JPH04231661A - 流量制御弁の故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量制御に使用
される電動式の流量制御弁の故障検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、内燃機関の排ガスを吸気
系に再循環させる排ガス再循環バルブとして、ステップ
モータによりリフト式の弁体を動かして弁ハウジング内
の通路を通る排ガス量を制御する装置が、自動車用内燃
機関などで、使用されている。

【０００３】この再循環バルブは、弁ハウジングの端部
にステップモータの前部を固定し、弁ハウジング内の弁
体に連結された弁体がモータハウジング内に突出し、ス
テップモータにはロータ内にねじ部を介して軸方向にの
み移動可能な出力軸が設けられ、弁軸の先端には弁体を
閉鎖方向に付勢するコイルばねが連結され、モータの出
力軸によって弁軸の先端を押すことにより弁を開き、排
ガスの再循環量を制御するように構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような排ガス再循
環バルブは、通常、内燃機関の運転を制御するマイクロ
コンピュータを持つ電子制御装置によって制御されるが
、従来の排ガス再循環バルブには、その弁体の動きや位
置を検出する検出器が設けられてなく、また、電子制御
装置自体も、排ガス再循環バルブの動作をオープンルー
プで制御しているため、排ガス再循環バルブが故障した
場合、その故障を検知したり、故障に対応した処理を行
うことができない課題があった。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、流量制御弁の故障を検出し、その故
障に対応した処理を行うことができる故障検出装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このために、本発明の故
障検出装置は、弁ハウジング内に弁軸を有するリフト式
の弁体５が設けられ、ロータ内にねじ部を介して軸方向
に移動する出力軸を有するモータが取付けられ、出力軸
が弁軸を動かして弁体５を移動させる流量制御弁の故障
検出装置であって、弁軸の周囲を囲うように配設され、
弁軸の動きに従動して出入りするコアに応じて弁体の位
置を示す位置検出信号を出力する差動トランス２５と、
流量制御弁の制御を行う際、制御しようとする弁体５の
目標バルブ位置を算出する目標バルブ位置算出手段２７
と、差動トランス２５から出力された位置検出信号に基
づいて得られたバルブ位置検出データと目標バルブ位置
算出手段２７によって算出された目標バルブ位置データ
を比較するデータ比較手段２８と、データ比較手段２８
が両データを比較して得られた両データの差が予め設定
された値以上の場合、流量制御弁の故障と判定する故障
判定手段２９と、を備えて構成される。

【０００７】

【作用】流量制御弁の制御を行う際、目標バルブ位置算
出手段２７は、各種の検出信号等から、制御しようとす
る弁体５の目標バルブ位置を算出する。流量制御弁の制
御装置は、ここで算出された目標バルブ位置に弁体５の
現在位置を一致させるべく、モータに制御信号を送り、
モータを駆動して弁体５を移動させる。このとき、弁体
５の位置は、その弁軸に従動してコアが移動することに
より、差動トランス２５によって検出され、差動トラン
ス２５から弁体５の位置検出信号が出力される。

【０００８】そこで、データ比較手段２８は、差動トラ
ンス２５から出力された位置検出信号に基づいて得られ
たバルブ位置検出データと、目標バルブ位置算出手段２
７によって算出された目標バルブ位置データを比較し、
故障判定手段２９は、データ比較手段２８が両データを
比較して得られた両データの差が予め設定された値以上
の場合、流量制御弁の故障と判定する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１０】図２は本発明を適用したステツプモータ駆
動式の排ガス再循環バルブ装置の断面図を示している。

【００１１】１は弁本体となる弁ハウジングで、弁ハウ
ジング１の下部に入口ポート２が設けられ、その上部左
側には出口ポート３が設けられ、その通路内に弁座４が
設けられる。さらに、弁軸６の先端に取着された弁体５
が弁座４に着座可能に配設され、その弁軸６は弁ハウジ
ング１の上端に設けた弁軸受９を上方に貫通している。 弁軸受９は固定板７によりガスケット７ａを介して弁ハ
ウジング１上に固定される。

【００１２】弁ハウジング１の上端部には、連結カバー
８を介して、ステツプモータ１０が下向きに取り付けら
れる。

【００１３】ステツプモータ１０のモータハウジング１
１の前面つまり下側には前カバー１２が取付けられ、モ
ータハンジング１１は、前カバー１２と連結カバー８を
介して弁ハウジング１上に締付け固定される。

【００１４】モータハウジング１１内にはボビンに４相
の励磁コイル１３を巻装したステータが固定され、その
内側にロータ１４が配設される。

【００１５】ロータ１４はその上部を軸受け１５により
モータハウジング１１に支持され、ロータ１４の下部は
軸受け１６を介して前カバー１２に支持される。ロータ
１４の外周部には永久磁石１７が取着され、ロータ１４
の内周にはめねじが設けられる。

【００１６】このめねじと螺合するおねじを有する出力
軸１８がロータ１４の内側に配設され、出力軸１８の先
端は前カバー１２から下つまり連結カバー８内に突出し
ている。

【００１７】連結カバー８内における出力軸１８の先端
（下端）にはカップ状のリテーナ２４が取付けられ、リ
テーナ２４と前カバー１２の間にコイルばね２２が、出
力軸１８を比較的弱いばね力で下方（弁閉鎖方向）に付
勢するように設けられる。

【００１８】さらに、リテーナ２４内には、小リテーナ
２３が弁閉鎖用コイルばね２１を介して、ある程度の範
囲で移動可能に取付けられ、小リテーナ２３に上記弁軸
６の上端が連結される。弁閉鎖用コイルばね２１の巻き
径は、上記のコイルばね２２に比べ小径であるが、その
ばね力（ばね定数）はコイルばね２２のそれより大きく
設定され、ステップモータ１０が出力軸１８を閉鎖位置
まで突出動作させた際、弁体５がコイルばね２１の充分
なばね力によりその閉鎖状態を保持するように構成され
る。

【００１９】連結カバー８内における固定板７上には、
弁軸６の周囲を囲うように、差動トランス２５の環状コ
イルが固定される。この差動トランス２５は、弁体５の
位置検出器を構成するもので、一次コイル及び二次コイ
ルを環状に巻装して構成され、差動トランス２５の内部
にコア２６が弁体５の位置に応じて出入りするように配
設される。コア２６は、例えば、鋼板製の小リテーナ２
３と一体に形成される。

【００２０】したがって、弁体５の上下動に応じてコア
２６が差動トランス２５内を出入りすることにより、差
動トランス２５の二次側から、弁体５の位置に対応した
信号が出力される。

【００２１】なお、上記のコア２６は、図５に示すよう
に、弁軸６の上部に強磁性体の大径部をコア４６として
設けて、差動トランス２５のコアとすることもできる。

【００２２】また、図６のように、弁軸６の上部に凹部
６ａを設けて、その凹部６ａの箇所をコアとし、そのコ
アつまり弁軸６の凹部６ａを差動トランス２５内に出し
入れすることにより、差動トランス２５から弁体位置に
応じた信号を出力させることもできる。

【００２３】このような構造の排ガス再循環バルブは、
内燃機関の排気系にその入口ポート２を接続し、吸気系
にその出口ポート３を接続し、さらに、ステツプモータ
１０及び差動トランス２５を、図３のような内燃機関を
総合的にコントロールする電子制御装置に接続して使用
される。

【００２４】図３に示すように、内燃機関の電子制御装
置は、ＣＰＵ３５、ＲＡＭ３８、ＲＯＭ３７、入出力回
路３６を持つマイクロコンピュータを主要部にして構成
され、図示しない回転数センサ、吸気圧センサ、水温セ
ンサ、スロットル開度センサ、吸気温センサ等から入力
された検出信号に基づき、内燃機関の燃料噴射量制御、
点火時期制御、及び排ガス再循環制御等を行う構造であ
る。

【００２５】３０は差動トランス用の発振回路で、差動
トランス２５の一次コイルに一定周波数の交流電圧を印
加する。３１は差動トランス２５の二次コイルに接続さ
れる整流回路で、差動トランス２５から出力された出力
信号（弁体５の位置検出信号）を整流し、弁体５の位置
を示す信号を、増幅回路３２を介してＡ／Ｄコンバータ
３３に送る。Ａ／Ｄコンバータ３３の出力側は電子制御
装置の入出力回路３６に接続される。

【００２６】３４はステップモータ１０を駆動するドラ
イバで、入出力回路３６に接続され、入出力回路から送
られた制御信号を入力し、その制御信号に応じてステッ
プモータ１０を回転駆動する。

【００２７】次に、図４のフローチャートを参照して排
ガス再循環バルブの動作及びその故障検出処理を説明す
る。

【００２８】電子制御装置のＣＰＵ３５は、内燃機関が
運転される間、図示しない回転数センサ、水温センサ、
スロットル開度センサ、吸気管圧力センサ等からの検出
信号を入力し、例えば、スロットル開度が所定の範囲内
で、冷却水温が一定以上になったとき、排ガス再循環を
行う条件が成立したと判断し、図４のような再循環バル
ブ制御処理に入る。

【００２９】この処理に入ると、先ず、ステップ１００
で、検出されたスロットル開度、エンジン回転数、吸気
管圧力（吸入空気量）の検出データから、予め決められ
た演算式、又はマップデータを使用して、排ガス再循環
バルブの目標バルブ位置（弁体５の高さ位置）のデータ
を算出する。

【００３０】例えば、通常運転時には、再循環バルブの
開度を大きくするように目標バルブ位置が算出され、ス
ロットル開度が大きくなり、機関が高出力運転に入ると
、スロットル開度、回転数、吸入空気量等のデータに応
じて再循環バルブの開度を少なくし、また、減速運転や
加速運転時には、上記検出データに応じて再循環バルブ
の開度を少なくするように目標バルブ位置（弁体５の位
置）が算出される。

【００３１】次に、ステップ１１０で、算出した目標バ
ルブ位置データを入出力回路３６に送り、そのデータに
応じて制御信号をドライバ３４に出力する。

【００３２】ドライバ３４はその制御信号に応じてステ
ップモータ１０にパルス信号を供給し、ステップモータ
１０を正転又は逆転駆動させる。このステップモータ１
０の正転、逆転により、出力軸１８が突き出され、又は
引き戻され、これによって、出力軸１８に連結された弁
軸６つまり弁体５は、そのリフト位置を制御され、排ガ
ス流路の開度を変化させる。

【００３３】次に、ＣＰＵ３５は、ステップ１２０で、
差動トランス２５から、弁体５の現在の位置を示すバル
ブ位置検出データを、整流回路３１、増幅回路３２、Ａ
／Ｄコンバータ３３、入出力回路３６を介して取り込む
。

【００３４】そして、ステップ１３０で、上記ステップ
１００で算出した目標バルブ位置データと上記ステップ
１２０で検出したバルブ位置検出データを比較する。

【００３５】そして、ステップ１４０で、上記で比較し
た目標バルブ位置データとバルブ位置検出データの差が
予め決められた値未満の場合には、正常な動作が行われ
たとして、この処理を終了する。

【００３６】しかし、目標バルブ位置データとバルブ位
置検出データの差が予め決められた値以上の場合、ＣＰ
Ｕ３５は、再循環バルブに故障が発生したと判断し、次
のステップ１５０に進み、図示しない警報ランプを点灯
させ、再循環バルブを全閉状態として排ガス再循環を停
止するような故障処理を実行する。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量制御
弁の故障検出装置によれば、弁軸の周囲を囲うように配
設され、弁軸の動きに従動して出入りするコアに応じて
弁体の位置を示す位置検出信号を出力する差動トランス
と、流量制御弁の制御を行う際、制御しようとする弁体
の目標バルブ位置を算出する目標バルブ位置算出手段と
、差動トランスから出力された位置検出信号に基づいて
得られたバルブ位置検出データと目標バルブ位置算出手
段によって算出された目標バルブ位置データを比較する
データ比較手段と、データ比較手段が両データを比較し
て得られた両データの差が予め設定された値以上の場合
、流量制御弁の故障と判定する故障判定手段と、を備え
て構成したから、弁体が例えば機械的な抵抗をうけて途
中で停止したような場合、或はモータの誤動作によって
流量制御弁の弁体が正確に移動しない場合など、流量制
御弁の故障を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】本発明を適用した排ガス再循環バルブの断面図
である。

【図３】故障検出装置を含む電子制御装置のブロック図
である。

【図４】バルブ制御と故障検出のフローチャートである
。

【図５】他の実施例の排ガス再循環バルブの部分拡大図
である。

【図６】他の実施例の排ガス再循環バルブの部分拡大図
である。

【符号の説明】

５−弁体、２５−差動トランス、２７−目標バルブ位置
算出手段、２８−データ比較手段、２９−故障判定手段
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　弁ハウジング内に弁軸を有するリフト
   式の弁体が設けられ、ロータ内にねじ部を介して軸方向
   に移動する出力軸を有するモータが取付けられ、該出力
   軸が該弁軸を動かして前記弁体を移動させる流量制御弁
   の故障検出装置であって、前記弁軸の周囲を囲うように
   配設され、該弁軸の動きに従動して出入りするコアに応
   じて弁体の位置を示す位置検出信号を出力する差動トラ
   ンスと、流量制御弁の制御を行う際、制御しようとする
   該弁体の目標バルブ位置を算出する目標バルブ位置算出
   手段と、前記差動トランスから出力された位置検出信号
   に基づいて得られたバルブ位置検出データと前記目標バ
   ルブ位置算出手段によって算出された目標バルブ位置デ
   ータを比較するデータ比較手段と、該データ比較手段が
   両データを比較して得られた該両データの差が予め設定
   された値以上の場合、流量制御弁の故障と判定する故障
   判定手段と、を備えたことを特徴とする流量制御弁の故
   障検出装置。