JP6414866B2 - バルブ制御装置及びバルブシステム - Google Patents

Description

本発明は、バルブ制御装置及びバルブシステムに関する。
本願は、２０１５年３月２６日に、日本に出願された特願２０１５−０６４６７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

周知のように、ウエストゲートバルブは、過給機におけるエンジン排ガスの迂回経路に設けられた制御弁の一種であり、エンジンに供給される燃焼空気の過給圧を適正に制御するものである。例えば下記特許文献１には、ウエストゲートバルブの駆動機構に異常が生じた場合に、エアバイパスバルブを制御することにより上記異常に対処する過給機付き内燃機関のウエストゲートバルブ制御装置が開示されている。

日本国特開２００４−３３２６１３号

ところで、特許文献１の技術は、排気系にエアバイパスバルブが設けられたエンジンに適用可能なものであり、よってエアバイパスバルブを備えていないエンジンには適用できない。したがって、エアバイパスバルブの有無に関わりなくウエストゲートバルブの駆動機構の異常に対処することが可能な技術の開発が切望されている。

本発明に係る態様は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、エアバイパスバルブ等の別のバルブを用いることなく対象となるバルブの駆動機構の異常に対処できるバルブ制御装置及びバルブシステムを提供することを目的とする。

上記技術課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明に係る一態様のバルブ制御装置は、バルブの開度信号及びエンジンの起動信号に基づいてバルブの駆動機構を制御するバルブ制御装置であって、起動信号に基づいてエンジンの起動を判定すると、バルブの通常駆動に関する通常駆動信号の生成に先立って、バルブを試験駆動させる試験駆動信号を生成する駆動信号生成部と、試験駆動時における開度信号に基づいて駆動機構の異常を判定する異常判定部とを備え、駆動信号生成部は、異常判定部が駆動機構の異常を判定すると、試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止する。

（２）上記（１）に記載の態様において、異常判定部は、エンジンの冷却水温度を示す温度信号に基づいて冷却水温度が氷結温度以下か否かを判断し、冷却水温度が氷結温度以下であり、かつ、所定期間に亘ってバルブの開度が試験駆動時における制御目標値に追従していない場合に、駆動機構の氷結異常を判定してもよい。

（３）上記（１）または（２）に記載の態様において、異常判定部は、エンジンの冷却水温度を検出する温度センサの異常を示すセンサ故障信号に基づいて温度センサが異常か否かを判断し、温度センサが異常な場合には、駆動機構に連続供給可能なレベルの駆動信号を駆動信号生成部に生成させてもよい。

（４）上記（１）〜（３）いずれか１つに記載の態様において、駆動信号生成部は、起動信号に基づいてエンジンの停止を判定すると、バルブを全閉状態とする駆動信号を生成してもよい。

（５）上記（２）〜（４）いずれか１つに記載の態様において、駆動信号生成部は、異常判定部が氷結異常を判定すると、試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止し、その後、温度信号に基づいて冷却水温度が氷結温度より高くなったと判断すると、通常駆動信号の生成を再開してもよい。

（６）上記（１）〜（５）いずれか１つに記載の態様において、バルブは、エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブであってもよい。

（７）本発明に係る一態様のバルブシステムは、上記バルブと、上記駆動機構と、上記（１）〜（６）いずれか１つに記載のバルブ制御装置とを備える。

本発明に係る態様によれば、バルブの通常駆動信号の生成に先立ってバルブを試験駆動させる試験駆動信号を生成し、当該試験駆動信号を用いた試験駆動時の開度信号に基づいて駆動機構の異常を判定し、駆動機構が異常な場合には試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止する。そのため、エアバイパスバルブ等の別のバルブを用いることなく、対象となるバルブの駆動機構の異常に対処できるバルブ制御装置及びバルブシステムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るバルブシステムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバルブ制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバルブ制御装置の制御動作を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態における全閉学習処理を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るバルブシステム及びバルブ制御装置は、図１に示すように、ＥＷＧバルブ１、ＥＷＧモータ２及びＥＷＧ制御部３を備える。なお、本実施形態における上記「ＥＷＧ」は「Electric Waste Gate」の略である。

ＥＷＧバルブ１は、過給機におけるエンジン排ガスの迂回経路に設けられたウエストゲートバルブであり、エンジンに供給される燃焼空気の過給圧を調節する。すなわち、ＥＷＧバルブ１の開度が上昇すると過給圧は減少し、一方、ＥＷＧバルブ１の開度が低下すると過給圧は上昇する。このようなＥＷＧバルブ１は、所定の連結機構を介してＥＷＧモータ２と機械的に接続されており、ＥＷＧモータ２の駆動力によって開度が調節（操作）される。

ここで、ＥＷＧバルブ１の開度は、ＥＷＧバルブ１における弁体の弁座に対する位置（リフト量）によって規定される物理量である。すなわち、リフト量が大きくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が大きくなると、ＥＷＧバルブ１の開度は上昇し、一方、リフト量が小さくなると、つまり弁体の弁座に対する距離が小さくなると、ＥＷＧバルブ１の開度は下降する。

ＥＷＧモータ２は、上記ＥＷＧバルブ１を駆動するアクチュエータであり、例えば直流モータである。このＥＷＧモータ２は、上記ＥＷＧバルブ１のリフト量を示す電圧をセンサ信号（電圧信号）として出力するリフトセンサ２ａを備えている。このようなＥＷＧモータ２は、ＥＷＧ制御部３から入力される駆動信号に基づいて作動し、ＥＷＧバルブ１の開度を操作する。なお、ＥＷＧモータ２は上述した連結機構とともに、本実施形態における駆動機構を構成している。また、上記センサ信号は、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）の開度を示す開度信号である。

ＥＷＧ制御部３は、本実施形態におけるバルブ制御装置であり、上記ＥＷＧモータ２を制御することによってＥＷＧバルブ１の開度を操作させる。このＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵにおける１つの制御機能要素であり、エンジンＥＣＵにおいて上位制御系を構成する上位制御機能要素から各種の情報（エンジンＥＣＵ情報）を取得すると共に上記リフトセンサ２ａからセンサ信号を取得し、これらエンジンＥＣＵ情報及びセンサ信号に基づいて駆動信号を生成することによりＥＷＧモータ２を制御する。

上記エンジンＥＣＵ情報は、ＥＷＧ制御部３の外部に設けられたエンジンＥＣＵの指示信号やエンジンの作動状態を示す信号であり、例えば目標リフト量、ＩＧ ＯＮ信号、エンジン水温信号及び水温センサ故障信号等である。このようなＥＷＧ制御部３は、エンジンＥＣＵ情報とＥＷＧバルブ１における実際のリフト量（実リフト量）とに基づいてＥＷＧモータ２をフィードバック制御する。

上記目標リフト量は、ＥＷＧバルブ１の開度目標を示す制御目標値である。上記ＩＧＯＮ信号は、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す信号、つまりエンジンの起動状態を示す起動信号である。また、エンジン水温信号は、エンジンに備えられた水温センサ（温度センサ）によって検出されるエンジンの冷却水温度を示す信号である。さらに、水温センサ故障は、上記水温センサが故障したことを示す信号である。

このようなＥＷＧ制御部３は、図２に示されているように、フィルタ部３ａ、制御量変換部３ｂ、全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ、最終リフト量設定部３ｅ、位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ、駆動回路３ｉ及び氷結判定部３ｊを機能構成要素として備えている。

これら機能構成要素のうち、氷結判定部３ｊを除くフィルタ部３ａ、制御量変換部３ｂ、全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ、最終リフト量設定部３ｅ、位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉは、ＩＧ ＯＮ信号（起動信号）に基づいて前記エンジンの起動を判定すると、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）の通常駆動に関する通常駆動信号の生成に先立って、ＥＷＧバルブ１を試験駆動させるための試験駆動信号を生成する駆動信号生成部を構成している。また、氷結判定部３ｊは、ＥＷＧバルブ１の試験駆動時におけるセンサ信号（開度信号）に基づいて駆動機構の異常を判定する異常判定部に相当する。なお、上記「ＤＵＴＹ」は、デューティ比を示す用語である。

フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号つまりアナログの電圧信号をデジタル信号（検出電圧データ）に変換すると共に当該デジタル信号にメディアンフィルタ処理（デジタル信号処理）を施して制御量変換部３ｂに出力する。上記メディアンフィルタ処理は、時系列データである検出電圧データについて所定データ数毎の中央値（メディアン）を抽出することによりノイズ除去を行うフィルタ処理である。センサ信号を出力するリフトセンサ２ａは、エンジンに付帯するＥＷＧモータ２に設けられる関係で各種ノイズが重畳し易いが、フィルタ部３ａは、このようなノイズを除去してリフト量（開度）をより正確に示す検出電圧データを制御量変換部３ｂに出力する。

ここで、ノイズを除去するためのデジタル信号処理には一般に移動平均処理が用いられるが、メディアンフィルタ処理は移動平均処理よりもノイズ除去性能が高いので、フィルタ部３ａではメディアンフィルタ処理を採用している。本実施形態では、位置制御部３ｆに加えて速度制御部３ｇを備えているが、速度制御部３ｇは、実リフト量の微分値を用いて速度制御量を演算するために実リフト量に重畳したノイズの影響を受け易い。本実施形態では、このような速度制御部３ｇを備える関係で、移動平均処理ではなくメディアンフィルタ処理を採用している。

制御量変換部３ｂは、上記検出電圧データ（電圧量）をリフト量（位置）に変換する。
この制御量変換部３ｂは、例えば検出電圧データとリフト量との関係を示す変換テーブルを備え、当該変換テーブルに基づいて検出電圧データに相当するリフト量を抽出して全閉学習処理部３ｃに出力する。なお、上記変換テーブルに代えて、検出電圧データとリフト量との関係を示す変換式を予め記憶し、当該変換式に基づいて検出電圧データに相当するリフト量を抽出してもよい。

全閉学習処理部３ｃは、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する機能構成要素である。上記全閉リフト量は、ＥＷＧバルブ１の温度に応じて変動するため固定値として扱うことができない。この全閉学習処理部３ｃは、このような事情から、ＩＧ ＯＮ信号、また制御量変換部３ｂから入力される実際のリフト量（実リフト量）に基づいて、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量（着座位置）を全閉リフト量として学習する。

ここで、上記全閉リフト量には、長期学習値と短期学習値とがある。長期学習値はエンジンの起動毎に取得される学習値であり、一方、短期学習値は、弁体の着座毎に取得される学習値である。すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断すると、当該エンジンの起動後においてＥＷＧバルブ１の弁体が最初に着座した際の全閉リフト量を長期学習値として記憶する。一方、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの起動に関わりなく、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値として記憶する。

全閉学習処理部３ｃは、制御量変換部３ｂから入力される実際のリフト量（実リフト量）に加えてエンジンの起動を示すＩＧ ＯＮ信号をも利用することにより長期学習値を取得すると共に、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量のみに基づいて短期学習値を取得する。このような全閉学習処理部３ｃは、長期学習値及び短期学習値を最終リフト量設定部３ｅに出力する一方、短期学習値のみを補正部３ｄに出力する。

補正部３ｄは、制御量変換部３ｂから入力される実リフト量を全閉学習処理部３ｃから入力される短期学習値に基づいて補正する機能構成要素である。すなわち、この補正部３ｄは、実リフト量と短期学習値との差分をとることにより短期学習値を基準としたリフト量（補正リフト量）を計算し、当該補正リフト量を位置制御部３ｆ及び速度制御部３ｇに出力する。

最終リフト量設定部３ｅは、エンジンＥＣＵ情報の１つとしてエンジンＥＣＵから入力される目標リフト量、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値及び短期学習値、また補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて最終目標リフト量（制御目標値）を設定する。上記目標リフト量は、方形波状の電圧値としてＥＷＧバルブ１のリフト量（開度）を指定する信号である。最終リフト量設定部３ｅは、このような目標リフト量に対して、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に着座させる際の目標リフト量に特定の処理を施すことにより、弁体を弁座に対してソフトランディングさせ得る最終目標リフト量を生成する。

すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、弁体が着座するために移動（弁座に対して降下）を開始してから着座させるまでの期間を前期間と後期間との２つの期間に分割し、前期間においては最高速度で降下させる一方、後期間では弁体を比較的緩やかに移動させて弁座に対してソフトランディングさせる最終目標リフト量（制御目標値）を生成する。また、最終リフト量設定部３ｅは、前期間と後期間との切替ポイント（ソフトランディング開始リフト量）及び弁体の最終的な停止目標リフト量を長期学習値及び短期学習値に基づいて設定する。

ここで、上記最終目標リフト量は、ＥＷＧバルブ１を通常駆動させるための制御目標値（通常用最終目標リフト量）である。最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の通常駆動とは別に、ＥＷＧバルブ１を試験駆動させるための最終目標リフト量（試験用最終目標リフト量）を生成する。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、氷結判定部３ｊから試験信号生成指示が入力されると、試験用最終目標リフト量を生成する。詳細は後述するが、この試験用最終目標リフト量は、リフト量を所定の試験用リフト量まで上昇させた後に一定時間に亘って試験用リフト量を維持し、その後にソフトランディングを開始させるものである。

位置制御部３ｆは、位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力する。すなわち、この位置制御部３ｆは、最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量（制御目標値）と補正部３ｄから入力される補正リフト量との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって位置操作量を生成する。なお、上記ＰＩＤ処理の詳細つまり処理内容やゲイン等については、ＥＷＧバルブ１の制御において必要とされる性能（制御性能）に応じて適宜設定される。

速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量と補正部３ｄから入力される補正リフト量とに基づいて速度操作量を生成してＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する。すなわち、この速度制御部３ｇは、位置制御部３ｆから入力された位置操作量にリミッタ処理を施す一方、補正部３ｄから入力される補正リフト量に微分処理を施す。そして、速度制御部３ｇは、上記リミッタ処理後の位置操作量と上記微分処理によって得られたリフト速度との差分に周知のＰＩＤ処理を施すことによって速度操作量を生成する。なお、速度制御部３ｇにおけるＰＩＤ処理についても、ＥＷＧバルブ１の制御において必要とされる性能（制御性能）に応じて処理内容やゲイン等が適宜設定される。

ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉについては、便宜上、駆動回路３ｉについて先に説明する。この駆動回路３ｉは、パルス駆動方式のモータ駆動回路である。すなわち、この駆動回路３ｉは、ＤＵＴＹ設定部３ｈから制御信号として入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて直流電力をＰＷＭ電力に変換し、当該ＰＷＭ電力を駆動信号としてＥＷＧモータ２に出力する。なお、駆動回路３ｉが上述した通常用最終目標リフト量に基づいて生成する駆動信号は通常駆動信号であり、また駆動回路３ｉが試験用最終目標リフト量に基づいて生成する駆動信号は、試験駆動信号である。

一方、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、上記速度制御部３ｇから入力される速度操作量に基づいて上記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生器である。また、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量にリミッタ処理を施す機能（ＤＵＴＹリミッタ）を有する。
すなわち、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、速度操作量にリミッタ処理を施すことにより、ＰＷＭ信号のデューティ比の上限つまりＥＷＧモータ２の最高回転速度を規制したＰＷＭ信号を生成する。また、このＤＵＴＹ設定部３ｈは、氷結判定部３ｊからＤＵＴＹ制限指示が入力されると、速度制御部３ｇから入力される速度操作量に関わりなく、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹを所定値に制限する。

また、氷結判定部３ｊは、エンジンＥＣＵから入力されるＩＧ ＯＮ信号、エンジン水温信号（温度信号）及び水温センサ故障信号、制御量変換部から入力される実リフト量、また最終リフト量設定部３ｅから入力される最終目標リフト量に基づいて、上述した試験信号生成指示及びＤＵＴＹ制限指示を生成する。この氷結判定部３ｊは、本実施形態における異常判定部である。

すなわち、氷結判定部３ｊは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判定すると、ＥＷＧバルブ１の通常駆動に関する最終目標リフト量に先立って試験用目標リフト量を生成することを指示する試験信号生成指示を最終リフト量設定部３ｅに出力する。また、氷結判定部３ｊは、試験用目標リフト量に基づくＥＷＧバルブ１の試験駆動時における実リフト量に基づいてＥＷＧバルブ１の駆動機構の氷結異常が発生したか否かを判定し、氷結異常が発生した場合にはＤＵＴＹ制限指示をＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する。なお、このような氷結判定部３ｊについては、以下の動作説明で詳細を説明する。

以上が本実施形態に係るバルブシステム及びバルブ制御装置の構成である。本実施形態におけるバルブ制御装置は、過給機に付帯して設けられるＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）を制御対象バルブとする制御装置である。

次に、このように構成されたバルブシステム及びバルブ制御装置の動作について、図３及び図４をも参照して詳しく説明する。

本実施形態におけるＥＷＧ制御部３（バルブ制御装置）の基本動作（通常動作）は、フィードバック制御手法に基づいて目標リフト量とセンサ信号とに基づいて駆動信号を生成することである。そして、この駆動信号に基づいてＥＷＧモータ２が操作されることによって、ＥＷＧバルブ１の開度が目標リフト量に沿って調節される。

また、ＥＷＧ制御部３は、エンジンの起動時において、このような基本動作（通常動作）に先行して試験動作を行う。この試験動作では、上述したＥＷＧバルブ１の駆動機構、つまりＥＷＧモータ２及び連結機構に氷結異常が発生したか否かが判定され、当該判定結果に基づいてＥＷＧモータ２の動作が制御される。以下の動作説明では、説明の都合上、基本動作（通常動作）を先に説明し、この後に試験動作について説明する。

最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の通常駆動において、エンジンＥＣＵ（上位制御系）から入力される目標リフト量、全閉学習処理部３ｃから入力される長期学習値及び短期学習値並びに補正部３ｄから入力される補正リフト量に基づいて通常駆動用の最終目標リフト量（制御目標値）を設定する。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、方形波状の電圧信号である目標リフト量について、長期学習値及び短期学習値を用いることによりＥＷＧバルブ１を全閉させる際の立下り部及び全閉時のリフト量を指定するローレベル部を修正することにより、図３に示すような通常用最終目標リフト量Ｍａを生成する。
なお、この図３において、一点鎖線で示す波形Ａは、通常用最終目標リフト量Ｍａに対する実リフト量の変化を示している。

より具体的には、最終リフト量設定部３ｅは、ＥＷＧバルブ１の弁体を弁座に対してソフトランディングさせる際の開始リフト量（ソフトランディング開始リフト量Ｌk）及び停止目標リフト量Ｌtを長期学習値、短期学習値及び規定値（定数）に基づいて以下のように設定する。
Ｌk＝長期学習値−短期学習値＋規定値
Ｌt＝長期学習値−短期学習値−規定値
そして、最終リフト量設定部３ｅは、補正部３ｄから順次入力される補正リフト量を監視し、当該補正リフト量が上記ソフトランディング開始リフト量Ｌkに一致すると、一定の傾斜（速度）で停止目標リフト量Ｌtに到達する制御目標値を出力する。

ここで、ソフトランディング開始リフト量Ｌk及び停止目標リフト量Ｌtは長期学習値、短期学習値及び規定値（定数）によって規定されるが、補正リフト量は、上述したように実リフト量と短期学習値との差分として与えられるものなので、ソフトランディング開始リフト量Ｌk及び停止目標リフト量Ｌtは、実質的には長期学習値及び規定値（定数）のみによって規定される量である。なお、補正リフト量ではなく実リフト量を取り込むように最終リフト量設定部３ｅを構成した場合には、ソフトランディング開始リフト量Ｌkは（長期学習値＋規定値）、また停止目標リフト量Ｌtは（長期学習値−規定値）となり、長期学習値及び規定値（定数）のみによって規定される。

一方、フィルタ部３ａは、リフトセンサ２ａから入力されるセンサ信号（アナログ信号）を順次サンプリングして検出電圧データ（デジタル信号）に変換し、当該検出電圧データにメディアンフィルタ処理を施す。このメディアンフィルタ処理によって検出電圧データに重畳しているセンサ信号に由来するノイズ成分が除去されるので、検出電圧データは、リフト量をより正確に示す信号となる。そして、上記メディアンフィルタ処理によってノイズが除去された検出電圧データ（電圧量）は、制御量変換部３ｂにおいてリフト量に変換されて全閉学習処理部３ｃ、補正部３ｄ及び氷結判定部３ｊに出力される。

そして、全閉学習処理部３ｃは、エンジンＥＣＵから入力されるＩＧ ＯＮ信号をトリガー信号として、エンジンが起動する度に制御量変換部３ｂから順次入力される実リフト量のうち、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座した際のリフト量を長期学習値として学習する。すなわち、全閉学習処理部３ｃは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判断し、また、全閉学習処理部３ｃは、ＥＷＧバルブ１の弁体が弁座に着座する度に、その際の全閉リフト量を短期学習値として取得・更新する。
なお、全閉学習処理部３ｃは、エンジンの停止時に長期学習値を不揮発性メモリに保存し、次にエンジンが起動した際には、上記保存した長期学習値を短期学習値の初期値として出力する。

このような学習処理によって取得された長期学習値及び短期学習値は最終リフト量設定部３ｅに提供されて、上述した最終目標リフト量の生成に利用され、一方、短期学習値は補正部３ｄに供給される。そして、補正部３ｄでは、実リフト量から短期学習値が減算されて補正リフト量が生成される。

そして、位置制御部３ｆは、最終目標リフト量と補正リフト量との差分に基づいて位置操作量を生成して速度制御部３ｇに出力し、当該速度制御部３ｇは、上記位置操作量と補正リフト量の微分値との差分に基づいて速度操作量を生成する。そして、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、デューティ比が上記速度操作量に応じて設定されたＰＷＭ信号を生成して駆動回路３ｉに出力し、当該駆動回路３ｉは、ＰＷＭ信号に応じた波高値の駆動信号を生成してＥＷＧモータ２を駆動する。なお、速度制御部３ｇには速度リミッタが設定され、またＤＵＴＹ設定部３ｈにはＤＵＴＹリミッタが設定されているので、ＥＷＧモータ２の最高回転速度は許容範囲内に確実に制限される。

このような基本動作（通常動作）に対して、試験動作は以下の通りである。すなわち、最終リフト量設定部３ｅは、氷結判定部３ｊから試験信号生成指示が入力されると、同じく図３に示すような試験用目標リフト量Ｍｂを生成する。氷結判定部３ｊはＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動を判定すると、試験信号生成指示を最終リフト量設定部３ｅに出力するので、試験用目標リフト量Ｍｂは、図３に示すように通常用最終目標リフト量Ｍａに先行して生成される。

このような試験用目標リフト量Ｍｂは、ＥＷＧバルブ１をエンジン起動時のリフト量から所定の試験用リフト量Ｌ1まで上昇させた後、当該試験用リフト量Ｌ1を所定の期間（判定期間Ｔ1）に亘って維持し、その後に一定速度で降下するソフトランディング期間Ｔ2を経て全閉状態とさせるものである。すなわち、試験用目標リフト量Ｍｂは、起動初期値から試験用リフト量Ｌ1まで急激に上昇させる上昇部ｍ１と、一定期間Ｔ1に亘って試験用リフト量Ｌ1を維持する平坦部ｍ２と、ソフトランディング期間Ｔ2に亘って一定速度で降下するソフトランディング部ｍ３からなる。

なお、氷結判定部３ｊは、ＩＧ ＯＮ信号に基づいてエンジンの起動停止を判定した場合に、上記試験用目標リフト量Ｍｂと同様な最終目標リフト量（停止目標リフト量）を生成することによりＥＷＧバルブ１を全閉状態とする。したがって、エンジン起動時のリフト量（起動初期値）は、ＥＷＧバルブ１の全閉状態に相当するリフト量である。

ＥＷＧバルブ１の駆動機構（ＥＷＧモータ２及び連結機構）に氷結異常が発生していない場合、上述した試験用目標リフト量Ｍｂに基づいて位置制御部３ｆ、速度制御部３ｇ、ＤＵＴＹ設定部３ｈ及び駆動回路３ｉが上述した基本動作（通常動作）時と同様に作動することにより、実リフト量は、図３に示すように試験用目標リフト量Ｍｂに沿って変化する。しかしながら、ＥＷＧバルブ１の駆動機構に氷結異常が発生している場合には、図４の最上段に示すように、試験用目標リフト量Ｍｂに沿って変化しない。

氷結判定部３ｊは、制御量変換部３ｂから順次入力される実リフト量を以下のように評価することにより、ＥＷＧバルブ１の駆動機構に氷結異常が発生したか否かを判定する。
すなわち、氷結判定部３ｊは、図４の第２段目の波形に示すように、エンジンＥＣＵから入力されるエンジン水温信号（温度信号）に基づいてエンジンの冷却水の温度（冷却水温）が所定のしきい値温度（氷結温度）より高いか否かを判定する。冷却水温が氷結温度以下の場合には、図４の第３段目の波形に示すように上昇部ｍ１に同期して判定タイマによる評価期間Ｔh（所定期間）の経時を開始する。なお、この評価期間Ｔhは、上述した試験用目標リフト量Ｍｂにおける一定期間Ｔ1よりも若干短い期間である。

そして、氷結判定部３ｊは、上記判定タイマによる評価期間Ｔhの経時を開始すると、最終リフト量設定部３ｅから入力される試験用目標リフト量Ｍｂと制御量変換部から入力される実リフト量との差分が所定の評価しきい値Ｒの範囲内に収まっているか否かを判定（追従判定）する。ＥＷＧバルブ１の駆動機構に氷結異常が発生している場合、駆動機構は氷結によってＥＷＧバルブ１の開度を操作し得ない状態にあるので、上記追従判定の結果は「Ｎｏ」となる。そして、氷結判定部３ｊは、図４の第４段目の波形に示すように、上記判定タイマによる評価期間Ｔh（所定期間）の経時が完了したタイミングで氷結判定の結果を確定させる。

ここで、上記評価期間Ｔhでは、実リフト量（図４の最上段の波形Ａ）が試験用目標リフト量Ｍｂに全く追従していないので、速度制御部３ｇがＤＵＴＹ設定部３ｈに出力する速度操作量は最大値となる。この結果として、ＤＵＴＹ設定部３ｈは、図４の第５段目の波形に示すように、評価期間Ｔhに亘って最大デューティ比（１００％）のＰＷＭ信号を生成して駆動回路３ｉに出力する。

氷結判定部３ｊは、このような評価期間Ｔhが完了して氷結異常であることが確定すると、最終リフト量設定部３ｅに対して試験用目標リフト量Ｍｂの生成中止指示を出力する。この結果、最終リフト量設定部３ｅは、図４の最上段の波形に示すように試験用目標リフト量Ｍｂの生成を中止すると共に、当該中止時に補正部３ｄから入力された補正リフト量を最終目標リフト量に設定する。

また、氷結判定部３ｊは、ＤＵＴＹ設定部３ｈに対してＤＵＴＹ制限指示を出力することにより、図４の第５段目の波形に示すように、駆動回路３ｉに出力するＰＷＭ信号のデューティ比を最大デューティ比（１００％）から最小デューティ比（０％）に変更させる。すなわち、氷結判定部３ｊは、氷結異常が確定すると、試験駆動信号及び通常駆動信号の生成を中止させる。

このような氷結異常が確定した際の対応によれば、ＥＷＧモータ２が最大デューティ比（１００％）に対応する最大振幅の駆動信号で連続的に作動することが回避されるので、ＥＷＧモータ２の損傷の虞を回避することが可能である。

また、このような試験動作において、氷結判定部３ｊは、水温センサ故障信号によってエンジンにおける水温センサの異常が通知されると、上記追従判定を行うことなく、図４における最下段の波形に示すように、判定タイマが評価期間Ｔhの経時を完了した時点で最大デューティ比（１００％）を最小デューティ比（０％）ではなく、所定の中間的なデューティ比（例えば４０％）に設定変更する。この中間的なデューティ比は、ＥＷＧモータ２に連続供給可能な駆動信号のレベルに相当するものである。

このような水温センサ故障時の対応によれば、ＥＷＧモータ２の作動を完全に停止させるのではなく、連続的に供給しても損傷することが無い中間的なデューティ比（例えば４０％）に基づく駆動信号でＥＷＧモータ２を作動させるので、ＥＷＧモータ２の損傷の虞を回避することが可能であると共に、作動速度は低下するもののＥＷＧモータ２を作動させてＥＷＧバルブ１の開度を調節することが可能である。

ＥＷＧ制御部３は、以上のようにしてＥＷＧバルブ１の駆動機構の氷結異常の判定と氷結異常の場合におけるＥＷＧモータ２の制御処理を行うが、氷結異常は、エンジンの周囲温度が上昇することによって解消され得る。したがって、氷結判定部３ｊは、氷結異常が一旦確定しても、エンジン水温信号に基づいてエンジンの冷却水温が氷結温度よりも高くなったことを判定すると、最終リフト量設定部３ｅに対して通常用最終目標リフト量Ｍａの生成開始指示を出力すると共に、ＤＵＴＹ設定部３ｈに対してＤＵＴＹ制限解除指示を出力する。これによって、図４に示すように通常用最終目標リフト量Ｍａが生成され、よってＥＷＧ制御部３は、試験動作から基本動作（通常動作）に移行する。なお、このような生成再開時の目標リフト量は、試験用目標リフト量Ｍｂの生成中止時に設定された補正リフト量である。

なお、上述したように水温センサが故障している場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比は所定の中間的なデューティ比に制限されるが、ＥＷＧバルブ１が氷結状態から解氷状態に状態変化すると、実リフト量は最終目標リフト量に近づき始め、このときのＰＷＭ信号のデューティ比が上記の制限した所定の中間的なデューティ比よりも絶対値で下回ると、氷結判定部３ｊは、ＤＵＴＹ制限解除指示をＤＵＴＹ設定部３ｈに出力してデューティ比の制限を解除させる。

したがって、このような本実施形態によれば、通常用最終目標リフト量Ｍａに先行して生成した試験用目標リフト量Ｍｂを用いてＥＷＧバルブ１の氷結異常を評価するので、別のバルブを用いることなく、ＥＷＧバルブ１の駆動機構の氷結異常に対処することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）を制御対象バルブとしたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、エンジンにおけるＥＷＧバルブ１（ウエストゲートバルブ）以外の各種バルブ、つまり各種の流量調節弁や開閉弁に適用可能である。
（２）上記実施形態では、氷結判定部３ｊにおいて氷結異常を判定したが、本発明はこれに限定されない。例えば氷結判定部３ｊの機能を最終リフト量設定部３ｅに持たせてもよい。

（３）上記実施形態では、氷結異常が確定した際に最大デューティ比（１００％）を最小デューティ比（０％）に変更したが、本発明はこれに限定されない。例えばデューティ比に代えて、あるいはデューティ比に加えて位置操作量や速度操作量を最小値に制限してもよい。

１ ＥＷＧバルブ（バルブ）
２ ＥＷＧモータ（駆動機構）
２ａ リフトセンサ
３ ＥＷＧ制御部
３ａ フィルタ部
３ｂ 制御量変換部
３ｃ 全閉学習処理部
３ｄ 補正部
３ｅ 最終リフト量設定部
３ｆ 位置制御部
３ｇ 速度制御部
３ｈ ＤＵＴＹ設定部
３ｉ 駆動回路
３ｊ 氷結判定部（異常判定部）

Claims (5)

1. バルブの開度信号及びエンジンの起動信号に基づいて前記バルブの駆動機構を制御するバルブ制御装置であって、
   前記起動信号に基づいて前記エンジンの停止を判定すると、前記バルブを全閉状態とする駆動信号を生成し、
   前記起動信号に基づいて前記エンジンの起動を判定すると、前記バルブの通常駆動に関する通常駆動信号の生成に先立って、前記バルブを試験駆動させる試験駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記試験駆動時における前記開度信号に基づいて前記駆動機構の異常を判定する異常判定部とを備え、
   前記駆動信号生成部は、前記異常判定部が前記駆動機構の異常を判定すると、前記試験駆動信号及び前記通常駆動信号の生成を中止し、
   前記バルブは、前記エンジンの過給機に設けられたウエストゲートバルブである
   ことを特徴とするバルブ制御装置。
2. 前記異常判定部は、前記エンジンの冷却水温度を示す温度信号に基づいて前記冷却水温度が氷結温度以下か否かを判断し、前記冷却水温度が前記氷結温度以下であり、かつ、所定期間に亘って前記バルブの開度が前記試験駆動時における制御目標値に追従していない場合に、前記駆動機構の氷結異常を判定する
   ことを特徴とする請求項１記載のバルブ制御装置。
3. 前記異常判定部は、前記エンジンの冷却水温度を検出する温度センサの異常を示すセンサ故障信号に基づいて前記温度センサが異常か否かを判断し、前記温度センサが異常な場合には、前記駆動機構に連続供給可能なレベルの駆動信号を前記駆動信号生成部に生成させる
   ことを特徴とする請求項１または２記載のバルブ制御装置。
4. 前記駆動信号生成部は、前記異常判定部が氷結異常を判定すると、前記試験駆動信号及び前記通常駆動信号の生成を中止し、その後、前記温度信号に基づいて前記冷却水温度が氷結温度より高くなったと判断すると、前記通常駆動信号の生成を再開する
   ことを特徴とする請求項２または３記載のバルブ制御装置。
5. 前記バルブと、
   前記駆動機構と、
   請求項１〜４のいずれか一項記載のバルブ制御装置と
   を備える
   ことを特徴とするバルブシステム。

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