JP2002004894A - Control method for exhaust pipe valve device - Google Patents

Control method for exhaust pipe valve device

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JP2002004894A
JP2002004894A JP2000190494A JP2000190494A JP2002004894A JP 2002004894 A JP2002004894 A JP 2002004894A JP 2000190494 A JP2000190494 A JP 2000190494A JP 2000190494 A JP2000190494 A JP 2000190494A JP 2002004894 A JP2002004894 A JP 2002004894A
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valve
pulse signal
signal
valve body
control
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Masataka Machida
政貴 町田
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Bosch Braking Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent influence of friction or sticking between a valve housing, and a valve element and a rotary shaft, and to smoothly control an exhaust pipe valve device, at the valve device actuation. SOLUTION: In this control method for the exhaust pipe valve device 11, an actuator 21 has a reduction gear-equipped electric motor 22 turning the valve element 5; a position sensor 23 for detecting a turn position of the valve element 5; and a controller 24 for setting a turn target position of the valve element 5, and driving the electric motor 22b by PWM control on the basis of a difference between a position signal c from the position sensor 23 and a target position signal d of the turn target position, such that the turn position of the valve element 5 becomes the turn target position. When the turn position of the valve element 5 turns into the turn target position, the controller 24 applies minute oscillation of a switching frequency in the PWM control to a rotary shaft 6 and the valve element 5 via the electric motor 22b, on the basis of the minute difference between the signal c of the turn position of the valve element 5 and the signal d of the turn target position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動型バタ
フライバルブ式排気管バルブ装置の制御方法に関し、特
に、改良された該制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method of a motor-driven butterfly valve type exhaust pipe valve device, and more particularly to an improved control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の制御方法の対象である排
気管バルブ装置1としては、例えば、図12の該装置の
一部を破断した正面図および図13の該装置の一部を破
断した側面図に示すものがある。図12および図13に
おいて、該排気管バルブ装置1は、エンジンの排気管中
に設けられ、その排気通路2の一部を形成するバルブ3
のバルブハウジング4と、該バルブハウジング4の内部
に配設され、前記排気通路2を開閉する円板状の弁体5
と、該弁体5が固定されるとともに、前記バルブハウジ
ング4に回動自在に支持される回転軸6とからなる前記
バルブ3と、前記回転軸6を回動させる負圧作動形アク
チュエータ7とから構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust pipe valve device 1 to which this type of control method is applied, for example, a front view of a part of the device shown in FIG. 12 and a part of the device shown in FIG. Some are shown in the side view. 12 and 13, the exhaust pipe valve device 1 is provided in an exhaust pipe of an engine, and forms a part of an exhaust passage 2 of a valve 3.
And a disc-shaped valve element 5 disposed inside the valve housing 4 for opening and closing the exhaust passage 2
A valve 3 comprising a rotary shaft 6 to which the valve body 5 is fixed and which is rotatably supported by the valve housing 4; and a negative pressure actuated actuator 7 for rotating the rotary shaft 6. It is composed of

【0003】そして、前記アクチュエータ7の負圧室7
aに給排管7bを介して、図示しない負圧源から供給さ
れる負圧により、該アクチュエータ7を作動させ、この
作動により、前記回転軸6を回動させて、前記弁体5に
より、前記排気通路2を開閉する。すなわち、前記アク
チュエータ7の駆動軸7cの軸心位置に対応して、前記
回転軸6の一方の軸端部6aに固定されたレバー8に、
前記アクチュエータ7から前記駆動軸7cを介して回転
駆動力が伝達されて、前記回転軸6を回動し、前記排気
通路2を前記弁体5により開閉するとともに、前記アク
チュエータ7を2段階(半閉と全閉)に制御して暖気を
行っている。なお、図13は開弁状態を示す。そして、
前記弁体5の開弁時および閉弁時の前記レバー8の動き
は、図13に示すブラケット7iに設けられた2個のス
トッパボルト9,10の頭部に、係合面8a,8bをそ
れぞれ当接させて規制している。
The negative pressure chamber 7 of the actuator 7
The actuator 7 is actuated by a negative pressure supplied from a negative pressure source (not shown) via a supply / discharge pipe 7 b to the valve a. The exhaust passage 2 is opened and closed. That is, the lever 8 fixed to one shaft end 6a of the rotary shaft 6 corresponds to the axial position of the drive shaft 7c of the actuator 7,
Rotational driving force is transmitted from the actuator 7 via the drive shaft 7c to rotate the rotation shaft 6 to open and close the exhaust passage 2 with the valve body 5, and to operate the actuator 7 in two stages (half-step). (Closed and fully closed) for warm air. FIG. 13 shows the valve open state. And
The movement of the lever 8 when the valve body 5 is opened and closed is performed by engaging the engaging surfaces 8a and 8b on the heads of two stopper bolts 9 and 10 provided on a bracket 7i shown in FIG. Each is regulated by contact.

【0004】また、前記アクチュエータ7のパワーピス
トン7dのリターンスプリングとして、該パワーピスト
ン7dとシェル(アクチュエータのハウジング)7eとの
間に第1のリターンスプリング7fが配設され、該パワ
ーピストン7dとパワーピストン7dに移動可能に取付
けられたリテーナ7hとの間に第2のリターンスプリン
グ7gが配設されている。
A first return spring 7f is disposed between the power piston 7d and a shell (housing for the actuator) 7e as a return spring of the power piston 7d of the actuator 7, and the power piston 7d is connected to the power piston 7d by a power. A second return spring 7g is arranged between the piston 7d and a retainer 7h movably attached to the piston 7d.

【0005】そこで、前記アクチュエータ7の負圧室7
aに低圧の負圧を供給すると、パワーピストン7dは、
第1のリターンスプリング7fのみをたわめ、リテーナ
7hがシェル7eに当接するまでストロークして、前記
弁体5を第1段階の半閉状態にする。次いで、該アクチ
ュエータ7の負圧室7aに高い負圧(前記低圧より、真
空に近い負圧)を供給すると、パワーピストン7dは、
第1および第2のリターンスプリング7f、7gをとも
にたわめて、前記回転軸6のレバー8の係合面8bがス
トッハボルト10に当接するまでストロークして、前記
弁体5を第2段階の全閉状態にする。
Therefore, the negative pressure chamber 7 of the actuator 7
When a low negative pressure is supplied to a, the power piston 7d
Only the first return spring 7f bends and strokes until the retainer 7h comes into contact with the shell 7e to bring the valve element 5 into the first-stage semi-closed state. Next, when a high negative pressure (a negative pressure closer to vacuum than the low pressure) is supplied to the negative pressure chamber 7a of the actuator 7, the power piston 7d
By bending the first and second return springs 7f and 7g together, the stroke is made until the engagement surface 8b of the lever 8 of the rotary shaft 6 comes into contact with the stocker bolt 10, and the valve body 5 is moved to the second stage. Make it fully closed.

【0006】このように、前記アクチュエータ7に供給
する負圧を変えて、前記弁体5の開度を制御している。
暖気には、アイドル時暖気と走行時暖気とがあり、アイ
ドル時暖気では、ハルブ全閉制御を行い、走行時暖気で
は、バルブ半閉制御を行っている。前記走行時暖気にお
いては、アクセル開度が小さい低速走行時に暖気作動を
行い、アクセル開度が大きい高速走行時は暖気作動は行
わない。
As described above, the opening degree of the valve element 5 is controlled by changing the negative pressure supplied to the actuator 7.
The warm air includes warm air during idling and warm air during traveling. In the warm air during idling, the halve is fully closed, and in the warm air during traveling, valve half-close control is performed. In the warming-up during traveling, the warm-up operation is performed during low-speed traveling with a small accelerator opening, and the warming-up operation is not performed during high-speed traveling with a large accelerator opening.

【0007】他方、従来の他の排気管バルブ装置とし
て、前記アクチュエータ7を減速機付電動モータにする
ものがあり、最近、本発明者が提供した、モータ駆動型
バタフライバルブ式排気管バルブ装置がある。(特願2
000−102911号) この排気管バルブ装置は、エンジンの排気管中に設けら
れ、その排気通路の一部を形成するバルブハウジング
と、該バルブハウジング内に回動自在に支持される回転
軸に固定される弁体と、前記回転軸を回動させるアクチ
ュエータとを有し、該アクチュエータの作動により前記
弁体を回動させて、前記排気通路を開閉する排気管バル
ブ装置である。
On the other hand, as another conventional exhaust pipe valve device, there is one in which the actuator 7 is an electric motor with a reduction gear. Recently, a motor-driven butterfly valve type exhaust pipe valve device provided by the present inventors has been proposed. is there. (Japanese Patent Application 2
No. 000-102911) This exhaust pipe valve device is provided in an exhaust pipe of an engine, and is fixed to a valve housing forming a part of an exhaust passage thereof and a rotating shaft rotatably supported in the valve housing. An exhaust pipe valve device comprising: a valve element to be rotated; and an actuator for rotating the rotation shaft, and the actuator operates to rotate the valve element to open and close the exhaust passage.

【0008】そして、このアクチュエータは、前記回転
軸を介して前記弁体を回動させる減速機付電動モータ
と、前記弁体の回動位置を検出する位置センサと、コン
トローラとから構成されており、該コントローラは、例
えば、アクセルスイッチとアクセル開度センサからの信
号を基に、前記弁体の回動目標位置を設定するととも
に、前記位置センサからの位置信号と、前記回動目標位
置の目標位置信号との差により、前記弁体の前記回動位
置が前記回動目標位置になるように、前記電動モータを
駆動、制御している。
The actuator comprises an electric motor with a speed reducer for rotating the valve body via the rotary shaft, a position sensor for detecting a rotation position of the valve body, and a controller. The controller sets, for example, a rotation target position of the valve body based on signals from an accelerator switch and an accelerator opening sensor, and sets a position signal from the position sensor and a target of the rotation target position. The electric motor is driven and controlled such that the rotation position of the valve body becomes the rotation target position based on a difference from a position signal.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の排気管バルブ装置1や前記モータ駆動型バタフライ
バルブ式排気管バルブ装置においては、下記のような問
題点があった。 1)前記ハルブの弁体および回転軸部分に、排気ガス中
の煤が付着したり、錆が発生して、前記弁体および回転
軸が前記バルブハウジングに固着したりして、その摩擦
のため、該弁体および回転軸の動きが悪くなる。 2)このため、エンジン排気ガス圧の変動や、バタフラ
イ式バルブの前記回転軸の摩擦抵抗の変動等により、該
バルブの開閉角度にバラツキが生じ、前記バルブ装置の
正確な位置制御ができない。
However, the conventional exhaust pipe valve apparatus 1 and the motor-driven butterfly valve type exhaust pipe valve apparatus have the following problems. 1) Soot in the exhaust gas adheres to the valve body and the rotating shaft portion of the halve, or rust is generated, and the valve body and the rotating shaft adhere to the valve housing. The movement of the valve body and the rotating shaft is deteriorated. 2) For this reason, fluctuations in engine exhaust gas pressure, fluctuations in the frictional resistance of the rotary shaft of the butterfly valve, and the like cause variations in the opening and closing angles of the valve, making it impossible to accurately control the position of the valve device.

【0010】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、作動時、前記弁体およ
び回転軸と前記バルブハウジングとの、前記のような固
着や摩擦の影響を防止して、その動きを円滑にするとと
もに、正確な位置制御が行える排気管バルブ装置の制御
方法を提案することにある。
[0010] The present invention has been made in view of such a point,
The object is to solve the above-mentioned problems, and to prevent the influence of the above-mentioned sticking or friction between the valve body and the rotating shaft and the valve housing at the time of operation, to make the movement smooth and accurate. It is to propose a control method of an exhaust pipe valve device capable of performing position control.

【0011】本発明の他の目的は、作動時、アクセル開
度のほか、エンジン冷却水温度、排気ガス圧力、エンジ
ン回転数等を基により、前記弁体位置を精密に制御が行
える排気管バルブ装置の制御方法を提案することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide an exhaust pipe valve capable of precisely controlling the position of the valve body based on an engine opening temperature, an engine cooling water temperature, an exhaust gas pressure, an engine speed, and the like in operation. It is to propose a control method of the device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、エンジンの排気管中に設けられ、そ
の排気通路の一部を形成するバルブハウジングと、該バ
ルブハウジング内に回動自在に支持される回転軸に固定
される弁体と、前記回転軸を回動させるアクチュエータ
とを有し、該アクチュエータの作動により前記弁体を回
動させて、前記排気通路を開閉する排気管バルブ装置の
制御するに際し、次の通りである。
According to an aspect of the present invention, there is provided a valve housing provided in an exhaust pipe of an engine and forming a part of an exhaust passage, and a valve housing provided in the valve housing. An exhaust that has a valve body that is fixed to a rotating shaft that is movably supported, and an actuator that rotates the rotation shaft, and that operates the actuator to rotate the valve body to open and close the exhaust passage. The control of the pipe valve device is as follows.

【0013】前記アクチュエータに、前記回転軸を介し
て前記弁体を回動させる減速機付電動モータと、前記弁
体の回動位置を検出する位置センサと、前記弁体の回動
目標位置を設定するとともに、前記位置センサからの位
置信号と、前記回動目標位置の目標位置信号との差によ
り、前記弁体の前記回動位置が前記回動目標位置になる
ように、PWM(パルス幅変調)制御により前記電動モ
ータを駆動するコントローラとを備え、該コントローラ
により、前記弁体の回動位置が、前記回動目標位置にな
るとき、該弁体の回動位置の信号と、前記回動目標位置
の信号との微小偏差に基づき、前記電動モータを介し
て、前記回転軸および弁体に、前記PWM制御における
スイッチング周波数の振動を付与する制御方法である。
The actuator is provided with an electric motor with a speed reducer for rotating the valve body via the rotation shaft, a position sensor for detecting a rotation position of the valve body, and a rotation target position of the valve body. PWM (pulse width) so that the rotation position of the valve body becomes the rotation target position based on the difference between the position signal from the position sensor and the target position signal of the rotation target position. And a controller for driving the electric motor by the modulation) control. When the rotation position of the valve body reaches the rotation target position, the controller controls a signal of the rotation position of the valve body and the controller. This is a control method for applying a vibration of a switching frequency in the PWM control to the rotating shaft and the valve body via the electric motor based on a small deviation from a signal of a moving target position.

【0014】また、前記コントローラに、制御パルス発
生回路を有するバルブ位置目標値設定回路と、A/D変
換器と加算器と増幅器とからなるモータ駆動制御回路と
を備え、前記制御パルス発生回路により、エンジン回転
数検出センサ、アクセル開度センサ、冷却水温度センサ
および排気ガス圧力センサからの各出力信号に基づい
て、前記弁体の目標閉度の大きさに応じて設定される制
御パルス信号を出力し、前記A/D変換器により、前記
位置センサから入力される前記弁体の位置信号を、デジ
タルパルス信号に変換し、前記加算器により、前記制御
パルス発生回路からの制御パルス信号と、前記A/D変
換器からの変換パルス信号との差をとり、その差を通電
時間とし、スイッチング周波数が前記制御パルス信号の
スイッチング周波数と同一のパルス信号を出力し、前記
増幅器により、前記加算器からのパルス信号を基に、前
記電動モータを駆動する電力を出力する制御方法であ
る。
The controller further includes a valve position target value setting circuit having a control pulse generation circuit, and a motor drive control circuit including an A / D converter, an adder, and an amplifier. A control pulse signal that is set in accordance with the magnitude of the target closing degree of the valve body based on output signals from an engine speed detection sensor, an accelerator opening sensor, a cooling water temperature sensor, and an exhaust gas pressure sensor. Output, the A / D converter converts the position signal of the valve element input from the position sensor into a digital pulse signal, and the adder controls a control pulse signal from the control pulse generation circuit; The difference from the converted pulse signal from the A / D converter is taken, and the difference is defined as the energizing time, and the switching frequency is the switching frequency of the control pulse signal. And outputs the same pulse signal, by the amplifier, based on the pulse signal from the adder, a control method for outputting power to drive the electric motor.

【0015】前記制御パルス信号のスイッチング周波数
が、100〜150Hz(周期が、10〜6.7ms)
である制御方法である。
The switching frequency of the control pulse signal is 100 to 150 Hz (period is 10 to 6.7 ms).
Is a control method.

【0016】本発明は以上のように構成されているの
で、前記弁体の回動位置が、前記回動目標位置になる
と、前記コントローラは、外乱、例えば、外部振動、排
気ガス圧やガス温度の変動などにより発生する、該弁体
の回動位置と、前記回動目標位置との微小偏差に基づ
き、前記PWM制御におけるスイッチング周波数のリッ
プル電流を出力させ、前記電動モータを介して、前記回
転軸および弁体に、前記周波数、望ましくは、100〜
150Hzの微小振動(微小の往復回動による振動)を
付与してディザー効果を発生させる。その結果、前記弁
体および回転軸と前記バルブハウジングとの間の、排気
ガス中の煤や発錆による固着を防止し、摩擦を低減させ
ている。
Since the present invention is configured as described above, when the rotation position of the valve body reaches the rotation target position, the controller is configured to perform a disturbance, for example, external vibration, exhaust gas pressure or gas temperature. A ripple current of a switching frequency in the PWM control is output based on a small deviation between the rotation position of the valve body and the rotation target position, which is generated due to fluctuation of the rotation of the valve body. The frequency, desirably 100 to 100, is applied to the shaft and the valve body.
A dither effect is generated by applying a small vibration of 150 Hz (vibration due to minute reciprocating rotation). As a result, sticking between the valve body and the rotating shaft and the valve housing due to soot and rust in exhaust gas is prevented, and friction is reduced.

【0017】また、アクセル開度のほか、エンジン冷却
水温度、排気ガス圧、エンジン回転数等を基により正確
で、精密な制御を可能にしている。
Further, accurate and precise control is enabled based on the engine cooling water temperature, the exhaust gas pressure, the engine speed and the like in addition to the accelerator opening.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を詳しく説明する。図1ないし図11
は、本発明の排気管バルブ装置の制御方法の実施例を示
すもので、まず、図1ないし図5により、該制御方法の
対象である排気管バルブ装置の構造について説明する。
図1は該排気管バルブ装置の全体を示す斜視図、図2は
該排気管バルブ装置の一部を破断した縦断面図、図3
は、図2の右側面図、図4は、図2のIV−IV線によるバ
ルブ作動時の断面図、図5は、図2のV−V線による断面
図を示し、図12と同一部材には、同一符号を付して、
その説明を省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 11
FIG. 1 shows an embodiment of a control method of an exhaust pipe valve device according to the present invention. First, a structure of an exhaust pipe valve device which is an object of the control method will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing the entire exhaust pipe valve device, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a part of the exhaust pipe valve device, and FIG.
2 is a right side view of FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. Are assigned the same reference numerals,
The description is omitted.

【0019】図1ないし図5において、排気管バルブ装
置11は、主として、前記バタフライ式ハルブ3とアク
チュエータ21と連結機構部31とから構成される。前
記バルブ3は、車両のエンジンの排気ガス通路2の一部
を形成するバルブハウジング4と、該バルブハウジング
4のほぼ円形状の内部通路4aを開閉する円板状の弁体
5と、該弁体5が固定されるとともに、シール部材(例
えば、ラビリンスシール)4bを介して、前記バルブハ
ウジング4に回動自在に支持する回転軸6とからなる。
1 to 5, the exhaust pipe valve device 11 mainly includes the butterfly type halve 3, an actuator 21, and a connecting mechanism 31. The valve 3 includes a valve housing 4 that forms a part of an exhaust gas passage 2 of a vehicle engine, a disc-shaped valve body 5 that opens and closes a substantially circular internal passage 4 a of the valve housing 4, The body 5 is fixed and comprises a rotary shaft 6 rotatably supported by the valve housing 4 via a seal member (eg, a labyrinth seal) 4b.

【0020】前記アクチュエータ21は、前記回転軸6
を回動させるための減速機付電動モータ22と、前記回
転軸6の回動位置を検出する位置センサ23と、前記減
速機付電動モータ22を駆動、制御する電子回路を備
え、その内部に配設されるコントローラ24とからな
る。前記連結機構部31は、前記ハルブ3の前記回転軸
6と、前記アクチュエータ21の前記減速機付電動モー
タ22の減速出力軸22aとの間を、直接、連結するフ
ィン付きカップリング32と、そのハウジング33とな
らなる。
The actuator 21 includes the rotary shaft 6
An electric motor 22 with a speed reducer for rotating the motor, a position sensor 23 for detecting the rotational position of the rotary shaft 6, and an electronic circuit for driving and controlling the electric motor 22 with the speed reducer. And a controller 24 to be arranged. The coupling mechanism 31 includes a finned coupling 32 for directly coupling between the rotary shaft 6 of the halve 3 and the speed reduction output shaft 22a of the electric motor 22 with the speed reducer of the actuator 21; It becomes the housing 33.

【0021】前記アクチュエータ21の前記コントロー
ラ24は、前記位置センサ23からの、前記減速出力軸
22aを介して、前記前記弁体5による前記バルブ3の
閉度を示す位置信号と、後述する、コントローラ24の
内部で設定されるバルブ位置の目標値信号と、同内部で
発生される制御パルス信号とにより、前記減速機付電動
モータ22を駆動して、前記バルブ3の閉度が前記目標
値設定位置になるように制御する。
The controller 24 of the actuator 21 includes a position signal indicating the degree of closing of the valve 3 by the valve body 5 from the position sensor 23 via the deceleration output shaft 22a, and a controller described later. 24, the electric motor 22 with a speed reducer is driven by a target value signal of a valve position set inside the control valve 24 and a control pulse signal generated therein. Control to position.

【0022】前記減速機付電動モータ22の電動モータ
22bは直流モータであり、その減速機22cは、その
機構が、ウォームギヤ22d、またはハイポイドギヤで
ある。前記減速機22cの機構がハイポイドギヤの場合
は、特にその非可逆性から、排気ガス圧の変動等による
前記弁体5によるバルブ3側からの回転力による回動を
防止できるという利点がある。
The electric motor 22b of the electric motor 22 with a reduction gear is a DC motor, and the mechanism of the reduction gear 22c is a worm gear 22d or a hypoid gear. In the case where the mechanism of the speed reducer 22c is a hypoid gear, there is an advantage that rotation due to the rotational force from the valve 3 side by the valve body 5 due to fluctuation of exhaust gas pressure or the like can be prevented due to its irreversibility.

【0023】前記バルブ3のバルブハウジング4には、
複数個のボルト12を介して、前記連結機構部31が取
り付けられ、該連結機構部31の前記ハウジング33に
は、複数個のボルト34の締結により、前記アクチュエ
ータ21が取り付けられている。ここで、前記連結機構
部31のハウジング33は、前記バルブ3からの熱を放
散させるため、アルミニウム系材が使用されている。
The valve housing 4 of the valve 3 includes:
The connecting mechanism 31 is attached via a plurality of bolts 12, and the actuator 21 is attached to the housing 33 of the connecting mechanism 31 by fastening a plurality of bolts 34. Here, the housing 33 of the connection mechanism 31 is made of an aluminum-based material to dissipate heat from the bulb 3.

【0024】前記アクチュエータ21の減速機22cの
減速出力軸22aの一方の端部は、前記バルブ3の回転
軸6と、放熱性が良いアルミニウム系材からなるフィン
付カップリング32により連結されるとともに、該減速
出力軸22aの他方の端部には、前記バルブ3の回転軸
6の回動位置を検出する前記位置センサ23が配設され
ている。なお、前記フィン付カップリング32に代え
て、ギヤ連結でもよい。
One end of the deceleration output shaft 22a of the speed reducer 22c of the actuator 21 is connected to the rotary shaft 6 of the valve 3 by a finned coupling 32 made of an aluminum-based material having good heat dissipation. At the other end of the deceleration output shaft 22a, the position sensor 23 for detecting the rotational position of the rotary shaft 6 of the valve 3 is provided. Note that a gear connection may be used instead of the finned coupling 32.

【0025】また、前記バルブ3の前記回転軸6の、前
記フィン付カップリング23側の軸部分6bには、該軸
部分6bに固定されたレバー18と前記連結機構部31
のハウジング33との間に、トーションスプリング35
が配設されており、該回転軸6を、常時、非作動位置方
向に付勢するようにし、前記バルブ3の非作動時、開弁
するようにしている。
The rotary shaft 6 of the valve 3 has a shaft portion 6b on the finned coupling 23 side, and a lever 18 fixed to the shaft portion 6b and the connecting mechanism 31.
Between the housing 33 and the torsion spring 35
The rotary shaft 6 is always urged in the inoperative position direction, and is opened when the valve 3 is not operated.

【0026】さらに、前記ハウジング33側に折り曲げ
部33aを形成して、前記バルブ3が、非作動(全開)位
置で、前記回転軸6に固定された前記レバー18が、前
記トーションスプリング35の付勢力により、前記折り
曲げ部33aに当接するようにしている。同時に、前記
バルブ3の作動(全閉)位置で、前記レバー18が、前記
ハウジング33の設けられたストッパーボルト36の頭
部36aに当接するようになっている。
Further, a bent portion 33a is formed on the side of the housing 33, and the lever 18 fixed to the rotary shaft 6 is attached to the torsion spring 35 when the valve 3 is in the non-operating (fully open) position. The force makes contact with the bent portion 33a. At the same time, when the valve 3 is operated (fully closed), the lever 18 comes into contact with the head 36a of a stopper bolt 36 provided on the housing 33.

【0027】ここで、前記アクチュエータ21の電動モ
ータ22bは、高温に弱いので、できるだけ前記排気通
路2から遠くに離間するとともに、前記排気通路2から
の高熱を防止する必要がある。このため、前記フィン付
カップリング32を放熱性の良いアルミニウム系材に
し、また、該カップリング32や連結ギヤを収容する前
記ハウジング33により、前記電動モータ22bを前記
排気通路2から、できるだけ遠ざけるようにする。さら
に、前記バルブハウジング4と前記電動モータ22bと
の間に、遮熱板(インシュレータ)25を配設して、前
記排気通路2からの高熱を遮断している。なお、37は
ドレンパイプである。
Here, since the electric motor 22b of the actuator 21 is susceptible to high temperatures, it is necessary to keep the electric motor 22b as far away from the exhaust passage 2 as possible and to prevent high heat from the exhaust passage 2. For this reason, the finned coupling 32 is made of an aluminum-based material having good heat dissipation, and the electric motor 22b is moved as far as possible from the exhaust passage 2 by the housing 33 that houses the coupling 32 and the connection gear. To Further, a heat shield (insulator) 25 is provided between the valve housing 4 and the electric motor 22b to block high heat from the exhaust passage 2. In addition, 37 is a drain pipe.

【0028】次いで、図6ないし図11により、前記コ
ントローラによる前記排気管バルブ装置の制御について
説明する。図6は、該排気管バルブ装置11における、
前記アクチュエータ21の前記減速機付電動モータ22
を駆動、制御する前記コントローラ24の制御系統を示
す制御ブロック図、図7は、前記位置センサ23の、前
記バルブ3の位置(角度)に対する出力電圧(アナログ
信号)の関係を示す図、図8は、該位置センサ23の出
力信号を入力し、バルブ位置の目標値設定回路から出力
されるバルブ位置目標値(バルブ目標位置)に応じて、
ディジタル信号に変換して出力する、A/D変換器の変
換特性を示す図で、該ディジタル信号は、通電時間をパ
ルス幅で出力する変換パルス信号である。また、図9
は、PWM(パルス幅変調)制御に基づく、ディジタル
サーボ制御系統を示すブロック図で、前記コントローラ
24のモータ駆動制御回路−前記電動モータ22b−前
記位置センサ23の制御系の基本ブロック図、図10
は、前記コントローラ24内の各部における、作動時の
パルス信号を示す図、図11は、前記PWM制御におけ
るスイッチング周期を、それぞれ代えたときの、前記電
動モータ22bの前記バルブ目標位置における微小振動
の変化を示す図である。
Next, the control of the exhaust pipe valve device by the controller will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows the exhaust pipe valve device 11,
The electric motor 22 with the reduction gear of the actuator 21
FIG. 7 is a control block diagram showing a control system of the controller 24 that drives and controls the position of the valve 3. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the position (angle) of the valve 3 and the output voltage (analog signal) of the position sensor 23. Receives the output signal of the position sensor 23, and in accordance with a valve position target value (valve target position) output from a valve position target value setting circuit,
FIG. 4 is a diagram illustrating conversion characteristics of an A / D converter that converts and outputs a digital signal. The digital signal is a conversion pulse signal that outputs a conduction time with a pulse width. FIG.
10 is a block diagram showing a digital servo control system based on PWM (pulse width modulation) control. FIG. 10 is a basic block diagram of a motor drive control circuit of the controller 24, a control system of the electric motor 22b, and a control system of the position sensor 23.
FIG. 11 is a diagram showing a pulse signal at the time of operation in each section in the controller 24. FIG. 11 is a view showing minute vibrations at the valve target position of the electric motor 22b when the switching cycle in the PWM control is changed. It is a figure showing a change.

【0029】図6において、前記コントローラ24は、
制御パルス発生回路41を有するバルブ位置目標値設定
回路40と、A/D変換器46と加算器47と増幅器4
8とからなるモータ駆動制御回路45とから構成され
る。
In FIG. 6, the controller 24 comprises:
A valve position target value setting circuit 40 having a control pulse generation circuit 41; an A / D converter 46; an adder 47;
8 and a motor drive control circuit 45 comprising:

【0030】前記バルブ位置目標値設定回路40には、
エンジン回転数検出センサ51、アクセル開度センサ5
2、冷却水温度センサ53および排気ガス圧力センサ5
4からの各出力信号が入力され、これらの信号に基づい
て、前記制御パルス発生回路41は、前記バルブ3の目
標閉度(目標位置)、すなわち前記弁体5の目標閉度の
大きさに応じて設定される制御パルス信号aを、前記モ
ータ駆動制御回路45の加算器47に出力する。
The valve position target value setting circuit 40 includes:
Engine speed detection sensor 51, accelerator opening sensor 5
2, cooling water temperature sensor 53 and exhaust gas pressure sensor 5
4, the control pulse generation circuit 41 determines the target closing degree (target position) of the valve 3, that is, the target closing degree of the valve body 5 based on these signals. The control pulse signal a set accordingly is output to the adder 47 of the motor drive control circuit 45.

【0031】前記モータ駆動制御回路45は、前記制御
パルス発生回路41からの制御パルス信号aを基に、P
WM(パルス幅変調)制御により、前記電動モータ22
bを駆動、制御する。ここで、前記制御パルス信号a
は、スイッチングの周期を一定にして、デューティ比の
調整により通電時間(パルス幅)が調整される。そして、
前記電動モータ22bを駆動して、大きいバルブ閉度に
する場合は、デューティ比を大にして、通電時間を大き
くする。逆に、小さいバルブ閉度にする場合は、デュー
ティ比を小にして、通電時間を小さくする。該制御パル
ス信号aは、非作動時でも、前記バルブ3が目標位置に
なっても、該コントローラ24から出力される。そし
て、非作動時は、バルブ非作動(全開)時の前記位置セ
ンサ23の出力電圧に応じたパルス幅を有する制御パル
ス信号aとなり、作動保持時は、目標位置の該位置セン
サ23の出力電圧に応じたパルス幅を有する制御パルス
信号aとなる。なお、該モータ駆動制御回路45には、
暖気スイッチ55、排気ブレーキスイッチ56、クラッ
チスイッチ57からの、それぞれの信号が入力されてい
る。
On the basis of the control pulse signal a from the control pulse generation circuit 41, the motor drive control circuit 45
The electric motor 22 is controlled by WM (pulse width modulation) control.
b is driven and controlled. Here, the control pulse signal a
The power supply time (pulse width) is adjusted by adjusting the duty ratio while keeping the switching cycle constant. And
When the electric motor 22b is driven to increase the valve closing degree, the duty ratio is increased and the energizing time is increased. Conversely, when the valve closing degree is to be small, the duty ratio is made small and the energization time is made short. The control pulse signal a is output from the controller 24 even when the valve 3 is at the target position even when it is not operating. When the valve is not operated, the control pulse signal a has a pulse width corresponding to the output voltage of the position sensor 23 when the valve is not operated (fully opened). When the operation is maintained, the output voltage of the position sensor 23 at the target position is output. Becomes a control pulse signal a having a pulse width corresponding to. The motor drive control circuit 45 includes:
Signals from the warm air switch 55, the exhaust brake switch 56, and the clutch switch 57 are input.

【0032】該モータ駆動制御回路45の前記A/D変
換器46は、前記位置センサ23から、図7に示すよう
に、前記弁体5の位置(角度)に比例した電圧で出力す
る位置信号(アナログ位置信号)cが入力されており、
該弁体5のこのアナログ位置信号cを、デジタルに変換
して、変換パルス信号dを前記加算器47に出力する。
The A / D converter 46 of the motor drive control circuit 45 outputs a position signal from the position sensor 23 as a voltage proportional to the position (angle) of the valve element 5 as shown in FIG. (Analog position signal) c is input,
The analog position signal c of the valve element 5 is converted into a digital signal, and a converted pulse signal d is output to the adder 47.

【0033】前記A/D変換器46においては、図8に
示すように、設定された変換線Aを基に、前記位置セン
サ23からのアナログ位置信号(出力電圧)cに比例した
通電時間(パルス幅)を設定し、その通電時間で、前記ス
イッチング周波数の周期が前記制御パルス信号aと同じ
変換パルス信号dを生成する。つまり、前記A/D変換
器46は、前記変換線Aを基に、バルブ位置が目標位置
になったときに、前記制御パルス信号aと同じデューテ
ィ比を有し、該アナログ位置信号cに比例し、かつA/
D変換した変換パルス信号dを出力する。
In the A / D converter 46, as shown in FIG. 8, based on the set conversion line A, the energization time (output voltage) c proportional to the analog position signal (output voltage) c from the position sensor 23 is determined. (Pulse width), and a conversion pulse signal d having the same switching frequency cycle as the control pulse signal a is generated in the energization time. That is, the A / D converter 46 has the same duty ratio as the control pulse signal a when the valve position reaches the target position based on the conversion line A, and is proportional to the analog position signal c. And A /
The D-converted converted pulse signal d is output.

【0034】前記加算器47は、前記制御パルス発生回
路41から入力される制御パルス信号aと、前記A/D
変換器46からの変換パルス信号dとを減算して、その
差による通電時間を有し、スイッチング周波数が前記制
御パルス信号aのスイッチング周波数と同一の出力パル
ス信号eを生成して、前記増幅器48に出力する。前記
バルブ3が非作動状態から、作動を開始するとき、該バ
ルブ3は全開位置にあるので、前記制御パルス信号aの
通電時間(パルス幅)より、前記変換パルス信号dの通電
時間(パルス幅)の方がかなり小さいので、通電時間(パ
ルス幅)が比較的大きい出力バルス信号eが生成される
が、該バルブ3が回動して目標位置に近づくにつれて、
該変換パルスdの通置時間(パルス幅)が大きくなるの
で、前記出力バルス信号eの通電時間(パルス幅)は徐々
に小さくなる。すなわち、該加算器47は、前記制御パ
ルス信号aに対して、目標位置に近くなるにしたがっ
て、パルス幅が小さくなるような前記出力バルス信号e
を出力する。(スイッチングの周期は同じで、目標位置
に近くなるほど、デューティ比が小さくなる出力バルス
信号eを出力する)
The adder 47 is provided with a control pulse signal a input from the control pulse generation circuit 41 and the A / D
The conversion pulse signal d from the converter 46 is subtracted to generate an output pulse signal e having the same energization time as the difference and having the same switching frequency as the switching frequency of the control pulse signal a. Output to When the valve 3 starts operating from the non-operating state, since the valve 3 is in the fully open position, the energizing time (pulse width) of the conversion pulse signal d is determined from the energizing time (pulse width) of the control pulse signal a. ) Is considerably smaller, so that an output pulse signal e having a relatively large energization time (pulse width) is generated, but as the valve 3 rotates and approaches the target position,
Since the passing time (pulse width) of the conversion pulse d increases, the energizing time (pulse width) of the output pulse signal e gradually decreases. That is, the adder 47 controls the output pulse signal e such that the pulse width decreases with respect to the control pulse signal a as the position approaches the target position.
Is output. (The output pulse signal e is output in which the switching cycle is the same and the duty ratio decreases as the position approaches the target position.)

【0035】前記増幅器48は、前記加算器47から入
力される前記出力バルス信号eを基に、電力増幅し(例
えば、最大5ボルト)、モータ駆動パルス電流fとして
前記電動モータ22bに出力する。該増幅器28は、通
常、図9に示すディジタルサーボ制御系統のブロック図
のなかの、一点鎖線にて囲まれた部分に示す、デジタル
コントローラ48a、パワードライバ48bおよび電流
フィードバック回路48cの各ブロックから構成されて
いる。該増幅器48から出力されるモータ駆動パルス電
流fにより、前記電動モータ22bは駆動されて、前記
バルブ3、すなわち前記弁体5は回動される。このバル
ブ3の回動位置を前記位置センサ23で検出して、前記
A/D変換器46−加算器47−増幅器48−電動モー
タ22bの順を繰り返すことで、前記バルブ3を目標位
置に回動するように前記電動モータ22bは制御され
る。
The amplifier 48 amplifies power (for example, 5 volts at the maximum) based on the output pulse signal e input from the adder 47, and outputs it to the electric motor 22b as a motor drive pulse current f. The amplifier 28 generally includes a digital controller 48a, a power driver 48b, and a current feedback circuit 48c, each of which is shown in a portion surrounded by a dashed line in the block diagram of the digital servo control system shown in FIG. Have been. The electric motor 22b is driven by the motor drive pulse current f output from the amplifier 48, and the valve 3, that is, the valve body 5, is rotated. The rotation position of the valve 3 is detected by the position sensor 23, and the sequence of the A / D converter 46, the adder 47, the amplifier 48, and the electric motor 22b is repeated to turn the valve 3 to the target position. The electric motor 22b is controlled to move.

【0036】次に、前記コントローラ24による前記排
気管バルブ装置11の作動を説明する。 [非作動時] 前記コントローラ24の制御パルス発生
回路41は、位置(角度)センサ23の非作動位置(全
開位置)の出力電圧に相当するパルス幅を有する制御パ
ルス信号aを前記加算器47に出力している。このと
き、前記A/D変換器46は、この制御パルス信号aに
対して、基本的には同じ通電時間の変換パルス信号dを
出力しているが、外乱等により制御パルス信号aと変換
パルス信号dとに微少な差が発生するので、それにより
該加算器47は微少なパルス幅の出力バルス信号eを生
成し、前記増幅器48は、それにより微少なパルス幅の
モータ駆動パルス電流fを発生する。これにより、前記
電動モータ22bが作動して、該バルブ3の回転軸6が
微少振動する程度に、該電動モータ22bが微少振動す
るようになる。
Next, the operation of the exhaust pipe valve device 11 by the controller 24 will be described. [During Non-operation] The control pulse generation circuit 41 of the controller 24 sends a control pulse signal a having a pulse width corresponding to the output voltage of the position (angle) sensor 23 at the non-operation position (fully open position) to the adder 47. Output. At this time, the A / D converter 46 basically outputs the conversion pulse signal d having the same energization time in response to the control pulse signal a, but the control pulse signal a and the conversion pulse signal Since a small difference occurs between the signal d and the signal d, the adder 47 generates an output pulse signal e having a small pulse width, and the amplifier 48 thereby generates the motor drive pulse current f having a small pulse width. appear. Thus, the electric motor 22b is slightly vibrated to the extent that the electric motor 22b is operated and the rotary shaft 6 of the valve 3 is slightly vibrated.

【0037】[作動時] 例えば、暖気ハルブとして作
動する場合、前記コントローラ24には、エンジン回転
数検出センサ51、アクセル開度センサ52、冷却水温
度センサ53および排気ガス圧力センサ54からの各出
力信号が入力され、これらの各信号に基づいて、前記バ
ルブ3の目標閉度(設定されたバルプ位置目標値)を決め
て、前記制御パルス発生回路41から、図10(a)に
示すように、それに応じた制御パルス信号aを前記加算
器47に出力する。
[Operation] For example, in the case of operating as a warm air halve, each output from the engine speed detection sensor 51, the accelerator opening sensor 52, the cooling water temperature sensor 53, and the exhaust gas pressure sensor 54 is provided to the controller 24. Signals are input, and based on these signals, a target closing degree (set valp position target value) of the valve 3 is determined, and from the control pulse generation circuit 41, as shown in FIG. , And outputs a control pulse signal a corresponding thereto to the adder 47.

【0038】前記バルブ位置目標値を、例えば、バルブ
半閉位置とすると、図8における半閉位置の通電時間と
同じ通電時間(例えば、3.3msec)の制御パルス
信号aが、前記加算器47に出力される。前記A/D変
換器46は、前記位置センサ23の位置信号c(出力電
圧)を、図8の変換線Aを基に、変換パルス信号dを生
成して前記加算器47に出力する。例えば、前記位置セ
ンサ23が全開位置にあるときは、図8の全開位置の通
電時間(例えば、2.4msec)の変換パルス信号d
が、前記加算器47に出力する。なお、図8に記載され
ている通電時間の数値は、一実施例であり、これに限定
されるものではない。
Assuming that the valve position target value is, for example, the valve half-closed position, the control pulse signal a having the same energization time (eg, 3.3 msec) as the energization time at the half-closed position in FIG. Is output to The A / D converter 46 generates a converted pulse signal d from the position signal c (output voltage) of the position sensor 23 based on the conversion line A in FIG. For example, when the position sensor 23 is at the fully open position, the conversion pulse signal d for the energization time (for example, 2.4 msec) at the fully open position in FIG.
Is output to the adder 47. The value of the energization time shown in FIG. 8 is an example, and the present invention is not limited to this.

【0039】該加算器47は、前記制御パルス信号aと
該変換パルスdとの差により、図10(c)に示すよう
に、出力パルス信号eを前記増幅器48に出力する。
このとき、前記位置センサ23は、目標位置と離れた位
置にあるので、その差は大きく、大きなパルス幅を有す
る出力パルスを出力する。そのため、該増幅器48は大
きなパルス幅のモータ駆動パルス電流fを前記電動モー
タ22bに出力するので、該モータ22bは、大きな出
力トルクで回転して、前記バルブ3を回動させる。前記
パルス幅を有するモータ駆動パルス電流fの一例を図1
0(d)に示す。
The adder 47 outputs an output pulse signal e to the amplifier 48 based on the difference between the control pulse signal a and the converted pulse d, as shown in FIG.
At this time, since the position sensor 23 is located at a position distant from the target position, the difference is large and an output pulse having a large pulse width is output. Therefore, the amplifier 48 outputs a motor drive pulse current f having a large pulse width to the electric motor 22b, so that the motor 22b rotates with a large output torque to rotate the valve 3. FIG. 1 shows an example of a motor drive pulse current f having the pulse width.
0 (d).

【0040】前記バルブ3の回動により、前記位置セン
サ23の位置が、前記設定された目標値に近づくにつれ
て、前記モータ駆動パルス電流fのパルス幅は次第に小
さくなって、小さな出力トルクで回動するようになる。
そして、該位置センサ23が目標位置になると、前記制
御パルス信号aと変換パルス信号dとの差がなくなり、
前記加算器47からの出力パルス信号eは出力されなく
なり、該電動モータ22bは停止する。この場合、該電
動モータ22bは、慣性等によりオーバーシュートする
が、それは、図9のパワードライバ48bの正転・逆転
回路により、該電動モータ22bの駆動方向が逆転し
て、徐々に収束する。すなわち、前記電動モータ22b
がオーバシュートすると、変換パルス信号dの通電時間
の方が制御パルス信号aの通電時間より大きくなるの
で、その差はマイナスとなり、前記加算器47より出力
される出力パルス信号eは、それまでの前記電動モータ
22bの駆動方向とは逆方向の信号となり、該電動モー
タ22bを逆転させて目標位置に収束させるように作動
する。
With the rotation of the valve 3, as the position of the position sensor 23 approaches the set target value, the pulse width of the motor drive pulse current f gradually decreases, and the motor 3 rotates with a small output torque. I will be.
When the position sensor 23 reaches the target position, the difference between the control pulse signal a and the converted pulse signal d disappears,
The output pulse signal e from the adder 47 is no longer output, and the electric motor 22b stops. In this case, the electric motor 22b overshoots due to inertia or the like. However, the overshoot is caused by the forward / reverse circuit of the power driver 48b in FIG. That is, the electric motor 22b
Overshoots, the energizing time of the converted pulse signal d becomes longer than the energizing time of the control pulse signal a, so that the difference becomes negative, and the output pulse signal e output from the adder 47 becomes A signal in a direction opposite to the driving direction of the electric motor 22b is generated, and the electric motor 22b operates in the reverse direction to converge to the target position.

【0041】なお、以上、前記バルブ3が全開位置から
閉側位置に作動する場合を説明したが、その逆の閉側位
置から全開位置に作動する場合は、図10で、前記制御
パルス信号aの通電時間より変換パルス信号dの通電時
間の方が大きくなるので、前記出力パルス信号eの符号
はマイナスとなり、前記電動モータ22bは逆転駆動さ
れて全開位置に戻ることになる。
Although the case where the valve 3 is operated from the fully open position to the closed position has been described above, when the valve 3 is operated from the closed position to the fully open position, the control pulse signal a Since the energizing time of the converted pulse signal d is longer than the energizing time of the above, the sign of the output pulse signal e becomes negative, and the electric motor 22b is driven to rotate in the reverse direction and returns to the fully open position.

【0042】この時、外乱等により該制御パルス信号a
と変換パルス信号dに、微少な差が生じるので、非作動
時と同様に、その作動位置で前記バルブ3の回転軸6
は、回動方向に微少な振動をするようになる。
At this time, the control pulse signal a
And the converted pulse signal d, there is a slight difference, so that the rotation shaft 6 of the valve 3
Vibrates slightly in the rotating direction.

【0043】ここで、前記制御パルス信号aのスイッチ
ングの周波数(周期)の影響について、説明する。 1)前記スイッチング周波数が100Hz未満(周期:1
0msを超える)の場合、図11(b)に示すように、
微少振動幅が大きすぎて、前記バルブ3の振動が大きく
なりすぎ、前記バルブ3の前記弁体5および回転軸6の
摺動部分の摩耗や損傷が大きくなってしまう。すなわ
ち、排圧変動や前記弁体5および回転軸6へのフレッチ
ング摩耗を誘発する。
Here, the effect of the switching frequency (period) of the control pulse signal a will be described. 1) The switching frequency is less than 100 Hz (period: 1)
0 ms), as shown in FIG.
The minute vibration width is too large, and the vibration of the valve 3 becomes too large, and the sliding portion of the valve 3 between the valve body 5 and the rotating shaft 6 becomes worn or damaged. In other words, fluctuations in exhaust pressure and fretting wear on the valve element 5 and the rotating shaft 6 are induced.

【0044】2)前記スイッチング周波数が150Hz
超える(周期:6.7ms未満)の場合、図11(c)に
示すように、非作動時、作動保持時に、前述のように前
記バルブ3が微少振動をするが、その微少振動幅が小さ
すぎて、該バルブ3は殆ど振動しない。従って、この微
少振動により、該バルブ3の前記弁体5および回転軸6
の固着や動きが悪くなるのを防止する顕著な効果が出な
い。 3)従って、図11(a)に示すように、前記スイッチ
ングの周波数(周期)は、100ないし150Hz(周
期は、6.7〜10ms)にするのが好ましく、この場
合、この微少振動幅が適切で、前記ディザー効果が顕著
になる。
2) The switching frequency is 150 Hz
In the case of exceeding (period: less than 6.7 ms), as shown in FIG. Too much, the valve 3 hardly vibrates. Therefore, the valve body 5 of the valve 3 and the rotating shaft 6
There is no remarkable effect of preventing the sticking or the movement of the sticking. 3) Therefore, as shown in FIG. 11A, the switching frequency (period) is preferably set to 100 to 150 Hz (period is 6.7 to 10 ms). Appropriate, the dither effect becomes noticeable.

【0045】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果た
す他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は
前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能であ
る。
Note that the technology of the present invention is not limited to the technology in the above-described embodiment, but may be implemented by means of other modes that perform the same function. Various changes and additions are possible.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
排気管バルブ装置の制御方法によれば、エンジンの排気
管のアクチュエータに、回転軸を介して弁体を回動させ
る減速機付電動モータと、前記弁体の回動位置を検出す
る位置センサと、前記弁体の回動目標位置を設定すると
ともに、前記位置センサからの位置信号と、前記回動目
標位置の目標位置信号との差により、前記弁体の前記回
動位置が前記回動目標位置になるように、PWM(パル
ス幅変調)制御により前記電動モータを駆動するコント
ローラとを備え、該コントローラにより、前記弁体の回
動位置が、前記回動目標位置になるとき、該弁体の回動
位置の信号と、前記回動目標位置の信号との微小偏差に
基づき、前記電動モータを介して、前記回転軸および弁
体に、前記PWM制御におけるスイッチング周波数の振
動を付与するので、作動時、前記弁体および回転軸と前
記バルブハウジングとの、排気ガスによる固着や摩擦の
影響を防止して、その動きを円滑にするとともに、正確
な位置制御を行うことができるようにするという優れた
効果を奏する。その結果、該固着や摩擦部分において、
排気ガスによる煤詰まりや発錆を防止し、前記排気管バ
ルブ装置の応答性の改善とヒステリシスの低減を図るこ
とができる。
As is apparent from the above description, according to the control method of the exhaust pipe valve device of the present invention, the actuator of the exhaust pipe of the engine is provided with an electric motor with a speed reducer for rotating a valve body via a rotary shaft. A motor, a position sensor that detects a rotation position of the valve element, and a rotation target position of the valve element, and a position signal from the position sensor and a target position signal of the rotation target position. A controller for driving the electric motor by PWM (Pulse Width Modulation) control so that the rotation position of the valve body becomes the rotation target position based on the difference. When the moving position reaches the target rotation position, the rotation shaft and the valve are controlled via the electric motor based on a minute deviation between the signal of the rotation position of the valve body and the signal of the target rotation position. In the body, said PWM Since the vibration of the switching frequency is provided in the control, during operation, the valve body and the rotating shaft and the valve housing are prevented from sticking or frictional effects due to exhaust gas, and the movement is smooth and accurate. There is an excellent effect that the position control can be performed. As a result, in the sticking and friction parts,
Soot clogging and rusting due to exhaust gas can be prevented, and the responsiveness of the exhaust pipe valve device can be improved and hysteresis can be reduced.

【0047】また、本発明の排気管バルブ装置の制御に
際し、その作動時、アクセル開度のほか、エンジン冷却
水温度、排気ガス圧力、エンジン回転数等を基に制御す
ることにより、さらに、走行状態やエンジン状態等に応
じて、より正確で精密な制御が行えるという効果を奏す
る。
Further, in controlling the exhaust pipe valve device of the present invention, at the time of its operation, control is performed based on the engine cooling water temperature, the exhaust gas pressure, the engine speed, etc., in addition to the accelerator opening, thereby further driving the vehicle. There is an effect that more accurate and precise control can be performed according to the state or the engine state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の排気管バルブ装置の実施例の全体を示
す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an entire exhaust pipe valve device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の排気管バルブ装置の一部を破断した
縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view in which a part of the exhaust pipe valve device of the present embodiment is broken.

【図3】図2の右側面図である。FIG. 3 is a right side view of FIG. 2;

【図4】図2のIV−IV線によるバルブ作動時の断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view at the time of valve operation along line IV-IV in FIG. 2;

【図5】図2のV−V線による断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 2;

【図6】本実施例の排気管バルブ装置における、アクチ
ュエータの減速機付電動モータを駆動、制御するコント
ローラの制御系統を示す制御ブロック図である。
FIG. 6 is a control block diagram showing a control system of a controller that drives and controls an electric motor with a speed reducer of an actuator in the exhaust pipe valve device of the present embodiment.

【図7】位置センサの、バルブ位置(角度)に対する出
力電圧(アナログ信号)の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between an output voltage (analog signal) and a valve position (angle) of the position sensor.

【図8】位置センサからの出力信号に対する、バルブ位
置の目標値設定回路から出力されるバルブ位置目標値に
応じて、ディジタル信号に変換して出力する変換パルス
信号の関係を示す、A/D変換器の変換特性図である。
FIG. 8 shows a relationship between an output signal from a position sensor and a converted pulse signal which is converted into a digital signal and output in accordance with a valve position target value output from a valve position target value setting circuit. It is a conversion characteristic figure of a converter.

【図9】PWM(パルス幅変調)制御に基づく、ディジ
タルサーボ制御系統を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a digital servo control system based on PWM (pulse width modulation) control.

【図10】コントローラ内の各部における、作動時のパ
ルス信号を示す図で、図10(a)は、制御パルス発生
回路から加算器に出力される制御パルス信号の波形図、
図10(b)は、A/D変換器から加算器に出力される
変換パルス信号の波形図、図10(c)は、加算器から
増幅器に出力される出力パルス信号の波形図、図10
(d)は、増幅器からを電動モータに出力されるモータ
駆動パルス電流の波形図である。
FIG. 10 is a diagram showing a pulse signal at the time of operation in each section in the controller. FIG. 10A is a waveform diagram of a control pulse signal output from a control pulse generation circuit to an adder;
FIG. 10B is a waveform diagram of a converted pulse signal output from the A / D converter to the adder, and FIG. 10C is a waveform diagram of an output pulse signal output from the adder to the amplifier.
(D) is a waveform diagram of a motor drive pulse current output from the amplifier to the electric motor.

【図11】PWM制御におけるスイッチング周期を、そ
れぞれ変えたときの、電動モータのバルブ目標位置にお
ける微小振動の変化を示す図で、図11(a)は、スイ
ッチングの周波数(周期)が、100ないし150Hz
(周期は、6.7〜10ms)のときの、電動モータの
回動角度変動を示す図、図11(b)は、スイッチング
の周波数(周期)が、100Hz未満(周期:10msを
超える)のときの、電動モータの回動角度変動を示す
図、図11(c)は、スイッチングの周波数(周期)
が、150Hz超える(周期:6.7ms未満)のとき
の、電動モータの回動角度変動を示す図である。
11A and 11B are diagrams illustrating a change in minute vibration at a valve target position of the electric motor when a switching cycle in the PWM control is changed. FIG. 11A illustrates a case where the switching frequency (cycle) is 100 to 100%. 150Hz
FIG. 11B is a diagram showing the rotation angle fluctuation of the electric motor when the period is 6.7 to 10 ms. FIG. 11B shows the case where the switching frequency (period) is less than 100 Hz (period: more than 10 ms). FIG. 11 (c) is a diagram showing the rotation angle fluctuation of the electric motor at the time, and FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a rotation angle fluctuation of the electric motor when the frequency exceeds 150 Hz (period: less than 6.7 ms).

【図12】従来の排気管バルブ装置の一部を破断した正
面図である。
FIG. 12 is a partially cutaway front view of a conventional exhaust pipe valve device.

【図13】図12の一部を破断した側面図である。FIG. 13 is a side view in which a part of FIG. 12 is cut away.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 排気管バルブ装置 2 排気通路 3 バルブ 4 バルブ ハウジング 4a 内部通路 5 弁体 6 回転軸 7 アクチュエータ 22 減速機付電動モータ 22a 減速出力軸 22b 電動モータ 22c 減速機 23 位置センサ 24 コントローラ 31 連結機構部 32 フィン付きカップリング 35 トーションスプリング 40 バルブ位置目標値設定回路 41 制御パルス発生回路 45 モータ駆動制御回路 46 A/D変換器 47 加算器 48 増幅器 51 エンジン回転数検出センサ 52 アクセル開度センサ 53 冷却水温度センサ 54 排気ガス圧力センサ 55 暖気スイッチ 56 排気ブレーキスイッチ 57 クラッチスイッチ a 制御パルス信号 c 位置信号(アナログ位置信号) d 変換パルス信号 e 出力パルス信号 f モータ駆動パルス電流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 Exhaust pipe valve device 2 Exhaust passage 3 Valve 4 Valve housing 4a Internal passage 5 Valve 6 Rotating shaft 7 Actuator 22 Electric motor with reduction gear 22a Reduction output shaft 22b Electric motor 22c Reduction gear 23 Position sensor 24 Controller 31 Connection mechanism Unit 32 finned coupling 35 torsion spring 40 valve position target value setting circuit 41 control pulse generation circuit 45 motor drive control circuit 46 A / D converter 47 adder 48 amplifier 51 engine speed detection sensor 52 accelerator opening sensor 53 cooling Water temperature sensor 54 Exhaust gas pressure sensor 55 Warm air switch 56 Exhaust brake switch 57 Clutch switch a Control pulse signal c Position signal (analog position signal) d Conversion pulse signal e Output pulse signal f Motor drive pulse signal Flow

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンの排気管中に設けられ、その排
気通路の一部を形成するバルブハウジングと、該バルブ
ハウジング内に回動自在に支持される回転軸に固定され
る弁体と、前記回転軸を回動させるアクチュエータとを
有し、該アクチュエータの作動により前記弁体を回動さ
せて、前記排気通路を開閉する排気管バルブ装置の制御
するに際し、 前記アクチュエータに、前記回転軸を介して前記弁体を
回動させる減速機付電動モータと、前記弁体の回動位置
を検出する位置センサと、前記弁体の回動目標位置を設
定するとともに、前記位置センサからの位置信号と、前
記回動目標位置の目標位置信号との差により、前記弁体
の前記回動位置が前記回動目標位置になるように、PW
M(パルス幅変調)制御により前記電動モータを駆動す
るコントローラとを備え、 該コントローラにより、前記弁体の回動位置が、前記回
動目標位置になるとき、該弁体の回動位置の信号と、前
記回動目標位置の信号との微小偏差に基づき、前記電動
モータを介して、前記回転軸および弁体に、前記PWM
制御におけるスイッチング周波数の振動を付与すること
を特徴とする排気管バルブ装置の制御方法。
1. A valve housing provided in an exhaust pipe of an engine and forming a part of an exhaust passage thereof, a valve body fixed to a rotating shaft rotatably supported in the valve housing, An actuator for rotating a rotating shaft, and for controlling an exhaust pipe valve device that opens and closes the exhaust passage by rotating the valve body by the operation of the actuator; An electric motor with a speed reducer for rotating the valve body, a position sensor for detecting a rotation position of the valve body, and a rotation target position of the valve body, and a position signal from the position sensor. PW is set so that the rotation position of the valve body becomes the rotation target position based on the difference between the rotation target position and the target position signal.
A controller for driving the electric motor by M (pulse width modulation) control. When the rotation position of the valve body reaches the rotation target position, a signal of the rotation position of the valve body is provided by the controller. And the minute deviation between the signal of the rotation target position and the rotation shaft and the valve body via the electric motor.
A method of controlling an exhaust pipe valve device, characterized in that vibration of a switching frequency in control is provided.
【請求項2】 前記コントローラに、制御パルス発生回
路を有するバルブ位置目標値設定回路と、A/D変換器
と加算器と増幅器とからなるモータ駆動制御回路とを備
え、 前記制御パルス発生回路により、エンジン回転数検出セ
ンサ、アクセル開度センサ、冷却水温度センサおよび排
気ガス圧力センサからの各出力信号に基づいて、前記弁
体の目標閉度の大きさに応じて設定される制御パルス信
号を出力し、 前記A/D変換器により、前記位置センサから入力され
る前記弁体の位置信号を、デジタルパルス信号に変換
し、 前記加算器により、前記制御パルス発生回路からの制御
パルス信号と、前記A/D変換器からの変換パルス信号
との差をとり、その差を通電時間とし、スイッチング周
波数が前記制御パルス信号のスイッチング周波数と同一
のパルス信号を出力し、 前記増幅器により、前記加算器からのパルス信号を基
に、前記電動モータを駆動する電力を出力することを特
徴とする請求項1に記載の排気管バルブ装置の制御方
法。
2. The controller according to claim 1, further comprising a valve position target value setting circuit having a control pulse generation circuit, a motor drive control circuit including an A / D converter, an adder, and an amplifier. A control pulse signal that is set in accordance with the magnitude of the target closing degree of the valve body based on output signals from an engine speed detection sensor, an accelerator opening sensor, a cooling water temperature sensor, and an exhaust gas pressure sensor. The A / D converter converts the position signal of the valve element input from the position sensor into a digital pulse signal. The adder controls a control pulse signal from the control pulse generation circuit. The difference from the converted pulse signal from the A / D converter is taken, and the difference is defined as the energizing time, and the switching frequency is the same as the switching frequency of the control pulse signal. 2. The control of the exhaust pipe valve device according to claim 1, wherein one pulse signal is output, and the amplifier outputs power for driving the electric motor based on the pulse signal from the adder. 3. Method.
【請求項3】 前記制御パルス信号のスイッチング周波
数が、100〜150Hzであることを特徴とする請求
項1または請求項2に記載の排気管バルブ装置の制御方
法。
3. The method according to claim 1, wherein a switching frequency of the control pulse signal is 100 to 150 Hz.
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