(57)【要約】【課題】吸気渦流制御弁３を中間開度位置に駆動する際に、その中間開度位置の精度を向上できる吸気渦流発生装置１を提供する。【解決手段】ＥＣＵ５は、吸気渦流制御弁３が全開制御されている場合に、開度センサ４の出力値を全開センサ位置として学習し、次に、スロットル弁が全閉制御されている時に吸気渦流制御弁３を全閉制御して、開度センサ４の出力値を全閉センサ位置として学習する。この後、吸気渦流制御弁３を全開位置と全閉位置との間の中間開度位置に制御する場合は、学習した全開センサ位置と全閉センサ位置より中間開度位置を算出する。  上記の開度学習によれば、吸気渦流制御弁３の全開位置と全閉位置の２点で開度センサ４の出力値を学習することにより、両方の学習値（全開センサ位置と全閉センサ位置）から吸気渦流制御弁３の中間開度位置を精度良く算出できるので、中間開度位置の精度向上を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の空気通路に配設され、この空気通路を開閉できる制御弁と、
この制御弁を駆動する電動アクチュエータと、
前記制御弁の開度位置を検出する開度センサと、
前記制御弁が前記空気通路を開く側に設定される第１の開度位置に駆動された時に、その制御弁の開度位置を検出する前記開度センサの出力値（第１の開度出力値と呼ぶ）を学習し、且つ、前記制御弁が前記空気通路を閉じる側に設定される第２の開度位置に駆動された時に、その制御弁の開度位置を検出する前記開度センサの出力値（第２の開度出力値と呼ぶ）を学習するセンサ出力学習手段と、
前記空気通路を全開する全開位置と前記空気通路を全閉する全閉位値との間で所定の中間開度位置に前記制御弁を駆動する時に、前記センサ出力学習手段で学習した前記第１の開度出力値と前記第２の開度出力値とから前記中間開度位置を算出する中間開度位置算出手段とを有することを特徴とする制御弁開閉制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した制御弁開閉制御装置において、
前記制御弁の動きに連動して回転するストッパ回転部と、
前記制御弁が前記空気通路を開く方向に回転駆動された時に、前記ストッパ回転部の一端が機械的に当接する第１のストッパと、
前記制御弁が前記空気通路を閉じる方向に回転駆動された時に、前記ストッパ回転部の他端が機械的に当接する第２のストッパとを有し、
前記ストッパ回転部の一端が前記第１のストッパに当接することで、前記制御弁が前記第１の開度位置に保持され、
前記ストッパ回転部の他端が前記第２のストッパに当接することで、前記制御弁が前記第２の開度位置に保持されることを特徴とする制御弁開閉制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した制御弁開閉制御装置において、
前記第１の開度位置は、前記制御弁が前記空気通路を全開する全開位置であり、前記第２の開度位置は、前記制御弁が前記空気通路を全閉する全閉位置であることを特徴とする制御弁開閉制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れかの制御弁開閉制御装置において、
前記センサ出力学習手段は、前記内燃機関が運転されている状態で前記開度センサの出力値を学習することを特徴とする制御弁開閉制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの制御弁開閉制御装置において、
前記センサ出力学習手段は、前記内燃機関が暖機された状態で前記開度センサの出力値を学習することを特徴とする制御弁開閉制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御弁の開度位置を検出する開度センサの出力値を学習するための制御弁開閉制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、内燃機関の吸気通路に吸気渦流制御弁を配設し、この吸気渦流制御弁を電動アクチュエータにより駆動して吸気通路を絞ることにより、内燃機関の燃焼室内にタンブル流を発生させて燃焼効率を向上させる渦流発生装置が知られている。この渦流発生装置では、吸気渦流制御弁の開度位置を検出する開度センサの位置検出精度を維持することが高精度な渦流制御を行う上で重要である。
そこで、本出願人は、イグニッションスイッチをオンからオフへ切り替えた時に、電動アクチュエータにより吸気渦流制御弁を基準開度位置（全閉位置）へ駆動し、その後、電動アクチュエータへの通電を停止して、開度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開度位置を学習する方法を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００７−２２９２３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、先願（特許文献１）の方法では、開度センサの出力がドリフト（平行移動）した場合には補正できるが、出力の傾きを表すゲインが変化した場合には、先願の方法で補正することは困難であり、学習精度の向上には限界がある。このため、吸気渦流制御弁を全開位置と全閉位置との間の中間開度位置に制御する場合は、所望の中間開度位置に精度良く制御することが困難であり、中間開度位置の精度向上が望まれる。
また、学習条件にエンジン冷却水温が含まれていない、つまり、エンジンが十分に暖機された状態で学習するという保証がないため、温度特性のずれにより、開度センサの検出精度が低下する恐れがある。
さらに、先願に記載された学習処理は、エンジン停止後に電動アクチュエータを駆動して行われるため、バッテリに負担が掛かるという問題もある。
【０００５】
また、エンジン停止後に学習することで、異音発生の心配がある。すなわち、吸気渦流制御弁の基準開度位置がメカニカルに決まる構造（例えば、電動アクチュエータにより吸気渦流制御弁が基準開度位置まで駆動された時に、吸気渦流制御弁の動きに連動して回転するストッパ回転部がストッパに当接する構造）であると、ストッパ回転部がストッパに当接する時に機械的な当接音が発生する。この場合、エンジンが停止している静かな状態で当接音が発生するため、運転者に不快な感情を与える要因となる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、制御弁を中間開度位置に駆動する際に、その中間開度位置の精度を向上できる制御弁開閉制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１に係る発明）
本発明の制御弁開閉制御装置は、内燃機関の空気通路に配設され、この空気通路を開閉できる制御弁と、この制御弁を駆動する電動アクチュエータと、制御弁の開度位置を検出する開度センサと、制御弁が空気通路を開く側に設定される第１の開度位置に駆動された時に、その制御弁の開度位置を検出する開度センサの出力値（第１の開度出力値と呼ぶ）を学習し、且つ、制御弁が空気通路を閉じる側に設定される第２の開度位置に駆動された時に、その制御弁の開度位置を検出する開度センサの出力値（第２の開度出力値と呼ぶ）を学習するセンサ出力学習手段と、空気通路を全開する全開位置と空気通路を全閉する全閉位値との間で所定の中間開度位置に制御弁を駆動する時に、センサ出力学習手段で学習した第１の開度出力値と第２の開度出力値とから中間開度位置を算出する中間開度位置算出手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、制御弁が第１の開度位置に駆動された時と、第２の開度位置に駆動された時の両方で開度センサの出力値を学習するので、両開度位置（第１の開度位置と第２の開度位置）での開度位置精度が向上し、開度センサの出力ゲインが変化した場合でも、容易に且つ精度良くゲイン補正を行うことができる。
また、第１の開度位置と第２の開度位置の２点で開度センサの出力値を学習することで、両方の学習値から制御弁の中間開度位置を精度良く算出できるので、中間開度位置の精度向上を図ることができる。
【０００８】
（請求項２に係る発明）
請求項１に記載した制御弁開閉制御装置において、制御弁の動きに連動して回転するストッパ回転部と、制御弁が空気通路を開く方向に回転駆動された時に、ストッパ回転部の一端が機械的に当接する第１のストッパと、制御弁が空気通路を閉じる方向に回転駆動された時に、ストッパ回転部の他端が機械的に当接する第２のストッパとを有し、ストッパ回転部の一端が第１のストッパに当接することで、制御弁が第１の開度位置に保持され、ストッパ回転部の他端が第２のストッパに当接することで、制御弁が第２の開度位置に保持されることを特徴とする。
本発明では、制御弁の開度が機械的に決まる位置（第１の開度位置と第２の開度位置）を学習位置とするので、学習の精度が向上する。
【０００９】
（請求項３に係る発明）
請求項１または２に記載した制御弁開閉制御装置において、第１の開度位置は、制御弁が空気通路を全開する全開位置であり、第２の開度位置は、制御弁が空気通路を全閉する全閉位置であることを特徴とする。
本発明では、制御弁が空気通路を全開する全開位置と、制御弁が空気通路を全閉する全閉位置との両方で開度センサの出力値を学習するので、両方の学習値から制御弁の中間開度位置を精度良く算出でき、中間開度位置の精度向上を図ることができる。
【００１０】
（請求項４に係る発明）
請求項１〜３に記載した何れかの制御弁開閉制御装置において、センサ出力学習手段は、内燃機関が運転されている状態で開度センサの出力値を学習することを特徴とする。
本発明は、内燃機関の停止時にセンサ出力の学習を行わないので、バッテリに掛かる負担を軽減できる。また、請求項２に係る発明は、制御弁の開度が第１の開度位置と第２の開度位置とで機械的に決まる構造であるため、例えば、内燃機関の停止時に学習を行うと、制御弁が第１の開度位置に駆動された時に、ストッパ回転部の一端が第１のストッパに当接する際に当接音が発生する。同様に、制御弁が第２の開度位置に駆動された時に、ストッパ回転部の他端が第２のストッパに当接する際に当接音が発生する。この当接音は、内燃機関が停止している静かな状態で発生すると、運転者に不快な感情を与える要因となる。これに対し、本発明では、内燃機関が運転されている時に開度センサの出力値を学習するので、上記の当接音が発生しても運転者に不快な感情を与える心配は小さい。
【００１１】
（請求項５に係る発明）
請求項１〜４に記載した何れかの制御弁開閉制御装置において、センサ出力学習手段は、内燃機関が暖機された状態で開度センサの出力値を学習することを特徴とする。
本発明では、例えば、外気温度が零下の場合でも、内燃機関が暖機された状態で学習を行うので、温度特性のずれによる学習精度の低下を防止できる。
なお、内燃機関が暖機された状態とは、内燃機関の冷却水の温度が４０度以上、あるいは、外気温度が常温（例えば、２０度）以上の場合である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】吸気渦流発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）メカニカルなストッパ部の構成を示す正面図、（ｂ）ストッパ回転部の斜視図である。
【図３】実施例１に係る開度学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施例２に係る開度学習処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
この実施例１は、本発明の制御弁開閉制御装置を吸気渦流発生装置１に適用した一例を説明する。図１は、吸気渦流発生装置１の構成を示すブロック図である。
吸気渦流発生装置１は、エンジンの燃焼室内にタンブル流と呼ばれる縦方向の旋回流を発生させて燃焼効率を向上させるための装置である。
この吸気渦流発生装置１は、図１に示す様に、吸気通路の一部を形成する筒状ボディ２と、この筒状ボディ２の内部に配設される吸気渦流制御弁３と、この吸気渦流制御弁３を駆動する電動アクチュエータ（以下に説明する）と、吸気渦流制御弁３の開度を検出する開度センサ４と、この開度センサ４の検出結果に基づいて電動アクチュエータを制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵ５と呼ぶ）より構成される。
【００１５】
筒状ボディ２は、図１に示す様に、エンジンのシリンダヘッド６に結合されるインテークマニホールド７の内部に配設され、シリンダヘッド６に形成される吸気ポート（図示せず）に連通している。
吸気渦流制御弁３は、筒状ボディ２の内部を開閉可能な弁体３ａと、この弁体３ａの一端に設けられて、弁体３ａを片持ち支持するシャフト３ｂとで構成される。
弁体３ａは、筒状ボディ２の内部に形成される吸気通路を全開する全開位置（図１に一点鎖線で示す位置）と、吸気通路を全閉する全閉位置（図１に実線で示す位置）との間でシャフト３ｂと一体に回動可能に設けられている。
シャフト３ｂは、軸方向の両端部がそれぞれ筒状ボディ２を貫通してインテークマニホールド７の外側に取り出されており、一端側の端部が電動アクチェエータに連結され、他端側の端部にストッパ回転部８〔図２（ｂ）参照〕が設けられている。
【００１６】
ストッパ回転部８は、例えば、図２（ｂ）に示す様に、シャフト３ｂの端部に連結される円板部の外周に扇状に設けられており、図２（ａ）に示す様に、吸気渦流制御弁３の全開位置を規制するための全開ストッパ９と、吸気渦流制御弁３の全閉位置を規制するための全閉ストッパ１０との間で回動可能である。つまり、吸気渦流制御弁３が吸気通路を全開する方向へ駆動された時に、ストッパ回転部８の一端が全開ストッパ９に当接することで吸気渦流制御弁３の全開位置が機械的に決まり、吸気渦流制御弁３が吸気通路を全閉する方向へ駆動された時に、ストッパ回転部８の他端が全閉ストッパ１０に当接することで吸気渦流制御弁３の全閉位置が機械的に決まる構造である。
【００１７】
電動アクチュエータは、例えば、回転力を発生する電動モータ１１であり、この電動モータ１１の回転が動力伝達機構１２を介してシャフト３ｂに伝達される。動力伝達機構１２は、例えば、電動モータ１１の回転速度を減速する歯車減速機構によって構成される。  開度センサ４は、ポテンショメータを用いた接触式、あるいは、磁石とホールＩＣを用いた非接触式などを使用できる。
ＥＣＵ５は、エンジンの運転状態（例えば、アクセル開度、エンジン回転数など）に基づいて吸気渦流制御弁３の目標開度を設定し、開度センサ４によって検出される吸気渦流制御弁３の開度値（センサ出力値）が目標開度となるように、電動モータ１１を制御する。この電動モータ１１の制御には、例えば、電動モータ１１に通電する電流をデューティ制御する方法がある。
【００１８】
また、ＥＣＵ５は、開度センサ４の位置検出精度を維持するために、エンジンが運転されている時に、吸気渦流制御弁３の開度位置を学習する開度学習処理を行っている。この開度学習処理の手順を図３に示すフローチャートを基に説明する。
なお、以下の説明に記載するＳ１１〜Ｓ１７は、図３に示すフローチャートの処理手順に対応して付記した番号である。
先ず、吸気渦流制御弁３が全開位置に制御されているか否かを判定する（Ｓ１１）。このＳ１１の処理は、エンジンの運転状態に基づいて設定される吸気渦流制御弁３の目標開度を基に判定することができる。なお、エンジンの運転状態と吸気渦流制御弁３の目標開度との関係は、予め制御マップに組み込んであり、ＥＣＵ５に内蔵されるメモリに記憶されている。この判定結果がＮＯの場合、つまり、吸気渦流制御弁３が全開制御されていない場合は、Ｓ１２をジャンプしてＳ１３へ進む。
【００１９】
Ｓ１１の処理で吸気渦流制御弁３が全開制御されている場合（判定結果ＹＥＳ）は、開度センサ４の出力値を全開センサ位置として学習する（Ｓ１２）。
次に、スロットル弁（図示せず）が全閉制御されているか否かを判定する（Ｓ１３）。このＳ１３の処理は、例えば、アクセル開度に応じてスロットル開度を指令する制御マップを基に判定することができる。なお、スロットル弁が全閉制御される場合は、エンジンに燃料を噴射するインジェクタ（図示せず）への噴射信号が停止されるフューエルカット制御が行われる。この判定結果がＮＯの場合、つまり、スロットル弁が全閉制御されていない場合は、Ｓ１４〜Ｓ１６をジャンプしてＳ１７へ進む。
【００２０】
Ｓ１３の処理でスロットル弁が全閉制御されていると判定された場合（判定結果ＹＥＳ）は、吸気渦流制御弁３を全閉制御する（Ｓ１４）。ここで、吸気渦流制御弁３は、スロットル弁より吸気下流側に配置されているが、スロットル弁が全閉制御されているので、吸気渦流制御弁３を全閉制御してもエンジンの運転状態には影響がない。
次に、開度センサ４の出力値を全閉センサ位置として学習する（Ｓ１５）。
続いて、吸気渦流制御弁３を全開位置と全閉位置との間の中間開度位置に制御する場合は、Ｓ１２で学習した全開センサ位置と、Ｓ１５で学習した全閉センサ位置より、中間開度位置を算出する（Ｓ１６）。
【００２１】
次に、Ｓ１７でＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）がオフされたか否かを判定し、判定結果がＮＯの場合、つまり、ＩＧスイッチがオフされていない場合は、Ｓ１１へ戻って再度学習を実行する。これにより、吸気渦流制御弁３の全閉位置と全開位置の少なくとも一方で開度センサ４の出力値を学習できなかった場合でも、ＩＧスイッチをオンしてからオフするまでのエンジン運転中（以下ＩＧスイッチをオンしてからオフするまでの１回のエンジン運転を１トリップと呼ぶ）であれば、再度学習を行うことができる。
Ｓ１７の判定結果がＹＥＳの場合、つまり、ＩＧスイッチがオフされた場合は、本処理を終了する。
【００２２】
なお、図３に示すフローチャートは、本発明に係る開度学習処理の一例を示しているだけであり、この処置手順に限定されるものではない。例えば、図３に示すフローチャートでは、吸気渦流制御弁３の全閉位置と全開位置とで開度センサ４の出力値を学習できた場合でも、Ｓ１７の判定結果がＮＯの場合は、繰り返し学習を行うことになるが、１トリップの間に学習値が大きく変化することは少ないため、１トリップの間に全開センサ位置と全閉センサ位置の学習が完了した場合は、Ｓ１７の判定結果に係わらず、本処理を終了しても良い。また、学習回数を１トリップの間に１回と限定することもできる。この場合、１トリップで学習する機会がなかった時は、ＩＧスイッチをオフした後に学習を行っても良い。
【００２３】
（実施例１の効果）
本実施例の吸気渦流発生装置１は、吸気渦流制御弁３が全開位置に駆動された時と、全閉位置に駆動された時の両方で開度センサ４の出力値を学習するので、両開度位置（全開位置と全閉位置）での開度位置精度が向上する。その結果、開度センサ４の出力がドリフトした場合だけでなく、出力ゲインが変化した場合でも、容易に且つ精度良く補正を行うことができる。
また、吸気渦流制御弁３の全開位置と全閉位置の２点で開度センサ４の出力値を学習することにより、両方の学習値（全開センサ位置と全閉センサ位置）から吸気渦流制御弁３の中間開度位置を精度良く算出できるので、中間開度位置の精度向上を図ることができる。また、吸気渦流制御弁３の開度が機械的に決まる全開位置と全閉位置とでセンサ出力を学習することにより、学習の精度も向上する。
【００２４】
さらに、本実施例の開度学習処理は、基本的にエンジンの運転中（１トリップの間）に行われるので、バッテリに掛かる負担を軽減できると共に、学習時に発生するメカニカルな異音が運転者に不快な感情を与える心配が小さい。なお、メカニカルな異音とは、吸気渦流制御弁３が全開位置に駆動された時に、ストッパ回転部８の一端が全開ストッパ９に当接する際に発生する当接音、および、吸気渦流制御弁３が全閉位置に駆動された時に、ストッパ回転部８の他端が全閉ストッパ１０に当接する際に発生する当接音である。
また、吸気渦流制御弁３を全開位置および全閉位置に駆動する際に、ストッパ回転部８の一端が全開ストッパ９に当接する時の衝撃、および、ストッパ回転部８の他端が全閉ストッパ１０に当接する時の衝撃を小さくするために、電動モータ１１の通電電流を制御するデューティ比を変更する、あるいは、学習時間（ストッパ突き当て時間）を制限しても良い。これにより、ストッパ回転部８や動力伝達機構１２に使用されるギヤ等を衝撃から保護することができる。
【実施例２】
【００２５】
図４は、開度学習処理の手順を示すフローチャートである。
この実施例２は、実施例１に記載した開度学習処理をエンジンが暖機された状態で行うことを特徴とする。
具体的には、図４のフローチャートに示す様に、開度学習処理が開始されると、最初にエンジンが暖機された状態であるか否かを判定する（Ｓ１０）。この判定結果がＮＯの場合は、エンジンが暖機されるまで同処理（Ｓ１０）が継続される。エンジンが暖機された状態であると判定された後は、実施例１に記載したＳ１１以降を同様に実行する。
【００２６】
なお、エンジンが暖機された状態とは、エンジン冷却水の温度が４０度以上、あるいは、外気温度が常温（例えば、２０度）以上の場合である。従って、Ｓ１０の処理では、エンジンが暖機された状態か否かをエンジン冷却水の温度によって判定しても良いし、外気温度によって判定することも出来る。
本実施例の場合、例えば、外気温度が零下の場合でも、エンジンが暖機された状態で開度学習を行うことにより、開度センサ４の温度特性によるずれを回避できるので、学習精度の低下を防止できる。
【００２７】
（変形例）
上記の実施例では、本発明の制御弁を吸気渦流制御弁３に用いた一例を記載したが、吸気渦流制御弁３の他に、例えば、スロットル弁、ＥＧＲ弁等にも適用できる。
また、実施例１では、吸気渦流制御弁３が全開位置に駆動された時と全閉位置に駆動された時に開度センサ４の出力値を学習する一例を記載したが、全開位置と全閉位置以外の開度位置を適宜に設定して学習することも出来る。例えば、吸気渦流制御弁３が吸気通路を開く側に全開位置とは異なる第１の開度位置を設定し、吸気渦流制御弁３が吸気通路を閉じる側に全閉位置とは異なる第２の開度位置を設定して、吸気渦流制御弁３が第１の開度位置および第２の開度位置に駆動された時に、それぞれ開度センサの出力値を学習しても良い。この場合、第１の開度位置に吸気渦流制御弁３が駆動された時に、ストッパ回転部８の一端が全開ストッパ９に当接する構成とし、第２の開度位置に吸気渦流制御弁３が駆動された時に、ストッパ回転部８の他端が全閉ストッパ１０に当接する構成とすることで、吸気渦流制御弁３の開度を第１の開度位置と第２の開度位置とで機械的に決めることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  吸気渦流発生装置（制御弁開閉制御装置）
３  吸気渦流制御弁（制御弁）
４  開度センサ
５  ＥＣＵ（センサ出力学習手段、中間開度位置算出手段）
８  ストッパ回転部
９  全開ストッパ（第１のストッパ）
１０  全閉ストッパ（第２のストッパ）
１１  電動モータ（電動アクチュエータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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