JP2018040454A - ロータリ式流体バルブの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポートの開閉をより確実に行うことのできるロータリ式流体バルブの制御装置を提供する。
【解決手段】モータの電圧供給に応じたロータの回転によりラジエータポートＰ１を開閉するロータリ式流体バルブ１６の制御装置である電子制御ユニット２０は、ラジエータポートＰ１が閉じた状態から、モータの供給電圧を一定として同ポートＰ１が開く方向にロータを回転させるとともに、その回転中に同ロータの回転速度の変化が確認されたときの同ロータの回転位置を取得して、その取得した回転位置に応じて、ラジエータポートＰ１のポート開位置の学習値を更新するポート開位置学習部２４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータへの電圧供給によりロータを回転してポートを開閉するロータリ式流体バルブの制御装置に関する。

従来、モータへの電圧供給によりロータを回転してポートを開閉することで、同ポートを通じた流体の流通を許容／遮断するロータリ式流体バルブとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。同文献に記載のロータリ式流体バルブは、エンジンの冷却水回路に設けられており、同冷却水回路の冷却水の流れを、内蔵するロータの回転により変更する。

特開２００３−１５６１５９号公報

ところで、こうしたロータリ式流体バルブでは、製造誤差や経時変化により、ポートの開閉が切り替わるロータの回転位置にばらつきが生じることがある。そのため、ポートが完全に閉じる回転位置として予め設定された回転位置にロータを回転しても、ポートが閉じ切らずに同ポートを通じた流体の流通が続くなど、ポートを確実に開閉できない虞がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ポートの開閉をより確実に行うことのできるロータリ式流体バルブの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する制御装置は、内外を連通する通孔が形成された中空構造のロータと、ロータが回転可能に収容されたロータ収容室が内部に設けられるとともに、ロータ収容室に開口するポートを有した中空構造のハウジングと、電圧供給に応じてロータ収容室内にてロータを回転駆動するモータと、ロータ収容室内でのロータの回転位置を検出する回転位置センサと、を備え、ロータ収容室におけるポートの開口位置とロータの通孔の位置とが重なる回転位置にロータを回転してポートを開くことでロータの内側とポートとの流体の流通を許容し、ロータ収容室におけるポートの開口位置とロータの通孔の位置とが重ならない回転位置にロータを回転してポートを閉じることでロータの内側とポートとの流体の流通を遮断するロータリ式流体バルブに適用される。そして、そうしたロータリ式流体バルブの制御装置において、ポートが閉じた状態とポートが開いた状態とが切り替わるロータの回転位置をポート開位置としたとき、モータの供給電圧を一定としてポートが閉じた状態と同ポートが開いた状態とが切り替わるようにロータを回転させるとともに、その回転中に同ロータの回転速度の変化が確認されたときの同ロータの回転位置を取得して、その取得した回転位置に応じてポート開位置の学習値の値を更新するポート開位置学習部を備えるようにしている。

上記のように構成されたロータリ式流体バルブでは、ポートが閉じた状態と開いた状態とが切り替わるときに、ロータとロータ収容室との接触面積が増減してその接触面間に作用する摩擦の大きさが変化する。そのため、モータの供給電圧を一定してロータを回転しているときに、ポートが閉じた状態と同ポートが開いた状態とが切り替わるとロータの回転速度が変化するようになる。上記制御装置におけるポート開位置学習部は、こうしたロータの回転速度の変化からポート開位置を確認して、ポート開位置の学習値の値を更新している。こうした学習値に基づきロータの回転位置を制御すれば、製造誤差や経時変化によるポート開位置のばらつきに関わらず、的確にポートの開閉を行うことが可能となる。したがって、同制御装置によれば、ポートの開閉をより確実に行うことができるようになる。

ロータリ式流体バルブの制御装置の一実施形態が適用されたエンジン冷却系の構成を模式的に示す図。 同実施形態の制御装置が制御を行うロータリ式流体バルブの断面構造を模式的に示す断面図。 上記ロータリ式流体バルブのロータの回転位置と各吐出ポートの開口率との関係を示すグラフ。 （ａ）は、ラジエータポートが開く直前の状態における上記ロータリ式流体バルブの図２の３−３線に沿った断面図であり、（ｂ）は、ラジエータポートが開いた直後の状態における上記ロータリ式流体バルブの同３−３線に沿った断面図である。 （ａ）は、ラジエータポートが開く直前の状態におけるロータとシール部材との接触態様を示す模式図であり、（ｂ）は、ラジエータポートが開いた直後の状態におけるロータとシール部材との接触態様を示す模式図である。 上記実施形態の制御装置においてポート開位置学習部が実行するポート開位置学習制御の処理手順を示すフローチャート。 同制御装置におけるポート開位置学習制御の実行時におけるロータの回転位置及びデューティ指令値の推移を示すタイムチャート。

以下、ロータリ式流体バルブの制御装置の一実施形態を、図１〜図７を参照して詳細に説明する。本実施形態の制御対象となるロータリ式流体バルブは、エンジンの冷却水回路に設置されて、同冷却水回路の冷却水の流れを変更するバルブとして構成されている。

（冷却水回路の構成）
まず、図１を参照して、上記冷却水回路の構成を説明する。冷却水回路は、エンジン１０のシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２の内部を通って冷却水を循環するように構成されている。なお、同図の実線矢印は、冷却水回路の冷却水の流れ方向を示している。

同図に示すように、冷却水回路には、シリンダブロック１１の内部に設けられたウォータジャケット（以下、ブロックジャケット１４と記載する）に向けて冷却水をと出するウォータポンプ１３が設けられている。ブロックジャケット１４を通過した冷却水は、シリンダヘッド１２の内部に設けられたウォータジャケット（以下、ヘッドジャケット１５と記載する）に送られる。

シリンダヘッド１２におけるヘッドジャケット１５の冷却水出口部分には、ロータリ式流体バルブ１６が取り付けられている。ロータリ式流体バルブ１６には、冷却水の吐出口となる吐出ポートとして、ラジエータポートＰ１、デバイスポートＰ３、及びヒータポートＰ２の３つが設けられている。ラジエータポートＰ１から吐出された冷却水は、外気との熱交換を通じて冷却水を冷却するラジエータ１７に送られ、そのラジエータ１７を通った後にウォータポンプ１３に戻される。また、デバイスポートＰ３から吐出された冷却水は、スロットルボディやＥＧＲバルブ、ＥＧＲクーラ、オイルクーラ、ＡＴＦウォーマなどのエンジン１０のデバイス１８に送られ、同デバイス１８を通った後にウォータポンプ１３に戻される。さらに、ヒータポートＰ２から吐出された冷却水は、同冷却水の熱で車室内に送風する空気を暖める暖房用のヒータ１９に送られ、同ヒータ１９を通った後にウォータポンプ１３に戻される。

ロータリ式流体バルブ１６は、電子制御ユニット２０により制御されている。すなわち、本実施形態では、電子制御ユニット２０がロータリ式流体バルブ１６の制御装置に対応している。電子制御ユニット２０は、ロータリ式流体バルブ１６の制御のための各種演算を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリを備えるコンピュータユニットとして構成されている。電子制御ユニット２０には、ヘッドジャケット１５に流入した直後の冷却水の温度（以下、入口水温と記載する）を検出する入口水温センサ２１、ヘッドジャケット１５から流出する直前の冷却水の温度（以下、出口水温と記載する）を検出する出口水温センサ２２の検出信号が入力されている。なお、電子制御ユニット２０は、後述するポート開位置学習部２４を備えている。

（ロータリ式流体バルブの構成）
次に、図２を参照してロータリ式流体バルブ１６の構成を説明する。同図に示すように、ロータリ式流体バルブ１６は、その構成部品として、ハウジング３０を備えている。

ハウジング３０は、ロータ収容室３１が内部に設けられた中空構造をなし、図中左方の側面がシリンダヘッド１２の外壁に接した状態でエンジン１０に組み付けられる。ロータ収容室３１は、ハウジング３０におけるシリンダヘッド１２の外壁への取付側（以下、ヘッド取付側と記載する）の面に開口しており、その開口は、ヘッドジャケット１５から冷却水が流入する流入ポートＰ４となっている。また、ハウジング３０には、上述の３つの吐出ポート、すなわちラジエータポートＰ１、デバイスポートＰ３、及びヒータポートＰ２が、同ハウジング３０の内側においてロータ収容室３１に開口するようにそれぞれ設けられている。なお、ロータ収容室３１における各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口の周りの部分には、シール部材３６、３７、３８がそれぞれ取り付けられている。

ハウジング３０のロータ収容室３１内には、同ロータ収容室３１におけるシール部材３６，３７，３８が取り付けられた部分に外表面が摺接した状態でロータ３２が回転可能に収容されている。ロータ３２は、ヘッド取付側が開口した中空構造とされている。また、ロータ３２には、ハウジング３０に回転可能に軸支されたロータ軸３３が設けられている。さらにロータ３２の側壁には、内外を連通する２つの通孔３４，３５が設けられている。これらのうち、通孔３４は、ロータ収容室３１内でのロータ３２の回転位置が所定の範囲にあるときに、ロータ収容室３１におけるラジエータポートＰ１の開口位置に重なるように設けられている。また、通孔３５は、ロータ収容室３１内でのロータ３２の回転位置が所定の範囲にあるときに、ロータ収容室３１におけるデバイスポートＰ３の開口位置と重なり、同回転位置が別の範囲にあるときに、ロータ収容室３１におけるヒータポートＰ２の開口位置と重なるように設けられている。

ハウジング３０の図中右方の側面には、カバー３９が取り付けられている。そして、カバー３９内には、モータ４０と、同モータ４０の回転を減速してロータ軸３３に伝達する減速ギア機構４１とが収容されている。さらに、カバー３９内には、ロータ３２の回転位置θを検出する回転位置センサ２３が設けられている。回転位置センサ２３の検出信号は、上述の電子制御ユニット２０に入力されている。

こうしたロータリ式流体バルブ１６では、ヘッドジャケット１５から冷却水が、流入ポートＰ４を通じてロータ収容室３１に流入する。各吐出ポートＰ１〜Ｐ３は、ロータ収容室３１への開口が対応する通孔３４，３５に対して完全に重なり合わない状態となる位置にロータ３２が位置するときに閉じて、ロータ収容室３１に流入した冷却水の水路Ｒ１〜Ｒ３への吐出を遮断する。また、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３は、ロータ収容室３１への開口の一部又は全部が、対応する通孔３４又は通孔３５に対して重なり合った状態となる位置にロータ３２が位置するときに開いて、ロータ収容室３１内に流入した冷却水の水路Ｒ１〜Ｒ３への吐出を許容する。

図３に、ロータリ式流体バルブ１６におけるロータ３２の回転位置θと各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率との関係を示す。なお、ロータ３２の回転位置θは、すべての吐出ポートＰ１〜Ｐ３が閉じた状態となる位置を、回転位置θが「０°」の位置とし、その位置からの所定方向（プラス方向）、及びその所定方向とは逆方向（マイナス方向）のロータ３２の回転角度を表している。また、開口率は、全開時の開口面積を「１００％」とした、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口面積の比率を表している。

同図に示すように、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率は、ロータ３２の回転位置θにより変化するように設定されている。なお、ロータ３２の回転位置θが「０°」の位置よりもプラス側の回転位置θの範囲は、外気温が低く、車室の暖房が使用される可能性が高いとき（冬モード時）に使用される回転位置θの範囲（冬モード使用域）とされている。また、ロータ３２の回転位置θが「０°」の位置よりもマイナス側の回転位置θの範囲は、外気温が高く、車室の暖房が使用される可能性が低いとき（夏モード時）に使用される回転位置θの範囲（夏モード使用域）とされている。

回転位置θが「０°」の位置からロータ３２をプラス方向に回転させると、まずヒータポートＰ２が開き始め、プラス方向への回転位置θの増加に応じてヒータポートＰ２の開口率が次第に大きくなる。ヒータポートＰ２が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、次にデバイスポートＰ３が開き始め、プラス方向への回転位置θの増加に応じてデバイスポートＰ３の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ３が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、ラジエータポートＰ１が開き始め、プラス方向への回転位置θの増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。そして、ラジエータポートＰ１の開口率は、ロータ３２のプラス方向への最大回転位置よりも手前の位置で「１００％」に達するようになる。

一方、回転位置θが「０°」の位置からロータ３２をマイナス方向に回転させると、まずデバイスポートＰ３が開き始め、マイナス方向への回転位置θの増加に応じてデバイスポートＰ３の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ３が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達する位置よりも少し手前の位置から、ラジエータポートＰ１が開き始め、マイナス方向への回転位置θの増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。そして、ラジエータポートＰ１の開口率は、ロータ３２のマイナス方向への最大回転位置よりも手前の位置で「１００％」に達するようになる。ちなみに、回転位置θが「０°」の位置よりもマイナス側の夏モード使用域では、ヒータポートＰ２は常に全閉となっている。

（ロータリ式流体バルブの制御）
次に、本実施形態の制御装置におけるロータリ式流体バルブ１６の制御について説明する。

電子制御ユニット２０は、モータ４０の供給電圧をパルス幅変調により調整することで、ロータリ式流体バルブ１６のロータ収容室３１内におけるロータ３２の回転位置θを制御している。すなわち、電子制御ユニット２０は、一定振幅のパルス列としてモータ４０に電圧を供給するとともに、同パルス列のパルス周期に対するパルス幅の時間比率であるデューティ比を調整することで、モータ４０の供給電圧を調整している。また、電子制御ユニット２０は、モータ４０の回転方向を、同モータ４０に流す電流の向きを変えることで切り換えている。そして、電子制御ユニット２０は、ロータ３２の回転位置θの制御に際して、モータ４０の回転方向及び同モータ４０の供給電圧を指示する指令値として、デューティ指令値ＤＴを用いている。デューティ指令値ＤＴの絶対値は、上記パルス列のデューティ比を、すなわちモータ４０の供給電圧の高さを表している。また、デューティ指令値ＤＴの値の正負は、モータ４０の回転方向を表している。具体的には、デューティ指令値ＤＴが正の値のときには、ロータ３２がプラス方向に回転する向きにモータ４０に電流が流され、デューティ指令値ＤＴが負の値のときには、ロータ３２がマイナス方向に回転する向きにモータ４０に電流が流される。

そして、電子制御ユニット２０は、出口水温に応じて、下記の態様でロータリ式流体バルブ１６の制御を行っている。
まず、電子制御ユニット２０は、出口水温が規定の水停止解除温度Ｔ１未満の場合、ロータ３２の回転位置θを「０°」に保持している。水停止解除温度Ｔ１は、エンジン１０の暖機が完了したと判定する出口水温である暖機完了温度Ｔ２よりも低い温度に設定されている。このときには、吐出ポートＰ１〜Ｐ３がすべて閉じられるため、冷却水回路での冷却水の流れがロータリ式流体バルブ１６で堰き止められる。そして、これにより、ブロックジャケット１４及びヘッドジャケット１５内に冷却水を留めておくことで、エンジン１０の暖機を促進している。

また、電子制御ユニット２０は、出口水温が水停止解除温度Ｔ１以上、且つ暖機完了温度Ｔ２未満の場合、ラジエータポートＰ１は閉じたまま、デバイスポートＰ３、ヒータポートＰ２の開口率を出口水温に応じて調整するようにロータ３２の回転位置θを制御する。電子制御ユニット２０は、暖房要求が有る場合、水停止解除温度Ｔ１を超えて出口水温が上昇するにつれ、回転位置θが「０°」からプラス方向に大きくされていき、出口水温が暖機完了温度Ｔ２となったときには、冬モード使用域におけるラジエータポートＰ１が開く手前の位置に達するようにロータ３２の回転位置θを制御する。一方、電子制御ユニット２０は、暖房要求が無い場合、水停止解除温度Ｔ１を超えて出口水温が上昇するにつれ、回転位置θが「０°」からマイナス方向に大きくされていき、出口水温Ｔｏｕｔが暖機完了温度Ｔ２となったときには、夏モード使用域におけるラジエータポートＰ１が開く手前の位置に達するようにロータ３２の回転位置θを制御する。なお、暖房要求の有無は、例えば外気温に基づき判断され、外気温が規定値以下の場合、要求有りとされる。

更に、電子制御ユニット２０は、出口水温が暖機完了温度Ｔ２を上回っている場合、出口水温を目標水温とするための水温フィードバック制御を行う。このときの電子制御ユニット２０は、エンジン１０の運転条件（エンジン回転速度、エンジン負荷等）から設定した目標水温と、出口水温センサ２２より検出された出口水温との偏差に基づき、出口水温が目標水温となるようにデューティ指令値ＤＴの値をフィードバック制御している。具体的には、電子制御ユニット２０は、目標水温よりも出口水温が高い場合には、ラジエータポートＰ１の開口率が大きくなる側にロータ３２を回転させ、目標水温よりも出口水温が低い場合には、ラジエータポートＰ１の開口率が小さくなる側にロータ３２を回転させるようにデューティ指令値ＤＴを調整する。

なお、目標水温は、ノッキングが発生し易い条件でエンジン１０が運転されているときには、暖機完了温度Ｔ２よりも高い規定の低温側目標水温ＬＯに設定される。また、目標水温は、ノッキングが発生し難い状態でエンジン１０が運転されているときには、低温側目標水温ＬＯよりも高い規定の高温側目標水温ＨＩに設定される。すなわち、本実施形態では、ノッキングが発生し易い運転状態では、目標水温を低い温度とし、ノッキングが発生し難い運転状態では、目標水温を高い温度としている。その理由は次の通りである。冷却水温が高くなれば、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１２の壁面温度も高くなり、それらの内部を通ってエンジン１０の各潤滑部に供給されるオイルの温度も高くなる。その結果、潤滑部におけるオイルの粘度が低下して、エンジン１０のフリクション損失が減少するため、その分、エンジン１０の燃費が向上するようになる。ただし、冷却水温を高くすれば、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２の壁面温度も高くなり、エンジン１０の燃焼温度が上がってしまうため、ノッキングが発生し易くなる。そして、ノッキングが発生してしまえば、ノック制御により点火時期が遅角されて、エンジン１０の燃焼効率が低下してしまうため、フリクション損失が減少しても、却って燃費が悪化する虞がある。これに対して、上記目標水温の設定によれば、ノッキングの発生を抑制可能な限りにおいて冷却水温を高くすることができるため、エンジン１０の燃費を効果的に向上することが可能となる。

（ポート開位置学習）
上記のような水温フィードバック制御中、目標水温が低温側目標水温ＬＯから高温側目標水温ＨＩに切り替ったときに、冷却水温を高温側目標水温ＨＩへと速やかに昇温すれば、その分、冷却水温の高温化によるエンジン１０の燃費向上効果をより速やかに享受できるようになる。そして、水温フィードバック制御中に冷却水温を早期に昇温するには、ラジエータポートＰ１を完全に閉じてラジエータ１７への通水を完全に遮断することが望ましい。

一方、上記のようなロータリ式流体バルブ１６では、製造誤差や経時変化により、ラジエータポートＰ１の開閉が切り替わるロータ３２の回転位置θ（ポート開位置）にばらつきが生じることがある。そのため、設計時にラジエータポートＰ１が完全に閉じる位置として予め設定されたロータ３２の回転位置θでも、実際には、ラジエータポートＰ１が閉じ切っていないことが生じうる。そうした場合、ラジエータポートＰ１を完全に閉じたつもりでも、ラジエータ１７への通水が続くため、冷却水温の昇温に遅れが生じて冷却水温の高温化による燃費向上効果が損なわれる虞がある。

そこで、本実施形態では、ラジエータポートＰ１が閉じた状態と開いた状態とが切り替わるロータ３２の回転位置（以下、ポート開位置）を学習するためのポート開位置学習制御を行っている。そして、学習したポート開位置（ポート開位置学習値θop）をラジエータポートＰ１の開口率が「０％」となる回転位置θとしてロータ３２の回転位置θの調整を行うことで、必要な場合にラジエータポートＰ１を確実に閉じられるようにしている。こうしたポート開位置学習制御は、電子制御ユニット２０に設けられたポート開位置学習部２４により実行されている。

ちなみに、ロータリ式流体バルブ１６には、ラジエータポートＰ１のポート開位置が、冬モード使用域及び夏モード使用域にそれぞれ存在する。そのため、ポート開位置学習値θopには、冬モード用の学習値と夏モード用の学習値とがそれぞれ個別に設けられている。そして、ポート開位置学習制御では、それら２つの学習値の学習がそれぞれ個別に行われるようになっている。

こうしたポート開位置学習制御では、ラジエータポートＰ１のポート開位置を確認する必要がある。ここで、本実施形態では、下記の態様でポート開位置の確認を行っている。
上述のように、ロータリ式流体バルブ１６において、ロータ３２は、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３のシール部材３６〜３８に摺接した状態でロータ収容室３１内に収容されている。そして、モータ４０によるロータ３２の回転に際しては、ロータ３２の外表面とシール部材３６〜３８のシール面（ロータ３２との摺接面）との間の摩擦が、ロータ３２の回転抵抗として作用する。

図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、ラジエータポートＰ１が完全に閉じているときには、同ラジエータポートＰ１のシール部材３６のシール面全体がロータ３２の外表面に接触した状態となっている。この状態からロータ３２が回転してラジエータポートＰ１が開き始めると、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、シール部材３６のシール面の一部がラジエータポートＰ１のロータ収容室３１への開口に重なるようになる。そのため、ラジエータポートＰ１が閉じた状態から開いた状態へと切り替わるときには、ロータ３２とシール部材３６との接触面積が減少して、それらの接触面間に働く摩擦力も小さくなる。よって、モータ４０の供給電圧を一定とした状態でロータ３２を回転したときに、ラジエータポートＰ１の開閉が切り替わると、ロータ３２の回転速度に変化が生じる。そこで、本実施形態では、こうしたロータ３２の回転速度の変化からラジエータポートＰ１のポート開位置を確認してポート位置学習制御を行うようにしている。なお、図５（ａ），（ｂ）においてハッチングで示された部分は、シール部材３６のシール面とロータ３２の外表面との接触部分を表している。

図６に、ポート開位置学習制御にかかるポート開位置学習部２４の処理手順を示す。同図の処理は、上述の水温フィードバック制御の開始直前に、すなわち出口水温が暖機完了温度Ｔ２に達した直後に実行される。上述したように、このときのロータ３２の回転位置θは、冬モード時には冬モード使用域におけるラジエータポートＰ１が開く手前の位置となっており、夏モード時には夏モード使用域におけるラジエータポートＰ１が開く手前の位置となっている。

なお、同図のフローチャートは、冬モード時におけるポート開位置学習制御の処理手順を示している。これに対して、夏モード時におけるポート開位置学習制御の処理手順は、デューティ指令値ＤＴの値の正負が逆となる以外は、同図の場合と同じとなる。

さて、ポート開位置学習制御の処理が開始されると、まずステップＳ１００において、冷間始動フラグがセットされているか否かが判定される。冷間始動フラグは、エンジン１０が冷間始動されたか否かを表すフラグであり、エンジン１０の始動時の出口水温が規定値以下のときにセットされる。ここで冷間始動フラグがセットされておらず（ＮＯ）、エンジン１０が温間始動されていた場合には、そのまま本処理を終了して水温フィードバック制御に移行する。

一方、冷間始動フラグがセットされており（ＹＥＳ）、エンジン１０が冷間始動されていた場合には、ステップＳ１１０において、ロータ３２が学習開始位置θsに回転される。学習開始位置θsは、冬モード時と夏モード時とで個別に設定されている。そして、冬モード使用域、夏モード使用域におけるラジエータポートＰ１のポート開位置の設計中央値よりもα分小さい回転位置が、冬モード時、夏モード時の学習開始位置θsとしてそれぞれ設定されている。ここでの「α」には、ラジエータポートＰ１のポート開位置のばらつき幅よりも大きい値が設定されている。すなわち、学習開始位置θsは、ポート開位置のばらつきに拘わらず、ラジエータポートＰ１が閉じていることが確実なロータ３２の回転位置θとされている。

ロータ３２が学習開始位置θsまで回転すると、ステップＳ１２０において、規定時間βの間、デューティ指令値ＤＴが「０」に保持される。そして、その後、ステップＳ１３０において、回転位置センサ２３の検出結果からロータ３２の回転が開始したことが確認されるまで、デューティ指令値ＤＴの値が「０」から徐々に増加される。

ロータ３２の回転開始が確認されると、ステップＳ１４０において、デューティ指令値ＤＴの値がその回転開始時の値に保持される。こうしたデューティ指令値ＤＴの保持は、ロータ３２の回転速度ωが変化したことが確認されるまで（Ｓ１５０：ＹＥＳ）継続される。

このときのロータ３２の回転速度ωの変化は、下記のようにして確認されている。すなわち、ポート開位置学習部２４は、ロータ３２の回転開始後、回転位置センサ２３の検出結果から、規定時間毎のロータ３２の回転位置θの変化量Δθを算出している。そして、ポート開位置学習部２４は、前回の算出時までの変化量Δθの平均値に規定値を加えた値よりも、今回算出した変化量Δθが大きい場合に、ロータ３２の回転速度ωが変化したと判定している。

ロータ３２の回転速度ωの変化が確認されると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１６０〜Ｓ２００において、現在のロータ３２の回転位置θに基づき、ラジエータポートＰ１のポート開位置の学習値であるポート開位置学習値θopの値が更新される。

また、このときのポート開位置学習値θopの値の更新は、同値の更新量が上限値γ以下となる範囲において、更新後のポート開位置学習値θopの値が現在の回転位置θに近づくように行われる。すなわち、更新前のポート開位置学習値θopの値が、現在の回転位置θから上限値γを引いた値よりも小さい場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、更新後の値が、更新前の値に上限値γを加えた値となるように、ポート開位置学習値θopの値が更新される（Ｓ１７０）。また、更新前のポート開位置学習値θopの値が、現在の回転位置θに上限値γを加えた値よりも大きい場合（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、更新後の値が、更新前の値から上限値γを引いた値となるように、ポート開位置学習値θopの値が更新される（Ｓ１９０）。そして、更新前のポート開位置学習値θopの値が、現在の回転位置θから上限値γを引いた値以上（Ｓ１６０：ＮＯ）、且つ現在の回転位置θに上限値γを加えた値以下（Ｓ１８０：ＮＯ）の場合には、更新後の値が現在の回転位置θとなるように、ポート開位置学習値θopの値が更新される（Ｓ２００）。

こうしてポート開位置学習値θopの値が更新された後、本処理は終了される。そして、その後、水温フィードバック制御が開始されるようになる。
（作用効果）
図７に、冬モード時における、エンジン１０が冷間始動されたときのポート開位置学習制御の実施態様の一例を示す。以下、同図を参照して、本実施形態の作用並びにその効果を説明する。

同図には、出口水温が暖機完了温度Ｔ２に達してポート開位置学習制御が開始されてからのロータ３２の回転位置θ、及びデューティ指令値ＤＴの推移が示されている。ポート開位置学習制御が開始されると、回転位置θが、ラジエータポートＰ１が確実に閉じている学習開始位置θsとなるまで、ロータ３２が回転駆動される。そして、時刻ｔ１に、回転位置θが学習開始位置θsに達すると、その後、規定時間βが経過する時刻ｔ２まで、デューティ指令値ＤＴの値が「０」に保持される。デューティ指令値ＤＴを「０」としても、慣性によりロータ３２の回転は直ちには停止しないため、ここで、規定時間βの間、デューティ指令値ＤＴを「０」に保持することで、ロータ３２が確実に停止するようにしている。

時刻ｔ２からは、学習開始位置θsからの回転位置θの変化により、ロータ３２の回転開始が確認されるまで、デューティ指令値ＤＴの値が「０」から徐々に増加される。そして、時刻ｔ３にロータ３２の回転が開始すると、デューティ指令値ＤＴの値が回転開始時の値に保持される。そのため、時刻ｔ３からは、デューティ指令値ＤＴの値を一定として、すなわちモータ４０の供給電圧を一定として、ラジエータポートＰ１が開く方向へとロータ３２が回転されるようになる。

その後の時刻ｔ４において、ラジエータポートＰ１が開き始める回転位置（ポート開位置）までロータ３２が回転すると、上述したように、ロータ３２とシール部材３６との接触面積が減少し、ロータ３２の回転抵抗となる、それら接触面間の摩擦も小さくなる。そして、その結果、この時刻ｔ４以降のロータ３２の回転速度ω（回転位置θの傾き）は、それまでよりも高くなる。そこで、ポート開位置学習部２４は、こうした回転速度ωの変化したときの回転位置θからラジエータポートＰ１の現状のポート開位置を確認して、ポート開位置学習値θopの値を更新している。

本実施形態では、このときのポート開位置学習値θopの値の更新量を、上限値γ以下に制限している。同図の場合、回転速度ωの変化が確認された時刻ｔ４における回転位置である現状のポート開位置θａは、更新前のポート開位置学習値θopの値に上限値γを加えた値よりも大きくなっている。そのため、時刻ｔ４において、ポート開位置学習値θopの値は、更新前の値に上限値γを加えた値に更新される。

こうしたポート開位置学習値θopの更新量の制限は、次の目的で行われる。ポート開位置の設定値からのずれは主に、ロータリ式流体バルブ１６の構成部品の寸法の製造誤差により生じる。また、ロータリ式流体バルブ１６の構成部品の寸法の経時変化によってもポート開位置に変化が生じるが、その変化は長い時間をかけて少しずつしか生じない。そのため、工場出荷後に、製造誤差によるポート開位置のずれ分がポート開位置学習値θopの値として学習されてしまえば、その後は、ポート開位置学習値θopの値の大幅な更新は不要となる。

一方、回転位置センサ２３の回転位置θの検出値には、同回転位置センサ２３の温度特性や、ロータリ式流体バルブ１６の構成部品の寸法の温度変化といった、温度の影響による誤差が含まれる。ポート開位置学習制御においてポート開位置として確認した回転位置θの検出値に、そうした温度の影響による誤差があれば、その検出誤差分がポート開位置学習値θopの値に反映されてしまう虞がある。そこで、本実施形態では、ポート開位置学習値θopの更新量に制限を設けることで、ポート開位置学習値θopの値に対する、上記のような温度の影響による回転位置θの検出誤差の反映を抑えるようにしている。

また、上記のように本実施形態では、エンジン１０が温間始動されたときには、ポート開位置学習制御では実質的な処理は行われないようになっている。すなわち、エンジン１０が冷間始動されたときにのみ、ポート開位置学習値θopの値の更新が行われるようになっている。さらに、本実施形態では、出口水温が暖機完了温度Ｔ２となって水温フィードバック制御を開始する直前にのみ、ポート開位置学習制御を行うようにしている。そのため、ポート開位置学習制御の実施毎のロータリ式流体バルブ１６の温度条件のばらつきを抑えることができる。また、ポート開位置学習値θopの値の更新をエンジン１０の冷間始動毎に１回ずつとして、同更新があまり高い頻度で行われないようにしている。そのため、これらによっても、ポート開位置学習値θopの値に対する、上記のような温度の影響による回転位置θの検出誤差の反映を抑えるようにしている。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、図６のポート開位置学習処理のステップＳ１２０において、デューティ指令値ＤＴの値を「０」から徐増するようにしていた。ロータ３２が回転し始めるデューティ指令値ＤＴの値（起動点）が予め分かっている場合には、このときのデューティ指令値ＤＴの徐増を、「０」ではなく、起動点よりも少し小さい値から開始するようにしてもよい。こうした場合、ロータ３２の回転をより早期に開始できるため、その分、ポート開位置学習制御の実施時間を短くすることができる。

・上記実施形態では、ラジエータポートＰ１が閉じた状態から、モータ４０の供給電圧を一定としてラジエータポートＰ１が開く方向にロータ３２を回転させ、その回転中にロータ３２の回転速度ωの増加が生じた回転位置θをポート開位置として確認していた。これとは逆に、ラジエータポートＰ１が開いた状態から、モータ４０の供給電圧を一定としてラジエータポートＰ１が閉じる方向にロータ３２を回転させながら、ポート開位置の確認を行うようにしてもよい。上記ロータリ式流体バルブ１６では、ラジエータポートＰ１が開いた状態から閉じた状態に切り替わるときには、ロータ３２とシール部材３６との接触面積が増大してそれらの接触面間の摩擦が大きくなるため、ロータ３２の回転速度ωは減少することになる。よって、こうした場合には、回転速度ωの減少が生じた回転位置θをポート開位置として確認することになる。

・上記実施形態では、ラジエータポートＰ１のポート開位置を学習する場合を説明したが、同様のポート開位置の学習方法により、デバイスポートＰ３やヒータポートＰ２のポート開位置を学習することも可能である。

・上記実施形態では、エンジン１０の冷却水回路に設けられた３つの吐出ポートを備えるロータリ式流体バルブ１６のポート開位置を学習する場合を説明したが、同様のポート開位置の学習方法は、それ以外のロータリ式流体バルブにも適用することができる。

１０…エンジン、１６…ロータリ式流体バルブ、２３…回転位置センサ、２０…電子制御ユニット（ロータリ式流体バルブ１６の制御装置）、２４…ポート開位置学習部、３１…ロータ収容室、３２…ロータ、３４，３５…通孔、４０…モータ、Ｐ１…ラジエータポート（ポート）。

Claims (1)

1. 内外を連通する通孔が形成された中空構造のロータと、前記ロータが回転可能に収容されたロータ収容室が内部に設けられるとともに、前記ロータ収容室に開口するポートを有した中空構造のハウジングと、電圧供給に応じて前記ロータ収容室内にて前記ロータを回転駆動するモータと、前記ロータ収容室内での前記ロータの回転位置を検出する回転位置センサと、を備え、前記ロータ収容室における前記ポートの開口位置と前記ロータの通孔の位置とが重なる回転位置に前記ロータを回転して前記ポートを開くことで前記ロータの内側と前記ポートとの流体の流通を許容し、前記ロータ収容室における前記ポートの開口位置と前記ロータの通孔の位置とが重ならない回転位置に前記ロータを回転して前記ポートを閉じることで前記ロータの内側と前記ポートとの流体の流通を遮断するロータリ式流体バルブの制御装置において、
   前記ポートが閉じた状態と前記ポートが開いた状態とが切り替わる前記ロータの回転位置をポート開位置としたとき、
   前記モータの供給電圧を一定として前記ポートが閉じた状態と同ポートが開いた状態とが切り替わるように前記ロータを回転させるとともに、その回転中に同ロータの回転速度の変化が確認されたときの同ロータの回転位置を取得して、その取得した回転位置に応じて前記ポート開位置の学習値の値を更新するポート開位置学習部を備える
   ことを特徴とするロータリ式流体バルブの制御装置。

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