JP6414867B2 - バルブ制御装置及びバルブシステム - Google Patents

Description

本発明は、バルブ制御装置及びバルブシステムに関する。
本願は、２０１５年３月２６日に、日本に出願された特願２０１５−０６４６７５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

下記特許文献１には、過給機における排ガスの迂回経路に設けられたウエストゲートバルブの開度を調節することにより燃焼空気の過給圧を適正に制御する技術（過給システムおよび過給システムの制御方法）が開示されている。この過給システムでは、過給機の温度に応じてウエストゲートバルブの全閉状態（弁体の全閉位置）を補正することにより、過給機の温度に関わりなくウエストゲートバルブの開度を適切に調節する。

日本国特開２０１３−１４２３７９号

ところで、上記ウエストゲートバルブにおいて、弁体が弁座に着座する際の弁体の移動速度（着座速度）は、弁体及び弁座の摩耗・損傷に影響する。すなわち、着座速度が速い程、着座時に弁体及び弁座に作用する衝撃力が大きくなるので、弁体及び弁座の摩耗・損傷が大きくなる。したがって、着座速度を適正化することは、ウエストゲートバルブの寿命を伸ばすために極めて重要な事項である。

一方、ウエストゲートバルブを全閉状態とする際の速度（全閉時速度）を全体として緩やかな速度にすると弁体が弁座に着座するのに要する時間が長くなるので、バルブの開閉制御の応答性に影響が出る。したがって、このような二律背反する要求を満足させるためには、全閉時速度を初期速度と後期速度とに分け、初期速度を比較的高速に設定し、後期速度を上記衝撃力を緩和するために比較的低速とすることが考えられる。

しかしながら、上記特許文献１のような過給機の温度に応じて弁体の全閉位置が補正されるバルブに対して、上記初期速度と後期速度との切替ポイント（弁体のソフトランディング開始位置）を設定した場合に、後期速度の期間が長くなって弁体が弁座に着座するのに要する時間が長くなる虞がある。

本発明に係る態様は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、バルブにおける弁体のソフトランディング開始位置を適正化することにより弁体が弁座に着座するのに要する時間を短くできるバルブ制御装置及びバルブシステムを提供することを目的とする。

上記技術課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明に係る一態様のバルブ制御装置は、バルブの開度を示す開度信号とバルブが設けられたエンジンの起動を示す起動信号とに基づいて、バルブを操作するアクチュエータを制御するバルブ制御装置であって、起動信号及び開度信号に基づいてエンジンの起動毎にバルブの弁体がバルブの弁座に着座する着座位置を学習する全閉学習処理部と、着座位置に基づいて弁体を着座させる際のソフトランディング開始位置を設定し、該ソフトランディング開始位置から弁体を減速させて所定の着座速度で弁体を着座させる制御目標値を設定する目標値設定部と、制御目標値と開度信号とに基づいてアクチュエータに供給する駆動信号を生成する制御駆動部とを備える。

（２）上記（１）に記載の態様において、全閉学習処理部は、エンジンの起動毎に弁体の着座位置を学習して長期学習値を取得することに加えて、弁体の着座毎に弁体の着座位置を学習して短期学習値を取得し、制御駆動部は、短期学習値に基づいてバルブの開度を補正して駆動信号を生成してもよい。

（３）上記（１）または（２）に記載の態様において、開度信号にメディアンフィルタ処理を施して制御駆動部に出力するフィルタ部をさらに備え、制御駆動部は、弁体の位置操作量を生成する位置制御部と、弁体の速度操作量を生成する速度制御部とを備えてもよい。

（４）上記（３）に記載の態様において、速度制御部は、弁体が弁座に着座する着座速度の上限を規制する速度リミッタを備えてもよい。

（５）上記（１）〜（４）いずれか１つに記載の態様において、バルブは、エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブであってもよい。

（６）本発明に係る一態様のバルブシステムは、バルブと、当該バルブを操作するアクチュエータと、上記（１）〜（５）いずれか１つに記載のバルブ制御装置とを備える。

本発明に係る態様によれば、エンジンの起動毎に学習された弁体の着座位置に基づいて弁体を着座させる際のソフトランディング開始位置を設定し、該ソフトランディング開始位置から弁体の移動速度を減速して弁体を着座させるので、例えばバルブが熱伸びした際に弁体が弁座に着座するのに要する時間が長くなることを抑制することが可能である。したがって、本発明に係る態様によれば、バルブにおける弁体のソフトランディング開始位置を適正化することにより弁体が弁座に着座するのに要する時間を短くできるバルブ制御装置及びバルブシステムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るバルブシステムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバルブ制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバルブ制御装置の制御動作を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態における全閉学習処理を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るバルブシステム及びバルブ制御装置は、図１に示す機能構成を備える。すなわち、このバルブシステムは、図１に示すように、ＥＷＧバルブ１（バルブ）、ＥＷＧモータ２（アクチュエータ）及びＥＷＧ制御部３を備える。なお、上記「ＥＷＧ」は「Electric Waste Gate」の略である。

ＥＷＧバルブ１は、過給機におけるエンジン排ガスの迂回経路に設けられたウエストゲートバルブであり、エンジンに供給される燃焼空気の過給圧を調節する。すなわち、ＥＷＧバルブ１の開度が上昇すると過給圧は減少し、一方、ＥＷＧバルブ１の開度が低下すると過給圧は上昇する。このようなＥＷＧバルブ１は、所定の連結機構を介してＥＷＧモータ２と機械的に接続されており、ＥＷＧモータ２の駆動力によって開度が調節される。

なお、ＥＷＧバルブ１の開度は、ＥＷＧバルブ１における弁体の弁座に対する位置（リフト量）によって規定される物理量である。すなわち、リフト量が大きくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が大きくなると開度は上昇し、一方、リフト量が小さくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が小さくなると開度は下降する。

ＥＷＧモータ２は、上記ＥＷＧバルブ１を駆動するアクチュエータであり、例えば直流モータである。このようなＥＷＧモータ２は、ＥＷＧ制御部３から入力される駆動信号に基づいて作動し、ＥＷＧバルブ１の開度を調節する。また、このＥＷＧモータ２は、リフトセンサ２ａを備えている。このリフトセンサ２ａは、ＥＷＧバルブ１における弁体の実際のリフト量（実リフト量）を示す電圧をセンサ信号として出力する。なお、センサ信号は、実リフト量つまりＥＷＧバルブ１の実際の開度（実開度）を示す信号（開度信号）でもある。

ＥＷＧ制御部３は、本実施形態におけるバルブ制御装置であり、上記ＥＷＧモータ２を制御することによってＥＷＧバルブ１の開度を調節させる。このＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵにおける１つの制御機能要素であり、エンジンＥＣＵにおいて上位制御系を構成する上位制御機能要素から自らの制御機能上必要な各種の情報（エンジンＥＣＵ情報）を取得すると共に上記リフトセンサ２ａからセンサ信号を取得し、これらエンジンＥＣＵ情報及びセンサ信号に基づいて駆動信号を生成する。

上記エンジンＥＣＵ情報は、エンジンの作動状態を示す信号やエンジンＥＣＵの指示信号であり、例えばＩＧ ＯＮ信号（イグニッションスイッチのＯＮ状態を示す信号）及び目標リフト量等である。このようなＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵ情報とセンサ信号が示す実リフト量とに基づいてＥＷＧモータ２をフィードバック制御する。

上記目標リフト量は、ＥＷＧバルブ１の開度目標を示す制御目標値である。また、ＩＧ ＯＮ信号は、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号、つまりエンジンの起動状態を示す起動信号である。

さらに説明すると、ＥＷＧ制御部３は、図２に示されているように、フィルタ部３ａ、制御量変換部３ｂ、全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ、最終リフト量設定部３ｅ（目標値設定部）、位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉを機能構成要素として備えている。これら機能構成要素のうち、フィルタ部３ａ、制御量変換部３ｂ、補正部３ｄ、位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉは、本発明における制御駆動部を構成している。なお、上記「ＤＵＴＹ」は、デューティ比を示す用語である。

フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号つまりアナログの電圧信号をデジタル信号（検出電圧データ）に変換すると共に当該デジタル信号にメディアンフィルタ処理（デジタル信号処理）を施して制御量変換部３ｂに出力する。上記メディアンフィルタ処理は、時系列データである検出電圧データについて所定データ数毎の中央値（メディアン）を抽出することによりノイズ除去を行うフィルタ処理である。センサ信号を出力するリフトセンサ２ａは、エンジン中に付帯するＥＷＧモータ２に設けられる関係で各種ノイズが重畳し易いが、フィルタ部３ａは、このようなノイズを除去してリフト量（開度）をより正確に示す検出電圧データを制御量変換部３ｂに出力する。

ここで、ノイズを除去するためのデジタル信号処理には一般に移動平均処理が用いられるが、メディアンフィルタ処理は移動平均処理よりもノイズ除去性能が高いので、フィルタ部３ａではメディアンフィルタ処理を採用している。本実施形態では、位置制御部３ｆに加えて速度制御部３ｇを備えているが、速度制御部３ｇは、リフト量（開度）の微分値を用いて速度制御量を演算するためにリフト量（開度）に重畳したノイズの影響を受け易い。本実施形態では、このような速度制御部３ｇを備える関係で、移動平均処理ではなくメディアンフィルタ処理を採用している。

制御量変換部３ｂは、上記検出電圧データ（電圧量）をリフト量（位置）に変換する。
この制御量変換部３ｂは、例えば検出電圧データとリフト量との関係を示す変換テーブルを備え、当該変換テーブルに基づいて検出電圧データに相当するリフト量を抽出して全閉学習処理部３ｃに出力する。なお、上記変換テーブルに代えて、検出電圧データとリフト量との関係を示す変換式を予め記憶し、当該変換式に基づいて検出電圧データに相当するリフト量を抽出してもよい。

全閉学習処理部３ｃは、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する機能構成要素である。上記全閉リフト量は、ＥＷＧバルブ１の温度に応じて変動するため固定値として扱うことができない。この全閉学習処理部３ｃは、このような事情から、エンジンＥＣＵ情報の１つとしてエンジンＥＣＵから入力されるＩＧ ＯＮ信号、また制御量変換部３ｂから入力される実際のリフト量（ＥＷＧバルブ１の弁座に対する弁体の位置）に基づいて、弁体が弁座に着座した際のリフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する。

ここで、上記全閉リフト量には、長期学習値と短期学習値とがある。長期学習値はエンジンの起動毎に取得される学習値であり、一方、短期学習値は、弁体の着座毎に取得される学習値である。また、このような長期学習値は、ＥＷＧバルブ１に対するＥＷＧモータ２の取付誤差や摩耗によって生じる誤差等を考慮したもので、後述するようにソフトランディング開始リフト量及びソフトランディング終了リフト量を設定する上で基準となるものである。一方、短期学習値は、ＥＷＧモータ２の取付誤差や摩耗によって生じる誤差等に加えて、ＥＷＧバルブ１の熱伸びによる影響を考慮したものであり、後述する補正リフト量を計算する上での基準となるものである。

すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断すると、当該エンジンの起動後においてＥＷＧバルブ１の弁体が最初に着座した際の全閉リフト量を長期学習値として記憶する。一方、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの起動に関わりなく、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値として記憶する。

全閉学習処理部３ｃは、制御量変換部３ｂから入力される実際のリフト量（実リフト量）に加えてエンジンの起動を示すＩＧ ＯＮ信号をも利用することにより長期学習値を取得すると共に、制御量変換部３ｂから入力される実際のリフト量のみに基づいて短期学習値を取得する。このような全閉学習処理部３ｃは、長期学習値及び短期学習値を最終リフト量設定部３ｅに出力する一方、短期学習値のみを補正部３ｄに出力する。なお、このような全閉学習処理部３ｃにおける全閉リフト量の学習処理については、後述する動作説明において詳細を説明する。

補正部３ｄは、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量を全閉学習処理部３ｃから入力される短期学習値に基づいて補正する機能構成要素である。すなわち、この補正部３ｄは、実リフト量と短期学習値との差分をとることにより短期学習値を基準としたリフト量（補正リフト量）を計算し、当該補正リフト量を位置制御部３ｆ及び速度制御部３ｇに出力する。

最終リフト量設定部３ｅは、エンジンＥＣＵ情報の１つとしてエンジンＥＣＵから入力される目標リフト量、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値及び短期学習値、また補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて最終目標リフト量（制御目標値）を設定する目標値設定部である。上記目標リフト量は、方形波状の電圧値としてＥＷＧバルブ１のリフト量（開度）を指定する信号である。最終リフト量設定部３ｅは、このような目標リフト量に対して、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に着座させる際の目標リフト量に特定の処理を施すことにより、弁体を減速させて弁座にソフトランディングさせ得る最終目標リフト量を生成する。

詳細については後述するが、この最終リフト量設定部３ｅは、弁体が着座するために移動（弁座に対して降下）を開始してから着座させるまでの期間を２つの前期間と後期間とに分割し、前期間においては最高速度で降下させる一方、後期間では弁体を比較的緩やかな速度（着座速度）で移動させて弁座に対してソフトランディングさせる最終目標リフト量（制御目標値）を生成する。また、この最終リフト量設定部３ｅは、前期間と後期間との切替ポイント（ソフトランディング開始リフト量）及び弁体の最終的な停止目標リフト量を長期学習値及び短期学習値に基づいて設定する。

位置制御部３ｆは、位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力する。すなわち、この位置制御部３ｆは、最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量（制御目標値）と補正部３ｄから入力される補正リフト量との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって位置操作量を生成する。なお、上記ＰＩＤ処理の詳細つまり処理内容やゲイン等については、ＥＷＧバルブ１の制御において必要とされる性能（制御性能）に応じて適宜設定される。

速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量と補正部３ｄから入力される補正リフト量とに基づいて速度操作量を生成してＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する。すなわち、この速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量にリミッタ処理を施す一方、補正部３ｄから入力される補正リフト量に微分処理を施す。そして、速度制御部３ｇは、上記リミッタ処理後の位置操作量と上記微分処理によって得られたリフト速度との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって速度操作量を生成する。なお、速度制御部３ｇにおけるＰＩＤ処理についても、ＥＷＧバルブ１の制御において必要とされる性能（制御性能）に応じて処理内容やゲイン等が適宜設定される。

ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉについては、便宜上、駆動回路３ｉについて先に説明する。この駆動回路３ｉは、パルス駆動方式のモータ駆動回路である。すなわち、この駆動回路３ｉは、ＤＵＴＹ設定部３ｈから制御信号として入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて直流電力をＰＷＭ電力に変換し、当該ＰＷＭ電力を駆動信号としてＥＷＧモータ２に出力する。

一方、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、上記速度制御部３ｇから入力される速度操作量に基づいて上記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生器である。また、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量にリミッタ処理を施す機能（ＤＵＴＹリミッタ）を有する。すなわち、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量にリミッタ処理を施すことにより、ＰＷＭ信号のデューティ比の上限つまりＥＷＧモータ２の最高回転速度を規制したＰＷＭ信号を生成する。
なお、上記ＤＵＴＹリミッタは、最終目標リフト量の部位に応じて異なるものが設定される。

以上が本実施形態に係るバルブシステム及びバルブ制御装置の構成である。本実施形態におけるバルブ制御装置は、過給機に付帯して設けられるＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）を制御対象バルブとする制御装置である。

次に、このように構成されたバルブシステム及びバルブ制御装置の動作について、図３及び図４をも参照して詳しく説明する。

本実施形態におけるＥＷＧ制御部３（バルブ制御装置）の基本動作は、フィードバック制御手法に基づいて目標リフト量とセンサ信号とに基づいて駆動信号を生成することである。そして、この駆動信号に基づいてＥＷＧモータ２が操作されることによって、ＥＷＧバルブ１の開度が目標リフト量に沿って調節される。

このようなＥＷＧ制御部３の基本動作において、最終リフト量設定部３ｅは、エンジンＥＣＵ（上位制御系）から入力される目標リフト量Ａ、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値Ｂ及び短期学習値Ｄ並びに補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて最終目標リフト量Ｃ（制御目標値）を設定する。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、図３（ａ）に示すように、方形波状の電圧信号である目標リフト量について、長期学習値Ｂ及び短期学習値Ｄ並びに補正リフト量を用いることによりＥＷＧバルブ１を全閉させる際の立下り部及び全閉時のリフト量を指定するローレベル部を修正する。

より具体的には、最終リフト量設定部３ｅは、図３（ｂ）に示すように、長期学習値Ｂに対して、ソフトランディング開始リフト量Ｌk1及びソフトランディング終了リフト量Ｌt1を設定する。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に対してソフトランディングさせる際の開始リフト量（ソフトランディング開始リフト量Ｌk1）及び弁体を停止させるソフトランディング終了リフト量Ｌt1を長期学習値Ｂ、短期学習値Ｄ及び規定値Ｋ（定数）に基づいて以下のように設定する。
Ｌk＝長期学習値Ｂ−短期学習値Ｄ＋規定値Ｋ
Ｌt＝長期学習値Ｂ−短期学習値Ｄ−規定値Ｋ

そして、最終リフト量設定部３ｅは、補正部３ｄから順次入力される補正リフト量を監視することにより、目標リフト量の立下り開始からソフトランディング開始リフト量Ｌk1までの間は、ＥＷＧモータ２で操作し得る最高速度でＥＷＧバルブ１の弁体を移動（降下）させる制御目標値ｃ1を設定し、補正リフト量が上記ソフトランディング開始リフト量Ｌk1に一致すると、当該ソフトランディング開始リフト量Ｌk1からソフトランディング終了リフト量Ｌt1までの間は、所定の着座速度でＥＷＧバルブ１の弁体を移動（降下）させる制御目標値ｃ2を設定する。

ここで、ソフトランディング開始リフト量Ｌk1及びソフトランディング終了リフト量Ｌt1は長期学習値Ｂ、短期学習値Ｄ及び規定値Ｋ（定数）によって規定されるが、補正リフト量は、上述したように実リフト量と短期学習値Ｄとの差分として与えられるものなので、ソフトランディング開始リフト量Ｌk1及びソフトランディング終了リフト量Ｌt1は、実質的には長期学習値Ｂ及び規定値Ｋ（定数）のみによって規定される量である。なお、補正リフト量ではなく実リフト量を取り込むように最終リフト量設定部３ｅを構成した場合には、ソフトランディング開始リフト量Ｌkは（長期学習値Ｂ＋規定値Ｋ）、また停止目標リフト量Ｌtは（長期学習値Ｂ−規定値Ｋ）となり、長期学習値Ｂ及び規定値Ｋ（定数）のみによって規定される。

一方、フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号（アナログ信号）を順次サンプリングして検出電圧データ（デジタル信号）に変換し、当該検出電圧データにメディアンフィルタ処理を施す。このメディアンフィルタ処理によって検出電圧データに重畳しているセンサ信号に由来するノイズ成分が除去されるので、検出電圧データは、リフト量をより正確に示す信号となる。そして、上記メディアンフィルタ処理によってノイズが除去された検出電圧データ（電圧量）は、制御量変換部３ｂにおいてリフト量に変換される。

そして、全閉学習処理部３ｃは、エンジンＥＣＵから入力されるＩＧ ＯＮ信号をトリガー信号として利用することによりエンジンが起動する度に、制御量変換部３ｂから順次入力される実リフト量のうち、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量を長期学習値Ｂとして学習する。すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断し、当該エンジンの起動後においてＥＷＧバルブ１の弁体が最初に着座した際の全閉リフト量を長期学習値Ｂとして取得・更新する。また、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号が示すエンジンの起動に関わりなく、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値Ｄとして取得・更新する。

ここで、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの停止時に長期学習値Ｂを不揮発性メモリに保存し、次にエンジンが起動した際には、上記保存した長期学習値Ｂを短期学習値Ｄ及び長期学習値Ｂの初期値として出力する。また、全閉学習処理部３ｃは、エンジンが起動した場合における１回目の着座については長期学習値Ｂを短期学習値Ｄとして出力する。

このような長期学習値Ｂ及び短期学習値Ｄの取得・更新手順は、図４のタイミングチャートに示す通りである。すなわち、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する場合、実リフト量Ｅは、最終目標リフト量Ｃに従って徐々に低下し、弁体が弁座に着座すると全閉リフト量になる。全閉学習処理部３ｃは、このような実リフト量Ｅの変化に関して、最終目標リフト量Ｃがソフトランディング開始リフト量Ｌk以下、かつ、最終目標リフト量Ｃと実リフト量Ｅの偏差が規定以上、かつ、実リフト量Ｅが安定となり、かつ駆動ＤＵＴＹがソフトランディングＤＵＴＹ下限値に達すると、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座したと判断して全閉学習開始判定フラグを「ＴＲＵＥ」として全閉学習開始を許可する。

そして、全閉学習開始判定フラグが「ＴＲＵＥ」となると、駆動ＤＵＴＹが全閉学習ＤＵＴＹ下限値に制限されると共に安定判定タイマ（タイマ１）及び全閉学習許可タイマ（タイマ２）が動作を開始する。その後、安定判定タイマが「０」となった時点で、実リフト量Ｅが安定かつ実リフト量Ｅが全閉学習範囲以内となる（所定の学習上限値Ｌmaxと学習下限値Ｌminとの間に存在する）場合に、全閉学習が正常終了となり、学習値の更新処理が実施される。

このような長期学習値Ｂ及び短期学習値Ｄのうち、長期学習値Ｂは、以下の条件が成立した場合にのみ更新される。すなわち、エンジンの起動停止から次のエンジン起動までの間の時間を示すタイマ（エンジン動作停止時間タイマ）の計測値が規定時間（熱伸びの影響がないとみなせる期間）を超過し、かつ、上記エンジン動作停止時間タイマが故障していない場合にのみ更新される。また、長期学習値Ｂは、誤学習を避けるために、バックアップメモリ（不揮発性メモリ）に記憶された値に関して、初期の全閉学習で取得された値が規定変動幅以上変化していた場合、規定変動幅以内の値に修正されて更新され、また規定限界値を越えた場合には、規定限界値の上限値あるいは下限値に修正されて更新される。

ここで、例えばＥＷＧバルブ１の弁体と弁座との間に異物が存在した場合、実リフト量Ｅは、上記学習上限値Ｌmaxよりも大きな値で安定することがある。このような場合、上記実リフト量Ｅが全閉学習範囲内とならないので、タイマ２（全閉学習許可タイマ）が全閉学習許可期間Ｔｋの経時を終了した時点で学習異常が判定される。また、ＥＷＧモータ２とＥＷＧバルブ１とを機械的に接続している連結機構が破損した場合には、実リフト量Ｅが学習下限値Ｌminを下回る場合がある。このような場合においても上記実リフト量Ｅが全閉学習範囲内とならないので、タイマ２（全閉学習許可タイマ）が全閉学習許可期間Ｔｋの経時を終了した時点で学習異常が判定される。

このような学習処理によって取得された長期学習値Ｂ及び短期学習値Ｄは最終リフト量設定部３ｅに提供されて、上述した最終目標リフト量Ｃの生成に利用され、一方、短期学習値Ｄは補正部３ｄに供給される。そして、補正部３ｄでは、実リフト量Ｅから短期学習値Ｄが減算されて補正リフト量が生成される。

ここで、短期学習値Ｄは、長期学習値Ｂより頻繁に更新されるので、長期学習値Ｂよりも正確な全閉リフト量を示す値である。このように長期学習値Ｂよりも実状に即した短期学習値Ｄを用いて実リフト量Ｅを補正するので、補正リフト量は、ＥＷＧバルブ１における弁体のより正確な位置を示す値となる。

そして、位置制御部３ｆは、最終目標リフト量Ｃと補正リフト量との差分に基づいて位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力し、当該速度制御部３ｇは、上記位置操作量と補正リフト量の微分値との差分に基づいて速度操作量を生成する。そして、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、デューティ比が上記速度操作量に応じて設定されたＰＷＭ信号を生成して駆動回路３ｉに出力し、当該駆動回路３ｉは、ＰＷＭ信号に応じた波高値の駆動信号を生成してＥＷＧモータ２を駆動する。

ここで、速度制御部３ｇには速度リミッタが設定され、またＤＵＴＹ設定部３ｈにはＤＵＴＹリミッタが設定されているので、ＥＷＧモータ２の最高回転速度は許容範囲内に確実に制限される。特に最終目標リフト量Ｃの制御目標値ｃ2に相当する期間では所定の着座速度を確実に実現するために、制御目標値ｃ2以外の期間とは異なる専用のＤＵＴＹリミッタが設定される。なお、制御目標値ｃ2に設定するＤＵＴＹリミッタ及び着座速度は、ＥＷＧバルブ１において弁体が弁座に衝突する際の衝撃力をどの程度に抑えるか、またＥＷＧバルブ１の耐用年数をどの程度に設定するか等に基づいて決定される。

このような本実施形態によれば、図３（ｂ）に示すように、長期学習値Ｂに基づいて設定されたソフトランディング開始リフト量Ｌk1を起点としてソフトランディング速度でＥＷＧバルブ１の弁体を移動（降下）させるソフトランディング動作が開始されるので、短期学習値Ｄに基づいて設定されたソフトランディング開始リフト量を起点としてソフトランディング動作を開始する場合よりも着座に要する時間（着座時間）を短縮することができる。

例えば、ＥＷＧバルブ１の温度が上昇して弁体と弁座との距離が拡大した場合、つまりＥＷＧバルブ１が熱伸びした場合、短期学習値Ｄは、弁体が着座する度に更新されるので、ＥＷＧバルブ１の熱伸びの影響で大きい値に設定される。これに対して、長期学習値Ｂは、エンジンが起動した直後の１回だけ更新されるので、ＥＷＧバルブ１が熱伸びしても大きい値に設定されることはない。すなわち、ＥＷＧバルブ１の熱伸びが発生した場合、短期学習値Ｄに基づいて設定されるソフトランディング開始リフト量Ｌk3は、長期学習値Ｂに基づいて設定されるソフトランディング開始リフト量Ｌk2よりも大きな値、つまり弁体が弁座からより離れた位置に相当するものとなる。

この結果として、長期学習値Ｂに基づいてソフトランディング動作を開始した場合の着座時間ｔａは、短期学習値Ｄに基づいてソフトランディング動作を開始した場合の着座時間ｔｂに対して早くなり、よって着座に要する時間（着座時間）を短縮することができる。

また、本実施形態によれば、補正部３ｄにおいて短期学習値Ｄを用いて実リフト量Ｅを補正して補正リフト量を生成するので、長期学習値Ｂを用いて実リフト量Ｅを補正して補正リフト量を生成する場合に比較して、より正確なＥＷＧバルブ１の制御を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）を制御対象バルブとしたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、エンジンにおけるＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）以外の各種バルブ、つまり各種の流量調節弁や開閉弁に適用可能である。

（２）上記実施形態では、制御量変換部３ｂを設けることにより検出電圧データ（電圧量）をリフト量に変換したが、本発明はこれに限定されない。例えばリフトセンサ２ａが制御量変換部３ｂと同等の機能を備えている場合、あるいはリフトセンサ２ａに付づいて制御量変換部３ｂと同等の機能部品がＥＷＧ制御部３は別に設けられている場合には、このようなリフトセンサ２ａや機能部品からＥＷＧバルブ１の開度を示す開度信号をＥＷＧ制御部３に入力してフィルタ処理してもよい。また、このような場合には、フィルタ部３ａに相当する機能をリフトセンサ２ａや機能部品に持たせてＥＷＧ制御部３のフィルタ部３ａを省略してもよい。

１ ＥＷＧバルブ（バルブ）
２ ＥＷＧモータ（アクチュエータ）
２ａ リフトセンサ
３ ＥＷＧ制御部
３ａ フィルタ部（制御駆動部）
３ｂ 制御量変換部（制御駆動部）
３ｃ 全閉学習処理部
３ｄ 補正部（制御駆動部）
３ｅ 最終リフト量設定部（目標値設定部）
３ｆ 位置制御部（制御駆動部）
３ｇ 速度制御部（制御駆動部）
３ｈ ＤＵＴＹ設定部（制御駆動部）
３ｉ 駆動回路（制御駆動部）

Claims (5)

1. バルブの開度を示す開度信号と前記バルブが設けられたエンジンの起動を示す起動信号とに基づいて、前記バルブを操作するアクチュエータを制御するバルブ制御装置であって、
   前記起動信号及び前記開度信号に基づいて前記エンジンの起動毎に前記バルブの弁体が前記バルブの弁座に着座する着座位置を学習する全閉学習処理部と、
   前記着座位置に基づいて前記弁体を着座させる際のソフトランディング開始位置を設定し、該ソフトランディング開始位置から前記弁体を減速させて所定の着座速度で前記弁体を着座させる制御目標値を設定する目標値設定部と、
   前記制御目標値と前記開度信号とに基づいて前記アクチュエータに供給する駆動信号を生成する制御駆動部と
   を備え、
   前記全閉学習処理部は、前記エンジンの起動毎に前記弁体の着座位置を学習して長期学習値を取得することに加えて、前記弁体の着座毎に前記弁体の着座位置を学習して短期学習値を取得し、
   前記制御駆動部は、前記短期学習値に基づいて前記バルブの開度を補正して駆動信号を生成する
   ことを特徴とするバルブ制御装置。
2. 前記開度信号にメディアンフィルタ処理を施して前記制御駆動部に出力するフィルタ部をさらに備え、
   前記制御駆動部は、前記弁体の位置操作量を生成する位置制御部と、前記弁体の速度操作量を生成する速度制御部とを備える
   ことを特徴とする請求項１記載のバルブ制御装置。
3. 前記速度制御部は、前記弁体が前記弁座に着座する着座速度の上限を規制する速度リミッタを備える
   ことを特徴とする請求項２記載のバルブ制御装置。
4. 前記バルブは、前記エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブ制御装置。
5. 前記バルブと、
   当該バルブを操作するアクチュエータと、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブ制御装置と
   を備える
   ことを特徴とするバルブシステム。

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