JP4380765B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路を開閉するバルブを駆動するモータの過熱保護装置を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。

［従来の技術］
従来より、内燃機関の制御装置として、スロットルバルブよりも下流側に、内燃機関（エンジン）の燃焼室内に混合気の吸気渦流を発生させる吸気流制御バルブを配設した内燃機関の吸気制御装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。これは、図１２に示したように、内部にエンジンの吸気通路１０１が形成された吸気管１０２と、吸気通路１０１の通路断面積を絞る吸気流制御バルブ１０３と、この吸気流制御バルブ１０３の回転軸１０４を駆動するアクチュエータとを備えている。

アクチュエータは、モータ１０５、ウォームギヤ１１１、ヘリカルギヤ１１２、弾性部材１１３、出力用スパーギヤ１１４および入力用スパーギヤ１１５等によって構成されている。また、アクチュエータには、吸気流制御バルブ１０３のバルブ開度を検出する非接触式のバルブ開度センサが搭載されている。このバルブ開度センサは、入力用スパーギヤ１１５に保持固定されたマグネット１１６、およびこのマグネット１１６に対向配置されて、マグネット１１６の磁力により磁化される一対の分割ヨーク（磁性体）、およびこれらの分割ヨークの対向部間に形成される磁気検出ギャップに配置されたホールＩＣ１１７等によって構成されている。ここで、１１９は、全開ストッパである。

そして、モータ１０５は、吸気流制御バルブ１０３の実開度が、エンジンの運転状況に対応して設定される目標開度となるように、そのコイルへの供給電力が可変制御される。 ここで、一般的に、エンジン始動時やアイドル運転時に、吸気流制御バルブ１０３の実開度が、吸気流制御バルブ１０３を全閉した全閉開度の状態となるようにモータ１０５への供給電力を制御して、エンジンの燃焼室内において吸気渦流（タンブル流、スワール流）を発生させ、エンジンの通常運転時に、吸気流制御バルブ１０３の実開度が、吸気流制御バルブ１０３を全開した全開開度の状態となるようにモータ１０５のコイルへの供給電力を制御して、吸入空気を吸気通路１０１内においてストレートに通過させ、吸気渦流の発生を停止するように吸気制御を行っている。

［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載の吸気渦流発生装置においては、吸気流制御バルブ１０３の開度を目標開度になるように、モータ１０５のコイルへの供給電力を可変制御している。
ここで、極低温環境下（例えば−３５℃以下）においては、吸気流制御バルブ１０３の周辺に付着したデポジットが硬化したり、吸気流制御バルブ１０３が凍結固着したり、各摺動部を潤滑する潤滑油やグリースの粘性が増加したりする。すると、各部の線膨張係数の変化による吸気管１０２の通路壁面と吸気流制御バルブ１０３との摺動等により、モータ１０５の駆動負荷が大きくなり、吸気流制御バルブ１０３またはモータ１０５の制御応答性が悪化するという問題がある。

一方、モータの過熱によるコイルの焼損を防止するために、モータに印加する駆動デューティ比が最大値（１００％デューティ比）である状態が所定時間以上継続したり、モータへの連続通電時間が所定時間以上継続したりすると、モータのコイルへの電力の供給を停止するようにしたモータ過熱防止装置が公知である。
ここで、特許文献１に記載の吸気渦流発生装置にモータ過熱防止装置を付加することが考えられる。この場合には、上述したように、極低温環境下で応答性が悪化していると、モータに電力を供給して吸気流制御バルブの実開度を目標開度となるように駆動し続けても、吸気流制御バルブが回転しないため、吸気流制御バルブの実開度と目標開度とが縮まらず、駆動デューティ比が最大値（１００％デューティ比）である状態まで急増してモータのコイルに最大のモータ駆動電流が流れる。

このため、駆動デューティ比が最大値（１００％デューティ比）である状態が所定時間以上継続した場合には、モータのコイルの過熱限界温度まで一気に上昇してしまいモータのコイルが焼損する可能性が非常に高い。このため、仮に吸気流制御バルブの実開度が目標開度に到達する前であっても、モータのコイルへの電力の供給を停止してしまうという問題がある。
特開２００７ー０６８３７８号公報

本発明の目的は、極低温環境下でモータまたはバルブの制御応答性が悪化している時であっても、バルブの開度を目標開度に制御することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、制御ユニットは、モータへの供給電力が最大値である状態が、所定時間以上継続している時に、モータへの供給電力を所定値以下に制限するようにしている。あるいはモータへの連続通電時間が、所定時間以上継続している時に、モータへの供給電力を所定値以下に制限するようにしている。
ここで、モータへの供給電力を所定値以下に制限するとは、モータへの電力の供給を停止することも含んでいる。
また、制御ユニットは、モータの温度に相関のある温度変化を検出する温度センサを有している。そして、制御ユニットは、温度センサで検出した温度が低い程、上記の所定時間を長くするようにしている。すなわち、低温時は、高温時よりも、モータの過熱限界温度に対して余裕があるため、上記の所定時間を長くする。これによって、極低温環境下でモータまたはバルブの制御応答性が悪化している時であっても、モータへの供給電力が最大値である状態、あるいはモータへの連続通電時間を、従来よりも長くとれるので、バルブの開度を目標開度に制御することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、温度センサは、モータの周囲の雰囲気温度を検出する。例えば車両の車室外温度、車両の車室内温度、車両のエンジンルーム温度、アクチュエータの温度、モータの温度、スイッチング素子の温度等である。
請求項３に記載の発明によれば、温度センサは、内燃機関の始動時または始動直後の、内燃機関の温度を検出する。例えば車両の車室内温度、車両のエンジンルーム温度、アクチュエータの温度、モータの温度、スイッチング素子の温度、吸気温度、内燃機関の温度（吸気管温度、冷却水温度、潤滑油温度）、バルブの回転軸の軸受けのグリース温度等である。

請求項４に記載の発明によれば、モータへの供給電力が最大値である状態とは、モータに印加されるモータ印加電圧またはデューティ比が最大値（例えばデューティ比１００％）である状態のことである。
請求項５に記載の発明によれば、モータへの供給電力が最大値である状態とは、モータに供給されるモータ駆動電流または供給電流量が最大値である状態のことである。

請求項６に記載の発明によれば、制御ユニットは、バルブの開度を検出するバルブ開度センサを有している。そして、制御ユニットは、バルブ開度センサの出力からバルブの実開度を検出し、バルブの実開度が目標開度となるように、モータへの供給電力をフィードバック制御する。
ここで、目標開度は、例えばアクセル開度、吸気温度、内燃機関の温度、クランク角度、エンジン回転速度等の内燃機関の運転状態（運転状況）に対応して設定される。

請求項７に記載の発明によれば、制御ユニットは、モータに対してＨブリッジ型に接続された４つのスイッチング素子を有するＨブリッジ回路、およびこのＨブリッジ回路を駆動制御するコンピュータを備えている。
請求項８に記載の発明によれば、モータは、Ｈブリッジ回路を介して、バッテリに接続されている。また、コンピュータは、バッテリの電圧が小さい程、所定時間を長くするようにしている。これによって、極低温環境下でモータまたはバルブの制御応答性が悪化している時であっても、モータへの供給電力が最大値である状態、あるいはモータへの連続通電時間を、従来よりも長くとれるので、バルブの開度を目標開度に制御することが可能となる。

請求項９に記載の発明によれば、コンピュータは、所定のデューティ比のパルス信号を所定の周期で発生するパルス信号発生手段、およびバルブの開度と目標開度との偏差に基づいて、パルス信号のデューティ比を設定するデューティ比設定手段を有している。ここで、モータへの供給電力が最大値である状態とは、コンピュータからＨブリッジ回路に出力される、パルス信号のデューティ比が最大値である状態のことである。

請求項１０に記載の発明によれば、バルブとして、内燃機関の燃焼室内に吸気渦流を発生させる吸気渦流発生装置の弁体である吸気流制御バルブを採用している。なお、バルブとして、内燃機関の吸気通路を開閉する吸気通路開閉装置の弁体である吸気制御バルブ、あるいは内燃機関の燃焼室に供給するための吸入空気の流量を制御する電子スロットル制御装置の弁体であるスロットルバルブを用いても良い。

本発明を実施するための最良の形態は、モータへの供給電力が最大値である状態、あるいはモータへの連続通電時間が、所定時間以上継続している時に、モータへの供給電力を所定値以下に制限する内燃機関の制御装置において、極低温環境下でモータまたはバルブの制御応答性が悪化している時であっても、バルブの開度を目標開度に制御するという目的を、温度センサで検出した温度が低い程、上記の所定時間を長くすることで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図１０は本発明の実施例１を示したもので、図１は内燃機関の吸気制御装置を示し図で、図２（ａ）は吸気流制御バルブの全閉位置を示した図で、図２（ｂ）は吸気流制御バルブの全開位置を示した図で、図３はバルブユニット（カートリッジ）を示した図で、図４は吸気渦流発生装置を示した図で、図５はエンジン制御システムを示した図で、図６はＨブリッジ回路およびマイクロコンピュータを示した図である。

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、複数の気筒を有する内燃機関（例えば４気筒ガソリンエンジン：以下エンジンと言う）の各気筒毎の燃焼室に吸入空気（吸気）を供給するための吸気通路を開閉する内燃機関の吸気制御装置（吸気通路開閉装置）として使用されるものである。
そして、内燃機関の吸気制御装置（吸気通路開閉装置）は、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に供給される吸入空気の流量（吸入空気量）を制御する電子スロットル制御装置と、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において混合気の燃焼を促進させるための吸気渦流を生成する吸気渦流発生装置とを備えている。

ここで、エンジンは、エアクリーナのフィルタエレメント１３で濾過された清浄な吸入空気とインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）１４より噴射された燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーにより出力を発生するもので、吸気行程、圧縮行程、膨張（燃焼）行程、排気行程の４つの行程（ストローク）を周期（サイクル）として繰り返す４サイクルエンジンが採用されている。エンジンは、インテークマニホールド１の下流端に気密的に結合されるシリンダヘッド、およびこのシリンダヘッドとの間に燃焼室を形成するシリンダブロック等によって構成されている。
インテークマニホールド１の下流部（またはシリンダヘッド）には、エンジンの各気筒毎の吸気ポート内に最適なタイミングで燃料を噴射するインジェクタ１４が取り付けられている。
また、シリンダヘッドには、先端部が各気筒毎の燃焼室内に露出するようにスパークプラグ１５が取り付けられている。

そして、シリンダヘッドの一方側に形成される複数のインテークポート（吸気ポート）１６は、ポペット型のインテークバルブ（吸気バルブ）１７によって開閉され、また、シリンダヘッドの他方側に形成される複数のエキゾーストポート（排気ポート）１８は、ポペット型のエキゾーストバルブ（排気バルブ）１９によって開閉される。
そして、シリンダヘッドの内部に形成されるシリンダボア内には、連接棒を介して、クランクシャフトに連結されたピストン２０が摺動自在に支持されている。また、シリンダブロックには、エンジンのウォータジャケット２１に循環供給されるエンジン冷却水の温度（冷却水温）を検出する冷却水温センサ２２が搭載されている。

エンジンの吸気管は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸入空気を供給するための吸気通路が形成されたケーシング（インテークダクト、吸気導入ダクト）である。
また、本実施例の吸気管には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸入空気量を検出するエアフローメータ２３が搭載されている。なお、インテークマニホールド１よりも吸気流方向の上流側の吸気管の内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通する１つの共通吸気通路（内燃機関の吸気通路）２４が形成されている。
エンジンの排気管は、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを排気浄化装置２５を経由して外部に排出するための排気通路を形成するケーシング（エキゾーストダクト、排気導出ダクト）である。本実施例では、排気浄化装置２５として、例えば排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒が採用されている。
また、本実施例の排気管には、排気ガスセンサ２６が搭載されている。

ここで、本実施例の電子スロットル制御装置は、スロットルバルブ２のバルブ開度に相当するスロットル開度に応じて、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸い込まれる吸入空気の流量（吸入空気量）を可変制御するシステムである。
電子スロットル制御装置は、エンジンの吸気管の途中に設置されたスロットルボディ、吸気管の内部（共通吸気通路２４）を流れる吸入空気量を可変するバタフライ型のスロットルバルブ２、およびこのスロットルバルブ２を閉弁作動方向（または開弁作動方向）に付勢するリターンスプリング（またはデフォルトスプリング）等によって構成されている。

また、スロットルボディには、スロットルバルブ２を支持固定するシャフト（回転軸）を開弁作動方向（または閉弁作動方向）に駆動するアクチュエータが搭載されている。このアクチュエータは、電力の供給を受けると駆動力を発生するモータ（第１モータ）１１、およびこのモータ１１の駆動力をスロットルバルブ２のシャフトに伝達する動力伝達機構（例えば歯車減速機構）等を有している。
ここで、スロットルバルブ２を駆動するモータ１１は、エンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵと言う）６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バッテリに電気的に接続されている。

ここで、本実施例の吸気渦流発生装置は、自動車等の車両のエンジンルームに設置されて、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通する複数の第１、第２吸気通路３１、３２の通路断面積を絞ることで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において縦方向の旋回流（吸気渦流、タンブル流）を発生させるシステムである。
この吸気渦流発生装置は、電子スロットル制御装置と共に、エンジンの吸気系統に組み込まれている。そして、吸気渦流発生装置は、バルブユニットを、インテークマニホールド１の内部（ハウジング格納室）にピンロッド（回転軸、シャフト）４の軸線方向（回転軸方向）に一定の間隔で並列的に複数配置した多連一体型の吸気通路開閉装置（バルブ開閉装置）である。

また、吸気渦流発生装置は、エンジンの吸気管のスロットルボディおよびサージタンクよりも吸気流方向の下流側に結合されたインテークマニホールド１と、このインテークマニホールド１の内部（複数の第１、第２吸気通路３１、３２）を流れる吸入空気を制御する吸気制御弁としての複数の吸気流制御弁（タンブル制御弁、バルブユニット：以下ＴＣＶと呼ぶ）と、これらのＴＣＶの弁体である吸気流制御バルブ３の内部に圧入嵌合されたピンロッド４と、このピンロッド４を介して、複数のＴＣＶのバルブ開度（回転角度）を一括変更することが可能なアクチュエータと、ＴＣＶのバルブ開度を、電子スロットル制御装置、点火装置、燃料噴射装置等の各システムと関連して制御するＥＣＵ６とによって構成されている。

本実施例のインテークマニホールド１は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通する複数の第１吸気通路（流体流路、分岐吸気通路）３１を形成するケーシング（吸気導入ダクト）である。
このインテークマニホールド１の内部には、断面方形状の第１吸気通路３１および断面方形状のハウジング格納室３３が気筒数に対応した個数形成されている。各第１吸気通路３１は、シリンダヘッドの各吸気ポート１６に互いに独立して接続されている。各ハウジング格納室３３の内部には、それぞれ対応したＴＣＶ（バルブユニット）、特にハウジング３５が嵌合保持されている。

また、複数のＴＣＶは、インテークマニホールド１のハウジング格納室３３内に格納さたハウジング３５、およびこのハウジング３５の内部（第２吸気通路３２）に開閉自在に設置された吸気流制御バルブ３等によって構成されている。なお、本実施例では、ハウジング３５と吸気流制御バルブ３とによって、インテークマニホールド１のハウジング格納室３３内に嵌合保持されるバルブユニット（カートリッジ）を構成する。また、インテークマニホールド１、複数の吸気流制御バルブ３および複数のハウジング３５は、樹脂材料によって一体的に形成されている。

ここで、複数のバルブユニットは、複数のハウジング３５毎に、インテークマニホールド１の各第１吸気通路３１に対応して接続され、且つシリンダヘッドの各吸気ポート１６に対応して接続される複数の第２吸気通路（流体流路）３２を有している。すなわち、各ハウジング３５の内部には、断面方形状の第２吸気通路３２がそれぞれ形成されている。これらの第２吸気通路３２は、インテークマニホールド１の各第１吸気通路３１よりも吸気流方向の下流側に配設されて、シリンダヘッドの各吸気ポート１６を介して、エンジンの各気筒毎の燃焼室に互いに独立して接続されている。
各ハウジング３５は、各吸気流制御バルブ３を開閉自在に収容している。

複数の吸気流制御バルブ３は、各ハウジング３５の軸線方向（吸気流方向）に対して直交する方向に回転中心軸線を有し、１本のピンロッド４に串刺し状態となるように結合された回転型のバルブである。これらの吸気流制御バルブ３は、各第２吸気通路３２の開口面積が最大となる全開位置から、各第２吸気通路３２の開口面積が最小となる全閉位置に至るまでのバルブ作動範囲にて回転角度（バルブ開度）が変更されることで、各ハウジング３５に対して相対回転して各第２吸気通路３２を開閉する。つまり各第２吸気通路３２の通路断面積を絞る。

ここで、複数の吸気流制御バルブ３は、エンジン始動時またはアイドル運転時に、図２（ａ）に示したように、アクチュエータ、特にモータ１２の駆動力を利用して全閉される。すなわち、複数のＴＣＶのバルブ開度が、全閉開度の状態（全閉位置）となるように制御される。
なお、吸気流制御バルブ３の全閉位置とは、吸気流制御バルブ３（または第２吸気通路３２）を全閉した全閉開度の状態のことである。そして、全閉位置は、吸気流制御バルブ３の作動可能範囲の他方側の限界位置、つまりジョイントシャフト４３の外周に嵌合固定されたストッパレバー４５の全閉ストッパ部が全閉ストッパ（図示せず）に突き当たって、これ以上の吸気流制御バルブ３の全閉作動が規制される全閉側規制位置である。

また、複数の吸気流制御バルブ３は、エンジンの通常運転時に、図２（ｂ）に示したように、モータ１２の駆動力を利用して全開される。すなわち、複数のＴＣＶのバルブ開度が、全開開度の状態（全開位置）となるように制御される。
なお、吸気流制御バルブ３の全開位置とは、吸気流制御バルブ３（または第２吸気通路３２）を全開した全開開度の状態のことである。そして、全開位置は、吸気流制御バルブ３の作動可能範囲の一方側の限界位置、つまりストッパレバー４５の全開ストッパ部が全開ストッパに突き当たって、これ以上の吸気流制御バルブ３の全開作動が規制される全開側規制位置である。
また、複数の吸気流制御バルブ３は、エンジン停止時にモータ１２への電力の供給が停止されると、例えばスプリング等の付勢力によって全開位置（または全開位置より僅かに閉じた中間開度の状態（中間位置））に戻される。

ここで、複数のバルブユニットは、複数の吸気流制御バルブ３毎に、ピンロッド４の回転軸方向に貫通する多角穴（四角穴）を有している。また、複数の吸気流制御バルブ３は、ピンロッド４の周囲を取り囲むように配設された円筒状の回転軸（バルブ軸）４１を有し、このバルブ軸４１から回転軸方向に対して垂直な半径方向の一方側（片側）に向けて延ばされた板状弁体（バルブ体）である。
また、複数の吸気流制御バルブ３は、その回転中心を成すバルブ軸４１が、吸気流制御バルブ３のバルブ中心部よりも、吸気流制御バルブ３の板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の片側（図示下方側）に偏った位置に設置されている。したがって、吸気流制御バルブ３は、片持ち式のバルブを構成している。
また、本実施例では、吸気流制御バルブ３のバルブ上端面の一部（中央部）、つまりバルブ軸側に対して反対側のバルブ上端面を切り欠くことで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内においてタンブル流を発生させるための長方形状の開口部（切欠き部、スリット）４２を形成している。なお、この開口部４２は設けなくても良い。また、本実施例では、吸気流制御バルブ３のバルブ左右側面の一部を切り欠くことで、開口部（主開口部）４２よりも開口面積が小さい副開口部を形成しても良い。

ここで、本実施例のピンロッド４は、圧入嵌合によって複数の吸気流制御バルブ３毎に形成される各多角穴の内部に挿入されている。このピンロッド４は、複数の吸気流制御バルブ３の各バルブ軸４１を串刺し状態となるように結合することで、全ての吸気流制御バルブ３を連動可能に連結する１本の駆動軸である。また、ピンロッド４は、複数のＴＣＶのバルブ開度を変更する回転軸であって、複数の吸気流制御バルブ３毎に設けられる各多角穴の内周に圧入固定されている。
また、ピンロッド４は、その回転軸方向に垂直な断面が多角形状（例えば四角形状）に形成された多角断面シャフト（角形鋼製シャフト）であって、金属材料によって一体的に形成されている。

ここで、本実施例のピンロッド４の回転軸方向の他端側（アクチュエータ側）の外周には、円筒形状のジョイントシャフト４３が嵌合保持されている。このジョイントシャフト４３は、その回転軸方向に垂直な断面が円筒形状に形成された円筒断面シャフトであって、金属材料によって一体的に形成されている。
本実施例のジョイントシャフト４３は、ピンロッド４の外周に嵌合保持されて、アクチュエータの最終減速ギヤ４４およびこの最終減速ギヤ４４を保持固定するストッパレバー４５をピンロッド４に連結する部品である。

本実施例のアクチュエータは、電力の供給を受けて駆動力を発生するモータ（第２モータ）１２と、このモータ１２のモータシャフト（モータ軸、出力軸）の回転運動をピンロッド４に伝達するための動力伝達機構と、モータ１２および動力伝達機構を内蔵するアクチュエータ本体５とを備えた電動式アクチュエータによって構成されている。
動力伝達機構は、モータ１２の回転速度を所定の減速比となるように減速すると共に、モータ１２の駆動力（モータトルク）を増大させる歯車減速機構によって構成されている。
この歯車減速機構は、モータ１２のモータシャフトに固定されたウォームギヤ、このウォームギヤに噛み合うヘリカルギヤ、このヘリカルギヤと同軸的に配設されて、ヘリカルギヤと一体的に回転する中間減速ギヤ、およびこの中間減速ギヤに噛み合う最終減速ギヤ４４を有している。これらの各ギヤは、アクチュエータ本体５、特にアクチュエータケースの内部に回転自在に収容されている。
また、ウォームギヤとヘリカルギヤとを使用しているため、モータ１２への電力供給を停止している時に、ピンロッド４に回転する力を加えてもウォームギヤは回転しないのでピンロッド４は回転しない。すなわち、モータ１２を通電してモータ１２のモータシャフトに駆動力を発生させない限り、ウォームギヤのセルフロック効果が働き、複数の吸気流制御バルブ３は回転しない。
ここで、ピンロッド４または最終減速ギヤ４４に、全ての吸気流制御バルブ３を開弁作動方向または閉弁作動方向に付勢するスプリングを組み付けても良い。

最終減速ギヤ４４は、樹脂材料によって円弧状に一体的に形成されている。この最終減速ギヤ４４の内部には、インテークマニホールド１に支持固定された全開ストッパ（全開ストッパスクリュー）または全閉ストッパ（全閉ストッパスクリュー）に選択的に係止されるストッパレバー４５がインサート成形されている。そのストッパレバー４５は、Ｌ字状に折り曲げられた折り曲げ部４６を有している。
ストッパレバー４５の折り曲げ部４６の回転方向の一方側（開弁作動方向）には、全開ストッパに係止される全開ストッパ部が設けられている。これにより、ストッパレバー４５の全開ストッパ部が全開ストッパに突き当たると、ＴＣＶのバルブ開度が全開開度の状態（全開位置）となるように規制される。
また、ストッパレバー４５の折り曲げ部４６の回転方向の他方側（閉弁作動方向）には、全閉ストッパに係止される全閉ストッパ部が設けられている。これにより、ストッパレバー４５の全閉ストッパ部が全閉ストッパに突き当たると、ＴＣＶのバルブ開度が全閉開度の状態（全閉位置）となるように規制される。

モータ１２は、ＥＣＵ６によって電子制御されるＨブリッジ回路４７を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。このモータ１２は、そのモータシャフトに一体化されたロータ（アーマチャ）、およびこのロータの外周側に対向配置されたステータ（フィールド）等によって構成されたブラシ付きの直流（ＤＣ）モータである。
そして、モータ１２のロータは、コイルが巻装されたコアを有している。また、モータ１２のステータは、内周に複数の永久磁石（マグネット）を保持したモータヨーク（磁性体）またはモータフレームを有している。
なお、ブラシ付きのＤＣモータの代わりに、ブラシレスＤＣモータや、誘導電動機または同期電動機等の交流（ＡＣ）モータを用いても良い。

ここで、例えばロータのコイルが電力の供給を受けると、ピンロッド４を介して吸気流制御バルブ３を駆動する駆動力を発生するモータ１２は、Ｈブリッジ回路４７を介して、ＥＣＵ６によって通電制御（駆動）されるように構成されている。このＥＣＵ６には、Ｈブリッジ回路４７、Ａ／Ｄ変換回路４８、入出力回路（Ｉ／Ｏポート）４９およびマイクロコンピュータ５０が設けられている。
なお、Ｈブリッジ回路４７は、４つのＭＯＳ−ＦＥＴ（以下第１〜第４半導体スイッチング素子と言う）５１〜５４をブリッジ接続して構成されている。そして、第１、第３半導体スイッチング素子５１、５３のドレインは、バッテリの＋側に接続されている。また、第２、第４半導体スイッチング素子５２、５４のソースは、接地（バッテリの−側に接続）されている。また、第１半導体スイッチング素子５１のソースと第２半導体スイッチング素子５２のドレインとを結ぶ第１導電線（結線）の中点と、第３半導体スイッチング素子５３のソースと第４半導体スイッチング素子５４のドレインとを結ぶ第２導電線（結線）の中点とを接続する電流路の途中にモータ１２のコイルが接続されている。

また、ＥＣＵ６は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、マイクロコンピュータ５０のメモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、電子スロットル制御装置のモータ１１および吸気渦流発生装置のモータ１２を電子制御する。また、ＥＣＵ６は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、マイクロコンピュータ５０のメモリ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づく各エンジン制御が強制的に終了されるように構成されている。なお、エンジン停止時に、吸気渦流発生装置のモータ１２の駆動力またはスプリング等の付勢力を利用して、複数の吸気流制御バルブ３が全開位置（または全閉位置）より僅かに閉弁作動方向（または開弁作動方向）に閉じた（または開いた）中間開度の状態（中間位置）に保持された状態で停止するようにしても良い。

また、ＥＣＵ６は、ＴＣＶのバルブ開度（またはバルブ位置）を検出するバルブ開度センサ７、エンジンを冷却する冷却水の温度（冷却水温、内燃機関の機関温度）を検出する冷却水温センサ２２、エンジンの各気筒の燃焼室に吸い込まれる吸入空気の流量を検出するエアフローメータ２３、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの状態（空燃比等）を検出する排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素センサ）２６等の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換回路４８によってＡ／Ｄ変換された後に、Ｉ／Ｏポート４９を経てマイクロコンピュータ５０に入力されるように構成されている。

また、ＥＣＵ６は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ６１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ６２、スロットルバルブ２のバルブ開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ６３、エンジンの各気筒の燃焼室に吸い込まれる吸入空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ６４、モータ１１、１２の電源電圧であるバッテリの電圧値（バッテリ電圧）を検出するバッテリ電圧センサ６５、および自動車等の車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ等の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換回路４８によってＡ／Ｄ変換された後に、Ｉ／Ｏポート４９を経てマイクロコンピュータ５０に入力されるように構成されている。

これらの冷却水温センサ２２、エアフローメータ２３、クランク角度センサ６１、アクセル開度センサ６２、スロットル開度センサ６３、吸気温センサ６４、バッテリ電圧センサ６５および車速センサ等によって、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段、モータ１２の周囲環境変動（例えば温度の変化、電源電圧（バッテリ）の変動等）を検出する環境変動検出手段、自動車等の車両の走行状態を検出する走行状態検出手段が構成される。

そして、これらの各種センサからのセンサ信号は、マイクロコンピュータ５０のメモリに格納された制御プログラムまたは制御ロジックの制御周期毎に繰り返し読み込まれる。 ここで、冷却水温センサ２２は、ＴＣＶのモータ１２の温度に相関のある温度変化を検出する温度センサとしても利用されている。そして、冷却水温センサ２２は、エンジン始動時または始動直後の、エンジン温度を検出する温度センサである。また、冷却水温センサ２２は、モータ１２の周囲の雰囲気温度を検出する温度センサである。
また、クランク角度センサ６１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３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。

バルブ開度センサ７は、ピンロッド４の回転軸方向の他端部に固定された磁石（以下マグネットと呼ぶ）７１と、このマグネット７１より放出される磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有するホールＩＣ７２と、マグネット７１より出た磁束をホールＩＣ７２に集中させるための分割型ヨーク（図示せず）とを備え、ピンロッド４、特にマグネット７１の回転角度に対するホールＩＣ７２の出力変化特性を利用してＴＣＶのバルブ開度を検出する非接触式の回転角度検出装置である。すなわち、バルブ開度センサ７は、一対の分割型ヨーク（磁性体）の対向部間に形成される磁束検出ギャップ、つまりホールＩＣ７２を通過する磁束密度の変化に基づいてＴＣＶのバルブ開度を検出する。

マグネット７１は、長期間磁力を安定して発生し続ける永久磁石であって、ホールＩＣ７２および分割型ヨークに向かって磁束を放出する。このマグネット７１は、アクチュエータケースおよびホールＩＣ７２に対して相対回転するマグネットロータ７３に接着剤等の固定手段を用いて保持固定されている。また、マグネット７１を保持したマグネットロータ７３は、樹脂材料によって一体的に形成されており、センサ固定レバー７４をインサート成形している。

そして、マグネット７１およびこのマグネット７１を保持するマグネットロータ７３は、検出対象物としての複数の吸気流制御バルブ３およびピンロッド４の回転に伴って回転するように、ピンロッド４の回転軸方向の他端部に嵌合保持されたセンサ固定レバー７４に保持固定されている。なお、マグネット７１の代わりに、電力の供給を受けると磁力を発生する電磁石を用いても良い。また、マグネット７１を保持したマグネットロータ７３をストッパレバー４５に取り付けても良い。

ホールＩＣ７２は、一対の分割型ヨーク（磁性体）の対向部間に形成される磁束検出ギャップに配置されて、マグネット７１と共に磁気回路を形成する。このホールＩＣ７２は、アクチュエータ本体５、特にアクチュエータケースのセンサ搭載部に保持固定されている。また、ホールＩＣ７２は、磁束検出ギャップを通過する磁束密度（ホールＩＣ７２を鎖交する磁束密度）に応じた出力が変化する非接触式の磁気検出素子を構成するホール素子と、このホール素子の出力を増幅する増幅回路とを一体化したＩＣ（集積回路）であって、磁束検出ギャップを通過する磁束密度に対応した電圧信号を出力する。これにより、ホールＩＣ７２からは、ＥＣＵ６に向けてセンサ出力電圧が出力される。
そして、ホールＩＣ７２からの出力信号（バルブ開度信号、アナログ信号）は、所定のサンプリング周期毎に繰り返しＡ／Ｄ変換回路４８を介して取り込まれる。

また、ＥＣＵ６は、バルブ開度センサ７より出力されたバルブ開度信号に基づいて、吸気流制御バルブ３の現在位置を計測するバルブ位置検出手段として機能する。なお、バルブ開度センサ７の代わりに、モータ１２のロータ位置を検出するロータ位置検出手段を設けても良い。
また、ＥＣＵ６は、吸気渦流発生装置のモータ１２を流れるモータ駆動電流の電流値を検出する電流検出手段としての機能を有している。また、ＥＣＵ６の電流検出手段の代わりに、モータ１２を流れるモータ駆動電流の電流値を検出する電流センサを設けても良い。
Ａ／Ｄ変換回路４８は、バルブ開度センサ７より出力されたバルブ開度信号（バルブ開度センサ７の出力信号）を所定のサンプリング周期で取り込むサンプリング手段である。

マイクロコンピュータ５０は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）、電源回路、タイマー等の機能を含んで構成される周知の構造を備えている。
また、マイクロコンピュータ５０は、クランク角度センサ６１より出力された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として機能する。

また、マイクロコンピュータ５０は、Ｈブリッジ回路４７を駆動制御するモータ制御装置であって、所定のサンプリングタイミング毎にＡ／Ｄ変換回路４８より取り込んだバルブ開度センサ７の出力信号のＡ／Ｄ変換値からＴＣＶの実バルブ開度を算出するバルブ開度演算手段と、所定のデューティ比のＰＷＭ信号を所定の周期（ＰＷＭ周期）で発生するＰＷＭ信号発生手段（パルス信号発生手段）と、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度との偏差に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を設定するデューティ比設定手段とを備えている。

［実施例１の制御方法］
次に、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（吸気渦流発生装置）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７ないし図９はＥＣＵ（マイクロコンピュータ）によるＨブリッジ回路の駆動制御を示したフローチャートで、図１０（ａ）はエンジン始動時または始動直後の冷却水温に対する許容通電時間を示した特性図で、図１０（ｂ）はバッテリ電圧、ＴＣＶのバルブ開度、モータへの通電パターンを示したタイミングチャートである。

図７の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されているか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定結果がＮＯの場合には、図７の制御ルーチンを終了する。
このステップＳ１の判定結果がＹＥＳの場合には、イグニッションスイッチがＯＮしてから、設定時間（例えば０．５〜１５分間）が経過しているか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定結果がＮＯの場合には、図７の制御ルーチンを終了する。
また、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合には、ＴＣＶのモータ１２の連続通電時間（許容通電時間：Ｔ）の演算が完了していることを表す演算完了フラグがＯＮしているか否かを判定する（ステップＳ３）。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ８の判定処理に進む。

また、ステップＳ３の判定結果がＮＯの場合には、冷却水温センサ２２の出力信号をＡ／Ｄ変換回路４８を介して取り込む（ステップＳ４）。次に、Ａ／Ｄ変換回路４８でアナログ信号からデジタル信号に変換された、冷却水温センサ２２の出力信号のＡ／Ｄ変換値に基づいてモータ初期温度を検出（算出）する（モータ初期温度演算手段：ステップＳ５）。次に、冷却水温センサ２２の出力信号のＡ／Ｄ変換値に基づいて算出したモータ初期温度から、ＴＣＶのモータ１２の連続通電時間（許容通電時間：Ｔ）を演算する（ステップＳ６）。次に、演算完了フラグをＯＮする（ステップＳ７）。

ここで、モータ１２の許容通電時間（Ｔ）は、図１０（ａ）に示したように、モータ温度が−４０℃の時にＡ秒間（例えば１０秒間）、モータ温度が２０℃の時にＢ秒間（例えば６秒間）、モータ温度が１２０℃の時にＣ秒間（例えば３秒間）に設定されている。すなわち、低温時には、モータ１２の現在の周囲雰囲気温度からコイルが焼損する可能性の高い発熱限界温度（過熱限界温度）に到るまでの温度差が大きく余裕があるので、冷却水温センサ２２の出力信号、つまりモータ１２の温度が低い程、モータ１２の許容通電時間を長くし、モータ１２の温度が高い程、モータ１２の許容通電時間（Ｔ）を短くしている。

次に、アクセルペダルが踏み込まれているか否かを判定する。すなわち、アクセル開度センサ６２より出力されるアクセル開度信号から算出したアクセル開度が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果がＹＥＳの場合には、現在のエンジン運転状況がエンジン始動時（またはエンジン始動直後のアイドル運転時）であると判断できるので、図８の制御ルーチンに進んで、目標バルブ開度が全閉位置に設定される。
そして、マイクロコンピュータ５０は、複数の吸気流制御バルブ３をその作動可能範囲の限界位置（全閉ストッパ）に突き当てるように、すなわち、ジョイントシャフト４３を介して、ピンロッド４の外周に保持固定されたストッパレバー４５の全閉ストッパ部を全閉ストッパに突き当てるように、ＴＣＶのモータ１２に駆動力を発生させる。

ここで、複数の吸気流制御バルブ３の作動可能範囲の限界位置を、全閉位置学習制御によって算出される制御上の全閉ポイント（例えば全閉ストッパよりも僅かに開弁側に位置する制御上の全閉位置）としても良い。
このとき、マイクロコンピュータ５０は、複数の吸気流制御バルブ３を閉弁作動方向に動作させる駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、算出されたＤＵＴＹ比に対応したパルス信号（ＰＷＭ信号：パルス幅変調信号）を、Ｈブリッジ回路４７（特に第３半導体スイッチング素子５３のベース）に与える（パルス信号発生手段：ステップＳ１１）。

このとき、マイクロコンピュータ５０のＰＷＭ信号発生手段では、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全閉位置）との偏差に基づいて制御された所定のデューティ比のＰＷＭ信号を所定の周期で発生する（パルス信号発生手段）。
なお、Ｈブリッジ回路４７（特に第３半導体スイッチング素子５３のベース）に与えるＰＷＭ信号のデューティ比とは、ＴＣＶの実バルブ開度が目標バルブ開度（全閉位置）になるように、ＰＷＭ信号の発生周期（以下ＰＷＭ周期と言う）における、モータ１２のコイルを通電する通電オン（ＯＮ）期間とモータ１２のコイルへの通電を停止する通電オフ（ＯＦＦ）期間との比率（ＯＮ／ＯＦＦ比）のことである。

また、マイクロコンピュータ５０からＨブリッジ回路４７（特に第３半導体スイッチング素子５３のベース）に出力されるＰＷＭ信号のデューティ比が増加する程、モータ１２のコイルを流れるモータ駆動電流も増加する。
ここで、複数の吸気流制御バルブ３の全閉作動時には、第１半導体スイッチング素子５１をＯＮし、第２半導体スイッチング素子５２をＯＦＦし、第３半導体スイッチング素子５３をＯＦＦ／ＯＮし、第４半導体スイッチング素子５４をＯＮ／ＯＦＦする。これにより、Ｈブリッジ回路４７の第３、第４半導体スイッチング素子５３、５４がＰＷＭ制御される。
特に、Ｈブリッジ回路４７の第３半導体スイッチング素子５３のベースには、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全閉位置）との偏差に基づいてＰＷＭ制御されたＰＷＭ信号が入力される。これにより、吸気渦流発生装置のモータ１２のコイルにＰＷＭ信号のデューティ比に対応したモータ印加電圧が印加され、モータ１２のコイルに閉弁作動方向（正方向）のモータ駆動電流が流れる。

次に、ＴＣＶのモータ１２への電力供給（通電）を開始してから、許容通電時間（Ｔ：例えば３〜１０ｓｅｃ）よりも短い設定時間（例えばバルブ開度センサ７の出力信号をＡ／Ｄ変換するためにサンプリングする周期：サンプリング周期（例えば４０ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃ））が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１２の判定処理を繰り返す。
また、ステップＳ１２の判定結果がＹＥＳの場合には、バルブ開度センサ７の出力信号をＡ／Ｄ変換回路４８を介して取り込み、Ａ／Ｄ変換回路４８でＡ／Ｄ変換された、バルブ開度センサ７の出力信号のＡ／Ｄ変換値に基づいてＴＣＶの実バルブ開度を検出（算出）する（バルブ開度演算手段：ステップＳ１３）。

次に、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全閉位置）との偏差が所定値以上あるか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定結果がＮＯの場合には、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全閉位置）とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ８の判定処理を繰り返す。
また、ステップＳ１５の判定結果がＹＥＳの場合には、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比を最小値（例えば駆動デューティ比０％）に設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、Ｈブリッジ回路４７（特に第３半導体スイッチング素子５３のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定する。つまりＴＣＶのモータ１２のコイルへの電力の供給を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ１６）。その後に、図８の制御ルーチンを終了する。

また、ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳの場合には、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を最大値（例えばＤＵＴＹ比１００％）に設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、Ｈブリッジ回路４７（特に第３半導体スイッチング素子５３のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を１００％に設定する（ステップＳ１７）。次に、バルブ開度センサ７の出力信号をＡ／Ｄ変換回路４８を介して取り込み、Ａ／Ｄ変換回路４８でＡ／Ｄ変換された、バルブ開度センサ７の出力信号のＡ／Ｄ変換値に基づいてＴＣＶの実バルブ開度を検出（算出）する（バルブ開度演算手段：ステップＳ１８）。

次に、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全閉位置）とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ１９）。この判定結果がＹＥＳの場合には、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を最小値（例えばＤＵＴＹ比０％）に設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、Ｈブリッジ回路４７（特に第３半導体スイッチング素子５３のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定する。つまりＴＣＶのモータ１２のコイルへの電力の供給を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ２０）。その後に、図８の制御ルーチンを終了する。

また、ステップＳ１９の判定結果がＮＯの場合には、ＤＵＴＹ比を１００％およびＰＷＭ信号のデューティ比を１００％に設定してから、許容通電時間（Ｔ）が経過しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１３の制御処理（またはステップＳ１８の制御処理）に進む。
また、ステップＳ２１の判定結果がＹＥＳの場合には、Ｈブリッジ回路４７（特に第３半導体スイッチング素子５３のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定する。つまりＴＣＶのモータ１２のコイルへの電力の供給（ＯＦＦ）を停止する（ステップＳ２２）。次に、モータ・センサ異常ダイアグフラグ（ＦＤＩＡＧ）をＯＮする（ステップＳ２３）。その後に、図８の制御ルーチンを終了する。
ここで、ＦＤＩＡＧがＯＮすると、モータ・センサ異常（故障）をマイクロコンピュータ５０のメモリに記憶したり、インジケータランプ等の警告灯を点灯したり、音声等で知らせたりするダイアグ出力を発信する。

また、ステップＳ８の判定結果がＮＯの場合には、図９の制御ルーチンに進んで、目標バルブ開度が全開位置に設定される。
そして、マイクロコンピュータ５０は、複数の吸気流制御バルブ３をその作動可能範囲の限界位置（全開ストッパ）に突き当てるように、すなわち、ジョイントシャフト４３を介して、ピンロッド４の外周に保持固定されたストッパレバー４５の全開ストッパ部を全開ストッパに突き当てるように、ＴＣＶのモータ１２に駆動力を発生させる。

ここで、複数の吸気流制御バルブ３の作動可能範囲の限界位置を、全開位置学習制御によって算出される制御上の全開ポイント（例えば全開ストッパよりも僅かに閉弁側に位置する制御上の全開位置）としても良い。
このとき、マイクロコンピュータ５０は、複数の吸気流制御バルブ３を開弁作動方向に動作させる駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、算出されたＤＵＴＹ比に対応したＰＷＭ信号を、Ｈブリッジ回路４７（特に第２半導体スイッチング素子５２のベース）に与える（パルス信号発生手段：ステップＳ３１）。
このとき、マイクロコンピュータ５０のＰＷＭ信号発生手段では、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全開位置）との偏差に基づいて制御された所定のデューティ比のＰＷＭ信号を所定の周期で発生する（パルス信号発生手段）。

ここで、複数の吸気流制御バルブ３の全開作動時には、第１半導体スイッチング素子５１をＯＮし、第２半導体スイッチング素子５２をＯＮ／ＯＦＦし、第３半導体スイッチング素子５３をＯＦＦ／ＯＮし、第４半導体スイッチング素子５４をＯＦＦする。これにより、Ｈブリッジ回路４７の第２、第３半導体スイッチング素子５２、５３がＰＷＭ制御される。
特に、Ｈブリッジ回路４７の第２半導体スイッチング素子５２のベースには、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全開位置）との偏差に基づいてＰＷＭ制御されたＰＷＭ信号が入力される。これにより、吸気渦流発生装置のモータ１２のコイルにＰＷＭ信号のデューティ比に対応したモータ印加電圧が印加され、モータ１２のコイルに開弁作動方向（閉弁作動方向に対して逆方向）のモータ駆動電流が流れる。

次に、ＴＣＶのモータ１２への電力供給（通電）を開始してから、許容通電時間（Ｔ：例えば３〜１０ｓｅｃ）よりも短い設定時間（例えばサンプリング周期（例えば４０ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃ））が経過しているか否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ３２の判定処理を繰り返す。
また、ステップＳ３２の判定結果がＹＥＳの場合には、バルブ開度センサ７の出力信号をＡ／Ｄ変換回路４８を介して取り込み、Ａ／Ｄ変換回路４８でＡ／Ｄ変換された、バルブ開度センサ７の出力信号のＡ／Ｄ変換値に基づいてＴＣＶの実バルブ開度を検出（算出）する（バルブ開度演算手段：ステップＳ３３）。

次に、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全開位置）との偏差が所定値以上あるか否かを判定する（ステップＳ３４）。この判定結果がＮＯの場合には、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全開位置）とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ３５）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ８の判定処理を繰り返す。
また、ステップＳ３５の判定結果がＹＥＳの場合には、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比を最小値（例えば駆動デューティ比０％）に設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、Ｈブリッジ回路４７（特に第２半導体スイッチング素子５２のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定する。つまりＴＣＶのモータ１２のコイルへの電力の供給を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ３６）。その後に、図９の制御ルーチンを終了する。

また、ステップＳ３４の判定結果がＹＥＳの場合には、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を最大値（例えばＤＵＴＹ比１００％）に設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、Ｈブリッジ回路４７（特に第２半導体スイッチング素子５２のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を１００％に設定する（ステップＳ３７）。次に、バルブ開度センサ７の出力信号をＡ／Ｄ変換回路４８を介して取り込み、Ａ／Ｄ変換回路４８でＡ／Ｄ変換された、バルブ開度センサ７の出力信号のＡ／Ｄ変換値に基づいてＴＣＶの実バルブ開度を検出（算出）する（バルブ開度演算手段：ステップＳ３８）。

次に、ＴＣＶの実バルブ開度と目標バルブ開度（全開位置）とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ３９）。この判定結果がＹＥＳの場合には、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧または駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を最小値（例えばＤＵＴＹ比０％）に設定する。そして、マイクロコンピュータ５０は、Ｈブリッジ回路４７（特に第２半導体スイッチング素子５２のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定する。つまりＴＣＶのモータ１２のコイルへの電力の供給を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ４０）。その後に、図９の制御ルーチンを終了する。

また、ステップＳ３９の判定結果がＮＯの場合には、ＤＵＴＹ比を１００％およびＰＷＭ信号のデューティ比を１００％に設定してから、許容通電時間（Ｔ）が経過しているか否かを判定する（ステップＳ４１）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ３３の制御処理（またはステップＳ３８の制御処理）に進む。
また、ステップＳ４１の判定結果がＹＥＳの場合には、Ｈブリッジ回路４７（特に第２半導体スイッチング素子５２のベース）に与える、ＰＷＭ信号のデューティ比を０％に設定する。つまりＴＣＶのモータ１２のコイルへの電力の供給を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ４２）。次に、モータ・センサ異常ダイアグフラグ（ＦＤＩＡＧ）をＯＮする（ステップＳ４３）。その後に、図９の制御ルーチンを終了する。
ここで、ＦＤＩＡＧがＯＮすると、モータ・センサ異常（故障）をマイクロコンピュータ５０のメモリに記憶したり、インジケータランプ等の警告灯を点灯したり、音声等で知らせたりするダイアグ出力を発信する。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（吸気渦流発生装置）においては、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧および駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）が最大値（ＤＵＴＹ比１００％）である状態が、許容通電時間（Ｔ）以上継続した時点で、モータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧および駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）を最小値（ＤＵＴＹ比０％）に変更することで、モータ１２のコイルへの電力の供給を停止するようにしている。これにより、ＴＣＶのモータ１２のコイルの焼損を防止することができる。

ここで、極低温環境下（例えば−３５℃以下）においては、吸気流制御バルブ３の周辺に付着したデポジットが硬化したり、吸気流制御バルブ３が凍結固着したり、各摺動部を潤滑する潤滑油やグリースの粘性が増加したりする。すると、各部の線膨張係数の変化によって吸気流制御バルブ３のバルブ上端面およびバルブ両側面とハウジング３５の通路壁面との摺動等により、ＴＣＶのモータ１２の駆動負荷が大きくなり、吸気流制御バルブ３またはモータ１２の制御応答性が悪化するという問題がある。

そして、このような吸気流制御バルブ３またはモータ１２の制御応答性が悪化している時に、複数の吸気流制御バルブ３を全開位置（または全閉位置）から目標バルブ開度である全閉位置（または全開位置）に向けて全閉作動（または全開作動）させると、一気にＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧および駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）が最大値（ＤＵＴＹ比１００％）である状態となり、ＴＣＶのバルブ開度が目標バルブ開度に到達する前に、モータ１２への通電が切れてしまう。これにより、複数の吸気流制御バルブ３を全閉作動させることができず、エンジンの各気筒の燃焼室内に強いタンブル流を形成することができないという不具合があった。あるいは、複数の吸気流制御バルブ３を全開作動させることができず、必要な吸入空気量を得られず、エンジン出力が低下するという不具合があった。

そこで、本実施例の内燃機関の吸気制御装置（吸気渦流発生装置）においては、冷却水温センサ２２の出力信号のＡ／Ｄ変換値に基づいて算出したモータ初期温度から、ＴＣＶのモータ１２の連続通電時間（許容通電時間：Ｔ）を演算している。特に、モータ初期温度が低い程、許容通電時間（Ｔ）が長くなるように設定されている。すなわち、低温時は、高温時よりも、モータの過熱限界温度に対して余裕があるため、許容通電時間（Ｔ）が長くなるように設定される。

これによって、極低温環境下（例えば−３５℃以下）で吸気流制御バルブ３またはモータ１２の制御応答性が悪化している時であっても、図１０（ｂ）に示したように、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧および駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）が最大値（ＤＵＴＹ比１００％）である状態（またはモータ１２への連続通電時間）が長くなるので、従来よりもモータ１２への通電時間を長くとれる。これにより、ＴＣＶの実バルブ開度を目標バルブ開度に制御することが可能となる。
また、図１０（ｂ）に示したように、エンジン始動時には、スタータへの通電および低温環境下（例えば氷点下等）による一時的なバッテリ電圧低下時間帯がある。本実施例では、ＴＣＶのモータ１２のコイルに印加するモータ印加電圧および駆動デューティ比（ＤＵＴＹ比）が最大値（ＤＵＴＹ比１００％）である状態（またはモータ１２への連続通電時間）が長くなるので、上記の一時的なバッテリ電圧低下時間帯を越えてモータ１２への通電を実施することができるので、モータ１２のコイルに印加されるモータ印加電圧として通常のバッテリ電圧が得られる効果もある。

したがって、複数の吸気流制御バルブ３が全閉作動すると、エンジンのインテークマニホールド１の各第１吸気通路３１から各ハウジング３５の第２吸気通路３２に流入した吸気流が、殆ど吸気流制御バルブ３のバルブ上端面とハウジング３５の通路壁面との間の隙間（開口部４２）を通過して、吸気ポート１６の上層部に導入され、吸気ポート１６の上層部の天壁面に沿って流れる。そして、吸気ポート１６の上層部の天壁面に沿って流れる吸気流は、吸気ポート１６の吸気弁口（ポート開口部）から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの各気筒毎の燃焼室内において縦方向の吸気渦流（タンブル流）が発生するため、エンジン始動時またはアイドル運転時における燃焼室内での燃焼効率が向上し、燃費やエミッション（例えばＨＣ低減効果）等が改善される。

また、複数の吸気流制御バルブ３が全開作動すると、エンジンのインテークマニホールド１の各第１吸気通路３１から各ハウジング３５の第２吸気通路３２に流入した吸気流が、各第２吸気通路３２をストレートに通過して、吸気ポート１６内に導入される。そして、吸気ポート１６を通過した吸気流は、吸気ポート１６の吸気弁口（ポート開口部）から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの各気筒毎の燃焼室内においてタンブル流は発生しない。
さらに、インテークマニホールド１の第１、第２吸気通路３１、３２の通路断面積を狭める方向に突出するように複数の吸気流制御バルブ３が存在することはないので、第１、第２吸気通路３１、３２内で吸入空気の圧力損失が増加することはない。これにより、スロットルバルブ２の全開時にポンピングロス（吸気抵抗）を増加させる要因がなくなるので、スロットルバルブ２の全開時に必要な吸入空気量を達成（確保）することができる。したがって、エンジン出力の低下を防止することができる。

図１１は本発明の実施例２を示したもので、エンジンルーム温度（または外気温度）およびバッテリ電圧に対する許容通電時間を示した特性図である。

本実施例では、ＴＣＶのモータ１２の周囲の雰囲気温度（例えばエンジンルーム温度または外気温度）を検出するエンジンルーム温度センサより出力されるエンジンルーム温度信号、または外気温センサより出力される外気温度信号と、バッテリ電圧センサ６５より出力されるバッテリ電圧信号とに応じて、ＴＣＶのモータ１２の許容通電時間を設定している。
そして、ＴＣＶのモータ１２の許容通電時間は、エンジンルーム温度センサの出力信号（エンジンルーム温度信号）から算出されるエンジンルーム温度、または外気温センサの出力信号（外気温度信号）から算出される外気温度が低い程、およびバッテリ電圧センサ６５の出力信号（バッテリ電圧信号）から算出されるバッテリ電圧が低い程、長くなるように設定される。

［変形例］
本実施例では、本発明の内燃機関の制御装置を、吸気渦流発生装置を備えた内燃機関の吸気制御装置に適用しているが、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関の吸気通路を開閉して吸入空気の流量を制御する内燃機関の電子スロットル制御装置、内燃機関の吸気通路を開閉して吸気通路の通路長や通路断面積を変更する内燃機関の可変吸気制御装置に適用しても良い。

また、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関の燃焼室に連通する排気通路に開閉自在に設置されて、内燃機関の燃焼室より流出する排気ガスを制御する排気ガス制御バルブを備えた内燃機関の排気制御装置に適用しても良い。
また、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路（排気通路と吸気通路とを結ぶ排気ガス還流路）に開閉自在に設置されて、内燃機関の燃焼室より流出した排気ガスを吸気系統に還流させる排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ制御バルブを備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置に適用しても良い。

本実施例では、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための縦方向の吸気渦流（タンブル流）の生成が可能となるように構成したが、吸気渦流発生装置を、エンジンの各気筒毎の燃焼室内にて混合気の燃焼を促進させるための横方向の吸気渦流（スワール流）の生成が可能となるように構成しても良い。また、吸気渦流発生装置を、エンジンの燃焼を促進させるためのスキッシュ渦の生成が可能となるように構成しても良い。

本実施例では、吸気流制御バルブ３のバルブ軸４１を駆動するアクチュエータを、モータ１２および動力伝達機構（例えば歯車減速機構等）によって構成したが、バルブの軸を駆動するアクチュエータを、モータのみによって構成しても良い。また、ピンロッド４を介することなく、直接バルブの軸を駆動しても良い。なお、バルブを開弁作動方向または閉弁作動方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段を設置しても設置しなくても構わない。

また、吸気管またはインテークマニホールド等のケーシング内部に形成される吸気通路に設置されたバルブを有し、内燃機関の燃焼室に吸い込まれる吸入空気（吸気）を制御する吸気制御弁として、本実施例のＴＣＶ（タンブル流制御弁）の代わりに、スロットルボディ内部に形成される吸気通路に設置されたスロットルバルブを有し、内燃機関の燃焼室に吸い込まれる吸入空気（吸気）の流量を制御する吸気流量制御弁、ハウジング内部に形成される吸気通路に設置されたアイドル回転速度制御バルブを有し、スロットルバルブを迂回する吸入空気（吸気）の流量を制御する吸気流量制御弁等を用いても良い。

また、ケーシング（またはハウジング）と吸気制御バルブとによって構成される吸気制御弁として、吸気流制御弁または吸気流量制御弁の代わりに、吸気通路開閉弁、吸気通路切替弁、吸気圧力制御弁を用いても良い。また、吸気制御弁を、タンブル制御弁やスワール制御弁等の吸気流制御弁、吸気通路の通路長や通路断面積を変更する吸気可変弁等に適用しても良い。また、回転型のバルブの代わりに、ポペット型のバルブを用いても良い。この場合には、アクチュエータに運動方向変換機構が設けられる。また、内燃機関として、ディーゼルエンジンを用いても良い。また、内燃機関として、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。

本実施例では、１個のハウジング３５の内部に１個の吸気流制御バルブ３を開閉自在に組み込んだバルブユニット（カートリッジ）を、ケーシングとしてのインテークマニホールド１の内部にピンロッド４の回転軸方向に一定の間隔で複数配置した多連一体型のバルブ開閉装置（吸気通路開閉装置）を採用しているが、ケーシング（その他の吸気管またはエンジンヘッドカバーまたはシリンダヘッド）の内部にシャフトの回転軸方向に一定の間隔で複数のバルブを直接配置した多連一体型のバルブ開閉装置（吸気通路開閉装置）を採用しても良い。この場合には、ハウジング３５を廃止できる。

また、吸気制御バルブは、多連一体型の吸気制御バルブに限定されず、内燃機関の吸気通路に設置されるバルブであれば、１個の吸気制御バルブであっても良い。
また、本実施例では、動力源としてのモータにより駆動される吸気制御バルブとして、その回転中心を成す回転軸（バルブ軸）が、吸気流制御バルブ３の板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の片側に設置される片持ち式の吸気流制御バルブを採用しているが、動力源としてのモータにより駆動される吸気制御バルブとして、その回転中心を成す回転軸（バルブ軸）が、吸気制御バルブの板厚方向に対して垂直なバルブ面方向の略中央部に設置される両持ち式の吸気制御バルブ（バタフライ型バルブ）を採用しても良い。

ここで、モータ１２の駆動デューティ比またはＰＷＭ信号のデューティ比を、モータ１２を含む吸気渦流発生装置（システム）の周囲の環境変動、すなわち、バッテリ電圧センサ６５より出力されるバッテリ電圧信号、および冷却水温センサ２２より出力される冷却水温信号（またはモータ１２の周囲の環境温度（例えばエンジンルーム温度やモータ１２のコイル温度等））に応じて補正されるように構成しても良い。この場合には、バッテリ電圧が高くなる程、モータ１２の駆動デューティ比またはＰＷＭ信号のデューティ比が大きな値に設定（補正）される。また、冷却水温（またはモータ１２の周囲の環境温度）が高くなる程、モータ１２の駆動デューティ比またはＰＷＭ信号のデューティ比が大きな値に設定（補正）される。

本実施例では、ＴＣＶのモータ１２の周囲の雰囲気温度を検出する温度センサとして、自動車等の車両のエンジンルーム温度を検出するエンジンルーム温度センサ、または自動車等の車両の車室外温度（外気温度）を検出する外気温度センサを用いているが、温度センサとして、自動車等の車両の車室内温度（内気温度）を検出する内気温度センサ、アクチュエータの温度を検出するアクチュエータ温度センサ、モータの温度を検出するモータ温度センサ、スイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサを用いても良い。また、温度センサとして、エンジンを冷却するエンジン冷却水の温度（冷却水温度）を検出する冷却水温センサ２２、エンジンの燃焼室に吸い込まれる吸入空気の温度を検出する吸気温センサ６４、吸気管の温度を検出する吸気管温度センサを用いても良い。

本実施例では、エンジン始動時または始動直後の、エンジンの温度を検出する温度センサとして、エンジンを冷却するエンジン冷却水の温度（冷却水温度）を検出する冷却水温センサ２２を用いているが、温度センサとして、エンジン始動時または始動直後の、自動車等の車両の車室内温度（内気温度）を検出する内気温度センサ、エンジン始動時または始動直後の、自動車等の車両のエンジンルーム温度を検出するエンジンルーム温度センサ、エンジン始動時または始動直後の、アクチュエータの温度を検出するアクチュエータ温度センサ、エンジン始動時または始動直後の、モータの温度を検出するモータ温度センサ、エンジン始動時または始動直後の、スイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサを用いても良い。また、温度センサとして、エンジン始動時または始動直後の、エンジンの燃焼室に吸い込まれる吸入空気の温度を検出する吸気温センサ６４、エンジン始動時または始動直後の、吸気管の温度を検出する吸気管温度センサを用いても良い。また、エンジン始動時または始動直後の、内燃機関の温度を検出する温度センサとして、吸気管温度センサ、冷却水温度センサ、潤滑油温度センサ、バルブの回転軸の軸受けのグリース温度センサ等を用いても良い。
本実施例では、本発明の温度に基づくモータ通電時間可変制御を、イグニッションスイッチのオン（ＩＧ・ＯＮ）から設定時間以内に行っているが、本発明の温度に基づくモータ通電時間可変制御を、設定時間経過後も所定の制御周期毎に繰り返し行っても良い。

内燃機関の吸気制御装置を示した概略図である（実施例１）。 （ａ）は吸気流制御バルブの全閉位置を示した断面図で、（ｂ）は吸気流制御バルブの全開位置を示した断面図である（実施例１）。 バルブユニット（カートリッジ）を示した斜視図である（実施例１）。 吸気渦流発生装置を示した断面図である（実施例１）。 エンジン制御システムを示したブロック図である（実施例１）。 Ｈブリッジ回路およびマイクロコンピュータを示したブロック図である（実施例１）。 ＥＣＵ（マイクロコンピュータ）によるＨブリッジ回路の駆動制御を示したフローチャートである（実施例１）。 ＥＣＵ（マイクロコンピュータ）によるＨブリッジ回路の駆動制御を示したフローチャートである（実施例１）。 ＥＣＵ（マイクロコンピュータ）によるＨブリッジ回路の駆動制御を示したフローチャートである（実施例１）。 （ａ）はエンジン始動時または始動直後の冷却水温に対する許容通電時間を示した特性図で、（ｂ）はバッテリ電圧、ＴＣＶのバルブ開度、モータへの通電パターンを示したタイミングチャートである（実施例１）。 エンジンルーム温度（または外気温度）およびバッテリ電圧に対する許容通電時間を示した特性図である（実施例２）。 吸気渦流発生装置を示した概略図である（従来の技術）。

符号の説明

１ インテークマニホールド（吸気導入ダクト）
２ スロットルバルブ
３ 吸気流制御バルブ
４ ピンロッド（バルブの回転軸、シャフト）
５ アクチュエータ本体
６ ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）
７ バルブ開度センサ
１１ 電子スロットル制御装置のモータ
１２ 吸気渦流発生装置のモータ
２２ 冷却水温センサ（温度センサ）
３１ インテークマニホールドの第１吸気通路（流体流路）
３２ ハウジングの第２吸気通路（流体流路）
４７ Ｈブリッジ回路
５０ マイクロコンピュータ
５１ 第１半導体スイッチング素子（スイッチング素子）
５２ 第２半導体スイッチング素子（スイッチング素子）
５３ 第３半導体スイッチング素子（スイッチング素子）
５４ 第４半導体スイッチング素子（スイッチング素子）
６４ 吸気温センサ（温度センサ）
６５ バッテリ電圧センサ

Claims (10)

1. （ａ）内燃機関の燃焼室に連通する流体流路に開閉自在に設置されたバルブと、
   （ｂ）電力の供給を受けると、前記バルブを駆動する駆動力を発生するモータと、
   （ｃ）このモータへの供給電力が最大値である状態、あるいは前記モータへの連続通電時間が、所定時間以上継続している時に、前記モータへの供給電力を所定値以下に制限する制御ユニットと
   を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記制御ユニットは、前記モータの温度に相関のある温度変化を検出する温度センサを有し、
   前記温度センサで検出した温度が低い程、前記所定時間を長くすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記温度センサは、前記モータの周囲の雰囲気温度を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記温度センサは、前記内燃機関の始動時または始動直後の、前記内燃機関の温度を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記モータへの供給電力が最大値である状態とは、
   前記モータに印加されるモータ印加電圧またはデューティ比が最大値である状態のことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記モータへの供給電力が最大値である状態とは、
   前記モータに供給されるモータ駆動電流または供給電流量が最大値である状態のことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記制御ユニットは、前記バルブの開度を検出するバルブ開度センサを有し、
   前記バルブ開度センサの出力から前記バルブの実開度を検出し、
   前記バルブの実開度が目標開度となるように前記モータへの供給電力をフィードバック制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記制御ユニットは、前記モータに対してＨブリッジ型に接続された４つのスイッチング素子を有するＨブリッジ回路、およびこのＨブリッジ回路を駆動制御するコンピュータを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記モータは、前記Ｈブリッジ回路を介して、バッテリに接続されており、
   前記コンピュータは、前記バッテリの電圧が小さい程、前記所定時間を長くすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記コンピュータは、所定のデューティ比のパルス信号を所定の周期で発生するパルス信号発生手段、および前記バルブの実開度と前記目標開度との偏差に基づいて、前記パルス信号のデューティ比を設定するデューティ比設定手段を有し、
   前記モータへの供給電力が最大値である状態とは、前記コンピュータから前記Ｈブリッジ回路に出力される、前記パルス信号のデューティ比が最大値である状態のことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記バルブは、前記内燃機関の燃焼室内に吸気渦流を発生させる吸気流制御バルブであることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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