JP2009036108A - 弁体の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動装置の動力伝達機構を構成する歯車の歯部の破損を好適に検出する弁体の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＧＲ制御弁１５は、バタフライ弁１７と、そのバタフライ弁１７と共に回動するバルブシャフト１８と、そのバルブシャフト１８に動力を伝達する歯車減速機構１９と、その歯車減速機構１９を介してバタフライ弁１７を駆動する電動モータ２０と、バタフライ弁１７の開度を検出する回転角度センサ２１とを備えている。ＥＣＵ１６は、回転角度センサ２１の検出信号に基づいて、バタフライ弁１７の開度をフィードバック制御し、ひいてはＥＧＲ制御弁１５の開度を制御する。これと共に、ＥＣＵ１６は、バタフライ弁１７の開度を監視し、その開度の変化が往復を示している状態を、歯車減速機構１９を構成する歯車の歯部の破損として検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置の動力伝達機構を構成する歯車の歯部の破損を検出する弁体の駆動制御装置に関する。

内燃機関の排気ガスの一部を再循環させるための排気ガス再循環装置が周知である（例えば、特許文献１参照）。このような排気ガス再循環装置は、排ガスを再循環させる排気ガス還流通路と、その排気ガス還流通路に設けられたバタフライ弁と、そのバタフライ弁を閉弁側に付勢するスプリングと、そのスプリングの付勢力に抗してバタフライ弁を駆動する駆動装置とを備えている。また、この駆動装置は電動モータと歯車減速機構とを備え、電動モータの動力が歯車減速機構によりバタフライ弁に伝達されるようになっている。
特開２００３−３１４３７７号公報

ここで、電動モータによりバタフライ弁がスプリングの付勢力に抗して開弁側に駆動されている場合において、歯車減速機構を構成する歯車の歯部が破損すると、歯部が破損した歯車及びその歯車と噛み合う歯車のうち、電動モータ側の一の歯車（駆動歯車）は電動モータの駆動力によりバタフライ弁の開弁側に回転し、他の歯車（従動歯車）はスプリングの付勢力によってバタフライ弁の閉弁側に回転する。このように、歯車の歯部が破損すると、バタフライ弁の開度についてその制御性が低下する。また、駆動歯車及び従動歯車の歯部が勢いよく衝突することで、駆動歯車又従動歯車の歯部が更に破損するおそれがある。このような問題は排気ガス再循環装置の駆動装置に限らず、従動歯車がスプリングなどの付勢手段により所定方向に付勢され、モータなどの動力源が付勢手段の付勢力に抗して駆動歯車を駆動する駆動装置に適用され、その駆動装置により弁体の開閉を制御する駆動制御装置おいて生じるものである。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、駆動装置の動力伝達機構を構成する歯車の歯部の破損を好適に検出する弁体の駆動制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

請求項１に記載の発明は、駆動歯車と、その駆動歯車に噛み合う従動歯車と、その従動歯車を所定回転方向に付勢する付勢手段と、駆動歯車を付勢手段の付勢力に抗して駆動する動力源とを備える駆動装置に適用される。

ここで、弁体が付勢手段の付勢力に抗して駆動されている場合において、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損すると（歯部が欠けると）、弁体の開度変化は往復を示す。詳しくは、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損すると、従動歯車は付勢手段の付勢力によって動力源による駆動方向とは逆方向に回転する。そして、駆動歯車及び従動歯車が破損していない歯部で噛み合うと、従動歯車は動力源による駆動方向に回転する。これにより、弁体の開度の変化は往復を示す。

発明者は、この点に着目し、請求項１に記載の発明において、弁体の開度を監視し、その開度変化が往復を示している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出するようにした。

請求項２に記載の発明では、弁体の開度変化が歯部のｎ個分（ｎは正の整数）に相当する幅の往復を示している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出する。駆動歯車又は従動歯車の歯部の回転方向に連続するｎ個の歯部が破損した場合には、その往復幅は駆動歯車又は従動歯車の歯部のｎ個分に相当する大きさになる。そのため、上述の如く弁体の開度変化が歯部のｎ個分に相当する幅の往復を示している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出することにより、その検出精度を高めることができる。

ところで、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した場合の他、例えば弁体の開度の変化が往復を示すように弁体の開度を制御することが考えられる。

そこで、請求項３に記載の発明では、弁体の開度の往復時間に基づいて駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損を検出する。駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損の結果として弁体の開度の変化が往復を示す場合、その往復時間は破損した歯車の歯数、動力源の駆動力、付勢手段の付勢力などで決まる。一方、弁体の開度制御としてその開度を往復させた場合、その往復時間は動力源の駆動力のみで決まる。このように、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した場合とその他の場合とでは、弁体の開度の往復時間が異なると考えられる。したがって、上述の如く弁体の開度の往復時間に基づいて駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損を検出することにより、その誤検出を抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明では、弁体の開度の往復が繰り返し発生している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出する。駆動歯車又は従動歯車が破損した場合において、弁体が引き続き付勢手段の付勢力に抗して駆動されている場合には、弁体の開度の往復が繰り返し発生する。例えば、弁体の開度の往復が連続して発生したり（請求項５）、弁体の開度の往復が所定時間をおいて周期的に発生したりする（請求項６）。したがって、上述の如く弁体の開度の往復が繰り返し発生している状態を駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出することにより、その誤検出を抑制することができる。

ところで、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した場合、上述したように駆動歯車又は従動歯車の歯部が更に破損するおそれがある。そこで、請求項７に記載の発明では、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損が検出された場合において、所定のフェイル処理を実施する。これにより、駆動歯車及び従動歯車の歯部の更なる破損を抑制することができる。

例えば、上記フェイル処理として、弁体を所定開度（例えば、全閉開度）に維持してもよいし（請求項８）、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した旨を警告するようにしてもよい（請求項９）。弁体を所定開度に維持することで、駆動歯車の歯部と従動歯車の歯部との衝突を避け、駆動歯車又は従動歯車の歯部の更なる破損を抑制することができる。また、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した旨を警告することで、注意が喚起される結果として、駆動歯車又は従動歯車の歯部の更なる破損を抑制することができる。

請求項１０に記載の発明では、弁体の開度の往復態様に応じたフェイル処理を実施する。ここで、駆動歯車及び従動歯車の歯部の破損状況に応じて、上記往復態様（例えば、往復幅、往復時間、往復の発生周期）が変化することが考えられる。したがって、上記往復態様に応じたフェイル処理を実施することにより、駆動歯車又は従動歯車の歯部の更なる破損を効果的に抑制することができる。

請求項１１に記載の発明は、弁体として、内燃機関の排気又は吸気が流れる流路に設けられ同流路を流れる吸気又は排気の流量を調整するバタフライ弁の開度を制御する。

なお、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態は、車載内燃機関の排気ガス再循環装置を構成する駆動制御装置として本発明を具体化している。はじめに、本実施形態に係る排気ガス再循環装置の構成を説明する。図１に示す排ガス再循環装置１０は、内燃機関１１の排気通路１２に接続され同排気通路１２を流れる排気ガスの一部を排気再循環ガス（以下、「ＥＧＲガス」という）として吸気通路１３に再循環（還流）させるための排気ガス還流通路１４と、その排気ガス還流通路１４に接続され内燃機関１１の吸気通路１３内に環流させるＥＧＲガスの還流量を調節する排気ガス還流量制御弁（以下「ＥＧＲ制御弁」という）１５と、内燃機関１１を主体とするエンジンシステムの各部を制御するＥＣＵ２２とを備えている。

ＥＧＲアクチュエータ１５は、排気ガス還流通路１４に設けられたバタフライ弁１７と、そのバタフライ弁１７と共に回転するバルブシャフト１８と、そのバルブシャフト１８に動力を伝達する歯車減速機構１９と、その歯車減速機構１９を介してバタフライ弁１７を駆動する電動モータ２０と、バタフライ弁１７の開度を検出する回転角度センサ２１とを備えている。このＥＧＲアクチュエータ１５では、バタフライ弁１７がその全閉位置を基準に所定方向（正側）に全開位置まで、また負側に所定位置まで回転するようになっている。上記電動モータ２０及び回転角度センサ２１はＥＣＵ２２に接続されている。

ＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、メモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータを主体とする電子制ユニットである。ＥＣＵ２２には、回転角度センサ２１の他に、内燃機関１１の所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）パルス信号を出力するクランク角センサ、アクセル操作量に相関する信号を出力するアクセル開度センサなどが接続されている。メモリは、各種のプログラムやパラメータを記憶する。ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、回転角度センサ２１、クランク角度センサ、アクセル開度センサなどのセンサの検出信号に基づいて内燃機関１１の各部を制御する。例えばＣＰＵは、ＥＧＲガスの環流量を適正に調整すべく、ＥＧＲアクチュエータ１５の開度を制御する。

なお、ＥＣＵ２２には、表示装置２３が接続されている。表示装置２３は、運転席正面のインストルメントパネル内に設けられたランプなどで構成されており、エンジンシステムの各種状態を表示する。

次に、図２に基づいてＥＧＲアクチュエータ１５の構成を詳細に説明する。ＥＧＲアクチュエータ１５のハウジング１６には、排気ガス還流通路１４の一部を形成している円管状のノズル３０が保持されており、そのノズル３０内にはバタフライ弁１７が開閉自在に収容されている。また、ハウジング１６には、バタフライ弁１７のバルブシャフト１８が回転自在に支持されている。詳しくは、バルブシャフト１８は、ブッシング（軸受部品）３２、オイルシール（シール材）３３及びボールベアリング（軸受部品）３４により支持されている。

バルブシャフト１８の軸線方向の先端部（バタフライ弁１７側の端部）は、ハウジング１６のノズル嵌合部３５に設けられたシャフト挿通孔３６を貫通して排気ガス還流通路１４の内部に突出しており、その先端部にはバタフライ弁１７が設けられている。一方、バルブシャフト１８の軸線方向の後端部（バタフライ弁１７と反対側の端部）には、歯車減速機構１９の構成要素の１つであるバルブ側ギア５０や、回転角度センサ２１の構成要素の１つであるロータ３７が設けられている。

バルブ側ギア５０には、付勢手段としてのコイルスプリング４０が取り付けられている。このコイルスプリング４０は、エンジン停止時においてバタフライ弁１７を全閉位置側に付勢するようになっている。詳しくは、コイルスプリング４０は、リターンスプリング４１及びデフォルトスプリング４２を一体化した渦巻きばねであり、両スプリング４１，４２は互いに異なる方向に巻かれている。また、リターンスプリング４１及びデフォルトスプリング４２を結合する結合部には、エンジン停止時においてバルブ全閉ストッパ部材に当接するＵ字フック部が設けられている。

ここで、リターンスプリング４１は、バタフライ弁１７を全開位置から全閉位置に戻す方向（負側）に付勢するためのばねであり、デフォルトスプリング４２は、全閉位置を負側に通り越した位置からバルブ全閉位置までバタフライ弁１７を戻す方向（正側）に付勢するばねである。なお、リターンスプリング４１及びデフォルトスプリング４２を個別のばねとしてもよい。また、バタフライ弁１７が全閉開度よりも負側に回転しない仕様であれば、リターンスプリング４１を備えなくてもよい。

開度検出手段としての回転角度センサ２１は、ロータ３７、そのロータ３７に取り付けられた永久磁石３８、バルブシャフト１８の後端部に対向して配置されたホールＩＣ３９を有している。ホールＩＣ３９は、ホール素子（磁気検出素子）とその出力を増幅する増幅回路とを有する集積回路である。この回転角度センサ２１によると、バルブシャフト１８の回転に伴って永久磁石３８が回転することで、ホールＩＣ３９に印加される磁界の向きが変化する。その結果、バタフライ弁１７の開度に応じた検出信号がホールＩＣ３９により出力される。なお、ホール素子の代わりに、磁気検出素子として磁気抵抗素子を用いてもよい。

また、ハウジング１６には、動力源としての電動モータ２０が収容されている。この電動モータ２０は、ブラシレスのＤＣモータ（直流モータ）でもよいし、ブラシ付きのＤＣモータでもよい。

さらに、ハウジング１６には、歯車減速機構１９を構成するギアが回転自在に収容されている。歯車減速機構１９は、電動モータ２０のモータシャフト４４の回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、電動モータ２０の駆動力を、バタフライ弁１７のバルブシャフト１８に伝達する動力伝達機構である。この歯車減速機構は、電動モータ２０のモータシャフト４４の外周に固定されたピニオンギア４６と、そのピニオンギア４６と噛み合って回転する中間減速ギア４７と、その中間減速ギア４７と噛み合って回転するバルブ側ギア５０とを有している。中間減速ギア４７は、回転中心を成す保持軸の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギア４７には、ピニオンギア４６に噛み合う大径ギア部４８、及びバルブ側ギア５０に噛み合う小径ギア部４９が設けられている。

次に、バタフライ弁１７の開度制御について説明する。ＥＣＵ２２は、回転角度センサ２１の検出信号に基づいてバタフライ弁１７の実開度を算出し、その実開度に基づいてバタフライ弁１７の開度をフィードバック制御する。

詳しくは、クランク角センサのパルス信号に基づいて内燃機関１１の回転速度を算出し、アクセル開度センサの検出信号に基づいてアクセル操作量を算出する。その後、エンジン回転速度及びアクセル操作量に基づいて、内燃機関１１の燃料噴射弁に対する噴射量の指令値（以下「指令噴射量」という）を算出し、エンジン回転速度及び指令噴射量をパラメータとする目標開度マップを参照して、都度のエンジン回転速度及びアクセル操作量からバタフライ弁１７の開度の目標値（以下「目標開度」という）を得る。なお、このような目標開度マップは、例えば実験的に求めることができる。

そして、都度の目標開度及び実開度に基づいて、電動モータ２０に対するトルクの指令値（以下「指令トルク」という）を算出し、指令トルクに基づいて電動モータ２０を制御する。例えば、目標開度に基づいて指令トルクの暫定値を算出し、目標開度と実開度との偏差に基づいて指令トルクの暫定値を補正することで指令トルクの最終値を算出する。そして、指令トルクに対応するデューティの駆動信号を電動モータ２０に対して出力する。

その結果、ＥＧＲアクチュエータ１５では、電動モータ２０のモータシャフト４４と共にピニオンギア４６が回転し、それに伴って中間減速ギア４７が回転し、バルブ側ギア５０が回転する。これにより、バルブ側ギア５０と共にバルブシャフト１８がコイルスプリング４０の付勢力に抗して回転し、バタフライ弁１７が目標開度に制御される。

次に、図３〜図５に基づいて、歯車減速機構１９を構成するギアが破損した場合（異常時）におけるＥＧＲアクチュエータ１５の作動を詳しく説明する。

図３及び図４は、中間減速ギア４７の小径ギア部４９（駆動歯車）の歯部が破損した場合におけるＥＧＲアクチュエータ１５の作動を示す図であり、図５は、バルブ側ギア５０（従動歯車）の歯部が破損した場合におけるＥＧＲアクチュエータ１５の作動を示す図である。また、図３〜図５では、中間減速ギア４７の小径ギア部４９をコイルスプリング４０の付勢力に抗して開弁側（図の時計回り）に駆動していることを想定している。また、図３及び図５では、破損した一のギアの歯部とタイミングｔ1又はｔ10において噛み合っていた他のギアの歯部に斜線を付している。

（小径ギア部の歯部の破損時におけるＥＧＲアクチュエータの作動）
図３に示すタイミングｔ1において、小径ギア部４９の破損した歯部に対し開弁側で隣り合う歯部５３とバルブ側ギア５０の歯部との噛み合いが外れると（図４（ａ）参照）、タイミングｔ1〜ｔ2では、小径ギア部４９が電動モータ２０の駆動力によりバタフライ弁１７の開弁側（図の時計回り）に回転し、バルブ側ギア５０がコイルスプリング４０の付勢力によりバタフライ弁１７の閉弁側（図の時計回り）に回転する（図４（ｂ）参照）。その結果、タイミングｔ1〜ｔ2では、バタフライ弁１７の開度は閉弁側に変化する。

タイミングｔ2において、バルブ側ギア５０の歯部と小径ギア部４９の歯部（具体的には小径ギア部４９の破損した歯部とバタフライ弁１７の閉弁側で隣り合う歯部５４）とが噛み合うと（図４（ｃ）参照）、タイミングｔ2〜ｔ3では、バルブ側ギア５０が開弁側（図の反時計回り）に回転し、バタフライ弁１７の開度は開弁側に変化する。

その後、小径ギア部４９がタイミングｔ1の状態を基準に一回転し、タイミングｔ3において、小径ギア部４９の破損した歯部に対しバタフライ弁１７の開弁側で隣り合う歯部５３とバルブ側ギア５０の歯部との噛み合いが外れると、バルブ側ギア５０は再びコイルスプリング４０の付勢力によりバタフライ弁１７の閉弁側（図の時計回り）に回転する。そして、タイミングｔ4において、バルブ側ギア５０の歯部が小径ギア部４９の歯部（具体的には、小径ギア部４９の破損した歯部５３に対しバタフライ弁１７の閉弁側で隣り合う歯部５４）と噛み合うと、バルブ側ギア５０は開弁側（図の反時計回り）に回転し、バタフライ弁１７の開度は再び開弁側に変化する。

このように、中間減速ギア４７の小径ギア部４９の歯部が破損すると、バタフライ弁１７の開度変化は所定幅の往復を示し、その往復は所定時間（小径ギア部４９が一回転するために要する時間）をおいて周期的に発生する。

（バルブ側ギアの歯部の破損時におけるＥＧＲアクチュエータの作動）
図５に示すタイミングｔ10において、バルブ側ギア５０の破損した歯部に対し開弁側で隣り合う歯部５６と小径ギア部４９の歯部との噛み合いが外れると、小径ギア部４９は、電動モータ２０の駆動力によりバタフライ弁１７の開弁側（図の時計回り）に回転し、バルブ側ギア５０は、コイルスプリング４０の付勢力によりバタフライ弁１７の閉弁側（図の時計回り）に回転する。その結果、タイミングｔ10〜ｔ11では、バタフライ弁１７の開度は閉弁側に変化する。

タイミングｔ11において、バルブ側ギア５０の歯部５６が小径ギア部４９の歯部と噛み合うと、その後、その噛み合いが外れるタイミングｔ12まで、バルブ側ギア５０が開弁側（図の反時計回り）に回転し、バタフライ弁１７の開度は開弁側に変化する。そして、タイミングｔ12から、その後バルブ側ギア５０の歯部５６が小径ギア部４９の歯部と噛み合うタイミングｔ13まで、バルブ側ギア５０が閉弁側（図の時計回り）に回転し、バタフライ弁１７の開度は再び閉弁側に変化する。

このように、バルブ側ギア５０の歯部が破損すると、バタフライ弁１７の開度の変化は所定幅の連続する往復（振動）を示す。

以上説明したとおり、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部が破損すると、バタフライ弁１７の開度の変化は所定幅の往復を示し、その往復は繰り返し発生する。その結果、バタフライ弁１７の開度の制御性が低下する。しかも、小径ギア部４９及びバルブ側ギア５０の歯部が勢いよく衝突することにより（図３のタイミングｔ2及びｔ4、図５に示すタイミングｔ11及びｔ13参照）両ギアの歯部が更に破損し、ひいてはバタフライ弁１７の適正な開度制御が不能となるおそれがある。

なお、説明の都合上、小径ギア部４９又はバルブ側ギア５０の歯部が破損した場合を例示した。しかしながら、この説明は、中間減速ギア４７の小径ギア部４９（駆動歯車）をピニオンギア４６に置き換え、バルブ側ギア５０（従動歯車）を中間減速ギア４７の大径ギア部４８に置き換えることにより、ピニオンギア４６又は大径ギア部４８が破損した場合におけるＥＧＲアクチュエータ１５の作動の説明として読み替えることができる。

そこで、本実施形態では、バタフライ弁１７の開度変化を監視し、その変化が所定幅の往復を示している状態を、歯車減速機構１９を構成するギア（ピニオンギア４６、中間減速ギア４７、バルブ側ギア５０）の歯部の破損として検出するようになっている。さらに、これらの歯部の破損が検出された場合には、所定のフェイル処理を実施するようになっている。

次に、図６に基づいて、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を検出する処理（歯車破損検出処理）を説明する。図６は、歯車破損検出プログラムの流れを示すフローチャートである。このプログラムは、ＥＣＵ２２により所定周期（所定クランク角ごとに又は所定時間周期）で実行される。

図６に示すステップＳ１０において、ＥＣＵ２２はバタフライ弁１７の開度の極大値Ａmax（バタフライ弁１７の開度変化が開弁側から閉弁側に転じた時点の開度）を取得する。続くステップＳ１１では、ＥＣＵ２２はバタフライ弁１７の開度の極小値Ａmin（バタフライ弁１７の開度変化が閉弁側から開弁側に転じた時点の開度）を取得する。続くステップＳ１２では、ＥＣＵ２２は、極大値Ａmax及び極小値Ａminの差から、バタフライ弁１７の開度の往復幅Ｗを算出する。

続くステップＳ１３では、ＥＣＵ２２は、往復幅Ｗが所定範囲（Ｗtl〜Ｗth）に含まれるか否かを判定する。ここで、所定範囲（Ｗtl，Ｗth）は、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部が破損した場合におけるバタフライ弁１７の開度の往復幅を考慮して設定されるものである。

ステップＳ１３において、往復幅Ｗが所定範囲（Ｗtl〜Ｗth）に含まれる旨を判定すると、ＥＣＵ２２はステップＳ１４の処理に進み、往復幅Ｗが所定範囲（Ｗtl〜Ｗth）に含まれない旨を判定すると、ＥＣＵ２２は今回の歯車破損検出処理を終了する。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ２２は、往復幅Ｗが所定範囲（Ｗtl〜Ｗth）に含まれた回数を示すカウンタの値Ｃをカウントアップする。なお、このカウンタ値Ｃは所定周期でリセットされるものとする。続くステップＳ１５では、ＥＣＵ２２はカウンタ値Ｃが所定値Ｋ以上か否かを判定する。そして、ＥＣＵ２２は、カウンタ値Ｃが所定値Ｋ以上である旨を判定すると、ステップＳ１６の処理に進み、カウンタ値Ｃが所定値Ｋよりも小さい旨を判定すると、今回の歯車破損検出処理を終了する。

ステップＳ１６では、ＥＣＵ２２は、バタフライ弁１７を所定開度（例えば、現時点の開度）に維持する。具体的には、ＥＣＵ２２は電動モータ２０に対して出力する上記駆動信号のデューティを一定値とする。続くステップＳ１７では、ＥＣＵ２２は、歯車減速機構１９を構成するギアが破損した旨を表示装置２３に表示させる。具体的には、ＥＣＵ２２は、例えば表示装置２３の警告ランプを点灯又は点滅させる。なお、歯車減速機構１９を構成するギアが破損した旨を音声で示してもよい。

この歯車破損検出処理によると、バタフライ弁１７の開度の変化について所定幅の往復が所定時間内に所定回（Ｋ回）以上検出された場合に、バタフライ弁１７の開度がその検出時の開度に維持され、歯車減速機構１９を構成する歯車の歯部が破損した旨が表示装置２３に表示される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

バタフライ弁１７の開度の変化が往復を示している状態を、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損として検出するようにした。ここで、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部が破損した場合の他、以下の場合にバタフライ弁１７の開度の変化が往復を示すと考えられる。すなわち、バタフライ弁１７の開度の変化が往復を示すようにバタフライ弁１７の開度制御を実施した場合や、バタフライ弁１７の開度の検出値に誤差が含まれた場合（例えば、回転角度センサ２１の検出信号にノイズが重畳された場合）に、バタフライ弁１７の開度の変化が往復を示すと考えられる。この点、所定幅（Ｗtl＜Ｗ＜Ｗth）の上記開度の往復を検出しているため、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を正確に検出することができる。

また、バタフライ弁１７の開度の往復が所定時間内に所定回以上検出された場合において、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を検出するようにした。これにより、上記歯部の破損の検出について、その誤検出を抑制することができる。

また、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を検出した場合において、バタフライ弁１７を所定開度に維持するようにした。これにより、歯車減速機構１９を構成する一のギアの破損した歯部と、一のギアと噛み合う他のギアの歯部との衝突を避け、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の更なる破損を抑制することができる。

また、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を検出した場合において、表示装置２３にその旨を表示するようにした。その結果、内燃機関１１を停止させるなどの対処により、一のギアと噛み合う他のギアの歯部との衝突を避け、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の更なる破損を抑制することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

上記実施形態では、バタフライ弁１７の開度変化が所定幅の往復を示している状態を、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損として検出した。しかしながら、バタフライ弁１７の開度の往復時間に基づいて上記歯部の破損を検出してもよい。ここで、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損の結果としてバタフライ弁１７の開度の変化が往復を示す場合、その往復時間は電動モータ２０の駆動力及びコイルスプリング４０の付勢力により決まる。一方、バタフライ弁１７の開度制御としてバタフライ弁１７の開度を往復させた場合、その往復時間は電動モータ２０の駆動力のみで決まる。また、バタフライ弁１７の開度の検出誤差によりその開度の変化が往復を示す場合、その往復時間は相対的に短いと考えられる。このように、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部が破損した場合とその他の場合とでは、バタフライ弁１７の開度の往復時間が異なる。そのため、上述の如くバタフライ弁１７の開度の往復時間に基づいて、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を検出することにより、その誤検出を抑制することができる。

また、上記実施形態では、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を検出すると、フェイル処理として、バタフライ弁１７の開度をその検出時の開度に維持し、歯車減速機構１９を構成する歯車の歯部が破損した旨を表示装置２３に表示した。しかしながら、バタフライ弁１７の開度の往復態様に応じたフェイル処理を実施してもよい。例えば、上述したように歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損が進行すると、すなわち、ギアの歯部の破損に伴ってその歯部に対し回転方向に隣り合う歯部が次々に破損すると、バタフライ弁１７の開度の往復幅は大きくなると考えられる。したがって、バタフライ弁１７の開度の往復幅に基づいて、歯部の破損の進行状況に応じたフェイル処理を実施してもよい。

また、上記実施形態では、歯車減速機構１９を構成する各ギアを区別することなく、それらの歯部の破損を検出した。しかしながら、バタフライ弁１７の開度の往復幅やその往復の態様に基づいて、歯車減速機構１９を構成する各ギアを区別して、それらの歯部の破損を検出してもよい。例えば、上記実施形態では、バタフライ弁１７の開度の往復が所定時間をおいて周期的に発生している場合には駆動歯車の破損を検出し、バタフライ弁１７の開度の往復が連続して発生している場合には従動歯車の破損を検出してもよい。この場合、破損したギアに応じてフェイル処理を異ならせてもよい。

また、上記実施形態では、バタフライ弁１７の開度の往復幅が予め設定された所定範囲内に含まれるか否かに基づいて、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損を検出した。しかしながら、上記所定範囲を可変設定してもよい。例えば、歯車減速機構１９を構成するギアの歯部の破損が同一状況であっても、電動モータ２０の駆動力（電動モータ２０への駆動信号のデューティ）を大きくするほど、バタフライ弁１７の開度の往復幅は小さくなると考えられる。そこで、バタフライ弁１７の開度の変化が往復を示した時点の電動モータ２０の駆動力に基づいて、上記所定範囲を可変設定してもよい。

本実施形態に係る排ガス再循環装置を示す図。 本実施形態に係るＥＧＲ制御弁を示す図。 小径ギア部の歯部の破損時におけるＥＧＲアクチュエータの作動を示す図。 小径ギア部の歯部の破損時におけるＥＧＲアクチュエータの作動を示す図。 バルブ側ギアの歯部の破損時におけるＥＧＲアクチュエータの作動を示す図。 歯車破損検出プログラムの流れを示すフローチャート。

符号の説明

１０…排ガス再循環装置、１１…内燃機関、１２…排気通路、１３…吸気通路、１４…排気ガス還流通路（流路）、１５…ＥＧＲ制御弁、１７…バタフライ弁、１８…バルブシャフト、１９…歯車減速機構、２０…電動モータ（動力源）、２１…回転角度センサ（開度検出手段）、２２…ＥＣＵ（回転角度検出手段、歯部破損検出手段、フェイル処理手段）、４０…コイルスプリング（付勢手段）、４６…ピニオンギア、４７…中間減速ギア、４８…大径ギア部、４９…小径ギア部、５０…バルブ側ギア

Claims (11)

1. 駆動歯車と、前記駆動歯車に噛み合う従動歯車と、前記従動歯車を所定回転方向に付勢する付勢手段と、前記駆動歯車を前記付勢手段の付勢力に抗して駆動する動力源とを備える駆動装置に適用され、
   前記駆動装置により開閉駆動される弁体について、その弁体の開度を検出する開度検出手段を備え、その開度検出手段による検出結果に基づいて、前記弁体の開度を制御する駆動制御装置において、
   前記開度検出手段により検出される開度を監視し、その開度の変化が往復を示している状態を、前記駆動歯車又は前記従動歯車の歯部の破損として検出する歯車破損検出手段を備えることを特徴とする弁体の駆動制御装置。
2. 前記歯車破損検出手段は、前記開度の変化が前記歯部のｎ個分（ｎは正の整数）に相当する幅の往復を示している状態を、前記歯部の破損として検出する請求項１に記載の弁体の駆動制御装置。
3. 前記歯車破損検出手段が、前記開度の往復時間に基づいて前記歯部の破損を検出する請求項１又は２に記載の弁体の駆動制御装置。
4. 前記歯車破損検出手段が、前記開度の往復が繰り返し発生している状態を、前記歯部の破損として検出する請求項１から３のいずれか一項に記載の弁体の駆動制御装置。
5. 前記歯車破損検出手段が、前記開度の往復が連続して発生している状態を、前記歯部の破損として検出する請求項４に記載の弁体の駆動制御装置。
6. 前記歯車破損検出手段が、前記開度の往復が所定時間をおいて周期的に発生している状態を、前記歯部の破損として検出する請求項４又は５に記載の弁体の駆動制御装置。
7. 前記歯車破損検出手段により前記歯部の破損が検出された場合において、所定のフェイル処理を実施するフェイル処理手段を更に備える請求項１から６のいずれか一項に記載の弁体の駆動制御装置。
8. 前記フェイル処理手段が、前記フェイル処理として、前記弁体を所定開度に維持する請求項７に記載の弁体の駆動制御装置。
9. 前記フェイル処理手段が、前記フェイル処理として、前記歯部が破損した旨を警告する請求項７又は８に記載の弁体の駆動制御装置。
10. 前記フェイル処理手段が、前記開度の往復態様に応じたフェイル処理を実施する請求項７から９のいずれか一項に記載の弁体の駆動制御装置。
11. 前記弁体として、内燃機関の排気又は吸気が流れる流路に設けられ同流路を流れる吸気又は排気の流量を調整するバタフライ弁の開度を制御する請求項１から１０のいずれか一項に記載の弁体の駆動制御装置。

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