JPH08145221A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁故障時のフェールセーフを考慮しつつ、ア
クチュエーターの小型化や応答性の向上を図る。 【構成】 流体の流れる通路１２を開閉するバルブ１
７とバルブシャフト１８は一体動し、このバルブシャフ
ト１７を閉弁方向に付勢手段６５が付勢する。一方、ア
クチュエーター４４はバルブシャフト１８と連結し、付
勢手段６５に抗してバルブシャフト１８を開弁方向に駆
動する。この場合に、バルブシャフト４８に固定される
ダイアフラム６２と、このダイアフラム６２で区画形成
される負圧室６３と、この負圧室６３に吸入負圧と大気
圧を切換導入する弁とからなる駆動力補助手段が、圧力
源からの制御圧力に応動してアクチュエーター４２の開
弁方向への駆動力を補助する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気管に還流する排気
の量（ＥＧＲ量）やキャニスターからのパージ量などの
流量を制御する弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】流量制御弁の中に、ＥＧＲ通路を開閉す
るバルブを、駆動装置にパルスを１回送ったときモータ
ー（ローター）が一定の角度（ステップ角）だけ回転す
る、いわゆるステッピングモーターにより駆動するよう
にしたものがある（特開平１−２０３６４６号）。

【０００３】これについて説明すると、図１５で示すよ
うに、常時はバルブスプリング８１によりバルブシャフ
ト８２が閉弁方向（図で下方）に付勢されて、バルブ８
３がバルブシート８４に着座し、これによってＥＧＲ通
路を遮断している。

【０００４】ステッピングモーター８５はローター８６
とステーターとしてのソレノイドコイル８７，８８から
なり、さらにローター８６の回転運動を直線運動に変換
するギア機構を備え、このギア機構によって、ローター
８６を回転させると、ローターシャフト８９が軸方向に
駆動される。このローターシャフト８９はバルブシャフ
ト８２と連結されている。

【０００５】モーターが時計方向に回転するのか反時計
方向に回転するのかは、あらかじめ定められており、た
とえば、時計方向に回転することが定められているとす
れば、ローター８６を時計方向に回転させることで、バ
ルブシャフト８２がバルブスプリング８１反力に抗して
開弁方向（図で上方）に駆動される。バルブシャフト８
２の開弁方向への移動量（つまりバルブリフト量）は、
ローター８６の時計方向回転角に比例し、ローター８６
の時計方向回転角はステップ数により定まるので、要求
リフト量（要求ＥＧＲ流量に対応する）となるように、
ステッピングモーターに与えるステップ数を制御するの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の流量
制御弁では、 Ｆopn１＝〔モーター推力〕−〔スプリング反力〕 …（１） の式で与えられる余裕推力Ｆopn１がバルブ８３の開き
力となるので、応答性（駆動速度）を高めるためにはモ
ーター推力を大きくする必要がある。

【０００７】一方、バルブ８３の閉じ力Ｆcls１は、 Ｆcls１＝〔スプリング反力〕−〔ディテント保持力〕 …（２） であるので、フェールセーフの上からはモーターに通電
されないときスプリング８１反力を大きくして、スプリ
ングの弾性力でバルブ８３が着座することが望ましい。
したがって、ディテント保持力は小さいほうがよい。

【０００８】しかしながら、現実には、モーター推力と
ディテント保持力とは同じ傾向をもつので、モーター推
力を大きくし、かつディテント保持力を小さくするとい
う逆の傾向を持たせることは一般的に矛盾しており、モ
ーター推力の増大とディテント保持力の減少とを両立さ
せるのは非常に困難である。

【０００９】そこでこの発明は、圧力源からの制御圧力
に応動してステッピングモーター（アクチュエーター）
の開弁方向への駆動力を補助することにより、フェール
セーフを考慮しつつ、アクチュエーターの小型化や応答
性の向上を図ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、流体の流
れる通路を開閉するバルブと、このバルブと一体動する
バルブシャフトと、このバルブシャフトを閉弁方向に付
勢する手段と、前記バルブシャフトと連結し、前記付勢
手段に抗して前記バルブシャフトを開弁方向に駆動する
アクチュエーターとを備える流量制御弁において、圧力
源からの制御圧力に応動して前記アクチュエーターの開
弁方向への駆動力を補助する手段を設けた。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、前記
アクチュエーターがモーターである。

【００１２】第３の発明は、第１の発明において、前記
駆動力補助手段が、前記バルブシャフトに固定されるダ
イアフラムと、このダイアフラムで区画形成される負圧
室と、この負圧室に吸入負圧と大気圧を切換導入する弁
とからなる。

【００１３】第４の発明は、第２の発明において、前記
駆動力補助手段が、前記バルブシャフトに固定されるダ
イアフラムと、このダイアフラムで区画形成される負圧
室と、この負圧室に吸入負圧と大気圧を切換導入する弁
とからなる。

【００１４】第５の発明は、第４の発明において、高負
荷域でモーターの駆動速度を遅くする。

【００１５】第６の発明は、第１の発明において、前記
駆動力補助手段が、前記バルブシャフトに固定されるダ
イアフラムと、このダイアフラムで区画形成される負圧
室と、デューティー比に応じて吸入負圧を大気で希釈し
て作った制御負圧を前記負圧室に導入する弁と、この制
御負圧に比例して生じるダイアフラムによる開弁方向へ
の補助推力が前記スプリング反力と相殺するように前記
デューティー比を設定する手段とからなる。

【００１６】

【作用】従来の流量制御弁においては ＦOPN１＝〔アクチュエーターの駆動力〕−〔付勢手段の閉じ力〕 …（ａ−１） の式で与えられる余裕推力ＦOPN１がバルブの開き力と
なるので、応答性を高めるためにはアクチュエーターの
駆動力を大きくする必要がある。

【００１７】一方、バルブの閉じ力ＦCLS１は、 ＦCLS１＝〔付勢手段の閉じ力〕 …（ａ−２） であるので、フェールセーフの上からはアクチュエータ
ーの故障時に付勢手段の閉じ力を大きくして、この閉じ
力でバルブを閉じることが望ましい。

【００１８】（ａ−１），（ａ−２）式より、フェール
セーフを考慮しつつ応答性を高めるには、付勢手段の閉
じ力を大きくする一方で、この閉じ力を越える駆動力を
アクチュエーターに与えなければならなくなり、アクチ
ュエーターが大型化する。

【００１９】これに対する第１の発明の作用は次の通り
である。

【００２０】〈１〉開弁時 駆動力補助手段により、圧力源からの制御圧力に応動し
てアクチュエーターの開弁方向への駆動力が補助され
る。このときの余裕推力ＦOPN２は、 ＦOPN２＝〔アクチュエーターの駆動力〕＋〔駆動力補助手段の力〕 −〔付勢手段の閉じ力〕 …（ａ−３） の式で表される。（ａ−３）式と（ａ−１）式の比較に
より、従来例の余裕推力ＦOPN１に対し、駆動力補助手
段の力の分がまるまる付加された値が第１の発明におけ
る余裕推力ＦOPN２になる。アクチュエーターの駆動力
と付勢手段の閉じ力とが従来と同じでも、駆動力補助手
段の力の分だけ第１の発明でのほうがバルブ駆動に力の
余裕が生まれるわけで、これによってアクチュエーター
の能力を変えないとすれば、従来より応答性が高まる。
また、余裕推力が従来と同じでよいなら、アクチュエー
ターが従来より小型化する。

【００２１】〈２〉閉弁時 閉弁時は、駆動力補助手段が働かないので、このときの
〈バルブ閉じ力〉ＦCLS２は、 ＦCLS２＝〔付勢手段の閉じ力〕 …（ａ−４） の式で与えられ、式の上では従来例の（ａ−２）式と同
様である。

【００２２】しかしながら、余裕推力が従来と同じでよ
いのなら、（ａ−３）式から分かるように、 駆動力補助手段の力の分だけアクチュエーターの駆動
力を小さくするか、または 駆動力補助手段の力の分だけ付勢手段の閉じ力を大き
くすることができるので、（ａ−４）式のバルブ閉じ力
ＦCLS２のほうが従来のバルブ閉じ力ＦCLS１より大きく
なる。このバルブ閉じ力の増大で、バルブがすみやかに
全閉位置に駆動される。

【００２３】〈３〉故障時 流量制御弁の故障時は付勢手段の閉じ力によってバルブ
を全閉にしなければならないので、この場合は上記
〈２〉のケースと同じである。つまり、付勢手段の閉じ
力を強めることによって、故障時のバルブ閉じ力が大き
くなる。

【００２４】一方、従来装置おいて、アクチュエーター
がモーターであるときは、 ＦOPN１＝〔モーター推力〕−〔付勢手段の閉じ力〕 …（ｂ−１） の式で与えられる余裕推力ＦOPN１がバルブの開き力、
またバルブの閉じ力ＦCLS１が、 ＦCLS１＝〔付勢手段の閉じ力〕−〔ディテント保持力〕 …（ｂ−２） となる。この場合には（ｂ−２）式のように、ディテン
ト保持力が加わるので、フェールセーフの上からはディ
テント保持力は小さいほうがよい。

【００２５】しかしながら、アクチュエーターがモータ
ーであるときは、モーター推力とディテント保持力とが
同じ傾向をもつので、モーター推力を大きくし、かつデ
ィテント保持力を小さくするという逆の傾向を持たせる
ことは困難である。

【００２６】これに対する第２の発明の作用は次の通り
である。

【００２７】〈１〉開弁時 このときの余裕推力ＦOPN２は、 ＦOPN２＝〔モーター推力〕＋〔駆動力補助手段の力〕 −〔付勢手段の閉じ力〕 …（ｂ−３） の式で表され、従来例の余裕推力ＦOPN１に対し、駆動
力補助手段の力の分がまるまる付加された値が第２の発
明における余裕推力ＦOPN２になる。モーター推力と付
勢手段の閉じ力とが従来と同じでも、駆動力補助手段の
力の分だけ第２の発明でのほうがバルブ駆動に力の余裕
が生まれるわけで、これによってモーター能力を変えな
いとすれば、従来よりモーターの駆動速度を上げること
ができる。また、余裕推力が従来と同じでよいなら、モ
ーターを従来より小型化することができる。

【００２８】〈２〉閉弁時 このときのバルブ閉じ力ＦCLS２は、 ＦCLS２＝〔付勢手段の閉じ力〕−〔ディテント保持力〕…（ｂ−４） の式で与えられ、式の上では従来例の（ｂ−２）式と同
様である。

【００２９】しかしながら、余裕推力が従来と同じでよ
いのなら、（ｂ−３）式から分かるように、 駆動力補助手段の力の分だけモーター推力を小さくす
る（これによってディテント保持力が小さくなる）か、
または 駆動力補助手段の力の分だけ付勢手段の閉じ力を大き
くすることができるので、（ｂ−４）式のバルブ閉じ力
ＦCLS２のほうが従来のバルブ閉じ力ＦCLS１より大きく
なる。このバルブ閉じ力の増大で、バルブが迅速に全閉
位置に駆動される。

【００３０】〈３〉故障時 流量制御弁の故障時は通電の中止されたモーターのディ
テント保持力に抗し、付勢手段の閉じ力によって制御弁
を全閉にしなければならないので、この場合は上記
〈２〉のケースと同じである。つまり、 故障により通電の停止されたモーターのディテント保
持力が存在しても（モーター能力を変えなくとも）、付
勢手段の閉じ力を強めることによって、または 付勢手段の閉じ力が一定でもモーターの小型化により
ディテント保持力を小さくすることによって、制御弁が
故障した場合のバルブ閉じ力が大きくなる。

【００３１】第３の発明と第４の発明では、吸入負圧を
圧力源とすることができるので、わざわざ、圧力ポンプ
や真空ポンプなどの圧力源を設ける必要がない。

【００３２】第４の発明において、吸入負圧が小さくな
る高負荷域になると、駆動力補助手段の力でモーター推
力を補助させることがあまり期待できない。

【００３３】このとき、第４の発明ではバルブシャフト
がモーターと連結されているので、吸入負圧が小さくな
る高負荷域にあっても、モーターによりバルブを開くこ
とが可能である。低負荷時はダイアフラムによる推力が
期待できるため、駆動速度が大きくてもよいが、ダイア
フラムによる推力が期待できない高負荷域では、駆動速
度を小さくする側に切り換えることで、モーター推力を
大きくし、これによってバルブが開かれるのである。

【００３４】第６の発明において、デューティー比に応
じて吸入負圧を大気で希釈して作った制御負圧を負圧室
に導入するときは、エンジンの負荷と回転数が同じ条件
でも、負圧室に導かれる制御負圧が、デューティー比
（一定周期のＯＮ時間割合）により調整される。デュー
ティー比が１００％のとき吸入負圧（一定負圧）がその
まま負圧室に導入されるとすれば、デューティー比を１
００％から小さくなる側にするにつれて大気で希釈する
割合が増えることになり、負圧室への制御負圧が大気圧
に近づいていく。

【００３５】さて、付勢手段の閉じ力がバルブリフト量
に比例して増加するときは、この閉じ力の増加に対応さ
せて、負圧室に導入される制御負圧を強めれば、付勢手
段の閉じ力にほぼ等しいダイアフラム推力が得られる。
このときには、余裕推力がアクチュエーターの駆動力と
なり、アクチュエーターの駆動力がありさえすれば、リ
フトの全域にわたってバルブが開かれる。アクチュエー
ターの駆動力が小さいときでも、その小さなアクチュエ
ーターの駆動力をそのまま余裕推力として、またアクチ
ュエーターの駆動力が大きいときは、その大きなアクチ
ュエーターの駆動力をそのまま余裕推力として、リフト
の全域にわたってバルブが開かれるのである。つまり、
リフトの全域で応答速度を自在に設定することが可能と
なる。

【００３６】

【実施例】図１に示すように、１はエンジン本体、２は
吸気通路、３は排気通路、４はＥＧＲ通路、５はこのＥ
ＧＲ通路４に設けられ、バルブリフト量によりＥＧＲ流
量を調整する弁（ＥＧＲ弁）である。

【００３７】ＥＧＲ弁５の詳細を図２に示すと、図で下
方に位置するバルブホディ１１にガス通路１２が形成さ
れ、図で上方に位置する一方の開口端１２ａが吸気通路
２に、また下方に位置する他方の開口端１２ｂが排気通
路３に連通される。１３はプラグ、１４はノックピンで
ある。

【００３８】ガス通路１２には、バルブシート１５とオ
リフィス１６が装着され、上方からバルブ１７が着座す
る。

【００３９】バルブ１７と一体に設けられるバルブシャ
フト１８は、後述する連結部２１を介してステッピング
モーター４２のローターシャフト５１と同軸に配され、
上方に位置するステッピングモーター４２によって軸方
向に駆動される。

【００４０】ステッピングモーター４２のローター４４
は円筒状のマグネットから構成され、このローター４４
が、ケース４３に固着された２つのローラーベアリング
４５，４６によって回転可能に支持され、ステーターを
構成する２つのソレノイドコイル４７，４８の励磁によ
って、ローター４４が回転すると、ローター４４の内周
に嵌め合わされたスリーブ４９がローター４４と一体で
回転する。ローターシャフト５１の外周には、スリーブ
４９の内周に形成されたメネジ５０と螺合するオネジ５
２が形成され、かつケース４３のすぐ下方に位置するメ
インボディー４１に固定されたブッシュ５３により、回
転しないように支持される。ローター４４が回転すると
この回転運動がネジ機構により直線運動に変換され、ロ
ーターシャフト５１が軸方向に移動するわけである。

【００４１】モーターが時計方向に回転するのか反時計
方向に回転するのかは、あらかじめ定められており、た
とえばローター４４を時計方向に回転させることで、バ
ルブシャフト１８が、後述するダイアフラムスプリング
６５に抗して開弁方向（図で上方）に駆動される。

【００４２】上部のステッピングモーター４２と下部の
バルブホディー１１の間には、メインボティー４１とホ
ルダー６１によって室が形成され、この室がダイアフラ
ム６２によって上下２つに区画される。上方に位置する
一方の室６３には、吸入負圧と大気圧とが電磁弁（図
１）６によって切換導入され、下方に位置する他方の室
６４は大気に解放される。

【００４３】ダイアフラム６２にはバルブシャフト１８
が固定され、負圧室６３に大気が導入されている状態で
は、負圧室６３に収納されたダイアフラムスプリング６
５によりダイアフラム６２が閉弁方向（下方）に付勢さ
れ、バルブ１７を着座させているが、負圧室６３に吸入
負圧が導入されたときは、ダイアフラムスプリング６５
に抗して、ダイアフラム６３が上方に持ち上げられる。

【００４４】なお、大気室６４により、ガス通路１２を
流れる排気の高温がステッピングモーター４２に伝わる
ことが防止される。ガス通路１２と大気室６４の間に
は、バルブシャフト１８を挿通するガスシール６６，６
７が設けられ、ガス通路１２を流れる排気が通路外に漏
れることが防止される。６８は冷却水通路である。

【００４５】ローターシャフト５１の下方においては、
カラー２２がローターシャフト５１に固定され、このカ
ラー２２の下にプレート２３、スペーサー２４が嵌めら
れ、このスペーサー２４の外周にほぼ箱形状の継手２５
の上端が嵌められる。この継手２５は、スペーサー２４
との間で摺動可能であり、継手２５の下端はバルブシャ
フト１８に固定される。継手２５の内部においては、ワ
ッシャー２６とナット２７によってプレート２３とスペ
ーサー２４がローターシャフト５１に固定される。プレ
ート２３は、スプリング２８により開弁方向に付勢され
る。

【００４６】ローターシャフト５１を開弁方向（上方）
に動かすときは、ワッシャー２６と継手２５とが係合
し、継手２５と一体のバルブシャフト１８を持ち上げる
ことになるが、ローターシャフト５１を閉弁方向に動か
すときは、この動きがスプリング２８の弾性力を介して
バルブシャフト１８に伝えられる。モーターの駆動力を
閉弁方向に伝える場合にスプリング２８の弾性力を介し
ているのは、ローターシャフト５１のオーバーストロー
クに対処するためである。バルブ１７が着座した後に、
なおもローターシャフト５１が閉弁方向に移動したとき
は、ワッシャー２６と継手２５の係合が解かれ、ロータ
ーシャフト５１の駆動力が、スプリング２８が縮むこと
によって吸収されるのである。

【００４７】上記のステッピングモーター４２は、マイ
クロコンピューターからなるＥＣＭ（エレクトロニック
コントロールモジュール）８により、エンジン回転数、
スロットル開度、吸気管圧力、エンジン冷却水温等の運
転条件に応じて回転角度が制御される。

【００４８】図１において電磁弁６はＥＣＭ８からの信
号により制御され、ＯＮ信号のときはスロットル弁７下
流の吸入負圧が、またＯＦＦ信号で大気圧がそれぞれ負
圧室６３に導入される。

【００４９】ここで、この例の作用を説明する。

【００５０】前述したところを繰り返すと、従来のステ
ッピングモーター駆動のＥＧＲ弁では、 Ｆopn１＝〔モーター推力〕−〔スプリング反力〕 …（１） の式で与えられる余裕推力Ｆopn１がバルブ１７の開き
力となるので、応答性（駆動速度）を高めるためにはモ
ーター推力を大きくする必要がある。

【００５１】一方、バルブ１７の閉じ力Ｆcls１は、 Ｆcls１＝〔スプリング反力〕−〔ディテント保持力〕 …（２） であるので、フェールセーフの上からはモーターに通電
されないときスプリング反力を大きくして、スプリング
の弾性力でバルブ１７が着座することが望ましい。した
がって、ディテント保持力は小さいほうがよい。

【００５２】しかしながら、現実には、モーター推力と
ディテント保持力とは同じ傾向をもつので、モーター推
力を大きくし、かつディテント保持力を小さくするとい
う逆の傾向を持たせることは一般的に矛盾しており、モ
ーター推力の増大とディテント保持力の減少とを両立さ
せるのは非常に困難である。

【００５３】これに対して、この実施例では下記のよう
になる。

【００５４】〈１〉開弁時 開弁させるときは、電磁弁６がＯＮにされ、負圧室６３
に吸入負圧が導入される。このときの余裕推力Ｆopn２
は、 Ｆopn２＝〔モーター推力〕＋〔負圧アシスト推力〕 −〔スプリング反力〕 …（３） の式で表される。（３）式と（１）式の比較により、従
来例の余裕推力Ｆopn１に対し、負圧アシスト推力（負
圧の補助による推力）の分がまるまる付加された値がこ
の実施例における余裕推力Ｆopn２になる。モーター推
力とスプリング反力とが従来と同じでも、負圧アシスト
推力の分だけこの例でのほうがバルブ駆動に力の余裕が
生まれるわけで、これによってモーター能力を変えない
とすれば、従来よりモーターの駆動速度を上げることが
できる。また、余裕推力が従来と同じでよいなら、モー
ターを従来より小型化することができる。

【００５５】詳細をさらに図４と図５で示すと、従来の
場合を示す図４において、パルスレート（駆動速度に比
例する）が２５０ｐｐｓでのモーター推力ではスプリン
グ反力以下のためバルブ１７を開くことができないの
で、パルスレートを半分の１２５ｐｐｓにすれば、モー
ター推力が大きくなり、バルブリフトがＡ以下の範囲で
バルブ１７を開くことが可能となる。しかしながら、Ａ
を越えるリフト域でもバルブ１７を開くためには、さら
にパルスレートを小さくする必要がある。

【００５６】これに対して、スプリング反力とモーター
能力が従来と同じでも、本願の場合には図５示すよう
に、モーター推力が負圧アシスト推力の分だけ見かけ上
かさ上げされることになるので、パルスレートが２５０
ｐｐｓでもリフトがＢ以下の範囲でバルブ１７を開くこ
とができ、パルスレートが１２５ｐｐｓになると、リフ
ト全域でバルブ１７を開くことが可能となっている。

【００５７】図４と図５の両者を比較すれば、余裕推力
が従来と同じでよいとき、負圧アシスト推力の分だけモ
ーターを従来より小型化できるのである。また、モータ
ー能力を変えないとしたときは、負圧アシスト推力の分
だけ従来よりパルスレート（つまり駆動速度）を大きく
できることもわかる。

【００５８】〈２〉閉弁時 閉弁時は、電磁弁６がＯＦＦにされ、負圧室６３に大気
が導入される。このときのバルブ閉じ力Ｆcls２は、 Ｆcls２＝〔スプリング閉じ力〕−〔ディテント保持力〕 …（４） の式で与えられ、式の上では従来例の（２）式と同様で
ある。

【００５９】しかしながら、余裕推力が従来と同じでよ
いのなら、（３）式から分かるように、 負圧アシスト推力の分だけモーター推力を小さくする
（これによってディテント保持力が小さくなる）か、ま
たは 負圧アシスト推力の分だけスプリング反力を大きくす
ることができるので、（４）式のバルブ閉じ力Ｆcls２
のほうが従来のバルブ閉じ力Ｆcls１より大きくなる。
このバルブ閉じ力の増大で、急減速のようにＥＧＲをす
みやかにカットしなければならない場合にも、バルブ１
７を迅速に全閉位置に駆動できるのである。

【００６０】〈３〉ＥＧＲ弁の故障時 ＥＧＲ弁の故障時は通電の中止されたモーターのディテ
ント保持力に抗し、スプリング反力によってバルブ１７
を全閉にしなければならないので、この場合は上記
〈２〉のケースと同じである。つまり、 故障により通電の停止されたモーターのディテント保
持力が存在しても（モーター能力を変えなくとも）、ス
プリング反力を強めることによって、または スプリング反力が一定でもモーターの小型化によりデ
ィテント保持力を小さくすることによって、ＥＧＲ弁が
故障した場合のバルブ閉じ力を大きくすることができ
る。なお、ＥＧＲ弁の故障を検出したとき負圧室６３に
大気を導入することはいうまでもない。ところで、本願
発明と類似する公知例（特開平４−３３９１６３号公報
参照）があり、このものでは、吸入負圧を負圧源として
制御負圧を作り、この制御負圧をダイヤフラムで区画さ
れる一方の負圧室に導くことで、バルブリフト量を制御
するとともに、リフトを制限するストッパーをステッピ
ングモーターに連結し、排気温度に応じてステッピング
モーターを駆動することで、リフトストッパー位置を変
えている。

【００６１】しかしながら、このものでは、バルブシャ
フトとステッピングモーターとが本願発明のように連結
されておらず、吸入負圧でしかバルブを開弁側に駆動で
きないので、吸入負圧の小さくなる高負荷域でバルブを
開くことが困難となり、ＥＧＲ域（ＥＧＲを行う領域）
を高負荷域にまで拡大したくてもその要求に応えること
ができない。

【００６２】これに対して、本願発明でも、吸入負圧が
小さくなる高負荷域に負圧アシスト推力でモーター推力
を補助させることは期待できない。

【００６３】しかしながら、上記特開平４−３３９１６
３号公報のものと相違して、本願発明では、バルブシャ
フト１８がローターシャフト５１に連結されているの
で、吸入負圧が小さくなる高負荷域にあっても、モータ
ーによってバルブ１７を開くことが可能である。

【００６４】ただし、高負荷域になると、ステッピング
モーターの駆動速度を低負荷時より小さくする。低負荷
時は大きな負圧アシスト推力を期待できるので、高い駆
動速度でよかったが、負圧アシスト推力が期待できない
高負荷域にあってモーター推力を大きくするには、図３
の特性より駆動速度（パルスレート）を小さくする側に
切り換えてモーター推力を増す必要があるのである。な
お、駆動速度の切換は、ＥＣＭ８により高負荷時を検出
したとき行わせればよい。

【００６５】このように、本願ではバルブシャフト１８
とステッピングモーター４２とが連結されているので、
吸入負圧が小さくダイアフラム６２による推力が小さく
なる高負荷域でも駆動速度を遅くしてやれば十分にバル
ブ１７を開かせることができ、これによって高負荷域へ
のＥＧＲの拡大が可能になる。

【００６６】図６は第２実施例の制御システム図であ
る。この例は、単なるＯＮ、ＯＦＦ弁である図１の電磁
弁６に代えて、デューティー制御が可能な弁７２を設け
たものである。

【００６７】デューティー制御可能であれば、エンジン
の負荷と回転数が同じ条件でも、負圧室６３に導かれる
制御負圧が、制御弁７２に与えるデューティー比（一定
周期のＯＮ時間割合）により調整される。デューティー
比が１００％のとき吸入負圧（一定負圧）がそのまま負
圧室６３に導入されるとすれば、デューティー比を１０
０％から小さくなる側にするにつれて大気で希釈する割
合が増えることになり、負圧室６３への制御負圧が大気
圧に近づいていくわけである（図１４参照）。

【００６８】さて、ダイアフラムスプリング反力は図７
に示すようにバルブ１７のリフト量に比例して増加する
のであるから、このスプリング反力の増加に対応させ
て、負圧室６３に導入される制御負圧を強めれば、スプ
リング反力にほぼ等しい負圧アシスト推力が得られる。
このとき上記（３）式によれば、〔負圧アシスト推力〕
−〔スプリング反力〕＝０より、Ｆopn２＝〔モーター
推力〕となる。このことは、モーター推力がありさえす
れば、リフトの全域にわたってバルブ１７が開かれるこ
とを意味する。アクチュエーターの駆動力が小さいとき
でも、その小さなアクチュエーターの駆動力をそのまま
余裕推力として、またアクチュエーターの駆動力が大き
いときは、その大きなアクチュエーターの駆動力をその
まま余裕推力として、リフトの全域にわたってバルブが
開かれるのである。つまり、リフトの全域で駆動速度を
自在に設定することが可能となる。

【００６９】次に、図８から図１４までを用いて具体的
に述べる。

【００７０】図８はＥＧＲ量を制御するための流れ図
で、一定周期で実行する。この制御は従来と変わりな
い。

【００７１】ステップ１ではエンジン回転数Ｎと基本パ
ルス幅（負荷相当量）Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑａ／Ｎ、ただしＱ
ａは吸入空気量、Ｋは定数）を読み込み、これらからス
テップ２で図９を内容とするマップを参照して、リフト
量（バルブ１７のリフト量）を求める。リフト量はＥＧ
Ｒ流量に対応するもので、図９に示すように、ＮとＴｐ
に応じて定められている。

【００７２】ステップ３ではリフト量から図１０を内容
とするテーブルを参照してモーターに与えるステップ数
を求め、このステップ数をステップ４で出力する。この
ステップ数はパルスに変換されて、分配回路や励磁回路
などからなる駆動装置７３に出力され、この駆動装置７
３によりステッピングモーター４２が駆動される。

【００７３】図１１はデューティー制御弁７２に与える
デューティー比を制御するための流れ図で、これも一定
周期で実行する。

【００７４】ステップ１１ではリフト量を読み込む。こ
のリフト量は図８のほうで求めているものである。

【００７５】このリフト量からステップ１２で図１２を
内容とするテーブルを参照して、負圧アシスト推力（要
求値）を求める。この負圧アシスト推力は図７に示した
スプリング反力と相殺させるためのものであるから、図
１２のようにスプリング反力に一致させた特性になる。

【００７６】ステップ１３では負圧アシスト推力から図
１３を内容とするテーブルを参照して制御負圧を求め
る。この制御負圧が図２の負圧室６３に導入されるもの
で、図１３に示すように、負圧アシスト推力に比例して
いる。

【００７７】ステップ１４では制御負圧から図１４を内
容とするテーブルを参照して、制御弁７２に与えるデュ
ーティー比を求め、このデューティー比をステップ１５
で出力する。このデューティー比を受けるＰＷＭ駆動装
置７１では、これをＰＷＭ変換してパルスを作り、デュ
ーティー制御弁７２に出力する。

【００７８】このようにして、この例では負圧アシスト
推力でスプリング反力を過不足なく打ち消すことが可能
となるので、設計の自由度が増す。

【００７９】実施例では、バルブシャフトを駆動するア
クチュエーターとして、ステッピングモーターを用いて
いるが、ＡＣモーター、ＤＣモーターを用いる場合にも
適用することができる。また、モーターに限られるもの
でなく、リニアソレノイドでバルブシャフトを駆動する
ものでもかまわない。このときは、ディテント保持力が
ない場合で考えればよい。

【００８０】圧力源として吸入負圧を用いているが、真
空ポンプにより負圧源を作り出してもかまわない。負圧
のほか圧力ポンプにより作った正圧によってもダイアフ
ラムを応動させることができる。ただしこのときは、図
２における大気室６４を圧力室に、負圧室６３を大気室
に変更しなければならない。

【００８１】連結部２１は直結でもかまわない。

【００８２】

【発明の効果】第１の発明は、流体の流れる通路を開閉
するバルブと、このバルブと一体動するバルブシャフト
と、このバルブシャフトを閉弁方向に付勢する手段と、
前記バルブシャフトと連結し、前記付勢手段に抗して前
記バルブシャフトを開弁方向に駆動するアクチュエータ
ーと、を備える流量制御弁において、圧力源からの制御
圧力に応動して前記アクチュエーターの開弁方向への駆
動力を補助する手段を設けたので、アクチュエーターの
能力を変えないとすれば、従来より応答性を高めること
ができ、余裕推力が従来と同じでよいなら、アクチュエ
ーターを従来より小型化することができる。また、駆動
力補助手段の力の分が付勢手段の閉じ力の強化にあてら
れるので、バルブ故障時にも即座に付勢手段の閉じ力で
全閉にすることができる。

【００８３】第２の発明は、第１の発明において、前記
アクチュエーターがモーターでああるので、モーター能
力を変えないとすれば、従来より応答性を高めることが
でき、余裕推力が従来と同じでよいなら、モーターを従
来より小型化することができる。また、駆動力補助手段
の力の分が付勢手段の閉じ力の強化にあてられるので、
バルブ故障時にも即座に付勢手段の閉じ力で全閉にする
ことができる。

【００８４】第３の発明は、第１の発明において、前記
駆動力補助手段が、前記バルブシャフトに固定されるダ
イアフラムと、このダイアフラムで区画形成される負圧
室と、この負圧室に吸入負圧と大気圧を切換導入する弁
とからなるので、わざわざ圧力源を設ける必要がない。

【００８５】第４の発明は、第２の発明において、前記
駆動力補助手段が、前記バルブシャフトに固定されるダ
イアフラムと、このダイアフラムで区画形成される負圧
室と、この負圧室に吸入負圧と大気圧を切換導入する弁
とからなるので、わざわざ圧力源を設ける必要がない。

【００８６】第５の発明は、第４の発明において、高負
荷域でモーターの駆動速度を遅くするので、吸入負圧が
小さくなる高負荷域においても多少駆動速度を落とす必
要はあるものの、バルブを開くことができる。

【００８７】第６の発明は、第１の発明において、前記
駆動力補助手段が、前記バルブシャフトに固定されるダ
イアフラムと、このダイアフラムで区画形成される負圧
室と、デューティー比に応じて吸入負圧を大気で希釈し
て作った制御負圧を前記負圧室に導入する弁と、この制
御負圧に比例して生じるダイアフラムによる開弁方向へ
の補助推力が前記スプリング反力と相殺するように前記
デューティー比を設定する手段とからなるので、アクチ
ュエーターの駆動力がありさえすれば、リフトの全域に
わたってバルブが開かれることになり、リフトの全域で
応答速度を自在に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の制御システム図である。

【図２】ＥＧＲ弁の縦断面図である。。

【図３】駆動速度とモーター推力の関係を示す特性図で
ある。

【図４】負圧アシスト推力がない場合のリフト特性図で
ある。

【図５】負圧アシスト推力がある場合のリフト特性図で
ある。

【図６】第２実施例の制御システム図である。

【図７】第２実施例のリフト特性図である。

【図８】ＥＧＲ量の制御を説明するためのが流れ図であ
る。

【図９】回転数Ｎと基本パルス幅Ｔｐに対するリフト量
の特性図である。

【図１０】リフト量に対するステップ数の特性図であ
る。

【図１１】電磁弁７２に与えるデューティー比の制御を
説明するための流れ図である。

【図１２】リフト量に対する負圧アシスト推力の特性図
である。

【図１３】制御負圧に対する負圧アシスト推力の特性図
である。

【図１４】デューティー比に対する制御負圧の特性図で
ある。

【図１５】従来のＥＧＲ弁の縦断面図である。

【符号の説明】

５ ＥＧＲ弁 ６ 電磁弁 ８ ＥＣＭ １５ バルブシート １７ バルブ １８ バルブシャフト ４２ ステッピングモーター（アクチュエーター） ４４ ローター ５１ ローターシャフト ６２ ダイアフラム ６３ 負圧室 ６５ ダイアフラムスプリング（付勢手段） ７２ デューティー制御弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の流れる通路を開閉するバルブと、 このバルブと一体動するバルブシャフトと、 このバルブシャフトを閉弁方向に付勢する手段と、 前記バルブシャフトと連結し、前記付勢手段に抗して前
   記バルブシャフトを開弁方向に駆動するアクチュエータ
   ーとを備える流量制御弁において、 圧力源からの制御圧力に応動して前記アクチュエーター
   の開弁方向への駆動力を補助する手段を設けたことを特
   徴とする流量制御弁。
2. 【請求項２】前記アクチュエーターはモーターであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 【請求項３】前記駆動力補助手段は、前記バルブシャフ
   トに固定されるダイアフラムと、このダイアフラムで区
   画形成される負圧室と、この負圧室に吸入負圧と大気圧
   を切換導入する弁とからなることを特徴とする請求項１
   に記載の流量制御弁。
4. 【請求項４】前記駆動力補助手段は、前記バルブシャフ
   トに固定されるダイアフラムと、このダイアフラムで区
   画形成される負圧室と、この負圧室に吸入負圧と大気圧
   を切換導入する弁とからなることを特徴とする請求項２
   に記載の流量制御弁。
5. 【請求項５】高負荷域でモーターの駆動速度を遅くする
   ことを特徴とする請求項４に記載の流量制御弁。
6. 【請求項６】前記駆動力補助手段は、前記バルブシャフ
   トに固定されるダイアフラムと、このダイアフラムで区
   画形成される負圧室と、デューティー比に応じて吸入負
   圧を大気で希釈して作った制御負圧を前記負圧室に導入
   する弁と、この制御負圧に比例して生じるダイアフラム
   による開弁方向への補助推力が前記スプリング反力と相
   殺するように前記デューティー比を設定する手段とから
   なることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。