JPH10299580A

JPH10299580A - Ｅｇｒバルブの制御装置

Info

Publication number: JPH10299580A
Application number: JP9111475A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Nakamura; 英昭中村; Osamu Fujita; 治藤田; Toshiro Ichikawa; 敏朗市川; Yoshiyuki Kobayashi; 喜幸小林
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＧＲバルブに対しての急激な負荷変動があ
る場合においてもＥＧＲバルブの開閉応答性および開度
精度が低下することなくＥＧＲバルブの開度を高精度に
制御でき、しかも、モータの故障時においてはＥＧＲバ
ルブを閉状態とすることができること。【解決手段】一端がロータ部材１９に連結されて弁体
９が閉状態となるロータ部材１９の回転方向にロータ部
材１９を付勢する渦巻きばね３０を有する直流モータと
されるモータ本体部５において、所定の条件が成立した
場合、フィーバック制御部において設定される積分ゲイ
ンを零に変更するとともに比例ゲインを前回の値に比し
て小となるように変更するゲイン変更手段６３Ａを備え
るもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス再循環通
路に配され排気ガスの循環量を制御するＥＧＲバルブを
エンジンの運転状態に応じて制御する制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＥＧＲバルブの制御装置におい
ては、例えば、ハイブリッドＰＭ型４相などのステッピ
ングモータによってＥＧＲバルブを開閉制御するように
なっており、ＥＧＲバルブの開度は、エンジンの運転状
態に応じてそのステッピングモータがステップ角単位で
オープンループ制御されることにより、調整される。ま
た、何らかの原因によるステッピングモータの故障時に
おいて、ＥＧＲバルブが開状態に放置される場合、エン
ジンの排気浄化性能もしくは運転性能が低下する虞があ
る。このような事態を回避するためには、例えば、実開
昭６２−１３６６８０号公報にも示されるように、渦巻
きばねがステッピングモータのロータ部の端部とモータ
ハウジング内の固定端との間に設けられるもとで、ステ
ッピングモータへの電力供給が何らかの原因で停止され
るとき、ロータ部が渦巻きばねの付勢力により回転され
てＥＧＲバルブが閉状態とされるものが提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ステッ
ピングモータを用いた従来の制御装置においては、ステ
ッピングモータは、ＥＧＲバルブに対しての急激な負荷
変動がある場合、ロータ部の同期がとれず脱調する虞が
ある。このようにステッピングモータが脱調した場合、
ステッピングモータはオープンループ制御されるのでそ
の脱調が発生したか否かは検出されない。従って、脱調
状態のステッピングモータにおいては、ＥＧＲバルブの
開閉応答性が低下するとともに、その制御量に誤差が発
生したままとなるため信頼性が悪化することとなる。ま
た、脱調状態のステッピングモータにおいては、上述の
渦巻きばねの付勢力が却って余分な負荷となる虞もあ
る。

【０００４】以上の問題点を考慮し、本発明は、排気ガ
ス再循環通路に配され排気ガスの循環量を制御するＥＧ
Ｒバルブをエンジンの運転状態に応じて制御する制御装
置であって、ＥＧＲバルブに対しての急激な負荷変動が
ある場合においてもＥＧＲバルブの開閉応答性および開
度精度が低下することなくＥＧＲバルブの開度を高精度
に制御でき、しかも、モータの故障時においてはＥＧＲ
バルブを閉状態とすることができるＥＧＲバルブの制御
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るＥＧＲバルブの制御装置は、排気ガ
ス再循環通路を開閉する弁体の開度状態を検出し検出出
力を送出する開度状態検出部と、弁体の目標開度を演算
する目標開度演算部と、開度状態検出部からの検出出
力、および、目標開度演算部により得られた目標開度に
基づいて弁体が設けられる往復動軸に連結されるロータ
部、および、一端がロータ部に連結されて弁体が閉状態
となるロータ部の回転方向にロータ部を付勢する弾性部
材を有する直流モータの駆動信号におけるデューティを
ＰＩＤ制御するフィードバック制御部と、直流モータの
ロータ部の回転速度を検出し検出出力を送出する回転速
度検出部と、開度状態検出部からの検出出力、および、
目標開度演算部により得られた目標開度に基づく弁体の
目標開度と弁体の開度との偏差が所定の値以下であり、
回転速度検出部からの検出出力に基づくロータ部の回転
速度が所定の値以上であるとき、フィーバック制御部に
おいて設定される積分ゲインを零に変更するとともに比
例ゲインを前回の値に比して小となるように変更するゲ
イン変更手段と、を備えて構成される。

【０００６】また、ゲイン変更手段は、比例ゲインを前
回の値の１／２となる値に変更するものであってもよ
い。

【０００７】さらに、弾性部材は、渦巻きばねであって
もよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、ＥＧＲバルブの開閉制
御のために、直流モータを用いた特定の駆動方式を採用
することを前提としている。そこで、本発明の実施例の
説明に先立ち、その直流モータを用いた駆動方式につい
て説明する。

【０００９】（直流モータを用いた駆動方式）ＥＧＲバ
ルブの開度をＤＣサーボモータ方式によりフィードバッ
ク制御する場合、摺動抵抗式のようなポジションセンサ
を用いてＥＧＲバルブの開度を連続的に検知してフィー
ドバックすることにより、直流モータの発生トルクが連
続的に制御され、ＥＧＲバルブの調整開度の分解能を理
論上無限に小さくすることができる。また、直流モータ
は、ステッピングモータのような脱調による制御誤差が
発生せず、ステッピングモータを用いた場合に比して応
答性を上げることができるので信頼性も向上する。

【００１０】本発明は、このような直流モータを用い、
ＥＧＲバルブの駆動方式としていわゆるトルクバランス
方式を採用した。

【００１１】このトルクバランス方式は、ＥＧＲバルブ
に対し、付勢手段としてのスプリングによって閉方向
（または開方向）に所定のリターントルクを付与し、か
つ直流モータの一方向の通電によって開方向（または閉
方向）に可変のモータトルクを付与し、それらのトルク
バランスにより開閉制御しようとするものである。

【００１２】ＥＧＲバルブの目標開度に対応する入力デ
ータとＥＧＲバルブの現開度の検出データとの偏差に基
づいて、直流モータをＰＩＤ（比例ゲイン、積分ゲイ
ン、微分ゲイン）制御する方式を採用した場合において
は、応答速度を優先すべくそのゲインを大きく設定する
と、ＥＧＲバルブの開度は、図８（ａ）、（ｂ）に示さ
れるように、その開度が目標開度に収束するまでに変化
することとなる。なお、図８（ａ）、（ｂ）、および、
（ｃ）においては、縦軸にＥＧＲバルブの開度をとり、
横軸に時間ｔをとり、開度の変化を経過時間に応じて示
す。

【００１３】図８（ａ）、（ｂ）において示されるよう
に、応答速度を優先すべくゲインを大きく設定した場
合、ＥＧＲバルブの開度が目標開度ＴＰからずれるオー
バーシュートやアンダーシュートが生じて、制御の安定
性が悪化してしまい、一方、このようなオーバーシュー
トやアンダーシュートをなくすべくゲインを小さくする
と、図８（ｃ）に示されるように応答性が悪化してしま
うことになる。このように、制御の応答性と安定性とを
同時に確保することは難しい。

【００１４】本発明は、このような事情を考慮し、直流
モータを用いたいわゆるトルクバランスの駆動方式の利
点を生かしつつ、ＥＧＲバルブの制御の応答性と安定性
とを同時に確保しようとするものである。以下、本発明
の第１実施例について説明する。

【００１５】図１は、本発明に係るＥＧＲバルブの制御
装置の一例が適用されたＥＧＲバルブを示す。

【００１６】図１に示される例においては、ＥＧＲバル
ブ１は、図示が省略される車両におけるエンジン本体の
排気側に接続される排気通路の壁部に設けられる排気ガ
ス取出通路３に一端部が結合され、他端部がモータ本体
部５を支持する円筒状支持体７と、図１に実線もしくは
二点鎖線で示されるように、排気ガス取出口３ａに対し
て所定のストロークをもって往復動され当接して閉状態
もしくは離隔し所定の開度をもって開状態をとる弁体９
が先端に設けられる往復動軸１１を有するモータ本体部
５とを含んで構成されている。

【００１７】円筒状支持体７における円筒部には、排気
通路３と排気ガス再循環通路１３とを連通させる連通室
７Ａおよびスプリング収容室７Ｂがそれぞれ隣接して設
けられている。連通室７Ａの壁部には、エンジン本体の
吸気側に接続される吸気通路におけるスロットルバルブ
の下流側部分に一端部が接続される排気ガス再循環通路
１３の他端部が接続される排気ガス排出口７ａが設けら
れるとともに排気通路３内の排気ガスが取り出される排
気通路３内の排気ガス取出口３ａが設けられている。こ
れにより、弁体９が排気ガス取出口３ａに対して離隔す
る状態がとられるとき、排気通路３内の排気ガスが排気
ガス取出口３ａの実質開度に応じて連通室７Ａ内に取り
入れられるとともに、それが、吸気通路の負圧に応じて
排気ガス排出口７ａを通じて排気ガス再循環通路１３に
導入されることとなる。

【００１８】また、後述するステム１０が連通室７Ａお
よびスプリング収容室７Ｂをそれぞれ排気ガス取出口３
ａおよび透孔７ｃを介して貫通している。

【００１９】モータ本体部５は、例えば、直流モータと
され、その前端部を形成するべアリングハウジング部材
１５と、べアリングハウジング部材１５に連結されて外
郭部を形成するモータハウジング部材１７と、モータハ
ウジング部材１７内に、回動可能に支持され、雌螺子部
２１を内部に有するロータ部材１９と、ロータ部材１９
の内部に配され、雌螺子部２１にはめ合わされる雄螺子
部２３を有する往復動軸１１と、モータハウジング部材
１７内の後端部に配されロータ部材１９の回転角を検出
するポジショセンサ、例えば、回転角センサ２５とを含
んで構成されている。

【００２０】ベアリングハウジング部材１５の前面にお
ける凸部１５ｂは円筒状支持体７の内周面に係合され、
ベアリングハウジング部材１５におけるベアリング収容
部１５ａには、ウェーブワッシャ２９を介してボールベ
アリング２７が圧入されており、ボールベアリング２７
は、ロータ部材１９の前端部を回動可能に支持してい
る。ベアリングハウジング部材１５におけるフランジ部
１５ｅには、透孔１５ｃが設けられており、透孔１５ｃ
は、円筒状支持体７の他端部に設けられる連通路７ｃを
介して大気に連通している。これにより、ベアリングハ
ウジング部材１５の内部は、透孔１５ｃ、および、連通
路７ｃを通じて大気に連通しているので例えば、暖めら
れた内部空気が外部に放出されることとなる。

【００２１】また、ベアリングハウジング部材１５の裏
面側には、その裏面側に突出する突起部がモータハウジ
ング部材１７の内周面部に係合される状態でモータハウ
ジング部材１７の前端面部が、Ｏリング３１を介して当
接されている。例えば、樹脂で成形されるモータハウジ
ング部材１７における各フランジ部１７ａには、図１お
よび図２に示されるように、ボルトＢｏが挿入されるカ
ラー部材３３がそれぞれベアリングハウジング部材１５
の透孔１５ｄに対応した位置に設けられている。各フラ
ンジ部１７ａは、カラー部材３３を介し円筒状支持体７
の他端部にカラー部材３３に対応した位置に設けられた
雌ねじ孔７ｂにボルトＢｏが螺入されて円筒状支持体７
の他端部に締結されている。

【００２２】モータハウジング部材１７の内周面部に
は、略扇状のヨーク部材３５が２個対向配置されて設け
られており、各ヨーク部材３５の内面部には、その円周
方向に沿う湾曲部を有するマグネット部材３７が２個設
けられている。

【００２３】モータハウジング部材１７の後端部におけ
る内部中央には、その凹部に配されるコイルスプリング
部材４３の付勢力により前方に向け付勢された一対のブ
ラシ部材３９Ａ、および、３９Ｂが設けられている。ブ
ラシ部材３９Ａは、モータハウジング部材１７の後端部
に設けられる入力端子４３Ｂに電気的に接続され、ブラ
シ部材３９Ｂは、モータハウジング部材１７の後端部に
設けられる入力端子４３Ａに電気的に接続されている。

【００２４】モータハウジング部材１７の後端部の内部
におけるブラシ部材３９Ａ、および、３９Ｂの外方に
は、ロータ部材１９の回転角を検出する回転角センサ２
５がブラシ部材３９Ａ、および、３９Ｂを包囲するよう
に設けられている。回転角センサ２５は、例えば、略リ
ング状の検出部２５Ａと、検出部２５Ａの外側に検出部
２５Ａを包囲するように略同形状で設けられた検出部２
５Ｂとからなり、検出部２５Ａは、外部の電圧供給部６
０に接続される端子２５ａに接続されており、検出部２
５Ｂにおける両端部は、後述する外部の接地部にそれぞ
れ接続される端子２５ｂ、および、２５ｃに接続されて
いる。

【００２５】ロータ部材１９は、例えば、プラスチック
材料であるポリイミド樹脂もしくは、ＰＰＳ樹脂（ポリ
フェニレンサルファイド）、あるいは、液晶ポリマー
（高分子液晶）で作られており、ロータ部材１９におけ
る先端部は、ボールベアリング２７により回動可能に支
持されている。なお、ロータ部材１９の材質は上述の例
に限られることなく、他の樹脂、例えば、ポリプロピレ
ン樹脂などであってもよい。

【００２６】一方、後端部は、ロータ部材１９の軸線と
同一軸線上に一体成形されたロータ支持軸４５の一端部
がブラシ部材３９Ａとブラシ部材３９Ｂとの間に設けら
れる支持孔１７ｂにスラストワッシャ４７の付勢力に抗
して嵌合されることにより回動可能に支持されている。
ロータ支持軸４５の他端部には、凹部４５ａが形成され
ている。ロータ部材１９における後端部には、ブラシ部
材３９Ａおよび３９Ｂの先端面に摺接するコンミテータ
部材４９が一体成形されて設けられている。コンミテー
タ部材４９の回転角センサ２５に対向する側には、回転
角センサ２５における検出部２５Ａおよび２５Ｂに対応
した位置にそれぞれ検出部２５Ａおよび２５Ｂに摺接す
る検出用ブラシ部材４０Ａおよび４０Ｂが設けられてい
る。

【００２７】ロータ部材１９の外周部における略中央部
には、ロータコア部材２０が配設され、ロータコア部材
２０には、コイル２２がそのスロット数に応じて巻装さ
れている。コイル２２の各端部は、コンミテータ部材４
９の周縁部上に設けられる各係止部に電気的に接続され
ている。ロータ部材１９におけるロータコア部材２０の
両端部には、コイル２２が集合せしめられるコイル集合
部１９ｄおよび１９ｅがそれぞれ形成されている。一
方、ロータ部材１９の内部には、先端部を形成する所定
の勾配を有するテーパ部１９ａと、テーパ部１９ａの短
径より小なる直径を有する雌螺子部２１と、ロータ支持
軸４５の凹部４５ａに連通し、その径と同径とされる透
孔１９ｃとが同一軸線上に連なって形成されている。ま
た、透孔１９ｃおよび雌螺子部２１により形成される内
部空間とロータコア部材２０の後端部におけるコイル集
合部１９ｄに設けられる開口部１９ｆとを連通させる連
通路１９ｇが形成されている。

【００２８】これにより、ロータコア部材２０にコイル
２２が巻装されるとき、雌螺子部２１により形成される
内部空間とモータハウジング部材１７の内部空間とが、
連通路１９ｇ、および、コイル集合部１９ｄに集められ
たコイル２２の束によって形成される各コイル２２間の
隙間を通じて連通することとなる。したがって、往復動
軸１１が前進されるとき、連通路１９ｇを通じて雌螺子
部２１により形成された内部空間に吸引される空気は、
モータハウジング部材１７の内部空間に浮遊する塵など
がコイル２２によって除去されたものとなる。また、コ
イル２２は、その吸引される空気により冷却されること
となる。さらに、往復動軸１１が後退されるとき、連通
路１９ｇを通じて雌螺子部２１により形成された内部空
間に滞留している空気が放出されて往復動軸１１が円滑
に移動されることとなる。

【００２９】雌螺子部２１は、例えば、所定のピッチを
有する台形螺子とされ、雌螺子部２１には、往復動軸１
１における雄螺子部２３の先端部および中間部がはめあ
わされている。

【００３０】往復動軸１１は、金属材料、例えば、ステ
ンレス鋼材で作られ、透孔１９ｃおよびロータ支持軸４
５の凹部４５ａに係合する案内部１１ａと、雌螺子部２
１にはめ合わされる例えば、台形ねじとされる雄螺子部
２３と、先端に弁体９が設けられるステム１０の後端が
係合される凹部１１ｂを有する弁体保持部１１ｄとから
なる。弁体保持部１１ｄの外周部には、相対向して形成
される平坦部１１ｅが形成されている。平坦部１１ｅ
は、ベアリングハウジング部材１５の凸部１５ｂにおい
て弁体保持部１１ｄが貫通する部分に設けられる平坦面
（図示が省略される）に摺接する。これにより、往復動
軸１１の自転が規制されることとなる。

【００３１】ステム１０における弁体９と他端との間に
は、板状部材８が固着されている。また、連通室７Ａと
スプリング収容室７Ｂとを仕切る壁部とその板状部材８
との間には、コイルスプリング１２が設けられている。
コイルスプリング１２は、ステム１０を往復動軸１１に
対して押しつけるとともに往復動軸１１の雄螺子部２３
に弁体９が閉状態をとる方向に回転トルク（リターント
ルク）を付与するものとされる。

【００３２】さらに、ベアリングハウジング部材１５の
裏面側に突出する環状突起部１５ｆの内側には、図１お
よび図２に示されるように、例えば、非磁性材料で作ら
れる渦巻きばね３０が設けられている。渦巻きばね３０
の一端は、ロータ部材１９におけるボールベアリング２
７に嵌合される部分とコイル収容部１９ｅとの間に設け
られる細長い溝１９ｎに折り曲げられて係合され、他端
は、環状突起部１５ｆの一部が半径方向に沿って切り欠
かれて円周方向に沿って設けられる係止部１５ｈに折り
曲げられて係止されている。係止部１５ｈの先端と環状
突起部１５ｆの他の部分との間には、渦巻きばね３０の
他端が挿入される切欠部１５ｇが設けられている。

【００３３】これにより、渦巻きばね３０は、ロータ部
材１９を図２の矢印Ｐが示す時計方向に沿って回動さ
せ、往復動軸１１が後退されるように付勢するものとさ
れる。従って、駆動信号がモータ本体部５に供給されな
い場合、弁体９が閉状態とされることとなる。

【００３４】このように構成されたＥＧＲバルブは、前
述したようなトルクバランス方式により駆動される。

【００３５】すなわち、ＥＧＲバルブ１に対し、付勢手
段としてのスプリング１２によって弁体９の閉動方向に
所定のリターントルクが付与され、かつモータ本体部５
の一方向の通電によって弁体９の開動方向に可変のモー
タトルクが付与され、それらのトルクバランスにより弁
体９が開閉制御される。

【００３６】本発明に係るＥＧＲバルブの制御装置の一
例においては、加えて、図３に示されるような制御部５
０を備えている。

【００３７】図３は、制御装置全体の概略構成図であ
り、例えば、マイクロコンピュータにより構成される制
御部５０によってモータ本体部５がチョッパ制御され
る。すなわち、モータ本体部５に加える電圧を一定周期
でオン、オフさせ、その１周期当たりのオン時間とオフ
時間の比（デューティ）（％）に応じた駆動パルス信号
ＣｐによりＦＥＴ（電解効果トランジスタ）５１をスイ
ッチ動作させて、モータ本体部５に加える平均駆動電圧
を制御するようになっている。

【００３８】ＦＥＴ（電解効果トランジスタ）５１のド
レイン側には、ツェナーダイオード５３、ダイオード５
４が直列に接続され、バッテリ５２がツェナーダイオー
ド５３に接続されている。、モータ本体部５は、ツェナ
ーダイオード５３、ダイオード５４に対して並列に接続
され、モータ本体部５に流れる電流は一方向にのみとさ
れている。

【００３９】制御部５０とＦＥＴ５１のゲートとの間に
は、インターフェース５５が設けられ、制御部５０に
は、制御部５０の駆動電圧（５Ｖ）を確保するためのレ
ギュレータ５６が接続されている。

【００４０】制御部５０には、エンジン本体に設けられ
るクランク軸に関連して設けられクランク軸の回転角度
を検出するクランク角センサ等の運転状態センサ５７か
らの運転状態をあらわす検出信号Ｓｄと、回転角センサ
２５からの検出信号Ｓａとがインターフェース５８およ
び５９を介してそれぞれ入力される。

【００４１】回転角センサ２５は、電圧供給部６０から
の定電圧（５Ｖ）が印加される抵抗体上（検出部２５Ａ
および２５Ｂ）にて移動する可動接点部としての検出用
ブラシ部材４０Ａおよび４０Ｂを備えており、その可動
接点部がロータ部材１９の回動に伴って移動することに
より、その可動接点部から、ロータ部材１９の回動位置
に応じた電圧が検出信号Ｓａとして出力される。

【００４２】図４は、制御部５０によって構成される制
御系を説明するための概略のブロック図である。

【００４３】図４においては、制御部５０は、運転状態
センサ５７の検出信号Ｓｄに基づいてＥＧＲバルブの最
適な目標開度を求めるための目標開度演算部６１と、回
転角センサ２５の検出信号Ｓａをディジタル処理変換す
るＡ／Ｄ変換部６２と、目標開度演算部６１からのデー
タとＡ／Ｄ変換部６２からのデータとに基づいてこれら
の目標開度と現在の開度との偏差を求める減算部６５
と、減算部６５からの偏差をあらわすデータＤｅに基づ
いて比例ゲイン（Ｐ成分）、積分ゲイン（Ｉ成分）、微
分ゲイン（Ｄ成分）を合わせたＰＩＤ制御量（電圧）を
演算するＰＩＤ制御量演算部６３と、ＰＩＤ制御量演算
部６３からのＰＩＤ制御量に基づいて駆動パルス信号の
デューティを演算し、その演算結果に基づいて駆動パル
ス信号を形成し、それをモータ本体部５に供給するデュ
ーティ演算部６４とを含んで構成されている。

【００４４】目標開度演算部６１は、検出信号Ｓｄに基
づいて図示が省略される目標開度設定マップおよび目標
ＥＧＲ量マップとを参照し、その目標開度（往復動軸１
１の目標ストローク量）を演算し、その目標開度に対応
する電圧（以下、「目標値」という）をあらわすデータ
を減算部６５に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部６２は、
検出信号Ｓａに基づいてＥＧＲバルブ１の現在の開度に
対応する電圧（以下、「現在値」という）をあらわすデ
ータを減算部６５に出力する。

【００４５】減算部６５は、Ａ／Ｄ変換部６２からのデ
ータを目標開度演算部６１からのデータから減算し偏差
を算出し、その偏差をあらわすデータＤｅをＰＩＤ制御
量演算部６３に供給する。

【００４６】ＰＩＤ制御量演算部６３は、データＤｅに
基づいて次の（１）、（２）、（３）、および、（４）
式に従い、ＰＩＤ制御量ＫＰＩＤを算出する。

【００４７】

【数１】ＫＰＩＤ＝Ｐ＋Ｄ＋Ｉ（１）

【００４８】

【数２】Ｐ＝ｋｐ×ｅ（２）

【００４９】

【数３】

【００５０】

【数４】Ｉ＝ｋｉ×∫ｅｄｔ（４）但し、Ｐ、Ｄ、Ｉ、Ｋｐ、Ｋｄ、および、Ｋｉは、それ
ぞれ、比例ゲイン、微分ゲイン、積分ゲイン、所定の係
数であり、ｅは、データＤｅがあらわす偏差である。

【００５１】さらに、ＰＩＤ制御量演算部６３にはゲイ
ン変更手段６３Ａが設けられている。

【００５２】このゲイン変更手段６３Ａには、目標値と
現在値の偏差が後述する所定の小偏差範囲Ｓ内に収束し
たことを検知する偏差検知部と、モータ本体部５のロー
タ部材１９の回転速度ＶをＡ／Ｄ変換部６２からのデー
タと所定の計測時間とに基づき演算し、その回転速度Ｖ
と基準速度Ｖｃとを比較することにより回転速度Ｖが所
定の基準速度Ｖｃ以上となったことを検知する速度検知
部が備えられている。

【００５３】ゲイン変更手段６３Ａは、偏差が所定の小
偏差範囲Ｓ内に収まったことが前者の偏差検知部によっ
て検知され、かつ回転速度Ｖが基準速度Ｖｃ以上となっ
たことが後者の速度検知部によって検知されたときに、
算出されたＰＩＤ制御量ＫＰＩＤにおける積分ゲインＩ
をクリアにして“０”とすると共に、比例ゲインＰを前
回の値よりも小さく変更する。本例の場合は、積分ゲイ
ンＰを前回算出された値Ｐａの１／２｛（１／２）・Ｐ
ａ｝に変更する。その際、積分ゲインＩは、制御応答性
に影響を及ぼす要素とされる。これにより、ＰＩＤ制御
量演算部６３は、（１／２）・Ｐａとされる積分ゲイン
Ｐと微分ゲインＤとを加算したもののデータをＰＩＤ制
御量としてデューティ演算部６４に送出する。

【００５４】その際、小偏差範囲Ｓは、図５のようにＥ
ＧＲバルブの目標開度をＴＰとしたときに、その目標開
度ＴＰから開方向および閉方向に若干量だけずれた範囲
に対応する大きさに設定されている。図５においては、
その小偏差範囲Ｓに対応する開度のずれ分の範囲に符号
Ｓを付している。この図からも明らかなように、小偏差
範囲Ｓはプラスの偏差とマイナスの偏差を含む範囲であ
り、以下においては、偏差が小偏差範囲Ｓ内の値となる
ことを小偏差範囲Ｓ内に収まるという。

【００５５】このようにして、目標値と現在値との偏差
に基づいてモータ本体部５をＰＩＤ制御するフィードバ
ック制御系が構成されている。この制御系は、ゲイン変
更手段６３Ａによって積分ゲインＩが零に設定され、か
つ比例ゲインＰが前回の値に比して小さく変更されたと
きに、モータ本体部５をＰＤ制御することになる。

【００５６】デューティー演算部６４は、供給されるＰ
ＩＤ制御量ＫＰＩＤに基づいて駆動パルス信号Ｃｐのデ
ューティＤｕ（％）を次の（５）式に従い演算する。

【００５７】

【数５】

【００５８】但し、ＫＳ、ＢＳは、それぞれ、往復動軸
１１の往復動特性などをあらわす係数である。

【００５９】デューティＤｕは、（５）式から明らかな
ようにＰＩＤ制御量ＫＰＩＤが増大するに従い大なる値
をとるものとされる。また、駆動パルス信号Ｃｐのデュ
ーティＤｕ（％）が増大するにつれてモータ本体部５か
ら出力される出力回転トルク、出力回転数は増大するも
のとされる。なお、駆動パルス信号Ｃｐの信号レベル
（電圧）は、所定の値を維持するものとされる。

【００６０】例えば、マイクロコンピュータによって構
成される制御部５０が実行する動作制御のためのプログ
ラムの一例を図６に示されるフローチャートを参照して
以下に説明する。

【００６１】まず、目標値および現在値をあらわすデー
タ読み込んで（ステップ９０）偏差を求め（ステップ９
１）、その偏差が小偏差範囲Ｓ内に収まっていないこと
が偏差検知部によって検知されていることを条件として
（ステップ９２）、その偏差に基づいてＰＩＤ制御量演
算部６３が（１）〜（４）式に従いＰＩＤ制御量を演算
する（ステップ９３）。

【００６２】そして、そのＰＩＤ制御量に基づいてデュ
ーティー演算部６４によってデューティーが算出され
（ステップ９４）、そのデューティーによって駆動パル
ス信号Ｃｐをモータ本体部５に送出しもとに戻り（ステ
ップ９５）、モータ本体部５は駆動される。

【００６３】また、ステップ９２の判定において、偏差
が小偏差範囲Ｓ内に収まっているときは、速度検知部に
よって、モータ本体部５の回転速度Ｖが所定の基準速度
Ｖｃ以上であるか否かを判定する（ステップ９６）。回
転速度Ｖが基準速度Ｖｃ以上でないときは先のステップ
９３に進みそれ以降のステップを上述と同様に実行して
元に戻る。

【００６４】一方、回転速度Ｖが基準速度Ｖｃ以上であ
るときは、積分ゲインを零に設定すると共に、比例ゲイ
ンを前回の値の１／２（１／２Ｐａ）に変更する（ステ
ップ９７）。

【００６５】続くステップ９３において、ＰＩＤ制御量
演算部６３がＰＩＤ制御量を演算し、そのＰＩＤ制御量
に基づいてデューティー演算部６４がデューティーを算
出し（ステップ９４）、そのデューティーによって駆動
パルス信号Ｃｐがモータ本体部５に送出しもとに戻り
（ステップ９５）、モータ本体部５は駆動される。

【００６６】このように、偏差が小偏差範囲Ｓ内に収ま
りかつ回転速度Ｖが基準速度Ｖｃ以上のときに、積分ゲ
インを零にしてＰＩＤ制御からＰＤ制御に切り換える共
に、比例ゲインを前回の値の１／２に変更することによ
り、図５中の曲線Ａのように、目標開度ＴＰに接近した
ときにモータ本体部５が減速されて、同図中の曲線Ｂの
従来例のようなオーバーシュートやアンダーシュートの
発生が抑えられる。

【００６７】そして、このような目標開度ＴＰに接近し
てから減速制御の結果、応答性の悪化を抑えた上、ＥＧ
Ｒバルブ１を目標開度ＴＰまで安定性良く制御できるこ
とになる。

【００６８】このようにモータ本体部５が減速制御され
て、その回転速度Ｖが基準速度Ｖｃ未満となったとき
は、ＰＤ制御からＰＩＤ制御に戻ると共に比例ゲインが
元のゲインに戻される。また、小偏差範囲Ｓおよび基準
速度Ｖｃは、ＥＧＲバルブ１の形態やモータ本体部５の
作動特性などに応じて、適宜設定することができる。

【００６９】（第２の実施例）フィードバック制御系に
よって、リターントルクと逆方向のモータトルクを発生
させるべく、モータ本体部５を一方向にのみ通電制御す
るだけではなく、リターントルクと同方向のモータトル
クを発生させるべく、モータ本体部５を他方向にも通電
制御するようにしてもよい。その場合には、モータ本体
部５を一方向に通電制御するときのＰＩＤ制御量をプラ
スとし、それがマイナスとなったときのＰＩＤ制御量に
応じてモータ本体部５を他方向に通電制御すればよい。
このように、リターントルクと同方向のモータトルクを
発生させることにより、バルブ１１の閉動方向の応答性
が向上することになる。

【００７０】図７は、このようにモータ本体部５を双方
向通電する場合における回路構成例の説明図である。本
例の場合は、４組のトランジスタ７１、７２、７３、７
４とダイオード７５、７６、７７、７８を組み合わせた
構成とされ、前述した実施例と同様にモータ本体部５を
チョッパ制御するようになっている。

【００７１】すなわち、モータ本体部５を一方向に通電
制御するときには、制御部５０は、インターフェース８
１を介してトランジスタ７１をオン状態にして、インタ
ーフェース８２を介してトランジスタ７２を駆動パルス
信号Ｃｐによりスイッチ動作させ、また、モータ本体部
５を他方向に通電制御するときには、制御部５０は、イ
ンターフェース８３を介してトランジスタ７３をオン状
態にして、インターフェース８４を介してトランジスタ
７４を駆動パルス信号Ｃｐによりスイッチ動作させる。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るＥＧＲバルブの制御装置によれば、ＥＧＲバルブ
の開度を制御するにあたり、直流モータの駆動力により
制御するのでＥＧＲバルブに対しての急激な負荷変動が
ある場合においてもＥＧＲバルブの開閉応答性および開
度精度が低下することを抑制できる。

【００７３】また、ゲイン変更手段により開度状態検出
部からの検出出力、および、目標開度演算部により得ら
れた目標開度に基づく弁体の目標開度と該弁体の開度と
の偏差が所定の値以下であり、回転速度検出部からの検
出出力に基づくロータ部の回転速度が所定の値以上であ
るとき、フィードバック制御部において設定される積分
ゲインが零に変更されるとともに比例ゲインが前回の値
に比して小となるように変更されるので駆動信号のデュ
ーティが前回の値に比して小となるのでロータ部の回転
速度が減速されるのでＥＧＲバルブの開度を高精度に制
御できる。しかも、一端がロータ部に連結されて弁体が
閉状態となるロータ部の回転方向にロータ部を付勢する
弾性部材を有する直流モータなのでモータの故障時にお
いてはＥＧＲバルブを閉状態とすることができるという
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＥＧＲバルブの制御装置の第１実
施例が適用されたＥＧＲバルブの断面構成図である。

【図２】図１に示される例における横断面図である。

【図３】本発明に係るＥＧＲバルブの制御装置の一例に
備えられる制御部の概略構成図である。

【図４】図３に示される例における制御部のブロック構
成図である。

【図５】図３に示される例における動作説明に供される
図である。

【図６】図３における制御部がマイクロコンピュータで
構成される場合において、このマイクロコンピュータが
実行するプログラムの一例を説明するためのフローチャ
ートである。

【図７】本発明に係るＥＧＲバルブの制御装置の第２実
施例における直流モータの駆動回路の説明図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）、および、（ｃ）は、従来の制
御方式によるＥＧＲバルブの制御例の動作説明に供され
る図である。

【符号の説明】

１ＥＧＲバルブ９弁体１１往復動軸１３排気ガス再循環通路１９ロータ部材２５回転角センサ３０渦巻きばね５０制御部６１目標開度演算部６３ＰＩＤ制御量演算部６３Ａゲイン変更手段６５減算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林喜幸神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス再循環通路を開閉する弁体の開
度状態を検出し検出出力を送出する開度状態検出部と、前記弁体の目標開度位置を演算する目標開度演算部と、前記開度状態検出部からの検出出力、および、前記目標
開度演算部により得られた前記目標開度位置に基づいて
前記弁体が設けられる往復動軸に連結されるロータ部、
および、一端が該ロータ部に連結されて該弁体が閉状態
となる該ロータ部の回転方向に該ロータ部を付勢する弾
性部材を有する直流モータの駆動信号におけるデューテ
ィをＰＩＤ制御するフィードバック制御部と、前記直流モータのロータ部の回転速度を検出し検出出力
を送出する回転速度検出部と、前記開度状態検出部からの検出出力、および、前記目標
開度演算部により得られた前記目標開度位置に基づく前
記弁体の目標開度と該弁体の開度との偏差が所定の値以
下であり、前記回転速度検出部からの検出出力に基づく
前記ロータ部の回転速度が所定の値以上であるとき、前
記フィーバック制御部において設定される積分ゲインを
零に変更するとともに比例ゲインを前回の値に比して小
となるように変更するゲイン変更手段と、を備えて構成
されるＥＧＲバルブの制御装置。
【請求項２】前記ゲイン変更手段は、比例ゲインを前
回の値の１／２となる値に変更することを特徴とする請
求項１記載のＥＧＲバルブの制御装置。
【請求項３】前記弾性部材は、渦巻きばねであること
を特徴とする請求項１記載のＥＧＲバルブの制御装置。