JP2007092687A - バルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バタフライ弁の回動により流路の開度を可変制御するバルブ制御装置において、デポジット除去操作を適切な限度で実行できるようにすることにある。
【解決手段】バルブ制御装置は、デポジットを除去する除去パターンを、バタフライ弁の回動位置ごとに設定する除去パターン設定手段の機能を具備する。各回動位置に対して設定される除去パターンは、当該回動位置を含めてバタフライ弁が回動する通過モード、または当該回動位置を含めずにバタフライ弁が回動する非通過モードのいずれか一方であり、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との比較の結果に応じて、通過モードまたは非通過モードのいずれか一方を除去パターンとして設定する。これにより、デポジット除去操作を適切な回動範囲で実行することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＥＧＲバルブのようにエンジンとの間で吸排気されるガスの流路に配設されるバルブの制御装置（バルブ制御装置）に関する。

従来から、ＥＧＲバルブのようにエンジンとの間で吸排気されるガスの流路（ガス流路）に配設されるバルブでは、オイルミスト、黒煙等の付着物（デポジット）が堆積し、ガス流量の不足、全閉時のガス漏出、弁動作の緩慢化などの問題が生じている。

そこで、バルブとして、流路内を回動することで開度を可変するバタフライ弁が用いられるバルブ制御装置では、イグニッションオンやイグニッションオフの直後のように、エンジンの運転に支障がない時に、全閉位置を跨ぐ範囲でバタフライ弁を回動させることで弁体の周縁部等に付着したデポジットを除去している（例えば、特許文献１参照）。

しかし、イグニッションオンやイグニッションオフの直後はエンジン音が低いため、デポジット除去操作に伴う作動音が乗員に聞こえてしまい、不快感を引き起こす。このため、デポジットの除去操作は、できるだけ最小限に止めるのが好ましい。

そこで、例えば、デポジットの堆積量に相当する指標として運転時間を選択し、運転時間の長さに応じて全閉位置を通過させる回数を増減する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照）。しかし、デポジット堆積量は、エンジン回転数や燃料噴射量の履歴、従前のデポジット除去操作の回数等によっても異なってくるため、この技術を用いた場合、余分な除去操作を行ってしまう虞がある。
特開２００１−１７３４６４号公報 特開２００３−３１４３７７号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、バルブ制御装置において、作動音の発生を抑えながら、デポジットの除去を確実に実行できるようにすることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のバルブ制御装置は、エンジンとの間で吸排気されるガスの流路に配設され、所定のアクチュエータから付与される駆動力により、抵抗力に抗して回動しガスの流路の開度を可変するバタフライ弁と、バタフライ弁の回動範囲における、バタフライ弁とガスの流路の壁との間に堆積したデポジットを除去する除去パターンを、バタフライ弁の回動位置ごとに設定する除去パターン設定手段とを備える。そして、除去パターン設定手段は、抵抗力に相当する抵抗力相当量をバタフライ弁の回動範囲で検出し、各回動位置における抵抗力相当量の検出値に応じて、回動位置ごとに除去パターンを設定する。

バタフライ弁には、軸受けや弁体周縁部における摺動摩擦等による抵抗力が、回動方向と逆の方向に作用している。そして、この抵抗力は、デポジットの堆積量に応じて変動するので、抵抗力に相当する抵抗力相当量はデポジット堆積量の指標となり得る。なお、抵抗力相当量とは、抵抗力と何らかの相関を有する変数、と考えることもできる。

ここで、抵抗力に影響を及ぼすデポジットは、バタフライ弁の回動範囲において堆積したものである。すなわち、バタフライ弁およびその周辺に堆積したデポジットの全てが抵抗力に影響を及ぼすのではなく、バタフライ弁の回動範囲における、バタフライ弁とガス流路の壁との間に堆積したデポジットが、抵抗力に影響を及ぼす。ここで、「バタフライ弁とガス流路の壁との間に堆積したデポジット」とは、バタフライ弁の周縁部に堆積するデポジット、および、バタフライ弁の回動範囲においてバタフライ弁と対向するガス流路の壁に堆積するデポジットの双方、または、いずれか一方を意味するものとする。

そして、バタフライ弁に作用する摺動摩擦は、上記のように、主に、軸受けにおける軸周り摩擦と弁体周縁部における弁周り摩擦とに分けることができる。ここで、バタフライ弁の回動位置が全閉位置に近いほど、弁体周縁部と流路壁側シート部との接触面積が大きくなるので、弁周り摩擦は、回動位置が全閉位置に近いほど強くなる。このため、抵抗力相当量も、弁周り摩擦と回動位置との相関に対応するように、回動位置に応じて変動する。

そこで、上記のように、抵抗力相当量をバタフライ弁の回動範囲で検出し、各回動位置における抵抗力相当量の検出値に応じて、回動位置ごとに除去パターンを設定するようにすれば、各回動位置における抵抗力相当量に応じたデポジット除去操作を行うことができる。これにより、デポジット除去操作を適切な限度で実行できるようになるので、作動音の発生を抑えながら、デポジットの除去を確実に実行できるようになる。

なお、除去パターンとは、例えば、後出の通過モードおよび非通過モード、当該回動位置をバタフライ弁が通過する通過回数等の他に、当該回動位置においてバタフライ弁に付与される駆動力およびこの駆動力の指令値を算出する過程で求められる各種の指令値（例えば、電動アクチュエータにより駆動力を付与する場合の通電量の指令値）等である。また、さらにこれらの組み合わせたもの（例えば、通過回数と駆動力との組み合わせ）を除去パターンとすることもできる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のバルブ制御装置によれば、所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、所定の回動位置を含めてバタフライ弁が回動する通過モード、または所定の回動位置を含めずにバタフライ弁が回動する非通過モードのいずれか一方であり、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との比較の結果に応じて、通過モードまたは非通過モードのいずれか一方を除去パターンとして設定する。
この手段は、除去パターンの一形態を示すものである。これにより、デポジット除去操作において、デポジットの堆積による影響が大きい回動位置にのみバタフライ弁を回動させ、デポジットの堆積による影響が小さい回動位置には、バタフライ弁を回動させないようにすることができる。この結果、デポジット除去操作を適切な回動範囲で実行できるようになる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、除去パターンを通過モードとして設定した回動位置の範囲の大きさに応じて、バタフライ弁の回動速度を可変する。
これにより、デポジット除去操作を必要とする回動範囲（必要除去範囲）の大きさに応じて、バタフライ弁の回動速度を決めることができる。このため、例えば、必要除去範囲が小さく、デポジット除去操作に伴う作動音の発生期間が短い場合には、回動速度を速めさらに作動音の発生期間を短縮することができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のバルブ制御装置によれば、所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、所定の回動位置をバタフライ弁が回動して通過する通過回数であり、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との差に応じて通過回数を設定する。
この手段は、除去パターンの一形態を示すものである。これにより、デポジット除去操作において、所定の回動位置における抵抗力相当量に応じて、当該回動位置をバタフライ弁が通過する通過回数を決めることができる。この結果、抵抗力相当量に応じて通過回数を増減することでデポジットを確実に除去することができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値と回動位置との相関式を算出するとともに、相関式に基づき、抵抗力相当量の検出が行われる回動位置よりも稠密な回動位置間隔で抵抗力相当量を算出し、この算出が行われた回動位置における抵抗力相当量の検出値として、相関式に基づく抵抗力相当量の算出値を用いて、回動位置ごとに前記除去パターンを設定する。
これにより、回動位置に対する抵抗力相当量の検出間隔が粗くても、抵抗力相当量の検出が行われる回動位置以外の回動位置で、抵抗力相当量を算出することができる。このため、回動位置に対する抵抗力相当量の検出間隔が粗くても、必要除去範囲を適切に決めることができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、一旦、設定された除去パターンに基づきデポジットの除去が行われた後も、新たに得られた抵抗力相当量の検出値に応じて、再度、回動位置ごとに除去パターンを設定する。
これにより、一旦、デポジット除去操作が実行された後も、デポジットの堆積による影響がなお大きいと考えられる回動位置に、再度、バタフライ弁を回動させることができる。このため、デポジットの堆積による影響が許容できる程度になるまで、当該回動位置でのバタフライ弁の回動を繰り返すことができる。この結果、デポジット除去操作を適切な回動範囲で実行しながら、デポジットを確実に除去することができる。

〔請求項７の手段〕
請求項７に記載のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、バタフライ弁の回動範囲を複数に区分し、区分された個々の回動範囲における抵抗力相当量の検出値を用いて、個々の回動範囲の抵抗力相当量を代表する抵抗力相当量の代表値を算出し、抵抗力相当量の代表値に応じて個々の回動範囲ごとに除去パターンを設定する。
この手段は、除去パターン設定手段の一形態を示すものである。

〔請求項８の手段〕
請求項８に記載のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、バタフライ弁の温度に相当する弁温度相当量に基づいて閾値を補正し、補正後の閾値を用いて除去パターンを設定する。
デポジットの堆積による影響は、デポジットの温度に応じて変動する。よって、抵抗力は、デポジットの堆積量ばかりでなく、デポジットの温度にも影響を受ける。そこで、閾値を弁温度相当量に基づき補正することで、閾値をデポジットの温度に応じた適切な大きさに変更することができる。この結果、各回動位置において、より適切な除去パターンを設定することができる。なお、弁温度相当量とは、例えば、バタフライ弁の温度、つまりデポジット自体の温度以外に、ガスの温度、エンジン冷却水温度のようにデポジット自体の温度と何らかの相関を有する変数である。

〔請求項９の手段〕
請求項９に記載のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、バタフライ弁の温度に相当する弁温度相当量に基づいて抵抗力相当量の検出値を補正し、補正後の抵抗力相当量の検出値を用いて除去パターンを設定する。
この手段は、抵抗力に対するデポジットの温度の影響を、抵抗力相当量の検出値を補正することで取り除くものである。

〔請求項１０の手段〕
請求項１０に記載のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、バタフライ弁の温度に相当する弁温度相当量に基づいて抵抗力相当量の代表値を補正し、補正後の抵抗力相当量の代表値を用いて除去パターンを設定する。
この手段は、抵抗力に対するデポジットの温度の影響を、抵抗力相当量の代表値を補正することで取り除くものである。

最良の形態１のバルブ制御装置は、エンジンとの間で吸排気されるガスの流路に配設され、所定のアクチュエータから付与される駆動力により、抵抗力に抗して回動しガスの流路の開度を可変するバタフライ弁と、バタフライ弁の回動範囲における、バタフライ弁とガスの流路の壁との間に堆積したデポジットを除去する除去パターンを、バタフライ弁の回動位置ごとに設定する除去パターン設定手段とを備える。そして、除去パターン設定手段は、抵抗力に相当する抵抗力相当量をバタフライ弁の回動範囲で検出し、各回動位置における抵抗力相当量の検出値に応じて、回動位置ごとに除去パターンを設定する。

また、所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、所定の回動位置を含めてバタフライ弁が回動する通過モード、または所定の回動位置を含めずにバタフライ弁が回動する非通過モードのいずれか一方であり、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との比較の結果に応じて、通過モードまたは非通過モードのいずれか一方を除去パターンとして設定する。

また、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値と回動位置との相関式を算出するとともに、相関式に基づき、抵抗力相当量の検出が行われる回動位置よりも稠密な回動位置間隔で抵抗力相当量を算出する。そして、除去パターン設定手段は、この算出が行われた回動位置における抵抗力相当量の検出値として、相関式に基づく抵抗力相当量の算出値を用いて、回動位置ごとに除去パターンを設定する。
また、除去パターン設定手段は、バタフライ弁の温度に相当する弁温度相当量に基づいて閾値を補正し、補正後の閾値を用いて除去パターンを設定する。

最良の形態２のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、除去パターンを通過モードとして設定した回動位置の範囲の大きさに応じて、バタフライ弁の回動速度を可変する。

最良の形態３のバルブ制御装置によれば、所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、所定の回動位置をバタフライ弁が回動して通過する通過回数であり、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との差に応じて通過回数を設定する。

最良の形態４のバルブ制御装置によれば、除去パターン設定手段は、バタフライ弁の回動範囲を複数に区分し、区分された個々の回動範囲における抵抗力相当量の検出値を用いて、個々の回動範囲の抵抗力相当量を代表する抵抗力相当量の代表値を算出し、抵抗力相当量の代表値に応じて個々の回動範囲ごとに除去パターンを設定する。

〔実施例１の構成〕
実施例１のバルブ制御装置１の構成を、図１および図２を用いて説明する。
このバルブ制御装置１は、例えば、エンジンの吸気側に排気ガスを再循環するための流路２（ＥＧＲ流路：以下、ガス流路２と呼ぶ）に配設され、排気ガスの再循環量を調節するＥＧＲバルブを駆動制御するものである。

バルブ制御装置１は、図１に示すように、ガス流路２に配設され、回動することでガス流路２の開度を可変するバタフライ弁３と、バタフライ弁３に駆動力を付与して回動させるアクチュエータ４と、アクチュエータ４の作動を制御する制御手段５とを備える。

バタフライ弁３は、アクチュエータ４から図示しないリンク機構を介して駆動力を付与される回動軸６と、回動軸６を中心軸とする対称的な円板状に形成された弁体７とを有する。そして、バタフライ弁３は、アクチュエータ４から付与される駆動力により、抵抗力に抗して回動しガス流路２の開度を可変する。この抵抗力は、回動軸６の軸受けや弁体７の周縁部における摺動摩擦等により生じるものであり、その強さは、デポジット８の堆積による影響を受けて変動する。

ここで、デポジット８とは、排気ガスに含まれるオイルミスト、黒煙等が付着したものである。また、抵抗力に影響を及ぼすデポジット８は、バタフライ弁３の回動範囲において堆積したものである。すなわち、バタフライ弁３およびその周辺に堆積したデポジット８の全てが抵抗力に影響を及ぼすのではなく、バタフライ弁３の回動範囲における、バタフライ弁３とガス流路２の壁との間に堆積したデポジット８が、抵抗力に影響を及ぼす。ここで、「バタフライ弁３とガス流路２の壁との間に堆積したデポジット８」とは、バタフライ弁３の周縁部に堆積するデポジット８、および、バタフライ弁３の回動範囲においてバタフライ弁３と対向するガス流路２の壁に堆積するデポジット８の双方、または、いずれか一方を意味するものとする。

アクチュエータ４は、給電を受けて駆動力を発生させる電動モータ等の周知の電動アクチュエータである。

制御手段５は、図示しない電源からアクチュエータ４への給電を断続する周知の駆動回路９と、駆動回路９に指令信号を出力して電源からアクチュエータ４へ給電させるマイコン１０とを有する。

マイコン１０は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種のプログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路、入力回路、出力回路等により構成される周知構造のコンピュータである。そして、マイコン１０は、エンジン回転数センサ１１、アクセル開度センサ１２、水温センサ１３等の各種センサから入力される検出値に応じて、アクチュエータ４を駆動制御するための各種の指令値を算出するとともに、この指令値に基づく指令信号を合成して駆動回路９に出力する。

また、マイコン１０は、デポジット８を除去する除去パターンをバタフライ弁３の回動位置ごとに設定する除去パターン設定手段として機能する。

実施例１の除去パターン設定手段により所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、当該回動位置を含めてバタフライ弁３が回動する通過モード、または、当該回動位置を含めずにバタフライ弁３が回動する非通過モードのいずれか一方である。そして、除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との比較の結果に応じて、通過モードまたは非通過モードのいずれか一方を除去パターンとして設定する。

ここで、抵抗力相当量とは、抵抗力と相関を有する変数と考えることができ、デポジット堆積量の指標となり得るものである。そして、実施例１の除去パターン設定手段は、アクチュエータ４への給電量に相当する給電相当量の中から、駆動回路９へ出力される指令信号のデューティ比の指令値を抵抗力相当量として選択する。すなわち、除去パターン設定手段は、デューティ比の指令値（以下、デューティ値と呼ぶ）を回動位置ごとに検出して抵抗力相当量の検出値とする。

なお、給電相当量とは、アクチュエータ４への給電量と相関を有する変数であり、上記のデューティ値や、このデューティ値を算出する過程で求められる各種の指令値、例えば、通電量の指令値、弁開度の指令値等である。

抵抗力相当量が駆動回路９へ出力される指令信号のデューティ値である場合、このデューティ値は抵抗力と正の相関を有していると考えられる。このため、除去パターン設定手段は、デューティ値の検出値と閾値との比較の結果、デューティ値の検出値の方が閾値よりも大きい場合、抵抗力が強いとみなし（つまり、デポジットの堆積量が多いとみなし）、除去パターンを通過モードに設定する。逆に、除去パターン設定手段は、デューティ値の検出値の方が閾値よりも小さい場合、抵抗力が弱いとみなし（つまり、デポジットの堆積量が少ないとみなし）、除去パターンを非通過モードに設定する。

また、除去パターン設定手段は、デューティ値の検出値と回動位置との相関式を算出するとともに、この相関式に基づき、デューティ値の実検出が行われる回動位置よりも稠密な回動位置間隔でデューティ値を算出する。そして、除去パターン設定手段は、この算出が行われた回動位置におけるデューティ値の検出値として、相関式に基づく算出値を用いて回動位置ごとに除去パターンを設定する。

例えば、除去パターン設定手段は、図２に示すように、全閉位置θ０、全開位置θＦ、および全閉位置θ０と全開位置θＦとの間の６個の回動位置θ１〜θ６の合計８個の回動位置θ０〜θ６、θＦで、デューティ値を実検出する（以下、デューティ値が、実検出される回動位置を「実検出位置」と呼ぶ）。そして、除去パターン設定手段は、実検出位置θ０における実検出値Ｔ０、実検出位置θ１における実検出値Ｔ１、および実検出位置θ０、θ１を用いて、実検出位置θ０〜θ１におけるデューティ値の検出値と回動位置との相関式を算出する。実施例１の除去パターン設定手段では、この相関式を、デューティ値の検出値と回動位置との座標系において、点（θ０、Ｔ０）と点（θ１、Ｔ１）との間を直線補間することにより得られる１次相関線とする。

そして、除去パターン設定手段は、同様に、点（θ１、Ｔ１）と点（θ２、Ｔ２）との間、点（θ２、Ｔ２）と点（θ３、Ｔ３）との間、点（θ３、Ｔ３）と点（θ４、Ｔ４）との間、点（θ４、Ｔ４）と点（θ５、Ｔ５）との間、点（θ５、Ｔ５）と点（θ６、Ｔ６）との間、点（θ６、Ｔ６）と点（θＦ、ＴＦ）との間を直線補間することにより、同様の１次相関線を得る。そして、除去パターン設定手段は、これらの１次相関線により、バタフライ弁３の全回動範囲について、デューティ値の検出値と回動位置との全相関式を作成する。

そして、除去パターン設定手段は、この全相関式を用いて、実検出位置θ０〜θ６、θＦよりも稠密な回動位置間隔で抵抗力相当量を算出し、この算出値を、算出が行われた回動位置におけるデューティ値の検出値とする（以下、デューティ値の検出値が算出される回動位置を「算出位置」と呼ぶ）。そして、除去パターン設定手段は、実検出位置および算出位置の両方において、デューティ値の検出値と閾値とを比較し、その比較結果に応じて、通過モードまたは非通過モードのいずれか一方を除去パターンとして設定する。

例えば、実検出位置θ０〜θ６、θＦにおける実検出値Ｔ０〜Ｔ６、ＴＦが、実検出位置θ０〜θ２では実検出値Ｔ０〜Ｔ２の方が閾値よりも大きく、実検出位置θ３〜θ６、θＦでは実検出値Ｔ３〜Ｔ６、ＴＦの方が閾値よりも小さくなったとする。この場合、実検出位置θ２と実検出位置θ３との間で、デューティ値の検出値と閾値との大小が逆転すると考えられる。さらに、実検出位置θ２と実検出位置θ３との間において、位置θＧよりも小さい算出位置では、相関線を用いた算出値が閾値よりも大きくなり、位置θＧよりも大きい算出位置では、相関線を用いた算出値が閾値よりも小さくなったとする。

この結果、除去パターン設定手段は、実検出位置θ０〜位置θＧの回動範囲で除去パターンを通過モードに設定し、位置θＧ〜実検出位置θＦの回動範囲で除去パターンを非通過モードに設定する。

また、除去パターン設定手段は、バタフライ弁３の温度に相当する弁温度相当量に基づいて閾値を補正し、デューティ値の検出値と補正後の閾値とを比較して通過モードまたは非通過モードのいずれか一方に除去パターンを設定する。

ここで、弁温度相当量とは、デポジット８の温度と相関を有する変数であり、バタフライ弁３自体の温度以外に、排気ガスの温度、エンジン冷却水の温度等を挙げることができる。なお、排気ガスの温度、エンジン冷却水の温度は、水温センサ１３のように検出センサが予め配設されている場合が多いので、センサの新規配設のためコストアップすることなく弁温度相当量として採用することができる。

また、弁温度相当量として排気ガスの温度を採用する場合、排気ガスの温度は、デポジット８の温度と正の相関を有している。また、抵抗力は、デポジット８の温度が高いほど弱くなる。したがって、排気ガスの温度は、抵抗力と負の相関を有すると考えられる。

このため、弁温度相当量として排気ガスの温度を採用する場合、除去パターン設定手段は、デポジット８の除去の実効性を考慮して、以下のように閾値を補正する。すなわち、除去パターン設定手段は、排気ガスの温度が上がれば、閾値を小さくするように補正する。つまり、除去パターン設定手段は、排気ガスの温度が上がれば、通過モードに設定される回動範囲が広くなる方向に、閾値を補正する。逆に、除去パターン設定手段は、排気ガスの温度が下がれば、閾値を大きくするように補正する。つまり、除去パターン設定手段は、排気ガスの温度が下がれば、通過モードに設定される回動範囲が狭くなる方向に、閾値を補正する。

〔実施例１の作用〕
実施例１のバルブ制御装置１の作用を、図３および図４を用いて説明する。
まず、抵抗力自体は、主に、摺動摩擦により生じ、この摺動摩擦は、回動軸６の軸受けにおける軸回り摩擦と、弁体７の周縁部における弁周り摩擦とに分けることができる。そして、回動位置が全閉位置に近いほど、弁体７の周縁部とガス流路２の壁側シート部との接触面積が大きくなるので、弁周り摩擦は、回動位置が全閉位置に近いほど強くなり、特に全閉位置近傍では回動位置に対する増加が著しい。

このため、除去パターン設定手段により実検出および算出されたデューティ値の検出値は、図３に示すように、回動位置に対して相関線Ａ０〜Ａ３に示すような相関を示す。つまり、デューティ値の検出値は、回動位置が全閉位置にあるときにピークを示し、全閉位置近傍の範囲では、全閉位置から遠ざかるにつれて急激に減少している。そして、デューティ値の検出値は、全閉位置近傍よりも全閉位置から遠い回動範囲では、減少の程度を緩めて減少する。

また、抵抗力は、デポジット堆積量が多いほど強くなる。このため、デューティ値の検出値は、デポジットの堆積量が多くなるにつれて大きくなっている（相関線Ａ０〜Ａ３参照）。このため、デューティ値の検出値が閾値よりも大きくなる回動範囲（図３に示す回動範囲Ｂ１〜Ｂ３参照）は、デポジット堆積量が多くなるにつれて広くなっている。つまり、デポジット堆積量が多くなるにつれて、デポジット除去操作を必要とする回動範囲（必要除去範囲）が広くなっている。

例えば、デポジット堆積量がゼロの理想状態におけるデューティ値の検出値は、相関線Ａ０のように、全回動範囲において閾値よりも小さい。このため、除去パターン設定手段は、全回動範囲において、除去パターンとして非通過モードを設定する。つまり、デポジット除去操作は全く実行されない。

次に、相関線Ａ１のように、全閉位置近傍の一部の回動範囲Ｂ１で、デューティ値の検出値が閾値よりも大きくなった場合、除去パターン設定手段は、回動範囲Ｂ１を必要除去範囲とみなし、回動範囲Ｂ１において除去パターンとして通過モードを設定し、回動範囲Ｂ１以外の回動位置では非通過モードを設定する。つまり、図４の操作線Ｃ１のように、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ１においてのみ回動し、デポジット除去操作が実行される。

なお、実施例１の除去パターン設定手段は、１回のデポジット除去操作におけるバタフライ弁３の回動往復回数は３回と設定している。つまり、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ１内の同一の回動位置を、６回、回動して通過する。

次に、相関線Ａ２のように、全閉位置近傍の全部と、全閉位置近傍以外の一部とを併せた回動範囲Ｂ２で、デューティ値の検出値が閾値よりも大きくなった場合、除去パターン設定手段は、回動範囲Ｂ２を必要除去範囲とみなし、回動範囲Ｂ２において除去パターンとして通過モードを設定し、回動範囲Ｂ２以外の回動位置では非通過モードを設定する。つまり、図４の操作線Ｃ２のように、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ２においてのみ回動し、デポジット除去操作が実行される。

次に、相関線Ａ３のように、バタフライ弁３の全回動範囲を示す回動範囲Ｂ３で、デューティ値の検出値が閾値よりも大きくなった場合、除去パターン設定手段は、回動範囲Ｂ３を必要除去範囲とみなし、回動範囲Ｂ３において除去パターンとして通過モードを設定する。つまり、図４の操作線Ｃ３のように、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ３において回動し、デポジット除去操作が実行される。

〔実施例１の効果〕
実施例１のバルブ制御装置１は、デポジット８を除去する除去パターンを、バタフライ弁３の回動位置ごとに設定する除去パターン設定手段の機能を具備し、除去パターン設定手段は、抵抗力に相当するデューティ値をバタフライ弁３の回動範囲で検出し、各回動位置におけるデューティ値の検出値に応じて、回動位置ごとに除去パターンを設定する。
デューティ値はデポジット８の堆積量に応じて、回動位置ごとに変動する。このため、デューティ値をバタフライ弁３の回動範囲で検出し、各回動位置におけるデューティ値の検出値に応じて、回動位置ごとに除去パターンを設定するようにすれば、各回動位置におけるデューティ値の検出値に応じたデポジット除去操作を行うことができる。この結果、デポジット除去操作を適切な限度で実行できるようになるので、作動音の発生を抑えながら、デポジットの除去を確実に実行できるようになる。

また、各回動位置に対して設定される除去パターンは、当該回動位置を含めてバタフライ弁３が回動する通過モード、または当該回動位置を含めずにバタフライ弁３が回動する非通過モードのいずれか一方であり、除去パターン設定手段は、デューティ値の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとにデューティ値の検出値と閾値とを比較し、その比較の結果に応じて、通過モードまたは非通過モードのいずれか一方を除去パターンとして設定する。
これにより、デポジットの堆積による影響が大きい回動位置にのみバタフライ弁３を回動させ、デポジットの堆積による影響が小さい回動位置には、バタフライ弁３を回動させないようにすることができる。この結果、必要除去範囲を適切に決めることができる。

また、除去パターン設定手段は、デューティ値の検出値と回動位置との相関式を算出するとともに、相関式に基づき、デューティ値の実検出が行われる実検出位置よりも稠密な間隔の算出位置でデューティ値を算出する。そして、除去パターン設定手段は、この算出値を、この算出が行われた算出位置におけるデューティ値の検出値として用い、除去パターンを設定する。
これにより、回動位置に対するデューティ値の実検出間隔が粗くても、実検出位置よりも稠密な間隔の算出位置で、デューティ値の検出値を算出することができる。このため、回動位置に対するデューティ値の実検出間隔が粗くても、必要除去範囲を適切に決めることができる。

また、除去パターン設定手段は、バタフライ弁３の温度に相当する弁温度相当量に基づき閾値を補正し、デューティ値の検出値と補正後の閾値とを比較して除去パターンを設定する。
デポジット８の堆積による影響は、デポジット８の温度に応じて変動する。よって、抵抗力は、デポジット８の堆積量ばかりでなく、デポジット８の温度にも影響を受ける。そこで、閾値を弁温度相当量に基づき補正することで、閾値をデポジット８の温度に応じた適切な大きさに変更することができる。この結果、デポジット８の温度に応じて必要除去範囲を適切に設定することができる。

実施例２の除去パターン設定手段は、必要除去範囲の大きさに応じて、バタフライ弁３の回動速度を可変する。例えば、必要除去範囲の大きさが所定の必要値よりも小さいときには、回動速度を所定の高速値とし、必要除去範囲の大きさが当該必要値よりも大きいときには、回動速度を当該高速値よりも遅い低速値とする。

例えば、当該必要値が回動範囲Ｂ１と回動範囲Ｂ２との間の大きさである場合、回動範囲Ｂ１の大きさは、当該必要値よりも小さくなる。このため、回動範囲Ｂ１を必要除去範囲とする場合の回動速度は高速値とされ、回動範囲Ｂ２、Ｂ３を必要除去範囲とする場合の回動速度は低速値とされる。この結果、回動範囲Ｂ１を必要除去範囲とする場合の操作線Ｃ１´は、図５に示すように、回動範囲Ｂ２、Ｂ３を必要除去範囲とする場合の操作線Ｃ２、Ｃ３よりも勾配が大きくなる。

このように、必要除去範囲の大きさが当該必要値よりも小さい場合に、デポジット除去操作における回動速度を速くすることで、デポジット除去操作に伴う作動音の発生期間を短縮することができる。

〔実施例３の構成〕
実施例３のバルブ制御装置１では、所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、当該回動位置をバタフライ弁３が回動して通過する通過回数であり、除去パターン設定手段は、デューティ値の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、デューティ値の検出値と閾値との差に応じて通過回数を設定する。

ここで、実施例３の除去パターン設定手段は、図６に示すように、デューティ値の検出値と閾値との差εに対し、差εがゼロ未満の場合に通過回数をゼロに設定する。また、除去パターン設定手段は、差εがゼロ以上かつ所定値ｄ未満の場合に通過回数を２に設定し、差εが所定値ｄ以上かつ所定値２ｄ未満の場合に通過回数を４に設定し、差εが所定値２ｄ以上かつ所定値３ｄ未満の場合に通過回数を６に設定し、差εが所定値３ｄ以上の場合に通過回数を８に設定する。

〔実施例３の作用〕
実施例３のバルブ制御装置１の作用を、図７を用いて説明する。
デューティ値の検出値が図７（ａ）の相関線Ａ４を描く場合、デューティ値の検出値は、全回動範囲で閾値よりも小さくなり、差εは、全回動範囲でゼロより小さくなる。このため、除去パターン設定手段は、全ての回動位置で通過回数をゼロに設定するので、デポジット除去操作は全く実行されない。

これに対し、デューティ値の検出値が相関線Ａ５を描く場合、デューティ値の検出値は、回動範囲Ｂ４〜Ｂ９で閾値よりも大きくなる。そして、差εは、回動範囲Ｂ４、Ｂ８において、所定値ｄ以上かつ所定値２ｄ未満になり、回動範囲Ｂ５、Ｂ７において、所定値２ｄ以上かつ所定値３ｄ未満になり、回動範囲Ｂ６において、所定値３ｄ以上になり、回動範囲Ｂ９において、ゼロ以上かつ所定値ｄ未満になり、回動範囲Ｂ１０において、ゼロ未満になる。

このため、通過回数は、回動範囲Ｂ４、Ｂ８において４に設定され、回動範囲Ｂ５、Ｂ７において６に設定され、回動範囲Ｂ６において８に設定され、回動範囲Ｂ９において２に設定され、回動範囲Ｂ１０においてゼロに設定される。この結果、デポジット除去操作が実行されると、バタフライ弁３は、図７（ｂ）に示すような操作線Ｃ４を描くように回動する。

すなわち、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ６→回動範囲Ｂ７→回動範囲Ｂ８→回動範囲Ｂ９の順に全開位置に向けて回動した後、回動方向を変え、回動範囲Ｂ９→回動範囲Ｂ８→回動範囲Ｂ７→回動範囲Ｂ６→回動範囲Ｂ５→回動範囲Ｂ４の順にオーバーターン側全開位置まで回動する。そして、バタフライ弁３は、再度、回動方向を変え、以下、同様に操作線Ｃ４に示す順に回動範囲を回動して通過する。

〔実施例３の効果〕
実施例３の除去パターンは、所定の回動位置をバタフライ弁３が回動して通過する通過回数であり、除去パターン設定手段は、デューティ値の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、デューティ値の検出値と閾値との差に応じて通過回数を設定する。
これにより、所定の回動位置におけるデューティ値の検出値に応じて、デポジット除去操作における当該回動位置の通過回数を決めることができる。この結果、デューティ値の検出値が大きい（つまり、抵抗力が大きい）回動位置では通過回数を増やすことでデポジットを確実に除去することができる。

〔実施例４の構成〕
実施例４のバルブ制御装置１の除去パターン設定手段は、例えば、図８に示すように、バタフライ弁３の全回動範囲を回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１７の７つに区分する。そして、除去パターン設定手段は、個々の範囲内で実検出されたデューティ値の実検出値を用いて、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１７の各々の範囲を代表するデューティ値の代表値を算出する。そして、除去パターン設定手段は、この代表値と閾値とを比較し、その比較結果に応じて除去パターンを設定する。

ここで、除去パターン設定手段は、代表値として回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１７の各々における最大値を算出する。例えば、回動範囲Ｂ１１における実検出値が、Ｔ１１、Ｔ１２の２つであり、Ｔ１１の方がＴ１２よりも大きい場合、除去パターン設定手段は、回動範囲Ｂ１１の代表値をＴ１１とする。以下、同様にして、除去パターン設定手段は、回動範囲Ｂ１２〜Ｂ１７の代表値を算出する。

そして、除去パターン設定手段はこれらの代表値と閾値とを比較する。この結果、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３、Ｂ１５で、代表値が閾値よりも大きくなったとする。そして、このように、デューティ値の検出値側の値が閾値よりも大きくなる回動範囲が、不連続で生じた場合、各回動位置に設定される除去パターンは、以下の２つのモードから選択される。

すなわち、除去パターン設定手段は、当該回動位置を所定回数だけ回動して通過する所定回数到達モード、および、当該回動位置を全く通過しなかったり、所定回数よりも少ない回数だけ回動して通過したりする所定回数未達モードの２つのモードから選択して除去パターンを設定する。つまり、代表値が閾値よりも大きい場合、除去パターン設定手段は、抵抗力が強くデポジット除去操作が必要と判断し、除去パターンを所定回数到達モードに設定する。逆に、代表値が閾値よりも小さい場合、除去パターン設定手段は、抵抗力が弱くデポジット除去操作が不必要と判断し、除去パターンを所定回数未達モードに設定する。つまり、所定回数到達モードが設定される範囲が必要除去範囲となる。

〔実施例４の作用〕
実施例４のバルブ制御装置１の作用を、図８および図９を用いて説明する。なお、所定回数到達モードが設定された場合に、当該回動位置を回動して通過する回数は、６回とする。

デューティ値の代表値が、図８に示すように、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３、Ｂ１５で閾値よりも大きくなった場合、除去パターン設定手段は、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３、Ｂ１５を必要除去範囲とみなし、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３、Ｂ１５に含まれる回動位置に対し所定回数到達モードを設定する。また、除去パターン設定手段は、回動範囲Ｂ１４、Ｂ１６、Ｂ１７に含まれる回動位置に対し所定回数未達モードを設定する。この結果、デポジット除去操作が実行されると、バタフライ弁３は、図９に示すような操作線Ｃ５を描くように回動する。

すなわち、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３を、２回、往復した後、全閉位置から回動範囲Ｂ１１→回動範囲Ｂ１２→回動範囲Ｂ１３→回動範囲Ｂ１４を順次通過して回動範囲１５に至る。ここまでの過程で、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３を、５回、回動して通過する。そして、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ１５を、３回、往復した後、つまり、回動範囲Ｂ１５に含まれる回動位置を、６回、回動して通過した後、回動範囲Ｂ１４→回動範囲Ｂ１３→回動範囲Ｂ１２→回動範囲Ｂ１１を順次通過して全閉位置に戻る。そして、この全閉位置に戻る過程で、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３を、１回、回動して通過する。

以上より、バタフライ弁３は、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３、Ｂ１５に含まれる回動位置を、６回、回動して通過することで、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１３、Ｂ１５において、デポジット除去操作を実行する。

〔変形例〕
本実施例の除去パターン設定手段によれば、除去パターンの設定回数、および、デポジット除去操作の実行回数は１回限りであったが、一旦、設定された除去パターンに基づきデポジット８の除去が行われた後も、新たに得られたデューティ値の検出値に応じて、再度、回動位置ごとに除去パターンを設定してデポジット除去操作を行わせるようにしてもよい。
これにより、一旦、デポジット除去操作が実行された後も、デポジット８の堆積による影響がなお大きいと考えられる回動位置には、再度、バタフライ弁３を回動させ通過させることができる。このため、デポジット８の堆積による影響が許容できる程度になるまで（つまり、抵抗力相当量が許容できる程度になるまで）、当該回動位置でのバタフライ弁３の回動および通過を繰り返すことができる。この結果、デポジット除去操作を適切な回動範囲で実行しながら、デポジット８を確実に除去することができる。

本実施例の除去パターン設定手段によれば、弁温度相当量に基づく補正を閾値に対して行い、補正後の閾値を用いて除去パターンを設定したが、弁温度相当量に基づき抵抗力相当量を補正し、補正後の抵抗力相当量を用いて除去パターンを設定するようにしてもよい。

実施例１ないし実施例３の除去パターン手段によれば、デューティ値の検出値と閾値との比較が行われる回動位置は、実検出位置θ０〜θ６、θＦおよび算出位置の両方であったが、実検出位置θ０〜θ６、θＦにおいてのみ、デューティ値の検出値と閾値との比較を行い除去パターンを設定してもよい。この場合、実検出位置θ０〜θ６、θＦを境界として、通過モードおよび非通過モードを設定してもよい。

実施例１ないし実施例３の除去パターン手段によれば、回動位置とデューティ値の検出値との座標系において、実検出位置における座標同士を直線補間することで、デューティ値の検出値と回動位置との相関式を作成したが、相関式の作成方法はこのような形態に限定されない。例えば、全ての実検出位置における座標の値を、ニュートン前進補間多項式、ラグランジュ補間多項式、スプライン補間多項式等に当てはめて相関式を作成してもよい。

実施例４の除去パターン設定手段によれば、デューティ値の代表値は、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１７の各々におけるデューティ値の検出値の最大値であったが、回動範囲Ｂ１１〜Ｂ１７の各々におけるデューティ値の検出値の平均値をデューティ値の代表値として採用してもよい。
この場合、特定の回動位置でデューティ値の検出値に偏りがあっても、平均値を算出して用いることで、その偏りを希釈することができる。このため、特定の回動位置で発生したデューティ値の検出値の偏りに引きずられて、デポジット除去操作を要する回動範囲が不必要に拡大したり縮小したりするのを防止することができる。

また、デューティ値の代表値を弁温度相当量に基づいて補正し、補正後の代表値を用いて除去パターンを設定してもよいし、代表値に対する閾値を弁温度相当量に基づいて補正し、補正後の閾値を用いて除去パターンを設定してもよい。さらに、一旦、設定された除去パターンに基づきデポジットの除去が行われた後も、新たに求められたデューティ値の代表値に応じて、再度、除去パターンを設定してデポジット除去操作を行わせるようにしてもよい。

本実施例のバルブ制御装置１は、ＥＧＲバルブを駆動制御するものであったが、排気絞りバルブ、スロットルバルブ等を駆動制御することもできる。

本実施例の抵抗力相当量は、給電相当量の１つであるデューティ値（駆動回路９に出力される指令信号のデューティ比の指令値）の検出値であったが、他の給電相当量（アクチュエータ４への通電量の指令値、バタフライ弁３の弁開度の指令値等）を抵抗力相当量として用いてもよい。

また、抵抗力相当量をエンジンの運転履歴に基づき推定し、この推定値を抵抗力相当量の検出値としてもよい。この推定は、デポジット堆積量がゼロの理想状態における抵抗力相当量の理想値に、デポジット８の堆積による抵抗力増加分に相当するデポジット堆積相当量を加算することで行うことができる。なお、このデポジット堆積相当量は、エンジンの運転履歴、例えば、燃料噴射量やエンジン回転数の履歴に基づいて算出することができる。また、理想値として用いる抵抗力相当量は、デューティ値の検出値等の給電相当量に基づく変数でもよいし、実験、数値シミュレーション等により算出した抵抗力そのものに基づく変数でもよい。

さらに、アクチュエータ４として負圧式アクチュエータを採用する場合には、負圧量および負圧量と相関を有する変数を抵抗力相当量とすることができる。また、油圧式アクチュエータを採用する場合には、油圧量および油圧量と相関を有する変数を抵抗力相当量とすることができる。

（ａ）はバルブ制御装置の構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。 抵抗力相当量の検出状態を示す状態図である（実施例１）。 バタフライ弁の回動位置と抵抗力相当量との相関図である（実施例１）。 デポジット除去操作におけるバタフライ弁の回動状況を示す操作図である（実施例１）。 デポジット除去操作におけるバタフライ弁の回動状況を示す操作図である（実施例２）。 デポジット除去操作における通過回数を設定するための設定マップである（実施例３）。 （ａ）はバタフライ弁の回動位置と抵抗力相当量との相関図であり、（ｂ）はデポジット除去操作におけるバタフライ弁の回動状況を示す操作図である（実施例３）。 バタフライ弁の回動位置と抵抗力相当量との相関図である（実施例４）。 デポジット除去操作におけるバタフライ弁の回動状況を示す操作図である（実施例４）。

符号の説明

１ バルブ制御装置
２ ガス流路（流路）
３ バタフライ弁
４ アクチュエータ
８ デポジット
１０ マイコン（除去パターン設定手段）

Claims (10)

1. エンジンとの間で吸排気されるガスの流路に配設され、所定のアクチュエータから付与される駆動力により、抵抗力に抗して回動し前記ガスの流路の開度を可変するバタフライ弁と、
   このバタフライ弁の回動範囲における、前記バタフライ弁と前記ガスの流路の壁との間に堆積したデポジットを除去する除去パターンを、前記バタフライ弁の回動位置ごとに設定する除去パターン設定手段とを備え、
   前記除去パターン設定手段は、抵抗力に相当する抵抗力相当量を前記バタフライ弁の回動範囲で検出し、各回動位置における抵抗力相当量の検出値に応じて、回動位置ごとに前記除去パターンを設定することを特徴とするバルブ制御装置。
2. 請求項１に記載のバルブ制御装置において、
   所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、前記所定の回動位置を含めて前記バタフライ弁が回動する通過モード、または前記所定の回動位置を含めずに前記バタフライ弁が回動する非通過モードのいずれか一方であり、
   前記除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との比較の結果に応じて、前記通過モードまたは前記非通過モードのいずれか一方を前記除去パターンとして設定することを特徴とするバルブ制御装置。
3. 請求項２に記載のバルブ制御装置において、
   前記除去パターン設定手段は、前記除去パターンを前記通過モードとして設定した回動位置の範囲の大きさに応じて、前記バタフライ弁の回動速度を可変することを特徴とするバルブ制御装置。
4. 請求項１に記載のバルブ制御装置において、
   所定の回動位置に対して設定される除去パターンは、前記所定の回動位置を前記バタフライ弁が回動して通過する通過回数であり、
   前記除去パターン設定手段は、抵抗力相当量の検出値に対する閾値を設定し、回動位置ごとに、抵抗力相当量の検出値と閾値との差に応じて前記通過回数を設定することを特徴とするバルブ制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のバルブ制御装置において、
   前記除去パターン設定手段は、
   抵抗力相当量の検出値と回動位置との相関式を算出するとともに、この相関式に基づき、抵抗力相当量の検出が行われる回動位置よりも稠密な回動位置間隔で抵抗力相当量を算出し、
   この算出が行われた回動位置における抵抗力相当量の検出値として、前記相関式に基づく抵抗力相当量の算出値を用いて、回動位置ごとに前記除去パターンを設定することを特徴とするバルブ制御装置。
6. 請求項１に記載のバルブ制御装置において、
   前記除去パターン設定手段は、一旦、設定された除去パターンに基づきデポジットの除去が行われた後も、新たに得られた抵抗力相当量の検出値に応じて、再度、回動位置ごとに除去パターンを設定することを特徴とするバルブ制御装置。
7. 請求項１に記載のバルブ制御装置において、
   前記除去パターン設定手段は、前記バタフライ弁の回動範囲を複数に区分し、区分された個々の回動範囲における抵抗力相当量の検出値を用いて、個々の回動範囲の抵抗力相当量を代表する抵抗力相当量の代表値を算出し、
   抵抗力相当量の代表値に応じて個々の回動範囲ごとに前記除去パターンを設定することを特徴とするバルブ制御装置。
8. 請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載のバルブ制御装置において、
   前記除去パターン設定手段は、前記バタフライ弁の温度に相当する弁温度相当量に基づいて閾値を補正し、補正後の閾値を用いて前記除去パターンを設定することを特徴とするバルブ制御装置。
9. 請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載のバルブ制御装置において、
   前記除去パターン設定手段は、前記バタフライ弁の温度に相当する弁温度相当量に基づいて抵抗力相当量の検出値を補正し、補正後の抵抗力相当量の検出値を用いて前記除去パターンを設定することを特徴とするバルブ制御装置。
10. 請求項７に記載のバルブ制御装置において、
    前記除去パターン設定手段は、前記バタフライ弁の温度に相当する弁温度相当量に基づいて抵抗力相当量の代表値を補正し、補正後の抵抗力相当量の代表値を用いて前記除去パターンを設定することを特徴とするバルブ制御装置。

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