特許 6737570 バルブ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6737570

(24)【登録日】2020年7月20日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】バルブ制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 7/06 20060101AFI20200730BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20200730BHJP

【ＦＩ】

   G05D7/06 Z

   F01P7/16 503

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-118439(P2015-118439)

(22)【出願日】2015年6月11日

(65)【公開番号】特開2017-4309(P2017-4309A)

(43)【公開日】2017年1月5日

【審査請求日】2018年5月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000177612

【氏名又は名称】株式会社ミクニ

(74)【代理人】

【識別番号】100101856

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 日出夫

(72)【発明者】

【氏名】横山 宗一

【審査官】 大古 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−１９５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−５３２０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２８０３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９４６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２４４１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−２８２００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ ７／０６

Ｆ０１Ｐ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブの目標位置を示す目標開度と該バルブの現在の位置を示す実開度とを取得する開度取得部と、
前記目標開度と前記実開度との開度偏差を算出する偏差算出部と、
前記開度偏差の符号を判定する符号判定部と、
前記目標開度が変更され、前記各開度の取得、前記開度偏差の算出、及び前記符号の判定が繰り返される度に、前記符号がゼロまたは逆の符号となるまで、算出される開度偏差を前記バルブを駆動するための制御偏差として前記バルブを駆動する駆動部へ出力する偏差出力部と、
前記開度偏差の絶対値が所定の範囲内であるか否かを判定する偏差判定部と、
前記偏差出力部が前記制御偏差を出力し、前記各開度の取得、前記開度偏差の算出、前記符号の判定、及び前記絶対値の判定が行われた後、前記符号の判定結果に基づいて、現在のバルブの状態が、バルブを駆動または停止するための所定の条件を満たしているか否かを判定する状態判定部と
を備えるバルブ制御装置であって、
前記偏差判定部は、前記開度偏差の絶対値が第一のしきい値以下であるかを判定するとともに、前記開度偏差の絶対値が前記第一のしきい値より絶対値が大きい第二のしきい値以下であるかを判定し、
前記状態判定部は、前記開度偏差に対する前記第一のしきい値及び第二のしきい値による判定結果と、前記開度偏差の符号に対する判定結果とに基づいて、現在のバルブの状態が、バルブを駆動または停止するための所定の条件を満たしているか否かを判定し、
前記状態判定部は、前記開度偏差の絶対値が所定の範囲内であっても、取得した目標開度に変更があり、且つ、前記符号の判定結果に示される符号が当初の符号の判定結果または前回の符号の判定結果と逆の符号となった場合、現在のバルブの状態がバルブを駆動するための所定の条件を満たしていると判定し、
前記偏差出力部は、前記状態判定部により現在のバルブの状態がバルブを駆動するための所定の条件を満たしていると判定された場合、前記制御偏差を出力してバルブを駆動することを特徴とするバルブ制御装置。

【請求項2】

前記状態判定部は、前記符号の判定結果に示される符号が当初の符号の判定結果または前回の符号の判定結果と逆の符号となったか否か、または、０となったか否かを判定し、該符号の判定結果に示される符号が当初の符号の判定結果または前回の符号の判定結果と逆の符号となった、または、０となったと判定され、且つ、前記絶対値が所定の範囲内であり、取得した目標開度に変更がない場合、現在のバルブの状態がバルブを停止するための所定の条件を満たしていると判定し、
前記偏差出力部は、前記状態判定部により現在のバルブの状態がバルブを停止するための所定の条件を満たしていると判定された場合、前記制御偏差を０として出力してバルブを停止することを特徴とする請求項１記載のバルブ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体、液体等の流体を調整するためのバルブ、特に自動車等の内燃機関のウォータージャケットの冷却水温を調整するためのロータリーバルブを制御するＣＣＶ（Coolant Control Valve）駆動制御を行うバルブ制御装置及びバルブ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車等の内燃機関を冷却する手段として、内燃機関の燃焼室周囲にウォータージャケットを設け、ラジエータからこのウォータージャケットへ冷却水を供給し循環させることにより、燃焼室と冷却水との熱交換を行う手法が広く実施されている。また、内燃機関の負荷の程度に応じて、この冷却水の温度を調節することが自動車の燃費向上の観点から好ましく、この調節を行う手法としては、ウォータージャケットとラジエータとの間にロータリーバルブ（以後、バルブと称する）を設け、ＤＣモータにより当該バルブを適切に回動させてラジエータからの冷却水の流量を調節するＣＣＶ駆動制御が知られている。

【0003】

一般的にＣＣＶ駆動制御においては、バルブは前記ＤＣモータ、ウォーム、及びその他のギアを介して駆動されるよう構成されている。このＤＣモータが常に動作し、冷却水を適切に温度制御することが望ましいが、そのような場合はＤＣモータの発熱が生じてしまう問題がある。当該発熱を抑制するため、目標温度に対してある程度の許容を持たせることにより、ＤＣモータの動作停止時間を延ばす手法、具体的には動作停止時間を延ばす、即ち停止の頻度を上げるために目標温度に不感帯を設けることが知られている。

【0004】

ところで、一般的なＣＣＶ駆動制御においては、バルブの目標位置を示す目標開度に不感帯を設けることで目標温度に不感帯を設けている。即ち、ＣＣＶ駆動制御においては、バルブを駆動するための制御偏差をヒステリシスのある不感帯に応じて演算し算出しており、例えば、目標開度と、現在のバルブの位置を示す実開度との偏差の絶対値がしきい値Ａ以下となれば、実質的に実開度が不感帯内に位置していると判断し、制御偏差を０としている。また、以降の偏差の絶対値が前記しきい値Ａより高いしきい値Ｂ以上とならない限り、制御偏差を０として制御している。このような制御により、ＤＣモータの動作停止時間を適切に延ばしている。

【0005】

当該制御に関連する技術として、冷却水の流出側および流入側それぞれの冷却水路における温度差を基にしたＰＩＤ（またはＰＩ）制御量で目標ラジエータ流量（目標Ｒｄ流量）を算出し、この目標Ｒｄ流量に安定するように補正を加え、フィードバック制御を行う等、冷却水が要求された温度になるようにバルブを、より一層現実に即した所要の状態でリニアにコントロールさせることによって、応答遅れといった問題を解消する技術が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３９３２２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、バルブのシールにはＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）等の弾性力を有するシール材料が使用されることが一般的であり、不感帯でのＤＣモータ停止時にシール部材の弾性力に起因するねじれ戻りにより、バルブが停止位置から戻り方向（例えば、バルブが開方向に進んでいた場合は閉方向）に戻されてしまう場合がある。ＣＣＶ駆動制御は、微小開度の制御が重要であるが、このような停止位置からの戻りによりバルブ位置がしきい値Ｂよりなる不感帯から逸脱する場合、ＤＣモータを再駆動する必要が生じるため、余分な電力を浪費するばかりか、ＤＣモータの劣化の原因となるという問題があった。一方で、当該不感帯を過度に広げればＤＣモータを再駆動する頻度は減少するものの、冷却水温度の制御性が悪くなるという問題がある。

【0008】

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、流体温度の制御性を損なうことなく、バルブの戻りに起因する不感帯からの逸脱を低減できるバルブ制御装置及びバルブ制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決するため、本発明の一態様は、バルブの目標位置を示す目標開度と該バルブの現在の位置を示す実開度とを取得する開度取得部と、前記目標開度と前記実開度との開度偏差を算出する偏差算出部と、前記開度偏差の符号を判定する符号判定部と、前記目標開度が変更され、前記各開度の取得、前記開度偏差の算出、及び前記符号の判定が繰り返される度に、前記符号がゼロまたは逆の符号となるまで、算出される開度偏差を前記バルブを駆動するための制御偏差として前記バルブを駆動する駆動部へ出力する偏差出力部と、を備える。

【0010】

また、本発明の一態様は、バルブの目標位置を示す目標開度と該バルブの現在の位置を示す実開度とを取得し、前記目標開度と前記実開度との開度偏差を算出し、前記偏差の符号を判定し、前記目標開度が変更され、前記各開度の取得、前記開度偏差の算出、及び前記符号の判定が繰り返される度に、前記符号がゼロまたは逆の符号となるまで、算出される開度偏差を前記バルブを駆動するための制御偏差として前記バルブを駆動する駆動部へ出力する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、流体温度の制御性を損なうことなくバルブの戻りに起因する不感帯からの逸脱を低減できる。なお、本発明のその他の効果については、以下の発明を実施するための形態の項でも説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態に係るエンジン冷却システムを示す模式図である。

【図2】ＥＣＵのハードウェア構成を示すブロック図である。

【図3】ＥＣＵの機能構成を示す機能ブロック図である。

【図4】本実施の形態に係るバルブ制御処理を示すフローチャートである。

【図5】状態検知処理を示すフローチャートである。

【図6】過渡状態処理を示すフローチャートである。

【図7】バルブ開放処理を示すフローチャートである。

【図8】バルブ閉鎖処理を示すフローチャートである。

【図9】ゼロ状態処理を示すフローチャートである。

【図10】定常状態処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態においては、自動車等の内燃機関（以後、エンジンと称する）を冷却水により冷却するエンジン冷却システムに用いられるバルブを制御する制御装置に本発明を適用した場合を例に取り説明を行う。なお、これに限定されるものではなく、液体または気体の流量を、バルブを用いて電子制御するシステムであれば本発明を適用できる。

【0014】

まず、本実施の形態に係るエンジン冷却システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジン冷却システムを示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係るエンジン冷却システム１は、自動車等の車両の内燃機関であるエンジン１１周りに設けられ、後述するバルブ制御処理を組み込んだＣＣＶ駆動制御を実行するものである。このエンジン冷却システム１は、具体的には、ウォータージャケット１２、ウォーターポンプ１３、冷却水バルブ装置２１、水温センサ２２ａ，２２ｂ、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３１、ラジエータ４１、ヒータ４２、スロットル４３、メイン流路パイプ９１ａ，９１ｂ、サブ流路パイプ９２、バイパス流路パイプ９３を主として備えている。

【0015】

ウォータージャケット１２は、エンジン１１の周囲に設けられ、その内部の冷却水によりエンジン１１を冷却するものである。このウォータージャケット１２には、ウォーターポンプ１３が設けられており、このウォーターポンプ１３によりその内部に冷却水が流入すると共に流出する。ウォータージャケット１２から流出した冷却水は、バイパス流路パイプ９３を介してウォーターポンプ１３に再び流入するとともに、メイン流路パイプ９１ａ及び／またはサブ流路パイプ９２に流入する。メイン流路パイプ９１ａは、冷却水を冷却するためのラジエータ４１に冷却水を流入させるものであり、サブ流路パイプ９２は、車室内を暖めるためのヒータ４２と、エンジン１１への呼気の流入量を制御するためのスロットル４３とに冷却水を流入させるものである。これら各パイプを介してラジエータ４１、ヒータ４２及びスロットル４３に流入した冷却水は、それぞれメイン流路パイプ９１ｂを通ってウォーターポンプ１３に再び流入するようにされている。

【0016】

冷却水バルブ装置２１は、その流路内に冷却の流量を調整するための回転自在なロータリー式のバルブ２１１と、当該バルブ２１１を回転駆動するためのアクチュエータであるＤＣモータ２１２と、バルブ２１１の周方向の位置を検出するポジションセンサ２１３とを有している。冷却水バルブ装置２１は、バルブ２１１の開度によってメイン流路パイプ９１ａ及びサブ流路パイプ９２への冷却水の流入を調節するものであり、この調節により、冷却水の温度制御、延いてはエンジン１１の温度制御を実現している。また、ポジションセンサ２１３によってバルブ２１１の周方向の位置を検出することにより、メイン流路パイプ９１ａ，９１ｂ及びサブ流路パイプ９２に対するバルブ２１１の開度を検出している。また、冷却水バルブ装置２１、ラジエータ４１にそれぞれ設けられた水温センサ２２ａ，２２ｂは、各箇所の冷却水の温度を検出するものである。

【0017】

ＥＣＵ３１は、エンジン１１に係る各種動作を制御するマイクロコントローラであり、本実施の形態においては、ポジションセンサ２１３、水温センサ２２ａ，２２ｂから適宜データを取得し、取得したデータに基づいてＤＣモータ２１２の動作を制御するバルブコントローラとして、以後の説明を行う。

【0018】

以上に説明したエンジン冷却システム１の各構成により、冷却水はメイン流路パイプ９１ａを経由して循環することでラジエータ４１により冷却されて、ウォータージャケット１２内に流入し、バイパス流路パイプ９３を経由する場合は冷却されずに再度ウォータージャケット１２内に流入する。したがって、エンジン冷却システム１は、バルブ２１１の開度を調節することにより、このような冷却水の循環経路を切り替え、また、メイン流路パイプ９１ａへの冷却水の流入量を制御することにより冷却水を所望の温度に冷却することができ、冷却水の温度制御、延いてはエンジン１１の温度制御を行うことができる。

【0019】

次に、ＥＣＵのハードウェア構成について説明する。図２は、ＥＣＵのハードウェア構成を示すブロック図である。

【0020】

図２に示すように、ＥＣＵ３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１１、メモリ３１２、入出力インターフェイス３１３を備える。ＥＣＵ３１は、ＣＰＵ３１１、メモリ３１２、入出力インターフェイス３１３を協働してバルブ２１１の制御に係る処理を行う。具体的には、入出力インターフェイス３１３を介して、ポジションセンサ２１３及び水温センサ２２ａ，２２ｂ等の各種センサにより検出された情報を取得する。取得する情報としては、エンジン１１の回転数、マニホールド圧力、ラジエータ４１の冷却水温、上位装置から要求される目標としてのウォータージャケット１２の目標水温および実水温等が挙げられる。

【0021】

ＥＣＵ３１は、これらの取得結果に基づいて、要求される目標水温とするための要求冷却水量を算出し、この要求冷却水量となるようなバルブ２１１の目標となる位置（開度）を示す目標開度を算出する。なお、この目標開度の算出は、一般的な手法によりなされるため、本実施の形態においてはその詳細は省略する。この目標開度となるようバルブ２１１を制御するため、後述するバルブ制御処理により、ＤＣモータ２１２の操作量を算出し、入出力インターフェイス３１３を介してＤＣモータ２１２の操作量に応じた信号を駆動回路２３に出力する。この駆動回路２３は、ＤＣモータ２１２をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するＰＷＭ回路であり、入力された信号の大きさに応じてパルス幅のデューティ比を変更してＤＣモータ２１２を駆動するものである。

【0022】

なお、本実施の形態において、バルブ２１１の可動域を１９０°、ＤＣモータ２１２の駆動に係る分解能を２４０、バルブ２１１の開度を０．３４４度単位で制御することとする。また、制御偏差を正方向に増加させた場合にバルブ２１１は開方向に制御されるものとする。ここで説明するバルブ制御処理においてなされるバルブ２１１の回動制御は、所定のサンプリング周期でなされるものであり、本実施の形態においては当該サンプリング周期を６４ｍｓｅｃ周期とする。

【0023】

前述したバルブ制御処理の概要を簡単に説明すると、本実施の形態に係るバルブ制御処理は、バルブ２１１を目標開度まで回動させる回動制御において、現サンプル時にて算出されるバルブ２１１を駆動させるための制御偏差（操作量）の基となる、目標開度と実開度との開度偏差の符号を判定し、当該符号が０（ゼロ）、即ち現サンプルの実開度が目標開度となるか、または、当該符号が逆転、即ち現サンプルの実開度が目標開度を超えるまで、バルブ２１１を回動させる処理である。このようなバルブ制御処理は、ＥＣＵ３１が有する各機能により実現される。

【0024】

次に、ＥＣＵ３１の機能構成について説明する。図３は、ＥＣＵの機能構成を示す機能ブロック図である。図３に示されるように、ＥＣＵ３１は、取得部１０１、算出部１０２、判定部１０３、出力部１０４を機能として備える。なお、これらの機能は、上述したＣＰＵ３１１及びメモリ３１２等のハードウェア資源が協働することにより実現される。

【0025】

取得部１０１は、バルブ制御処理に係る各種情報を取得するものであり、例えば、上位の工程で算出または設定された現サンプルの目標開度や、ポジションセンサ２３により検知された現サンプルのバルブ２１１の実開度を取得する。算出部１０２は、取得部１０１により取得された実開度および目標開度に基づいて、開度偏差の算出を行うものである。

【0026】

判定部１０３は、バルブ制御処理に係る各種の判定を行うものである。各種の判定としては、開度偏差の絶対値が後述する不感帯Ａを形成するしきい値Ａ以下か、または、後述する不感帯Ｂを形成するしきい値Ｂ以上か否かの判定、開度偏差の符号の判定、及び、現在のバルブ２１１の状態が、バルブ２１１を駆動または停止するための後述する所定の制御条件を満たすか否かの判定等が挙げられる。本実施の形態においては、しきい値Ａ及びＢは、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性記憶媒体に記憶されているものとする。出力部１０４は、判定部１０３の判定処理に応じてバルブ２１１を駆動するための制御偏差を０として、または開度偏差を制御偏差として駆動回路２３へ出力するものである。

【0027】

次に、ＥＣＵ３１によるバルブ制御処理の詳細を説明する。図４は、本実施の形態に係るバルブ制御処理を示すフローチャートである。なお、本実施の形態におけるバルブ制御処理は、目標開度が設定されたことをトリガーとして実行され、サンプル毎に制御偏差を出力することとする。また、バルブ制御処理は、図示しないイグニッションキースイッチがオフ（所謂Ｋｅｙ Ｏｆｆ）後に学習時間を経てバルブ２１１が全閉となるまで、継続して実行されることとする。

【0028】

先ず、図４に示されるように、現サンプルのバルブ２１１の状態を検知する状態検知処理が実行された後（Ｓ１）、判定部１０３は、状態検知処理にて出力された開度偏差の符号が０（ゼロ）以外であるか否か、換言すると符号がプラスまたはマイナスでないか否かを判定する（Ｓ２）。符号が０以外である場合（Ｓ２，ＹＥＳ）、バルブ２１１の状態に応じて制御偏差を０または開度偏差の値として出力する過渡状態処理が実行され（Ｓ３）、符号が０以外でない、即ち符号が０である場合（Ｓ２，ＮＯ）、制御偏差を０として出力してバルブ２１１を定常状態とする定常状態処理が実行される（Ｓ４）。これら過渡状態処理および定常状態処理はバルブ２１１の状態に応じて適宜切り替わるものであり、いずれもＫｅｙ Ｏｆｆとされるまで実行され続ける。以下、上述した状態検知処理、過渡状態処理、定常状態処理の詳細を説明する。

【0029】

先ず、状態検知処理についてその詳細を説明する。図５は、状態検知処理を示すフローチャートである。図５に示されるように、状態検知処理では、先ず取得部１０１が現サンプルにおける目標開度と実開度とを取得する（Ｓ１０１）。取得後、判定部１０３は、取得した目標開度が変更されたか否かを判定する（Ｓ１０２）。この判定は、例えば現サンプルと現サンプルの直前のサンプルとの値が異なるか否かにより判定してもよく、目標開度の取得時に既に目標開度に変更があったことが通知される（予めＥＣＵ３１が取得している）ようにして判定するようにしてもよい。

【0030】

目標開度に変更があった場合（Ｓ１０２，ＹＥＳ）、判定部１０３は判定結果としてｒｅｆＣ＝１を出力し（Ｓ１０３）、算出部１０２は取得された目標開度と実開度との偏差を算出し、算出結果を開度偏差として出力すると共に、当該開度偏差の符号を出力する（Ｓ１０４）。例えば、目標開度が実開度より低い値、即ちバルブ２１１を閉方向に回動させる開度を示す場合、符号は−（マイナス）となり、目標開度が実開度より高い値、即ちバルブ２１１を開方向に回動させる開度を示す場合、符号は＋（プラス）となる。本実施の形態においては、符号がプラスである場合はｅＳｉｇ＝１を、符号がマイナスである場合はｅＳｉｇ＝−１を、符号がゼロである場合はｅＳｉｇ＝０を、それぞれ出力する。ここでの出力結果および以降の出力結果の値は、適宜読み出し可能に、メモリ３１２等の記憶領域に格納されることが好ましい。なお、エンジン１１の始動時等、目標開度が必ず変更される場合は、ステップＳ１０２の判定処理を省いてｒｅｆＣ＝１を出力し、ステップＳ１０２の判定処理を省くようにしてもよい。一方、目標開度に変更がなかった場合（Ｓ１０２，ＮＯ）、判定部１０３は判定結果としてｒｅｆＣ＝０を出力し（Ｓ１０５）、ステップＳ１０４の算出処理に移行する。

【0031】

開度偏差の出力後、判定部１０３は、開度偏差の絶対値がしきい値Ａ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。本実施の形態に係るしきい値Ａは、目標開度±Ａからなる不感帯Ａを形成するための値である。この不感帯Ａは、目標開度に向けてバルブ２１１を制御している状態において、実開度が当該不感帯Ａの範囲内であれば、即ち開度偏差の絶対値がしきい値Ａ以下であれば所望の温度制御が可能であると判断される目安となる範囲である。開度偏差がしきい値Ａ以下である場合（Ｓ１０６，ＹＥＳ）、判定部１０３は実開度が不感帯Ａ内にあると判断し、ｉｎＲａｎｇｅ＝１を出力し（Ｓ１０７）、本フローは終了となる。一方、開度偏差がしきい値Ａ以下でない場合（Ｓ１０６，ＮＯ）、判定部１０３はｉｎＲａｎｇｅ＝０を出力する（Ｓ１０８）。

【0032】

ｉｎＲａｎｇｅ＝０を出力後、判定部１０３は、開度偏差の絶対値がしきい値Ｂ以上であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。本実施の形態に係るしきい値Ｂは、しきい値Ａより高い値であり、目標開度±Ｂからなる不感帯Ｂを形成するための値である。この不感帯Ｂは、目標開度に向けてバルブ２１１を制御している状態において、実開度が当該不感帯Ｂの範囲内であれば、即ち開度偏差の絶対値がしきい値Ａより高くしきい値Ｂ以下であれば所望の温度制御が不可能でありバルブ２１１を目標開度まで駆動させる必要があると判断される目安となる範囲である。一方で不感帯Ｂは、一度実開度が不感帯Ａ内と判断されてバルブ２１１の駆動が停止された状態において、バルブ２１１の不本意な回動により実開度が不感帯Ｂから逸脱した場合、バルブ２１１を再度目標開度に向けて再駆動させる目安となる。換言すると、一度実開度が不感帯Ａ内と判断されてバルブ２１１の回動が停止された状態において、バルブ２１１の不本意な回動により実開度が不感帯Ａから逸脱しても不感帯Ｂ内であれば、バルブ２１１の再駆動は行われない。

【0033】

開度偏差がしきい値Ｂ以上である場合（Ｓ１０９，ＹＥＳ）、判定部１０３は実開度が不感帯Ｂ内にないと判断し、ｏｕｔＲａｎｇｅ＝１を出力し（Ｓ１１０）、本フローは終了となる。一方、開度偏差がしきい値Ｂ以上でない場合（Ｓ１０９，ＮＯ）、判定部１０３は実開度が不感帯Ｂ内にあるが不感帯Ａ内にないと判断し、ｏｕｔＲａｎｇｅ＝０を出力し（Ｓ１１１）、本フローは終了となる。

【0034】

以上の状態検知処理により、ＥＣＵ３１は、目標開度の変更の有無、開度偏差の値、開度偏差の符号、バルブの２１１の位置（実開度が不感帯Ａ，Ｂ内にあるか等）を認識することができる。

【0035】

次に、これらの情報を基に実行される上述した過渡状態処理についてその詳細を説明する。図６は、制御偏差出力処理を示すフローチャートである。図６に示されるように、過渡状態処理では、先ず判定部１０３が現サンプルの状態検知処理において出力された符号を示すｅＳｉｇが１、−１、０の何れであるかを判定する（Ｓ２０１）。ここでｅＳｉｇ＝１である場合には（Ｓ２０１，１）、バルブ開放処理が実行され（Ｓ２０２）、ｅＳｉｇ＝−１である場合には（Ｓ２０１，−１）、バルブ閉鎖処理が実行され（Ｓ２０３）、ｅＳｉｇ＝０である場合には（Ｓ２０１，０）、後述するゼロ状態処理が実行される（Ｓ２０４）。以下に、これらバルブ開放処理、バルブ閉鎖処理、ゼロ状態処理についての詳細を順次説明する。

【0036】

先ず、バルブ開放処理について図７を参照しつつ説明を行う。図７は、バルブ開放処理を示すフローチャートである。これに示されるようにバルブ開放処理は、符号ｅＳｉｇ＝１であることから、実開度が目標開度より低く、バルブ２１１が目標開度に達していない状態であると考えられるため、先ず出力部１０４が現サンプル時の状態検知処理において算出された開度偏差を制御偏差とし（Ｓ３０１）、これを駆動回路２３へ出力する（Ｓ３０２）。制御偏差を受け付けた駆動回路２３は、当該制御偏差に基づいてＤＣモータ２１２を駆動させてバルブ２１１を開方向へ回動させる。制御偏差出力後、現サンプルを終えるまで、即ち現サンプルの開始時から６４ｍｓｅｃ経過するまで待機する（Ｓ３０３）。ここで、本実施の形態においては、サンプル移行時点、即ち状態検知処理が実行される時点をサンプルの開始時とする。なお、これに限定するものでなく、例えば状態検知処理の結果を取得した時点等をサンプル開始時点としてもよい。待機処理後、次サンプルへ移行すると共に、上述したステップＳ１と同様の状態検知処理が再度実行され（Ｓ３０４）、その後に判定部１０３は、現サンプルの状態検知処理の処理結果が所定の第１制御条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ３０５）。

【0037】

本実施の形態における第１制御条件は、ｒｅｆＣ＝０であり且つｅＳｉｇ＝０であること、または、ｒｅｆＣ＝０であり且つ、ｉｎＲａｎｇｅ＝１であり且つ、ｅＳｉｇ＝−１であることである。換言すると、第１制御条件は、符号の判定結果に示される符号が、当初サンプル時の符号の判定結果または直前のサンプル時の符号の判定結果と逆の符号となった、または、０であり、且つ、開度偏差の絶対値がしきい値Ａ以下であり、目標開度に変更がないことである。即ち、第１制御条件を満たすということは、実開度が目標開度に達したかまたはそれを不感帯Ａ範囲内で超えた状態となったことを示している。

【0038】

したがって、第１制御条件を満たしていると判定された場合（Ｓ３０５，ＹＥＳ）、図４に示されるステップＳ４の定常状態処理へ移行する。一方、第１制御条件を満たしていないと判定された場合（Ｓ３０５，ＮＯ）、判定部１０３は、現サンプルの状態検知処理の処理結果が所定の第２制御条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ３０６）。

【0039】

本実施の形態における第２制御条件は、ｅＳｉｇ＝−１である、または、ｒｅｆＣ＝１であることである。即ち、第１制御条件を満たさず、第２制御条件を満たす場合は、目標開度が変更されて再度処理をやり直す場合か、バルブ２１１が回動し過ぎて不感帯Ａを超えてしまった場合が想定される。一方、何れの制御条件も満たさないものは、未だにバルブ２１１が目標開度に到達していない場合が想定される。したがって、第２制御条件を満たしていると判定された場合には（Ｓ３０６，ＹＥＳ）、図４に示されるステップＳ３の過渡状態処理へ移行し、第２制御条件を満たしていないと判定された場合には（Ｓ３０６，ＮＯ）、ステップＳ３０１の開度偏差を制御偏差とする処理が再度実行される。

【0040】

以上のように、第１制御条件、第２制御条件に基づいた開度の判定を行うことにより、実開度が不感帯Ａ範囲内にあったとしても目標開度に未達であればバルブ２１１を開方向へ回動し続けることができる。これにより、バルブ２１１の戻りが生じたとしても、不感帯Ａにおける片側、即ち不感帯Ａにおける目標開度未満の閉方向側範囲内でバルブ２１１が留まる可能性を高めることができ、不感帯Ａ及びＢ内からの逸脱を低減することが可能となる。

【0041】

次に、バルブ閉鎖処理について図８を参照しつつ説明を行う。図８は、バルブ閉鎖処理を示すフローチャートである。バルブ閉鎖処理は、その移行時が符号ｅＳｉｇ＝−１であることから、バルブ開放処理と同様にバルブ２１１が目標開度に達していない状態であると考えられるため、バルブ２１１を回動させる処理であるが、その回動方向はバルブ開放処理とは逆に閉方向となる。したがって、バルブ閉鎖処理は、このバルブ２１１の回動方向が閉方向であることと、図８に示されるステップＳ４０５およびステップＳ４０６の判定処理以外、バルブ開放処理と同様であるため、ここでの判定処理以外の処理についてはその説明を省略する。

【0042】

図８に示されるように、ステップＳ３０４の状態検知処理がなされた後、判定部１０３は、現サンプルの状態検知処理の処理結果が所定の第３制御条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ４０５）。本実施の形態における第３制御条件は、ｒｅｆＣ＝０であり且つｅＳｉｇ＝０であること、または、ｒｅｆＣ＝０であり、ｉｎＲａｎｇｅ＝１であり且つ、ｅＳｉｇ＝１であることである。換言すると、第３制御条件は第１制御条件と同様に、符号の判定結果に示される符号が当初サンプル時の符号の判定結果または直前のサンプル時の符号の判定結果と逆の符号となった、または、０であり、且つ、開度偏差の絶対値がしきい値Ａ以下であり、目標開度に変更がないことである。したがって、第３制御条件を満たすということは、第１制御条件を満たす場合と同様、実開度が目標開度に達したか、またはそれを不感帯Ａ範囲内で超えた状態となったことを示している。

【0043】

したがって、第３制御条件を満たしていると判定された場合（Ｓ４０５，ＹＥＳ）、図４に示されるステップＳ４の定常状態処理へ移行する。一方、第３制御条件を満たしていないと判定された場合（Ｓ４０５，ＮＯ）、判定部１０３は、現サンプルの状態検知処理の処理結果が所定の第４制御条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ４０６）。

【0044】

本実施の形態における第４制御条件は、ｅＳｉｇ＝１である、または、ｒｅｆＣ＝１であることである。即ち、第３制御条件を満たさず、第４制御条件を満たす場合は、第１制御条件を満たさず第２制御条件を満たす場合と同様、目標開度が変更されて再度処理をやり直す場合か、バルブ２１１が回動し過ぎて不感帯Ａを超えてしまった場合が想定される。一方、何れの制御条件も満たさないものは、未だにバルブ２１１が目標開度に到達していない場合が考えられる。したがって、第４制御条件を満たしていると判定された場合には（Ｓ４０６，ＹＥＳ）、図４に示されるステップＳ３の過渡状態処理へ移行し、第４制御条件を満たしていないと判定された場合には（Ｓ４０６，ＮＯ）、ステップＳ３０１の開度偏差を制御偏差とする処理が再度実行される。

【0045】

以上のように、第３制御条件、第４制御条件に基づいた開度の判定を行うことにより、実開度が不感帯Ａ範囲内にあったとしても目標開度に未達であればバルブ２１１を閉方向へ駆動し続けることができる。これにより、バルブ２１１の戻りが生じたとしても、不感帯Ａにおける片側、即ち不感帯Ａにおける目標開度を超える開方向側範囲内でバルブ２１１が留まる可能性を高めることができ、バルブ開放処理と同様、不感帯Ａ及びＢ内からの逸脱を低減することが可能となる。

【0046】

次に、ゼロ状態処理について図９を参照しつつ説明を行う。図９は、ゼロ状態処理を示すフローチャートである。これに示されるようにゼロ状態処理は、符号ｅＳｉｇ＝０であることから、バルブ２１１が目標開度となった状態であると想定されるため、先ず出力部１０４が制御偏差＝０とし（Ｓ５０１）、これを駆動回路２３へ出力する（Ｓ５０２）。０の値の制御偏差を受け付けた駆動回路２３は、ＤＣモータ２１２の駆動を停止させてバルブ２１１を停止させる。制御偏差出力後以降のステップＳ３０３，Ｓ３０４の各処理は上述したバルブ開放処理やバルブ閉鎖処理と同様であるため、ここでの説明は省略する。状態検知処理が再度実行された後、判定部１０３は、現サンプルの状態検知処理の処理結果が所定の第５制御条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ５０５）。

【0047】

本実施の形態における第５制御条件は、ｒｅｆＣ＝０であり且つ、ｉｎＲａｎｇｅ＝１またはｅＳｉｇ＝０であることである。即ち、目標開度に変更がなく、実開度が不感帯Ａ内であるか、または実開度が目標開度であることである。したがって、第５制御条件を満たしていると判定された場合（Ｓ５０５，ＹＥＳ）、バルブ２１１を回動させる必要がないため、図４に示されるステップＳ４の定常状態処理へ移行する。一方、第５制御条件を満たしていないと判定された場合（Ｓ５０５，ＮＯ）、必ずｅＳｉｇ＝０以外（即ちｅＳｉｇ＝１または−１）、または、ｒｅｆＣ＝１であるため、不本意なバルブ２１１の回動により符号が０でなくなった、または目標開度に変更があったと想定される。したがって、この場合は図４に示されるステップＳ３の過渡状態処理へ移行する。

【0048】

次に、上述した定常状態処理についてその詳細を説明する。図１０は、定常状態処理を示すフローチャートである。定常状態処理では、定常状態として所定の制御条件を満たすまで制御偏差＝０を出力し続ける処理である。したがって、図１０に示されるステップＳ６０５の判定処理以外、上記のゼロ状態処理と同様であるため、ここでの当該判定処理以外の処理についてはその説明を省略する。図１０に示されるように、状態検知処理が再度実行された後、判定部１０３は、現サンプルの状態検知処理の処理結果が所定の第６制御条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ６０５）。

【0049】

本実施の形態における第６制御条件は、ｒｅｆＣ＝１またはｏｕｔＲａｎｇｅ＝１であることである。したがって、第６制御条件を満たしていると判定された場合（Ｓ６０５，ＹＥＳ）、目標開度が変更された、または、不本意なバルブ２１１の回動により実開度が現目標開度の不感帯Ｂを逸脱している場合が想定されるため、図４に示されるステップＳ３の過渡状態処理へ移行する。一方、第６制御条件を満たしていない判定された場合（Ｓ６０５，ＮＯ）、ステップＳ５０１の制御偏差を０とする処理が再度実行される。なお、ステップＳ６０５の判定処理後に、開度偏差を制御偏差とし、これを駆動回路２３へ出力した後にステップＳ３の過渡状態処理へ移行するようにしてもよい。また、ｒｅｆＣ＝１であっても目標開度が不感帯Ａ内である場合も考えられるため、第６制御条件を、ｒｅｆＣ＝１である場合はｉｎＲａｎｇｅ＝０であることとしてもよい。

【0050】

以上に説明した本実施の形態によれば、バルブ２１１を目標開度または当該目標開度を超えるまで回動駆動させる、即ち、実開度の不感帯Ａへの突入を不感帯Ａの片側のみで判定することにより、開度偏差の絶対値がしきい値Ａ以下となった段階、即ちバルブ２１１の実開度が不感帯Ａ内に達した段階で制御偏差を０とする制御方法と比較して、バルブ２１１の戻りに起因する不感帯Ａ及びＢからの逸脱を低減することが可能となる。したがって、ＤＣモータ２１２を再駆動する頻度を低減できるため、ＤＣモータ２１２の動作停止時間を引き延ばすことができ、延いては電力の消費、ＤＣモータ２１２の劣化等を抑制することが可能となる。これにより、スペックダウンした安価なモータ制御用電子部品を用いることもでき、コストの低減を実現することができる。

【0051】

また、目標開度を越えて不感帯Ａ内に留まる場合は、バルブ２１１の戻りにより実開度が目標開度に接近する。したがって、上記の制御方法と比較してその制御偏差を小さくすることができるため、不感帯Ａ及びＢ自体を狭く設定することができ、冷却水の制御性を、より向上させることが可能となる。

【0052】

なお、本実施の形態で説明したフローチャートは一例であって、バルブ２１１を目標開度または不感帯Ａの範囲内で当該目標開度を越えるまで回動駆動させる制御を実施できるものであれば、適宜処理ステップを変更および入れ替えてもよく、制御条件を変更してもよいことは言うまでもない。例えば、ｉｎＲａｎｇｅ、ｏｕｔＲａｎｇｅの判定を除き、制御偏差の符号が逆転した段階で制御偏差を０とするよう制御してもよい。この場合、制御偏差を０として次サンプルに移行した後にｉｎＲａｎｇｅ、ｏｕｔＲａｎｇｅの判定（または不感帯ＡおよびＢを用いた判定）を組み込んで不本意にバルブ２１１が回動したか否か等を判定してもよい。また、各種判定時にｒｅｆＣ＝１であっても、ｉｎＲａｎｇｅ＝１であれば目標開度が不感帯Ａ内にある可能性があるため、ｉｎＲａｎｇｅ＝１であればｒｅｆＣを０とみなすよう処理してもよい。

【0053】

本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。

【0054】

特許請求の範囲に記載のバルブ制御装置は、例えば前述の実施の形態におけるＥＣＵ３１に対応する。また、開度取得部は、例えば取得部１０１に対応し、偏差算出部は、例えば算出部１０２に対応する。符号判定部、偏差判定部および状態判定部は、例えば判定部１０３に対応し、偏差出力部は、例えば出力部１０４に対応する。駆動部は、例えば駆動回路２３に対応する。

【符号の説明】

【0055】

１ エンジン冷却システム、２３ 駆動回路、３１ ＥＣＵ、１０１ 取得部、１０２ 算出部、１０３ 判定部、１０４ 出力部、２１１ バルブ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】