JPH02238162A - ステッパモータ駆動型排気ガス再循環制御弁の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の排気ガス再循環制御装置に用いら
れる排気ガス再循環制御弁の制御方法に係り、特にステ
ッパモータ駆動型の排気ガス再循環制御弁に於けるステ
ッパモータのステップ数のイニシャライズ処理に関する
制御方法に係る。

［従来の技術コ 内燃機関の排気ガス再循環制御装置に用いられる排気ガ
ス再循環制御弁として、開閉及びその開弁量の制御がス
テッパモータにより電気的に行われるよう構成された排
気ガス再循環制御弁が既に提案されており、これは例え
ば、特開昭５７−１９３７５１号、実開昭６２−１３６
６８０号の各公報に示されている。

排気ガス再循環制御弁に於ては、閉弁時には排気ガス再
循環が確実に停止されるよう、弁要素を所定の弁締切り
力をもって弁座に押付けることが好まし《、このことに
鑑みて、ステッパモータにより軸線方向に往復動される
弁駆動ロッドと弁軸とを直接剛固に連結せずに該両者を
圧縮コイルばね或いはゴム状弾性部材の如き圧縮型弾性
部材をもって連結し、全閉状態に於ては、前記圧縮型弾
性部材の圧縮弾性変形により前記弁軸に設けられている
弁要素が弁軸に押付けられて所定の弁締切り力が得られ
るようにすることが考えられている。

［発明が解決しようとする課題コ ステッパモータ駆動型の排気ガス再循環制御弁に於ては
、ポテンショメー夕等の付加計測装置が設けられない限
りステッパモータに与えたステップ数から弁要素の駆動
位置（絶対値）を知ることとができず、このため内燃機
関の始動時或いは停止時に於てステッパモータにより弁
要素を全閉位置にもたらし、この時のステップ数から弁
要素の駆動位置を検知するイニシャライズ処理を行う必
要がある。

弁要素を全閉位置にまで駆動するイニシャライズ処理が
内燃機関の停止時に行われるだけであると、内燃機関の
停止の伴なってステッパモータに対する通電が停止され
ると、弁要素が全閉位置にもたらされたことにより圧縮
弾性変形している圧縮型弾性部材が自身の弾性力をもっ
て復元する力が弁駆動ロッドに作用し、ステッパモータ
のロー夕を開弁方向へ回転させることになる。このため
機関再始動時に於て機関停止時のイニシャライズ処理が
そのまま適用されると、実際の弁要素の位置とステップ
数との関係が狂い、その分、弁要素が開弁側に多く駆動
されるようになり、この結果として排気ガス再循環が適
正流量より多い流量にて行われるようになり、内燃機関
の運転性が悪化するようになる。これに対し内燃機関の
始動時に弁要素を全閉位置にもたらすイニシャライズ処
理が行われると、この弁要素が全閉位置に駆動されるま
での間、排気ガス再循環制御弁は開弁していることから
、不必要に排気ガス再循環が行われるようになり、この
間、機関始動性が悪化することになる。　本発明は、適
切なイニシャライズ処理が行われ、しかも機関始動性を
悪化しないステッパモータ駆動型排気ガス再循環制御弁
の制御方法を提供することを目的としている。

［発明が解決しようとする課題コ 上述の如き目的は、本発明によれば、ステッパモータに
より軸線方向に往復動される弁駆動ロッドの軸線方向移
動が圧縮型弾性部材を介して弁軸に伝達され、全閉状態
に於ては前記圧縮型弾性部材の圧縮弾性変形により前記
弁軸に設けられている弁要素が弁座に押付けられて弁締
切りカが得られるよう構成されたステッパモータ駆動型
排気ガス再循環制御弁の制御方法に於て、内燃機関の停
止時と始動時の各々に於てステッパモータにより前記弁
要素を全閉位置にもたらし、始動時に於て前記弁要素が
全閉位置に位置した時にステッパモータのステップ数と
前記弁要素の位置との関係をイニシャライズすることを
特徴とする制御方法によって達成される。

［発明の作用及び効果］ 上述の如き本発明による制御方法によれば、機関停止時
に弁要素が全閉位置にもたらされ、このため内燃機関の
再始動時には圧縮型弾性部材の復元によりステッパモー
タのロー夕が開弁側へ回転して弁要素に弁締切り力が作
用しなくなっていたとしても、弁要素は弁座には着座し
た位置にあり、このため始動時にイニシャライズのため
に弁要素を再度全閉位置に駆動するに要する時間は極く
わずかな時間で済み、これにより内燃機関の始動が排気
ガス再循環により阻害されることなく応答性よく行われ
、またステッパモータのステップ数と弁要素の位置との
関係のイニシャライズ処理も適切に行われるようなる。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

まず第１図を用いて本発明による制御方法の実施に用い
られるステッパモータ駆動型排気ガス再循環制御弁の一
例について説明する。

図に於て、１０は排気ガス再循環制御弁のボディを示し
ており、該ボディには弁ポート１２が設けられ、弁ボー
ト１２の周りに弁座部１４が形成されている。弁ボート
１２にはコーン状の弁要素１６が係合しており、弁要素
１６は、弁座１４に着座することにより弁ポート１２を
閉じ、図にて上方へ移動することにより弁座１４より離
れて弁ボート１２の実効開口面積を増大、即ち開弁量を
増大するようになっている。

弁要素１６は弁軸１８と一体に設けられており、弁軸１
８はボディ１０に設けられた支持孔２０に嵌合してボデ
ィ１０より軸線方向、即ち図にて上下方向に移動可能に
支持されている。弁軸１８の先端（上端）にはげねリテ
ーナ２２が固定されている。

ボディ１０の上部にはステッパモータ３０が取付けられ
ている。ステッパモータ３０は、円環状の固定子３２と
、固定子３２の内側に配置されボール軸受３４によりボ
ディ１０より回転可能に支持されたロータ３６とを有し
ている。ロータ３６はその中心部にねじ孔３８を有して
おり、ねじ孔３８に弁駆動ロッド４０のねじ部４２が螺
合している。弁駆動ロッド４０は、廻り止め部材４４に
よりボディ１０に対し回転不能に軸線方向にのみ移動可
能に係合しており、ロータ３６の回転によってねじリー
ドにより図にて上下方向に、即ち軸線方向に往復動ずる
ようになっている。弁駆動ロッド４０と弁軸１８とは同
一軸線上に配置されており、弁ロッド４０の先端（下端
）にはばねリテーナ４６が固定されている。

ばねリテーナ４６と弁軸１８のばねリテーナ２２との間
には圧縮コイルばね４８が設けられている。圧縮コイル
ばね４８はばねリテーナ２２と４６との間にあって該両
者を軸線方向に互いに引離す方向に付勢している。ばね
リテーナ４６にはストツパ部材５０が取付けられており
、ストッパ部材５０はばねリテーナ２２と係合してばね
リテーナ２２と４６との最大離間距離を規定している。

これにより、ステッパモータ３０より弁駆動ロッド４２
が降下する時は圧縮コイルばね４８を介してその移動が
弁軸１８に伝達されるようになる。

ステッパモータ３０により弁要素１６が全閉位置にもた
らされた時には圧縮コイルばね４８は圧縮弾性変形して
おり、この圧縮弾性変形による反撥力により弁要素１６
は所定の弁締切り力をもって弁座１４に押付けられ、閉
弁時の気密性を保つようになっている。

第２図は、ステッパモータ３０のステップ数と弁軸１８
のリフト量、即ち開弁量との関係を示しており、第３図
はステッパモータのステップ数と弁要素１６に与えられ
る弁締切り力との関係を示している。

第４図は本発明によるステッパモータ駆動型排気ガス再
循環制御弁の制御方法の実施に用いられる制御装置の一
実施例を示している。制御装置６０は一般的なマイクロ
コンピュータを含む電子制御式のものであり、吸気管圧
カセンサ６２より内燃機関の吸気管圧力に関する情報を
、回転数センサ６４より内燃機関の回転数に関する情報
を、温度センサ６６より内燃機関の冷却水温度に関する
情報を、イグニッションスイッチ６８より内燃機関のイ
グニッションスイッチがオン状態であるかオフ状態であ
るかに関する情報を各々与えられ、これら情報に従って
ステッパモータ３０の作動を制御し、排気ガス再循環流
量を制御するようになっている。

第５図は本発明によるステッパモータ駆動型排気ガス再
循環制御弁の制御方法を実施するメインルーチンを示し
ている。このメインルーチンは内燃機関の始動に際して
イグニッションスイッチがオン状態にされた時にスター
トし、最初のステップ１０に於ては、イニシャライズ処
理のため、現在のステップモータ３０の実ステップ数Ｓ
ｔを１０とし、目標ステップ数ＴＳｔを０とし、そして
イニシャライズ処理中であることを示すフラッグＦｌｎ
ｔを１にすることが行われる。ステップ１ｏの次はステ
ップ２０へ進む。

ステップ２０に於ては、フラッグＦｌｎｔが０であるか
否かの判別が行われる。Ｆｊｎｔ　−０である時はイニ
シャライズ処理中でない時であり、この時は通常の排気
ガス再循環制御が行われるべくステップ３０へ進み、そ
うでない時、即ちイニシャライズ処理中である時は通常
の排気ガス再循環制御が行われないようステップ４０へ
進む。

ステップ３０に於ては、吸気管圧力、機関回転数、機関
冷却水温度等に応じて定められた所定の流量をもって排
気ガス再循環が行われるべくステッパモータ３０に与え
る目標ステップ数ＴＳｔを決定することが行われる。ス
テップ３０の次はステップ４０へ進む。

ステップ４０に於ては、イグニッションスイッチがオフ
であるか否かの判別が行われる。イグニッションスイッ
チがオフである時は機関を停止すべき時であり、この時
はステップ５０へ進み、そうでない時、即ち機関運転中
はステップ２０へ戻る。

ステップ５０は機関停止時に実行され、ステップ５０に
於ては、イニシャライズ処理のため、現在のステッパモ
ータの実ステップ数Ｓｔを所定ステップ数、例えば５ス
テップ数加算補正し、目標ステップＴＳｔを０にし、そ
してフラッグＦ　１ｎｔを再び１にすることが行われる
。ステップ５０の次はステップ６０へ進む。

ステップ６０に於ては、フラッグＦ　ｉｎｔが０である
か否かの判別が行われる。Ｆｉｎｔ　−０である時は機
関停止時のイニシャライズ処理、換言すれば閉弁駆動が
終了した時であり、この時はステッブ７０へ進む。

ステップ７０に於ては、ステッパモータ３０等の電源を
オンすることが行われる。

第６図は時間割込みルーチンであり、ステップ１００に
於ては、目標ステップ数ＴＳｔと現在の実ステップ数Ｓ
ｔとが等しいか否かの判別が行われる。ＴＳｔ−Ｓｔで
ある時は現在のステップ数を維持すべくステップ１６０
へ進み、ステップ１１０へ進む。

ステップ１１０に於ては、目標ステップ数ＴＳｔが現在
の実用ステップ数Ｓｔより大きいか否かの判別が行われ
る。”ｒｓｔ　＞ｓｔである時、即ち現在の実ステップ
数Ｓｔが目標ステップ数ＴＳｔより小さい時にはステッ
プ１２０へ進み、そうでない時、即ち現在の実ステップ
数Ｓｔが目標ステップＴＳｔより大きい時はステップ１
３０へ進む。

ステップ１２０に於ては、１ステップだけ開弁方向へス
テッパモータ３０を駆動することが行われる。これによ
り弁駆動ロッド４０が上昇し、この駆動力がストツバ部
材５０を介して弁軸１８に伝達され、弁要素１６の開弁
量が増大する。ステップ１２０の次は１４０へ進み、ス
テップ１４０に於ては、現在の実ステップ数Ｓｔを一つ
の大きくすることが行われる。

ステップ１３０に於ては、１ステップだけ閉弁方向へス
テッパモータ３０を駆動することが行われる。これによ
り弁駆動ロッド４０が降下し、これの移動力が圧縮コイ
ルばね４８を介して弁軸１８に伝えられ、弁要素１６の
開弁量が減少するようになる。ステップ１３０の次はス
テップ１５０へ進み、ステップ１５０に於ては現在の実
ステップ数Ｓｔを一つ小さくすることが行われる。

ステップ１４０及びステップ１５０の次は何れの場合も
ステップ１６０へ進み、ステップ１６０に於ては、フラ
ッグＦ　１ｎｔが１であるか否かの判別が行われる。Ｆ
ｉｎｔ　−１である時はイニシャライズ処理中であり、
この時はステップ１７０へ進む。

ステップ１７０に於ては、目標ステップ数ＴＳｔと現在
の実ステップ数Ｓｔとが等しいか否かの判別が行われる
。ＴＳｔ−Ｓｔである時はイニシャライズ処理、即ち全
閉駆動が終了した時であり、この時はステップ１８０へ
進む。

ステップ１８０に於ては、フラッグＦ　ｉｎｔを０にす
ることが行われる。

上述の如きフローチャートに従ってステッパモータ３０
の作動が制御されることにより、機関停止時と機関再始
動時の各々に於て弁要素１６が全閉位置、即ち圧縮コイ
ルばね４８が撓んでその反撥力により弁要素１６が所定
の弁締切り力をもって弁座１４に押付けられる状態にさ
れる。

第７図のタイムチャートは上述の如き本発明による制御
方法によってイニシャライズ処理が行われる場合のステ
ッパモータの実ステップ数の経時的変化を示している。

このタイムチャートから明らかな如く、機関停止時に排
気ガス再循環弁が全閉駆動される。この時にステッパモ
ータ３０の実ステップ数が０になっても、電源オフによ
ってステッパモータ３０に対する通電が停止されれば、
圧縮コイルばね４８の反撥力により弁駆動ロッド４０か
上昇し、これに伴ないロータ３６が開弁方向へ回転して
ステッパモータ３０の実ステップ数はＳ　ｓｅｔになる
が、機関再始動時に再度弁要素１６が全閉駆動されるこ
とにより、弁要素１６が圧縮コイルばね４８の弾性変形
により所定の弁締切り力をもって弁座１４に押付けられ
ている全閉状態にてステッパモータ３０の実ステップ数
が０とされるイニシャライズが行われ、この実ステップ
数と実際の弁要素１６の閉弁状態との関係に狂いが生じ
ることがない。また機関再始動時にはステッパモータ３
０の実ステップ数が所定値Ｓｓｅｔ＋である時から、ス
テッパモータ３０はこれより実ステップ数が０になるま
で駆動されればよいので、これの駆動に要する時間はＴ
ｓｅｔ１　と非常に短く、しかもこの間は弁要素１６は
既に弁座１４に着座しているので、この間に、排気ガス
再循環が実質的に行われることがなく、機関始動時に排
気ガス再循環制御弁が開弁していることに起因して機関
始動性が悪化することが回避される。

尚、第７図に於て破線は、機関始動時に弁要素が全閉位
置に駆動されずに、機関始動時にのみイニシャライズの
ために弁要素１６が全閉位置にもたらされる場合の特性
を示しており、この場合にはイニシャライズ処理時に比
較的長い時間Ｔ　ｓｅｔ２を必要とし、しかもこの間は
排気ガス再循環制御弁が開弁して不必要に排気ガス再循
環が行われ、機関始動性が悪化することになる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろつ０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御方法の実施に用いられるステ
ッパモータ駆動型の排気ガス再循環制御弁の一例を示す
縦断面図、第２図はステッパモータのステッパモータ数
と開弁量との関係をグラフ、第３図はステッパモータの
ステップ数と弁要素に与えられる弁締切力との関係を示
すグラフ、第４図は本発明による制御方法の実施に用い
られる制御装置の一つの実施例を示すブロック線図、第
５図及び第６図は各々本発明による制御方法の実施例を
示すフローチャート、第７図は本発明による制御方法に
よりイニシャライズ処理が行われる場合のステッパモー
タの実ステップ数の経時的変化を示すタイムチャートで
ある。 １０・・・ボディ，１２・・・弁ボート，１４・・・弁
座．１６・・・弁要素，１８・・・弁軸，２０・・・支
持孔，２２・・・ばねリテーナ，３０・・・ステッパモ
ータ，３２・・・固定子，３４・・・ボール軸受，３６
・・・ロー夕，３８・・・ねじ孔，４０・・・弁駆動ロ
ッド，４２・・・ねじ部，４４・・・廻り止め部材，４
６・・・ばねリテーナ，４８・・・圧縮コイルばね，５
０・・・ストツバ部材，６０・・・制御装置，６２・・
・吸気管圧カセンサ，６４・・・回転数センサ．６６・
・・温度センサ，６８・・・イグニッションスイッチ 特　許　出　願　人　　　トヨタ自動車株式会社代　　
　理　　　人　　　弁理士　　明石　昌毅第 図 １６　・弁要素 １８・・弁軸 ３０・　ステッパモーク ４０・・弁■紗口・Ｉド ４８・・圧縮フィルばね 第 図 第 図 （二二二つ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステッパモータにより軸線方向に往復動される弁駆動ロ
   ッドの軸線方向移動が圧縮型弾性部材を介して弁軸に伝
   達され、全閉状態に於ては前記圧縮型弾性部材の圧縮弾
   性変形により前記弁軸に設けられている弁要素が弁座に
   押付けられて弁締切り力が得られるよう構成されたステ
   ッパモータ駆動型排気ガス再循環制御弁の制御方法に於
   て、内燃機関の停止時と始動時の各々に於てステッパモ
   ータにより前記弁要素を全閉位置にもたらし、始動時に
   於て前記弁要素が全閉位置に位置した時にステッパモー
   タのステップ数と前記弁要素の位置との関係をイニシャ
   ライズすることを特徴とする制御方法。