JP2015206263A - Full close position learning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の気筒に連通する流路を開閉するバルブの全閉位置学習装置に関するもので、特に内燃機関(エンジン)の気筒から排出される排出ガス(排気)の一部をEGRガスとして吸気管へ再循環させる排出ガス(排気)循環装置に使用されるEGRバルブの全閉位置学習装置に係わる。 The present invention relates to a valve fully closed position learning device for opening and closing a flow path communicating with a cylinder of an internal combustion engine, and in particular, a part of exhaust gas (exhaust gas) discharged from a cylinder of the internal combustion engine (engine) is EGR gas. The present invention relates to a fully closed position learning device for an EGR valve used in an exhaust gas (exhaust) circulation device that is recirculated to an intake pipe.
[従来の技術]
従来より、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)においては、エンジンの気筒から排出される排出ガス(排気)の一部をEGRガスとして吸気管内の吸気通路へ再循環(還流)させ、エアクリーナを通過した吸入空気(新気)に混入させて燃焼温度を下げることによってNOxの発生を抑制する排出ガス(排気)循環装置(EGRシステム)が搭載されている。
[Conventional technology]
Conventionally, for example, in an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine, a part of exhaust gas (exhaust gas) discharged from a cylinder of the engine is recirculated (refluxed) as an EGR gas to an intake passage in an intake pipe, and an air cleaner is An exhaust gas (exhaust) circulator (EGR system) that suppresses the generation of NOx by reducing the combustion temperature by mixing in the intake air (new air) that has passed is mounted.
ところで、EGRガスを吸気通路へ還流させると、エンジンの気筒内での混合気の着火性が低下して、エンジン出力の低下を招くので、エンジンの気筒内へ導入されるEGRガスの流量をエンジンの運転状況に応じて調整する必要がある。
そこで、EGRシステムにおいては、排気管内の排気通路と吸気管内の吸気通路とを接続する排気流路管(EGRガスパイプ)の途中にEGRガス流量制御弁(以下EGR制御弁)を設置し、EGR制御弁の弁体であるポペットバルブの開度を調整することで、エンジンの気筒内へ導入されるEGRガスの流量を制御している。
By the way, if the EGR gas is recirculated to the intake passage, the ignitability of the air-fuel mixture in the engine cylinder is lowered and the engine output is reduced. Therefore, the flow rate of the EGR gas introduced into the engine cylinder is reduced. It is necessary to adjust according to the driving situation.
Therefore, in the EGR system, an EGR gas flow rate control valve (hereinafter referred to as an EGR control valve) is installed in the middle of an exhaust passage pipe (EGR gas pipe) connecting the exhaust passage in the exhaust pipe and the intake passage in the intake pipe, and EGR control is performed. The flow rate of the EGR gas introduced into the cylinder of the engine is controlled by adjusting the opening of the poppet valve that is the valve body of the valve.
ここで、エンジンの運転領域が所定の運転領域(例えばエンジン負荷が低負荷で、且つエンジン回転速度が低速回転の領域)の時、エンジンの燃焼状態を安定させるために、新気に対するEGRガスの導入を止めるようにしている(EGRカット)。
また、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンの出力を最大限に引き出したい時に、EGRガスがエンジンの気筒に形成された燃焼室内に導入されることを要因とするエンジンの出力低下を回避するために、新気に対するEGRガスの導入を止めるようにしている(EGRカット)。
このEGRカット時には、EGR制御弁のポペットバルブの開度が全閉開度となる。
Here, in order to stabilize the combustion state of the engine when the engine operating region is a predetermined operating region (for example, the engine load is low and the engine rotational speed is low), the EGR gas against the fresh air is The introduction is stopped (EGR cut).
Also, when the driver depresses the accelerator pedal and wants to maximize the output of the engine, in order to avoid a decrease in the engine output caused by the introduction of EGR gas into the combustion chamber formed in the engine cylinder. In addition, the introduction of EGR gas to fresh air is stopped (EGR cut).
At the time of this EGR cut, the opening degree of the poppet valve of the EGR control valve becomes the fully closed opening degree.
一方、EGRシステムには、上述したように、EGRガスの流量を可変制御するEGR制御弁が設置されている(例えば、特許文献1参照)。
このEGR制御弁は、電動モータ(以下モータ)およびギアトレインを有する電動アクチュエータと、ギアトレインの出力ギアと一体回転可能に連結した出力シャフトと、この出力シャフトと一体回転可能に連結した平板状のプレートカムと、このプレートカムのカム溝に嵌め込まれるフォロアと、このフォロアを回転自在に支持するピンと、このピンと一体移動可能に連結したバルブシャフト(弁軸)を有するポペットバルブとを備えている。
On the other hand, as described above, an EGR control valve that variably controls the flow rate of EGR gas is installed in the EGR system (see, for example, Patent Document 1).
The EGR control valve includes an electric actuator having an electric motor (hereinafter referred to as a motor) and a gear train, an output shaft connected to the output gear of the gear train so as to be integrally rotatable, and a flat plate-like shape connected to the output shaft so as to be integrally rotatable. A plate cam, a follower fitted in the cam groove of the plate cam, a pin for rotatably supporting the follower, and a poppet valve having a valve shaft (valve shaft) coupled to the pin so as to be movable together.
また、EGR制御弁は、ポペットバルブのバルブヘッドが着座可能な環状のバルブシートと、バルブシャフトに対して、バルブヘッドをバルブシートに押し当てる側、つまり弁体閉じ側に付勢するリターンスプリングと、ギアトレインの出力シャフトの回転角度に対応したセンサ出力値(センサ出力電圧)を電子制御装置(ECU)に対して出力する回転角度センサとを備えている。
ここで、上記のEGRカット時、つまりEGR制御弁の全閉時には、ポペットバルブのバルブヘッドとバルブシート全周とが当接し、バルブヘッドとバルブシートとの間の隙間が気密シールされて、EGR制御弁の全閉時におけるEGRガス洩れ流量が最小となる。
The EGR control valve includes an annular valve seat on which the valve head of the poppet valve can be seated, a return spring that urges the valve head against the valve seat, that is, a valve spring closing side with respect to the valve shaft. And a rotation angle sensor that outputs a sensor output value (sensor output voltage) corresponding to the rotation angle of the output shaft of the gear train to the electronic control unit (ECU).
Here, at the time of the above EGR cut, that is, when the EGR control valve is fully closed, the valve head of the poppet valve and the entire circumference of the valve seat come into contact with each other, and the gap between the valve head and the valve seat is hermetically sealed. The EGR gas leakage flow rate when the control valve is fully closed is minimized.
[従来の技術の不具合]
ところが、従来(特許文献1に記載)のEGR制御弁においては、ギアトレインの出力シャフトの弁体閉じ側への回転がカムストッパにより規制される「出力シャフトの回転停止角度」から、ポペットバルブのバルブヘッドが開き始める直前の全閉位置における「出力シャフトの全閉角度」までのバックラッシュ範囲を備えている。
なお、バックラッシュ範囲では、リターンスプリングの付勢力を、ポペットバルブを介してバルブシートが受けているため、リターンスプリングの付勢力が出力シャフトに加わらないようになっている。
[Conventional technical problems]
However, in the conventional EGR control valve (described in Patent Document 1), from the “rotation stop angle of the output shaft” where the rotation of the output shaft of the gear train to the valve body closing side is regulated by the cam stopper, the valve of the poppet valve It has a backlash range up to the “fully closed angle of the output shaft” at the fully closed position immediately before the head starts to open.
In the backlash range, the urging force of the return spring is received by the valve seat via the poppet valve, so that the urging force of the return spring is not applied to the output shaft.
すなわち、「ポペットバルブの全閉開度に相当する全閉位置」と、「出力シャフトの全閉角度における回転角度センサのセンサ出力値」とが一致しないため、ポペットバルブの全閉位置をセンサ出力値で学習しようとした場合、「ギアトレインとプレートカムとのバックラッシュを解消するトルク以上」で、且つ「ポペットバルブが開き出さないトルク以下」の2つの条件(両方の条件)を満足することが可能な所定のデューティ値をモータに対して印加した時のセンサ出力値をポペットバルブの全閉位置として学習するという方法が考えられる。 That is, since the “fully closed position corresponding to the fully closed opening of the poppet valve” and the “sensor output value of the rotation angle sensor at the fully closed angle of the output shaft” do not match, the fully closed position of the poppet valve is output as a sensor. When trying to learn by value, satisfy the two conditions (both conditions) that are "more than the torque that eliminates the backlash between the gear train and the plate cam" and "below the torque that the poppet valve does not open" A method of learning a sensor output value when a predetermined duty value that can be applied to the motor is applied as a fully closed position of the poppet valve is conceivable.
しかし、モータの発生トルクは、モータの温度条件によって変化する(図7参照)。モータ温度が低温である程、モータの発生トルクが大きくなり、また、モータ温度が高温である程、モータの発生トルクが小さくなる。
すなわち、上述した所定のデューティ値をモータに印加した場合、モータ温度が高温では、モータの発生トルクが小さくなるので、「バックラッシュ解消」と「バルブが開かない」の両方の条件が成立するが、逆に、モータ温度が低温では、モータの発生トルクが大きくなるので、「バックラッシュ解消」は成立するが、「バルブが開かない」は成立しない。
そのため、あらゆるモータ温度条件下、つまりモータの温度条件がモータ周囲の温度環境によって変化した場合であっても、上述した2つの条件を同時に満足する所定のデューティ値を設定することは困難である。
However, the generated torque of the motor changes depending on the temperature condition of the motor (see FIG. 7). The lower the motor temperature, the greater the generated torque of the motor, and the higher the motor temperature, the smaller the generated torque of the motor.
That is, when the predetermined duty value described above is applied to the motor, if the motor temperature is high, the generated torque of the motor becomes small, so that both the conditions of “backlash elimination” and “valve not open” are satisfied. On the contrary, when the motor temperature is low, the generated torque of the motor increases, so that “backlash elimination” is established, but “valve does not open” is not established.
For this reason, it is difficult to set a predetermined duty value that satisfies the above two conditions at the same time, even if the motor temperature conditions vary, depending on the temperature environment around the motor.
本発明の目的は、モータの温度条件がモータ周囲の温度環境によって変化した場合であっても、「ギアトレインと変換機構とのバックラッシュを解消するトルク以上」で、且つ「バルブが開き出さないトルク以下」の2つの条件を同時に満足することが可能な電力を設定することのできる全閉位置学習装置を提供することにある。 The object of the present invention is “the torque exceeding the backlash between the gear train and the conversion mechanism” and “the valve does not open even when the temperature condition of the motor changes depending on the temperature environment around the motor. An object of the present invention is to provide a fully-closed position learning device capable of setting electric power that can simultaneously satisfy two conditions of “below torque”.
請求項1に記載の発明(全閉位置学習装置)によれば、先ず、モータに対して、弁体閉じ側へのトルクを発生することが可能な電力を供給し、バルブを弁体閉じ側に付勢する(第1処理)。
次に、この第1処理の状態を一定時間以上維持しながら、モータへの電力供給による発熱により、モータの温度を任意の温度に調整する(第2処理)。
次に、この第2処理(モータの温度を任意の温度に調整する処理)が完了した後に、モータに対して、ギアトレインと変換機構とのバックラッシュを解消するトルク以上で、且つバルブが開き出さないトルク以下の両方の条件を満足することが可能な電力を供給し、バルブの全閉学習を実施する(第3処理)。
以上の第1〜第3処理を実行することにより、モータ周囲の温度条件が変化しても、モータ自体の発熱によりモータの温度を一定の範囲(図7に示したようにモータ温度を所定値以上上昇させた温度範囲(高温))内に調整し、バルブを全閉位置に保持させ、バルブの全閉学習を精度良く実施することが可能となる。
According to the invention described in claim 1 (fully closed position learning device), first, electric power capable of generating torque toward the valve body closing side is supplied to the motor, and the valve is closed on the valve body closing side. (First process).
Next, the temperature of the motor is adjusted to an arbitrary temperature by heat generated by supplying power to the motor while maintaining the state of the first process for a certain time or longer (second process).
Next, after this second process (process for adjusting the temperature of the motor to an arbitrary temperature) is completed, the valve opens with a torque that is greater than the torque that eliminates backlash between the gear train and the conversion mechanism. Electric power capable of satisfying both conditions below the torque not to be generated is supplied, and the valve fully closed learning is performed (third process).
By performing the above first to third processes, even if the temperature condition around the motor changes, the motor temperature is kept within a certain range (as shown in FIG. 7) due to the heat generated by the motor itself. It is possible to adjust the temperature within the temperature range (high temperature) raised above, hold the valve in the fully closed position, and perform the valve fully closed learning with high accuracy.
これによって、モータの温度条件がモータ周囲の温度環境によって変化した場合であっても、「ギアトレインと変換機構とのバックラッシュを解消するトルク以上」で、且つ「バルブが開き出さないトルク以下」の2つの条件(両方の条件)を同時に満足することが可能な電力(モータを通電駆動する電力:例えばモータの内部導体に印加するモータ印加電圧またはモータの内部導体に供給するモータ駆動電流)を供給することができる。
したがって、モータの温度条件がモータ周囲の温度環境によって変化した場合であっても、モータの発生トルクがモータの温度が低温の時よりも小さくなるので、バルブの全閉学習を安定して実施することができる。
As a result, even if the temperature condition of the motor changes depending on the temperature environment around the motor, it is “more than the torque that eliminates backlash between the gear train and the conversion mechanism” and “below the torque that the valve does not open”. Power that can satisfy the two conditions (both conditions) at the same time (power to drive and drive the motor: motor applied voltage applied to the internal conductor of the motor or motor drive current supplied to the internal conductor of the motor) Can be supplied.
Therefore, even when the temperature condition of the motor changes depending on the temperature environment around the motor, the generated torque of the motor is smaller than when the motor temperature is low, so the valve fully closed learning is performed stably. be able to.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[実施例1の構成]
図1ないし図10は、本発明の全閉位置学習装置を適用したEGRバルブ制御装置(実施例1)を示したものである。
[Configuration of Example 1]
1 to 10 show an EGR valve control device (Embodiment 1) to which the fully closed position learning device of the present invention is applied.
本実施例の内燃機関の制御装置(エンジン制御システム)は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)の排気管から吸気管へ排出ガス(排気)の一部であるEGRガスを再循環(還流)させる排気循環装置(EGRシステム)を備えている。
エンジンは、例えば自動車等の車両に搭載された車両走行用エンジンであって、複数の気筒を有する多気筒ディーゼルエンジンが採用されている。
The internal combustion engine control apparatus (engine control system) of the present embodiment recirculates (refluxs) EGR gas, which is part of exhaust gas (exhaust gas), from an exhaust pipe of an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine to an intake pipe. The exhaust gas circulation device (EGR system) is provided.
The engine is, for example, a vehicle traveling engine mounted on a vehicle such as an automobile, and a multi-cylinder diesel engine having a plurality of cylinders is employed.
EGRシステムは、エキゾーストマニホールドまたは排気管内の排気通路からインテークマニホールドまたは吸気管内の吸気通路へEGRガスを還流させるEGRガスパイプを備えている。このEGRガスパイプ内には、排気通路から吸気通路へEGRガスを流入させるEGRガス流路が形成されている。
EGRガスパイプには、EGRガス流路を流れるEGRガスの流量を可変制御するEGR制御弁が設置されている。
The EGR system includes an EGR gas pipe that recirculates EGR gas from an exhaust passage in the exhaust manifold or the exhaust pipe to an intake passage in the intake manifold or the intake pipe. In the EGR gas pipe, an EGR gas flow path is formed through which EGR gas flows from the exhaust passage to the intake passage.
The EGR gas pipe is provided with an EGR control valve that variably controls the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR gas flow path.
ここで、EGRシステムは、エンジンの運転状況に基づいてEGR制御弁のポペットバルブ(ポペット型EGRバルブ)を開閉制御するEGRバルブ制御装置(内燃機関のEGR制御装置)として使用される。このEGRバルブ制御装置は、ポペットバルブのバルブ本体1およびバルブシャフト2を、そのバルブシャフト2の軸線方向(軸方向)に往復駆動する電動アクチュエータに組み込まれる電動モータ(直流モータ:以下モータ)Mを他のシステム(例えば吸気システム、過給圧制御システム等)と連動して制御するエンジン制御ユニット(モータ制御装置、電子制御装置:以下ECU)3を備えている。
Here, the EGR system is used as an EGR valve control device (an EGR control device for an internal combustion engine) that controls opening and closing of a poppet valve (poppet type EGR valve) of an EGR control valve based on the operating state of the engine. This EGR valve control device includes an electric motor (DC motor: hereinafter referred to as a motor) M incorporated in an electric actuator that reciprocates a
EGR制御弁は、EGRガス流路を流れるEGRガスの流量を調量するポペットバルブと、このポペットバルブのバルブシャフト2をその往復方向に駆動する電動アクチュエータと、ポペットバルブ、電動アクチュエータ、断面コの字状(または断面矩形状)のスコッチヨーク4およびリターンスプリング6を収容(内蔵)するハウジング7とを備えている。このハウジング7は、EGR開度センサである回転角度センサ8を搭載するセンサカバー9との間に、電動アクチュエータを収容する凹部を備えている。
The EGR control valve includes a poppet valve that regulates the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR gas flow path, an electric actuator that drives the
ポペットバルブは、ハウジング7内のEGRガス流路(後述する)を開閉(開口面積を変更)する円環状のバルブ本体1、およびこのバルブ本体1を支持固定するバルブシャフト2を備えている。このバルブシャフト2の軸線方向の基端部には、スコッチヨーク4を介して、電動アクチュエータからモータMの回転動力(駆動トルク、駆動力)が伝達される入力部が設けられている。
The poppet valve includes an
スコッチヨーク4は、バルブシャフト2の入力部の外周(図示上端外周)にバルブシャフト2と一体移動可能となるように圧入(連結)固定されている。あるいは例えばレーザー溶接等の結合手段を用いてバルブシャフト2と一体移動可能となるように連結固定されている。
また、スコッチヨーク4には、所定の空間(ヨーク溝10)を隔てて対向して配置された2つの第1、第2アーム11、12、およびこれらの第1、第2アーム11、12の基端部同士を連結するアーム連結部13等が設けられている。
The
In addition, the
ハウジング7には、ポペットバルブを収容するバルブボディ14、モータMを収容するモータケース15、およびギアトレインを収容するギアケース16等が一体的に設けられている。
これらのうちバルブボディ14の隔壁17の内周には、バルブ本体1が着座可能な円環状のバルブシート18が圧入固定されている。
ここで、ポペットバルブのバルブ本体1は、ハウジング7のバルブシート18に接離してEGRガス流路(インレットポート21→流路孔22〜25→アウトレットポート26(図12参照))を閉鎖、開放するバルブヘッド(弁体)である。
The
Of these, an
Here, the
バルブシャフト2は、後述する出力部材(33、35〜38、41〜43)の回転変位に連動してポペットバルブの中心軸線方向に往復移動するバルブステム(弁軸)である。 バルブシャフト2の軸線方向の基端部には、スコッチヨーク4から電動アクチュエータ(モータM)の駆動トルクを受ける入力部が設けられている。
また、バルブシャフト2の軸線方向の先端部には、ポペットバルブのバルブ本体1へ電動アクチュエータ(モータM)の駆動トルクを出力する出力部が設けられている。
また、バルブシャフト2の軸線方向の中間部分は、メタルベアリング(軸受)27を介して、ハウジング7のベアリングホルダ28に摺動自在に支持されている。
The
Further, an output portion for outputting a driving torque of the electric actuator (motor M) to the
An intermediate portion in the axial direction of the
電動アクチュエータは、制御信号(パルス信号:以下PWM信号)のデューティ比制御により通電駆動されるモータMと、このモータMのモータシャフト29の回転を2段減速する減速機構(ギアトレイン)と、このギアトレインとスコッチヨーク4とを駆動連結する変換機構(リンク機構)と、ギアトレインおよび変換機構の一部を含んで構成されて、モータMの駆動トルクをヨーク側に出力する出力部材と、この出力部材の回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。
The electric actuator includes a motor M that is energized and driven by duty ratio control of a control signal (pulse signal: PWM signal), a reduction mechanism (gear train) that reduces the rotation of the
モータMは、アウタステータの内周側にインナロータが相対回転可能に配置されるブラシ付きのDCモータであり、回転軸方向に真っ直ぐに延びるモータ軸(以下モータシャフト)29を有するインナロータ(電機子)と、この電機子の周囲を円周方向(モータ周方向)に取り囲む筒状のステータと、このステータに対して固定されたブラシホルダに収容保持された一対の給電ブラシ(以下第1、第2ブラシ)とを備えている。 The motor M is a brushed DC motor in which an inner rotor is disposed on the inner peripheral side of the outer stator so as to be relatively rotatable, and an inner rotor (armature) having a motor shaft (hereinafter referred to as a motor shaft) 29 that extends straight in the rotation axis direction. A cylindrical stator that surrounds the armature in the circumferential direction (motor circumferential direction), and a pair of power supply brushes (hereinafter referred to as first and second brushes) housed and held in a brush holder fixed to the stator. Brush).
モータMのステータは、電機子のモータシャフト29を回転可能に収容するモータケース(モータヨーク等)、およびモータヨークの内周面に固定された複数の界磁マグネット等を有している。
一対の第1、第2ブラシは、モータMの内部導体を構成するもので、モータ周方向に180°間隔で、しかも互いに対向して配置されている。また、第1ブラシは、外部電源(バッテリ)の正極側(VCC側)に一方のブラシターミナル、電力供給ラインを介して接続されている。また、第2ブラシは、バッテリの負極側(グランド側、GND側)に他方のブラシターミナル、電力供給ラインを介して接続されている。
The stator of the motor M includes a motor case (such as a motor yoke) that rotatably houses an
The pair of first and second brushes constitute the inner conductor of the motor M, and are disposed at intervals of 180 ° in the circumferential direction of the motor and opposed to each other. Moreover, the 1st brush is connected to the positive electrode side (VCC side) of an external power supply (battery) via one brush terminal and an electric power supply line. The second brush is connected to the negative electrode side (ground side, GND side) of the battery via the other brush terminal and a power supply line.
モータMの電機子は、ステータの径方向内側に所定のギャップを介して配置されている。この電機子は、フロントブラケットおよびモータヨークの各軸受支持部(ベアリングホルダ)に軸受(メタルベアリング)を介して、回転自在に支持されたモータシャフト29と、このモータシャフト29の回転軸方向に磁性鋼板を複数積層して形成された電機子鉄心(電機子コア)と、この電機子コアに巻装されるモータ巻線部である電機子巻線(電機子コア)と、一対の第1、第2ブラシに押圧接触される整流子(コンミテータ)とを有している。
The armature of the motor M is disposed on the radially inner side of the stator via a predetermined gap. The armature includes a
電機子コアは、積層型鉄心により形成され、モータシャフト29の外周に圧入嵌合される円筒状(または角筒状)の嵌合部、およびこの嵌合部の外周面から突出する複数のティースを有している。
電機子コアの円周方向に隣接する各ティース間には、電機子コイルの各相コイルを収納する複数のスロットが形成されている。
電機子コイルは、ブラシターミナル、モータターミナル、第1、第2ブラシおよびコンミテータと共にモータMの内部導体を構成するもので、複数のティースの各ティース巻装部の周囲に集中巻方式で巻装され、各スロットに収納される多相の各相コイルにより構成されている。各相コイルは、各ティース巻装部の外側にインシュレータを介して巻回されている。
The armature core is formed of a laminated iron core, and has a cylindrical (or rectangular tube) fitting portion that is press-fitted to the outer periphery of the
Between each tooth adjacent to the circumferential direction of the armature core, a plurality of slots for accommodating the phase coils of the armature coil are formed.
The armature coil constitutes the inner conductor of the motor M together with the brush terminal, the motor terminal, the first and second brushes, and the commutator, and is wound around each tooth winding portion of a plurality of teeth by a concentrated winding method. The multi-phase coils are accommodated in the slots. Each phase coil is wound around the outside of each tooth winding part via an insulator.
ギアトレインは、モータMのモータシャフト29の先端外周に固定されたピニオンギア31、このピニオンギア31と噛み合って回転する中間ギア32、およびこの中間ギア32と噛み合って回転する出力ギア33、モータシャフト29と並列配置された中間シャフト34、モータシャフト29と中間シャフト34に並列配置された出力シャフト35等によって構成されている。
The gear train includes a
出力部材は、モータMの駆動トルクをバルブシャフト2を介してポペットバルブに伝えるものである。この出力部材は、モータMの駆動トルクを受けて回転する出力ギア33と、この出力ギア33の回転中心軸上に設置されて、出力ギア33と一体回転可能に連結した出力シャフト35とを備えている。
出力部材は、出力シャフト35と一体回転可能に連結した出力レバー36と、この出力レバー36の突出端部に保持される偏芯ピン(以下ピボットピン)37と、このピボットピン37の外周に回転自在に支持されるボールベアリング(以下フォロア)38と、出力シャフト35をその回転方向に摺動可能に支持する2連ボールベアリング41、42と、これらの2連ボールベアリング41、42の外周に圧入固定される円筒カラー43とを備えている。
The output member transmits the driving torque of the motor M to the poppet valve via the
The output member is connected to the
EGR制御弁は、バルブシャフト2に対して、ポペットバルブを弁体閉じ側(バルブ全閉側)に付勢するリターンスプリング6を備えている。このリターンスプリング6は、バルブシャフト2に対して、バルブ本体1を閉弁(全閉)方向に付勢する付勢力(弾性力、復元力)を発生するコイル状のコンプレッションスプリングである。
リターンスプリング6は、バルブシャフト2の上端側の段差(円環状の段差)に係止される円環状のスプリングシート44のスプリング座部とハウジング7の底部(ベアリングホルダ28の外周側の円筒凹溝の底部)45のスプリング座部との間に渦巻き状に巻装されたコイル部を有している。また、リターンスプリング6は、バルブシャフト2の図示上端側の周囲、およびベアリングホルダ28の周囲を渦巻き状(螺旋状)に取り囲むように設置されている。
The EGR control valve includes a
The
ハウジング7には、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)、スコッチヨーク4およびリターンスプリング6等を移動可能に収容するバルブボディ14が一体的に形成されている。このバルブボディ14の内部には、EGRガス流路の一部を構成するインレットポート21→流路孔22〜25→アウトレットポート26が形成されている。
また、バルブボディ14には、バルブボディ14内のEGRガス流路を、バルブシート18よりもEGRガスの流れ方向の上流側に位置する第1流路(ハウジング入口側流路:インレットポート21、流路孔22)と、バルブシート18よりもEGRガスの流れ方向の下流側に位置する第2流路(ハウジング出口側流路:流路孔24、25、アウトレットポート26)とに区画する円環状(円筒状)の隔壁(仕切り部)17が形成されている。
The
Further, in the
バルブボディ14の隔壁17の内周部分には、バルブシート18の周囲を円周方向に取り囲むように円環状の周方向溝が形成されている。この周方向溝の底面(周壁)には、円環状のバルブシート18の外周が圧入固定されている。このバルブシート18のシートエッジには、バルブ本体1が着座可能な円環状の弁座が設けられている。
また、バルブシート18の内部には、第1流路(インレットポート21、流路孔22)と第2流路(流路孔24、25、アウトレットポート26)とを連通し、且つEGRガスが通り抜ける流路孔(EGR制御弁の弁孔、連通孔)23が形成されている。
An annular circumferential groove is formed in the inner peripheral portion of the
Further, the
また、バルブボディ14には、メタルベアリング27の外周を保持する円筒状のベアリングホルダ28が一体的に形成されている。このベアリングホルダ28は、メタルベアリング27の周囲を円周方向に取り囲むように配置されている。
バルブボディ14の図示下端側(バルブシート側)には、結合フランジ46が設けられている。この結合フランジ46は、EGR制御弁の取付部材(固定部材)に取り付けられる結合端面を有し、ボルト等の締結具を用いて固定部材の取付面に締結固定される。これにより、EGR制御弁が、EGRガスパイプや吸気管等のエンジン側(車両側)の固定部材に固定される。
The
A
ハウジング7には、モータMを収容保持する有底円筒状のモータケース15が一体的に形成されている。このモータケース15は、モータMのモータヨークの周囲を円周方向に取り囲む円筒状の側壁部、およびこの側壁部の一端側で開口し、組み付け時にモータMをモータ収容室内に挿入するための開口部(モータ挿入口)を有している。このモータ挿入口は、モータMのフロントブラケット47により塞がれている。
このフロントブラケット47は、モータケース15のモータ挿入口の開口周縁にボルト等を用いて締結固定されている。これにより、モータMがモータ収容室内に収容保持される。
The
The
ハウジング7には、ギアトレインを収容するギアケース16が形成されている。このギアケース16には、2連ボールベアリング41、42および円筒カラー43の外環部を保持する円筒状のベアリングホルダ48が一体的に形成されている。このベアリングホルダ48は、2連ボールベアリング41、42および円筒カラー43の周囲を円周方向に取り囲むように配置されている。また、ギアケース16には、組み付け時に電動アクチュエータをギア収容室内に挿入するための開口部を有している。この開口部は、合成樹脂製のセンサカバー9により塞がれている。
The
センサカバー9には、モータMのフロントブラケット47より突出する一対の第1、第2ブラシターミナル49と一対の第1、第2モータターミナル(図示せず)との電気接続を行う内部接続用コネクタと、一対の第1、第2モータターミナルおよび回転角度センサ8の複数のセンサターミナルと外部回路(ECU3やバッテリ)との電気接続を行う外部接続用コネクタが設けられている。
The
電動アクチュエータは、ポペットバルブを開閉駆動する駆動トルクを発生するモータM、このモータMのモータシャフト29の回転を2段減速して出力シャフト35に伝達するギアトレイン、このギアトレインの出力ギア33の回転往復(回動)運動をポペットバルブの直線往復運動(ポペットバルブの軸線方向の往復運動)に変換する動力変換機構(変換機構)と、出力シャフト35の回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。 ギアトレインは、上述したように、ピニオンギア31、中間ギア32、出力ギア33、中間シャフト34および出力シャフト35を備えている。
The electric actuator includes a motor M that generates a driving torque for opening and closing the poppet valve, a gear train that decelerates the rotation of the
ピニオンギア31は、モータシャフト29の先端外周に圧入嵌合により固定されている。このピニオンギア31の外周には、中間ギア32と噛み合うピニオンギア歯51が円周方向全体に多数形成されている。
中間ギア32は、中間シャフト34の外周に相対回転可能に嵌め合わされている。この中間ギア32は、中間シャフト34の外周に回転自在に嵌め合わされて、中間シャフト34の中心軸線周りに回転する円筒部を有している。この円筒部の軸線方向の一端部には、ピニオンギア歯51と噛み合う大径ギア歯52が形成されている。また、円筒部の軸線方向の他端部には、出力ギア33と噛み合う小径ギア歯53が形成されている。
The
The
出力ギア33の内周部には、円筒状の円筒ボス54が一体的に形成されている。また、出力ギア33は、円筒ボス54よりも半径方向の外側に部分円筒状(扇状)の歯形成部を有している。この歯形成部の外周には、中間ギア32の小径ギア歯53と噛み合う出力ギア歯55が形成されている。
出力ギア33には、円筒ボス54の一端側(バルブ側)の開口部を塞ぐようにシャフト結合部56が一体的に設けられている。このシャフト結合部56の中央部には、2面幅(出力シャフト35の空回りを防ぐ構造、回り止め構造)を有する嵌合孔が貫通形成されている。シャフト結合部56には、出力シャフト35の入力部(出力シャフト35の第1突出軸部57)が回り止めされた状態で嵌合固定されている。
A cylindrical
The
中間シャフト34の軸線方向の一端は、ハウジング7のギアケース16の嵌合凹部に圧入嵌合(固定)されている。また、中間シャフト34の軸線方向の他端は、センサカバー9の嵌合凹部に圧入嵌合(固定)されている。
出力シャフト35は、円筒カラー43および2連ボールベアリング41、42を介して、ハウジング7のベアリングホルダ48の内部に回転自在または摺動自在に収容されている。この出力シャフト35は、その回転軸方向の両側に第1、第2突出軸部(径小軸部)57、58をそれぞれ備えている。また、第1、第2突出軸部57、58間には、ハウジング7のベアリングホルダ48内に配置される軸方向部(中間軸部)が設けられている。この出力シャフト35の中間軸部の外周には、2連ボールベアリング41、42の各内輪が圧入嵌合によって嵌合保持されている。
One end of the
The
変換機構は、スコッチヨーク4、出力レバー36、ピボットピン37およびフォロア38等を有している。
スコッチヨーク4には、基端側から先端側へ向かって突出するように延びる2つの第1、第2アーム11、12、およびこれらの第1、第2アーム11、12の基端側の開口部を閉塞するアーム連結部13等が設けられている。
The conversion mechanism includes the
The
スコッチヨーク4は、フォロア38を介してピボットピン37からモータMの駆動トルクを受けてバルブシャフト2の軸線方向に往復移動する。また、スコッチヨーク4は、バルブシャフト2と一体移動可能に連結している。
スコッチヨーク4は、図1および図8(a)に示したように、モータMへの通電(ON)時における、EGR制御弁のポペットバルブの全閉(閉弁)時に、「電動アクチュエータのモータMの駆動トルク+リターンスプリング6の付勢力(スプリング力)」を利用してポペットバルブを全閉(閉弁)作動させる際に変換機構のフォロア38が弁体閉じ側(閉弁方向)に回転駆動されて第1アーム11の内面(ヨーク溝側面)と滑動自在に接触する。
The
As shown in FIG. 1 and FIG. 8A, the
また、スコッチヨーク4は、図1および図8(b)、(c)に示したように、モータMへの通電(ON)時における、EGR制御弁のポペットバルブの開弁時に、「電動アクチュエータのモータMの駆動トルク」を利用してポペットバルブを開弁作動させる際に変換機構のフォロア38が弁体開き側(開弁方向)に回転駆動されて第2アーム12の内面(ヨーク溝側面)と滑動自在に接触する。
なお、スコッチヨーク4は、モータMへの通電停止(OFF)時における、EGR制御弁のポペットバルブの全閉(閉弁)時には、「リターンスプリング6の付勢力(スプリング力)」のみを利用してポペットバルブを弁体閉じ側(閉弁方向)に付勢する際にフォロア38が第2アーム12の内面(ヨーク溝側面)と滑動自在に接触する。
Further, as shown in FIGS. 1 and 8B and 8C, the
Note that the
スコッチヨーク4は、フォロア38を介して出力部材の駆動力を受ける断面コの字状の入力部、およびバルブシャフト2へ出力部材の駆動力を伝える出力部を有している。
スコッチヨーク4の入力部は、組み付け時にピボットピン37およびフォロア38が挿入される挿入方向に対向する2面の他に、少なくとも4面の第1〜第4側面を有する多面体形状(断面コの字状または断面角環状)を呈している。
なお、スコッチヨーク4の入力部をフォロア38の周囲を円周方向に取り囲むように断面円環状に形成しても良い。
The
The input portion of the
The input portion of the
ヨーク溝10は、スコッチヨーク4に対する出力部材、特にフォロア38の組み付け時に、出力部材を直線移動させながらヨーク溝10内にフォロア38を挿入するための開口部61を有している。
スコッチヨーク4の出力部には、有底円(または角)筒状の嵌合部62が一体的に設けられている。この嵌合部62の内部には、バルブシャフト2の軸線方向の基端部(入力部)が圧入嵌合される圧入溝63が形成されている。
The
A bottomed circular (or square) cylindrical
出力レバー36は、出力シャフト35の半径方向外側に突出するように設けられている。この出力レバー36は、出力シャフト35とピボットピン37およびフォロア38とを駆動連結して、モータMの駆動トルクをピボットピン37とフォロア38に伝達するリンクレバーである。
また、出力レバー36の基端部には、第1嵌合孔が設けられている。この第1嵌合孔には、出力シャフト35の第2突出軸部58が圧入されている。これにより、出力レバー36が出力シャフト35と一体回転可能に連結される。
The
A first fitting hole is provided at the base end of the
また、出力レバー36の先端部には、第2嵌合孔が設けられている。この第2嵌合孔には、ピボットピン37が圧入されている。これにより、ピボットピン37が出力レバー36と一体回転可能に連結される。なお、第2嵌合孔は、出力シャフト35の第2突出軸部の回転中心軸から所定の距離だけ偏芯した位置に設けられている。
ピボットピン37は、出力レバー36の第2嵌合孔に打ち込まれて出力レバー36の出力部に圧入固定されている。このピボットピン37は、フォロア38を回転自在に支持している。また、ピボットピン37は、フォロア38と共に、スコッチヨーク4のヨーク溝10内に挿入される。
Further, a second fitting hole is provided at the tip of the
The
フォロア38は、ピボットピン37の外周に圧入固定される内輪、スコッチヨーク4のヨーク溝10の溝側面に摺動接触する外輪、および内輪と外輪との2つの軌道輪の間に滑動自在に収容される複数の鋼球を備えたボールベアリングである。
フォロア38は、ピボットピン37の外周に回転自在に支持されて、スコッチヨーク4のヨーク溝10内に摺動(転動)可能に挿入されている。このフォロア38は、出力シャフト35の第2突出軸部58の回転中心軸から所定の距離だけ偏芯した位置に設けられている。また、フォロア38は、出力レバー36およびピボットピン37を介して、出力レバー36と一体回転可能に連結されている。
The
The
ここで、電動アクチュエータの動力源であるモータMは、ECU3によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載された外部電源(バッテリ)に電気的に接続されている。
ECU3には、CPU、メモリ(ROM、RAMおよびEEPROM)、入力回路(入力部)、出力回路(出力部)、電源回路、タイマー回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
なお、ECU3は、特許請求の範囲における「学習制御手段」、「第1、第2設定手段」に相当する。
Here, the motor M which is a power source of the electric actuator is electrically connected to an external power source (battery) mounted on a vehicle such as an automobile via a motor drive circuit electronically controlled by the
The
The
モータ駆動回路は、例えば4つの半導体スイッチング素子をブリッジ接続したHブリッジ回路により構成されている。このモータ駆動回路は、制御信号に基づいてモータMを通電駆動する駆動回路部であって、ECU3のマイクロコンピュータから与えられる制御信号(例えばPWM信号のデューティ比)に対してモータMへの供給電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)を可変制御する。
ここで、モータ駆動回路に与える制御信号(例えばPWM信号のデューティ比)とは、実バルブリフト量(実バルブ位置または実開度または実EGR率)が目標バルブリフト量(目標バルブ位置または目標開度または目標EGR率)となるように、PWM信号(パルス幅変調信号)の発生周期(PWM周期)における、モータMの内部導体(モータ巻線部:例えば電機子コイル等)を通電するON期間とモータMの内部導体への通電を停止するOFF期間との比率(ON/OFF比)のことである。
The motor drive circuit is configured by an H bridge circuit in which, for example, four semiconductor switching elements are bridge-connected. The motor drive circuit is a drive circuit unit that energizes and drives the motor M based on a control signal, and supplies power to the motor M with respect to a control signal (for example, duty ratio of a PWM signal) given from a microcomputer of the
Here, the control signal (for example, the duty ratio of the PWM signal) given to the motor drive circuit means that the actual valve lift amount (actual valve position or actual opening or actual EGR rate) is the target valve lift amount (target valve position or target opening). ON period during which the internal conductor (motor winding part: armature coil, etc.) of the motor M is energized in the generation period (PWM period) of the PWM signal (pulse width modulation signal) so as to be equal to or the target EGR rate. And the OFF period during which the energization of the internal conductor of the motor M is stopped (ON / OFF ratio).
CPUは、プログラム(図9および図10参照)によって様々な数値演算処理、情報処理(例えばバルブ位置情報処理)および制御(例えばバルブ位置制御、モータ通電制御)等を行う。
ROMは、CPUの様々な数値演算処理、情報処理および制御等に必要なプログラムが予め記憶されている。
RAMには、CPUの演算処理による中間情報が一時的に記録され、イグニッションスイッチ(エンジンスイッチ)がOFFとなると記憶された情報は消える。
The CPU performs various numerical calculation processes, information processing (for example, valve position information processing) and control (for example, valve position control, motor energization control), and the like according to a program (see FIGS. 9 and 10).
The ROM stores in advance programs necessary for various numerical arithmetic processing, information processing, and control of the CPU.
In the RAM, intermediate information obtained by the arithmetic processing of the CPU is temporarily recorded, and the stored information disappears when the ignition switch (engine switch) is turned off.
EEPROMには、CPUによる様々な数値演算処理、情報処理および制御等に必要な情報が記憶されている。
具体的には、事前に設定された全閉学習DUTY値(図7参照)がEEPROMに予め記憶されている。
また、EGR制御弁のバルブリフト量、レバー回転角度(回転角度センサ8から出力されるセンサ出力信号:センサ出力電圧)とポペットバルブのバルブシャフト2に付与される負荷トルク(モータトルク)との対応関係を所定の形式で表したデータテーブル(図8参照)等の初期データがEEPROMに予め記憶されている。なお、データテーブルに格納されるデータは、書き換え(更新)が可能なものである。
The EEPROM stores information necessary for various numerical computation processing, information processing, control, and the like by the CPU.
Specifically, a fully closed learning DUTY value (see FIG. 7) set in advance is stored in advance in the EEPROM.
Correspondence between the valve lift amount of the EGR control valve, the lever rotation angle (sensor output signal output from the rotation angle sensor 8: sensor output voltage) and the load torque (motor torque) applied to the
そして、回転角度センサ8からのセンサ出力信号(アナログ電圧)や、各種センサからのセンサ出力信号(電気信号)は、A/D変換回路によってA/D変換された後に、マイクロコンピュータの入力部に入力されるように構成されている。
ここで、マイクロコンピュータの入力部には、回転角度センサ8だけでなく、エアフロメータ71、クランク角度センサ72、アクセル開度センサ73、スロットル開度センサ74、吸気温センサ75、水温センサ76および排出ガスセンサ(空燃比センサ、酸素濃度センサ:図示せず)等が接続されている。
A sensor output signal (analog voltage) from the
Here, not only the
ECU3は、回転角度センサ8から出力されるセンサ出力信号(センサ出力電圧)に基づいて、ポペットバルブのストローク量(バルブリフトまたは流量)を検出するストローク量(または流量)検出手段を構成している。
また、ECU3は、回転角度センサ8から出力されるセンサ出力信号(センサ出力電圧)に基づいて、出力レバー36の回転角度(レバー回転角度)を検出するレバー角度検出手段を構成している。
The
The
クランク角度センサ72は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば15°または30°CA(クランク角度)毎にセンサ出力信号(以下NEパルス信号)がECU3に対して出力される。
ECU3は、クランク角度センサ72から出力されたNEパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度(エンジン回転数:NE)を検出するための回転速度検出手段である。
The
The
アクセル開度センサ73は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度:ACCP)に対応した電気信号(センサ出力信号)をECU3に対して出力するエンジン負荷検出手段である。なお、スロットル開度センサ74を搭載している場合は、スロットル開度センサ74をエンジン負荷検出手段として使用しても良い。
吸気温センサ75は、エンジンの各気筒に吸い込まれる吸入空気(吸気)の温度(以下吸気温:THA)に対応した電気信号(センサ出力信号)をECU3に対して出力する吸気温検出手段である。
The
The intake
水温センサ76は、エンジン冷却水温(以下水温:THW)に対応した電気信号(センサ出力信号)をECU3に対して出力する水温検出手段である。
ここで、ECU3は、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されると、先ず、エンジンの運転状況(エンジン情報)または運転条件(状態)を計算(算出)するのに必要な各種センサ出力信号を取得(入力)し、エンジンの運転状況または運転条件およびROMに格納されたプログラムに基づいて、電動アクチュエータのモータMの駆動トルクを電子制御するように構成されている。
The
Here, when the ignition switch is turned on (IG / ON), the
回転角度検出装置は、円筒状の磁気回路部と、この磁気回路部の回転角度を測定してEGR制御弁のバルブ位置情報(バルブ開度)を検出する回転角度(バルブ開度)センサ8とを備え、磁気回路部と回転角度センサ8との相対回転角度の変化を回転角度センサ8に磁気回路部から与えられる磁気変化によって検出する。
回転角度センサ8は、センサカバー9のセンサ搭載部に設置された一対のステータコアの対向部間に挟み込まれて保持されている。この回転角度センサ8は、半導体ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応したセンサ出力信号(アナログ電圧信号:センサ出力電圧)をECU3へ向けて出力するホールICを主体として構成されている。
The rotation angle detection device includes a cylindrical magnetic circuit unit, and a rotation angle (valve opening)
The
ホールICは、ホール素子および集積回路が1つのICチップ(半導体チップ)として集積回路化された磁気センサである。なお、ホールICの代わりに、ホール素子単体、磁気抵抗素子等の非接触式の磁気検出素子を使用しても良い。
磁気回路部は、円筒ボス54の直径方向に2分割された一対の部分円筒状センサヨーク81と、このセンサヨーク81の分割部(対向部)に同一方向に磁極が向いて配置された一対のセンサマグネット(永久磁石)82とを備えている。
この磁気回路部は、出力ギア33の円筒ボス54の内周に接着剤等により固定されている。なお、出力ギア33の円筒ボス54が合成樹脂の場合には、磁気回路部が円筒ボス54にインサート成形されていても構わない。
The Hall IC is a magnetic sensor in which a Hall element and an integrated circuit are integrated as a single IC chip (semiconductor chip). Instead of the Hall IC, a non-contact type magnetic detection element such as a Hall element alone or a magnetoresistive element may be used.
The magnetic circuit section includes a pair of partial cylindrical sensor yokes 81 that are divided into two in the diameter direction of the
This magnetic circuit portion is fixed to the inner periphery of the
ECU3は、エンジンの運転状況(例えばエアフロメータ71から出力されるセンサ出力信号(吸気流量信号)から測定された新気量、クランク角度センサ72のNE信号から測定されたエンジン回転数(NE)に対応して制御目標値(目標開度)を算出(決定)し、回転角度センサ8から出力されるセンサ出力電圧から測定された実開度(実バルブ位置または実EGR率)と目標開度(目標バルブ位置または目標EGR率)との偏差がなくなるように、公知のPID制御を用いて、モータ駆動回路に与える制御信号(例えばPWM信号のデューティ比:以下駆動DUTY値=駆動デューティの設定値(DUTY=±α%))をフィードバック制御するように構成されている。すなわち、モータ駆動回路に印加する駆動DUTY値を実開度(実バルブ位置)と目標開度(目標バルブ位置)との偏差に基づいて可変制御することで、モータMの発生トルク(駆動力、駆動トルク)、モータ回転方向、モータ回転速度等を制御している。
The
そして、ECU3からモータ駆動回路に対して、リターンスプリング6の付勢力(スプリング力)に抗する、ポペットバルブのバルブ本体1を開く側へのモータMの駆動トルク(開き側モータトルク)を発生させる駆動デューティの設定値(DUTY=+α%)が与えられると、DUTY=+α%に対応した電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)がモータMの内部導体(電機子コイル等)に供給され、モータMの電機子コイルに開弁方向(バルブ本体1の開き側)のモータ駆動電流が流れる。これにより、図7に示したように、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)がリターンスプリング6の付勢力に抗して開き側へ開弁駆動される。
Then, the
なお、最小値(DUTY=0%)から最大値(DUTY=100%)まで駆動DUTY値を変化させると、ポペットバルブのバルブ本体1の全閉位置から全開位置まで開き側作動する(図7参照)。また、本実施例のEGR制御弁は、ギアトレインの出力シャフト35の弁体閉じ側への回転がメカ(固定)ストッパ(図示せず)により規制される「出力シャフト35および出力レバー36の回転停止角度=スコッチヨーク4の全閉角度」から、ポペットバルブのバルブ本体1が開き始める直前の全閉位置における「出力シャフト35および出力レバー36の全閉角度」までのバックラッシュ範囲(バルブ全閉だがバックラッシュ有り)を備えている。
When the drive DUTY value is changed from the minimum value (DUTY = 0%) to the maximum value (DUTY = 100%), the poppet valve operates from the fully closed position to the fully open position (see FIG. 7). ). Further, in the EGR control valve of this embodiment, the rotation of the
また、ECU3からモータ駆動回路に対して、リターンスプリング6の付勢力(スプリング力)をアシストする、ポペットバルブのバルブ本体1を閉じる側へのモータMの駆動トルク(閉じ側モータトルク)を発生させる駆動デューティの設定値(DUTY=−α%)が与えられると、DUTY=−α%に対応した電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)がモータMの内部導体(電機子コイル等)に供給され、モータMの電機子コイルに閉弁方向(バルブ本体1の閉じ側)のモータ駆動電流が流れる。これにより、図7に示したように、バルブ本体1およびバルブシャフト2がリターンスプリング6の付勢力をアシストして閉じ側へ閉弁駆動される。
Further, the
[実施例1の制御方法]
次に、本実施例の全閉位置学習装置の制御方法を図1ないし図10に基づいて簡単に説明する。
ここで、図9および図10は、ECU3による全閉位置学習方法を示したフローチャートである。この図9および図10の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)された後に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
[Control Method of Example 1]
Next, a control method of the fully closed position learning apparatus according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
Here, FIG. 9 and FIG. 10 are flowcharts showing the fully closed position learning method by the
ところで、本実施例のECU3は、「ポペットバルブの全閉位置(バルブ全閉位置)」と、「スコッチヨーク4の全閉位置(スコッチヨーク全閉位置)におけるセンサ出力電圧」とが一致しないため、エンジンを始動する毎に、ポペットバルブの全閉位置を回転角度センサ8から出力されるセンサ出力電圧で学習する全閉位置学習装置を備えている。
By the way, the
先ず、ECU3は、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されると、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)の動作状態やエンジンの運転状況を判定するのに必要な各種センサ出力信号やモータ駆動回路に与えられる駆動DUTY値(DUTY(%))を取得する。
なお、DUTY(%)の代わりに、モータMの内部導体(電機子コイル)に印加されるモータ印加電圧や、モータMの内部導体(電機子コイル)を流れるモータ駆動電流を計測してバルブ本体1の動作状態であるEGR制御弁のバルブ開度(実開度)を判定しても良い。
First, when the ignition switch is turned on (IG / ON), the
In addition, instead of DUTY (%), the valve main body is measured by measuring the motor applied voltage applied to the inner conductor (armature coil) of the motor M and the motor driving current flowing through the inner conductor (armature coil) of the motor M. The valve opening degree (actual opening degree) of the EGR control valve that is the
ここで、図9の制御ルーチンが起動するタイミングになると、あるいは全閉位置学習条件が成立すると、「ポペットバルブの全閉位置」と「回転角度センサ8から出力されるセンサ出力信号(センサ出力電圧)」とを対応させる、ポペットバルブの全閉位置を学習するように全閉位置学習指令フラグ(FLAG)を出力する。つまりFLAG=ONにセットする(ステップS1)。
Here, when the control routine of FIG. 9 starts or when the fully closed position learning condition is satisfied, the “fully closed position of the poppet valve” and the “sensor output signal (sensor output voltage) output from the
次に、ポペットバルブのバルブ本体1が全閉位置にあるか否かを判定する(ステップS2)。このステップS2の判定結果がNOの場合には、ステップS2の判定処理を繰り返す。
また、ステップS2の判定結果がYESの場合には、水温センサ76から出力されたセンサ出力(水温)信号を取得して、水温センサ76のセンサ出力(水温)信号から水温を求める。
Next, it is determined whether or not the
If the determination result in step S <b> 2 is YES, the sensor output (water temperature) signal output from the
次に、求めた水温がX(℃)以下であるか否かを判定する(ステップS3)。このステップS3の判定結果がNOの場合には、ステップS7の処理に進む。
また、ステップS3の判定結果がYESの場合には、吸気温センサ75から出力されたセンサ出力(吸気温)信号を取得して、吸気温センサ75のセンサ出力(吸気温)信号から吸気温を求める。次に、求めた吸気温がY(℃)以下であるか否かを判定する(ステップS4)。このステップS4の判定結果がNOの場合には、ステップS7の処理に進む。
Next, it is determined whether or not the obtained water temperature is equal to or lower than X (° C.) (step S3). If the determination result of step S3 is NO, the process proceeds to step S7.
If the determination result in step S3 is YES, the sensor output (intake air temperature) signal output from the intake
また、ステップS4の判定結果がYESの場合には、モータMに対して、弁体閉じ側への駆動トルクを発生することが可能な電力を供給し、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)を弁体閉じ側に付勢する。
具体的には、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、弁体閉じ側への駆動トルクを発生する所定の第1DUTY値を設定する(第1設定手段)。
そして、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、この設定された第1DUTY値を印加し、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)を弁体閉じ側に付勢する(第1制御処理:ステップS5)。
If the determination result in step S4 is YES, the motor M is supplied with electric power capable of generating a driving torque toward the valve body closing side, and the poppet valve (
Specifically, a predetermined first DUTY value that generates a driving torque toward the valve body closing side is set as a drive DUTY value for the motor drive circuit (first setting means).
Then, the set first DUTY value is applied as the drive DUTY value for the motor drive circuit, and the poppet valve (
次に、図10の制御ルーチンでカウントされるカウント値が、Z(例えば2秒間)以上であるか否かを判定する(第2制御処理:ステップS6)。このステップS6の判定結果がNOの場合には、ステップS6の判定処理を繰り返す。
このとき、第1制御処理の状態を一定時間(Zsec)以上維持しながら、モータMの内部導体(電機子コイル等)への第1DUTY値に対応した電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)を供給することによるモータMの内部導体(電機子コイル等)の発熱により、モータMの温度が任意の温度に調整される。
Next, it is determined whether or not the count value counted in the control routine of FIG. 10 is equal to or greater than Z (for example, 2 seconds) (second control process: step S6). If the determination result of step S6 is NO, the determination process of step S6 is repeated.
At this time, the power (motor drive current or motor applied voltage) corresponding to the first DUTY value to the internal conductor (armature coil, etc.) of the motor M is maintained while maintaining the state of the first control process for a certain time (Zsec) or more. The temperature of the motor M is adjusted to an arbitrary temperature by the heat generation of the inner conductor (armature coil or the like) of the motor M by the supply.
また、ステップS6の判定結果がYESの場合には、「ギアトレインとスコッチヨーク4とのバックラッシュを解消する駆動トルク以上」で、且つ「ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)が開き出さない駆動トルク以下」の両方の条件を満足することが可能な電力を供給する。
具体的には、モータMの温度を任意の温度に調整する調整処理(第2制御処理)が完了した後に、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、「ギアトレインとスコッチヨーク4とのバックラッシュを解消する駆動トルク以上」で、且つ「ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)が開き出さない駆動トルク以下」の両方の条件を満足する所定の第2DUTY値(全閉学習DUTY値)を設定する(第2設定手段)。
そして、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、この設定された全閉学習DUTY値を印加する(第3制御処理:ステップS7)。
If the determination result in step S6 is YES, “the driving torque is more than the driving torque that eliminates the backlash between the gear train and the
Specifically, after the adjustment process (second control process) for adjusting the temperature of the motor M to an arbitrary temperature is completed, the drive DUTY value for the motor drive circuit is set to “backlash between the gear train and the
Then, the set fully closed learning DUTY value is applied as the drive DUTY value for the motor drive circuit (third control process: step S7).
なお、全閉学習DUTY値は、事前(工場出荷前等)に机上計算して、予め設定されており、RAMまたはEEPROMに格納(記憶)されている。
また、図7に示した特性線(I)は、モータ温度の上昇に伴う、バックラッシュを解消可能なDUTY値の変化を示し、また、図7に示した特性線(II)は、モータ温度の上昇に伴う、ポペットバルブが開かないDUTY値の変化を示す。この図7に示したように、モータ温度が所定の温度範囲以内に入るようにモータ温度を上昇させることで、事前に設定された全閉学習DUTY値を用いて全閉位置の学習を実施することができる。
The fully closed learning DUTY value is preliminarily calculated on a desk in advance (before factory shipment or the like), set in advance, and stored (stored) in RAM or EEPROM.
Also, the characteristic line (I) shown in FIG. 7 shows a change in DUTY value that can eliminate backlash as the motor temperature rises, and the characteristic line (II) shown in FIG. 7 shows the motor temperature. The change of the DUTY value in which a poppet valve does not open is shown as the rise of. As shown in FIG. 7, by learning the fully closed position by using the preset fully closed learning DUTY value by raising the motor temperature so that the motor temperature falls within a predetermined temperature range. be able to.
次に、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)の全閉学習を実施し、回転角度センサ8から出力されるセンサ出力信号(センサ出力電圧)を取得し、この取得したセンサ出力電圧が、下限値(A:例えば0.8V)以上で、且つ上限値(B:例えば1.2V)以下のセンサ出力範囲以内であるか否かを判定する(ステップS8)。このステップS8の判定結果がNOの場合には、ポペットバルブの全閉位置の学習を中断または中止する。すなわち、FLAGをOFFして、図9の制御ルーチンを抜ける。
Next, the fully closed learning of the poppet valve (
また、ステップS8の判定結果がYESの場合には、ステップS8で取得したセンサ出力電圧を、ポペットバルブの全閉位置学習値(今回学習値:しきい値)として学習(EEPROMに更新)して記録(記憶)する(ステップS9)。その後に、ポペットバルブの全閉位置学習制御を終了する。すなわち、FLAGをOFFして、図9の制御ルーチンを抜ける。 If the determination result in step S8 is YES, the sensor output voltage acquired in step S8 is learned (updated to EEPROM) as a poppet valve fully closed position learning value (currently learned value: threshold value). Recording (memory) is performed (step S9). Thereafter, the fully closed position learning control of the poppet valve is terminated. That is, FLAG is turned OFF and the control routine of FIG. 9 is exited.
一方、図10の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、図9のステップS1において、全閉学習指令が出力されているか否かを判定する。すなわち、FLAGがONされているか否かを判定する(ステップS11)。このステップS11の判定結果がNOの場合には、タイマー回路におけるカウント値のカウントをリセットする。つまりタイマーカウント(T)を0に戻す(ステップS12)。その後に、図10の制御ルーチンを抜ける。 On the other hand, when the timing for starting the control routine of FIG. 10 is reached, first, in step S1 of FIG. 9, it is determined whether or not a fully closed learning command is output. That is, it is determined whether or not FLAG is ON (step S11). If the determination result in step S11 is NO, the count value count in the timer circuit is reset. That is, the timer count (T) is returned to 0 (step S12). Thereafter, the control routine of FIG. 10 is exited.
また、ステップS11の判定結果がYESの場合には、図9のステップS5において、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、「バルブ閉じ側への駆動トルクを発生する所定の第1DUTYを印加」しているか否かを判定する(ステップS13)。このステップS13の判定結果がNOの場合には、ステップS12のカウント処理に進む。
また、ステップS13の判定結果がYESの場合には、タイマー回路におけるカウント値のカウントをアップする。つまりタイマーカウント(T)をt秒加算する(ステップS14)。その後に、図10の制御ルーチンを抜ける。
If the determination result in step S11 is YES, in step S5 of FIG. 9, “apply a predetermined first DUTY that generates a drive torque toward the valve closing side” is applied as the drive DUTY value for the motor drive circuit. It is determined whether or not there is (step S13). When the determination result of this step S13 is NO, it progresses to the count process of step S12.
If the determination result in step S13 is YES, the count value in the timer circuit is incremented. That is, the timer count (T) is added for t seconds (step S14). Thereafter, the control routine of FIG. 10 is exited.
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例の全閉位置学習装置として使用されるECU3においては、先ず、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、弁体閉じ側への駆動トルクを発生する所定の第1DUTY値を設定し、モータMの内部導体(電機子コイル等)に対して第1DUTY値に対応した電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)を供給し、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)を弁体閉じ側に付勢する(第1制御処理)。 次に、この第1制御処理の状態を一定時間以上維持しながら、モータMの電機子コイルへのモータ駆動電流による発熱により、モータMの温度を任意の温度(図7に示したようにモータMの温度を所定値以上上昇させた温度範囲(高温))に調整する(第2制御処理)。
[Effect of Example 1]
As described above, in the
次に、モータMの温度を任意の温度に調整する処理が完了した後に、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、「ギアトレインとスコッチヨーク4とのバックラッシュを解消する駆動トルク以上」で、且つ「ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)が開き出さない駆動トルク以下」の両方の条件(2つの条件)を満足する所定の第2DUTY値を設定し、モータMの電機子コイルに対して第2DUTY値に対応した電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)を供給し、ポペットバルブの全閉学習を実施する(第3制御処理)。
Next, after the process of adjusting the temperature of the motor M to an arbitrary temperature is completed, the drive DUTY value for the motor drive circuit is “more than the drive torque that eliminates the backlash between the gear train and the
以上の第1〜第3制御処理を実行することにより、モータ周囲の温度条件が変化しても、モータ自体の発熱によりモータMの温度を一定の範囲(図7に示したモータ温度を所定値以上上昇させた温度範囲(高温))内に調整し、ポペットバルブを全閉位置に保持させ、ポペットバルブの全閉学習を精度良く実施することが可能となる。
これによって、モータMの温度条件がモータ周囲の温度環境によって変化した場合であっても、モータ自体の発熱によりモータMの温度を一定の範囲内に調整することで、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、「ギアトレインとスコッチヨーク4とのバックラッシュを解消する駆動トルク以上」で、且つ「ポペットバルブが開き出さない駆動トルク以下」の両方の条件(2つの条件)を満足する所定の第2DUTY値(モータMを通電駆動する電力)を設定することができる。
したがって、モータMの温度条件がモータ周囲の温度環境によって変化した場合であっても、モータMの発生トルクがモータMの温度が低温の時よりも小さくなるので、ポペットバルブの全閉学習を安定して実施することができる。
By executing the first to third control processes described above, the temperature of the motor M is kept within a certain range (the motor temperature shown in FIG. Thus, the poppet valve can be held in the fully closed position and the fully closed learning of the poppet valve can be performed with high accuracy.
As a result, even if the temperature condition of the motor M changes depending on the temperature environment around the motor, the drive DUTY value for the motor drive circuit is adjusted by adjusting the temperature of the motor M within a certain range by the heat generated by the motor itself. As described above, a predetermined second DUTY that satisfies both of the conditions (two conditions) of “the driving torque that eliminates the backlash between the gear train and the
Therefore, even when the temperature condition of the motor M changes depending on the temperature environment around the motor, the torque generated by the motor M becomes smaller than when the temperature of the motor M is low, so that the poppet valve fully closed learning is stabilized. Can be implemented.
[実施例2の構成]
図11ないし図14は、本発明の全閉位置学習装置を適用したEGRバルブ制御装置(実施例2)を示したものである。
ここで、実施例1と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
[Configuration of Example 2]
11 to 14 show an EGR valve control device (Embodiment 2) to which the fully closed position learning device of the present invention is applied.
Here, the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration or function, and the description thereof is omitted.
本実施例のEGR制御弁は、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)を駆動する駆動トルクを発生するモータM、およびこのモータMの回転を減速して出力シャフト35に伝えるギアトレインを有する電動アクチュエータと、バルブシャフト2に対して、バルブ本体1をバルブシート18に押し当てる側(弁体閉じ側)へ付勢するリターンスプリング6と、内部に電動アクチュエータを収容するハウジング7とを備え、ECU3によってモータ駆動回路が電子制御されることで、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)の位置制御が実施されるように構成されている。
The EGR control valve of the present embodiment has a motor M that generates a driving torque for driving a poppet valve (the
また、EGR制御弁のハウジング7の凹部(アクチュエータ収容室)の開口側を塞ぐセンサカバー9のセンサ搭載部には、後述する変換機構のプレートカム5の回転角度に対応した電圧信号をECU3に対して出力する回転角度センサ8が搭載されている。
また、EGR制御弁は、電動アクチュエータの出力シャフト35と、ポペットバルブの弁軸であるバルブシャフト2との間に、出力シャフト35の回転運動をバルブシャフト2の直線往復運動に変換する変換機構を備えている。
変換機構は、出力シャフト35と一体回転可能な平板状のプレートカム5と、このプレートカム5のカムスロット(カム溝)83内に移動可能に挿入されるフォロア91と、このフォロア91を介して、プレートカム5からモータMの駆動トルクを受けてバルブシャフト2をその軸線方向に往復駆動するピボットピン(支軸)92とを備えている。
In addition, a voltage signal corresponding to the rotation angle of the
Further, the EGR control valve has a conversion mechanism for converting the rotational motion of the
The conversion mechanism includes a plate-
プレートカム5は、ポペットバルブが全閉位置の時に、プレートカム5の回転位置(カム角度)が全閉状態(カム全閉位置)となる。このプレートカム5は、ポペットバルブが全開位置の時に、プレートカム5の回転位置(カム角度)が全開状態(カム全開位置)となる。また、プレートカム5には、所定の空間(カムスロット83)を隔てて対向して配置された2つの第1、第2カム突出片84、85、およびこれらの第1、第2カム突出片84、85の基端部同士を連結するカム連結部86等が設けられている。
プレートカム5は、出力シャフト35の中径部の外周を円周方向に取り囲む円環状の入力部を有している。この入力部には、四角孔形状の嵌合孔が貫通形成されている。これにより、プレートカム5は、出力シャフト35の中径部に回り止めされた状態で固定されている。また、プレートカム5の入力部は、出力シャフト35の段差(環状段差面)と金属カラー93の環状端面との間に挟み込まれた状態で、出力ギア33に対して所定の軸方向距離分だけ分離して出力シャフト35の中径部の外周に固定されている。
When the poppet valve is in the fully closed position, the rotational position (cam angle) of the
The
プレートカム5は、入力部の周囲を部分的に取り囲むように扇状の出力部が設けられている。この出力部には、ポペットバルブの動作パターン(プレートカム5の回転角度(カム角度)に対するポペットバルブのリフト量)に対応した湾曲形状のカムスロット83が、プレートカム5の板厚方向に貫通形成されている。
そして、プレートカム5またはこのプレートカム5と一体回転可能に連結した連動部材(出力ギア33、出力シャフト35、出力ギアレバー94等)には、メカ(固定)ストッパである全開ストッパ95に係止される全開ストッパ部96が一体的に設けられている。
The
The
プレートカム5は、図11および図14(a)に示したように、モータMへの通電(ON)時における、EGR制御弁のポペットバルブの全閉(閉弁)時に、「電動アクチュエータのモータMの駆動トルク+リターンスプリング6の付勢力(スプリング力)」を利用してポペットバルブを全閉(閉弁)作動させる際に変換機構のフォロア91が弁体閉じ側(閉弁方向)に回転駆動されてカムスロット83の奥側(カム連結部86)に位置する。 なお、プレートカム5は、モータMへの通電停止(OFF)時における、EGR制御弁のポペットバルブの全閉(閉弁)時には、「リターンスプリング6の付勢力(スプリング力)」のみを利用してポペットバルブを全閉方向に付勢する際にフォロア91が弁体閉じ側(閉弁方向)に動作してカムスロット83の奥側(カム連結部86)に位置する。
また、プレートカム5は、図11および図14(b)、(c)に示したように、モータMへの通電(ON)時における、EGR制御弁のポペットバルブの開弁時に、「電動アクチュエータのモータMの駆動トルク」を利用してポペットバルブを開弁作動させる際に変換機構のフォロア91が弁体開き側(開弁方向)に回転駆動されてカムスロット83の開口側(カム連結部86とは反対側)に位置触する。
As shown in FIG. 11 and FIG. 14A, the
Further, as shown in FIG. 11 and FIGS. 14B and 14C, the
出力ギアレバー94は、合成樹脂製の出力ギア33の内部にインサート成形されている。この出力ギアレバー94には、内部に2面幅(出力シャフト35の空回りを防ぐ構造、回り止め構造)を有する嵌合孔が形成されている。これにより、出力ギア33は、出力ギアレバー94を介して、出力シャフト35の小径部に回り止めされた状態で固定されている。
全開ストッパ95は、ハウジング7のギアケース16の外壁部(電動アクチュエータを収容する凹部の周囲を周方向に取り囲む筒状の周壁部)の端面より凹部内に突出するように、全開ストッパ95の軸部が捩じ込まれて固定されている。また、全開ストッパ95は、プレートカム5の全開位置ストッパとしての機能だけでなく、ポペットバルブの全開位置(フルリフト量)を規定するバルブ全開位置ストッパとしての機能も有している。
The
The full-
ここで、モータ駆動回路に印加する駆動DUTY値を、最小値(DUTY=0%)から最大値(DUTY=100%)まで変化させると、ポペットバルブのバルブ本体1の全閉位置から全開位置まで開き側作動する(図13参照)。また、モータ駆動回路に印加する駆動DUTY値を、最大値(DUTY=−0%)から最小値(DUTY=−100%)まで変化させると、ポペットバルブのバルブ本体1の全開位置から全閉位置まで閉じ側作動する(図13参照)。
また、本実施例のEGR制御弁は、ギアトレインの出力シャフト35の弁体閉じ側への回転がメカ(固定)ストッパ(図示せず)により規制される「出力シャフト35の回転停止角度=プレートカム5の全閉角度」から、「ポペットバルブのバルブ本体1が開き始める直前の全閉位置」までのバックラッシュ範囲(バルブ全閉だがバックラッシュ有り)を備えている。
Here, when the drive DUTY value applied to the motor drive circuit is changed from the minimum value (DUTY = 0%) to the maximum value (DUTY = 100%), from the fully closed position to the fully open position of the
Further, in the EGR control valve of this embodiment, the rotation of the
以上のように、本実施例の全閉位置学習装置として使用されるECU3においては、先ず、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、弁体閉じ側への駆動トルクを発生する所定の第1DUTY値を設定し、モータMの内部導体(電機子コイル等)に対して第1DUTY値に対応した電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)を供給し、ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)を弁体閉じ側に付勢する(第1制御処理)。 次に、この第1制御処理の状態を一定時間以上維持しながら、モータMの電機子コイルへのモータ駆動電流による発熱により、モータMの温度を任意の温度に調整する(第2制御処理)。
As described above, in the
次に、モータMの温度を任意の温度に調整している時に、モータ駆動回路に対する駆動DUTY値として、「ギアトレインとプレートカム5とのバックラッシュを解消する駆動トルク以上」で、且つ「ポペットバルブ(バルブ本体1、バルブシャフト2)が開き出さない駆動トルク以下」の両方の条件(2つの条件)を満足する所定の第2DUTY値を設定し、モータMの電機子コイルに対して第2DUTY値に対応した電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)を供給し、ポペットバルブの全閉学習を実施する(第3制御処理)。
以上のように、本実施例の全閉位置学習装置においては、実施例1及び2と同様な効果を奏する。
Next, when the temperature of the motor M is adjusted to an arbitrary temperature, the driving DUTY value for the motor driving circuit is “over the driving torque that eliminates the backlash between the gear train and the
As described above, the fully closed position learning device of the present embodiment has the same effects as those of the first and second embodiments.
[変形例]
本実施例では、本発明の全閉位置学習装置を、EGRシステムのEGR制御弁に組み込まれるポペットバルブの全閉位置学習装置に適用した例を示したが、本発明の全閉位置学習装置を、排気システムの排気絞り弁または吸気システムの吸気絞り弁に組み込まれるバルブの全閉位置学習装置に適用しても良い。
また、全閉学習指令は、エンジンを始動する毎に実施しても良いし、エンジンの運転時、つまりEGRカット時とEGRガス導入時に出力しても良いし、また、定期的(1日の初回運転時のみ、1年に1回、定期点検時、車検時)に出力しても良い。
また、自動車等の車両の走行距離が所定の走行距離に達する毎(例えば10〜5000km毎)に出力しても良いし、また、ドライバー等の操作者の任意の設定時(例えば専用のスイッチの投入時、または既存のスイッチの長押し時、または複数のスイッチの同時押し時)に出力しても良い。
[Modification]
In this embodiment, the example of applying the fully closed position learning device of the present invention to the fully closed position learning device of the poppet valve incorporated in the EGR control valve of the EGR system is shown. The present invention may be applied to a valve fully closed position learning device incorporated in an exhaust throttle valve of an exhaust system or an intake throttle valve of an intake system.
Further, the fully closed learning command may be executed every time the engine is started, or may be output when the engine is operated, that is, when EGR is cut and when EGR gas is introduced. It may be output only once a year, once a year, at regular inspections, and at vehicle inspections.
Further, it may be output every time the travel distance of a vehicle such as an automobile reaches a predetermined travel distance (for example, every 10 to 5000 km), or at any setting of an operator such as a driver (for example, a dedicated switch (When the switch is turned on, when an existing switch is pressed for a long time, or when a plurality of switches are pressed simultaneously).
また、吸気絞り弁または吸気制御弁としては、スロットル弁、タンブル制御弁のタンブルバルブ、スワール制御弁等が考えられる。
また、排気絞り弁または排気制御弁としては、ウェイストゲート弁、スクロール流路切替弁、排気流量制御弁、排気圧力制御弁、排気切替弁等が考えられる。
また、EGR制御弁や排気制御弁の弁体として、ポペットバルブを採用しているが、バルブとシャフトとの間に変換機構を介することにより、バタフライバルブ、フラップバルブ、プレートバルブ、ロータリバルブ等の回転型バルブを採用しても良い。また、ダブルポペットバルブを採用しても良い。
Further, as the intake throttle valve or the intake control valve, a throttle valve, a tumble control valve, a swirl control valve, or the like can be considered.
Further, examples of the exhaust throttle valve or the exhaust control valve include a waste gate valve, a scroll flow path switching valve, an exhaust flow control valve, an exhaust pressure control valve, and an exhaust switching valve.
Poppet valves are used as the EGR control valve and exhaust control valve body. By using a conversion mechanism between the valve and the shaft, butterfly valves, flap valves, plate valves, rotary valves, etc. A rotary valve may be employed. A double poppet valve may be employed.
また、バルブ本体1とバルブシャフト2とを一体部品で構成したポペットバルブを採用しても良い。また、EGR制御弁の弁体を構成するバルブとして、ポペットバルブを採用しているが、ダブルポペットバルブを採用しても良い。また、バルブの弁軸としてバルブシャフト2の代わりに、軸線方向に延びる作動ロッドを用いても良い。
また、内燃機関(エンジン)として、多気筒ディーゼルエンジンの代わりに、多気筒ガソリンエンジンを用いても良い。また、単気筒エンジンに適用しても良い。
Moreover, you may employ | adopt the poppet valve which comprised the
Further, as the internal combustion engine (engine), a multi-cylinder gasoline engine may be used instead of the multi-cylinder diesel engine. Moreover, you may apply to a single cylinder engine.
M モータ(電動アクチュエータの動力源)
1 ポペットバルブのバルブ本体(弁体)
2 ポペットバルブのバルブシャフト(弁軸)
3 ECU(学習制御手段)
4 スコッチヨーク
5 プレートカム
6 リターンスプリング
8 回転角度センサ
18 バルブシート
23 流路孔(弁孔)
M motor (power source of electric actuator)
1 Valve body (valve body) of poppet valve
2 Valve shaft (valve shaft) of poppet valve
3 ECU (learning control means)
4
Claims (11)
前記弁体(1)および前記弁軸(2)の軸線方向に往復移動可能なバルブ(1、2)と、
(b)電力の供給を受けると前記バルブ(1、2)を弁体開き側または弁体閉じ側へ駆動するトルクを発生するモータ(M)、このモータ(M)のトルクを前記バルブ(1、2)側へ伝えるギアトレイン(31〜35)、およびこのギアトレイン(31〜35)の出力シャフト(35)の回転運動を前記バルブ(1、2)の直線運動に変換する変換機構(4、5、10、36〜38)を有するアクチュエータ(M、4、5、10、29〜38)と、
(c)前記出力シャフト(35)または前記変換機構(4、5、10、36〜38)の回転角度に対応した信号を出力するセンサ(8)と、
(d)前記バルブ(1、2)の全閉位置と前記センサ(8)の出力信号とを対応させる、前記バルブ(1、2)の全閉学習を実施する学習制御手段(3)と
を備えた全閉位置学習装置において、
前記学習制御手段(3)は、
前記モータ(M)に対して、前記弁体閉じ側へのトルクを発生することが可能な電力を供給し、前記バルブ(1、2)を前記弁体閉じ側に付勢する第1処理と、
この第1処理の状態を一定時間以上維持しながら、前記モータ(M)への電力供給による発熱により、前記モータ(M)の温度を任意の温度に調整する第2処理と、
この第2処理が完了した後に、前記モータ(M)に対して、前記ギアトレイン(31〜35)と前記変換機構(4、5、10、36〜38)とのバックラッシュを解消するトルク以上で、且つ前記バルブ(1、2)が開き出さないトルク以下の両方の条件を満足することが可能な電力を供給し、前記バルブ(1、2)の全閉学習を実施する第3処理と
を行うことを特徴とする全閉位置学習装置。 (A) A valve body (1) that opens and closes a flow path (23) communicating with a cylinder of the internal combustion engine, and a valve shaft that supports the valve body (1) and extends in the axial direction of the valve body (1) ( 2)
Valves (1, 2) capable of reciprocating in the axial direction of the valve body (1) and the valve shaft (2);
(B) When supplied with electric power, the motor (M) that generates torque for driving the valves (1, 2) to the valve body opening side or the valve body closing side, and the torque of the motor (M) is transmitted to the valve (1 2) A gear train (31 to 35) transmitted to the side, and a conversion mechanism (4) for converting the rotational motion of the output shaft (35) of the gear train (31 to 35) into the linear motion of the valves (1, 2). Actuators (M, 4, 5, 10, 29-38) having 5, 10, 36-38);
(C) a sensor (8) that outputs a signal corresponding to a rotation angle of the output shaft (35) or the conversion mechanism (4, 5, 10, 36 to 38);
(D) learning control means (3) for performing fully closed learning of the valves (1, 2), which associates the fully closed position of the valves (1, 2) with the output signal of the sensor (8); In the fully closed position learning device provided,
The learning control means (3)
A first process of supplying electric power capable of generating torque toward the valve body closing side to the motor (M), and urging the valves (1, 2) toward the valve body closing side; ,
A second process for adjusting the temperature of the motor (M) to an arbitrary temperature by heat generated by supplying power to the motor (M) while maintaining the state of the first process for a certain period of time;
After the completion of the second process, the motor (M) has a torque greater than the torque that eliminates backlash between the gear train (31 to 35) and the conversion mechanism (4, 5, 10, 36 to 38). And a third process for supplying the electric power capable of satisfying both the conditions of the torque below the torque at which the valves (1, 2) do not open and performing the fully closed learning of the valves (1, 2); A fully-closed position learning device characterized in that
前記第1処理では、
前記モータ(M)に対する駆動デューティ値として、前記弁体閉じ側へのトルクを発生する第1デューティ値を設定する第1設定手段を有し、
前記モータ(M)に対して前記第1デューティ値を印加し、前記バルブ(1、2)を前記弁体閉じ側に付勢することを特徴とする全閉位置学習装置。 The fully closed position learning device according to claim 1,
In the first process,
A first setting means for setting a first duty value for generating torque toward the valve element closing side as a driving duty value for the motor (M);
A fully closed position learning device that applies the first duty value to the motor (M) and biases the valves (1, 2) toward the valve body closing side.
前記第2処理では、
前記第1処理の状態を一定時間以上維持しながら、前記モータ(M)への駆動電流または印加電圧による発熱により、前記モータ(M)の温度を任意の温度に調整することを特徴とする全閉位置学習装置。 In the fully closed position learning apparatus according to claim 1 or 2,
In the second process,
The temperature of the motor (M) is adjusted to an arbitrary temperature by heat generated by the drive current or applied voltage to the motor (M) while maintaining the state of the first treatment for a certain time or more. Closed position learning device.
前記第3処理では、
前記モータ(M)の温度を任意の温度に調整する処理が完了した後に、
前記モータ(M)に対する駆動デューティ値として、前記ギアトレインと前記変換機構(4、5、10、36〜38)とのバックラッシュを解消するトルク以上で、且つ前記バルブ(1、2)が開き出さないトルク以下の両方の条件を満足する第2デューティ値を設定する第2設定手段を有し、
前記モータ(M)に対して前記第2デューティ値を印加し、前記バルブ(1、2)の全閉学習を実施することを特徴とする全閉位置学習装置。 In the fully-closed position learning apparatus according to any one of claims 1 to 3,
In the third process,
After the process of adjusting the temperature of the motor (M) to an arbitrary temperature is completed,
The driving duty value for the motor (M) is equal to or greater than the torque that eliminates backlash between the gear train and the conversion mechanism (4, 5, 10, 36 to 38), and the valves (1, 2) are opened. Having a second setting means for setting a second duty value that satisfies both conditions of the torque not to be output or less,
A fully-closed position learning device that applies the second duty value to the motor (M) and performs fully-closed learning of the valves (1, 2).
前記変換機構は、前記出力シャフト(35)と一体回転可能に連結し、前記出力シャフト(35)の径方向外側に突出するレバー(36)、このレバー(36)に保持される偏芯ピン(37)、この偏芯ピン(37)の外周に回転自在に支持されたフォロア(38)、およびこのフォロア(38)を介して、前記偏芯ピン(37)から前記モータ(M)のトルクを受けて前記弁軸(2)の軸線方向に往復移動する共に、前記弁軸(2)と一体移動可能に連結したヨーク(4)を有し、
前記レバー(36)は、前記出力シャフト(35)の回転中心軸から偏芯した位置で前記偏芯ピン(37)を保持していることを特徴とする全閉位置学習装置。 In the fully closed position learning device according to any one of claims 1 to 4,
The conversion mechanism is coupled to the output shaft (35) so as to be integrally rotatable, a lever (36) protruding outward in the radial direction of the output shaft (35), and an eccentric pin ( 37), the follower (38) rotatably supported on the outer periphery of the eccentric pin (37), and the torque of the motor (M) from the eccentric pin (37) via the follower (38). Receiving and reciprocatingly moving in the axial direction of the valve shaft (2), and having a yoke (4) connected to the valve shaft (2) so as to be movable together,
The fully closed position learning device according to claim 1, wherein the lever (36) holds the eccentric pin (37) at a position eccentric from a rotation center axis of the output shaft (35).
前記ヨーク(4)は、前記フォロア(38)を挿入可能なヨーク溝(10)を有し、
前記フォロア(38)は、前記偏芯ピン(37)の外周に回転自在に支持されて、前記ヨーク溝(10)内に摺動可能に挿入されていることを特徴とする全閉位置学習装置。 In the fully closed position learning apparatus according to claim 5,
The yoke (4) has a yoke groove (10) into which the follower (38) can be inserted,
The fully closed position learning device characterized in that the follower (38) is rotatably supported on the outer periphery of the eccentric pin (37) and is slidably inserted into the yoke groove (10). .
前記センサ(8)は、前記レバー(36)の回転角度に対応した信号を出力することを特徴とする全閉位置学習装置。 In the fully closed position learning apparatus according to claim 5 or 6,
The fully closed position learning device according to claim 1, wherein the sensor (8) outputs a signal corresponding to a rotation angle of the lever (36).
前記変換機構は、前記出力シャフト(35)と一体回転可能なカム(5)を有し、
前記カム(5)は、前記バルブ(1、2)の動作パターンに対応した形状のスロット(83)を有していることを特徴とする全閉位置学習装置。 In the fully closed position learning device according to any one of claims 1 to 4,
The conversion mechanism has a cam (5) that can rotate integrally with the output shaft (35),
The fully closed position learning device according to claim 1, wherein the cam (5) has a slot (83) having a shape corresponding to an operation pattern of the valves (1, 2).
前記変換機構は、前記スロット(83)内に移動可能に挿入されるフォロア(91)、およびこのフォロア(91)を介して、前記カム(5)から前記モータ(M)のトルクを受けて前記弁軸(2)をその軸線方向に往復駆動する支軸(92)を有していることを特徴とする全閉位置学習装置。 The fully closed position learning device according to claim 8,
The conversion mechanism receives the torque of the motor (M) from the cam (5) via the follower (91) movably inserted into the slot (83) and the follower (91). A fully closed position learning device comprising a support shaft (92) for reciprocatingly driving the valve shaft (2) in the axial direction thereof.
前記センサ(8)は、前記カム(5)の回転角度に対応した信号を出力することを特徴とする全閉位置学習装置。 In the fully closed position learning apparatus according to claim 8 or 9,
The fully closed position learning device according to claim 1, wherein the sensor (8) outputs a signal corresponding to a rotation angle of the cam (5).
前記バルブ(1、2)に対して、前記シート(18)に押し当てる側または前記弁体閉じ側へ付勢する付勢力を発生するスプリング(6)と
を備えたことを特徴とする全閉位置学習装置。 The fully closed position learning device according to any one of claims 1 to 10, wherein the flow path (23) through which the exhaust discharged from the cylinder of the internal combustion engine flows is formed in an annular seat. (18)
A fully-closed spring comprising a spring (6) for generating a biasing force for biasing the valve (1, 2) against the seat (18) or the valve body closing side. Position learning device.
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