WO2010013372A1 - バルブ制御装置及びバルブ装置 - Google Patents

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WO2010013372A1
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valve
drive
unit
opening position
shaft
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PCT/JP2009/002068
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川村敏
山崎繁長
三好帥男
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a valve control device that controls a valve opening degree such as an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve for a vehicle, and a valve device including the valve control device.
  • a valve control device that controls a valve opening degree such as an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve for a vehicle
  • a valve device including the valve control device.
  • the vehicle engine is provided with an EGR valve that opens and closes the exhaust gas recirculation passage.
  • This EGR valve is composed of a valve portion and a motor as its actuator, and generally the valve shaft and the motor shaft of the motor are separated.
  • the opening operation of the valve is performed by pressing the motor shaft against the valve shaft and moving the valve body at the end of the valve shaft from the valve seat in the opening direction. Further, the closing operation of the valve is performed by transmitting the urging force of the spring to the valve body through the valve shaft.
  • the motor stopper position where the rotor cannot rotate when the motor shaft hits the stopper is detected by the retracting operation of the motor shaft. Then, the rotor is rotated in the valve opening direction from the motor stopper position by the pushing operation of the motor shaft, and the position where the motor shaft contacts the valve shaft is detected as the valve opening start position.
  • Patent Document 1 As a conventional valve control device for controlling the valve opening degree of a valve device having a configuration in which a motor and a valve are not directly connected, there is one disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the motor control signal command duty ratio or motor current
  • the motor control signal once integrated is proportional to the motor speed, and if this motor speed is integrated, a value proportional to the motor position is obtained.
  • the speed and the motor position are estimated, and the command opening or the motor control signal is corrected according to the estimated motor speed or the motor position.
  • valve opening start position is detected by pulling the valve shaft to the side and pressing the valve body against the valve seat (valve housing).
  • the valve body may be strongly pressed against the valve housing when seated, and the impact may damage the valve. Further, if the fully closed state (the state in which the valve body is pressed against the valve housing) is continued for a long time, the motor drive duty ratio becomes high, and there is a possibility that the motor generates heat or malfunctions.
  • the EGR valve in which the motor shaft and the valve shaft are integrated in the axial direction is different from the structure in which the valve shaft and the motor shaft of the motor are separated from each other, and the force with which the rotor Assy is drawn into the housing side when the valve is closed is large. . For this reason, if a large load is applied to the wave washer supporting the bearing bearing of the motor and the opening / closing operation of the valve is repeated, the wave washer may be fatigued and damaged.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
  • a valve device in which a motor shaft and a valve shaft are integrated in the axial direction, an impact when a valve body is seated is reduced, and a motor is provided.
  • An object of the present invention is to obtain a valve control device capable of controlling the drive duty ratio to be equal to or less than a predetermined load, and a valve device including the valve control device.
  • the valve control device is configured by integrating a drive unit, a drive shaft directly moved by the drive unit, and a valve shaft in the axial direction, and linearly moves in the axial direction by the driving force of the drive unit.
  • the valve control device that controls the opening and closing of the valve device including the integral structure shaft that opens and closes the valve body with respect to the valve seat provided in the valve housing the valve device is actually opened by the direct movement of the integral structure shaft.
  • a drive control unit that feedback-controls the opening position of the valve device so that the degree position approaches the target opening position, and when receiving a full-close command, the drive control unit sets a fixed soft landing start target position to the target opening degree.
  • the target opening position gradually subtracting the grayed start target position is intended and a fully closed state determining unit to be set in the drive control unit.
  • a constant soft landing start target position is set as a target opening position in the drive control unit of the valve device, and the actual opening position and the soft landing by direct movement of the integral structure shaft are set.
  • the target opening position obtained by gradually subtracting the soft landing start target position is set in the drive control unit.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the EGR valve
  • FIG. It is a figure for demonstrating the valve opening start position learning by the valve control apparatus in FIG.
  • FIG. 1 is a sectional view of an EGR valve (valve device) 1 according to Embodiment 1 of the present invention, showing an EGR valve having a structure in which a valve shaft and a motor shaft are completely fastened and integrated in the axial direction.
  • the valve housing 5 of the EGR valve 1 is provided with a DC motor (driving unit) 2 serving as a valve actuator.
  • the motor shaft and the valve shaft of the DC motor 2 have a shaft (integrated structure shaft) 3 formed integrally in the axial direction.
  • An exhaust gas passage through which exhaust gas passes is formed in the valve housing 5, and an outlet passage 6 is formed in the exhaust gas passage.
  • a valve seat 7 is formed between the exhaust gas passage in the valve housing 5 and the outlet passage 6.
  • the valve body 8 is provided so as to be seated on the valve seat 7 by pulling the shaft 3 to the DC motor 2 side, and away from the valve seat 7 by pushing the shaft 3 to the valve housing 5 side. It attaches to the shaft 3 by such as.
  • the shaft 3 is supported on the upper side of the outlet passage 6 so as to be slidable in the axial direction by a bearing 12 assembled to the valve housing 5.
  • a spring 9 is provided between the valve housing 5 and the shaft 3. The lower end of the spring 9 is supported by the spring receiving portion 10 of the valve housing 5. On the other hand, the upper end of the spring 9 is in contact with the spring holder 11.
  • a position sensor (opening position sensor, drive control unit) 4 is provided on the upper part of the DC motor 2.
  • the position sensor 4 is an EGR opening sensor that detects an actual opening position (EGR opening (%)), and a voltage corresponding to the moving position of the shaft 3 of the DC motor 2 is applied to the valve body 8 of the EGR valve 1.
  • An EGR opening degree detection signal indicating the position is output to a valve control device to be described later with reference to FIG.
  • the EGR valve 1 of this invention is the structure which the shaft 3 integrally molded the motor shaft and the valve shaft as mentioned above, by detecting the actual opening position of the shaft 3 with the position sensor 4, The open / closed state of the valve body 8 can be accurately grasped.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the valve control device 16 according to the first embodiment, and shows the connection relationship between the DC motor 2 and the position sensor 4 on the EGR valve 1 side.
  • the valve control device 16 includes a target opening correction unit (drive control unit) 17, a subtracter (drive control unit) 17a, a fully closed state determination unit 18, a memory 19, a PID circuit 20, a duty limiting unit (duty).
  • a drive controller that controls the driving of the DC motor 2 is configured by the target opening correction unit 17, the subtractor 17a, the PID circuit 20, the driver 22, and the A / D converter 23. Is done.
  • the target opening degree correction unit 17 inputs the target opening position and corrects the target opening position so that it matches the opening position input from the fully closed state determination unit 18.
  • the fully closed state determination unit 18 When the fully closed state determination unit 18 receives the control signal of the fully closed command in response to the learning request (initialization start command) of the valve opening start position, it outputs the soft landing start target position read from the memory 19 to the target opening correction unit 17.
  • the output of the position sensor 4 is read via the A / D converter 23, and the difference between the actual opening position detected by the position sensor 4 and the soft landing start target position is equal to or less than the soft landing start deviation, and
  • the opening position set in the target opening correction unit 17 is gradually subtracted at a predetermined rate. In this way, the shaft 3 is not pulled suddenly during the fully closed operation, and the valve body 8 is softly landed on the valve seat 7.
  • the fully closed state determination unit 18 calculates the difference between the current actual opening position detected by the position sensor 4 and the previous actual opening position (before one sampling) below a predetermined value and is calculated by the PID circuit 20.
  • the average value of the detection signal voltage of the position sensor 4 for a predetermined time is calculated, and the position indicated by the average value is newly opened. Set as a learning value for the position.
  • the fully closed state determination unit 18 detects the target opening position corrected by the target opening correction unit 17 by the position sensor 4 when the EGR valve 1 is in the fully closed state, and does not require a learning of the valve opening start position.
  • the actual opening position is below the predetermined position from the fully closed position (valve opening start position), and the drive duty ratio input from the PID circuit 20 is below the duty limit value.
  • an energization cutoff command is transmitted to the duty restriction unit 21.
  • the memory 19 stores a soft landing start target position, a soft landing start deviation, and a duty ratio limit value.
  • the soft landing start target position is a target opening position at which a soft landing operation for slowly seating the valve body 8 on the valve seat 7 and starting the soft landing operation is started.
  • the soft landing start deviation is a difference between the target opening position and the actual opening position during the soft landing operation.
  • the duty limit value is an upper limit value of the drive duty ratio used when determining whether to interrupt the energization of the DC motor 2.
  • the PID circuit 20 calculates a PI control amount according to the deviation between the target opening position and the actual opening position, calculates a drive duty ratio based on the PI control amount, and uses this drive duty ratio as a PWM control signal to limit the duty. This is given to the driver 22 via the unit 21.
  • the driver 22 turns on and off the voltage applied to the DC motor 2 in accordance with the PWM control signal at a predetermined cycle, and the PWM signal in accordance with the ratio of on time to off time per cycle (drive duty ratio: PWM control signal). To control the voltage applied to the DC motor 2.
  • the duty limiting unit 21 outputs a PWM control signal indicating the driving duty ratio input from the PID circuit 20 to the driver 22 and, upon receiving an energization cutoff command from the fully closed state determination unit 18, outputs the PWM control signal to the driver 22.
  • the output is stopped and the energization to the DC motor 2 is interrupted.
  • the A / D converter 23 converts the detection signal fed back from the position sensor 4 into a digital signal.
  • the subtractor 17a inputs a detection signal indicating the actual opening position from the position sensor 4 via the A / D converter 23, and inputs a digital signal indicating the target opening position from the target opening correction unit 17, These differences are taken and output to the PID circuit 20 as a deviation between the target opening position and the actual opening position.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the valve opening start position learning by the valve control device 16 in FIG. 2, and the upper graph shows the relationship between the target opening position and the actual opening position at the time of valve opening start position learning.
  • the lower graph shows the change in the drive duty ratio when the DC motor is driven in the upper relationship.
  • the opening (%) on the vertical axis of the upper graph indicates the opening position (EGR opening (%)), and the target opening position (target opening waveform) is determined by the target opening correction unit 17.
  • the opening position is corrected so as to coincide with the opening position input from the fully closed state determination unit 18, and the actual opening position (actual opening waveform) is the actual opening position detected by the position sensor 4. is there.
  • the position of the opening degree 0 (%) indicates the closing position (previous learning position) of the EGR valve 1, and the positive range is the opening position when the EGR valve 1 is open, and the negative range. Indicates the opening position (position of the shaft 3) after the EGR valve 1 is closed.
  • Duty (%) in the lower graph of FIG. 3 is a drive duty ratio calculated by the PID circuit 20.
  • the positive range is the drive duty ratio when the EGR valve 1 is opened
  • the negative range is the drive duty ratio after the EGR valve 1 is closed.
  • the valve control device 16 learns the valve opening start position (fully closed position) along the three-stage sequences (1) to (3) shown in FIG. (A) Sequence (1)
  • the target position correction unit 17 sets the soft landing start target position read from the memory 19. Output to.
  • the target opening correction unit 17 corrects the target opening position so as to coincide with the soft landing start target position input from the fully closed state determination unit 18. As a result, the target opening position is set to a constant soft landing start target position.
  • the valve opening start position is shifted every time the learning is performed, and the same position is not necessarily the valve opening start position. For this reason, when the position learned last time is lower than the actual valve closing position, the opening / closing operation is controlled based on this position, and the possibility that the valve body 8 is suddenly seated on the valve seat 7 increases. For this reason, the soft landing start target position is a position away from the previous learning value beyond the detection error range of the opening position when learning the valve opening start position (fully closed position) in consideration of the learning position error.
  • the error in the learning position is caused by the influence of the bite of deposit (foreign matter), the deviation of the zero point due to secular change, the thermal expansion of the valve itself, the valve inherent error, the temperature drift of the output voltage of the position sensor 4 and the like.
  • the influence of the temperature drift of the output voltage of the position sensor 4 is the largest, and the difference between the actual valve closing position and the learning position is shifted by about 5 (%) at the maximum. Therefore, the soft landing start target position is set to a position equal to or more than the above-mentioned error expected due to temperature drift.
  • a value obtained by adding an error of 5 (%), which is expected as a temperature drift of the output voltage of the position sensor 4, to the previously learned valve closing position (circled in FIG. 3). Opening degree 5 (%)) is adopted.
  • the valve control device 16 When the target opening position is set to the soft landing start target position, the valve control device 16 performs the valve closing operation of the EGR valve 1 aiming at the soft landing start target position by feeding back a detection signal from the position sensor 4. Control. At this time, the fully closed state determination unit 18 reads the output of the position sensor 4 via the A / D converter 23, reads the soft landing start deviation from the memory 19, and the actual opening position detected by the position sensor 4. It is determined whether or not the difference from the soft landing start target position is less than or equal to the soft landing start deviation. Here, if the difference between the actual opening position and the soft landing start target position exceeds the soft landing start deviation, the valve closing operation of the EGR valve 1 aimed at the soft landing start target position is continued.
  • the soft landing start deviation (first threshold) is set to a value that is greater than the error between the actual opening position and the learning position due to temperature drift of the output voltage of the position sensor 4 as described above. For example, when the difference between the actual valve closing position and the learning position is shifted by about 5% at the maximum due to the temperature drift of the output voltage of the position sensor 4, the soft landing start deviation is a value that is equal to or more than the above-mentioned error expected due to the temperature drift. And In the example shown in FIG. 3, a value obtained by adding an error of 5 (%) that is expected as a temperature drift of the output voltage of the position sensor 4 to the soft landing start target position (opening degree 5 (%)) (opening degree 10 (%)).
  • the fully closed state determination unit 18 A predetermined waiting time is measured by a timer (not shown). This standby time is a period provided to bring the actual opening position sufficiently close to the previous learning position (opening 0 (%)), and can be arbitrarily set. In the example of FIG. 3, it is set to 160 (ms).
  • the standby time has elapsed, the fully closed state determination unit 18 proceeds to sequence (2).
  • the waiting time may not be provided, and when the difference between the actual opening position and the soft landing start target position exceeds the soft landing start deviation, the sequence (2) may be shifted to start the soft landing operation.
  • (B) Sequence (2) The fully closed state determination unit 18 starts a soft landing operation when the standby time has elapsed, and gradually sets the opening position set in the target opening correction unit 17 at a predetermined rate until the predetermined opening degree position is reached. Subtract.
  • the predetermined target opening position is a value that takes into account the error factor in the valve opening start position learning as described above, and the opening degree ⁇ 30 (%) is adopted in FIG.
  • the opening position is subtracted from the soft landing start target position to the predetermined target opening position (opening ⁇ 30 (%)) at a rate of 100 (%) per second.
  • the fully closed state determination unit 18 sequentially accumulates the actual opening position detected by the position sensor 4 in the memory 19, and the current actual opening position detected by the position sensor 4 and the previous (1 It is determined whether or not the difference between the actual opening position before sampling) is equal to or less than a predetermined value, and a state where the drive duty ratio calculated by the PID circuit 20 is equal to or less than the predetermined value continues for a predetermined standby period.
  • the predetermined value for the difference between the current and previous actual opening positions is a value that takes into account the detection error of the actual opening position due to temperature drift of the output voltage of the position sensor 4 or the like. In the example of FIG. 3, 5 (%) expected as a temperature drift of the output voltage of the position sensor 4 is adopted.
  • the DC motor 2 is feedback-controlled even when the actual opening position becomes the actual fully closed position, and the drive duty ratio increases. Therefore, as the predetermined value of the drive duty ratio, for example, an upper limit value of the drive duty ratio that allows heat generation of the DC motor 2 due to an increase in the drive duty ratio determined by specifications or experiments of the DC motor 2 is set.
  • This predetermined value is a negative value because it is the drive duty ratio in the valve-closed state, and in the example of the lower graph in FIG. 3, the drive duty ratio is ⁇ 60 (%).
  • the fully closed state determination unit 18 monitors whether or not the drive duty ratio is -60 (%) or less, that is, whether or not the drive duty ratio has increased to the negative side.
  • the predetermined waiting period is a period provided to bring the actual opening position sufficiently close to the actual fully closed position, and can be arbitrarily set. In the example of FIG. 3, it is set to 160 (ms).
  • the fully closed state determination unit 18 proceeds to sequence (3).
  • (C) Sequence (3) When the standby time elapses, the fully closed state determination unit 18 calculates an average value of the detection signal voltages of the position sensor 4 over a certain period of time, and sets the position represented by the average value as a learned value of a new valve opening start position. Set as. For example, a position represented by an average value of detection signal voltages of the position sensor 4 for 1 second is set as a new valve opening start position.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the drive duty ratio limiting process in the fully closed state by the valve control device 16 in FIG. 2, and the upper graph shows the target opening position and actual opening at the time of learning the valve opening start position.
  • the lower graph shows the change in the drive duty ratio when the DC motor is driven in the upper relationship.
  • the conditions for obtaining the results of FIG. 4 are the same as those of FIG.
  • the procedure until the valve is closed is basically the same as the procedure for learning the valve opening start position described above.
  • the waiting time for starting the soft landing operation is the same as that for learning the valve opening start position.
  • the target opening position subtracted from the soft landing start target position is shorter than that in the case of the valve opening start position learning, and the shaft 3 is not moved to the minus side (valve closing side from the valve opening start position learning). ). This is because the fully closed position is determined by learning the valve opening start position, and the shaft 3 only needs to be slightly retracted from the fully closed position.
  • the standby time when starting the soft landing operation is 64 (ms), and the target opening position to be subtracted from the soft landing start target position is -6 (%). Note that the soft landing operation may be started when the difference between the actual opening position and the soft landing start target position exceeds the soft landing start deviation without providing this waiting time.
  • the fully closed state determination unit 18 transmits an energization cut-off command to the duty limiting unit 21, and the DC motor Shut off the power to 2.
  • A There is no learning request for the valve opening start position.
  • B The target opening position is below the current actual opening position.
  • C The actual opening position is within a predetermined value from the fully closed position (valve opening start position). In the example of FIG. 4, 5 (%) expected as a temperature drift of the output voltage of the position sensor 4 is adopted.
  • D The drive duty ratio is below the duty limit value.
  • the duty limit value shown in FIG. 4 is set to a drive duty ratio of ⁇ 60 (%) (second threshold value) as in FIG.
  • the duty limit value sets an upper limit value of the drive duty ratio that allows heat generation of the DC motor 2 due to an increase in the drive duty ratio determined by, for example, specifications of the DC motor 2 or experiments.
  • the states (a) to (d) are continuously continued for a predetermined period (first waiting period). This predetermined period is the time required for the EGR valve 1 to close sufficiently, that is, the time required for slightly pressing the valve body 8 from the fully closed position to the valve seat 7 so that there is no leakage, and the DC motor 2 generates heat. This is a time that does not break, and is 800 (ms) in the example of FIG.
  • the DC motor 2 may be melted. Therefore, it is necessary to set a time during which the DC motor 2 is not damaged due to heat generation for the reason described above in the predetermined period for determining whether to turn off the current in the condition (e). For example, a thermistor is attached to the DC motor 2, and the temperature of the DC motor 2 measured by the thermistor exceeds a certain value (for example, a temperature at which melting occurs) for a time longer than the time when the EGR valve 1 is sufficiently closed. Set a time less than the time.
  • a temperature prediction model of the temperature of the DC motor 2 is created in advance by experiment, and a value that is less than the time when the temperature estimated by this prediction model exceeds the above-mentioned fixed value is set. You may make it set.
  • valve opening start position learning is basically executed only once when the vehicle engine is started, and since the number of executions is small, it is not necessary to cut off the energization of the DC motor 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the DC motor 2 that drives the EGR valve 1 according to Embodiment 1 cut in the axial direction.
  • the DC motor 2 shown in FIG. 5 is a brushless motor, and a cylindrical rotor Assy (rotor) 24 screwed to the shaft 3 is inserted into a hollow portion of a stator 26 fixed to a case 25, and a bearing 27 Is rotatably supported by.
  • a magnetic pole position detection magnet (opening position sensor) 28 is fixed to the rotor assembly 24 so as to be a surface perpendicular to the axis.
  • a Hall IC (opening position sensor) 30 is mounted on the printed circuit board (opening position sensor) 29.
  • the Hall IC 30 is composed of an integrated circuit (IC) in which a Hall element is incorporated.
  • the printed circuit board 29 is attached to the case 25 so that the Hall IC 30 faces the magnetic pole position detection magnet 28.
  • the shaft 3 screwed into the rotor assembly 24 is movable in the axial direction (vertical direction in FIG. 5) by the rotation of the rotor assembly 24.
  • the position of the bearing 27 for the bearing of the rotor assembly 24 is held by a wave washer (leaf spring, holding member) 31.
  • a wave washer leaf spring, holding member
  • control is performed so that the drive duty ratio does not exceed a predetermined value so that a load exceeding the set load of the holding member that supports the bearing 27 is not applied.
  • the upper limit value of the drive duty ratio corresponding to the set load of the holding member is set in the duty limiter 21, and the duty limiter 21 exceeds this upper limit value among the drive duty ratios input from the PID circuit 20. Only the values in the non-existing range are output to the driver 22. By limiting the drive duty ratio in this way, it is possible to prevent the holding member from being damaged.
  • the drive duty ratio is the upper limit value of the drive duty ratio corresponding to the set load of the wave washer 31. Control not to exceed.
  • a fixed soft landing start target position is set as the target opening position for the drive control unit that feedback controls the drive of the DC motor 2. Then, at the timing when the difference between the actual opening position due to the linear movement of the shaft 3 and the soft landing start target position becomes the first threshold, the target opening position obtained by gradually subtracting the soft landing start target position is controlled by the above drive control. Set the part. By doing in this way, the impact at the time of seating of the valve body 8 can be reduced in the EGR valve 1 having the shaft 3 in which the motor shaft and the valve shaft are integrated in the axial direction.
  • valve control device when the valve control device according to the present invention receives a full-close command in order to reduce the impact when the valve body is seated and to control the drive so that the drive duty ratio of the motor is a predetermined load or less.
  • a fixed soft landing start target position is set as the target opening position in the drive control unit, and the difference between the actual opening position and the soft landing start target position due to the linear movement of the integral structure shaft becomes the first threshold value.
  • the valve control device for controlling the valve opening of an EGR valve or the like of an automobile is provided with the fully closed state determining unit that sets the target opening position obtained by gradually subtracting the soft landing start target position in the drive control unit. Suitable for use in

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Abstract

　全閉指令を受けると、ＤＣモータ２の駆動をフィードバック制御する駆動制御部に対して一定のソフトランディング開始目標位置を目標開度位置として設定し、実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差が第１の閾値になったタイミングで、ソフトランディング開始目標位置を徐々に減算した目標開度位置を上記駆動制御部に設定する。

Description

バルブ制御装置及びバルブ装置
　本発明は、例えば車用のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環）バルブ等のバルブ開度を制御するバルブ制御装置及びこれを備えたバルブ装置に関する。
　車両のエンジンには、排気ガス再循環通路を開閉するＥＧＲバルブが設けられる。このＥＧＲバルブは、バルブ部とそのアクチュエータであるモータからなり、一般的にバルブシャフトとモータのモータシャフトとが分離している。弁の開動作は、モータシャフトをバルブシャフトに押し当てて、バルブシャフト端部の弁体を弁座から開方向に移動させることによりなされる。また、バルブシャフトを介して弁体にスプリングの付勢力を伝達することで弁の閉動作が行われる。
　ＥＧＲバルブのイニシャライズ時の動作としては、先ず、モータシャフトの引き込み動作により、モータシャフトがストッパに当たってロータが回転できなくなるモータストッパ位置を検出する。そして、モータシャフトの押し出し動作により、モータストッパ位置からロータを開弁方向に回転させ、モータシャフトがバルブシャフトに当接した位置を開弁開始位置として検出する。
　また、上述のＥＧＲバルブでは、エンジン排気ガスに含まれる煤（ディポジット）等がバルブシャフトと軸受との間に入り込んで固着すると、バルブシャフトがスプリングの付勢力で閉弁位置に戻ることができず、開弁位置に固定されることがある。この不具合は、バルブシャフトとモータシャフトとを完全に締結して軸方向に一体化し、モータの駆動力を使ってバルブシャフトを強制的に開閉動作させることにより解消することができる。
　なお、モータとバルブとを直結しない構成のバルブ装置のバルブ開度を制御する従来のバルブ制御装置として、例えば特許文献１に開示されるものがある。この制御装置では、モータ制御信号（指令デューティ比又はモータ電流）を一回積分した値がモータ速度に比例し、このモータ速度を積分するとモータ位置に比例した値が得られることを利用してモータ速度やモータ位置を推定し、推定されたモータ速度又はモータ位置に応じて指令開度又はモータ制御信号を補正する。このようにすることで、モータ速度又はモータ位置に応じたモータ制御が可能となり、センサ数を増やすことなく、モータ制御性を改善できる。
特開平８－１０８７７２号公報
　モータシャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体化されたＥＧＲバルブでは、開弁開始位置を学習するイニシャライズにおいて、上述したバルブシャフトとモータのモータシャフトとが分離された一般的な構造と異なり、モータ側にバルブシャフトを引き込んで弁体を弁座（バルブハウジング）に押し付けることで開弁開始位置を検出する。
　このため、全閉指令時にバルブシャフトが急激に引き込まれた場合、着座時に弁体がバルブハウジングに強く押し付けられ、その衝撃でバルブが破損する可能性がある。また、全閉状態（弁体がバルブハウジングに押し付けられている状態）が長時間継続されると、モータの駆動デューティ比が高くなり、モータの発熱や故障が発生する恐れがある。
　さらに、モータシャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体化されたＥＧＲバルブは、バルブシャフトとモータのモータシャフトとが分離された構造と異なり、閉弁時にロータＡｓｓｙがハウジング側に引き込まれる力が大きい。このため、モータの軸受けベアリングを支えるウェーブワッシャに大きな負荷が印加され、バルブの開閉動作が繰り返されると、ウェーブワッシャが疲労して破損する可能性がある。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータシャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体化されたバルブ装置において、弁体の着座時の衝撃を低減し、またモータの駆動デューティ比が所定荷重以下となるよう駆動制御することができるバルブ制御装置及びこれを備えたバルブ装置を得ることを目的とする。
　この発明に係るバルブ制御装置は、駆動部と、この駆動部により直動される駆動シャフト及びバルブシャフトを軸方向に一体化して構成され、前記駆動部の駆動力で軸方向に直動させることにより、バルブハウジングに設けられた弁座に対して弁体を開閉させる一体構造シャフトとを備えたバルブ装置を開閉制御するバルブ制御装置において、前記バルブ装置の前記一体構造シャフトの直動による実開度位置が目標開度位置に近づくように前記バルブ装置の開度位置をフィードバック制御する駆動制御部と、全閉指令を受けると、前記駆動制御部に一定のソフトランディング開始目標位置を目標開度位置として設定し、前記実開度位置と前記ソフトランディング開始目標位置との差が第１の閾値になったタイミングで、前記ソフトランディング開始目標位置を徐々に減算した目標開度位置を前記駆動制御部に設定する全閉状態判定部とを備えるものである。
　この発明によれば、全閉指令を受けると、バルブ装置の駆動制御部に一定のソフトランディング開始目標位置を目標開度位置として設定し、一体構造シャフトの直動による実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差が第１の閾値になったタイミングで、ソフトランディング開始目標位置を徐々に減算した目標開度位置を駆動制御部に設定する。このようにすることで、駆動シャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体化された一体構造シャフトを有するバルブ装置において、弁体の着座時の衝撃を低減することができるという効果がある。
この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブの断面図である。 実施の形態１によるバルブ制御装置の構成を示す図である。 図２中のバルブ制御装置による開弁開始位置学習を説明するための図である。 図２中のバルブ制御装置による全閉状態での駆動デューティ比制限処理を説明するための図である。 実施の形態１によるＥＧＲバルブを駆動させるＤＣモータを軸方向に切断した断面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ（バルブ装置）１の断面図であり、バルブシャフトとモータシャフトとを完全に締結して軸方向に一体化した構造のＥＧＲバルブを示している。図１において、ＥＧＲバルブ１のバルブハウジング５には、バルブのアクチュエータとなるＤＣモータ（駆動部）２が設けられている。また、ＤＣモータ２のモータシャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体成型されたシャフト（一体構造シャフト）３を有する。バルブハウジング５には、排気ガスを通す排気ガス通路が形成されており、この排気ガス通路に出口通路６が形成される。バルブハウジング５内の排気ガス通路と出口通路６との間に弁座７が形成される。
　弁体８は、シャフト３をＤＣモータ２側に引き込むことにより、弁座７に対して着座し、シャフト３をバルブハウジング５側に押し出すことにより、弁座７から離れるように設けられ、例えば圧入等によってシャフト３に取り付けられる。また、シャフト３は、出口通路６の上側でバルブハウジング５に組み付けられた軸受１２により軸方向に摺動可能に支承されている。バルブハウジング５とシャフト３との間にはスプリング９が設けられている。なお、スプリング９の下端は、バルブハウジング５のスプリング受け部１０に支持される。一方、スプリング９の上端は、スプリングホルダ１１に当接している。
　また、ＤＣモータ２の上部にはポジションセンサ（開度位置センサ、駆動制御部）４が設けられている。ポジションセンサ４は、実開度位置（ＥＧＲ開度（％））を検出するＥＧＲ開度センサであり、ＤＣモータ２のシャフト３の移動位置に応じた電圧を、ＥＧＲバルブ１の弁体８の位置を示すＥＧＲ開度検出信号として、図２を用いて後述するバルブ制御装置に出力する。なお、この発明のＥＧＲバルブ１は、上述したように、シャフト３がモータシャフトとバルブシャフトとを一体成型した構造であるため、ポジションセンサ４でシャフト３の実開度位置を検出することにより、弁体８の開閉状態を正確に把握することができる。
　図２は、実施の形態１によるバルブ制御装置１６の構成を示す図であり、ＥＧＲバルブ１側のＤＣモータ２及びポジションセンサ４との接続関係と共に記載している。図２において、バルブ制御装置１６は、目標開度補正部（駆動制御部）１７、減算器（駆動制御部）１７ａ、全閉状態判定部１８、メモリ１９、ＰＩＤ回路２０、Ｄｕｔｙ制限部（デューティ制限部）２１、ドライバ（駆動制御部）２２及びＡ／Ｄコンバータ（駆動制御部）２３を備える。目標開度補正部１７、減算器１７ａ、ＰＩＤ回路２０、ドライバ２２及びＡ／Ｄコンバータ２３により、ＤＣモータ２の駆動を制御（ＥＧＲバルブ１の開度位置のフィードバック制御）する駆動制御部が構成される。目標開度補正部１７は、目標開度位置を入力し、全閉状態判定部１８から入力した開度位置と一致するように目標開度位置を補正する。
　全閉状態判定部１８は、開弁開始位置の学習要求（イニシャライズ開始指令）によって全閉指令の制御信号を受けると、メモリ１９から読み出したソフトランディング開始目標位置を目標開度補正部１７へ出力するとともに、Ａ／Ｄコンバータ２３を介してポジションセンサ４の出力を読み込んで、ポジションセンサ４で検出された実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差がソフトランディング開始偏差以下になり、かつ所定時間経過すると、目標開度補正部１７に設定する開度位置を所定の割合で徐々に減算する。このようにして、全閉動作時にシャフト３が急激に引き込まれることがなく、弁体８が弁座７にソフトランディングされる。
　また、全閉状態判定部１８は、ポジションセンサ４で検出された現在の実開度位置と前回（１サンプリング前）の実開度位置との差が所定値以下となり、ＰＩＤ回路２０で算出された駆動デューティ比が所定値以下の状態が連続して所定期間継続すると、一定時間のポジションセンサ４の検出信号電圧の平均値を算出し、この平均値で表される位置を新たな開弁開始位置の学習値として設定する。
　さらに、全閉状態判定部１８は、ＥＧＲバルブ１が全閉状態において、開弁開始位置の学習要求がなく、目標開度補正部１７により補正された目標開度位置がポジションセンサ４で検出された現在の実開度位置を下回っており、上記実開度位置が全閉位置（開弁開始位置）から所定値以内であり、ＰＩＤ回路２０から入力した駆動デューティ比がＤｕｔｙ制限値を下回っている状態が所定期間継続すると、Ｄｕｔｙ制限部２１に通電遮断指令を送信する。
　メモリ１９には、ソフトランディング開始目標位置、ソフトランディング開始偏差及びデューティ比制限値が記憶される。ソフトランディング開始目標位置は、弁体８を弁座７にゆっくり着座させて全閉状態にするためのソフトランディング動作を開始する目標開度位置である。ソフトランディング開始偏差は、上記ソフトランディング動作中の目標開度位置と実開度位置との差である。Ｄｕｔｙ制限値は、ＤＣモータ２への通電遮断を判定する際に使用する駆動デューティ比の上限値である。
　ＰＩＤ回路２０は、目標開度位置と実開度位置との偏差に応じてＰＩ制御量を求め、ＰＩ制御量に基づいて駆動デューティ比を算出し、この駆動デューティ比をＰＷＭ制御信号としてＤｕｔｙ制限部２１を介してドライバ２２に与える。ドライバ２２は、ＰＷＭ制御信号に応じてＤＣモータ２に与える電圧を所定の周期でオンオフして、一周期当たりのオン時間とオフ時間の比（駆動デューティ比：ＰＷＭ制御信号）に応じたＰＷＭ信号によってＤＣモータ２に与える電圧を制御する。
　Ｄｕｔｙ制限部２１は、ＰＩＤ回路２０から入力した駆動デューティ比を示すＰＷＭ制御信号をドライバ２２へ出力するとともに、全閉状態判定部１８から通電遮断指令を受けると、ドライバ２２へのＰＷＭ制御信号の出力を停止して、ＤＣモータ２への通電を遮断させる。Ａ／Ｄコンバータ２３は、ポジションセンサ４からフィードバックされた検出信号をデジタル信号に変換する。減算器１７ａは、Ａ／Ｄコンバータ２３を介してポジションセンサ４からの実開度位置を示す検出信号を入力するとともに、目標開度補正部１７から目標開度位置を示すデジタル信号を入力し、これらの差分をとって目標開度位置と実開度位置との偏差としてＰＩＤ回路２０へ出力する。
　次に動作について説明する。
（１）開弁開始位置学習（イニシャライズ）
　図３は、図２中のバルブ制御装置１６による開弁開始位置学習を説明するための図であり、上段のグラフが開弁開始位置学習時における目標開度位置と実開度位置との関係を示しており、下段のグラフが上段の関係でＤＣモータを駆動させた際の駆動デューティ比の変化を示している。上段のグラフの縦軸の開度（％）は、開度位置（ＥＧＲ開度（％））を示しており、目標開度位置（目標開度波形）は、目標開度補正部１７によって、全閉状態判定部１８から入力した開度位置と一致するように補正された開度位置であり、実開度位置（実開度波形）は、ポジションセンサ４で検出された実開度位置である。
　また、開度０（％）の位置がＥＧＲバルブ１の閉弁位置（前回の学習位置）を示しており、正の範囲はＥＧＲバルブ１の開弁状態における開度位置であり、負の範囲はＥＧＲバルブ１が閉弁状態になってからの開度位置（シャフト３の位置）を示している。さらに、図３の下段のグラフにおけるＤｕｔｙ（％）は、ＰＩＤ回路２０で算出された駆動デューティ比である。正の範囲はＥＧＲバルブ１の開弁状態における駆動デューティ比であり、負の範囲はＥＧＲバルブ１が閉弁状態になってからの駆動デューティ比を示している。
　実施の形態１によるバルブ制御装置１６では、図３に示す３段階のシーケンス（１）～（３）に沿って、開弁開始位置（全閉位置）を学習する。
（Ａ）シーケンス（１）
　先ず、全閉状態判定部１８は、開弁開始位置の学習要求（イニシャライズ開始指令）によって全閉指令の制御信号を受けると、メモリ１９から読み出したソフトランディング開始目標位置を目標開度補正部１７へ出力する。目標開度補正部１７は、全閉状態判定部１８から入力したソフトランディング開始目標位置と一致するように目標開度位置を補正する。これにより、目標開度位置が一定のソフトランディング開始目標位置に設定される。
　開弁開始位置は、その学習を行う度にずれが生じ、必ずしも同じ位置が開弁開始位置になるとは限らない。このため、前回に学習した位置が実際の閉弁位置より低い場合、この位置を基準として開閉動作が制御され、弁体８が弁座７に急激に着座する可能性が高くなる。このため、ソフトランディング開始目標位置としては、学習位置の誤差を考慮して、開弁開始位置（全閉位置）の学習時における開度位置の検出誤差範囲以上に前回の学習値から離れた位置を設定する。
　学習位置の誤差は、デポジット（異物）の噛み込み、経年変化によるゼロ点のずれ、バルブ自体の熱膨張、バルブ固有誤差、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフト等の影響により発生する。この中でも、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフトの影響が最も大きく、実閉弁位置と学習位置との差が最大で５（％）程度ずれる。そこで、ソフトランディング開始目標位置としては、温度ドリフトで予想される上記誤差分以上の位置とする。図３に示す例では、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフトとして予想される５（％）分の誤差を、前回に学習した閉弁位置に加算した値（図３中に丸印で囲った開度５（％））を採用している。
　目標開度位置がソフトランディング開始目標位置に設定されると、ポジションセンサ４から検出信号をフィードバックすることにより、バルブ制御装置１６が、ソフトランディング開始目標位置を目指してＥＧＲバルブ１の閉弁動作を制御する。このとき、全閉状態判定部１８は、Ａ／Ｄコンバータ２３を介してポジションセンサ４の出力を読み込み、メモリ１９からソフトランディング開始偏差を読み込んで、ポジションセンサ４で検出された実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差がソフトランディング開始偏差以下になったか否かを判定する。ここで、実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差がソフトランディング開始偏差を超えていれば、ソフトランディング開始目標位置を目指したＥＧＲバルブ１の閉弁動作を継続させる。
　ソフトランディング開始偏差（第１の閾値）には、上述したようなポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフト等による実開度位置と学習位置との誤差以上の値を設定する。例えば、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフトによって、実閉弁位置と学習位置との差が最大で５％程度ずれる場合、ソフトランディング開始偏差は、温度ドリフトで予想される上記誤差分以上の値とする。図３に示す例では、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフトとして予想される５（％）分の誤差を、ソフトランディング開始目標位置（開度５（％））に加算した値（開度１０（％））を採用している。
　実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差がソフトランディング開始偏差以下（図３では、実開度位置が開度１０（％）を下回った時点）になると、全閉状態判定部１８は、不図示のタイマによって所定の待機時間を計時する。この待機時間は、実開度位置を前回の学習位置（開度０（％））に十分に近付けるために設けた期間であり、任意に設定可能である。図３の例では、１６０（ｍｓ）としている。上記待機時間が経過すると、全閉状態判定部１８は、シーケンス（２）へ移行する。なお、この待機時間を設けず、実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差がソフトランディング開始偏差を超えた時点でシーケンス（２）へ移行し、ソフトランディング動作を開始してもよい。
（Ｂ）シーケンス（２）
　全閉状態判定部１８は、上記待機時間が経過するとソフトランディング動作を開始し、目標開度補正部１７に設定する開度位置を、所定の目標開度位置になるまで所定の割合で徐々に減算する。上記所定の目標開度位置は、上述したような開弁開始位置学習における誤差要因を考慮した値とし、図３では開度－３０（％）を採用している。また、１秒間に１００（％）の割合で、ソフトランディング開始目標位置から上記所定の目標開度位置（開度－３０（％））まで開度位置を減算している。このようにすることで、開弁開始位置学習において、ＥＧＲバルブ１が低開度まで閉じてきた段階で、その先をゆっくり閉弁させることができる。
　上記ソフトランディング動作中、全閉状態判定部１８は、ポジションセンサ４で検出された実開度位置をメモリ１９に逐次蓄積し、ポジションセンサ４で検出された現在の実開度位置と前回（１サンプリング前）の実開度位置との差が所定値以下となり、ＰＩＤ回路２０で算出された駆動デューティ比が所定値以下の状態が連続して所定の待機期間継続したか否かを判定する。実開度位置が実際の全閉位置になると、現在と前回の実開度位置の差が小さくなる。そこで、現在と前回の実開度位置の差についての所定値としては、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフト等による実開度位置の検出誤差を考慮した値とする。図３の例では、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフトとして予想される５（％）を採用している。
　また、バルブ制御装置１６では、実開度位置が実際の全閉位置となってもＤＣモータ２をフィードバック制御しており、駆動デューティ比が上昇する。そこで、駆動デューティ比の上記所定値として、例えばＤＣモータ２の仕様や実験等で決定した駆動デューティ比の上昇によるＤＣモータ２の発熱が許容できる駆動デューティ比の上限値を設定する。この所定値は閉弁状態の駆動デューティ比であるために負の値であり、図３の下段グラフの例では、駆動デューティ比－６０（％）としている。全閉状態判定部１８では、駆動デューティ比が－６０（％）以下の状態、つまり駆動デューティ比がマイナス側に大きくなったか否かをモニタする。
　上記所定の待機期間は、実開度位置を実際の全閉位置に十分に近付けるために設けた期間であり、任意に設定可能である。図３の例では、１６０（ｍｓ）としている。上記待機時間が経過すると、全閉状態判定部１８は、シーケンス（３）へ移行する。
（Ｃ）シーケンス（３）
　全閉状態判定部１８は、上記待機時間が経過すると、一定時間のポジションセンサ４の検出信号電圧の平均値を算出し、この平均値で表される位置を新たな開弁開始位置の学習値として設定する。例えば、１秒間のポジションセンサ４の検出信号電圧の平均値で表される位置を新たな開弁開始位置とする。
（２）全閉状態での駆動デューティ比制限処理
　この実施の形態１によるバルブ制御装置１６では、全閉状態となってもＤＣモータ２をフィードバック制御しており、駆動デューティ比が上昇する。そこで、ＤＣモータ２への通電を遮断することにより、全閉状態における駆動デューティ比を制限する。
　図４は、図２中のバルブ制御装置１６による全閉状態での駆動デューティ比制限処理を説明するための図であり、上段のグラフが開弁開始位置学習時における目標開度位置と実開度位置との関係を示しており、下段のグラフが上段の関係でＤＣモータを駆動させた際の駆動デューティ比の変化を示している。図４の結果を得た条件は図３と同様である。
　閉弁するまでの手順は、上述した開弁開始位置学習の手順と基本的に同様であるが、図４に示すように、ソフトランディング動作を開始する際の待機時間が開弁開始位置学習の場合より短く、ソフトランディング開始目標位置から減算していく目標開度位置が開弁開始位置学習の場合より大きい（開弁開始位置学習時より、マイナス側（閉弁側）にシャフト３を移動させない）。これは、開弁開始位置学習によって全閉位置が決定されているため、シャフト３を全閉位置から若干引き込めればよいからである。
　図４では、ソフトランディング動作を開始する際の待機時間を６４（ｍｓ）とし、ソフトランディング開始目標位置から減算していく目標開度位置を－６（％）としている。なお、この待機時間を設けず、実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差がソフトランディング開始偏差を超えた時点でソフトランディング動作を開始してもよい。
　目標開度位置を－６（％）で維持しているとき、下記の条件（ｅ）が成立すると、全閉状態判定部１８は、Ｄｕｔｙ制限部２１に通電遮断指令を送信して、ＤＣモータ２への通電を遮断する。
（ａ）開弁開始位置の学習要求がない。
（ｂ）目標開度位置が現在の実開度位置を下回っている。
（ｃ）実開度位置が全閉位置（開弁開始位置）から所定値以内である。図４の例では、ポジションセンサ４の出力電圧の温度ドリフトとして予想される５（％）を採用している。
（ｄ）駆動デューティ比がＤｕｔｙ制限値を下回っている。図４に示すＤｕｔｙ制限値は、図３と同様に駆動デューティ比－６０（％）（第２の閾値）としている。なお、このＤｕｔｙ制限値は、例えばＤＣモータ２の仕様や実験等で決定した駆動デューティ比の上昇によるＤＣモータ２の発熱が許容できる駆動デューティ比の上限値を設定する。
（ｅ）上記（ａ）～（ｄ）の状態が連続して所定期間（第１の待機期間）継続している。この所定期間は、ＥＧＲバルブ１が十分に閉弁する時間、すなわち弁体８を全閉位置から弁座７に漏れがない程度に若干押し付ける際に必要な時間で、かつＤＣモータ２が発熱により損壊しない時間であり、図４の例では８００（ｍｓ）としている。
　全閉状態におけるＤＣモータ２のフィードバック制御により、ＤＣモータ２の駆動デューティ比が上昇して発熱すると、ＤＣモータ２が溶損する可能性がある。そこで、条件（ｅ）における通電遮断判定用の上記所定期間には、上述のような理由からＤＣモータ２が発熱により損壊しない時間を設定する必要がある。例えば、ＤＣモータ２にサーミスタを取り付け、ＥＧＲバルブ１が十分に閉弁する時間以上で、かつ上記サーミスタにより測定されたＤＣモータ２の温度が一定値（例えば、溶損が発生する温度）を超える時間未満の時間を設定する。
　また、ＤＣモータ２にサーミスタを取り付けない場合は、予め実験によりＤＣモータ２の温度の温度予測モデルを作成しておき、この予測モデルにより推測される温度が上記一定値を超える時間未満の値を設定するようにしてもよい。
　なお、開弁開始位置学習時は、ＥＧＲバルブ１を確実に閉弁させてその位置を学習させる必要があるので、ＤＣモータ２の通電遮断は実施しない。開弁開始位置学習は、基本的に車両のエンジンをスタートさせた際に１回実行するだけであり、実行回数が少ないため、ＤＣモータ２の通電遮断は必要ない。
（３）ベアリング保持機構及び保持部材のセット荷重に応じた駆動デューティ比制御
　図５は、実施の形態１によるＥＧＲバルブ１を駆動させるＤＣモータ２を軸方向に切断した断面図である。図５に示すＤＣモータ２はブラシレスモータであり、シャフト３に螺合された円筒状のロータＡｓｓｙ（回転子）２４が、ケース２５に固着されたステータ２６の中空部に挿入されて、ベアリング２７によって回転自在に支持されている。また、ロータＡｓｓｙ２４には、その軸に垂直な面となるように、磁極位置検出用マグネット（開度位置センサ）２８が固着されている。
　プリント基板（開度位置センサ）２９にはホールＩＣ（開度位置センサ）３０が搭載されている。ホールＩＣ３０は、ホール素子が組み込まれた集積回路（ＩＣ）から構成されている。また、プリント基板２９は、ホールＩＣ３０が磁極位置検出用マグネット２８に対向する位置になるように、ケース２５に取り付けられている。ロータＡｓｓｙ２４に螺合されるシャフト３は、ロータＡｓｓｙ２４の回転によって、その軸方向（図５中の上下方向）に移動可能になっている。
　ロータＡｓｓｙ２４の軸受用のベアリング２７は、ウェーブワッシャ（板バネ、保持部材）３１により位置が保持されている。上述したように、ＥＧＲバルブ１では、モータシャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体化されたシャフト３を有するため、閉弁時にロータＡｓｓｙ２４がハウジング側に引き込まれる力が大きい。従って、ロータＡｓｓｙ２４の軸受用のベアリング２７を支えるウェーブワッシャ３１に大きな負荷が印加され、バルブの開閉動作が繰り返されると、ウェーブワッシャ３１が疲労して破損する可能性がある。
　そこで、この実施の形態１によるバルブ制御装置１６では、ベアリング２７を支える保持部材のセット荷重を超える荷重がかからないように、駆動デューティ比が所定値を超えないように制御する。例えば、保持部材のセット荷重に対応する駆動デューティ比の上限値をＤｕｔｙ制限部２１に設定しておき、Ｄｕｔｙ制限部２１が、ＰＩＤ回路２０から入力した駆動デューティ比のうち、この上限値を超えない範囲の値のみをドライバ２２に出力する。このように駆動デューティ比を制限することにより、保持部材の破損を防止することができる。
　なお、図５に示すように、ロータＡｓｓｙ２４の軸受用のベアリング２７を支える保持部材がウェーブワッシャ３１である場合は、駆動デューティ比が、ウェーブワッシャ３１のセット荷重に対応する駆動デューティ比の上限値を超えないように制御する。
　以上のように、この実施の形態１によれば、全閉指令を受けると、ＤＣモータ２の駆動をフィードバック制御する駆動制御部に対して一定のソフトランディング開始目標位置を目標開度位置として設定し、シャフト３の直動による実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差が第１の閾値になったタイミングで、ソフトランディング開始目標位置を徐々に減算した目標開度位置を上記駆動制御部に設定する。このようにすることで、モータシャフトとバルブシャフトとが軸方向に一体化されたシャフト３を有するＥＧＲバルブ１において、弁体８の着座時の衝撃を低減することができる。
　以上のように、この発明に係るバルブ制御装置は、弁体の着座時の衝撃を低減し、またモータの駆動デューティ比が所定荷重以下となるよう駆動制御するために、全閉指令を受けると、駆動制御部に一定のソフトランディング開始目標位置を目標開度位置として設定し、一体構造シャフトの直動による実開度位置とソフトランディング開始目標位置との差が第１の閾値になったタイミングで、ソフトランディング開始目標位置を徐々に減算した目標開度位置を駆動制御部に設定する全閉状態判定部を備えるよう構成したので、自動車のＥＧＲバルブ等のバルブ開度を制御するバルブ制御装置などに用いるのに適している。

Claims (12)

  1. 　駆動部と、この駆動部によって直動される駆動シャフト及びバルブシャフトを軸方向に一体化して構成され、前記駆動部の駆動力で軸方向に直動させることにより、バルブハウジングに設けられた弁座に対して弁体を開閉させる一体構造シャフトとを備えたバルブ装置を開閉制御するバルブ制御装置において、
    　前記バルブ装置の前記一体構造シャフトの直動による実開度位置が目標開度位置に近づくように前記バルブ装置の開度位置をフィードバック制御する駆動制御部と、
    　全閉指令を受けると、前記駆動制御部に一定のソフトランディング開始目標位置を目標開度位置として設定し、前記実開度位置と前記ソフトランディング開始目標位置との差が第１の閾値になったタイミングで、前記ソフトランディング開始目標位置を徐々に減算した目標開度位置を前記駆動制御部に設定する全閉状態判定部とを備えたことを特徴とするバルブ制御装置。
  2. 　ソフトランディング開始目標位置は、全閉位置の学習時における開度位置の検出誤差範囲以上に前回の全閉位置学習値から離れた位置であることを特徴とする請求項１記載のバルブ制御装置。
  3. 　第１の閾値は、バルブ装置の開度位置を検出する開度位置センサの温度ドリフトにより予想される実開度位置と目標開度位置との差以上の値であることを特徴とする請求項１記載のバルブ制御装置。
  4. 　駆動制御部は、駆動部のパルス幅変調制御における駆動デューティ比を変化させることにより、バルブ装置の開度位置を制御し、
    　全閉状態判定部は、全閉位置において、前記駆動デューティ比が第２の閾値を超える期間が第１の待機期間を経過すると、前記駆動制御部に前記駆動部への通電を遮断するように指示することを特徴とする請求項１記載のバルブ制御装置。
  5. 　全閉状態判定部は、駆動デューティ比が第２の閾値を超える期間が第１の待機期間を経過しても、全閉位置の学習時には駆動制御部への通電遮断指示を行わないことを特徴とする請求項４記載のバルブ制御装置。
  6. 　第２の閾値は、駆動デューティ比の上昇による駆動部の発熱が許容可能な前記駆動デューティ比以上の値であることを特徴とする請求項４記載のバルブ制御装置。
  7. 　第１の待機期間は、バルブ装置が漏れなく閉弁する下限時間以上で、かつ駆動デューティ比の上昇による発熱で駆動部が損壊する上限時間未満の期間であることを特徴とする請求項４記載のバルブ制御装置。
  8. 　駆動部の温度を検出する温度センサを備え、
    　上限時間は、前記温度センサによって、前記駆動部が損壊する温度が検出されるまでの時間であることを特徴とする請求項７記載のバルブ制御装置。
  9. 　上限時間は、予め求めた動作中の駆動部における温度変化の傾向を規定する予測モデルによって予測された温度が、前記駆動部が損壊する温度に達するまでの時間であることを特徴とする請求項７記載のバルブ制御装置。
  10. 　駆動部は、駆動シャフトに回転子が連結されたモータであり、
    　駆動制御部による前記モータのパルス幅変調制御で前記回転子の軸受を保持する保持部材が破損する荷重を与えないように駆動デューティ比を制限するデューティ制限部を備えたことを特徴とする請求項４記載のバルブ制御装置。
  11. 　保持部材は、回転子の軸受であるベアリングを保持するウェーブワッシャであり、
    　デューティ制限部は、前記ウェーブワッシャのセット荷重を超えないように駆動デューティ比を制限することを特徴とする請求項１０記載のバルブ制御装置。
  12. 　駆動部と、
    　前記駆動部により直動される駆動シャフト及びバルブシャフトを軸方向に一体化して構成され、前記駆動部の駆動力で軸方向に直動させることにより、バルブハウジングに設けられた弁座に対して弁体を開閉させる一体構造シャフトと、
    　前記駆動部を駆動制御することにより、開度位置を制御する請求項１記載のバルブ制御装置とを備えたバルブ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9425172B2 (en) 2008-10-24 2016-08-23 Cree, Inc. Light emitter array
WO2024209572A1 (ja) * 2023-04-05 2024-10-10 三菱電機株式会社 バルブ制御装置、バルブ制御システム、及び、バルブ制御方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5385042B2 (ja) * 2009-07-30 2014-01-08 修一 岡部 サニタリーロータリーバルブ
US9727433B2 (en) * 2010-04-30 2017-08-08 Metso Automation Inc. Control valve diagnostics
GB2488369B (en) * 2011-02-28 2018-05-09 Perkins Engines Co Ltd Monitoring operation of a DC motor valve assembly
JP5660323B2 (ja) * 2011-06-17 2015-01-28 株式会社デンソー 内燃機関のｅｇｒ制御装置
JP5660322B2 (ja) * 2011-06-17 2015-01-28 株式会社デンソー 内燃機関のｅｇｒ制御装置
US20140224231A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-14 Woodward, Inc. Controlling an Exhaust Gas Recirculation (EGR) Valve
JP5996476B2 (ja) * 2013-04-02 2016-09-21 愛三工業株式会社 エンジンの排気還流装置
JP6139311B2 (ja) * 2013-07-17 2017-05-31 株式会社東芝 調節弁の制御方法及び制御装置、これらを使用した発電プラント
JP2015052283A (ja) * 2013-09-06 2015-03-19 愛三工業株式会社 排気還流弁の制御装置
DE102014017159B4 (de) * 2013-11-25 2017-01-26 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Kraftstoffdampfverarbeitungsvorrichtung
CN103953776A (zh) * 2014-04-14 2014-07-30 广东尚高科技有限公司 一种水管保险方法、装置及系统
JP6713752B2 (ja) * 2015-10-28 2020-06-24 株式会社デンソーテン ソレノイドバルブ装置およびソレノイドバルブの制御方法
US10436106B2 (en) * 2015-12-24 2019-10-08 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus and control method for internal combustion engine
US11125453B2 (en) * 2016-03-10 2021-09-21 Carrier Corporation Calibration of an actuator
KR101866044B1 (ko) * 2016-08-02 2018-06-08 현대자동차주식회사 Vcm 플랩의 위치제어방법 및 장치
JP2018048721A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 株式会社デンソーテン 制御装置および制御方法
US10900582B2 (en) * 2016-09-23 2021-01-26 Taco, Inc. High voltage high efficiency valve
DE102016225225A1 (de) * 2016-12-16 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils
JP7427357B2 (ja) * 2017-06-07 2024-02-05 株式会社堀場エステック 流体制御装置、制御プログラム、及び、制御方法
JP6769418B2 (ja) * 2017-09-25 2020-10-14 株式会社デンソー 電流制御装置
GB2574229A (en) 2018-05-31 2019-12-04 Fas Medic Sa Method and apparatus for energising a solenoid of a valve assembly
CN108468852A (zh) * 2018-06-16 2018-08-31 无锡隆盛科技股份有限公司 一种无刷电机驱动的智能蝶阀
CN110836289B (zh) * 2018-08-17 2022-03-15 联合汽车电子有限公司 一种电磁阀控制系统及方法
JP2020034080A (ja) * 2018-08-29 2020-03-05 アズビル株式会社 回転制御装置
CN110030422A (zh) * 2019-03-26 2019-07-19 北京星际荣耀空间科技有限公司 流量调节装置及调节方法
DE102019213752A1 (de) * 2019-09-10 2021-03-11 Vitesco Technologies Germany Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Motoreinheit und Motoreinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens
CN112343789A (zh) * 2020-10-14 2021-02-09 中广核工程有限公司 乏燃料贮存罐抽真空方法及系统
CN115217647A (zh) * 2021-11-08 2022-10-21 广州汽车集团股份有限公司 一种废气再循环阀控制方法
CN115163905A (zh) * 2022-06-27 2022-10-11 中国第一汽车股份有限公司 一种阀门软着陆的控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02271011A (ja) * 1989-04-11 1990-11-06 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk バルブのステッピング駆動装置
JPH11159405A (ja) * 1997-11-27 1999-06-15 Unisia Jecs Corp Ｅｇｒバルブの制御装置
JP2005201280A (ja) * 2005-02-02 2005-07-28 Mitsubishi Electric Corp 流量弁制御装置及び流量弁の製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4840350A (en) * 1987-07-31 1989-06-20 Bendix Electronics Limited Electrically actuated EGR valve
JPH08108772A (ja) * 1994-10-13 1996-04-30 Nippondenso Co Ltd スロットル制御装置
IT1289547B1 (it) * 1996-12-30 1998-10-15 Whirpool Europ S R L Sistema di controllo di elettrovalvole azionate a modulazione in larghezza di impulsi
GB2329001B (en) * 1997-09-04 2001-09-05 Gen Motors Corp Exhaust gas recirculation valve
US6012437A (en) * 1998-07-06 2000-01-11 Eaton Corporation EGR system with improved control logic
WO2001037409A1 (fr) * 1999-11-18 2001-05-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Dispositif de soupape de recirculation de gaz d'echappement
EP1310661A4 (en) * 2000-08-14 2004-05-12 Mitsubishi Electric Corp DEVICE FOR CONTROLLING AN EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE
KR100514336B1 (ko) * 2000-08-24 2005-09-13 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 배기가스 재순환 밸브의 제어장치
US6565064B2 (en) * 2001-03-21 2003-05-20 Delphi Technologies, Inc. Model-based position control for a solenoid actuated valve
JP3579398B2 (ja) * 2002-01-25 2004-10-20 三菱電機株式会社 位置決め制御装置
US6729314B2 (en) * 2002-02-11 2004-05-04 Eaton Corporation Staged translation control algorithm for reduction in impact force
US6698408B2 (en) * 2002-07-10 2004-03-02 Eaton Corporation Position control strategy EGR valve actuator
US20050001188A1 (en) * 2003-01-17 2005-01-06 Everingham Gary Michael Exhaust gas recirculation valve having a rotary motor
US7124750B2 (en) * 2003-10-31 2006-10-24 Siemens Vdo Automotive Inc. Relative position sensing for an exhaust gas recirculation valve
US7204240B2 (en) * 2004-06-12 2007-04-17 Borgwarner Inc. Integrated valve
US7104523B2 (en) * 2004-06-12 2006-09-12 Borgwarner Inc. Valve having contamination counter-measures
JP4534950B2 (ja) * 2005-10-20 2010-09-01 株式会社デンソー 排気ガス還流制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02271011A (ja) * 1989-04-11 1990-11-06 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk バルブのステッピング駆動装置
JPH11159405A (ja) * 1997-11-27 1999-06-15 Unisia Jecs Corp Ｅｇｒバルブの制御装置
JP2005201280A (ja) * 2005-02-02 2005-07-28 Mitsubishi Electric Corp 流量弁制御装置及び流量弁の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9425172B2 (en) 2008-10-24 2016-08-23 Cree, Inc. Light emitter array
WO2024209572A1 (ja) * 2023-04-05 2024-10-10 三菱電機株式会社 バルブ制御装置、バルブ制御システム、及び、バルブ制御方法

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