(57)【要約】【課題】例えば内燃機関の流体通路に設けられたバタフライ弁の耐久性を向上させる。【解決手段】バタフライ弁制御装置は、流体通路（２０）の途中に設けられた板状の弁体（１１０）を弁軸（１２０）の回りに回動させることにより流体通路の開閉状態を変化させて流体通路を流れる流体の流量を調節するバタフライ弁（１００）の制御を行うバタフライ弁制御装置（５００）であって、バタフライ弁の使用状況を検出する検出手段（５１０）と、弁体を弁軸の回りに回動させる回動方向を、開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置毎に、正方向及び逆方向間で、検出された使用状況に応じて選択的に切り替える切替手段（５２０）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路の途中に設けられた板状の弁体を弁軸の回りに回動させることにより前記流体通路の開閉状態を変化させて前記流体通路を流れる流体の流量を調節するバタフライ弁の制御を行うバタフライ弁制御装置であって、
前記バタフライ弁の使用状況を検出する検出手段と、
前記弁体を前記弁軸の回りに回動させる回動方向を、前記開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置毎に、正方向及び逆方向間で、前記検出された使用状況に応じて選択的に切り替える切替手段と
を備えることを特徴とするバタフライ弁制御装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記使用状況として、前記弁体が前記正方向に回動された正方向回数及び前記逆方向に回動された逆方向回数を検出し、
前記切替手段は、前記回動方向を、前記検出された正方向回数及び逆方向回数が互いに近づくように、前記検出された正方向回数及び逆方向回数のうち一方が所定回数に達する毎に切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁制御装置。
【請求項３】
前記所定角度位置は、前記開閉状態が全閉となる角度位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁制御装置。
【請求項４】
前記所定角度位置は、前記開閉状態が全開となる角度位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁制御装置。
【請求項５】
前記弁体を前記弁軸の回りに回動させる制御を開始する開始時に、
前記検出手段は、前記使用状況として、前記開始時において前記弁体が前記弁軸の回りに回動している回動方向を検出し、
前記切替手段は、前記弁体を前記弁軸の回りに回動させる回動方向を、前記検出された回動方向と同一となるように切り替える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバタフライ弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関の動作に伴う流体が流れる流体通路に設けられたバタフライ弁の制御を行うバタフライ弁制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置が制御するバタフライ弁（或いはバタフライバルブ）は、例えば内燃機関の吸気通路の途中に配置され、内燃機関の燃焼室側へ空気が吸入される吸気タイミングを制御する吸気制御弁として設けられる。例えば特許文献１では、吸気制御弁としてのバタフライ弁を、略９０度揺動型のロータリーソレノイドアクチュエータを用いて駆動する技術が開示されている。
【０００３】
一方、例えば特許文献２では、吸気制御弁としてロータリーバルブを用いて、このロータリーバルブをエンジンのクランクシャフトの回転に連動して回転させる技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５８１９２号公報
【特許文献２】実開平３−１７１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献１に開示された技術では、略９０度に限られた揺動角度範囲でしかバタフライ弁が動作しないため、バラフライ弁の軸受部に偏磨耗が生じてしまったり、吸気通路における不感帯部分にデポジットが堆積してしまったりするおそれがあるという技術的問題点がある。更には、バタフライ弁の弁体の一の面と他の面とで、内燃機関側に向く回数に偏りがあるため、バタフライ弁の弁体に、その一の面と他の面とで非対称な熱負荷がかかったり、非対称な変形が生じたり、デポジットが非対称に付着したりするおそれがあるという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、バタフライ弁の耐久性を向上させることができ、バタフライ弁を安定して動作させることが可能なバタフライ弁制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバタフライ弁制御装置は上記課題を解決するために、流体通路の途中に設けられた板状の弁体を弁軸の回りに回動させることにより前記流体通路の開閉状態を変化させて前記流体通路を流れる流体の流量を調節するバタフライ弁の制御を行うバタフライ弁制御装置であって、前記バタフライ弁の使用状況を検出する検出手段と、前記弁体を前記弁軸の回りに回動させる回動方向を、前記開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置毎に、正方向及び逆方向間で、前記検出された使用状況に応じて選択的に切り替える切替手段とを備える。
【０００８】
本発明のバタフライ弁制御装置によれば、その動作時には、バタフライ弁の弁体を弁軸の回りに回動させる回動方向が、切替手段によって、開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置毎に、正方向及び逆方向間で選択的に切り替えられる。この際、切替手段は、検出手段によって検出されたバタフライ弁の使用状況に応じて回動方向を切り替える。ここで、「開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置」とは、例えば、開閉状態が全閉となる弁体の一の角度位置を０度とすれば、この０度の角度位置と、この０度の角度位置から一の回動方向（即ち、正方向又は逆方向）に沿って１８０度だけずれることで開閉状態が全閉となる弁体の他の角度位置である１８０度の角度位置とを意味する。即ち、開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置は、典型的には、弁軸の回りに一の回動方向に沿って互いに１８０度だけずれた角度となる。よって、「開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置毎に、選択的に切り替える」は、典型的には、弁体が弁軸の回りに一の回動方向に沿って１８０度だけ回動する毎に、選択的に切り替えることを意味する。また、バタフライ弁の使用状況は、例えば正方向及び逆方向の各々でバタフライ弁の弁体が回動された回数、期間等、典型的には、正方向及び逆方向の各々での弁体の使用頻度或いは動作頻度を意味する。尚、正方向及び逆方向は、弁軸の回りの互いに異なる回動方向であり、弁軸に沿った方向から見て、それぞれ右回り方向及び左回り方向（或いは時計回り方向及び反時計回り方向）を意味する。
【０００９】
本発明では特に、開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置毎に、回動方向が切替手段によって選択的に切り替えられる。よって、例えば、開閉状態が全閉となる一の角度位置（例えば０度）から正方向に沿って開閉状態が全開となる角度位置（例えば９０度）へ弁体が回動した際には、回動方向は切り替えられず、全開となる角度位置から更に正方向に沿って開閉状態が全閉となる他の角度位置（例えば１８０度）へ弁体が回動した際に、回動方向が選択的に切り替えられる。つまり、この例では、開閉状態が全閉となる一の角度位置（例えば０度）から開閉状態が全閉となる他の角度位置（例えば１８０度）までの間は回動方向は切り替えられない。ここで、開閉状態が全閉となる一の角度位置（例えば０度）と開閉状態が全閉となる他の角度位置（例えば１８０度）とでは、流体通路においてバタフライ弁の弁体の一の面（及び他の面）が向く方向が互いに異なる。従って、バタフライ弁の弁体に、その一の面と他の面とで非対称な熱負荷がかかったり、非対称な変形が生じたり、デポジットが非対称に付着したりすることを低減或いは防止できる。また、流体通路における不感帯部分にデポジットが堆積してしまったりすることを低減或いは防止できる。
【００１０】
更に、切替手段によって、回動方向を、例えば、弁体が正方向に回動される回数と逆方向に回動される回数とが互いに近づくように、正方向及び逆方向間で切り替えることができる。よって、バラフライ弁の軸受部に偏磨耗が生じてしまうことも低減或いは防止できる。
【００１１】
加えて、切替手段によって、回動方向を、開閉状態が互いに同じとなる互いに異なる所定角度位置毎（例えば、開閉状態が全閉となる角度位置毎や開閉状態が全開となる角度位置毎など）に切り替えるので、流体通路における流体の流量が、切替手段によって回動方向が切り替えられることによって変化してしまうことを抑制できる。言い換えれば、流体通路を流れる流体の流量に対して悪影響を殆ど或いは実践上全く及ぼすことなく、切替手段によって回動方向を切り替えることができる。
【００１２】
これらの結果、本発明のバタフライ弁制御装置によれば、バタフライ弁の耐久性を向上させることができ、バタフライ弁を安定して動作させることが可能となる。
【００１３】
本発明のバタフライ弁制御装置の一態様では、前記検出手段は、前記使用状況として、前記弁体が前記正方向に回動された正方向回数及び前記逆方向に回動された逆方向回数を検出し、前記切替手段は、前記回動方向を、前記検出された正方向回数及び逆方向回数が互いに近づくように、前記検出された正方向回数及び逆方向回数のうち一方が所定回数に達する毎に切り替える。
【００１４】
この態様によれば、バタフライ弁の弁体が一の回動方向に回動された回数が所定回数に達する毎に、バタフライ弁の弁体の回動方向が切り替えられるので、バラフライ弁の軸受部に偏磨耗が生じてしまうことをより確実に低減或いは防止できる。更に、バタフライ弁の弁体に、その一の面と他の面とで非対称な熱負荷がかかったり、非対称な変形が生じたり、デポジットが非対称に付着したりすることをより確実に低減或いは防止できる。
【００１５】
本発明のバタフライ弁制御装置の他の態様では、前記所定角度位置は、前記開閉状態が全閉となる角度位置である。
【００１６】
この態様によれば、バタフライ弁の弁体に、その一の面と他の面とで非対称な熱負荷がかかったり、非対称な変形が生じたり、デポジットが非対称に付着したりすることをより確実に低減或いは防止できる。
【００１７】
本発明のバタフライ弁制御装置の他の態様では、前記所定角度位置は、前記開閉状態が全開となる角度位置である。
【００１８】
この態様によれば、流体通路における不感帯部分にデポジットが堆積してしまったりすることをより確実に低減或いは防止できる。
【００１９】
本発明のバタフライ弁制御装置の他の態様では、前記弁体を前記弁軸の回りに回動させる制御を開始する開始時に、前記検出手段は、前記使用状況として、前記開始時において前記弁体が前記弁軸の回りに回動している回動方向を検出し、前記切替手段は、前記弁体を前記弁軸の回りに回動させる回動方向を、前記検出された回動方向と同一となるように切り替える。
【００２０】
この態様によれば、弁体を回動させる制御の開始時における弁体の運動エネルギーを利用して、弁体を回動させることができる。例えば、本発明のバタフライ弁制御装置が弁体を弁軸の回りに回動させる制御を複数回連続して行う場合において、前回の制御によって回動された弁体が停止する前に今回の制御を開始する際、弁体に残存する回転の運動エネルギーを有効に利用することができる。よって、弁体を駆動するための例えばモーター等を含む駆動手段に必要となる消費電力を低減できる。従って、駆動手段における発熱も防止できる。更に、弁体に残存する回転の運動エネルギーを有効に利用することができるので、短時間で所望の開閉状態となるように弁体を回動させることができる。
【００２１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。尚、以下の実施形態では、本発明のバラフライ弁制御装置を内燃機関に適用した場合を例として説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るバタフライ弁制御装置について、図１から図４を参照して説明する。
【００２３】
先ず、第１実施形態に係るバタフライ弁制御装置が適用された内燃機関の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、第１実施形態に係るバタフライ弁制御装置が適用された内燃機関を示す模式図である。
【００２４】
図１において、内燃機関１は、車両に走行用動力源として搭載されるエンジンであり、吸気（即ち、外界から導かれる空気である吸入空気）を内燃機関１（より具体的には、その燃焼室）まで導く吸気管２０を備えている。
【００２５】
吸気管２０の内部には、本発明に係る「バタフライ弁」の一例としての吸気制御弁１００が設けられている。吸気制御弁１００は、図示しないアクチュエータを備えており、このアクチュエータによって板状の弁体１１０が弁軸１２０を中心に回動することができるように構成されている。吸気制御弁１００は、その弁体１１０を弁軸１２０の回りに回動させることにより吸気管２０の開閉状態を変化させて吸気管２０を流れる吸気の流量を調節することができる。
【００２６】
吸気制御弁１００を含む内燃機関１の各部の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５００によって制御される。ＥＣＵ５００は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を備えた周知のコンピュータであり、各種センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態を取得して点火時期、燃料噴射量等の各種パラメータが適正に制御されるように所定の処理を実行する。
【００２７】
本実施形態に係るバタフライ弁制御装置は、ＥＣＵ５００の一部として実現されている。本実施形態に係るバタフライ弁制御装置は、ＥＣＵ５００の一部として構成される使用状況検出部５１０及び回動方向切替部５２０を備えている。
【００２８】
使用状況検出部５１０は、本発明に係る「検出手段」の一例であり、吸気制御弁１００の使用状況を検出可能に構成されている。ここで、吸気制御弁１００の使用状況には、弁体１１０が弁軸１２０の回りに正方向に回動された回数（即ち、正方向回数）及び逆方向に回動された回数（即ち、逆方向回数）が含まれる。使用状況検出部５１０は、正方向回数及び逆方向回数を例えばメモリ等の記憶手段に記憶可能に構成されており、後述する回動方向切替部５２０によって回動方向が選択的に切り替えられる際、正方向回数及び逆方向回数を検出する。
【００２９】
回動方向切替部５２０は、本発明に係る「切替手段」の一例であり、吸気制御弁１００の弁体１１０の回動方向を、開閉状態が全閉となる角度位置毎に、使用状況検出部５１０によって検出された使用状況に応じて、正方向及び逆方向間で切り替える。
【００３０】
図２は、弁体が正方向に回動されることで開閉状態が全閉から全開を経て再び全閉となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。図３は、弁体が逆方向に回動されることで開閉状態が全閉から全開を経て再び全閉となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。尚、図２及び図３の各々において、弁軸１２０に対して右側が内燃機関１の燃焼室側である。
【００３１】
図２及び図３に示すように、開閉状態が全閉から全開を経て再び全閉となる開閉動作を行うように、ＥＣＵ５００によって吸気制御弁１００が制御される際、弁体１１０は弁軸１２０の回りに正方向Ｐ１（図２参照）又は逆方向Ｐ２（図３参照）に１８０度だけ回動される。つまり、回動方向切替部５２０は、吸気制御弁１００の弁体１１０の回動方向を、開閉状態が全閉となる角度位置毎（図２及び図３中では、「全閉（０度）」及び「全閉（１８０度）」の角度位置毎）に、正方向Ｐ１及び逆方向Ｐ２間で切り替え、開閉状態が全開となる角度位置（図２及び図３中では、「全開（９０度）」及び「全開（２７０度）」の角度位置）では切り替えない。
【００３２】
よって、開閉状態が全閉から全開を経て再び全閉となる開閉動作を行うように、ＥＣＵ５００によって吸気制御弁１００が制御される際、弁体１１０の面１１１及び１１２のうち一方の面ばかりが内燃機関１の燃焼室側（即ち、図２又は図３中、弁軸１２０に対して右側）に向くのを防止できる。即ち、図２において、開閉状態が全閉となる０度の角度位置（図２中、左端に示す角度位置）では、弁体１１０の面１１２が内燃機関１の燃焼室側（図中右側）に向き、弁体１１０が正方向Ｐ１に１８０度だけ回動された後、再び開閉状態が全閉となる１８０度の角度位置（図２中、右端に示す角度位置）では、弁体１１０の面１１１が内燃機関１の燃焼室側に向くことになる。また、図３において、開閉状態が全閉となる０度の角度位置（図３中、左端に示す角度位置）では、弁体１１０の面１１２が内燃機関の燃焼室側（図中右側）に向き、弁体１１０が逆方向Ｐ２に１８０度だけ回動された後、再び開閉状態が全閉となる１８０度の角度位置（図３中、右端に示す角度位置）では、弁体１１０の面１１１が内燃機関の燃焼室側に向くことになる。
【００３３】
従って、吸気制御弁１００の弁体１１０に、その一の面１１１と他の面１１２とで非対称な熱負荷がかかったり、非対称な変形が生じたり、デポジットが非対称に付着したりすることを低減できる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御について、図２及び図３に加えて図４を参照して説明する。ここに図４は、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。尚、ここでは、開閉状態が全閉となる０度の角度位置に弁体１１０が停止した状態（図２中、左端に示す状態）から弁体１１０が正方向Ｐ１に回動することで開弁動作が開始された後に、回動方向の切り替えが行われるまでの制御の流れを主に説明する。
【００３５】
図４において、先ず、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の開弁動作の要求があるか否かを内燃機関１の運転状態に応じて判定する（ステップＳ１１０）。
【００３６】
吸気制御弁１００の開弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の開弁動作の制御を行う（ステップＳ１２０）。即ち、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、弁体１１０が正方向Ｐ１（図２参照）に９０度だけ回動するように制御する。これにより、弁体１１０は、開閉状態が全閉（図２中、左端に示す状態）となる０度の角度位置から開閉状態が全開（図２中、中央に示す状態）となる９０度の角度位置まで回動する。この際、ＥＣＵ５００の使用状況検出部５１０は、正方向Ｐ１に回動した正方向回数を加算してメモリ等の記憶手段に記憶する。
【００３７】
一方、吸気制御弁１００の開弁動作の要求がないと判定された場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、吸気制御弁１００の開弁動作の要求があるまで待つ。即ち、弁体１１０は、開閉状態が全閉となる０度の角度位置に停止した状態（図２中、左端に示す状態）のまま維持される。
【００３８】
次に、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の閉弁動作の要求があるか否かを内燃機関１の運転状態に応じて判定する（ステップＳ１３０）。
【００３９】
吸気制御弁１００の閉弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の閉弁動作の制御を行う（ステップＳ１４０）。即ち、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、弁体１１０が正方向Ｐ１（図２参照）に９０度だけ回動するように制御する。これにより、弁体１１０は、開閉状態が全開（図２中、中央に示す状態）となる９０度の角度位置から開閉状態が全閉（図２中、右端に示す状態）となる１８０度の角度位置まで回動する。この際、ＥＣＵ５００の使用状況検出部５１０は、正方向Ｐ１に回動した正方向回数を加算してメモリ等の記憶手段に記憶する。ここで、図２を参照して上述したように、回動方向切替部５２０は、吸気制御弁１００の弁体１１０の回動方向を、開閉状態が全開となる角度位置（図２中、「全開（９０度）」の角度位置）では切り替えない。
【００４０】
一方、吸気制御弁１００の閉弁動作の要求がないと判定された場合には（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、吸気制御弁１００の閉弁動作が要求されるまで待つ。即ち、弁体１１０は、開閉状態が全開となる９０度の角度位置に停止した状態（図２中、中央に示す状態）のまま維持される。
【００４１】
次に、ＥＣＵ５００は、回動方向を変更すべき条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。より具体的には、先ず、ＥＣＵ５００の使用状況検出部５１０が、吸気制御弁１００の開弁動作及び閉弁動作の結果、これまでに正方向Ｐ１に吸気制御弁１００の弁体１１０が回動された正方向回数を例えばメモリ等の記憶手段から検出する。続いて、検出された正方向回数に基づいて、次に吸気制御弁１００の開弁動作の制御を行う際の回動方向を現在設定されている回動方向である正方向Ｐ１（図２参照）から逆方向Ｐ２（図３参照）へ切り替えるべき条件が成立したか否かが判定される。例えば、正方向回数が、所定回数以上となったか否かが判定される。
【００４２】
回動方向を変更すべき条件が成立したと判定された場合には（ステップＳ１５０：ＹＹｅｓ）、ＥＣＵ５００の回動方向切替部５２０は、回動方向を更新する（ステップＳ１６０）。即ち、正方向回数が、所定回数以上となったと判定された場合には、回動方向切替部５２０は、次に吸気制御弁１００の開弁動作の制御を行う際の回動方向を、現在設定されている回動方向である正方向Ｐ１から逆方向Ｐ２に切り替える。これにより、次に吸気制御弁１００の開弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、弁体１１０が逆方向Ｐ２に回動するように制御する（ステップＳ１２０）。
【００４３】
一方、回動方向を変更すべき条件が成立しないと判定された場合には（ステップＳ１５０：Ｎｏ）、ＥＣＵ５００の回動方向切替部５２０は、回動方向を継続する（ステップＳ１７０）。即ち、正方向回数が、所定回数以上とならないと判定された場合には、次に吸気制御弁１００の開弁動作の制御を行う際の回動方向を、正方向Ｐ１のまま継続或いは維持する（即ち、切り替えない）。これにより、次に吸気制御弁１００の開弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、再び、弁体１１０が正方向Ｐ１に回動するように制御する（ステップＳ１２０）。その後、上述したステップＳ１３０からステップＳ１７０に係る一連の処理を繰り返す。
【００４４】
このように本実施形態では特に、回動方向を変更すべき条件が成立したか否かが判定され（ステップＳ１５０）、その判定結果に応じて、吸気制御弁１００の回動方向が、正方向Ｐ１及び逆方向Ｐ２間で選択的に切り替えられる（ステップＳ１６０、Ｓ１７０）。よって、弁体１１０が正方向Ｐ１に回動される回数と逆方向Ｐ２に回動される回数とが互いに近づくように、吸気制御弁１００を制御できる。従って、吸気制御弁１００の軸受部に偏磨耗が生じてしまうことを低減できる。
【００４５】
更に、本実施形態では特に、回動方向切替部５２０によって、回動方向が、開閉状態が全閉となる角度位置（図２及び図３中、「全閉（０度）」及び「全閉（１８０度）」の角度位置）毎に切り替えられるので、吸気管２０における吸気の流量が、弁体１１０の回動方向が切り替えられることによって変化してしまうことを抑制できる。言い換えれば、吸気管２０を流れる吸気の流量に対して悪影響を殆ど及ぼすことなく、弁体１１０の回動方向を切り替えることができる。
【００４６】
これらの結果、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置によれば、吸気制御弁１００の耐久性を向上させることができ、吸気制御弁１００を安定して動作させることが可能となる。
【００４７】
尚、本実施形態では、回動方向を変更すべき条件として、現在設定されている回動方向で弁体１１０が回動された回数が、所定回数以上となったか否かが判定されるように構成したが、この条件に加えて或いは代えて、現在設定されている回動方向で弁体１１０が回動された期間が、所定期間以上となったか否かが判定されるように構成してもよい。この場合には、吸気制御弁１００を、弁体１１０が正方向に回動される期間と逆方向に回動される期間とが互いに近づくように動作させることが可能となる。よって、吸気制御弁１００の軸受部に偏磨耗が生じてしまうことなどを低減でき、吸気制御弁１００の耐久性を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るバタフライ弁制御装置について、図１、図５から図７を参照して説明する。ここに図５は、弁体が正方向に回動されることで開閉状態が全開から全閉を経て再び全開となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。図６は、弁体が逆方向に回動されることで開閉状態が全開から全閉を経て再び全開となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。尚、図５及び図６の各々において、弁軸１２０に対して右側が内燃機関１の燃焼室側である。
【００４８】
図１において、第２実施形態に係るバタフライ弁制御装置では、回動方向切替部５２０は、吸気制御弁１００の弁体１１０の回動方向を、（上述した第１実施形態のような開閉状態が全閉となる角度位置毎ではなく）開閉状態が全開となる角度位置毎に、使用状況検出部５１０によって検出された使用状況に応じて、正方向及び逆方向間で切り替える。
【００４９】
図５及び図６に示すように、開閉状態が全開から全閉を経て再び全開となる開閉動作を行うように、ＥＣＵ５００によって吸気制御弁１００が制御される際、弁体１１０は弁軸１２０の回りに正方向Ｐ１（図５参照）又は逆方向Ｐ２（図６参照）に１８０度だけ回動される。つまり、回動方向切替部５２０は、吸気制御弁１００の弁体１１０の回動方向を、開閉状態が全開となる角度位置毎（図５及び図６中では、「全開（９０度）」及び「全開（２７０度）」の角度位置毎）に、正方向Ｐ１及び逆方向Ｐ２間で切り替え、開閉状態が全閉となる角度位置（図５及び図６中では、「全閉（０度）」及び「全閉（１８０度）」の角度位置）では切り替えない。
【００５０】
よって、開閉状態が全開から全閉を経て再び全開となる開閉動作を行うように、ＥＣＵ５００によって吸気制御弁１００が制御される際、弁体１１０の端部を、吸気制御弁１００の弁箱１５０の内表面における不感帯Ｄ１及びＤ２の各々の近傍を確実に通過させることができる。従って、吸気制御弁１００の弁箱１５０の内表面における不感帯Ｄ１及びＤ２にデポジットが堆積してしまうことを低減できる。
【００５１】
次に、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御について、図５及び図６に加えて図７を参照して説明する。ここに図７は、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。尚、ここでは、開閉状態が全開となる９０度の角度位置に弁体１１０が停止した状態（図５中、左端に示す状態）から弁体１１０が正方向Ｐ１に回動することで閉弁動作が開始された後に、回動方向の切り替えが行われるまでの制御の流れを主に説明する。
【００５２】
図７において、先ず、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の閉弁動作の要求があるか否かを内燃機関１の運転状態に応じて判定する（ステップＳ２１０）。
【００５３】
吸気制御弁１００の閉弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の閉弁動作の制御を行う（ステップＳ２２０）。即ち、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、弁体１１０が正方向Ｐ１（図５参照）に９０度だけ回動するように制御する。これにより、弁体１１０は、開閉状態が全開（図５中、左端に示す状態）となる９０度の角度位置から開閉状態が全閉（図５中、中央に示す状態）となる１８０度の角度位置まで回動する。この際、ＥＣＵ５００の使用状況検出部５１０は、正方向Ｐ１に回動した正方向回数を加算してメモリ等の記憶手段に記憶する。
【００５４】
一方、吸気制御弁１００の閉弁動作の要求がないと判定された場合には（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、吸気制御弁１００の閉弁動作の要求があるまで待つ。即ち、弁体１１０は、開閉状態が全開となる９０度の角度位置に停止した状態（図５中、左端に示す状態）のまま維持される。
【００５５】
次に、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の開弁動作の要求があるか否かを内燃機関１の運転状態に応じて判定する（ステップＳ２３０）。
【００５６】
吸気制御弁１００の開弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ２３０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の開弁動作の制御を行う（ステップＳ２４０）。即ち、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、弁体１１０が正方向Ｐ１（図５参照）に９０度だけ回動するように制御する。これにより、弁体１１０は、開閉状態が全閉（図５中、中央に示す状態）となる１８０度の角度位置から開閉状態が全開（図５中、右端に示す状態）となる２７０度の角度位置まで回動する。この際、ＥＣＵ５００の使用状況検出部５１０は、正方向Ｐ１に回動した正方向回数を加算してメモリ等の記憶手段に記憶する。ここで、図５を参照して上述したように、回動方向切替部５２０は、吸気制御弁１００の弁体１１０の回動方向を、開閉状態が全閉となる角度位置では切り替えない。
【００５７】
一方、吸気制御弁１００の開弁動作の要求がないと判定された場合には（ステップＳ２３０：Ｎｏ）、吸気制御弁１００の開弁動作が要求されるまで待つ。即ち、弁体１１０は、開閉状態が全閉となる１８０度の角度位置に停止した状態（図５中、中央に示す状態）のまま維持される。
【００５８】
次に、ＥＣＵ５００は、回動方向を変更すべき条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ２５０）。より具体的には、先ず、ＥＣＵ５００の使用状況検出部５１０が、吸気制御弁１００の開弁動作及び閉弁動作の結果、これまでに正方向Ｐ１で吸気制御弁１００の弁体１１０が回動された正方向回数を例えばメモリ等の記憶手段から検出する。続いて、検出された正方向回数に基づいて、次に吸気制御弁１００の閉弁動作の制御を行う際の回動方向を現在設定されている回動方向である正方向Ｐ１（図５参照）から逆方向Ｐ２（図６参照）へ切り替えるべき条件が成立したか否かが判定される。例えば、正方向回数が、所定回数以上となったか否かが判定される。
【００５９】
回動方向を変更すべき条件が成立したと判定された場合には（ステップＳ２５０：ＹＹｅｓ）、ＥＣＵ５００の回動方向切替部５２０は、回動方向を更新する（ステップＳ２６０）。即ち、正方向回数が、所定回数以上となったと判定された場合には、回動方向切替部５２０は、次に吸気制御弁１００の閉弁動作の制御を行う際の回動方向を、現在設定されている回動方向である正方向Ｐ１から逆方向Ｐ２に切り替える。これにより、次に吸気制御弁１００の閉弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、弁体１１０が逆方向Ｐ２に回動するように制御する（ステップＳ２２０）。
【００６０】
一方、回動方向を変更すべき条件が成立しないと判定された場合には（ステップＳ２５０：Ｎｏ）、ＥＣＵ５００の回動方向切替部５２０は、回動方向を継続する（ステップＳ２７０）。即ち、正方向回数が、所定回数以上とならないと判定された場合には、次に吸気制御弁１００の閉弁動作の制御を行う際の回動方向を、正方向Ｐ１のまま継続或いは維持する（即ち、切り替えない）。これにより、次に吸気制御弁１００の閉弁動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００を、再び、弁体１１０が正方向Ｐ１に回動するように制御する（ステップＳ１２０）。その後、上述したステップＳ２３０からステップＳ２７０に係る一連の処理を繰り返す。
【００６１】
このように本実施形態では特に、回動方向を変更すべき条件が成立したか否かが判定され（ステップＳ２５０）、その判定結果に応じて、吸気制御弁１００の回動方向が、正方向及び逆方向間で選択的に切り替えられる（ステップＳ２６０、Ｓ２７０）。よって、弁体１１０が正方向Ｐ１に回動される回数と逆方向Ｐ２に回動される回数とが互いに近づくように、吸気制御弁１００を制御できる。従って、吸気制御弁１００の軸受部に偏磨耗が生じてしまうことを低減できる。
【００６２】
更に、本実施形態では特に、回動方向切替部５２０によって、回動方向が、開閉状態が全開となる角度位置（図５及び図６中、「全開（９０度）」及び「全開（２７０度）」の角度位置）毎に切り替えるので、吸気管２０における吸気の流量が、弁体１１０の回動方向が切り替えられることによって変化してしまうことを抑制できる。言い換えれば、吸気管２０を流れる吸気の流量に対して悪影響を殆ど及ぼすことなく、弁体１１０の回動方向を切り替えることができる。
【００６３】
これらの結果、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置によれば、吸気制御弁１００の耐久性を向上させることができ、吸気制御弁１００を安定して動作させることが可能となる。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係るバタフライ弁制御装置について、図１、図８及び図９を参照して説明する。
【００６４】
図１において、第３実施形態に係るバタフライ弁制御装置では、弁体１１０を弁軸１２０の回りに回動させる制御を開始する開始時に、使用状況検出部５１０は、その開始時において弁体１１０が弁軸１２０の回りに回動している回動方向を検出し、回動方向切替部５２０は、弁体１１０を弁軸１２０の回りに回動させる回動方向を、使用状況検出部５１０によって検出された回動方向と同一となるように切り替える。
【００６５】
図８は、バタフライ弁の弁体が正方向に回動されることで開閉状態が全閉から全開となる際の弁体の角度位置の時間変化を示すグラフである。
【００６６】
図８に示すように、例えば、弁体１１０が正方向Ｐ１に回動されることで開閉状態が全閉から全開となるように吸気制御弁１００が制御される際には、弁体１１０を開閉状態が全開となる角度位置（即ち、全開位置）に停止させる（言い換えれば、弁体１１０の動作を安定させる）ために、弁体１１０が全開位置近傍に位置するときに回動方向が変更される。つまり、弁体１１０が全開位置近傍に位置する期間Ｔ１において回動方向が逆方向Ｐ２とされ、期間Ｔ２において回動方向が正方向Ｐ１とされることで、弁体１１０を全開位置に徐々に停止させる制御が行われる。
【００６７】
次に、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御について、図９を参照して説明する。ここに図９は、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。
【００６８】
図９において、先ず、ＥＣＵ５００は、吸気制御弁１００の開閉動作（即ち、開弁動作又は閉弁動作）の要求があるか否かを内燃機関１の運転状態に応じて判定する（ステップＳ３１０）。
【００６９】
吸気制御弁１００の開閉動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００は、弁体１１０が弁軸１２０の回りを回動する回動速さが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２０）。即ち、ＥＣＵ５００は、弁体１１０が特定の角度位置（例えば、全開位置又は全閉位置）に殆ど或いは完全に停止しているか否かを判定する。言い換えれば、この開閉動作の要求が、弁体１１０が所定値以上の回動速さで回動している途中になされたものであるか否かを判定する。
【００７０】
回動速さが所定値以上でないと判定された場合には（ステップＳ３２０：Ｎｏ）、ＥＣＵ５００の回動方向切替部５２０は、回動方向を継続する（ステップＳ３４０）。即ち、弁体１１０が特定の角度位置に殆ど或いは完全に停止していると判定された場合には、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う際の回動方向を現在設定されている回動方向である正方向Ｐ１又は逆方向Ｐ２のまま継続或いは維持する（即ち、切り替えない）。続いて、ＥＣＵ５００は、その維持された回動方向に弁体１１０が回動するように、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う（ステップＳ３７０）。
【００７１】
一方、回動速さが所定値以上であると判定された場合には（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００の使用状況検出部５１０は、弁体１１０が弁軸１２０の回りに回動している回動方向が正方向Ｐ１であるか否かを判定する（ステップＳ３３０）。言い換えれば、使用状況検出部５１０は、弁体１１０の現時点での回動方向を検出する。
【００７２】
回動方向が正方向Ｐ１であると判定された場合には（ステップＳ３３０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５００の回動方向切替部５２０は、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う際の回動方向を、使用状況検出部５１０によって検出された回動方向と同一の回動方向である正方向Ｐ１に設定する（ステップＳ３５０）。続いて、ＥＣＵ５００は、その設定された回動方向（即ち、正方向Ｐ１）に弁体１１０が回動するように、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う（ステップＳ３７０）。
【００７３】
一方、回動方向が正方向Ｐ１でない（即ち、回動方向が逆方向Ｐ２である）と判定された場合には（ステップＳ３３０：Ｎｏ）、ＥＣＵ５００の回動方向切替部５２０は、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う際の回動方向を、使用状況検出部５１０によって検出された回動方向と同一の回動方向である逆方向Ｐ２に設定する（ステップＳ３６０）。続いて、ＥＣＵ５００は、その設定された回動方向（即ち、逆方向Ｐ２）に弁体１１０が回動するように、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う（ステップＳ３７０）。
【００７４】
このように本実施形態では特に、開閉動作の要求があると判定された場合には（ステップＳ３１０）、その時点での弁体１１０の回動方向が使用状況検出部５１０によって検出され（ステップＳ３３０）、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う際の回動方向が、使用状況検出部５１０によって検出された回動方向と同一となるように、回動方向切替部５２０によって切り替えられる（ステップＳ３５０、Ｓ３６０）。よって、吸気制御弁１００の開閉動作の制御を行う際に（ステップＳ３７０）、その時点での弁体１１０の運動エネルギーを利用して、弁体１１０を回動させることができる。つまり、本実施形態に係るバタフライ弁制御装置によれば、弁体１１０を弁軸１２０の回りに回動させる制御を複数回連続して行う場合において、前回の制御によって回動された弁体１１０が停止する前（例えば、図８を参照して上述した期間Ｔ１や期間Ｔ２中）に開閉動作の要求があったときには、弁体１１０に残存する回転の運動エネルギーを有効に利用することができる。よって、弁体１１０を駆動するための例えばモーター等を含むアクチュエータに必要となる消費電力を低減できる。従って、アクチュエータにおける発熱も防止できる。更に、弁体１１０に残存する回転の運動エネルギーを有効に利用することができるので、短時間で所望の開閉状態となるように弁体１１０を回動させることができる。
【００７５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うバタフライ弁制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態に係るバタフライ弁制御装置が適用された内燃機関を示す模式図である。
【図２】弁体が正方向に回動されることで開閉状態が全閉から全開を経て再び全閉となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。
【図３】弁体が逆方向に回動されることで開閉状態が全閉から全開を経て再び全閉となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】弁体が正方向に回動されることで開閉状態が全開から全閉を経て再び全開となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。
【図６】弁体が逆方向に回動されることで開閉状態が全開から全閉を経て再び全開となる際の弁体の角度位置を左から順に示す模式図である。
【図７】第２実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】バタフライ弁の弁体が正方向に回動されることで開閉状態が全閉から全開となる際の弁体の角度位置の時間変化を示すグラフである。
【図９】第３実施形態に係るバタフライ弁制御装置による吸気制御弁の回動方向の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１…内燃機関、２０…吸気管、１００…吸気制御弁、１１０…弁体、１２０…弁軸、５００…ＥＣＵ、５１０…使用状況検出部、５２０…回動方向切替部
【図１】
2009150258.tif 000003
【図２】
2009150258.tif 000004
【図３】
2009150258.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009150258.tif 000007
【図６】
2009150258.tif 000008
【図７】
2009150258.tif 000009
【図８】
2009150258.tif 000010
【図９】
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