WO2016163001A1 - アクチュエータの制御装置、アクチュエータ、バルブ駆動装置およびアクチュエータの制御方法 - Google Patents

アクチュエータの制御装置、アクチュエータ、バルブ駆動装置およびアクチュエータの制御方法 Download PDF

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actuator
control unit
reference position
engine
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敏 川村
波多野　健太
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an actuator control device for driving a driving object such as a valve, an actuator, a valve drive device, and an actuator control method.
  • the intake vortex control valve is driven to the reference position by an actuator when the engine is stopped, and the reference position is learned from the opening value of the intake vortex control valve detected by the position sensor.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to increase the frequency of learning the reference position and improve the accuracy of the reference position.
  • the actuator control device includes a feedback control unit that feedback-controls the actuator so that the position of the shaft detected by the position sensor approaches the target position using the reference position in the axial direction of the shaft, and the engine of the vehicle A position learning unit that learns the reference position when the driving is not disturbed during the driving period.
  • the frequency of learning the reference position can be increased.
  • the accuracy can be improved.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a control device for a wastegate actuator according to the first embodiment.
  • 4 is a flowchart illustrating an operation performed by the control device for the wastegate actuator according to the first embodiment.
  • 3 is a diagram illustrating a hardware configuration example of a control apparatus for a wastegate actuator according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structural example of the control apparatus of the wastegate actuator which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a WG actuator 1 according to the first embodiment.
  • the turbocharger has a configuration in which a turbine is rotated by exhaust gas from an engine, a compressor connected coaxially with the turbine is driven, and intake air is compressed and supplied to the engine.
  • a WG valve 2 for allowing exhaust gas to escape from the exhaust passage 100 to the bypass passage 101 is installed on the upstream side of the exhaust passage 100.
  • the WG actuator 1 opens and closes the WG valve 2 to open the exhaust passage 100 to the bypass passage 101.
  • the rotational speed of the turbine is controlled by adjusting the exhaust gas inflow amount.
  • the fully closed state of the WG valve 2 is indicated by a solid line, and the fully open state is indicated by a two-dot chain line.
  • the WG actuator 1 includes a DC motor 4 serving as a drive source, a shaft 13 that opens and closes the WG valve 2, and a screw mechanism 12 that converts the rotational motion of the DC motor 4 into linear motion of the shaft 13.
  • the DC motor 4 includes a rotor 6 having a plurality of magnets 5 magnetized in N and S poles, and a stator 8 around which a coil 7 is wound.
  • a brush 11 b is connected to the end of the coil 7.
  • One end side of the rotor 6 is rotatably supported by a bearing portion 14, and a commutator 9 is fixed to the other end side.
  • the rotor 6 has a hole for arranging the shaft 13, a female screw portion 12 a is formed on the inner peripheral surface of the hole, and a male screw portion 12 b is formed on the outer peripheral surface of the shaft 13.
  • the male threaded portion 12b is screwed into the female threaded portion 12a and coupled to convert the rotational motion of the rotor 6 into the linear motion of the shaft 13.
  • the female screw portion 12a and the male screw portion 12b constitute a screw mechanism 12.
  • One end side of the shaft 13 passes through the housing 15 and is connected to the WG valve 2 via the link mechanism 3.
  • a position sensor 16 for detecting the position of the shaft 13 in the axial direction is installed.
  • the link mechanism 3 has two plates 3a and 3b.
  • a shaft 13 is attached to one end side of the plate 3a, and one end side of the plate 3b is rotatably attached to a fulcrum 3c on the other end side.
  • the WG valve 2 is attached to the other end of the plate 3b.
  • the shaft 13 is formed with two planes and functions as the rotation restricting portion 13a.
  • a guide portion 15a such as a two-plane is formed on the inner peripheral surface of the hole of the housing 15 that penetrates the shaft 13 in accordance with the shape of the rotation restricting portion 13a.
  • a stopper 15b that protrudes toward the shaft 13 is formed at the end of the guide portion 15a.
  • a plate that functions as the stopper 15c is installed at the end of the screw mechanism 12, and the end surface of the shaft 13 that functions as the abutting portion 13c abuts against the stopper 15c, so that the shaft 13 is further closed in the valve closing direction. Restrict movement.
  • a hole that is smaller than the outer diameter of the shaft 13 passes through the plate that functions as the stopper 15 c of the shaft 13, and the sensor shaft 17 is passed through the hole, and the end surface of the sensor shaft 17 contacts the end surface of the shaft 13. Touch. Accordingly, the sensor shaft 17 also reciprocates in accordance with the axial reciprocation of the shaft 13.
  • a sensor magnet 18 is fixed to the sensor shaft 17, and the magnetic flux density passing through the position sensor 16 is also changed by changing the position of the sensor magnet 18 with respect to the position sensor 16 as the shaft 13 reciprocates. Change.
  • the position sensor 16 is a Hall element, a magnetoresistive element, or the like, detects a magnetic flux density that changes as the shaft 13 reciprocates, converts it to an analog signal indicating the actual stroke position of the shaft 13, and outputs the analog signal.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the control device 20.
  • the control device 20 mainly has a function of controlling the WG actuator 1 to adjust the opening degree of the WG valve 2 and a function of learning the reference position of the WG actuator 1.
  • the function of the control device 20 is configured to be realized as one function of the engine control unit.
  • the control device 20 may be configured as an independent electronic control unit or the WG actuator 1. May be incorporated as a circuit board.
  • the engine control unit includes an engine control unit 21 and a control device 20, and illustration and description of other components are omitted.
  • the control device 20 includes a feedback control unit 22, a motor driver 23, an A / D converter 24, and a position learning unit 30.
  • the position learning unit 30 includes a position learning start determination unit 31, a position learning control unit 32, and a reference position detection unit 33.
  • the engine control unit 21 outputs the target stroke position of the shaft 13 to the feedback control unit 22.
  • the engine control unit 21 designates the target stroke position with reference to the reference position of the shaft 13.
  • the reference position corresponds to the position of the shaft 13 when the WG valve 2 is fully closed, and is notified from the reference position detection unit 33 to the engine control unit 21.
  • the engine control unit 21 outputs vehicle information indicating the state of the vehicle to the position learning start determination unit 31.
  • vehicle information includes, for example, information indicating an engine driving state and a state indicating an engine load.
  • Information indicating the driving state of the engine includes information on an on / off state of an ignition (IG) key indicating that the engine has started or stopped.
  • Information indicating the engine load includes information indicating engine idling, vehicle deceleration, or acceleration. When the engine load is low, such as when idling or decelerating, the WG valve 2 is driven in the valve closing direction. When the engine load is high, such as during acceleration, the WG valve 2 is driven in the valve opening direction.
  • the A / D converter 24 receives the analog signal of the actual stroke position of the shaft 13 output from the position sensor 16, converts it into a digital signal of the actual stroke position, and outputs it to the feedback control unit 22 and the reference position detection unit 33.
  • the feedback control unit 22 feedback-controls the stroke position of the shaft 13 so that the actual stroke position received from the A / D converter 24 approaches the target stroke position received from the engine control unit 21.
  • PID control in which the opening degree of the WG valve 2 connected to the shaft 13 is adjusted by feedback control of the stroke position of the shaft 13, the feedback control unit 22 determines the target stroke position and the actual stroke position.
  • the deviation is calculated, the operation amounts of the proportional term, the integral term, and the differential term according to the deviation are obtained to calculate the drive duty, and a PWM (Pulse Width Modulation) control signal corresponding to the drive duty is generated to generate the motor driver 23.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the actual stroke position received from the A / D converter 24 by the feedback control unit 22 is corrected using the reference position of the shaft 13 notified from the reference position detection unit 33, Used for feedback control. Thereby, highly accurate feedback control based on the reference position can be performed.
  • the feedback control unit 22 receives an instruction from the position learning control unit 32 to move the shaft 13 to the reference position, that is, a position corresponding to the fully closed position of the WG valve 2 for the position learning process of learning the reference position.
  • the normal feedback control described above is interrupted, and a PWM control signal for moving the shaft 13 in accordance with an instruction from the position learning control unit 32 is generated and output to the motor driver 23.
  • the motor driver 23 performs on / off control of the voltage applied to the DC motor 4 in accordance with the PWM control signal received from the feedback control unit 22 and adjusts the current supplied to the DC motor 4.
  • the position learning start determination unit 31 determines whether or not to start the position learning process based on the vehicle information received from the engine control unit 21, and if it determines that the position learning process starts, the position learning control unit 32 is notified. For example, when the IG key changes from the off state to the on state and the engine starts, when the IG key changes from the on state to the off state and the engine stops, and when the engine is running and the engine load is below a predetermined threshold At this time, the position learning start determination unit 31 determines to start the position learning process. In this example, when the engine is idling or when the vehicle is decelerating, the engine load is determined to be equal to or less than a predetermined threshold, but the present invention is not limited to this.
  • the level of the engine load may be determined based on the engine speed or the opening of the throttle valve.
  • the target stroke position indicated by the engine control unit 21 is the fully closed position of the WG valve 2 or a position close to the fully closed position.
  • the position learning control unit 32 When the position learning control unit 32 receives the notification of the start of the position learning process from the position learning start determination unit 31, the position learning control unit 32 gives an instruction to move the shaft 13 to the reference position, that is, a position corresponding to the fully closed position of the WG valve 2. 22 to output. Further, the position learning control unit 32 outputs an instruction to detect the reference position to the reference position detection unit 33.
  • the reference position detection unit 33 When receiving the reference position detection instruction from the position learning control unit 32, the reference position detection unit 33 receives the actual stroke position of the shaft 13 that is moving by the position learning process from the A / D converter 24, and determines the reference position. To detect. The reference position detection unit 33 notifies the detected reference position to the engine control unit 21 and the feedback control unit 22.
  • the position learning control unit 32 gives an instruction to move the shaft 13 to a position corresponding to the fully closed position of the WG valve 2 to the feedback control unit 22.
  • the feedback control unit 22 moves the shaft 13 in the valve closing direction to pull it into the housing 15, and presses the WG valve 2 against the valve seat so as to be fully closed.
  • the reference position detector 33 detects the actual stroke position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 in this state as the fully closed reference position.
  • the reference position detection unit 33 determines the fully closed state using, for example, the following method.
  • the reference position detection unit 33 detects the actual stroke detected this time by the position sensor 16.
  • the difference between the position and the actual stroke position before one sampling is equal to or less than a predetermined value and the drive duty calculated by the feedback control unit 22 is equal to or less than the predetermined value continues continuously for a predetermined period, Judge that there is.
  • the reference position detection unit 33 calculates an average value of the actual stroke positions detected by the position sensor 16 during the predetermined period, and detects a position represented by the average value as a fully closed reference position.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the position learning unit 30.
  • the feedback control unit 22 performs feedback control in parallel with the operation of the position learning unit 30 along the flowchart of FIG.
  • the position learning start determination unit 31 receives vehicle information from the engine control unit 21 (step ST1), and determines whether or not to start the position learning process based on the vehicle information (step ST2).
  • the position learning start determination unit 31 determines to start the position learning process
  • the position learning start determination unit 31 outputs a start notification to the position learning control unit 32 (step ST2 “YES”).
  • the position learning control unit 32 that has received the start notification outputs an instruction to move the shaft 13 to a position corresponding to the fully closed position of the WG valve 2 to the feedback control unit 22 and also outputs an instruction to detect the reference position to the reference position. It outputs to the detection part 33 (step ST3).
  • the feedback control unit 22 interrupts normal feedback control, performs position learning control, and moves the shaft 13 to the fully closed position.
  • the reference position detector 33 receives the actual stroke position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 with the shaft 13 moved to the fully closed position via the A / D converter 24, and detects it as the reference position (step). ST4).
  • the reference position detection unit 33 outputs the detected reference position to the engine control unit 21 and the feedback control unit 22. Note that after the reference position is detected by the reference position detector 33, the feedback controller 22 returns to normal feedback control.
  • step ST2 “NO” the position learning process instruction is notified from the position learning start determination unit 31 to the position learning control unit 32. Therefore, the feedback control unit 22 continues normal feedback control.
  • the position learning process when the IG key is turned on, the reference position of the shaft 13 can be learned before the vehicle travels, that is, before the WG actuator 1 is used. Therefore, feedback control can be performed with high accuracy. Further, by performing the position learning process when the IG key is turned off, the reference position of the shaft 13 is learned before the vehicle next travels, that is, before the WG actuator 1 is used next time. be able to. Therefore, feedback control can be performed with high accuracy.
  • the position learning process may be performed when the IG key is turned on and when the IG key is turned off, or only one of them may be performed.
  • the position learning process is performed while the vehicle is traveling, in addition to at least one of the vehicle before and after the vehicle travels, even when the mechanical parts are warmed and deformed due to thermal expansion, the reference position is shifted. The reference position corresponding to the deviation can be learned. Therefore, feedback control can be performed with higher accuracy than when the reference position is learned only before or after the vehicle travels.
  • the timing at which the position learning process is performed while the vehicle is running is a timing at which the engine load becomes equal to or less than the threshold value
  • the original target stroke position instructed from the engine control unit 21 to the feedback control unit 22 is the fully closed WG valve 2. Even if the WG valve 2 is fully closed for the position learning process, the normal operation of the turbocharged engine is not hindered.
  • the timing at which the engine load becomes equal to or less than the threshold is not limited to idling and deceleration, and may be any time that does not interfere with normal operation of the turbocharged engine.
  • the position learning process is performed while the vehicle is traveling in addition to at least one of the vehicle before and after the vehicle travel.
  • the position learning process is performed only while the vehicle is traveling. You may make it the structure to carry out.
  • the control device 20 the example in which the reference position is used for alignment between the target stroke position and the actual stroke position has been described.
  • the use of the reference position is not limited to this.
  • the control device 20 sets the soft landing start target position of the shaft 13 with reference to the reference position, and the actual stroke position of the shaft 13 is fully closed from the soft landing start target position. It is also possible to reduce the impact when the WG valve 2 is fully closed by starting the deceleration of the shaft 13 when it comes to the vehicle.
  • the motor driver 23 includes a switching element that turns on and off the voltage applied to the DC motor 4.
  • the feedback control unit 22, the A / D converter 24, and the position learning unit 30 are realized by a processor 41 that executes a program stored in the memory 40.
  • the processor 41 is a processing circuit such as a CPU or a system LSI.
  • the memory 40 stores an engine load threshold for determining the start of the position learning process, a reference position detected by the reference position detection unit 33, and the like.
  • a plurality of processors and a plurality of memories may execute the above functions in cooperation.
  • the control device 20 of the WG actuator 1 uses the reference position in the axial direction of the shaft 13 so that the position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 approaches the target position. Since the feedback control unit 22 that performs feedback control of the actuator 1 and the position learning unit 30 that learns the reference position when the vehicle engine is operating without interfering with the operation, the configuration is provided. The frequency of learning the reference position can be increased, and the accuracy of the reference position can be improved.
  • the position learning unit 30 is operated by the vehicle engine.
  • the feedback control unit 22 is instructed to move the shaft 13 to the fully closed position of the WG valve 2, and the position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 is learned as the reference position.
  • the fully closed position of the WG valve 2 is used as the reference position of the shaft 13.
  • the fully open position of the WG valve 2 is used as the reference position of the shaft 13. Also good.
  • the WG valve 2 is not fully closed or fully opened. 2 can be fully opened.
  • the position learning process may be started based on the vehicle information at a timing when the engine becomes a heavy load such as during vehicle acceleration.
  • the original target stroke position instructed from the engine control unit 21 to the feedback control unit 22 is the fully open position of the WG valve 2 or a position close to the fully open position.
  • the position learning start determination unit 31 determines to start the position learning process when the engine load is higher than a predetermined threshold based on the vehicle information received from the engine control unit 21.
  • the reference position can be learned even when the WG valve 2 is fully opened to warm the catalyst that purifies the exhaust gas.
  • the position learning control unit 32 gives an instruction to move the shaft 13 to a position corresponding to the fully opened position of the WG valve 2 to the feedback control unit 22.
  • the feedback control unit 22 moves the shaft 13 in the valve opening direction to push the shaft 13 out of the housing 15 according to the instruction from the position learning control unit 32, and presses the link mechanism 3 against the stopper 19 to make it fully open.
  • the reference position detection unit 33 detects the actual stroke position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 as a fully open reference position.
  • the reference position detection unit 33 determines the fully open state using, for example, the following method. In a state where the instruction to move the shaft 13 to the fully open position of the WG valve 2 is issued from the position learning control unit 32 to the feedback control unit 22, the reference position detection unit 33 detects the actual actual stroke position detected by the position sensor 16. And the actual stroke position before one sampling is equal to or less than a predetermined value, and the state where the drive duty calculated by the feedback control unit 22 is equal to or less than the predetermined value continues continuously for a predetermined period. judge. The reference position detector 33 calculates an average value of the actual stroke positions detected by the position sensor 16 during the predetermined period, and detects a position represented by the average value as a fully open reference position.
  • FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the control device 20 of the WG actuator 1 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same or corresponding parts as those in FIG. 5
  • the WG actuator 1 which is a control object of the control device 20 according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, FIG.
  • a position corresponding to the fully closed position of the WG valve 2 is used as the reference position of the shaft 13 will be described as an example.
  • the engine control unit 21a of the second embodiment outputs the target stroke position of the shaft 13 not only to the feedback control unit 22 but also to the position learning start determination unit 31a. In addition, the engine control unit 21a outputs information indicating the on / off state of the ignition key to the position learning start determination unit 31a as vehicle information.
  • the position learning start determination unit 31a determines whether or not the engine is in operation based on vehicle information indicating the on / off state of the ignition key received from the engine control unit 21a. In addition, the position learning start determination unit 31a determines the position when the target stroke position from the engine control unit 21a is within a predetermined range from the fully closed position, which is the reference position, during a period in which the engine is operating. It is determined that the learning process is started. Then, a position learning process start notification is output from the position learning start determination unit 31 a to the position learning control unit 32.
  • the predetermined range from the reference position is a range for determining whether the target stroke position is the fully closed position of the WG valve 2 or a position close to the fully closed position as described in the first embodiment, for example. Even if the WG valve 2 is fully closed for the learning process, it does not interfere with normal operation of the turbocharged engine.
  • the feedback learning unit 32 When the position learning control unit 32 receives the notification of the start of the position learning process from the position learning start determination unit 31a, the feedback learning unit gives an instruction to move the shaft 13 to the reference position, that is, the position corresponding to the fully closed position of the WG valve 2. 22 to output. Further, the position learning control unit 32 outputs an instruction to detect the position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 as a reference position to the reference position detection unit 33.
  • the reference position detector 33 detects the position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 as the reference position when the feedback controller 22 moves the shaft 13 to a position corresponding to the fully closed position of the WG valve 2. To do.
  • the position learning unit 30 is operated by the engine of the vehicle.
  • the target position is within a predetermined range from the fully closed position during a predetermined period
  • an instruction to move the shaft 13 to the fully closed position is given to the feedback control unit 22 and the shaft 13 detected by the position sensor 16 is detected. Since the position is learned as the reference position, the frequency of learning the reference position can be increased compared to the conventional case, and the accuracy of the reference position can be improved. Further, when the position learning process is performed, the normal operation of the turbocharged engine is not hindered, and consequently, the traveling vehicle is not affected.
  • the fully closed position of the WG valve 2 is used as the reference position of the shaft 13, but conversely, the fully open position of the WG valve 2 may be used as the reference position of the shaft 13.
  • the position learning start determination unit 31a determines to start the position learning process when the target stroke position from the engine control unit 21a is within a predetermined range from the fully open position that is the reference position.
  • the position learning control unit 32 outputs an instruction to move the shaft 13 to the reference position, that is, a position corresponding to the fully opened position of the WG valve 2, to the feedback control unit 22, and uses the position of the shaft 13 detected by the position sensor 16 as a reference.
  • An instruction to detect the position is output to the reference position detection unit 33.
  • the frequency of learning the reference position can be increased compared to the conventional case, and the accuracy of the reference position can be improved. Further, when the position learning process is performed, the normal operation of the turbocharged engine is not hindered, and consequently, the traveling vehicle is not affected.
  • the WG valve is exemplified as an example of the driven object driven by the actuator according to the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and the exhaust gas recirculation (EGR) valve mounted on the engine or a variable is not limited thereto. It may be a movable vane or the like attached to a capacity (VG; Variable Geometry) turbocharger.
  • VG Variable Geometry
  • the actuator control device learns the reference position of the shaft during engine operation, it is suitable for use in an actuator control device affected by temperature changes.

Abstract

　アクチュエータの制御装置は、車両のエンジンが運転している期間において当該運転を妨害しないときにシャフトの基準位置を学習し、当該学習した基準位置を用いて位置センサにより検出されるシャフトの位置が目標位置に近づくようフィードバック制御する。

Description

アクチュエータの制御装置、アクチュエータ、バルブ駆動装置およびアクチュエータの制御方法
　この発明は、バルブなどの駆動対象物を駆動するアクチュエータの制御装置、アクチュエータ、バルブ駆動装置およびアクチュエータの制御方法に関するものである。
　アクチュエータにより駆動対象物を駆動する場合、アクチュエータと駆動対象物との位置関係を学習することは、高精度な駆動制御を行う上で重要である。例えば特許文献１に係る基準開度位置学習装置においては、エンジン停止時にアクチュエータにより吸気渦流制御弁を基準位置へ駆動し、位置センサにより検出される吸気渦流制御弁の開度値より基準位置を学習していた。
　しかしながら、上記特許文献１のようにエンジン停止時に位置学習を行うだけでは、機構部品が暖まり、熱膨張により変形すると、基準位置がずれるという課題があった。そこで、特許文献２に係る制御弁開閉制御装置においては、エンジンの運転中に吸気渦流制御弁が基準位置へ駆動されたとき、位置センサにより検出される吸気渦流制御弁の開度値より基準位置を学習していた。
特開２００９－６２８３３号公報 特開２０１０－１６８９０９号公報
　駆動対象物は、エンジンの運転中に頻繁に基準位置へ駆動されるとは限らない。そのため、上記特許文献２のようにエンジンの運転中に駆動対象物が基準位置へ駆動された機会を利用して基準位置を学習する構成にしたとしても、駆動対象物が基準位置へ駆動されなければ、熱膨張による変形などによって基準位置がずれるという課題が依然として存在する。
　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、基準位置を学習する頻度を高め、基準位置の精度向上を図ることを目的とする。
　この発明に係るアクチュエータの制御装置は、シャフトの軸方向における基準位置を用いて、位置センサにより検出されるシャフトの位置が目標位置に近づくようアクチュエータをフィードバック制御するフィードバック制御部と、車両のエンジンが運転している期間において当該運転を妨害しないときに基準位置を学習する位置学習部とを備えるものである。
　この発明によれば、車両のエンジンが運転している期間において当該運転を妨害しないときにシャフトの基準位置を学習するようにしたので、基準位置を学習する頻度を高めることができ、基準位置の精度向上を図ることができる。
この発明の実施の形態１に係るウエストゲートアクチュエータの構成例を示す断面図である。 実施の形態１に係るウエストゲートアクチュエータの制御装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るウエストゲートアクチュエータの制御装置が行う動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るウエストゲートアクチュエータの制御装置のハードウエア構成例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るウエストゲートアクチュエータの制御装置の構成例を示すブロック図である。
　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．
　この発明に係るアクチュエータを、車両に搭載されたターボチャージャ付きエンジンのウエストゲート（以下、ＷＧと称す）バルブを駆動するＷＧアクチュエータとして用いる場合を例にして説明する。
　図１は、実施の形態１に係るＷＧアクチュエータ１の構成例を示す断面図である。ターボチャージャは、エンジンからの排気ガスによってタービンを回転させ、このタービンと同軸で接続されたコンプレッサを駆動して吸気を圧縮しエンジンに供給する構成である。排気通路１００のタービン上流側には、排気ガスを排気通路１００からバイパス通路１０１へ逃がすＷＧバルブ２が設置されており、ＷＧアクチュエータ１がＷＧバルブ２を開閉して排気通路１００からバイパス通路１０１への排気ガス流入量を調整することにより、タービンの回転数を制御する。なお、図１では、ＷＧバルブ２の全閉状態を実線で示し、全開状態を二点鎖線で示す。
　ＷＧアクチュエータ１は、駆動源となる直流モータ４と、ＷＧバルブ２を開閉するシャフト１３と、直流モータ４の回転運動をシャフト１３の直線運動に変換するネジ機構１２とを備える。直流モータ４は、複数のＮ極とＳ極に着磁されたマグネット５を有するロータ６と、コイル７が巻回されたステータ８とを含む。コイル７の端部にはブラシ１１ｂが接続されている。ロータ６の一端側は軸受部１４によって回転自在に支持されており、他端側には整流子９が固定されている。
　外部端子１０に電圧が印加されると、この外部端子１０に接続しているブラシ１１ａを介し、整流子９を構成する複数の整流子片の中のブラシ１１ａと接触した整流子片に電流が流れ、この整流子片と電気的に接続したブラシ１１ｂを介してコイル７に電流が流れる。コイル７に通電することでステータ８がＮ極とＳ極に磁化し、そのステータ８がマグネット５のＮ極とＳ極と反発および吸引しあうことでロータ６が回転する。ロータ６の回転に伴って通電するコイル７が切り替わることにより、ステータ８の極も切り替わり、ロータ６が回転し続ける。電流の向きが逆になると、ロータ６の回転方向も逆になる。
　なお、図１では直流モータ４としてブラシ付きＤＣモータを使用しているが、ブラシレスＤＣモータを使用してもよい。
　ロータ６の内部にはシャフト１３を配置するための穴があいており、穴の内周面に雌ネジ部１２ａが形成され、シャフト１３の外周面に雄ネジ部１２ｂが形成されている。この雄ネジ部１２ｂが雌ネジ部１２ａにねじ込まれて結合され、ロータ６の回転運動をシャフト１３の直線運動に変換する。これら雌ネジ部１２ａと雄ネジ部１２ｂとでネジ機構１２が構成される。シャフト１３の一端側は、ハウジング１５を貫通し、リンク機構３を介してＷＧバルブ２と連結されている。シャフト１３の他端側には、このシャフト１３の軸方向における位置を検知する位置センサ１６などが設置されている。
　リンク機構３は、２枚のプレート３ａ，３ｂを有する。プレート３ａの一端側にシャフト１３が取り付けられ、他端側の支点３ｃにはプレート３ｂの一端側が回動自在に取り付けられている。このプレート３ｂの他端側にはＷＧバルブ２が取り付けられている。ロータ６の一方向への回転によってシャフト１３がハウジング１５の外へ押し出される方向に移動すると、プレート３ａも同方向に移動して、プレート３ｂとＷＧバルブ２が支点３ｃを中心に回動し、ＷＧバルブ２が開弁方向に動く。ロータ６の逆方向への回転によってシャフト１３がハウジング１５の内へ引き込まれる方向に移動すると、プレート３ａも同方向に移動して、プレート３ｂとＷＧバルブ２が支点３ｃを中心に回動し、ＷＧバルブ２が閉弁方向に動く。
　シャフト１３には、二平面などが形成されて回転規制部１３ａとして機能する。また、シャフト１３を貫通するハウジング１５の穴の内周面には、この回転規制部１３ａの形状に合わせて、二平面などのガイド部１５ａが形成されている。回転規制部１３ａとガイド部１５ａとが摺動することにより、ロータ６の回転に合わせてシャフト１３が回転運動するのを規制し、シャフト１３が直線移動するようサポートする。ガイド部１５ａの端部には、シャフト１３側に突出したストッパ１５ｂが形成されており、シャフト１３から突出した形状の当て部１３ｂがこのストッパ１５ｂに当接することにより、シャフト１３のこれ以上の開弁方向への直線移動を規制する。同様に、ネジ機構１２の端部にストッパ１５ｃとして機能するプレートが設置され、当て部１３ｃとして機能するシャフト１３の端面がストッパ１５ｃに当接することにより、シャフト１３のこれ以上の閉弁方向への移動を規制する。
　シャフト１３のストッパ１５ｃとして機能するプレートには、シャフト１３の外径より小さな穴が貫通しており、この穴にセンサ用シャフト１７が通され、センサ用シャフト１７の端面がシャフト１３の端面に当接する。これにより、シャフト１３の軸方向の往復運動に合わせてセンサ用シャフト１７も往復運動する。このセンサ用シャフト１７にはセンサ用マグネット１８が固定されており、シャフト１３の往復運動に伴って位置センサ１６に対するセンサ用マグネット１８の位置が変化することにより、位置センサ１６を通過する磁束密度も変化する。位置センサ１６は、ホール素子または磁気抵抗素子などであり、シャフト１３の往復運動に伴って変化する磁束密度を検出し、シャフト１３の実ストローク位置を示すアナログ信号に変換して出力する。
　図２は、制御装置２０の構成例を示すブロック図である。制御装置２０は、主に、ＷＧアクチュエータ１を制御してＷＧバルブ２の開度を調整する機能と、ＷＧアクチュエータ１の基準位置を学習する機能を備えている。なお、図示例では、制御装置２０の機能をエンジンコントロールユニットの一機能として実現するように構成しているが、制御装置２０を独立した電子制御ユニットとして構成してもよいし、あるいはＷＧアクチュエータ１の内部に回路基板として組み込んでもよい。
　エンジンコントロールユニットは、エンジン制御部２１と制御装置２０とを備えており、これら以外の構成については図示および説明を省略する。制御装置２０は、フィードバック制御部２２と、モータドライバ２３と、Ａ／Ｄコンバータ２４と、位置学習部３０とを備えている。位置学習部３０は、位置学習開始判定部３１と、位置学習制御部３２と、基準位置検出部３３とを備えている。
　エンジン制御部２１は、シャフト１３の目標ストローク位置を、フィードバック制御部２２へ出力する。実施の形態１においては、一例として、エンジン制御部２１がシャフト１３の基準位置を基準にして目標ストローク位置を指定する。基準位置は、ＷＧバルブ２を全閉したときのシャフト１３の位置に相当し、基準位置検出部３３からエンジン制御部２１へ通知される。
　また、エンジン制御部２１は、車両の状態を示す車両情報を、位置学習開始判定部３１へ出力する。車両情報は、例えばエンジンの駆動状態を示す情報、およびエンジン負荷を示す状態などである。エンジンの駆動状態を示す情報としては、エンジンが始動したことまたは停止したことを示すイグニッション（ＩＧ）キーのオンオフ状態の情報などがある。エンジン負荷を示す情報としては、エンジンのアイドリング、車両の減速または加速を示す情報などがある。アイドリング時および減速時などエンジン負荷が低いときにはＷＧバルブ２が閉弁方向へ駆動され、加速時などエンジン負荷が高いときにはＷＧバルブ２は開弁方向へ駆動されることになる。
　Ａ／Ｄコンバータ２４は、位置センサ１６が出力するシャフト１３の実ストローク位置のアナログ信号を受け取り、実ストローク位置のデジタル信号に変換して、フィードバック制御部２２および基準位置検出部３３へ出力する。
　フィードバック制御部２２は、Ａ／Ｄコンバータ２４から受け取った実ストローク位置がエンジン制御部２１から受け取った目標ストローク位置に近づくように、シャフト１３のストローク位置をフィードバック制御する。シャフト１３のストローク位置をフィードバック制御することにより、シャフト１３に連結されたＷＧバルブ２の開度が調整される例えばＰＩＤ制御を行う場合、フィードバック制御部２２は、目標ストローク位置と実ストローク位置との偏差を算出し、偏差に応じた比例項、積分項および微分項の各操作量を求めて駆動Ｄｕｔｙを算出し、駆動Ｄｕｔｙに対応するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号を生成してモータドライバ２３へ出力する。
　なお、実施の形態１においては、一例として、フィードバック制御部２２がＡ／Ｄコンバータ２４から受け取った実ストローク位置を、基準位置検出部３３から通知されたシャフト１３の基準位置を用いて補正し、フィードバック制御に用いる。これにより、基準位置を基準とした高精度なフィードバック制御を行うことができる。
　また、フィードバック制御部２２は、基準位置を学習する位置学習処理のためにシャフト１３を基準位置、つまりＷＧバルブ２の全閉位置に相当する位置へ移動させる指示を位置学習制御部３２から受け取ると、上述した通常時のフィードバック制御を中断して、位置学習制御部３２からの指示に応じてシャフト１３を移動させるＰＷＭ制御信号を生成しモータドライバ２３へ出力する。
　モータドライバ２３は、フィードバック制御部２２から受け取るＰＷＭ制御信号に応じて直流モータ４に印加する電圧をオンオフ制御し、直流モータ４へ通電する電流を調整する。
　位置学習開始判定部３１は、エンジン制御部２１から受け取った車両情報に基づいて位置学習処理を開始するか否かを判定し、位置学習処理を開始すると判定した場合にその旨を位置学習制御部３２へ通知する。例えばＩＧキーがオフ状態からオン状態になりエンジンが始動したとき、ＩＧキーがオン状態からオフ状態になりエンジンが停止したとき、およびエンジンが運転中であってエンジン負荷が予め定められた閾値以下のときに、位置学習開始判定部３１は位置学習処理を開始すると判定する。なお、この例では、エンジンがアイドリングしているときまたは車両が減速しているときを、エンジン負荷が予め定められた閾値以下になるときと判定するように構成するが、これに限定されるものではなく、エンジンの回転数またはスロットルバルブの開度などに基づいてエンジン負荷の高低を判定してもよい。エンジン負荷が予め定められた閾値以下になるとき、エンジン制御部２１の指示する目標ストローク位置はＷＧバルブ２の全閉位置、または全閉に近い位置になる。
　位置学習制御部３２は、位置学習開始判定部３１から位置学習処理の開始通知を受け取ると、シャフト１３を基準位置、つまりＷＧバルブ２の全閉位置に相当する位置へ移動させる指示をフィードバック制御部２２へ出力する。また、位置学習制御部３２は、基準位置を検出する指示を基準位置検出部３３へ出力する。
　基準位置検出部３３は、位置学習制御部３２から基準位置検出の指示を受け取った場合、この位置学習処理によって移動しているシャフト１３の実ストローク位置をＡ／Ｄコンバータ２４から受け取り、基準位置を検出する。基準位置検出部３３は、検出した基準位置をエンジン制御部２１およびフィードバック制御部２２へ通知する。
　ここで、全閉の基準位置検出方法の一例を説明する。
　位置学習制御部３２は、ＷＧバルブ２の全閉位置に相当する位置へシャフト１３を移動させる指示を、フィードバック制御部２２へ与える。フィードバック制御部２２は、位置学習制御部３２からの指示に従い、シャフト１３をハウジング１５へ引き込む閉弁方向に移動させ、ＷＧバルブ２を弁座に押し付けて全閉状態にする。基準位置検出部３３は、この状態において位置センサ１６により検出されるシャフト１３の実ストローク位置を、全閉基準位置として検出する。
　なお、基準位置検出部３３は、例えば下記のような方法を使用して全閉状態を判定する。位置学習制御部３２からフィードバック制御部２２へシャフト１３をＷＧバルブ２の全閉位置へ移動させる指示が出ている状態において、基準位置検出部３３は、位置センサ１６により検出された今回の実ストローク位置と１サンプリング前の実ストローク位置との差が所定値以下となり、フィードバック制御部２２により算出された駆動Ｄｕｔｙが所定値以下になる状態が連続して所定期間継続した場合に、全閉状態であると判定する。そして基準位置検出部３３は、当該所定期間に位置センサ１６により検出された実ストローク位置の平均値を算出し、この平均値で表される位置を全閉基準位置として検出する。
　図３は、位置学習部３０の動作を示すフローチャートである。以下、位置学習部３０による図３のフローチャートに沿った動作と並行して、フィードバック制御部２２がフィードバック制御を行っているものとする。
　位置学習開始判定部３１は、エンジン制御部２１から車両情報を受け取り（ステップＳＴ１）、その車両情報に基づいて位置学習処理を開始するか否かを判定する（ステップＳＴ２）。
　位置学習開始判定部３１は、位置学習処理を開始すると判定した場合に位置学習制御部３２へ開始通知を出力する（ステップＳＴ２“ＹＥＳ”）。この開始通知を受け取った位置学習制御部３２は、ＷＧバルブ２の全閉位置に相当する位置へシャフト１３を移動させる指示をフィードバック制御部２２へ出力すると共に、基準位置を検出する指示を基準位置検出部３３へ出力する（ステップＳＴ３）。フィードバック制御部２２は、位置学習処理の開始通知を受け取ると通常のフィードバック制御を中断して位置学習制御を実施し、シャフト１３を全閉位置に移動させる。基準位置検出部３３は、シャフト１３が全閉位置に移動した状態で位置センサ１６により検出されるシャフト１３の実ストローク位置を、Ａ／Ｄコンバータ２４を介して受け取り、基準位置として検出する（ステップＳＴ４）。基準位置検出部３３は、検出した基準位置をエンジン制御部２１とフィードバック制御部２２へ出力する。なお、基準位置検出部３３による基準位置の検出後、フィードバック制御部２２は通常のフィードバック制御に復帰する。
　一方、ステップＳＴ２において位置学習開始判定部３１が位置学習処理を開始しないと判定した場合（ステップＳＴ２“ＮＯ”）、位置学習開始判定部３１から位置学習制御部３２へ位置学習処理の指示が通知されないため、フィードバック制御部２２は通常のフィードバック制御を継続する。
　例えば、ＩＧキーがオン状態になったときに位置学習処理を実施することで、車両が走行する前に、つまりＷＧアクチュエータ１の使用前にシャフト１３の基準位置を学習することができる。よって、フィードバック制御を高精度に行うことができる。
　また、ＩＧキーがオフ状態になったときに位置学習処理を実施することで、次に車両が走行する前に、つまり次にＷＧアクチュエータ１が使用される前にシャフト１３の基準位置を学習することができる。よって、フィードバック制御を高精度に行うことができる。
　なお、ＩＧキーがオン状態になったとき、およびＩＧキーがオフ状態になったときにそれぞれ位置学習処理を実施するようにしてもよいし、いずれか一方のみ実施してもよい。
　さらに、車両の走行前または走行後の少なくとも一方に加え、車両の走行中にも位置学習処理を実施するようにしたので、機構部品が暖まり、熱膨張により変形して基準位置がずれた場合でも、そのずれに対応した基準位置を学習することができる。よって、車両の走行前または走行後のみに基準位置を学習する場合に比べて、フィードバック制御をより高精度に行うことができる。
　車両の走行中において位置学習処理を実施するタイミングは、エンジン負荷が閾値以下になるタイミングであるため、エンジン制御部２１からフィードバック制御部２２へ指示する本来の目標ストローク位置がＷＧバルブ２の全閉位置または全閉に近い位置であり、位置学習処理のためにＷＧバルブ２を全閉してもターボチャージャ付きエンジンの正常な運転を妨害することはない。なお、エンジン負荷が閾値以下になるタイミングは、アイドリング時および減速時に限定されるものではなく、ターボチャージャ付きエンジンの正常な運転を妨害しないときであればよい。
　なお、上記の制御装置２０においては、車両の走行前または走行後の少なくとも一方に加えて車両の走行中にも位置学習処理を実施する構成にしたが、車両の走行中のみ位置学習処理を実施する構成にしてもよい。
　また、上記の制御装置２０においては、基準位置を、目標ストローク位置と実ストローク位置の位置合わせに用いる例を説明したが、基準位置の用途はこれに限定されるものではない。例えばＷＧアクチュエータ１をソフトランディング制御する場合、制御装置２０は、基準位置を基準にしてシャフト１３のソフトランディング開始目標位置を設定し、シャフト１３の実ストローク位置がソフトランディング開始目標位置より全閉側にきたときにシャフト１３の減速を開始して、ＷＧバルブ２が全閉するときの衝撃を低減するようにしてもよい。
　次に、図４を用いて、制御装置２０のハードウエア構成例を説明する。
　モータドライバ２３は、直流モータ４に印加する電圧をオンオフするスイッチング素子などで構成される。フィードバック制御部２２、Ａ／Ｄコンバータ２４および位置学習部３０は、メモリ４０に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ４１により、実現される。プロセッサ４１は、ＣＰＵまたはシステムＬＳＩ等の処理回路である。メモリ４０は、上記プログラムの他、位置学習処理の開始を判定するエンジン負荷の閾値および基準位置検出部３３で検出された基準位置などを記憶している。なお、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実行してもよい。
　以上より、実施の形態１によれば、ＷＧアクチュエータ１の制御装置２０は、シャフト１３の軸方向における基準位置を用いて、位置センサ１６により検出されるシャフト１３の位置が目標位置に近づくようＷＧアクチュエータ１をフィードバック制御するフィードバック制御部２２と、車両のエンジンが運転している期間において当該運転を妨害しないときに基準位置を学習する位置学習部３０とを備える構成にしたので、従来に比べて基準位置を学習する頻度を高めることができ、基準位置の精度向上を図ることができる。
　また、実施の形態１によれば、フィードバック制御部２２において駆動対象物であるＷＧバルブ２の全閉位置をシャフト１３の基準位置として用いる場合、位置学習部３０は、車両のエンジンが運転している期間においてエンジン負荷が閾値以下のときに、シャフト１３をＷＧバルブ２の全閉位置に移動させる指示をフィードバック制御部２２に与え、位置センサ１６により検出されるシャフト１３の位置を基準位置として学習する構成にしたので、位置学習処理を行う際にターボチャージャ付きエンジンの正常な運転を妨害せず、ひいては走行中の車両に影響を与えることもない。
　なお、実施の形態１の位置学習部３０においては、ＷＧバルブ２の全閉位置をシャフト１３の基準位置として用いたが、反対に、ＷＧバルブ２の全開位置をシャフト１３の基準位置として用いてもよい。
　エンジン負荷が閾値以下になる低負荷のタイミングでは、ＷＧバルブ２が全閉状態でも全開状態でも、ターボチャージャ付きエンジンの正常な運転は妨害されないので、シャフト１３の基準位置を学習するためにＷＧバルブ２を全開することが可能である。
　また、ＷＧバルブ２の全開位置を基準位置として用いる場合、車両情報に基づいて、車両加速時などエンジンが高負荷になるタイミングで位置学習処理を開始するようにしてもよい。エンジンが高負荷になるタイミングにおいては、エンジン制御部２１からフィードバック制御部２２へ指示する本来の目標ストローク位置がＷＧバルブ２の全開位置または全開に近い位置であり、位置学習処理のためにＷＧバルブ２を全開してもターボチャージャ付きエンジンの正常な運転は妨害されない。例えば位置学習開始判定部３１は、エンジン制御部２１から受け取る車両情報に基づいて、エンジン負荷が予め定められた閾値より高い場合に位置学習処理を開始すると判定する。
　さらに、排気ガスを浄化する触媒を暖めるためにＷＧバルブ２を全開にする場合などにおいても、基準位置の学習が可能である。
　ここで、全開の基準位置検出方法の一例を説明する。この例では、ＷＧバルブ２を全開したときにリンク機構３に当接するストッパ１９を設け、シャフト１３のこれ以上の開弁方向への移動を規制する構成を前提とする。
　位置学習制御部３２は、ＷＧバルブ２の全開位置に相当する位置へシャフト１３を移動させる指示を、フィードバック制御部２２へ与える。フィードバック制御部２２は、位置学習制御部３２からの指示に従い、シャフト１３をハウジング１５から押し出す開弁方向に移動させ、リンク機構３をストッパ１９に押し付けて全開状態にする。基準位置検出部３３は、この状態において位置センサ１６により検出されるシャフト１３の実ストローク位置を、全開基準位置として検出する。
　なお、基準位置検出部３３は、例えば下記のような方法を使用して全開状態を判定する。位置学習制御部３２からフィードバック制御部２２へシャフト１３をＷＧバルブ２の全開位置へ移動させる指示が出ている状態において、基準位置検出部３３は、位置センサ１６により検出された今回の実ストローク位置と１サンプリング前の実ストローク位置との差が所定値以下となり、フィードバック制御部２２により算出された駆動Ｄｕｔｙが所定値以下になる状態が連続して所定期間継続した場合に、全開状態であると判定する。そして基準位置検出部３３は、当該所定期間に位置センサ１６により検出された実ストローク位置の平均値を算出し、この平均値で表される位置を全開基準位置として検出する。
実施の形態２．
　図５は、この発明の実施の形態２に係るＷＧアクチュエータ１の制御装置２０の構成例を示すブロック図である。図５において、図２と同一または相当する部分は同一の符号を付し説明を省略する。また、実施の形態２に係る制御装置２０の制御対象であるＷＧアクチュエータ１は上記実施の形態１と同じ構成であるため、以下では図１を援用する。
　また、実施の形態２では、ＷＧバルブ２の全閉位置に相当する位置を、シャフト１３の基準位置として用いる場合を例に説明する。
　実施の形態２のエンジン制御部２１ａは、シャフト１３の目標ストローク位置を、フィードバック制御部２２だけでなく位置学習開始判定部３１ａにも出力する。また、エンジン制御部２１ａは、イグニッションキーのオンオフ状態を示す情報を、車両情報として位置学習開始判定部３１ａへ出力する。
　位置学習開始判定部３１ａは、エンジン制御部２１ａから受け取ったイグニッションキーのオンオフ状態を示す車両情報に基づいて、エンジンが運転中であるか否かを判定する。また、位置学習開始判定部３１ａは、エンジンが運転中である期間において、エンジン制御部２１ａからの目標ストローク位置が、基準位置である全閉位置から予め定められた範囲内にある場合に、位置学習処理を開始すると判定する。そして、位置学習開始判定部３１ａから位置学習制御部３２へ、位置学習処理の開始通知を出力する。
　基準位置から予め定められた範囲とは、例えば上記実施の形態１で説明したような、目標ストローク位置がＷＧバルブ２の全閉位置または全閉に近い位置を判定するための範囲であり、位置学習処理のためにＷＧバルブ２を全閉してもターボチャージャ付きエンジンの正常な運転を妨害しない範囲である。
　位置学習制御部３２は、位置学習開始判定部３１ａから位置学習処理の開始通知を受け取ると、シャフト１３を基準位置、つまりＷＧバルブ２の全閉位置に相当する位置へ移動させる指示をフィードバック制御部２２へ出力する。また、位置学習制御部３２は、位置センサ１６により検出されるシャフト１３の位置を基準位置として検出する指示を基準位置検出部３３へ出力する。基準位置検出部３３は、フィードバック制御部２２がシャフト１３をＷＧバルブ２の全閉位置に相当する位置へ移動させたときに、位置センサ１６により検出されるシャフト１３の位置を、基準位置として検出する。
　以上より、実施の形態２によれば、フィードバック制御部２２において駆動対象物であるＷＧバルブ２の全閉位置をシャフト１３の基準位置として用いる場合、位置学習部３０は、車両のエンジンが運転している期間において目標位置が全閉位置から予め定められた範囲内にあるときに、シャフト１３を全閉位置に移動させる指示をフィードバック制御部２２に与え、位置センサ１６により検出されるシャフト１３の位置を基準位置として学習する構成にしたので、従来に比べて基準位置を学習する頻度を高めることができ、基準位置の精度向上を図ることができる。また、位置学習処理を行う際にターボチャージャ付きエンジンの正常な運転を妨害せず、ひいては走行中の車両に影響を与えることもない。
　上記説明では、ＷＧバルブ２の全閉位置をシャフト１３の基準位置として用いたが、反対に、ＷＧバルブ２の全開位置をシャフト１３の基準位置として用いてもよい。その場合、位置学習開始判定部３１ａは、エンジン制御部２１ａからの目標ストローク位置が、基準位置である全開位置から予め定められた範囲内にある場合に、位置学習処理を開始すると判定する。位置学習制御部３２は、シャフト１３を基準位置、つまりＷＧバルブ２の全開位置に相当する位置へ移動させる指示をフィードバック制御部２２へ出力し、位置センサ１６により検出されるシャフト１３の位置を基準位置として検出する指示を基準位置検出部３３へ出力する。これにより、上記同様、従来に比べて基準位置を学習する頻度を高めることができ、基準位置の精度向上を図ることができる。また、位置学習処理を行う際にターボチャージャ付きエンジンの正常な運転を妨害せず、ひいては走行中の車両に影響を与えることもない。
　なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　上記説明では、本発明に係るアクチュエータが駆動する駆動対象物の一例としてＷＧバルブを挙げたが、これに限定されるものではなく、エンジンに装着される排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ、または可変容量（ＶＧ；Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）ターボチャージャに装着される可動ベーン等であってもよい。
　また、本発明に係るアクチュエータのシャフトと駆動対象物とを、リンク機構を用いて連結する構成を示したが、リンク機構を用いずに直接シャフトと駆動対象物とを連結する構成であってもよい。
　また、本発明に係るアクチュエータと、駆動対象物であるバルブと、制御装置とを備えたバルブ駆動装置として構成してもよい。
　この発明に係るアクチュエータの制御装置は、エンジン運転中にシャフトの基準位置を学習するようにしたので、温度変化の影響を受けるアクチュエータの制御装置に用いるのに適している。
　１　ＷＧアクチュエータ、２　ＷＧバルブ（駆動対象物）、３　リンク機構、３ａ，３ｂ　プレート、３ｃ　支点、４　直流モータ、５　マグネット、６　ロータ、７　コイル、８　ステータ、９　整流子、１０　外部端子、１１ａ，１１ｂ　ブラシ、１２　ネジ機構、１２ａ　雌ネジ部、１２ｂ　雄ネジ部、１３　シャフト、１３ａ　回転規制部、１３ｂ，１３ｃ　当て部、１４　軸受部、１５　ハウジング、１５ａ　ガイド部、１５ｂ，１５ｃ　ストッパ、１６　位置センサ、１７　センサ用シャフト、１８　センサ用マグネット、１９　ストッパ、２０　制御装置、２１，２１ａ　エンジン制御部、２２　フィードバック制御部、２３　モータドライバ、２４　Ａ／Ｄコンバータ、３０　位置学習部、３１，３１ａ　位置学習制御部、３２　位置学習制御部、３３　基準位置検出部、４０　メモリ、４１　プロセッサ、１００　排気通路、１０１　バイパス通路。

Claims (8)

  1. 　車両に搭載された駆動対象物の開度を調整するシャフトと、前記シャフトを軸方向に往復運動させるモータと、前記シャフトの位置を検出する位置センサとを有するアクチュエータの制御装置であって、
    　前記シャフトの軸方向における基準位置を用いて、前記位置センサにより検出される前記シャフトの位置が目標位置に近づくよう前記アクチュエータをフィードバック制御するフィードバック制御部と、
    　前記車両のエンジンが運転している期間において当該運転を妨害しないときに前記基準位置を学習する位置学習部とを備えることを特徴とするアクチュエータの制御装置。
  2. 　前記フィードバック制御部は、前記駆動対象物の全閉位置または全開位置を前記シャフトの基準位置として用い、
    　前記位置学習部は、前記車両のエンジンが運転している期間においてエンジン負荷が閾値以下のときに、前記シャフトを前記全閉位置または前記全開位置に移動させる指示を前記フィードバック制御部に与え、前記位置センサにより検出される前記シャフトの位置を前記基準位置として学習することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータの制御装置。
  3. 　前記フィードバック制御部は、前記駆動対象物の全開位置を前記シャフトの基準位置として用い、
    　前記位置学習部は、前記車両のエンジンが運転している期間においてエンジン負荷が閾値より高いときに、前記シャフトを前記全開位置に移動させる指示を前記フィードバック制御部に与え、前記位置センサにより検出される前記シャフトの位置を前記基準位置として学習することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータの制御装置。
  4. 　前記フィードバック制御部は、前記駆動対象物の全閉位置を前記シャフトの基準位置として用い、
    　前記位置学習部は、前記車両のエンジンが運転している期間において前記目標位置が全閉位置から予め定められた範囲内にあるときに、前記シャフトを前記全閉位置に移動させる指示を前記フィードバック制御部に与え、前記位置センサにより検出される前記シャフトの位置を前記基準位置として学習することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータの制御装置。
  5. 　前記フィードバック制御部は、前記駆動対象物の全開位置を前記シャフトの基準位置として用い、
    　前記位置学習部は、前記車両のエンジンが運転している期間において前記目標位置が全開位置から予め定められた範囲内にあるときに、前記シャフトを前記全開位置に移動させる指示を前記フィードバック制御部に与え、前記位置センサにより検出される前記シャフトの位置を前記基準位置として学習することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータの制御装置。
  6. 　車両に搭載された駆動対象物の開度を調整するシャフトと、
    　前記シャフトを軸方向に往復運動させるモータと、
    　前記シャフトの位置を検出する位置センサと、
    　請求項１記載の制御装置とを備えることを特徴とするアクチュエータ。
  7. 　車両に搭載された駆動対象物の開度を調整するシャフト、前記シャフトを軸方向に往復運動させるモータ、および前記シャフトの位置を検出する位置センサを有するアクチュエータと、
    　前記シャフトの軸方向の往復運動によって駆動されるバルブと、
    　請求項１記載の制御装置とを備えることを特徴とするバルブ駆動装置。
  8. 　車両に搭載された駆動対象物の開度を調整するシャフトと、前記シャフトを軸方向に往復運動させるモータと、前記シャフトの位置を検出する位置センサとを有するアクチュエータの制御方法であって、
    　制御装置のフィードバック制御部は、前記シャフトの軸方向における基準位置を用いて、前記位置センサにより検出される前記シャフトの位置が目標位置に近づくよう前記アクチュエータをフィードバック制御し、
    　前記制御装置の位置学習部は、前記車両のエンジンが運転している期間において当該運転を妨害しないときに前記基準位置を学習することを特徴とするアクチュエータの制御方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016162924A1 (ja) * 2015-04-06 2016-10-13 三菱電機株式会社 アクチュエータの制御装置、アクチュエータ、バルブ駆動装置およびアクチュエータの異常検知方法
US11459966B2 (en) * 2019-12-20 2022-10-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Systems and methods for operating an on-off valve
US11421619B2 (en) * 2020-12-01 2022-08-23 Garrett Transportation I Inc. Wear monitoring for electrical actuators
DE102022134219B3 (de) 2022-12-20 2023-12-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Aktuator zum Steuern eines Verstellweges eines Ventils sowie Verfahren zum Messen des Toleranzausgleiches und Wassermischventil mit einem derartigen Aktuator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000110573A (ja) * 1998-09-30 2000-04-18 Aisin Seiki Co Ltd 可変容量ターボチャージャ
JP2013117267A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Denso Corp 電動アクチュエータ、および電動アクチュエータを備えた制御弁
JP2015025409A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
JP2015040488A (ja) * 2013-08-21 2015-03-02 日産自動車株式会社 過給機付き内燃エンジンの過給圧制御装置及び過給圧制御方法
JP2015059549A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4580535A (en) * 1985-06-03 1986-04-08 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Engine idling speed controlling system
USRE33027E (en) * 1984-06-08 1989-08-22 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Engine idling speed controlling system
US5005359A (en) * 1988-03-19 1991-04-09 Mazda Motor Corporation Air supply control systems for turbocharged internal combustion engines
EP0334206B1 (en) * 1988-03-19 1992-06-17 Mazda Motor Corporation Air supply control systems for internal combustion engines
JPH07269406A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Hitachi Ltd 内燃機関の絞り弁制御装置
JP2003106185A (ja) 2001-10-02 2003-04-09 Mitsubishi Motors Corp 触媒被毒再生装置
GB2390642A (en) * 2002-07-09 2004-01-14 Honeywell Uk Ltd Turbocharged i.c engine
JP2006274831A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Denso Corp ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置
JP2007154737A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Denso Corp 車両用エンジンの制御装置
JP4751864B2 (ja) * 2007-09-04 2011-08-17 トヨタ自動車株式会社 吸気渦流制御弁の基準開度位置学習装置
JP2009209758A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Nissan Motor Co Ltd 機械式過給機付き内燃機関の制御装置及び制御方法
JP2010168909A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Denso Corp 制御弁開閉制御装置
EP2696053B1 (en) 2011-04-08 2018-01-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for an internal combustion engine with supercharger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000110573A (ja) * 1998-09-30 2000-04-18 Aisin Seiki Co Ltd 可変容量ターボチャージャ
JP2013117267A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Denso Corp 電動アクチュエータ、および電動アクチュエータを備えた制御弁
JP2015025409A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置
JP2015040488A (ja) * 2013-08-21 2015-03-02 日産自動車株式会社 過給機付き内燃エンジンの過給圧制御装置及び過給圧制御方法
JP2015059549A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置

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