(57)【要約】【課題】  従来のＥＧＲ制御弁は、リターンスプリングのスプリング力による弁体戻り速度を減速させる区間だけ継続されるため、モータの内部導体（モータ巻線部）を流れるモータ駆動電流によって、モータ各部の温度（電流発熱）が過熱限界温度（モータ各部の耐熱温度）を超過するという課題があった。【解決手段】  流量制御弁は、全閉制御時に、第１、第３モータ駆動回路に与えるＰＷＭ信号のＤＵＴＹ値を、第１、第３スプリングのセットトルクによる全閉側への第１、第３弁体戻り速度を減速することが可能なＤＵＴＹ値に設定する。具体的には、第１、第３バルブを全閉位置に保持することが可能な全閉保持ＤＵＴＹ値に固定することにより、モータＭの電機子コイルを流れるモータ駆動電流を従来の技術と比べて小さくすることが可能となる。これにより、モータ各部の温度が過熱限界温度を超過しない。【選択図】  図７
2015200226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内燃機関（Ｅ）の気筒に連通する流路（２１〜２４）を開閉するバルブ（１１〜１４）と、
（ｂ）このバルブ（１１〜１４）を駆動する動力を発生するモータ（Ｍ）を有し、このモータ（Ｍ）の動力を前記バルブ（１１〜１４）に伝えるアクチュエータ（５、６）と、  （ｃ）前記バルブ（１１〜１４）の全閉位置または全開位置を規定すると共に、前記アクチュエータ（５、６）の出力部（１９）および前記バルブ（１１〜１４）の閉じる側または開く側への移動を規制する固定ストッパ（１７）と、
（ｄ）前記アクチュエータ（５、６）の出力部（１９）に対して、前記バルブ（１１〜１４）を前記固定ストッパ（１７）に押し当てる方向に付勢するスプリング（ＳＰ）と、  （ｅ）前記バルブ（１１〜１４）の位置情報を検出するセンサ（１８）と、
（ｆ）前記内燃機関（Ｅ）の運転状況に対応して設定される目標バルブ位置と前記センサ（１８）により検出される実バルブ位置との偏差がなくなるように、前記モータ（Ｍ）に対する制御信号をフィードバック制御する制御ユニット（２０）と
を備えたバルブ制御装置において、
前記制御ユニット（２０）は、前記全閉位置または前記全開位置へ前記バルブ（１１〜１４）を動作させる時に、前記モータ（Ｍ）に対する制御信号を、前記スプリング（ＳＰ）のセットトルクによる全閉側または全開側への戻り速度を減速可能なデューティ値に設定するデューティ値設定手段を有していることを特徴とするバルブ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ制御装置において、
前記制御ユニット（２０）は、
前記モータ（Ｍ）に対する制御信号のデューティ値が設定されると、
前記全閉位置または前記全開位置に前記バルブ（１１〜１４）を保持することが可能な電力を前記モータ（Ｍ）の内部導体に供給することを特徴とするバルブ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバルブ制御装置において、
前記アクチュエータ（５、６）の出力部は、前記モータ（Ｍ）の動力を受けて回転する出力ギア（１９）、およびこの出力ギア（１９）と一体回転可能に連結した出力シャフト（１５、１６）を有していることを特徴とするバルブ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のバルブ制御装置において、
前記固定ストッパ（１７）は、前記バルブ（１１、１３）を全閉した際に前記出力ギア（１９）のこれ以上の閉弁方向への動作を規制する第１規制部を有し、
前記出力ギア（１９）または前記出力シャフト（１５）は、前記バルブ（１１、１３）を全閉した際に、前記第１規制部に当接して係止される第１係止部（５５）を有していることを特徴とするバルブ制御装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のバルブ制御装置において、
前記固定ストッパは、前記バルブ（１２、１４）を全開した際に前記出力ギアのこれ以上の開弁方向への動作を規制する第２規制部を有し、
前記出力ギアまたは前記出力シャフト（１６）は、前記バルブ（１２、１４）を全開した際に、前記第２規制部に当接して係止される第２係止部を有していることを特徴とするバルブ制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載のバルブ制御装置において、
前記バルブとは、
前記モータ（Ｍ）への通電停止時に、前記内燃機関（Ｅ）の排出ガスの一部であるＥＧＲガスが流れる前記流路に相当する第１流路（２１）を全閉し、前記モータ（Ｍ）への電力の増加に伴って前記第１流路（２１）の流路断面積を増加させるノーマリクローズタイプの第１流量制御弁（１）の弁体（１１）、
および前記モータ（Ｍ）への通電停止時に、前記内燃機関（Ｅ）の吸入空気が流れる前記流路に相当する第２流路（２２）を全開し、前記モータ（Ｍ）への電力の増加に伴って前記第２流路（２２）の流路断面積を減少させるノーマリオープンタイプの第２流量制御弁（２）の弁体（１２）のことであることを特徴とするバルブ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載のバルブ制御装置において、
前記バルブとは、
前記モータ（Ｍ）への通電停止時に、前記内燃機関（Ｅ）の排出ガスの一部であるＥＧＲガスが流れる前記流路に相当する第３流路（２３）を全閉し、前記モータ（Ｍ）への電力の増加に伴って前記第３流路（２３）の流路断面積を増加させるノーマリクローズタイプの第３流量制御弁（３）の弁体（１３）、
および前記モータ（Ｍ）への通電停止時に、前記内燃機関（Ｅ）の排出ガスの残部が流れる前記流路に相当する第４流路（２４）を全開し、前記モータ（Ｍ）への電力の増加に伴って前記第４流路（２４）の流路断面積を減少させるノーマリオープンタイプの第４流量制御弁（４）の弁体（１４）のことであることを特徴とするバルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ制御装置に関するもので、特に内燃機関（エンジン）の気筒から排出される排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管へ再循環させる排出ガス循環装置に使用されるＥＧＲバルブ制御装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来より、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）においては、エンジンの気筒から排出される排出ガス（以下排気）中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気循環装置（ＥＧＲシステム）が搭載されている。
ＥＧＲシステムは、エンジンの気筒から排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管内の吸気通路へ再循環（還流）させ、エアクリーナを通過した吸入空気（新気）に混入させて燃焼温度を下げることによってＮＯｘの発生を抑制している。
【０００３】
ここで、ＥＧＲガスを吸気通路へ還流させると、エンジンの気筒に形成される燃焼室内での混合気の着火性が低下して、エンジン出力の低下を招くので、エンジンの気筒へ導入されるＥＧＲガスの流量をエンジンの運転状況に応じて調整する必要がある。
そこで、ＥＧＲシステムにおいては、排気管内の排気通路の分岐部と吸気管内の吸気通路の合流部とを接続するＥＧＲガスパイプの途中にＥＧＲガス流量制御弁（以下ＥＧＲ制御弁）を設置し、ＥＧＲ制御弁の弁体であるＥＧＲバルブの開度を調整することで、エンジンの気筒へ導入されるＥＧＲガスの流量を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、ＥＧＲガスの流量をエンジンの運転状況に対応して正確に制御するためには、ＥＧＲ制御弁のＥＧＲバルブの位置情報を正確にバルブ位置センサで検出することが重要である。
また、ＥＧＲ制御弁は、ＥＧＲバルブを駆動する動力を発生するモータ、およびこのモータの回転を減速してＥＧＲバルブを支持する出力シャフトに伝える減速機構を有するアクチュエータと、減速機構の出力ギアに対して、ＥＧＲバルブを全閉方向に付勢するリターンスプリングと、内部に減速機構およびリターンスプリングを収容するハウジングとを備え、電子制御装置（以下ＥＣＵ）によってモータが電子制御されることで、ＥＧＲ制御弁のＥＧＲバルブの位置制御が実施される。
【０００５】
ＥＣＵは、エンジンの運転状況に対応して目標バルブ位置を算出（設定）し、バルブ位置センサの出力信号から実バルブ位置を算出（取得）し、目標バルブ位置と実バルブ位置との偏差がなくなるようにモータ駆動回路に与えるＰＷＭ（パルス幅変調）信号のデューティ値を、公知のＰＩＤ制御を用いてフィードバック制御している。
そして、モータ駆動回路にＰＷＭ信号のデューティ値が与えられると、モータの内部導体（電機子コイル）に、デューティ値に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）が供給され、モータの内部導体（電機子コイル）に開弁方向（ＥＧＲバルブの開き側）または閉弁方向（ＥＧＲバルブの閉じ側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、ＥＧＲバルブが開き側または閉じ側へ駆動される。
【０００６】
ここで、ＥＧＲ制御弁のバルブ開度制御が実施されている場合、エンジンの運転領域が所定の運転領域（例えばエンジン負荷が低負荷で、且つエンジン回転速度が低速回転の領域）の時、エンジンの燃焼状態を安定させるために、新気に対するＥＧＲガスの導入を止めるようにしている（ＥＧＲカット）。
また、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンの出力を最大限に引き出したい時に、ＥＧＲガスが燃焼室内に導入されることを要因とするエンジンの出力低下を回避するために、新気に対するＥＧＲガスの導入を止めるようにしている（ＥＧＲカット）。
なお、エンジン停止時には、モータの内部導体（モータ巻線部）への電力供給を停止して、リターンスプリングの付勢力のみによってＥＧＲ制御弁のＥＧＲバルブを全閉位置に動作させている。
【０００７】
［従来の技術の不具合］
ところが、従来のＥＧＲ制御弁のバルブ開度制御においては、上記のＥＧＲカット時にＥＧＲ制御弁のＥＧＲバルブを全閉位置に動作させる際、図８に示したように、ＥＧＲバルブを閉じる側へのモータの駆動トルク（閉側モータトルク）にリターンスプリングのスプリング力が加わり、閉じる側へアシストされる。
そのまま閉側モータトルクがＥＧＲバルブに伝わると、ＥＧＲバルブの全閉位置を通り過ぎてメカストッパに減速機構のギアの突出部（全閉ストッパ部）が衝突し、減速機構のギアが損傷する恐れがある。
【０００８】
そこで、メカストッパに対するＥＧＲバルブ位置（ＥＧＲバルブの開度）を検出することが可能なバルブ位置情報センサを取り付けて、リターンスプリングのスプリング力による加速を減速させるため、メカストッパの手前で、ＥＧＲバルブを開く側へのモータの駆動トルク（開側モータトルク）を発生させる駆動デューティの設定値（ＤＵＴＹ（％））に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）を、モータのモータ巻線部に供給することで、開弁方向（ＥＧＲバルブの開き側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、ＥＧＲバルブを閉じる側への弁体戻り速度に対してブレーキをかけてしまう。
【０００９】
具体的には、ＥＧＲバルブが所定の開度からＥＧＲバルブを全閉作動させる時に、ＤＵＴＹ＝−１００％で通電する区間（期間）が経過するまで、モータ駆動回路に対して、閉側モータトルクを発生させる駆動ＤＵＴＹの最大値（ＤＵＴＹ＝−１００％）が与えられる。
すると、駆動ＤＵＴＹの最大値（ＤＵＴＹ＝−１００％）に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）がモータのモータ巻線部に供給されるため、モータのモータ巻線部を閉弁方向（ＥＧＲバルブの閉じ側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、ＥＧＲバルブが全閉位置へ向けて（閉じ側へ）閉弁駆動される。
【００１０】
そして、メカストッパの手前、ＥＧＲバルブの全閉位置の手前で、モータ駆動回路に対して、開側モータトルクを発生させる駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋α％）が与えられる。これは、ＤＵＴＹ＝−１００％で通電する区間（期間）の後に、リターンスプリングのスプリング力による弁体戻り速度を減速させる区間（期間）だけ継続して実行される。
すると、駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋α％）に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）がモータのモータ巻線部に供給されるため、モータのモータ巻線部を開弁方向（ＥＧＲバルブの開き側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、ＥＧＲバルブを閉じる側へのスプリング力による弁体戻り速度が減速する。
これによって、モータ各部の温度（電流発熱）が過熱限界温度（モータ各部の耐熱温度）を超過する可能性があり、このモータ各部の過熱によるモータ故障や耐久性の低下が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−２４５６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、モータ各部の温度が過熱限界温度を超過することによるモータ故障やモータの耐久性の低下を防止することのできるバルブ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】
【００１３】
請求項１に記載の発明（バルブ制御装置）によれば、全閉位置または全開位置へバルブを動作させる時に、モータに対する制御信号を、スプリングのセットトルクによる全閉側または全開側への戻り速度を減速可能なデューティ値に設定することにより、モータに対する制御信号のデューティ値を小さくすることが可能となる。
これによって、モータの内部導体（例えばモータ巻線部）に供給される電力（モータ駆動電流値またはモータ印加電圧値）が、モータに対する制御信号のデューティ値に対応した設定値以下に制限され、モータ各部の温度が過熱限界温度（モータ各部の耐熱温度）を超過する不具合の発生を抑制することができる。これにより、モータ各部の温度が過熱限界温度を超過することによるモータ故障やモータの耐久性の低下を防止することができるので、モータ各部を保護することができる。したがって、バルブ制御装置において、ロバスト性（モータ各部の過熱防止対策に対する信頼性および耐久性）のあるバルブ制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）の概略構成を示した構成図である（実施例１）。
【図２】ノーマリ全閉構造のＥＧＲ制御弁を示した断面図である（実施例１）。
【図３】センサカバーを外した状態のノーマリ全閉構造のＥＧＲ制御弁を示した上面図である（実施例１）。
【図４】ＥＣＵによる第１、第３バルブ（ＥＧＲバルブ）全閉制御方法を示したフローチャートである（実施例１）。
【図５】ＥＣＵによる第２、第４バルブ（スロットルバルブ）全開制御方法を示したフローチャートである（実施例１）。
【図６】出力ギアの駆動トルクとバルブ角度との関係を示したグラフである（実施例１）。
【図７】ＥＧＲ制御弁の全閉制御時におけるＥＧＲバルブの開度の変化およびＤＵＴＹ値の変化を示したタイミングチャートである（実施例１）。
【図８】ＥＧＲ制御弁の全閉制御時におけるＥＧＲバルブの開度の変化およびＤＵＴＹ値の変化を示したタイミングチャートである（従来の技術）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
［実施例１の構成］
図１ないし図７は、本発明を適用したＥＧＲバルブ制御装置を備えたエンジン制御システム（実施例１）を示したものである。
【００１７】
本実施例の内燃機関の制御装置（以下エンジン制御システム）は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）Ｅの排気管から吸気管へ排出ガス（以下排気）の一部であるＥＧＲガスを再循環（還流）させる排気循環装置（以下ＥＧＲシステム）と、エンジンＥの気筒から排出された排気の圧力を利用して吸入空気（吸気）を過給（圧縮）するターボチャージャと、ＥＧＲシステムを電子スロットルや燃料供給システム等の各システムと関連して制御するエンジン制御ユニット（後述する）とを備え、エンジンＥから排出された排気を浄化する排気浄化装置として使用されるものである。
【００１８】
エンジンＥは、例えば自動車等の車両に搭載された車両走行用エンジンであって、インジェクタＩから噴射された燃料と空気との混合気を燃焼する多気筒ディーゼルエンジンである。
エンジンＥの各気筒の吸気ポートには、インテークマニホールドを介して、エアクリーナ８を通過した吸入空気（新気）またはＥＧＲガスが流れる吸気通路を形成する吸気ダクト（吸気管）が接続されている。また、エンジンＥの各気筒の排気ポートには、エキゾーストマニホールドを介して、エンジンＥの各気筒に形成された燃焼室から排出された排気が流れる排気通路を形成する排気ダクト（排気管）が接続されている。
【００１９】
ターボチャージャは、エンジンＥの吸気管の途中に設けられたコンプレッサＣおよびエンジンＥの排気管の途中に設けられたタービンＴを備え、吸気管内の吸気通路を流れる吸気をコンプレッサＣで圧縮し、この圧縮された圧縮空気（吸気）をエンジンＥの各気筒へ送り込むターボ過給機である。このターボチャージャは、タービンＴが排気の圧力により回転駆動されると、タービンＴに駆動連結されたコンプレッサＣも回転し、このコンプッサＣが吸気を圧縮する。
【００２０】
燃料供給システムは、ディーゼルエンジン用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）によって構成されている。
コモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンクから燃料フィルタを介して燃料を汲み上げるフィードポンプを内蔵した超高圧燃料ポンプ（以下サプライポンプ）Ｐと、このサプライポンプＰから吐出された高圧燃料が導入される燃料分配管（以下コモンレール）Ｒと、このコモンレールＲから分配された高圧燃料が導入される複数のインジェクタ（内燃機関の燃料噴射弁）Ｉとを備え、コモンレールＲの内部（蓄圧室）に蓄圧された高圧燃料を各インジェクタＩを介してエンジンＥの各気筒に形成された燃焼室内に噴射供給するように構成されている。
【００２１】
一方、ＥＧＲシステムは、「高圧ループ（ＨＰＬ）−ＥＧＲシステム」と「低圧ループ（ＬＰＬ）−ＥＧＲシステム」を備えている。
ＨＰＬ−ＥＧＲシステムは、図１に示したように、排気管内の排気通路からのＥＧＲガスの取り出し口が、ターボチャージャのタービンＴよりも排気流方向の上流側に設けられている。
ＨＰＬ−ＥＧＲシステムは、エキゾーストマニホールドまたは排気管内の排気通路からインテークマニホールドまたは吸気管内の吸気通路へＥＧＲガスを還流させるＥＧＲガスパイプを備えている。このＥＧＲガスパイプには、ＥＧＲガスの流量を制御（調整）するノーマリクローズタイプの流量制御弁１が設置されている。また、吸気管に対するＥＧＲガスパイプの合流部よりも吸気流方向の上流側には、新気の流量を制御（調整）するノーマリオープンタイプの流量制御弁２が設置されている。
【００２２】
ＬＰＬ−ＥＧＲシステムは、図１に示したように、排気管内の排気通路からのＥＧＲガスの取り出し口が、ターボチャージャのタービンＴよりも排気流方向の下流側に設けられている。
ＬＰＬ−ＥＧＲシステムは、排気管内の排気通路から吸気管内の吸気通路へＥＧＲガスを還流させるＥＧＲガスパイプを備えている。このＥＧＲガスパイプには、ＥＧＲガスの流量を制御（調整）するノーマリクローズタイプの流量制御弁３が設置されている。また、排気管に対するＥＧＲガスパイプの分岐部よりも排気流方向の下流側には、排気の流量を制御（調整）するノーマリオープンタイプの流量制御弁４が設置されている。
【００２３】
ＥＧＲガスパイプには、流量制御弁１、３の各第１、第３弁軸（以下出力シャフト１５）を回転駆動して、流量制御弁１、３の各第１、第３弁体（ＥＧＲバルブ：以下第１、第３バルブ１１、１３）を開閉動作させる電動アクチュエータ５が搭載されている。
また、吸気管および排気管には、流量制御弁２、４の各第２、第４弁軸（以下出力シャフト１６）を回転駆動して、流量制御弁２、４の各第２、第４弁体（スロットルバルブ：以下第２、第４バルブ１２、１４）を開閉動作させる電動アクチュエータ６が搭載されている。
そして、電動アクチュエータ５、６は、流量制御弁１〜４の各第１〜第４バルブ１１〜１４を開閉駆動する第１〜第４電動モータ（以下モータ）Ｍの駆動トルクを出力シャフト１５、１６に伝える。
【００２４】
流量制御弁１、３は、エンジンＥの各気筒に形成された燃焼室に連通する第１、第３流路（後述する）を開閉する第１、第３バルブ１１、１３と、この第１、第３バルブ１１、１３と一体回転可能に連結した出力シャフト１５と、第１、第３バルブ１１、１３を開閉駆動する動力（駆動トルク）を発生するモータＭを有し、モータＭの駆動トルクを出力シャフト１５に伝える電動アクチュエータ５と、第１、第３バルブ１１、１３の全閉位置を規定するメカストッパ１７と、第１、第３バルブ１１、１３をメカストッパ１７に押し当てる方向（全閉方向、閉弁方向）に付勢する第１、第３リターンスプリング（以下第１、第３スプリング）ＳＰと、第１、第３バルブ１１、１３の位置情報（回転角度、実バルブ位置、実バルブ開度）に対応した信号を出力する第１、第３バルブ開度センサ（以下バルブ開度センサ）１８とを備えている。
【００２５】
なお、電動アクチュエータ５は、内部導体を流れる駆動電流値がデューティ制御されるモータＭ、およびこのモータＭの出力軸（モータシャフト）の回転を２段減速する第１、第３減速機構（後述する）を有している。
また、メカストッパ１７は、電動アクチュエータ５の出力部（以下第１、第３出力ギア）１９および第１、第３バルブ１１、１３の閉じる側への移動を機械的に規制する第１規制部を有する全閉ストッパ（固定ストッパ）である。
また、第１、第３スプリングＳＰは、電動アクチュエータ５の第１、第３出力ギア１９に対して、第１、第３バルブ１１、１３をメカストッパ１７に押し当てる方向（全閉方向、閉弁方向）に付勢する付勢力（スプリング力）を発生するコイルスプリングである。
【００２６】
流量制御弁２、４は、エンジンＥの各気筒に形成された燃焼室に連通する第２、第４流路（後述する）を開閉する第２、第４バルブ１２、１４と、この第２、第４バルブ１２、１４と一体回転可能に連結した出力シャフト１６と、第２、第４バルブ１２、１４を開閉駆動する動力（駆動トルク）を発生するモータＭを有し、モータＭの駆動トルクを出力シャフト１６に伝える電動アクチュエータ６と、第２、第４バルブ１２、１４の全開位置を規定するメカストッパ（図示せず）と、電動アクチュエータ６の第２、第４出力ギアに対して、第２、第４バルブ１２、１４をメカストッパに押し当てる方向（全開方向、開弁方向）に付勢する付勢力（スプリング力）を発生する第２、第４リターンスプリング（以下第２、第４スプリング：図示せず）と、第２、第４バルブ１２、１４の位置情報（回転角度、実バルブ位置、実バルブ開度）に対応した信号を出力する第２、第４バルブ開度センサ（以下バルブ開度センサ：図示せず）とを備えている。
【００２７】
なお、電動アクチュエータ５は、内部導体を流れる駆動電流値がデューティ制御されるモータＭ、およびこのモータＭの出力軸（モータシャフト）の回転を２段減速する第２、第４減速機構（後述する）を有している。
また、メカストッパは、電動アクチュエータ６の出力部（以下第２、第４出力ギア：図示せず）および第２、第４バルブ１２、１４の開く側への移動を機械的に規制する第２規制部を有する全開ストッパ（固定ストッパ）である。
また、第２、第４スプリングは、電動アクチュエータ６の第２、第４出力ギアに対して、第２、第４バルブ１２、１４をメカストッパに押し当てる方向（全開方向、開弁方向）に付勢する付勢力（スプリング力）を発生するコイルスプリングである。
【００２８】
エンジンＥのインテークマニホールドの吸気分岐部（サージタンク）に接続する吸気管には、新気（外気）中に含まれる異物を濾過するエアクリーナ８、ターボチャージャのコンプレッサＣ、このコンプレッサＣを通過した吸気を冷却水と熱交換して冷却する水冷式のインタークーラ９、およびこのインタークーラ９を通過した新気の流量を調量する流量制御弁２が設置されている。
エンジンＥのエキゾーストマニホールドの排気集合部に接続する排気管には、ターボチャージャのタービンＴ、排気中に含まれる排気微粒子（パティキュレートマター：ＰＭ）を補集するディーゼルパティキュレートフィルタ（排気浄化装置：以下ＤＰＦ）１０、およびこのＤＰＦ１０を通過した排気の流量を調量する流量制御弁４が設置されている。
【００２９】
ＨＰＬ−ＥＧＲシステムおよびＬＰＬ−ＥＧＲシステムは、エンジンの運転状況に基づいて、流量制御弁１〜４の第１〜第４弁体である第１〜第４バルブ１１〜１４を開閉制御するＥＧＲバルブ制御装置（内燃機関のＥＧＲ制御装置）として使用される。
このＥＧＲバルブ制御装置は、流量制御弁１、３の出力シャフト１５を回転駆動する電動アクチュエータ５に組み込まれるモータＭと、流量制御弁２、４の出力シャフト１６を回転駆動する電動アクチュエータ６に組み込まれるモータＭとを他のシステムと連動して制御するエンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）２０を備えている。
【００３０】
次に、本実施例の流量制御弁１〜４の詳細を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。
流量制御弁１、３は、電動アクチュエータ５の動力源であるモータＭへの通電停止時に、ＥＧＲガスが流れる第１、第３流路２１、２３を全閉し、モータＭへの駆動電流の増加または印加電圧の増大に伴って第１、第３流路２１、２３の流路断面積を段階的または連続的に増加させるノーマリクローズ（Ｎ／Ｃ）タイプのＥＧＲガス流量制御弁（以下ＥＧＲ制御弁）となっている。
流量制御弁１には、ＥＧＲガスを冷却水と熱交換して冷却する水冷式のＥＧＲクーラＥＣ１を通過したＥＧＲガスが導入される。また、流量制御弁３には、ＥＧＲガスを冷却水と熱交換して冷却する水冷式のＥＧＲクーラＥＣ２を通過したＥＧＲガスが導入される。  なお、第１、第３流路２１、２３は、排気管から導入されたＥＧＲガスが流れる。
【００３１】
流量制御弁２は、モータＭへの通電停止時に、新気が流れる第２流路２２を全開し、モータＭへの駆動電流の増加または印加電圧の増大に伴って第２流路２２の流路断面積を段階的または連続的に減少させるノーマリオープン（Ｎ／Ｏ）タイプの流量制御弁となっている。
なお、第２流路２２は、エアクリーナ８を通過した新気が流れる。
また、本実施例の吸気管内には、第１流路２１から導入されたＥＧＲガスと第２流路２２から導入された新気とを混合した吸気をエンジンＥの各気筒の燃焼室内へ導く第３流路２３が設けられている。
【００３２】
流量制御弁４は、モータＭへの通電停止時に、排気が流れる第４流路２４を全開し、モータＭへの駆動電流の増加または印加電圧の増大に伴って第４流路２４の流路断面積を段階的または連続的に減少させるノーマリオープン（Ｎ／Ｏ）タイプの流量制御弁となっている。
なお、第４流路２４は、エンジンＥの各気筒の燃焼室から排出され、且つターボチャージャのタービンＴおよびＤＰＦ１０を通過した排気が流れる。
【００３３】
また、本実施例の排気管内には、上記の第４流路２４が設けられている。この第４流路２４を流れる排気は、流量制御弁３、４とのバルブ開度に応じて、第３流路２３へ流入するＥＧＲガスの流量と、そのまま第４流路２４へ流入する排気の流量とに振り分けられる。
以上のように、流量制御弁１、３と流量制御弁２、４とは、共通部品の使用状態（仕様）の異なる２種類の流体制御弁、つまりノーマリ全閉構造の流量制御弁とノーマリ全開構造の流量制御弁とを構成している。
【００３４】
次に、本実施例の流量制御弁１、３の詳細を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。ここで、流量制御弁１の構成と流量制御弁３との構成とは、同じであるため、一方の流量制御弁１の構成のみを説明し、他方の流量制御弁３の詳細説明は省略する。また、流量制御弁２、４の詳細説明も省略する。
【００３５】
流量制御弁１は、第１流路２１を流れるＥＧＲガスの流量を調量する第１バルブ１１と、この第１バルブ１１と一体回転可能に連結した出力シャフト１５と、この出力シャフト１５を回転駆動して第１バルブ１１を開閉動作させる電動アクチュエータ５と、第１バルブ１１、出力シャフト１５および電動アクチュエータ５を収容（内蔵）するハウジング２５とを備えている。
【００３６】
ハウジング２５の内部には、排気管内の排気通路から吸気管内の吸気通路へ向けてＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス流路（第１流路２１）が形成されている。このハウジング２５は、バルブ開度センサ１８を搭載する合成樹脂製のセンサカバー２６との間に、電動アクチュエータ５を収容する凹部を備えている。
センサカバー２６には、モータＭのフロントブラケット２７より突出する一対のブラシターミナル２８と一対のモータターミナルとの電気接続を行う内部接続用コネクタと、一対のモータターミナルおよびバルブ開度センサ１８の複数のセンサターミナルと外部回路（ＥＣＵ２０やバッテリ）との電気接続を行う外部接続用コネクタとが設けられている。  
【００３７】
流量制御弁１は、ハウジング２５の内部に形成されるＥＧＲガス流路（第１流路２１）の開口面積を連続的または段階的に変更することで、第１流路２１を経由して、排気通路から吸気通路へ再循環（還流）されるＥＧＲガスの流量（ＥＧＲガス量）を可変制御するＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）として使用される。
流量制御弁１は、ハウジング２５に対して、出力シャフト１５を回転自在に支持するシャフト支持機構（出力シャフト１５の支持機構）を備えている。このシャフト支持機構は、転がり軸受（以下ボールベアリング）３１、オイルシール３２、滑り軸受（ガイドブッシュ）３３およびガスシール（またはダストシール）３４等によって構成されている。
【００３８】
流量制御弁１、エンジン停止時またはＥＧＲガスを導入しない時（ＥＧＲカット時）に全閉作動されて、第１バルブ１１のシールリング溝３５に嵌め込まれたシールリング３６の軸線方向に対して直交する半径方向（拡径方向）の張力を利用して、ノズル３７のバルブシート面と第１バルブ１１の外周端面との間に形成される環状隙間を密閉（気密シール）するように構成されている。
第１バルブ１１は、出力シャフト１５の回転軸方向の一端部（第１突出部）に溶接固定されている。また、第１バルブ１１の外周端面には、円環状のシールリング溝３５が円周方向に連続して形成されている。
【００３９】
第１バルブ１１は、全閉位置から全開位置に至るまでの動作可能範囲で回転動作されることで第１流路２１の流路断面積を絞る排気絞り弁の弁体であって、エンジンＥの各気筒の燃焼室内に供給される吸気（新気のみ、あるいは新気＋ＥＧＲガス）の全流量に対するＥＧＲガス流量の比率であるＥＧＲ率を調整する。
第１バルブ１１のシールリング溝３５の内部には、Ｃ字状のシールリング３６が嵌め込まれている。このシールリング３６は、第１バルブ１１のシールリング溝３５に対する組付性を考慮して、あるいは円筒状のノズル３７との熱膨張差に伴うシールリング３６の膨張、収縮に備えて、円周方向の両端面間（合口）に所定の切欠隙間（合口隙間）を有している。
また、シールリング３６の半径方向の外側の端面には、ノズル３７の内径面（バルブシート面）に密着可能な外周面（摺動部）が設けられている。
【００４０】
出力シャフト１５は、ハウジング２５の軸受スリーブ３８の内部に回転自在に収容されている。
出力シャフト１５の回転軸方向の一端部には、軸受スリーブ３８の軸受孔の開口端面から第１流路２１の内部に向かって突出する第１突出軸部が設けられている。なお、第１突出軸部には、第１バルブ１１が溶接固定されている。
また、出力シャフト１５の回転軸方向の他端部には、ハウジング２５の軸受スリーブ３８の開口端面からギア収納空間の内部に向かって突出する第２突出軸部が設けられている。なお、第２突出軸部の回転軸方向の先端側には、第１出力ギア１９と結合するための金属製のインサートプレート（以下金属プレート）３９がカシメ固定される小径軸部が設けられている。
【００４１】
次に、本実施例の電動アクチュエータ５の詳細を図１ないし図３に基づいて説明する。  電動アクチュエータ５は、モータＭおよび第１減速機構等を備えている。
モータＭは、アウタステータの内周側にインナロータが相対回転可能に配置されるブラシ付きのＤＣモータであり、回転軸方向に真っ直ぐに延びるモータ軸（モータシャフト）を有するインナロータ（電機子）と、この電機子の周囲を円周方向（モータ周方向）に取り囲む筒状のステータと、このステータに対して固定されたブラシホルダに収容保持された一対の給電ブラシ（第１、第２ブラシ）とを備えている。
【００４２】
モータＭのステータは、電機子のモータシャフトを回転可能に収容するモータケース（モータヨーク等）、およびこのモータヨークの内周面に固定された複数の界磁マグネット等を有している。
一対の第１、第２ブラシは、モータＭの内部導体を構成するもので、モータ周方向に１８０°間隔で、しかも互いに対向して配置されている。また、第１ブラシは、外部電源（バッテリ）の正極側（ＶＣＣ側）に一方のブラシターミナル２８、電力供給ラインを介して接続されている。また、第２ブラシは、外部電源（バッテリ）の負極側（グランド側、ＧＮＤ側）に他方のブラシターミナル２８、電力供給ラインを介して接続されている。
【００４３】
モータＭの電機子は、ステータの径方向内側に所定のギャップを介して設置されている。この電機子は、フロントブラケット２７およびモータヨークの各軸受支持部（ベアリングホルダ）に軸受（メタルベアリング）を介して、回転自在に支持されたモータシャフトと、このモータシャフトの回転軸方向に磁性鋼板を複数積層して形成された電機子鉄心（電機子コア）と、この電機子コアに巻装される電機子巻線（電機子コイル）と、一対の第１、第２ブラシに押圧接触される整流子（コンミテータ）とを有している。
【００４４】
電機子コアは、積層型鉄心により形成され、モータシャフトの外周に圧入嵌合される円筒状（または角筒状）の嵌合部、およびこの嵌合部の外周面から突出する複数のティースを有している。
電機子コアの円周方向に隣接する各ティース間には、電機子巻線の各相コイルを収納する複数のスロットが形成されている。
電機子コイルは、ブラシターミナル２８、モータターミナル、第１、第２ブラシおよびコンミテータと共にモータＭの内部導体を構成するもので、複数のティースの各ティース巻装部の周囲に集中巻方式で巻装されて、各スロットに収納される多相の各相コイルにより構成されている。各相コイルは、各ティース巻装部の外側にインシュレータを介して巻回されている。
【００４５】
メタルベアリングは、焼結材で形成され、内部に多数の気孔を有し、その内部気孔に潤滑油が含浸された円筒状の焼結含油軸受（メタルブッシュ）であって、その摺動孔の孔壁面（内径面）に多数の内部気筒の開口（表面気孔）が形成されている。
このメタルベアリングは、その摺動孔内に嵌挿されるモータシャフトの回転運動により発生する負圧によって、その内部気孔に浸透している潤滑油がモータシャフトとの摺動面（内径面）の開口から滲み出すことで、メタルベアリングの内径面とモータシャフトの外径面との摺動部分の油膜を形成し、この油膜によってモータシャフトが回転可能に支持される。
【００４６】
第１スプリングＳＰは、第１出力ギア１９のスプリングフック（係合凹部：以下可動フック）４１と、ハウジング２５のスプリングフック（段差面：以下固定フック）４２との間に螺旋状に巻装して成形されたコイル部、このコイル部の両端部分を半径方向の外側へ折り曲げた２つの第１、第２屈曲部、およびこれらの第１、第２屈曲部から半径方向の外側へ向けて真っ直ぐに延伸した２つの端末線（スプリング側フック：以下端末）を有している。
第１スプリングＳＰは、出力シャフト１５の周囲、ハウジング２５の円筒部（ベアリングホルダ）４３、および第１出力ギア１９の円筒ボス４４の周囲を螺旋状に取り囲むように設置されている。
【００４７】
ここで、減速機構は、第１バルブ１１の出力シャフト１５と一体回転可能に連結した第１出力ギア１９と、モータＭのモータシャフトおよび出力シャフト１５と並列配置された中間シャフト４５と、モータシャフトと一体回転可能に連結したモータギア（以下ピニオンギア）４６と、このピニオンギア４６と噛み合って回転する中間減速ギア（以下中間ギア）４７とを備えている。
ピニオンギア４６は、モータＭのモータシャフトの先端外周に圧入嵌合等により固定される円筒部を有している。この円筒部の外周には、中間ギア４７と噛み合うピニオンギア歯５１が形成されている。
中間ギア４７は、中間シャフト４５の外周に相対回転可能に嵌め合わされて、中間シャフト４５の中心軸線周りに回転する円筒部を有している。この円筒部の軸線方向の一端部には、ピニオンギア歯５１と噛み合う大径ギア（中間ギア歯）５２が形成されている。また、円筒部の軸線方向の他端部には、第１出力ギア１９と噛み合う小径ギア（中間ギア歯）５３が円周方向全体に形成されている。
【００４８】
第１出力ギア１９は、出力シャフト１５と共に減速機構の出力部を構成し、中間ギア４７と噛み合って回転する。また、第１出力ギア１９の内周部には、内部に円形状の貫通孔を有する円筒ボス４４が一体的に形成されている。
また、第１出力ギア１９は、円筒ボス４４よりも半径方向の外側に一体的に形成された部分円筒状（扇状）の歯形成部を有している。この歯形成部は、所定の角度分だけ扇状に形成されている。また、歯形成部の外周部には、中間ギア歯５３と噛み合う出力ギア歯５４が形成されている。
第１出力ギア１９の円筒ボス４４の先端側には、インサート部材である金属プレート３９がインサート成形されている。この金属プレート３９の中央部には、出力シャフト１５の第２突出軸部の小径軸部がカシメ等の結合手段を用いて嵌合固定されている。
【００４９】
また、歯形成部の回転方向の一端側面（閉じ側面）には、平坦面（平面）形状の全閉ストッパ部５５が一体的に形成されている。この全閉ストッパ部５５は、第１バルブ１１を全閉した際に、ハウジング２５の吐出部（メカストッパ１７）に当接して係止される。これにより、第１出力ギア１９の全閉ストッパ部５５がメカストッパ１７に当接した際に、第１バルブ１１、出力シャフト１５および第１出力ギア１９のこれ以上の閉弁方向への回転動作が規制される。
なお、メカストッパ１７は、平坦な規制面を有し、第１バルブ１１の全閉位置から第１バルブ１１、出力シャフト１５および第１出力ギア１９の回転方向に所定距離を隔てた位置に設けられている。
【００５０】
ここで、電動アクチュエータ５、６の動力源であるモータＭは、ＥＣＵ２０によって電子制御される第１〜第４モータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載された外部電源（バッテリ）に電気的に接続されている。
ＥＣＵ２０には、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭおよびＥＥＰＲＯＭ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー回路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が設けられている。
第１〜第４モータ駆動回路は、例えば４つの半導体スイッチ素子をブリッジ接続した第１〜第４Ｈブリッジ回路によりそれぞれ構成されている。
【００５１】
第１〜第４モータ駆動回路は、ＥＣＵ２０のマイクロコンピュータから与えられる制御信号（例えばＰＷＭ信号のデューティ比）に対してモータＭの内部導体（電機子コイル）への供給電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）を可変制御する。
ここで、第１〜第４モータ駆動回路に与える駆動デューティ値（ＤＵＴＹ（％））とは、実バルブ位置（実開度または実ＥＧＲ率）が目標バルブ位置（目標開度または目標ＥＧＲ率）となるように、ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）の発生周期（ＰＷＭ周期）における、モータＭの内部導体（例えば電機子コイル）を通電するＯＮ期間とモータＭの内部導体への通電を停止するＯＦＦ期間との比率（ＯＮ／ＯＦＦ比）のことである。
【００５２】
なお、本実施例のＥＧＲバルブ制御装置においては、流量制御弁１、３の第１、第３バルブ１１、１３を開閉駆動する動力を発生するモータＭの通電制御を行う第１、第３モータ駆動回路と、流量制御弁２、４の第２、第４バルブ１２、１４を開閉駆動する動力を発生するモータＭの通電制御を行う第２、第４モータ駆動回路とのバルブ制御開始時期が異なるように構成されている。例えば第１、第３モータ駆動回路よりも第２、第４モータ駆動回路の方が遅れてバルブ制御が開始される。具体的には、ＥＧＲ開弁動作時にＥＧＲガスが吸気通路へ還流し難い運転条件（エンジンＥの運転状況）になった時に第２、第４モータ駆動回路におけるバルブ制御が開始される。つまり第２、第４流路２２、２４の流路断面積を閉じる側に第２、第４バルブ１２、１４を動作させる。
【００５３】
ＣＰＵは、プログラムによって様々な数値演算処理、情報処理（例えばバルブ位置情報処理）および制御（例えばバルブ制御、モータ通電制御）等を行う。
ＲＯＭには、ＣＰＵの様々な数値演算処理、情報処理および制御等に必要なプログラムが予め記憶されている。
ＲＡＭには、ＣＰＵの演算処理による中間情報が一時的に記録され、イグニッションスイッチ（エンジンスイッチ）がＯＦＦとなると記憶された情報は消える。
ＥＥＰＲＯＭには、ＣＰＵによる様々な数値演算処理、情報処理および制御等に必要な情報が記憶されている。具体的には、流量制御弁１〜４のバルブ位置（実開度）とバルブ開度センサ１８から出力されるセンサ出力信号：センサ出力電圧）との対応関係を所定の形式で表したデータテーブル等の初期データがＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。
【００５４】
そして、バルブ開度センサ１８からのセンサ出力信号（アナログ電圧）や、各種センサからのセンサ出力信号（電気信号）は、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータの入力部に入力されるように構成されている。
ここで、マイクロコンピュータの入力部には、バルブ開度センサ１８だけでなく、エアフロメータ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、吸気温センサ、水温センサおよび排出ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等が接続されている。
【００５５】
回転角度検出装置は、円筒状の磁気回路部と、この磁気回路部の回転角度を測定して流量制御弁１〜４のバルブ位置情報（開度、バルブ角度）を検出するバルブ開度センサ１８とを備え、磁気回路部とバルブ開度センサ１８との相対回転角度の変化をバルブ開度センサ１８に磁気回路部から与えられる磁気変化によって検出する。
バルブ開度センサ１８は、センサカバー２６のセンサ搭載部５６に設置された一対のステータコア５７の対向部間に挟み込まれて保持されている。このバルブ開度センサ１８は、半導体ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応したセンサ出力信号（アナログ電圧信号：センサ出力電圧）をＥＣＵ２０へ向けて出力するホールＩＣを主体として構成されている。
【００５６】
ホールＩＣは、ホール素子および集積回路が１つのＩＣチップ（半導体チップ）として集積回路化された磁気センサである。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良い。
磁気回路部は、第１出力ギア１９の円筒ボス４４に一体回転可能に設置された円筒ボス４４の内周に接着剤等により固定されている。なお、第１出力ギア１９の円筒ボス４４の材質が合成樹脂の場合には、磁気回路部が円筒ボス４４にインサート成形されていても構わない。
この磁気回路部は、円筒ボス４４の直径方向に２分割された一対の部分円筒状センサヨーク５８と、このセンサヨーク５８の分割部（対向部）に同一方向に磁極が向いて配置された一対のセンサマグネット（永久磁石）５９とを備えている。
【００５７】
クランク角度センサは、エンジンのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば１５°または３０°ＣＡ（クランク角度）毎にセンサ出力信号（以下ＮＥパルス信号）がＥＣＵ２０に対して出力される。
ＥＣＵ２０は、クランク角度センサから出力されるＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段である。
【００５８】
ＥＣＵ２０は、バルブ開度センサ１８から出力されるセンサ出力信号（センサ出力電圧）に基づいて、流量制御弁１〜４のバルブ位置情報（実開度、バルブ角度）を検出するバルブ位置検出手段を構成している。
アクセル開度センサは、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度：ＡＣＣＰ）に対応した電気信号（センサ出力信号）をＥＣＵ２０に対して出力するエンジン負荷検出手段である。なお、流量制御弁２のバルブ位置情報（スロットル開度、実開度、バルブ角度）を検出するスロットル開度センサを搭載している場合は、スロットル開度センサをエンジン負荷検出手段として使用しても良い。
【００５９】
ここで、ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチ（エンジンスイッチ）がオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、先ず、エンジンの運転状況（エンジン情報）または運転条件（状態）を計算（算出）するのに必要な各種センサ出力信号を取得（入力）し、エンジンの運転状況または運転条件およびＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、電動アクチュエータ５、６のモータＭを電子制御するように構成されている。
【００６０】
ＥＣＵ２０は、エンジンの運転状況（例えばエアフロメータから出力されるセンサ出力信号（吸気流量信号）から測定された新気量、クランク角度センサのＮＥ信号から測定されたエンジン回転数（ＮＥ）に対応して制御目標値（目標バルブ位置または目標ＥＧＲ率）を算出（決定）し、バルブ開度センサ１８のセンサ出力電圧から測定された実バルブ位置（実ＥＧＲ率）と目標バルブ位置との偏差がなくなるように、公知のＰＩＤ制御を用いて、モータ駆動回路に与える制御信号（例えばＰＷＭ信号のデューティ比（値）：以下駆動デューティの設定値（ＤＵＴＹ＝±α％））をフィードバック制御するように構成されている。
【００６１】
そして、ＥＣＵ２０から第１、第３モータ駆動回路に対して、第１、第３スプリングＳＰの付勢力（スプリング力）に抗する、第１、第３バルブ１１、１３を開く側へのモータＭの駆動トルク（リターンスプリングのセットトルクを上回る駆動トルク：以下開側モータトルク）を発生させる駆動デューティの設定値（ＤＵＴＹ＝＋α％）が与えられると、ＤＵＴＹ＝＋α％に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）がモータＭの内部導体（電機子コイル）に供給され、モータＭの電機子コイルに開弁方向（第１、第３バルブ１１、１３の開き側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、第１、第３バルブ１１、１３が第１、第３スプリングＳＰのスプリング力に抗して開き側へ開弁駆動される。
なお、最小値（ＤＵＴＹ＝０％）から最大値（ＤＵＴＹ＝＋１００％）まで駆動デューティ値を変化させると、第１、第３バルブ１１、１３が全閉位置から全開位置まで開側作動する（図６参照）。また、バルブ角度に対するリターンスプリングのセットトルクの変化に対して第１、第３出力ギア１９のトルクには、所定の開側ヒステリシスがある（図６参照）。
【００６２】
また、ＥＣＵ２０から第１、第３モータ駆動回路に対して、第１、第３スプリングＳＰの付勢力（スプリング力）をアシストする、第１、第３バルブ１１、１３を閉じる側へのモータＭの駆動トルク（リターンスプリングのセットトルクを下回る駆動トルク：以下閉側モータトルク）を発生させる駆動デューティの設定値（ＤＵＴＹ＝−α％）が与えられると、ＤＵＴＹ＝−α％に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）がモータＭの内部導体（電機子コイル）に供給され、モータＭの電機子コイルに閉弁方向（第１、第３バルブ１１、１３の閉じ側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、第１、第３バルブ１１、１３が第１、第３スプリングＳＰのスプリング力をアシストして閉じ側へ閉弁駆動される。
なお、最大値（ＤＵＴＹ＝０％）から最小値（ＤＵＴＹ＝−１００％）まで駆動デューティ値を変化させると、第１、第３バルブ１１、１３が全開位置から全閉位置まで閉側作動する（図６参照）。また、バルブ角度に対するリターンスプリングのセットトルクの変化に対して第１、第３出力ギア１９のトルクには、所定の閉側ヒステリシスがある（図６参照）。
【００６３】
また、ＥＣＵ２０から第２、第４モータ駆動回路に対して、第２、第４スプリングの付勢力（スプリング力）に抗する、第２、第４バルブ１２、１４を閉じる側へのモータＭの駆動トルク（リターンスプリングのセットトルクを上回る駆動トルク：以下閉側モータトルク）を発生させる駆動デューティの設定値（ＤＵＴＹ＝＋α％）が与えられると、同様に、モータＭの電機子コイルに閉弁方向（第２、第４バルブ１２、１４の閉じ側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、第２、第４バルブ１２、１４が第２、第４スプリングのスプリング力に抗して閉じ側へ開弁駆動される。
【００６４】
また、ＥＣＵ２０から第２、第４モータ駆動回路に対して、第２、第４スプリングの付勢力（スプリング力）をアシストする、第２、第４バルブ１２、１４を開く側へのモータＭの駆動トルク（リターンスプリングのセットトルクを下回る駆動トルク：以下開側モータトルク）を発生させる駆動デューティの設定値（ＤＵＴＹ＝−α％）が与えられると、同様に、モータＭの電機子コイルに開弁方向（第２、第４バルブ１２、１４の開く側）のモータ駆動電流が流れる。これにより、第２、第４バルブ１２、１４が第２、第４スプリングのスプリング力をアシストして閉じ側へ閉弁駆動される。
【００６５】
［実施例１の制御方法］
次に、本実施例のＥＧＲバルブ制御装置のバルブ制御方法を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。
ここで、図４は、ＥＣＵ２０による第１、第３バルブ（ＥＧＲバルブ）全閉制御方法を示したフローチャートである。また、図５は、ＥＣＵ２０による第２、第４バルブ全開制御方法を示したフローチャートである。これらの図４および図５の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがＯＮされた後に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００６６】
先ず、ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、流量制御弁１〜４の各第１〜第４バルブ１１〜１４の動作状態やエンジンの運転状況を判定するのに必要な各種センサ出力信号やモータ駆動回路に与えられるＤＵＴＹ値（ＤＵＴＹ（％））を取得する。
なお、ＤＵＴＹ（％）の代わりに、モータＭの内部導体（電機子コイル）に印加されるモータ印加電圧や、モータＭの内部導体（電機子コイル）を流れるモータ駆動電流を計測して第１〜第４バルブ１１〜１４の動作状態である各流量制御弁１〜４のバルブ開度（角度）を判定しても良い。
【００６７】
ＥＣＵ２０は、流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）１、３の第１、第３バルブ１１、１３を全閉位置に戻す全閉制御中であるか否かを判断（判定）する（ステップＳ１１）。この判定結果がＮｏの場合には、エンジン運転時における通常のＥＧＲ制御（通常制御）を実施する（ステップＳ１２）。その後に、図４の制御ルーチンを抜ける。つまり図４の制御ルーチンのＳＴＡＲＴへ戻る。
【００６８】
通常制御に進入するタイミングになると、ＥＣＵ２０は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンＥが所定の運転領域（例えば低負荷〜中負荷で、且つ低速回転〜中速回転の領域）に入ると、この運転領域（エンジン負荷およびエンジン回転数）に対応して設定される制御目標値（目標開度、目標ＥＧＲ率）を計算する。
このとき、ＥＣＵ２０は、例えば流量制御弁１、３の各第１、第３バルブ１１、１３が所定のバルブ開度（全閉位置に対する回転角度）以上に開弁するように第１、第３モータ駆動回路に駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋α％）を与える。
【００６９】
そして、ＥＣＵ２０から第１、第３モータ駆動回路にＤＵＴＹ＝＋α％が与えられると、電動アクチュエータ５のモータＭの内部導体（モータ巻線部：以下電機子コイル）にＤＵＴＹ＝＋α％に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）が供給され、モータＭの電機子コイルに、開弁方向（第１、第３バルブ１１、１３の開き側）へのモータ駆動電流が流れる。これにより、第１、第３バルブ１１、１３が全開位置へ向けて開側作動する。
なお、ＥＣＵ２０から第１、第３モータ駆動回路に対して駆動ＤＵＴＹの最大値（ＤＵＴＹ＝＋１００％）に与えられると、流量制御弁１、３の第１、第３バルブ１１、１３が全開位置に設定される。
【００７０】
一方、ＥＣＵ２０は、流量制御弁（吸気絞り弁、排気絞り弁）２、４の第２、第４バルブ１２、１４を全開位置に戻す全開制御中であるか否かを判断（判定）する（ステップＳ２１）。この判定結果がＮｏの場合には、エンジン運転時における通常のＥＧＲ制御（通常制御）を実施する（ステップＳ２２）。その後に、図５の制御ルーチンを抜ける。つまり図５の制御ルーチンのＳＴＡＲＴへ戻る。
【００７１】
通常制御に進入するタイミングになると、ＥＣＵ２０は、必要であれば、例えば流量制御弁２、４の各第２、第４バルブ１２、１４が所定のバルブ開度（全開位置に対する回転角度）以下に閉弁するように第２、第４モータ駆動回路に駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋α％）を与える。
そして、ＥＣＵ２０から第２、第４モータ駆動回路にＤＵＴＹ＝＋α％が与えられると、電動アクチュエータ６のモータＭの内部導体（モータ巻線部：以下電機子コイル）にＤＵＴＹ＝＋α％に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）が供給され、モータＭの電機子コイルに、閉弁方向（第２、第４バルブ１２、１４の閉じ側）へのモータ駆動電流が流れる。これにより、第２、第４バルブ１２、１４が全閉位置へ向けて閉側作動する。
なお、ＥＣＵ２０から第２、第４モータ駆動回路に対して駆動ＤＵＴＹの最大値（ＤＵＴＹ＝＋１００％）が与えられると、流量制御弁２、４の第２、第４バルブ１２、１４が全閉位置に設定される。
【００７２】
以上によって、例えば流量制御弁１、３の各第１、第３バルブ１１、１３が開く側へ開弁駆動されて第１、第３流路２１、２３の流路断面積が拡大される。また、例えば流量制御弁２、４の各第２、第４バルブ１２、１４が閉じる側へ閉弁駆動されて第２、第４流路２２、２４の流路断面積が縮小される。
したがって、エンジンＥの各気筒の燃焼室から排出された排気の一部がＥＧＲガスとなって排気管内の排気通路からＥＧＲガスパイプに流入し、第１、第３流路２１、２３を通って吸気管内の吸気通路へ導入される。このとき、エアクリーナ８を通過した新気（またはＥＧＲガス＋新気）とＥＧＲガスが混入され、エンジンＥの各気筒の吸気ポートおよび燃焼室に供給される。
これによって、排気中に含まれる有害物質（例えばＮＯｘ等）が低減される。
【００７３】
一方、エンジン負荷が低負荷で、且つエンジン回転数が低速回転の領域、つまりアイドル運転時には、エンジンＥの燃焼室内における混合気の燃焼を安定させるために、エンジンＥの各気筒内へのＥＧＲガスの導入を止める（ＥＧＲカット）。
また、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンＥの出力を最大限に引き出したい時や加速走行時には、エンジンＥの各気筒の燃焼室にＥＧＲガスが導入されることを要因とする、エンジンＥの出力低下を回避するために、エンジンＥの各気筒の燃焼室へのＥＧＲガスの導入を止める（ＥＧＲカット）。
上記のようなＥＧＲカット時には、図４のステップＳ１１の判定結果がＹｅｓとなり、流量制御弁１、３の第１、第３バルブ１１、１３を全閉位置に戻す全閉制御が実施される。また、図５のステップＳ２１の判定結果がＹｅｓとなり、流量制御弁２、４の第２、第４バルブ１２、１４を全開位置に戻す全閉制御が実施される。
【００７４】
この場合、図６および図７に示したように、第１、第３バルブ１１、１３の閉側モータトルクを電動アクチュエータ５のモータＭに発生させるために、第１、第３モータ駆動回路に駆動ＤＵＴＹの最小値（ＤＵＴＹ＝−１００％）を与える。
そして、ＥＣＵ２０から第１、第３モータ駆動回路にＤＵＴＹ＝−１００％が与えられると、モータＭの電機子コイルにＤＵＴＹ＝−１００％に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）が供給され、モータＭの電機子コイルに、第１、第３バルブ１１、１３を閉じる側へのモータ駆動電流が流れる（ステップＳ１３）。
これにより、モータＭの閉側モータトルクを利用して第１、第３バルブ１１、１３を全閉位置側へ動作（全閉作動）させる。このとき、図６に示したように、第１、第３バルブ１１、１３の閉側作動時には、第１、第３スプリングＳＰのスプリング力にモータＭの閉側モータトルクが加わるため、モータＭの閉側モータトルクが第１、第３バルブ１１、１３の閉じる側へアシストするトルクとなる。
【００７５】
また、第２、第４バルブ１２、１４の開側モータトルクを電動アクチュエータ６のモータＭに発生させるために、第２、第４モータ駆動回路に駆動ＤＵＴＹの最小値（ＤＵＴＹ＝−１００％）を与える。
そして、ＥＣＵ２０から第２、第４モータ駆動回路にＤＵＴＹ＝−１００％が与えられると、モータＭの電機子コイルにＤＵＴＹ＝−１００％に対応した電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）が供給され、モータＭの電機子コイルに、第２、第４バルブ１２、１４を開く側へのモータ駆動電流が流れる（ステップＳ２３）。
これにより、モータＭの開側モータトルクを利用して第２、第４バルブ１２、１４を全開位置側へ動作（全開作動）させる。このとき、第２、第４バルブ１２、１４の開側作動時には、第２、第４スプリングのスプリング力にモータＭの開側モータトルクが加わるため、モータＭの開側モータトルクが第２、第４バルブ１２、１４の開く側へアシストするトルクとなる。
【００７６】
次に、第１、第３バルブ１１、１３の実開度（実バルブ位置）が所定の位置に到達しているか否かを判断（判定）する（ステップＳ１４）。この判定結果がＮｏの場合には、ステップＳ１１の判定処理へ戻る。
ここで、所定の位置とは、第１、第３バルブ１１、１３の全閉位置（θ＝０（ｄｅｇ））よりも所定距離分（所定回転角度分）だけ手前（＋側）の開度（バルブ位置）のことである。
一方、第２、第４バルブ１２、１４の実開度（実バルブ位置）が所定の位置に到達しているか否かを判断（判定）する（ステップＳ２４）。この判定結果がＮｏの場合には、ステップＳ２１の判定処理へ戻る。
ここで、所定の位置とは、第２、第４バルブ１２、１４の全開位置（θ＝７０〜８０（ｄｅｇ））よりも所定距離分（所定回転角度分）だけ手前（−側）の開度（バルブ位置）のことである。
【００７７】
また、ステップＳ１４の判定結果がＹｅｓの場合には、第１、第３モータ駆動回路に対する駆動ＤＵＴＹ値を、第１、第３スプリングＳＰのセットトルクによる全閉側への第１、第３弁体戻り速度を減速することが可能な駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に設定する。
具体的には、第１、第３モータ駆動回路に与える駆動ＤＵＴＹ値を、第１、第３バルブ１１、１３を全閉位置に保持することが可能な全閉保持ＤＵＴＹ値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に固定し、このＤＵＴＹ＝＋β％を第１、第３モータ駆動回路に与える（デューティ値設定手段：ステップＳ１５）。その後に、図４の制御ルーチンを抜ける。つまり図４の制御ルーチンのＳＴＡＲＴへ戻る。
【００７８】
また、ステップＳ２４の判定結果がＹｅｓの場合には、第２、第４モータ駆動回路に対する駆動ＤＵＴＹ値を、第２、第４スプリングのセットトルクによる全開側への第１、第３弁体戻り速度を減速することが可能な駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に設定する。。
具体的には、第２、第４モータ駆動回路に与える駆動ＤＵＴＹ値を、第２、第４バルブ１２、１４を全閉位置に保持することが可能な全閉保持ＤＵＴＹ値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に固定し、このＤＵＴＹ＝＋β％を第２、第４モータ駆動回路に与える（デューティ値設定手段：ステップＳ２５）。その後に、図５の制御ルーチンを抜ける。つまり図５の制御ルーチンのＳＴＡＲＴへ戻る。
【００７９】
これにより、流量制御弁１、３の各第１、第３バルブ１１、１３が閉弁側へ電動駆動および付勢されて第１、第３流路２１、２３が閉塞される。一方、流量制御弁２、４の各第２、第４バルブ１２、１４が開弁側へ電動駆動および付勢されて第２、第４流路２２、２４が開放される。
このとき、流量制御弁１、３においては、第１、第３バルブ１１、１３のシールリング溝３５に嵌め込まれたシールリング３６の摺動部が、シールリング自体の拡径方向の張力（弾性変形力）によってノズル３７のバルブシート面に張り付くため、シールリング３６の摺動部がノズル３７のバルブシート面に密着する。
したがって、第１、第３バルブ１１、１３の外周端面とノズル３７の内周面との間の隙間が完全にシールされる。つまり第１、第３流路２１、２３が完全に閉鎖される。これにより、ＥＧＲガスが、エアクリーナ８を通過した清浄な吸気（新気）に混入しない。
【００８０】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の流量制御弁１、３を開閉制御するＥＧＲバルブ制御装置においては、全閉位置へ第１、第３バルブ１１、１３を動作させる全閉制御時に、第１、第３モータ駆動回路に与える駆動ＤＵＴＹ値を、第１、第３スプリングＳＰのセットトルクによる全閉側への第１、第３弁体戻り速度を減速することが可能な駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に設定し、このＤＵＴＹ＝＋β％を第１、第３モータ駆動回路に与えるように構成されている。
具体的には、第１、第３バルブ１１、１３を全閉位置に保持することが可能な全閉保持ＤＵＴＹ値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に固定することにより、図８に示した「スプリング力による戻り速度を減速させる区間」において、図７に示したように、「全閉位置付近到達時に、全閉保持ＤＵＴＹでモータＭへの供給電力を制限する。」ことで、全閉側への第１、第３弁体戻り速度を減速させない。これにより、モータＭの内部導体（電機子コイル）を流れるモータ駆動電流を従来の技術と比べて小さくすることが可能となり、モータ各部の温度が過熱限界温度を超過することを防ぐことができる。
【００８１】
一方、本実施例の流量制御弁１、３と連動するように流量制御弁２、４を開閉制御するＥＧＲバルブ制御装置においては、全開位置へ第２、第４バルブ１２、１４を動作させる全開制御時に、第２、第４モータ駆動回路に対する駆動ＤＵＴＹ値を、第２、第４スプリングのセットトルクによる全開側への第１、第３弁体戻り速度を減速することが可能な駆動ＤＵＴＹの設定値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に設定し、このＤＵＴＹ＝＋β％を第２、第４モータ駆動回路に与えるように構成されている。
具体的には、第２、第４バルブ１２、１４を全閉位置に保持することが可能な全閉保持ＤＵＴＹ値（ＤＵＴＹ＝＋β％）に固定することにより、同様に、モータＭの内部導体（電機子コイル）を流れるモータ駆動電流を従来の技術と比べて小さくすることが可能となり、モータ各部の温度が過熱限界温度を超過することを防ぐことができる。
【００８２】
これによって、モータの内部導体（電機子コイル）に供給される電力（モータ駆動電流値）が、図７に示したように、第１〜第４モータ駆動回路に対するＰＷＭ信号のＤＵＴＹ値に対応した設定値以下に制限され、モータＭの各部の温度が過熱限界温度（モータ各部の耐熱温度）を超過する不具合の発生を抑制することができる。
これにより、モータＭの各部の温度が過熱限界温度を超過することによるモータ故障やモータの耐久性の低下を防止することができるので、モータＭの各部を保護することができる。
【００８３】
ここで、モータＭの各部の過熱による不具合としては、例えば電機子コイルが発熱してその熱で合成樹脂製のブラシホルダが溶け出してしまうと、ブラシスプリングのスプリング力が弱まり、電機子のコンミテータに第１、第２ブラシが効果的に接触せず、モータＭの内部導体（電機子コイル）への通電ができなくなる。つまりモータＭが動かなくなる故障が発生する。
また、モータＭの各部の発熱により、モータシャフトを軸受するメタルブッシュから潤滑油がモータヨーク内に飛び散る恐れもある。これにより、メタルブッシュとモータシャフトとの間が潤滑不良となり、焼き付く可能性がある。つまりモータＭが動かなくなる故障が発生する。
したがって、本実施例のようなエンジンＥの運転状況に基づいて、流量制御弁１〜４の各第１〜第４バルブ１１〜１４のバルブ位置を制御するバルブ開度制御を行うＥＧＲバルブ制御装置において、ロバスト性（モータ各部の過熱防止対策に対する信頼性および耐久性）のあるバルブ開度制御を実現することができる。
【００８４】
［変形例］
本実施例では、本発明のバルブ（開閉）制御装置により開閉制御される流体制御弁として、流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）１、３、流量制御弁（吸気絞り弁、吸気制御弁）３および流量制御弁（排気絞り弁、排気制御弁）４を採用しているが、本発明のバルブ（開閉）制御装置により開閉制御される流体制御弁として、ＥＧＲクーラの出口側に連通する低温排気ガス流路とＥＧＲガスをＥＧＲクーラより迂回させるバイパス流路（高温排気ガス流路）とを切り替える排気ガス流路切替弁、エンジンの排気管（ターボチャージャのタービンハウジング）に設置される排気ガス流量（圧力）制御弁を採用しても良い。
【００８５】
また、吸気制御弁としては、タンブル制御弁、スワール制御弁、吸気流量制御弁、吸気圧力制御弁、流路切替弁、吸気絞り弁等が考えられる。
また、排気制御弁としては、ウェイストゲート弁、スクロール切替弁、排気流量制御弁、排気圧力制御弁、排気切替弁、排気絞り弁等が考えられる。
本実施例では、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、第１、第３バルブ１１、１３を閉弁（全閉）方向に付勢する第１、第３スプリングＳＰを備え、ノーマリ全閉構造のＥＧＲ制御弁として使用される流量制御弁１、３と、第２、第４バルブ１２、１４を開弁（全開）方向に付勢する第２、第４スプリングを備え、ノーマリ全開構造の吸気、排気絞り弁として使用される流量制御弁２、４に適用しているが、本発明に使用される流体制御弁を、流量制御弁１または流量制御弁３と、流量制御弁２または流量制御弁４とに適用しても良い。
【００８６】
なお、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、流量制御弁１のみに適用しても良い。また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、流量制御弁２のみに適用しても良い。また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、流量制御弁３のみに適用しても良い。また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、流量制御弁４のみに適用しても良い。また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、流量制御弁１、２のみに適用しても良い。また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、流量制御弁３、４のみに適用しても良い。
【００８７】
また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、ディーゼルエンジンの気筒に連通する流路を開閉（流路の流路断面積を変更）する第１〜第４バルブ１１〜１４を有する流体制御弁だけでなく、ガソリンエンジンの気筒に連通する流路を開閉（流路の流路断面積を変更）するバルブを有する流体制御弁に適用しても良い。
また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、内燃機関の排気浄化装置に供給される２次空気が流れる２次空気流路管（ハウジング）内の空気流路を開閉するバルブを備えた２次空気制御弁に適用しても良い。
また、本発明のバルブ（開閉）制御装置に使用される流体制御弁を、内燃機関の燃焼室から排出される排出ガス（排気）が流れる排気管（ハウジング）内の排気通路を開閉するバルブを備えた排気絞り弁や流量制御弁１、３等の排気制御弁に適用しても良い。
【００８８】
また、流体制御弁の弁体を構成するバルブとして、バタフライバルブを採用しているが、フラップバルブ、プレートバルブ、ロータリバルブ等の回転型バルブを採用しても良い。
また、流体制御弁の一例である吸気制御弁としては、吸気絞り弁（吸気スロットル弁）として使用される流量制御弁２の他に、タンブル制御弁、スワール制御弁、吸気圧力制御弁、吸気流路切替弁等が考えられる。
また、流体制御弁の一例である排気制御弁としては、ＥＧＲ制御弁として使用される流量制御弁１、３や排気絞り弁（排気スロットル弁）として使用される流量制御弁４の他に、ウェイストゲート弁、スクロール切替弁、排気圧力制御弁、排気流路切替弁等が考えられる。
【符号の説明】
【００８９】
Ｍ  モータ
ＳＰ  第１、第３スプリング
１  流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）
２  流量制御弁（吸気絞り弁、吸気スロットル弁）
３  流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）
４  流量制御弁（排気絞り弁、排気スロットル弁）
１１  第１バルブ（ＥＧＲバルブ）
１２  第２バルブ（スロットルバルブ）
１３  第３バルブ（ＥＧＲバルブ）
１４  第４バルブ（スロットルバルブ）
【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】
2015200226.tif 000008
【図７】
2015200226.tif 000009
【図８】
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