(57)【要約】【課題】アイドリング運転時のエンジンに必要な吸気量を供給するＩＳＣの制御装置及び制御方法に関し、特に、ＩＳＣのバルブを駆動制御するステッピングモータの温度上昇を抑制することを目的とする。【解決手段】  エンジンのアイドル運転時における吸入空気量を調整するアイドル・スピード・コントローラ（ＩＳＣ）の制御装置であって、前記ＩＳＣのバルブを開閉動作するステッピングモータと、前記ステッピングモータを定電流で駆動するドライバ手段と、前記ドライバ手段へ駆動信号を出力する制御手段と、から構成され、前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記ステッピングモータの界磁コイルに直列に接続された電流検知抵抗の抵抗値を可変させる。【選択図】図６
2007016638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのアイドル運転時における吸入空気量を調整するアイドル・スピード・コントローラ（以下、「ＩＳＣ」という）の制御装置であって、
前記ＩＳＣのバルブを開閉動作するステッピングモータと、
前記ステッピングモータを定電流で駆動するドライバ手段と、
前記ドライバ手段へ駆動信号を出力する制御手段と、から構成され、
前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記ステッピングモータの界磁コイルに直列に接続された電流検知抵抗の抵抗値を可変させることを特徴とするＩＳＣ駆動制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電流検知抵抗の抵抗値を、前記ＩＳＣのバルブの開閉状態を変動させる時よりも前記バルブの開閉状態を一定に維持する時に大きくすることを特徴とする請求項１に記載のＩＳＣ駆動制御装置。
【請求項３】
前記電流検知抵抗は、前記界磁コイルに接続された第１の抵抗と前記第１の抵抗の抵抗値よりも大きい第２の抵抗とにより構成されたことを特徴とする請求項２に記載のＩＳＣ駆動制御装置。
【請求項４】
前記電流検知抵抗の抵抗値は、前記バルブの開閉状態を一定に維持する時には、前記ステッピングモータの前記界磁コイルに流れる電流値を、当該ステッピングモータの定格電流の下限値又は下限値未満になるように設定される請求項２又は３に記載のＩＳＣ駆動制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記エンジンの吸気経路に設けられた吸気スロットルのバルブが所定の開度以上開いた時又は前記エンジンのアイドル回転が安定した時に、前記電流検知抵抗の抵抗値を大きくする切替えを行うことを特徴とする請求項３に記載のＩＳＣ駆動制御回路。
【請求項６】
前記制御手段は、前記エンジンの停止後直ちに、前記ステッピングモータに対して前記ＩＳＣのバルブを全閉させるステップ数に所定の無駄送りステップ数のパルス信号を出力することにより、前記ＩＳＣのイニシャライズ処理を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れかの項に記載のＩＳＣ駆動制御回路。
【請求項７】
エンジンのアイドル運転時における吸入空気量を調整するアイドル・スピード・コントローラ（以下、「ＩＳＣ」という）のバルブ開閉をステッピングモータで行うＩＳＣの駆動制御方法であって、
（ａ）前記エンジンの運転状態を検出するステップと、
（ｂ）前記検出された前記運転状態が、予め設定されている所定の状態と一致するか否かを比較するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）において前記運転状態が前記所定の状態と一致した場合には、前記ステッピングモータの界磁コイルに直列に接続された電流検知抵抗の抵抗値を増大させるステップと、
の各ステップを有することを特徴とするＩＳＣ駆動制御方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）における予め設定されている所定の状態は、少なくとも、
前記エンジンの吸気経路に設けられた吸気スロットルのバルブが所定の開度以上開いている状態と、
前記エンジンのアイドル回転が安定した状態と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載のＩＳＣ駆動制御方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｃ）における前記電流検知抵抗の抵抗値の増大により、前記ステッピングモータの前記界磁コイルに流れる電流値が、当該ステッピングモータの定格電流の下限値又は下限値未満になることを特徴とする請求項７又は８に記載のＩＳＣ駆動制御方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ｃ）の後、前記エンジンが停止された時には直ちに、前記ＩＳＣのバルブ開度のイニシャライズ処理を行うステップを有することを特徴とする請求項７乃至９の何れかの項に記載のＩＳＣ駆動制御方法。
【請求項１１】
前記イニシャライズ処理は、前記ステッピングモータに対して前記ＩＳＣのバルブを全閉させるステップ数に所定の無駄送りステップ数のパルス信号を出力するステップであることを特徴とする請求項１０に記載のＩＳＣ駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドリング運転時のエンジンに必要な吸気量を供給するアイドリング・スピード・コントローラ（ＩＳＣ）に関し、特に、ＩＳＣのバルブを駆動制御するステッピングモータの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二輪車を含む自動車のエンジンの吸気経路には、多くの場合、アイドリング運転時にエンジンのシリンダに必要な空気を供給するＩＳＣが設置されている。このＩＳＣは、アイドリング運転以外のエンジンの通常運転時にエンジンに必要な吸気量を提供するスロットルバルブと共にエンジンへの吸気経路に設けられており、アイドリング時のエンジン回転数を一定の範囲内に維持する役割を担う。即ち、エンジンのアイドリング運転時では、アクセル操作が行われていなければスロットルバルブは全閉の状態となっていることから、ＩＳＣを経由してエンジンへ必要な吸気量を供給することにより、アイドリング時におけるエンジン回転数を適正値に制御するようにしている。そして、このＩＳＣからエンジンに供給される吸気量は、ＩＳＣのバルブ開度を制御することにより調整され、このＩＳＣバルブの開度調整は、多くの場合ステッピングモータの回転制御によって行われる。
【０００３】
ＩＳＣのバルブ開度の調整を行うステッピングモータは、スロットル開度及び各種センサの出力信号に基づいてエンジンを統合的に制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit、以下、適宜「制御装置」という）から出力されるパルス信号の数によりその回転角が制御される。これにより、ＩＳＣを経由してエンジンのシリンダ内に吸引される吸気量の増減調整が可能となり、エンジンのアイドリング回転数を制御することができる。
【０００４】
ステッピングモータの回転制御においては、ＤＣサーボモータのようにその回転量を検知しその検知出力を入力信号側にフィードバックさせるような閉ループ制御を必ずしも必要としない。しかし、それゆえに過大な負荷トルクやノイズ等の要因によりその回転角が制御装置からのパルス信号に追従できずに同期状態を外れてしまう脱調と呼ばれる事態が生じ得る。すなわち、制御装置が認識しているステッピングモータのステップ値とステッピングモータの実際のステップ値に換算するＩＳＣのバルブ開度との間に偏差値が生じてしまうことがあるために、これを是正するための処置をとる必要がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
そして、このようなＩＳＣのバルブの開閉駆動に用いるステッピングモータは、上記のような脱調を回避するために回転トルクを大きくするばかりでなく、所望の回転角を一定に維持するための保持トルクが大きい技術仕様のものを使用する必要があった。さらに、ＩＳＣとそのバルブ開度を調整するステッピングは、エンジンの近隣に装備されるために、その設置環境温度が高い。
【特許文献１】特開平１１−１６６４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、ＩＳＣのバルブの開閉駆動に用いるステッピングモータのステータを構成する界磁コイルには、常に大きな電流が流れるため、その設置環境温度が高いことと相俟って多大の熱が発生し所望の動作温度スペック内に収めることが困難な場合があった。
【０００７】
しかし、ＩＳＣはエンジンのアイドリング運転時にエンジンに必要な吸気量を提供するものであって、エンジンへの吸気は、アイドリング運転時以外の時はスロットルバルブから提供される。このため、例えばスロットルバルブが開いている時などには、ＩＳＣの開度調整を行う必要はなく、このような時はＩＳＣのバルブの開閉駆動を行うステッピングモータには、大きな負荷は掛からない。また、アイドリング運転時であっても、例えば、エンジンのアイドル運転時の回転数が安定した後は、ＩＳＣからエンジンに供給される吸気量は一定に維持されればよく、ステッピングモータに掛かる負荷トルクは変動しない。特に、二輪車には、通常、アイドリング運転時にエンジンの回転数に影響を与える例えばエアコンディショナ等の大きな負荷トルクを生じさせる機器類が設置されていないために、エンジンのアイドル回転が安定した後に、ステッピングモータの負荷変動は極めて小さい。
【０００８】
このため、本発明は、エンジンの運転状態が所定の場合には、ＩＳＣのバルブの開閉駆動に用いるステッピングモータに印加する電圧を可変的に制御することにより界磁コイルに流れる電流を抑制し、以ってステッピングモータの温度上昇を抑制するようにしたステッピングモータの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明は、エンジンのアイドル運転時における吸入空気量を調整するＩＳＣの制御装置であって、前記ＩＳＣのバルブを開閉動作するステッピングモータと、前記ステッピングモータを定電流で駆動するドライバ手段と、前記ドライバ手段へ駆動信号を出力する制御手段と、から構成され、前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記ステッピングモータの界磁コイルに直列に接続された電流検知抵抗の抵抗値を可変させることを特徴とするＩＳＣ駆動制御装置を提供するものである。
【００１０】
そして、前記制御手段は、前記電流検知抵抗の抵抗値を前記ＩＳＣのバルブの開閉状態を変動させる時よりも前記バルブの開閉状態を一定に維持する時に大きくするのである。これにより、本発明は、ＩＳＣのバルブの開閉駆動に用いるステッピングモータのステータを構成する界磁コイルに流れる電流を低下させることにより、ステッピングモータの温度上昇を抑制したのである。
【００１１】
ここで、前記電流検知抵抗は、前記界磁コイルに接続された第１の抵抗と前記第１の抵抗の抵抗値よりも大きい第２の抵抗とにより構成される。そして、ステッピングモータのステータを構成する界磁コイルに流れる電流を低下させるときには、この電流検知抵抗の合成抵抗値が大きくなる切替え制御を行うのである。
【００１２】
また、前記電流検知抵抗の抵抗値は、前記バルブの開閉状態を一定に維持する時には、前記ステッピングモータの前記界磁コイルに流れる電流値を、当該ステッピングモータの定格電流の下限値又は下限値未満になるように設定される。これにより、ステッピングモータの温度上昇を抑制すると共に、ステッピングモータの脱調の可能性を低減させているのである。
【００１３】
ところで、前記制御手段は、少なくとも、前記エンジンの吸気経路に設けられた吸気スロットルのバルブが所定の開度以上開いた時又は前記エンジンのアイドル回転が安定した時に、前記電流検知抵抗の抵抗値を大きくする切替えを行うのである。
【００１４】
そして、本発明に係るＩＳＣ駆動制御回路は、前記エンジンの停止後直ちに、前記ステッピングモータに対して前記ＩＳＣのバルブを全閉させるステップ数に所定の無駄送りステップ数のパルス信号を出力することにより、前記ＩＳＣのイニシャライズ処理を行うことにより、ＩＳＣのバルブ開度とステッピングモータ間のいわゆるミスステップの累積を除去するのである。
【００１５】
本発明は、その第２の形態として、さらに、エンジンのアイドル運転時における吸入空気量を調整するＩＳＣのバルブ開閉をステッピングモータで行うＩＳＣの駆動制御方法であって、（ａ）前記エンジンの運転状態を検出するステップと、（ｂ）前記検出された前記運転状態が、予め設定されている所定の状態と一致するか否かを比較するステップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）において前記運転状態が前記所定の状態と一致した場合には、前記ステッピングモータの界磁コイルに直列に接続された電流検知抵抗の抵抗値を増大させるステップと、の各ステップを有することを特徴とするＩＳＣ駆動制御方法を提供するものである。
【００１６】
ここで、前記ステップ（ｂ）における予め設定されている所定の状態は、少なくとも、前記エンジンの吸気経路に設けられた吸気スロットルのバルブが所定の開度以上開いている状態と、前記エンジンのアイドル回転が安定した状態とを含み、前記ステップ（ｃ）における前記電流検知抵抗の抵抗値の増大により、前記ステッピングモータの前記界磁コイルに流れる電流値が、当該ステッピングモータの定格電流の下限値又は下限値未満になるように制御するのである。
【００１７】
そして、前記ステップ（ｃ）の後、前記エンジンが停止された時には直ちに、前記ＩＳＣのバルブ開度のイニシャライズ処理を行うステップを有する。ここで、前記イニシャライズ処理は、前記ステッピングモータに対して前記ＩＳＣのバルブを全閉させるステップ数に所定の無駄送りステップ数のパルス信号を出力することにより行われる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るＩＳＣ駆動制御装置及び制御方法においては、ＩＳＣのバルブの開閉駆動に用いるステッピングモータのステータを構成する界磁コイルに接続された電流検知抵抗の抵抗値を、エンジンの運転状態が所定の場合には、前記ＩＳＣのバルブの開閉状態を変動させる時よりも前記バルブの開閉状態を一定に維持する時に大きくすることにより、ステッピングモータの温度上昇を抑制したのである。また、これにより、エンジンのアイドリング運転時における電力の消費を抑制したのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の制御対象であるＩＳＣを備えたエンジン（ここでは二輪車用の単気筒４サイクルエンジン）の概略構成を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、エンジン６は、電動式燃料ポンプ装置、燃料噴射装置、イグニッションプラグ点火装置、吸気スロットル及びアイドルスピード制御装置（以下、「ＩＳＣ」という）を総合的に制御するエンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ:Electronic Control Unit」という）１によって制御される。
【００２２】
この場合、上記した電動式燃料ポンプ装置は燃料タンク（以下、適宜「燃料ポンプ」という）２で構成され、燃料噴射装置はインジェクタ３で構成され、イグニッションプラグ点火装置はイグニッションコイル４及びスパークプラグ５で構成される。
【００２３】
前記燃料タンク２は、エンジン６の燃焼室（シリンダ又は気筒）７に供給される燃料を貯蔵する。燃料タンク２に貯蔵された燃料は、燃料供給パイプ８を経由してインジェクタ３に供給される。エアフィルタ９は、エンジン６に供給される空気（外気中の空気）から塵や埃を除去する。吸気スロットル１０及びＩＳＣ１１は、エアフィルタ９から吸気弁１２に至る吸気管１３を経由して燃焼室７内に吸引される空気量を制御する。吸気スロットル１０はアイドル運転時以外の通常運転時における空気量を制御し、ＩＳＣ１１はアイドル運転時における空気量を制御する。なお、ＩＳＣ１１は、ステッピングモータで構成され、吸気スロットル１０のバイパス経路を形成するように設置されている。
【００２４】
前記インジェクタ３は、燃焼室７への空気が引き込まれると同時に、燃焼室７に燃料を噴射する。これにより燃焼室７には、空気中に燃料が噴射された混合気が注入される。なお、前記インジェクタ３は、燃料供給パイプ８を経由して供給される燃料を加圧した後に噴射する。
【００２５】
前記吸気弁１２は、後述する吸気行程において吸気管１３から燃焼室７への経路を開閉する。排気弁１４は、後述する排気行程において燃焼室７から排気管１５への経路を開閉する。イグニッションコイル４は、ＥＣＵ１からの点火指令を受けたタイミングで高電圧を発生させる。スパークプラグ５は、イグニッションコイル４に発生した高電圧の印加を受けて点火し、燃焼室７内で圧縮された燃料ガスを燃焼させる。排気管１５は、燃料ガスの爆発により発生する排気ガスをエンジン６からマフラー１６に導く。マフラー１６は、爆発音や排気音等のノイズを低下させた後に排気ガスを外気に放出すると共に、マフラー１６内には、触媒装置（以下、適宜「触媒」という）１８が設置されており、触媒１８は、外気に放出される前に排気ガスを浄化する。
【００２６】
エンジン６の表面には、エンジン６の表面温度を測定するエンジン温度センサ１９が設置されている。また、エンジン６には、例えば、吸気スロットル１０の周辺に設置されるスロットル開度を検出するための開度センサ２０、マフラー１６内の入口近傍に設置されて排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサ２１等（これらを各種センサ２５と総称する）が設置されており、これらセンサは、後述するようにＥＣＵ１に接続され、ＥＣＵ１は、これらのセンサ（スイッチ等を含んでいても良い）からの信号に基づいて、エンジン６の最適な制御を行なう。
【００２７】
次に、上記した構成を有する単気筒４サイクルエンジンの各工程における動作について簡単に説明する。
【００２８】
最初に、第１の行程である吸気行程において、エンジン６の燃焼室７には、エアフィルタ９により濾過されて塵や埃が除去された空気（外気中の空気）が、燃焼室７内のピストンの下降動作によって生じる負圧により供給される。このとき、吸気弁１２は開いた状態となる。
【００２９】
一方、燃焼室７への空気の供給と同時に、インジェクタ３の注入口から燃料が注入される。なお、インジェクタ３から供給される燃料噴射量は、ＥＣＵ１からの燃料供給指示パルス信号のパルス幅に応じて噴射動作するインジェクタ３の燃料噴射時間により調節される。
【００３０】
次に、第２の行程である圧縮行程において、燃焼室７内に供給される空気と燃料との混合体である燃料ガスが、ピストンの上昇動作により圧縮される。この際、吸気弁１２と排気弁１４は閉じた状態となる。
【００３１】
次に、第３の行程である燃焼行程において、ＥＣＵ１からの所定のタイミングで点火指令を受けたイグニッションコイル４が高電圧を発生させる。そして、この高電圧をスパークプラグ５に印加しスパークプラグ５を点火することで、圧縮された燃料ガスを爆発させる。この爆発力によってピストンを急激に押し下げる。
【００３２】
次に、第４の行程である排気行程において、燃焼行程において燃焼された燃料ガスが、排気ガスとして外気中に放出される。燃焼室７からの排気ガスの放出は、排気弁１４を開いた状態で、燃焼行程において押し下げられたピストンが上昇することにより行われる。排気ガスは、排気管１５を経由してマフラー１６内へと導かれて、爆発音や排気音等のノイズを低下させた後に外気に放出される。
【００３３】
図２は、エンジン６の動作を総合的に制御する上記した制御手段（ＥＣＵ）１の概略構成例を示したブロック図である。
【００３４】
ＥＣＵ１は、演算処理装置（ＣＰＵ）３０、ＩＳＣの制御を含めてエンジンの燃焼制御のためのプログラムや、制御プラグラムで使用される定数及び関係式、或いは対応マップ等を格納したＲＯＭ３１、エンジン温度センサ１９等の各種センサで検出された検出値や変動データを一時的に格納するＲＡＭ（例えば、不揮発メモリ「ＥＥＰＲＯＭ」など）３２、エンジン温度センサ１９、各種のセンサ２５、ＩＳＣ１１のバルブを駆動するステッピングモータ等の各種のアクチュエータとの間で信号を送受信する入出力インターフェース（Ｉ／Ｏポート）３５等を備えて構成されている。
【００３５】
これにより、ＥＣＵ１は、例えばエンジン温度センサ１９からの検出値に基づいてアイドリング時におけるＩＳＣ１１の吸気量制御を行ったり、その後にエンジンのアイドル暖機運転を終了させる等の制御を行うと共に、それ以外の制御、例えば、上記したような燃料ポンプ２の間欠的駆動制御、インジェクタ３の駆動制御（燃料噴射制御）、イグニッションコイル４の駆動制御（点火制御）等の各種の能動手段の動作制御を集中的に司る。
【００３６】
次に、本発明の制御対象であるステッピングモータによりそのバルブ開度が調整されるＩＳＣ１１の一構成例について簡単に説明する。
【００３７】
図３は、ＩＳＣ１１の概略構成を示す図であり、（ｂ）は内部構成を示す図、（ａ）は図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３８】
ＩＳＣ１１は、本体を構成するハウジング５０を備えており、このハウジング５０は、ボルト１００によって、図２に示した吸気管１３に対して取り付けられている。ハウジング５０の内部には、吸気管１３を流れる空気を分岐するように流通路５２が形成されており、この流通路５２の下流側には、吸気管１３に連通する空気流通孔５２ａが形成されている。また、ハウジング５０には、前記空気流通孔５２ａの開口量を可変させるバルブ５５が設置されている。このバルブ５５は、スクリューシャフト５６の先端部に設けられており、スクリューシャフト５６が軸方向に移動することにより、空気流通孔５２ａの開口量を可変して、空気の流通量を制御する。なお、図においては、最も開口量を大きくしたバルブ５５の位置（実線で示す）を符号Ｐ１で、最も開口量を小さくしたバルブ５５の位置（点線で示す）を符号Ｐ２で示してある。すなわち、バルブ５５は、スクリューシャフト５６の回転駆動に伴い、位置Ｐ１と位置Ｐ２の間を往復駆動されるようになっている。
【００３９】
前記ハウジング５０には、スクリューシャフト５６を駆動するステッピングモータ６０が設置されている。ステッピングモータ６０は、公知のように、前記ハウジング５０に装着されるステータ（界磁コイルを含む）６０ａ、及び前記スクリューシャフト５６を一体回転するロータ６０ｂを備えている。すなわち、前記スクリューシャフト５６の中間部はロータ６０ｂに固定されており、ロータ６０ｂの回転と共に一体回転するようになっている。
【００４０】
前記スクリューシャフト５６のバルブ５５と反対側の端部には、送りねじ５６ａが形成されており、この送りねじ５６ａは、ストッパ６５の内周面に形成された雌ねじ６５ａと螺合されている。前記ストッパ６５には、径方向に突出する突部６５ｂが形成されており、この突部６５ｂは、ハウジング５０の内面に装着されたストッパ回り止めリング６２の凹所６２ａに係合されるようになっている。
【００４１】
これにより、スクリューシャフト５６は、ステッピングモータ６０によってロータ６０ｂが正転／逆転駆動された際、軸方向に沿って螺進又は螺退され、空気流通孔５２ａの開口量を小さくしたり、空気流通孔５２ａの開口量を大きくする。すなわち、前記ステッピングモータ６０（ＩＳＣ１１）は、図２に示したように、ＥＣＵ１によって駆動状態が制御されるようになっており、上述したように、エンジンがアイドル運転時になった際（図２に示す吸気スロットル１０が全閉した際）に、ステッピングモータ６０の回転方向及び駆動量を制御することで、吸気量を制御しエンジンのアイドリングの回転量を制御するのである。
【００４２】
図４は、ＩＳＣ１１を構成するステッピングモータ６０の駆動回路の例を説明するものである。
【００４３】
公知のとおり、ステッピングモータ６０は、制御装置１（図２）側から出力される指令パルスの総数に比例してその回転角を変位するものである。ステッピングモータ６０の回転変位角は、通常複数の界磁コイルが施されたステータと回転子の歯数との関係で設定されるものであり、制御装置１からの指令パルス毎に、使用するステッピングモータ６０固有のステップ角だけ回転する。これにより、ＩＳＣ１１のバルブ５５の開度を調整することが可能となる。また、ステッピングモータ６０の回転速度、即ちＩＳＣ１１のバルブの開度調整速度は、指令パルスの頻度である単位時間当たりのパルス数であるＰＰＳ（Pulse Per Second）に比例する。また、ステッピングモータ６０の回転制御（即ち、ＩＳＣ１１のバルブ開度制御）は、オープンループであって、出力（変位）の結果を入力側にフィードバックする必要がなく、簡易で低コストの制御系を構成可能である。
【００４４】
ところで、ステッピングモータ６０の回転トルクは、ステッピングモータ６０の界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に流れる駆動電流Ｉｄの値と回転子の永久磁石の磁束密度Ｂが、それぞれ大きいほど増大する。また、ステッピングモータ６０が所定の回転角度を一定に維持するには、界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に一定の保持電流Ｉｈを流し続ける必要がある。
【００４５】
ステッピングモータの界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に流れる駆動電流Ｉｄと保持電流Ｉｈは、共に、電源電圧Ｖｃｃの値に比例するが、駆動電流Ｉｄは、界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のインピーダンスと電源電圧Ｖｃｃによって規定され、保持電流Ｉｈは、界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のインピーダンスにおける直流抵抗分と電源電圧Ｖｃｃによって規定されるのである。
【００４６】
図４（ａ）は、ステータの界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が、４層ユニポーラ（単極励磁）で構成した場合の駆動回路（ドライバ回路）の例を示すものである。また、図４（ｂ）は、ステータの界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３が、３層バイポーラ（双極励磁）で構成した場合の駆動回路（ドライバ回路）の例を示すものである。
【００４７】
本発明に係るＩＳＣ１１の駆動は、図４に示す駆動回路を採用している。ここでは、高速回転時の回転トルクを改善すると共に、所定の場合回転角を一定に維持するために必要な保持電流を大きく減少させるべく、外部抵抗Ｒｘを挿入するようにしている。即ち、本方式においては、印加電圧を高く設定したままで（バッテリ電圧をそのまま使用可能）、界磁コイルのドライブ回路に直列に、インダクタンス値Ｌが極めて小さい無誘導抵抗Ｒｘを挿入して、電気的時定数を小さくしてステッピングモータ６０の回転角を高速回転させる時の電流減少を抑制するとともに、後述するように、外部抵抗Ｒｘの抵抗値を可変にすることにより保持電流Ｉｈを抑制することを可能としているのである。
【００４８】
図４（ａ）において、ステッピングモータ６０の界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、それぞれトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４によって個別にドライブされる。即ち、界磁コイルＣ１を励磁してステッピングモータ６０を所定の回転角だけ回転させようとする場合には、指令パルス回路（図２の制御装置１）側からトランジスタＴ１のゲートに所定幅のパルス信号を出力する。
【００４９】
また、図４（ｂ）においては、ステッピングモータ６０の界磁コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、は、トランジスタＴ１乃至Ｔ６のオン／オフ制御により双方向にドライブされる。即ち、界磁コイルＣ１及びＣ２の組を第１方向に励磁することによりステッピングモータ６０を所定の回転角だけ回転させようとする場合には、トランジスタＴ１とトランジスタＴ２をオンさせる。そして、界磁コイルＣ１及びＣ２の組を前記第１方向と反対の第２方向に励磁することによりステッピングモータ６０を所定の回転角だけ逆回転させようとする場合には、トランジスタＴ２とトランジスタＴ４をオンさせるのである。このため、指令パルス回路（図２の制御装置１）側からトランジスタＴ１乃至Ｔ６のゲート回路に選択的に所定幅のパルス信号を出力する。
【００５０】
そして、図４（ａ）及び図４（ｂ）の何れの回路においても、本発明に係るＩＳＣ１１の駆動制御装置においては、外部抵抗Ｒｘの抵抗値を、駆動時用の小さい抵抗値に設定することにより駆動電流Ｉｄが大きくなるようにして、大きな駆動トルクを発生させるようにする。そして、ＩＳＣ１１にバルブ５５の開度を一定に維持する場合であって且つエンジンの運転状態が所定の場合は、この外部抵抗Ｒｘの抵抗値を大きくすることにより保持電流Ｉｈを減少させ、ステッピングモータ６０の温度上昇の抑制と電力消費を抑制するのである。
【００５１】
本発明においては、ステッピングモータ６０を駆動する時、すなわちその回転角を変位させる時には、大きな駆動トルクを発生させるために、外部抵抗Ｒｘの値を小さく設定することにより界磁コイルＣに大きな励磁電流を流すようにする。そして、ステッピングモータ６０の回転角を維持する時にも、通常は、外部抵抗Ｒｘの値を小さく設定したままにして界磁コイルＣに比較的大きな保持用の励磁電流を流すことにより大きな保持トルクを維持する。しかし、ステッピングモータ６０の回転角を維持する場合であるものの、ＩＳＣ１１に負荷変動が生じないような場合や、ＩＳＣ１１のバルブ５５の開度調整が問題にならないような時には、外部抵抗Ｒｘの抵抗値を大きくすることにより保持電流Ｉｈを大きく減少させ、ステッピングモータ６０の温度上昇の抑制と電力消費を抑制するのである。そのような場合の例としては、吸気スロットル１０（図１）のバルブ１０が所定開度以上開いた時又は前記エンジンのアイドル回転が安定した時が挙げられる。
【００５２】
このため、本発明においては、エンジンの停止後直ちに、ステッピングモータ６０に対してＩＳＣ１１のバルブ５５を全閉させるステップ数に所定の無駄送りステップ数のパルス信号を出力することにより、ＩＳＣ１１のイニシャライズ処理を行うことにより、制御装置１（図２）が認識しているステッピングモータ６０のステップ値とステッピングモータ６０の実際のステップ値に換算するＩＳＣ１１のバルブ５５の開度間に生じ得る偏差を是正するための処置をとるのである。
【００５３】
図５は、図４に記載したその抵抗値が切り替え可能に構成された外部抵抗Ｒｘの具体例を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、外部抵抗Ｒｘは、駆動電流規制抵抗Ｒ１及び保持電流検知抵抗Ｒ２から構成される。
【００５４】
図５（ａ）及び図５（ｂ）において、ステッピングモータ６０を駆動してその回転角を変位させる時及びステッピングモータ６０の回転角を一定に維持する時には、切替手段Ｓをオンにしておく。これにより、大きな回転トルク又は大きな保持トルクを維持する。そして、例えば、吸気スロットル１０（図１）のバルブが所定開度以上開いた時又はエンジンのアイドル回転が安定した時などステッピングモータ６０の温度上昇の抑制と電力消費を抑制する場合は、切替手段Ｓをオフにするのである。
【００５５】
図５（ａ）に示した第１の例の場合、Ｒ１＝１Ω、Ｒ２＝２０Ωとすれば、切替手段Ｓオン時には、電流検知抵抗Ｒｘは０．９５Ωとなり、切替手段Ｓオフ時には電流検知抵抗Ｒｘは２０Ωとなる。また、図５（ｂ）に示した第２の例の場合、Ｒ１＝１Ω、Ｒ２＝２０Ωとすれば、切替手段Ｓオン時には、電流検知抵抗Ｒｘは１Ωとなり、切替手段Ｓオフ時には電流検知抵抗Ｒｘは２１Ωとなる。
【００５６】
駆動電流規制抵抗Ｒ１と保持電流検知抵抗Ｒ２の抵抗値は、使用するステッピングモータの定格電圧、定格電流、界磁コイルのインピーダンス及びその直流抵抗分等のスペック値に基づいて決定する必要がある。
【００５７】
図６は、本発明の他の形態であるＩＳＣの駆動制御のフローチャートの例を示す。
【００５８】
エンジンが起動されると、制御装置１は、最初に、所定のイニシャル処理を行う（Ｓ１）。本発明に関しては、このイニシャル処理において、図５に示した切替スイッチＳを初期設定としてオンにしておく動作制御が含まれる。これによって、電流検知抵抗Ｒｘの抵抗値を小さくすることにより界磁コイルＣに流れる電流を大きくし、以ってステッピングモータ６０の回転トルクと保持トルクが大きくなるように設定している。
【００５９】
次に、制御装置は、各種センサからの出力信号や吸気スロットル１０（図１）のバルブ開度を示す信号に基づいてエンジンの運転状態を検出して、エンジンの最適制御を行う（Ｓ２）。そして、エンジンの運転状態の検出において（Ｓ２）、例えば、エンジン温度センサ１９（図１、図２）からの検出値等の結果からエンジンのアイドル回転が安定したと判断した場合には（Ｓ３）、切替スイッチＳをオフにすることにより、電流検知抵抗Ｒｘの抵抗値を大きくして保持電流Ｉｈを減少させるようにするのである（Ｓ４）。
【００６０】
また、エンジンのアイドル回転が安定してなくとも、吸気スロットル（図１及び図２）１０のバルブが所定の開度以上開いている場合は（Ｓ５）、同様に、切替スイッチＳをオフにすることにより、電流検知抵抗Ｒｘの抵抗値を大きくして保持電流Ｉｈを減少させるようにする（Ｓ４）。
【００６１】
そして、上記制御はエンジンの停止操作が行われるまで継続され（Ｓ６）、エンジンの停止操作が行われた時点において、ＩＳＣ１１のバルブ開度のイニシャライズ処理を行うこととなる（Ｓ７）。このＩＳＣのイニシャライズ処理は、エンジンの停止後直ちにステッピングモータ６０に対してＩＳＣ１１のバルブを全閉させるステップ数に所定の無駄送りステップ数のパルス信号を出力することにより行われるのである。これによって、制御装置１が認識しているステッピングモータ６０のステップ値とステッピングモータ６０の実際のステップ値に換算するＩＳＣ１１のバルブ開度との間に偏差値の累積を是正するのである。
【００６２】
以上詳しく記載したように、本発明のＩＳＣ駆動制御装置においては、エンジンの運転状態が所定の場合には、ステッピングモータ６０の界磁コイルＣに直列に接続された電流検知抵抗の抵抗値を可変させることにより、ステッピングモータ６０の回転トルクと保持トルクを維持しつつ、ステッピングモータの温度上昇と電力消費を抑制したのである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、アイドリング運転時のエンジンに必要な吸気量を供給するＩＳＣの制御装置及び制御方法に関し、特に、ＩＳＣのバルブを駆動制御するステッピングモータの温度上昇を抑制するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の制御対象であるＩＳＣを備えたエンジン（ここでは二輪車用の単気筒４サイクルエンジン）の概略構成を示す図である。
【図２】エンジンの動作を総合的に制御する上記した制御手段（ＥＣＵ）１の概略構成例を示したブロック図である。
【図３】ＩＳＣの概略構成を示す図であり、（ｂ）は内部構成を示す図、（ａ）は図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】ＩＳＣを構成するステッピングモータの駆動回路の例を説明する図である。
【図５】図４に記載したその抵抗値が切り替え可能に構成された外部抵抗Ｒｘの具体例を示す。
【図６】本発明の他の形態であるＩＳＣの駆動制御のフローチャートの例を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１：制御装置（ＥＣＵ）
１０：吸気スロットル
１１：ＩＳＣ
１９：エンジン温度センサ
Ｓ：切替スイッチ
Ｃ：ステッピングモータの界磁コイル
Ｒｘ：電流検知抵抗（外部抵抗）
Ｒ１：駆動電流規制抵抗
Ｒ２：保持電流検知抵抗
【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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