(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス還流通路内を通じて還流される排気ガスの流量を調整する弁であって、前記排気ガスの圧力が閉弁方向に作用する外開弁式の制御弁と、
前記制御弁を開閉するときの駆動速度と駆動トルクとが相反する特性を有して同制御弁を開閉駆動する駆動手段と、
前記制御弁の全閉位置からの開弁時における駆動手段の駆動速度を、同制御弁の開弁後の開弁方向への駆動速度よりも遅い第１の駆動速度に制御するとともに、前記駆動手段が前記第１の駆動速度のとき発生する駆動力が排気ガス圧と吸気圧との差圧に基づき前記制御弁に作用する力よりも小さいときには同第１の駆動速度よりも遅い第２の駆動速度に制御し、同第１の駆動速度のとき発生する駆動力が前記制御弁に作用する力よりも大きいときには同第１の駆動速度に制御する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス還流制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記制御弁に作用する排気ガス圧と吸気圧との差圧に応じて同制御弁を開方向に駆動するときの駆動速度を変更制御する
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス還流制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の排気ガス還流制御装置において、
前記制御弁に作用する排気ガス圧と吸気圧との差圧を、当該機関の回転数と負荷とに基づき推定する推定手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気ガス還流通路を通じて吸気通路に還流される排気ガス量を調整する内燃機関の排気ガス還流制御装置に関し、特に排気ガス還流通路の吸気通路側から排気通路側へと弁体をリフトして開口させる外開弁式の排気ガス還流制御弁を備える装置に採用して好適な制御構造の具現に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用内燃機関では、エミッション向上や燃費向上の要求を満たすため、内燃機関から排出される排気ガスの一部を吸気通路内に還流して燃焼ガス温度の低減を図る排気ガス還流（ＥＧＲ）制御が行われれている。このようなＥＧＲ制御を行う内燃機関では、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を設け、同通路に設けられたＥＧＲ制御弁の開度調整に基づき還流される排気ガス量を制御している。
【０００３】
こうしたＥＧＲ制御装置の一例として、特開平９−１５４２９９号公報には、ステップモータによってＥＧＲ制御弁を開閉駆動するＥＧＲ制御装置が示されている。
【０００４】
ところで、ＥＧＲ制御弁には通常、吸気負圧と排気ガス圧（背圧）との差圧等の外力が作用する。そのため、開方向に駆動するときと閉方向に駆動するときとでは同弁に作用する応力が異なり、要求される駆動トルクも異なってくる。また、その駆動方向によって同制御に要求される応答性も異なってくる。
【０００５】
例えば、ＥＧＲ通路の吸気通路側から排気通路側へと弁体をリフトして開口させる外開弁式のＥＧＲ制御弁の場合、上記吸気負圧と背圧との差圧やＥＧＲ通路内を流れる排気ガスの流動抵抗に基づく応力は閉弁方向に作用する。そのため、こうした外開弁式のＥＧＲ制御弁では、閉方向に駆動するときよりも開方向に駆動するときの方が、上記差圧に抗して駆動する必要があるため、要求される駆動トルクは高くなる。また、ＥＧＲ制御弁では一般に、加速時等のＥＧＲ低減遅れによって生じるエミッションの悪化を抑制するため、閉弁時に要求される応答性は開弁時に比べて高くなる。
【０００６】
そこで上記公報に記載のＥＧＲ制御装置では、開閉方向に応じてＥＧＲ制御弁の駆動速度を切り換える制御を行っている。すなわち同装置では、大きな駆動トルクが要求され、応答性に対する要求が低い開弁駆動時には駆動速度を遅くし、駆動トルクに対する要求が低く、高い応答性が要求される閉弁駆動時には駆動速度を速く設定している。
【０００７】
なお、同装置においてＥＧＲ制御弁の駆動装置として採用されているステップモータ等の電気モータは一般に、発生する駆動トルクと駆動速度（モータの回転数）とが相反する特性を有しており、駆動速度を遅くすると発生する駆動トルクが大きくなり、駆動速度を速くすると発生する駆動トルクが低下する。そのため、上記のように駆動方向によって駆動速度を切り換えることで、開弁駆動時における駆動トルクの確保と閉弁駆動時における応答性の向上との両立を図ることができ、出力の小さな小型・低コストのステップモータであっても好適なＥＧＲ制御弁の駆動制御を行うことができるようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＧＲ制御弁に作用する前記差圧等の外力の大きさは常時一定ではなく、内燃機関の運転状態や同制御弁の開度位置等に応じて変化することが発明者によって確認されている。しかしながら、上記公報記載のＥＧＲ制御装置では、単に開方向駆動時と閉方向駆動時とで一律に駆動速度を切り換えるようにしている。このため、実際にＥＧＲ制御弁に作用している外力が小さく、よってそのとき要求される駆動トルクもそれ程大きくない状況でも不必要に駆動速度を低下させてしまうなど、同制御装置としての十分な応答性能が得られないこともある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気ガス還流制御弁としての必要とされる駆動トルクを確保しつつも、その開閉駆動時の応答性能を可能な限り高く保持することのできる内燃機関の排気ガス還流制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気ガス還流制御装置において、内燃機関の排気ガス還流通路内を通じて還流される排気ガスの流量を調整する弁であって、前記排気ガスの圧力が閉弁方向に作用する外開弁式の制御弁と、前記制御弁を開閉するときの駆動速度と駆動トルクとが相反する特性を有して同制御弁を開閉駆動する駆動手段と、前記制御弁の全閉位置からの開弁時における駆動手段の駆動速度を、同制御弁の開弁後の開弁方向への駆動速度よりも遅い第１の駆動速度に制御するとともに、前記駆動手段が前記第１の駆動速度のとき発生する駆動力が排気ガス圧と吸気圧との差圧に基づき前記制御弁に作用する力よりも小さいときには同第１の駆動速度よりも遅い第２の駆動速度に制御し、同第１の駆動速度のとき発生する駆動力が前記制御弁に作用する力よりも大きいときには同第１の駆動速度に制御する制御手段とを備えることをその要旨とする。
【００１１】
排気ガス還流（ＥＧＲ）通路の排気通路側から吸気通路側へと弁体をリフトすることで開弁される外開弁式のＥＧＲ制御弁には同ＥＧＲ通路内を流れる排気ガスの流動抵抗に基づく力等が閉弁方向に作用するため、開弁駆動時に大きな駆動トルクが必要とされる。一方、こうしたＥＧＲ制御弁を開閉駆動する駆動手段としてステップモータ等の電動モータが使用されることがあるが、こうした電動モータは駆動速度と駆動トルクとが相反する特性、すなわち駆動速度が大きなほど駆動トルクが小さくなり、駆動速度が小さなほど駆動トルクが大きくなるような特性を有している。
上記外弁式ＥＧＲ制御弁では、全閉位置に位置するときに排気ガス圧と吸気圧との差圧が弁体にかかるため、全閉位置から開弁駆動を開始するときには特に大きな駆動トルクが要求される。このように、外開弁式ＥＧＲ制御弁では全閉位置からの開弁駆動を開始するときには、排気ガス圧と吸気圧との差圧が弁体にかかっているため、特に大きな駆動トルクが必要とされる。ただし、一旦、ＥＧＲ制御弁が全閉位置を離れ開弁されると同弁に作用する外力が小さくなるため、必要とされる駆動トルクも小さくなる。したがって、上記構成によれば、全閉位置からの開弁時の駆動速度を開弁後の駆動速度よりも遅くすることで、全閉位置からの開弁時に必要とされる駆動トルクを確保しながらも、開弁時の応答性を高めることができるようになる。さらに、全閉位置からの駆動速度を吸気圧と排気圧との差圧の大きさに応じて変更することで、必要なだけの駆動トルクを確保しつつも応答性の不必要な低下を防止することができるようにもなる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス還流制御装置において、前記制御手段は、前記制御弁に作用する排気ガス圧と吸気圧との差圧に応じて同制御弁を開方向に駆動するときの駆動速度を変更制御することをその要旨とする。
【００１３】
前記ＥＧＲ制御弁に作用する排気ガスの流動抵抗等の外力の大きさは、排気ガス圧と吸気圧との差圧の大きさから把握することができる。よって、上記構成によれば、排気ガス圧と吸気圧との差圧の大きさからＥＧＲ制御弁に作用する外力の大きさを把握し、その差圧の大きさに応じて駆動手段の駆動速度を変更制御することで、駆動トルクと応答性能との両立を図ることができるようになる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排気ガス還流制御装置において、前記制御弁に作用する排気ガス圧と吸気圧との差圧を、当該機関の回転数と負荷とに基づき推定する推定手段を更に備えることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、排気ガス圧と吸気圧との差圧の大きさを特別なセンサを設けずとも把握することができるようになるため、構造の簡易化やコスト低減を図ることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態について説明する。
まず、本発明にかかる排気ガス還流制御装置の一実施の形態を備える内燃機関の概略構成について、図１に基づき説明する。
【００２１】
内燃機関１の吸気通路１１に設けられたサージタンク１６には、同吸気通路１１と排気通路１２とを連通する排気ガス還流（ＥＧＲ）通路６２が連結されている。このＥＧＲ通路６２には、同ＥＧＲ通路６２内を通じて吸気通路１１へと還流される排気ガスの量を調整するためのＥＧＲ制御弁６３が設けられている。このＥＧＲ制御弁６３は、ステップモータ６４によって開閉駆動される。このステップモータ６４は、内燃機関１の各種制御を行う電子制御装置５１から出力される指令信号に基づき動作する駆動回路５２によって駆動される。これらＥＧＲ通路６２及びＥＧＲ制御弁６３と、同制御弁６３を開閉駆動するステップモータ６４、電子制御装置５１、駆動回路５２等からＥＧＲ制御装置６０が構成されている。
【００２２】
更に吸気通路１１のサージタンク１６には、同タンク１６内の吸入空気の圧力（吸気負圧）ＰＭを検出するための吸気圧センサ３７が、また内燃機関１には同機関１の出力軸の回転数（機関回転数）ＮＥを検出するための回転数センサ２５が設けられている。これら吸気圧センサ３７及び回転数センサ２５から出力される検出信号は電子制御装置５１へと送られる。
【００２３】
以下に、ＥＧＲ制御装置６０の更に詳細な構成について、図２に基づき説明する。
図２には、上記ＥＧＲ制御弁６３とステップモータ６４とが収容されたバルブボディ６５の断面構造を示している。
【００２４】
バルブボディ６５は、ＥＧＲ通路６２の途中に設けられている。このバルブボディ６５内に設けられた弁体６６はＥＧＲ通路６２中に配設されており、その軸方向にリフトするようになっている。全閉時には、弁体６６はバルブシート部６７と密着し、ＥＧＲ通路６２を塞ぐかたちとなる。この弁体６６は、スプリング６８によって閉方向に付勢されるとともに、ロータシャフト７２によって開方向に押圧される。なお、このスプリング６８は、ＥＧＲ制御弁６３の全閉時において上記弁体６６とバルブシート部６７との密着性を高め、確実にＥＧＲを遮断する機能のほか、後述するように閉弁駆動時の応答性能を向上させる役割も兼ねている。
【００２５】
このバルブボディ６５内には、駆動コイル６９及びターミナル７０、回転子７１からなるステップモータ６４も収容されている。
駆動コイル６９には、駆動回路５２（図１）からターミナル７０を介して励磁電圧が印加される。この励磁電圧に基づき駆動コイル６９は励磁され、永久磁石からなる回転子７１は所定の位相に位置される。駆動コイル６９に印加される励磁電圧のパターンを順次変化させることで、回転子７１は所定角度ずつ回動される。
【００２６】
この回転子７１は、中空円筒形状を呈しており、その内周面にはねじ溝が形成されている。また、この回転子７１の中空部には、上記ロータシャフト７２が摺動可能に配設されている。このロータシャフト７２の外周にもねじ溝が形成されており、上記回転子７１の内周のねじ溝とかみ合わされている。このロータシャフト７２の回動は、図示しない凹凸関係によって規制されている。そのためロータシャフト７２は回転子７１が回動することで、その軸方向に摺動される。このロータシャフト７２の摺動にともない、上記弁体６６は同ロータシャフト７２に押圧され、リフトされる。こうして弁体６６の開閉駆動が行われる。
【００２７】
上記構成のＥＧＲ制御装置６０にあって、弁体６６のリフト量、すなわちＥＧＲ制御弁６３の開度は、上記駆動コイル６９に印加する励磁電圧のパターンを変更した回数をカウントすることで把握される。また、同ＥＧＲ制御弁６３の開閉駆動速度は、上記パターンの変更周期に基づき変更される。なお、駆動コイル６９に印加される励磁電圧のパターンを変更する駆動回路５２は上述のように、電子制御装置５１から発せられる指令信号に基づき動作する。
【００２８】
こうしたステップモータ６４では、一般に、駆動速度を速くすると発生するトルクが低下し、駆動速度を遅くすることで高トルクが得られるようになる。
こうしたＥＧＲ制御弁６３において、全閉時に弁体６６に作用する力について、図３に基づき説明する。
【００２９】
本実施の形態のＥＧＲ制御弁６３は、吸気通路１１内の吸気負圧ＰＭと排気通路１２内の背圧ＰＥとの差圧が閉弁方向にかかる外開弁式のＥＧＲ制御弁となっている。こうした外開弁式のＥＧＲ制御弁６３では、全閉時には上記吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧の全てが弁体６６に直接かかるようになる。なお、同図３において、力Ｆｉは吸気負圧ＰＭに基づき弁体６６に作用する力を、力Ｆｅは背圧ＰＥに基づき弁体６６に作用する力を、力Ｆｍはステップモータ６４の発生する駆動力をそれぞれ示している。したがって、全閉位置から開弁駆動を開始する際には、ステップモータ６４の駆動力Ｆｍを、これら力Ｆｉと力Ｆｅとの合力よりも大きくする必要がある。
【００３０】
なお、一旦、ＥＧＲ制御弁６３が開弁し始めると、弁体６６に上記のような差圧の全てが直接かかることはなくなるため、ステップモータ６４に要求される駆動トルクは小さくなる。しかしながら開弁駆動中、弁体６６にはＥＧＲ通路６２内を流れる排気ガスの流動抵抗や前記スプリング６８の付勢力に抗する必要があるため、ある程度の大きさの駆動トルクは要求される。
【００３１】
他方、閉弁駆動時には、上記スプリング６８の付勢力等によって助勢されるため、ステップモータ６４に要求される駆動トルクは小さくてもよい。したがって、閉弁時の駆動速度はある程度まで高めることができる。なお、こうしたＥＧＲ制御装置６０では、加速時等のＥＧＲ低減遅れによって生じるエミッションの悪化を抑制するため、閉弁時には高い応答性が要求されるため、駆動速度を速くする必要がある。そこで本実施の形態のＥＧＲ制御弁６３のように、弁体６６に対して上記差圧やスプリング６８の付勢力が閉弁方向に作用する構成とすることで、閉弁時の応答性能を高めることができるようになる。
【００３２】
ところで、適切なＥＧＲ量は当該機関１の運転状態によって変化する。また、排気ガスの還流は、吸気通路１１と排気通路１２との圧力差に基づき行われるが、この圧力差も当該機関１の運転状態に応じて変化する。そのため、内燃機関１の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁６３の開度を適宜調整することが望ましい。以下にこうしたＥＧＲ制御弁６３の開度調整のためのＥＧＲ制御装置６０の制御態様について説明する。
【００３３】
図４及び図５に、上記ＥＧＲ制御弁６３の開度制御を行うＥＧＲ制御ルーチンの処理手順を記したフローチャートを示す。
本ルーチンの処理は、前回、同ルーチンの処理が実行されたときに設定された励磁相変更周期ＷＡＩＴが経過する毎に、割り込み処理として電子制御装置５１によって実行される。また、このときステップモータ６４の駆動回路５２は、同じく同ルーチンが前回実行されたときに設定された実励磁パターンＲＭＯＤＥに応じて駆動コイル６９に印加する励磁電圧のパターンを変更する。本実施の形態では、この実励磁パターンＲＭＯＤＥの値を順次加算することで、ＥＧＲ制御弁６３が開弁方向に駆動されるように駆動コイル６９に印加される励磁電圧のパターンが変更され、同実励磁パターンＲＭＯＤＥを順次減算することで、ＥＧＲ制御弁６３が閉弁方向に駆動されるように駆動コイル６９に印加される励磁電圧のパターンが変更される構成となっている。すなわち、ＥＧＲ制御弁６３は、本ルーチンの処理が開始された時点で実際に開閉駆動される。
【００３４】
本ルーチンの処理に移行すると、電子制御装置５１は、まず処理Ｓ１００において、前記回転数センサ２５の検出結果に基づき算出される機関回転数ＮＥと、吸気圧センサ３７によって検出される吸気負圧ＰＭとを入力する。
【００３５】
そして、続く処理Ｓ１０５において、電子制御装置５１は、これら機関回転数ＮＥと吸気負圧ＰＭとの周知のマップから目標ステップ数ＴＳＴＥＰを算出する。この目標ステップ数ＴＳＴＥＰは、ＥＧＲ制御弁６３の全閉位置を基準（０ステップ）として、その位置から励磁電圧のパターンを変更した回数を示している。先述したように、上記パターンを変更した回数とＥＧＲ制御弁６３との開度とには完全な対応関係がある。そのため、この目標ステップ数ＴＳＴＥＰは、ＥＧＲ制御弁６３の目標開度を間接的に表すものであり、内燃機関１の運転状態に応じた適切な開度となるように設定される。
【００３６】
次に、処理Ｓ１１０において、電子制御装置５１は、実ステップ数ＡＳＴＥＰを入力する。この実ステップ数ＡＳＴＥＰは、ＥＧＲ制御弁６３を全閉位置から現在の開度まで駆動するのに要する励磁電圧のパターンの変更回数を示している。この実ステップ数ＡＳＴＥＰも、上記目標ステップ数ＴＳＴＥＰと同様に、ＥＧＲ制御弁６３の現在の開度を間接的に表すものである。なお、本実施の形態では、目標ステップ数ＴＳＴＥＰ及び実ステップ数ＡＳＴＥＰの値が大きな程、ＥＧＲ制御弁６３の開度がより開き側となっていることを示している。
【００３７】
そして、次の処理Ｓ１１５において、電子制御装置５１は、現在の励磁電圧のパターンを示す実励磁パターンＲＭＯＤＥを入力する。
続く処理Ｓ１２０において電子制御装置５１は、目標ステップ数ＴＳＴＥＰが実ステップ数ＡＳＴＥＰよりも大きいか否かを判断する。ここで目標ステップ数ＴＳＴＥＰの方が大きいと判断された場合（ＹＥＳ）、このことはＥＧＲ制御弁６３の実際の開度が目標開度よりも閉じ側にあることを意味しているため、同制御弁６３を開弁方向に駆動する必要がある。この場合、電子制御装置５１は処理Ｓ１２５に移行する。
【００３８】
一方、上記処理Ｓ１２０において、実ステップ数ＡＳＴＥＰの方が大きいと判断された場合（ＮＯ）、電子制御装置５１は処理Ｓ１４０に移行する。この処理Ｓ１４０において、電子制御装置５１は、先の処理Ｓ１２０とは逆に、目標ステップ数ＴＳＴＥＰが実ステップ数ＡＳＴＥＰよりも小さいか否かを判断する。ここで目標ステップ数ＴＳＴＥＰの方が小さいと判断された場合（ＹＥＳ）、このことはＥＧＲ制御弁６３の実際の開度が目標開度よりも開き側にあることを意味しているため、同制御弁６３を閉弁方向に駆動する必要がある。この場合、電子制御装置５１は処理Ｓ１４５へと移行する。
【００３９】
上記処理Ｓ１４０において、ＮＯと判断された場合、すなわち実ステップ数ＡＳＴＥＰと目標ステップ数ＴＳＴＥＰとが一致する場合、電子制御装置５１は、現在の実励磁パターンＲＭＯＤＥを保持したまま、処理Ｓ１５５に移行する。そして、電子制御装置５１は、処理Ｓ１５５において、励磁相変更周期ＷＡＩＴに定数Ａを入力した後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００４０】
すなわちこの場合、励磁相変更周期ＷＡＩＴの定数Ａ分の時間が経過した後に、次回の本ルーチンの処理が実行される。ただし、このときには実励磁パターンＲＭＯＤＥは変更されていないため、ＥＧＲ制御弁６３の開閉駆動は行われない。
【００４１】
次に、上記処理Ｓ１４０において、目標ステップ数ＴＳＴＥＰの方が小さいと判断された場合（ＹＥＳ）、すなわちＥＧＲ制御弁６３を閉方向に駆動する場合について説明する。
【００４２】
この場合、電子制御装置５１は処理Ｓ１４５において、実励磁パターンＲＭＯＤＥから１を減算する。そのため、次回、励磁相変更周期ＷＡＩＴが経過した後、ＥＧＲ制御弁６３は、１ステップ分だけ閉方向に駆動される。そして続く処理Ｓ１５０において、電子制御装置５１は、実ステップ数ＡＳＴＥＰからも１を減算する。その後、電子制御装置５１は、上記処理Ｓ１５５に移行し、励磁相変更周期ＷＡＩＴに定数Ａを入力し、本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００４３】
この場合も、励磁相変更周期ＷＡＩＴの定数Ａ分の時間が経過した後、次回の本ルーチンの処理が実行される。このとき、実励磁相パターンＲＭＯＤＥが１だけ減算されているため、ＥＧＲ制御弁６３は１ステップ分だけ閉弁方向に駆動される。
【００４４】
以上のように、ＥＧＲ制御弁６３を閉弁方向に駆動する場合も、開度をそのまま保持する場合も、励磁相変更周期ＷＡＩＴは同じく定数Ａが設定される。なお、この励磁相変更周期ＷＡＩＴは、ステップモータ６４の駆動速度の逆数と比例関係にある。そのため、この励磁相変更周期ＷＡＩＴの値が大きな程、ステップモータ６４の駆動速度は遅くなる。
【００４５】
次に、先の処理Ｓ１２０において、実ステップ数ＡＳＴＥＰの方が目標ステップ数ＴＳＴＥＰよりも大きいと判断され（ＹＥＳ）、ＥＧＲ制御弁６３を開弁方向に駆動する場合について説明する。
【００４６】
この場合、電子制御装置５１は、処理Ｓ１２５において実励磁パターンＲＭＯＤＥに１を加算する。よって、次回励磁相変更周期ＷＡＩＴが経過した後には、ＥＧＲ制御弁６３は開弁方向に１ステップ分だけ駆動されるようになる。そして、電子制御装置５１は、続く処理Ｓ１３０において、実ステップ数ＡＳＴＥＰにも１を加算し、図５に示す処理Ｓ２００に移行する。
【００４７】
この処理Ｓ２００において、電子制御装置５１は、実ステップ数ＡＳＴＥＰが定数α未満であるか否かを判断する。実ステップ数ＡＳＴＥＰが定数α未満のとき（ＹＥＳ）には、ＥＧＲ制御弁６３は全閉位置若しくはその近傍にあって、ＥＧＲ通路６２の排気系側と吸気系側とが完全に連通されていない状態にあることを意味している。こうした状態では、ＥＧＲ制御弁６３の弁体６６には、図３に示したように、吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧全体がかかっており、ステップモータ６４はこうした差圧に基づく力（Ｆｉ＋Ｆｅ）に抗して弁体６６をリフトする必要があるため、駆動するには大きなトルクが必要がある。
【００４８】
一方、実ステップ数ＡＳＴＥＰが定数α以上の場合（ＮＯ）、ＥＧＲ通路６２の排気系側と吸気系側との連通は既に確保されており、定数α未満の場合（ＹＥＳ）程高いトルクは要求されない。しかしながら、こうした状態でも、ＥＧＲ制御弁６３を開弁方向に駆動するときには、弁体６６には排気ガスの流動抵抗が作用し、また、スプリング６８の付勢力に抗する必要もあることから、閉弁駆動時よりは高い駆動トルクが要求される。そこで、この場合、電子制御装置５１は、処理Ｓ２２０において、先の閉弁駆動する場合に設定した定数Ａよりも大きな定数Ｂを励磁相変更周期ＷＡＩＴに入力する。こうして励磁相変更周期ＷＡＩＴを設定した後、電子制御装置５１は本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００４９】
この場合、励磁相変更周期ＷＡＩＴの定数Ｂ分だけの時間が経過した後、次回の本ルーチンの処理が開始される。このときＥＧＲ制御弁６３は、１ステップ分だけ開弁方向に駆動される。なお、定数Ｂの値は定数Ａの値よりも大きいため、ＥＧＲ制御弁６３が駆動されるまでの時間は、前述した閉方向に駆動する場合よりも長くなる。これは、閉弁駆動時よりもステップモータ６４の駆動速度が遅くなり、その分駆動トルクが高くなることを意味している。
【００５０】
さて、上記処理Ｓ２００において、実ステップ数ＡＳＴＥＰが定数α未満の場合、電子制御装置５１は処理Ｓ２０５において、前記処理Ｓ１００において入力した吸気負圧ＰＭから弁体６６に作用する吸気負圧ＰＭに基づく力Ｆｉを算出する。
【００５１】
こうして弁体６６に作用する吸気負圧ＰＭに基づく力Ｆｉを推定した後、電子制御装置５１は処理Ｓ２１０において、上記吸気負圧ＰＭに基づく力Ｆｉと背圧ＰＥに基づき弁体６６に作用する力Ｆｅとの和よりも、励磁相変更周期ＷＡＩＴを定数Ｃに設定したときのステップモータ６４の駆動力Ｆｍの方が大きいか否かを判断する。なお、本実施の形態では、背圧ＰＥの変動は吸気負圧ＰＭの変動に比べて小さいため、この背圧ＰＥに基づき弁体６６に作用する力Ｆｅは定数として与えている。また、上記の定数Ｃは、処理Ｓ２２０において設定する定数Ｂよりも更に大きな値で、ステップモータ６４の駆動速度を更に遅くし、駆動トルクを更に高めるべく設定された値である。
【００５２】
上記処理Ｓ２１０において、上記状態におけるステップモータ６４の駆動力Ｆｍが上記力Ｆｉと力Ｆｅの和よりも大きな場合（ＹＥＳ）、電子制御装置５１は、処理Ｓ２２５において、励磁相変更周期ＷＡＩＴに上記定数Ｃを設定する。こうして励磁相変更周期ＷＡＩＴを設定した後、電子制御装置５１は本ルーチンの処理を一旦終了する。この場合も、励磁相変更周期ＷＡＩＴの定数Ｃ分だけの時間が経過した後に、次回の本ルーチンの処理が実行され、そのときＥＧＲ制御弁６３は１ステップ分だけ開弁方向に駆動される。定数Ｃの値は定数Ｂよりも更に大きいため、ステップモータ６４の駆動速度は更に遅くなる。
【００５３】
一方、上記処理Ｓ２１０において、上記力Ｆｉと力Ｆｅとの和の方が大きいと判断された場合（ＮＯ）、励磁相変更周期ＷＡＩＴを定数Ｃとして駆動速度を更に遅くしたとしても、ＥＧＲ制御弁６３を開弁駆動するだけのトルクを確保することができない状態となっている。こうした場合、電子制御装置５１は、処理Ｓ２１５において、励磁相変更周期ＷＡＩＴを定数Ｃよりも更に大きな値である定数Ｄとして設定する。こうして励磁相変更周期ＷＡＩＴを設定した後、電子制御装置５１は本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００５４】
この場合も、励磁相変更周期ＷＡＩＴの定数Ｄ分だけの時間が経過した後に、次回の本ルーチンの処理が実行され、そのときＥＧＲ制御弁６３は１ステップ分だけ開弁方向に駆動される。定数Ｄの値は定数Ｃよりも更に大きいため、ステップモータ６４の駆動速度は更に遅くなり、したがって同モータ６４の発生する駆動トルクは更に高くなる。
【００５５】
以上説明したＥＧＲ制御ルーチンの処理を、以下に要約して説明する。
本ルーチンの処理は、前回本ルーチンが実行されたときに設定された励磁相変更周期ＷＡＩＴが経過する毎に電子制御装置５１によって実行される。このとき駆動回路５２は、同じく前回本ルーチンが実行されたときに設定された実励磁パターンＲＭＯＤＥに応じて駆動コイル６９に印加される励磁電圧のパターンを変化させ、目標とする開度に近づけるべくＥＧＲ制御弁６３を１ステップ分ずつ開閉駆動する。
【００５６】
本ルーチンでは、以下の４通りの場合によって励磁相変更周期ＷＡＩＴ、すなわちステップモータ６４の駆動速度を変更している。
ｉ）閉弁駆動時…この場合、弁体６６に作用する抗力もなく（あるいは弁体６６に閉弁駆動を助勢する方向の力が作用し）、高い応答性が要求されるため、励磁相変更周期ＷＡＩＴに比較的小さな値Ａを設定し、十分な駆動速度を確保している。
【００５７】
ｉｉ）開弁駆動時（全閉位置以外の開度位置）…この場合、弁体６６にはスプリング６８の付勢力や、ＥＧＲ通路６２を流れる排気ガスの流動抵抗が作用するため、ステップモータ６４の駆動速度を幾分か遅くし、必要な駆動トルクを確保すべく、励磁相変更周期ＷＡＩＴに上記定数Ａよりも大きな値Ｂを設定している。
【００５８】
ｉｉｉ）開弁駆動時（全閉位置からの駆動開始時）…この場合、弁体６６には、吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧全てがかかるため、特に高い駆動トルクが必要とされる。そこで、励磁相変更周期ＷＡＩＴに上記定数Ｂよりも更に大きな値Ｃを設定して、十分な駆動トルクを確保している。
【００５９】
ｉｖ）開弁駆動時（特定の運転領域）…吸気負圧ＰＭの大きさは内燃機関１の運転状態に応じて変化するため、特定の運転領域では上記弁体６６にかかる差圧が特に大きくなり、励磁相変更周期ＷＡＩＴに定数Ｃを設定して駆動トルクを高めても、必要なだけの駆動トルクを確保することができない。この場合、励磁相変更周期ＷＡＩＴに上記定数Ｃよりも更に大きな値Ｄを設定して、駆動速度は遅くとも開弁駆動に必要な駆動トルクを確保することを可能としている。
【００６０】
以上のように、本実施の形態では、ＥＧＲ制御弁６３の弁体６６に作用する力の大きさに応じてステップモータ６４の駆動速度を変更することで、必要なだけの駆動トルクを確保しつつも、不必要な応答性能の低下を抑制している。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ＥＧＲ通路６２内を流れる排気ガスの流動抵抗やコイルスプリング６８の付勢力に抗するため大きな駆動トルクが必要とされるＥＧＲ制御弁６３の開弁駆動時に、ステップモータ６４の駆動速度を遅くすることで必要な駆動トルクを確保することができるようになる。
【００６２】
（２）吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧がＥＧＲ制御弁６３の弁体６６に直接かかり、特に大きな駆動トルクが要求される全閉位置からの開弁駆動開始時は、ステップモータ６４の駆動速度を更に遅くすることで必要な駆動トルクを確保することができるようになる。
【００６３】
（３）また、そのときの駆動速度を上記吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧の大きさに応じて変更することで、必要なだけの駆動トルクを確保しつつも応答性の不必要な低下を防止することができるようにもなる。
【００６４】
（４）以上のように大きな駆動トルクが必要とされるときに、必要な駆動トルクを確保可能な分だけステップモータ６４の駆動速度を遅くすることで、応答性の低下を抑制することができるようにもなる。
【００６５】
（５）一方、必要とされる駆動トルクが小さく、加速時等のＥＧＲ低減遅れによるエミッションの悪化を抑制するために高い応答性が要求されるＥＧＲ制御弁６３の閉弁駆動時には、上記排気ガスの流動抵抗やコイルスプリングに助勢されつつ制御弁の駆動を行うことができるため、ステップモータ６４の駆動速度を速くして応答性を向上することができるようになる。
【００６６】
（６）以上のように駆動トルクや応答性の必要に応じてステップモータ６４の駆動速度を変更することで、出力の小さな小型・低コストのステップモータ６４であっても好適なＥＧＲ制御弁６３の開閉駆動制御を行うことができるようになる。
【００６７】
なお、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・本実施の形態では、全閉位置からの開弁時におけるステップモータ６４の駆動速度を弁体６６にかかる吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧の大きさに応じて変更する構成としたが、開弁後の開弁方向への駆動速度も同様に上記差圧に応じて変更する構成としてもよい。この場合、開弁後の開弁方向への駆動時における応答性能も可能な限り高くすることができるようになる。
【００６８】
・前記実施の形態では、吸気圧センサ３７によって検出される吸気負圧ＰＭから弁体６６に作用する吸気負圧ＰＭに基づく力Ｆｉを推定する構成としたが、上記機関回転数ＮＥとスロットル開度とから吸気負圧ＰＭの大きさを推定し、この推定された吸気負圧ＰＭに基づき上記力Ｆｉを算出する構成としてもよい。
【００６９】
・また同様に、吸入空気量と機関回転数ＮＥとから吸気負圧ＰＭの大きさを推定し、この推定された吸気負圧ＰＭに基づき弁体６６に作用する吸気負圧ＰＭに基づく力Ｆｉを算出する構成としてもよい。
【００７０】
・また、同様に機関回転数ＮＥと燃料噴射量とから吸気負圧ＰＭを推定し、上記力Ｆｉを演算する構成としてもよい。
以上のように機関回転数ＮＥと同機関の負荷状態を反映するスロットル開度や吸入空気量、燃料噴射量等のパラメータとから吸気負圧ＰＭを推定してステップモータ６４の駆動速度を演算する構成とした場合、吸気圧センサ３７を設けない構成の内燃機関にあっても、上記差圧に応じたステップモータ６４の駆動速度制御ができるようになる。さらに、上記機関回転数ＮＥとスロットル開度や吸入空気量、燃料噴射量等の当該機関１の負荷状態を反映するパラメータとからＥＧＲ制御弁６３の目標開度を演算する構成とした場合には、ＥＧＲ制御弁６３の目標開度及びステップモータ６４の駆動速度の演算に共通したパラメータを使用することができるため、制御態様を簡易化できるようにもなる。
【００７１】
・上記実施の形態あるいは上記構成のように測定あるいは推定された吸気負圧ＰＭからＥＧＲ制御弁６３に作用する外力（吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧に基づく力＝Ｆｉ＋Ｆｅ）を推定するのではなく、排気通路１２内に排気ガス圧を直接測定する圧力センサ（背圧センサ）を設け、測定された排気ガス圧に基づき上記外力を推定する構成としてもよい。また、上記背圧センサと吸気圧センサ３７との両方を設け、ＥＧＲ制御弁６３に作用する外力を直接測定する構成としてもよい。このような構成とした場合、排気ガス圧の変動が大きな場合にも適切なＥＧＲ制御弁６３の開閉駆動制御が可能となる。
【００７２】
・上記実施の形態あるいは上記構成のように、検出あるいは推定した吸気負圧ＰＭ等から算出された上記力Ｆｉや力Ｆｅを算出し、それとステップモータ６４の駆動力Ｆｍとの比較に基づき駆動速度を変更するのではなく、内燃機関１の運転領域に応じてステップモータ６４の駆動速度を変更する構成としてもよい。ステップモータ６４の駆動力Ｐｍと駆動速度との関係は予め求めておくことが可能である。また、内燃機関１の運転領域と、ＥＧＲ制御弁６３の弁体６６に作用する吸気負圧ＰＭと背圧ＰＥとの差圧に基づく力の大きさとの関係も予め求めておくことができる。そのため、上記の構成によっても、本実施の形態と同様のＥＧＲ制御弁６３の駆動制御を行うことは可能である。
【００７３】
・また、本実施の形態のＥＧＲ制御に際して、従来公知のバッテリ電圧に応じたステップモータの応答性変更等の制御を併用することも可能である。
・上記実施の形態のようにステップモータ６４でＥＧＲ制御弁６３を駆動する構成に限らず、駆動速度と駆動トルクが相反する特性を有し、駆動速度を遅くすることで駆動トルクを向上することが可能な他の駆動手段、例えばステップモータ以外の電動モータを用いる構成としてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、全閉位置からの開弁時の駆動速度を開弁後の駆動速度よりも遅くすることで、全閉位置からの開弁時に必要とされる駆動トルクを確保しながらも、開弁時の応答性を高めることができるようになる。さらに、全閉位置からの駆動速度を吸気圧と排気圧との差圧の大きさに応じて変更することで、必要なだけの駆動トルクを確保しつつも応答性の不必要な低下を防止することができるようにもなる。
【００７５】
また、請求項２に記載の発明によれば、排気ガス圧と吸気圧との差圧の大きさからＥＧＲ制御弁に作用する外力の大きさを把握し、その差圧の大きさに応じて駆動手段の駆動速度を変更制御することで、駆動トルクと応答性能との両立を図ることができるようになる。
【００７７】
また、請求項３に記載の発明によれば、排気ガス圧と吸気圧との差圧の大きさを特別なセンサを設けずとも把握することができるようになるため、構造の簡易化やコスト低減を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＥＧＲ制御装置が設けられた内燃機関の概略構成を示す略図。
【図２】同ＥＧＲ制御装置のＥＧＲ制御弁及びステップモータの構造を示す断面図。
【図３】ＥＧＲ制御弁に作用する外力の関係を示す説明図。
【図４】ＥＧＲ制御ルーチンの制御手順を示すフローチャート。
【図５】同じくＥＧＲ制御ルーチンの制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関、１１…吸気通路、１２…排気通路、１６…サージタンク、２５…回転数センサ、３７…吸気圧センサ、５１…電子制御装置、５２…駆動回路、６０…ＥＧＲ制御装置、６２…ＥＧＲ通路、６３…ＥＧＲ制御弁、６４…ステップモータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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