JPH08177580A - エンジンの流量制御装置 - Google Patents
エンジンの流量制御装置Info
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- JPH08177580A JPH08177580A JP6322429A JP32242994A JPH08177580A JP H08177580 A JPH08177580 A JP H08177580A JP 6322429 A JP6322429 A JP 6322429A JP 32242994 A JP32242994 A JP 32242994A JP H08177580 A JPH08177580 A JP H08177580A
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- flow control
- flow
- control valve
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
- F02D41/0055—Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ＥＧＲ制御装置に異常が発生した時でも戻しバ
ネの力で確実に全閉状態に移行を可能にする。 【構成】流量制御弁を通過する流量を検出するセンサ、
スプリングが内蔵された同期式流量制御弁から構成さ
れ、前記流量制御弁の異常時において、制御弁駆動手段
に特殊駆動周波数信号を与え、バルブ閉弁方向に付勢し
たスプリング力により動作可能な流量制御弁を有する流
量制御装置。 【効果】流体制御用の制御弁異常が発生した時に、正確
に異常を検出でき、的確な動作で流量制御弁を閉弁する
ことができ、エンジンの運転性不調を回避することがで
きる。
ネの力で確実に全閉状態に移行を可能にする。 【構成】流量制御弁を通過する流量を検出するセンサ、
スプリングが内蔵された同期式流量制御弁から構成さ
れ、前記流量制御弁の異常時において、制御弁駆動手段
に特殊駆動周波数信号を与え、バルブ閉弁方向に付勢し
たスプリング力により動作可能な流量制御弁を有する流
量制御装置。 【効果】流体制御用の制御弁異常が発生した時に、正確
に異常を検出でき、的確な動作で流量制御弁を閉弁する
ことができ、エンジンの運転性不調を回避することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同期式流量制御弁を用
いた流量制御装置に関する。
いた流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン制御に関する流量パラメ−タの
制御装置としては、アイドル回転数を一定に維持させる
ために吸気の補助空気量を制御するＩＳＣ制御装置、吸
気管への排気ガス還流量を制御するＥＧＲ制御装置、キ
ャニスタパ−ジ量を制御するエバポ制御装置などがあ
る。
制御装置としては、アイドル回転数を一定に維持させる
ために吸気の補助空気量を制御するＩＳＣ制御装置、吸
気管への排気ガス還流量を制御するＥＧＲ制御装置、キ
ャニスタパ−ジ量を制御するエバポ制御装置などがあ
る。
【０００３】これら流量制御装置が故障した場合、アイ
ドル回転数の異常上昇、燃焼不安定によるサ−ジングの
発生、空燃比異常（オ−バ−リッチまたはオ−バ−リ−
ン）などによるエンジン不調が発生する。
ドル回転数の異常上昇、燃焼不安定によるサ−ジングの
発生、空燃比異常（オ−バ−リッチまたはオ−バ−リ−
ン）などによるエンジン不調が発生する。
【０００４】特に近年の排気規制や燃費規制に対応する
ために、大量ＥＧＲや大量エバポパ−ジが行われてきて
おり、これら制御装置の故障は即エンジンスト−ルにつ
ながり、運転者に不快感を与えるばかりでなく、非常に
危険である。
ために、大量ＥＧＲや大量エバポパ−ジが行われてきて
おり、これら制御装置の故障は即エンジンスト−ルにつ
ながり、運転者に不快感を与えるばかりでなく、非常に
危険である。
【０００５】従来より一般に、上記の様な故障発生時の
回避制御（フェ−ルセ−フ機能）を設け、故障を検知し
たとき例えばＥＧＲ ＯＮ−ＯＦＦバルブ（カット弁）
を用い制御系を全閉（例えばＥＧＲ通路を遮断）に制御
し、運転時の安全性を確保していることが知られてい
る。
回避制御（フェ−ルセ−フ機能）を設け、故障を検知し
たとき例えばＥＧＲ ＯＮ−ＯＦＦバルブ（カット弁）
を用い制御系を全閉（例えばＥＧＲ通路を遮断）に制御
し、運転時の安全性を確保していることが知られてい
る。
【０００６】制御装置に電磁弁を用いた場合（カット弁
を用いない場合）の回避制御従来技術は、２系統の流量
制御弁駆動回路（ステップモ−タＥＧＲバルブに例える
とバイポ−ラ方式）を備え、制御弁が所定の推力を発生
しなくなり前記駆動回路による流量制御弁の制御が困難
になったことを検知すると、別系統の駆動回路に切り替
え、制御弁駆動に必要な所定推力を得ることで制御弁の
全閉制御を可能とする流量制御装置が考案されている。
この種の装置として関連するものには、例えば特開平４
−３０１１７０号が挙げられるが、上記駆動回路切り換
え方式は制御方法が複雑であり、コスト的にも高い。
を用いない場合）の回避制御従来技術は、２系統の流量
制御弁駆動回路（ステップモ−タＥＧＲバルブに例える
とバイポ−ラ方式）を備え、制御弁が所定の推力を発生
しなくなり前記駆動回路による流量制御弁の制御が困難
になったことを検知すると、別系統の駆動回路に切り替
え、制御弁駆動に必要な所定推力を得ることで制御弁の
全閉制御を可能とする流量制御装置が考案されている。
この種の装置として関連するものには、例えば特開平４
−３０１１７０号が挙げられるが、上記駆動回路切り換
え方式は制御方法が複雑であり、コスト的にも高い。
【０００７】上記カット弁の代用としては制御弁戻りバ
ネなどを取り付ける方法もあり、この例としては特開平
１−３１６５８１号が挙げられる。
ネなどを取り付ける方法もあり、この例としては特開平
１−３１６５８１号が挙げられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の戻りバ
ネ方式は、制御装置が異常になった時のフェ−ルセ−フ
機能として、ネジの摩擦やバルブスラッジ（流量制御弁
のスティックに影響を与える体積物、汚れ）に打ち勝つ
強力な戻りバネを持たなければならず、制御弁制御時の
脱調問題や機構の複雑化（製造コストの増大）の問題が
有った。
ネ方式は、制御装置が異常になった時のフェ−ルセ−フ
機能として、ネジの摩擦やバルブスラッジ（流量制御弁
のスティックに影響を与える体積物、汚れ）に打ち勝つ
強力な戻りバネを持たなければならず、制御弁制御時の
脱調問題や機構の複雑化（製造コストの増大）の問題が
有った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、流量制御弁
に内蔵されているスプリング（戻しバネ）が組み込まれ
ており、前記流量制御装置が正常機能から逸脱した場
合、閉方向に制御弁を移行させるとときに、共振周波数
振動を与えることにより、上記問題点を解決する事がで
きる。
に内蔵されているスプリング（戻しバネ）が組み込まれ
ており、前記流量制御装置が正常機能から逸脱した場
合、閉方向に制御弁を移行させるとときに、共振周波数
振動を与えることにより、上記問題点を解決する事がで
きる。
【００１０】
【作用】本発明によれば、流体制御用の制御装置の異常
が発生した時に、制御弁の閉弁を阻害していたネジ機構
の摺動抵抗の影響を排除させることができ、的確な動作
で流量制御弁を閉弁することができ、エンジンの運転性
不調を回避することができる。
が発生した時に、制御弁の閉弁を阻害していたネジ機構
の摺動抵抗の影響を排除させることができ、的確な動作
で流量制御弁を閉弁することができ、エンジンの運転性
不調を回避することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例となるエンジンの流
量制御について添付の図面を参照しながら詳細に説明す
る。
量制御について添付の図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００１２】図１は本発明にステップモ−タ式ＥＧＲを
用いた排気ガス還流装置の制御方法概要の一例である。
用いた排気ガス還流装置の制御方法概要の一例である。
【００１３】コントロ−ルユニット４０はエンジン回転
数や吸入空気量を各種センサ（エンジン状態検出手段）
５０から取り込み、目標ＥＧＲ量を目標ＥＧＲ量演算手
段５１により演算する。
数や吸入空気量を各種センサ（エンジン状態検出手段）
５０から取り込み、目標ＥＧＲ量を目標ＥＧＲ量演算手
段５１により演算する。
【００１４】ここでは、エンジン水温、スロットル開
度、エンジン回転数等を各種センサからの情報によりエ
ンジン、車両の運転状態や負荷状態を認識し、運転状態
や負荷状態に応じてＥＧＲの導通（又は増量）、遮断
（又は減量）を制御する。
度、エンジン回転数等を各種センサからの情報によりエ
ンジン、車両の運転状態や負荷状態を認識し、運転状態
や負荷状態に応じてＥＧＲの導通（又は増量）、遮断
（又は減量）を制御する。
【００１５】また、各種センサ（エンジン状態検出手
段）５０にてコントロ−ルユニット４０に取り込まれた
スロットル開度とエンジン回転数等及び吸気管圧力で実
際のＥＧＲ量を手段５４にて推定し、この推定値と目標
ＥＧＲ量演算手段５１における目標ＥＧＲ量との相関
で、目標ＥＧＲ量演算手段５１により演算された目標Ｅ
ＧＲ量に補正をかける。（ステップ５３） 補正された目標ＥＧＲ量は目標ステップ数変換手段５５
により目標ＥＧＲ量に相当する目標ステップ数に変換す
る。
段）５０にてコントロ−ルユニット４０に取り込まれた
スロットル開度とエンジン回転数等及び吸気管圧力で実
際のＥＧＲ量を手段５４にて推定し、この推定値と目標
ＥＧＲ量演算手段５１における目標ＥＧＲ量との相関
で、目標ＥＧＲ量演算手段５１により演算された目標Ｅ
ＧＲ量に補正をかける。（ステップ５３） 補正された目標ＥＧＲ量は目標ステップ数変換手段５５
により目標ＥＧＲ量に相当する目標ステップ数に変換す
る。
【００１６】更に、目標ステップ数に応じてＥＧＲバル
ブ４１を制御するために駆動出力周期、駆動出力パター
ンを設定するステップモ−タ駆動パルス出力手段５７及
びトランジスタ等の駆動段で構成されたバルブ駆動手段
６１により、所定の励磁パタ−ンに沿って出力信号が出
力される。
ブ４１を制御するために駆動出力周期、駆動出力パター
ンを設定するステップモ−タ駆動パルス出力手段５７及
びトランジスタ等の駆動段で構成されたバルブ駆動手段
６１により、所定の励磁パタ−ンに沿って出力信号が出
力される。
【００１７】以上が、基本的な排気ガス還流装置の制御
方法の一例であり、次に本排気ガス還流装置の異常判定
時制御方法について述べる。
方法の一例であり、次に本排気ガス還流装置の異常判定
時制御方法について述べる。
【００１８】各種センサ（エンジン状態検出手段）５０
からの情報は、ステップ５６に取り込まれる。ステップ
５６はバルブにより制御されているＥＧＲ流量に関連す
る流量パラメータ（例えば温度、圧力）はステップ５６
−ａで算出され、バルブ異常検出手段５６−ｂにて所定
のしきい値と比較され、バルブの異常を検出する。
からの情報は、ステップ５６に取り込まれる。ステップ
５６はバルブにより制御されているＥＧＲ流量に関連す
る流量パラメータ（例えば温度、圧力）はステップ５６
−ａで算出され、バルブ異常検出手段５６−ｂにて所定
のしきい値と比較され、バルブの異常を検出する。
【００１９】一方、ＥＧＲバルブのコイル断線やノイズ
混入等の電気的な異常判別は、ＥＧＲバルブへの出力信
号（制御量を検出するバルブリフト量も含む）をバルブ
状態検出手段１００にて検出し、コントロ−ルユニット
４０に入力し、結線状態や動作状態が所定の状態、動作
パターンであるか否かをバルブ異常検出手段５６−ｂで
検出する。
混入等の電気的な異常判別は、ＥＧＲバルブへの出力信
号（制御量を検出するバルブリフト量も含む）をバルブ
状態検出手段１００にて検出し、コントロ−ルユニット
４０に入力し、結線状態や動作状態が所定の状態、動作
パターンであるか否かをバルブ異常検出手段５６−ｂで
検出する。
【００２０】上記検出結果はステップ５５と５７との間
にあるバルブ状態切り替え手段５９により、正常である
場合には、目標ステップ数変換手段５５で変換された目
標ステップ数がそのままステップモ−タ駆動パルス出力
手段５７、バルブ駆動手段６１へ出力されＥＧＲバルブ
４１は通常駆動される。
にあるバルブ状態切り替え手段５９により、正常である
場合には、目標ステップ数変換手段５５で変換された目
標ステップ数がそのままステップモ−タ駆動パルス出力
手段５７、バルブ駆動手段６１へ出力されＥＧＲバルブ
４１は通常駆動される。
【００２１】一方、判定結果が異常である場合には、切
り替え手段５９によりステップ６０に切り替えられる。
この異常時パルス出力手段６０では、目標ステップ数変
換手段５５により変換された目標ステップ数には関係無
く、目標ステップ数を０又はそれに近い値（すなわち全
閉）に強制的な再設定を行い、ＥＧＲバルブ４１を閉弁
駆動させると共に特殊周波数（共振周波数）を混在さ
せ、摺動抵抗を低下させつつＥＧＲバルブを全閉に導
く。その詳細については後述する。
り替え手段５９によりステップ６０に切り替えられる。
この異常時パルス出力手段６０では、目標ステップ数変
換手段５５により変換された目標ステップ数には関係無
く、目標ステップ数を０又はそれに近い値（すなわち全
閉）に強制的な再設定を行い、ＥＧＲバルブ４１を閉弁
駆動させると共に特殊周波数（共振周波数）を混在さ
せ、摺動抵抗を低下させつつＥＧＲバルブを全閉に導
く。その詳細については後述する。
【００２２】図２は本発明に使用される排気ガス還流装
置の制御システムに関する全体構成の一例を示す。
置の制御システムに関する全体構成の一例を示す。
【００２３】吸入空気と燃料の混合気は吸気管４４を通
り、シリンダ４７内で燃焼し排気管４５へ排気ガスとな
って排出される。この際、排気ガスの一部は流量制御弁
であるＥＧＲバルブ４１を通り吸気管４４へ還流され、
前記排出ガスに含まれるＮＯｘの低減、或いは、エンジ
ン４６の燃料消費率向上などの効果をもたらす。
り、シリンダ４７内で燃焼し排気管４５へ排気ガスとな
って排出される。この際、排気ガスの一部は流量制御弁
であるＥＧＲバルブ４１を通り吸気管４４へ還流され、
前記排出ガスに含まれるＮＯｘの低減、或いは、エンジ
ン４６の燃料消費率向上などの効果をもたらす。
【００２４】ここで、ＥＧＲバルブ４１の制御量はエン
ジン４６の運転状態を表すパラメ−タであるエンジン回
転数、エンジン水温、吸入空気量、スロットル開度等の
情報をコントロ−ルユニット４０に取り込みエンジン４
６の運転状態に対応した制御量を演算し、ＥＧＲバルブ
４１に出力信号を送信する。
ジン４６の運転状態を表すパラメ−タであるエンジン回
転数、エンジン水温、吸入空気量、スロットル開度等の
情報をコントロ−ルユニット４０に取り込みエンジン４
６の運転状態に対応した制御量を演算し、ＥＧＲバルブ
４１に出力信号を送信する。
【００２５】排気ガスの還流量（すなわちＥＧＲ量）
は、吸気管４４に取り付けられたブ−スト圧センサ（吸
気管内圧センサ）４３、または、ＥＧＲ配管４８に取り
付けられた温度センサ４２ａ、流量センサ４２ｂ等によ
って検知することが可能となる。 ＥＧＲバルブの電気
的結線状態は、コントロ−ルユニット４０からＥＧＲバ
ルブに出力する出力信号の結線異常（断線、短絡、ノイ
ズ混入等）を監視する。
は、吸気管４４に取り付けられたブ−スト圧センサ（吸
気管内圧センサ）４３、または、ＥＧＲ配管４８に取り
付けられた温度センサ４２ａ、流量センサ４２ｂ等によ
って検知することが可能となる。 ＥＧＲバルブの電気
的結線状態は、コントロ−ルユニット４０からＥＧＲバ
ルブに出力する出力信号の結線異常（断線、短絡、ノイ
ズ混入等）を監視する。
【００２６】図３は排気ガス還流装置における流量制御
弁の一例であるステップモ−タ式ＥＧＲバルブを示す。
弁の一例であるステップモ−タ式ＥＧＲバルブを示す。
【００２７】ステップモ−タ１０は、ボビン１１に巻か
れたコイル１２ａ、１２ｂ及びボビン１１の外周に形成
される歯部１３ａ、１３ｂによりステ−タ部１４を構成
し、マグネットホルダ１５及びマグネットホルダ１５の
外周に固定されたマグネット１７と２組のベアリング１
８ａ、１８ｂ、マグネットホルダ１５内部に形成された
めねじ１６によってロ−タ部１９を構成する。ステ−タ
部１４は、冷却水の循環が可能なように設けられた冷却
水循環パイプ２４を有する軸受ハウジング２３にモ−タ
結合ねじ２５により結合される。マグネットホルダ１５
上部に結合されたベアリング１８ａはベアリング予圧ば
ね２０により予圧され、下部のベアリング１８ｂは、軸
受ハウジング２３により保持される。ロ−タ部１９の回
転運動を出力軸２１の直線運動に変換するためにマグネ
ットホルダ１５の内部にめねじ１６、出力軸２１には、
おねじ２２が形成される。出力軸２１は、軸受ハウジン
グ２３に結合され、出力軸２１の回転を抑制するよう貫
通面が半月形となった軸ブッシュ２６を貫通する。弁軸
３６の一方は軸継ぎ手３０により出力軸２１に連結さ
れ、一方はガスシ−ル３３、空気の通過を許容するよう
に空間３５を有するモ−タホルダ３４を貫通し弁座２を
開閉可能なバルブ１に結合されスプリング３１ａ、３１
ｂによりバルブ閉弁方向に力が作用する。弁座２を有し
流路を形成するボディ３は、軸受ハウジング２３に結合
されたモ−タホルダ３４にボディ結合ねじ５により結合
される。
れたコイル１２ａ、１２ｂ及びボビン１１の外周に形成
される歯部１３ａ、１３ｂによりステ−タ部１４を構成
し、マグネットホルダ１５及びマグネットホルダ１５の
外周に固定されたマグネット１７と２組のベアリング１
８ａ、１８ｂ、マグネットホルダ１５内部に形成された
めねじ１６によってロ−タ部１９を構成する。ステ−タ
部１４は、冷却水の循環が可能なように設けられた冷却
水循環パイプ２４を有する軸受ハウジング２３にモ−タ
結合ねじ２５により結合される。マグネットホルダ１５
上部に結合されたベアリング１８ａはベアリング予圧ば
ね２０により予圧され、下部のベアリング１８ｂは、軸
受ハウジング２３により保持される。ロ−タ部１９の回
転運動を出力軸２１の直線運動に変換するためにマグネ
ットホルダ１５の内部にめねじ１６、出力軸２１には、
おねじ２２が形成される。出力軸２１は、軸受ハウジン
グ２３に結合され、出力軸２１の回転を抑制するよう貫
通面が半月形となった軸ブッシュ２６を貫通する。弁軸
３６の一方は軸継ぎ手３０により出力軸２１に連結さ
れ、一方はガスシ−ル３３、空気の通過を許容するよう
に空間３５を有するモ−タホルダ３４を貫通し弁座２を
開閉可能なバルブ１に結合されスプリング３１ａ、３１
ｂによりバルブ閉弁方向に力が作用する。弁座２を有し
流路を形成するボディ３は、軸受ハウジング２３に結合
されたモ−タホルダ３４にボディ結合ねじ５により結合
される。
【００２８】コイル１２ａ、１２ｂに電気パルス信号を
励磁することによりマグネット１７が誘導回転しロ−タ
部１９が回転することになる。この回転はおねじ２２
と、めねじ１６によって出力軸２１の直線運動に変換さ
れ軸継ぎ手３０を介し弁軸３６の直線運動となり弁軸３
６に固定されたバルブ１の直線運動に変換されバルブ１
と弁座２の空間により循環通路６を通過する排気ガスの
流量が制御される。
励磁することによりマグネット１７が誘導回転しロ−タ
部１９が回転することになる。この回転はおねじ２２
と、めねじ１６によって出力軸２１の直線運動に変換さ
れ軸継ぎ手３０を介し弁軸３６の直線運動となり弁軸３
６に固定されたバルブ１の直線運動に変換されバルブ１
と弁座２の空間により循環通路６を通過する排気ガスの
流量が制御される。
【００２９】ここでバルブ１の閉弁方向に作用するスプ
リング３１ａ、３１ｂは、コイル１２に電気パルス信号
を励磁することにより発生する推力がない状態で全閉可
能な荷重に設定すると、コイルの反力等により前記スプ
リング荷重を強くしなければならず、バルブ駆動時の前
記スプリング荷重に対する前記コイル推力の余裕代が狭
くなる（不足する）ので、流量制御装置が正常時に於い
ても雰囲気温度、振動等の外乱によって、所定のバルブ
目標制御量から実制御量が逸脱しやすい。また流量制御
弁駆動周波数を上げても同様に逸脱しやすくなり、前記
コイル推力無しで全閉となるスプリング荷重に設定でき
なくなる。（脱調発生回避の為にはスプリング力を小さ
くするしか現状致し方ないが、バルブ異常時にスプリン
グ力だけでバルブを全閉にすることができなくなり、バ
ルブ故障時の安全性を考慮すると最善の方法とは言えな
い。） 図４、図５はそれぞれステップモ−タ式ＥＧＲバルブの
ユニポ−ラ駆動に於ける結線状態と励磁パタ−ンを示
す。
リング３１ａ、３１ｂは、コイル１２に電気パルス信号
を励磁することにより発生する推力がない状態で全閉可
能な荷重に設定すると、コイルの反力等により前記スプ
リング荷重を強くしなければならず、バルブ駆動時の前
記スプリング荷重に対する前記コイル推力の余裕代が狭
くなる（不足する）ので、流量制御装置が正常時に於い
ても雰囲気温度、振動等の外乱によって、所定のバルブ
目標制御量から実制御量が逸脱しやすい。また流量制御
弁駆動周波数を上げても同様に逸脱しやすくなり、前記
コイル推力無しで全閉となるスプリング荷重に設定でき
なくなる。（脱調発生回避の為にはスプリング力を小さ
くするしか現状致し方ないが、バルブ異常時にスプリン
グ力だけでバルブを全閉にすることができなくなり、バ
ルブ故障時の安全性を考慮すると最善の方法とは言えな
い。） 図４、図５はそれぞれステップモ−タ式ＥＧＲバルブの
ユニポ−ラ駆動に於ける結線状態と励磁パタ−ンを示
す。
【００３０】図４において端子、はバッテリ（駆動
電源）に接続されており、端子、、、の電位を
コントロ−ルユニット４０内のバルブ駆動手段６１でア
−ス短絡することにより、図５の様な励磁パタ−ンを発
生可能とし、励磁パターンを切り換えることにより、ロ
ーター部１９を回転させネジ変換にて制御バルブを上下
方向（開閉方向）に駆動する。
電源）に接続されており、端子、、、の電位を
コントロ−ルユニット４０内のバルブ駆動手段６１でア
−ス短絡することにより、図５の様な励磁パタ−ンを発
生可能とし、励磁パターンを切り換えることにより、ロ
ーター部１９を回転させネジ変換にて制御バルブを上下
方向（開閉方向）に駆動する。
【００３１】次に、ＥＧＲ還流系統が通常の機能から逸
脱した場合、すなわちバルブのスティック、コイル断
線、系の詰まりや漏れ等の場合のバルブ閉方向駆動時に
かかる力の釣合を図６を用いて説明する。
脱した場合、すなわちバルブのスティック、コイル断
線、系の詰まりや漏れ等の場合のバルブ閉方向駆動時に
かかる力の釣合を図６を用いて説明する。
【００３２】図６において、立て軸にはバルブを閉弁せ
しめる力（バルブ閉弁力）と、バルブを閉弁させるとき
の抵抗力（バルブ閉弁抵抗）を示す。エンジンオフライ
ン時（新車状態）では、バルブ閉弁力は戻しバネによる
閉弁力Ｓとコイル励磁による閉弁力Ｐの和により、初期
バルブ閉弁抵抗Ｒ１を上回り充分にバルブの閉弁動作を
可能にする。但し、Ｓはステップモーターの脱調を考慮
するとあまり強力にはできない。
しめる力（バルブ閉弁力）と、バルブを閉弁させるとき
の抵抗力（バルブ閉弁抵抗）を示す。エンジンオフライ
ン時（新車状態）では、バルブ閉弁力は戻しバネによる
閉弁力Ｓとコイル励磁による閉弁力Ｐの和により、初期
バルブ閉弁抵抗Ｒ１を上回り充分にバルブの閉弁動作を
可能にする。但し、Ｓはステップモーターの脱調を考慮
するとあまり強力にはできない。
【００３３】一方、長期間の使用状態ではバルブシャフ
トの軸受けの摩耗やローターの回転を軸方向に変換する
ネジ部の摺動抵抗の増加等により、バルブ閉弁抵抗はＲ
２へと増加してしまい、バルブ閉弁力とのクリアランス
（余裕代）が減少し、ついにはＲ２がＰ＋Ｓを超過して
しまうことになりバルブ閉弁駆動が困難になる。（図６
ではＲ３であるが、実際にはこの様にならない。） また、閉弁抵抗がＲ２の状態であっても、バルブに異常
が発生した場合、すなわちコイルの劣化による駆動力低
下やコイルの何れかの相の断線等の時には必要な閉弁力
を維持できなくなり、コイル励磁による閉弁力はＰから
Ｐ’に低下してしまいバルブを閉弁駆動できなくなる。
（戻しバネの劣化も若干ある。） 今回の発明では、バルブ閉弁抵抗の大半が機構的な要因
（ネジの摺動抵抗、シャフト軸受けの抵抗等）であるこ
とに着目し、共振周波数（バルブ固有の固有振動モー
ド）で駆動することによりバルブを一次的に共振させ上
記機構的要因による閉弁抵抗を排除（ネジ部のバックラ
ッシュを振動させることにより拡大し、摺動抵抗を低
減）し、図６のＲ２からＲ４に引き下げることでＥＧＲ
系の異常時でも戻しバネの力で確実に全閉状態に移行可
能にすることを目的とする。
トの軸受けの摩耗やローターの回転を軸方向に変換する
ネジ部の摺動抵抗の増加等により、バルブ閉弁抵抗はＲ
２へと増加してしまい、バルブ閉弁力とのクリアランス
（余裕代）が減少し、ついにはＲ２がＰ＋Ｓを超過して
しまうことになりバルブ閉弁駆動が困難になる。（図６
ではＲ３であるが、実際にはこの様にならない。） また、閉弁抵抗がＲ２の状態であっても、バルブに異常
が発生した場合、すなわちコイルの劣化による駆動力低
下やコイルの何れかの相の断線等の時には必要な閉弁力
を維持できなくなり、コイル励磁による閉弁力はＰから
Ｐ’に低下してしまいバルブを閉弁駆動できなくなる。
（戻しバネの劣化も若干ある。） 今回の発明では、バルブ閉弁抵抗の大半が機構的な要因
（ネジの摺動抵抗、シャフト軸受けの抵抗等）であるこ
とに着目し、共振周波数（バルブ固有の固有振動モー
ド）で駆動することによりバルブを一次的に共振させ上
記機構的要因による閉弁抵抗を排除（ネジ部のバックラ
ッシュを振動させることにより拡大し、摺動抵抗を低
減）し、図６のＲ２からＲ４に引き下げることでＥＧＲ
系の異常時でも戻しバネの力で確実に全閉状態に移行可
能にすることを目的とする。
【００３４】図７は上記共振駆動を用いた閉弁駆動方法
を示すフローチャート（図１のステップ６０の一実施
例）であり、図８はその時のタイムチャートである。
を示すフローチャート（図１のステップ６０の一実施
例）であり、図８はその時のタイムチャートである。
【００３５】図７についてまず説明する。ステップ５６
で異常判定された場合、駆動方向設定手段７０にて閉弁
方向駆動に切り換える。この時のパルス出力の出力周期
（周波数）は通常のパルス周期であり、駆動力を確保と
安全性を考慮した速やかな閉弁を確保し、タイマ計測手
段７１にて時間Ｔを計測し、Ｔ経過後に次のステップ７
２へ移行する。
で異常判定された場合、駆動方向設定手段７０にて閉弁
方向駆動に切り換える。この時のパルス出力の出力周期
（周波数）は通常のパルス周期であり、駆動力を確保と
安全性を考慮した速やかな閉弁を確保し、タイマ計測手
段７１にて時間Ｔを計測し、Ｔ経過後に次のステップ７
２へ移行する。
【００３６】センサ出力の取り込み手段７２ではバルブ
の閉弁状態（開度情報）を検知するためのもので、バル
ブのリフトセンサやＥＧＲ還流通路に取り付けられた温
度センサ、圧力センサ、流量センサ等を用いる。
の閉弁状態（開度情報）を検知するためのもので、バル
ブのリフトセンサやＥＧＲ還流通路に取り付けられた温
度センサ、圧力センサ、流量センサ等を用いる。
【００３７】ステップ７３にて全閉状態を検知した場合
は、本フローを終了するが、全閉状態に移行しきれてい
ない場合はステップ７４に移行し、パルス出力周期を共
振周波数相当に設定し、閉弁駆動を行なう。タイマ計測
手段７５で共振駆動時間Ｅを計測し、Ｅ経過するまで共
振周波数にて閉弁駆動する。
は、本フローを終了するが、全閉状態に移行しきれてい
ない場合はステップ７４に移行し、パルス出力周期を共
振周波数相当に設定し、閉弁駆動を行なう。タイマ計測
手段７５で共振駆動時間Ｅを計測し、Ｅ経過するまで共
振周波数にて閉弁駆動する。
【００３８】再びステップ７０に移行し、前記駆動を行
い、全閉状態に移行するまで本フローを繰り返す。（ス
テップ７５とステップ７０の間にステップ７２、ステッ
プ７３の全閉判定を更に実行させても良い。）全閉状態
は流量パラメータやバルブリフト量から容易に判定でき
る。
い、全閉状態に移行するまで本フローを繰り返す。（ス
テップ７５とステップ７０の間にステップ７２、ステッ
プ７３の全閉判定を更に実行させても良い。）全閉状態
は流量パラメータやバルブリフト量から容易に判定でき
る。
【００３９】図８は、上記図７の動作を示しており、時
間ｔ１からｔ２間、ｔ３からｔ４間、ｔ５からｔ６が通
常パルス周波数で駆動する計測時間Ｔの区間、時間ｔ２
からｔ３間、ｔ４からｔ５間が共振周波数で駆動する計
測時間Ｅの区間である。バルブ位置のＫ部はバルブのネ
ジやシャフト摺動抵抗等によりバルブがひっかかりを起
こした状態であり、図７のフローを繰り返してバルブを
全閉状態に戻していく。
間ｔ１からｔ２間、ｔ３からｔ４間、ｔ５からｔ６が通
常パルス周波数で駆動する計測時間Ｔの区間、時間ｔ２
からｔ３間、ｔ４からｔ５間が共振周波数で駆動する計
測時間Ｅの区間である。バルブ位置のＫ部はバルブのネ
ジやシャフト摺動抵抗等によりバルブがひっかかりを起
こした状態であり、図７のフローを繰り返してバルブを
全閉状態に戻していく。
【００４０】また、図７においてステップ７０の代替え
として無励磁状態にして、戻しバネだけで閉弁させても
良く、ステップ７２、７３の全閉状態検出を生産コスト
低減の為に削除し、図７のフローチャートを設定回数だ
け繰り返させても良い。
として無励磁状態にして、戻しバネだけで閉弁させても
良く、ステップ７２、７３の全閉状態検出を生産コスト
低減の為に削除し、図７のフローチャートを設定回数だ
け繰り返させても良い。
【００４１】図９、図１０、１１は図２における異常判
定手段５６の一例を示す。
定手段５６の一例を示す。
【００４２】まず図９から説明する。ステップ８０では
図２のバルブ駆動手段６１からの出力が実際にバルブに
正確に印加されているかどうかを見るために、ステップ
モータの各コイルの印加電圧（パルス）をバルブ駆動手
段６１の出力タイミングで取り込む。次のステップ８１
でバルブ駆動手段６１の出力タイミングと同期している
か（または電位のハイ、ローが合致しているか）を判定
する。
図２のバルブ駆動手段６１からの出力が実際にバルブに
正確に印加されているかどうかを見るために、ステップ
モータの各コイルの印加電圧（パルス）をバルブ駆動手
段６１の出力タイミングで取り込む。次のステップ８１
でバルブ駆動手段６１の出力タイミングと同期している
か（または電位のハイ、ローが合致しているか）を判定
する。
【００４３】同期していればステップ８２を通過して正
常と判定する。（ステップ５６中の正常判定手段８４） ステップ８２で同期していないと判定されると、ステッ
プ５６中の異常判定手段８３にて異常判定が行われる。
常と判定する。（ステップ５６中の正常判定手段８４） ステップ８２で同期していないと判定されると、ステッ
プ５６中の異常判定手段８３にて異常判定が行われる。
【００４４】図１０も同様にバルブ異常を検知するため
のフローであるが、図１０は図９に対しバルブシャフト
部またはローター部に移動量（リフト量）センサーを取
り付け、エンジンの運転領域毎に予め設定された（また
は演算され割り出された）目標バルブリフト量と実リフ
ト量との比較により異常検出するものである。
のフローであるが、図１０は図９に対しバルブシャフト
部またはローター部に移動量（リフト量）センサーを取
り付け、エンジンの運転領域毎に予め設定された（また
は演算され割り出された）目標バルブリフト量と実リフ
ト量との比較により異常検出するものである。
【００４５】なお、戻しバネを備えたバルブの異常の検
知は、異常時に駆動力が低下するので戻しバネに相反す
る開弁方向で行なうとより顕著に検知可能になる。
知は、異常時に駆動力が低下するので戻しバネに相反す
る開弁方向で行なうとより顕著に検知可能になる。
【００４６】図１１はＥＧＲ還流経路の詰まりや漏れな
どの異常を検地するものであり、各運転状態（領域）毎
にＥＧＲガスが流れているかを検知（診断）するもので
ある。
どの異常を検地するものであり、各運転状態（領域）毎
にＥＧＲガスが流れているかを検知（診断）するもので
ある。
【００４７】運転状態（領域）は図２のステップ５３に
より行われ、それと同時に該当領域がＥＧＲガス還流領
域（ＥＧＲガスを還流させる領域）かどうかをステップ
９０にて判定する。
より行われ、それと同時に該当領域がＥＧＲガス還流領
域（ＥＧＲガスを還流させる領域）かどうかをステップ
９０にて判定する。
【００４８】ステップ９１は、ＥＧＲの流量、温度、圧
力等のセンサからの出力を取り込む手段であり、該当領
域内での上記センサに対応し予めメモリ内に設定されて
いる値をステップ９２で読みだし、ステップ９３にて両
者を比較（例えば差を算出）する。ステップ９４で上記
相関値（差分）が予め設定されている所定値以内であれ
ばＥＧＲ系は正常（ステップ５６中のステップ８４）、
ステップ９４で上記相関値（差分）が所定値以外であれ
ばＥＧＲ系は異常（ステップ５６中のステップ８３）と
し、ＥＧＲ系の判定を行なう 以上述べた手法を用い、ＥＧＲ系の異常を検知した場合
には、正確にバルブを閉弁駆動でき、エンジン（車両）
の安全性を確保することができる。
力等のセンサからの出力を取り込む手段であり、該当領
域内での上記センサに対応し予めメモリ内に設定されて
いる値をステップ９２で読みだし、ステップ９３にて両
者を比較（例えば差を算出）する。ステップ９４で上記
相関値（差分）が予め設定されている所定値以内であれ
ばＥＧＲ系は正常（ステップ５６中のステップ８４）、
ステップ９４で上記相関値（差分）が所定値以外であれ
ばＥＧＲ系は異常（ステップ５６中のステップ８３）と
し、ＥＧＲ系の判定を行なう 以上述べた手法を用い、ＥＧＲ系の異常を検知した場合
には、正確にバルブを閉弁駆動でき、エンジン（車両）
の安全性を確保することができる。
【００４９】また、本発明は異常警報装置（ブザー、警
告灯、コントロールユニット外部との通信等）とを併用
してもかまわない。
告灯、コントロールユニット外部との通信等）とを併用
してもかまわない。
【００５０】なお、以上述べた本実施例は、ＥＧＲ制御
のみならず、ＩＳＣ制御やエバポ制御等への応用も可能
である。
のみならず、ＩＳＣ制御やエバポ制御等への応用も可能
である。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、流量制御弁にスプリン
グ（戻しバネ）を組み込み、前記流量制御装置が正常機
能から逸脱した場合には閉方向に制御弁に移行させると
共に、共振周波数振動を与えることにより、制御弁の閉
弁を阻害していたネジ機構の摺動抵抗の影響を排除させ
ることができ、的確な動作で流量制御弁を閉弁すること
ができ、流量制御装置異常時におけるエンジンの運転性
不調を回避し、高い安全性を確保することができる。
グ（戻しバネ）を組み込み、前記流量制御装置が正常機
能から逸脱した場合には閉方向に制御弁に移行させると
共に、共振周波数振動を与えることにより、制御弁の閉
弁を阻害していたネジ機構の摺動抵抗の影響を排除させ
ることができ、的確な動作で流量制御弁を閉弁すること
ができ、流量制御装置異常時におけるエンジンの運転性
不調を回避し、高い安全性を確保することができる。
【図１】本発明の排気ガス還流装置の制御方法概要の一
例。
例。
【図２】本発明の排気ガス還流装置の制御システムに関
する全体構成の一例。
する全体構成の一例。
【図３】排気ガス還流装置における流量制御弁の一例で
あるステップモ−タ式ＥＧＲバルブを示す図。
あるステップモ−タ式ＥＧＲバルブを示す図。
【図４】ステップモ−タ式ＥＧＲバルブの結線図。
【図５】ステップモ−タ式ＥＧＲバルブの励磁パタ−
ン。
ン。
【図６】バルブ閉弁力とバルブ閉弁抵抗の関係を示す
図。
図。
【図７】共振駆動を用いた閉弁駆動方法を示すフローチ
ャートの一例。
ャートの一例。
【図８】図７のフローチャートを実行したときのタイム
チャート。
チャート。
【図９】図１における異常判定手段のフロ−の一例。
【図１０】図１における異常判定手段のフロ−の一例。
【図１１】図１における異常判定手段のフロ−の一例。
１・・バルブ ３・・ボディ １０・・ステップモ−タ １２ａ、１２ｂ・・コイル １４・・ステ−タ部 １６・・めねじ １７・・マグネット １９・・ロ−タ部 ２２・・おねじ ３１ａ、３１ｂ・・スプリング ３６・・弁軸 ４０・・コントロ−ルユニット ４１・・ＥＧＲバルブ ４２ａ・・温度センサ ４２ｂ・・流量センサ ４３・・ブ−スト圧センサ ４４・・吸気管 ４５・・排気管 ４６・・エンジン ４７・・シリンダ ４８・・ＥＧＲ配管
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０ Ｆ Ｆ１６Ｋ 31/04 Ａ
Claims (5)
- 【請求項１】エンジンの運転パラメ−タに応じてエンジ
ン制御にかかわる流体の制御パラメ−タを演算する弁開
度演算手段、前記弁開度演算手段の制御パラメ−タに応
じた出力信号により制御量の調整を行う同期式流量制御
弁から構成されるエンジンの流量制御装置に於いて、前
記流量制御弁を閉弁方向に移行させる時に前記流量制御
弁に共振周波数振動を付加する手段を有することを特徴
とする流量制御装置。 - 【請求項２】請求項１の流量制御装置において、前記流
量制御弁を閉方向に移行させる時に前記共振周波数振動
に、通常の制御周波数振動を混在させて付加させたこと
を特徴とする流量制御装置。 - 【請求項３】請求項１および２の流量制御装置は、前記
流量制御弁の開閉状態検出手段として、流体温度、流体
圧力、流体流量の内少なくとも何れか１つに対して設定
された所定の値と実際の測定値を比較することにより、
流量制御装置が正常機能から逸脱したことを検出するも
のであることを特徴とする流体制御装置。 - 【請求項４】請求項１の流量制御弁において、前記流量
制御装置の異常を検出する検出手段を有し、異常検出時
に、前記流量制御弁に閉方向に移行させる弁駆動方向設
定手段と、前記弁駆動を所定期間実施するための所定期
間計測手段とを有すると共に、前記流量制御弁は所定期
間の間、流量制御弁の共振周波数振動を付加され、全閉
状態もしくは所定の閉状態まで、前記共振周波数振動付
加が繰り返されることを特徴とする流体制御装置。 - 【請求項５】エンジンの運転パラメータに応じてエンジ
ン制御にかかわる流体の制御パラメータをえんざんする
弁開度演算手段の制御パラメータに応じた出力信号によ
り制御量の調整を行なう同期式流量制御弁から構成され
るエンジンの流量制御装置において、流量制御弁の閉弁
に対する摺動抵抗を低下させる振動を前記流量制御弁に
付加させる手段を有することを特徴とする流体制御装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6322429A JPH08177580A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | エンジンの流量制御装置 |
| DE69536074T DE69536074D1 (de) | 1994-12-26 | 1995-12-25 | Durchflussmengenregler für eine brennkraftmaschine |
| EP95941864A EP0810361B1 (en) | 1994-12-26 | 1995-12-25 | Flow rate controller of internal combustion engine |
| US08/860,437 US5855195A (en) | 1994-12-26 | 1995-12-25 | Flow control equipment for an internal combustion engine |
| PCT/JP1995/002654 WO1996020338A1 (fr) | 1994-12-26 | 1995-12-25 | Commande de debit pour moteur a combustion interne |
| KR1019950056476A KR100403292B1 (ko) | 1994-12-26 | 1995-12-26 | 유량제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6322429A JPH08177580A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | エンジンの流量制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177580A true JPH08177580A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=18143576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6322429A Pending JPH08177580A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | エンジンの流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08177580A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008032472A1 (fr) * | 2006-09-15 | 2008-03-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Dispositif de commande de soupape de recirculation des gaz d'échappement |
| JP2008163953A (ja) * | 2008-03-26 | 2008-07-17 | Fuji Heavy Ind Ltd | エンジンのｅｇｒ制御装置 |
| WO2009015155A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Honeywell International Inc. | System, apparatus and method for controlling valves |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6322429A patent/JPH08177580A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008032472A1 (fr) * | 2006-09-15 | 2008-03-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Dispositif de commande de soupape de recirculation des gaz d'échappement |
| WO2009015155A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Honeywell International Inc. | System, apparatus and method for controlling valves |
| US7950622B2 (en) | 2007-07-25 | 2011-05-31 | Honeywell International, Inc. | System, apparatus and method for controlling valves |
| JP2008163953A (ja) * | 2008-03-26 | 2008-07-17 | Fuji Heavy Ind Ltd | エンジンのｅｇｒ制御装置 |
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