JP2013217268A

JP2013217268A - Ｅｇｒ装置

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Publication number: JP2013217268A
Application number: JP2012088081A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Torii; 勝也鳥居; Akira Sano; 亮佐野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2013-10-24
Also published as: DE102013205967A1; CN103362694A; US20130263830A1

Abstract

【課題】ＥＧＲ装置において、弁体の回転角に関し、回転角センサによる検出値と現実値とが乖離しても、全閉制御においてＥＧＲ流量を確実に最小値に略一致させる。
【解決手段】回転角センサが記憶するホール電圧と出力電圧との相関特性αにおいて、ホール電圧の閉側境界値Ｅｍｉｎには、不感帯上限角θｃｍａｘから角度幅Δθだけ閉側に移行した基準角θｂにおけるホール電圧Ｅｂが宛がわれている。これにより、全閉制御は、ホール電圧が閉側境界値Ｅｍｉｎ（基準値Ｅｂ）に略一致するように行なわれ、全閉制御の実行により、回転角の検出値は、見かけ上、基準角θｂに略一致する。このとき、回転角の現実値は、センサ側、メカ側変動要因に基づき定まる変動幅だけ基準角θｂから開側または閉側にずれた角度に略一致する。このため、全閉制御時に、回転角の現実値を確実に流量不感帯に移行させてＥＧＲ流量を最小値に略一致させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気路に戻すＥＧＲ装置に関するものである（以下、吸気路に戻される排気ガスをＥＧＲガスと呼び、ＥＧＲガスの流路、ＥＧＲガスの流量を、それぞれ、ＥＧＲ流路、ＥＧＲ流量と呼ぶ。）。

従来から、ＥＧＲ装置では、ＥＧＲ流路の一部を形成する円筒面を有するノズルと、ノズルに回転自在に収容される弁体と、磁電変換素子により弁体の回転角を検知して出力する回転角センサとを備えるものが公知となっている。そして、ＥＧＲ流量は、回転角センサの出力信号に基づき、回転角センサとは別体の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）により制御される（例えば、特許文献１参照。）。

また、ＥＧＲ装置では、排気ガスを吸気路に戻す必要がないときに、ＥＣＵからの指令に基づき、ＥＧＲ流量をゼロに限りなく近い最小値に略一致させる「全閉制御」が行われる。そして、ＥＧＲ装置では、ＥＧＲ流量を確実に最小値に略一致させて全閉制御に対する信頼性を高めるため、様々な構成が採用されている。

例えば、特許文献１のＥＧＲ装置によれば、弁体の周縁に環状のシールリングを装着することで、ＥＧＲ流路の閉鎖時、ノズルの円筒面にシールリングを環状に摺接させて弁体の周縁と円筒面との間を封鎖する構成が採用されている。そして、シールリングの弾性変形により、弁体の回転角に、弁体が閉側または開側のいずれに回転してもＥＧＲ流量が最小値に略一致する流量不感帯を形成している。

ところで、円筒面にシールリングを摺接させる場合、図６に示すように、流量不感帯においても、ＥＧＲ流量は下に凸の特性を示し、ＥＧＲ流量が最小値となる極小点が存在する。つまり、円筒面にシールリングを摺接させる場合、流量不感帯は、極小点を示す角度を中心とする一定の角度範囲であり、ＥＧＲ流量をゼロとみなすことができる許容範囲として設定される。

しかし、回転角センサの出力信号に基づきＥＣＵで把握される回転角の数値（以下、「回転角の検出値」、または、単に「検出値」と呼ぶ。）は、回転角センサの温度特性や各種メカ部品の摩耗、変形等に起因して現実値から乖離する。例えば、回転角の検出値が現実値から変動していない無変動時の相関線をｑｘ、回転角の検出値が現実値から閉側に変動した閉側変動時の相関線をｑｙ、回転角の検出値が現実値から開側に変動した開側変動時の相関線をｑｚとすると、相関線ｑｙ、ｑｚは相関線をｑｘを横軸（回転角の軸）に平行に移動したものとなる。

このため、見かけ上、回転角の検出値が流量不感帯に収まっていても、ＥＧＲ流量は、ゼロとみなすことができない大きさになっている虞がある。
そこで、全閉制御に対する信頼性を更に高めるには、回転角に関して検出値と現実値とが乖離しても、ＥＧＲ流量を確実に最小値に略一致させることができるように、別途、対策が必要となっている。

特開２００７−２８５１７３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、その目的は、ＥＧＲ装置において、弁体の回転角に関し、回転角センサによる検出値と現実値とが乖離しても、全閉制御においてＥＧＲ流量を確実に最小値に略一致させることにある。

本発明のＥＧＲ装置は、回転することによりＥＧＲ流路を開閉する弁体と、弁体の周縁に装着されて弁体とともに回転し、ＥＧＲ流路の流路壁に環状に摺接して弁体の周縁とＥＧＲ流路の流路壁との間を封鎖する環状のシールリングと、ＥＧＲ流路の流路壁の一部であってシールリングの摺接を受ける摺接壁を有する環状体と、弁体の回転角に応じた原信号を発生する磁電変換素子を有し、原信号から出力信号を合成して出力する回転角センサとを備える。

そして、環状体において、摺接壁を弁体の回転中心を球中心とする球面として設けることで、回転角に流量不感帯を存在させている。
また、回転角センサは、原信号の信号値と出力信号の信号値との相関特性を記憶し、相関特性を利用して原信号から出力信号を合成する。さらに、相関特性において、原信号および出力信号は、それぞれの信号値に関して流量が最小値となる状態に対応する閉側境界値を有し、閉側境界値よりも開側の範囲で１対１に対応している。そして、原信号の閉側境界値には、流量不感帯の最も開側の回転角から所定の角度幅だけ閉側に移行した基準角における原信号の信号値が宛がわれている。

これにより、全閉制御は、原信号の信号値が閉側境界値に略一致するように行なわれ、全閉制御の実行により、回転角の検出値は、見かけ上、基準角に略一致する。このとき、回転角の現実値は、回転角センサの温度特性や各種メカ部品の摩耗、変形等に基づき定まる変動幅だけ基準角から開側または閉側にずれた角度に略一致する。このため、回転角における同一検出値に対する現実値の変動幅を考慮して基準角を決め、決定した基準角において原信号の信号値を採取して閉側境界値として採用することで、全閉制御実行時に、回転角の現実値を確実に流量不感帯に移行させてＥＧＲ流量を最小値に略一致させることができる。

さらに、環状体において、摺接壁を弁体の回転中心を球中心とする球面として設けることにより、シールリングが摺接壁に摺接する回転角の範囲において、ＥＧＲ流量は、ゼロに限りなく近い略一定の値に保たれる。これにより、流量不感帯において、ＥＧＲ流量の極小点を消滅させてＥＧＲ流量を略一定の極めて微小な最小値に保つことができるので、球面幅を増減することで流量不感帯の幅を容易に調節することができる。このため、例えば、検出値の変動幅が大きいと予想される場合でも、流量不感帯の幅を増加することにより、全閉制御実行時に、回転角の現実値を確実に流量不感帯に移行させてＥＧＲ流量を最小値に略一致させることができる。

以上により、ＥＧＲ装置において、弁体の回転角に関し、回転角センサによる検出値と現実値とが乖離しても、全閉制御においてＥＧＲ流量を確実に最小値に略一致させることができる。

（ａ）はＥＧＲ装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図であり、（ｃ）はＥＧＲ装置とＥＣＵとの信号の入出力を示すブロック図である（実施例）。ＥＧＲ装置のギヤ室内を示す平面図である（実施例）。（ａ）は回転角の現実値と流量との相関を示す特性図であり、（ｂ）はホール電圧と出力電圧との相関特性を示す特性図である（実施例）。（ａ）は回転角の検出値と流量との相関を示す特性図であり、（ｂ）はホール電圧と流量との相関を示す特性図である（実施例）。全閉制御実行時に回転角の現実値が到達する角度を示す説明図である（実施例）。（ａ）は回転角の検出値と流量との相関を示す特性図であり、（ｂ）は（ａ）の極小点近傍の拡大図である（従来例）。

実施形態のＥＧＲ装置を実施例に基づき説明する。

〔実施例の構成〕
実施例のＥＧＲ装置１の構成を、図１〜図３に基づいて説明する。
ＥＧＲ装置１は、内燃機関（図示せず。）の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気路（図示せず）に戻すものであり、例えば、車両のエンジンルームに搭載されて内燃機関の吸排気系統の一部を構成する。

ＥＧＲ装置１は、以下に説明する弁体４、シールリング５、ノズル６、回転角センサ７、アクチュエータ８、付勢手段９、オープナ１０およびストッパ１１を備える。
弁体４は、回転することによりＥＧＲ流路１３を開閉するものであり、厚みを有する円板状のバタフライ弁である。また、弁体４は、回転軸１４に対して傾斜するように回転軸１４の先端に溶接等されて一体化し、回転軸１４と鋭角を形成している。なお、回転軸１４は、ＥＧＲ装置１のハウジング１５に装着されたメタル軸受１６、オイルシール１７およびボールベアリング１８により回転自在に支持されている。

シールリング５は、例えば、Ｃ字状の円環として設けられて合口（図示せず。）を形成するものであり、弁体４の周縁に設けられた嵌合溝２０に嵌まって弁体４とともに回転する。そして、シールリング５は、ＥＧＲ流路１３を閉鎖するときに、ＥＧＲ流路１３の流路壁２１に環状に摺接して弁体４の周縁と流路壁２１との間を封鎖する。このとき、シールリング５は、合口を狭めるように弾性変形した状態で流路壁２１に摺接する。

ノズル６は、円筒状に設けられて弁体４を回転自在に収容するものであり、ハウジング１５に圧入されている。また、ノズル６は、ＥＧＲ流路１３の流路壁２１の一部であってシールリング５の摺接を受ける摺接壁２３を有する。ここで、ノズル６の内周面（流路壁２１）は、円筒面部分２１ａ、および外側に球面状に窪む球面部分２１ｂとからなり、球面部分２１ｂが摺接壁２３をなす。そして、摺接壁２３は、弁体４の回転中心を球中心とする球面２４の一部として設けられている。

これにより、シールリング５が摺接壁２３に摺接する回転角の範囲で、弁体４が閉側または開側のいずれに回転しても、ノズル６におけるＥＧＲ流量は、ゼロに限りなく近い最小値に略一致する。つまり、弁体４の回転角には、弁体４が閉側または開側のいずれに回転してもＥＧＲ流量が最小値に略一致する流量不感帯が存在する（図３（ａ）参照。）。そして、流量不感帯の角度範囲は、摺接壁２３（球面部分２１ｂ）の面積等に応じて定まる。

また、ノズル６は、金属製の外側金属環６ｂと、外側金属環６ｂの内周側に圧入固定された樹脂製の内側樹脂環６ｃとからなり、外側金属環６ｂ、内側樹脂環６ｃは、ともに円筒状に設けられている。そして、内側樹脂環６ｃの内周面は、ノズル６の内周面であって流路壁２１の一部をなし、摺接壁２３は、内側樹脂環６ｃの内周面に設けられている。
ここで、弁体４および外側金属環６ｂは耐熱性、耐腐食性等の点から、例えば、ステンレス鋼を素材として設けられ、ハウジング１５は軽量化等の点から、例えば、アルミニウム合金を素材として設けられている。また、内側樹脂環６ｃは、耐熱性、耐腐食性等の点から、例えば、ポリイミド樹脂を素材として設けられている。

そして、内側樹脂環６ｃを樹脂製とすることで、シールリング５と摺接壁２３との摺接により生じる摩耗を抑制することができる。また、内側樹脂環６ｃとハウジング１５との間に外側金属環６ｂを介在させることで、ハウジング１５の熱変形による歪みが内側樹脂環６ｃに伝わるのを抑えて球面部分２１ｂの変形を抑制することができる。
なお、ノズル６をハウジング１５と別体に設けるのではなく、ハウジング１５の一部として成形してもよい。

回転角センサ７は、弁体４の回転角に応じた原信号を発生する磁電変換素子２６を有し、原信号から出力信号を合成して出力するものである。ここで、磁電変換素子２６は、例えば、ホールＩＣであり、発生したホール電圧に応じた原信号を発生する。つまり、回転角センサ７は、回転軸１４とともに回転する永久磁石等の磁束発生手段（図示せず。）を有し、磁電変換素子２６は、磁束発生手段が発生する磁束に応じたホール電圧を発生して原信号を合成する。

そして、回転角センサ７の出力信号は、例えば、内燃機関を制御するためのＥＣＵ２７に入力され、ＥＣＵ２７は、回転角センサ７の出力信号に基づき弁体４の回転角を把握するとともに、把握した回転角の数値（検出値）に基づき、アクチュエータ８に指令を与えて弁体４の動作を制御する。

また、回転角センサ７は、原信号の信号値と出力信号の信号値との相関特性（つまり、ホール電圧と出力電圧との相関特性）αを記憶し、相関特性αを利用して原信号から出力信号を合成する。ここで、相関特性αは、例えば、ホール電圧と出力電圧との相関が略リニアとなるように設定されている（図３（ｂ）参照。）。つまり、相関特性αにおいて、ホール電圧および出力電圧は、それぞれ、ＥＧＲ流量が最小値となる状態に対応する閉側境界値Ｅｍｉｎ、Ｖｍｉｎ、およびＥＧＲ流量が最大値となる状態に対応する開側境界値Ｅｍａｘ、Ｖｍａｘを有し、閉側境界値Ｅｍｉｎ、Ｖｍｉｎと開側境界値Ｅｍａｘ、Ｖｍａｘとの間で１対１に対応している。

そして、閉側境界値Ｅｍｉｎには、流量不感帯の最も開側の回転角θｃｍａｘ（以下、不感帯上限角θｃｍａｘと呼ぶ。）から所定の角度幅Δθだけ閉側に移行した基準角θｂにおけるホール電圧（以下、基準値Ｅｂと呼ぶ。）が宛がわれている。また、閉側境界値Ｅｍｉｎ（基準値Ｅｂ）や開側境界値Ｅｍａｘは、例えば、ＥＧＲ装置１の実車搭載前に所定の条件で計測することにより得た計測値が採用される。

なお、回転角センサ７は、回転軸１４に関して弁体４の反対側に設けられている（以下、回転軸１４の軸心の方向に軸方向を定義し、回転軸１４に関して弁体４の存在する側を軸方向の一端側、回転角センサ７の存在する側を軸方向の他端側とする。）。

アクチュエータ８は、弁体４を回転させるトルクを発生する電動機２９、および電動機２９が発生するトルクを増幅して弁体４に伝達する減速機３０を有する。
電動機２９は、ＥＣＵ２７からの指令に応じ、正転または逆転することができるものであり、ＥＣＵ２７は、回転角の検出値に基づき、電動機２９に指令を与えて弁体４を開側または閉側のいずれかの方向に回転させる。

減速機３０は、電動機２９の出力軸２９ａに装着されたモータギヤ３１と、回転軸１４の他端に装着されて弁体４および回転軸１４とともに回転するバルブギヤ３２と、モータギヤ３１と噛み合う大径歯車３３およびバルブギヤ３２と噛み合う小径歯車３４を同軸的に有する中間ギヤ３５とからなる。

付勢手段９は、Ｕ字状のフック３７により２つの捩りバネ３８、３９を結合したものであり、捩りバネ３８、３９は、互いに異なる方向に捩られて回転軸１４と同軸にセットされている。捩りバネ３８は、一端３８ａがハウジング１５に引っ掛かって固定され、他端がフック３７に結合されている。また、捩りバネ３９は、他端３９ｂがバルブギヤ３２に引っ掛かってバルブギヤ３２とともに回転し、一端がフック３７に結合されている。そして、以下に説明するオープナ１０の機能により、捩りバネ３８は、基準角θｂよりも開側の回転角において弁体４等を閉側に回転付勢し、捩りバネ３９は、基準角θｂよりも閉側の回転角において弁体４等を開側に回転付勢する。

オープナ１０は、回転角が基準角θｂよりも閉側であるときに、捩りバネ３８による弁体４に対する回転付勢を解除するものであり、ハウジング１５に捩じ込まれるスクリュー４１により構成されている。スクリュー４１は、減速機３０が収容されるギヤ室４２に先端４１ａが露出するようにハウジング１５に捩じ込まれている。そして、スクリュー４１は、弁体４が基準角θｂよりも開側の回転角から閉側に向かって回転してきたときに基準角θｂにおいて先端４１ａによりフック３７を係止することができるように捩じ込み量が調節されている。

これにより、捩りバネ３８、３９による弁体４に対する回転付勢の状態は、基準角θｂを境にして以下のように変化する。
すなわち、回転角が基準角θｂよりも開側であるとき、フック３７は、バルブギヤ３２に設けられたフックレバー４３に係止され、弁体４とともに回転する。このため、捩りバネ３８は、一端３８ａがハウジング１５に固定され、他端（フック３７）がバルブギヤ３２とともに回転するので、フック３７とフックレバー４３との係止を介して弁体４に付勢力を伝達し、弁体４を閉側に回転付勢する。このとき、捩りバネ３９は、両端ともにバルブギヤ３２に保持されて実質的に機能していない。

また、回転角が基準角θｂよりも閉側の回転角にあるとき、フック３７は、先端４１ａに係止されて弁体４に対し相対的に静止する。このため、捩りバネ３８は、両端ともにハウジング１５に保持されて実質的に機能せず、弁体４に対する回転付勢が解除される。このとき、捩りバネ３９は、一端（フック３７）がスクリュー４１を介してハウジング１５に固定され、他端３９ｂがバルブギヤ３２とともに回転するので、他端３９ｂとバルブギヤ３２との係止を介して弁体４に付勢力を伝達し、弁体４を開側に回転付勢する。

なお、オープナ１０に関し、スクリュー４１を用いるのではなく、ハウジング１５の一部によりフック３７を係止することができるようにハウジング１５を成形してもよい。この場合、基準角θｂにおいてフック３７を係止可能とするための調整は、例えば、弁体４を回転軸１４に溶接等する際に行うことができる。

ストッパ１１は、基準角θｂよりも閉側に設定された規制角θｒにおいて、弁体４の過剰な閉側への回転を機械的に規制するものであり、ハウジング１５に捩じ込まれるスクリュー４５により構成されている。スクリュー４５は、スクリュー４１と同様にギヤ室４２に先端４５ａが露出するようにハウジング１５に捩じ込まれている。そして、スクリュー４５は、弁体４が規制角θｒよりも開側の回転角から閉側に向かって回転してきたときに規制角θｒにおいて先端４５ａによりバルブギヤ３２を係止することができるように捩じ込み量が調節されている。

ここで、バルブギヤ３２は、径方向外側に突出する突起３２ａを有し、スクリュー４５は、規制角θｒにおいて突起３２ａを係止することでバルブギヤ３２の回転を規制する。
また、規制角θｒは、例えば、流量不感帯の中間角θ０よりも閉側、かつ、流量不感帯の最も閉側の回転角θｃｍｉｎ（以下、不感帯下限角θｃｍｉｎと呼ぶ。）よりも開側の範囲に設定されている（図３（ａ）参照。）。

中間角θ０は、流量不感帯の中央（つまり、不感帯上限角θｃｍａｘと不感帯下限角θｃｍｉｎとの相加平均）に略一致するものであり、例えば、弁体４がノズル６の流路軸６ａに垂直に交差してＥＧＲ流路１３を閉鎖しているときの回転角として設定されている。
そして、規制角θｒを中間角θ０よりも閉側に設定することで、弁体４は、中間角θ０からさらに閉側に回転することができ、例えば、シールリング５や摺接壁２３に付着したデポジットを掻き落すことができる。

なお、ストッパ１１に関し、スクリュー４５を用いるのではなく、ハウジング１５の一部により突起３２ａを係止することができるようにハウジング１５を成形してもよい。この場合、規制角θｒにおいて突起３２ａを係止可能とするための調整は、例えば、弁体４を回転軸１４に溶接等する際に行うことができる。

以上のような構成を備えるＥＧＲ装置１において、流量不感帯の角度範囲（つまり、不感帯上限角θｃｍａｘと不感帯下限角θｃｍｉｎとの間の角度幅）に係わる摺接壁２３は、次のように設定されている。
すなわち、回転角の検出値は、回転角センサ７の温度特性等に基づくセンサ側変動要因、ならびに減速機３０、オープナ１０やストッパ１１等の各種メカ部品の摩耗、変形等に基づくメカ側変動要因に起因して現実値に対し変動する。そこで、流量不感帯の角度範囲は、センサ側、メカ側変動要因に起因する検出値の変動幅よりも大きい角度範囲として設定されている。

ここで、流路軸６ａを含むノズル６の切断面において、摺接壁２３の切断線４７を考える（図１（ｂ）参照。）。なお、切断線４７は、摺接壁２３が球面部分２１ｂであることから円弧であり、弧長は、流量不感帯の角度範囲の増大とともに長くなり、より具体的には、流量不感帯の角度範囲にシールリング５の回転半径（球面２４の半径）を乗じたものに略一致する。

そして、まず、切断線４７の上流端４８と下流端４９との間で弧長が半分となる中間点５０を、回転角の現実値が中間角θ０に略一致するときにシールリング５が当接する位置として設定する。次に、中間点５０と上、下流端４８、４９それぞれとの間の弧長を、両方ともセンサ側、メカ側変動要因に起因する検出値の変動幅に相当する角度に球面２４の半径を乗じて得た値よりも長くなるように設定する。なお、摺接壁２３の設定に利用される検出値の変動幅は、センサ側、メカ側変動要因に基づき予想される最大幅εｍａｘである。

〔実施例の作用〕
実施例のＥＧＲ装置１によれば、回転角の検出値は、センサ側、メカ側変動要因に起因して現実値から乖離して変動するので、例えば、図４（ａ）に示すようにＥＧＲ流量（以下、流量と略して呼ぶことがある。）と回転角の検出値との相関が変動する。

ここで、図４（ａ）における相関線ｑａは、現実値と流量との相関（つまり、検出値が現実値に対して全く変動していないときの相関）を示すものである。
また、相関線ｑｂは、検出値が現実値に対し最大幅εｍａｘだけ閉側に変動したときの相関であり、相関線ｑａを閉側に最大幅εｍａｘだけ平行移動したものに略一致している。さらに、相関線ｑｃは、検出値が現実値に対し最大幅εｍａｘだけ開側に変動したときの相関であり、相関線ｑａを開側に最大幅εｍａｘだけ平行移動したものに略一致している。

以下、検出値の変動パターンに関して、検出値が現実値に対して全く変動していない相関線ｑａのパターンを無変動と称する。また、検出値が現実値から最大幅εｍａｘだけ閉側に平行移動する相関線ｑｂのパターンを閉側最大変動と称する。さらに、検出値が現実値から最大幅εｍａｘだけ開側に平行移動する相関線ｑｃのパターンを開側最大変動と称する。

そして、検出値が現実値に対して変動すると、ホール電圧と流量との相関も、例えば、図４（ｂ）に示すように変動している。
ここで、図４（ｂ）における相関線Ｌａは、無変動時のホール電圧と流量との相関を示すものであり、相関線ｑａに対応するものである。また、相関線Ｌｂは、閉側最大変動時のホール電圧と流量との相関を示すものであり、相関線ｑｂに対応するものである。さらに、相関線Ｌｃは、開側最大変動時のホール電圧と流量との相関を示すものであり、相関線ｑｃに対応するものである。

なお、相関線Ｌａにおいて中間角θ０の開側領域で流量が増加し始める電圧値（つまり、不感帯上限角θｃｍａｘに対応する電圧値）を、不感帯上限電圧Ｅｃｍａｘと呼ぶ。また、最大幅εｍａｘに相当するホール電圧の幅を最大幅ξｍａｘと呼ぶ。

ところで、ＥＧＲ装置１では、排気ガスを吸気路に戻す必要がないときに、ＥＣＵ２７からの指令に基づき、ＥＧＲ流量を最小値に略一致させる「全閉制御」が行われる。このとき、ＥＣＵ２７は、ＥＧＲ流量が最小値となる状態を実現するため、回転角センサ７の出力電圧が閉側境界値Ｖｍｉｎに略一致するように（つまり、ホール電圧が閉側境界値Ｅｍｉｎに略一致するように）電動機２９に対する通電制御を行う。

ここで、閉側境界値Ｅｍｉｎには基準値Ｅｂが宛がわれている。このため、全閉制御が行われると、ホール電圧が基準値Ｅｂに略一致するように弁体４が閉側に回転駆動される。また、基準値Ｅｂは基準角θｂにおけるホール電圧であるから、全閉制御が行われると、回転角の検出値は、見かけ上、基準角θｂに略一致するように推移する。

このため、無変動時に全閉制御を実行して弁体４を閉側に回転駆動すると、ホール電圧および回転角の検出値は、次のように推移する。
まず、回転角の検出値およびホール電圧は、相関線ｑａ、Ｌａの横軸からの立ち上がり部分に従い、流量の低減に合わせて閉側に移行する。そして、流量が最小値に到達したときに、ホール電圧は不感帯上限電圧Ｅｃｍａｘに到達し、回転角の検出値は、見かけ上、不感帯上限角θｃｍａｘに到達する。その後、弁体４はさらに角度幅Δθだけ閉側に回転駆動され、流量が最小値を維持したまま、ホール電圧は基準値Ｅｂに到達し、回転角の検出値は、見かけ上、基準角θｂに到達する。

また、閉側最大変動時に全閉制御を実行して弁体４を閉側に回転駆動すると、回転角の検出値およびホール電圧は、次のように推移する。
まず、回転角の検出値およびホール電圧は、相関線ｑｂ、Ｌｂの横軸からの立ち上がり部分に従い、流量の低減に合わせて閉側に移行する。そして、流量が最小値に到達したときに、ホール電圧は、不感帯上限電圧Ｅｃｍａｘから最大幅ξｍａｘだけ閉側の電圧に到達し、回転角の検出値は、見かけ上、不感帯上限角θｃｍａｘから最大幅εｍａｘだけ閉側の角度に到達する。その後、弁体４は、さらに角度幅Δθから最大幅εｍａｘを減じた幅だけ閉側に回転駆動され、流量が最小値を維持したまま、ホール電圧は基準値Ｅｂに到達し、回転角の検出値は、見かけ上、基準角θｂに到達する。

さらに、開側最大変動時に全閉制御を実行して弁体４を閉側に回転駆動すると、回転角の検出値およびホール電圧は、次のように推移する。
まず、回転角の検出値およびホール電圧は、相関線ｑｃ、Ｌｃの横軸からの立ち上がり部分に従い、流量の低減に合わせて閉側に移行する。そして、流量が最小値に到達したときに、ホール電圧は、不感帯上限電圧Ｅｃｍａｘから最大幅ξｍａｘだけ開側の電圧に到達し、回転角の検出値は、見かけ上、不感帯上限角θｃｍａｘから最大幅εｍａｘだけ開側の角度に到達する。その後、弁体４は、さらに角度幅Δθに最大幅εｍａｘを加えた幅だけ閉側に回転駆動され、流量が最小値を維持したまま、ホール電圧は基準値Ｅｂに到達し、回転角の検出値は、見かけ上、基準角θｂに到達する。

そして、角度幅Δθは、閉側最大変動時に流量が確実に最小値に到達することができるように最大幅εｍａｘよりも大きく設定され、基準角θｂは、不感帯上限角θｃｍａｘから最大幅εｍａｘだけ閉側の角度よりも、さらに閉側に位置取りされる。

これにより、回転角に関し検出値が現実値に対して想定した範囲内でどのように変動しても、全閉制御の実行により、回転角の現実値は流量不感帯に移行し、流量は最小値になる（図５参照。）。
すなわち、全閉制御の実行により、回転角の現実値は、見かけ上の検出値に係わりなく、不感帯上限角θｃｍａｘに到達し、この間、弁体４は閉側に回転駆動されて流量は最小値に到達する。そして、回転角の現実値が不感帯上限角θｃｍａｘに到達して流量が最小値に到達した後も、弁体４は閉側に回転駆動され、回転角の現実値は、検出値の変動幅に応じて定まる角度まで閉側に移行する。

ここで、無変動時に回転角の現実値が到達する角度は、不感帯上限角θｃｍａｘから角度幅Δθだけ閉側の角度である。また、閉側最大変動時に回転角の現実値が到達する角度は、不感帯上限角θｃｍａｘから幅（Δθ−εｍａｘ）（つまり、角度幅Δθから最大幅εｍａｘを減じた幅）だけ閉側の角度である。さらに、開側最大変動時に回転角の現実値が到達する角度は、不感帯上限角θｃｍａｘから幅（Δθ＋εｍａｘ）（つまり、角度幅Δθに最大幅εｍａｘを加えた幅）だけ閉側の角度である。

そして、閉側、開側最大変動時に回転角の現実値が到達する角度は、両方とも流量不感帯の範囲内であるから、回転角に関し検出値が現実値に対して想定した範囲内でどのように変動しても、全閉制御の実行により、回転角の現実値は流量不感帯に移行し、流量は最小値になる。

〔実施例の効果〕
実施例のＥＧＲ装置１によれば、ノズル６において、摺接壁２３を弁体４の回転中心を球中心とする球面２４の一部として設けることで、回転角に流量不感帯を存在させている。また、回転角センサ７が記憶するホール電圧と出力電圧との相関特性αにおいて、ホール電圧の閉側境界値Ｅｍｉｎには、不感帯上限角θｃｍａｘから角度幅Δθだけ閉側に移行した基準角θｂにおけるホール電圧である基準値Ｅｂが宛がわれている。

これにより、全閉制御は、ホール電圧が閉側境界値Ｅｍｉｎ（基準値Ｅｂ）に略一致するように行なわれ（図４（ｂ）参照。）、全閉制御の実行により、回転角の検出値は、見かけ上、基準角θｂに略一致する（図４（ａ）参照。）。このとき、回転角の現実値は、センサ側、メカ側変動要因に基づき定まる変動幅だけ基準角θｂから開側または閉側にずれた角度に略一致する（図５参照。）。このため、回転角における同一検出値に対する現実値の変動幅を考慮して基準角θｂを決め、決定した基準角θｂにおいてホール電圧を採取して閉側境界値Ｅｍｉｎとして採用することで、全閉制御実行時に、回転角の現実値を確実に流量不感帯に移行させてＥＧＲ流量を最小値に略一致させることができる。

さらに、ノズル６において、摺接壁２３を弁体４の回転中心を球中心とする球面２４の一部として設けることにより（図１（ｂ）参照。）、シールリング５が摺接壁２３に摺接する回転角の範囲において、ＥＧＲ流量は最小値に保たれる。これにより、流量不感帯において、ＥＧＲ流量の極小点を消滅させてＥＧＲ流量を略一定の極めて微小な最小値に保つことができるので、切断線４７の弧長を増減することで流量不感帯の幅を容易に調節することができる。このため、例えば、検出値の変動幅が大きいと予想される場合でも、流量不感帯の幅を増加することにより、全閉制御実行時に、回転角の現実値を確実に流量不感帯に移行させてＥＧＲ流量を最小値に略一致させることができる。

以上により、ＥＧＲ装置１において、弁体４の回転角に関し、回転角センサ７による検出値と現実値とが乖離しても、全閉制御においてＥＧＲ流量を確実に最小値に略一致させることができる。

また、オープナ１０は、回転角の現実値が基準角θｂよりも閉側であるときに、捩りバネ３８による弁体４に対する閉側への回転付勢を解除する。
これにより、オープナ１０は、全閉制御時に回転角の現実値が基準角θｂに到達したときに、捩りバネ３８による弁体４に対する閉側への回転付勢を解除する。このため、全閉制御後、再度、弁体４を開側に回転駆動する際にバックラッシュによる各種メカ部品の摩耗や変形を抑制することができる。

また、ストッパ１１は、基準角θｂよりも閉側に設定された規制角θｒにおいて、弁体４の更なる閉側への回転を規制する。
これにより、ストッパ１１は、全閉制御の実行により回転角の現実値が基準角θｂに到達しても、弁体４の更なる閉側への回転を規制せずに許容する。このため、全閉制御時にバルブギヤ３２がストッパ１１に衝突するのを阻止して、各種メカ部品の摩耗や変形を抑制することができる。

さらに、規制角θｒは、「開側最大変動時に到達する角度」（図５参照。）よりも閉側に設定されている。
このため、回転角に関し検出値が現実値に対して想定した範囲内でどのように変動しても、全閉制御の実行によりバルブギヤ３２がストッパ１１に衝突するのを阻止することができる。

〔変形例〕
ＥＧＲ装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例のＥＧＲ装置１によれば、オープナ１０は、回転角の現実値が基準角θｂよりも閉側で捩りバネ３８による弁体４に対する閉側への回転付勢を解除し、回転角の現実値が基準角θｂよりも開側で捩りバネ３８による弁体４に対する閉側への回転付勢を許容していたが、オープナ１０による回転付勢の解除、許容の境界となる角度は基準角θｂに限定されない。

例えば、オープナ１０による回転付勢の解除、許容の境界となる角度を、基準角θｂよりも開側にある「閉側最大変動時に到達する角度」（図５参照。）とすることにより、回転角に関し検出値が現実値に対して想定した範囲内でどのように変動しても、バックラッシュによる各種メカ部品の摩耗や変形を抑制することができる。

１ＥＧＲ装置４弁体５シールリング６ノズル（環状体）７回転角センサ１３ＥＧＲ流路２１流路壁２３摺接壁２４球面２６磁電変換素子 α 相関特性Ｅｍｉｎ、Ｖｍｉｎ閉側境界値 Δθ 角度幅 θｂ基準角Ｅｂ基準値（原信号の信号値）

Claims

内燃機関の排気ガスの一部を吸気路に戻すＥＧＲ流路（１３）を、回転することにより開閉する弁体（４）と、
この弁体（４）の周縁に装着されて前記弁体（４）とともに回転し、前記ＥＧＲ流路（１３）の流路壁（２１）に環状に摺接して前記弁体（４）の周縁と前記ＥＧＲ流路（１３）の流路壁（２１）との間を封鎖する環状のシールリング（５）と、
前記ＥＧＲ流路（１３）の流路壁（２１）の一部であって前記シールリング（５）の摺接を受ける摺接壁（２３）を有するものであり、前記摺接壁（２３）を前記弁体（４）の回転中心を球中心とする球面（２４）として設けることで、前記弁体（４）の回転角に、前記弁体（４）が閉側または開側のいずれに回転しても前記ＥＧＲ流路（１３）を通過する排気ガスの流量が最小値に略一致する流量不感帯が存在する環状体（６）と、
前記回転角に応じた原信号を発生する磁電変換素子（２６）を有し、前記原信号から出力信号を合成して出力するものであり、また、前記原信号の信号値と前記出力信号の信号値との相関特性（α）を記憶し、この相関特性（α）を利用して前記原信号から前記出力信号を合成し、前記相関特性（α）において、前記原信号および前記出力信号は、それぞれの信号値に関して前記流量が最小値となる状態に対応する閉側境界値（Ｅｍｉｎ、Ｖｍｉｎ）を有し、閉側境界値（Ｅｍｉｎ、Ｖｍｉｎ）よりも開側の範囲で１対１に対応しており、前記原信号の閉側境界値（Ｅｍｉｎ）には、前記流量不感帯の最も開側の前記回転角（θｃｍａｘ）から所定の角度幅（Δθ）だけ閉側に移行した基準角（θｂ）における前記原信号の信号値（Ｅｂ）が宛がわれている回転角センサ（７）とを備えるＥＧＲ装置（１）。
請求項１に記載のＥＧＲ装置（１）において、
前記弁体（４）を回転させるトルクを発生するアクチュエータ（８）と、
前記弁体（４）を閉側に回転付勢する閉側付勢手段（３８）と、
前記回転角が前記基準角（θｂ）よりも閉側であるときに、前記閉側付勢手段（３８）による回転付勢を解除するオープナ（１０）とを備えるＥＧＲ装置（１）。
請求項１または請求項２に記載のＥＧＲ装置（１）において、
前記弁体（４）を回転させるトルクを発生するアクチュエータ（８）と、
前記弁体（４）を閉側に回転付勢する閉側付勢手段（３８）と、
前記回転角が前記流量不感帯に含まれる所定角よりも閉側であるときに、前記閉側付勢手段（３８）による回転付勢を解除するオープナ（１０）と、
前記基準角（θｂ）および前記所定角よりも閉側に設定された規制角（θｒ）において、前記弁体（４）の更なる閉側への回転を規制するストッパ（１１）とを備えるＥＧＲ装置（１）。
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のＥＧＲ装置（１）において、
前記弁体（４）を回転させるトルクを発生するアクチュエータ（８）を備え、
前記出力信号に基づき把握される前記回転角の検出値に応じて、前記アクチュエータ（８）に指令が与えられて前記弁体（４）の動作が制御され、
前記流量不感帯は、前記回転角センサ（７）の温度特性に基づくセンサ側変動要因、ならびに前記アクチュエータ（８）に含まれるメカ部品（３１、３２、３５）の摩耗および変形に基づくメカ側変動要因に起因する前記回転角の検出値の変動幅よりも大きい角度範囲として設定されていることを特徴とするＥＧＲ装置（１）。