JPH02155498A - ステップモータの学習制御装置 - 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】 し産業上の利用分野］ この発明はステップモータのステップ角に対応する作動
位置を位置検出器により検出し、その検出値を以後のス
テップモータ制御のための学習値として予め記憶するス
テップモータの学習制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、例えばステップモータを作動させる制御装置とし
て特開昭６２−９１６４４号公報においては、ステップ
モータの作動位置を検出する位置検出器を設け、その検
出値と制御装置が判断しているステップモータの目標ス
テップ角とが一致していない場合に、ステップモータに
脱調等の異常が発生したことを検知してステップモータ
制御の信頼性を向上させるようにしている（第１従来例
）。

一方、特開昭６２−９６７５６号公報においては、位置
検出器の出力特性バラツキや経時変化、ステップモータ
の取付誤差等を吸収するために、制御装置が指示するス
テップモータの所定ステンプ角に対応する作動位置を位
置検出器により検出してその検出（直に基づいた学ｇ（
直を予め算出しておき、通常のステップモータ制御にお
いて前記学習値に基いて位置検出器の検出値を較正する
ようにした制御装置が提案されている（第２従来例）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記第２従来例の制御装置では、ステップモ
ータに脱調等の異常が発生した場合叫も学習値が算出さ
れるという誤学習の虞がある。この場合、通常のステッ
プモータ制御において、異常発生時の学習値に基いて位
置検出器の検出値の較正が行われることになり、ステッ
プモータが正常に制御されていても逆に異常な制御であ
ると判断される不具合の起こる虞があった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、位置挟手段の出力特性バラツキや経時変
化、ステップモータの取付誤差等を吸収するために、ス
テップモータのステップ角に対応する作動位置を位置挟
手段により検出し、その検出値を以後のステップモータ
制御のための学習値として予め記憶する際の誤学習を未
然に防止し得るステップモータの学習制御装置を提供す
ることにある。

［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この発明においては、第１
図に示すように、入力パルス数に対応してステップ角を
歩進させるステップモータＭ１と、そのステップモータ
Ｍ１の各ステップ角に対応する実際の作動位置を検出す
る位置検出手段Ｍ２と、その位置検出手段Ｍ２による検
出値を、前記ステップモータＭ１の制御を行うための学
習値として予め記憶する学習値記憶手段Ｍ３とを備えた
ステップモータの学習制御装置において、予め定められ
た学習条件が成立したときに、各ステップ角に対応して
位置検出手段Ｍ２により検出される検出値が所定の許容
範囲内の値であると判断したときのみに、その検出値を
新たな学習値として学習値記憶手段Ｍ３を更新する学習
値更新手段Ｍ４とを備えている。

［作用］ 従って、予め定められた学習条件が成立したときに、ス
テップモータＭ１が駆動されることにより、そのステッ
プモータＭ１の各ステップ角に対応して位置検出手段Ｍ
２により検出される検出値が所定の許容範囲内の値であ
るか否が学習値更新手段Ｍ４により判断される。そして
、その検出値が許容範囲内の値であると判断されたとき
のみに、その検出値を新たな学習値として学習更新手段
により学習値記憶手段Ｍ３が更新される。

［第１実施例］ 以下、この発明を車両用エンジンのメタリングオイルポ
ンプの制御装置に具体化した第１実施例を第２図及び第
３図に基いて詳細に説明する。

第２図はロータリエンジン等の内燃機関へ潤滑オイルを
供給するためのメタリングオイルポンプ（潤滑油流量調
整装置）１及びその制御系を示している。メタリングオ
イルポンプ１はオイル吐出用のポンプ本体２と、その吐
出量を調整するために作動されるステップモータ３と、
そのステップモータ３の各ステップ角に対応する実際の
作動位置を検出する位置検出手段としての位置検出器４
とを備えている。

ステップモータ３は入力パルス数に対応してステップ角
を歩進させるものであり、その下部にはステップ角に対
応して伸縮される出力軸３ａが下方へ突出して設けられ
ている。この実施例において、ステップモータ３は「０
」の最小ステップ角からｒｌｏｏＪの最大ステップ角ま
での範囲で作動され、各ステップ角に比例して出力軸３
ａの伸縮位置が変更される。

又、位置検出器４はポテンショメータ５を備え、その接
触子５ａが上方へ突出付勢されている。

ポンプ本体２の内部には上下方向に延びる穴部２ａ及び
その上部に連続する空洞部２ｂが設けられ、その空洞部
２ｂ内にはステップモータ３の出力軸３ａ及び位置検出
器４の接触子５ａが配置されている。又、穴部２ａには
上下動可能な作動ロッド６が設けられ、その上端には空
洞部２ｂにて横方向へ広がる作動板７が固着され、両者
６，７は圧縮ばね８を介して上方へ一体的に付勢されて
いる。この作動板７の中心には凹部７ａが形成され、そ
の凹部７ａにて前記出力軸３ａが上方から係合し、同作
動板７の縁部にて前記接触子５ａが下方から係合してい
る。

そして、ステップモータ３が作動されてその出力軸３ａ
が下方へ伸長されることにより、作動板７及び作動ロッ
ド６が圧縮ばね８の付勢力に抗して下方へ押圧移動され
る。このとき、その移動量に比例して接触子５ａが下方
へ押圧移動され、ステップモータ３の各ステップ角に対
応する出力軸３ａの実際の作動位置、即ち伸長位置が検
出され、その検出信号がステップ出力として位置検出器
４から出力される。

又、作動ロッド６の下部には円周面６ａとその円周面６
ａに連続するテーパ面６ｂが形成されている。そして、
これら各面６ａ、６ｂに対応して、ポンプ本体２には前
記穴部２ａに連通して横方向に延びるシリンダ部２Ｃが
設けられている。

このシリンダ部２Ｃには往復動可能かつ回転可能なプラ
ンジャ９が設けられている。このプランジャ９の基端は
ポンプ本体２に設けたオイル通路１０ａ、１０ｂを開閉
する弁部１１となっている。

又、プランジャ９の外周にはギア部９ａが設けられ、プ
ランジャ９はそのギア部９ａを介して図示しないエンジ
ンに駆動連結されている。

このプランジャ９の先端面には、径方向へ離間する一対
の保合突起９ｂとそれら係合突起９ｂの中間に位置する
保合ビン９ｃが設けられている。

プランジャ９は図示しない付勢部材によりその係合突起
９ｂ及び係合ビン９ｃが作動ロッド６に係合する方向へ
付勢されている。又、両保合突起９ｂはプランジャ９の
径方向に離間しているため、第２図に示す再係合突起９
ｂ及び係合ビン９ｃが上下に並ぶ状態では、一方の保合
突起９ｂが作動ロッド６の円周面６ａに係合することに
なる。又、第２図に示す状態からプランジャ９が９０度
回転して再係合突起９ｂ及び係合ビン９ｃが横に並ぶ状
態では、両保合突起９ｂが前記円周面６ａに係合するこ
となく作動ロッド６の両側に位置することになり、保合
ピン９ｃのみが円周面６ａ又はテーパ面６ｂに係合する
ことになる。

従って、ギア部９ａを介してプランジャ９が回転駆動さ
れることにより、その先端の保合突起９ｂが９０度の回
転周期で作動ロッド６との係脱を繰り返す。そして、係
合ビン９ｃが作動ロッド６の円周面６ａに係合した状態
では、プランジャ９は往復動されることなく定位置にて
回転される。

一方、作動ロッド６が下方へ移動されてそのテーパ面６
ｂが係合ビン９ｃに対向した状態では、プランジャ９の
回転に伴って保合突起９ｂが作動ロッド６から離脱した
ときに、係合ビン９ｃとテーパ面６ｂとの間の間隔分だ
けプランジャ９が往動され、再び保合突起９ｂが作動ロ
ッド６に係合したときにプランジャ９が復動される。

そして、このようなプランジャ９の往復動に基いて弁部
１１にて潤滑オイルが吐出されると共に、作動ロッド６
の上下位置を変更して前記テーパ面６ｂと係合ビン９Ｃ
との間の間隔を変更することにより、プランジャ９の往
復動量が変更されて前記弁部１１における潤滑オイルの
吐出量が変更調節される。

ＥＣＵ　ｌ　２は学習値記憶手段及び学習値更新手段を
構成している。又、ＥＣＵ１２はメモリ機能を備えると
共に所定の制御プログラムを格納し、そのプログラムに
基いてメタリングオイルポンプ１及びエンジン等の制御
動作を実行する。

ＥＣＵ１２はメタリングオイルポンプ１を駆動制御する
ためにステップモータ３へ適宜なパルス信号を出力する
と共に、そのときのステップモータ３の作動位置、即ち
出力軸３ａの実際の伸縮位置を検知するために位置検出
器４から検出信号を入力する。

又、ＥＣＵ１２は周知のようにエンジンの運転状態を制
御するために図示しない各種のセンサがらスロットル開
度信号、エンジン回転数信号、吸入空気信号、冷却水温
信号及び吸気温信号等の種々の信号を入力する。

そして、ＥＣＵ１２は予め定めた学習条件が成立したと
き、即ちこの実施例ではエンジン起動状ｆｌＱにおいて
ステップモータ３のステップ角が「０」に近い値で、か
つ冷却水温が充分に高い８０℃以上の状態であるときに
、位置検出器４による検出値を学習値として予め記憶す
るための学習制御を実行する。

一方、前記学習制御を終了してメタリングオイルポンプ
１の通常制御を行うときには、ＥＣＵＩ２は前記学習制
御により得た学習値に基いてステップモータ３の各ステ
ップ角に対応する位置検出器４の検出値が適正であるか
否かを判断してステップモータ３を制御すると共にエン
ジンの運転を制御する。

次に、上記のように構成されたメタリングオイルポンプ
１のＥＣＵ　１２による学習制御を第３図のフローチャ
ートの学習更新ルーチンに従って説明する。

エンジン起動状態において、まずステップ１０１では所
定の学習条件が成立したか否かを判別する。即ち、位置
検出器４からの検出信号がステップモータ３の「０」の
ステップ角に対応する検出信号に近い値で、かつ冷却水
温が充分に高い状態であるか否かを判別する。そして、
この学習条件が成立しない場合には学習更新ルーチンを
終了し、学習条件が成立する場合には一連の学習制御を
開始するためにステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２では、ステップモータ３を制御するため
の目標ステップ数Ｎを「０」にセットしてステップ１０
３へ移行する。ステップ１０３では、目標ステップ数Ｎ
が最大ステップ数Ｎｍａｘ（この実施例ではｒｌｏｏ−
Ｊ）を超えているか否かを判別する。

この場合、目標ステップ数Ｎは「０」であるので、ステ
ップ１０４へ移行してステップモータ３のステップ角を
目標ステップ数Ｎに作動させる。

即ち、この場合はステップモータ３のステップ角を「０
」に作動させる。

次に、ステップ１０５へ移行し、ステップ出力ＰＡ　（
Ｎ）を位置検出器４から読み込む。即ち、この場合は「
０」のステップ角に対応するステップ出力ＰＡ　（０）
を位置検出器４から読み込む。

続いて、ステップ１０６へ移行し、読み込んだステップ
出力ＰＡ　（Ｎ）と予め記憶された目標ステップ数Ｎに
対応する基準値αとの差の絶対値、が所定値Ｘ以下であ
るか否かを判別する。即ち、この場合にはステップ出力
ＰＡ　（０）と基準値αとの差の絶対値が所定値Ｘ以下
であるか否かを判別する。つまり、ステップ出力ＰＡ　
（０）が基準値αより所定値Ｘだけ多い又は少ない範囲
内にあるか否かを判別する。

そして、ステップ出力ＰＡ　（０）と予め記憶された基
準値αとの差の絶対値が所定値Ｘよりも大きい場合には
、ステップモータ３に脱調等の異常が発生しているとし
てステップ１０１ヘジヤンプし、ステップ１０１〜ステ
ツプ１０６の処理を改めて実行し直す。一方、前記差の
絶対値が所定値Ｘ以下である場合には、ステップ１０６
からステップ１０７へ移行し、ステップ出力ＰＡ（Ｎ）
をＮステップ学習値ＶＬＲＮ（Ｎ）として更新して記憶
する。即ち、この場合は前記ステップ出力ＰＡ（０）を
０ステツプ学習値ＶＬＲＮ（０）として更新して記憶す
る。

続いて、ステップ１０８へ移行し、目標ステ・７プ数Ｎ
を１ステ・ノブアップさせた後、ステップ１０８からス
テップ１０３ヘジヤンプする。そして、目標ステップ数
Ｎが最大ステップ数Ｎｍａｘになるまでステップ１０３
〜ステツプ１０８の一連の処理を繰り返す。

即ち、この実施例では、目標ステップ数ＮがｒｌｏＯＪ
になるまで、１ステツプずつアップさせてステップモー
タ３を「０〜１００Ｊのステップ角に作動させ、「０〜
１００Ｊのステップ角に対応する各ステップ出力ＰＡ　
（０）〜ＰＡ（１００）を位置検出器４から読み込み、
そのときのステップ出力ＰＡ　（０）〜ＰＡ（１００）
と予め記憶された「０〜１００」の目標ステップ数Ｎに
対応する各基準値αとの差の絶対値が所定値Ｘ以下であ
るときのみ各ステップ出力ＰＡ　（０）〜ＰＡ（１００
）をＯステップ学習値ＶＬＲＮ（０）　〜１００ステツ
プ学習値ＶＬＲＮ（１００）として更新して記憶する。

尚、この実施例において、上記のような学習制御は、前
記学習条件が５０回成立する毎に定期的に行われるよう
になっている。

し第２実施例］ 次に、この発明を同じくメタリングオイルポンプの制御
装置に具体化した第２実施例を第４図のフローチャート
に従って説明する。尚、この実施例においては前記第１
実施例と同様のメタリングオイルポンプ及びその制御系
を使用することとして説明を省略する。

第４図に示すように、この実施例の学習更新ル−チンは
第３図に示す前記第１実施例のそれと基本的に同じに構
成されている。

即ち、エンジン起動状態において、ステ・ンプ２０１で
は前記第１実施例と同様に学習条件が成立したか否かを
判別する。そして、その学習条件が成立した場合には、
ステップ２０２へ移行し、ステップモータ３を制御する
ための目標ステ・ノブ数ＮをｒＯＪにセットし、更にス
テップ２０３では、目標ステップ数Ｎが最大ステ・ツブ
数Ｎ　ｌｌ１ａｘを超えているか否かを判別する。

そして、目標ステップ数Ｎが最大ステップ数Ｎｎ＋ａｘ
以下である場合にはステップ２０４へ移行し、ステップ
モータ３のステップ角を目標ステップ数Ｎに作動させ、
更にステップ２０５へ移行してステ・ツブ出力ＰＡ（Ｎ
）を位置検出器４から読み込む。

次に、ステップ２０６へ移行し、ステップ２０５にて読
み込んだステップ出力ＰＡ　（Ｎ）と目標ステップ数Ｎ
に対応して既に記憶されている現在学習値βとの差の絶
対値が所定値Ｙ以下であるか否かを判別する。つまり、
ステップ出力ＰＡ（Ｎ）が現在学習値βより所定値Ｙだ
け多い又は少ない範囲内にあるか否かを判別する。

そして、ステップ出力ＰＡ　（Ｎ）と予め記ｔ９された
現在学習値βとの差の絶対値が所定値Ｙよりも大きい場
合には、ステップモータ３に脱調等の異常が発生してい
るとしてステップ２０１ヘジヤンプし、ステップ２０１
〜ステツプ２０６の処理を改めて実行し直す。一方、前
記差の絶対値が所定値Ｙ以下である場合には、ステップ
２０６からステップ２０７へ移行し、ステップ出力ＰＡ
（Ｎ）をＮステップ学習値ＶＬＲＮ（Ｎ）として更新し
て記憶する。

続いて、ステップ２０８へ移行し、目標ステップ数Ｎを
１ステツプアンプさせた後、ステップ２０８からステッ
プ２０３ヘジヤンプする。そして、目標ステップ数Ｎが
最大ステップ数Ｎｍａｘになるまでステップ２０３〜ス
テツプ２０８の一連の処理を繰り返す。

上記のように第１及び第２の実施例では、前記一連の学
習制御により、ＥＣＵ１２がステップモータ３の「０〜
１００」の全ステップ角に対応する位置検出器４の各ス
テップ出力ＰＡ　（０）〜ＰＡ（１００）を０ステツプ
学習値ＶＬＲＮ（０）　〜１００ステップ学習値ＶＬＩ
ＩＮ（ｌ　ＯＯ）として更新して記憶することができる
。

又、この学習制御の際に、ステップモータ３に脱調等の
異常が生じて、位置検出器４のステップ出力ＰＡ　（Ｎ
）が異常な値である場合には、そのステップ出力ＰＡ（
Ｎ）をＮステップ学習値ＶＬＲＮ（Ｎ）とすることがな
いので、誤学習を未然に防止することができる。

従って、ステップモータ３の通常制御を行う際に、異常
発生時のＮステップ学習値ＶＬＲＮ（Ｎ）に基いて位置
検出器４の検出値が適正であるが否がが判断されること
がないので、ステップモータ３の制御の信頼性をより向
上することができる。

又、この実施例では、最小のｒＯＪから最大のｒｌｏｏ
ｊまでの全ステップ角に対応して位置検出器４のステッ
プ出力ＰＡ　（Ｎ）を学習してＮステップ学習値ＶＬＲ
Ｎ（Ｎ）を得ているので、使用頻度の少ないステップ角
領域、特に最大のステップ角領域のステップ出力ＰＡ（
Ｎ）についても確実に学習値を得ることができる。この
ため、ステップモータ３の取付誤差或いは位置検出器４
の取付誤差や検出誤差を吸収し、位置検出器４の出力特
性バラツキや経時変化等に影響されることなく、ステッ
プモータ３をその全ステップ角を考慮して適正に制御す
ることができる。

従って、メタリングオイルポンプ１としてエンジンの要
求する潤滑オイルの全流量域に対応して学習値を得るこ
とができ、メタリングオイルポンプ１を全閉から全開ま
でより正確に制御して、オイル吐出量制御の精度及び信
頼性を向上させることができる。

尚、この発明は前記各実施例に限定されるものではなく
、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適
宜に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記各実施例では、車両用エンジンのメタリング
オイルポンプ１０制御装置に具体化したが、第５図に示
すような電子式エンジン制御システムのアイドル回転数
制御装置に具体化してもよい。

即ち、吸気管路２１内のスロットル弁２２の上流側とエ
ンジン２３のサージタンク２４との間に設けたバイパス
路２５にステップモータ２６により作動されるバイパス
空気流ｆｆｉ　ｍｌ　御弁２７を設け、そのステップモ
ータ２６の各ステップ角に対応する実際の作動位置を検
出する位置検出器２８を設けて、ＥＣＵ２９によりステ
ップモータ２６の最小から最大までのステップ角に対応
して位置検出器２８のステップ出力を学習値として更新
して記憶するように構成してもよい。

又、車両用エンジンに限らず、ステップモータを使用し
たこの他のアクチュエータ等に具体化してもよい。

（２）前記各実施例は、ステップ１０６においてステッ
プ出力ＰＡ　（０）と予め記憶された基準値αとの差の
絶対値が所定値Ｘ−よりも大きい場合に、或いはステッ
プ２０６においてステップ出力ＰＡ（Ｎ）と予め記憶さ
れた現在学習値βとの差の絶対値が所定値Ｙよりも大き
い場合に、それぞれステップモータ３に脱調等の異常が
発生しているとしてステップ１０１或いはステップ２０
１ヘジヤツプして処理を改めて実行し直すように構成し
たが、処理を改めて実行し直すことなく異常報知等の処
理を行って一連の処理を終了するように構成してもよい
。

（３）前記各実施例では、最小の「０」から最大のｒｌ
ｏＯＪまでの全ステップ角に対応して位置検出器４のス
テップ出力を学習して学習値としたが、予め定められた
任意のステップ角に対応して位置検出器４のステップ出
力を学習して学習値とするように構成してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、位置検出器の出
力特性バラツキや経時変化、ステップモータの取付誤差
等を吸収するために、ステップモータのステップ角に対
応する作動位置を位置挟手段により検出し、その検出値
を以後のステップモータ制御のための学習値として予め
記憶する際の誤学習を未然に防止することができ、延い
てはステップモータの制御の信頼性をより向上すること
ができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る制御装置のクレーム対応図、第
２図はこの発明を具体化した第１実施例のメタリングオ
イルポンプ及びその制御系を示す概略構成図、第３図は
その学習制御を説明するフローチャート、第４図はこの
発明を具体化した第２実施例の学習制御を説明するフロ
ーチャート、第５図はこの発明を電子式エンジン制御シ
ステムのアイドル回転数制御装置に具体化した別の実施
例を示す概略構成図である。 図中、Ｍｌはステップモータ、Ｍ２は位置検出手段、Ｍ
３は学習値記憶手段、Ｍ４は学習値更新手段、３，２６
はステップモータ、４．２８は位置検出手段としての位
置検出器、１２．２９は学習値記憶手段及び学習値更新
手段としてのＥＣ１Ｊである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　入力パルス数に対応してステップ角を歩進させるス
   テップモータと、 そのステップモータの各ステップ角に対応する実際の作
   動位置を検出する位置検出手段と、その位置検出手段に
   よる検出値を、前記ステップモータの制御を行うための
   学習値として予め記憶する学習値記憶手段と を備えたステップモータの学習制御装置において、予め
   定められた学習条件が成立したときに、前記各ステップ
   角に対応して前記位置検出手段により検出される検出値
   が所定の許容範囲内の値であると判断したときのみに、
   その検出値を新たな学習値として前記学習値記憶手段を
   更新する学習値更新手段と を備えたことを特徴とするステップモータの学習制御装
   置。