(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の負荷状態及び前記内燃機関の吸気弁の開閉状態に応じて、前記内燃機関への吸入空気量を調整する吸気制御装置であって、
吸気通路の開口面積を調節し、３相モータにより回転駆動されるバルブの回転角を検出する回転角検出部と、
３相各相のモータ電流を予め設定されたステップ毎に、前記回転角検出部の検出信号に基づいて、ＰＷＭ制御によって制御するインバータ制御部と、
前記回転角検出部の検出信号に基づいて、前記回転角検出部が異常であるか否かを判定する異常判定部と、
前記インバータ制御部によって現在行われているステップにより特定した前記バルブの現在位置から、前記内燃機関の運転状態を維持することが可能な安全停止位置までの回転角である安全角を算出する安全角算出部と、を備え、
前記インバータ制御部は、前記回転角検出部の異常時に前記安全角に基づいて、前記バルブを前記安全停止位置に回転するように制御する吸気制御装置。
【請求項２】
前記安全角算出部は、前記バルブを現在位置から前記安全停止位置にするまでのＰＷＭ制御のステップ数を前記安全角として算出する請求項１に記載の吸気制御装置。
【請求項３】
前記安全角算出部は、前記回転角検出部が異常でない場合に予め、前記安全角を算出する請求項１又は２に記載の吸気制御装置。
【請求項４】
前記バルブが安全停止位置に回転する方向は、前記現在位置から前記安全停止位置に回転するのに要する時間を短くする方向である請求項１から３のいずれか一項に記載の吸気制御装置。
【請求項５】
前記安全停止位置は、前記バルブを開弁状態とする位置である請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の負荷状態及び内燃機関の吸気弁の開閉状態に応じて、内燃機関への吸入空気量を調整する内燃機関の吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の負荷状態や吸気弁の開閉状態に応じてタイミング良く吸入空気量を調整すると、特に低中速域の吸気脈動を強化することで、体積効率アップによるエンジン出力向上、吸入流速アップによる燃焼改善、スモーク低減等につながり、燃費の改善等が見込まれる。従来、吸入空気量を調整するための技術として、吸気通路の吸気弁よりも上流側にバルブを設け、適宜このバルブを開閉させる方法が用いられてきた。このような方法を用いる装置において、バルブは、一般的にモータにより回転駆動される。そして、このような装置には、回転駆動されるバルブの位置を検出するために、回転角検出手段を備えるものがある（例えば、特許文献１、及び２）。
【０００３】
特許文献１に記載のスロットルバルブ制御装置が有するスロットルバルブは、回転自在に支持されるスロットルシャフトに固定され、モータにより回転駆動される。そして、当該スロットルバルブの位置を検出するために、スロットルポジションセンサ（上述の回転角検出手段に相当）が備えられる。スロットルバルブを制御するスロットルバルブコントロールユニットは、スロットルポジションセンサから出力されるスロットル実開度信号を取り込み、当該スロットル実開度信号と、スロットルバルブの目標開度から演算されたスロットル目標開度信号とが一致するように制御する。したがって、当該スロットバルブは、スロットルポジションセンサからの出力に基づいて制御されることとなる。
【０００４】
特許文献２に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置が有するスロットルバルブの近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットルセンサ（上述の回転角検出手段に相当）が設けられており、当該スロットルセンサはスロットル開度に応じた検出信号を出力する。そして、当該出力に基づいて、吸気制御弁等を制御する電子制御装置はエンジンの運転状態を判定し、当該吸気制御弁の開弁時期及び閉弁時期を決定するパラメータを設定する。したがって、当該スロットルバルブは、スロットルセンサからの検出信号に基づいて制御されることとなる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７２７４３号明細書（段落番号００１２、００１７等）
【特許文献２】特開平１０−２８８０５５号公報（段落番号００２８、００４４〜００４８等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のようにスロットルバルブや吸気制御弁（以下、バルブとする）を、スロットルポジションセンサやスロットルセンサ等の回転角を検出する回転角検出手段からの検出信号に基づいて制御することは好適である。しかしながら、当該回転角検出手段に異常が発生した場合には、その時点におけるバルブの現在位置を特定することができないため、バルブの位置によっては、当該バルブを駆動するモータが有するコイルに過電流が流れてしまう可能性がある。即ち、回転角検出手段に異常が発生し、バルブの正しい角度情報が得られない場合には、モータを駆動する指令値を変更してもロータが当該指令値に対応する目標位置まで移動していないと判定されることから、バルブを制御する制御部はコイルに流す電流を増加させていく。
【０００７】
このため、コイルに流れる電流が過大となって発熱し、コイルの断線やショート、モータの破壊に至る虞がある。また、モータが破壊に至らなくとも、前記制御部が、バルブの正しい現在位置を特定することができないことから、所望の回転制御を行うことができなくなってしまう。このように適切に回転制御が行えなくなると、本来は開弁状態でなければならないはずのバルブが全閉状態となってしまう可能性があり、エンジンによっては、エンジン内の吸入空気量が不足するため、エンストを起こしてしまう場合がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転角の検出手段に異常が発生した場合であっても、制御対象となるバルブを安全な位置まで回転させることが可能な吸気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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る吸気制御装置の特徴構成は、内燃機関の負荷状態及び前記内燃機関の吸気弁の開閉状態に応じて、前記内燃機関への吸入空気量を調整すると共に、吸気通路の開口面積を調節し、３相モータにより回転駆動されるバルブの回転角を検出する回転角検出部と、３相各相のモータ電流を予め設定されたステップ毎に、前記回転角検出部の検出信号に基づいて、ＰＷＭ制御によって制御するインバータ制御部と、前記回転角検出部の検出信号に基づいて、前記回転角検出部が異常であるか否かを判定する異常判定部と、前記インバータ制御部によって現在行われているステップにより特定した前記バルブの現在位置から、前記内燃機関の運転状態を維持することが可能な安全停止位置までの回転角である安全角を算出する安全角算出部と、を備え、前記インバータ制御部は、前記回転角検出部の異常時に前記安全角に基づいて、前記バルブを前記安全停止位置に回転するように制御する点にある。
【００１０】
このような特徴構成であれば、回転角検出部に異常が発生した場合であっても、安全角算出部により算出された安全角に基づいて、バルブを安全停止位置に回転させて固定することが可能となる。したがって、バルブを駆動する３相モータが有するコイルに過電流が流れたり、バルブの制御が不能となり回転暴走したりすることを防止することができる。
【００１１】
また、前記安全角算出部は、前記バルブを現在位置から前記安全停止位置にするまでのＰＷＭ制御のステップ数を前記安全角として算出すると好適である。
【００１２】
このような構成であれば、安全角の算出を容易に行うことができると共に、当該安全角に基づいてインバータ制御部が容易にＰＷＭ制御を行うことができる。したがって、回転角検出部に異常が発生した場合であっても、当該安全角に基づいてバルブを安全停止位置に回転させることが可能となる。
【００１３】
また、前記安全角算出部は、前記回転角検出部が異常でない場合に予め、前記安全角を算出すると好適である。
【００１４】
例えば、回転角検出部に異常が発生した時点で安全角を算出する構成とすると、安全角の算出に時間を要すると共に、バルブを安全停止位置まで回転させるのに時間を要する可能性がある。しかしながら、本構成であれば、回転角検出部が異常でない場合に、予め安全角を算出しているため、回転角検出部に異常が発生した場合であっても、当該安全角に基づいて速やかにバルブを安全停止位置まで回転させることができる。
【００１５】
また、前記バルブが安全停止位置に回転する方向は、前記現在位置から前記安全停止位置に回転するのに要する時間を短くする方向であると好適である。
【００１６】
このような構成であれば、バルブを安全停止位置へ回転するに際し、回転方向が限定されることなく、その時点のバルブの回転イナーシャを利用して安全停止位置まで回転させることができる。したがって、速やかにバルブを安全停止位置まで回転させることが可能となる。
【００１７】
また、前記安全停止位置は、前記バルブを開弁状態とする位置であると好適である。
【００１８】
このような構成であれば、回転角検出部に異常が発生した場合であっても、バルブを開弁状態とするため、エンジンへの空気の吸入を継続することができる。したがって、本発明に係る吸気制御装置を備える車両をエンストさせることなく、緊急走行させることができる。このため、他の車両の邪魔にならない場所に当該車両を移動させたり、吸気制御装置（特に回転角検出部）を修理可能な修理工場等に当該車両を移動させたりすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る吸気制御装置１を備えた内燃機関１００を模式的に示した図である。吸気制御装置１は、例えば自動車のエンジン等の内燃機関１００に備えられる。この吸気制御装置１は、内燃機関１００の負荷状態及び当該内燃機関１００の吸気弁１０２の開閉状態に応じて、内燃機関１００が有する吸気通路１０１の開口面積を調節することにより燃焼室に導入される吸入空気量を調節する。
【００２０】
図１中に白抜き矢印で示されるように、吸入空気は、内燃機関１００のピストン１０５の下降に伴い、インジェクタ１０６から噴射される燃料と共に、吸気弁１０２を介して燃焼室に導入される。燃焼後の排ガスは、内燃機関１００のピストン１０５の上昇に伴い、排気弁１０３を介して排気通路１０４を通り、必要に応じて再循環され、最終的には内燃機関１００から外部に排出される。
【００２１】
燃焼室へと導かれる吸入空気の最適流量は、エンジンの回転数及び負荷によって異なる。本吸気制御装置１は、吸気弁１０２の開閉タイミングに同期して、バルブ４を開閉制御することにより、吸気通路１０１を通り燃焼室へと導かれる吸入空気の流量を調節することができる。この吸入空気の流量の調節により、エンジンが低中速域で高負荷の場合の体積効率及び出力を向上させることができる。また、特にエンジンが低速領域で低負荷の場合は、バルブ４を絞り、吸入空気の流速を上げることによって燃焼改善が期待できる。
【００２２】
この吸気制御装置１は、主として、ボデー２、ボア３、バルブ４、シャフト５及びボルト７から構成される。即ち、ボデー２の内部にボア３が設けられ、ボデー２及びボア３により吸気通路１０１の一部が構成され、ボア３の内部にバルブ４が設けられる。ここで、バルブ４はボア３を貫通してボデー２に設けられたシャフト５にボルト７で固定される。したがって、バルブ４はシャフト５により回動自在に支持され、吸気通路１０１の開口面積を調節することが可能となる。また、シャフト５は、その一端が３相モータ５０と接続される（詳細は後述する）。ボア３は、その内周面が吸気通路１０１となり、バルブ４を収納する筒状の部材からなる。また、ボデー２は、ボア３をその外周面及び軸芯方向の両端面から保持してボア３と連通し、吸気通路１０１を形成する。
【００２３】
図２は、ボア３の拡大断面図であり、特にバルブ４の全開状態及び全閉状態に関して示した図である。図２（ａ）は、バルブ４が全開状態にされた場合のボア３の断面図を示したものである。図２（ａ）に示されるようにバルブ４は、吸気通路１０１を貫通するシャフト５によって回動自在に支持されて、吸気通路１０１の開口面積を調節する。シャフト５は、その延伸方向でユニバーサルジョイント（図示せず）等によって３相モータ５０と接続される。３相モータ５０は、エンジンの負荷や吸気弁１０２の制御状態等に基づいて制御される。
【００２４】
ボア３は内周面が吸気通路１０１となり、バルブ４による吸気通路１０１の全閉状態を図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示されるようなバルブ４の回動方向に沿った所定角度θに亘って維持するための凹形状６を有し、バルブ４を収納する筒状の部材からなる。また、ボデー２は、ボア３を一方の端面側及び外周面側から包持し、ボア３と連通して吸気通路１０１を形成する部材からなる。
【００２５】
ボア３は、その外周面において、ボデー２とＯリング（弾性シール部材）８を介して保持される。Ｏリング８は、吸気通路１０１における気密を確保すると共に、ボデー２とボア３との間に生じる、がたつきを吸収する。ボデー２とボア３とはシャフト５に対して同軸に配置され、バルブ４はボルト７によって、バルブ４の中心を貫通するシャフト５に締結される。
【００２６】
上述のようにボア３の内面には、凹形状６が形成される。円板形状のバルブ４が回動し、当該円板形状における端部が凹形状６内に位置すると、吸気通路１０１は、バルブ４により全閉状態とされる。例えば、バルブ４が、吸気通路１０１に沿う方向に対して垂直の回動位置、即ち中央位置にある時にも、バルブ４の端部が凹形状６内に位置しているため、吸気通路１０１は全閉状態となる。凹形状６は、この中央位置に対して回動方向の前後θ／２（±θ／２）を全閉状態とするように形成される。この凹形状６は、回動するバルブ４の端部の軌跡に合わせてボア３の内面がシャフト５に沿う方向視において円弧状となるように削られて形成される。従って、ボア３の内面とバルブ４の端部とは、バルブ４が上記垂直の回動位置（中央位置）にあるときの前後θ／２（±θ／２）において、常に同じクリアランスとなり、吸気通路１０１の全閉状態が維持される。所定角度θは、例えば２０〜４０度（±１０〜２０度）であると好適である。なお、ボア３とバルブ４とは、特に閉弁時におけるクリアランスを可能な限り小さくして、吸入空気のリーク量を少なくすると好適である。また、このようにリーク量を少なくした場合における吸気通路１０１の閉弁状態が回転イナーシャによって受ける影響を可能な限り抑制すると好適である。
【００２７】
バルブ４は、吸気通路１０１の直交断面とほぼ同じ形状である。上述のようにボア３には凹形状６が形成されるため、例えば図２に示される上下方向で、少し肉厚を増して形成される。このため、ボデー２からボア３の方向へ流れる吸入空気が、ボア３の端面に衝突して抵抗となる可能性がある。したがって、ボア３の端部には、この抵抗を低減するために、面取り部９が設けられると好適である。
【００２８】
上述のように、図２（ａ）は、バルブ４が全開状態にされた場合のボア３の断面図を示したものである。全開状態では、吸気通路１０１において、吸入空気がボア３を連通する開口面積が最大となるように円盤形状のバルブ４が、吸気通路１０１に沿う方向に対して平行の回動位置となるように、３相モータ５０により回転制御される。
【００２９】
図３は、本発明に係る吸気制御装置１の機能構成を模式的に示した図である。吸気制御装置１は、上述のバルブ４及び３相モータ５０の他に、インバータ制御部１０、インバータ１１、異常判定部１２、回転角検出部１３、安全停止位置設定部１４、安全角算出部１５の各機能部を備える（詳細は、後述する）。
【００３０】
図４は、特に、インバータ制御部１０、インバータ１１、及び３相モータ５０の構成を示した図である。３相モータ５０は、図示はしないが、永久磁石を備えるロータと、当該ロータに回転力を与えるための磁界を発生させるステータとを備える。このステータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相のステータコイル５０ｕ、５０ｖ、５０ｗを備える。各ステータコイルの一端は、電気的に中性な中性点で共通に接続され、Ｙ結線される。各ステータコイルの他端は、インバータ１１に接続される。
【００３１】
インバータ１１は、図４に示されるように、電源２０の正電極側にコレクタ端子が接続されたハイサイドのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３と、電源２０の負電極側にエミッタ端子が接続されたローサイドのトランジスタＴｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６と、の合計６つのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６で構成される。例えば、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ５のみを同時にオンさせると、電源２０から第１電源ライン２１、トランジスタＴｒ１、ステータコイル５０ｗ、ステータコイル５０ｖ、トランジスタＴｒ５を介して第２電源ライン２２に電流が流れる。一方、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ４のみを同時にオンさせると、電源２０から第１電源ライン２１、トランジスタＴｒ２、ステータコイル５０ｖ、ステータコイル５０ｗ、トランジスタＴｒ４を介して第２電源ライン２２に電流が流れる。
【００３２】
このようにトランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ５のみをオンさせた場合と、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ４のみをオンさせた場合とでは、ステータコイル５０ｖ及びステータコイル５０ｗに流れる電流の方向が異なる。そのため、各ステータコイルには電流の流れる方向に応じた電磁力が働き、当該電磁力とロータが備える永久磁石との間で引力及び斥力が発生することとなる。したがって、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の中から選択されたハイサイドのトランジスタとローサイドのトランジスタとで形成される上下対トランジスタを順次オンさせることにより、ロータが回転力を得ることができる、即ち３相モータ５０を回転駆動させることができる。
【００３３】
図５は、上述の上下対トランジスタをオンさせるタイミングを１ステップとした場合に、ステップ毎の各ステータコイルの極性を示したものである。例えば、ステップ１ではＴｒ１及びＴｒ６をオンさせる。この場合にはＵ相のステータコイル５０ｕはＮ極となり、Ｗ相のステータコイル５０ｗはＳ極となることを示している。また、ステップ２ではＴｒ２及びＴｒ６をオンさせる。この場合にはＵ相のステータコイル５０ｕはＮ極となり、Ｖ相のステータコイル５０ｖはＳ極となることを示している。このように同時にオンさせるトランジスタをステップ毎に切り替えることにより、ステータコイルの極性を順次切り替えて、３相モータ５０を回転駆動させることが可能となる。
【００３４】
図４に戻り、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６には、コレクタ端子にカソード端子が、またエミッタ端子にアノード端子が接続されるように夫々ダイオードＤ１〜Ｄ６が配設されている。ここで、各ステータコイルには、通電中にエネルギーが蓄えられるが、これらのダイオードＤ１〜Ｄ６は各ステータコイルの通電を停止した際に該エネルギーに起因して発生する逆起電力によって周辺部品に悪影響を及ぼさないようにするために配設されるものである。
【００３５】
上述のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に対する一連の制御（ステップの切り替え制御）は、インバータ制御部１０により行われる。インバータ制御部１０は、ＰＷＭ制御部１０ａとドライバ１０ｂとから構成される。ＰＷＭ制御部１０ａは、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により動作させる。ＰＷＭ制御に関しては、公知であるため説明は省略する。３相モータ５０の近傍には、ロータの回転角、即ち３相モータ５０の回転角を検出する回転角検出部１３が備えられる。ここで、バルブ４のシャフト５は、上述のようにユニバーサルジョイント（図示せず）等によって３相モータ５０の回転軸と接続されるため、ロータの回転角はバルブ４の回転角と同等となる。したがって、当該回転角検出部１３によれば、吸気通路１０１の開口面積を調節し、３相モータ５０により回転駆動されるバルブ４の回転角を検出することが可能となる。回転角検出部１３は、ロータの回転角を電気角θに変換し、電気角θに応じた信号を出力する。尚、回転角検出部１３として、例えばレゾルバを用いると好適である。勿論、他の機器により回転角検出部１３を構成することも当然に可能である。
【００３６】
異常判定部１２は、回転角検出部１３から出力される検出信号に基づいて回転角検出部１３に異常が発生しているか否かを判定し、その判定結果をＰＷＭ制御部１０ａに出力する。ここで、異常判定部１２は、ＰＷＭ制御部１０ａがトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＰＷＭ制御しようとしているにも拘らず、回転角検出部１３からの出力信号を検知できない場合やロータの回転に応じた出力信号の変化を検知できない場合には、回転角検出部１３が異常であると判定し、判定結果をＰＷＭ制御部１０ａに出力する。一方、異常判定部１２は回転角検出部１３が異常でないと判定した場合には、回転角検出部１３から出力される検出信号をそのままＰＷＭ制御部１０ａに出力する。
【００３７】
ＰＷＭ制御部１０ａは、通常動作時には、回転角検出部１３から出力される検出信号と、インバータ１１及び各ステータコイルの間の電流とを監視している。ここで、ＰＷＭ制御部１０ａの駆動方式によっては、電流をモニタするのではなく、電圧をモニタする構成であっても良い。また、３相モータ５０の制御を行う点から鑑みた場合には、上述のように異常判定部１２を介してＰＷＭ制御が行われるが、当該ＰＷＭ制御が閉ループ制御として行われるため、ＰＷＭ制御に対して何等問題が生じるものではない。
【００３８】
ＰＷＭ制御部１０ａは、例えば、２．５Ｖや３．３Ｖ等の低電圧で動作するマイクロコンピュータによって構成される。そのため、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に流れる電流やトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の電気的特性によっては、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオンさせるためのドライブ能力が不足する虞がある。したがって、ＰＷＭ制御部１０ａとインバータ１１との間には、ＰＷＭ制御部１０ａから出力されるＰＷＭ信号のドライブ能力を上げるドライバ１０ｂが配設されている。このドライバ１０ｂは、ドライバＩＣで構成しても良いし、トランジスタで構成されたプッシュプル回路で構成しても良い。
【００３９】
図３に戻り、インバータ制御部１０は、図示しない目標トルク算出部により算出された３相モータ５０を回転するために必要な総トルクを示すバルブ制御信号が入力される。インバータ制御部１０は、当該バルブ制御信号と回転角検出部１３により検出された回転角とに基づいて目標トルクを算出し、当該目標トルクに基づいて３相各相のモータ電流をＰＷＭ制御により制御する。回転角検出部１３に異常が発生していない場合には、このＰＷＭ制御に何等問題が起こることはないが、回転角検出部１３に異常が発生して回転角を検出することができない場合には、インバータ制御部１０は３相モータ５０が回転していないと認識することから、ステータコイルに通電する電流を次第に大きくしていく。このため、３相モータ５０、特にステータコイルに過電流が流れて当該ステータコイルが発熱し、破壊に至る可能性がある。或いは、制御不能となり回転暴走する可能性がある。そのため本吸気制御装置１には、回転角検出部１３に異常が発生した場合であっても３相モータ５０が破壊されたり回転暴走したりしないように、３相モータ５０に接続されたバルブ４を安全停止位置で停止させる機能を備えている。
【００４０】
本吸気制御装置１が備える安全停止位置設定部１４は、異常判定部１２により回転角検出部１３が異常であると判定された場合に、３相モータ５０がバルブ４を停止させる安全停止位置を設定する。自動車の内燃機関１００においては、安全停止位置は、内燃機関１００の運転状態を維持することが可能な位置、即ちエンストを防止するためにバルブ４を開弁状態とする位置に設定される。具体的には、安全停止位置は、図２（ａ）で示される位置として設定されると好適である。
【００４１】
また、吸気制御装置１は、バルブ４の現在位置から内燃機関１００の運転状態を維持することが可能な安全停止位置までの回転角である安全角を算出する安全角算出部１５を備えている。安全停止位置とは、上述のように本実施形態においては、バルブ４を開弁状態とする位置である。一方、現在位置とは、その時点における位置であるが、以下のように特定される。上述のように、インバータ制御部１０は、図５に示されるようにステップ毎にＰＷＭ制御を行う。また、インバータ制御部１０は、インバータ１１に対してＰＷＭ制御を行うと共に、現在、どのステップの制御を行っているかを安全角算出部１５に伝達する。したがって、安全角算出部１５は、現在行われているステップからバルブ４の現在位置を特定することが可能となる。
【００４２】
安全角算出部１５は、インバータ制御部１０から現在のステップを取得すると共に、安全停止位置設定部１４により設定される安全停止位置を取得する。そして、現在位置から安全停止位置までの安全角を算出する。この安全角の算出は、回転角検出部１３の正常動作中に行われ、バルブ４を現在位置から安全停止位置にするまでのＰＷＭ制御のステップ数を安全角として算出することにより行われる。したがって、異常判定部１２により回転角検出部１３が異常であると判定された場合には、インバータ制御部１０は、直ちに安全角算出部１５から安全角を取得することが可能である。そして、インバータ制御部１０は、取得した安全角に基づいて、バルブ４を安全停止位置に回転するように制御する。即ち、安全角に対応するステップ分のＰＷＭ制御を行うことにより、バルブ４を安全停止位置に回転させる。
【００４３】
具体的には、以下のような制御が行われる。安全角算出部１５がバルブ４の現在位置に対応するＰＷＭ制御のステップを、例えば図５におけるステップ４として特定しているとする。これは、上述のようにインバータ制御部１０から取得することにより可能となる。また、安全停止位置設定部１４により設定されるバルブ４の安全停止位置に対応するＰＷＭ制御のステップが図５におけるステップ７であるとする。これは、安全停止位置設定部１４から取得することにより可能となる。したがって、安全角算出部１５は、安全角を現在位置に対応するステップ４から安全停止位置に対応するステップ７までの差分となる３ステップ分としてインバータ制御部１０に伝達する。インバータ制御部１０は、この３ステップ分のＰＷＭ制御を行うことにより、バルブ４は安全停止位置に回転する。このように制御を行うことにより、回転角検出部１３の異常を検出した場合であってもバルブ４を安全停止位置に回転させることが可能となる。
【００４４】
ここで、安全角の算出にあたり、安全停止位置、初期位置、及び現在位置の特定が必要である。上述のように、安全停止位置は安全停止位置設定部１４により設定される。また、現在位置は、インバータ制御部１０から現在のステップを取得することにより特定される。一方、初期位置は、吸気制御装置１の動作に先立ち、予め特定する構成であると好適である。この初期位置を特定する方法としては、以下のようにすると良い。安全角算出部１５は、インバータ制御部１０によるＰＷＭ制御が行われる前に、インバータ制御部１０及び異常判定部１２を介して、回転角検出部１３により３相モータ５０の回転角を取得する構成とすると良い。このようにすると、安全角算出部１５は、初期位置を特定することができるため、適切に安全角を算出することが可能となる。
【００４５】
次に、バルブ４の安全停止位置への回転に関して図を用いて説明する。図６は、バルブ４の回動範囲を概略的に示した図である。上述のようにバルブ４は３相モータ５０に接続されたシャフト５を軸心として回動するが、図６においては中心点Ｍが当該軸心に相当する。また、図６中の水平方向（Ａ−Ａ線）に沿って吸気通路１０１が備えられ、Ｃ−Ｃ線を中心に±θ／２の領域（Ｂ−Ｂ線及びＤ−Ｄ線の間の領域）が凹形状６（即ち、閉弁状態とする位置）に相当する。
【００４６】
上述のように、本吸気制御装置１が自動車の内燃機関１００に備えられる場合には、バルブ４の安全停止位置は、Ａ−Ａ線に沿った位置となる。ここで、バルブ４の現在位置がＥ−Ｅ線上にある場合には、安全角算出部１５は、回転角検出部１３の異常発生前に予めＥ−Ｅ線からＡ−Ａ線までの回転角として安全角αを算出している。そして、異常判定部１２により回転角検出部１３が異常であると判定された場合には、安全角αを示す信号をインバータ制御部１０に出力する。インバータ制御部１０は、この信号に基づいて、時計周りにバルブ４を安全角αだけ回転するように、当該安全角αに対応するステップ分のＰＷＭ制御を行う。このように制御することにより、回転角検出部１３が異常であっても、バルブ４を適切に安全停止位置まで回転させることが可能となる。
【００４７】
一方、バルブ４の現在位置がＦ−Ｆ線上にある場合には、安全角算出部１５は、上記と同様に回転角検出部１３の異常発生前に予めＦ−Ｆ線からＡ−Ａ線までの回転角として安全角βを算出している。そして、異常判定部１２により回転角検出部１３が異常であると判定された場合には、安全角βを示す信号をインバータ制御部１０に出力する。インバータ制御部１０は、この信号に基づいて、反時計周りにバルブ４を安全角βだけ回転するように、当該安全角βに対応するステップ分のＰＷＭ制御を行う。このように制御することにより、回転角検出部１３が異常であっても、バルブ４を適切に安全停止位置まで回転させることが可能となる。
【００４８】
また、バルブ４が通常動作時に時計回りに回転制御されている場合には、バルブ４が時計周りの回転イナーシャを有している場合がある。このような場合には、バルブ４が安全停止位置に回転する方向を、現在位置から安全停止位置に回転するのに要する時間を短くする方向とすると好適である。即ち、バルブ４が通常動作時に時計回りに回転制御される構成であり、現在位置がＦ−Ｆ線上に位置し、且つバルブ４が回転イナーシャを有している場合には、反時計回りに安全角βだけ回転させるよりも、時計回りに安全角γだけ回転させた方が、回転に要する時間が短くできる場合がある。このようなバルブ４を安全停止位置に回転する方向の決定は、安全角算出部１５により行われる。この決定結果に基づいて、インバータ制御部１０は対象となる安全角に対応するステップ分のＰＷＭ制御を行う。
【００４９】
次に、フローチャートを用いて説明する。図７は本吸気制御装置１が回転角検出部１３に異常が発生した場合におけるバルブ４を安全停止位置まで回転させるためのフローチャートである。まず、安全停止位置設定部１４がバルブ４の安全停止位置の設定を行う（ステップ＃０１）。ここでは、バルブ４が開弁状態となる位置を安全停止位置とする。また、回転角検出部１３が現在のバルブ４の回転角を検出し、当該検出結果が異常判定部１２及びインバータ制御部１０を介して安全角算出部１５に伝達される。この回転角に基づいて、安全角算出部１５は、バルブ４の初期位置を特定する（ステップ＃０２）。
【００５０】
次に、インバータ制御部１０は、当該インバータ制御部１０に入力されるバルブ制御信号及び上述の回転角に基づいて、インバータ１１に対して１ステップ分のＰＷＭ制御を行う（ステップ＃０３）。このＰＷＭ制御に応じて、３相モータ５０は回転駆動され（ステップ＃０４）、当該３相モータ５０の回転軸にシャフト５を介して接続されたバルブ４も同様に回転駆動される。
【００５１】
そして、インバータ制御部１０は安全角算出部１５に対して、１ステップ分のＰＷＭ制御を行ったことを示す信号を出力する。安全角算出部１５は、当該信号とステップ＃０１で設定された安全停止位置とステップ＃０２で特定された初期位置とに基づいて、バルブ４の現在位置から内燃機関１００の運転状態を維持することが可能な安全停止位置までの安全角を算出する（ステップ＃０５）。
【００５２】
一方、回転角検出部１３は３相モータ５０の回転に応じて回転角の検出を行い（ステップ＃０６）、検出結果を異常判定部１２に伝達する。異常判定部１２は、回転角検出部１３からの信号に基づいて、回転角検出部１３が異常であるか否かの判定を行う。回転角検出部１３に異常がなければ（ステップ＃０７：Ｎｏ）、ステップ＃０３に戻り、処理が継続される。
【００５３】
一方、回転角検出部１３に異常があれば（ステップ＃０７：Ｙｅｓ）、インバータ制御部１０は安全角算出部１５からバルブ４を安全停止位置まで回転させるのに必要な安全角を取得する。そして、インバータ制御部１０は、当該安全角だけバルブ４を回転させるように、当該安全角に対応するステップ分のＰＷＭ制御を行う（ステップ０８）。この結果、バルブ４は安全停止位置まで回転され、その状態で保持される。このようなフローに基づいて、本吸気制御装置１は、回転角検出部１３に異常が発生していない場合に適切にバルブ４の回転制御を行うと共に、異常が発生した場合にバルブ４を安全停止位置に回転させることが可能となる。
【００５４】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態において、安全角算出部１５は、回転角検出部１３の正常動作中に予め、安全角を算出するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。安全角算出部１５は、異常判定部１２により回転角検出部１３に異常が発生していると判定された場合に、安全角を算出するような構成とすることも当然に可能である。このような構成であっても、回転角検出部１３に異常が検出された場合には、算出された安全角に対応するステップ分のＰＷＭ制御を行うことにより、バルブ４を安全停止位置まで回転させることは可能である。
【００５５】
上記実施形態において、バルブ４が安全停止位置に回転する方向は、現在位置から安全停止位置に回転するのに要する時間を短くする方向であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。バルブ４が安全停止位置に回転する方向を、例えば現在位置から安全停止位置までの回転距離が短くなる方向とすることも当然に可能である。このような構成であっても、バルブ４を安全停止位置に回転させることは可能である。
【００５６】
上記実施形態において、安全停止位置は、バルブ４を開弁状態とする位置であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、開弁状態を全開状態としても良いし、所定の開度となるような開弁状態であっても良い。また、本吸気制御装置１を備える内燃機関１００に応じて、安全停止位置を閉弁状態とするように設定することも当然に可能である。
【００５７】
上記実施形態において、バルブ４の安全停止位置は回転軸に対して１８０度毎に生じるように図示して説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、バルブ４の形状に応じて、１２０度毎に設定することも当然に可能であるし、９０度毎に設定することも当然に可能である。
【００５８】
上記実施形態において、バルブ４の安全停止位置に対応するステップを図５におけるステップ７であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。図５に示したステップは一例であり、３相モータ５０の構成に応じてステップ数を異なるように構成することは当然に可能である。また、安全停止位置は、３相モータ５０とバルブ４との位置関係により、他のステップに決定することも当然に可能である。
【００５９】
上記実施形態において、安全角算出部１５は、インバータ制御部１０から現在、どのステップのＰＷＭ制御を行っているかを取得することで現在位置を特定するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、現在位置の特定に、別途設けられるカウンタを用いると好適である。具体的には、以下のようにすると良い。予め、インバータ制御部１０により行われるＰＷＭ制御の１ステップに要するカウンタの値を算出しておく。そして、吸気制御装置１の始動と共に、カウンタを始動する。安全角算出部１５が安全角を算出する際には、その時点のカウンタの値と上述のＰＷＭ制御の１ステップに要するカウンタの値とに基づいて、現在行われているステップを算出し、この算出結果から現在位置を特定するようにすることも可能である。このような構成であっても、安全角算出部１５が適切に安全角を算出することは、当然に可能であるし、このように算出された安全角に基づいて、バルブ４を安全停止位置に回転させることは、当然に可能である。
【００６０】
上記実施形態において、安全角算出部１５は、バルブ４を現在位置から安全停止位置にするまでのＰＷＭ制御のステップ数を安全角として算出するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、回転角検出部１３が異常となる直前に検出されたバルブ４の回転角と安全停止位置とに基づいて、安全角を算出し、当該安全角に対応するＰＷＭ制御を行うことによりバルブ４を安全停止位置に回転させることも当然に可能である。このような算出であっても、回転角検出部１３に異常が発生した場合には、バルブ４を速やかに安全停止位置に回転させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】吸気制御装置を備えた内燃機関を模式的に示した図
【図２】ボアの拡大断面図
【図３】吸気制御装置の機能構成を模式的に示した図
【図４】インバータ制御部とインバータと３相モータとの構成を示した図
【図５】ＰＷＭ制御の各ステップの一例を示した図
【図６】バルブの回動範囲を概略的に示した図
【図７】バルブを安全停止位置まで回転させるためのフローチャート
【符号の説明】
【００６２】
１：吸気制御装置
４：バルブ
１０：インバータ制御部
１１：インバータ
１２：異常判定部
１３：回転角検出部
１４：安全停止位置設定部
１５：安全角算出部
５０：３相モータ
【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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【図６】
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【図７】
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