(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌に設けられているスロットル弁や排気弁等の各種の制御弁を開閉動作させるモータの回転角度を、エンジンの運転状態に対応した回転角度となるように制御するための車輌のモータ制御装置であって、上記エンジンの運転状態を検出する手段と、この検出手段の検出出力に基づいてこれに対応したモータの回転角度の目標値を求める目標値演算手段と、上記モータの現時点における回転角度である現在値を求める現在値検出手段と、上記目標値と上記現在値との差に基づいてモータ制御信号を出力すると共に、上記現在値が上記目標値に到達したとき、上記モータを強制的に停止させる逆転信号を出力する制御手段と、上記モータ制御信号に基づき上記モータを駆動するドライバとを備え、上記制御手段は、逆転信号の出力時間をモータの回転角度により変更するものであることを特徴とする車輌のモータ制御装置。
【請求項２】
車輌に設けられているスロットル弁や排気弁等の各種の制御弁を開閉動作させるモータの回転角度を、エンジンの運転状態に対応した回転角度となるように制御するための車輌のモータ制御装置であって、上記エンジンの運転状態を検出する手段と、この検出手段の検出出力に基づいてこれに対応したモータの回転角度の目標値を求める目標値演算手段と、上記モータの現時点における回転角度である現在値を求める現在値検出手段と、上記目標値と上記現在値との差に基づいてモータ制御信号を出力すると共に、上記現在値が上記目標値に到達したとき、上記モータを強制的に停止させる逆転信号を出力する制御手段と、上記モータ制御信号に基づき上記モータを駆動するドライバとを備え、上記制御手段は、逆転信号の出力時間をエンジンの回転数により変更するものであることを特徴とする車輌のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の運転状態に対応して目標値を求め、この目標値に制御用モータを追従制御する車輌のモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来車輌のエンジンでは、回転速度や負荷変動が大きいためエンジンの運転状態を検出して種々の制御弁を開閉制御し、エンジンの最適な制御が行われていることは知られている。たとえば排気管の下流開放側に排気制御弁を設け、エンジンの高速域では排気弁を全開として、排気系の動的効率を最大限に利用して出力増大を図る一方、エンジンの中速度域でこの動的効果が逆に作用してトルク谷が発生するのを、制御弁を１／２程度まで閉じることによって防止するものがある（特公平７−７８３７０号公報）。また複数の吸気管に制御弁を設け、この制御弁を内燃機関の速度によって開閉させ、実質的に吸気管長を変えるものも種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これら制御弁をモータにより目標開度に追従制御する場合には、図６に示す
ようにモータが正逆転を繰り返し続ける状態が発生する。
即ち図では負荷が軽く回転部分の慣性が大きい場合、モータが目標ゾーンＡに入ってモータ停止をかけるにも係わらず、目標ゾーンＡを通り越してしまい、目標値から外れたため再び逆転し、目標ゾーンＡを通り越すという動作を繰り返す場合を示している。
【０００４】
このような状態でモータを断続あるいは正逆転し続けることは、モータに大きな起動電流を繰り返し流すことを意味し、モータ温度が過度に上昇してモータ寿命を低下させると共に、最適なモータ制御を行なうことができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、車輌に設けられているスロットル弁や排気弁等の各種の制御弁を開閉動作させるモータの回転角度を、エンジンの運転状態に対応した回転角度となるように追従制御する際に、目標値付近でモータ電流が断続することにより、モータが振動したり、あるいは正逆転を繰り返したりすることにより、モータを痛めることを防止してモータの寿命を改善し、目標値に対する制御精度を向上させ、最適なモータ制御を可能とする車輌のモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車輌に設けられているスロットル弁や排気弁等の各種の制御弁を開閉動作させるモータの回転角度を、エンジンの運転状態に対応した回転角度となるように制御するための車輌のモータ制御装置において、次の構成を採用している。
【０００７】
すなわち、請求項１記載に係る車輌のモータ制御装置は、上記エンジンの運転状態を検出する手段と、この検出手段の検出出力に基づいてこれに対応したモータの回転角度の目標値を求める目標値演算手段と、上記モータの現時点における回転角度である現在値を求める現在値検出手段と、上記目標値と上記現在値との差に基づいてモータ制御信号を出力すると共に、上記現在値が上記目標値に到達したとき、上記モータを強制的に停止させる逆転信号を出力する制御手段と、上記モータ制御信号に基づき上記モータを駆動するドライバとを備え、上記制御手段は、逆転信号の出力時間をモータの回転角度により変更するものであることを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載に係る車輌のモータ制御装置は、上記エンジンの運転状態を検出する手段と、この検出手段の検出出力に基づいてこれに対応したモータの回転角度の目標値を求める目標値演算手段と、上記モータの現時点における回転角度である現在値を求める現在値検出手段と、上記目標値と上記現在値との差に基づいてモータ制御信号を出力すると共に、上記現在値が上記目標値に到達したとき、上記モータを強制的に停止させる逆転信号を出力する制御手段と、上記モータ制御信号に基づき上記モータを駆動するドライバとを備え、上記制御手段は、逆転信号の出力時間をエンジンの回転数により変更するものであることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明による車輌のモータ制御装置のシステム全体を示す構成図、図２は同じく機能ブロック構成図である。
【００１０】
エンジン１は２サイクルエンジンであり、排気ポート２に排気バルブ３が設置されている。排気バルブ３はワイヤケーブル４によりモータ５に接続され、モータ５により排気バルブ３は開閉動作されるようになっている。スプリング６は排気バルブ３の閉、あるいは開動作を補助するためのものである。このモータ５には現在値検出手段としてポテンショメータ７が装備され、現在のモータの回転角度を検出する。
運転状態検出手段として、クランク軸８には回転センサ９が装備され、エンジン回転数を検出する。
又、スロットルバルブ（図示せず）にはスロットルセンサ１０が装備され、スロットル開度を検出する。
【００１１】
コントロールユニット１１には、ＣＰＵ１２、モータドライバ１３等の各種機能が備わっている。
更にＣＰＵ１２には、目標値演算手段１４、制御手段１５、タイマー計測手段１６等の各種機能が備わっており、これら目標値演算手段１４、制御手段１５、タイマー計測手段１６により演算された結果に基づき、モータドライバ１３にモータ制御信号を出力する。目標値演算手段１４は、目標マップからエンジン回転数、スロットル開度に対応するデータを検索し、排気バルブの目標値を演算する。
更に、モータドライバ１３はＣＰＵ１２からの制御信号を受け、モータ５への駆動電流を制御する。
【００１２】
次に図３の制御フローチャートに基づき本発明の動作について説明する。
本発明では、以下に述べる一連の動作をタイマー計測手段１６によって所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎に繰り返し行なっている。
まずＣＰＵ１２は、エンジン回転数、スロットル開度等の情報を運転状態検出手段である回転センサ９、スロットルセンサ１０により検出し、得た情報を用いて目標値演算手段１４により目標値、および目標値を中心値として所定の幅を持たせた目標ゾーンを算出する。
次に現在値検出手段であるポテンショメータ７によりモータ５の現在値を検出する。上記現在値と目標値との位置関係からモータ５を駆動するべき方向（ここでは順方向とする）を演算する。
【００１３】
次に目標ゾーンと現在値とを比較し、制御内容を駆動モード、停止モード、ブレーキモードの中から選択する。
即ち、現在値が目標ゾーン外にある場合は、駆動モードとなりドライバ１３に順方向駆動信号を出力する。
目標ゾーン内にある場合はブレーキゾーン内にあるか否かを判断する。即ち、目標ゾーン内にあっても、モータの慣性が大きいなどの要因によりモータ５が停止せずに、目標値を超えるとブレーキモードとなり、一定時間順方向とは逆方向の駆動信号をドライバ１３に出力する。
【００１４】
この場合のブレーキモードにおける逆転信号は、後述のように所定時間だけ出力されてモータ５を逆転（逆転起動のみでモータ自体は逆転させない）させるものである。即ち、正転で回っているモータ５に逆転用の信号（パルス）を送って強制的に逆回転動作させストップさせるもので、逆転信号をかけることによって正転側に回っている回転力を相殺させ、その場にストップさせるのである。これによりモータ５の回転力（慣性）を相殺し、モータ５を停止させる。所定時間が経過しない間はブレーキモードを継続し、所定時間の経過後は以下に述べる停止モードとなる。
現在値が目標ゾーン内にあって、ブレーキゾーン外の場合は停止モードとなり、ドライバ１３に停止信号を出力する。停止モードとは、モータ５の駆動端子同士を短絡させ、もしくは両端子ともに接地させることを指し、この状態ではドライバ１３からモータ５には駆動力は与えられないこととなる。
【００１５】
上記のようにして、エンジン運転状態から求めた目標値に制御用モータを追従制御すれば、目標値に達した後目標値から外れることがなくなるため、制御精度が向上する。また目標値付近での細かい断続運転やハンチングによる正逆転運転が発生しないため、モータが過熱されて寿命が低下するなどの問題が発生しなくなる。
【００１６】
ここで、ブレーキモードにおける逆転信号は上述のように所定時間だけ出力されるとしているが、この場合の所定時間は、モータ５の回転角度の大きさに応じて変更される。即ち、ワイヤケーブル４をモータ５が巻き取り、又は巻き戻すことによって、排気バルブ３が開いたり、閉じたりするが、ワイヤケーブル４にはスプリング６が備えられているため、排気バルブ３が開くほどモータ５の巻く力は大きく、反対に閉じる時は小さな力で済むこととなり、モータ５の回転角度とモータ５を巻き戻す力との関係は図４に示されるような関係となる。
【００１７】
つまり、ワイヤケーブル４の巻き始めと巻き終わりではスプリング６によりモータ５の巻く力は異なるため、逆転信号出力時間が一定であれば、目標位置に止まらなかったり、あるいはモータ５が逆転してしまったりする。そこで、この実施の形態１では、モータ５の回転角度の大きさに応じて逆転信号の出力時間を変更するようにしている。具体的にはモータ５の回転角度が大きいときは出力時間を長くし、回転角度が小さいときは出力時間を短くする。
【００１８】
上記実施の形態１では、排気ポート２に設けられた排気バルブ用モータ５の駆動制御を行なうことにより、エンジンの高速域でバルブを開き、中速域で閉じて、中速域でのトルク谷の発生を防止するものである。しかし、吸気管長の制御を行う制御弁用モータなど、他のモータの制御に本発明を適用しても同様の効果が得られる。
【００１９】
また、以上の説明においては、運転状態検出手段として、回転センサ９及びスロットルセンサ１０によりエンジン回転数及びスロットル開度を検出した場合を示したが、吸気管負圧並びに温度等の他の情報を基に運転状態を検出してもよい。
【００２０】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、モータの回転角度により逆転信号出力時間を変更する場合について述べたが、エンジン回転数により逆転信号出力時間を変更することもできる。
即ち、図５に示すようにエンジン回転数によってバルブ開度が決まっており、このため上記実施の形態２で説明したようにバルブ開度によりモータ５に加わる力が異なるため、あるエンジン回転数を境に逆転信号出力時間を切換えるのである。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る車輌のモータ制御装置によれば、目標値に達したときには、制御手段から逆転信号をモータに出力してモータを強制的に停止させるので、モータの回転角度が目標値から外れることがなくなる。このため、制御精度が向上すると共に、目標値付近での細かい断続運転やハンチングによる正逆転運転が発生しないため、モータが過熱して寿命が低下するなどの問題が発生しない。しかも、逆転信号の出力時間がモータの回転角度に応じて変更されるため、モータの回転角度によってモータに加わる負荷が異なる場合でも、これに応じた適切な制御が可能になる。
【００２２】
この発明の請求項２に係る車輌のモータ制御装置によれば、目標値に達したときには、制御手段から逆転信号をモータに出力してモータを強制的に停止させるので、モータの回転角度が目標値から外れることがなくなる。このため、制御精度が向上すると共に、目標値付近での細かい断続運転やハンチングによる正逆転運転が発生しないため、モータが過熱して寿命が低下するなどの問題が発生しない。しかも、逆転信号の出力時間がエンジンの回転数に応じて変更されるため、エンジンの回転数によって制御弁の適切な開度が異なる場合でも、これに応じた適切な制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による車輌のモータ制御装置のシステム全体を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による車輌のモータ制御装置の機能ブロック構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による車輌のモータ制御装置の制御フローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１によるモータ回転角度とモータを巻き戻す力との関係を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２によるエンジン回転数とバルブ開度との関係を示すグラフである。
【図６】従来のモータの振動およびハンチング状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１  エンジン、５  モータ、７  ポテンショメータ、９  回転センサ、１０  スロットルセンサ、１３  ドライバ、１４  目標値演算手段、１５  制御手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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