JP5035624B2

JP5035624B2 - Intake control device

Info

Publication number: JP5035624B2
Application number: JP2008027732A
Authority: JP
Inventors: 崇朝賀; 大地水島
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-02-07
Also published as: JP2009185728A

Description

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。 The present invention relates to an intake control device for an internal combustion engine that adjusts an intake air amount to the internal combustion engine in accordance with a load state of the internal combustion engine and an open / close state of an intake valve of the internal combustion engine.

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）。 Adjusting the intake air amount in a timely manner according to the load condition of the internal combustion engine and the open / close state of the intake valve enhances the intake pulsation, especially in the low and medium speed ranges, thereby improving the engine output by increasing the volume efficiency and combustion by increasing the intake flow velocity This will lead to improvements and smoke reduction, and is expected to improve fuel economy. Conventionally, as a technique for adjusting the amount of intake air, a method of providing a valve on the upstream side of the intake valve in the intake passage and appropriately opening and closing the valve has been used. In an apparatus using such a method, the valve is generally driven to rotate by a motor. Such an apparatus includes a rotation angle detection means for detecting the position of a valve that is rotationally driven (for example, Patent Documents 1 and 2).

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。 The throttle valve included in the throttle valve control device described in Patent Document 1 is fixed to a throttle shaft that is rotatably supported, and is rotationally driven by a motor. In order to detect the position of the throttle valve, a throttle position sensor (corresponding to the rotation angle detecting means described above) is provided. The throttle valve control unit for controlling the throttle valve takes in the throttle actual opening signal output from the throttle position sensor, and calculates the throttle actual opening signal and the throttle target opening signal calculated from the target opening of the throttle valve. To match. Therefore, the slot valve is controlled based on the output from the throttle position sensor.

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。 A throttle sensor (corresponding to the above-mentioned rotation angle detection means) for detecting the throttle opening is provided in the vicinity of the throttle valve of the intake air amount control device for the internal combustion engine described in Patent Document 2, The throttle sensor outputs a detection signal corresponding to the throttle opening. Then, based on the output, the electronic control unit that controls the intake control valve or the like determines the operating state of the engine, and sets parameters for determining the opening timing and closing timing of the intake control valve. Therefore, the throttle valve is controlled based on the detection signal from the throttle sensor.

特許第３８７２７４３号明細書（段落番号００１２、００１７等）Japanese Patent No. 3872743 (paragraph numbers 0012, 0017, etc.) 特開平１０−２８８０５５号公報（段落番号００２８、００４４〜００４８等）JP-A-10-288055 (paragraph numbers 0028, 0044 to 0048, etc.)

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。 As described above, it is preferable to control the throttle valve and the intake control valve (hereinafter referred to as a valve) based on the detection signal from the rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the throttle position sensor or the throttle sensor. . However, if an abnormality occurs in the rotation angle detection means, the current position of the valve at that time cannot be specified. Therefore, depending on the position of the valve, an overcurrent may be generated in the coil of the motor that drives the valve. There is a possibility of flowing. That is, when an abnormality occurs in the rotation angle detection means and correct angle information of the valve cannot be obtained, the rotor has moved to the target position corresponding to the command value even if the command value for driving the motor is changed. Since it is determined that there is no, the control unit that controls the valve increases the current flowing through the coil.

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。 For this reason, the current flowing through the coil becomes excessive and generates heat, which may lead to disconnection or short-circuiting of the coil, or destruction of the motor. Further, even if the motor does not break down, the control unit cannot specify the correct current position of the valve, so that the desired rotation control cannot be performed. If rotation cannot be controlled properly in this way, the valve that should have been in the open state may be fully closed, and depending on the engine, the amount of intake air in the engine may be insufficient. For this reason, engine stalls may occur.

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。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to rotate a valve to be controlled to a safe position even when an abnormality occurs in a rotation angle detection unit. It is to provide a possible intake control device.

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。 In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the intake control device according to the present invention is to adjust the intake air amount to the internal combustion engine according to the load state of the internal combustion engine and the open / close state of the intake valve of the internal combustion engine. A rotation angle detection unit that adjusts the opening area of the intake passage and detects a rotation angle of a valve that is driven to rotate by a three-phase motor; and a motor current of each phase of the three phases for each predetermined step. An inverter control unit controlled by PWM control based on a detection signal of the detection unit; an abnormality determination unit for determining whether the rotation angle detection unit is abnormal based on a detection signal of the rotation angle detection unit; A safety angle that is a rotation angle from the current position of the valve specified by the current step performed by the inverter control unit to a safe stop position capable of maintaining the operating state of the internal combustion engine. Comprising a safety angle calculation unit that calculates a square, wherein the inverter control unit, the depreciation on the basis of the full-width at the time of abnormality of the rotation angle detecting unit, the valve to the point of controlling to rotate the safety stop position is there.

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。 With such a characteristic configuration, even when an abnormality occurs in the rotation angle detection unit, the valve is rotated and fixed to the safe stop position based on the safety angle calculated by the safety angle calculation unit. Is possible. Therefore, it is possible to prevent an overcurrent from flowing in the coil of the three-phase motor that drives the valve, or the control of the valve to be disabled and the rotational runaway.

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。 Further, it is preferable that the safety angle calculation unit calculates the number of steps of PWM control from the current position to the safety stop position as the safety angle.

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。 With such a configuration, the safety angle can be easily calculated, and the inverter control unit can easily perform PWM control based on the safety angle. Therefore, even when an abnormality occurs in the rotation angle detection unit, the valve can be rotated to the safe stop position based on the safety angle.

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。 Further, it is preferable that the safety angle calculation unit calculates the safety angle in advance when the rotation angle detection unit is not abnormal.

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。 For example, if the safety angle is calculated when an abnormality occurs in the rotation angle detection unit, it may take time to calculate the safety angle and may require time to rotate the valve to the safe stop position. However, with this configuration, since the safety angle is calculated in advance when the rotation angle detection unit is not abnormal, even if an abnormality occurs in the rotation angle detection unit, the safety angle is promptly calculated based on the safety angle. The valve can be rotated to the safe stop position.

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。 In addition, it is preferable that the direction in which the valve rotates to the safe stop position is a direction that shortens the time required to rotate from the current position to the safe stop position.

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。 With such a configuration, when the valve is rotated to the safe stop position, the rotation direction is not limited, and the valve can be rotated to the safe stop position using the rotation inertia of the valve at that time. Therefore, it is possible to quickly rotate the valve to the safe stop position.

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。 The safe stop position is preferably a position where the valve is opened.

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。 With such a configuration, even when an abnormality occurs in the rotation angle detection unit, the valve is opened, so that the intake of air into the engine can be continued. Therefore, the vehicle including the intake control device according to the present invention can be urgently run without being stalled. For this reason, the vehicle can be moved to a place where it does not interfere with other vehicles, or the vehicle can be moved to a repair shop or the like that can repair the intake control device (particularly, the rotation angle detection unit).

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view schematically showing an internal combustion engine 100 provided with an intake air control device 1 according to the present invention. The intake control device 1 is provided in an internal combustion engine 100 such as an automobile engine. The intake control device 1 is introduced into the combustion chamber by adjusting the opening area of the intake passage 101 of the internal combustion engine 100 according to the load state of the internal combustion engine 100 and the open / close state of the intake valve 102 of the internal combustion engine 100. Adjust the intake air volume.

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。 As indicated by the white arrow in FIG. 1, the intake air is introduced into the combustion chamber through the intake valve 102 together with the fuel injected from the injector 106 as the piston 105 of the internal combustion engine 100 descends. As the piston 105 of the internal combustion engine 100 rises, the exhaust gas after combustion passes through the exhaust passage 104 through the exhaust valve 103 and is recirculated as necessary, and finally discharged from the internal combustion engine 100 to the outside. .

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。 The optimum flow rate of the intake air introduced into the combustion chamber varies depending on the engine speed and load. The intake control device 1 can adjust the flow rate of intake air that is guided to the combustion chamber through the intake passage 101 by controlling the opening and closing of the valve 4 in synchronization with the opening and closing timing of the intake valve 102. By adjusting the flow rate of the intake air, it is possible to improve the volumetric efficiency and output when the engine is in a low and medium speed range and a high load. In particular, when the engine is in a low speed region and a low load, combustion improvement can be expected by restricting the valve 4 and increasing the flow rate of the intake air.

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。 The intake control device 1 mainly includes a body 2, a bore 3, a valve 4, a shaft 5 and a bolt 7. That is, the bore 3 is provided inside the body 2, the body 2 and the bore 3 constitute a part of the intake passage 101, and the valve 4 is provided inside the bore 3. Here, the valve 4 passes through the bore 3 and is fixed to a shaft 5 provided on the body 2 with a bolt 7. Therefore, the valve 4 is rotatably supported by the shaft 5 and the opening area of the intake passage 101 can be adjusted. Further, one end of the shaft 5 is connected to the three-phase motor 50 (details will be described later). The bore 3 has an inner circumferential surface serving as an intake passage 101 and is formed of a cylindrical member that houses the valve 4. The body 2 holds the bore 3 from the outer peripheral surface and both end surfaces in the axial direction, communicates with the bore 3, and forms an intake passage 101.

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。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the bore 3, and particularly shows the valve 4 in a fully open state and a fully closed state. FIG. 2A shows a sectional view of the bore 3 when the valve 4 is fully opened. As shown in FIG. 2A, the valve 4 is rotatably supported by a shaft 5 that passes through the intake passage 101 and adjusts the opening area of the intake passage 101. The shaft 5 is connected to the three-phase motor 50 by a universal joint (not shown) or the like in the extending direction. The three-phase motor 50 is controlled based on the engine load, the control state of the intake valve 102, and the like.

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。 The bore 3 has an intake passage 101 on its inner peripheral surface, and the fully closed state of the intake passage 101 by the valve 4 is a predetermined angle along the rotation direction of the valve 4 as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). It has a concave shape 6 for maintaining over θ and is made of a cylindrical member that houses the valve 4. The body 2 includes a member that holds the bore 3 from one end face side and the outer peripheral face side and communicates with the bore 3 to form the intake passage 101.

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。 The bore 3 is held on its outer peripheral surface via a body 2 and an O-ring (elastic seal member) 8. The O-ring 8 ensures airtightness in the intake passage 101 and absorbs rattling that occurs between the body 2 and the bore 3. The body 2 and the bore 3 are arranged coaxially with respect to the shaft 5, and the valve 4 is fastened to the shaft 5 passing through the center of the valve 4 by a bolt 7.

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。 As described above, the concave shape 6 is formed on the inner surface of the bore 3. When the disk-shaped valve 4 rotates and the end of the disk-shaped valve is positioned in the concave shape 6, the intake passage 101 is fully closed by the valve 4. For example, since the end of the valve 4 is located in the concave shape 6 even when the valve 4 is in a rotational position perpendicular to the direction along the intake passage 101, that is, in the center position, the intake passage 101 is Fully closed state. The concave shape 6 is formed such that the front and rear θ / 2 (± θ / 2) in the rotation direction with respect to the center position is in a fully closed state. The concave shape 6 is formed by cutting the inner surface of the bore 3 so as to have an arc shape when viewed along the shaft 5 in accordance with the locus of the end of the rotating valve 4. Therefore, the inner surface of the bore 3 and the end portion of the valve 4 always have the same clearance in the front and rear θ / 2 (± θ / 2) when the valve 4 is in the vertical rotation position (center position). The fully closed state of the passage 101 is maintained. The predetermined angle θ is preferably 20 to 40 degrees (± 10 to 20 degrees), for example. It is preferable that the bore 3 and the valve 4 have a particularly small clearance when the valve is closed to reduce the amount of intake air leakage. In addition, it is preferable to suppress as much as possible the influence of the rotary inertia on the valve closing state of the intake passage 101 when the leak amount is reduced in this way.

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。 The valve 4 has substantially the same shape as the orthogonal cross section of the intake passage 101. Since the concave shape 6 is formed in the bore 3 as described above, for example, the bore 3 is formed with a slightly increased thickness in the vertical direction shown in FIG. For this reason, the intake air flowing from the body 2 toward the bore 3 may collide with the end face of the bore 3 and become resistance. Therefore, it is preferable that a chamfered portion 9 is provided at the end of the bore 3 in order to reduce this resistance.

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。 As described above, FIG. 2A shows a cross-sectional view of the bore 3 when the valve 4 is fully opened. In the fully open state, the disk-shaped valve 4 is in a rotational position parallel to the direction along the intake passage 101 so that the opening area through which the intake air communicates with the bore 3 is maximized in the intake passage 101. The rotation is controlled by a three-phase motor 50.

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）。 FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of the intake air control device 1 according to the present invention. In addition to the valve 4 and the three-phase motor 50 described above, the intake control device 1 includes an inverter control unit 10, an inverter 11, an abnormality determination unit 12, a rotation angle detection unit 13, a safe stop position setting unit 14, and a safety angle calculation unit 15. (The details will be described later).

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。 FIG. 4 is a diagram particularly showing the configuration of the inverter control unit 10, the inverter 11, and the three-phase motor 50. Although not shown, the three-phase motor 50 includes a rotor including a permanent magnet and a stator that generates a magnetic field for applying a rotational force to the rotor. This stator includes three-phase stator coils 50u, 50v, 50w composed of a U phase, a V phase, and a W phase. One end of each stator coil is connected in common at an electrically neutral point and Y-connected. The other end of each stator coil is connected to the inverter 11.

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。 As shown in FIG. 4, the inverter 11 includes a high-side transistor Tr1, Tr2, Tr3 having a collector terminal connected to the positive electrode side of the power supply 20, and a low-side having an emitter terminal connected to the negative electrode side of the power supply 20. The transistors Tr4, Tr5, and Tr6, and a total of six transistors Tr1 to Tr6. For example, when only the transistor Tr1 and the transistor Tr5 are simultaneously turned on, a current flows from the power supply 20 to the second power supply line 22 via the first power supply line 21, the transistor Tr1, the stator coil 50w, the stator coil 50v, and the transistor Tr5. On the other hand, when only the transistor Tr2 and the transistor Tr4 are turned on at the same time, a current flows from the power supply 20 to the second power supply line 22 through the first power supply line 21, the transistor Tr2, the stator coil 50v, the stator coil 50w, and the transistor Tr4.

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。 Thus, when only the transistor Tr1 and the transistor Tr5 are turned on and when only the transistor Tr2 and the transistor Tr4 are turned on, the directions of the currents flowing through the stator coil 50v and the stator coil 50w are different. Therefore, an electromagnetic force corresponding to the direction in which the current flows acts on each stator coil, and an attractive force and a repulsive force are generated between the electromagnetic force and a permanent magnet provided in the rotor. Therefore, the rotor can obtain rotational force by sequentially turning on the upper and lower pair transistors formed by the high-side transistor and the low-side transistor selected from the transistors Tr1 to Tr6, that is, the three-phase motor 50. Can be driven to rotate.

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。 FIG. 5 shows the polarity of each stator coil for each step when the above-described upper and lower pair transistors are turned on as one step. For example, in step 1, Tr1 and Tr6 are turned on. In this case, it is shown that the U-phase stator coil 50u is an N pole and the W-phase stator coil 50w is an S pole. In step 2, Tr2 and Tr6 are turned on. In this case, the U-phase stator coil 50u has an N pole, and the V-phase stator coil 50v has an S pole. By switching the transistors that are turned on at the same time for each step in this manner, the polarity of the stator coil is sequentially switched, and the three-phase motor 50 can be driven to rotate.

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。 Returning to FIG. 4, the transistors Tr1 to Tr6 are provided with diodes D1 to D6 so that the collector terminal is connected to the cathode terminal and the emitter terminal is connected to the anode terminal. Here, energy is stored in each stator coil during energization, but these diodes D1 to D6 are applied to peripheral components by back electromotive force generated due to the energy when each stator coil is de-energized. It is arranged to prevent adverse effects.

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。 A series of control (step switching control) for the above-described transistors Tr1 to Tr6 is performed by the inverter control unit 10. The inverter control unit 10 includes a PWM control unit 10a and a driver 10b. The PWM control unit 10a operates the transistors Tr1 to Tr6 by PWM (Pulse Width Modulation) control. Since PWM control is publicly known, description thereof is omitted. In the vicinity of the three-phase motor 50, a rotation angle detector 13 for detecting the rotation angle of the rotor, that is, the rotation angle of the three-phase motor 50 is provided. Here, since the shaft 5 of the valve 4 is connected to the rotation shaft of the three-phase motor 50 by the universal joint (not shown) or the like as described above, the rotation angle of the rotor is equal to the rotation angle of the valve 4. . Therefore, according to the rotation angle detection unit 13, it is possible to detect the rotation angle of the valve 4 that is rotationally driven by the three-phase motor 50 by adjusting the opening area of the intake passage 101. The rotation angle detection unit 13 converts the rotation angle of the rotor into an electrical angle θ and outputs a signal corresponding to the electrical angle θ. For example, a resolver is preferably used as the rotation angle detector 13. Of course, it is naturally possible to configure the rotation angle detector 13 with other devices.

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。 The abnormality determination unit 12 determines whether an abnormality has occurred in the rotation angle detection unit 13 based on the detection signal output from the rotation angle detection unit 13, and outputs the determination result to the PWM control unit 10a. Here, the abnormality determination unit 12 outputs when the PWM control unit 10a cannot detect the output signal from the rotation angle detection unit 13 even though the PWM control unit 10a is trying to PWM control the transistors Tr1 to Tr6. When the change of the signal cannot be detected, it is determined that the rotation angle detection unit 13 is abnormal, and the determination result is output to the PWM control unit 10a. On the other hand, when the rotation angle detection unit 13 determines that the rotation angle detection unit 13 is not abnormal, the abnormality determination unit 12 outputs the detection signal output from the rotation angle detection unit 13 to the PWM control unit 10a as it is.

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。 During normal operation, the PWM controller 10a monitors the detection signal output from the rotation angle detector 13 and the current between the inverter 11 and each stator coil. Here, depending on the driving method of the PWM control unit 10a, a configuration may be used in which the voltage is monitored instead of the current. In view of controlling the three-phase motor 50, the PWM control is performed via the abnormality determination unit 12 as described above. However, since the PWM control is performed as a closed loop control, the PWM control is performed. On the other hand, no problem arises.

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。 The PWM control unit 10a is configured by a microcomputer that operates at a low voltage such as 2.5V or 3.3V, for example. Therefore, depending on the current flowing through the transistors Tr1 to Tr6 and the electrical characteristics of the transistors Tr1 to Tr6, there is a possibility that the drive capability for turning on the transistors Tr1 to Tr6 may be insufficient. Therefore, a driver 10b is disposed between the PWM control unit 10a and the inverter 11 to increase the drive capability of the PWM signal output from the PWM control unit 10a. The driver 10b may be constituted by a driver IC or a push-pull circuit constituted by a transistor.

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。 Returning to FIG. 3, the inverter control unit 10 receives a valve control signal indicating the total torque required to rotate the three-phase motor 50 calculated by a target torque calculation unit (not shown). The inverter control unit 10 calculates a target torque based on the valve control signal and the rotation angle detected by the rotation angle detection unit 13, and controls the motor current of each phase of the three phases by PWM control based on the target torque. To do. When there is no abnormality in the rotation angle detection unit 13, no problem occurs in this PWM control, but when there is an abnormality in the rotation angle detection unit 13 and the rotation angle cannot be detected. Since the inverter control unit 10 recognizes that the three-phase motor 50 is not rotating, the current supplied to the stator coil is gradually increased. For this reason, an overcurrent flows through the three-phase motor 50, particularly the stator coil, and the stator coil generates heat, which may lead to destruction. Or, there is a possibility that it becomes out of control and runaway. For this reason, the intake control device 1 includes a valve 4 connected to the three-phase motor 50 so that the three-phase motor 50 is not destroyed or runaway even if an abnormality occurs in the rotation angle detector 13. Has a function to stop at a safe stop position.

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。 The safety stop position setting unit 14 included in the intake control device 1 sets a safe stop position at which the three-phase motor 50 stops the valve 4 when the abnormality determination unit 12 determines that the rotation angle detection unit 13 is abnormal. Set. In the automobile internal combustion engine 100, the safe stop position is set to a position where the operating state of the internal combustion engine 100 can be maintained, that is, a position where the valve 4 is opened to prevent engine stall. Specifically, it is preferable that the safe stop position is set as the position shown in FIG.

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。 The intake control device 1 also includes a safety angle calculation unit 15 that calculates a safety angle that is a rotation angle from the current position of the valve 4 to a safe stop position at which the operating state of the internal combustion engine 100 can be maintained. . As described above, the safe stop position is a position where the valve 4 is opened in the present embodiment. On the other hand, the current position is a position at that time, and is specified as follows. As described above, the inverter control unit 10 performs PWM control for each step as shown in FIG. Further, the inverter control unit 10 performs PWM control on the inverter 11 and transmits to the safety angle calculation unit 15 which step is currently being controlled. Therefore, the safety angle calculation unit 15 can identify the current position of the valve 4 from the currently performed step.

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。 The safety angle calculation unit 15 acquires the current step from the inverter control unit 10 and the safe stop position set by the safe stop position setting unit 14. Then, a safety angle from the current position to the safe stop position is calculated. The calculation of the safety angle is performed during normal operation of the rotation angle detection unit 13, and is performed by calculating the number of steps of PWM control until the valve 4 is changed from the current position to the safe stop position as the safety angle. Therefore, when the abnormality determination unit 12 determines that the rotation angle detection unit 13 is abnormal, the inverter control unit 10 can immediately obtain the safety angle from the safety angle calculation unit 15. Then, the inverter control unit 10 controls the valve 4 to rotate to the safe stop position based on the acquired safety angle. That is, the valve 4 is rotated to the safe stop position by performing the PWM control for the steps corresponding to the safety angle.

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。 Specifically, the following control is performed. Assume that the safety angle calculation unit 15 specifies the step of PWM control corresponding to the current position of the valve 4 as step 4 in FIG. This is possible by obtaining from the inverter control unit 10 as described above. Further, it is assumed that the step of PWM control corresponding to the safe stop position of the valve 4 set by the safe stop position setting unit 14 is step 7 in FIG. This is made possible by obtaining from the safe stop position setting unit 14. Therefore, the safety angle calculation unit 15 transmits the safety angle to the inverter control unit 10 as three steps as a difference from Step 4 corresponding to the current position to Step 7 corresponding to the safe stop position. The inverter control unit 10 performs PWM control for these three steps, whereby the valve 4 rotates to the safe stop position. By performing the control in this way, the valve 4 can be rotated to the safe stop position even when an abnormality of the rotation angle detection unit 13 is detected.

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。 Here, in calculating the safety angle, it is necessary to specify the safe stop position, the initial position, and the current position. As described above, the safe stop position is set by the safe stop position setting unit 14. Further, the current position is specified by acquiring the current step from the inverter control unit 10. On the other hand, the initial position is preferably specified in advance prior to the operation of the intake control device 1. As a method for specifying the initial position, the following method is preferable. The safety angle calculation unit 15 is configured to acquire the rotation angle of the three-phase motor 50 by the rotation angle detection unit 13 via the inverter control unit 10 and the abnormality determination unit 12 before the PWM control by the inverter control unit 10 is performed. And good. In this way, the safety angle calculation unit 15 can specify the initial position, and thus can appropriately calculate the safety angle.

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。 Next, rotation of the valve 4 to the safe stop position will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram schematically showing the rotation range of the valve 4. As described above, the valve 4 rotates about the shaft 5 connected to the three-phase motor 50 as an axis. In FIG. 6, the center point M corresponds to the axis. Further, an intake passage 101 is provided along the horizontal direction (A-A line) in FIG. 6, and a region of ± θ / 2 centered on the C-C line (between the BB line and the DD line). The region) corresponds to the concave shape 6 (that is, the position where the valve is closed).

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。 As described above, when the intake control device 1 is provided in the automobile internal combustion engine 100, the safe stop position of the valve 4 is a position along the line AA. Here, when the current position of the valve 4 is on the EE line, the safety angle calculation unit 15 pre-rotates the rotation angle from the EE line to the AA line before the abnormality of the rotation angle detection unit 13 occurs. The safety angle α is calculated as follows. When the abnormality determination unit 12 determines that the rotation angle detection unit 13 is abnormal, a signal indicating the safety angle α is output to the inverter control unit 10. Based on this signal, the inverter control unit 10 performs PWM control for steps corresponding to the safety angle α so as to rotate the valve 4 clockwise by the safety angle α. By controlling in this way, the valve 4 can be appropriately rotated to the safe stop position even if the rotation angle detector 13 is abnormal.

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。 On the other hand, when the current position of the valve 4 is on the FF line, the safety angle calculation unit 15 performs the FF line to AA line in advance before an abnormality occurs in the rotation angle detection unit 13 as described above. The safety angle β is calculated as the rotation angle. When the abnormality determination unit 12 determines that the rotation angle detection unit 13 is abnormal, it outputs a signal indicating the safety angle β to the inverter control unit 10. Based on this signal, the inverter control unit 10 performs PWM control for steps corresponding to the safety angle β so as to rotate the valve 4 counterclockwise by the safety angle β. By controlling in this way, the valve 4 can be appropriately rotated to the safe stop position even if the rotation angle detector 13 is abnormal.

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。 In addition, when the valve 4 is controlled to rotate clockwise during normal operation, the valve 4 may have a clockwise rotational inertia. In such a case, it is preferable that the direction in which the valve 4 rotates to the safe stop position is a direction that shortens the time required to rotate from the current position to the safe stop position. In other words, when the valve 4 is controlled to rotate clockwise during normal operation, the current position is on the FF line, and the valve 4 has rotational inertia, it is safe counterclockwise. It may be possible to shorten the time required for rotation by rotating the safety angle γ clockwise rather than rotating the angle β. The direction in which the valve 4 is rotated to the safe stop position is determined by the safe angle calculation unit 15. Based on the determination result, the inverter control unit 10 performs PWM control for steps corresponding to the target safety angle.

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）。 Next, it demonstrates using a flowchart. FIG. 7 is a flowchart for the intake control device 1 to rotate the valve 4 to the safe stop position when an abnormality occurs in the rotation angle detection unit 13. First, the safe stop position setting unit 14 sets the safe stop position of the valve 4 (step # 01). Here, the position at which the valve 4 is opened is defined as a safe stop position. Further, the rotation angle detection unit 13 detects the current rotation angle of the valve 4, and the detection result is transmitted to the safety angle calculation unit 15 via the abnormality determination unit 12 and the inverter control unit 10. Based on this rotation angle, the safety angle calculation unit 15 specifies the initial position of the valve 4 (step # 02).

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。 Next, the inverter control unit 10 performs PWM control for one step on the inverter 11 based on the valve control signal input to the inverter control unit 10 and the rotation angle (step # 03). In response to this PWM control, the three-phase motor 50 is rotationally driven (step # 04), and the valve 4 connected to the rotational shaft of the three-phase motor 50 via the shaft 5 is also rotationally driven in the same manner.

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）。 The inverter control unit 10 then outputs a signal indicating that one step of PWM control has been performed to the safety angle calculation unit 15. The safety angle calculation unit 15 maintains the operating state of the internal combustion engine 100 from the current position of the valve 4 based on the signal, the safe stop position set in step # 01, and the initial position specified in step # 02. The safety angle up to the safe stop position where it can be calculated is calculated (step # 05).

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。 On the other hand, the rotation angle detection unit 13 detects the rotation angle according to the rotation of the three-phase motor 50 (step # 06), and transmits the detection result to the abnormality determination unit 12. The abnormality determination unit 12 determines whether or not the rotation angle detection unit 13 is abnormal based on a signal from the rotation angle detection unit 13. If there is no abnormality in the rotation angle detector 13 (step # 07: No), the process returns to step # 03 and the process is continued.

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。 On the other hand, if there is an abnormality in the rotation angle detection unit 13 (step # 07: Yes), the inverter control unit 10 acquires a safety angle necessary for rotating the valve 4 to the safe stop position from the safety angle calculation unit 15. Then, the inverter control unit 10 performs PWM control corresponding to the safety angle so as to rotate the valve 4 by the safety angle (step 08). As a result, the valve 4 is rotated to the safe stop position and held in that state. Based on such a flow, the present intake control device 1 appropriately controls the rotation of the valve 4 when there is no abnormality in the rotation angle detection unit 13, and safely operates the valve 4 when an abnormality occurs. It can be rotated to the stop position.

〔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。 [Other Embodiments]
In the above embodiment, the safety angle calculation unit 15 has been described as calculating the safety angle in advance during normal operation of the rotation angle detection unit 13. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. Naturally, the safety angle calculation unit 15 may be configured to calculate a safety angle when the abnormality determination unit 12 determines that an abnormality has occurred in the rotation angle detection unit 13. Even in such a configuration, when an abnormality is detected in the rotation angle detection unit 13, the valve 4 is rotated to the safe stop position by performing PWM control for steps corresponding to the calculated safety angle. It is possible to make it.

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。 In the above embodiment, the direction in which the valve 4 rotates to the safe stop position has been described as a direction that shortens the time required to rotate from the current position to the safe stop position. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. Of course, the direction in which the valve 4 rotates to the safe stop position can be set to the direction in which the rotation distance from the current position to the safe stop position becomes shorter. Even with such a configuration, the valve 4 can be rotated to the safe stop position.

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。 In the said embodiment, the safe stop position was demonstrated as a position which makes the valve 4 a valve opening state. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, the valve open state may be a fully open state, or may be a valve open state that has a predetermined opening degree. Further, it is naturally possible to set the safe stop position to be in a closed state according to the internal combustion engine 100 including the intake control device 1.

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。 In the said embodiment, it illustrated and demonstrated so that the safe stop position of the valve | bulb 4 might arise every 180 degree | times with respect to a rotating shaft. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, according to the shape of the valve 4, it can be set every 120 degrees, or can be set every 90 degrees.

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。 In the above embodiment, the step corresponding to the safe stop position of the valve 4 has been described as step 7 in FIG. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. The steps shown in FIG. 5 are merely examples, and it is naturally possible to configure the number of steps to be different depending on the configuration of the three-phase motor 50. The safe stop position can naturally be determined in another step depending on the positional relationship between the three-phase motor 50 and the valve 4.

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。 In the above embodiment, the safety angle calculation unit 15 has been described as specifying the current position by acquiring which step of PWM control is currently performed from the inverter control unit 10. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, it is preferable to use a separately provided counter for specifying the current position. Specifically, the following is recommended. A counter value required for one step of PWM control performed by the inverter control unit 10 is calculated in advance. Then, the counter is started together with the start of the intake control device 1. When the safety angle calculation unit 15 calculates the safety angle, the currently performed step is calculated based on the counter value at that time and the counter value required for one step of the PWM control described above. It is also possible to specify the current position from the calculation result. Even in such a configuration, it is naturally possible for the safety angle calculation unit 15 to appropriately calculate the safety angle, and based on the safety angle calculated in this way, the valve 4 is moved to the safe stop position. Of course, it is possible to rotate it.

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。 In the above embodiment, the safety angle calculation unit 15 has been described as calculating the number of steps of PWM control until the valve 4 is moved from the current position to the safe stop position as the safety angle. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, the safety angle is calculated based on the rotation angle of the valve 4 and the safe stop position detected immediately before the rotation angle detector 13 becomes abnormal, and the valve 4 is controlled by performing PWM control corresponding to the safety angle. It is of course possible to rotate the to the safe stop position. Even with this calculation, when an abnormality occurs in the rotation angle detector 13, the valve 4 can be quickly rotated to the safe stop position.

吸気制御装置を備えた内燃機関を模式的に示した図The figure which showed typically the internal combustion engine provided with the intake control device ボアの拡大断面図Bore cross section 吸気制御装置の機能構成を模式的に示した図Diagram showing functional configuration of intake control device 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The figure which showed the composition of an inverter control part, an inverter, and a three phase motor ＰＷＭ制御の各ステップの一例を示した図The figure which showed an example of each step of PWM control バルブの回動範囲を概略的に示した図Schematic illustration of valve rotation range 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Flow chart for rotating the valve to the safe stop position

符号の説明Explanation of symbols

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 1: intake control device 4: valve 10: inverter control unit 11: inverter 12: abnormality determination unit 13: rotation angle detection unit 14: safe stop position setting unit 15: safety angle calculation unit 50: three-phase motor

Claims

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。 An intake control device that adjusts an intake air amount to the internal combustion engine according to a load state of the internal combustion engine and an open / close state of an intake valve of the internal combustion engine,
A rotation angle detector that adjusts an opening area of the intake passage and detects a rotation angle of a valve that is driven to rotate by a three-phase motor;
An inverter control unit that controls the motor current of each of the three phases for each preset step based on the detection signal of the rotation angle detection unit by PWM control;
An abnormality determination unit that determines whether the rotation angle detection unit is abnormal based on a detection signal of the rotation angle detection unit;
A safety angle that calculates a safety angle that is a rotation angle from the current position of the valve specified by the step currently performed by the inverter control unit to a safe stop position at which the operating state of the internal combustion engine can be maintained. A calculation unit ,
The inverter control unit, the said weaker based on the full-width at the time of abnormality of the rotation angle detecting unit, intake air control device that controls so as to rotate the valve in the safety stop position.

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。 2. The intake control device according to claim 1, wherein the safety angle calculation unit calculates, as the safety angle, the number of steps of PWM control from the current position to the safety stop position.

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。 The intake control device according to claim 1, wherein the safety angle calculation unit calculates the safety angle in advance when the rotation angle detection unit is not abnormal.

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。 The intake control device according to any one of claims 1 to 3, wherein a direction in which the valve rotates to a safe stop position is a direction in which a time required to rotate from the current position to the safe stop position is shortened.

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。 The intake control apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the safe stop position is a position where the valve is opened.