JP4678393B2 - Valve drive control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置の動力伝達機構を構成する歯車の歯部の破損を検出する弁体の駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a drive control device for a valve body that detects breakage of gear teeth constituting a power transmission mechanism of a drive device.
内燃機関の排気ガスの一部を再循環させるための排気ガス再循環装置が周知である(例えば、特許文献1参照)。このような排気ガス再循環装置は、排ガスを再循環させる排気ガス還流通路と、その排気ガス還流通路に設けられたバタフライ弁と、そのバタフライ弁を閉弁側に付勢するスプリングと、そのスプリングの付勢力に抗してバタフライ弁を駆動する駆動装置とを備えている。また、この駆動装置は電動モータと歯車減速機構とを備え、電動モータの動力が歯車減速機構によりバタフライ弁に伝達されるようになっている。
ここで、電動モータによりバタフライ弁がスプリングの付勢力に抗して開弁側に駆動されている場合において、歯車減速機構を構成する歯車の歯部が破損すると、歯部が破損した歯車及びその歯車と噛み合う歯車のうち、電動モータ側の一の歯車(駆動歯車)は電動モータの駆動力によりバタフライ弁の開弁側に回転し、他の歯車(従動歯車)はスプリングの付勢力によってバタフライ弁の閉弁側に回転する。このように、歯車の歯部が破損すると、バタフライ弁の開度についてその制御性が低下する。また、駆動歯車及び従動歯車の歯部が勢いよく衝突することで、駆動歯車又従動歯車の歯部が更に破損するおそれがある。このような問題は排気ガス再循環装置の駆動装置に限らず、従動歯車がスプリングなどの付勢手段により所定方向に付勢され、モータなどの動力源が付勢手段の付勢力に抗して駆動歯車を駆動する駆動装置に適用され、その駆動装置により弁体の開閉を制御する駆動制御装置おいて生じるものである。 Here, in the case where the butterfly valve is driven to the valve opening side against the biasing force of the spring by the electric motor, if the tooth portion of the gear constituting the gear reduction mechanism is damaged, the gear having the damaged tooth portion and the gear Of the gears that mesh with the gears, one gear (drive gear) on the electric motor side is rotated to the valve opening side of the butterfly valve by the driving force of the electric motor, and the other gear (driven gear) is the butterfly valve by the biasing force of the spring. Rotates to the valve closing side. As described above, when the gear tooth portion is damaged, the controllability of the opening degree of the butterfly valve is lowered. In addition, the tooth portions of the drive gear and the driven gear collide with force, and the tooth portions of the drive gear or the driven gear may be further damaged. Such a problem is not limited to the exhaust gas recirculation device drive device, but the driven gear is biased in a predetermined direction by a biasing means such as a spring, and the power source such as a motor resists the biasing force of the biasing means. This is applied to a drive device that drives a drive gear, and occurs in a drive control device that controls opening and closing of a valve body by the drive device.
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、駆動装置の動力伝達機構を構成する歯車の歯部の破損を好適に検出する弁体の駆動制御装置を提供することを主たる目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is a main object of the present invention to provide a drive control device for a valve body that suitably detects breakage of gear teeth constituting a power transmission mechanism of a drive device. It is the purpose.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
請求項1に記載の発明は、駆動歯車と、その駆動歯車に噛み合う従動歯車と、その従動歯車を所定回転方向に付勢する付勢手段と、駆動歯車を付勢手段の付勢力に抗して駆動する動力源とを備える駆動装置に適用される。 According to the first aspect of the present invention, a drive gear, a driven gear meshing with the drive gear, a biasing means for biasing the driven gear in a predetermined rotational direction, and the drive gear against the biasing force of the biasing means. It is applied to a drive device provided with a motive power source that drives.
ここで、弁体が付勢手段の付勢力に抗して駆動されている場合において、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損すると(歯部が欠けると)、弁体の開度変化は往復を示す。詳しくは、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損すると、従動歯車は付勢手段の付勢力によって動力源による駆動方向とは逆方向に回転する。そして、駆動歯車及び従動歯車が破損していない歯部で噛み合うと、従動歯車は動力源による駆動方向に回転する。これにより、弁体の開度の変化は往復を示す。 Here, when the valve body is driven against the urging force of the urging means, if the tooth portion of the drive gear or the driven gear is damaged (if the tooth portion is missing), the change in the opening degree of the valve body is reciprocated. Indicates. Specifically, when the tooth portion of the driving gear or the driven gear is damaged, the driven gear rotates in the direction opposite to the driving direction by the power source by the biasing force of the biasing means. And if a drive gear and a driven gear mesh | engage in the tooth | gear part which is not damaged, a driven gear will rotate in the drive direction by a power source. Thereby, the change of the opening degree of a valve body shows a reciprocation.
発明者は、この点に着目し、請求項1に記載の発明において、弁体の開度を監視し、その開度変化が往復を示している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出するようにした。 The inventor pays attention to this point, and in the invention according to claim 1, the opening degree of the valve element is monitored, and the state in which the change in the opening degree indicates reciprocation is determined by the tooth portion of the drive gear or the driven gear. Detected as broken.
請求項2に記載の発明では、弁体の開度変化が歯部のn個分(nは正の整数)に相当する幅の往復を示している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出する。駆動歯車又は従動歯車の歯部の回転方向に連続するn個の歯部が破損した場合には、その往復幅は駆動歯車又は従動歯車の歯部のn個分に相当する大きさになる。そのため、上述の如く弁体の開度変化が歯部のn個分に相当する幅の往復を示している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出することにより、その検出精度を高めることができる。 In the invention according to claim 2, the state in which the change in the opening degree of the valve body indicates reciprocation with a width corresponding to n teeth (n is a positive integer) is the tooth portion of the drive gear or the driven gear. Detect as damage. When n tooth portions continuous in the rotation direction of the tooth portions of the drive gear or the driven gear are damaged, the reciprocal width becomes a size corresponding to n tooth portions of the drive gear or the driven gear. Therefore, by detecting the state in which the change in the opening degree of the valve body indicates reciprocation with a width corresponding to n teeth as described above, the detection accuracy is detected by detecting the damage to the teeth of the drive gear or the driven gear. Can be increased.
ところで、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した場合の他、例えば弁体の開度の変化が往復を示すように弁体の開度を制御することが考えられる。 Incidentally, in addition to the case where the tooth portion of the drive gear or the driven gear is damaged, it is conceivable to control the opening degree of the valve body so that the change in the opening degree of the valve body indicates reciprocation, for example.
そこで、請求項3に記載の発明では、弁体の開度の往復時間に基づいて駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損を検出する。駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損の結果として弁体の開度の変化が往復を示す場合、その往復時間は破損した歯車の歯数、動力源の駆動力、付勢手段の付勢力などで決まる。一方、弁体の開度制御としてその開度を往復させた場合、その往復時間は動力源の駆動力のみで決まる。このように、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した場合とその他の場合とでは、弁体の開度の往復時間が異なると考えられる。したがって、上述の如く弁体の開度の往復時間に基づいて駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損を検出することにより、その誤検出を抑制することができる。 Therefore, in the invention according to claim 3, the breakage of the tooth portion of the drive gear or the driven gear is detected based on the reciprocation time of the opening degree of the valve body. If the change in the opening of the valve element indicates reciprocation as a result of damage to the teeth of the drive gear or driven gear, the reciprocation time is the number of gear teeth damaged, the driving force of the power source, the urging force of the urging means, etc. Determined by. On the other hand, when the opening degree is reciprocated as the opening degree control of the valve body, the reciprocation time is determined only by the driving force of the power source. Thus, it is thought that the reciprocation time of the opening degree of a valve body differs between the case where the tooth | gear part of a drive gear or a driven gear is damaged, and other cases. Therefore, the detection error can be suppressed by detecting the breakage of the tooth portion of the drive gear or the driven gear based on the reciprocation time of the opening degree of the valve body as described above.
また、請求項4に記載の発明では、弁体の開度の往復が繰り返し発生している状態を、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出する。駆動歯車又は従動歯車が破損した場合において、弁体が引き続き付勢手段の付勢力に抗して駆動されている場合には、弁体の開度の往復が繰り返し発生する。例えば、弁体の開度の往復が連続して発生したり(請求項5)、弁体の開度の往復が所定時間をおいて周期的に発生したりする(請求項6)。したがって、上述の如く弁体の開度の往復が繰り返し発生している状態を駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損として検出することにより、その誤検出を抑制することができる。 In a fourth aspect of the invention, the state in which the reciprocation of the opening degree of the valve body is repeatedly detected is detected as a breakage of the tooth portion of the drive gear or the driven gear. When the drive gear or the driven gear is damaged and the valve body is continuously driven against the urging force of the urging means, the reciprocation of the opening degree of the valve body repeatedly occurs. For example, the reciprocation of the opening degree of the valve body occurs continuously (Claim 5), or the reciprocation of the opening degree of the valve body occurs periodically after a predetermined time (Claim 6). Therefore, it is possible to suppress the erroneous detection by detecting the state in which the reciprocation of the opening degree of the valve body is repeatedly generated as described above as the breakage of the tooth portion of the drive gear or the driven gear.
ところで、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した場合、上述したように駆動歯車又は従動歯車の歯部が更に破損するおそれがある。そこで、請求項7に記載の発明では、駆動歯車又は従動歯車の歯部の破損が検出された場合において、所定のフェイル処理を実施する。これにより、駆動歯車及び従動歯車の歯部の更なる破損を抑制することができる。 By the way, when the tooth part of a drive gear or a driven gear is damaged, there exists a possibility that the tooth part of a drive gear or a driven gear may be damaged further as mentioned above. Therefore, in the invention according to the seventh aspect, when the breakage of the tooth portion of the drive gear or the driven gear is detected, a predetermined fail process is performed. Thereby, the further damage of the tooth | gear part of a drive gear and a driven gear can be suppressed.
例えば、上記フェイル処理として、弁体を所定開度(例えば、全閉開度)に維持してもよいし(請求項8)、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した旨を警告するようにしてもよい(請求項9)。弁体を所定開度に維持することで、駆動歯車の歯部と従動歯車の歯部との衝突を避け、駆動歯車又は従動歯車の歯部の更なる破損を抑制することができる。また、駆動歯車又は従動歯車の歯部が破損した旨を警告することで、注意が喚起される結果として、駆動歯車又は従動歯車の歯部の更なる破損を抑制することができる。 For example, as the fail process, the valve body may be maintained at a predetermined opening (for example, a fully closed opening) (Claim 8), or a warning is given that the tooth portion of the drive gear or the driven gear is damaged. (Claim 9). By maintaining the valve body at a predetermined opening, it is possible to avoid a collision between the tooth portion of the drive gear and the tooth portion of the driven gear, and to suppress further damage to the tooth portion of the drive gear or the driven gear. Further, warning that the tooth portion of the drive gear or the driven gear is damaged can suppress further damage to the tooth portion of the drive gear or the driven gear as a result of calling attention.
請求項10に記載の発明では、弁体の開度の往復態様に応じたフェイル処理を実施する。ここで、駆動歯車及び従動歯車の歯部の破損状況に応じて、上記往復態様(例えば、往復幅、往復時間、往復の発生周期)が変化することが考えられる。したがって、上記往復態様に応じたフェイル処理を実施することにより、駆動歯車又は従動歯車の歯部の更なる破損を効果的に抑制することができる。
In the invention described in
請求項11に記載の発明は、弁体として、内燃機関の排気又は吸気が流れる流路に設けられ同流路を流れる吸気又は排気の流量を調整するバタフライ弁の開度を制御する。
The invention according to
なお、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。 Note that the functions of the plurality of means provided in the present invention are realized by hardware resources whose functions are specified by the configuration itself, hardware resources whose functions are specified by a program, or a combination thereof. The functions of the plurality of means are not limited to those realized by hardware resources that are physically independent of each other.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態は、車載内燃機関の排気ガス再循環装置を構成する駆動制御装置として本発明を具体化している。はじめに、本実施形態に係る排気ガス再循環装置の構成を説明する。図1に示す排ガス再循環装置10は、内燃機関11の排気通路12に接続され同排気通路12を流れる排気ガスの一部を排気再循環ガス(以下、「EGRガス」という)として吸気通路13に再循環(還流)させるための排気ガス還流通路14と、その排気ガス還流通路14に接続され内燃機関11の吸気通路13内に環流させるEGRガスの還流量を調節する排気ガス還流量制御弁(以下「EGR制御弁」という)15と、内燃機関11を主体とするエンジンシステムの各部を制御するECU22とを備えている。
The present embodiment embodies the present invention as a drive control device that constitutes an exhaust gas recirculation device for an in-vehicle internal combustion engine. First, the configuration of the exhaust gas recirculation device according to the present embodiment will be described. An exhaust
EGRアクチュエータ15は、排気ガス還流通路14に設けられたバタフライ弁17と、そのバタフライ弁17と共に回転するバルブシャフト18と、そのバルブシャフト18に動力を伝達する歯車減速機構19と、その歯車減速機構19を介してバタフライ弁17を駆動する電動モータ20と、バタフライ弁17の開度を検出する回転角度センサ21とを備えている。このEGRアクチュエータ15では、バタフライ弁17がその全閉位置を基準に所定方向(正側)に全開位置まで、また負側に所定位置まで回転するようになっている。上記電動モータ20及び回転角度センサ21はECU22に接続されている。
The
ECU22は、CPU、メモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータを主体とする電子制ユニットである。ECU22には、回転角度センサ21の他に、内燃機関11の所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)パルス信号を出力するクランク角センサ、アクセル操作量に相関する信号を出力するアクセル開度センサなどが接続されている。メモリは、各種のプログラムやパラメータを記憶する。CPUは、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、回転角度センサ21、クランク角度センサ、アクセル開度センサなどのセンサの検出信号に基づいて内燃機関11の各部を制御する。例えばCPUは、EGRガスの環流量を適正に調整すべく、EGRアクチュエータ15の開度を制御する。
The ECU 22 is an electronic control unit mainly composed of a known microcomputer provided with a CPU, a memory and the like. In addition to the
なお、ECU22には、表示装置23が接続されている。表示装置23は、運転席正面のインストルメントパネル内に設けられたランプなどで構成されており、エンジンシステムの各種状態を表示する。
A
次に、図2に基づいてEGRアクチュエータ15の構成を詳細に説明する。EGRアクチュエータ15のハウジング16には、排気ガス還流通路14の一部を形成している円管状のノズル30が保持されており、そのノズル30内にはバタフライ弁17が開閉自在に収容されている。また、ハウジング16には、バタフライ弁17のバルブシャフト18が回転自在に支持されている。詳しくは、バルブシャフト18は、ブッシング(軸受部品)32、オイルシール(シール材)33及びボールベアリング(軸受部品)34により支持されている。
Next, the configuration of the
バルブシャフト18の軸線方向の先端部(バタフライ弁17側の端部)は、ハウジング16のノズル嵌合部35に設けられたシャフト挿通孔36を貫通して排気ガス還流通路14の内部に突出しており、その先端部にはバタフライ弁17が設けられている。一方、バルブシャフト18の軸線方向の後端部(バタフライ弁17と反対側の端部)には、歯車減速機構19の構成要素の1つであるバルブ側ギア50や、回転角度センサ21の構成要素の1つであるロータ37が設けられている。
The axial end of the valve shaft 18 (the end on the
バルブ側ギア50には、付勢手段としてのコイルスプリング40が取り付けられている。このコイルスプリング40は、エンジン停止時においてバタフライ弁17を全閉位置側に付勢するようになっている。詳しくは、コイルスプリング40は、リターンスプリング41及びデフォルトスプリング42を一体化した渦巻きばねであり、両スプリング41,42は互いに異なる方向に巻かれている。また、リターンスプリング41及びデフォルトスプリング42を結合する結合部には、エンジン停止時においてバルブ全閉ストッパ部材に当接するU字フック部が設けられている。
A
ここで、リターンスプリング41は、バタフライ弁17を全開位置から全閉位置に戻す方向(負側)に付勢するためのばねであり、デフォルトスプリング42は、全閉位置を負側に通り越した位置からバルブ全閉位置までバタフライ弁17を戻す方向(正側)に付勢するばねである。なお、リターンスプリング41及びデフォルトスプリング42を個別のばねとしてもよい。また、バタフライ弁17が全閉開度よりも負側に回転しない仕様であれば、リターンスプリング41を備えなくてもよい。
Here, the return spring 41 is a spring for biasing the
開度検出手段としての回転角度センサ21は、ロータ37、そのロータ37に取り付けられた永久磁石38、バルブシャフト18の後端部に対向して配置されたホールIC39を有している。ホールIC39は、ホール素子(磁気検出素子)とその出力を増幅する増幅回路とを有する集積回路である。この回転角度センサ21によると、バルブシャフト18の回転に伴って永久磁石38が回転することで、ホールIC39に印加される磁界の向きが変化する。その結果、バタフライ弁17の開度に応じた検出信号がホールIC39により出力される。なお、ホール素子の代わりに、磁気検出素子として磁気抵抗素子を用いてもよい。
The
また、ハウジング16には、動力源としての電動モータ20が収容されている。この電動モータ20は、ブラシレスのDCモータ(直流モータ)でもよいし、ブラシ付きのDCモータでもよい。
The
さらに、ハウジング16には、歯車減速機構19を構成するギアが回転自在に収容されている。歯車減速機構19は、電動モータ20のモータシャフト44の回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、電動モータ20の駆動力を、バタフライ弁17のバルブシャフト18に伝達する動力伝達機構である。この歯車減速機構は、電動モータ20のモータシャフト44の外周に固定されたピニオンギア46と、そのピニオンギア46と噛み合って回転する中間減速ギア47と、その中間減速ギア47と噛み合って回転するバルブ側ギア50とを有している。中間減速ギア47は、回転中心を成す保持軸の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギア47には、ピニオンギア46に噛み合う大径ギア部48、及びバルブ側ギア50に噛み合う小径ギア部49が設けられている。
Further, the
次に、バタフライ弁17の開度制御について説明する。ECU22は、回転角度センサ21の検出信号に基づいてバタフライ弁17の実開度を算出し、その実開度に基づいてバタフライ弁17の開度をフィードバック制御する。
Next, the opening degree control of the
詳しくは、クランク角センサのパルス信号に基づいて内燃機関11の回転速度を算出し、アクセル開度センサの検出信号に基づいてアクセル操作量を算出する。その後、エンジン回転速度及びアクセル操作量に基づいて、内燃機関11の燃料噴射弁に対する噴射量の指令値(以下「指令噴射量」という)を算出し、エンジン回転速度及び指令噴射量をパラメータとする目標開度マップを参照して、都度のエンジン回転速度及びアクセル操作量からバタフライ弁17の開度の目標値(以下「目標開度」という)を得る。なお、このような目標開度マップは、例えば実験的に求めることができる。
Specifically, the rotational speed of the
そして、都度の目標開度及び実開度に基づいて、電動モータ20に対するトルクの指令値(以下「指令トルク」という)を算出し、指令トルクに基づいて電動モータ20を制御する。例えば、目標開度に基づいて指令トルクの暫定値を算出し、目標開度と実開度との偏差に基づいて指令トルクの暫定値を補正することで指令トルクの最終値を算出する。そして、指令トルクに対応するデューティの駆動信号を電動モータ20に対して出力する。
Then, based on the target opening and actual opening each time, a torque command value for the electric motor 20 (hereinafter referred to as “command torque”) is calculated, and the
その結果、EGRアクチュエータ15では、電動モータ20のモータシャフト44と共にピニオンギア46が回転し、それに伴って中間減速ギア47が回転し、バルブ側ギア50が回転する。これにより、バルブ側ギア50と共にバルブシャフト18がコイルスプリング40の付勢力に抗して回転し、バタフライ弁17が目標開度に制御される。
As a result, in the
次に、図3〜図5に基づいて、歯車減速機構19を構成するギアが破損した場合(異常時)におけるEGRアクチュエータ15の作動を詳しく説明する。
Next, the operation of the
図3及び図4は、中間減速ギア47の小径ギア部49(駆動歯車)の歯部が破損した場合におけるEGRアクチュエータ15の作動を示す図であり、図5は、バルブ側ギア50(従動歯車)の歯部が破損した場合におけるEGRアクチュエータ15の作動を示す図である。また、図3〜図5では、中間減速ギア47の小径ギア部49をコイルスプリング40の付勢力に抗して開弁側(図の時計回り)に駆動していることを想定している。また、図3及び図5では、破損した一のギアの歯部とタイミングt1又はt10において噛み合っていた他のギアの歯部に斜線を付している。
3 and 4 are views showing the operation of the
(小径ギア部の歯部の破損時におけるEGRアクチュエータの作動)
図3に示すタイミングt1において、小径ギア部49の破損した歯部に対し開弁側で隣り合う歯部53とバルブ側ギア50の歯部との噛み合いが外れると(図4(a)参照)、タイミングt1〜t2では、小径ギア部49が電動モータ20の駆動力によりバタフライ弁17の開弁側(図の時計回り)に回転し、バルブ側ギア50がコイルスプリング40の付勢力によりバタフライ弁17の閉弁側(図の時計回り)に回転する(図4(b)参照)。その結果、タイミングt1〜t2では、バタフライ弁17の開度は閉弁側に変化する。
(EGR actuator operation when the teeth of the small-diameter gear section are damaged)
At timing t1 shown in FIG. 3, when the
タイミングt2において、バルブ側ギア50の歯部と小径ギア部49の歯部(具体的には小径ギア部49の破損した歯部とバタフライ弁17の閉弁側で隣り合う歯部54)とが噛み合うと(図4(c)参照)、タイミングt2〜t3では、バルブ側ギア50が開弁側(図の反時計回り)に回転し、バタフライ弁17の開度は開弁側に変化する。
At timing t2, the tooth portion of the
その後、小径ギア部49がタイミングt1の状態を基準に一回転し、タイミングt3において、小径ギア部49の破損した歯部に対しバタフライ弁17の開弁側で隣り合う歯部53とバルブ側ギア50の歯部との噛み合いが外れると、バルブ側ギア50は再びコイルスプリング40の付勢力によりバタフライ弁17の閉弁側(図の時計回り)に回転する。そして、タイミングt4において、バルブ側ギア50の歯部が小径ギア部49の歯部(具体的には、小径ギア部49の破損した歯部53に対しバタフライ弁17の閉弁側で隣り合う歯部54)と噛み合うと、バルブ側ギア50は開弁側(図の反時計回り)に回転し、バタフライ弁17の開度は再び開弁側に変化する。
Thereafter, the small-
このように、中間減速ギア47の小径ギア部49の歯部が破損すると、バタフライ弁17の開度変化は所定幅の往復を示し、その往復は所定時間(小径ギア部49が一回転するために要する時間)をおいて周期的に発生する。
Thus, when the tooth portion of the small-
(バルブ側ギアの歯部の破損時におけるEGRアクチュエータの作動)
図5に示すタイミングt10において、バルブ側ギア50の破損した歯部に対し開弁側で隣り合う歯部56と小径ギア部49の歯部との噛み合いが外れると、小径ギア部49は、電動モータ20の駆動力によりバタフライ弁17の開弁側(図の時計回り)に回転し、バルブ側ギア50は、コイルスプリング40の付勢力によりバタフライ弁17の閉弁側(図の時計回り)に回転する。その結果、タイミングt10〜t11では、バタフライ弁17の開度は閉弁側に変化する。
(EGR actuator operation when the tooth of the valve side gear is damaged)
At timing t10 shown in FIG. 5, when the
タイミングt11において、バルブ側ギア50の歯部56が小径ギア部49の歯部と噛み合うと、その後、その噛み合いが外れるタイミングt12まで、バルブ側ギア50が開弁側(図の反時計回り)に回転し、バタフライ弁17の開度は開弁側に変化する。そして、タイミングt12から、その後バルブ側ギア50の歯部56が小径ギア部49の歯部と噛み合うタイミングt13まで、バルブ側ギア50が閉弁側(図の時計回り)に回転し、バタフライ弁17の開度は再び閉弁側に変化する。
When the
このように、バルブ側ギア50の歯部が破損すると、バタフライ弁17の開度の変化は所定幅の連続する往復(振動)を示す。
Thus, when the tooth part of the
以上説明したとおり、歯車減速機構19を構成するギアの歯部が破損すると、バタフライ弁17の開度の変化は所定幅の往復を示し、その往復は繰り返し発生する。その結果、バタフライ弁17の開度の制御性が低下する。しかも、小径ギア部49及びバルブ側ギア50の歯部が勢いよく衝突することにより(図3のタイミングt2及びt4、図5に示すタイミングt11及びt13参照)両ギアの歯部が更に破損し、ひいてはバタフライ弁17の適正な開度制御が不能となるおそれがある。
As described above, when the gear tooth portion constituting the gear reduction mechanism 19 is damaged, the change in the opening degree of the
なお、説明の都合上、小径ギア部49又はバルブ側ギア50の歯部が破損した場合を例示した。しかしながら、この説明は、中間減速ギア47の小径ギア部49(駆動歯車)をピニオンギア46に置き換え、バルブ側ギア50(従動歯車)を中間減速ギア47の大径ギア部48に置き換えることにより、ピニオンギア46又は大径ギア部48が破損した場合におけるEGRアクチュエータ15の作動の説明として読み替えることができる。
For convenience of explanation, the case where the tooth portion of the small
そこで、本実施形態では、バタフライ弁17の開度変化を監視し、その変化が所定幅の往復を示している状態を、歯車減速機構19を構成するギア(ピニオンギア46、中間減速ギア47、バルブ側ギア50)の歯部の破損として検出するようになっている。さらに、これらの歯部の破損が検出された場合には、所定のフェイル処理を実施するようになっている。
Therefore, in the present embodiment, a change in the opening degree of the
次に、図6に基づいて、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を検出する処理(歯車破損検出処理)を説明する。図6は、歯車破損検出プログラムの流れを示すフローチャートである。このプログラムは、ECU22により所定周期(所定クランク角ごとに又は所定時間周期)で実行される。
Next, based on FIG. 6, the process (gear damage detection process) which detects the damage of the tooth part of the gear which comprises the gear reduction mechanism 19 is demonstrated. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the gear breakage detection program. This program is executed by the
図6に示すステップS10において、ECU22はバタフライ弁17の開度の極大値Amax(バタフライ弁17の開度変化が開弁側から閉弁側に転じた時点の開度)を取得する。続くステップS11では、ECU22はバタフライ弁17の開度の極小値Amin(バタフライ弁17の開度変化が閉弁側から開弁側に転じた時点の開度)を取得する。続くステップS12では、ECU22は、極大値Amax及び極小値Aminの差から、バタフライ弁17の開度の往復幅Wを算出する。
In step S10 shown in FIG. 6, the
続くステップS13では、ECU22は、往復幅Wが所定範囲(Wtl〜Wth)に含まれるか否かを判定する。ここで、所定範囲(Wtl,Wth)は、歯車減速機構19を構成するギアの歯部が破損した場合におけるバタフライ弁17の開度の往復幅を考慮して設定されるものである。
In subsequent step S13, the
ステップS13において、往復幅Wが所定範囲(Wtl〜Wth)に含まれる旨を判定すると、ECU22はステップS14の処理に進み、往復幅Wが所定範囲(Wtl〜Wth)に含まれない旨を判定すると、ECU22は今回の歯車破損検出処理を終了する。
If it is determined in step S13 that the round-trip width W is included in the predetermined range (Wtl to Wth), the
ステップS14では、ECU22は、往復幅Wが所定範囲(Wtl〜Wth)に含まれた回数を示すカウンタの値Cをカウントアップする。なお、このカウンタ値Cは所定周期でリセットされるものとする。続くステップS15では、ECU22はカウンタ値Cが所定値K以上か否かを判定する。そして、ECU22は、カウンタ値Cが所定値K以上である旨を判定すると、ステップS16の処理に進み、カウンタ値Cが所定値Kよりも小さい旨を判定すると、今回の歯車破損検出処理を終了する。
In step S14, the
ステップS16では、ECU22は、バタフライ弁17を所定開度(例えば、現時点の開度)に維持する。具体的には、ECU22は電動モータ20に対して出力する上記駆動信号のデューティを一定値とする。続くステップS17では、ECU22は、歯車減速機構19を構成するギアが破損した旨を表示装置23に表示させる。具体的には、ECU22は、例えば表示装置23の警告ランプを点灯又は点滅させる。なお、歯車減速機構19を構成するギアが破損した旨を音声で示してもよい。
In step S16, the
この歯車破損検出処理によると、バタフライ弁17の開度の変化について所定幅の往復が所定時間内に所定回(K回)以上検出された場合に、バタフライ弁17の開度がその検出時の開度に維持され、歯車減速機構19を構成する歯車の歯部が破損した旨が表示装置23に表示される。
According to this gear breakage detection process, when a reciprocation of a predetermined width is detected a predetermined number of times (K times) or more within a predetermined time with respect to a change in the opening degree of the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.
バタフライ弁17の開度の変化が往復を示している状態を、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損として検出するようにした。ここで、歯車減速機構19を構成するギアの歯部が破損した場合の他、以下の場合にバタフライ弁17の開度の変化が往復を示すと考えられる。すなわち、バタフライ弁17の開度の変化が往復を示すようにバタフライ弁17の開度制御を実施した場合や、バタフライ弁17の開度の検出値に誤差が含まれた場合(例えば、回転角度センサ21の検出信号にノイズが重畳された場合)に、バタフライ弁17の開度の変化が往復を示すと考えられる。この点、所定幅(Wtl<W<Wth)の上記開度の往復を検出しているため、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を正確に検出することができる。
The state in which the change in the opening degree of the
また、バタフライ弁17の開度の往復が所定時間内に所定回以上検出された場合において、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を検出するようにした。これにより、上記歯部の破損の検出について、その誤検出を抑制することができる。
Further, when the reciprocation of the opening degree of the
また、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を検出した場合において、バタフライ弁17を所定開度に維持するようにした。これにより、歯車減速機構19を構成する一のギアの破損した歯部と、一のギアと噛み合う他のギアの歯部との衝突を避け、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の更なる破損を抑制することができる。
In addition, when the breakage of the gear teeth constituting the gear reduction mechanism 19 is detected, the
また、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を検出した場合において、表示装置23にその旨を表示するようにした。その結果、内燃機関11を停止させるなどの対処により、一のギアと噛み合う他のギアの歯部との衝突を避け、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の更なる破損を抑制することができる。
In addition, when the breakage of the gear teeth constituting the gear reduction mechanism 19 is detected, the fact is displayed on the
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows, for example.
上記実施形態では、バタフライ弁17の開度変化が所定幅の往復を示している状態を、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損として検出した。しかしながら、バタフライ弁17の開度の往復時間に基づいて上記歯部の破損を検出してもよい。ここで、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損の結果としてバタフライ弁17の開度の変化が往復を示す場合、その往復時間は電動モータ20の駆動力及びコイルスプリング40の付勢力により決まる。一方、バタフライ弁17の開度制御としてバタフライ弁17の開度を往復させた場合、その往復時間は電動モータ20の駆動力のみで決まる。また、バタフライ弁17の開度の検出誤差によりその開度の変化が往復を示す場合、その往復時間は相対的に短いと考えられる。このように、歯車減速機構19を構成するギアの歯部が破損した場合とその他の場合とでは、バタフライ弁17の開度の往復時間が異なる。そのため、上述の如くバタフライ弁17の開度の往復時間に基づいて、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を検出することにより、その誤検出を抑制することができる。
In the above embodiment, the state where the change in the opening degree of the
また、上記実施形態では、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を検出すると、フェイル処理として、バタフライ弁17の開度をその検出時の開度に維持し、歯車減速機構19を構成する歯車の歯部が破損した旨を表示装置23に表示した。しかしながら、バタフライ弁17の開度の往復態様に応じたフェイル処理を実施してもよい。例えば、上述したように歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損が進行すると、すなわち、ギアの歯部の破損に伴ってその歯部に対し回転方向に隣り合う歯部が次々に破損すると、バタフライ弁17の開度の往復幅は大きくなると考えられる。したがって、バタフライ弁17の開度の往復幅に基づいて、歯部の破損の進行状況に応じたフェイル処理を実施してもよい。
Moreover, in the said embodiment, if the failure | damage of the tooth part of the gear which comprises the gear reduction mechanism 19 is detected, as the fail process, the opening degree of the
また、上記実施形態では、歯車減速機構19を構成する各ギアを区別することなく、それらの歯部の破損を検出した。しかしながら、バタフライ弁17の開度の往復幅やその往復の態様に基づいて、歯車減速機構19を構成する各ギアを区別して、それらの歯部の破損を検出してもよい。例えば、上記実施形態では、バタフライ弁17の開度の往復が所定時間をおいて周期的に発生している場合には駆動歯車の破損を検出し、バタフライ弁17の開度の往復が連続して発生している場合には従動歯車の破損を検出してもよい。この場合、破損したギアに応じてフェイル処理を異ならせてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the damage of those tooth | gear parts was detected, without distinguishing each gear which comprises the gear reduction mechanism 19. FIG. However, based on the reciprocal width of the opening degree of the
また、上記実施形態では、バタフライ弁17の開度の往復幅が予め設定された所定範囲内に含まれるか否かに基づいて、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損を検出した。しかしながら、上記所定範囲を可変設定してもよい。例えば、歯車減速機構19を構成するギアの歯部の破損が同一状況であっても、電動モータ20の駆動力(電動モータ20への駆動信号のデューティ)を大きくするほど、バタフライ弁17の開度の往復幅は小さくなると考えられる。そこで、バタフライ弁17の開度の変化が往復を示した時点の電動モータ20の駆動力に基づいて、上記所定範囲を可変設定してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the failure | damage of the tooth part of the gear which comprises the gear reduction mechanism 19 was detected based on whether the reciprocation width of the opening degree of the
10…排ガス再循環装置、11…内燃機関、12…排気通路、13…吸気通路、14…排気ガス還流通路(流路)、15…EGR制御弁、17…バタフライ弁、18…バルブシャフト、19…歯車減速機構、20…電動モータ(動力源)、21…回転角度センサ(開度検出手段)、22…ECU(回転角度検出手段、歯部破損検出手段、フェイル処理手段)、40…コイルスプリング(付勢手段)、46…ピニオンギア、47…中間減速ギア、48…大径ギア部、49…小径ギア部、50…バルブ側ギア
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記駆動装置により開閉駆動される弁体について、その弁体の開度を検出する開度検出手段を備え、その開度検出手段による検出結果に基づいて、前記弁体の開度を制御する駆動制御装置において、
前記開度検出手段により検出される開度を監視し、その開度の変化が往復を示している状態を、前記駆動歯車又は前記従動歯車の歯部の破損として検出する歯車破損検出手段を備えることを特徴とする弁体の駆動制御装置。 A driving gear; a driven gear meshing with the driving gear; a biasing means that biases the driven gear in a predetermined rotational direction; and a power source that drives the driving gear against a biasing force of the biasing means. Applied to the drive device comprising
The valve body that is driven to open and close by the drive device is provided with an opening degree detecting means for detecting the opening degree of the valve body, and the driving for controlling the opening degree of the valve body based on the detection result by the opening degree detecting means. In the control device,
Gear breakage detecting means for monitoring the opening degree detected by the opening degree detecting means and detecting a state in which the change in the opening degree indicates reciprocation as breakage of a tooth portion of the drive gear or the driven gear. A drive control device for a valve body characterized by the above.
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