JP3401944B2

JP3401944B2 - 排気ガス還流弁制御装置

Info

Publication number: JP3401944B2
Application number: JP24504094A
Authority: JP
Inventors: 正夫米川; 寿門脇
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 2003-04-28
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JPH08109855A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス還流通路の途
中に設けられた排気ガス還流弁をステップモータで駆動
するようにした排気ガス還流弁制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、排気ガス還流装置（いわゆるＥＧ
Ｒ装置）においては、例えば特開平４−３０１１７０号
公報に示すように、排気ガスの還流量を調節する排気ガ
ス還流弁（ＥＧＲ弁）を駆動する手段としてステップモ
ータを用いることにより、排気ガス還流弁の開度を細か
く調整できるようにしたものがある。

【０００３】このものは、ステップモータの回転位置と
排気ガス還流弁の開度とを正しく対応させるために、排
気ガス還流制御前にステップモータを初期化して、ステ
ップモータの回転位置を排気ガス還流弁の全閉又は全開
等の所定位置に確実にセットする必要がある。この場
合、ステップモータを初期化する時期としては、イグニ
ッションスイッチ（以下「ＩＧ」という）のオフ直後
と、ＩＧのオン直後の２通りが考えられる。しかし、Ｉ
Ｇのオン直後はクランキング（スタータ始動）が開始さ
れてバッテリ電圧が大きく低下するため、クランキング
中はステップモータの初期化を行うべきでないと考えら
れていた。これは、バッテリ電圧の低下によりステップ
モータの発生トルクが低下して脱調を生じるためであ
る。この脱調を防ぐために、クランキング終了後にステ
ップモータの初期化を開始することも考えられるが、こ
れでは、ＩＧオンからステップモータの初期化終了まで
の時間が長くなり過ぎ、排気ガス還流制御の開始が遅れ
てしまう。

【０００４】このような事情から、従来の排気ガス還流
装置は、ＩＧオフ直後にステップモータを初期化するよ
うになっており、この初期化を行うために、ＩＧオフ後
も電源供給用のメインリレーを所定時間オン状態に保持
するメインリレー制御回路を設け、ＩＧオフ後も所定時
間ステップモータへの通電を可能にし、その間にステッ
プモータを初期化するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、ＩＧオフ後にステップモータの初期化を行
うために、ＩＧオフ後も電源供給用のメインリレーを所
定時間オン状態に保持するメインリレー制御回路が必要
となり、回路構成が複雑化して、コスト高になるという
欠点がある。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、回路構成簡単化・コ
ストダウンの要求を満たしながら、ＩＧオン直後のクラ
ンキング中にステップモータの初期化を行うことができ
る排気ガス還流弁制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の排気ガス還流弁制御装置は、内燃機関の排
気系から排気ガスの一部を吸気系へ還流させるための排
気ガス還流通路の途中に設けられた排気ガス還流弁をス
テップモータで駆動するようにしたものにおいて、バッ
テリ電圧を検出する電圧検出手段と、ＩＧのオン直後に
前記ステップモータの初期化を開始する初期化開始手段
と、前記ステップモータの初期化中に前記バッテリ電圧
に応じて前記ステップモータの駆動速度を可変する駆動
速度制御手段とを備えた構成とし、前記ステップモータ
として４相ステップモータを用い、初期化中に前記４相
ステップモータを第１相と第３相による２相ステップモ
ータとして駆動し、この後又は前に、第２相と第４相に
よる２相ステップモータとして駆動するようにしたもの
である（請求項１）。

【０００８】この場合、前記駆動速度制御手段は、前記
バッテリ電圧が低いほど前記ステップモータの駆動速度
を遅くするように制御するようにしても良い（請求項
２）。

【０００９】

【作用】本発明によれば、ＩＧのオン直後に初期化開始
手段によりステップモータの初期化を開始する。この初
期化中は、電圧検出手段によりバッテリ電圧を検出し、
そのバッテリ電圧に応じて、駆動速度制御手段によりス
テップモータの駆動速度を脱調が生じないように可変す
る（請求項１）。具体的には、例えばバッテリ電圧が低
いほどステップモータの駆動速度を遅くするように制御
する（請求項２）。この駆動速度の制御により、ステッ
プモータの発生トルクがバッテリ電圧に応じて脱調が生
じないように制御され、ＩＧオン直後のクランキング中
（バッテリ電圧が低下している状態）でも、ステップモ
ータを脱調させることなく駆動することが可能となり、
クランキング中のステップモータの初期化が可能とな
る。

【００１０】また、請求項１では、初期化中に４相ステ
ップモータを第１相と第３相による２相ステップモータ
として駆動し、この後又は前に、第２相と第４相による
２相ステップモータとして駆動する。この理由は、４相
ステップモータとして駆動するよりも２相ステップモー
タとして駆動した方が、ロータが回転しなかったり開弁
方向にロータが回転してしまうことがなく、ステップモ
ータの回転が安定するためである。更に、２相ステップ
モータとしての駆動（以下「２相駆動」という）を、第
１相と第３相、第２相と第４相の２組に分けて繰り返す
ことにより、いずれか１相の励磁コイル又は配線に断線
が生じていたとしても、２通りの２相駆動のうちのいず
れかによってステップモータの初期化が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を４気筒４サイクルエンジンに
適用した一実施例を図面に基づいて説明する。まず、図
１に基づいて、エンジン制御系と排気ガス還流制御系全
体の構成を説明する。

【００１２】吸気管９０には、エアフローメータ２３，
スロットルバルブ２４，サージタンク２５等が設けられ
ている。エアフローメータ２３の近傍には吸気温を測定
する吸気温センサ２７が取り付けられ、また、スロット
ルバルブ２４には、スロットルバルブ２４が全閉状態で
オンとなるアイドルスイッチ２６が取り付けられてい
る。

【００１３】また、スロットルバルブ２４の上流側と下
流側との間には、スロットルバルブ２４を迂回して連通
するバイパス通路２８が設けられ、そのバイパス通路２
８の途中にソレイド（図示せず）によって弁開度が制御
されるアイドル・スピード・コントロール・バルブ（以
下「ＩＳＣＶ」という）２９が取り付けられている。こ
のＩＳＣＶ２９に流れる電流をデューティ比例制御して
開弁度を制御して、バイパス通路２８に流れる空気量を
調節することにより、アイドリング回転数を目標回転数
に制御する。サージタンク２５はインテークマニホール
ド３０及び吸気弁３１を介してエンジン３２の燃焼室３
３に連通されている。各気筒毎に燃料噴射弁１０がイン
テークマニホールド３０内に突出するように取り付けら
れ、この燃料噴射弁１０からインテークマニホールド３
０を通る空気流中に燃料が噴射される。燃焼室３３は排
気弁３４及びエキゾーストマニホールド３５を介して触
媒装置３６に連通されている。

【００１４】イグナイタ３９は高電圧を発生し、この高
電圧をディストリビュータ４０により各気筒の点火プラ
グ３７へ分配供給する。回転角センサ４１はディストリ
ビュータ４０のシャフトの回転を検出して例えば３０℃
Ａ毎にエンジン回転数信号をマイクロコンピュータ２１
へ出力する。また、エンジン冷却水温を検出する水温セ
ンサ４２は、エンジンブロックを貫通して一部がウォー
タージャケット４３内に突出するように設けられてい
る。

【００１５】一方、Ｏ2 センサ４４は、その一部がエキ
ゾーストマニホールド３５内に突出するように取り付け
られ、触媒装置３６に入る前の排気ガス中の酸素濃度を
検出する。このＯ2 センサ４４の上流側のエキゾースト
マニホールド３５とスロットルバルブ２４の下流側のサ
ージタンク２５とが排気ガス還流通路４５によって連通
されており、更にこの排気ガス還流通路４５の途中には
ＥＧＲクーラ４６と排気ガス還流弁（以下「ＥＧＲＶ」
という）１５が設けられている。上記ＥＧＲクーラ４６
は、排気ガス還流通路４５を流れる排気ガスの温度を下
げる。また、ＥＧＥＶ１５は後述するマイクロコンピュ
ータ２１からモータ駆動回路４７及び断線検出回路４８
を通して入力される駆動信号に応じて弁開度が変化する
構造である。

【００１６】次に、ＥＧＲＶ１５の構成を図２に基づい
て説明する。ＥＧＲＶ１５は、４相６４極のステップモ
ータ１５ａ、バルブ５７、外側圧縮ばね５１、内側圧縮
ばね５２等から構成されている。ステップモータ１５ａ
は励磁コイル５３、ロータ５４、スクリュ５５、モータ
シャフト５６等から構成されている。モータシャフト５
６の先端部には、プレート６３ａ、６３ｂを介してシャ
フト５８が連結され、このシャフト５８の先端部にバル
ブ５７が固定され、このバルブ５７を弁座５９に対して
位置調整することにより、弁開度を調整する。弁座５９
の開口は、排気ガスが流入する入口ポート６０と、排気
ガスが流出する出口ポート６１とに連通している。外側
圧縮コイルばね５１は一端がプレート６３ｂに固定さ
れ、他端がハウジング６２に固定され、モータシャフト
５６及びシャフト５８をそれぞれ弁座５９の方向（すな
わち閉弁方向）へ付勢している。また、内側圧縮コイル
ばね５２はプレート６３ａ，６３ｂ間に設けられ、通常
は図２のごとく、プレート６３ａのストッパに係止させ
ている。

【００１７】次に、このＥＧＲＶ１５の作動について説
明する。ステップモータ１５ａへの駆動信号の入力によ
りロータ５４が回転すると、その回転運動がスクリュ５
５により直線運動に変換されてモータシャフト５６に伝
達される。このとき、ステップモータ１５ａの回転方向
が正転方向の時は、モータシャフト５６が外側圧縮コイ
ルばね５１のばね力に抗して図中、上下方向に移動する
ことにより、シャフト５８を介してバルブ５７が弁座５
９から離れる方向（開弁方向）へ移動される。これによ
り、入口ポート６０が弁座５９の開口部を介して出口ポ
ート６１に連通される。

【００１８】一方、ステップモータ１５ａの回転方向が
逆転方向の時は、外側圧縮コイルばね５１のばね力と共
に、図中、下方向に移動することにより、シャフト５８
を介してバルブ５７が弁座５９へ近づく方向（閉弁方
向）へ移動され、バルブ５７が図示の如く弁座５９に嵌
合密着する。この後もステップモータ１５ａが逆転方向
に回転すると、内側圧縮コイルばね５２のばね力に抗し
て更にモータシャフト５６が下方向に移動し、これによ
りシャフト５８及びバルブ５７が、図中、下方向に内側
圧縮コイルばね５２のストローク内でオーバーストロー
クされる。これにより、バルブ５７はより強く弁座５９
に押し付けられ、入口ポート６０からの排気ガスの出口
ポート６１への漏れが防止される。

【００１９】このようにして、ＥＧＲＶ１５の開度を制
御することにより、ＥＧＲクーラ４６を通して入力され
る排気ガスの通過流量が制御され、これによりインテー
クマニホールド３０への排気ガス再循環量が制御され
る。

【００２０】尚、図１のモータ駆動回路４７は、ステッ
プモータ１５ａの４相の励磁コイル５３に順次通電する
複数相の駆動信号を発生する回路で、その出力駆動信号
は断線検出回路４８を介してステップモータ１５ａの励
磁コイル５３に印加される。上記断線検出回路４８はス
テップモータ１５ａの励磁コイル５３の断線を検出する
回路で、その検出信号をマイクロコンピュータ２１へ出
力する。このマイクロコンピュータ２１には、イグニッ
ションスイッチ（ＩＧ）４９のオン・オフ信号も入力さ
れる。

【００２１】このような構成の図１の各部の動作を制御
するマイクロコンピュータ２１は、図３に示すようなハ
ードウェア構成となっている。同図中、図１と同一構成
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３に
おいて、マイクロコンピュータ２１は、中央処理装置
（ＣＰＵ）７０、処理プログラムや後述のマップを格納
したリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）７１、作業領域
として使用されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）７２、エンジン停止後もデータを保持するバックア
ップＲＡＭ７３、ＣＰＵ７０へそのマスタークロックを
供給するクロック発生器７４を有し、これらを双方向の
バスライン７５を介して互いに接続する。また、マイク
ロコンピュータピュータ２１は、入力インターフェイス
回路７６、マルチプレクサ付Ａ／Ｄ変換器７７及び入出
力インターフェイス回路７８をバスライン７５に接続し
ている。Ａ／Ｄ変換器７７には入力インターフェイス７
６の出力が入力される。

【００２２】エアフロメータ２３、吸気温センサ２７、
水温センサ４２及びＯ2 センサ４４からの各検出信号及
びバッテリ電圧ＶＢは、それぞれ入力インターフェイス
回路７６を通してＡＤ変換器７７に入力され、ここでデ
ィジタルデータに変換された後、順次バスライン７５へ
送信される。

【００２３】一方、アイドルスイッチ２６からの検出信
号、回転角センサ４１からのエンジン回転数検出信号、
断線検出回路４８からの検出信号は、それぞれ入出力イ
ンターフェイス回路７８を通してバスライン７５へ送信
される。また、ＣＰＵ７０からバスライン７５、入出力
インタフェース回路７８を通してイグナイタ３９、燃料
噴射弁１０、ＩＳＣＶ２９，モータ駆動回路４７へそれ
ぞれ所定の制御信号が送信される。

【００２４】次に、図１に示した排気ガス還流弁制御装
置によるＥＧＲＶ１５の制御動作について説明する。マ
イクロコンピュータ２１内のＲＯＭ７１に格納されてい
るプログラムに従い、例えば４ｍｓ毎に図４に示すＥＧ
ＲＶ制御ルーチンが起動される。このルーチンでは、ま
ず、ステップ１００で、ＥＧＲＶ１５の初期化が終了し
ているか否かを示すフラグＦＥＧＲＩＮＴが“１”か否
かを判定し、“０”のとき、つまり初期化が終了してい
るときには、以下の処理を行わずに本ルーチンを終了す
る。

【００２５】一方、ＦＥＧＲＩＮＴが“１”のとき、つ
まり初期化が終了していないときには、ステップ１０１
へ進み、断線検出回路４８から断線検出信号が入力され
たか否か、及びＥＧＲＶ１５の下流側の排気ガス還流通
路４５中に介設されたＥＧＲガス温センサ（図示せず）
がＥＧＲＶ１５の誤動作を検出したか否かを示すフラグ
ＦＥＧＲＦＡＩＬが“１”か否かを判定し、“１”のと
きには、ＥＧＲＶ１５が異常であると判断して本ルーチ
ンを終了する。一方、上記ＦＥＧＲＦＡＩＬが“１”で
ないとき（“０”のとき）には、ＥＧＲＶ１５が正常で
あると判断して目標ステップＴＳＴＥＰを算出する（ス
テップ１０２）。

【００２６】この目標ステップ数ＴＳＴＥＰの算出は、
予めＲＯＭ７１に格納されている図５に示すエンジン回
転数ＮＥと吸入空気量ＱＮとの２次元テーブルを参照し
てマップステップ数ＳＴＥＰＢを算出し、これに図６に
示すごとくスロットル開度ＴＡに略逆比例する関係にあ
るスロットル開度補正係数ＫＥＧＶＴＡを掛け合わせる
ことで行われる。尚、上記マップステップ数ＳＴＥＰＢ
の算出にあたり、図５のテーブルの各セルの間の値は補
間計算によって算出される。この目標ステップ数ＴＳＴ
ＥＰは例えば最小値が「０」で最大値「６０」の時全
開、「５」〜「０」の時全閉を示す。

【００２７】上述したマップステップ数ＳＴＥＰＢの算
出後、目標ステップ数ＴＳＴＥＰとＣＰＵ７０がＥＧＲ
Ｖ１５の開度として把握している現在のステップ数ＥＳ
ＴＥＰとの差の絶対値が“２”未満か否か判定する（ス
テップ１０３）。これは、ステップ数で“２”程度の不
感帯を持たせることによってハンチングを防止するため
である。

【００２８】ここで、｜ＴＳＴＥＰ−ＥＳＴＥＰ｜≧２
のときは、目標ステップ数ＴＳＴＥＰと現在のステップ
数ＥＳＴＥＰとの大小比較を行う（ステップ１０４）。
エンジン始動後等では、ＥＧＲＶ１５は、通常、全閉と
なっているため、ＴＳＴＥＰ＞ＥＳＴＥＰであり、この
場合には、ステップ１０５へ進んでカウンタＣＯＰＮが
“０”か否かを判定し（ステップ１０６）、“０”のと
きはＲＯＭ７１に予め格納されている図７に示すモード
用テーブルを参照し、現在のモードとそのうちのテーブ
ル名「ＴＥＧＲＯＰＮ］とから新たなモードを算出する
（ステップ１０７）。

【００２９】例えば、エンジン始動直後では、ＥＧＲＶ
１５は全閉となっているため、現在のモード（ＭＯＤ
Ｅ）は図７から分かるように“２”であり、この場合に
は、ステップ１０７で算出される新たなモードは現モー
ド“２”とモード名「ＴＥＧＲＯＰＮ］との交点である
“３”である。尚、図７のモード用テーブル中、内容の
欄ｎ相は励磁方法を示している。

【００３０】上記ステップ１０７で、新モードを算出し
た後、カウンタＣＯＰＮを“１”にセットし（ステップ
１０８）、現在のステップ数ＥＳＴＥＰの値を“１”だ
けインクリメントして目標ステップ数ＥＳＴＥＰに近付
ける（ステップ１０９）。このステップ１０９又は前記
ステップ１０６の処理後、新モードの値ＭＯＤＥを現モ
ードＭＯＤＥに代入して記憶し直し（ステップ１１
８）、本ルーチンを終了する。

【００３１】以後、本ルーチンを実行する毎にモードが
更新され、上記の例ではモードは２→３→０と更新され
る。この全閉時から全開時のモード、４相の励磁コイル
５３のうち任意の隣り合う２相の励磁コイル５３に流れ
る電流φn ，φn-1 の変化の様子を図８に示す。尚、図
８の波形中、φn ，φn-1 はハイレベルが非通電時、ロ
ーレベルが通電時の状態を示す。

【００３２】図４のルーチンの実行毎にステップ１０１
〜１０９と１１８が繰り返されることで、現在のステッ
プ数ＥＳＴＥＰが目標ステップ数ＴＳＴＥＰに近付い
て、両者の差が“１”又は“０”になると、ステップ１
１０に進み、図７のテーブルの中から現在のモード
“０”とテーブル名「ＴＥＧＲＳＴＰ」とから新たなモ
ード“９”を算出し、ＥＳＴＥＰの値は現在の値のまま
として新モードＭＯＤＥに記憶し直し（ステップ１１
８）、本ルーチンを終了する。

【００３３】一方、ステップ１０４でＴＳＴＥＰ≦ＥＳ
ＴＥＰと判定された場合には、現在のステップ数ＥＳＴ
ＥＰが“９”未満か否かを判定し（ステップ１１１）、
“９”未満のときはカウンタＣＣＬＳが“０”か否かを
判定し（ステップ１１２）、“１”のときはカウンタＣ
ＣＬを“１”だけデクリメントする（ステップ１１
３）。カウンタＣＣＬＳが“０”のときは、図７のモー
ド用テーブルを参照して、現在のモードとテーブル中の
テーブル名「ＴＥＧＲＣＬＸ」とから新たなモード値Ｍ
ＯＤＥを算出し（ステップ１１４）、カウンタＣＣＬＳ
の値を“１３”にセットする（ステップ１１５）。他
方、ステップ１１１で“９”以上と判定された時は現在
のモードと上記テーブル中のテーブル名「ＴＥＧＲＣＬ
Ｓ」とから新たなモード値ＭＯＤＥを算出する（ステッ
プ１１６）。

【００３４】上記ステップ１１５の処理後又はステップ
１１６で新たなモードＭＯＤＥが算出されると、現在の
ステップ数ＥＳＴＥＰを目標ステップ数ＴＳＴＥＰに近
付けるために“１”だけＥＳＴＥＰをデクリメントした
後（ステップ１１７）、新モード値ＭＯＤＥを現在のモ
ード値ＭＯＤＥに対して記憶し直し（ステップ１１
８）、本ルーチンを終了する。

【００３５】また、ステップ１１３の処理後はＥＳＴＥ
Ｐをデクリメントすることなくステップ１１８に進む。
これにより、ステップモータ１５ａを停止状態からＥＧ
ＲＶ１５を閉じる方向に起動するときには、図９に模式
的に示す如く、モードは２→２→２→３→１０→１→１
……と変化し、また、ＥＧＲＶ１５の開弁状態から停止
状態とされるときには、図１０に模式的に示す如く、モ
ードは０→９→８→７→６→２→……と変化し、ＥＧＲ
Ｖ１５の開弁状態からＥＧＲＶ１５の停止状態にされる
ときには、図１１に模式的に示す如く、モードは１→９
→８→７→６→２→……と変化する。

【００３６】更に、ＥＧＲＶ１５が開弁状態から閉弁状
態へ反転するときのモード及びモータ駆動信号は、図１
２に示されている。また、ＥＧＲＶ１５が閉弁状態から
開弁状態へ反転するときのモード及びモータ駆動信号
は、図１３に示されている。

【００３７】このように図７のモード用テーブルを用い
ることにより、ステップモータ１５ａの駆動停止、反
転、スタート時に、図１５に示す如く、ディレー時間を
設けることができるため、ステップモータ１５ａの安定
な作動が可能になる。

【００３８】このようにして、マイクロコンピュータ２
１は現在のステップ数ＥＳＴＥＰが運転状態に応じて変
化する目標ステップ数ＴＳＴＥＰになるように制御する
ことで、ＥＧＲＶ１５の開度を運転状態に応じて制御す
ることができる。

【００３９】また、閉弁方向作動時には図４のステップ
１１１〜１１７に示したように、現在のステップ数ＥＳ
ＴＥＰが“９”未満の時はカウンタＣＣＬＳにより図４
の４ｍｓルーチンが１４回起動される毎にＥＳＴＥＰが
“１”ずつ減少するから、“９”以上の時に比べてＥＧ
ＲＶ１５のバルブ５７の移動速度が５６ｍｓ（＝４×１
４ｍｓ）毎に１ステップ開弁するように設定される。

【００４０】このように比較的遅い速度に設定されてい
る理由は、バルブ５７が弁座５９に衝突する際に、速い
移動速度だと脱調する可能性があり、また、バルブ５７
自体が流量制御しているため、衝突によりバルブ５７が
損傷すると流量制御が正確にできなくなるからである。
また、モータ駆動回路４７はバルブ５７の作動方向反転
時は、図１２、図１３、図１４に示すように、同じ相の
励磁コイル５３を通常より長い時間通電するように駆動
パルスを発生する。これは確実に作動方向反転を行わせ
てステップモータ１５ａの脱調を防止するためである。
尚、図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、各相の励磁コイル５３を
スイッチングするトランジスタ（図示せず）のベースに
入力される各相の駆動パルスを示している。

【００４１】ところで、ステップモータ１５ａやＥＧＲ
Ｖ１５には位置センサが設けられていないため、ＥＧＲ
制御中は、ステップモータ１５ａの位置（ＥＧＲＶ１５
の開度）を、現在のステップ数ＥＳＴＥＰの基準位置か
らの増減を計算することによって判断し、現在のステッ
プ数ＥＳＴＥＰ（実開度）を目標ステップ数ＴＳＴＥＰ
（目標開度）に一致させるようにステップモータ１５ａ
を制御することにより、排気ガス還流量を制御する。従
って、このＥＧＲ制御を正確に行うには、ステップモー
タ１５ａの回転位置とＥＧＲＶ１５の開度とを正しく対
応させる必要があるが、ステップモータ１５ａには位置
センサが付いていないため、通電終了後は、ステップモ
ータ１５ａが何処の位置に止まっているか分からなくな
る。このため、ステップモータ１５ａを、全開又は全閉
等、所定の基準位置に確実にセットする初期化が必要に
なる。

【００４２】そこで、本実施例では、マイクロコンピュ
ータ２１は、図１６〜図１８に示すルーチンを実行する
ことにより、ＩＧ４９のオン直後にステップモータ１５
ａの初期化を開始すると共に、初期化中にバッテリ電圧
ＶＢにステップモータ１５ａの駆動速度を可変する。以
下、図１６〜図１８の各ルーチンの処理の流れを詳細に
説明する。

【００４３】図１６に示す初期化実行条件成立判定ルー
チンは、初期化実行条件の成立を判定するルーチンであ
る。このルーチンでは、まず、ステップ１６１で、イニ
シャル状態か否か、つまり、ＩＧ４９のオン直後である
か否かを判定する。この判定は、ＣＰＵ７０が電源オフ
状態から電源オン状態に切り換えられたときに自動的に
判定する。ここで、イニシャル状態（ＩＧ４９のオン直
後）と判定されれば、初期化実行条件が成立したものと
みなして、ステップ１６２に進み、初期化実行条件成立
フラグＦＩＮＴＯＫを“１”にセットして本ルーチンを
終了する。

【００４４】一方、イニシャル状態（ＩＧ４９のオン直
後）でないときには、ステップ１６３に進み、初期化が
終了したか否かを示すフラグＦＥＧＲＩＮＴが“１”か
否かを判定し、“１”でないとき、つまり初期化が終了
していないときには、何もせずに本ルーチンを終了す
る。もし、初期化終了フラグＦＥＧＲＩＮＴが“１”で
あれば、初期化が終了したので、ステップ１６４に進
み、初期化終了フラグＦＥＧＲＩＮＴを“０”にセット
して本ルーチンを終了する。

【００４５】また、図１７に示す初期化制御ルーチン
は、ＩＧ４９のオン直後にステップモータ１５ａの初期
化を開始する“初期化開始手段”として機能する。この
ルーチンでは、まず、ステップ２０１で、上述した初期
化実行条件成立フラグＦＩＮＴＯＫが“１”か否かを判
定し、“１”でないとき、つまりイニシャル状態（ＩＧ
４９のオン直後）でないときには、以降の初期化処理を
行わず、本ルーチンを終了する。

【００４６】もし、初期化実行条件成立フラグＦＩＮＴ
ＯＫが“１”であれば、ステップモータ１５ａを初期化
する（ステップ２０２〜２１２）。本実施例では、４相
のステップモータ１５ａを４相駆動せずに、４相のうち
相対する２相のみを通電して閉め込み処理を行う。ここ
では、まず、相対する第１，３相のみ通電する２相ステ
ップモータとして閉め込みを行う（ステップ２０２）。
次いで、ＲＡＭ７２に格納されている現在のステップ数
ＥＳＴＥＰを最大（ＥＧＲＶ１５全開時）のステップ数
の２倍（本実施例では例えば６０×２＝１２０）に変更
し、ＲＡＭ７２に格納し直す（ステップ２０３）。

【００４７】この後、ステップ２０４〜２０６で、第
１，３相の２相駆動により閉弁方向へ１ステップ分駆動
する毎に、現在のステップ数ＥＳＴＥＰを“１”ずつ減
算する処理を繰り返すことにより、第１，３相の２相の
みで現在のステップ数ＥＳＴＥＰが“０”となるまで
（本実施例では１２０ステップ分）閉め込みを行う。こ
の際、ステップモータ１５ａを１ステップ駆動する毎
に、後述する図１８の駆動速度制御ルーチンが割り込み
処理され、ステップモータ１５ａの駆動速度（１ステッ
プ分の通電時間）が後述するようにバッテリ電圧ＶＢに
応じて決められる。

【００４８】このようにして、第１，３相の２相ステッ
プモータとして閉め込みを行った後、通電する相を切り
換えて、同様に、第２，４相の２相ステップモータとし
て閉め込みを行う（ステップ２０７〜２１１）。以上の
ようにして、第１，３相及び第２，４相での閉め込みが
終了したら、ステップ２１２に進み、ステップモータ１
５ａの初期化が終了したことを示すフラグＦＥＧＲＩＮ
Ｔを“１”にセットして、前述した図４に示すＥＧＲＶ
制御ルーチンに戻る。

【００４９】ここで、図２１を用いてステップモータ１
５ａの駆動原理を説明する。図２１では説明を簡単にす
るために４相４極のステップモータで説明するが、本実
施例で用いられるステップモータ１５ａは例えば特開昭
６０−８１４４２号公報に開示されたステップモータの
ように４相多極（具体的には４相６４極）の構成として
ロータの保持磁力をアップさせると共に、駆動速度の向
上を可能にしている。

【００５０】図２１（ａ）に示すように、励磁コイルＳ
1 のみが通電されると、励磁コイルＳ1 のティース側が
Ｓ極に着磁されるため、マグネットロータ９１のＮ極が
吸引された状態となる。次に、図２１（ｂ）に示すよう
に、励磁コイルＳ2 のみが通電されると、励磁コイルＳ
2 のティース側がＳ極に着磁されるため、マグネットロ
ータ９１のＮ極が吸収され、マグネットロータ９１が９
０゜時計方向に回転された状態となる。

【００５１】以下、同様に励磁コイルをＳ3 ，Ｓ4 ，Ｓ
1 ……の順で通電することにより、マグネットロータ９
１はシャフト９２を中心として時計方向の回転を持続す
る。一方、励磁コイルＳ1 〜Ｓ4 の通電順序を上記と逆
にすることにより、マグネットロータ９１はシャフト９
２を中心として反時計方向に回転する。マグネットロー
タ９１の時計方向の回転時にバルブ５７が閉弁されるも
のとすると、マグネットロータ９１の反時計方向の回転
時にはバルブ５７は開弁方向に移動制御される。尚、通
常はステップモータ１５ａは２相同時に励磁されている
が、基本的には図２１の原理に基づいて回転する。

【００５２】本実施例では、まず第１相と第３相の２相
モータを構成するわけであるが、その場合は図２１の
（ｂ）と（ｃ）のみの通常構成となる。閉弁方向駆動時
は上記したようにマグネットロータ９１は時計方向に回
転するはずであるが、例えば、第１相から第４相に通電
が変わった場合、マグネットロータ９１が閉弁方向（時
計方向）と開弁方向（反時計方向）のどちらに回転する
かは同条件のため一義的に決められず、マグネットロー
タ９１はどちら側にも回転することが可能である。これ
がステップモータを２相駆動で使用したときの問題点
で、２相駆動時の回転方向は他の外力及び慣性力によっ
て決定される。

【００５３】この点、本実施例のステップモータ１５ａ
は図２に示したように外側圧縮コイルばね５２のばね力
によりモータシャフト５６を閉弁方向に付勢しているた
め、バルブ５７が全閉となるまでステップモータ１５ａ
を２相駆動により閉弁方向に駆動でき、上記問題点は解
消される。

【００５４】しかも、本実施例では、初期化時にステッ
プモータ１５ａを閉弁方向に最大ステップ数の２倍（例
えば１２０ステップ）駆動するようにしたので、若干の
脱調により現実のステップ数ＥＳＴＥＰとステップモー
タ１５ａとの回転が対応しなくなる２相モータの場合で
も確実に全閉とすることができ、初期化前に脱調して実
ステップと目標ステップが違っていても全閉への対応が
できる。

【００５５】但し、全閉方向に駆動するステップ数は、
最大ステップ数の２倍に限定されず、例えば現在のステ
ップ数の２倍として、閉め込みに要する時間を短くする
ようにしても良く、要は、現在のステップ数よりもある
程度大きなステップ数（つまりバルブ５７が弁体５９に
確実に突き当たるステップ数）であれば良い。

【００５６】更に、本実施例のように、４相のステップ
モータ１５ａを２相のステップモータとして駆動した方
が４相駆動時よりもロータ５４が回転しなかったり開弁
方向にロータ５４が回転したりすることがなく、ロータ
５４の回転が安定する。更には、第１，３相の駆動後、
第２，４相の駆動を行うので、断線時にも全閉が可能と
なり、初期化時に基準位置にバルブ５７を駆動できない
といった不具合が生じない。

【００５７】本実施例では、第１，３相の駆動後、第
２，４相の駆動を行うようにしたが、これを前後逆にし
て、第２，４相の駆動後に、第１，３相の駆動を行うよ
うにしても良いことは言うまでもない。

【００５８】ところで、上記実施例では、ステップモー
タ１５ａの初期化をＩＧ４９のオン直後に行うようにし
ているが、ＩＧ４９のオン直後はクランキング（スター
タ始動）が開始されてバッテリ電圧が大きく低下するた
め、図２０に示すように、従来通りの速いモータ駆動速
度で初期化を行うと、ステップモータ１５ａの発生トル
クが脱調する限界のトルクを下回ってしまい、ステップ
モータ１５ａが脱調してしまう。この場合、クランキン
グ終了後にステップモータ１５ａの初期化を開始するよ
うにすれば脱調を回避できるが、これでは、ＩＧ４９の
オンからステップモータ１５ａの初期化終了までの時間
が長くなり過ぎ、排気ガス還流制御の開始が遅れてしま
う。

【００５９】そこで、本実施例では、図１８に示す駆動
速度制御ルーチンを実行することにより、初期化中にバ
ッテリ電圧ＶＢに応じてステップモータ１５ａの駆動速
度を可変して脱調を防止する。従って、図１８に示す駆
動速度制御ルーチンは、特許請求の範囲でいう“駆動速
度制御手段”として機能する。

【００６０】この駆動速度制御ルーチンでは、まず、ス
テップ２２１で、バッテリ電圧ＶＢを測定する。従っ
て、このステップ２２１の処理は、特許請求の範囲でい
う“電圧検出手段”として機能する。バッテリ電圧ＶＢ
の測定後、このバッテリ電圧ＶＢに応じた処理タイミン
グ、つまりステップモータ１５ａの１ステップ分の通電
時間を図１９に示すテーブルを参照して決定する。例え
ば、バッテリ電圧ＶＢが８Ｖ以下のときには処理タイミ
ングは８ｍ秒、ＶＢ＝８Ｖ〜９Ｖのときには７ｍ秒、Ｖ
Ｂ＝９Ｖ〜１０Ｖのときには６ｍ秒、……、ＶＢ＝１５
Ｖ〜１６Ｖのときには４ｍ秒、ＶＢ≧１６Ｖのときはテ
ーブルの最終値の処理タイミングである４ｍ秒というよ
うに処理タイミングを決める。

【００６１】この処理タイミングは、そのバッテリ電圧
ＶＢで脱調する限界のトルクを出せる駆動速度を予め実
験や理論計算で求め、その値から逆算して決める。従っ
て、上記ステップ２２２では、処理タイミングを決める
ことによって、間接的に駆動速度を決めることになる。
本実施例では、バッテリ電圧ＶＢが低いほど、処理タイ
ミングが長く（ステップモータ１５ａの駆動速度が遅
く）なるように決められる。

【００６２】以上のようにして処理タイミングを決める
と、駆動速度制御ルーチンを終了し、続けて図１７に示
す初期化制御ルーチンを実行する。この初期化制御ルー
チン実行中は、ステップモータ１５ａを１ステップ駆動
する毎、つまりステップ２２２で求めた処理タイミング
分の時間が経過する毎に、図１８の駆動速度制御ルーチ
ンが割り込み処理され、バッテリ電圧ＶＢが低いほどス
テップモータ１５ａの駆動速度を遅く（１ステップ分の
通電時間を長く）するように制御される。これにより、
ＩＧ４９のオン直後のクランキング中（バッテリ電圧Ｖ
Ｂが低下している状態）でも、ステップモータ１５ａを
脱調させることなく駆動することが可能となり、クラン
キング中のステップモータ１５ａの初期化が可能とな
る。

【００６３】尚、本実施例では、初期化の位置を全閉位
置としたが、全開位置等、他の基準位置としても良いこ
とは言うまでもない。

【００６４】その他、本発明は、バッテリ電圧に応じて
決める駆動速度（処理タイミング）の変化特性を、使用
するステップモータに応じて適宜変更したり、モータ駆
動回路４７をマイクロコンピュータ２１またはＥＧＲＶ
１５に一体化した構成としても良い等、要旨を逸脱しな
い範囲内で種々変更して実施できる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１の構成によれば、ＩＧのオン直後にステップ
モータの初期化を開始すると共に、初期化中は、バッテ
リ電圧に応じてステップモータの駆動速度を脱調が生じ
ないように可変するようにしたので、ＩＧオン直後のク
ランキング中でも、ステップモータを脱調させることな
く駆動することが可能となり、クランキング中のステッ
プモータの初期化が可能となる。これにより、従来のメ
インリレー制御回路が不要となり、回路構成簡単化・コ
ストダウンの要求を満たすことができる。しかも、請求
項１では、ステップモータとして４相ステップモータを
用い、初期化中に４相ステップモータを第１相と第３相
による２相ステップモータとして駆動し、この後又は前
に、第２相と第４相による２相ステップモータとして駆
動するようにしたので、４相駆動時よりもロータの回転
が安定すると共に、いずれか１相の励磁コイル又は配線
に断線が生じていたとしても、ステップモータの初期化
が可能となる。

【００６６】更に、請求項２では、バッテリ電圧が低い
ほどステップモータの駆動速度を遅くするように制御す
るので、初期化時のバッテリ電圧とステップモータの駆
動速度との関係が理想的なものとなり、初期化時のステ
ップモータの脱調効果を一層高めることができる。

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置全体の概略構成図

【図２】排気ガス還流弁（ＥＧＲＶ）の断面図

【図３】制御系を示すブロック図

【図４】ＥＧＲＶ制御ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図５】目標ステップ数の算出に用いるテーブルを示す
図

【図６】スロットル開度ＴＡとスロットル開度補正係数
ＫＥＧＶＴＡとの関係を説明する図

【図７】現在のモードとテーブル名から新たなモードを
求めるために参照する二次元テーブルを示す図

【図８】排気ガス還流弁が駆動停止から開弁状態にされ
るときのモード及び駆動信号を示す図

【図９】排気ガス還流弁が駆動停止から閉弁状態にされ
るときのモード及び駆動信号を示す図

【図１０】排気ガス還流弁が開弁状態から停止状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１１】排気ガス還流弁が閉弁状態から停止状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１２】排気ガス還流弁が開弁状態から閉弁状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１３】排気ガス還流弁が閉弁状態から開弁状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１４】バルブの作動方向反転時のステップモータ駆
動パルスの波形を示す図

【図１５】モードとディレイ時間との関係を示す図

【図１６】初期化実行条件成立判定ルーチンの処理の流
れを示すフローチャート

【図１７】初期化制御ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図１８】駆動速度制御ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図１９】バッテリ電圧ＶＢと処理タイミングとの関係
を規定するテーブルを示す図

【図２０】バッテリ電圧ＶＢ，ステップモータの発生ト
ルク及び駆動速度との関係を説明する図

【図２１】ステップモータの駆動原理を説明する図

【符号の説明】

１５…排気ガス還流弁（ＥＧＲＶ）、１５ａ…ステップ
モータ、２１…マイクロコンピュータ（初期化開始手
段，駆動速度制御手段，電圧検出手段）、３２…エンジ
ン（内燃機関）、４５…排気ガス管流通路、５６…ＥＧ
Ｒクーラ、４９…イグニッションスイッチ（ＩＧ）、５
１…外側圧縮コイルばね、５２…内側圧縮コイルばね、
５３…励磁コイル、５４…ロータ、５６…モータシャフ
ト、５８…シャフト、５７…バルブ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｆ０２Ｄ 41/20 ３１０Ｆ０２Ｄ 41/20 ３１０ＤＨ０２Ｐ 8/12 Ｈ０２Ｐ 8/00 Ｈ 8/22 Ｋ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/07 550 F02M 25/07 580 F02D 11/02 F02D 45/00 395 F02D 41/20 310 H02P 8/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系から排気ガスの一部を
吸気系へ還流させるための排気ガス還流通路の途中に設
けられた排気ガス還流弁をステップモータで駆動するよ
うにした排気ガス還流弁制御装置において、バッテリ電圧を検出する電圧検出手段と、イグニッションスイッチのオン直後に前記ステップモー
タの初期化を開始する初期化開始手段と、前記ステップモータの初期化中に前記バッテリ電圧に応
じて前記ステップモータの駆動速度を可変する駆動速度
制御手段とを備え、前記ステップモータとして４相ステップモータを用い、前記駆動速度制御手段は、初期化中に前記４相ステップ
モータを第１相と第３相による２相ステップモータとし
て駆動し、この後又は前に、第２相と第４相による２相
ステップモータとして駆動することを特徴とする排気ガ
ス還流弁制御装置。
【請求項２】前記駆動速度制御手段は、前記バッテリ
電圧が低いほど前記ステップモータの駆動速度を遅くす
るように制御することを特徴とする請求項１に記載の排
気ガス還流弁制御装置。