DE4323785A1 - Elektronisches Drosselsystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Struktur eines elek­ tronischen Drosselsystems zum Steuern des Lufteinlasses in Verbrennungs­ kraftmaschinen.

Die folgenden fünf Dokumente des Standes der Technik sind bekannt bezüglich einer Anordnung einer Ventilwelle, eines Motors, einer Kupp­ lung usw. im herkömmlichen Aufbau eines Drosselkörpers.

• 1. Drosselstellglied vom kühlenden Typ (JP-A-2-55842)
  Eine Kühlmitteldurchgangsleitung ist innerhalb eines Motors bereitge­ stellt, um einen positiven Kühleffekt zu jeder Zeit ungeachtet einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors zu gewährleisten.
• 2. Drosselstellglied (JP-A-59-226244)
  Ein Antriebsmotor, ein Magnetkupplungsmechanismus, eine Rückkehr­ feder zum Zurücksetzen eines Drosselventils und ein Photocodierer zum Erfassen einer Drehung einer Drosselwelle sind in einem ein­ stückigen Aufbau zur Reduzierung der Größe untergebracht.
• 3. Drosselsteuerungseinrichtung (JP-A-2-27123)
  Komponenten, wie ein Betriebshebel und ein Steuerhebel, sind verteilt an einem Ende und an dem anderen Ende eines Drosselkör­ pers zur Reduzierung der Größe angeordnet, und eine Spielfeder ist bereitgestellt, um den Betriebshebel nicht von einer Steuerung eines Motors beeinflussen zu lassen.
• 4. Vorrichtung zum Bedienen eines Drosselventils einer Verbrennungs­ kraftmaschine (JP-A- 1-15173)
  Eine Magnetkupplung ist zwischen einer Motorausgangswelle und einer Drosselventilwelle bereitgestellt. Die Magnetkupplung ist während eines normalen Betriebs verbunden und beim Ausfall einer Steuerungseinrichtung und nach Unterbrechung eines Motorstroms nicht verbunden, so daß ein Notfahrbetrieb ermöglicht wird, ohne irgendeine teure Logikschaltung zur Sicherheit zu verwenden.
• 5. Vorrichtung zum Steuern einer Kraftfahrzeug-Verbrennungskraftma­ schine (JP-A-1-301934)
  Eine Magnetkupplung ist bereitgestellt, um einen Gaspedalhebel vollständig von einem Drosselventil während eines normalen Betriebs abzuhängen, wodurch ein Einfluß eines Drehmoments auf einen Servomotor eliminiert wird.

Die oben zitierten Vorrichtungen des Standes der Technik haben jedoch die unten beschriebenen Probleme.

In der Vorrichtung des ersten Dokuments des Standes der Technik sind die Motor- und die Ventilwelle in einer Linie angeordnet. In der Vorrichtung nach dem zweiten Dokument des Standes der Technik sind die Drosselwelle, die Magnetkupplung und der Motor entlang der glei­ chen Achse angeordnet. Dies bedeutet eine Schwierigkeit beim Reduzie­ ren der Größe des Stellglieds in der Richtung der Drosselwelle.

In den Vorrichtungen nach dem dritten bis fünften Dokument des Stan­ des der Technik sind der Motor und die Drosselwelle in einer U-förmi­ gen Form angeordnet, um eine Reduzierung in der Größe in der Rich­ tung der Drosselwelle zu ermöglichen. Jedoch ist in der Vorrichtung nach dem dritten Dokument des Standes der Technik, da die Kupplung vielmehr auf der Kupplungswelle denn auf der Motorwelle und der Drosselwelle bereitgestellt ist, eine Reduzierung der Größe in einer Richtung senkrecht zur Drosselwelle begrenzt. In den Vorrichtungen nach dem vierten und fünften Dokument des Standes der Technik ist, da die Kupplung auf der Drosselwelle angeordnet ist, eine größere Über­ tragungsleistung erforderlich als in dem Falle, wenn die Kupplung auf der Motorwelle angeordnet ist, und der Kupplungsdurchmesser ist ent­ sprechend erhöht, wodurch eine Reduzierung in der Größe in einer Richtung senkrecht zur Drosselwelle sowie eine Reduzierung des Ge­ wichts des Stellglieds begrenzt wird. In jedem Falle wird eine Schwierig­ keit beim Reduzieren der Größe und des Gewichts des Stellglieds ange­ troffen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Drosselsy­ stem bereitzustellen, mit dem eine Reduzierung in der Größe und im Gewicht erreicht werden kann.

Um das obige Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein elektronisches Drosselsystem bereitgestellt, das aufweist: ein elek­ tronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern des Lufteinlasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil, einen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, Zahnräder zum Übertragen des von dem Motor erzeugten Drehmoments und eine Kupplung zum Verbinden und voneinander Trennen der Übertragung des Drehmoments aufweist; und eine Steuer­ einrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds, wobei der Motor und das Drosselventil in einer U-förmigen Form zum untereinander Verbinden über die Zahnräder angeordnet ist und wobei die Kupplung auf der gleichen Seite wie der Motor angeordnet ist, um so mit diesem axial ausgerichtet zu sein.

In dem obigen elektronischen Drosselsystem ist der Motor vorzugsweise ein bürstenloser Motor, und ein Teil eines Magnetkreises für den bür­ stenlosen Motor ist als ein Teil eines Magnetkreises für die Kupplung verwendet.

In dem obigen elektronischen Drosselsystem ist der Motor vorzugsweise ein bürstenloser Motor mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt, der einen Abschnitt, der ein Drehmoment erzeugt, und einen abgeflachten Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, aufweist, und Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positionen von Magnetpolen des bürstenlosen Motors sind in dem flachen Abschnitt angeordnet.

In dem obigen elektronischen Drosselsystem ist vorzugsweise eine Steuer­ schaltung, die in der Steuereinrichtung bereitgestellt ist, zum Steuern des Motors in einem Gehäuse angeordnet, das einstückig mit einem Gehäuse geformt ist, das darin den Motor aufnimmt.

Um ebenso das obige Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung zu errei­ chen, ist ein elektronisches Drosselsystem bereitgestellt, das aufweist: ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern des Lufteinlasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil und einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, aufweist; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds, wobei der bür­ stenlose Motor in einer Welle des Drosselventils eingebaut ist.

Um weiterhin das obige Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein elektronisches Drosselsystem bereitgestellt, das aufweist: ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern des Luftein­ lasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselven­ til und einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, aufweist; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds, wobei der bür­ stenlose Motor erste vorspringende Pole, um die Spulen herumgewickelt sind, und zweite vorspringende Pole ohne Spulen und Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positionen von Magnetpolen des bürstenlosen Motors aufweist.

In dem obigen elektronischen Drosselsystem sind die Magnetpolsensoren vorzugsweise an Positionen angeordnet, die von den Mitten der zweiten vorspringenden Pole innerhalb des Bereichs von 30° elektrischen Winkels in einer Richtung verschoben sind, die entgegengesetzt der Drehrichtung des bürstenlosen Motors ist, mit dem das Drosselventil geöffnet wird.

Um noch weiterhin das obige Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein elektronisches Drosselsystem bereitgestellt, das aufweist: ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern des Luftein­ lasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselven­ til, einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positio­ nen von Magnetpolen des bürstenlosen Motors und einen Öffnungssensor zum Erfassen einer Drehposition des Drosselventils aufweist; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstell­ glieds, wobei die Steuereinrichtung eine Ventilposition-Steuereinrichtung zum Ausführen einer Positionssteuerung des Drosselventils auf der Grundlage erster Signale, die von den Magnetpolsensoren übertragen sind, und auf der Grundlage eines zweiten Signals, das von dem Öff­ nungssensor übertragen ist, aufweist.

In dem obigen elektronischen Drosselsystem übt die Ventilposition-Steuer­ einrichtung vorzugsweise eine Steuerung aus zum Schalten der ersten Signale und des zweiten Signals an einer vorbestimmten Grenzöffnung des Drosselventils, um selektiv derart verwendet zu werden, daß die ersten Signale und das zweite Signal bei verschiedenen Grenzöffnungen zwischen der Öffnungsrichtung und der Schließrichtung des Drosselventils umgeschaltet werden.

Um noch weiterhin das obige Ziel gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein elektronisches Drosselsystem bereitgestellt, das aufweist: ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern des Luftein­ lasses und eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuer­ ten Drosselstellglieds, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil und einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, aufweist, wobei der bürstenlose Motor einen Abschnitt, der ein Drehmoment erzeugt, und einen Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, aufweist, wobei der bürstenlose Motor einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt hat, wobei der Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, abgeflacht ist und wobei Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positionen von Magnet­ polen des bürstenlosen Motors in dem flachen Abschnitt angeordnet sind.

Um noch weiter das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein elektronisches Drosselsystem bereitgestellt, das ein elektronisch gesteu­ ertes Drosselstellglied zum Steuern des Lufteinlasses und eine Steuer­ einrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds aufweist, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drossel­ ventil und einen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, aufweist, wobei eine Steuerschaltung, die in der Steuereinrichtung vorgesehen ist, zum Steuern des Motors in einem Gehäuse angeordnet ist, das einstückig mit einem Gehäuse geformt ist, in dem der Motor aufgenommen ist.

Gemäß der so aufgebauten vorliegenden Erfindung sind der Motor und das Drosselventil in eine U-förmige Form zum untereinander Verbinden über die Zahnräder angeordnet, wodurch das elektronische Drosselsystem in der Größe und im Gewicht in einer Richtung senkrecht zu einer Ventilwelle reduziert werden kann. Ebenso ist die Kupplung auf der gleichen Seite wie der Motor angeordnet, so daß sie damit, d. h., auf einer Motorwelle ausgerichtet ist, die ein minimales Übertragungsdrehmo­ ment entwickelt, wodurch der Kupplungsdurchmesser reduziert werden kann im Vergleich mit dem herkömmlichen Gehäuse der Kupplung, die an der Ventilwelle angeordnet ist, und somit wird eine Reduzierung im Gewicht des elektronischen Drosselsystems ermöglicht. Weiterhin ist der Motor in Kontakt mit einem Drosselkörper gehalten, der ständig durch die Einlaßluft gekühlt ist, so daß seine Kühlung durch Wärmeleitung gefördert wird. Demzufolge kann die Motorgröße relativ zum Stand der Technik reduziert werden, bei dem ein großer Motor aufgrund einer Eigenschaft benötigt worden ist, daß eine Motorleistung in größerem Maße unter Bedingungen höherer Temperatur bei Verwendung herabge­ setzt ist. Zusätzlich kann eine anormale Betriebsbedingung, wie eine Abnahme des Drehmoments bei hohen Temperaturen, verhindert werden.

Mit einer solchen Anordnung, daß der Motor ein bürstenloser Motor ist und ein Teil des Magnetkreises für den bürstenlosen Motor als ein Teil des Magnetkreises für die Kupplung verwendet wird, wird die Konstruk­ tion des bürstenlosen Motors und der Kupplung vereinfacht, und die Anzahl von Komponenten ist reduziert. Folglich kann das elektronische Drosselsystem in Größe und Gewicht reduziert werden.

Mit einer solchen Anordnung, daß der Motor ein bürstenloser Motor mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt ist, der einen runden Abschnitt, der ein Drehmoment erzeugt, und einen flachen Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, aufweist, und bei dem die Magnetpolsensoren zum Erfassen von Magnetpolpositionen in dem flachen Abschnitt angeordnet sind, ist die Querschnittsfläche des bürstenlosen Motors kleiner gemacht, und die Systemgröße in einer Richtung senk­ recht zu der Ventilwelle kann reduziert werden. Es gibt keine Notwen­ digkeit, einen separaten Raum bereitzustellen, in dem die Magnetpolsen­ soren angeordnet werden sollen. Weiterhin ist der flache Abschnitt, der die Magnetpolsensoren aufweist, in Kontakt mit dem Drosselkörper gehalten, der immer unter Kühlung von der Einlaßluft ist, und ihre Kühlung wird durch Wärmeleitung gefördert, wodurch die Magnetpolsen­ soren auf eine stabile Weise arbeiten, und wobei teure, wärmebeständige Magnetpolsensoren nicht mehr erforderlich sind, was zu reduzierten Kosten führt.

Mit einer solchen Anordnung, daß die Steuerschaltung, die in der Steuer­ einrichtung bereitgestellt ist, zum Steuern des Motors in dem Gehäuse angeordnet ist, das einstückig mit dem Motorgehäuse geformt bzw. gegossen ist, ist die Anzahl von Verdrahtungen reduziert, und eine Verdrahtungsarbeit wird vereinfacht, wobei das elektronische Drosselsy­ stem in Größe und Gewicht reduziert werden kann. Dies ist ebenso wirksam beim Reduzieren eines Einflusses von Rauschen auf die Signal­ leitungen. Zusätzlich ist die Steuerschaltung in Kontakt mit dem Dros­ selkörper gehalten, der immer unter Kühlung durch die Einlaßluft ist, und dadurch wird ihre Kühlung durch Wärmeleitung gefördert.

Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung der bürstenlose Motor in der Welle des Drosselventils eingebaut, und somit ist es möglich, eine Reduzierung in Größe und Gewicht nicht nur des bürstenlosen Motors sondern auch des elektronischen Drosselsystems zu erreichen. Weiterhin wird mit dem bürstenlosen Motor, der in einem Durchgang angeordnet ist, durch den die Einlaßluft immer eingesaugt wird, eine Kühlung des bürstenlosen Motors gefördert.

Weiterhin weist der bürstenlose Motor der vorliegenden Erfindung die ersten vorspringenden Pole, um die Spulen herumgewickelt sind, und die zweiten vorspringenden Pole, die nicht mit Spulen sondern mit Magnet­ polsensoren versehen sind, auf, wodurch ein Magnetkraftgenerator, der erforderlich gewesen ist, um bisher die Magnetpolsensoren zu montieren, eliminiert werden kann. Damit wird die Anzahl von Teilen reduziert, die Produktionskosten werden gesenkt, und die reduzierte Systemgröße in der axialen Richtung der Ventilwelle kann erreicht werden. Weiterhin gibt es durch Verwenden eines Permanentmagneten des Motors als einen Magnetkraftgenerator für Magnetpolsensoren keine Notwendigkeit, einen solchen Magnetkraftgenerator für die Magnetpolsensoren bereitzustellen, mit dem Ergebnis einer Reduzierung in der Anzahl von Teilen. Zusätz­ lich wird ein Kühlen der Magnetpolsensoren durch Wärmeleitung an einen Stator gefördert.

Mit einer solchen Anordnung, daß die Magnetpolsensoren bei Positionen angeordnet sind, die von den Mitten der zweiten vorspringenden Pole innerhalb des Bereichs von 30° eines elektrischen Winkels in einer Richtung verschoben sind, die der Drehrichtung des Motors entgegen­ gesetzt ist, mit dem das Drosselventil geöffnet wird, wird eine Antwort während einer Hochgeschwindigkeitsdrehung verbessert, ohne ein Drehmo­ ment in der umgekehrten Richtung während einer langsamen Drehung zu erzeugen. Demgemäß kann ein kleinerer Motor als herkömmlich ver­ wendet werden, um die gleiche Antwortfähigkeit auf Anforderung zu erreichen, mit dem Ergebnis einer Reduzierung in der Größe und im Gewicht des elektronischen Drosselsystems.

Zusätzlich führt gemäß der vorliegenden Erfindung die Ventilposition- Steuereinrichtung, die in der Steuereinrichtung bereitgestellt ist, eine Positionssteuerung des Drosselventils auf der Grundlage der ersten Signale, die von den Magnetpolsensoren übertragen werden, und auf der Grundlage des zweiten Signals, das von dem Öffnungssensor übertragen wird, aus, wodurch große Öffnungswerte, die von einem Öffnungssensor des Standes der Technik erfaßt worden sind, durch die Magnetpolsenso­ ren erfaßt werden, und es reicht ein Öffnungssensor für den kleinen Öffnungsbereich aus, und zwar im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zwei Öffnungssensoren für den großen und den kleinen Öffnungs­ bereich erforderlich waren. Daher ist es möglich, die Größe und das Gewicht des gesamten elektronischen Drosselsystems zu reduzieren, die Kosten infolge der reduzierten Anzahl von Teilen zu senken und die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen. Zusätzlich werden große Öffnungswerte durch die Magnetpolsensoren gemessen, wodurch der Öffnungssensor nur verwendet wird, um kleine Öffnungswerte zu erfassen, und eine verbesserte Auflösung haben kann.

Darüber hinaus kann mit einer solchen Anordnung, daß die Ventilposi­ tion-Steuereinrichtung eine Steuerung zum Umschalten der ersten Signale und des zweiten Signals bei einer vorbestimmten Grenzöffnung ausübt, die selektiv verwendet werden, und daß das Steuerschalten bei verschie­ denen Grenzöffnungen zwischen der Öffnungsrichtung und der Schließ­ richtung des Drosselventils ausgeführt wird, ein häufiges Steuerschalten nahe der Grenzöffnung, bei der der Steuermodus umgeschaltet werden soll, verhindert werden kann, und die Positionssteuerung des Drosselven­ tils stabilisiert werden kann.

Weiterhin hat gemäß der vorliegenden Erfindung der bürstenlose Motor einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt, der durch einen runden Abschnitt, der ein Drehmoment erzeugt, und einen flachen Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, festgelegt ist, und die Magnet­ polsensoren zum Erfassen von Magnetpolpositionen sind in dem flachen Abschnitt angeordnet, die Querschnittfläche des bürstenlosen Motors ist kleiner gemacht und die Systemgröße in einer Richtung senkrecht zu der Ventilwelle kann reduziert werden. Es gibt auch keine Notwendigkeit, einen separaten Raum bereitzustellen, in dem die Magnetpolsensoren angeordnet werden sollen.

Zusätzlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuerschaltung, die in der Steuereinrichtung bereitgestellt ist, zum Steuern des Motors in dem Gehäuse angeordnet, das einstückig mit einem Gehäuse geformt ist, das darin den Motor aufnimmt, die Anzahl von Verdrahtungen ist redu­ ziert, und die Verdrahtungsarbeit wird vereinfacht, wobei das elektroni­ sche Drosselsystem in der Größe reduziert werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau des elektronischen Dros­ selsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Ansicht, die die Struktur und Funktionen jener Komponen­ ten zeigt, die sich auf einen Betrieb eines elektronisch gesteuer­ ten Drosselstellglieds beziehen;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Magnetkupplung und eines Motors eines elektronischen Drosselsystems gemäß einem zweiten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau des elektronischen Dros­ selsystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine Querschnittansicht eines halbrunden Motors;

Fig. 8 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9 ein Diagramm, das die Schaltungskonfiguration des elektroni­ schen Drosselsystems von Fig. 8 zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, das die detaillierte Konfiguration einer Logik­ schaltung zeigt;

Fig. 11 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau des elektronischen Dros­ selsystems gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt;

Fig. 13 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 14 eine Querschnittansicht eines Motors;

Fig. 15 ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen einer induzierten Spannung und einem Speisestrom zeigt;

Fig. 16 eine Querschnittansicht eines Motors;

Fig. 17 ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen einer induzierten Spannung und einem Speisestrom in einem siebten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 18 eine Ansicht, die den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 19 ein Zeitdiagramm zum Erklären eines Betriebs, um Impulse eines Magnetpolsignals von Magnetpol-Sensorsignalen zu erzeu­ gen;

Fig. 20 ein Zeitdiagramm, das zwei Grenzöffnungen zum Schalten bei Steuerung zwischen ISC-Steuerung und normaler Steuerung zeigt.

Es werden hier bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin­ dung mit Bezug auf die Fig. 1 bis 20 beschrieben werden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben werden.

Fig. 1 und 2 zeigen den gesamten Aufbau eines elektronischen Dros­ selsystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In den Fig. 1 und 2 weist das elektronische Drosselsystem ein elektronisch gesteuertes Drosselstell­ glied 1 auf, das einen Drosselkörper 101 und einen Motor 105 aufweist, der neben dem Drosselkörper 101 zum Erzeugen eines Drehmoments, um ein Drosselventil 102 zu betätigen, vorgesehen ist. Das elektronische Drosselsystem weist auch, als Steuereinrichtung, eine Motorsteuerungsein­ richtung 155 zum Steuern der Drehung des Motors 105 und ein Host- System 114 zum Ausführen, und zwar auf eine konzentrierte Weise, nicht nur einer allgemeinen Steuerung des Drosselsystems sondern auch einer Steuerung anderer Teile eines Automobils, wie einer Klimaanlage, auf.

Der Drosselkörper 101 weist ein Drosselventil 102 zum Steuern eines Volumenstroms von Einlaßluft auf, und eine Ventilwelle 121 ist an der Mitte des Drosselventils 102 angeordnet.

An einer Seite der Ventilwelle 121 sind eine Gaspedaltrommel 132, die daran über einen Steuerhebel (später beschrieben) und eine Spielfeder (später beschrieben) gekoppelt ist, eine Rückführfeder 106, um die Gas­ pedaltrommel 132 in eine Schließrichtung des Drosselventils 102 zu drängen, und ein Gaspedalsensor 134 zum Erfassen einer Drehung der Gaspedaltrommel 132 und zum Übertragen eines erfaßten Signals an das Host-System 114 bereitgestellt. Die Gaspedaltrommel 132 ist mit einem Gaspedal 130 über einen Gaspedaldraht 111 verbunden.

An der anderen Seite der Ventilwelle 121 sind ein Zahnrad 103C mit großem Durchmesser und ein Öffnungssensor 103 bereitgestellt. Das Zahnrad 103C kämmt mit einem Zahnrad 103B2 auf einer Zwischenwel­ le, und ein anderes Zahnrad 103B1 auf der gleichen Welle wie das Zahnrad 103B2 kämmt mit einem Zahnrad 103A auf einer Motorwelle 151. Damit sind, wie gezeigt, der Motor 105 und das Drosselventil 102 in einer U-förmigen Form zum untereinander Verbinden über diese vier Zahnräder 103A bis 103C angeordnet. Ein Gesamtübersetzungsverhältnis, das durch diese vier Zahnräder 103A bis 103C gegeben ist, beträgt 24 : 1, bei dem das Drehmoment des Motors 105 an die Ventilwelle 121 über­ tragen wird.

An dem Zahnrad 103A ist ein beweglicher Rotor (Armatur) 110a einer Magnetkupplung 110 angebracht zum Verbinden und voneinander Tren­ nen der Übertragung des Drehmoments, wobei das Zahnrad 103A und die Armatur 110a an der Motorwelle 151 über ein Gleitlager 161 gehal­ ten werden. Ein weiterer Rotor (Kupplungsrotor) 110b der Magnetkupplung 110 ist so angeordnet, daß er der Armatur 110a mit einem geringen dazwischen gelassenen Spalt gegenüberliegt. Wenn ein Strom an eine Spule 110c der Magnetkupplung 110 angelegt wird, wird die Armatur 110a angezogen, um in engen Kontakt mit dem Kupplungsrotor 110b zu kommen.

Der Motor 105 ist ein Gleichstrommotor und in einem Motorgehäuse 117 untergebracht. Das Motorgehäuse 117 ist so angeordnet, daß es an seiner einen Seite mit einem äußeren Umfang des Drosselkörpers 101 in Berührung kommt. Die Motorwelle 151 weist einen Rotor, über den Wicklungen gespult sind, und einen Kommutator auf. Die Statorseite weist einen Magnetfeldgenerator in der Form eines Permanentmagneten und eine Bürste zur Gleichrichtung auf. Ein Gehäuse des Motors 105 ist mit einer Verbindungsvorrichtung 160 versehen, an dem eine Energie­ versorgungsleitung verbunden ist, die von der Motorsteuerungseinrichtung 155 zu dem Motor 105 und zur Magnetkupplung 110 führt.

An das Host-System 114 werden ein Signal eines Gaspedalsensors 134, ein Signal des Öffnungssensors 103 und weitere Signale nicht gezeigter Sensoren, die Fahrzeugbedingungen, wie einen Verbrennungsmotorzustand, Straßenbedingungen, Drehgeschwindigkeiten von Reifen und eine Batterie­ spannung, anzeigen, angelegt. Das Host-System 114 gibt ein Signal zum Drehen des Motors 115 an die Motorsteuerungseinrichtung 155 aus.

Die Struktur und Funktionen dieser Komponenten bezüglich des Betriebs des dann elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds 1 werden mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben werden.

In Fig. 3 ist ein Steuerhebel 135 direkt an ein Ende der Ventilwelle 121 des Drosselventils 102 gekoppelt, und die Gaspedaltrommel 132 ist an der Mitte des Steuerhebels 135 über zwei Spielfedern 107 verbunden, und zwar eine an jeder Seite. Die Rückführfeder 106 ist zwischen der Gaspedaltrommel 132 und dem Drosselkörper 101 angeordnet, um die Gaspedaltrommel 132 in die Schließrichtung (nach rechts in der Zeich­ nung) des Drosselventils 102 zu drängen. Das Gaspedal 130 und die Gaspedaltrommel 132 sind direkt miteinander über den Gaspedaldraht 111 gekoppelt, so daß, wenn ein Fahrer auf das Gaspedal 130 tritt, eine Kraft erzeugt wird, die die Gaspedaltrommel 132 in eine Öffnungsrich­ tung des Drosselventils 102 (nach links in der Zeichnung) zieht.

Ein Betrieb des elektronischen Drosselsystems dieses in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben werden.

In den Fig. 1 bis 3 wird, wenn der Fahrer auf das Gaspedal 130 tritt, die Gaspedaltrommel 132 in die Ventilöffnungsrichtung gedreht, und ein entsprechender Trittwinkel des Gaspedals 130 wird an den Gaspedalsen­ sor 134 ausgegeben. Auf der Grundlage eines Signals, das von dem Gaspedalsensor 134 geliefert wird, gibt das Host-System 114 einen Steu­ erbefehl an die Motorsteuerungseinrichtung 155 zum Drehen des Motors 105 aus. Während eines normalen Betriebs wird die Magnetkupplung 110 eingeschaltet gehalten, was verursacht, daß das Drehmoment des Motors 105 an die Ventilwelle 121 über die Magnetkupplung 110 und die Zahnräder 103A, B1, B2 und C übertragen wird. Zu dieser Zeit gibt das Host-System 114 fortlaufend einen Steuerbefehl an die Motor­ steuerungseinrichtung 155 aus, so daß das Signal, das von dem Öffnungs­ sensor 103, der direkt mit der Ventilwelle 121 verbunden ist, ausgegeben wird, und das Signal, das von dem Gaspedalsensor 134 ausgegeben wird, miteinander übereinstimmen. Folglich wird das Drosselventil 102 auf eine vorbestimmte Öffnung entsprechend dem Trittwinkel des Gaspedals 130 geöffnet.

Während das Drosselventil 102 durch Antreiben des Motors 105 von einer Seite geöffnet wird, ist die gegenüberliegende Seite des Drosselven­ tils 102 direkt mit dem Steuerhebel 135 gekoppelt, und die Gaspedal­ trommel 132 und das Gaspedal 130 sind direkt miteinander durch den Gaspedaldraht 111 verbunden. Da der Steuerhebel 135 und die Gaspe­ daltrommel 132 miteinander über die zwei Spielfedern 107, 107 gekoppelt sind, ist jedoch ein gewisser Grad an Unterschiedlichkeit zwischen dem Betrieb des Steuerhebels 135 und dem Betrieb der Gaspedaltrommel 132 zugelassen. Demgemäß kann, wie unten beschrieben, eine Öffnung des Drosselventils 102 zwangsmäßig von der Seite des Motors 105 in einem bestimmten Ausmaß gesteuert werden, und zwar ungeachtet davon, wie weit das Gaspedal 103 getreten ist.

Genauer, wenn z. B. ein Reifen gerade durchdreht, maß ein Ausgabedreh­ moment eines Verbrennungsmotors reduziert werden, da das Verbren­ nungsmotor-Ausgabedrehmoment größer als das Reibungsdrehmoment ist, das von der Straßenoberfläche ausgeht. Das Host-System 114 erfaßt ein Durchdrehen eines Reifens durch Vergleich zwischen einer Drehgeschwin­ digkeit des Reifens und einer Fahrzeuggeschwindigkeit und stellt der Motorsteuerungseinrichtung 155 einen Befehl zum Schließen des Drossel­ ventils 102 bereit, wodurch die Luftmenge, die von dem Verbrennungs­ motor angesaugt wird, reduziert wird, um das Verbrennungsmotor-Aus­ gabedrehmoment abzusenken. Zu diesem Zeitpunkt kann, selbst wenn der Fahrer auf das Gaspedal 130 tritt und die Gaspedaltrommel 132 in der Ventilöffnungsrichtung (nach links in Fig. 3) gedreht wird, das Drosselventil 102 zwangsmäßig in die Ventilschließrichtung nur durch Drehung des Motors 105 ungeachtet der Position des Gaspedals 130 gedreht werden, da der Steuerhebel 135 in die Ventilschließrichtung (nach rechts in Fig. 3) bewegbar ist, soweit eine solche Bewegung von den Spielfedern 107 zugelassen wird. Während die obige Beschreibung sich auf den Betrieb mit TCS (Traktionssteuersystem, Traction Control System), kann auch eine andere Steuerung, wie ISC (Leerlaufdrehzahl­ steuerung, Idle Speed Control) und ASCD (Automatic-Geschwindigkeits­ steuervorrichtung, Auto Speed Control Device) in einer ähnlichen Weise ausgeführt werden.

In dem Falle einer anormalen Bedingung, so z. B. wenn der Motor 105 ausgefallen ist, wird die Magnetkupplung 110 abgeschaltet, und die Öffnung des Drosselventils 102 wird mechanisch durch das Gaspedal über den Gaspedaldraht 111, die Gaspedaltrommel 132 und den Steuerhebel 135 eingestellt. Mit anderen Worten, wenn der Fahrer auf das Gaspedal 130 tritt, wird die Gaspedaltrommel 132 in die Ventilöffnungsrichtung gedreht. Wie oben erwähnt, sind die Gaspedaltrommel 132 und der Steuerhebel 135 miteinander über zwei Spielfedern 107, 107 mit einem bestimmten zugelassenen Bereich einer relativen Bewegung verbunden. In einem Bereich außerhalb dieses zugelassenen Bereichs ist jedoch eine mechanische Verbindung zwischen der Gaspedaltrommel 132 und dem Steuerhebel 135 eingerichtet, und damit wird der Steuerhebel 135 ebenso in die Ventilöffnungsrichtung gedrängt, so daß das Drosselventil 102 in die Ventilöffnungsrichtung gedrängt wird. Indem das Gaspedal 130 z. B. voll durchgetreten wird, kann das Drosselventil 102 auf etwa die Hälfte des vollen Weges geöffnet werden.

Mit diesem wie oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, da der Motor 105 und das Drosselventil 102 in der U-förmigen Form zum untereinander Verbinden über die Zahnräder 103A bis 103C angeordnet sind, das elektronische Drosselsystem in Größe und Gewicht in einer Richtung senkrecht zur Ventilwelle 121 reduziert werden. Da auch die Magnetkupplung 110 auf der gleichen Seite wie der Motor 105 angeord­ net ist, um so mit diesem axial ausgerichtet zu sein, d. h. auf der Motorwelle 151, die ein minimales Übertragungsdrehmoment entwickelt, kann der Kupplungsdurchmesser um einen Betrag reduziert werden, der dem Übersetzungsverhältnis (24 : 1 in diesem Ausführungsbeispiel) verglichen mit dem herkömmlichen Fall entspricht, bei dem die Kupplung auf der Ventilwelle 121 angeordnet ist, wobei somit eine Reduzierung in Größe und Gewicht des elektronischen Drosselsystems ermöglicht wird. Folglich wird es leicht, das elektronische Drosselsystem in einem engen Motor­ raum zu installieren. Weiterhin können Energieversorgungsleitungen für die Magnetkupplung 110 und den Motor 105 zusammen an einer Stelle angeordnet werden.

Da weiterhin der Motor 105 in Berührung mit dem Drosselkörper 101 gehalten ist, der sich immer unter Kühlung durch die Einlaßluft befindet, wird seine Kühlung durch Wärmeleitung gefördert. Demgemäß kann die Motorgröße relativ zum Stand der Technik reduziert werden, bei dem ein größerer Motor benötigt worden ist wegen einer Eigenschaft, daß die Motorleistung in größerem Maße unter Hochtemperaturbedingungen bei Verwendung verringert ist. Zusätzlich kann eine anormale Betriebs­ bedingung, wie eine Abnahme von Drehmoment, bei hohen Temperatu­ ren verhindert werden.

Während das obige Ausführungsbeispiel in Verbindung mit z. B. einem Gleichstrommotor 105 erklärt worden ist, ist die vorliegende Erfindung auch bei Verwendung eines bürstenlosen Motors mit ähnlichen Vorteilen anwendbar.

Der Fall des Verwendens eines bürstenlosen Motors wird unten als ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben werden.

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine Magnetkupplung 210 und einen Motor 205, die an einem elektronisch gesteuerten Drosselstellglied eines elektroni­ schen Drosselsystems dieses Ausführungsbeispiels bereitgestellt sind. In Fig. 4 ist das elektronische Drosselsystem dieses Ausführungsbeispiels derart angeordnet, daß der Motor 205 als ein bürstenloser Motor und die Magnetkupplung 210 innerhalb eines Motorgehäuses 217 angeordnet sind, um sich teilweise einen Magnetkreis zu teilen. Die restliche An­ ordnung ist ähnlich zu jener des ersten Ausführungsbeispiels.

Genauer, ein Motorrotor 265, der mit einem Magnetpfadjoch 209 ver­ sehen ist, und ein Permanentmagnet 257 sind axial an der Motorseite einer Motorwelle 251 durch ein Gleitlager 224 getragen, wohingegen ein Kupplungsrotor 210b der Magnetkupplung 210 an der Kupplungsseite der Motorwelle 251 angeordnet ist. An der Motorseite des Motorgehäuses 217 als ein stationäres Teil sind ein Lager 253 zum Tragen der Motor­ welle 251, ein Stator 256 des Motors 205 und eine Spule 252 bereitge­ stellt. An der Kupplungsseite des Motorgehäuses 217 sind ein Kupp­ lungsjoch 212 und eine Kupplungsspule 213 bereitgestellt. Im obigen Aufbau wird, wenn elektrische Energie an die Spule 252 auf dem Stator 256 bei abgeschalteter Magnetkupplung 210 geliefert wird, nur der Mo­ torrotor 265 gedreht. Wenn die Magnetkupplung 210 bei angehaltenem Motor 205 eingeschaltet wird, gleitet der Motorrotor 265 in der axialen Richtung (nach links in Fig. 4), während er an dem Magnetpfadjoch 209 durch das Gleitlager 224 getragen wird, und somit kommt er in enge Berührung mit dem Kupplungsrotor 210b unter magnetischer Anziehung. Wenn elektrische Energie an die Spule 252 auf dem Stator 256 in diesem Zustand geliefert wird, kann ein Drehmoment, das durch den Motorrotor 265 erzeugt ist, über die Motorwelle 251 nach außen her­ ausgenommen werden, da der Motorrotor 25 und die Motorwelle 251 nun mechanisch miteinander über den Kupplungsrotor 210b verbunden sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, da der Motor 205 ein bürstenloser Motor ist und ein Teil des Magnetkreises für den Motor 205 als ein Teil des Magnetkreises für die Magnetkupplung 210 verwendet ist, die Konstruktion des Motors 205 und der Magnetkupplung 210 vereinfacht, und die Anzahl von Komponenten ist reduziert. Folglich kann das elek­ tronische Drosselsystem in Größe und Gewicht reduziert werden.

Während das obige erste und zweite Ausführungsbeispiel angeordnet ist, um die Öffnung des Drosselventils mit einer Drehung des Motors auf der Grundlage eines Signals von dem Gaspedalsensor während eines normalen Betriebs zu steuern und um die Öffnung des Drosselventils durch den Gaspedaldraht im Falle einer anormalen Bedingung einzustel­ len, kann das elektronische Drosselsystem auf eine unterschiedliche Weise wie folgt angeordnet sein.

Genauer und bezugnehmend auf Fig. 3 wird die Magnetkupplung 110 während eines normalen Betriebs abgeschaltet, so daß, wenn der Fahrer auf das Gaspedal 130 tritt, das Drosselventil 102 in die Ventilöffnungs­ richtung über den Gaspedaldraht 111, die Gaspedaltrommel 132 und den Steuerhebel 135 gedreht wird, was verursacht, daß die Öffnung des Drosselventils nur durch mechanische Bedienung, die vom Fahrer ausge­ übt wird, eingestellt wird. Wenn ein Reifen zufällig durchdreht, wird die Magnetkupplung 110 eingeschaltet, und das Drosselventil 102 wird mit einer Drehung des Motors 105 gesteuert, um es in die Ventilschließ­ richtung zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt wird ähnlich wie im obigen Fall das Drosselventil 102 zwangsmäßig in die Ventilschließrichtung gedreht ungeachtet der Position des Gaspedals 130, soweit eine solche Drehung durch die Spielfedern 107 zugelassen ist. Im Falle eines anormalen Zustands des Motors wird die Öffnung des Drosselventils 102 mechanisch durch das Gaspedal 130 wie im obigen Fall eingestellt.

Somit können das erste und zweite Ausführungsbeispiel wie oben erklärt abgeändert werden mit dem Ergebnis ähnlicher Vorteile.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 5 bis 7 erklärt werden.

Fig. 5 und 6 zeigen den gesamten Aufbau eines elektronischen Dros­ selsystems dieses Ausführungsbeispiels. Jene Teile, die denen des ersten Ausführungsbeispiels gemein sind, sind durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet.

In den Fig. 5 und 6 verwendet das elektronische Drosselsystem dieses Ausführungsbeispiels als einen Motor zur Verwendung mit einem elektro­ nisch gesteuerten Drosselstellglied 3 einen bürstenlosen Motor in der Form eines halbrunden Motors 305 mit einem im wesentlichen halbkreis­ förmigen Querschnitt, wobei sein Stator umfangsmäßig teilweise abgeflacht ist zum Zwecke einer weiteren Reduzierung der Gesamtgröße des elek­ tronischen Drosselsystems. Die übrige Anordnung ist fast die gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des halbrunden Motors 305.

In Fig. 7 weist der halbrunde Motor 305 eine Motorwelle 351, einen Rotor 365, der mit einem Magnetpfadjoch 309 und einem Permanentma­ gneten 357 versehen ist, und einen Stator 356, um den Spulen 352 gewickelt sind, auf. Der Stator 356 ist aufgebaut durch Bilden von neun vorspringenden Polen 354, die mit einem Winkelintervall von 30° be­ anstandet sind, und wobei um jeden der vorspringenden Pole 354 die Spule 352 gewickelt ist. Der Raum, der mit keinen vorspringenden Polen versehen ist, entspricht einem herausgeschnittenen Abschnitt in dem halbkreisförmigen Querschnitt, und drei Magnetpolsensoren 359 zum Erfassen von Magnetpols-Positionen sind nebeneinander in dem herausge­ schnittenen Abschnitt angeordnet. Die Spule 352 ist über einen vor­ springenden Pol 354 für jede von drei Phasen gewickelt, so daß die drei Spulen in drei Phasen nacheinander angeordnet sind, und so daß die drei Spulen in jeder Phase in Reihe verbunden sind, wodurch insgesamt eine Y-Verbindung bereitgestellt wird. Der so konstruierte halbrunde Motor 305 ist in einer Bohrung eines Drosselventils 302 benachbart zu einer Bohrungswand angeordnet.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Motor ein halbrunder Motor 305 mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt ist, der einen runden Abschnitt, der ein Drehmoment erzeugt, und einen flachen Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, aufweist, und da die Magnet­ polsensoren 359 zum Erfassen von Magnetpol-Positionen in dem flachen Abschnitt angeordnet sind, wird die Querschnittsfläche des Motors klei­ ner, und die Systemgröße in einer Richtung senkrecht zur Ventilwelle 121 kann reduziert werden. Es gibt weiterhin keine Notwendigkeit, einen separaten Raum bereitzustellen, in dem die Magnetpolsensoren 359 angeordnet werden sollen. Da weiterhin der flache Abschnitt mit den Magnetpolsensoren 359 in Berührung mit dem Drosselkörper 301 gehal­ ten ist, der immer unter Kühlung durch die Einlaßluft ist, und da eine Kühlung durch Wärmeleitung gefördert wird, können die Magnetpolsenso­ ren 359 auf eine stabile Weise arbeiten, und es werden keine teuren wärmebeständigen Magnetpolsensoren mehr benötigt, was reduzierte Kosten zur Folge hat.

Während das obige dritte Ausführungsbeispiel als Anordnung des halb­ runden Motors 305 und des Drosselventils 102 in der U-förmigen Form zum untereinander Verbinden über die Zahnräder 103A bis 103C be­ schrieben worden ist, kann der halbrunde Motor 305 an einer axialen Verlängerung der Ventilwelle 121 der Drosselwelle 102 über Zahnräder, wie im normalen Falle, mit dem Ergebnis ähnlicher Vorteile angeordnet sein.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 8 bis 10 beschrieben werden.

Fig. 8 zeigt den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems dieses Ausführungsbeispiels. Jene Teile, die denen im ersten bis dritten Ausführungsbeispiel gemein sind, sind mit gemeinsamen Bezugszeichen bezeichnet. In Fig. 8 ist das elektronische Drosselsystem dieses Aus­ führungsbeispiels derart angeordnet, daß ein bürstenloser Motor als ein Motor 405 zur Verwendung mit einem elektronisch gesteuerten Drossel­ stellglied 4 eingesetzt wird und daß eine Motorsteuerungseinrichtung 455 als eine Steuerschaltung für den Motor 405 in einem Motorsteuerungsein­ richtungs-Gehäuse 456 angeordnet ist, das einstückig mit dem Motorge­ häuse 117 geformt ist. Die übrige Anordnung ist fast die gleiche wie im ersten bis dritten Ausführungsbeispiel.

Fig. 9 zeigt die Schaltungskonfiguration des elektronischen Drosselsystems dieses Ausführungsbeispiels. In Fig. 9 weist die Motorsteuerungsein­ richtung 455, die als eine Steuereinrichtung für das elektronische Drossel­ system dieses Ausführungsbeispiels bereitgestellt ist, eine Leistungsschal­ tung 11, wie einen Wechselrichter, zum Zuführen elektrischer Leistung an den Motor 405, und eine Logikschaltung 10 zum Ausführen eines Pha­ senschaltens für die Leistungsschaltung 11 auf.

An die Leistungsschaltung 11 ist eine Motorversorgungsleistung 17 zum Antreiben des Motors von dem Host-System 114 als eine Steuereinrich­ tung für das elektronische Drosselsystem dieses Ausführungsbeispiels angelegt. Ebenso sind an die Logikschaltung 10 eine Schaltungsver­ sorgungsleistung 16, ein Drehrichtungsbefehl 13 zum Steuern einer Vor­ wärts-/Rückwärtsdrehung des Motors und ein Geschwindigkeitsbefehl 12 als ein Arbeitsbefehl zum Steuern einer an den Motor angelegten Span­ nung angelegt, und zwar von dem Host-System 114, ein Stromerfassungs­ signal ("L"-Pegel, wenn größer als der Referenzwert) 18 zum Erfassen eines Stromes, der durch den Motor fließt, ist angelegt von der Lei­ stungsschaltung 11, und Magnetpolsensorsignale 19 sind von den Magnet­ polsensoren 459 in drei Phasen (d. h. U-Phase, V-Phase und W-Phase) angelegt. Diese Magnetpolsensorsignale 19 werden verwendet, um ein Phasenschalten für die Leistungsschaltung 11 auszuführen.

Ein Teil der Magnetpolsensorsignale 19 ist weiter aufgezweigt in Dre­ hungserfassungssignale 20 und in Magnetpolsignale 21 (siehe später beschriebene Fig. 10) in der Logikschaltung 10, bevor sie in das Host- System 114 eintreten. Die Drehungserfassungssignale 20 werden ver­ wendet, um die Drehrichtung des Motors 405 und eine Anomalität der Magnetpolsensorsignale 19 in dem Host-System 114 zu erfassen. Die Magnetpolsignale 21 werden einer logischen Exklusiv-Summation über ein EOR4 und EOR5 unterworfen zur Umwandlung in ein Signal ent­ sprechend 60° eines elektrischen Winkels, bevor sie verwendet werden, um die Drehposition des Motors 405 in dem Host-System 114 zu erfas­ sen.

Fig. 10 zeigt die detaillierte Konfiguration der Logikschaltung 10.

In Fig. 10 weist die Logikschaltung 10 logische Exklusiv-Summation-(OR)- Schaltungen EOR1 bis EOR3, Negier-(NOT)-Schaltungen INV1 bis INV3, logische Multiplikation-(AND)-Schaltungen AND1 bis AND4 und NOT- AND-Schaltungen NAND1 bis NAND3 auf, wobei diese Schaltungen selbst allgemein wohlbekannt sind.

Eine von der oben erwähnten Schaltung ausgeführte Steuerung wird nun beschrieben werden.

In den Fig. 9 und 10 erfassen die Magnetpolsensoren 459 die Magnet­ polpositionen des Rotors des Motors 405 und übertragen sie als die Magnetpolsensorsignale 19 an die Logikschaltung 10. Auf der Grundlage der Magnetpolsensorsignale 19 von den Magnetpolsensoren 459 und dem Drehrichtungsbefehl 13 von dem Host-System 114 wählt die Logikschal­ tung 10 eine Leistungsversorgungsphase für die Leistungsschaltung 11 aus den U-, V- und W-Phasen in Reihenfolge aus, wodurch der Motor 405 angetrieben wird.

Auf der anderen Seite erfaßt der Öffnungssensor 103 die Position des Drosselventils 121 und überträgt sie als ein eigentliches Öffnungssignal 15 an das Host-System 114. Auf der Grundlage des Ergebnisses, das von dem Öffnungssensor 103 erfaßt ist, überträgt das Host-System 114 den Geschwindigkeitsbefehl 12 an die Logikschaltung 10 zum Steuern einer Spannung, die an den Motor 405 angelegt wird, so daß das Drosselventil 121 auf eine Zielposition gedreht wird. Die Logikschaltung 10 steuert eine mittlere Spannung, die von der Leistungsschaltung 11 an den Motor 405 auf der Grundlage des Drehzahlbefehls 12 angelegt wird, wodurch das Drosselventil 121 in die Zielposition gedreht wird.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Motorsteuerungseinrichtung 455, die als eine Steuereinrichtung des elektronischen Drosselsystems zum Steuern des Motors 405 bereitgestellt ist, in dem Motorsteuerungsein­ richtungsgehäuse 456 angeordnet ist, das einstückig mit dem Motorgehäu­ se 117 geformt ist, ist die Anzahl von Verdrahtungen, wie Energiever­ sorgungsleitungen und Signalleitungen, reduziert, so daß die Anzahl von Kabelbäumen, die einen Motorraum und einen Passagierraum verbinden, herabgesetzt ist und damit eine Verdrahtungsarbeit vereinfacht wird, wobei es ermöglicht wird, daß das elektronische Drosselsystem in Größe und Gewicht reduziert ist. Dies ist ebenso wirksam beim Reduzieren eines Einflusses von Rauschen auf die Signalleitungen. Zusätzlich ist die Motorsteuerungseinrichtung 455 in Kontakt mit dem Drosselkörper 401 gehalten, der immer unter Kühlung durch die Einlaßluft ist, und damit ist ihre Kühlung durch Wärmeleitung gefördert.

Während das obige vierte Ausführungsbeispiel als Anordnung des Motors 405 und des Drosselventils 102 in die U-förmige Form zum unterein­ ander Verbinden über die Zahnräder 103A bis 103C beschrieben worden ist, kann der Motor 405 an einer axialen Verlängerung der Ventilwelle 121 des Drosselventils 102 über Zahnräder, ähnlich dem normalen Falle, mit dem Ergebnis ähnlicher Vorteile angeordnet sein.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschrieben werden.

Fig. 11 zeigt den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems dieses Ausführungsbeispiels, und Fig. 12 zeigt den detaillierten Aufbau eines Motors 505 zur Verwendung mit einem elektronisch gesteuerten Drosselstellglied 5 des elektronischen Drosselsystems. Dieses Ausfüh­ rungsbeispiel verwendet einen Wellenmotor als den Motor 505, der in eine Ventilwelle 521 eingebaut ist. Jene Teile, die denen im ersten bis vierten Ausführungsbeispiel gemein sind, sind mit den gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet.

In Fig. 11 und 12 weist das elektronische Drosselsystem das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied 5 auf, das einen Drosselkörper 501 aufweist. Das elektronische Drosselsystem weist auch, als Steuereinrichtung, eine Motorsteuerungseinrichtung 555 zum Steuern einer Drehung des Motors 505 und ein Host-System 114 zum Ausführen, und zwar auf eine konzen­ trierte Weise, nicht nur einer allgemeinen Steuerung des elektronischen Drosselsystems sondern auch einer Steuerung anderer Teile eines Auto­ mobils, wie eine Klimaanlage, auf.

Der Drosselkörper 501 weist ein Drosselventil 502 zum Steuern eines Volumenstroms von Einlaßluft und eine Ventilwelle 521, die in der Mitte des Drosselventils 502 angeordnet ist, auf.

Au einer Seite der Ventilwelle 521 sind eine Gaspedaltrommel 532, die mit einem Gaspedal 130 über einen Gaspedaldraht 111 gekoppelt ist, ein Gaspedalsensor 534 zum Erfassen einer Drehung der Gaspedaltrommel 532 und zum Übertragen eines erfaßten Signals an das Host-System 114, eine Spielfeder 507, einen Öffnungssensor 503 zum Erfassen einer Dre­ hung der Ventilwelle 521 und eine Rückführfeder 506, um die Gaspedal­ trommel 532 in die Schließrichtung des Drosselventils 502 zu drängen, angeordnet.

Die Ventilwelle 521 ist fest mit dem Drosselkörper 501 über ein Lager 563 verbunden. Der Motor 505, der ein bürstenloser Motor oder ein Schrittmotor ist, ist in der Ventilwelle 521 angeordnet, und eine Stator­ welle 554, die als eine Welle des Motors 505 dient, ist an der Ventilwelle 521 über ein Lager 553 getragen. Weiterhin ist ein Rotor 565, der aus einem Permanentmagneten aufgebaut ist, fest innerhalb der Ventilwelle 521 angeordnet.

Ein Stator 556, der eine um diesen gewickelte Spule 552 aufweist, ist an der Statorwelle 554 befestigt. Die Statorwelle 554 ist eine hohle Welle, so daß elektrische Drähte für den Motor 505 als ein Anschlußdraht 558 an das Äußere herausgeführt werden kann, ohne den Betrieb des Dros­ selventils 502 zu stören.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Motor 505 in die Ventilwelle 521 eingebaut ist, ist es möglich, eine Reduzierung in Größe und Gewicht nicht nur des Motors 505 sondern auch des elektronischen Drosselsystems zu erreichen. Weiterhin wird wegen der Anordnung des Motors 505 in einem Durchgang, durch den immer Einlaßluft angesaugt wird, eine Kühlung des Motors 505 gefördert.

Während das obige fünfte Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Motor 505, der ein bürstenioser Motor ist, erklärt worden ist, kann ein normaler Gleichstrommotor anstelle des bürstenlosen Motors mit dem Ergebnis eines ähnlichen Vorteils verwendet werden.

Ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 13 und 14 beschrieben werden.

Fig. 13 zeigt den gesamten Aufbau eines elektronischen Drosselsystems dieses Ausführungsbeispiels. Jene Teile, die denen im ersten bis fünften Ausführungsbeispiel gemein sind, sind mit gemeinsamen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 13 verwendet das elektronische Drosselsystem dieses Ausführungs­ beispiels als Motor zur Verwendung mit einem elektronisch gesteuerten Drosselstellglied 6 einen bürstenlosen Motor, wobei Magnetpolsensoren an vorspringenden Polen eines Stators angeordnet sind und wobei der Motor axial um einem Drosselkörper angeordnet ist.

Das elektronische Drosselsystem weist das elektronisch gesteuerte Drossel­ stellglied 6 auf, das einen Drosselkörper 601 aufweist. Das elektronische Drosselsystem weist auch als eine Steuereinrichtung eine Motorsteuerungs­ einrichtung 655 zum Steuern einer Drehung des Motors und ein Host- System 114 zum Ausführen, und zwar in einer konzentrierten Weise, nicht nur einer allgemeinen Steuerung des elektronischen Drosselsystems sondern auch einer Steuerung anderer Teile eines Automobils, wie eine Klimaanlage, auf.

An der Seite einer Ventilwelle 121 gegenüber einer Gaspedaltrommel 132 sind ein Zahnrad 103C mit großem Durchmesser und ein Öffnungs­ sensor 603 bereitgestellt. Das Zahnrad 103C kämmt mit einem Zahnrad 603B2 an einer Zwischenwelle, und ein weiteres Zahnrad 603B1, das koaxial mit dem Zahnrad 103B2 an der Zwischenwelle angeordnet ist, kämmt mit einem Zahnrad 603A auf einer Motorwelle 651 eines Motors 605.

Der Motor 605 ist ein bürstenloser Motor, der eine Motorwelle 651, einen Rotor 665, der mit einem Magnetpfadjoch 609 und einem Perma­ nentmagneten 657 versehen ist, einen Stator 656, um den eine Spule 652 gewickelt ist, und ein Lager 653 auf, wobei der Motor in einem Motor­ gehäuse 607 untergebracht ist.

Fig. 14 zeigt einen Querschnitt des Motors 605 zur Verwendung mit dem elektronisch gesteuerten Drosselstellglied 6.

In Fig. 14 ist der Stator 656 des Motors 605 mit vorspringenden Polen 654a, 654b in der Anzahl eines Vielfachen von drei (z. B. 12) versehen, und die Spulen 652 sind um die vorspringenden Pole außer um jene drei, die oben beschrieben sind, gewickelt. Insbesondere sind keine Spulen über einen Satz aus drei vorspringenden Polen 654b gewickelt, und Magnetpolsensoren 659, wie Hall-Vorrichtungen, zum Erfassen von Magnetpolpositionen sind mit einem Phasenwinkel von 120° angeordnet. Der Grund, warum die vorspringenden Pole mit einem Phasenwinkel von 120° darin angeordnet sind, ist ein Reduzieren eines Ausmaßes von Ungleichförmigkeit des Drehmoments, das an den Magnetpolen erzeugt wird. Weiterhin ist die Spule 652 um einen vorspringenden Pol 654a für jede der drei Phasen gewickelt, so daß die drei Spulen in den drei Phasen aufeinanderfolgend angeordnet sind und so daß die drei Spulen in jeder Phase in Reihe untereinander verbunden sind, wodurch ins­ gesamt eine Y-Verbindung bereitgestellt wird.

Mit dem so angeordneten Ausführungsbeispiel weist der Motor 605 die neun vorspringenden Pole 654a auf, um die herum die Spulen gewickelt sind, sowie die drei vorspringenden Pole 654b, die mit keinen um sie herum gewickelten Spulen versehen sind, sondern an die die Magnetpol­ sensoren 659 angebracht sind, wodurch das Drehmoment auf 3/4 jenes des Standes der Technik (bei dem um 12 vorspringende Pole Spulen gewickelt sind) reduziert wird, und eine Stapeldicke des Motors 605 selbst muß auf 4/3 mal die herkömmliche Dicke erhöht werden, um das gleiche Drehmoment zu erhalten. Auf der anderen Seite kann ein Magnetkraftgenerator (z. B. ein Rotor für Magnetpolsensoren), der erfor­ derlich gewesen ist, um die Magnetpolsensoren in der Vergangenheit zu montieren, eliminiert werden. Dadurch kann die axiale Länge entspre­ chend verkürzt werden, so daß eine Reduzierung in Größe und Gewicht des Motors 605 und damit eine reduzierte Größe des elektronischen Drosselsystems in der axialen Richtung der Ventilwelle 121 ermöglicht wird. Ebenso ist die Anzahl von Teilen reduziert und die Produktions­ kosten werden gesenkt. Da weiterhin der Permanentmagnet des Motors 605 als ein Magnetkraftgenerator für Magnetpolsensoren verwendet werden kann, gibt es keine Notwendigkeit, einen solchen Magnetkraftge­ nerator für die Magnetpolsensoren 659 separat bereitzustellen, was zur Folge hat, daß die Anzahl von Teilen und die Kosten reduziert sind. Zusätzlich wird eine Kühlung der Magnetpolsensoren 659 durch Wärme­ leitung an den Stator 656 gefördert, und es werden keine teuren wärme­ beständigen Magnetpolsensoren mehr benötigt, was zu reduzierten Kosten führt.

Ein elektronisches Drosselsystem gemäß einem siebten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 15 bis 17 beschrieben werden. Jene Teile, die denen im ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel gemein sind, sind durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet.

Im allgemeinen, wenn eine Drehgeschwindigkeit eines Motors ansteigt, wird eine Grundfrequenz des Motors angehoben, und eine Zeit einer Periode wird verkürzt. Da jedoch ein Anstieg eines Stromes durch einen Widerstandswert und einen Induktionswert des Motors bestimmt ist, ruft eine Hochgeschwindigkeitsdrehung des Motors das Problem einer Zeitver­ zögerung im Strom hervor, die nicht unter einem Zustand einer Drehung bei langsamer Geschwindigkeit angetroffen wird. Die Beziehung zwischen einer induzierten Spannung und einer Zeitverzögerung im Strom wird unten im Detail erklärt werden.

Fig. 15 zeigt beispielsweise die Beziehung zwischen einer induzierten Spannung, und einem Versorgungsstrom in einem bürstenlosen Motor. Die Betriebsbedingungen des Motors sind wie folgt: die Anzahl der Motorpole ist 8, die Umdrehungsgeschwindigkeit beträgt 7200 Umdrehun­ gen pro Minute, der Widerstand ist 1 Ω, und die Induktanz ist 0,3 mH. Unter diesen Bedingungen beträgt die Frequenz 480 Hz, die Periode beträgt 2 ms, und die elektrische Zeitkonstante beträgt 0,3 ms.

In Fig. 15 sind die induzierten Spannungen in der U-, V- und W-Phase und die Magnetsensorausgaben in der U-, V- und W-Phase jeweils miteinander in Beziehung, wie gezeigt in Fig. 15. Somit ist die Magnet­ sensorausgabe von der Spannung in der Phase um 30° eines elektrischen Winkels verzögert.

Darüber hinaus ist ein Drehmoment, das von einem Motor erzeugt ist, durch das Produkt aus einer induzierten Spannung und einem tatsächli­ chen Strom bestimmt. Zur effektiven Abnahme eines Motordrehmoments ist es daher erforderlich, daß ein Strom so fließt, daß das Produkt aus einer induzierten Spannung und einem tatsächlichen Strom für jede Phase maximiert ist.

Als ein Verfahren zum Erfüllen einer solchen Anforderung, vorgenommen nun z. B. an der U-Phase, ist es denkbar, einen Strom für eine Zeit­ periode von der ansteigenden Flanke zu der abfallenden Flanke eines U+-Signals fließen zu lassen (siehe Fig. 15), wobei das Signal aus der U-Phasenausgabe und der V-Phasenausgabe aus den Magnetpolsensor­ ausgaben in der Logikschaltung 10 (siehe Fig. 10) in dem oben erwähn­ ten vierten Ausführungsbeispiel, bereitgestellt ist. Anders gesagt ist es mit diesem Verfahren beabsichtigt, ein großes Drehmoment zu erhalten, indem diese Abschnitte einer positiven Fläche ignoriert werden, die von einer Sinuskurve der induzierten U-Phasenspannung festgelegt ist (von 0° bis 180° elektrischer Winkel), wobei die Abschnitte von 0° bis 30° und von 150° bis 180° an beiden Enden reichen, da diese Abschnitte einen kleinen Spannungswert haben, und indem man einen Strom während der Zeit von 30° bis 150° fließen läßt. Ein idealer Strom hat in diesem Fall eine Wellenform, angezeigt durch gestrichelte Linien.

In einem Versuch, den Strom so fließen zu lassen, tritt jedoch eine Zeitverzögerung im Strom für einen Motor auf, der sich wie oben erklärt, bei hohen Geschwindigkeiten dreht, aufgrund einer solchen Charakteristik, daß ein Anstieg eines Stromes durch einen Widerstands­ wert und einen Induktionswert des Motors bestimmt ist. In der Praxis ist ein Anstieg des tatsächlichen Stromes wie angezeigt durch durch­ gehende Linien verzögert, und das erzeugte Drehmoment wird entspre­ chend einer Verzögerung im Anstieg abgesenkt. In einem gewöhnlichen elektronischen Drosselsystem wird daher die Zeitgabe, in der ein Strom an einen Motor fließt, unter Verwendung von Signalen von den Magnet­ polsensoren, wie Hall-Vorrichtungen oder Hall-Sensoren, umgeschaltet. Dieses Ausführungsbeispiel soll ohne eine solche Zeitgabesteuerung eine Steuerung ausführen, so daß ein größtmöglicher Strom für eine Zeit­ periode von der ansteigenden Flanke zu der abfallenden Flanke des U+- Signals fließt, wodurch ein maximales Drehmoment bereitgestellt wird. Die Anordnung dieses Ausführungsbeispiels wird unten beschrieben werden.

Fig. 16 zeigt einen Querschnitt eines Motors 705 zur Verwendung mit einem elektronisch gesteuerten Drosselstellglied des elektronischen Dros­ selsystems dieses Ausführungsbeispiels.

In Fig. 16 ist der Motor 705 unterschiedlich von dem in Fig. 14 gezeig­ ten Motor 605, und zwar darin, daß Magnetpolsensoren 759 nicht an den Mitten jeweiliger vorspringender Pole 754b angeordnet sind, sondern an Positionen in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung eines Rotors 765 (d. h. die Richtung, die durch einen Pfeil in Fig. 16 angezeigt ist, d. h. die Richtung im Uhrzeigersinn) verschoben sind, mit dem das Drosselventil 102 in die Öffnungsrichtung gedreht wird. Der andere Aufbau ist ähnlich zu dem in Fig. 14 gezeigten Motor 605.

Wenn der Verschiebungswinkel zu groß ist, würde dies ein unerwünschtes Ergebnis des Erzeugens eines Drehmoments in der umgekehrten Dreh­ richtung zur Folge haben, wenn sich der Motor nicht bei hohen Dreh­ zahlen dreht, und dies im Gegensatz zur Absicht. Demgemäß ist es geeignet, daß der Verschiebungswinkel von der Mitte des vorspringenden Poles 754b innerhalb des Bereichs von 30° eines elektrischen Winkels ist, wie gezeigt, und zwar unter der Annahme, daß die Grundfrequenz des Motors als 360° eines elektrischen Winkels festgelegt ist. Ein Anordnen jedes Magnetpolsensors innerhalb eines solchen Winkelbereichs ermöglicht es, nicht nur eine Zeitverzögerung während einer Hochgeschwindigkeits­ drehung zu kompensieren, sondern auch ein Drehmoment in der positi­ ven oder Vorwärtsrichtung zu erzeugen, wenn sich der Motor nicht bei hohen Geschwindigkeiten dreht.

Fig. 17 zeigt die Beziehung zwischen einer induzierten Spannung und einem Versorgungsstrom in dem Motor 705 zur Verwendung mit dem elektronischen Drosselsystem des Ausführungsbeispiels, das wie oben erklärt aufgebaut ist. Die Beriebsbedingungen des Motors 705 sind die gleichen wie jene in Fig. 15, was in ähnlicher Weise dazu führt, daß die Frequenz 480 Hz ist, die Periode 2 ms ist, und die elektrische Zeitkon­ stante 0,3 ms ist.

In Fig. 17 sind, wobei jeder Magnetpolsensor 759 innerhalb des Bereichs von 30° elektrischen Winkels verschoben ist, die U-Phasenausgabe des Magnetpolsensors und die Kurve des tatsächlichen Stromes miteinander, wie gezeigt, in Beziehung, so daß sie nach links um 30° eines elektri­ schen Winkels im Vergleich mit der in Fig. 15 gezeigten Beziehung verschoben sind. Anders gesagt, kann sich der tatsächliche Strom der Phase des Idealstroms zum Erhöhen des Drehmoments annähern.

Bei diesem wie oben erklärt angeordneten Ausführungsbeispiel wird, da die Magnetpolsensoren 759 für den Motor 705 an Positionen angeordnet sind, die von den Mitten der jeweiligen vorspringenden Pole 754b in­ nerhalb des Bereichs von 30° eines elektrischen Winkels in einer Rich­ tung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Motors, mit dem das Drossel­ ventil 102 geöffnet wird, verschoben sind, eine Antwort während einer Hochgeschwindigkeitsdrehung verbessert, ohne ein Drehmoment in der umgekehrten Richtung während einer Drehung bei niedriger Geschwindig­ keit zu erzeugen. Demgemäß kann ein kleinerer Motor als herkömmlich verwendet werden, um die gleiche Antwortfähigkeit auf Anforderung zu erreichen, was eine Reduzierung in Größe und Gewicht des elektroni­ schen Drosselsystems zur Folge hat.

Während das obige sechste und siebte Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem bürstenlosen Motor erklärt worden sind, kann ein ähnlicher Vorteil auch mit einem Gleichstrommotor, der mechanische Kommutato­ ren aufweist, erreicht werden, indem die Bürstenpositionen in einer ähnlichen Weise verschoben werden.

Ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 18 bis 20 beschrieben werden.

Der gesamte Aufbau eines elektronischen Drosselsystems dieses Aus­ führungsbeispiels wird mit Bezug auf die Fig. 18 bis 20 erklärt werden. Jene Teile, die denen im ersten bis siebten Ausführungsbeispiel gemein sind, sind mit gemeinsamen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 18 ist das elektronische Drosselsystem dieses Ausführungsbeispiels derart angeordnet, daß die Position eines Drosselventils 102 durch einen Öffnungssensor 103 erfaßt wird, und daß die erfaßte Position als ein eigentliches Öffnungssignal 15 in der Form eines analogen Signals an einen A/D-Umwandlungsanschluß eines Host-Systems 114 angelegt wird, das als eine Steuereinrichtung bereitgestellt ist. Ein Motor 805 zur Verwendung mit einem elektronisch gesteuerten Drosselstellglied 8 ist mit Magnetpolsensoren 859 zum Erfassen von Magnetpolpositionen eines Rotors versehen, und Magnetpolsensorsignale 819a, 819b, 819c in den drei U-, V- und W-Phasen von den Magnetpolsensoren 859 werden in ein Magnetpolsignal 821 umgewandelt, und zwar über eine Logikschaltung (nicht gezeigt) in einer Motorsteuerungseinrichtung 855, die als eine Steuereinrichtung bereitgestellt ist, und über zwei EORs vor Eintreten in einen Port-Anschluß des Host-Systems 114.

In der obigen Anordnung ist der Öffnungssensor 103 mit einer ursprüng­ lichen Absicht bereitgestellt, kleine Öffnungswinkel des Drosselventils 102 mit einem hohen Auflösungsgrad bereitzustellen. Dies läßt sich auf die folgenden zwei Anforderungen zurückführen; d. h., eine Auflösung von weniger als 0,10 ist erforderlich, um eine Gefahr zu eliminieren, daß, wenn eine Auflösung des Öffnungssensors in einem ISC-Modus zu gering ist, ein Leerlauf so instabil sein kann, daß er ein Absterben eines Verbrennungsmotors und unvollständige Verbrennung von Verbrennungs­ gasen verursacht, und es ist erforderlich, daß die Verbrennungsmotor­ drehzahl sanft geändert wird, um die Leerlaufdrehzahl zum Zwecke des Sparens von Treibstoffverbrauch verringert wird, was seinerseits eine hohe Auflösung bei geringen Öffnungswerten (nahe 20, ausgedrückt in Winkeln) erfordert. In einem normalen Steuermodus, anders als ISC, wird erfor­ dert, daß die Auflösung in der Größenordnung von 0,5 bis 1,00 ist.

In der Vergangenheit, während eine solche Fähigkeit für den Öffnungs­ sensor 103 erforderlich war, ist es herkömmlich gewesen, den Öffnungs­ sensor 103 zum Erfassen des gesamten Öffnungsbereichs des Drosselven­ tils 102 zu verwenden. Der Versuch, den gesamten Bereich von einem kleinen Öffnungswert zu einem großen Öffnungswert abzudecken, resul­ tiert notwendigerweise in einer verringerten Auflösung und stellt eine Schwierigkeit im Bereitstellen einer hohen Auflösung (weniger als 0,10) bei kleinen Öffnungswerten, wie gefordert, dar. Aus diesem Grunde ist ein Unterventil für ISC parallel und zusätzlich zum Hauptdrosselventil in vielen Vorrichtungen des Standes der Technik bereitgestellt. Darüber hinaus hat es Vorrichtungen des Standes der Technik gegeben, die einen Öffnungssensor für einen Bereich extrem kleiner Öffnungswerte separat bereitgestellt haben.

In dem elektronischen Drosselsystem dieses Ausführungsbeispiels wird nur ein Bereich kleiner Öffnungswert durch den Öffnungssensor 103 erfaßt, wohingegen andere Öffnungswerte höher als dieser Bereich unter Ver­ wendung des Magnetpolsignals 821 auf der Grundlage von Magnetpolsen­ sorsignalen 819a bis 819c von dem Motor 805 erfaßt werden. Mit anderen Worten wird eine hohe Auflösung im niedrigen Öffnungsbereich von dem Host-System 114 erreicht, das eine Funktion einer Ventilposi­ tions-Steuereinrichtung hat und eine Positionssteuerung des Drosselventils 102 auf der Grundlage eines Signals von dem Öffnungssensor 103 und Signalen von den Magnetpolsensoren ausführt.

Eine Erfassung der Öffnung unter Verwendung des Magnetpolsignals 821 wird nun im Detail beschrieben werden.

Fig. 19 zeigt den Betrieb zum Erzeugen von Impulsen des Magnetpolsi­ gnals 821 von den Magnetpolsensorsignalen 819a bis 819c.

In Fig. 19 ist die Beziehung zwischen einer induzierten Spannung des Motors 805 und Phasen der Magnetpolsensorsignale, wie gezeigt, ähnlich zu Fig. 15. Genauer gesagt, sind die Magnetpolsensorsignale 819a, 819b, 819c in den drei U-, V- und W-Phasen Impulse mit einer Phasendiffe­ renz von 1200 dazwischen. Ein Signal mit 60° elektrischen Winkels ist zwischen diesen drei Phasensignalen erzeugt. Die U- und V-Phasensigna­ le werden zuerst einer Ekklusiv-Oder-Operation unterworfen, um die logische Exklusivsummation bereitzustellen, die dann mit dem W-Phasen­ signal einer Exklusiv-Oder-Operation unterworfen wird, um die logische Exklusivsummation bereitzustellen. Folglich kann ein Signal mit 60° elektrischen Winkels erhalten werden. Durch Erfassen eines Anstiegs und Abfalls des resultierenden Signals können die Impulse des Magnet­ polsignals 821 von 1 bis n gezählt werden, wie gezeigt.

Da hier die Anzahl von Impulsen, die pro Umdrehung eines Motors erzeugt sind, gegeben ist durch (Anzahl von Phasen)×(Anzahl von Polen) und da sich der Motor in einer Anzahl dreht, die aus einer Multiplikation des Produkts mit einem Übersetzungsverhältnis pro Umdre­ hung des Drosselventils resultiert, ist die Anzahl von Impulsen, die pro Umdrehung des Drosselventils erzeugt sind, gegeben durch: (Anzahl von Phasen)×(Anzahl von Polen)×(Übersetzungsverhältnis). In dem Falle des Erfassens einer Umdrehung des Drosselventils kann daher die Auflö­ sung pro Impuls durch folgende allgemeine Formel ausgedrückt werden:
Auflösung pro Impuls = 360/(Anzahl von Phasen) × (Anzahl von Polen)×(Übersetzungsverhältnis) (Grad/Impuls).

Angenommen für den Motor 805, das Übersetzungsverhältnis ist 24 : 1, die Anzahl von Phasen ist 3, und die Anzahl von Polen ist 8, dann ist die Anzahl von Impulsen, die pro Umdrehung des Drosselventils erzeugt sind, gegeben durch 3×8×24 = 576 Impulse. Demgemäß ist die Auflösung pro Impuls gegeben durch 360/576 = 0,620, was in den Bereich eines geforderten Auflösungswertes von 0,5 bis 1,00 unter norma­ ler Steuerung fällt.

In dem elektronischen Drosselsystem dieses Ausführungsbeispiels arbeitet das Host-System 114 auf der Grundlage der oben erwähnten Prinzipien als Ventilposition-Steuereinrichtung, um eine Steuerung für den kleinen Öffnungsbereich unter Verwendung des eigentlichen Öffnungssignals 15 von dem Öffnungssensor 103 unter ISC auszuführen, und um eine Steue­ rung für den Öffnungsbereich, der größer als eine bestimmte eingestellte Öffnung ist (hiernach als Grenzöffnung bezeichnet), unter Verwendung der Magnetpol-Sensorsignale 819 von den Magnetpolsensoren 859 auszu­ führen. Mit anderen Worten ist die Öffnung des Drosselventils von dem Host-System 114 als Ventilposition-Steuereinrichtung gesteuert, indem das eigentliche Öffnungssignal 15 und die Magnetpol-Sensorsignale 819 an der Grenzöffnung umgeschaltet werden, um selektiv verwendet zu werden.

Das Einstellen der Grenzöffnung wird nun beschrieben werden.

Wie oben erklärt, ist es in einer gewöhnlichen Verbrennungsmotorsteue­ rung Praxis, daß ein ISC-Unterventil, das für den ISC-Betrieb bestimmt ist, separat und parallel zu einem Drosselventil bereitgestellt ist, das für normales Fahren verwendet wird, und daß die Öffnungssteuerung nur durch ein solches Unterventil während des ISC-Betriebs ausgeführt wird, und zwar hauptsächlich zum Zwecke, um eine hohe Auflösung sicherzu­ stellen.

Demgegenüber wird die Öffnungssteuerung in dem elektronischen Dros­ selsystem dieses Ausführungsbeispiels nur durch das Drosselventil ohne Bereitstellung irgendeines Unterventils vorgenommen, und damit ist die Öffnung, die während des ISC-Betriebs gesteuert werden soll, geringer als etwa 2°, ausgedrückt in der Öffnung des Drosselventils (hiernach als ISC- Steuerbereich bezeichnet). Dann entspricht die Öffnung des Drosselven­ tils, die größer als 2° ist, einem normalen Steuerbereich.

Zur Steuerung in der Ventilöffnungsrichtung, bei der die Verbrennungs­ motor-Drehzahl ansteigt, wird die Ventilöffnung von 0° in dem ISC- Steuerbereich anfangend erhöht und tritt in den normalen Steuerbereich beim Überschreiten von etwa 2° ein.

Auf der anderen Seite wird zur Steuerung des Ventils in einer Schließ­ richtung, bei der die Verbrennungsmotor-Drehzahl umgekehrt abnimmt, das Drosselventil allmählich in dem normalen Steuerbereich geschlossen. Während dieses Vorgangs gibt es einen Bereich, wo eine Steuerung ausgeführt werden soll, die die Verbrennungsmotor-Drehzahl eher mäßig denn abrupt absenkt, und zwar insbesondere, um ein Absterben des Verbrennungsmotors zu verhindern. Dieser Bereich im normalen Steuer­ bereich, wo eine solche moderate Steuerung (Dämpfungssteuerung) vorgenommen werden soll, wird speziell als Dämpfungssteuerbereich bezeichnet (entsprechend etwa 4° bis 2° der Öffnung des Drosselventils). Bei der Steuerung in der Ventilschließrichtung tritt daher, wenn die Ventilöffnung allmählich in dem normalen Steuerbereich abgesenkt wird und weniger als etwa 4° wird, sie in den Dämpfungssteuerbereich ein, um die Dämpfungssteuerung auszuführen. Danach tritt sie, wenn die Ventilöffnung moderat in den Dämpfungssteuerbereich abgesenkt ist und weniger als etwa 2° wird, in den ISC-Steuerbereich ein.

In dem obigen Steuerungsvorgang ist eine Auflösung der Drosselventil­ steuerung von weniger als 0,1° in dem ISC-Steuerbereich erforderlich, um die Leerlaufdrehzahl stabil zu steuern. Eine Auflösung von weniger als 0,1° ist auch in dem Dämpfungssteuerbereich erforderlich, um die Ver­ brennungsmotor-Drehzahl moderat abzusenken. Im Hinblick auf das Gesagte ist dieses Ausführungsbeispiel angeordnet, um eine Hochauflö­ sungssteuerung unter Verwendung des Öffnungssensors sowohl in dem ISC-Steuerbereich (von 0° (vollständig geschlossener Zustand) bis etwa 2°) und in dem Dämpfungssteuerbereich (von etwa 2° bis etwa 4°) auszufüh­ ren. Demgemäß ist die Grenzöffnung, bei der die zwei Steuermodi umgeschaltet werden, etwa 4°.

Angenommen nun, daß ein A/D-Wandler des Host-Systems 114 eine Auflösung von z. B. 8 Bit = 2⁸ = 256 hat, dann ist die Steuerauflösung unter Verwendung des Öffnungssensors 4°/256 = 0,01560, was der gefor­ derten Auflösung von weniger als 0,1° genügt. Wenn jedoch die Öff­ nungssteuerung nahe der Grenzöffnung zwischen der ISC-Steuerung und der normalen Steuerung ausgeführt wird, gibt es eine Gefahr, daß die Steuerung wegen eines häufigen Modusschaltens zwischen der ISC-Steue­ rung und der normalen Steuerung instabil sein kann. Um eine solche Gefahr zu eliminieren, ist dieses Ausführungsbeispiel weiterhin derart angeordnet, um unterschiedliche Grenzöffnungen separat zwischen der Öffnungsrichtung und der Schließrichtung des Drosselventils einzustellen, wodurch eine Hysterese beim Schalten des Steuermodus bereitgestellt wird.

Diese zwei Grenzöffnungen für den Schaltbetrieb des Steuermodus werden nun mit Bezug auf Fig. 20 beschrieben werden.

In dem elektronischen Drosselsystem dieses Ausführungsbeispiels, wie gezeigt in Fig. 20, ist die Grenzöffnung für den Fall, daß die Steuerung in die Öffnungsrichtung des Drosselventils vom ISC-Steuerbereich fort­ schreitet (d. h., die Grenzöffnung in der Öffnungsrichtung), auf etwa 2° eingestellt. Dann wird, sobald die Ventilöffnung 2° überschreitet und den ISC-Steuerbereich verläßt, während die Steuerung auf der Grundlage des eigentlichen Öffnungssignals 15 von dem Öffnungssensor ausgeführt wird, der Steuermodus auf die Steuerung auf der Grundlage der Magnet­ pol-Sensorsignale 819a bis 819c von den Magnetpolsensoren umgeschaltet. Ebenso wird die Grenzöffnung für den Fall, daß die Steuerung umge­ kehrt in die Schließrichtung des Drosselventils vom normalen Steuerbe­ reich fortschreitet (d. h., die Grenzöffnung in der Schließrichtung), auf etwa 4° eingestellt. Dann wird, sobald die Ventilöffnung auf weniger als 4° reduziert ist und in den Dämpfungssteuerbereich eintritt, während die Steuerung auf der Grundlage der Magnetpol-Sensorsignale 819a bis 819c von den Magnetpolsensoren ausgeführt wird, der Steuermodus auf die Steuerung auf der Grundlage des eigentlichen Öffnungssignals 15 von dem Öffnungssensor umgeschaltet.

Indem die verschiedenen Grenzöffnungen separat zwischen den Fällen, wenn sich die Verbrennungsmotor-Drehzahl erhöht und wenn sie sich verringert, eingestellt wird, d. h. zwischen der Öffnungsrichtung und der Schließrichtung des Drosselventils, wird ein häufiges Steuerschalten verhin­ dert, um die Öffnungssteuerung zu stabilisieren.

Mit diesem wie oben erklärten Ausführungsbeispiel, da das Host-System 114 als Ventilposition-Steuereinrichtung eine Positionssteuerung des Drosselsystems 102 auf der Grundlage der Magnetpol-Sensorsignale 819a bis 819c, die von den Magnetpolsensoren 859 übertragen sind, und auf der Grundlage des eigentlichen Öffnungssignals 15, das von dem Öff­ nungssensor 103 übertragen ist, ausführt, werden große Öffnungswerte, die durch einen Öffnungssensor im Stand der Technik erfaßt worden sind, durch die Magnetpolsensoren erfaßt, und es genügt ein Öffnungssensor für den kleinen Öffnungsbereich im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zwei Öffnungssensoren für den großen und kleinen Öffnungs­ bereich erforderlich gewesen sind. Daher ist es möglich, die Größe und das Gewicht des gesamten elektronischen Drosselsystems zu reduzieren, die Kosten aufgrund der reduzierten Anzahl von Teilen zu senken, und weiterhin die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Da weiterhin große Öffnungs­ werte von den Magnetpolsensoren 859 gemessen werden, wird der Öff­ nungssensor 103 nur verwendet, um kleine Öffnungswerte zu erfassen und kann eine verbesserte Auflösung haben.

Da weiterhin die Magnetpol-Sensorsignale 819a bis 819c und das eigentli­ che Öffnungssignal 15 bei einer vorbestimmten Grenzöffnung umgeschaltet werden, um selektiv verwendet zu werden, und da die Grenzöffnung unterschiedlich zwischen der Öffnungsrichtung und der Schließrichtung des Drosselventils eingestellt ist, kann ein häufiges Steuerschalten nahe der Grenzöffnung, bei der der Steuermodus umgeschaltet werden soll, verhin­ dert werden, und die Positionssteuerung des Drosselventils 102 kann stabilisiert werden.

Claims (11)

1. Elektronisches Drosselsystem, das aufweist:
ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern eines Lufteinlasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil, einen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, Getrieberäder zum Übertragen des von dem Motor erzeugten Drehmoments und eine Kupplung zum Verbinden und voneinander Trennen der Übertragung des Drehmo­ ments aufweist; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds,
wobei der Motor und das Drosselventil in einer U-förmigen Form zum untereinander Verbinden über die Getrieberäder angeordnet sind und die Kupplung auf der gleichen Seite wie der Motor an­ geordnet ist, um mit diesem axial ausgerichtet zu sein.

2. Elektronisches Drosselsystem gemäß Anspruch 1, wobei der Motor ein bürstenloser Motor ist und wobei ein Teil eines Magnetkreises für den bürstenlosen Motor als ein Teil eines Magnetkreises für die Kupplung verwendet ist.

3. Elektronisches Drosselsystem nach Anspruch 1, wobei der Motor ein bürstenloser Motor ist, der einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt hat, der einen Abschnitt, der ein Drehmoment erzeugt, und einen abgeflachten Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, aufweist, und wobei Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positionen von Magnetpolen des bürstenlosen Motors in dem flachen Abschnitt angeordnet sind.

4. Elektronisches Drosselsystem nach Anspruch 1, wobei eine Steuer­ schaltung, die in der Steuereinrichtung bereitgestellt ist, zum Steuern des Motors in einem Gehäuse angeordnet ist, das einstückig mit einem Gehäuse geformt ist, das darin den Motor aufnimmt.

5. Elektronisches Drosselsystem, das aufweist:
ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern eines Lufteinlasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil und einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, aufweist; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds,
wobei der bürstenlose Motor in einer Welle des Drosselventils untergebracht ist.

6. Elektronisches Drosselsystem, das aufweist:
ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern eines Lufteinlasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil und einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, aufweist; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds,
wobei der bürstenlose Motor erste vorspringende Pole, um die Spulen herumgewickelt sind, und zweite vorspringende Pole, die keine Spulen aufweisen, und Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positionen von Magnetpolen des bürstenlosen Motors aufweist.

7. Elektronisches Drosselsystem nach Anspruch 6, wobei die Magnet­ polsensoren an Positionen angeordnet sind, die von den Mitten der zweiten vorspringenden Pole innerhalb des Bereichs von 30° elek­ trischen Winkels in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des bürstenlosen Motors, mit dem das Drosselventil geöffnet wird, verschoben sind.

8. Elektronisches Drosselsystem, das aufweist:
ein elektronisch gesteuertes Drosselstellglied zum Steuern eines Lufteinlasses, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil, einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Dreh­ moments, um das Drosselventil zu betätigen, Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positionen von Magnetpolen des bürstenlosen Motors und einen Öffnungssensor zum Erfassen einer Drehposition des Drosselventils aufweist;
eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds,
wobei die Steuereinrichtung eine Ventilposition-Steuereinrichtung zum Ausführen einer Positionssteuerung des Drosselventils auf der Grund­ lage erster Signale, die von den Magnetpolsensoren übertragen werden, und eines zweiten Signals, das von dem Öffnungssensor übertragen wird, aufweist.

9. Elektronisches Drosselsystem nach Anspruch 8, wobei die Ventil­ position-Steuereinrichtung eine Steuerung vornimmt zum Schalten der ersten Signale und des zweiten Signals bei einer vorbestimmten Grenzöffnung des Drosselventils, um selektiv verwendet zu werden, so daß die ersten Signale und das zweite Signal bei unterschiedli­ chen Grenzöffnungen zwischen der Öffnungsrichtung und der Schließ­ richtung des Drosselventils umgeschaltet werden.

10. Elektronisches Drosselsystem, das ein elektronisch gesteuertes Dros­ selstellglied zum Steuern des Lufteinlasses und eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds aufweist,
wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil und einen bürstenlosen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Drosselventil zu betätigen, aufweist, und
wobei der bürstenlose Motor einen Abschnitt, der ein Drehmoment erzeugt, und einen Abschnitt, der kein Drehmoment erzeugt, auf­ weist, wobei der bürstenlose Motor einen im wesentlichen halbkreis­ förmigen Querschnitt hat, wobei der Abschnitt, der kein Drehmo­ ment erzeugt, abgeflacht ist, und wobei Magnetpolsensoren zum Erfassen von Positionen von Magnetpolen des bürstenlosen Motors in dem flachen Abschnitt angeordnet sind.

11. Elektronisches Drosselsystem, das ein elektronisch gesteuertes Dros­ selstellglied zum Steuern des Lufteinlasses und eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektronisch gesteuerten Drosselstellglieds aufweist, wobei das elektronisch gesteuerte Drosselstellglied ein Drosselventil und einen Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um das Dros­ selventil zu betätigen, aufweist, wobei eine Steuerschaltung, die in der Steuereinrichtung bereitgestellt ist, zum Steuern des Motors in einem Gehäuse angeordnet ist, das einstückig mit einem Gehäuse geformt ist, in dem der Motor untergebracht ist.