JPH08114158A

JPH08114158A - 排気ガス還流弁制御装置

Info

Publication number: JPH08114158A
Application number: JP6250332A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kadowaki; 寿門脇; Hiroatsu Yamada; 博淳山田
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-10-17
Filing date: 1994-10-17
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】回路構成簡単化・コストダウンの要求を満た
しながら、励磁コイルの断線時にもステップモータを基
準位置へ復帰できるようにする。【構成】イグニッションスイッチのオフ直後、Ｅ
ＧＲ制御開始直前、目標ステップＴＳＴＥＰが０（全
閉）となる都度、ＥＧＲ系異常時のいずれかに該当す
れば、初期化実行条件が成立して、４相のステップモー
タを初期化する（ステップ２０２〜２１１）。この際、
４相のステップモータを４相駆動せずに、まず、４相の
うち相対する２相（第１，３相）のみを通電して２相ス
テップモータとして閉め込み処理を行う（ステップ２０
２〜２０６）。この後、通電する相を切り換えて、同様
に、第２，４相の２相ステップモータとして閉め込みを
行う（ステップ２０７〜２１１）。この閉め込み処理
は、最大（全開時）のステップ数の２倍に相当するステ
ップ数だけ行う（ステップ２０３，２０８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス還流通路の途
中に設けられた排気ガス還流弁をステップモータで駆動
するようにした排気ガス還流弁制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、排気ガス還流装置（いわゆるＥＧ
Ｒ装置）においては、例えば特開平４−３０１１７０号
公報に示すように、排気ガスの還流量を調節する排気ガ
ス還流弁（ＥＧＲ弁）を駆動する手段としてステップモ
ータを用いることにより、排気ガス還流弁の開度を細か
く調整できるようにしたものがある。このものでは、一
般に、ステップモータとして４相ステップモータを採用
しているが、４相ステップモータのいずれか１相が断線
した場合には、そのまま引き続いて４相駆動すると、脱
調が生じ、閉弁方向にステップモータを駆動しても、ロ
ータが回転しなかったり、開弁方向にロータが回転して
しまうことがあり、ロータの回転が極めて不安定であ
る。

【０００３】この不具合を解消するため、特開平４−３
０１１７０号公報に示すように、４相ステップモータの
励磁コイルの断線を検出する断線検出回路を設け、断線
検出時には、断線相と、相対する相を非通電とすること
により、４相ステップモータを２相ステップモータとし
て駆動して全閉状態とした後、４相駆動に切り換えるよ
うにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、断線検出回路による断線の検出と断線相の
確定が必要となり、回路構成が複雑化して、コスト高に
なるという欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、回路構成簡単化・コ
ストダウンの要求を満たしながら、励磁コイルの断線時
にもステップモータを基準位置へ確実に復帰させること
ができる排気ガス還流弁制御装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の排気ガス還流弁制御装置は、内燃機関の排
気系から排気ガスの一部を吸気系へ還流させるための排
気ガス還流通路の途中に設けられた排気ガス還流弁をス
テップモータで駆動するようにしたものにおいて、前記
ステップモータとして４相ステップモータを用い、基準
位置復帰時に、前記４相ステップモータを第１相と第３
相による２相ステップモータとして駆動し、この後又は
前に、第２相と第４相による２相ステップモータとして
駆動するモータ制御手段を備えた構成としたものである
（請求項１）。

【０００７】この場合、前記基準位置復帰時を４相ステ
ップモータの初期化時としたり（請求項２）、或は、排
気ガス還流制御系異常時としても良い（請求項３）。

【０００８】

【作用】本発明によれば、基準位置復帰時には、４相ス
テップモータを第１相と第３相による２相ステップモー
タとして駆動し、この後又は前に、第２相と第４相によ
る２相ステップモータとして駆動する。この理由は、４
相ステップモータとして駆動するよりも２相ステップモ
ータとして駆動した方がロータが回転しなかったり開弁
方向にロータが回転してしまうことがなく、ステップモ
ータの回転が安定するためである。更に、２相ステップ
モータとしての駆動（以下「２相駆動」という）を、第
１相と第３相、第２相と第４相の２組に分けて繰り返す
ことにより、いずれか１相の励磁コイル又は配線に断線
が生じていたとしても、２通りの２相駆動のうちのいず
れかによってステップモータを基準位置へ確実に復帰さ
せることができる（請求項１）。

【０００９】この場合、請求項２のように、基準位置復
帰時を４相ステップモータの初期化時とすれば、いずれ
か１相の励磁コイル又は配線に断線が生じていたとして
も、２通りの２相駆動のうちのいずれかによってステッ
プモータを初期位置（＝基準位置）へ確実に復帰させる
ことができる。

【００１０】また、請求項３のように、基準位置復帰時
を排気ガス還流制御系異常時（以下「ＥＧＲ系異常時」
という）とすれば、ＥＧＲ系異常時にステップモータを
基準位置へ確実に復帰させることができる。ここで、例
えば、基準位置を全閉位置とすれば、ＥＧＲ系異常時に
ＥＧＲＶ１５を全閉にしてラフアイドル、ストール、ド
ライバビリティ悪化等の不具合を防止することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を４気筒４サイクルエンジンに
適用した一実施例を図面に基づいて説明する。まず、図
１に基づいて、エンジン制御系と排気ガス還流制御系全
体の構成を説明する。

【００１２】吸気管９０には、エアフローメータ２３，
スロットルバルブ２４，サージタンク２５等が設けられ
ている。エアフローメータ２３の近傍には吸気温を測定
する吸気温センサ２７が取り付けられ、また、スロット
ルバルブ２４には、スロットルバルブ２４が全閉状態で
オンとなるアイドルスイッチ２６が取り付けられてい
る。

【００１３】また、スロットルバルブ２４の上流側と下
流側との間には、スロットルバルブ２４を迂回して連通
するバイパス通路２８が設けられ、そのバイパス通路２
８の途中にソレイド（図示せず）によって弁開度が制御
されるアイドル・スピード・コントロール・バルブ（以
下「ＩＳＣＶ」という）２９が取り付けられている。こ
のＩＳＣＶ２９に流れる電流をデューティ比例制御して
開弁度を制御して、バイパス通路２８に流れる空気量を
調節することにより、アイドリング回転数を目標回転数
に制御する。サージタンク２５はインテークマニホール
ド３０及び吸気弁３１を介してエンジン３２の燃焼室３
３に連通されている。各気筒毎に燃料噴射弁１０がイン
テークマニホールド３０内に突出するように取り付けら
れ、この燃料噴射弁１０からインテークマニホールド３
０を通る空気流中に燃料が噴射される。燃焼室３３は排
気弁３４及びエキゾーストマニホールド３５を介して触
媒装置３６に連通されている。

【００１４】イグナイタ３９は高電圧を発生し、この高
電圧をディストリビュータ４０により各気筒の点火プラ
グ３７へ分配供給する。回転角センサ４１はディストリ
ビュータ４０のシャフトの回転を検出して例えば３０℃
Ａ毎にエンジン回転数信号をマイクロコンピュータ２１
へ出力する。また、エンジン冷却水温を検出する水温セ
ンサ４２は、エンジンブロックを貫通して一部がウォー
タージャケット４３内に突出するように設けられてい
る。

【００１５】一方、Ｏ₂センサ４４は、その一部がエキ
ゾーストマニホールド３５内に突出するように取り付け
られ、触媒装置３６に入る前の排気ガス中の酸素濃度を
検出する。このＯ₂センサ４４の上流側のエキゾースト
マニホールド３５とスロットルバルブ２４の下流側のサ
ージタンク２５とが排気ガス還流通路４５によって連通
されており、更に、この排気ガス還流通路４５の途中に
はＥＧＲクーラ４６と排気ガス還流弁（以下「ＥＧＲ
Ｖ」という）１５が設けられている。上記ＥＧＲクーラ
４６は、排気ガス還流通路４５を流れる排気ガスの温度
を下げる。また、ＥＧＥＶ１５は後述するマイクロコン
ピュータ２１からモータ駆動回路４７を通して入力され
る駆動信号に応じて弁開度が変化する構造である。

【００１６】次に、ＥＧＲＶ１５の構成を図２に基づい
て説明する。ＥＧＲＶ１５は、４相６４極のステップモ
ータ１５ａ、バルブ５７、外側圧縮ばね５１、内側圧縮
ばね５２等から構成されている。ステップモータ１５ａ
は励磁コイル５３、ロータ５４、スクリュ５５、モータ
シャフト５６等から構成されている。モータシャフト５
６の先端部には、プレート６３ａ、６３ｂを介してシャ
フト５８が連結され、このシャフト５８の先端部にバル
ブ５７が固定され、このバルブ５７を弁座５９に対して
位置調整することにより、弁開度を調整する。弁座５９
の開口は、排気ガスが流入する入口ポート６０と、排気
ガスが流出する出口ポート６１とに連通している。外側
圧縮コイルばね５１は一端がプレート６３ｂに固定さ
れ、他端がハウジング６２に固定され、モータシャフト
５６及びシャフト５８をそれぞれ弁座５９の方向（すな
わち閉弁方向）へ付勢している。また、内側圧縮コイル
ばね５２はプレート６３ａ，６３ｂ間に設けられ、通常
は図２のごとく、プレート６３ａのストッパに係止させ
ている。

【００１７】次に、このＥＧＲＶ１５の作動について説
明する。ステップモータ１５ａへの駆動信号の入力によ
りロータ５４が回転すると、その回転運動がスクリュ５
５により直線運動に変換されてモータシャフト５６に伝
達される。このとき、ステップモータ１５ａの回転方向
が正転方向の時は、モータシャフト５６が外側圧縮コイ
ルばね５１のばね力に抗して図中、上下方向に移動する
ことにより、シャフト５８を介してバルブ５７が弁座５
９から離れる方向（開弁方向）へ移動される。これによ
り、入口ポート６０が弁座５９の開口部を介して出口ポ
ート６１に連通される。

【００１８】一方、ステップモータ１５ａの回転方向が
逆転方向の時は、外側圧縮コイルばね５１のばね力と共
に、図中、下方向に移動することにより、シャフト５８
を介してバルブ５７が弁座５９へ近づく方向（閉弁方
向）へ移動され、バルブ５７が図示の如く弁座５９に嵌
合密着する。この後もステップモータ１５ａが逆転方向
に回転すると、内側圧縮コイルばね５２のばね力に抗し
て更にモータシャフト５６が下方向に移動し、これによ
りシャフト５８及びバルブ５７が、図中、下方向に内側
圧縮コイルばね５２のストローク内でオーバーストロー
クされる。これにより、バルブ５７はより強く弁座５９
に押し付けられ、入口ポート６０からの排気ガスの出口
ポート６１への漏れが防止される。

【００１９】このようにして、ＥＧＲＶ１５の開度を制
御することにより、ＥＧＲクーラ４６を通して入力され
る排気ガスの通過流量が制御され、これによりインテー
クマニホールド３０への排気ガス再循環量が制御され
る。

【００２０】尚、図１のモータ駆動回路４７は、ステッ
プモータ１５ａの４相の励磁コイル５３に順次通電する
複数相の駆動信号を発生する回路で、その出力駆動信号
はステップモータ１５ａの励磁コイル５３に印加され
る。

【００２１】このような構成の図１の各部の動作を制御
するマイクロコンピュータ２１は、図３に示すようなハ
ードウェア構成となっている。同図中、図１と同一構成
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３に
おいて、マイクロコンピュータ２１は、中央処理装置
（ＣＰＵ）７０、処理プログラムや後述のマップを格納
したリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）７１、作業領域
として使用されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）７２、エンジン停止後もデータを保持するバックア
ップＲＡＭ７３、ＣＰＵ７０へそのマスタークロックを
供給するクロック発生器７４を有し、これらを双方向の
バスライン７５を介して互いに接続する。また、マイク
ロコンピュータピュータ２１は、入力インターフェイス
回路７６、マルチプレクサ付Ａ／Ｄ変換器７７及び入出
力インターフェイス回路７８をバスライン７５に接続し
ている。Ａ／Ｄ変換器７７には入力インターフェイス７
６の出力が入力される。

【００２２】エアフロメータ２３、吸気温センサ２７、
水温センサ４２及びＯ₂センサ４４からの各検出信号及
びバッテリ電圧ＶＢは、それぞれ入力インターフェイス
回路７６を通してＡＤ変換器７７に入力され、ここでデ
ィジタルデータに変換された後、順次バスライン７５へ
送信される。

【００２３】一方、アイドルスイッチ２６からの検出信
号、回転角センサ４１からのエンジン回転数検出信号
は、それぞれ入出力インターフェイス回路７８を通して
バスライン７５へ送信される。また、ＣＰＵ７０からバ
スライン７５、入出力インタフェース回路７８を通して
イグナイタ３９、燃料噴射弁１０、ＩＳＣＶ２９，モー
タ駆動回路４７へそれぞれ所定の制御信号が送信され
る。また、本実施例では、ＩＧ４９のオフ後も電源供給
用のメインリレー（図示せず）を所定時間オン状態に保
持するメインリレー制御回路（図示せず）を設け、ＩＧ
オフ後も所定時間ステップモータ１５ａへの通電を可能
にし、その間にステップモータ１５ａを初期化できるよ
うにしている。

【００２４】次に、図１に示した排気ガス還流弁制御装
置によるＥＧＲＶ１５の制御動作について説明する。マ
イクロコンピュータ２１内のＲＯＭ７１に格納されてい
るプログラムに従い、例えば４ｍｓ毎に図４に示すＥＧ
ＲＶ制御ルーチンが起動される。このルーチンでは、ま
ず、ステップ１００で、ＥＧＲＶ１５の初期化が終了し
ているか否かを示すフラグＦＥＧＲＩＮＴが“１”か否
かを判定し、“０”のとき、つまり初期化が終了してい
ないときには、以下の処理を行わずに本ルーチンを終了
する。

【００２５】一方、ＦＥＧＲＩＮＴが“１”のとき、つ
まり初期化が終了しているときは、ステップ１０１へ進
み、エアフロメータ２３により検出される吸入空気量に
よりＥＧＲＶ１５の誤動作を検出したか否かを示すフラ
グＦＥＧＲＦＡＩＬが“１”か否かを判定し、“１”の
ときには、ＥＧＲＶ１５が異常であると判断して本ルー
チンを終了する。一方、上記ＦＥＧＲＦＡＩＬが“１”
でないとき（“０”のとき）には、ＥＧＲＶ１５が正常
であると判断して目標ステップＴＳＴＥＰを算出する
（ステップ１０２）。

【００２６】この目標ステップ数ＴＳＴＥＰの算出は、
予めＲＯＭ７１に格納されている図５に示すエンジン回
転数ＮＥと吸入空気量ＱＮとの２次元テーブルを参照し
てマップステップ数ＳＴＥＰＢを算出し、これに図６に
示すごとくスロットル開度ＴＡに略逆比例する関係にあ
るスロットル開度補正係数ＫＥＧＶＴＡを掛け合わせる
ことで行われる。尚、上記マップステップ数ＳＴＥＰＢ
の算出にあたり、図５のテーブルの各セルの間の値は補
間計算によって算出される。この目標ステップ数ＴＳＴ
ＥＰは例えば最小値が「０」で最大値「６０」の時全
開、「５」〜「０」の時全閉を示す。

【００２７】上述したマップステップ数ＳＴＥＰＢの算
出後、目標ステップ数ＴＳＴＥＰとＣＰＵ７０がＥＧＲ
Ｖ１５の開度として把握している現在のステップ数ＥＳ
ＴＥＰとの差の絶対値が“２”未満か否か判定する（ス
テップ１０３）。これは、ステップ数で“２”程度の不
感帯を持たせることによってハンチングを防止するため
である。

【００２８】ここで、｜ＴＳＴＥＰ−ＥＳＴＥＰ｜≧２
のときは、目標ステップ数ＴＳＴＥＰと現在のステップ
数ＥＳＴＥＰとの大小比較を行う（ステップ１０４）。
エンジン始動後等では、ＥＧＲＶ１５は、通常、全閉と
なっているため、ＴＳＴＥＰ＞ＥＳＴＥＰであり、この
場合には、ステップ１０５へ進んでカウンタＣＯＰＮが
“０”か否かを判定し（ステップ１０６）、“０”のと
きはＲＯＭ７１に予め格納されている図７に示すモード
用テーブルを参照し、現在のモードとそのうちのテーブ
ル名「ＴＥＧＲＯＰＮ］とから新たなモードを算出する
（ステップ１０７）。

【００２９】例えば、エンジン始動直後では、ＥＧＲＶ
１５は全閉となっているため、現在のモード（ＭＯＤ
Ｅ）は図７から分かるように“２”であり、この場合に
は、ステップ１０７で算出される新たなモードは現モー
ド“２”とモード名「ＴＥＧＲＯＰＮ］との交点である
“３”である。尚、図７のモード用テーブル中、内容の
欄ｎ相は励磁方法を示している。

【００３０】上記ステップ１０７で、新モードを算出し
た後、カウンタＣＯＰＮを“１”にセットし（ステップ
１０８）、現在のステップ数ＥＳＴＥＰの値を“１”だ
けインクリメントして目標ステップ数ＥＳＴＥＰに近付
ける（ステップ１０９）。このステップ１０９又は前記
ステップ１０６の処理後、新モードの値ＭＯＤＥを現モ
ードＭＯＤＥに代入して記憶し直し（ステップ１１
８）、本ルーチンを終了する。

【００３１】以後、本ルーチンを実行する毎にモードが
更新され、上記の例ではモードは２→３→０と更新され
る。この全閉時から全開時のモード、４相の励磁コイル
５３のうち任意の隣り合う２相の励磁コイル５３に流れ
る電流φn ，φn-1 の変化の様子を図８に示す。尚、図
８の波形中、φn ，φn-1 はハイレベルが非通電時、ロ
ーレベルが通電時の状態を示す。

【００３２】図４のルーチンの実行毎にステップ１０１
〜１０９と１１８が繰り返されることで、現在のステッ
プ数ＥＳＴＥＰが目標ステップ数ＴＳＴＥＰに近付い
て、両者の差が“１”又は“０”になると、ステップ１
１０に進み、図７のテーブルの中から現在のモード
“０”とテーブル名「ＴＥＧＲＳＴＰ」とから新たなモ
ード“９”を算出し、ＥＳＴＥＰの値は現在の値のまま
として新モードＭＯＤＥに記憶し直し（ステップ１１
８）、本ルーチンを終了する。

【００３３】一方、ステップ１０４でＴＳＴＥＰ≦ＥＳ
ＴＥＰと判定された場合には、現在のステップ数ＥＳＴ
ＥＰが“９”未満か否かを判定し（ステップ１１１）、
“９”未満のときはカウンタＣＣＬＳが“０”か否かを
判定し（ステップ１１２）、“１”のときはカウンタＣ
ＣＬを“１”だけデクリメントする（ステップ１１
３）。カウンタＣＣＬＳが“０”のときは、図７のモー
ド用テーブルを参照して、現在のモードとテーブル中の
テーブル名「ＴＥＧＲＣＬＸ」とから新たなモード値Ｍ
ＯＤＥを算出し（ステップ１１４）、カウンタＣＣＬＳ
の値を“１３”にセットする（ステップ１１５）。他
方、ステップ１１１で“９”以上と判定された時は現在
のモードと上記テーブル中のテーブル名「ＴＥＧＲＣＬ
Ｓ」とから新たなモード値ＭＯＤＥを算出する（ステッ
プ１１６）。

【００３４】上記ステップ１１５の処理後又はステップ
１１６で新たなモードＭＯＤＥが算出されると、現在の
ステップ数ＥＳＴＥＰを目標ステップ数ＴＳＴＥＰに近
付けるために“１”だけＥＳＴＥＰをデクリメントした
後（ステップ１１７）、新モード値ＭＯＤＥを現在のモ
ード値ＭＯＤＥに対して記憶し直し（ステップ１１
８）、本ルーチンを終了する。

【００３５】また、ステップ１１３の処理後はＥＳＴＥ
Ｐをデクリメントすることなくステップ１１８に進む。
これにより、ステップモータ１５ａを停止状態からＥＧ
ＲＶ１５を閉じる方向に起動するときには、図９に模式
的に示す如く、モードは２→２→２→３→１０→１→１
……と変化し、また、ＥＧＲＶ１５の開弁状態から停止
状態とされるときには、図１０に模式的に示す如く、モ
ードは０→９→８→７→６→２→……と変化し、ＥＧＲ
Ｖ１５の開弁状態からＥＧＲＶ１５の停止状態にされる
ときには、図１１に模式的に示す如く、モードは１→９
→８→７→６→２→……と変化する。

【００３６】更に、ＥＧＲＶ１５が開弁状態から閉弁状
態へ反転するときのモード及びモータ駆動信号は、図１
２に示されている。また、ＥＧＲＶ１５が閉弁状態から
開弁状態へ反転するときのモード及びモータ駆動信号
は、図１３に示されている。

【００３７】このように図７のモード用テーブルを用い
ることにより、ステップモータ１５ａの駆動停止、反
転、スタート時に、図１５に示す如く、ディレー時間を
設けることができるため、ステップモータ１５ａの安定
な作動が可能になる。

【００３８】このようにして、マイクロコンピュータ２
１は現在のステップ数ＥＳＴＥＰが運転状態に応じて変
化する目標ステップ数ＴＳＴＥＰになるように制御する
ことで、ＥＧＲＶ１５の開度を運転状態に応じて制御す
ることができる。

【００３９】また、閉弁方向作動時には図４のステップ
１１１〜１１７に示したように、現在のステップ数ＥＳ
ＴＥＰが“９”未満の時はカウンタＣＣＬＳにより図４
の４ｍｓルーチンが１４回起動される毎にＥＳＴＥＰが
“１”ずつ減少するから、“９”以上の時に比べてＥＧ
ＲＶ１５のバルブ５７の移動速度が５６ｍｓ（＝４×１
４ｍｓ）毎に１ステップ開弁するように設定される。

【００４０】このように比較的遅い速度に設定されてい
る理由は、バルブ５７が弁座５９に衝突する際に、速い
移動速度だと脱調する可能性があり、また、バルブ５７
自体が流量制御しているため、衝突によりバルブ５７が
損傷すると流量制御が正確にできなくなるからである。
また、モータ駆動回路４７はバルブ５７の作動方向反転
時は、図１２、図１３、図１４に示すように、同じ相の
励磁コイル５３を通常より長い時間通電するように駆動
パルスを発生する。これは確実に作動方向反転を行わせ
てステップモータ１５ａの脱調を防止するためである。
尚、図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、各相の励磁コイル５３を
スイッチングするトランジスタ（図示せず）のベースに
入力される各相の駆動パルスを示している。

【００４１】ところで、ステップモータ１５ａやＥＧＲ
Ｖ１５には位置センサが設けられていないため、ＥＧＲ
制御中は、ステップモータ１５ａの位置（ＥＧＲＶ１５
の開度）を現在のステップ数ＥＳＴＥＰの基準位置から
の増減を計算することによって判断し、現在のステップ
数ＥＳＴＥＰ（実開度）を目標ステップ数ＴＳＴＥＰ
（目標開度）に一致するようにステップモータ１５ａを
制御することにより、排気ガス還流量を制御する。従っ
て、このＥＧＲ制御を正確に行うには、ステップモータ
１５ａの回転位置とＥＧＲＶ１５の開度とを正しく対応
させる必要があるが、ステップモータ１５ａには位置セ
ンサが付いていないため、通電終了後はステップモータ
１５ａが何処の位置に止まっているか分からなくなる。
このため、ステップモータ１５ａを基準位置に確実にセ
ットする初期化が必要になる。

【００４２】この初期化は、ＥＧＲＶ１５の全閉を基準
位置にして行うことが好ましいが、これは、ＥＧＲＶ１
５の全開側を基準位置とすると、初期化中、ＥＧＲＶ１
５は開状態であり、エミッションのみならず、エンジン
出力低下やドライバビリティ悪化等の悪影響が懸念され
るからである。

【００４３】そこで、本実施例では、ＥＧＲＶ１５の全
閉を基準位置にしてステップモータ１５ａを初期化する
ようになっており、以下、具体的な初期化方法を説明す
る。

【００４４】図１６に示す初期化実行条件成立判定ルー
チンは、初期化実行条件の成立を判定するルーチンであ
る。本実施例では、ステップモータ１５ａの初期化（基
準位置への復帰）を行う時期は、次の〜である。

【００４５】イグニッションスイッチ（ＩＧ）４９が
オンからオフに切り換えられた直後ＥＧＲ制御開始直前の時期［例えば冷却水温６０℃以
上でＥＧＲ制御を開始する場合には冷却水温が所定温度
（例えば５５℃）まで上昇した時］目標ステップＴＳＴＥＰが０（全閉）となる都度ＥＧＲ系異常時例えば、ＩＧ４９がオフに切り換えられた直後は、初期
化実行条件が成立してステップ１６１の判定が「Ｙｅ
ｓ」となり、ステップ１６６に進み、初期化実行条件成
立フラグＦＩＮＴＯＫを“１”にセットして本ルーチン
を終了する。また、ＥＧＲ制御開始直前の時期、つまり
前回の冷却水温ＴＨＷ（ｉ−１）が所定温度（例えば５
５℃）よりも低く、今回の冷却水温ＴＨＷ（ｉ）が所定
温度以上になったときにも、上記初期化実行条件が成立
して、ステップ１６２の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステ
ップ１６６に進み、初期化実行条件成立フラグＦＩＮＴ
ＯＫを“１”にセットして本ルーチンを終了する。更
に、目標ステップＴＳＴＥＰが０（全閉）となる都度
に、上記初期化実行条件が成立して、ステップ１６３の
判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップ１６６に進み、初期
化実行条件成立フラグＦＩＮＴＯＫを“１”にセットし
て本ルーチンを終了する。また、後述する図１８のＥＧ
Ｒ系異常判定ルーチンによりＥＧＲ系異常が検出された
ときも、上記初期化実行条件が成立して、ステップ１６
４の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップ１６６に進み、
初期化実行条件成立フラグＦＩＮＴＯＫを“１”にセッ
トして本ルーチンを終了する。

【００４６】一方、上記〜のいずれの初期化実行条
件も満たさない場合には、ステップ１６１〜１６４の判
定がいずれも「Ｎｏ」となり、ステップ１６５に進ん
で、初期化実行条件成立フラグＦＩＮＴＯＫを“０”に
セットし、初期化を実行しないようにする。

【００４７】また、図１７に示す初期化制御ルーチン
は、初期化時（基準位置復帰時）に、４相ステップモー
タ１５ａを第１相と第３相による２相ステップモータと
して駆動し、この後又は前に、第２相と第４相による２
相ステップモータとして駆動するモータ制御手段として
機能する。

【００４８】この初期化制御ルーチンでは、まず、ステ
ップ２０１で、上述した初期化実行条件成立フラグＦＩ
ＮＴＯＫが“１”か否かを判定し、“１”でないとき、
つまり前記〜のいずれの初期化実行条件も満たさな
いときには、以降の初期化処理を行わず、本ルーチンを
終了する。

【００４９】もし、初期化実行条件成立フラグＦＩＮＴ
ＯＫが“１”であれば、ステップモータ１５ａを初期化
する（ステップ２０２〜２１２）。本実施例では、４相
のステップモータ１５ａを４相駆動せずに、４相のうち
相対する２相のみを通電して閉め込み処理を行う。ここ
では、まず、相対する第１，３相のみ通電する２相ステ
ップモータとして閉め込みを行う（ステップ２０２）。
次いで、ＲＡＭ７２に格納されている現在のステップ数
ＥＳＴＥＰを最大（ＥＧＲＶ１５全開時）のステップ数
の２倍（本実施例では例えば６０×２＝１２０）に変更
し、ＲＡＭ７２に格納し直す（ステップ２０３）。

【００５０】この後、ステップ２０４〜２０６で、第
１，３相の２相駆動により閉弁方向へ１ステップ分駆動
する毎に、現在のステップ数ＥＳＴＥＰを“１”ずつ減
算する処理を繰り返すことにより、第１，３相の２相の
みで現在のステップ数ＥＳＴＥＰが“０”となるまで
（本実施例では１２０ステップ分）閉め込みを行う。こ
の際、ステップモータ１５ａを１ステップ駆動する毎
に、後述する図１８の駆動速度制御ルーチンが割り込み
処理され、ステップモータ１５ａの駆動速度（１ステッ
プ分の通電時間）が後述するようにバッテリ電圧ＶＢに
応じて決められる。

【００５１】このようにして、第１，３相の２相ステッ
プモータとして閉め込みを行った後、通電する相を切り
換えて、同様に、第２，４相の２相ステップモータとし
て閉め込みを行う（ステップ２０７〜２１１）。以上の
ようにして、第１，３相及び第２，４相での閉め込みが
終了したら、ステップ２１２に進み、ステップモータ１
５ａの初期化が終了したことを示すフラグＦＥＧＲＩＮ
Ｔを“１”にセットして、前述した図４に示すＥＧＲＶ
制御ルーチンに戻る。

【００５２】ここで、図１９を用いてステップモータ１
５ａの駆動原理を説明する。図１９では説明を簡単にす
るために４相４極のステップモータで説明するが、本実
施例で用いられるステップモータ１５ａは例えば特開昭
６０−８１４４２号公報に開示されたステップモータの
ように４相多極（具体的には４相６４極）の構成として
ロータの保持磁力をアップさせると共に、駆動速度の向
上を可能にしている。

【００５３】図１９（ａ）に示すように、励磁コイルＳ
1 のみが通電されると、励磁コイルＳ1 のティース側が
Ｓ極に着磁されるため、マグネットロータ９１のＮ極が
吸引された状態となる。次に、図１９（ｂ）に示すよう
に、励磁コイルＳ2 のみが通電されると、励磁コイルＳ
2 のティース側がＳ極に着磁されるため、マグネットロ
ータ９１のＮ極が吸収され、マグネットロータ９１が９
０゜時計方向に回転された状態となる。

【００５４】以下、同様に励磁コイルをＳ3 ，Ｓ4 ，Ｓ
1 ……の順で通電することにより、マグネットロータ９
１はシャフト９２を中心として時計方向の回転を持続す
る。一方、励磁コイルＳ1 〜Ｓ4 の通電順序を上記と逆
にすることにより、マグネットロータ９１はシャフト９
２を中心として反時計方向に回転する。マグネットロー
タ９１の時計方向の回転時にバルブ５７が閉弁されるも
のとすると、マグネットロータ９１の反時計方向の回転
時にはバルブ５７は開弁方向に移動制御される。尚、通
常はステップモータ１５ａは２相同時に励磁されている
が、基本的には図１９の原理に基づいて回転する。

【００５５】本実施例では、まず第１相と第３相の２相
モータを構成するわけであるが、その場合は図１９の
（ｂ）と（ｃ）のみの通常構成となる。閉弁方向駆動時
は上記したようにマグネットロータ９１は時計方向に回
転するはずであるが、例えば、第１相から第４相に通電
が変わった場合、マグネットロータ９１が閉弁方向（時
計方向）と開弁方向（反時計方向）のどちらに回転する
かは同条件のため一義的に決められず、マグネットロー
タ９１はどちら側にも回転することが可能である。これ
がステップモータ１５ａを２相駆動で使用したときの問
題点で、２相駆動時の回転方向は他の外力及び慣性力に
よって決定される。

【００５６】この点、本実施例のステップモータ１５ａ
は図２に示したように外側圧縮コイルばね５２のばね力
によりモータシャフト５６を閉弁方向に付勢しているた
め、バルブ５７が全閉となるまでステップモータ１５ａ
を２相駆動により閉弁方向に駆動することができ、上記
問題点は解消される。

【００５７】しかも、本実施例では、初期化時にステッ
プモータ１５ａを閉弁方向に最大ステップ数の２倍（例
えば１２０ステップ）駆動するようにしたので、若干の
脱調により現実のステップ数ＥＳＴＥＰとステップモー
タ１５ａとの回転が対応しなくなる２相モータの場合で
も確実に全閉とすることができ、初期化前に脱調して実
ステップと目標ステップが違っていても全閉への対応が
できる。

【００５８】但し、全閉方向に駆動するステップ数は、
最大ステップ数の２倍に限定されず、例えば現在のステ
ップ数の２倍として、閉め込みに要する時間を短くする
ようにしても良く、要は、現在のステップ数よりもある
程度大きなステップ数（つまりバルブ５７が弁体５９に
確実に突き当たるステップ数）であれば良い。

【００５９】この場合、ステップモータ１５ａを２相の
ステップモータとして駆動した方が４相駆動時よりもロ
ータ５４が回転しなかったり開弁方向にロータ５４が回
転したりすることがなく、ロータ５４の回転が安定す
る。更には、第１，３相の駆動後、第２，４相の駆動を
行うので、断線時にも全閉が可能となり、初期化時に基
準位置にバルブ５７を駆動できないといった不具合が生
じない。

【００６０】本実施例では、第１，３相の駆動後、第
２，４相の駆動を行うようにしたが、これを前後逆にし
て、第２，４相の駆動後に、第１，３相の駆動を行うよ
うにしても良いことは言うまでもない。

【００６１】次に、ＥＧＲ系異常時（ＥＧＲ系フェイル
時）の処理について説明する。ＥＧＲ系異常の判定は、
ＥＧＲＶ１５の故障は勿論のこと、排気ガス還流通路４
５の配管の詰まり等を検出するために、ＥＧＲガスの流
れ具合のチェック（ＥＧＲフローチェック）を行う。こ
のＥＧＲフローチェックは、ＥＧＲＶ１５を開放状態か
ら閉鎖したときのエアフローメータ２３の検出信号（通
過空気量ΔＱ）の変化によってチェックを行う。つま
り、ＥＧＲガスが排気ガス還流通路４５内を正常に流れ
ているときには、エンジン３２の燃焼室３３内にはエア
フローメータ２３を通過した吸入外気とＥＧＲガスが充
填される。一方、ＥＧＲガスが流れていないときには、
エアフローメータ２３を通過した吸入外気のみがエンジ
ン３２の燃焼室３３内に充填される。従って、エンジン
３２の燃焼室３３への充填量が同一であれば、ＥＧＲガ
スが流れているか否かによって、エアフローメータ２３
を通過する空気量が変わる。

【００６２】このようなメカニズムを利用して、ＥＧＲ
フローチェックは、ＥＧＲＶ１５の開→閉時のエアフロ
ーメータ２３の通過空気量ΔＱを算出し、その値の大き
さでチェックを行う。つまり、通過空気量ΔＱが所定値
以上であれば、ＥＧＲＶ１５の開放時にＥＧＲガスが流
れていることになり、ＥＧＲ系は正常と判断するが、通
過空気量ΔＱが所定値よりも少ないときには、ＥＧＲＶ
１５の開放時にＥＧＲガスが流れていないか、或は、Ｅ
ＧＲＶ１５の閉鎖時にも拘らず、ＥＧＲガスが流れてい
ることになり、ＥＧＲ系は異常と判断する。

【００６３】以上説明したＥＧＲ系異常を判定する処理
は図１８に示すＥＧＲ系異常判定ルーチンに従って次の
ように実行される。まず、ステップ２２１で、ＥＧＲ系
異常判定実行条件が成立しているか否かを判定する。こ
こで、ＥＧＲ系異常判定実行条件は、次の〜を全て
満たすことが条件となる。

【００６４】冷却水温が所定温度以上であることエンジン回転数が所定値以上であることエンジン負荷が所定値以上であることＥＧＲＶ１５の実ステップ数が所定値以上であること定常運転中であること（例えばスロットル開度変化量
が所定値以下の状態が所定時間以上継続していること）これら〜のいずれか１つでも満たさないものがあれ
ば、ＥＧＲ系異常判定実行条件が成立せず、以降の処理
を行わずに、本ルーチンを終了する。

【００６５】一方、上記〜の条件を全て満たせば、
ＥＧＲ系異常判定実行条件が成立し、ステップ２２２に
進んで、エアフローメータ２３で吸入空気量Ｑを測定
し、その測定値をＱ1 とする。次いで、ステップ２２３
で、ＥＧＲＶ１５の目標ステップＴＳＴＥＰを０（全
閉）とした後、ステップ２２４で、カウンタＣＥＧＲが
０であるか否かを判定する。このカウンタＣＥＧＲは、
上記ステップ２２３で、目標ステップＴＳＴＥＰを０と
した時点でセットし、カウントダウンを始める。この場
合、カウンタＣＥＧＲが０になるまでに約１秒程度の時
間を要するように設定する。この時間は、ＥＧＲＶ１５
が完全に全閉状態に戻り、且つエンジン３２の運転状態
が安定するまでの時間となる。

【００６６】このカウンタＣＥＧＲが０になると、ステ
ップ２２５に進み、エアフローメータ２３で吸入空気量
Ｑを測定し、その測定値をＱ2 とする。次いで、ステッ
プ２２６で、Ｑ2 −Ｑ1 を算出し、その算出値をΔＱと
する。この後、ステップ２２７で、ΔＱを所定値と比較
し、ΔＱ≧所定値であれば、ＥＧＲ系は正常と判定され
（ステップ２２８）、ΔＱ＜所定値であれば、ＥＧＲ系
は異常と判定される（ステップ２２９）。

【００６７】以上の処理により、ＥＧＲ系が異常と判定
されれば、前述した図１６の初期化実行条件成立判定ル
ーチンのステップ１６４で「Ｙｅｓ」と判定され、初期
化実行条件成立フラグＦＩＮＴＯＫが“１”にセットさ
れて、図１７の初期化制御ルーチンにより初期化（基準
位置である全閉位置への復帰）が実行される。このよう
にＥＧＲ系異常時にＥＧＲＶ１５を全閉位置への復帰さ
せる理由は、ＥＧＲ系異常時は正常なＥＧＲ制御を行う
ことができないため、ＥＧＲＶ１５を全閉にしてラフア
イドル、ストール、ドライバビリティ悪化等の不具合を
防止するためである。

【００６８】本実施例は、ＥＧＲ系異常の判定を、エア
フローメータ２３で測定した吸入空気量Ｑ1 ，Ｑ2 を引
き算して求めたΔＱに基づいて行うようにしたが、ＥＧ
ＲＶ１５の吸気側に圧力センサを設けて、ＥＧＲＶ１５
の開→閉時の吸気管圧力差ΔＰを用いてＥＧＲ系異常を
検出しても良く、或は、ＥＧＲＶ１５に開度センサを設
けて、ＥＧＲ系異常を検出するようにしても良い。

【００６９】更に、本実施例では、エンジン３２の吸入
空気量をエアフローメータ２３で直接計測するＬジェト
ロ方式を採用しているが、吸気管圧力とエンジン回転数
で吸入空気量を推定するＤジェトロ方式を採用する場合
においても、Ｌジェトロ方式と同様に、ＥＧＲＶ１５の
開→閉時の吸気管圧力差ΔＰを用いてＥＧＲ系異常を検
出しても良い。また、排気ガス還流通路４５の配管中に
ガス温センサを設け、ＥＧＲＶ１５の開→閉時の温度差
ΔＰを用いてＥＧＲ系異常を検出するようにしても良
い。

【００７０】尚、本実施例では、初期化の位置（基準位
置）を全閉位置としたが、全開位置等、他の基準位置と
しても良いことは言うまでもない。その他、本発明は、
モータ駆動回路４７をマイクロコンピュータ２１または
ＥＧＲＶ１５に一体化した構成としても良い等、要旨を
逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１の構成によれば、基準位置復帰時に、４相ス
テップモータを第１相と第３相による２相ステップモー
タとして駆動し、この後又は前に、第２相と第４相によ
る２相ステップモータとして駆動するようにしたので、
ステップモータの回転を安定させることができると共
に、いずれか１相の励磁コイル又は配線に断線が生じて
いたとしても、２通りの２相駆動のうちのいずれかによ
ってステップモータを基準位置へ確実に復帰させること
ができる。これにより、従来の断線検出回路を省略する
ことができ、回路構成簡単化・コストダウンの要求を満
たすことができる。

【００７２】しかも、請求項２によれば、基準位置復帰
時をステップモータの初期化時としているので、いずれ
か１相の励磁コイル又は配線に断線が生じていたとして
も、２通りの２相駆動のうちのいずれかによってステッ
プモータを初期位置（＝基準位置）へ確実に復帰させる
ことができる。

【００７３】更に、請求項３によれば、基準位置復帰時
をＥＧＲ系異常時としているので、ＥＧＲ系異常時にス
テップモータを基準位置へ確実に復帰させることができ
て、ＥＧＲ系異常時にラフアイドル、ストール、ドライ
バビリティ悪化等の不具合を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置全体の概略構成図

【図２】排気ガス還流弁（ＥＧＲＶ）の断面図

【図３】制御系を示すブロック図

【図４】ＥＧＲＶ制御ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図５】目標ステップ数の算出に用いるテーブルを示す
図

【図６】スロットル開度ＴＡとスロットル開度補正係数
ＫＥＧＶＴＡとの関係を説明する図

【図７】現在のモードとテーブル名から新たなモードを
求めるために参照する二次元テーブルを示す図

【図８】排気ガス還流弁が駆動停止から開弁状態にされ
るときのモード及び駆動信号を示す図

【図９】排気ガス還流弁が駆動停止から閉弁状態にされ
るときのモード及び駆動信号を示す図

【図１０】排気ガス還流弁が開弁状態から停止状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１１】排気ガス還流弁が閉弁状態から停止状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１２】排気ガス還流弁が開弁状態から閉弁状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１３】排気ガス還流弁が閉弁状態から開弁状態にさ
れるときのモード及び駆動信号を示す図

【図１４】バルブの作動方向反転時のステップモータ駆
動パルスの波形を示す図

【図１５】モードとディレイ時間との関係を示す図

【図１６】初期化実行条件成立判定ルーチンの処理の流
れを示すフローチャート

【図１７】初期化制御ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図１８】ＥＧＲ系異常判定ルーチンの処理の流れを示
すフローチャート

【図１９】ステップモータの駆動原理を説明する図

【符号の説明】

１５…排気ガス還流弁（ＥＧＲＶ）、１５ａ…ステップ
モータ、２１…マイクロコンピュータ（モータ制御手
段）、３２…エンジン（内燃機関）、４５…排気ガス管
流通路、５６…ＥＧＲクーラ、４９…イグニッションス
イッチ（ＩＧ）、５１…外側圧縮コイルばね、５２…内
側圧縮コイルばね、５３…励磁コイル、５４…ロータ、
５６…モータシャフト、５８…シャフト、５７…バル
ブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｆ０２Ｄ 41/20 ３１０Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系から排気ガスの一部を
吸気系へ還流させるための排気ガス還流通路の途中に設
けられた排気ガス還流弁をステップモータで駆動するよ
うにした排気ガス還流弁制御装置において、前記ステップモータとして４相ステップモータを用い、基準位置復帰時に、前記４相ステップモータを第１相と
第３相による２相ステップモータとして駆動し、この後
又は前に、第２相と第４相による２相ステップモータと
して駆動するモータ制御手段を備えていることを特徴と
する排気ガス還流弁制御装置。
【請求項２】前記基準位置復帰時は、前記４相ステッ
プモータの初期化時であることを特徴とする請求項１に
記載の排気ガス還流弁制御装置。
【請求項３】前記基準位置復帰時は、排気ガス還流制
御系異常時であることを特徴とする請求項１に記載の排
気ガス還流弁制御装置。