(57)【要約】【課題】バルブ角度センサのセンサ出力設定方法において、出力特性が製品毎にばらつかないように設定する。【解決手段】センサ出力設定方法は、メカ全開位置におけるバルブ角度の実測値を実全開バルブ角度として記憶する記憶工程と、メカ全閉位置における出力値を設定する第１設定工程と、実全開バルブ角度における出力値を設定する第２設定工程とを備える。これによれば、メカ全開位置での実角度のばらつきの影響を受けることなく、出力特性を理想特性に設定することができる。これにより、バルブ角度センサからの出力値の信頼性が向上し、バルブ開度の制御を高精度に行えるようになる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路（２０）の開度を調整するバルブ（２１）と、前記バルブ（２１）の回転角度に応じた電気信号を出力するバルブ角度センサ（２６）とを備えるバルブ装置（２４）における前記バルブ角度センサ（２６）の出力特性を設定するセンサ出力設定方法であって、
機械構造上の全開位置であるメカ全開位置におけるバルブ角度の実測値を実全開バルブ角度として記憶する記憶工程と、
機械構造上の全閉位置であるメカ全閉位置における出力値を設定する第１設定工程と、
前記記憶工程で記憶された前記実全開バルブ角度における出力値を設定する第２設定工程とを備え、
前記出力特性は、前記第１設定工程で設定された出力値と前記第２設定工程で設定された出力値とに基づく角度−出力値関係として設定されることを特徴とするセンサ出力設定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ出力設定方法において、
前記バルブ装置（２４）は、前記バルブ（２１）の回動に伴ってリンク機構を介して回動して、前記バルブ（２１）とは異なる流路の開度を調整する従動バルブ（２３）を備えることを特徴とするセンサ出力設定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ出力設定方法において、
前記バルブ装置（２４）は、吸排気系に過給機を搭載する内燃機関に適用され、
前記バルブ（２１）は、前記過給機の排気タービン（４）より下流の排気通路（３）から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み、前記過給機のコンプレッサ（５）より上流の吸気通路（２）へ還流させる低圧ＥＧＲ通路（２０）の開度調整を行なう低圧ＥＧＲバルブ（２１）であり、
前記従動バルブ（２３）は、前記排気通路（３）もしくは前記吸気通路（２）を絞ることによって低圧ＥＧＲ通路（２０）の低圧ＥＧＲガスの流量を増加させる絞り弁（２３）であることを特徴とするセンサ出力設定方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載のセンサ出力設定方法において、
前記従動バルブ（２３）の開度は、前記バルブ（２１）の開度変化に対して非線形に変化することを特徴とするセンサ出力設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路の開度を調整するバルブの角度を検出するバルブ角度センサの出力特性を設定するセンサ出力設定方法に関する。特に、吸排気系に過給機を搭載する内燃機関に搭載される低圧ＥＧＲバルブの角度を検出するバルブ角度センサのセンサ出力設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブ装置として、吸排気系に過給機を搭載する内燃機関に搭載されて、低圧ＥＧＲ通路を開閉する低圧ＥＧＲバルブと、低圧ＥＧＲバルブの角度に応じた電気信号を出力するバルブ角度センサとを備えるものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、従来、バルブ角度センサの出力特性の設定方法として、機械構造上の全閉位置であるメカ全閉位置における出力値と、機械構造上の全開位置であるメカ全開位置における出力値とを設定し、線形補間した角度−出力値関係を出力特性としていた。
すなわち、メカ全閉位置で所定の電圧Ｖｃを出力するようにバルブ角度センサに書き込み、メカ全開位置で所定の電圧Ｖｏを出力するようにバルブ角度センサに書き込んでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３２９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図７に示す方法の場合、メカ全開位置での実際のバルブの回転角度（実角度）が製品毎にばらつくため、バルブ角度センサの出力特性が製品毎にばらついてしまうという問題がある。
例えば、理想的には、メカ全閉位置で実角度０ｄｅｇ、メカ全開位置で実角度θｏであるところ、寸法誤差等の影響により、製品Ａではメカ全開位置での実角度がθｏよりも小さいθａであり、製品Ｂではメカ全開位置での実角度がθｏよりも大きいθｂとなっている場合がある。
【０００６】
この場合、メカ全開位置での出力値が一律にＶｏとなるようにバルブ角度センサに書き込むと、図７に示すように、製品Ａや製品Ｂでの出力特性は、理想特性からずれてしまう。このため、出力特性が製品毎にばらつくことになる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、バルブ角度センサの出力特性設定方法において、出力特性が製品毎にばらつかないように設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、流路の開度を調整するバルブと、バルブの回転角度に応じた電気信号を出力するバルブ角度センサとを備えるバルブ装置におけるバルブ角度センサの出力特性を設定するセンサ出力設定方法である。
【０００９】
センサ出力設定方法は、機械構造上の全開位置であるメカ全開位置におけるバルブ角度の実測値を実全開バルブ角度として記憶する記憶工程と、機械構造上の全閉位置であるメカ全閉位置における出力値を設定する第１設定工程と、記憶工程で記憶された実全開バルブ角度における出力値を設定する第２設定工程とを備える。
そして、出力特性は、第１設定工程で設定された出力値と第２設定工程で設定された出力値とに基づく角度−出力値関係として設定される。
【００１０】
これによれば、メカ全開位置での実角度のばらつきの影響を受けることなく、出力特性を理想特性に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の吸排気システムの概略図である（実施例）。
【図２】低圧ＥＧＲバルブが全閉位置にあるときのバルブ装置の断面図である（実施例）。
【図３】低圧ＥＧＲバルブが全開位置にあるときのバルブ装置の断面図である（実施例）。
【図４】低圧ＥＧＲバルブのバルブ開度と吸気弁のバルブ開度との関係を示す相関図である（実施例）。
【図５】センサ出力設定方法の流れを説明するフロー図である（実施例）。
【図６】センサ出力設定方法を説明する説明図である（実施例）。
【図７】従来のセンサ出力設定方法とその問題点を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
実施例を図１〜６を用いて説明する。
まず、本実施例のセンサ出力設定方法が適用される内燃機関の吸排気システムを図１を用いて説明する。
吸排気システムは、エンジン１に吸気を導く吸気通路２と、エンジン１から排気を排出するための排気通路３と、排気通路３に配される排気タービン４と吸気通路２に配されるコンプレッサ５とを有する過給機と、排気の一部を吸気通路２へ還流する高圧ＥＧＲ装置及び低圧ＥＧＲ装置とを備える。
【００１４】
吸気通路２には、吸気上流側から、吸気の異物を取り除くエアクリーナ８、過給機のコンプレッサ５、コンプレッサ５で圧縮された吸気を冷却するインタークーラ９、吸気量を調整するスロットルバルブ１０、所定の容積室を形成するサージタンク１１等が配置されている。
【００１５】
排気通路３には、排気上流側から、過給機の排気タービン４、排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ１２等が配されている。
【００１６】
排気タービン４は、排気のエネルギを回転力に変換するもので、コンプレッサ５は排気タービン４と同軸に連結され排気タービン４の回転力によって回転して吸気を圧縮するものである。
【００１７】
高圧ＥＧＲ装置は、エンジン１から排出された直後の比較的高圧高温の排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気通路２へ還流させる装置である。
高圧ＥＧＲ装置は、排気タービン４より排気上流側の排気通路３と、スロットルバルブ１０よりも吸気下流側の吸気通路２とを接続する高圧ＥＧＲ通路１３と、高圧ＥＧＲ通路１３を流れる高圧ＥＧＲガスの流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ１４と、高圧ＥＧＲガスを冷却する高圧ＥＧＲクーラ１５と、高圧ＥＧＲクーラ１５を通過する経路と高圧ＥＧＲクーラ１５をバイパスする経路との間を切り替える切替弁１６とを有する。
【００１８】
低圧ＥＧＲ装置は、比較的低圧低温の排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気通路２へ還流させる装置である。
低圧ＥＧＲ装置は、排気タービン４より排気下流側（本実施例では、ＤＰＦ１２の下流側）の排気通路３と、コンプレッサ５より吸気上流側の吸気通路２とを接続する低圧ＥＧＲ通路２０と、低圧ＥＧＲ通路２０を流れる低圧ＥＧＲガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブ２１と、低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ２２と、低圧ＥＧＲバルブ２１の開閉操作に連動して低圧ＥＧＲ通路２０よりも吸気上流において吸気通路２の開度を調整する絞り弁２３とを有する。
【００１９】
低圧ＥＧＲバルブ２１と絞り弁２３とは１つのアクチュエータによって駆動する１つのバルブ装置２４としてユニット化されている。
バルブ装置２４は、上記低圧ＥＧＲバルブ２１と、上記絞り弁２３と、低圧ＥＧＲバルブ２１を駆動させる電動アクチュエータ２５と、低圧ＥＧＲバルブ２１の回転角度に応じた電気信号を出力するバルブ角度センサ２６とを備える。
【００２０】
低圧ＥＧＲバルブ２１は、シャフト２８に固定されたバタフライバルブであり、シャフト２８は低圧ＥＧＲ通路２０を形成するハウジングに回転自在に支持されている。
低圧ＥＧＲバルブ２１は、低圧ＥＧＲ通路２０を閉鎖した状態が全閉状態であり、低圧ＥＧＲ通路２０の通路断面積を最大にした状態が全開状態である。
【００２１】
上記全閉状態と全開状態とは、電動アクチュエータ２５により駆動される範囲での制御上の全閉位置と全開位置での状態である。
制御上の全閉位置と全開位置は、ストッパ等によって機械構造上に設定される全閉位置（メカ全閉位置と呼ぶ）と全開位置（メカ全開位置と呼ぶ）との間に設定されている。すなわち、メカ全閉位置は制御上の全開位置よりも開側に設定されており、バルブの機械構造上の可動範囲内において低圧ＥＧＲ通路２０の通路断面積を最大にする位置である。
【００２２】
電動アクチュエータ２５は、例えば電動モータであり、動力伝達機構を介してシャフト２８に回転駆動力を与える。電動アクチュエータ２５は、例えばＥＣＵ（図示せず）により通電制御される。
【００２３】
動力伝達機構は、電動モータの出力軸に設けられたピニオン３１と、ピニオン３１に噛み合う減速ギヤ３２と、減速ギヤ３２と一体に設けられて共通の中心軸周りに回転する小径ギヤ３３と、小径ギヤ３３と噛み合うバルブギヤ３４とで構成される。バルブギヤ３４はシャフト２８に固定されており、電動モータの回転がシャフト２８に伝達される。
【００２４】
バルブ角度センサ２６は、低圧ＥＧＲバルブ２１の回転角度を検出するものであり、一対のマグネットと、マグネットの近傍に配置されるホールＩＣとを備え、マグネットの回転に対するホールＩＣの出力変化特性を利用して低圧ＥＧＲバルブ２１の回転角度を検出する非接触式の回転角度検出装置である。なお、ホールＩＣの代わりに、ホール素子単体、磁気抵抗素子等の非接触式の磁気検出素子を使用してもよい。
【００２５】
絞り弁２３は、シャフト３６に固定されたバタフライバルブであり、シャフト３６は吸気通路を形成するハウジングに回転自在に支持されている。絞り弁２３は、低圧ＥＧＲガスの流量を増加させるために吸気通路２を絞るものであり、低圧ＥＧＲ通路２０と吸気通路２との接続部の吸気上流に設けられる。絞り弁２３が吸気通路２の通路断面積を最も絞った状態が全閉状態であり、絞り弁２３は吸気通路２の通路断面積を最大に開放した状態が全開状態である。
なお、絞り弁２３は、排気通路３の低圧ＥＧＲ通路２０との接続部の排気下流側に設けられ、低圧ＥＧＲガスの流量を増加させるために排気通路３を絞るものであってもよい。
【００２６】
絞り弁２３のシャフト３６は、低圧ＥＧＲバルブ２１のシャフト２８と平行に設けられている。
シャフト２８とシャフト３６とはリンク機構を介して連結しており、電動モータによってシャフト２８が回動するのに伴ってシャフト３６が回動するように構成されている。
【００２７】
リンク機構は、シャフト２８と一体に回転する駆動プレート３８と、シャフト３６と一体的に回転する従動プレート３９とを有し、駆動プレート３８に形成されたカム溝３８ａと、従動プレート３９に形成されたピン３９ａとの係合によって構成されている。
【００２８】
カム溝３８ａのプロフィールは、低圧ＥＧＲバルブ２１が全閉の際に絞り弁２３が全開となり（図２参照）、低圧ＥＧＲバルブ２１の角度が所定角度になってから、絞り弁２３が閉弁方向に駆動し始め、低圧ＥＧＲバルブ２１が全開状態の際に絞り弁２３が全閉状態となる（図３参照）ように設定されている。
すなわち、図４に示すように、絞り弁２３のバルブ開度は、低圧ＥＧＲバルブ２１のバルブ開度変化に対して非線形に変化する。
【００２９】
ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよび各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータを有する。
【００３０】
ＥＣＵは、バルブ角度センサ２６からのセンサ出力と、予め記憶されている所定の角度−流量相関とに基づいて所望の流量を得られるように電動アクチュエータ２５へ制御信号を出力する。すなわち、バルブ角度センサ２６からのセンサ出力が入力されて、バルブ角度センサ２６によって検出されるバルブ角度が、所望の流量を得るために必要な目標値に略一致するように電動アクチュエータ２５への制御信号（供給電力等）が生成される。
【００３１】
〔センサ出力設定方法について〕
バルブ角度センサ２６はバルブ角度の大きさに応じて電圧を出力する。すなわち、所定の角度−電圧関係を出力特性としている。バルブ装置２４を量産する場合に、バルブ装置２４の個体によってバルブ角度センサ２６の出力特性をばらつかないように、出力特性を所定の特性（理想特性）に設定することが好ましい。このためのバルブ角度センサ２６の出力特性調整をセンサ出力設定という。センサ出力設定は、バルブ角度センサ２６に外部機器（以下、設定装置４０と呼ぶ）を接続して、設定装置４０によって実施される。
【００３２】
本実施例のセンサ出力設定方法の流れを図５及び図６に基づいて説明する。
まず、メカ全開位置におけるバルブ角度の実測値を実全開バルブ角度として記憶する（Ｓ１）。設定装置４０は、実全開バルブ角度を記憶するメモリを有する。例えば、製品Ａのセンサ出力特性設定において、メカ全開位置での角度の実測値がθａの場合、θａを実全開バルブ角度として記憶する。なお、メカ全開位置の測定は、設定装置４０ではなく、他の測定装置が行ない、実測値が設定装置４０に入力されて、メモリに記憶される。
【００３３】
次に、メカ全閉位置における出力値を設定する（Ｓ２）。すなわち、メカ全開位置でのバルブ角度を０ｄｅｇとし、０ｄｅｇの際に電圧Ｖｃを出力するように、（０，Ｖｃ）の点をバルブ角度センサ２６に書き込む。
【００３４】
次に、Ｓ１で記憶された実全開バルブ角度θａにおける出力値を設定する（Ｓ３）。バルブ角度０ｄｅｇのときに電圧Ｖｃで、バルブ角度θｏのときに電圧Ｖｏを出力するようにし、その２点間を線形補間した角度−電圧関係を理想特性とすると、Ｓ３では、この理想特性になるように、実全開バルブ角度θａにおける出力値を設定する。すなわち、実全開バルブ角度θａにおいて、理想特性にのるような電圧Ｖａを出力するように、（θａ，Ｖａ）の点をバルブ角度センサ２６に書き込む。
【００３５】
以上の工程によって、出力特性が理想特性に設定される。すなわち、バルブ角度センサ２６は、書き込まれた２点に基づいて算出できる角度−電圧関係の傾きに応じて電圧を出力するように設定される。
メカ全開位置で角度がθｏよりも大きいθｂとなる製品Ｂについても、同様に出力特性を理想特性に設定することができる。
【００３６】
〔実施例の作用効果〕
本実施例では、メカ全開位置におけるバルブ角度の実測値を実全開バルブ角度として記憶する記憶工程と、メカ全閉位置における出力値を設定する第１設定工程と、実全開バルブ角度における出力値を設定する第２設定工程とを備える。
これによれば、メカ全開位置での実角度のばらつきの影響を受けることなく、出力特性を理想特性に設定することができる。これにより、バルブ角度センサ２６からの出力値の信頼性が向上し、バルブ開度の制御を高精度に行えるようになる。
【００３７】
また、本実施例では、バルブ装置２４が、低圧ＥＧＲバルブ２１に従動する絞り弁２３を有している。駆動バルブに従動する従動バルブがある場合、駆動バルブのバルブ開度制御に誤差があると、従動バルブにも誤差が生じる。特に、本実施例のように、駆動バルブに対して従動バルブが非線形に駆動する場合、駆動バルブにどれほどの誤差が生じるのかの予測がしにくい。しかし、本実施例によれば、出力特性のばらつきを抑えることにより、駆動バルブである低圧ＥＧＲバルブ２１のバルブ開度制御を高精度に行えるため、従動バルブである絞り弁２３も高精度にバルブ開度制御できる。
【００３８】
〔変形例〕
本実施例では低圧ＥＧＲバルブ２１の回転角度を検出するバルブ角度センサの出力設定を例に挙げたが、これに限定されず、例えば、スロットルバルブ１０の回転角度を検出するバルブ角度センサの出力設定に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
２０  低圧ＥＧＲ通路
２１  低圧ＥＧＲバルブ
２４  バルブ装置
２６  バルブ角度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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