JP4879352B2 - バルブ制御装置及びバルブ装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるEGRバルブ(バルブ装置)1の断面図であり、バルブシャフトとモータシャフトとを完全に締結して軸方向に一体化した構造のEGRバルブを示している。図1において、EGRバルブ1のバルブハウジング5には、バルブのアクチュエータとなるDCモータ(駆動部)2が設けられている。また、DCモータ2のモータシャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体成型されたシャフト(一体構造シャフト)3を有する。バルブハウジング5には、排気ガスを通す排気ガス通路が形成されており、この排気ガス通路に出口通路6が形成される。バルブハウジング5内の排気ガス通路と出口通路6との間に弁座7が形成される。
(1)開弁開始位置学習(イニシャライズ)
図3は、図2中のバルブ制御装置16による開弁開始位置学習を説明するための図であり、上段のグラフが開弁開始位置学習時における目標開度位置と実開度位置との関係を示しており、下段のグラフが上段の関係でDCモータを駆動させた際の駆動デューティ比の変化を示している。上段のグラフの縦軸の開度(%)は、開度位置(EGR開度(%))を示しており、目標開度位置(目標開度波形)は、目標開度補正部17によって、全閉状態判定部18から入力した開度位置と一致するように補正された開度位置であり、実開度位置(実開度波形)は、ポジションセンサ4で検出された実開度位置である。
(A)シーケンス(1)
先ず、全閉状態判定部18は、開弁開始位置の学習要求(イニシャライズ開始指令)によって全閉指令の制御信号を受けると、メモリ19から読み出したソフトランディング開始目標位置を目標開度補正部17へ出力する。目標開度補正部17は、全閉状態判定部18から入力したソフトランディング開始目標位置と一致するように目標開度位置を補正する。これにより、目標開度位置が一定のソフトランディング開始目標位置に設定される。
全閉状態判定部18は、上記待機時間が経過するとソフトランディング動作を開始し、目標開度補正部17に設定する開度位置を、所定の目標開度位置になるまで所定の割合で徐々に減算する。上記所定の目標開度位置は、上述したような開弁開始位置学習における誤差要因を考慮した値とし、図3では開度−30(%)を採用している。また、1秒間に100(%)の割合で、ソフトランディング開始目標位置から上記所定の目標開度位置(開度−30(%))まで開度位置を減算している。このようにすることで、開弁開始位置学習において、EGRバルブ1が低開度まで閉じてきた段階で、その先をゆっくり閉弁させることができる。
全閉状態判定部18は、上記待機時間が経過すると、一定時間のポジションセンサ4の検出信号電圧の平均値を算出し、この平均値で表される位置を新たな開弁開始位置の学習値として設定する。例えば、1秒間のポジションセンサ4の検出信号電圧の平均値で表される位置を新たな開弁開始位置とする。
この実施の形態1によるバルブ制御装置16では、全閉状態となってもDCモータ2をフィードバック制御しており、駆動デューティ比が上昇する。そこで、DCモータ2への通電を遮断することにより、全閉状態における駆動デューティ比を制限する。
(a)開弁開始位置の学習要求がない。
(b)目標開度位置が現在の実開度位置を下回っている。
(c)実開度位置が全閉位置(開弁開始位置)から所定値以内である。図4の例では、ポジションセンサ4の出力電圧の温度ドリフトとして予想される5(%)を採用している。
(d)駆動デューティ比がDuty制限値を下回っている。図4に示すDuty制限値は、図3と同様に駆動デューティ比−60(%)(第2の閾値)としている。なお、このDuty制限値は、例えばDCモータ2の仕様や実験等で決定した駆動デューティ比の上昇によるDCモータ2の発熱が許容できる駆動デューティ比の上限値を設定する。
(e)上記(a)〜(d)の状態が連続して所定期間(第1の待機期間)継続している。この所定期間は、EGRバルブ1が十分に閉弁する時間、すなわち弁体8を全閉位置から弁座7に漏れがない程度に若干押し付ける際に必要な時間で、かつDCモータ2が発熱により損壊しない時間であり、図4の例では800(ms)としている。
図5は、実施の形態1によるEGRバルブ1を駆動させるDCモータ2を軸方向に切断した断面図である。図5に示すDCモータ2はブラシレスモータであり、シャフト3に螺合された円筒状のロータAssy(回転子)24が、ケース25に固着されたステータ26の中空部に挿入されて、ベアリング27によって回転自在に支持されている。また、ロータAssy24には、その軸に垂直な面となるように、磁極位置検出用マグネット(開度位置センサ)28が固着されている。
Claims (11)
- 駆動部と、この駆動部によって直動される駆動シャフト及びバルブシャフトを軸方向に一体化して構成され、前記駆動部の駆動力で軸方向に直動させることにより、バルブハウジングに設けられた弁座に対して弁体を開閉させる一体構造シャフトとを備えたバルブ装置を開閉制御するバルブ制御装置において、
前記バルブ装置の前記一体構造シャフトの直動による実開度位置が目標開度位置に近づくように前記バルブ装置の開度位置をフィードバック制御する駆動制御部と、
全閉指令を受けると、前記駆動制御部に一定のソフトランディング開始目標位置を目標開度位置として設定し、前記実開度位置と前記ソフトランディング開始目標位置との差が第1の閾値になったタイミングで、前記ソフトランディング開始目標位置を徐々に減算した目標開度位置を前記駆動制御部に設定する全閉状態判定部とを備え、
前記ソフトランディング開始目標位置は、全閉位置の学習時における開度位置の検出誤差範囲以上に前回の全閉位置学習値から離れた位置であることを特徴とするバルブ制御装置。 - 第1の閾値は、バルブ装置の開度位置を検出する開度位置センサの温度ドリフトにより予想される実開度位置と目標開度位置との差以上の値であることを特徴とする請求項1記載のバルブ制御装置。
- 全閉状態判定部は、全閉位置において、前記駆動デューティ比が第2の閾値を超える期間が第1の待機期間を経過すると、前記駆動制御部に前記駆動部への通電を遮断するように指示することを特徴とする請求項1記載のバルブ制御装置。
- 全閉状態判定部は、駆動デューティ比が第2の閾値を超える期間が第1の待機期間を経過しても、全閉位置の学習時には駆動制御部への通電遮断指示を行わないことを特徴とする請求項3記載のバルブ制御装置。
- 第2の閾値は、駆動デューティ比の上昇による駆動部の発熱が許容可能な前記駆動デューティ比以上の値であることを特徴とする請求項3記載のバルブ制御装置。
- 第1の待機期間は、バルブ装置が漏れなく閉弁する下限時間以上で、かつ駆動デューティ比の上昇による発熱で駆動部が損壊する上限時間未満の期間であることを特徴とする請求項3記載のバルブ制御装置。
- 駆動部の温度を検出する温度センサを備え、
上限時間は、前記温度センサによって、前記駆動部が損壊する温度が検出されるまでの時間であることを特徴とする請求項6記載のバルブ制御装置。 - 上限時間は、予め求めた動作中の駆動部における温度変化の傾向を規定する予測モデルによって予測された温度が、前記駆動部が損壊する温度に達するまでの時間であることを特徴とする請求項6記載のバルブ制御装置。
- 駆動部は、駆動シャフトに回転子が連結されたモータであり、
駆動制御部による前記モータのパルス幅変調制御で前記回転子の軸受を保持する保持部材が破損する荷重を与えないように駆動デューティ比を制限するデューティ制限部を備えたことを特徴とする請求項3記載のバルブ制御装置。 - 保持部材は、回転子の軸受であるベアリングを保持するウェーブワッシャであり、
デューティ制限部は、前記ウェーブワッシャのセット荷重を超えないように駆動デューティ比を制限することを特徴とする請求項9記載のバルブ制御装置。 - 駆動部と、
前記駆動部により直動される駆動シャフト及びバルブシャフトを軸方向に一体化して構成され、前記駆動部の駆動力で軸方向に直動させることにより、バルブハウジングに設けられた弁座に対して弁体を開閉させる一体構造シャフトと、
前記駆動部を駆動制御することにより、開度位置を制御する請求項1記載のバルブ制御装置とを備えたバルブ装置。
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