JP4650230B2 - Ｅｇｒバルブの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気通路と排気通路とを結ぶＥＧＲ通路の途中に設けられるＥＧＲバルブを制御するための制御装置に関する。

エンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減するためには、エンジンの排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へと再循環させて、ＥＧＲ（排気再循環）ガスを吸気と混合させるＥＧＲが有効であることが知られている。即ち、ＥＧＲを行うと、吸気中の酸素濃度が低下して燃焼が緩慢となり、燃焼温度の低下によりＮＯｘの生成を抑制することができる。

エンジンの吸気通路と排気通路とを結ぶＥＧＲ通路の途中に設けられるＥＧＲバルブは、例えば、リターンスプリングによりバルブを閉方向に付勢する力と、モータ等の駆動手段によって駆動されるシャフトによりバルブを開方向に押す力とのバランスにより、バルブを開閉させるようになっている。またＥＧＲバルブにおいて、バルブとシャフトとが分離する構造となっているものがある。

なお、特許文献１には、バルブの閉弁時にバルブとシャフトとの間に所定量の遊びを形成する、つまり、バルブの閉弁時にシャフトをバルブに対して離間させるようにすることで、バルブ等に摩耗が生じてもバルブの完全な閉弁を保証することができるＥＧＲバルブの制御装置が開示されている。また、このＥＧＲバルブの制御装置においては、バルブが開動作し始めるバルブ原点近傍からモータにかける駆動デューティを少しずつアップしていき、バルブ原点に突き当たったときのセンサ出力値（シャフトを駆動させるモータのロータ回動位置）の平均を求め、その平均値をバルブ原点とすることで、バルブの開閉制御を正確に行うことができる。

特開平１１−１３２１１０号公報

ところで、バルブとシャフトとが分離する構造になっているＥＧＲバルブでは、バルブが開側で固着した場合でもシャフトをバルブの閉側に戻すことが可能であるため、バルブが全閉になっていることを確認できない。ＥＧＲバルブの閉弁制御時にバルブが開弁していると排気ガス浄化性能が悪化するため、バルブの閉弁制御時にバルブが全閉になっていることを確認する必要がある。

そこで、本発明の目的は、バルブの閉弁制御時にバルブが全閉になっていることを正確に確認することができるＥＧＲバルブの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、バルブを閉方向に付勢する力と、シャフトにより上記バルブを開方向に押す力とのバランスにより、上記バルブを開閉させるＥＧＲバルブの制御装置であって、上記シャフトの位置を検出する検出手段と、上記バルブが全閉位置にある状態で上記シャフトの学習位置を予め記憶する記憶手段と、上記検出手段により検出した上記シャフトの位置と上記学習位置とを比較することによって、上記バルブが全閉位置にあるかを判定するための判定手段とを備え、上記判定手段は、上記シャフトが上記学習位置よりも閉方向側で固着した状態を判定可能であることを特徴とするＥＧＲバルブの制御装置である。

請求項２の発明は、上記判定手段は、上記シャフトの位置の検出値が上記学習位置よりも開方向側であるときに、上記バルブが上記全閉位置よりも開方向側で固着していると判定し、上記シャフトの位置の検出値が上記学習位置よりも閉方向側であるときに、上記シャフトが上記学習位置よりも閉方向側で固着していると判定する請求項１記載のＥＧＲバルブの制御装置である。

本発明によれば、バルブの閉弁制御時にバルブが全閉になっていることを正確に確認することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＥＧＲバルブの制御装置の概略図である。

本実施形態のＥＧＲバルブ１は、エンジンの吸気通路と排気通路とを結ぶＥＧＲ通路の途中に設けられるものである。

図１に示すように、本実施形態のＥＧＲバルブ１は、内部に流体通路が形成されたハウジング２と、ハウジング２に昇降自在に支持されたバルブ３とを備えている。バルブ３は全体的に軸状に形成され、その上端部には弁体４が設けられる。バルブ３の下端部には鍔部５が設けられ、鍔部５とハウジング２との間にはバルブ３を閉方向（Ｘ方向）に付勢するための付勢手段としてのリターンスプリング６が圧縮状態で配設される。バルブ３の閉弁時、バルブ３は弁体４にてハウジング２のシート部７に着座するようになっている。

ハウジング２の下部には、バルブ３を駆動するための駆動手段としてのモータ８が設けられる。モータ８は、ハウジング２の下端部に設けられたケーシング９を有している。ケーシング９の内部には、マグネット（永久磁石）１０が装着されたロータ１１が回転自在に支持される。また、ケーシング９の内部には、ロータ１１を囲繞するようにコイル（電磁石）１２が収容される。

ロータ１１の内部には、シャフト１４がその下端部１４ａにて螺合されている。また、シャフト１４はその上端部１４ｂにてケーシング９によって回り止めされている。これにより、シャフト１４は、ロータ１１の回転量に応じてバルブ３の閉方向（Ｘ方向）或いは開方向（Ｙ方向）に対して移動することになる。本実施形態では、バルブ３とシャフト１４とが分離する構造となっており、バルブ３の閉弁時には、シャフト１４の先端部１４ｂがバルブ３の鍔部５に対して離間されるようになっている。

ケーシング９の内部には、シャフト１４のバルブ３の閉方向（Ｘ方向）への移動を所定範囲に規制するためのストッパ１５が設けられる。

モータ８（コイル１２）はコントローラ１６に接続され、コントローラ１６から送られる駆動信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。

モータ８（コイル１２）に駆動デューティがかけられると、モータ８のロータ１１が回転される。このロータ１１の回転に伴ってシャフト１４がバルブ３の開方向（Ｙ方向）へと移動され、バルブ３に当接される。そして、シャフト１４によりバルブ３を開方向（Ｙ方向）に押す力（以下、シャフト１４の押し力という）が、リターンスプリング６によりバルブ３を閉方向（Ｘ方向）に付勢する力（以下、リターンスプリング６の付勢力という）を上回るとバルブ３が開動作し始める。

一方、モータ８のロータ１１をバルブ３の開弁時とは逆方向に回転させると、ロータ１１の回転に伴ってシャフト１４がバルブ３の閉方向（Ｘ方向）へと移動される。すると、バルブ３はリターンスプリング６により閉方向（Ｘ方向）へと移動される。

ここで、本実施形態のＥＧＲバルブ１の制御装置は、バルブ３の閉弁制御時にバルブ３が全閉位置にあるかを判定する全閉位置判定を実行するようになっている。以下これを説明する。

本実施形態のＥＧＲバルブ１の制御装置は、シャフト１４のバルブ３の閉方向（Ｘ方向）及び開方向（Ｙ方向）に対する位置を検出する検出手段としての位置センサ１７を備えている。

記憶手段としてのコントローラ１６には、モータ８（コイル１２）にバルブ３がリターンスプリング６に抗して開動作し始める駆動デューティより少し小さい所定駆動デューティ（以下全閉位置学習駆動デューティという）をモータ８（コイル１２）に所定時間かけてシャフト１４の先端部１４ｂをバルブ３の鍔部５に当接させ、且つ、バルブ３が全閉位置にある状態でのシャフト１４の位置Ｐｓ（以下これを学習位置という）が予め記憶されている（図２参照）。つまり、全閉位置学習駆動デューティは、バルブ３が開動作しない程度の押し力をシャフト１４に生じさせるものであり、好ましくはシャフト１４の押し力とリターンスプリング６の付勢力とが釣り合うように設定される。

コントローラ１６は、エンジンが運転状態で、且つ、バルブ３が非制御状態であるときに、全閉位置学習駆動デューティと略等しい駆動デューティをモータ８（コイル１２）に所定時間（バルブ３及びシャフト１４が正常に動作すると仮定した場合にシャフト１４がバルブ３に当接するまでに要する時間よりも長く設定される）かけ、その状態で位置センサ１７によりシャフト１４の位置Ｐａを検出する。

例えば本実施形態では、コントローラ１６は、キー（イグニッションキー）がＯＮ状態であるときにエンジンが運転状態であると判断する。また本実施形態では、コントローラ１６は、バルブ３の開度の目標値が全閉を指示している状態が所定時間（例えば約五秒間）継続したときにバルブ３が非制御状態であると判断する。

そして、判定手段としてのコントローラ１６は、位置センサ１７により検出したシャフト１４の位置Ｐａと学習位置Ｐｓとの差（ずれ）がほぼ無い場合、そのときのバルブ３は適切な位置にある、即ちバルブ３は全閉位置にあり正常であると判定する。

一方、位置センサ１７により検出したシャフトの位置Ｐａと学習位置Ｐｓとにずれがある場合、バルブ３或いはシャフト１４が適切な位置からずれていると推定できる。

詳しくは、コントローラ１６は、図３に示すように、シャフト１４の位置Ｐａが学習位置Ｐｓよりも大きい場合、つまり、シャフトの位置Ｐａが学習位置Ｐｓよりもバルブ３の開方向側（Ｙ方向側）である場合、バルブ３が全閉位置よりも開側で固着していると判定する。つまりこの場合、バルブ３が全閉位置よりも開側で固着しており、シャフト１４が学習位置Ｐｓを越えてバルブ３の開方向側（Ｙ方向側）へと移動したと推定できる。

逆に、コントローラ１６は、図４に示すように、シャフト１４の位置Ｐａが学習位置Ｐｓよりも小さい場合、つまり、シャフト１４の位置Ｐａが学習位置Ｐｓよりもバルブ３の閉方向側（Ｘ方向側）である場合、シャフト１４がバルブ３の全閉位置よりも閉側で固着していると判定する。つまりこの場合、シャフト１４がバルブ３の全閉位置よりも閉側で固着しており、シャフト１４がバルブ３の開方向側（Ｙ方向側）へと移動不能であると推定できる。

図５のフローチャートを用いて具体的な判定方法を説明する。このフローチャートは、コントローラ１６により実行されるものである。

まずステップＳ１において、コントローラ１６は、キー（イグニッションキー）がＯＮ状態であるか、つまり、エンジンが運転状態であるかを判断する。

エンジンが運転状態であればステップＳ２に進み、ステップＳ２において、コントローラ１６は、バルブ３の開度の目標値が全閉を指示している状態が所定時間（例えば約五秒間）継続したか、つまり、バルブ３が非制御状態であるかを判断する。

バルブ３が非制御状態であればステップＳ３に進み、ステップＳ３において、コントローラ１６は、全閉位置学習駆動デューティと等しい駆動デューティをモータ８（コイル１２）に所定時間（バルブ３及びシャフト１４が正常に動作すると仮定した場合にシャフト１４がバルブ３に当接するまでに要する時間よりも長く設定される）かける。

しかる後ステップＳ４において、コントローラ１６は、全閉位置学習駆動デューティと等しい駆動デューティをモータ８（コイル１２）にかけた状態で、位置センサ１７によりシャフト１４の位置Ｐａを検出し、検出したシャフト１４の位置Ｐａと学習位置Ｐｓとが異なるかを判断する。

検出したシャフト１４の位置Ｐａと学習位置Ｐｓとが異なる場合にはステップＳ５に進み、ステップＳ５において、コントローラ１６は、検出したシャフト１４の位置Ｐａが学習位置Ｐｓより大きいかを判断する。

検出したシャフト１４の位置Ｐａが学習位置Ｐｓよりも大きければ、コンローラ１６は、バルブ３が全閉位置よりも開側で固着していると判定する（ステップＳ６）。また、検出したシャフト１４の位置Ｐａが学習位置Ｐｓよりも小さければ、コントローラ１６は、シャフト１４がバルブ３の全閉位置よりも閉側で固着していると判定する（ステップＳ９）。

一方、ステップＳ１でキー（イグニッションキー）がＯＮ状態でない場合、及び、ステップＳ２でバルブ３の開度の目標値が全閉を指示している状態が所定時間継続しなかった場合には、コントローラ１６は全閉位置判定を行わない（ステップＳ７）。

また、ステップＳ４で検出したシャフト１４の位置Ｐａと学習位置Ｐｓとがほぼ等しい場合には、コントローラ１６はバルブ３が全閉位置にあり正常であると判定する（ステップＳ８）。

以上要するに、本実施形態によれば、バルブ３の閉弁制御時にバルブ３が全閉になっていることを正確に確認することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

本発明の一実施形態に係るＥＧＲバルブの制御装置の概略図である。 シャフトが学習位置にある状態を示すＥＧＲバルブの断面図である。 バルブが全閉位置よりも開側で固着している状態を示すＥＧＲバルブの断面図である。 シャフトがバルブの全閉位置よりも閉側で固着している状態を示すＥＧＲバルブの断面図である。 コントローラによる処理フローチャートである。

符号の説明

１ ＥＧＲバルブ
３ バルブ
６ リターンスプリング
８ モータ
１４ シャフト
１６ コントローラ（記憶手段、判定手段）
１７ 位置センサ（検出手段）
Ｐａ シャフトの位置
Ｐｓ 学習位置

Claims (2)

1. バルブを閉方向に付勢する力と、シャフトにより上記バルブを開方向に押す力とのバランスにより、上記バルブを開閉させるＥＧＲバルブの制御装置であって、
   上記シャフトの位置を検出する検出手段と、
   上記バルブが全閉位置にある状態で上記シャフトの学習位置を予め記憶する記憶手段と、
   上記検出手段により検出した上記シャフトの位置と上記学習位置とを比較することによって、上記バルブが全閉位置にあるかを判定するための判定手段とを備え、
   上記判定手段は、上記シャフトが上記学習位置よりも閉方向側で固着した状態を判定可能である
   ことを特徴とするＥＧＲバルブの制御装置。
2. 上記判定手段は、上記シャフトの位置の検出値が上記学習位置よりも開方向側であるときに、上記バルブが上記全閉位置よりも開方向側で固着していると判定し、上記シャフトの位置の検出値が上記学習位置よりも閉方向側であるときに、上記シャフトが上記学習位置よりも閉方向側で固着していると判定する請求項１記載のＥＧＲバルブの制御装置。

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