JPH01247737A - サーボモータ制御方法、及び、同制御装置 - 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、電気着火式内燃機関に設けられる点火制御用
のＣＰＵを兼用して、該内燃機関に設けられているサー
ボモータ（例えば排気マニホルドに設けられるバルブの
駆動用サーボモータ）を制御する方法、及び同制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関用点火制御装置のＣＰＵを利用して。

該内燃機関に設けられているサーボモータを制御する装
置は、従来一般に、上記ＣＰＵを、数ミリ秒乃至数十ミ
リ秒間隔で点火制御とサーボモータ制御とに交替使用す
る構造であって、サーボモータの回転角に関する制御目
標値を設定する手段と、該サーボモータの現実の回転角
を検出する手段とを備えると共に、サーボモータの回転
角に関する制御目標値と検出値とを比較してその差を算
出する手段を備え、この差に基づいてサーボモータの通
電をオン・オフ制御する構造である。

この種の技術に関連するものとし・では、特開昭６１−
４８１９号が公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、ミリ秒単位で間欠的にサーボ
モータ通電の制御を行うものであって、間欠的に繰り返
される制御の度ごとに測定値が目標値に接近してゆき、
差が零（若しくは殆ど零）になったら通電を停止する。

ということは、ミリ秒単位の間欠的な回転角位置検出を
行いつつ、目標位置に達する直前までサーボモータをフ
ル回転させ、目標位置に達した時に急停止させることに
なる。このため、停止時のショックが大きかったり、オ
ーバランしてしまったりするといった不具合を招き易い
、特に、サーボモータの微小角度の回転制御の際に該サ
ーボモータのブレを生じ、高精度の制御が困難である。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、内燃機関
用点火制御装置のＣＰＵを兼用して該内燃機関に設けら
れているサーボモータを高精度で制御し得る方法、及び
、上記の方法を実施するに好適な装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的原
理を述べると次の如くである。

即ち、点火制御用のＣＰＵを間欠的にサーボモータ制御
に兼用する場合、繰り返されるサーボモータの制御の度
ごとに１回転角位置に関する制御目標値と実測値との差
を算出し、その差の大小の状態に応じて、 （イ）差が、矛め定めた範囲の下限よりも小である場合
（差が殆ど零の場合）は、サーボモータの通電を停止す
る。

（ロ）差が、予め定めた範囲の上限よりも大である場合
は、次のサイクルのサーボモータ制御期間までの間、サ
ーボモータの通電を継続させる。

（ハ）差が、予め定めた範囲内にある場合（目標値に達
していないが、目標値の間近になっているとき）サーボ
モータの通電を、ミリ秒単位で暫時継続するが、次サイ
クルのサーボモータ制御時期になる迄に、その時間的経
過の途中で通電を停止する。

〔作　用〕

上記の手段によれば、（ハ）項で述べたように目標値に
接近すると、フル通電しないので、被制御物が目標値に
接近するスピードが落とされる。

このため、（イ）項のように目標値に達したとき（又は
、はぼ目標値となったとき）通電を停止してもショック
を生じないで円滑に目標値で停止し、ハンチングなどの
不具合を生じる虞れが無い。

また、目標値が遠いときは前記（ロ）の如く、フル通電
するので、急速に目標値に近づき、高能率で、応答性の
良い制御が出来る。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るサーボモータ制御装置の１実施例
を示すシステム図である。

本実施例は、４サイクル、４気筒のガソリンエンジンの
点火制御用ＣＰＵ９を利用して、該ガソリンエンジンの
排気管集合部に設けた開度可変バルブ（共に図示せず）
を駆動するサーボモータ２１を制御するように構成した
ものである。

本図に示した１はバッテリで、電應回路２に接続されて
いる。この電源回路２は各ブロックに電源を供給する。

図示の３は、サーボモータ２１に内蔵されているポテン
ショメータである。そのアナログ出力信号は所定のタイ
ミングで、Ａ／Ｄ変換器４によってデジタル信号に変換
される。

７はクランク角の基準位置検出器で、当該ガソリンエン
ジンのクランク軸と同期して回転する磁負回転体（磁化
された突起を有するロータ）と。

磁気ピックアップと（何れも図示せず）によって構成さ
れている。この基準位置検出器７は正、負のパルス信号
を発生し、該パルス信号は整形回路８で整形されてＣＰ
Ｕ９に入力される。

１３は、一定周期で常時カウント動作を行っているフリ
ーランニングカウンタである。

１５はエツジ検出器であって、前記整形回路８からの信
号の立上りエツジ及び立下りエツジを検出し、ＣＰＵ９
に割り込み信号を送ると共に、ラッチ回路（１）１２に
ラッチ信号を送る。

上記ラッチ回路（１）１２は、エツジ検出器１５からの
信号を入力されると、カウンタ１３の値を保持する。

即ち、クランク角検出器８の出力を整形した信号の立上
り時、立下り時におけるカウンタ１３の値が、次のサイ
クルの立上り、立下り信号が到来するまでの間保持され
る。

ＣＰＵ９は、これらの入力信号を受け、ＲＯＭ５に格納
されているプログラムに従い、回転数。

モータ２１の現在位置（ポテンショメータ３によって検
出された回転角位置）を取り込んで演算を行う。

前記基準位置検出器７から整形回路８を介してＣＰＵ９
に入力されるクランク基準位置信号について、９０度ご
との区間の通過時間をＴとすると、回転数Ｎ　＝　−−
（ｒｐｍ）　　　　　　・・・・・・・・（１）上記（
１）式により回転数Ｎが求められる。

回転数Ｎを算出すると、ＲＯＭ１２から、この回転数Ｎ
に適応するバルブ開度データ（ＶＡＬＶ）、点火進角デ
ータ（ＡＤＶ）、点火コイル通電時間（ＯＮＭＡＰ）を
検索する。

次に、基準位置信号から点火位置（ＡＤＶ）までの経過
時間の計算を行い、ラッチ回路（２）　１４ヘスドアす
る（ＴＡＤＶ）、この間、カウンタ１３はカウントを継
続している。

比較器１６は、カウンタ１３とラッチ回路（２）１４と
の出力を常時比較しており１両者が一致するとＤフリッ
プフロップ１７へクロツタを出力すると共にＣＰＵ９へ
も割込要求信号を送る。

上記の割込要求信号は、ＣＰＵ内部で、通電開始タイミ
ング割込か、点火タイミング割込かを判定される。

そして、点火タイミング割込と判定されると点火信号出
力処理が行われ、通電開始タイミング割込であると判定
されると１次記の如く点火の出力処理が行われる。

即ち、Ｄフリップフロップ１７は、比較器Ｉ６から出力
されたクロックのタイミングで、ＣＰＵ９から分配され
た点火信号をラッチする。このラッチ出力をスイッチン
グ回路１８に与える。このスイッチング回路１８は分配
信号がハイレベルの時のみ点火信号を出力して点火を制
御する。

上記の点火信号の出力処理を間欠的に行っている合間を
利用して、一定期間ごとに次記の如くサーボモータ２１
の制御が行われる。つまり、点火制御とサーボモータ制
御とを交互に、短時間ごとに（本例では１０ｍ５ごとに
）繰り返す。

即ち、前述のバルブ開度データ（Ｖ　Ａ　Ｌ　Ｖ）と、
Ａ／Ｄ変換されたポテンショメータ３の出力信号との差
を算出し、この差（算出値）に基づいて。

サーボモータ２１を左回り回転させるか右回り回転させ
るかの判断を行い、モータドライバ２０に電流を供給す
る。

第２図は本発明に係るサーボモータ制御方法の概念図で
ある。

いま、当該エンジンの回転数Ｎが、時間の経過と共に、
第２図（Ａ）の如く変化したとする。

回転数が変化すると、最適バルブ開度も変化する。ＲＯ
Ｍ５　（第１図）に格納されているバルブ開度データ（
ＶＡＬＶ）即ち制御要求電圧（ポテンショメータ出力）
は本図（Ｂ）の如くであったとする。

前記のＣＰＴＪをサーボモータ制御に専用していれば、
このような変化に順応してゆくことが容易であるが、該
ＣＰＵを点火制御とサーボバルブ制御とに交互に使用す
る場合、如何にして、この（Ｂ）のカーブに近似した制
御を行うかということが、本発明の技術的ポイントであ
る。

本図（Ｃ）に実線で示したカーブは、ポテンショメータ
（第１図の３）の出力信号である。即ち、現実の電圧値
である。そして、（Ｃ）に鎖線で示したカーブは、比較
参照の為に（Ｂ）のカーブをそのまま重ねて示したもの
である。

今の場合、本発明の当面の狙いは、この（Ｃ）図の実線
（現実の値）を、如何にして鎖線（目標値）に接近させ
るかという所にある。

本第２図の（Ｂ）は、タイマ割込のタイミングを示し、
割込間隔は１０ｍ５である。

図示の５点、ｔａ＋ｊｂ＋ｔｅ＋ｔｄ＋ｊｅは、　１０
ｍ５間隔の時点を示している。

時点ｔａでは、本図（Ｃ）から読み取れるように制御目
標電圧（鎖線）と、現実の測定値（ポテンショメータ３
の出力電圧・実線で示す）とは等しいので、本図（Ｅ）
の如くモータは停止させておく。

１０ｍ５後の時点ｔｂでは、制御目標電圧（鎖線）が上
昇し２、実測値電圧（実線）は未だ上昇しておらず、差
電圧ｖ２が生じている。そこで、（Ｅ）に示す如くサー
ボモータ２１を回転させる。この回転は、時点ｔｂで開
始され、少なくとも次のサイクルの時点ｔｃまでは継続
される。

時点ｔｃでは、差電圧はｖ２まで減少している。

このため、次サイクルの時点ｔｄまでモータ回転を続け
させるとオーバランしてしまう虞れが有る。

そこで、次サイクルの時点ｔ、１までフル回転させるこ
となく、途中の時点ｔｃ′で通電を打ち切る。

その結果、（Ｃ）に示す如くオーバランニング（実線が
鎖線よりも上になる）は回避されたが、時点ｔ４では差
電圧がＶ、となっている。この状搗も又、次サイクルの
時点ｔ。までフル回転させるに及ばないと判断されるの
で、途中の時点１　ｄ／で通電を打ち切る。

その結果、（Ｃ）の実ａ（測定値）は鎖線（目標値）に
比して、頂点部分の高さが高精度に一致し。

時間軸方向のズレも僅少である。

時点ｔ６においては、既に鎖線（目標値）が下がり始め
ており、実線（実測値）に比して一■４の差を生じてい
る。このため、（Ｅ）に示す如く、時点１ｅでモータの
逆転が開始される。

第３図は、１０Ｌ＋毎に発生するタイマ割込のフローチ
ャートである。

ステップ１００において、現時点での回転数Ｎを算出す
る。

ステップ１０１において、前記の回転数Ｎに基づいてバ
ルブ開度データ（ＶＡＬＶ）を、マツプ検索によって算
出する。

ステップ１０２で、ポテンショメータ出力電圧をＡ／Ｄ
変換してサーボモータの現時点における回転角位置を検
出する。

ステップ１０３で、前記ステップ１０１の算出値とステ
ップ１０２の検出値とを比較する。

上記比較結果、差が０〜１であればステップ１０４に進
んでサーボモータを停止させる。

前記比較結果、差が６以上であれば、ステップ１０５に
進んで、誤差の正、負に応じて、サーボモータを正、逆
転させる。

また、前記の差が２〜５であれば、ステップ１０６に進
んで微調整フラグをセットし、ステップ１０７でサーボ
モータに短時間の回転を行わせる。

この場合も、電圧差の正、負に応じてサーボモータの正
、逆転を決定する。

次にステップ１０８において、前記の回転数Ｎに基づい
て点火時期のマツプ検索を行う。つまり、微調整制御時
間は、この点火マツプを検索する時間である。ステップ
１０９において、微調整フラグがセットされていれば、
サーボモータの回転を停止させる。ステップ１１１にお
いて、回転数により、通電時間のマツプ検索を行い、以
下点火時期の算出、通電時間の算出等を行って、このタ
イマ割込処理を終了させる。

第４図は、点火制御のバルサ入力割込、及び、点火信号
出力割込のフローチャートを示す。

これら、２つの割込みは、前述した第３図のタイマ割込
よりも処理優先度が大きい。

このため、タイマ割込のステップ１０８の点火時期マツ
プ検索処理中に、上記割込の一つ若しくは両方が入った
場合は、微調整制御時間は長くなる。

本実施例においては、割込が入らない場合は約２ＬＬ、
割込が入った場合は最大５ｍｓとなる。つまり、微調整
制御時間は２ｍｓ〜５ｍｓとなり、前述の時点１ａ−１
ｅｌの各サイクルの間隔１０ＬＩには影響を与えない６
従ってサーボモータの制御は負荷状態の如何によって影
響されない。

負荷の如何によって影響されないことについて、第５図
及び第６図を参照して次に述べる。第５図。

第６図において、横軸は時間であり、縦軸はサーボモー
タの回転角位置（即ち、制御対象物の位置）である。

第５図はサーボモータの負荷が大きいときを示す６図示
の時点Ｔｌ＋Ｔ２・・・Ｔ４は、タイマ割込時を示して
いる。サーボモータの負荷が大きい時は、モータの回転
速度が遅くなる為、時間ｔａ（約２ｍ５ｅｃ）では、制
御位置に達しない。時間ｔｂも同様で１時間ｔｃ（約５
　ｍ５ｅｃ　：微調時間が長くなる）では、制御時間が
長くなっても、回転速度が遅いので、制御位置に達する
ことができる。

第６図はサーボモータの負荷が小さいときである。負荷
が小さいと、該サーボモータの回転速度が速くなる。

時間ｔｄでは、まだ制御位置までは達しない。

時間ｔｅ（約５ｍ５）だと１回転速度が速い為、制御位
置をオーバランＯｒしてしまうこともある。

次の時間ｔｆ（微調時間が短くなる）で、モータは逆転
し５回転速度は速くなっても、制御時間が短い為制御位
置に達することができる。これらの作動の繰り返しによ
って、サーボモータを制御位置で停止させる。従って、
サーボモータの制御は負荷状態の如何によって影響され
ない。

〔発明の効果Ｊ 本発明の制御装置によって本発明の制御方法を実施する
と１点火制御用のＣＰＵを利用して高精度のサーボモー
タ制御を行うことができ、特に微小回転の制御も円滑、
静粛、かつ高精度に行い得るという優れた実用的効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーボモータ制御装置の１実施例
を示すシステム図である。 第２図は上記実施例の装置を用いて本発明方法３・・・
ポテンショメータ、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５・ＲＯＭ
、６　・ＲＡ　Ｍ、９−ＣＰ　Ｕ、２０−＝　−Ｔ−−
タドライバ、２１・・・サーボモータ。 代理人弁理士　　秋　本　正　実 第　１　回 纂　２７ ８３　回 ！、Ｉｌマー劃辺　側　／（１ｍｓｅｃ蕎）第　４−　
凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）内燃機関用点火制御装置のＣＰＵを利用して
   、該内燃機関に設けられているサーボモータを制御する
   方法であって、 （ｂ）数ミリ秒乃至数十ミリ秒間隔で、前記ＣＰＵによ
   り間欠的にサーボモータの通電を制御し、 （ｃ）サーボモータ制御期間と点火制御期間とを交互に
   反復し、 （ｄ）上記サーボモータ制御期間中に、当該サーボモー
   タ制御期間から次サイクルのサーボモータ制御期間まで
   の間のサーボモータ通電状態を決定する方式のサーボモ
   ータ制御方法において、 （ｅ）各サーボモータ制御期間ごとに、サーボモータ回
   転角位置に関する制御目標値と、該サーボモータの現実
   の回転角位置測定値とを比較し、 （ｆ）上記目標値と測定値との差が、予め設定した範囲
   以上であるときは、次サイクルのサーボモータ制御期間
   までの間、サーボモータに通電を継続せしめ、 （ｇ）前記の差が予め設定した範囲未満であればサーボ
   モータの通電を停止せしめ、 （ｈ）前記の差が予め設定した範囲内であれば、次サイ
   クルのサーボモータ制御期間までの間の途中でサーボモ
   ータの通電を停止せしめることを特徴とするサーボモー
   タ制御方法。 ２、（ａ’）内燃機関用点火制御装置のＣＰＵを利用し
   て、該内燃機関に設けられているサーボモータを制御す
   る装置であって、 （ｂ’）上記ＣＰＵを数ミリ秒乃至数十ミリ秒間隔で点
   火制御とサーボモータ制御とに交替使用する構造で、 （ｃ’）サーボモータの回転角に関する制御目標値を設
   定する手段と、該サーボモータの現実の回転角を検出す
   る手段とを備え、 （ｄ’）サーボモータの回転角に関する制御目標値と検
   出値とを比較してその差を算出する手段を備えたサーボ
   モータ制御装置において、 （ｅ’）上記の算出値が所定範囲以上であれば次サイク
   ルのサーボモータ制御までの間、該サーボモータの通電
   を継続する指令をモータドライバに与える制御回路と、 （ｆ’）上記の算出値が所定範囲未満であれば該サーボ
   モータの通電を停止する指令をモータドライバに与える
   制御回路と、 （ｇ’）上記の算出値が所定範囲内であれば、該サーボ
   モータの通電を、次サイクルのサーボモータ制御までの
   途中で停止せしめる制御回路とを設けたことを特徴とす
   るサーボモータ制御装置、ただし、前記（ｅ’）、（ｆ
   ’）、（ｇ’）の制御回路は、１個若しくは２個の制御
   回路によって兼用することを妨げない。