JPH04128533A - 燃料噴射制御用ステップモータ駆動装置 - 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、エンジンへの燃料噴射が電子制御されている
自動車における燃料噴射制御用ステップモータ駆動装置
に関するものである。

【従来の技術】

エンジンへの燃料噴射が電子制御されている自動車にお
いては、噴射口の開度を決めるコントロールレバーが、
ステップモータによって制御されている。その開度をど
れ位の大きさにするかは、アクセルの踏込の量によって
指示される。指示された関度に確実に到達させるために
は、ステップモータのトルクは出来るだけ大きい方がよ
い、ところが、ステップモータのトルクは、一定電圧が
印加された状態下においては、ステップモータの駆動速
度によって異なる。なおステップモータの駆動速度は、
ｌステップ回転さセるの乙こ要する時間で表される。 第３図は、ステップモータにおける駆動速度とトルクと
の関係を示す図である。には定数であり、Ｐは最大トル
クの点であり、■は最大トルクを発生する時の駆動速度
である。には定数であるから、横軸に進むに従って駆動
速度は速くなる（１ステップ回転させるのに要する時間
が小）。 特性曲線は、急激に上昇して最大トルクに到達した後、
なだらかに低下する形となっている。そして、このよう
な特性曲線は、印加電圧（自動車の場合、バッテリ電圧
）が異なると異なり、最大トルクが得られる駆動速度も
異なる。 従って、バッテリ電圧が変わっても、出来るだけその電
圧における最大トルクに近いトルクで駆動しようとする
と、バッテリ電圧の変化に応してステップモータの駆動
速度を変えてやる必要がある。そこで、そのような考え
に沿って、バッテリ電圧がどのような値の時には駆動速
度をどのような値にするという対応関係が、適宜定めら
れている。 第４図は、バッテリ電圧とステップモータ駆動速度との
間に定められた対応関係を示す。左端に記した■、は最
も低いバッテリ電圧であり、右へ行く程高くなる。また
、左端に記したＴ、は最も遅い駆動速度であり、右へ行
く程速くなる。 電子制御装置により、バフテリ電圧が■１の時には駆動
速度はＴ１にされているが、■友に変化するとＴ、にさ
れる、これにより、常にその時のバッテリ電圧下で得ら
れる最大トルクに近いトルクで駆動される。

【発明が解決しようとする諜Ｒ】

（問題点） しかしながら、前記した従来のステップモータ駆動装置
では、自動車を発進させる場合、アクセルを踏み込んだ
直後にスタータをオンすると、燃料噴射が行われずじま
いになってしまうことがあるという問題点があった。 （問題点の説明） 第７図に、アクセルを踏み込んだ直後にスタータを作動
させた場合の各部の状況を示す、ステップモータの回転
ステップ数（回転角度）は、アクセルの踏込みの深さに
よって指示されるが、ここで言う「直後」とは、指示さ
れた回転ステップ数まで、ステップモータが未だ回転し
て行ってない間のことを指す。 第７図（イ）はバッテリ電圧の変化を示す０時刻Ａでイ
グニ７シッンキーがＯＮされる。この段階では、バッテ
リ電圧は高い電圧Ｖ、ｌを示している１時刻Ｂでスター
タがＯＮされると、スタータへ大電流が流れるため、バ
フテリの内部抵抗による電圧鋒下が大となり、バッテリ
の端子に現れる電圧は、■８から■、へと低下する。低
下した時刻が、Ｃである。スタータがＯＦＦされると、
バッテリ電圧は元の■。に復帰する（時刻Ｄ）。 第７図（ロ）は、アクセルを踏み込んだか否かを示す０
時刻Ｅで踏み込んでいる。 第７図（ハ）は、ステップモータの回転ステップ数を示
す、アクセルが踏み込まれると、その踏込みの深さが検
出され、電子制御のコントロールユニットに送られる。 コントロールユニットかラステップモータへは、踏込み
の深さに応して、目標とする回転ステップ数が指示され
る。従って、ステップモータは、時刻Ｅからその回転ス
テップ数を目指して回転を開始する。 回転当初にステップモータに印加されているバッテリ電
圧は、高い■８である。第４図で説明したように、トル
クが小にならないよう、ステップモータの駆動速度はバ
ッテリ電圧に対応して決められているが、その駆動速度
の指示も、コントロールユニットよりなされる。高い電
圧■８の場合には、迷い駆動速度（１ステツプを短い時
間間隔で回転する）Ｔ８が指示されている。 ところが、ステップモータがまだ指示された回転ステッ
プ数まで回っていない間に、スタータＯＮによるバッテ
リ電圧の低下が生ずると（時刻Ｃが到来すると）、トル
ク不足に陥り回転を続けることが出来なくなる。 その理由は、バッテリ電圧が■、に低下した場合に大き
なトルクを出すには、駆動速度をＴ。 （第３図参照）に変更しなければならないのに、その変
更が間に合わず、依然としてＴ８で駆動され続けるため
である。この時には、ステ・ンブモータへの印加電圧が
■、である場合の第３図のグラフ上で見れば、Ｐ点（横
軸座標は、略に／Ｔｉ　）より遥か右方の点（横軸座標
に／Ｔ、）で、動作していることになる。すると、第３
図のグラフの傾向から分かるように、トルクはＰ点の時
より感かに小となる。このトルクでは、ステップモータ
の回転を元へ戻す方向に働いているリターンスプリング
の力に打ち勝つことが出来ない。 駆動速度を速やかに変更してＴ８にしてやれば、大きな
トルクが発生できるが、その変更の指示はコントロール
ユニットから出される。しかし、コントロールユニット
で所定のプログラムが１通り最後まで流れ終わるまでに
は、どうしてもある時間ｔ　（例、約１６ｓｓｅｃ　）
かかる。スタータＯＮによる電圧低下は急激であり（４
ｍ５ｅｃ程度）、これを検出して駆動速度を変更する指
示を次にプログラムが流れる際に出すとしでも、その変
更指示がステップモータに届けられるのは、少なくとも
時間ｔの後となる。 トルク不足に陥ったステップモータは１．その時まで持
ちこたえることが出来ず、結局リターンスプリングの力
に負けて引き戻されてしまう。即ち、脱調してしまう。 その結果、燃料噴射口は開かれず、アクセルを踏ミ続け
ている限りこの状態が維持され、燃料噴射は行われない
。 なお、アクセルをいったん戻しく時刻Ｇ）、スタータの
作動が絆了した時刻りの後である時刻１（に再度アクセ
ルを踏み込めば、燃料噴射は可能となる（次に説明する
第５図と同様になる）。 第５図は、スタータ作動後にアクセルを踏み込む場合の
各部の状況を示す図である。スタータが作動し、バッテ
リ電圧が回復した時刻り以後にアクセルを踏み込む（時
刻Ｅ）ので、ステップモータが回転を開始して（時刻Ｅ
）から指示された回転ステップ数に達する（時刻Ｆ）ま
でに、バッテリ電圧の低下に遭遇することはない。従っ
て、脱調することはない、燃料噴射が行われ、エンジン
は始動する。 第６図は、アクセルを踏み込み、ステップモータが指示
回転ステップ数だけ回転した後にスタータを作動させた
場合の各部の状況を示す図である。 ステップモータの回転中（時刻ＥからＦまで）にバッテ
リ電圧の低下はないから、この場合も脱調することはな
い。 指示された回転ステンブ数に到達した後、スタータＯＮ
の時にバッテリ電圧は低下し、この時にはトルクは減少
する。しかし、ステップモータにおいては、同し回転位
置を維持するのに必要なトルクは、回転して前進して行
く場合に必要なトルクよりも感かに小さくてよいので、
ステップモータがリターンスプリングに引き戻されるこ
とはない。 以上述べたように、アクセルを踏んだ直後にスタータを
ＯＮした時には、ステップモータが脱調して燃料噴射が
行われないという間Ｂがある。 なお、このような傾向は、ガソリン車よりディーゼルエ
ンジン車の方に著しい、なぜなら、■ディーゼルエンジ
ン車のスタータ容量は大きくて大電流を要求する、■予
熱装置を備えており（ガソリン車にはない）、これにも
′を流を流してやる必要がある等のため、スタータ作動
時のバッテリ電圧の降下は、ディーゼルエンジン車の方
が大きいからである。ガソリン車でもスタータ作動時に
バッテリ電圧が低下するが、その低下は燃料噴射制御用
ステップモータを脱調さセ゛る程ではないのである。 本発明は、以上のような問題点を解決する二ｋを課題と
するものである。

【課題を解決するための手段】

前記！！題を解決するため、本発明の燃料噴射制御用ス
テップモータ駆動装置では、燃料噴射制御用ステップモ
ータを、エンジンが回転していればバッテリ電圧の値に
対応して定められた駆動速度で駆動し、エンジンが回転
していなければ、ハ。 テリ電圧の変化に関係なくスタータの作動により予想さ
れる低下バッテリ電圧値に対応して定められた駆動速度
で駆動することとした。

【作　　用】

エンジンが回転を始める前にあっては、その後にスター
タが作動させられるから、バッテリ電圧の大幅な低下期
間がやがて到来する。 本発明では、エンジン回転前にあっては、その低下電圧
でも充分なトルクを発生する駆動速度を保つようにとの
指示を出しておくから、たとえスタータ作動によりバッ
テリ電圧が太き（低下してもトルク不足に陥ることがな
く、脱調を防止することが可能となる。 エンジンが回転している場合には、ステップモータに印
加されているバッテリ電圧に対応して定められた駆動速
度に制御されるから、公知の如く、燃料噴射量をアクセ
ル踏込み深さに応したものに、速やかに変えることが可
能である。

【実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 第１図は、本発明にかかわるステップモータ駆動装置の
ブロック構成図である。第１図において、１はエンジン
回転センサ、２はバッテリ電圧センサ、３はコントロー
ルユニッ）、４！；ＩＣＰｔＪ　（中央演稟処理装Ｗ、
）、５はステップモータである。 エンジン回転センサ】は、エンジンが回転しているか否
かを検出するためのものであり、バッテリ電圧センサ２
は、バッテリ電圧の値を検出する。 これらのセンサの出力は、ＣＰＵ４を搭載したコントロ
ールユニット３に入力される。コントロールユニット３
は、ＣＰＵ４の他、ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ
）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等を備え、燃料噴
射等の制御を行うためのプログラムを内蔵している。そ
して、ステップモータに、回転ステップ数、駆動速度等
の指令を発する。 本発明では、エンジンが回転するまでは、ノーンテリ電
圧の変化に関係なくステップモータの駆動速度を一定に
保つ。その一定値は、スタータのＯＮにより予想される
低下バッテリ電圧に対応（第４回参照）した債とする。 そして、エンジンが回転を始めれば、バッテリ電圧に対
応した駆動速度（第４図参照）に制御する。 第２図は、そのような本発明の詳細な説明するフローチ
ャートである。以下の説明における項番■〜■は、第２
図のステップ■〜■に対応してい■　エンジン回転セン
サ１からの信号により、エンジンが回転しているか否か
を判断する。 ■　エンジンが回転していない場合には、ステップモー
タに対する駆動速度の指示を、バッテリ電圧の値には関
係なく、スタータをＯＮした場合に予想される低下バッ
テリ電圧優に対応した値にする。 例えば、スタータをＯＮすると、バッテリ電圧が■。か
ら■、に低下することが予想されるというのであれば、
■１に対応した駆動速度Ｔ（第４図参照）に低下前から
保っておく。 ステップモータは、駆動速度Ｔ、で駆動されるでいると
、印加電圧が■、に下がったとしても、リターンスプリ
ングの引き戻し力に打ち勝って回転して行くトルクを発
生する。そのため、脱調することはない。 即ち、第７図で言うならば、時刻Ｃでバッテリ電圧がｖ
３に低下してもリターンスプリングに引き戻されること
なく前進回転を続け、時刻Ｆに至ってアクセルの踏込み
深さに見合った回転ステップ数に達する。従って、所望
の燃料噴射が行われ、エンジンは回転を始める。 ■　エンジンが回転している時は、もはやステップモー
タの脱調を引き起こすような大きな電圧低下は起こらな
いから、第４図に定められた対応関係に従い、バッテリ
電圧の値に応して駆動速度を制御する。 【発明の効Ｍ：］ 以上述べた如く、本発明の燃料噴射制御用ステンブモー
タ駆動装置によれば、エンジン回転前にあっては、スタ
ータ作動時の大幅低下バッテリ電圧でも充分なトルクを
発生する駆動速度を保ったまま駆動する。 そのため、たとえスタータ作動によりバッテリ電圧が大
きく低下してもトルク不足に陥ることがなく、脱調を防
止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の燃料噴射制御用ステップモータ駆
動装置のブロック構成図 第２図・・・本発明の詳細な説明するフローチャート第
３図・・・ステップモータにおける駆動速度とトルクと
の関係を示す図 第４図・・・バッテリ電圧とステップモータ駆動速度と
の対応関係を示す図 第５図・・・スタータ作動後にアクセルを踏み込む場合
の各部の状況を示す図 第６図・・・アクセルを踏み込み、ステップモータが指
示回転ステップ数だけ回転した後にスタータを作動させ
た場合の各部の状況を示す図 第７図・・・アクセルを踏み込んだ直後にスタータを作
動させた場合の各部の状況を示す図 図において、１はエンジン回転センサ、２はバフテリ電
圧センサ、３はコントロールユニット、４はＣＰｔＪ　
（中央演算処理装置）、５はステップモータである。 第 図 第２図 蘇 第６図 第７図 手続補正書 （自発） 平成２年１２月１９日 ２゜ ３゜ ４゜ 平成２年特許願第２４８１５９号 発明の名称 燃料噴射制御用ステップモータ駆動装置補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京部品用区南大井６丁目２２番１０号名称　（
０１７）　　いす＼自動車株式会社代表者　飛　山　−
男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料噴射制御用ステップモータを、エンジンが回転して
   いればバッテリ電圧の大きさに対応して定められた駆動
   速度で駆動し、エンジンが回転していなければ、バッテ
   リ電圧の変化に関係なくスタータの作動により予想され
   る低下バッテリ電圧値に対応して定められた駆動速度で
   駆動することを特徴とする燃料噴射制御用ステップモー
   タ駆動装置。