブ１０を開放
する方向へ回転させ、Ｎ。

のときにはステップ２１３でＤＣモータ１１を停止させ
る。

ステップ２１１又はステップ２１５でＤＣモータ１１を
駆動したときにはステップ２１７でタイマＴをインクリ
メントし、次いでステップ２１９でその値が所定時間Ｔ
ｏを越えているかどうかをチエツクする。Ｔ≧Ｔｏであ
ればステップ２２１で不感帯範囲の幅の半分ｄθ２０の
値を所定値（１／２）θＵだけ増加させる。ここでθＵ
は、ＤＣモータ１１の最小回転角度単位で、本実施例の
場合、θｕ＝０．４９ｄｅｇでおる。そしてステップ２
２３にてタイマ下をリセット（Ｔ＜−０）　Ｌ、、ざら
にステップ２２５にて前述の通り、次回の目標開度０２
Ｇと比較するために、今回の０２０の値をθ２１として
保存しておく。ステップ２１９でＴくＴｏならばｄθ２
０及びＴは変更されない。以上で本ルーチンの処理を−
たん終える。

なお、ステップ２０７又はステップ２０９で副スロツト
ルバルブ１０の実開度が不感帯範囲内におると判断され
ると、前述の通りステップ２１３でＤＣモータ１１を停
止した後、処理はステップ２２３まで飛ぶ。従ってこの
場合にはタイマ下がクリアされるだけであり、次回以降
のこのルーチンの処理の際には、（目標開度が変化しな
い限り）引きつづきｄθ２０の値は維持される。その後
ＤＣモータ１１の慣性等により実開度が不感帯範囲外に
出たときには、ステップ２０７又はステップ２０９にお
いてＹＥＳと判断され、前記と同様に逐次不感帯範囲が
拡大されてゆく。

本ルーチンの最初のステップ２０１で目標開度θ２０が
前回の値θ２１から変化している場合には、ステップ２
２７，２２９においてタイマＴに値−１を、ｄθ２０に
値Ｏを代入してからステップ２０３以降の上記処理を行
う。こうすることにより、ステップ２０７又はステップ
２０９の判断では、ｄθ＝Ｑでない限り、必ず結果はＹ
ＥＳとなり、ＤＣモータ１１が正文は逆転されて実開度
を新しい目標値に近付けようとすることになる。ｄθ＝
ＯのときはＤＣモータ１１を駆動する必要がないため、
ステップ２１３を通過するコースをとることになる。ま
たＤＣモータ１１が駆動された後、ステップ２１９を通
過するときには、（ＴＯｆ−Ｏのため）そこでの結果は
必ずＮｏとなり、ｄθ２０＝Ｏが維持される。

以上説明したように、車両の加速スリップ制御において
副スロツトルバルブ１０の開度θ２を目標スロットル開
度θ２０に制御する場合に本実施例を適用することによ
り、例えばＤＣモータ１１の電源（バッテリ）電圧が上
昇してもθ２がハンチングを起こすことなく速やかにθ
２０の近傍で停止する。第８図のタイミングチャートに
より詳しく述べると、第７図のルーチンを繰り返してゆ
くうちに、目標開度θ２０の両側の不感帯範囲（θ２０
±ｄθ２０）の幅が逐次拡大してゆくため、初期の（騒
動が徐々に減衰してゆき、ついにはその（騒動の極値が
不感帯範囲内に入ることにより副スロツトルバルブ１０
の開度θ２は目標開度θ２０の近傍で停止するのである
。なお第８図では不感帯範囲の拡大のための時間間隔下
０．Ｔ１．Ｔ２．Ｔ３は先の第７図のフローチャートの
場合とは異なり、逐次短縮されている（丁Ｑ　［ｍｓ］
　＞Ｔ１　［ｍＳコ＞Ｔ２　［ｍＳ］　＞Ｔ３　［ｍｓ
］　）が、こうすることにより、収束をより速やかに行
わせることができる。

上記実施例ではＤＣモータの制御について説明を行った
が、これはステップモータを利用したスロットルバルブ
制御においても同じことであり、本発明に係る制御方法
がモータの種類に関係なく用いることが可能なのは言う
までもない。

［発明の効果］ 本発明に係る制御方法により目標開度の両側に逐次拡大
する不感帯範囲を設けることにより、スロットルバルブ
の開度はより速やかにその目標開度の近傍で停止する。

このため、加速スリップ制御や定速走行制御のための内
燃機関出力の調節がより良好に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制ｍｆｌの処理の概略の流れを示
すフローチャート、第２図は本発明の実施例が適用され
る自動車の概略構成図、第３図はその実施例において用
いられる電子制御回路の構成を示すブロックダイヤグラ
ム、第４図は第１図の加速スリップ制御の処理のうち、
加速スリップの判定及び目標開度決定の部分を詳細に示
すフローチャート、第５図及び第６図は第４図の処理中
にて用いられる目標開度設定のためのマツプ、第７図は
第１図の加速スリップ制御の処理のうち、本発明に係る
スロットルバルブ開度制御の部分を詳細に示すフローチ
ャート、第８図はその実施例におけるスロットルバルブ
の開度の変化を示すタイミングチャートである。 １・・・エンジン ２・・・吸気管 ８・・・主スロツトルバルブ １０・・・副スロツトルバルブ １１・・・ＤＣモータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関のスロットルバルブの開度が目標値になる
   ようにフィードバック制御を行うスロットルバルブ駆動
   モータの制御方法において、目標値制御を開始した時点
   から逐次拡大する目標値を含む不感帯範囲を設定し、 スロットルバルブの実開度が該不感帯範囲内に入ったと
   きには、該スロットルバルブ駆動モータの駆動信号を停
   止することを特徴とするスロットルバルブ駆動モータの
   制御方法。