WO2016152970A1 - バルブ制御装置及びバルブシステム - Google Patents

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drive
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祥雄 北條
洋一郎 式根
山下　哲生
繁樹 吉武
健介 山本
昌人 井上
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Astemo Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a valve control device and a valve system.
  • the wastegate valve is a type of control valve provided in the bypass path of the engine exhaust gas in the supercharger, and appropriately controls the supercharging pressure of the combustion air supplied to the engine.
  • Patent Document 1 listed below discloses a wastegate valve control device for an internal combustion engine with a supercharger that copes with the abnormality by controlling an air bypass valve when an abnormality occurs in the drive mechanism of the wastegate valve. ing.
  • Patent Document 1 can be applied to an engine in which an air bypass valve is provided in the exhaust system, and therefore cannot be applied to an engine that does not include an air bypass valve. Therefore, development of a technology capable of coping with an abnormality in the drive mechanism of the wastegate valve regardless of the presence or absence of the air bypass valve is eagerly desired.
  • An aspect according to the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a valve control device and a valve system that can cope with an abnormality in a drive mechanism of a target valve without using another valve such as an air bypass valve.
  • the purpose is to provide.
  • a valve control device is a valve control device that controls a valve drive mechanism based on a valve opening signal and an engine start signal, and that starts the engine based on the start signal.
  • the drive signal generation unit Prior to the generation of the normal drive signal related to the normal drive of the valve, the drive signal generation unit for generating the test drive signal for performing the test drive of the valve, and the abnormality of the drive mechanism based on the opening signal at the time of the test drive.
  • the drive signal generation unit stops generating the test drive signal and the normal drive signal when the abnormality determination unit determines that the drive mechanism is abnormal.
  • the abnormality determination unit determines whether the cooling water temperature is equal to or lower than the freezing temperature based on a temperature signal indicating the cooling water temperature of the engine, and the cooling water temperature is the freezing temperature. If the valve opening degree does not follow the control target value at the time of test drive for a predetermined period of time, the icing abnormality of the drive mechanism may be determined.
  • the abnormality determination unit determines whether or not the temperature sensor is abnormal based on a sensor failure signal indicating an abnormality of the temperature sensor that detects the coolant temperature of the engine. If it is determined that the temperature sensor is abnormal, the drive signal generation unit may generate a drive signal at a level that can be continuously supplied to the drive mechanism.
  • the drive signal generation unit determines stop of the engine based on the start signal, the drive signal generation unit generates a drive signal for fully closing the valve. May be.
  • the drive signal generation unit stops generating the test drive signal and the normal drive signal, Thereafter, when it is determined that the cooling water temperature has become higher than the freezing temperature based on the temperature signal, the generation of the normal drive signal may be resumed.
  • the valve may be a wastegate valve provided in an engine supercharger.
  • a valve system includes the valve, the drive mechanism, and the valve control device according to any one of (1) to (6).
  • the test drive signal for test driving the valve is generated, and the drive mechanism is based on the opening signal during the test drive using the test drive signal.
  • the drive mechanism is abnormal, the generation of the test drive signal and the normal drive signal is stopped. Therefore, it is possible to provide a valve control device and a valve system that can cope with an abnormality in a drive mechanism of a target valve without using another valve such as an air bypass valve.
  • the valve system and the valve control device include an EWG valve 1, an EWG motor 2, and an EWG control unit 3.
  • EWG is an abbreviation for “Electric Waste Gate”.
  • the EWG valve 1 is a wastegate valve provided in a bypass path of engine exhaust gas in the supercharger, and adjusts the supercharging pressure of the combustion air supplied to the engine. That is, when the opening degree of the EWG valve 1 is increased, the supercharging pressure is decreased. On the other hand, when the opening degree of the EWG valve 1 is decreased, the supercharging pressure is increased.
  • Such an EWG valve 1 is mechanically connected to the EWG motor 2 via a predetermined coupling mechanism, and the opening degree is adjusted (operated) by the driving force of the EWG motor 2.
  • the opening degree of the EWG valve 1 is a physical quantity defined by the position (lift amount) of the valve body with respect to the valve seat in the EWG valve 1. That is, when the lift amount increases, that is, when the distance of the valve body to the valve seat increases, the opening degree of the EWG valve 1 increases. On the other hand, when the lift amount decreases, that is, when the distance of the valve body to the valve seat decreases. The opening degree of the EWG valve 1 is lowered.
  • the EWG motor 2 is an actuator that drives the EWG valve 1 and is, for example, a DC motor.
  • the EWG motor 2 includes a lift sensor 2a that outputs a voltage indicating the lift amount of the EWG valve 1 as a sensor signal (voltage signal).
  • Such an EWG motor 2 operates based on a drive signal input from the EWG control unit 3 to operate the opening degree of the EWG valve 1.
  • the EWG motor 2 constitutes the drive mechanism in the present embodiment together with the above-described coupling mechanism.
  • the sensor signal is an opening signal indicating the opening of the EWG valve 1 (waist gate valve).
  • the EWG control unit 3 is a valve control device in the present embodiment, and controls the EWG motor 2 to operate the opening degree of the EWG valve 1.
  • the EWG control unit 3 is one control function element in the engine ECU.
  • the engine ECU 3 acquires various information (engine ECU information) from the upper control function elements constituting the upper control system in the engine ECU, and the sensor from the lift sensor 2a.
  • the EWG motor 2 is controlled by acquiring a signal and generating a drive signal based on the engine ECU information and the sensor signal.
  • the engine ECU information is an instruction signal of an engine ECU provided outside the EWG control unit 3 or a signal indicating an operating state of the engine, such as a target lift amount, an IG ON signal, an engine water temperature signal, a water temperature sensor failure signal, etc. It is.
  • Such an EWG control unit 3 feedback-controls the EWG motor 2 based on the engine ECU information and the actual lift amount (actual lift amount) in the EWG valve 1.
  • the target lift amount is a control target value indicating the opening degree target of the EWG valve 1.
  • the IGON signal is a signal indicating the ON / OFF state of the ignition switch, that is, a start signal indicating the start state of the engine.
  • the engine water temperature signal is a signal indicating the engine coolant temperature detected by a water temperature sensor (temperature sensor) provided in the engine. Further, the water temperature sensor failure is a signal indicating that the water temperature sensor has failed.
  • the EWG control unit 3 includes a filter unit 3a, a control amount conversion unit 3b, a fully closed learning processing unit 3c, a correction unit 3d, a final lift amount setting unit 3e, and a position control unit.
  • 3f, a speed control unit 3g, a DUTY setting unit 3h, a drive circuit 3i, and an icing determination unit 3j are provided as functional components.
  • the filter unit 3a excluding the icing determination unit 3j, the control amount conversion unit 3b, the fully closed learning processing unit 3c, the correction unit 3d, the final lift amount setting unit 3e, the position control unit 3f, and the speed control unit 3g
  • start signal the start signal
  • DUTY setting unit 3h and the drive circuit 3i prior to generating a normal drive signal related to normal drive of the EWG valve 1 wipe gate valve
  • a drive signal generation unit that generates a test drive signal for performing test drive of the EWG valve 1 is configured.
  • the icing determination unit 3j corresponds to an abnormality determination unit that determines abnormality of the drive mechanism based on a sensor signal (opening signal) at the time of test driving of the EWG valve 1.
  • the “DUTY” is a term indicating a duty ratio.
  • the filter unit 3a converts a sensor signal input from the lift sensor 2a, that is, an analog voltage signal into a digital signal (detected voltage data), and performs median filter processing (digital signal processing) on the digital signal to control amount conversion unit Output to 3b.
  • the median filter process is a filter process that removes noise by extracting a median value for each predetermined number of data from detection voltage data that is time-series data.
  • the lift sensor 2a that outputs the sensor signal is likely to superimpose various noises because of the relationship provided in the EWG motor 2 attached to the engine. However, the filter unit 3a removes such noise and increases the lift amount (opening degree).
  • the detection voltage data shown more accurately is output to the control amount converter 3b.
  • moving average processing is generally used for digital signal processing for removing noise.
  • the filter unit 3a employs median filter processing.
  • a speed control unit 3g is provided in addition to the position control unit 3f, but the speed control unit 3g is superimposed on the actual lift amount in order to calculate the speed control amount using a differential value of the actual lift amount. Susceptible to noise.
  • median filter processing is employed instead of moving average processing because of such a speed control unit 3g.
  • the control amount conversion unit 3b converts the detected voltage data (voltage amount) into a lift amount (position).
  • the control amount conversion unit 3b includes, for example, a conversion table that shows the relationship between the detected voltage data and the lift amount, extracts a lift amount corresponding to the detected voltage data based on the conversion table, and sends it to the fully closed learning processing unit 3c. Output.
  • a conversion equation indicating the relationship between the detected voltage data and the lift amount may be stored in advance, and the lift amount corresponding to the detected voltage data may be extracted based on the conversion equation.
  • the fully closed learning processing unit 3c is a functional component that learns the lift amount (seat position) when the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat as the fully closed lift amount.
  • the fully closed lift amount varies according to the temperature of the EWG valve 1 and cannot be treated as a fixed value. Due to such circumstances, the fully-closed learning processing unit 3c is configured so that the valve body of the EWG valve 1 is controlled based on the IG ON signal and the actual lift amount (actual lift amount) input from the control amount conversion unit 3b.
  • the lift amount (sitting position) when seated on the seat is learned as the fully closed lift amount.
  • the fully closed lift amount has a long-term learning value and a short-term learning value.
  • the long-term learning value is a learning value acquired every time the engine is started, while the short-term learning value is a learning value acquired every time the valve body is seated. That is, when the fully closed learning processing unit 3c determines that the engine is started based on the IG ON signal, the fully closed lift amount when the valve body of the EWG valve 1 is first seated after starting the engine is determined as a long-term learning value.
  • the fully-closed learning processing unit 3c stores the fully-closed lift amount at that time as a short-term learned value every time the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat, regardless of the start of the engine.
  • the fully closed learning processing unit 3c acquires a long-term learning value by using an IG ON signal indicating engine start-up in addition to the actual lift amount (actual lift amount) input from the control amount conversion unit 3b.
  • the short-term learning value is acquired based only on the actual lift amount input from the control amount conversion unit 3b.
  • the fully closed learning processing unit 3c outputs the long-term learning value and the short-term learning value to the final lift amount setting unit 3e, and outputs only the short-term learning value to the correction unit 3d.
  • the correction unit 3d is a functional component that corrects the actual lift amount input from the control amount conversion unit 3b based on the short-term learning value input from the fully closed learning processing unit 3c. That is, the correction unit 3d calculates a lift amount (corrected lift amount) based on the short-term learned value by taking a difference between the actual lift amount and the short-term learned value, and uses the corrected lift amount as the position control unit 3f and Output to the speed controller 3g.
  • the final lift amount setting unit 3e is a target lift amount input from the engine ECU as one of the engine ECU information, a long-term learning value and a short-term learning value input from the fully closed learning processing unit 3c, and a correction unit 3d.
  • the final target lift amount (control target value) is set based on the corrected lift amount.
  • the target lift amount is a signal that designates the lift amount (opening degree) of the EWG valve 1 as a square-wave voltage value.
  • the final lift amount setting unit 3e applies a specific process to the target lift amount when the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat with respect to such a target lift amount. A final target lift amount that can be soft-landed is generated.
  • the final lift amount setting unit 3e divides the period from the start of movement (lowering with respect to the valve seat) until the valve body is seated until the seat is seated into two periods, the previous period and the subsequent period.
  • the final target lift amount (control target value) for soft landing on the valve seat is generated by moving the valve body relatively slowly in the subsequent period while lowering at the maximum speed in the previous period.
  • the final lift amount setting unit 3e sets a switching point (soft landing start lift amount) between the previous period and the subsequent period and a final stop target lift amount of the valve body based on the long-term learning value and the short-term learning value. .
  • the final target lift amount is a control target value (normal final target lift amount) for normally driving the EWG valve 1.
  • the final lift amount setting unit 3e generates a final target lift amount (test final target lift amount) for performing the test drive of the EWG valve 1 separately from the normal drive of the EWG valve 1. That is, the final lift amount setting unit 3e generates a test final target lift amount when a test signal generation instruction is input from the icing determination unit 3j.
  • the final target lift amount for the test is the one that maintains the test lift amount for a certain period of time after raising the lift amount to a predetermined test lift amount and then starts the soft landing. It is.
  • the position control unit 3f generates a position operation amount and outputs it to the speed control unit 3g. That is, the position control unit 3f performs a known PID process on the difference between the final target lift amount (control target value) input from the final lift amount setting unit 3e and the corrected lift amount input from the correction unit 3d.
  • the position operation amount is generated by The details of the PID processing, that is, the processing content, gain, and the like are appropriately set according to the performance (control performance) required in the control of the EWG valve 1.
  • the speed control unit 3g generates a speed operation amount based on the position operation amount input from the position control unit 3f and the correction lift amount input from the correction unit 3d, and outputs the speed operation amount to the DUTY setting unit 3h. That is, the speed control unit 3g performs a limiter process on the position operation amount input from the position control unit 3f, and performs a differentiation process on the correction lift amount input from the correction unit 3d.
  • the speed control unit 3g generates a speed operation amount by performing a known PID process on the difference between the position operation amount after the limiter process and the lift speed obtained by the differentiation process.
  • the processing content, gain, and the like are appropriately set according to the performance (control performance) required in the control of the EWG valve 1.
  • the drive circuit 3i is a pulse drive type motor drive circuit. That is, the drive circuit 3i converts DC power into PWM power based on a PWM (Pulse Width Modulation) signal input as a control signal from the DUTY setting unit 3h, and outputs the PWM power to the EWG motor 2 as a drive signal. To do.
  • the drive signal generated by the drive circuit 3i based on the normal final target lift amount described above is a normal drive signal
  • the drive signal generated by the drive circuit 3i based on the final test target lift amount is a test drive. Signal.
  • the DUTY setting unit 3h is a PWM signal generator that generates the PWM signal based on the speed operation amount input from the speed control unit 3g. Further, the DUTY setting unit 3h has a function (DUTY limiter) for performing a limiter process on the speed operation amount. That is, the DUTY setting unit 3h generates a PWM signal that restricts the upper limit of the duty ratio of the PWM signal, that is, the maximum rotation speed of the EWG motor 2, by performing a limiter process on the speed operation amount. Further, when a DUTY restriction instruction is input from the icing determination unit 3j, the DUTY setting unit 3h limits the DUTY of the PWM signal to a predetermined value regardless of the speed operation amount input from the speed control unit 3g.
  • DUTY limiter for performing a limiter process on the speed operation amount. That is, the DUTY setting unit 3h generates a PWM signal that restricts the upper limit of the duty ratio of the PWM signal, that is, the maximum rotation speed of
  • the icing determination unit 3j includes an IG ON signal, an engine water temperature signal (temperature signal) and a water temperature sensor failure signal input from the engine ECU, an actual lift amount input from the control amount conversion unit, and a final lift amount setting unit 3e.
  • the test signal generation instruction and the DUTY restriction instruction described above are generated based on the final target lift amount input from the above.
  • the icing determination unit 3j is an abnormality determination unit in the present embodiment.
  • the icing determination unit 3j determines that the engine is started based on the IG ON signal, the test signal generation that instructs to generate the test target lift amount prior to the final target lift amount related to the normal drive of the EWG valve 1 is generated.
  • the instruction is output to the final lift amount setting unit 3e.
  • the icing determination unit 3j determines whether or not the icing abnormality of the drive mechanism of the EWG valve 1 has occurred based on the actual lift amount at the time of the test driving of the EWG valve 1 based on the target lift amount for testing. When this occurs, a DUTY restriction instruction is output to the DUTY setting unit 3h.
  • the above is the configuration of the valve system and the valve control device according to the present embodiment.
  • the valve control device in the present embodiment is a control device that uses an EWG valve 1 (waist gate valve) provided as an accessory to the supercharger as a control target valve.
  • EWG valve 1 wipe gate valve
  • the basic operation (normal operation) of the EWG control unit 3 (valve control device) in the present embodiment is to generate a drive signal based on the target lift amount and the sensor signal based on the feedback control method. Then, by operating the EWG motor 2 based on this drive signal, the opening degree of the EWG valve 1 is adjusted along the target lift amount.
  • the EWG control unit 3 performs a test operation prior to such a basic operation (normal operation) when the engine is started.
  • a test operation it is determined whether or not icing abnormality has occurred in the drive mechanism of the EWG valve 1, that is, the EWG motor 2 and the coupling mechanism, and the operation of the EWG motor 2 is controlled based on the determination result.
  • the basic operation normal operation
  • the test operation will be described first, and then the test operation will be described.
  • the final lift amount setting unit 3e has a target lift amount input from the engine ECU (upper control system), a long-term learning value and a short-term learning value input from the fully-closed learning processing unit 3c, and correction in normal driving of the EWG valve 1.
  • a final target lift amount (control target value) for normal driving is set based on the corrected lift amount input from the unit 3d. That is, the final lift amount setting unit 3e uses the long-term learning value and the short-term learning value for the target lift amount, which is a square-wave voltage signal, so that the falling portion and the fully closed time when the EWG valve 1 is fully closed are used.
  • the normal final target lift amount Ma as shown in FIG. 3 is generated by correcting the low level part that specifies the lift amount.
  • a waveform A indicated by a one-dot chain line indicates a change in the actual lift amount with respect to the normal final target lift amount Ma.
  • the final lift amount setting unit 3e sets the start lift amount (soft landing start lift amount Lk) and the target stop lift amount Lt when the valve body of the EWG valve 1 is soft landing with respect to the valve seat for a long period of time. Based on the learning value, the short-term learning value, and the specified value (constant), settings are made as follows.
  • the final lift amount setting unit 3e monitors the correction lift amount sequentially input from the correction unit 3d, and When the corrected lift amount coincides with the soft landing start lift amount Lk, a control target value that reaches the stop target lift amount Lt with a constant inclination (speed) is output.
  • the soft landing start lift amount Lk and the stop target lift amount Lt are defined by the long-term learning value, the short-term learning value, and the specified value (constant), but the corrected lift amount is the actual lift amount and the short-term learning as described above.
  • the soft landing start lift amount Lk and the stop target lift amount Lt are substantially defined by only the long-term learning value and the specified value (constant).
  • the filter unit 3a sequentially samples the sensor signal (analog signal) input from the lift sensor 2a and converts it into detection voltage data (digital signal), and performs median filtering on the detection voltage data. Since the noise component derived from the sensor signal superimposed on the detection voltage data is removed by the median filter processing, the detection voltage data becomes a signal indicating the lift amount more accurately.
  • the detected voltage data (voltage amount) from which noise has been removed by the median filter processing is converted into a lift amount by the control amount conversion unit 3b and output to the fully closed learning processing unit 3c, the correction unit 3d, and the icing determination unit 3j. Is done.
  • the fully closed learning processing unit 3c uses the IG ON signal input from the engine ECU as a trigger signal, and among the actual lift amounts sequentially input from the control amount conversion unit 3b every time the engine is started, the EWG valve 1
  • the lift amount when the valve body is seated on the valve seat is learned as a long-term learning value. That is, the fully-closed learning processing unit 3c determines that the engine is started based on the IG ON signal, and the fully-closed learning processing unit 3c determines whether or not the valve body of the EWG valve 1 is seated on the valve seat.
  • the amount of fully closed lift is acquired and updated as a short-term learning value.
  • the fully closed learning processing unit 3c stores the long-term learning value in the nonvolatile memory when the engine is stopped, and outputs the stored long-term learning value as the initial value of the short-term learning value when the engine is next started. To do.
  • the long-term learning value and the short-term learning value acquired by such learning processing are provided to the final lift amount setting unit 3e and used to generate the above-described final target lift amount, while the short-term learning value is supplied to the correction unit 3d. Supplied. Then, in the correction unit 3d, the corrected lift amount is generated by subtracting the short-term learning value from the actual lift amount.
  • the position control unit 3f generates a position operation amount based on the difference between the final target lift amount and the corrected lift amount, and outputs the position operation amount to the speed control unit 3g.
  • the speed control unit 3g corrects the position operation amount and the correction.
  • a speed manipulated variable is generated based on the difference from the differential value of the lift amount.
  • the DUTY setting unit 3h generates a PWM signal whose duty ratio is set according to the speed operation amount and outputs the PWM signal to the drive circuit 3i.
  • the drive circuit 3i has a peak value drive signal according to the PWM signal.
  • the EWG motor 2 is driven. Since a speed limiter is set in the speed control unit 3g and a DUTY limiter is set in the DUTY setting unit 3h, the maximum rotation speed of the EWG motor 2 is reliably limited within an allowable range.
  • the test operation for the basic operation is as follows. That is, when the test signal generation instruction is input from the icing determination unit 3j, the final lift amount setting unit 3e generates a test target lift amount Mb as shown in FIG.
  • the icing determination unit 3j determines that the engine is started based on the IG ON signal, it outputs a test signal generation instruction to the final lift amount setting unit 3e. Therefore, the target lift amount for testing Mb is a normal one as shown in FIG. It is generated prior to the final target lift amount Ma.
  • Such a test target lift amount Mb is obtained by raising the EWG valve 1 from the lift amount at the time of starting the engine to a predetermined test lift amount L1, and then setting the test lift amount L1 for a predetermined period (determination period T1). It is made to be in a fully closed state after a soft landing period T2 that is maintained over a period of time and then descends at a constant speed. That is, the test target lift amount Mb is a rising portion m1 that rapidly increases from the initial startup value to the test lift amount L1, a flat portion m2 that maintains the test lift amount L1 over a certain period T1, and a soft landing. It consists of a soft landing part m3 that descends at a constant speed over a period T2.
  • the icing determination unit 3j generates an EWG by generating a final target lift amount (stop target lift amount) similar to the test target lift amount Mb when the engine start / stop is determined based on the IG ON signal. Valve 1 is fully closed. Therefore, the lift amount (startup initial value) when the engine is started is a lift amount corresponding to the fully closed state of the EWG valve 1.
  • the icing determination unit 3j determines whether or not an icing abnormality has occurred in the drive mechanism of the EWG valve 1 by evaluating the actual lift amount sequentially input from the control amount conversion unit 3b as follows. That is, as shown in the second waveform in FIG. 4, the icing determination unit 3j has a predetermined engine coolant temperature (cooling water temperature) based on an engine coolant temperature signal (temperature signal) input from the engine ECU. It is determined whether the temperature is higher than the threshold temperature (freezing temperature). When the cooling water temperature is equal to or lower than the freezing temperature, the elapse of the evaluation period Th (predetermined period) by the determination timer is started in synchronization with the ascending portion m1, as shown in the third waveform in FIG. The evaluation period Th is a period slightly shorter than the predetermined period T1 in the above-described test target lift amount Mb.
  • the icing determination unit 3j determines whether or not the difference is within a predetermined evaluation threshold value R.
  • the icing determination unit 3j determines the result of the icing determination at the timing when the evaluation period Th (predetermined period) by the determination timer is completed, as shown in the fourth waveform in FIG.
  • the speed that the speed control unit 3g outputs to the DUTY setting unit 3h The operation amount is the maximum value.
  • the DUTY setting unit 3h generates a PWM signal having a maximum duty ratio (100%) over the evaluation period Th and outputs it to the drive circuit 3i as shown in the waveform in the fifth stage of FIG. .
  • the icing determination unit 3j When the evaluation period Th is completed and it is determined that the icing abnormality is found, the icing determination unit 3j outputs an instruction to stop the generation of the test target lift amount Mb to the final lift amount setting unit 3e. As a result, the final lift amount setting unit 3e stops generating the test target lift amount Mb as shown in the uppermost waveform in FIG. 4, and finally outputs the corrected lift amount input from the correction unit 3d at the time of the stop. Set the target lift amount.
  • the icing determination unit 3j outputs a duty limit instruction to the DUTY setting unit 3h, thereby reducing the duty ratio of the PWM signal output to the drive circuit 3i as shown in the fifth waveform in FIG.
  • the maximum duty ratio (100%) is changed to the minimum duty ratio (0%). That is, when the icing abnormality is determined, the icing determination unit 3j stops the generation of the test drive signal and the normal drive signal.
  • the EWG motor 2 continuously operates with the drive signal having the maximum amplitude corresponding to the maximum duty ratio (100%). It is possible to avoid the risk of damage.
  • the icing determination unit 3j does not perform the above-described tracking determination, and shows the waveform at the bottom in FIG. Furthermore, when the determination timer completes the elapse of the evaluation period Th, the maximum duty ratio (100%) is changed to a predetermined intermediate duty ratio (for example, 40%) instead of the minimum duty ratio (0%). This intermediate duty ratio corresponds to the level of the drive signal that can be continuously supplied to the EWG motor 2.
  • the operation of the EWG motor 2 is not completely stopped, but an intermediate duty ratio (for example, 40%) that does not damage even if continuously supplied. Since the EWG motor 2 is actuated by the drive signal based on it, it is possible to avoid the possibility of damage to the EWG motor 2, and the EWG motor 1 is actuated to adjust the opening degree of the EWG valve 1 although the operating speed is reduced. Is possible.
  • the EWG control unit 3 determines the icing abnormality of the drive mechanism of the EWG valve 1 and performs the control processing of the EWG motor 2 in the case of the icing abnormality. It can be solved by. Therefore, once the icing determination unit 3j determines that the cooling water temperature of the engine has become higher than the icing temperature based on the engine water temperature signal even if the icing abnormality is once determined, the icing determination unit 3j A generation start instruction for the final target lift amount Ma is output, and a DUTY restriction release instruction is output to the DUTY setting unit 3h. As a result, the normal final target lift amount Ma is generated as shown in FIG. 4, and the EWG control unit 3 shifts from the test operation to the basic operation (normal operation). Note that the target lift amount at the time of resuming the generation is a corrected lift amount set when the generation of the test target lift amount Mb is stopped.
  • the duty ratio of the PWM signal is limited to a predetermined intermediate duty ratio, but when the EWG valve 1 changes from the icing state to the deicing state.
  • the actual lift amount starts to approach the final target lift amount, and when the duty ratio of the PWM signal at this time is smaller than the above-mentioned limited intermediate duty ratio by an absolute value, the icing determination unit 3j releases the DUTY limit
  • the instruction is output to the DUTY setting unit 3h to release the duty ratio restriction.
  • the EWG valve 1 (waist gate valve) is the control target valve, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to various valves other than the EWG valve 1 (waist gate valve) in the engine, that is, various flow control valves and on-off valves.
  • the icing determination unit 3j determines icing abnormality, but the present invention is not limited to this.
  • the final lift amount setting unit 3e may have the function of the icing determination unit 3j.
  • the present invention is not limited to this.
  • the position operation amount and the speed operation amount may be limited to a minimum value.

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Abstract

　バルブの開度信号及びエンジンの起動信号に基づいてバルブの駆動機構を制御するバルブ制御装置であって、起動信号に基づいてエンジンの起動を判定すると、バルブの通常駆動に関する通常駆動信号の生成に先立って、バルブを試験駆動させる試験駆動信号を生成する駆動信号生成部と、試験駆動時における開度信号に基づいて駆動機構の異常を判定する異常判定部とを備え、駆動信号生成部は、異常判定部が駆動機構の異常を判定すると、試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止する。

Description

バルブ制御装置及びバルブシステム
　本発明は、バルブ制御装置及びバルブシステムに関する。
　本願は、２０１５年３月２６日に、日本に出願された特願２０１５－０６４６７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　周知のように、ウエストゲートバルブは、過給機におけるエンジン排ガスの迂回経路に設けられた制御弁の一種であり、エンジンに供給される燃焼空気の過給圧を適正に制御するものである。例えば下記特許文献１には、ウエストゲートバルブの駆動機構に異常が生じた場合に、エアバイパスバルブを制御することにより上記異常に対処する過給機付き内燃機関のウエストゲートバルブ制御装置が開示されている。
日本国特開２００４－３３２６１３号
　ところで、特許文献１の技術は、排気系にエアバイパスバルブが設けられたエンジンに適用可能なものであり、よってエアバイパスバルブを備えていないエンジンには適用できない。したがって、エアバイパスバルブの有無に関わりなくウエストゲートバルブの駆動機構の異常に対処することが可能な技術の開発が切望されている。
　本発明に係る態様は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、エアバイパスバルブ等の別のバルブを用いることなく対象となるバルブの駆動機構の異常に対処できるバルブ制御装置及びバルブシステムを提供することを目的とする。
　上記技術課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明に係る一態様のバルブ制御装置は、バルブの開度信号及びエンジンの起動信号に基づいてバルブの駆動機構を制御するバルブ制御装置であって、起動信号に基づいてエンジンの起動を判定すると、バルブの通常駆動に関する通常駆動信号の生成に先立って、バルブを試験駆動させる試験駆動信号を生成する駆動信号生成部と、試験駆動時における開度信号に基づいて駆動機構の異常を判定する異常判定部とを備え、駆動信号生成部は、異常判定部が駆動機構の異常を判定すると、試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止する。
（２）上記（１）に記載の態様において、異常判定部は、エンジンの冷却水温度を示す温度信号に基づいて冷却水温度が氷結温度以下か否かを判断し、冷却水温度が氷結温度以下であり、かつ、所定期間に亘ってバルブの開度が試験駆動時における制御目標値に追従していない場合に、駆動機構の氷結異常を判定してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の態様において、異常判定部は、エンジンの冷却水温度を検出する温度センサの異常を示すセンサ故障信号に基づいて温度センサが異常か否かを判断し、温度センサが異常な場合には、駆動機構に連続供給可能なレベルの駆動信号を駆動信号生成部に生成させてもよい。
（４）上記（１）～（３）いずれか１つに記載の態様において、駆動信号生成部は、起動信号に基づいてエンジンの停止を判定すると、バルブを全閉状態とする駆動信号を生成してもよい。
（５）上記（２）～（４）いずれか１つに記載の態様において、駆動信号生成部は、異常判定部が氷結異常を判定すると、試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止し、その後、温度信号に基づいて冷却水温度が氷結温度より高くなったと判断すると、通常駆動信号の生成を再開してもよい。
（６）上記（１）～（５）いずれか１つに記載の態様において、バルブは、エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブであってもよい。
（７）本発明に係る一態様のバルブシステムは、上記バルブと、上記駆動機構と、上記（１）～（６）いずれか１つに記載のバルブ制御装置とを備える。
　本発明に係る態様によれば、バルブの通常駆動信号の生成に先立ってバルブを試験駆動させる試験駆動信号を生成し、当該試験駆動信号を用いた試験駆動時の開度信号に基づいて駆動機構の異常を判定し、駆動機構が異常な場合には試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止する。そのため、エアバイパスバルブ等の別のバルブを用いることなく、対象となるバルブの駆動機構の異常に対処できるバルブ制御装置及びバルブシステムを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るバルブシステムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバルブ制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバルブ制御装置の制御動作を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態における全閉学習処理を示すタイミングチャートである。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
　本実施形態に係るバルブシステム及びバルブ制御装置は、図１に示すように、ＥＷＧバルブ１、ＥＷＧモータ２及びＥＷＧ制御部３を備える。なお、本実施形態における上記「ＥＷＧ」は「Electric Waste Gate」の略である。
　ＥＷＧバルブ１は、過給機におけるエンジン排ガスの迂回経路に設けられたウエストゲートバルブであり、エンジンに供給される燃焼空気の過給圧を調節する。すなわち、ＥＷＧバルブ１の開度が上昇すると過給圧は減少し、一方、ＥＷＧバルブ１の開度が低下すると過給圧は上昇する。このようなＥＷＧバルブ１は、所定の連結機構を介してＥＷＧモータ２と機械的に接続されており、ＥＷＧモータ２の駆動力によって開度が調節（操作）される。
　ここで、ＥＷＧバルブ１の開度は、ＥＷＧバルブ１における弁体の弁座に対する位置（リフト量）によって規定される物理量である。すなわち、リフト量が大きくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が大きくなると、ＥＷＧバルブ１の開度は上昇し、一方、リフト量が小さくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が小さくなると、ＥＷＧバルブ１の開度は下降する。
　ＥＷＧモータ２は、上記ＥＷＧバルブ１を駆動するアクチュエータであり、例えば直流モータである。このＥＷＧモータ２は、上記ＥＷＧバルブ１のリフト量を示す電圧をセンサ信号（電圧信号）として出力するリフトセンサ２ａを備えている。このようなＥＷＧモータ２は、ＥＷＧ制御部３から入力される駆動信号に基づいて作動し、ＥＷＧバルブ１の開度を操作する。なお、ＥＷＧモータ２は上述した連結機構とともに、本実施形態における駆動機構を構成している。また、上記センサ信号は、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）の開度を示す開度信号である。
　ＥＷＧ制御部３は、本実施形態におけるバルブ制御装置であり、上記ＥＷＧモータ２を制御することによってＥＷＧバルブ１の開度を操作させる。このＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵにおける１つの制御機能要素であり、エンジンＥＣＵにおいて上位制御系を構成する上位制御機能要素から各種の情報（エンジンＥＣＵ情報）を取得すると共に上記リフトセンサ２ａからセンサ信号を取得し、これらエンジンＥＣＵ情報及びセンサ信号に基づいて駆動信号を生成することによりＥＷＧモータ２を制御する。
　上記エンジンＥＣＵ情報は、ＥＷＧ制御部３の外部に設けられたエンジンＥＣＵの指示信号やエンジンの作動状態を示す信号であり、例えば目標リフト量、ＩＧ ＯＮ信号、エンジン水温信号及び水温センサ故障信号等である。このようなＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵ情報とＥＷＧバルブ１における実際のリフト量（実リフト量）とに基づいてＥＷＧモータ２をフィードバック制御する。
　上記目標リフト量は、ＥＷＧバルブ１の開度目標を示す制御目標値である。上記ＩＧＯＮ信号は、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号、つまりエンジンの起動状態を示す起動信号である。また、エンジン水温信号は、エンジンに備えられた水温センサ（温度センサ）によって検出されるエンジンの冷却水温度を示す信号である。さらに、水温センサ故障は、上記水温センサが故障したことを示す信号である。
　このようなＥＷＧ制御部３は、図２に示されているように、フィルタ部３ａ、制御量変換部３ｂ、全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ、最終リフト量設定部３ｅ、位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ、駆動回路３ｉ及び氷結判定部３ｊを機能構成要素として備えている。
　これら機能構成要素のうち、氷結判定部３ｊを除くフィルタ部３ａ、制御量変換部３ｂ、全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ、最終リフト量設定部３ｅ、位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉは、ＩＧ ＯＮ信号（起動信号）に基づいて前記エンジンの起動を判定すると、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）の通常駆動に関する通常駆動信号の生成に先立って、ＥＷＧバルブ１を試験駆動させるための試験駆動信号を生成する駆動信号生成部を構成している。また、氷結判定部３ｊは、ＥＷＧバルブ１の試験駆動時におけるセンサ信号（開度信号）に基づいて駆動機構の異常を判定する異常判定部に相当する。なお、上記「ＤＵＴＹ」は、デューティ比を示す用語である。
　フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号つまりアナログの電圧信号をデジタル信号（検出電圧データ）に変換すると共に当該デジタル信号にメディアンフィルタ処理（デジタル信号処理）を施して制御量変換部３ｂに出力する。上記メディアンフィルタ処理は、時系列データである検出電圧データについて所定データ数毎の中央値（メディアン）を抽出することによりノイズ除去を行うフィルタ処理である。センサ信号を出力するリフトセンサ２ａは、エンジンに付帯するＥＷＧモータ２に設けられる関係で各種ノイズが重畳し易いが、フィルタ部３ａは、このようなノイズを除去してリフト量（開度）をより正確に示す検出電圧データを制御量変換部３ｂに出力する。
　ここで、ノイズを除去するためのデジタル信号処理には一般に移動平均処理が用いられるが、メディアンフィルタ処理は移動平均処理よりもノイズ除去性能が高いので、フィルタ部３ａではメディアンフィルタ処理を採用している。本実施形態では、位置制御部３ｆに加えて速度制御部３ｇを備えているが、速度制御部３ｇは、実リフト量の微分値を用いて速度制御量を演算するために実リフト量に重畳したノイズの影響を受け易い。本実施形態では、このような速度制御部３ｇを備える関係で、移動平均処理ではなくメディアンフィルタ処理を採用している。
　制御量変換部３ｂは、上記検出電圧データ（電圧量）をリフト量（位置）に変換する。
　この制御量変換部３ｂは、例えば検出電圧データとリフト量との関係を示す変換テーブルを備え、当該変換テーブルに基づいて検出電圧データに相当するリフト量を抽出して全閉学習処理部３ｃに出力する。なお、上記変換テーブルに代えて、検出電圧データとリフト量との関係を示す変換式を予め記憶し、当該変換式に基づいて検出電圧データに相当するリフト量を抽出してもよい。
　全閉学習処理部３ｃは、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する機能構成要素である。上記全閉リフト量は、ＥＷＧバルブ１の温度に応じて変動するため固定値として扱うことができない。この全閉学習処理部３ｃは、このような事情から、ＩＧ ＯＮ信号、また制御量変換部３ｂから入力される実際のリフト量（実リフト量）に基づいて、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する。
　ここで、上記全閉リフト量には、長期学習値と短期学習値とがある。長期学習値はエンジンの起動毎に取得される学習値であり、一方、短期学習値は、弁体の着座毎に取得される学習値である。すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断すると、当該エンジンの起動後においてＥＷＧバルブ１の弁体が最初に着座した際の全閉リフト量を長期学習値として記憶する。一方、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの起動に関わりなく、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値として記憶する。
　全閉学習処理部３ｃは、制御量変換部３ｂから入力される実際のリフト量（実リフト量）に加えてエンジンの起動を示すＩＧ ＯＮ信号をも利用することにより長期学習値を取得すると共に、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量のみに基づいて短期学習値を取得する。このような全閉学習処理部３ｃは、長期学習値及び短期学習値を最終リフト量設定部３ｅに出力する一方、短期学習値のみを補正部３ｄに出力する。
　補正部３ｄは、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量を全閉学習処理部３ｃから入力される短期学習値に基づいて補正する機能構成要素である。すなわち、この補正部３ｄは、実リフト量と短期学習値との差分をとることにより短期学習値を基準としたリフト量（補正リフト量）を計算し、当該補正リフト量を位置制御部３ｆ及び速度制御部３ｇに出力する。
　最終リフト量設定部３ｅは、エンジンＥＣＵ情報の１つとしてエンジンＥＣＵから入力される目標リフト量、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値及び短期学習値、また補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて最終目標リフト量（制御目標値）を設定する。上記目標リフト量は、方形波状の電圧値としてＥＷＧバルブ１のリフト量（開度）を指定する信号である。最終リフト量設定部３ｅは、このような目標リフト量に対して、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に着座させる際の目標リフト量に特定の処理を施すことにより、弁体を弁座に対してソフトランディングさせ得る最終目標リフト量を生成する。
　すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、弁体が着座するために移動（弁座に対して降下）を開始してから着座させるまでの期間を前期間と後期間との２つの期間に分割し、前期間においては最高速度で降下させる一方、後期間では弁体を比較的緩やかに移動させて弁座に対してソフトランディングさせる最終目標リフト量（制御目標値）を生成する。また、最終リフト量設定部３ｅは、前期間と後期間との切替ポイント（ソフトランディング開始リフト量）及び弁体の最終的な停止目標リフト量を長期学習値及び短期学習値に基づいて設定する。
　ここで、上記最終目標リフト量は、ＥＷＧバルブ１を通常駆動させるための制御目標値（通常用最終目標リフト量）である。最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の通常駆動とは別に、ＥＷＧバルブ１を試験駆動させるための最終目標リフト量（試験用最終目標リフト量）を生成する。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、氷結判定部３ｊから試験信号生成指示が入力されると、試験用最終目標リフト量を生成する。詳細は後述するが、この試験用最終目標リフト量は、リフト量を所定の試験用リフト量まで上昇させた後に一定時間に亘って試験用リフト量を維持し、その後にソフトランディングを開始させるものである。
　位置制御部３ｆは、位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力する。すなわち、この位置制御部３ｆは、最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量（制御目標値）と補正部３ｄから入力される補正リフト量との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって位置操作量を生成する。なお、上記ＰＩＤ処理の詳細つまり処理内容やゲイン等については、ＥＷＧバルブ１の制御において必要とされる性能（制御性能）に応じて適宜設定される。
　速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量と補正部３ｄから入力される補正リフト量とに基づいて速度操作量を生成してＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する。すなわち、この速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量にリミッタ処理を施す一方、補正部３ｄから入力される補正リフト量に微分処理を施す。そして、速度制御部３ｇは、上記リミッタ処理後の位置操作量と上記微分処理によって得られたリフト速度との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって速度操作量を生成する。なお、速度制御部３ｇにおけるＰＩＤ処理についても、ＥＷＧバルブ１の制御において必要とされる性能（制御性能）に応じて処理内容やゲイン等が適宜設定される。
　ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉについては、便宜上、駆動回路３ｉについて先に説明する。この駆動回路３ｉは、パルス駆動方式のモータ駆動回路である。すなわち、この駆動回路３ｉは、ＤＵＴＹ設定部３ｈから制御信号として入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて直流電力をＰＷＭ電力に変換し、当該ＰＷＭ電力を駆動信号としてＥＷＧモータ２に出力する。なお、駆動回路３ｉが上述した通常用最終目標リフト量に基づいて生成する駆動信号は通常駆動信号であり、また駆動回路３ｉが試験用最終目標リフト量に基づいて生成する駆動信号は、試験駆動信号である。
　一方、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、上記速度制御部３ｇから入力される速度操作量に基づいて上記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生器である。また、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量にリミッタ処理を施す機能（ＤＵＴＹリミッタ）を有する。
　すなわち、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量にリミッタ処理を施すことにより、ＰＷＭ信号のデューティ比の上限つまりＥＷＧモータ２の最高回転速度を規制したＰＷＭ信号を生成する。また、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、氷結判定部３ｊからＤＵＴＹ制限指示が入力されると、速度制御部３ｇから入力される速度操作量に関わりなく、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹを所定値に制限する。
　また、氷結判定部３ｊは、エンジンＥＣＵから入力されるＩＧ ＯＮ信号、エンジン水温信号（温度信号）及び水温センサ故障信号、制御量変換部から入力される実リフト量、また最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量に基づいて、上述した試験信号生成指示及びＤＵＴＹ制限指示を生成する。この氷結判定部３ｊは、本実施形態における異常判定部である。
　すなわち、氷結判定部３ｊは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判定すると、ＥＷＧバルブ１の通常駆動に関する最終目標リフト量に先立って試験用目標リフト量を生成することを指示する試験信号生成指示を最終リフト量設定部３ｅに出力する。また、氷結判定部３ｊは、試験用目標リフト量に基づくＥＷＧバルブ１の試験駆動時における実リフト量に基づいてＥＷＧバルブ１の駆動機構の氷結異常が発生したか否かを判定し、氷結異常が発生した場合にはＤＵＴＹ制限指示をＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する。なお、このような氷結判定部３ｊについては、以下の動作説明で詳細を説明する。
　以上が本実施形態に係るバルブシステム及びバルブ制御装置の構成である。本実施形態におけるバルブ制御装置は、過給機に付帯して設けられるＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）を制御対象バルブとする制御装置である。
　次に、このように構成されたバルブシステム及びバルブ制御装置の動作について、図３及び図４をも参照して詳しく説明する。
　本実施形態におけるＥＷＧ制御部３（バルブ制御装置）の基本動作（通常動作）は、フィードバック制御手法に基づいて目標リフト量とセンサ信号とに基づいて駆動信号を生成することである。そして、この駆動信号に基づいてＥＷＧモータ２が操作されることによって、ＥＷＧバルブ１の開度が目標リフト量に沿って調節される。
　また、ＥＷＧ制御部３は、エンジンの起動時において、このような基本動作（通常動作）に先行して試験動作を行う。この試験動作では、上述したＥＷＧバルブ１の駆動機構、つまりＥＷＧモータ２及び連結機構に氷結異常が発生したか否かが判定され、当該判定結果に基づいてＥＷＧモータ２の動作が制御される。以下の動作説明では、説明の都合上、基本動作（通常動作）を先に説明し、この後に試験動作について説明する。
　最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の通常駆動において、エンジンＥＣＵ（上位制御系）から入力される目標リフト量、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値及び短期学習値並びに補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて通常駆動用の最終目標リフト量（制御目標値）を設定する。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、方形波状の電圧信号である目標リフト量について、長期学習値及び短期学習値を用いることによりＥＷＧバルブ１を全閉させる際の立下り部及び全閉時のリフト量を指定するローレベル部を修正することにより、図３に示すような通常用最終目標リフト量Ｍａを生成する。
　なお、この図３において、一点鎖線で示す波形Ａは、通常用最終目標リフト量Ｍａに対する実リフト量の変化を示している。
　より具体的には、最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に対してソフトランディングさせる際の開始リフト量（ソフトランディング開始リフト量Ｌk）及び停止目標リフト量Ｌtを長期学習値、短期学習値及び規定値（定数）に基づいて以下のように設定する。
　　　　　　　Ｌk＝長期学習値－短期学習値＋規定値
　　　　　　　Ｌt＝長期学習値－短期学習値－規定値
　そして、最終リフト量設定部３ｅは、補正部３ｄから順次入力される補正リフト量を監視し、当該補正リフト量が上記ソフトランディング開始リフト量Ｌkに一致すると、一定の傾斜（速度）で停止目標リフト量Ｌtに到達する制御目標値を出力する。
　ここで、ソフトランディング開始リフト量Ｌk及び停止目標リフト量Ｌtは長期学習値、短期学習値及び規定値（定数）によって規定されるが、補正リフト量は、上述したように実リフト量と短期学習値との差分として与えられるものなので、ソフトランディング開始リフト量Ｌk及び停止目標リフト量Ｌtは、実質的には長期学習値及び規定値（定数）のみによって規定される量である。なお、補正リフト量ではなく実リフト量を取り込むように最終リフト量設定部３ｅを構成した場合には、ソフトランディング開始リフト量Ｌkは（長期学習値＋規定値）、また停止目標リフト量Ｌtは（長期学習値－規定値）となり、長期学習値及び規定値（定数）のみによって規定される。
　一方、フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号（アナログ信号）を順次サンプリングして検出電圧データ（デジタル信号）に変換し、当該検出電圧データにメディアンフィルタ処理を施す。このメディアンフィルタ処理によって検出電圧データに重畳しているセンサ信号に由来するノイズ成分が除去されるので、検出電圧データは、リフト量をより正確に示す信号となる。そして、上記メディアンフィルタ処理によってノイズが除去された検出電圧データ（電圧量）は、制御量変換部３ｂにおいてリフト量に変換されて全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ及び氷結判定部３ｊに出力される。
　そして、全閉学習処理部３ｃは、エンジンＥＣＵから入力されるＩＧ ＯＮ信号をトリガー信号として、エンジンが起動する度に制御量変換部３ｂから順次入力される実リフト量のうち、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量を長期学習値として学習する。すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断し、また、全閉学習処理部３ｃは、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値として取得・更新する。
　なお、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの停止時に長期学習値を不揮発性メモリに保存し、次にエンジンが起動した際には、上記保存した長期学習値を短期学習値の初期値として出力する。
　このような学習処理によって取得された長期学習値及び短期学習値は最終リフト量設定部３ｅに提供されて、上述した最終目標リフト量の生成に利用され、一方、短期学習値は補正部３ｄに供給される。そして、補正部３ｄでは、実リフト量から短期学習値が減算されて補正リフト量が生成される。
　そして、位置制御部３ｆは、最終目標リフト量と補正リフト量との差分に基づいて位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力し、当該速度制御部３ｇは、上記位置操作量と補正リフト量の微分値との差分に基づいて速度操作量を生成する。そして、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、デューティ比が上記速度操作量に応じて設定されたＰＷＭ信号を生成して駆動回路３ｉに出力し、当該駆動回路３ｉは、ＰＷＭ信号に応じた波高値の駆動信号を生成してＥＷＧモータ２を駆動する。なお、速度制御部３ｇには速度リミッタが設定され、またＤＵＴＹ設定部３ｈにはＤＵＴＹリミッタが設定されているので、ＥＷＧモータ２の最高回転速度は許容範囲内に確実に制限される。
　このような基本動作（通常動作）に対して、試験動作は以下の通りである。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、氷結判定部３ｊから試験信号生成指示が入力されると、同じく図３に示すような試験用目標リフト量Ｍｂを生成する。氷結判定部３ｊはＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判定すると、試験信号生成指示を最終リフト量設定部３ｅに出力するので、試験用目標リフト量Ｍｂは、図３に示すように通常用最終目標リフト量Ｍａに先行して生成される。
　このような試験用目標リフト量Ｍｂは、ＥＷＧバルブ１をエンジン起動時のリフト量から所定の試験用リフト量Ｌ1まで上昇させた後、当該試験用リフト量Ｌ1を所定の期間（判定期間Ｔ1）に亘って維持し、その後に一定速度で降下するソフトランディング期間Ｔ2を経て全閉状態とさせるものである。すなわち、試験用目標リフト量Ｍｂは、起動初期値から試験用リフト量Ｌ1まで急激に上昇させる上昇部ｍ１と、一定期間Ｔ1に亘って試験用リフト量Ｌ1を維持する平坦部ｍ２と、ソフトランディング期間Ｔ2に亘って一定速度で降下するソフトランディング部ｍ３からなる。
　なお、氷結判定部３ｊは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動停止を判定した場合に、上記試験用目標リフト量Ｍｂと同様な最終目標リフト量（停止目標リフト量）を生成することによりＥＷＧバルブ１を全閉状態とする。したがって、エンジン起動時のリフト量（起動初期値）は、ＥＷＧバルブ１の全閉状態に相当するリフト量である。
　ＥＷＧバルブ１の駆動機構（ＥＷＧモータ２及び連結機構）に氷結異常が発生していない場合、上述した試験用目標リフト量Ｍｂに基づいて位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉが上述した基本動作（通常動作）時と同様に作動することにより、実リフト量は、図３に示すように試験用目標リフト量Ｍｂに沿って変化する。しかしながら、ＥＷＧバルブ１の駆動機構に氷結異常が発生している場合には、図４の最上段に示すように、試験用目標リフト量Ｍｂに沿って変化しない。
　氷結判定部３ｊは、制御量変換部３ｂから順次入力される実リフト量を以下のように評価することにより、ＥＷＧバルブ１の駆動機構に氷結異常が発生したか否かを判定する。
　すなわち、氷結判定部３ｊは、図４の第２段目の波形に示すように、エンジンＥＣＵから入力されるエンジン水温信号（温度信号）に基づいてエンジンの冷却水の温度（冷却水温）が所定のしきい値温度（氷結温度）より高いか否かを判定する。冷却水温が氷結温度以下の場合には、図４の第３段目の波形に示すように上昇部ｍ１に同期して判定タイマによる評価期間Ｔh（所定期間）の経時を開始する。なお、この評価期間Ｔhは、上述した試験用目標リフト量Ｍｂにおける一定期間Ｔ1よりも若干短い期間である。
　そして、氷結判定部３ｊは、上記判定タイマによる評価期間Ｔhの経時を開始すると、最終リフト量設定部３ｅから入力される試験用目標リフト量Ｍｂと制御量変換部から入力される実リフト量との差分が所定の評価しきい値Ｒの範囲内に収まっているか否かを判定（追従判定）する。ＥＷＧバルブ１の駆動機構に氷結異常が発生している場合、駆動機構は氷結によってＥＷＧバルブ１の開度を操作し得ない状態にあるので、上記追従判定の結果は「Ｎｏ」となる。そして、氷結判定部３ｊは、図４の第４段目の波形に示すように、上記判定タイマによる評価期間Ｔh（所定期間）の経時が完了したタイミングで氷結判定の結果を確定させる。
　ここで、上記評価期間Ｔhでは、実リフト量（図４の最上段の波形Ａ）が試験用目標リフト量Ｍｂに全く追従していないので、速度制御部３ｇがＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する速度操作量は最大値となる。この結果として、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、図４の第５段目の波形に示すように、評価期間Ｔhに亘って最大デューティ比（１００％）のＰＷＭ信号を生成して駆動回路３ｉに出力する。
　氷結判定部３ｊは、このような評価期間Ｔhが完了して氷結異常であることが確定すると、最終リフト量設定部３ｅに対して試験用目標リフト量Ｍｂの生成中止指示を出力する。この結果、最終リフト量設定部３ｅは、図４の最上段の波形に示すように試験用目標リフト量Ｍｂの生成を中止すると共に、当該中止時に補正部３ｄから入力された補正リフト量を最終目標リフト量に設定する。
　また、氷結判定部３ｊは、ＤＵＴＹ設定部３ｈに対してＤＵＴＹ制限指示を出力することにより、図４の第５段目の波形に示すように、駆動回路３ｉに出力するＰＷＭ信号のデューティ比を最大デューティ比（１００％）から最小デューティ比（０％）に変更させる。すなわち、氷結判定部３ｊは、氷結異常が確定すると、試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止させる。
　このような氷結異常が確定した際の対応によれば、ＥＷＧモータ２が最大デューティ比（１００％）に対応する最大振幅の駆動信号で連続的に作動することが回避されるので、ＥＷＧモータ２の損傷の虞を回避することが可能である。
　また、このような試験動作において、氷結判定部３ｊは、水温センサ故障信号によってエンジンにおける水温センサの異常が通知されると、上記追従判定を行うことなく、図４における最下段の波形に示すように、判定タイマが評価期間Ｔhの経時を完了した時点で最大デューティ比（１００％）を最小デューティ比（０％）ではなく、所定の中間的なデューティ比（例えば４０％）に設定変更する。この中間的なデューティ比は、ＥＷＧモータ２に連続供給可能な駆動信号のレベルに相当するものである。
　このような水温センサ故障時の対応によれば、ＥＷＧモータ２の作動を完全に停止させるのではなく、連続的に供給しても損傷することが無い中間的なデューティ比（例えば４０％）に基づく駆動信号でＥＷＧモータ２を作動させるので、ＥＷＧモータ２の損傷の虞を回避することが可能であると共に、作動速度は低下するもののＥＷＧモータ２を作動させてＥＷＧバルブ１の開度を調節することが可能である。
　ＥＷＧ制御部３は、以上のようにしてＥＷＧバルブ１の駆動機構の氷結異常の判定と氷結異常の場合におけるＥＷＧモータ２の制御処理を行うが、氷結異常は、エンジンの周囲温度が上昇することによって解消され得る。したがって、氷結判定部３ｊは、氷結異常が一旦確定しても、エンジン水温信号に基づいてエンジンの冷却水温が氷結温度よりも高くなったことを判定すると、最終リフト量設定部３ｅに対して通常用最終目標リフト量Ｍａの生成開始指示を出力すると共に、ＤＵＴＹ設定部３ｈに対してＤＵＴＹ制限解除指示を出力する。これによって、図４に示すように通常用最終目標リフト量Ｍａが生成され、よってＥＷＧ制御部３は、試験動作から基本動作（通常動作）に移行する。なお、このような生成再開時の目標リフト量は、試験用目標リフト量Ｍｂの生成中止時に設定された補正リフト量である。
　なお、上述したように水温センサが故障している場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比は所定の中間的なデューティ比に制限されるが、ＥＷＧバルブ１が氷結状態から解氷状態に状態変化すると、実リフト量は最終目標リフト量に近づき始め、このときのＰＷＭ信号のデューティ比が上記の制限した所定の中間的なデューティ比よりも絶対値で下回ると、氷結判定部３ｊは、ＤＵＴＹ制限解除指示をＤＵＴＹ設定部３ｈに出力してデューティ比の制限を解除させる。
　したがって、このような本実施形態によれば、通常用最終目標リフト量Ｍａに先行して生成した試験用目標リフト量Ｍｂを用いてＥＷＧバルブ１の氷結異常を評価するので、別のバルブを用いることなく、ＥＷＧバルブ１の駆動機構の氷結異常に対処することが可能である。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）を制御対象バルブとしたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、エンジンにおけるＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）以外の各種バルブ、つまり各種の流量調節弁や開閉弁に適用可能である。
（２）上記実施形態では、氷結判定部３ｊにおいて氷結異常を判定したが、本発明はこれに限定されない。例えば氷結判定部３ｊの機能を最終リフト量設定部３ｅに持たせてもよい。　
（３）上記実施形態では、氷結異常が確定した際に最大デューティ比（１００％）を最小デューティ比（０％）に変更したが、本発明はこれに限定されない。例えばデューティ比に代えて、あるいはデューティ比に加えて位置操作量や速度操作量を最小値に制限してもよい。
　１　ＥＷＧバルブ（バルブ）
　２　ＥＷＧモータ（駆動機構）
　２ａ　リフトセンサ
　３　ＥＷＧ制御部
　３ａ　フィルタ部
　３ｂ　制御量変換部
　３ｃ　全閉学習処理部
　３ｄ　補正部
　３ｅ　最終リフト量設定部
　３ｆ　位置制御部
　３ｇ　速度制御部
　３ｈ　ＤＵＴＹ設定部
　３ｉ　駆動回路
　３ｊ　氷結判定部（異常判定部）

Claims (7)

  1. 　バルブの開度信号及びエンジンの起動信号に基づいて前記バルブの駆動機構を制御するバルブ制御装置であって、
    　前記起動信号に基づいて前記エンジンの起動を判定すると、前記バルブの通常駆動に関する通常駆動信号の生成に先立って、前記バルブを試験駆動させる試験駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
    　前記試験駆動時における前記開度信号に基づいて前記駆動機構の異常を判定する異常判定部とを備え、
    　前記駆動信号生成部は、前記異常判定部が前記駆動機構の異常を判定すると、前記試験駆動信号及び前記通常駆動信号の生成を中止する
    ことを特徴とするバルブ制御装置。
  2. 　前記異常判定部は、前記エンジンの冷却水温度を示す温度信号に基づいて前記冷却水温度が氷結温度以下か否かを判断し、前記冷却水温度が前記氷結温度以下であり、かつ、所定期間に亘って前記バルブの開度が前記試験駆動時における制御目標値に追従していない場合に、前記駆動機構の氷結異常を判定する
    ことを特徴とする請求項１記載のバルブ制御装置。
  3. 　前記異常判定部は、前記エンジンの冷却水温度を検出する温度センサの異常を示すセンサ故障信号に基づいて前記温度センサが異常か否かを判断し、前記温度センサが異常な場合には、前記駆動機構に連続供給可能なレベルの駆動信号を前記駆動信号生成部に生成させる
    ことを特徴とする請求項１または２記載のバルブ制御装置。
  4. 　前記駆動信号生成部は、前記起動信号に基づいて前記エンジンの停止を判定すると、
    　前記バルブを全閉状態とする駆動信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載のバルブ制御装置。
  5. 　前記駆動信号生成部は、前記異常判定部が氷結異常を判定すると、前記試験駆動信号及び前記通常駆動信号の生成を中止し、その後、前記温度信号に基づいて前記冷却水温度が氷結温度より高くなったと判断すると、前記通常駆動信号の生成を再開する
    ことを特徴とする請求項２～４のいずれか一項記載のバルブ制御装置。
  6. 　前記バルブは、前記エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブである
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のバルブ制御装置。
  7. 　前記バルブと、
    　前記駆動機構と、
    　請求項１～６のいずれか一項記載のバルブ制御装置と
    　を備える
    ことを特徴とするバルブシステム。
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