(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じて変化する目標値に追従する制御用モータの制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態を検出して制御情報とする制御情報出力手段と、
前記制御情報出力手段から出力される前記制御情報に対応した前記制御用モータの目標値を求める目標値演算手段と、
前記制御用モータの現在値を検出する現在値検出手段と、
前記目標値と前記現在値とに基づいて、前記制御用モータの駆動を制御するためのモータ制御信号を生成するモータ制御信号判定手段と、
前記モータ制御信号に基づいて前記制御用モータを駆動する駆動手段と、
前記制御情報出力手段から出力される前記制御情報の変化に基づいて、前記内燃機関の運転状態の変化を示す制御状態情報を生成する制御状態情報判定手段と
を備え、
前記制御情報の一つがエンジン回転速度であり、
前記制御状態情報判定手段が、前記エンジン回転速度の変化から前記制御状態情報を生成するものであって、
前記目標値演算手段が、前記制御状態情報に基づいて前記制御情報の修正を行い、当該修正を行った前記制御情報に対応させて前記目標値を求める
ことを特徴とする内燃機関の制御用モータの制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は２ストロークエンジンであり、
前記制御用モータは排気ポートに取り付けられた排気バルブを操作する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御用モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御用モータの制御装置に関し、特に、内燃機関のエンジンの運転状態に対応して求められる目標値に制御モータを追従させる制御を行うための内燃機関の制御用モータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両エンジンでは、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、エンジンの運転状態に応じた最適な制御を図るものが従来より知られている。例えば、特開昭６２−１２６２２２号公報に記載されているように、排気管の下流側開放端付近に排気制御弁を設け、エンジンの高速度域ではこの制御弁を全開として排気系の動的効果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約１／２開度まで閉じることによって防止するものがある。また、複数の吸気管をつなぐ連結管に制御弁を設け、この制御弁をエンジン回転速度によって開閉させ、実質的に吸気管長を替えるものも種々提案されている。
【０００３】
図６に、これら制御弁をモータにより目標開度に追従制御する方法として、制御情報から目標開度を演算し、目標開度の周囲に停止目標領域を設定し、現在開度と停止目標領域とを比較することによって、モータ制御信号の出力を制御する方法の一例を示す。図７は、この方法の処理の流れを示した流れ図である。
【０００４】
図６において、１００は、制御弁の開度の目標値（以下、目標開度とする。）を演算する目標値演算手段、１０１は、目標値演算手段１００で目標値の演算に用いられるエンジンの運転状態を示す制御情報、１０２は、目標値演算手段１００により演算された目標値、１０３は、目標値を中心として所定幅に設定された停止目標領域である。
【０００５】
この方法においては、図７の流れ図に示されるように、まず、種々のセンサを用いてエンジンの運転状態を検出して制御情報とし、当該制御情報から目標値演算手段１００が、制御対象である制御弁の目標開度を演算し（ステップＳ１０１）、次に、現在開度を演算して（ステップＳ１０２）、演算された目標開度の周囲に停止目標領域を設定し（ステップＳ１０３）、現在開度と停止目標領域とを比較することによって（ステップＳ１０４）、現在値が停止目標領域内であれば現在値を保持するようにし（ステップＳ１０５）、現在値が停止目標領域外であれば現在値を目標値へ近づけるようにモータ制御信号の出力を制御する（ステップＳ１０６）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、制御弁をモータにより目標開度に追従制御する従来の方法においては、目標開度はエンジンの運転状態を表す制御情報から演算される。この制御情報を一定に保つように操縦を行った場合において、この制御情報が、例えばエンジン回転速度の様に、一定に保つよう操縦を行ったとしても常に変動する性質がある場合には、制御弁及びそれを操作するモータが振動を起こす現象が起こり得る。この現象は、前記の制御情報が変動することによる目標開度の変化量Δθが停止目標領域の幅よりも大きくなる領域が存在する場合に発生し、その現象は図８に示す手順で発生している。
【０００７】
図８において、１０３は停止目標領域、１０４は現在値である。同図（１）においてモータ電流は切れた状態にあるが、目標開度が△θだけ変動し、それに伴って、停止目標領域１０３が△θだけモータ位置の正転方向にずれて、同図（２）の状態となると、モータ電流は正方向に回転するように流れるため、現在値１０４が正転方向にずれて、同図（３）の状態となり、再び、制御情報変動により目標開度が今度はモータ位置の逆転方向に変動することで、同図（４）となり、モータ電流は逆方向に回転するように流れ、同図（１）の状態になるということを繰り返す。
【０００８】
このような目標値の設定と目標値の制御情報が変動することが複合して起きるモータが振動する現象は、モータに大きな起動電流が繰り返し流れることを意味し、モータ温度が過度に上昇しモータ寿命を低下させてしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、モータが振動するという現象を軽減することが可能な内燃機関の制御用モータの制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、内燃機関の運転状態に応じて変化する目標値に追従する制御用モータの制御装置であって、前記内燃機関の運転状態を検出して制御情報とする制御情報出力手段と、前記制御情報出力手段から出力される前記制御情報に対応した前記制御用モータの目標値を求める目標値演算手段と、前記制御用モータの現在値を検出する現在値検出手段と、前記目標値と前記現在値とに基づいて、前記制御用モータの駆動を制御するためのモータ制御信号を生成するモータ制御信号判定手段と、前記モータ制御信号に基づいて前記制御用モータを駆動する駆動手段と、前記制御情報出力手段から出力される前記制御情報の変化に基づいて、前記内燃機関の運転状態の変化を示す制御状態情報を生成する制御状態情報判定手段とを備え、前記制御情報の一つがエンジン回転速度であり、前記制御状態情報判定手段が、前記エンジン回転速度の変化から前記制御状態情報を生成するものであって、前記目標値演算手段が、前記制御状態情報に基づいて前記制御情報の修正を行い、当該修正を行った前記制御情報に対応させて前記目標値を求める内燃機関の制御用モータの制御装置である。
【００１３】
また、前記内燃機関は２ストロークエンジンであり、前記制御用モータは排気ポートに取り付けられた排気バルブを操作する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における内燃機関の制御用モータの制御装置の全体を示した構成図である。図１において、１はエンジン、２は排気ポート、３は排気バルブ、４はワイヤケーブル、５は制御用モータ、６はポテンショメータ、７はクランク軸、８は回転センサ、９はスロットルバルブ、１０はスロットル位置センサ、１１はコントロールユニット、１２はＣＰＵ、１２ａは目標値演算手段、１２ｂはモータ制御信号判定手段、１２ｃは制御情報状態判定手段、１３はモータドライバである。
【００１５】
図１に示すように、エンジン１は２サイクルエンジンであり、排気ポート２には排気バルブ３が設けられている。排気バルブ３はワイヤケーブル４によりモータ５と連動して動作する。モータ５には現在値検出手段としてポテンショメータ６が設置されており、これによりモータの現在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７にはクランク軸の回転角信号を検出する回転センサ８が設置されており、エンジン回転速度を検出し、スロットルバルブ９にはスロットル位置センサ１０が設置されスロットル開度を検出する。
【００１６】
コントロールユニット１１中には、ＣＰＵ１２およびモータドライバ１３等が含まれている。ＣＰＵ１２は、回転センサ８からのエンジン回転速度の変化から、制御状態情報であるエンジン回転速度状態情報を生成する制御情報状態判定手段１２ｃと、エンジン回転速度状態情報により修正されたエンジン回転速度とスロットル位置センサ１０からのスロットル開度の情報から排気バルブ３の目標開度を計算する目標値演算手段１２ａと、前記の排気バルブ３の目標開度、ポテンショメータ６からのモータ５の現在の回転角度情報およびエンジン回転速度からモータ制御信号の出力を制御するモータ制御信号判定手段１２ｂを備えている。モータドライバ１３はモータ５を駆動するドライバであり、ＣＰＵ１２からのモータ制御信号によりモータ５へ駆動電流を出力する。
【００１７】
次に本実施の形態の動作について説明する。図２〜図４は本発明の制御動作を示した流れ図である。本実施の形態では、一連の動作を所定時間（例えば５ｍｓｅｃ）毎に繰り返し行っている。図５は本実施の形態での情報の流れを表したものである。
【００１８】
まず、ＣＰＵ１１が、回転センサ８からのエンジン回転速度およびスロットル位置センサ１０からのスロットル開度等のエンジンの運転状態情報を運転状態検出手段８Ａにより検出する。エンジン回転速度が制御情報状態判定手段１２ｃに与えられ、エンジン回転速度の変動から制御状態情報であるエンジン回転速度状態情報（後述する）およびエンジン回転速度状態情報の遷移を判定するための回転速度状態遷移判定値（後述する）が更新され、これにより修正された制御情報である目標値検索エンジン回転速度情報を作成する。
【００１９】
エンジン回転速度状態は、加速状態・減速状態・加速からの定常状態・減速からの定常状態の４つからなっており、エンジン回転速度状態の遷移は、エンジン回転速度情報と回転速度状態遷移判定値の差および現在のエンジン回転速度状態により判定を行う。
【００２０】
図２〜図４に示すように、エンジン回転速度状態が加速状態、あるいは、加速からの定常状態の場合（ステップＳ１）、エンジン回転速度情報と回転速度状態遷移判定値との差が、回転速度状態遷移判定値を上限値とした定常状態幅の領域より大きい場合は、加速状態（ステップＳ３）、前記の領域より小さい場合（ステップＳ１１）には、減速状態（ステップＳ１２）、領域に含まれる場合には加速からの定常状態（ステップＳ１４）にエンジン回転速度状態を更新する。ステップＳ１において、エンジン回転速度状態が減速状態、あるいは、減速からの定常状態の場合、エンジン回転速度情報と回転速度状態遷移判定値の差が（ステップＳ１５）、回転速度状態遷移判定値を下限値とした定常状態幅の領域より大きい場合（ステップＳ１８）は、加速状態（ステップＳ１９）、前記の領域より小さい場合にはエンジン回転速度状態が減速状態（ステップＳ１６）、領域に含まれる場合には減速からの定常状態（ステップＳ２１）に、エンジン回転速度状態を更新する。エンジン回転速度状態を更新した際に、加速状態（ステップＳ３，Ｓ１９）あるいは減速状態（ステップＳ１２，Ｓ１６）であった場合は、回転速度状態遷移判定値をエンジン回転速度に更新する（ステップＳ４，Ｓ２０，Ｓ１３，Ｓ１７）。目標値検索エンジン回転速度情報は、回転速度状態遷移判定値を元にエンジン回転速度状態により修正を加えた値である。回転速度状態遷移判定値は、加速からの定常状態および減速からの定常状態を継続する限りは一定値であるために、エンジン回転速度が定常状態幅よりも狭い範囲で変動を続けた場合には目標値検索エンジン回転速度情報は一定値となる。目標値検索エンジン回転速度情報に対応した目標開度を決定し（ステップＳ５）、現在値検出手段であるポテンショメータ６から現在値を検出し（ステップＳ６）、停止目標領域を決定する（ステップＳ７）。次に、モータ制御信号判定手段１２ｂで現在値を停止目標領域と比較し（ステップＳ８）、モータ制御信号の出力を制御する。ステップＳ８において、現在値が停止目標領域内に含まれる場合は、モータの現在値を保持するように（ステップＳ９）、現在値が停止目標領域外の場合にはモータの現在値を停止目標領域へと近づけるよう（ステップＳ１０）、モータ制御信号の出力を決定する。モータ制御信号によりモータドライバ１３は駆動電流を出力し、モータ５が駆動される。
【００２１】
本実施の形態は、排気ポート２に取り付けられた排気バルブ３を開閉するモータ５に本発明を適用し、目標値の設定とエンジンの回転速度が変動することが複合して起きるモータが振動する現象を軽減するものである。しかしながら本発明を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用いても良い。
【００２２】
また、本実施の形態は、目標値演算手段で用いるエンジンの運転状態情報としてエンジン回転速度、スロットル開度を用いているが、吸気管負圧、吸気温度等の他の情報を用いてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態では、制御情報状態判定手段でエンジン回転速度の状態を判定し制御を行っているが、目標値演算手段で目標値を検索する制御情報であるならば、他の制御情報を用いて状態の判定と制御情報の修正を行っても良い。
【００２４】
上述したように、本発明によれば、ＣＰＵ１１が制御情報を運転状態検出手段により検出し、制御情報状態判定手段により、制御情報から制御状態情報を更新し、制御状態情報により修正された制御情報を用いて目標値演算手段により目標値を演算し、停止目標領域を決定するとともに、現在値検出手段であるポテンショメータから現在値を検出し、現在値を停止目標領域と比較し、モータ制御信号の出力を制御、モータ制御信号によりモータドライバ１３は駆動電流を出力し、モータ５が駆動される。このため、制御情報がエンジン回転速度のように常に変動を起こすようなものであっても、制御状態情報により制御情報が一定に保つよう操縦を行っていることが認識でき、目標開度を決定する制御情報を、制御情報が一定に保つよう操縦を行っている場合には変動しないように制御情報を修正することによって、モータが振動を起こす現象が軽減、解消され、モータを保護することができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は、内燃機関の運転状態に応じて変化する目標値に追従する制御用モータの制御装置であって、前記内燃機関の運転状態を検出して制御情報とする制御情報出力手段と、前記制御情報出力手段から出力される前記制御情報に対応した前記制御用モータの目標値を求める目標値演算手段と、前記制御用モータの現在値を検出する現在値検出手段と、前記目標値と前記現在値とに基づいて、前記制御用モータの駆動を制御するためのモータ制御信号を生成するモータ制御信号判定手段と、前記モータ制御信号に基づいて前記制御用モータを駆動する駆動手段と、前記制御情報出力手段から出力される前記制御情報の変化に基づいて、前記内燃機関の運転状態の変化を示す制御状態情報を生成する制御状態情報判定手段とを備え、前記制御情報の一つがエンジン回転速度であり、前記制御状態情報判定手段が、前記エンジン回転速度の変化から前記制御状態情報を生成するものであって、前記目標値演算手段が、前記制御状態情報に基づいて前記制御情報の修正を行い、当該修正を行った前記制御情報に対応させて前記目標値を求める内燃機関の制御用モータの制御装置であるので、エンジン回転速度のように常に変動する制御情報から制御状態情報を生成し、制御状態情報により修正された制御情報を用いて目標値を演算して制御を行うので、制御情報がエンジン回転速度のように常に変動を起こすようなものであっても、変動しないように制御情報を修正することができるので、制御情報の変動による目標値の変動を抑えることができ、これにより、モータが振動を起こすという現象が軽減、解消され、モータを保護することができる。
【００２８】
また、前記内燃機関は２ストロークエンジンであり、前記制御用モータは排気ポートに取り付けられた排気バルブを操作するようにしたので、目標値の設定とエンジンの回転速度が変動することが複合して起きるモータが振動するという現象を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における内燃機関の制御用モータの制御装置の全体構成図である。
【図２】  本発明の内燃機関の制御用モータの制御装置の動作を示した流れ図である。
【図３】  本発明の内燃機関の制御用モータの制御装置の動作を示した流れ図である。
【図４】  本発明の内燃機関の制御用モータの制御装置の動作を示した流れ図である。
【図５】  本発明の内燃機関の制御用モータの制御装置の制御動作における情報の流れを示した説明図である。
【図６】  従来の制御弁をモータにより目標開度に追従制御する方法における停止目標領域の求め方および停止目標領域と現在開度の関係によるモータ制御について示した説明図である。
【図７】  従来の制御弁をモータにより停止目標開度に追従制御する方法における流れ図である。
【図８】  従来の制御弁をモータにより停止目標開度に追従制御する方法において、目標開度が大きく変動することによる現在開度の振動について示した説明図である。
【符号の説明】
１  エンジン、２  排気ポート、３  排気バルブ、４  ワイヤケーブル、５  制御用モータ、６  ポテンショメータ、６Ａ  現在値検出手段、７  クランク軸、８  回転センサ、８Ａ  運転状態検出手段、９  スロットルバルブ、１０  スロットル位置センサ、１１  コントロールユニット、１２  ＣＰＵ、１２ａ  目標値演算手段、１２ｂ  モータ制御信号判定手段、１２ｃ  制御情報状態判定手段、１３  モータドライバ、１００  目標値演算手段、１０１  制御情報、１０２  目標値、１０３  停止目標領域、１０４  現在値。
【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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【図７】
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【図８】
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