内燃機関の制御装置
【課題】ＥＧＲＶの弁体であるＥＧＲバルブを支持固定するシャフトを回転駆動する電動モータへの供給電力をエンジンの運転状況に対応して通電制御する内燃機関のＥＧＲ制御装置において、消費電力の低減および燃費悪化の抑制を図る。
【解決手段】エンジンのアイドル運転（低負荷で、且つ低速回転）時に、電動モータＭへの電力供給（通電）をＯＦＦすることにより、リターンスプリング７の付勢力とオーバーターンスプリング８の付勢力とが釣り合う中立位置であるメカオープナ位置（Ｏ）にＥＧＲバルブ３が保持（付勢）される。つまりリターンスプリング７のスプリングトルクによってＥＧＲバルブ３をメカオープナ位置（Ｏ）に戻す（保持する）ことが可能となる。これにより、消費電力を低減することができるので、燃費悪化等の不具合の発生を抑制することができる。
【解決手段】エンジンのアイドル運転（低負荷で、且つ低速回転）時に、電動モータＭへの電力供給（通電）をＯＦＦすることにより、リターンスプリング７の付勢力とオーバーターンスプリング８の付勢力とが釣り合う中立位置であるメカオープナ位置（Ｏ）にＥＧＲバルブ３が保持（付勢）される。つまりリターンスプリング７のスプリングトルクによってＥＧＲバルブ３をメカオープナ位置（Ｏ）に戻す（保持する）ことが可能となる。これにより、消費電力を低減することができるので、燃費悪化等の不具合の発生を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御弁の弁体を回転駆動するモータへの供給電力を内燃機関の運転状況に対応して通電制御する内燃機関の制御装置に関するもので、特に排気制御弁の弁体を回転駆動するモータへの供給電力を内燃機関の運転状況に対応して通電制御する内燃機関の制御装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来より、内燃機関（エンジン）の燃焼室より排出される排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物：ＮＯｘ）の低減を図るという目的で、排気ガスの一部であるＥＧＲガスを排気通路から吸気通路へ再循環（還流）させるＥＧＲガスパイプと、このＥＧＲガスパイプを流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）とを備えた排気ガス循環装置（ＥＧＲシステム）が搭載されている。
このＥＧＲシステムは、図９および図１０に示したように、吸気通路に還流するＥＧＲガスの流量を、ＥＧＲＶの弁体であるバルブ１０１の開閉動作により調整（制御）するように構成されている。
また、ＥＧＲＶのバルブ１０１は、ＥＧＲガスパイプの途中に接続されたハウジング１０２に嵌合保持されるノズル１０３の内部（ＥＧＲガス流路１０４）に回転自在に収容されている。
【０００３】
そして、ハウジング１０２には、バルブ１０１の回転軸方向に延びる軸受け孔１０５が形成されている。
そして、ＥＧＲＶの弁軸であるシャフト１０６の一端部は、バルブ１０１を支持固定しており、また、シャフト１０６の他端部は、軸受け孔１０５を貫通して減速機構に接続している。
また、軸受け孔１０５内には、軸受け部材（ブッシュ１０７やボールベアリング１０８等）が設置されている。
また、ＥＧＲＶは、バルブ全閉時におけるＥＧＲガスの洩れ流量を低減するという目的で、バルブ１０１の外周端面全周に円環状の凹溝１０９を形成し、この凹溝１０９内にＣ字状のシールリング１１０を嵌め込んでいる。
【０００４】
また、ＥＧＲＶのバルブ１０１を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するアクチュエータは、動力源としての電動モータと、この電動モータの回転を２段減速してシャフト１０６を回転駆動する減速機構とを備えている。
減速機構は、図１１に示したように、電動モータの回転動力をバルブ１０１のシャフト１０６に伝達する３つの第１〜第３ギヤ１１１〜１１３によって構成されている。
第１ギヤ１１１は、電動モータのモータ軸に固定されている。
第２ギヤ１１２は、ハウジング１０２に圧入固定されたギヤ軸の外周に相対回転可能に設置されている。
第３ギヤ１１３は、バルブ１０１のシャフト１０６に固定されている。
ここで、一般的に、減速機構の構造上、第１、第２ギヤ１１１、１１２の歯面間、および第２、第３ギヤ１１２、１１３の歯面間に、所定の隙間（バックラッシュ）がないと、各第１〜第３ギヤ１１１〜１１３が円滑に作動しないようになっている。
【０００５】
ところで、ＥＧＲシステムは、電動モータへの通電を停止すると、リターンスプリング１１４の付勢力によりバルブ１０１がその全閉位置に戻される。このように、リターンスプリング１１４の付勢力によりバルブ１０１が全閉位置に保持されている場合、各ギヤの歯面間の隙間（バックラッシュ）によりバルブ１０１がガタ付く可能性がある。
特に、エンジンの高負荷または高回転時には、自動車等の車両やエンジン振動が、ＥＧＲＶのハウジング１０２に伝わり、３つの第１〜第３ギヤ１１１〜１１３が激しくガタ付く可能性がある。
なお、バルブ１０１がガタ付くと、各ギヤの歯面間で衝突や摩擦を繰り返すため、各ギヤの歯面が異常摩耗する可能性がある。
【０００６】
そこで、エンジン振動や車両振動による３つの第１〜第３ギヤのガタ付きを抑制して、各ギヤの歯面の異常摩耗を防止するという目的で、図１２および図１３に示したように、ＥＧＲＶの弁体であるバルブ１０１と、このバルブ１０１と一体回転可能に連結した第３ギヤ（バルブギヤ）と、バルブ１０１と第３ギヤを開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動する電動モータと、この電動モータへの通電停止時にバルブ１０１の全閉位置（Ｏ）よりも開弁側に制御上の全閉ポイント（Ａ）を設定し、バルブ１０１を全閉作動させる全閉制御時に、バルブ１０１が制御上の全閉ポイント（Ａ）で停止するように電動モータへの電力の供給を継続するモータ制御手段とを備えたＥＧＲ制御装置が公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。
このＥＧＲＶには、バルブ１０１を閉弁作動方向に付勢するリターンスプリングと、バルブを開弁作動方向に付勢するオーバーターンスプリングとが設置されている。
【０００７】
制御上の全閉ポイント（Ａ）とは、電動モータの駆動力とリターンスプリングの付勢力とが釣り合う中立位置のことである。
また、制御上の全閉ポイント（Ａ）から、バルブ１０１の全開位置（Ｃ）に至るまでの範囲を、電動モータへの供給電力を可変制御してバルブ１０１を開閉動作させることが可能なバルブ制御範囲（Ａ−Ｃ）としている。
モータ制御手段は、エンジン運転中におけるバルブ１０１の全閉制御時に、電動モータへの通電を停止するのではなく、バルブ１０１が制御上の全閉ポイント（Ａ）で停止するように電動モータへの通電を継続するように構成されている。これにより、全てのギヤに電動モータの駆動力とリターンスプリングの付勢力とが作用する。したがって、エンジン振動や車両振動による３つの第１〜第３ギヤのガタ付きを抑制することができるので、３つの第１〜第３ギヤの歯面の異常摩耗を防止することができる。
【０００８】
ところで、ＥＧＲＶは、バルブ１０１の凹溝１０９内に、Ｃ字状のシールリング１１０が嵌め込まれている。このようなＥＧＲＶにおいては、バルブ１０１の全閉位置（Ｏ）の前後にＥＧＲガス洩れ量の変化しない範囲（流量不感帯）がある。このため、モータ制御手段は、制御上の全閉ポイント（Ａ）を、流量不感帯の範囲（α°）内に設定している。 これによって、バルブ１０１の全閉制御時に、バルブ１０１の開度が、全閉位置（Ｏ）から微小開度だけ開弁した制御上の全閉ポイント（Ａ）となるように電動モータにトルクを発生させた場合であっても、シールリング自体の拡径方向の張力によってバルブ１０１の外周端面とノズル１０３のバルブシート面との間の隙間を完全にシールできる。したがって、バルブ１０１の全閉制御時におけるＥＧＲガス洩れ量をゼロにすることができる。
【０００９】
［従来の技術の不具合］
ところが、従来のＥＧＲ制御装置においては、エンジン運転中におけるバルブ１０１の全閉制御時に、ＥＧＲＶの弁体（バルブ）を制御上の全閉ポイント（中立位置）で保持する方法として、電動モータへの通電を継続して電動モータに保持トルクを発生させる必要があるので、電動モータへの消費電力が増加するという問題が生じる。
さらに、電動モータへの消費電力の増加に伴って燃費が悪化するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２８５１２３号公報
【特許文献２】特許第４６６１６６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、消費電力の低減および燃費悪化の抑制を図ることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明（内燃機関の制御装置）は、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路、およびこの流体流路を開閉するバルブを有する流体制御弁と、バルブを開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するモータと、このモータの動力をバルブに伝達する複数のギヤと、バルブを閉弁作動方向に付勢する第１付勢手段と、バルブを開弁作動方向に付勢する第２付勢手段と、内燃機関の運転状況に対応してモータへの供給電力を可変制御するモータ制御手段とを備えている。
流体制御弁は、バルブを全閉作動させる際に、流体流路を閉鎖可能な全閉範囲を有している。
また、流体制御弁は、モータへの通電停止時に、第１バルブ付勢手段の付勢力と第２バルブ付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置に保持（付勢）されるバルブ（弁体）を有している。
中立位置は、全閉範囲内に設定されている。
モータ制御手段は、内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、モータへの通電を停止する。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、モータへの通電を停止することにより、第１付勢手段の付勢力と第２付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置に流体制御弁のバルブが保持（付勢）される。つまり第１付勢手段の付勢力および第２付勢手段の付勢力によってバルブを中立位置に戻す（保持する）ことが可能となる。これにより、消費電力を低減することができるので、燃費悪化等の不具合の発生を抑制することができる。
なお、流体流路とは、内燃機関の燃焼室に供給される吸気が流れる吸気通路のことである。また、流体流路とは、内燃機関の燃焼室より排出される排気ガスが流れる排気通路のことである。
【００１４】
請求項２に記載の発明（内燃機関の制御装置）は、中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置を、制御上の全閉ポイントとしたとき、制御上の全閉ポイントを、流体制御弁の全閉範囲内に設定している。
モータ制御手段は、内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、制御上の全閉ポイントでバルブを保持するように、モータを通電する。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、モータを通電することにより、中立位置よりも開弁側にある制御上の全閉ポイントで流体制御弁のバルブが保持される。
これによって、複数のギヤのうちで噛み合う２つのギヤの歯面間の所定の隙間（バックラッシュ）を消すことができるので、振動による複数のギヤのガタ付きを抑制することができる。これにより、噛み合う２つのギヤ同士が衝突または摩擦を繰り返すことはない。したがって、各ギヤの歯面の異常摩耗（ギヤ摩耗）を防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、流体制御弁は、流体洩れ量が変化しない流量不感帯を有している。
ここで、流体制御弁の全閉範囲とは、流量不感帯の範囲のことである。
したがって、第１付勢手段の付勢力と第２付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置、および中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置である制御上の全閉ポイントは、流量不感帯の範囲内に設定されている。
請求項４に記載の発明によれば、流体制御弁は、バルブを回転自在（開閉自在）に収容するハウジングを有している。このハウジングの内部には、バルブにより開閉（開口面積が変更）される流体流路が形成されている。
なお、バルブの外形形状を円板状に形成しても良い。この場合、流体流路の断面形状は、バルブの外形形状に対応した形状にする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、流体制御弁は、例えば円筒状のハウジングの流路壁面と例えば円板状のバルブの外周端面との間に形成される隙間をシールする環状のシールリングを有している。
シールリングは、バルブ（の外周端面）に一体回転可能に装着されている。
なお、シールリングの外周に、ハウジングの流路壁面に摺接する摺動部を設けても良い。
また、例えば円板状のバルブの外周端面全周に、例えばＣ字状を含む円環状のシールリングを装着する環状溝を設けても良い。この環状溝とは、バルブの外周端面に周設された円周方向の凹溝のことである。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、ハウジングは、シールリングに摺接する部分に球面凹部を有している。
この球面凹部は、バルブの回転軸線上に形成される中心点を中心とした曲率半径を有する球面の一部で構成されている。
ここで、請求項１〜３に記載の発明で説明したように、中立位置または制御上の全閉ポイントが、流体洩れ量が変化しない流量不感帯の範囲（流体制御弁の全閉範囲）内に設定されているので、流体制御弁のバルブを全閉作動させる際の、流体洩れ量をゼロまたは極力少なくすることが可能となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、バルブは、ハウジングおよびシールリングを伴って、流体流路を流れる流体の流量を制御する流体流量制御弁の弁体を構成している。
請求項８に記載の発明によれば、複数のギヤは、バルブに一体回転可能に連結したバルブギヤを有している。
請求項９に記載の発明によれば、第１付勢手段として、バルブギヤまたはバルブに対して、バルブを中立位置に戻す方向（閉弁作動方向）に荷重を与えるコイル状の第１スプリングを採用している。
請求項１０に記載の発明によれば、第２付勢手段として、バルブギヤまたはバルブに対して、バルブを中立位置に戻す方向（開弁作動方向）に荷重を与えるコイル状の第２スプリングを採用している。
請求項７〜１０に記載の発明によれば、バルブを全閉作動させる際に、モータの動力をバルブに伝達する動力伝達機構の構成要素を成す各ギヤにモータの動力と第１スプリングまたは第２スプリングの付勢力とが作用する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】エンジン制御システムを示した構成図である（実施例１）。
【図２】ＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した断面図である（実施例１）。
【図３】アクチュエータを収容するハウジングのギヤ収容凹部を示した平面図である（実施例１）。
【図４】（ａ）、（ｂ）はエンジン停止時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図５】（ａ）、（ｂ）はアイドル運転（低負荷および低速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図６】（ａ）、（ｂ）はエンジン運転（低負荷〜中負荷）時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図７】（ａ）、（ｂ）はエンジン運転（高負荷または高速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図８】（ａ）はエンジンの運転状況（エンジン負荷等）に基づくＥＧＲＶ制御を示した図で、（ｂ）はＥＧＲＶ開度の変化を示したタイミングチャートである（実施例１）。
【図９】ＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した断面図である（従来の技術）。
【図１０】ＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した拡大図である（従来の技術）。
【図１１】（ａ）は３つの第１〜第３ギヤを示した平面図で、（ｂ）は各ギヤの歯面間に形成されるバックラッシュを示した拡大図である（従来の技術）。
【図１２】バルブの全閉制御時における制御上の全閉ポイントおよび電動モータによるバルブ制御範囲を示した説明図である（従来の技術）。
【図１３】（ａ）はバルブの全閉位置を示した説明図で、（ｂ）はＥＧＲＶの流量不感帯を示した説明図である（従来の技術）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、消費電力の低減および燃費悪化の抑制を図るという目的を、内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、モータへの通電を停止することで実現した。
また、内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置である制御上の全閉ポイントでバルブを保持するように、モータを通電することで、流路全閉範囲および流量不感帯の範囲内で、制御上の全閉ポイントでバルブが保持される。
【実施例１】
【００２２】
［実施例１の構成］
図１ないし図８は本発明の実施例１を示したもので、図１はエンジン制御システムを示した図で、図２はＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した図で、図３はアクチュエータを収容するハウジングのギヤ収容凹部を示した図である。
【００２３】
本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、内燃機関（エンジン）に供給される吸入空気（吸気）の流量を調整する電子スロットル装置と、エンジンから排出される排気ガス（排気）の一部であるＥＧＲガスをエンジンへ再循環（還流）させる排気ガス循環装置（ＥＧＲシステム）とを備えている。
なお、エンジンに、ＥＧＲシステムおよび電子スロットル装置の他に、エンジンから排出される排気ガスの圧力（排気圧）を利用して吸気を過給（圧縮）するターボチャージャを有する過給システムを搭載しても良い。
【００２４】
ここで、エンジンは、自動車等の車両のエンジンルーム内にＥＧＲシステムと共に設置されている。このエンジンは、複数の気筒（シリンダボア）を有する多気筒ガソリンエンジンが採用されている。但し、多気筒ガソリンエンジンに限定されず、直接噴射式の多気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用しても構わない。
また、エンジンは、各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸気が流れる吸気通路を形成する吸気管（吸気ダクト）と、各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを外部に排出する排気通路を形成する排気管（排気ダクト）と、ＥＧＲガスを排気通路から吸気通路へ還流させる排気ガス還流路（ＥＧＲガス流路）を形成する排気ガス還流管（ＥＧＲガスパイプＰ）とを備えている。
【００２５】
吸気ダクトには、エアクリーナ、電子スロットル装置、サージタンクおよびインテークマニホールド等が設置されている。なお、インテークマニホールドの集合部は、サージタンクに接続されている。また、インテークマニホールドの各分岐管の出口部は、エンジンの各気筒毎の吸気ポートにそれぞれ接続されている。また、吸気ダクトは、排気通路から導入されたＥＧＲガスを、エアクリーナで濾過された清浄な外気（新規吸入空気：新気）に合流させるＥＧＲガス合流部を備えている。
排気ダクトには、エキゾーストマニホールド、排気浄化装置（触媒）およびマフラ等が設置されている。なお、エキゾーストマニホールドの各分岐管の入口部は、エンジンの各気筒毎の排気ポートにそれぞれ接続されている。また、エキゾーストマニホールドの集合部は、エキゾーストパイプを介して排気浄化装置（触媒）に接続されている。また、排気ダクトは、ＥＧＲガスをＥＧＲシステムへ分岐させるＥＧＲガス分岐部を備えている。
【００２６】
ここで、ＥＧＲシステムは、内部にＥＧＲガス流路を形成するＥＧＲガスパイプＰと、ＥＧＲガスを冷却水と熱交換させて冷却するＥＧＲクーラＱと、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲガス流量制御弁（以下ＥＧＲＶと言う）と、このＥＧＲＶの弁体であるバタフライバルブ（以下ＥＧＲバルブと言う）３のシャフト（回転軸）６を回転駆動してＥＧＲバルブ３を開閉動作させるアクチュエータと、ＥＧＲバルブ３を閉弁作動方向または開弁作動方向に付勢するスプリングＳＰと、アクチュエータの動力源である電動モータＭを通電制御するエンジン制御ユニット（電子制御装置：以下ＥＣＵと言う）１０とを備えている。
【００２７】
ＥＧＲＶは、エンジンの各気筒毎の燃焼室に供給する吸入空気の全流量に対するＥＧＲガス量の比率であるＥＧＲ率を制御するＥＧＲガス制御弁である。このＥＧＲＶは、ＥＧＲガスパイプＰの途中に結合されるハウジング（バルブボディ）１と、このハウジング１をＥＧＲガスの熱から保護するためのノズル２と、このノズル２の内部に回転自在に収容されるＥＧＲバルブ３と、このＥＧＲバルブ３の外周のシールリング溝（環状溝）４に嵌め込まれたシールリング５と、ＥＧＲバルブ３を支持固定するシャフト６とを備えている。
スプリングＳＰは、ＥＧＲバルブ３を閉弁作動方向に付勢するリターンスプリング７と、ＥＧＲバルブ３を開弁作動方向に付勢するオーバーターンスプリング８と、リターンスプリング７とオーバーターンスプリング８との結合部を逆Ｕ字状に折り曲げることで形成されるＵ字フック部９とを備えている。
【００２８】
アクチュエータは、電力の供給を受けるとＥＧＲバルブ３を駆動する動力を発生する電動モータＭと、この電動モータＭの回転を減速してＥＧＲバルブ３のシャフト６に伝達する減速機構と、ＥＧＲバルブ３のシャフト６の回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。
減速機構は、電動モータＭのモータシャフト（モータ出力軸）１１に連動して回転する３つの第１〜第３減速ギヤと、モータシャフト１１に対して並列配置された１つの中間ギヤシャフト（支持軸）１２とを備えている。また、３つの第１〜第３減速ギヤは、ピニオンギヤ（モータギヤ）１３、中間ギヤ１４および出力ギヤ（バルブギヤ、最終ギヤ）１５等によって構成されている。
なお、ＥＧＲシステムおよびＥＧＲＶの詳細は後述する。
【００２９】
エンジンのエンジン本体（シリンダブロックおよびシリンダヘッド）には、吸気バルブによって開閉される吸気ポート、および排気バルブによって開閉される排気ポートが形成されている。
エンジンの各気筒（シリンダヘッド）には、各気筒毎の燃焼室内に燃料を噴射供給するインジェクタ、および各気筒毎の燃焼室内の混合気を点火するためのスパークプラグが取り付けられている。
また、エンジンの各気筒（シリンダブロック）の内部には、複数の燃焼室（シリンダボア）がそれぞれ形成されている。各シリンダボア内には、連接棒を介して、クランクシャフトに連結されたピストンがその往復移動方向に摺動自在にそれぞれ支持されている。
ここで、エアクリーナは、インレットダクト（外気導入ダクト）の上流端で開口した外気導入口より空気導入通路に導入される外気（吸気）を濾過するフィルタエレメント（濾過エレメント）を有している。
そして、エアクリーナの出口端は、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークダクトを介して、電子スロットル装置のスロットルボディに接続している。
【００３０】
ここで、電子スロットル装置は、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成する筒状のスロットルボディ、このスロットルボディの内部（スロットルボア）に回転自在（開閉自在）に収容されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６のシャフト（回転軸）を回転駆動してスロットルバルブ１６を開閉動作させるアクチュエータとを備えている。この電子スロットル装置は、スロットルバルブ１６の開閉動作により吸気の流量を調整する空気流量調整装置である。
アクチュエータは、電力の供給を受けるとスロットルバルブ１６を駆動する動力を発生する電動モータ１７と、この電動モータ１７の回転を減速してスロットルバルブ１６のシャフトに伝達する減速機構と、スロットルバルブ１６のシャフトの回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。
なお、電動モータ１７は、ＥＣＵ１０によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３１】
次に、本実施例のＥＧＲシステムの詳細を図１ないし図８に基づいて簡単に説明する。 ＥＧＲシステムは、ＥＧＲガスパイプＰ、ＥＧＲクーラＱ、ＥＧＲＶ（ハウジング１、ノズル２、ＥＧＲバルブ３、シャフト６）、アクチュエータ、リターンスプリング７、オーバーターンスプリング８、回転角度検出装置を備えている。このＥＧＲシステムは、ＥＧＲバルブ３が開弁している間、エンジンの排気ガスが、ＥＧＲガスパイプＰを経由しＥＧＲガスとして吸気通路へ戻される。
ＥＧＲガスパイプＰは、エンジンの排気ガスを排気通路（ＥＧＲガス分岐部）から吸気通路（ＥＧＲガス合流部）へ還流させる排気ガス還流管である。このＥＧＲガスパイプＰの内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通する排気ガス流路（ＥＧＲガス流路）が形成されている。
【００３２】
ＥＧＲＶは、排気ガス還流路（ＥＧＲガス流路）２１、２２を介して、排気通路から吸気通路へ還流されるＥＧＲガスの流量（ＥＧＲガス量）をＥＧＲバルブ３の開閉動作（ＥＧＲガス流路２１、２２の開口面積を変更すること）により調整（制御）する。
ＥＧＲＶのハウジング１は、耐熱性の金属により形成されており、このハウジング１の前後（上流側および下流側）に配置される例えばＥＧＲガスパイプＰ（あるいは排気ダクトのＥＧＲガス分岐部または吸気ダクトのＥＧＲガス合流部）に締結ボルトを用いて締め付け固定されている。このハウジング１は、ＥＧＲバルブ３およびシャフト６を全閉位置から全開位置に至るまで回転方向に開閉自在（回転自在）に保持するバルブボディである。
【００３３】
ハウジング１およびノズル２の内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通するＥＧＲガス流路２１、２２がそれぞれ形成されている。
ＥＧＲガス流路２１、２２は、排気ダクトのＥＧＲガス分岐部から吸気ダクトのＥＧＲガス合流部へＥＧＲガスを還流させる排気ガス流路（流体流路、ハウジング１の内部流路）である。なお、ＥＧＲガス流路２１は、ＥＧＲガス流路２２よりもＥＧＲガス流方向の上流側（または下流側）に形成されている。
また、ハウジング１には、シャフト６を回転方向に摺動自在に支持する軸受け部材（ダストシール２３、ブッシング２４、オイルシール２５およびボールベアリング２６等）の周囲を周方向に取り囲む円筒状の軸受保持部が設けられている。
【００３４】
軸受保持部の内部には、シャフト６の回転軸方向に延びる軸受け孔３１が設けられている。なお、軸受け孔３１の内部に侵入した排気ガス中に含まれる不純物（燃焼残滓やカーボン等の微粒子）を、例えば吸気負圧を利用してＥＧＲバルブ３よりもＥＧＲガス流方向の下流側のＥＧＲガス流路（または吸気通路）に戻すための連通孔３２を形成しても良い（図９参照）。この場合に、ダストシール２３を廃止できる。
また、ハウジング１には、例えば軸受け孔３１および軸受け部材の周囲に形成される冷却水流路３３にエンジン冷却水を流入させるための２つの冷却水パイプ３４、３５が接続されている。
【００３５】
ＥＧＲバルブ３は、耐熱性の金属により円板形状に形成されており、シャフト６の回転軸方向の一端部（後述する）に溶接固定されている。
ＥＧＲバルブ３の外周端面には、円環状のシールリング溝４が円周方向に連続して形成されている。このシールリング溝４の内部には、シールリング５が嵌め込まれている。このシールリング５は、耐熱性の金属により円環形状またはＣ字形状に形成されている。
ＥＧＲＶのシャフト６は、耐熱性の金属により形成されており、ハウジング１の軸受け孔３１の内部に回転自在または摺動自在に収容されている。このシャフト６は、ＥＧＲＶの弁軸（回転軸）であって、アクチュエータの動力（後述する電動モータＭのトルク）により回転駆動される。
【００３６】
シャフト６は、ハウジング１の軸受け孔３１を貫通して、ＥＧＲバルブ３の回転軸方向に延びる軸方向部を有している。この軸方向部は、ハウジング１の軸受け孔３１の内部に挿入されている。
シャフト６の回転軸方向の一端部には、ハウジング１の軸受保持部の開口端面からＥＧＲガス流路２１、２２の内部に向かって突出する第１突出部が設けられている。なお、第１突出部には、ＥＧＲバルブ３が溶接固定されている。
また、シャフト６の回転軸方向の他端部には、ハウジング１の軸受保持部の開口端面から減速ギヤ収納空間の内部に向かって突出する第２突出部が設けられている。
【００３７】
アクチュエータは、ＥＧＲバルブ３を開閉動作させるバルブ駆動装置として使用される。このアクチュエータは、ＥＧＲバルブ３を開弁方向または閉弁方向に駆動する電動モータＭと、この電動モータＭの回転を２段減速してシャフト６に伝達する減速機構（動力伝達機構）と、ＥＧＲＶのバルブ開度を検出する回転角度検出装置と、これらの各構成部品を収容するアクチュエータケースとを備えている。
アクチュエータケースは、電動モータＭを収容保持するモータ収容凹部を有するモータハウジング４１と、減速機構を回転自在に収容するギヤ収容凹部を有するギヤハウジング４２と、このギヤハウジング４２のギヤ収容凹部との間にギヤ収納空間を形成すると共に、ギヤ収容凹部の開口側を塞ぐセンサカバー４３とを備えている。
モータハウジング４１およびギヤハウジング４２は、ハウジング１の外壁部に一体的に形成されている。また、センサカバー４３は、電気絶縁性に優れる合成樹脂によって形成されている。
【００３８】
電動モータＭは、モータハウジング４１のモータ収容凹部内に収容保持されている。
減速機構は、電動モータＭのモータシャフト１１の外周に圧入固定されたピニオンギヤ１３、このピニオンギヤ１３と噛み合って回転する中間ギヤ１４、およびこの中間ギヤ１４と噛み合って回転する出力ギヤ１５等によって構成されている。なお、３つの第１〜第３減速ギヤ１３〜１５は、ギヤハウジング４２のギヤ収容凹部内において回転自在に収容されている。
中間ギヤ１４は、中間ギヤシャフト１２の外周に回転自在に嵌め合わされている。この中間ギヤ１４の外周には、ピニオンギヤ１３と噛み合う複数の凸状歯（大径ギヤ歯）、および出力ギヤ１５と噛み合う複数の凸状歯（小径ギヤ歯）が形成されている。
【００３９】
出力ギヤ１５は、合成樹脂によって一体的に形成されている。この出力ギヤ１５の外周側には、円弧状の歯形成部４４が一体的に形成されている。この歯形成部４４の外周には、中間ギヤ１４の凸状歯と噛み合う複数の凸状歯（扇状の出力ギヤ歯）４５が所定の角度分だけ扇状に形成されている。
出力ギヤ１５の内周部には、合成樹脂製のロータ４６が一体的に形成されている。このロータ４６の内部には、金属製のバルブギヤプレート４７がインサート成形されている。これにより、出力ギヤ１５は、バルブギヤプレート４７を介して、シャフト６の回転軸方向の他端部（第２突出部）に回り止めされた状態で固定されている。
【００４０】
スプリングＳＰは、ハウジング１の外壁面であるギヤハウジング４２の環状凹部５１の底面（スプリング座部）と出力ギヤ１５の環状凹部５２の底面（スプリング座部）との間に渦巻き状に巻装された２つの第１、第２コイルを有している。
第１コイルは、出力ギヤ１５に対して、ＥＧＲバルブ３を閉弁作動方向に付勢する付勢力（バネ荷重、スプリング力）を発生するリターンスプリング（第１付勢手段）７である。このリターンスプリング７は、ＥＧＲバルブ３を、全開位置から中立位置まで戻す方向（閉弁作動方向）に付勢する第１スプリング（コイルスプリング）である。
第２コイルは、出力ギヤ１５に対して、ＥＧＲバルブ３を開弁作動方向に付勢する付勢力（バネ荷重、スプリング力）を発生するオーバーターンスプリング（第２付勢手段）８である。このオーバーターンスプリング８は、ＥＧＲバルブ３を、中立位置を通り越した位置から中立位置まで戻す方向（開弁作動方向）に付勢する第２スプリング（コイルスプリング）である。
【００４１】
スプリングＳＰは、リターンスプリング７の一端部（図示左端部）とオーバーターンスプリング８の他端部（図示右端部）とを異なる方向に巻き込み、リターンスプリング７の他端部（図示右端部）とオーバーターンスプリング８の一端部（図示左端部）とを結合して一体化した１本のコイルスプリングである。
リターンスプリング７の軸線方向の一端側（ハウジング側）には、ギヤハウジング４２のスプリング座部に接触する円環状の第１コイル端部が設けられている。
オーバーターンスプリング８の軸線方向の他端側（出力ギヤ側）には、出力ギヤ１５のスプリング座部に接触する円環状の第２コイル端部が設けられている。
【００４２】
ここで、リターンスプリング７の軸線方向の他端部とオーバーターンスプリング８の軸線方向の一端部とを結合する結合部には、エンジン停止時、あるいは電動モータＭへの電力の供給を停止した時に、ギヤハウジング４２に一体的に形成されたブロック状のオープナストッパ５３に保持されるＵ字フック部９が設けられている。
スプリングＳＰは、第１コイル端部の端末部からその接線方向に突出する第１フック部５４、第２コイル端部の端末部からその半径方向の外側に向けて延びる第２フック部５５を有している。
第１フック部５４は、ギヤハウジング４２に設けられる第１係止部６１に保持されている。また、第２フック部５５は、出力ギヤ１５に設けられる第２係止部６２に保持されている。
【００４３】
次に、本実施例のハウジング１、ノズル２、ＥＧＲバルブ３および出力ギヤ１５の詳細を図１ないし図８に基づいて説明する。
ハウジング１には、スプリングＳＰのリターンスプリング７の第１フック部５４を係止するブロック状の第１係止部６１が形成されている。また、出力ギヤ１５には、スプリングＳＰのオーバーターンスプリング８の第２フック部５５を係止するブロック状の第２係止部６２が形成されている。
ハウジング１は、ダストシール２３、ブッシング２４、オイルシール２５およびボールベアリング２６等の軸受け部材を保持する軸受保持部を備えている。この軸受保持部は、内部に軸受け孔３１が形成された円筒状の第１ボス部（ブロック）６３を有している。この第１ボス部６３は、ハウジング１の外壁面であるギヤハウジング４２の底面からギヤ収納空間内に突出するように設けられている。
そして、第１ボス部６３は、軸受け部材（特にボールベアリング２６等）を介して、ＥＧＲバルブ３のシャフト６を回転自在に軸支している。また、第１ボス部６３の外径は、スプリングＳＰのリターンスプリング７の内径よりも小さい寸法に設定されている。そして、第１ボス部６１の外周部は、リターンスプリング７のコイル内径をガイド（保持）するスプリング内周ガイドとしての機能を有している。
【００４４】
出力ギヤ１５のロータ４６には、内部に２面幅（シャフト６の空回りを防ぐ構造、回り止め構造）を有する貫通孔が形成されたバルブギヤプレート４７がインサート成形されている。出力ギヤ１５は、内部にロータ４６が一体化された円筒状の第２ボス部（ブロック）６４を有している。この第２ボス部６４は、歯形成部４４の内周部からハウジング側に突出するように設けられている。
そして、第２ボス部６４の外径は、スプリングＳＰのオーバーターンスプリング８の内径よりも小さい寸法に設定されている。そして、第２ボス部６４の外周部は、オーバーターンスプリング８のコイル内径をガイド（保持）するスプリング内周ガイドとしての機能を有している。
【００４５】
ハウジング１には、円筒状のノズル２の周囲を円周方向に取り囲むと共に、ノズル２の外周を嵌合保持する円筒状のノズル嵌合部６５が設けられている。
ノズル２は、ハウジング１のノズル嵌合部６５の内周に圧入固定されている。なお、ハウジング１およびノズル２の内部には、ＥＧＲガス流路２１、２２が形成されている。
ＥＧＲガス流路２１、２２は、排気ダクトのＥＧＲガス分岐部から吸気ダクトのＥＧＲガス合流部へＥＧＲガスを還流させる排気ガス流路（流体流路）である。このＥＧＲガス流路２１、２２は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通している。
ここで、ノズル２は、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４に嵌め込まれたシールリング５が摺接する部分（内周面）に球面凹部６６を設けている。この球面凹部６６は、ＥＧＲバルブ３の回転軸線上に形成される中心点（ＥＧＲバルブ３の回転中心位置）を中心とした曲率半径を有する球面の一部で構成されている。
【００４６】
出力ギヤ１５の外周部には、全閉側ストッパ部６７が設けられている。この全閉側ストッパ部６７は、ＥＧＲバルブ３が全閉側限界位置を越えて閉弁作動方向に回転変位した際に、ギヤハウジング４２に一体的に形成されたブロック状の全閉側ストッパ６８に機械的に係止される。全閉側ストッパ６８は、ＥＧＲバルブ３等の可動部材（シャフト６および出力ギヤ１５）の閉弁作動方向の回転動作範囲を規制する第１規制部として利用されている。これにより、出力ギヤ１５の全閉側ストッパ部６７が全閉側ストッパ６８に当接した際に、ＥＧＲバルブ３等の可動部材のこれ以上の閉弁作動方向への回転変位が規制される。
なお、本実施例では、全閉側ストッパ６８によって規制される最大全閉開度を、中立位置（Ｏ）をθ＝０°としたとき、中立位置（Ｏ）から微少開度（例えばθ＝−１７°程度）だけ閉弁作動方向に開弁した開度（バルブ位置）に設定している。
【００４７】
また、出力ギヤ１５の外周部には、全開側ストッパ部（図示せず）が設けられている。この全開側ストッパ部は、ＥＧＲバルブ３が全開側限界位置を越えて開弁作動方向に回転変位した際に、ギヤハウジング４２に一体的に形成されたブロック状の全開側ストッパ（図示せず）に機械的に係止される。全開側ストッパは、ＥＧＲバルブ３等の可動部材（シャフト６および出力ギヤ１５）の開弁作動方向の回転動作範囲を規制する第２規制部として利用されている。これにより、出力ギヤ１５の全開側ストッパ部が全開側ストッパに当接した際に、ＥＧＲバルブ３等の可動部材のこれ以上の開弁作動方向への回転変位が規制される。
なお、本実施例では、全開側ストッパによって規制される最大全開開度（全開位置）を、中立位置（Ｏ）をθ＝０°としたとき、中立位置（Ｏ）から所定の開度（例えばθ＝＋６０〜９０°、望ましくはθ＝＋７０°程度）だけ開弁作動方向に開弁した開度（バルブ位置）に設定している。
【００４８】
ＥＧＲバルブ３は、中立位置であるメカオープナ位置（Ｏ）または制御上の全閉ポイントである制御全閉位置（Ａ）から全開位置に至るまでの動作可能範囲で回転動作されることで、ＥＧＲガス流路２１、２２の開口面積を変更してＥＧＲ率を調整する。
ＥＧＲバルブ３の外周端面には、シールリング５を装着するシールリング溝４が全周に形成されている。
シールリング５は、その外周側部が、ＥＧＲバルブ３の外周端面より径方向外側に突出した状態で、内周側部がシールリング溝４内を径方向、軸線方向および円周方向に移動できるようにシールリング溝４の内部に嵌め込まれて保持されている。
【００４９】
したがって、本実施例のＥＧＲＶは、エンジン停止時またはＥＧＲガスを導入しない時（ＥＧＲカット時）に、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４に嵌め込まれたシールリング５の軸線方向に対して直交する径方向（拡径方向）の張力を利用して、ノズル２の内径面（球面凹部６６のバルブシート面）とＥＧＲバルブ３の外周端面との間に形成される隙間を密閉（シール）するように構成されている。
ここで、本実施例のＥＧＲＶは、ＥＧＲバルブ３を全閉作動させる際に、ＥＧＲガス流路２１、２２を気密的に閉鎖可能な流路全閉範囲を有している。また、ＥＧＲＶは、ＥＧＲバルブ３の開閉作動時に、ＥＧＲガス洩れ量が変化しない流量不感帯を有している。
なお、流路全閉範囲とは、球面凹部６６の形成区間に相当する流量不感帯の範囲のことである。
【００５０】
ここで、本実施例のＥＧＲＶは、シャフト６を回転駆動することで、ＥＧＲバルブ３を開閉動作させるアクチュエータを備えている。このアクチュエータの動力源である電動モータＭは、ＥＣＵ１０によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
モータ駆動回路は、ＥＣＵ１０のマイクロコンピュータより与えられる出力信号（例えばＰＷＭ信号のデューティ比）に対してして電動モータＭへの供給電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）を可変制御する。
【００５１】
ここで、アクチュエータ、特に電動モータＭは、ＥＣＵ１０によって通電制御されるように構成されている。
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよび各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。このＥＣＵ１０は、エアフロメータ７１、クランク角度センサ７２、アクセル開度センサ７３、スロットル開度センサ７４、ＥＧＲＶ開度センサ７５、冷却水温度センサおよび排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等の各種センサからのセンサ出力信号が、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００５２】
マイクロコンピュータは、エアフロメータ７１より出力されるセンサ出力信号（ＡＦＭ信号）またはスロットル開度センサ７４より出力されるセンサ出力信号（スロットル開度信号）に基づいて、エンジンの吸気ダクトを流れる新気量を計測（算出）し、この算出した新気量を各種エンジン制御（例えばＥＧＲバルブ３の開度制御：ＥＧＲＶ開度制御）に使用する。
また、マイクロコンピュータは、ＥＧＲＶ開度センサ７５より出力されるセンサ出力信号（ＥＧＲＶ開度信号）に基づいて、エンジンの吸気ダクトに還流するＥＧＲガス量を計測（算出）し、この算出したＥＧＲガス量を各種エンジン制御（例えばスロットルバルブ１６の開度制御：スロットル開度制御）に使用する。
【００５３】
マイクロコンピュータは、エンジンの運転状況（例えばエアフロメータ７１のＡＦＭ信号から測定された吸入空気量、クランク角度センサ７２のＮＥパルス信号から測定されたエンジン回転速度、アクセル開度センサ７３またはスロットル開度センサ７４のエンジン負荷信号）に対応して目標ＥＧＲＶ開度を決定し、ＥＧＲＶ開度センサ７５のＥＧＲＶ開度信号から測定されたＥＧＲＶ開度と目標ＥＧＲＶ開度との偏差がなくなるように、電動モータＭを駆動するモータ駆動回路に与えるＰＷＭ信号のデューティ比に対して、ＰＩＤ制御（比例積分微分制御）によりフィードバック制御を行うように構成されている。
【００５４】
エアフロメータ７１は、エンジンの各気筒の燃焼室に吸い込まれる新気量を検出する空気量検出手段である。
クランク角度センサ７２は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出する回転角度検出手段である。このクランク角度センサ７２は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。
また、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ７２より出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段として機能する。
【００５５】
アクセル開度センサ７３は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するエンジン負荷検出手段である。
回転角度検出装置は、マグネットロータの回転角度を測定してスロットルバルブ１６のシャフトの回転角度に相当するスロットル開度を検出するスロットル開度センサ（エンジン負荷検出手段）７４として使用される。マグネットロータは、スロットルバルブ１６に一体回転可能に連結されている。
【００５６】
回転角度検出装置は、マグネットロータの回転角度を測定してＥＧＲバルブ３のシャフト６の回転角度に相当するＥＧＲＶ開度を検出するＥＧＲＶ開度センサ（バルブ位置検出手段）７５として使用される。マグネットロータは、ＥＧＲバルブ３に一体回転可能に連結されている。具体的には、ＥＧＲバルブ３のシャフト６の第２突出部に固定された出力ギヤ１５の内周部にマグネットロータがインサート成形により固定されている。
マグネットロータは、ＥＧＲＶ開度センサ７５へ磁束を与える一対のマグネット７６、およびこのマグネット７６から放出された磁束（磁界）をＥＧＲＶ開度センサ７５に対して集中させるヨーク７７等によって構成されている。
【００５７】
ＥＧＲＶ開度センサ７５は、マグネットロータ（一対のマグネット７６、ヨーク７７）の回転方向への移動に伴って変化する磁束を検出する非接触式の磁気検出素子である半導体ホール素子を有している。この半導体ホール素子には、マグネットロータ、特に一対のマグネット７６の磁極面から印加される磁界の磁束密度（磁束の量）や磁界の強さを感磁する感磁面が設けられている。
そして、ＥＧＲＶ開度センサ７５は、センサカバー４３のセンサ搭載部からギヤハウジング４２のギヤ収容凹部底面側に突出するように設置されている。このＥＧＲＶ開度センサ７５は、半導体ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応した電圧信号（アナログ信号）をＥＣＵ１０へ向けて出力するホールＩＣを主体として構成されている。
なお、ホールＩＣの代わりに、ホール素子単体、磁気抵抗素子等の非接触式の磁気検出素子を使用しても良い。
【００５８】
ここで、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３を全閉した全閉開度の状態、すなわち、電動モータＭへの電力の供給を停止した際にスプリングＳＰの付勢力によってＥＧＲバルブ３が付勢されるバルブ停止位置をメカオープナ位置（Ｏ）としてマイクロコンピュータのメモリに格納している。
なお、本実施例では、リターンスプリング７の付勢力とオーバーターンスプリング８の付勢力とが釣り合った中立位置が、電動モータＭへの電力の供給を停止した際にＥＧＲバルブ３が付勢されるメカオープナ位置（Ｏ）となる。
【００５９】
ここで、本実施例のＥＧＲＶは、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４内に、自身の拡径方向の張力を利用してノズル２の球面凹部６６に対するシール機能を持つＣ字状のシールリング５を組み合わ（嵌め合わ）せたバルブ構造を採用している。
このようなＥＧＲＶにおいては、シールリング自身の拡径方向の張力による伸びと、ノズル２の球面凹部６６とにより、メカオープナ位置（Ｏ）の近傍（中立位置の前後：例えば±２．５〜５．５°、あるいは±３．０〜５．０°、あるいは±３．５°程度）にＥＧＲガス洩れ量（流体流量、流体洩れ量、ＥＧＲ量）の変化しない範囲（流量不感帯）がある。
これは、ノズル２の内周面に、流路全閉範囲および流量不感帯の全領域に渡って、シールリング５の摺動部が接触可能な球面凹部６６が形成されており、ＥＧＲバルブ３のバルブ位置がメカオープナ位置（Ｏ）より外れても、ノズル２の球面凹部６６を通り抜けるまでは、ノズル２の球面凹部６６のバルブシート面にシールリング５の摺動部が密着し続けることができるからである。
【００６０】
メカオープナ位置（Ｏ）とは、電動モータＭへの通電停止時に、リターンスプリング７の付勢力とオーバーターンスプリング８の付勢力とによって付勢（保持）されるＥＧＲバルブ３のバルブ位置、つまり電動モータＭへの通電停止時に、リターンスプリング７の付勢力（第１スプリングトルク）とオーバーターンスプリング８の付勢力（第２スプリングトルク）とが釣り合う中立位置のことである。
制御全閉位置（Ａ）とは、中立位置であるメカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向にＥＧＲバルブ３が回転変位したバルブ位置のことである。
【００６１】
また、ＥＧＲバルブ３の全開位置とは、ノズル２の内周面とＥＧＲバルブ３の外周端面との間の隙間が最大となる位置で、且つＥＧＲガス流路２１、２２を流れるＥＧＲガス量が最大となるバルブ開度のことである。
そして、ＥＣＵ１０は、制御全閉位置（Ａ）を、流路全閉範囲内および流量不感帯の範囲内に設定している。本実施例では、制御全閉位置（Ａ）を、不感帯最大開度に設定している。
【００６２】
［実施例１の制御方法］
次に、本実施例の内燃機関のＥＧＲ制御装置の制御方法を図１ないし図８に基づいて簡単に説明する。ここで、図４はエンジン停止時のＥＧＲＶ開度を示した図で、図５はアイドル運転（低負荷、低速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した図で、図６はエンジン運転（低負荷〜中負荷）時のＥＧＲＶ開度を示した図で、図７はエンジン運転（高負荷、高速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した図である。また、図８（ａ）はエンジンの運転状況（エンジン負荷等）に基づくＥＧＲＶ制御を示した図で、図８（ｂ）はＥＧＲＶ開度の変化を示したタイミングチャートである。
【００６３】
ここで、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、エンジンの運転状況に対応してＥＧＲ率が最適値となるように、ＥＧＲＶのバルブ開度を可変制御する。
具体的には、ＥＧＲＶ開度センサ７５より出力されるセンサ出力信号（ＥＧＲＶ開度信号、ＥＧＲＶ実開度）が、エンジン運転状況（特にクランク角度センサ７２のＮＥパルス信号から測定されたエンジン回転速度、アクセル開度センサ７３またはスロットル開度センサ７４のエンジン負荷信号）に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率）に相当する目標ＥＧＲ開度と一致するように、ＥＧＲバルブ３のシャフト６を駆動する電動モータＭへの供給電力をフィードバック制御する。
【００６４】
（１）エンジン停止時
ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、電動モータＭへの通電をオフ（ＯＦＦ）する。
このように、ＥＧＲバルブ３を駆動する電動モータＭへの電力供給が成されていない場合には、バルブ停止位置、つまりメカオープナ位置（Ｏ）に、スプリングＳＰの付勢力（第１、第２スプリングトルク）によってＥＧＲバルブ３が付勢される。
ここで、メカオープナ位置（Ｏ）は、流路全閉範囲内および流量不感帯の範囲内に設定されている。本実施例では、メカオープナ位置（Ｏ）が、球面凹部６６の一方側（閉弁側）の限界点Ｘと球面凹部６６の他方側（開弁側）の限界点Ｙとの中間点に設定されている。
したがって、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４に嵌め込まれたシールリング５の摺動部が、ハウジング１のノズル嵌合部６５に嵌合保持されるノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に密着することで、ＥＧＲガス流路２１、２２が閉鎖される。これにより、ＥＧＲガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気に混入しない（ＥＧＲカット）。
【００６５】
（２）アイドル運転時
ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、エンジンの運転状況に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率、目標ＥＧＲ開度）を演算する。 ここで、エンジン負荷が低負荷で、且つエンジン回転速度が低速回転の領域、つまりアイドル運転時には、エンジンの燃焼を安定させるために、ＥＧＲガスの導入を止める。
この場合も、エンジン停止時と同様に、電動モータＭへの通電をオフ（ＯＦＦ）する。これにより、スプリングＳＰの付勢力（第１、第２スプリングトルク）によってメカオープナ位置（Ｏ）、すなわち、電動モータＭへの通電停止時に第１スプリングトルクと第２スプリングトルクとが釣り合う中立位置にＥＧＲバルブ３が付勢される。
【００６６】
したがって、ＥＧＲバルブ３と一体回転可能に装着されたシールリング５の摺動部が、ノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に密着することで、ＥＧＲガス流路２１、２２が閉鎖される。これにより、ＥＧＲガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気に混入しない（ＥＧＲカット）。
このとき、電動モータＭの駆動力（モータトルク）が、３つの第１〜第３減速ギヤに作用していないので、噛み合う２つの減速ギヤのうちの一方の減速ギヤの歯面が、他方の減速ギヤの歯面に押し付けられず、各減速ギヤに自由度があるため、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間（ピニオンギヤ１３と中間ギヤ１４との歯面間、および中間ギヤ１４と出力ギヤ１５との歯面間）のバックラッシュが大きくなる。
【００６７】
（３）エンジン運転時（ＥＧＲガス導入時）
次に、ＥＣＵ１０は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンが所定の運転領域（例えば低負荷〜中負荷で、且つ低速回転〜中速回転の領域）に入ると、この運転領域（エンジン負荷およびエンジン回転速度）に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率、目標ＥＧＲ開度）を演算する。
このとき、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３が所定のバルブ開度以上に開弁するように開弁作動させる。なお、制御目標値は、例えば全開位置（Ｃ）に設定される。
そして、電動モータＭに電力を供給し、電動モータＭのモータシャフト１１を開弁作動方向に回転させる。これにより、電動モータＭの回転動力（モータトルク）が、ピニオンギヤ１３、中間ギヤ１４および出力ギヤ１５に伝達される。そして、出力ギヤ１５からモータトルクが伝達されたシャフト６が、出力ギヤ１５の回転に伴って所定の回転角度（バルブ開度）だけ開弁作動方向に回転する。
【００６８】
以上のように、エンジンの運転状況に対応して、電動モータＭへの供給電力（駆動電流値または印加電圧値）を可変制御することで、ＥＧＲＶのバルブ開度を変化させることにより、エアクリーナを通過した清浄な吸気に対する、ＥＧＲガスの導入量（混入量）が調節される。
すなわち、ＥＧＲバルブ３は、制御目標値に相当するバルブ開度に開弁制御される。つまりＥＧＲガス流路２１、２２が開放される。
これにより、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの一部であるＥＧＲガスが、排気ダクト内に形成される排気通路（ＥＧＲガス分岐部）から、排気ダクト側のＥＧＲガスパイプＰの内部（ＥＧＲガス流路）→ＥＧＲクーラＱ→中間のＥＧＲガスパイプＰの内部（ＥＧＲガス流路）→ＥＧＲＶのハウジング１の内部流路（ＥＧＲガス導入ポート→ＥＧＲガス流路２１、２２→ＥＧＲガス導出ポート）→吸気ダクト側のＥＧＲガスパイプＰの内部（ＥＧＲガス流路）を経由して、吸気ダクト内に形成される吸気通路（ＥＧＲガス合流部）に再循環される。したがって、ＥＧＲガスがエンジンの各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室に供給される吸気に混入される。
これによって、排気ガス中に含まれる有害物質（例えばＮＯｘ等）が低減される。
【００６９】
（４）エンジン運転時（高負荷、高回転時）
次に、ＥＣＵ１０は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンが所定の運転領域（例えば高負荷または高速回転の領域）に入ると、この運転領域（エンジン負荷およびエンジン回転速度）に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率、目標ＥＧＲ開度）を演算する。
このとき、ＥＣＵ１０は、制御目標値を、メカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）に設定する。なお、この制御全閉位置（Ａ）は、流路全閉範囲内および流量不感帯の範囲内に設定されている。
ここで、エンジンの運転領域が高負荷または高速回転の領域に入ると、制御目標値、つまりＥＧＲバルブ３が制御全閉位置（Ａ）に制御される理由は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んでエンジンの出力を最大限に引き出したい時に、ＥＧＲガス（エンジンの燃焼に寄与しないガス）が各気筒毎の燃焼室内に導入されることを要因とする、エンジンの出力低下を回避するためである。
【００７０】
そして、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３のバルブ位置が、制御全閉位置（Ａ）となるように電動モータＭへの電力の供給を継続する。すなわち、ＥＧＲＶ開度センサ７５より出力されるセンサ出力信号（ＥＧＲＶ開度信号、ＥＧＲＶ実開度）が、制御全閉位置（Ａ）に到達した時点で、電動モータＭへの供給電力を所定値に維持する。例えば電動モータＭに微少電流（開弁作動方向の電流小）を供給する。これにより、ＥＧＲバルブ３にモータトルクと第１スプリングトルクとが作用するため、ＥＧＲバルブ３が制御全閉位置（Ａ）にて保持される。
【００７１】
ここで、本実施例のＥＧＲＶにおいては、図７に示したように、制御全閉位置（Ａ）が、流路全閉範囲および流量不感帯の範囲内に設けられている。このため、ＥＧＲＶのバルブ開度が制御全閉位置（Ａ）に保持されると、ＥＧＲバルブ３の外周に装着されたシールリング５の摺動部が、シールリング自体の拡径方向の張力によってノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に張り付くため、シールリング５の摺動部がノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に密着する。
【００７２】
したがって、ＥＧＲバルブ３の外周端面とノズル２の球面凹部６６のバルブシート面との間に形成される隙間が完全にシールされる。これにより、制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３が保持される時、すなわち、ＥＧＲバルブ３の全閉時に、ＥＧＲガスの洩れが確実に抑止されるため、ＥＧＲガスが吸入空気に混入しなくなる（ＥＧＲカット）。
このとき、モータトルクと第１スプリングトルクとが、３つの第１〜第３減速ギヤに作用しているので、噛み合う２つの減速ギヤのうちの一方の減速ギヤの歯面が、他方の減速ギヤの歯面に押し付けられる。これにより、各減速ギヤに自由度がなくなり、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間（ピニオンギヤ１３と中間ギヤ１４との歯面間、および中間ギヤ１４と出力ギヤ１５との歯面間）のバックラッシュが非常に小さくなる、あるいはゼロになる。
【００７３】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の内燃機関のＥＧＲ制御装置においては、エンジンの運転中に、エンジン負荷が低負荷で、且つエンジン回転速度が低回転の運転領域、所謂、エンジンのアイドル運転時に、ＥＧＲバルブ３のシャフト６を駆動する電動モータＭへの電力供給（通電）をＯＦＦすることにより、メカオープナ位置（Ｏ）にＥＧＲバルブ３が保持（付勢）される。つまりスプリングＳＰのスプリングトルクによってＥＧＲバルブ３をメカオープナ位置（Ｏ）に戻す（保持する）ことが可能となる。これにより、消費電力を低減することができるので、燃費悪化等の不具合の発生を抑制することができる。
【００７４】
また、本実施例の内燃機関のＥＧＲ制御装置においては、エンジンの運転中に、エンジン負荷が高負荷、あるいはエンジン回転速度が高回転の運転領域の場合、メカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３を保持するように、電動モータＭを通電することにより、流路全閉範囲および流量不感帯の範囲内に設定される制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３が保持される。
このとき、電動モータＭの回転動力をＥＧＲバルブ３に伝達する３つの第１〜第３減速ギヤに、つまり全ての減速ギヤにモータトルクと第１スプリングトルクとが作用する。
【００７５】
これにより、噛み合う２つの減速ギヤのうちの一方の減速ギヤの歯面が、他方の減速ギヤの歯面に押し付けられる。すなわち、噛み合う２つの減速ギヤ１３、１４のうちの一方のピニオンギヤ１３の各凸状歯が、他方の中間ギヤ１４の各凸状歯に押し付けられる。また、噛み合う２つの減速ギヤ１４、１５のうちの一方の中間ギヤ１４の各凸状歯が、他方の出力ギヤ１５の各凸状歯に押し付けられる。
これによって、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間（ピニオンギヤ１３と中間ギヤ１４との歯面間、および中間ギヤ１４と出力ギヤ１５との歯面間）のバックラッシュを消すことができるので、エンジン振動や車両振動による噛み合う２つの減速ギヤのガタ付きを抑制することができる。これにより、噛み合う２つの減速ギヤ同士が衝突または摩擦を繰り返すことはない。したがって、各減速ギヤの歯面の異常摩耗（ギヤ摩耗）を防止することができる。
また、エンジン振動や車両振動による噛み合う２つの減速ギヤのガタ付きを抑制することができるので、歯打ち音の発生を抑制することができる。したがって、騒音の発生を防止することが可能となる。
【００７６】
［変形例］
本実施例では、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関のＥＧＲ制御装置に適用しているが、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給する吸気を吸気制御弁の弁体であるバルブの開閉動作により制御する内燃機関の吸気制御装置に適用しても良い。また、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関（エンジン）の燃焼室より流出する排気ガスを排気制御弁の弁体であるバルブの開閉動作により制御する内燃機関の排気制御装置に適用しても良い。
【００７７】
また、吸気制御弁としては、タンブル制御弁、スワール制御弁、吸気流量制御弁、吸気圧力制御弁、流路切替弁等が考えられる。
また、排気制御弁としては、ウェイストゲート弁、スクロール切替弁、排気流量制御弁、排気圧力制御弁、排気切替弁等が考えられる。
本実施例では、ＥＧＲバルブ３を駆動するアクチュエータ（バルブ駆動装置）を、電動式アクチュエータによって構成したが、バルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、電磁式流体制御弁等の電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
【００７８】
本実施例では、ハウジング１のノズル嵌合部６５の内周に円筒状のノズル２を嵌合保持し、更にノズル２の内部にＥＧＲバルブ３を開閉自在（回転自在）に収容しているが、ハウジング１の内部に直接ＥＧＲバルブ３を開閉自在（回転自在）に収容しても良い。この場合には、ノズル２は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
なお、ＥＧＲバルブ３の外周端面にシールリング溝（環状溝）４を設けなくても良い。また、ＥＧＲバルブ３の外周端面にシールリング５を装着しなくても良い。この場合には、シールリング５は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
【００７９】
本実施例では、内燃機関（エンジン）の運転時、特に高負荷時または高速回転時に、メカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３を保持するように、電動モータＭを通電しているが、内燃機関（エンジン）の運転時、特に高負荷時または高速回転時に、メカオープナ位置（Ｏ）よりも閉弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３を保持するように、電動モータＭを通電しても良い。
この場合には、電動モータＭの回転動力をＥＧＲバルブ３に伝達する３つの第１〜第３減速ギヤに、つまり全ての減速ギヤに電動モータＭのモータトルクとオーバーターンスプリング８の付勢力（第２スプリングトルク）とが作用することになる。これによって、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間のバックラッシュを消すことができるので、実施例１と同様に、各減速ギヤの歯面の異常摩耗（ギヤ摩耗）を防止することができる。
【符号の説明】
【００８０】
Ｍ 電動モータ
１ ハウジング（バルブボディ）
２ ノズル
３ ＥＧＲバルブ（ＥＧＲＶの弁体）
４ シールリング溝（環状溝）
５ シールリング
６ シャフト（ＥＧＲＶの弁軸）
７ リターンスプリング（第１付勢手段、第１スプリング）
８ オーバーターンスプリング（第２付勢手段、第２スプリング）
９ Ｕ字フック部
１０ ＥＣＵ（モータ制御手段）
１３ ピニオンギヤ（第１減速ギヤ、モータギヤ）
１４ 中間ギヤ（第２減速ギヤ）
１５ 出力ギヤ（第３減速ギヤ、バルブギヤ）
２１ ＥＧＲガス流路（流体流路）
２２ ＥＧＲガス流路（流体流路）
６６ 球面凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御弁の弁体を回転駆動するモータへの供給電力を内燃機関の運転状況に対応して通電制御する内燃機関の制御装置に関するもので、特に排気制御弁の弁体を回転駆動するモータへの供給電力を内燃機関の運転状況に対応して通電制御する内燃機関の制御装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来より、内燃機関（エンジン）の燃焼室より排出される排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物：ＮＯｘ）の低減を図るという目的で、排気ガスの一部であるＥＧＲガスを排気通路から吸気通路へ再循環（還流）させるＥＧＲガスパイプと、このＥＧＲガスパイプを流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）とを備えた排気ガス循環装置（ＥＧＲシステム）が搭載されている。
このＥＧＲシステムは、図９および図１０に示したように、吸気通路に還流するＥＧＲガスの流量を、ＥＧＲＶの弁体であるバルブ１０１の開閉動作により調整（制御）するように構成されている。
また、ＥＧＲＶのバルブ１０１は、ＥＧＲガスパイプの途中に接続されたハウジング１０２に嵌合保持されるノズル１０３の内部（ＥＧＲガス流路１０４）に回転自在に収容されている。
【０００３】
そして、ハウジング１０２には、バルブ１０１の回転軸方向に延びる軸受け孔１０５が形成されている。
そして、ＥＧＲＶの弁軸であるシャフト１０６の一端部は、バルブ１０１を支持固定しており、また、シャフト１０６の他端部は、軸受け孔１０５を貫通して減速機構に接続している。
また、軸受け孔１０５内には、軸受け部材（ブッシュ１０７やボールベアリング１０８等）が設置されている。
また、ＥＧＲＶは、バルブ全閉時におけるＥＧＲガスの洩れ流量を低減するという目的で、バルブ１０１の外周端面全周に円環状の凹溝１０９を形成し、この凹溝１０９内にＣ字状のシールリング１１０を嵌め込んでいる。
【０００４】
また、ＥＧＲＶのバルブ１０１を開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するアクチュエータは、動力源としての電動モータと、この電動モータの回転を２段減速してシャフト１０６を回転駆動する減速機構とを備えている。
減速機構は、図１１に示したように、電動モータの回転動力をバルブ１０１のシャフト１０６に伝達する３つの第１〜第３ギヤ１１１〜１１３によって構成されている。
第１ギヤ１１１は、電動モータのモータ軸に固定されている。
第２ギヤ１１２は、ハウジング１０２に圧入固定されたギヤ軸の外周に相対回転可能に設置されている。
第３ギヤ１１３は、バルブ１０１のシャフト１０６に固定されている。
ここで、一般的に、減速機構の構造上、第１、第２ギヤ１１１、１１２の歯面間、および第２、第３ギヤ１１２、１１３の歯面間に、所定の隙間（バックラッシュ）がないと、各第１〜第３ギヤ１１１〜１１３が円滑に作動しないようになっている。
【０００５】
ところで、ＥＧＲシステムは、電動モータへの通電を停止すると、リターンスプリング１１４の付勢力によりバルブ１０１がその全閉位置に戻される。このように、リターンスプリング１１４の付勢力によりバルブ１０１が全閉位置に保持されている場合、各ギヤの歯面間の隙間（バックラッシュ）によりバルブ１０１がガタ付く可能性がある。
特に、エンジンの高負荷または高回転時には、自動車等の車両やエンジン振動が、ＥＧＲＶのハウジング１０２に伝わり、３つの第１〜第３ギヤ１１１〜１１３が激しくガタ付く可能性がある。
なお、バルブ１０１がガタ付くと、各ギヤの歯面間で衝突や摩擦を繰り返すため、各ギヤの歯面が異常摩耗する可能性がある。
【０００６】
そこで、エンジン振動や車両振動による３つの第１〜第３ギヤのガタ付きを抑制して、各ギヤの歯面の異常摩耗を防止するという目的で、図１２および図１３に示したように、ＥＧＲＶの弁体であるバルブ１０１と、このバルブ１０１と一体回転可能に連結した第３ギヤ（バルブギヤ）と、バルブ１０１と第３ギヤを開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動する電動モータと、この電動モータへの通電停止時にバルブ１０１の全閉位置（Ｏ）よりも開弁側に制御上の全閉ポイント（Ａ）を設定し、バルブ１０１を全閉作動させる全閉制御時に、バルブ１０１が制御上の全閉ポイント（Ａ）で停止するように電動モータへの電力の供給を継続するモータ制御手段とを備えたＥＧＲ制御装置が公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。
このＥＧＲＶには、バルブ１０１を閉弁作動方向に付勢するリターンスプリングと、バルブを開弁作動方向に付勢するオーバーターンスプリングとが設置されている。
【０００７】
制御上の全閉ポイント（Ａ）とは、電動モータの駆動力とリターンスプリングの付勢力とが釣り合う中立位置のことである。
また、制御上の全閉ポイント（Ａ）から、バルブ１０１の全開位置（Ｃ）に至るまでの範囲を、電動モータへの供給電力を可変制御してバルブ１０１を開閉動作させることが可能なバルブ制御範囲（Ａ−Ｃ）としている。
モータ制御手段は、エンジン運転中におけるバルブ１０１の全閉制御時に、電動モータへの通電を停止するのではなく、バルブ１０１が制御上の全閉ポイント（Ａ）で停止するように電動モータへの通電を継続するように構成されている。これにより、全てのギヤに電動モータの駆動力とリターンスプリングの付勢力とが作用する。したがって、エンジン振動や車両振動による３つの第１〜第３ギヤのガタ付きを抑制することができるので、３つの第１〜第３ギヤの歯面の異常摩耗を防止することができる。
【０００８】
ところで、ＥＧＲＶは、バルブ１０１の凹溝１０９内に、Ｃ字状のシールリング１１０が嵌め込まれている。このようなＥＧＲＶにおいては、バルブ１０１の全閉位置（Ｏ）の前後にＥＧＲガス洩れ量の変化しない範囲（流量不感帯）がある。このため、モータ制御手段は、制御上の全閉ポイント（Ａ）を、流量不感帯の範囲（α°）内に設定している。 これによって、バルブ１０１の全閉制御時に、バルブ１０１の開度が、全閉位置（Ｏ）から微小開度だけ開弁した制御上の全閉ポイント（Ａ）となるように電動モータにトルクを発生させた場合であっても、シールリング自体の拡径方向の張力によってバルブ１０１の外周端面とノズル１０３のバルブシート面との間の隙間を完全にシールできる。したがって、バルブ１０１の全閉制御時におけるＥＧＲガス洩れ量をゼロにすることができる。
【０００９】
［従来の技術の不具合］
ところが、従来のＥＧＲ制御装置においては、エンジン運転中におけるバルブ１０１の全閉制御時に、ＥＧＲＶの弁体（バルブ）を制御上の全閉ポイント（中立位置）で保持する方法として、電動モータへの通電を継続して電動モータに保持トルクを発生させる必要があるので、電動モータへの消費電力が増加するという問題が生じる。
さらに、電動モータへの消費電力の増加に伴って燃費が悪化するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２８５１２３号公報
【特許文献２】特許第４６６１６６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、消費電力の低減および燃費悪化の抑制を図ることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明（内燃機関の制御装置）は、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路、およびこの流体流路を開閉するバルブを有する流体制御弁と、バルブを開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するモータと、このモータの動力をバルブに伝達する複数のギヤと、バルブを閉弁作動方向に付勢する第１付勢手段と、バルブを開弁作動方向に付勢する第２付勢手段と、内燃機関の運転状況に対応してモータへの供給電力を可変制御するモータ制御手段とを備えている。
流体制御弁は、バルブを全閉作動させる際に、流体流路を閉鎖可能な全閉範囲を有している。
また、流体制御弁は、モータへの通電停止時に、第１バルブ付勢手段の付勢力と第２バルブ付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置に保持（付勢）されるバルブ（弁体）を有している。
中立位置は、全閉範囲内に設定されている。
モータ制御手段は、内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、モータへの通電を停止する。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、モータへの通電を停止することにより、第１付勢手段の付勢力と第２付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置に流体制御弁のバルブが保持（付勢）される。つまり第１付勢手段の付勢力および第２付勢手段の付勢力によってバルブを中立位置に戻す（保持する）ことが可能となる。これにより、消費電力を低減することができるので、燃費悪化等の不具合の発生を抑制することができる。
なお、流体流路とは、内燃機関の燃焼室に供給される吸気が流れる吸気通路のことである。また、流体流路とは、内燃機関の燃焼室より排出される排気ガスが流れる排気通路のことである。
【００１４】
請求項２に記載の発明（内燃機関の制御装置）は、中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置を、制御上の全閉ポイントとしたとき、制御上の全閉ポイントを、流体制御弁の全閉範囲内に設定している。
モータ制御手段は、内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、制御上の全閉ポイントでバルブを保持するように、モータを通電する。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、モータを通電することにより、中立位置よりも開弁側にある制御上の全閉ポイントで流体制御弁のバルブが保持される。
これによって、複数のギヤのうちで噛み合う２つのギヤの歯面間の所定の隙間（バックラッシュ）を消すことができるので、振動による複数のギヤのガタ付きを抑制することができる。これにより、噛み合う２つのギヤ同士が衝突または摩擦を繰り返すことはない。したがって、各ギヤの歯面の異常摩耗（ギヤ摩耗）を防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、流体制御弁は、流体洩れ量が変化しない流量不感帯を有している。
ここで、流体制御弁の全閉範囲とは、流量不感帯の範囲のことである。
したがって、第１付勢手段の付勢力と第２付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置、および中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置である制御上の全閉ポイントは、流量不感帯の範囲内に設定されている。
請求項４に記載の発明によれば、流体制御弁は、バルブを回転自在（開閉自在）に収容するハウジングを有している。このハウジングの内部には、バルブにより開閉（開口面積が変更）される流体流路が形成されている。
なお、バルブの外形形状を円板状に形成しても良い。この場合、流体流路の断面形状は、バルブの外形形状に対応した形状にする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、流体制御弁は、例えば円筒状のハウジングの流路壁面と例えば円板状のバルブの外周端面との間に形成される隙間をシールする環状のシールリングを有している。
シールリングは、バルブ（の外周端面）に一体回転可能に装着されている。
なお、シールリングの外周に、ハウジングの流路壁面に摺接する摺動部を設けても良い。
また、例えば円板状のバルブの外周端面全周に、例えばＣ字状を含む円環状のシールリングを装着する環状溝を設けても良い。この環状溝とは、バルブの外周端面に周設された円周方向の凹溝のことである。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、ハウジングは、シールリングに摺接する部分に球面凹部を有している。
この球面凹部は、バルブの回転軸線上に形成される中心点を中心とした曲率半径を有する球面の一部で構成されている。
ここで、請求項１〜３に記載の発明で説明したように、中立位置または制御上の全閉ポイントが、流体洩れ量が変化しない流量不感帯の範囲（流体制御弁の全閉範囲）内に設定されているので、流体制御弁のバルブを全閉作動させる際の、流体洩れ量をゼロまたは極力少なくすることが可能となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、バルブは、ハウジングおよびシールリングを伴って、流体流路を流れる流体の流量を制御する流体流量制御弁の弁体を構成している。
請求項８に記載の発明によれば、複数のギヤは、バルブに一体回転可能に連結したバルブギヤを有している。
請求項９に記載の発明によれば、第１付勢手段として、バルブギヤまたはバルブに対して、バルブを中立位置に戻す方向（閉弁作動方向）に荷重を与えるコイル状の第１スプリングを採用している。
請求項１０に記載の発明によれば、第２付勢手段として、バルブギヤまたはバルブに対して、バルブを中立位置に戻す方向（開弁作動方向）に荷重を与えるコイル状の第２スプリングを採用している。
請求項７〜１０に記載の発明によれば、バルブを全閉作動させる際に、モータの動力をバルブに伝達する動力伝達機構の構成要素を成す各ギヤにモータの動力と第１スプリングまたは第２スプリングの付勢力とが作用する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】エンジン制御システムを示した構成図である（実施例１）。
【図２】ＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した断面図である（実施例１）。
【図３】アクチュエータを収容するハウジングのギヤ収容凹部を示した平面図である（実施例１）。
【図４】（ａ）、（ｂ）はエンジン停止時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図５】（ａ）、（ｂ）はアイドル運転（低負荷および低速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図６】（ａ）、（ｂ）はエンジン運転（低負荷〜中負荷）時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図７】（ａ）、（ｂ）はエンジン運転（高負荷または高速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した模式図、断面図である（実施例１）。
【図８】（ａ）はエンジンの運転状況（エンジン負荷等）に基づくＥＧＲＶ制御を示した図で、（ｂ）はＥＧＲＶ開度の変化を示したタイミングチャートである（実施例１）。
【図９】ＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した断面図である（従来の技術）。
【図１０】ＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した拡大図である（従来の技術）。
【図１１】（ａ）は３つの第１〜第３ギヤを示した平面図で、（ｂ）は各ギヤの歯面間に形成されるバックラッシュを示した拡大図である（従来の技術）。
【図１２】バルブの全閉制御時における制御上の全閉ポイントおよび電動モータによるバルブ制御範囲を示した説明図である（従来の技術）。
【図１３】（ａ）はバルブの全閉位置を示した説明図で、（ｂ）はＥＧＲＶの流量不感帯を示した説明図である（従来の技術）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、消費電力の低減および燃費悪化の抑制を図るという目的を、内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、モータへの通電を停止することで実現した。
また、内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置である制御上の全閉ポイントでバルブを保持するように、モータを通電することで、流路全閉範囲および流量不感帯の範囲内で、制御上の全閉ポイントでバルブが保持される。
【実施例１】
【００２２】
［実施例１の構成］
図１ないし図８は本発明の実施例１を示したもので、図１はエンジン制御システムを示した図で、図２はＥＧＲガス流量制御弁（ＥＧＲＶ）を示した図で、図３はアクチュエータを収容するハウジングのギヤ収容凹部を示した図である。
【００２３】
本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、内燃機関（エンジン）に供給される吸入空気（吸気）の流量を調整する電子スロットル装置と、エンジンから排出される排気ガス（排気）の一部であるＥＧＲガスをエンジンへ再循環（還流）させる排気ガス循環装置（ＥＧＲシステム）とを備えている。
なお、エンジンに、ＥＧＲシステムおよび電子スロットル装置の他に、エンジンから排出される排気ガスの圧力（排気圧）を利用して吸気を過給（圧縮）するターボチャージャを有する過給システムを搭載しても良い。
【００２４】
ここで、エンジンは、自動車等の車両のエンジンルーム内にＥＧＲシステムと共に設置されている。このエンジンは、複数の気筒（シリンダボア）を有する多気筒ガソリンエンジンが採用されている。但し、多気筒ガソリンエンジンに限定されず、直接噴射式の多気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用しても構わない。
また、エンジンは、各気筒毎の燃焼室に吸い込まれる吸気が流れる吸気通路を形成する吸気管（吸気ダクト）と、各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを外部に排出する排気通路を形成する排気管（排気ダクト）と、ＥＧＲガスを排気通路から吸気通路へ還流させる排気ガス還流路（ＥＧＲガス流路）を形成する排気ガス還流管（ＥＧＲガスパイプＰ）とを備えている。
【００２５】
吸気ダクトには、エアクリーナ、電子スロットル装置、サージタンクおよびインテークマニホールド等が設置されている。なお、インテークマニホールドの集合部は、サージタンクに接続されている。また、インテークマニホールドの各分岐管の出口部は、エンジンの各気筒毎の吸気ポートにそれぞれ接続されている。また、吸気ダクトは、排気通路から導入されたＥＧＲガスを、エアクリーナで濾過された清浄な外気（新規吸入空気：新気）に合流させるＥＧＲガス合流部を備えている。
排気ダクトには、エキゾーストマニホールド、排気浄化装置（触媒）およびマフラ等が設置されている。なお、エキゾーストマニホールドの各分岐管の入口部は、エンジンの各気筒毎の排気ポートにそれぞれ接続されている。また、エキゾーストマニホールドの集合部は、エキゾーストパイプを介して排気浄化装置（触媒）に接続されている。また、排気ダクトは、ＥＧＲガスをＥＧＲシステムへ分岐させるＥＧＲガス分岐部を備えている。
【００２６】
ここで、ＥＧＲシステムは、内部にＥＧＲガス流路を形成するＥＧＲガスパイプＰと、ＥＧＲガスを冷却水と熱交換させて冷却するＥＧＲクーラＱと、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲガス流量制御弁（以下ＥＧＲＶと言う）と、このＥＧＲＶの弁体であるバタフライバルブ（以下ＥＧＲバルブと言う）３のシャフト（回転軸）６を回転駆動してＥＧＲバルブ３を開閉動作させるアクチュエータと、ＥＧＲバルブ３を閉弁作動方向または開弁作動方向に付勢するスプリングＳＰと、アクチュエータの動力源である電動モータＭを通電制御するエンジン制御ユニット（電子制御装置：以下ＥＣＵと言う）１０とを備えている。
【００２７】
ＥＧＲＶは、エンジンの各気筒毎の燃焼室に供給する吸入空気の全流量に対するＥＧＲガス量の比率であるＥＧＲ率を制御するＥＧＲガス制御弁である。このＥＧＲＶは、ＥＧＲガスパイプＰの途中に結合されるハウジング（バルブボディ）１と、このハウジング１をＥＧＲガスの熱から保護するためのノズル２と、このノズル２の内部に回転自在に収容されるＥＧＲバルブ３と、このＥＧＲバルブ３の外周のシールリング溝（環状溝）４に嵌め込まれたシールリング５と、ＥＧＲバルブ３を支持固定するシャフト６とを備えている。
スプリングＳＰは、ＥＧＲバルブ３を閉弁作動方向に付勢するリターンスプリング７と、ＥＧＲバルブ３を開弁作動方向に付勢するオーバーターンスプリング８と、リターンスプリング７とオーバーターンスプリング８との結合部を逆Ｕ字状に折り曲げることで形成されるＵ字フック部９とを備えている。
【００２８】
アクチュエータは、電力の供給を受けるとＥＧＲバルブ３を駆動する動力を発生する電動モータＭと、この電動モータＭの回転を減速してＥＧＲバルブ３のシャフト６に伝達する減速機構と、ＥＧＲバルブ３のシャフト６の回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。
減速機構は、電動モータＭのモータシャフト（モータ出力軸）１１に連動して回転する３つの第１〜第３減速ギヤと、モータシャフト１１に対して並列配置された１つの中間ギヤシャフト（支持軸）１２とを備えている。また、３つの第１〜第３減速ギヤは、ピニオンギヤ（モータギヤ）１３、中間ギヤ１４および出力ギヤ（バルブギヤ、最終ギヤ）１５等によって構成されている。
なお、ＥＧＲシステムおよびＥＧＲＶの詳細は後述する。
【００２９】
エンジンのエンジン本体（シリンダブロックおよびシリンダヘッド）には、吸気バルブによって開閉される吸気ポート、および排気バルブによって開閉される排気ポートが形成されている。
エンジンの各気筒（シリンダヘッド）には、各気筒毎の燃焼室内に燃料を噴射供給するインジェクタ、および各気筒毎の燃焼室内の混合気を点火するためのスパークプラグが取り付けられている。
また、エンジンの各気筒（シリンダブロック）の内部には、複数の燃焼室（シリンダボア）がそれぞれ形成されている。各シリンダボア内には、連接棒を介して、クランクシャフトに連結されたピストンがその往復移動方向に摺動自在にそれぞれ支持されている。
ここで、エアクリーナは、インレットダクト（外気導入ダクト）の上流端で開口した外気導入口より空気導入通路に導入される外気（吸気）を濾過するフィルタエレメント（濾過エレメント）を有している。
そして、エアクリーナの出口端は、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークダクトを介して、電子スロットル装置のスロットルボディに接続している。
【００３０】
ここで、電子スロットル装置は、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成する筒状のスロットルボディ、このスロットルボディの内部（スロットルボア）に回転自在（開閉自在）に収容されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６のシャフト（回転軸）を回転駆動してスロットルバルブ１６を開閉動作させるアクチュエータとを備えている。この電子スロットル装置は、スロットルバルブ１６の開閉動作により吸気の流量を調整する空気流量調整装置である。
アクチュエータは、電力の供給を受けるとスロットルバルブ１６を駆動する動力を発生する電動モータ１７と、この電動モータ１７の回転を減速してスロットルバルブ１６のシャフトに伝達する減速機構と、スロットルバルブ１６のシャフトの回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。
なお、電動モータ１７は、ＥＣＵ１０によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３１】
次に、本実施例のＥＧＲシステムの詳細を図１ないし図８に基づいて簡単に説明する。 ＥＧＲシステムは、ＥＧＲガスパイプＰ、ＥＧＲクーラＱ、ＥＧＲＶ（ハウジング１、ノズル２、ＥＧＲバルブ３、シャフト６）、アクチュエータ、リターンスプリング７、オーバーターンスプリング８、回転角度検出装置を備えている。このＥＧＲシステムは、ＥＧＲバルブ３が開弁している間、エンジンの排気ガスが、ＥＧＲガスパイプＰを経由しＥＧＲガスとして吸気通路へ戻される。
ＥＧＲガスパイプＰは、エンジンの排気ガスを排気通路（ＥＧＲガス分岐部）から吸気通路（ＥＧＲガス合流部）へ還流させる排気ガス還流管である。このＥＧＲガスパイプＰの内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通する排気ガス流路（ＥＧＲガス流路）が形成されている。
【００３２】
ＥＧＲＶは、排気ガス還流路（ＥＧＲガス流路）２１、２２を介して、排気通路から吸気通路へ還流されるＥＧＲガスの流量（ＥＧＲガス量）をＥＧＲバルブ３の開閉動作（ＥＧＲガス流路２１、２２の開口面積を変更すること）により調整（制御）する。
ＥＧＲＶのハウジング１は、耐熱性の金属により形成されており、このハウジング１の前後（上流側および下流側）に配置される例えばＥＧＲガスパイプＰ（あるいは排気ダクトのＥＧＲガス分岐部または吸気ダクトのＥＧＲガス合流部）に締結ボルトを用いて締め付け固定されている。このハウジング１は、ＥＧＲバルブ３およびシャフト６を全閉位置から全開位置に至るまで回転方向に開閉自在（回転自在）に保持するバルブボディである。
【００３３】
ハウジング１およびノズル２の内部には、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通するＥＧＲガス流路２１、２２がそれぞれ形成されている。
ＥＧＲガス流路２１、２２は、排気ダクトのＥＧＲガス分岐部から吸気ダクトのＥＧＲガス合流部へＥＧＲガスを還流させる排気ガス流路（流体流路、ハウジング１の内部流路）である。なお、ＥＧＲガス流路２１は、ＥＧＲガス流路２２よりもＥＧＲガス流方向の上流側（または下流側）に形成されている。
また、ハウジング１には、シャフト６を回転方向に摺動自在に支持する軸受け部材（ダストシール２３、ブッシング２４、オイルシール２５およびボールベアリング２６等）の周囲を周方向に取り囲む円筒状の軸受保持部が設けられている。
【００３４】
軸受保持部の内部には、シャフト６の回転軸方向に延びる軸受け孔３１が設けられている。なお、軸受け孔３１の内部に侵入した排気ガス中に含まれる不純物（燃焼残滓やカーボン等の微粒子）を、例えば吸気負圧を利用してＥＧＲバルブ３よりもＥＧＲガス流方向の下流側のＥＧＲガス流路（または吸気通路）に戻すための連通孔３２を形成しても良い（図９参照）。この場合に、ダストシール２３を廃止できる。
また、ハウジング１には、例えば軸受け孔３１および軸受け部材の周囲に形成される冷却水流路３３にエンジン冷却水を流入させるための２つの冷却水パイプ３４、３５が接続されている。
【００３５】
ＥＧＲバルブ３は、耐熱性の金属により円板形状に形成されており、シャフト６の回転軸方向の一端部（後述する）に溶接固定されている。
ＥＧＲバルブ３の外周端面には、円環状のシールリング溝４が円周方向に連続して形成されている。このシールリング溝４の内部には、シールリング５が嵌め込まれている。このシールリング５は、耐熱性の金属により円環形状またはＣ字形状に形成されている。
ＥＧＲＶのシャフト６は、耐熱性の金属により形成されており、ハウジング１の軸受け孔３１の内部に回転自在または摺動自在に収容されている。このシャフト６は、ＥＧＲＶの弁軸（回転軸）であって、アクチュエータの動力（後述する電動モータＭのトルク）により回転駆動される。
【００３６】
シャフト６は、ハウジング１の軸受け孔３１を貫通して、ＥＧＲバルブ３の回転軸方向に延びる軸方向部を有している。この軸方向部は、ハウジング１の軸受け孔３１の内部に挿入されている。
シャフト６の回転軸方向の一端部には、ハウジング１の軸受保持部の開口端面からＥＧＲガス流路２１、２２の内部に向かって突出する第１突出部が設けられている。なお、第１突出部には、ＥＧＲバルブ３が溶接固定されている。
また、シャフト６の回転軸方向の他端部には、ハウジング１の軸受保持部の開口端面から減速ギヤ収納空間の内部に向かって突出する第２突出部が設けられている。
【００３７】
アクチュエータは、ＥＧＲバルブ３を開閉動作させるバルブ駆動装置として使用される。このアクチュエータは、ＥＧＲバルブ３を開弁方向または閉弁方向に駆動する電動モータＭと、この電動モータＭの回転を２段減速してシャフト６に伝達する減速機構（動力伝達機構）と、ＥＧＲＶのバルブ開度を検出する回転角度検出装置と、これらの各構成部品を収容するアクチュエータケースとを備えている。
アクチュエータケースは、電動モータＭを収容保持するモータ収容凹部を有するモータハウジング４１と、減速機構を回転自在に収容するギヤ収容凹部を有するギヤハウジング４２と、このギヤハウジング４２のギヤ収容凹部との間にギヤ収納空間を形成すると共に、ギヤ収容凹部の開口側を塞ぐセンサカバー４３とを備えている。
モータハウジング４１およびギヤハウジング４２は、ハウジング１の外壁部に一体的に形成されている。また、センサカバー４３は、電気絶縁性に優れる合成樹脂によって形成されている。
【００３８】
電動モータＭは、モータハウジング４１のモータ収容凹部内に収容保持されている。
減速機構は、電動モータＭのモータシャフト１１の外周に圧入固定されたピニオンギヤ１３、このピニオンギヤ１３と噛み合って回転する中間ギヤ１４、およびこの中間ギヤ１４と噛み合って回転する出力ギヤ１５等によって構成されている。なお、３つの第１〜第３減速ギヤ１３〜１５は、ギヤハウジング４２のギヤ収容凹部内において回転自在に収容されている。
中間ギヤ１４は、中間ギヤシャフト１２の外周に回転自在に嵌め合わされている。この中間ギヤ１４の外周には、ピニオンギヤ１３と噛み合う複数の凸状歯（大径ギヤ歯）、および出力ギヤ１５と噛み合う複数の凸状歯（小径ギヤ歯）が形成されている。
【００３９】
出力ギヤ１５は、合成樹脂によって一体的に形成されている。この出力ギヤ１５の外周側には、円弧状の歯形成部４４が一体的に形成されている。この歯形成部４４の外周には、中間ギヤ１４の凸状歯と噛み合う複数の凸状歯（扇状の出力ギヤ歯）４５が所定の角度分だけ扇状に形成されている。
出力ギヤ１５の内周部には、合成樹脂製のロータ４６が一体的に形成されている。このロータ４６の内部には、金属製のバルブギヤプレート４７がインサート成形されている。これにより、出力ギヤ１５は、バルブギヤプレート４７を介して、シャフト６の回転軸方向の他端部（第２突出部）に回り止めされた状態で固定されている。
【００４０】
スプリングＳＰは、ハウジング１の外壁面であるギヤハウジング４２の環状凹部５１の底面（スプリング座部）と出力ギヤ１５の環状凹部５２の底面（スプリング座部）との間に渦巻き状に巻装された２つの第１、第２コイルを有している。
第１コイルは、出力ギヤ１５に対して、ＥＧＲバルブ３を閉弁作動方向に付勢する付勢力（バネ荷重、スプリング力）を発生するリターンスプリング（第１付勢手段）７である。このリターンスプリング７は、ＥＧＲバルブ３を、全開位置から中立位置まで戻す方向（閉弁作動方向）に付勢する第１スプリング（コイルスプリング）である。
第２コイルは、出力ギヤ１５に対して、ＥＧＲバルブ３を開弁作動方向に付勢する付勢力（バネ荷重、スプリング力）を発生するオーバーターンスプリング（第２付勢手段）８である。このオーバーターンスプリング８は、ＥＧＲバルブ３を、中立位置を通り越した位置から中立位置まで戻す方向（開弁作動方向）に付勢する第２スプリング（コイルスプリング）である。
【００４１】
スプリングＳＰは、リターンスプリング７の一端部（図示左端部）とオーバーターンスプリング８の他端部（図示右端部）とを異なる方向に巻き込み、リターンスプリング７の他端部（図示右端部）とオーバーターンスプリング８の一端部（図示左端部）とを結合して一体化した１本のコイルスプリングである。
リターンスプリング７の軸線方向の一端側（ハウジング側）には、ギヤハウジング４２のスプリング座部に接触する円環状の第１コイル端部が設けられている。
オーバーターンスプリング８の軸線方向の他端側（出力ギヤ側）には、出力ギヤ１５のスプリング座部に接触する円環状の第２コイル端部が設けられている。
【００４２】
ここで、リターンスプリング７の軸線方向の他端部とオーバーターンスプリング８の軸線方向の一端部とを結合する結合部には、エンジン停止時、あるいは電動モータＭへの電力の供給を停止した時に、ギヤハウジング４２に一体的に形成されたブロック状のオープナストッパ５３に保持されるＵ字フック部９が設けられている。
スプリングＳＰは、第１コイル端部の端末部からその接線方向に突出する第１フック部５４、第２コイル端部の端末部からその半径方向の外側に向けて延びる第２フック部５５を有している。
第１フック部５４は、ギヤハウジング４２に設けられる第１係止部６１に保持されている。また、第２フック部５５は、出力ギヤ１５に設けられる第２係止部６２に保持されている。
【００４３】
次に、本実施例のハウジング１、ノズル２、ＥＧＲバルブ３および出力ギヤ１５の詳細を図１ないし図８に基づいて説明する。
ハウジング１には、スプリングＳＰのリターンスプリング７の第１フック部５４を係止するブロック状の第１係止部６１が形成されている。また、出力ギヤ１５には、スプリングＳＰのオーバーターンスプリング８の第２フック部５５を係止するブロック状の第２係止部６２が形成されている。
ハウジング１は、ダストシール２３、ブッシング２４、オイルシール２５およびボールベアリング２６等の軸受け部材を保持する軸受保持部を備えている。この軸受保持部は、内部に軸受け孔３１が形成された円筒状の第１ボス部（ブロック）６３を有している。この第１ボス部６３は、ハウジング１の外壁面であるギヤハウジング４２の底面からギヤ収納空間内に突出するように設けられている。
そして、第１ボス部６３は、軸受け部材（特にボールベアリング２６等）を介して、ＥＧＲバルブ３のシャフト６を回転自在に軸支している。また、第１ボス部６３の外径は、スプリングＳＰのリターンスプリング７の内径よりも小さい寸法に設定されている。そして、第１ボス部６１の外周部は、リターンスプリング７のコイル内径をガイド（保持）するスプリング内周ガイドとしての機能を有している。
【００４４】
出力ギヤ１５のロータ４６には、内部に２面幅（シャフト６の空回りを防ぐ構造、回り止め構造）を有する貫通孔が形成されたバルブギヤプレート４７がインサート成形されている。出力ギヤ１５は、内部にロータ４６が一体化された円筒状の第２ボス部（ブロック）６４を有している。この第２ボス部６４は、歯形成部４４の内周部からハウジング側に突出するように設けられている。
そして、第２ボス部６４の外径は、スプリングＳＰのオーバーターンスプリング８の内径よりも小さい寸法に設定されている。そして、第２ボス部６４の外周部は、オーバーターンスプリング８のコイル内径をガイド（保持）するスプリング内周ガイドとしての機能を有している。
【００４５】
ハウジング１には、円筒状のノズル２の周囲を円周方向に取り囲むと共に、ノズル２の外周を嵌合保持する円筒状のノズル嵌合部６５が設けられている。
ノズル２は、ハウジング１のノズル嵌合部６５の内周に圧入固定されている。なお、ハウジング１およびノズル２の内部には、ＥＧＲガス流路２１、２２が形成されている。
ＥＧＲガス流路２１、２２は、排気ダクトのＥＧＲガス分岐部から吸気ダクトのＥＧＲガス合流部へＥＧＲガスを還流させる排気ガス流路（流体流路）である。このＥＧＲガス流路２１、２２は、エンジンの各気筒毎の燃焼室に連通している。
ここで、ノズル２は、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４に嵌め込まれたシールリング５が摺接する部分（内周面）に球面凹部６６を設けている。この球面凹部６６は、ＥＧＲバルブ３の回転軸線上に形成される中心点（ＥＧＲバルブ３の回転中心位置）を中心とした曲率半径を有する球面の一部で構成されている。
【００４６】
出力ギヤ１５の外周部には、全閉側ストッパ部６７が設けられている。この全閉側ストッパ部６７は、ＥＧＲバルブ３が全閉側限界位置を越えて閉弁作動方向に回転変位した際に、ギヤハウジング４２に一体的に形成されたブロック状の全閉側ストッパ６８に機械的に係止される。全閉側ストッパ６８は、ＥＧＲバルブ３等の可動部材（シャフト６および出力ギヤ１５）の閉弁作動方向の回転動作範囲を規制する第１規制部として利用されている。これにより、出力ギヤ１５の全閉側ストッパ部６７が全閉側ストッパ６８に当接した際に、ＥＧＲバルブ３等の可動部材のこれ以上の閉弁作動方向への回転変位が規制される。
なお、本実施例では、全閉側ストッパ６８によって規制される最大全閉開度を、中立位置（Ｏ）をθ＝０°としたとき、中立位置（Ｏ）から微少開度（例えばθ＝−１７°程度）だけ閉弁作動方向に開弁した開度（バルブ位置）に設定している。
【００４７】
また、出力ギヤ１５の外周部には、全開側ストッパ部（図示せず）が設けられている。この全開側ストッパ部は、ＥＧＲバルブ３が全開側限界位置を越えて開弁作動方向に回転変位した際に、ギヤハウジング４２に一体的に形成されたブロック状の全開側ストッパ（図示せず）に機械的に係止される。全開側ストッパは、ＥＧＲバルブ３等の可動部材（シャフト６および出力ギヤ１５）の開弁作動方向の回転動作範囲を規制する第２規制部として利用されている。これにより、出力ギヤ１５の全開側ストッパ部が全開側ストッパに当接した際に、ＥＧＲバルブ３等の可動部材のこれ以上の開弁作動方向への回転変位が規制される。
なお、本実施例では、全開側ストッパによって規制される最大全開開度（全開位置）を、中立位置（Ｏ）をθ＝０°としたとき、中立位置（Ｏ）から所定の開度（例えばθ＝＋６０〜９０°、望ましくはθ＝＋７０°程度）だけ開弁作動方向に開弁した開度（バルブ位置）に設定している。
【００４８】
ＥＧＲバルブ３は、中立位置であるメカオープナ位置（Ｏ）または制御上の全閉ポイントである制御全閉位置（Ａ）から全開位置に至るまでの動作可能範囲で回転動作されることで、ＥＧＲガス流路２１、２２の開口面積を変更してＥＧＲ率を調整する。
ＥＧＲバルブ３の外周端面には、シールリング５を装着するシールリング溝４が全周に形成されている。
シールリング５は、その外周側部が、ＥＧＲバルブ３の外周端面より径方向外側に突出した状態で、内周側部がシールリング溝４内を径方向、軸線方向および円周方向に移動できるようにシールリング溝４の内部に嵌め込まれて保持されている。
【００４９】
したがって、本実施例のＥＧＲＶは、エンジン停止時またはＥＧＲガスを導入しない時（ＥＧＲカット時）に、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４に嵌め込まれたシールリング５の軸線方向に対して直交する径方向（拡径方向）の張力を利用して、ノズル２の内径面（球面凹部６６のバルブシート面）とＥＧＲバルブ３の外周端面との間に形成される隙間を密閉（シール）するように構成されている。
ここで、本実施例のＥＧＲＶは、ＥＧＲバルブ３を全閉作動させる際に、ＥＧＲガス流路２１、２２を気密的に閉鎖可能な流路全閉範囲を有している。また、ＥＧＲＶは、ＥＧＲバルブ３の開閉作動時に、ＥＧＲガス洩れ量が変化しない流量不感帯を有している。
なお、流路全閉範囲とは、球面凹部６６の形成区間に相当する流量不感帯の範囲のことである。
【００５０】
ここで、本実施例のＥＧＲＶは、シャフト６を回転駆動することで、ＥＧＲバルブ３を開閉動作させるアクチュエータを備えている。このアクチュエータの動力源である電動モータＭは、ＥＣＵ１０によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
モータ駆動回路は、ＥＣＵ１０のマイクロコンピュータより与えられる出力信号（例えばＰＷＭ信号のデューティ比）に対してして電動モータＭへの供給電力（モータ駆動電流またはモータ印加電圧）を可変制御する。
【００５１】
ここで、アクチュエータ、特に電動モータＭは、ＥＣＵ１０によって通電制御されるように構成されている。
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよび各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。このＥＣＵ１０は、エアフロメータ７１、クランク角度センサ７２、アクセル開度センサ７３、スロットル開度センサ７４、ＥＧＲＶ開度センサ７５、冷却水温度センサおよび排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等の各種センサからのセンサ出力信号が、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００５２】
マイクロコンピュータは、エアフロメータ７１より出力されるセンサ出力信号（ＡＦＭ信号）またはスロットル開度センサ７４より出力されるセンサ出力信号（スロットル開度信号）に基づいて、エンジンの吸気ダクトを流れる新気量を計測（算出）し、この算出した新気量を各種エンジン制御（例えばＥＧＲバルブ３の開度制御：ＥＧＲＶ開度制御）に使用する。
また、マイクロコンピュータは、ＥＧＲＶ開度センサ７５より出力されるセンサ出力信号（ＥＧＲＶ開度信号）に基づいて、エンジンの吸気ダクトに還流するＥＧＲガス量を計測（算出）し、この算出したＥＧＲガス量を各種エンジン制御（例えばスロットルバルブ１６の開度制御：スロットル開度制御）に使用する。
【００５３】
マイクロコンピュータは、エンジンの運転状況（例えばエアフロメータ７１のＡＦＭ信号から測定された吸入空気量、クランク角度センサ７２のＮＥパルス信号から測定されたエンジン回転速度、アクセル開度センサ７３またはスロットル開度センサ７４のエンジン負荷信号）に対応して目標ＥＧＲＶ開度を決定し、ＥＧＲＶ開度センサ７５のＥＧＲＶ開度信号から測定されたＥＧＲＶ開度と目標ＥＧＲＶ開度との偏差がなくなるように、電動モータＭを駆動するモータ駆動回路に与えるＰＷＭ信号のデューティ比に対して、ＰＩＤ制御（比例積分微分制御）によりフィードバック制御を行うように構成されている。
【００５４】
エアフロメータ７１は、エンジンの各気筒の燃焼室に吸い込まれる新気量を検出する空気量検出手段である。
クランク角度センサ７２は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出する回転角度検出手段である。このクランク角度センサ７２は、エンジンのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。
また、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ７２より出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段として機能する。
【００５５】
アクセル開度センサ７３は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するエンジン負荷検出手段である。
回転角度検出装置は、マグネットロータの回転角度を測定してスロットルバルブ１６のシャフトの回転角度に相当するスロットル開度を検出するスロットル開度センサ（エンジン負荷検出手段）７４として使用される。マグネットロータは、スロットルバルブ１６に一体回転可能に連結されている。
【００５６】
回転角度検出装置は、マグネットロータの回転角度を測定してＥＧＲバルブ３のシャフト６の回転角度に相当するＥＧＲＶ開度を検出するＥＧＲＶ開度センサ（バルブ位置検出手段）７５として使用される。マグネットロータは、ＥＧＲバルブ３に一体回転可能に連結されている。具体的には、ＥＧＲバルブ３のシャフト６の第２突出部に固定された出力ギヤ１５の内周部にマグネットロータがインサート成形により固定されている。
マグネットロータは、ＥＧＲＶ開度センサ７５へ磁束を与える一対のマグネット７６、およびこのマグネット７６から放出された磁束（磁界）をＥＧＲＶ開度センサ７５に対して集中させるヨーク７７等によって構成されている。
【００５７】
ＥＧＲＶ開度センサ７５は、マグネットロータ（一対のマグネット７６、ヨーク７７）の回転方向への移動に伴って変化する磁束を検出する非接触式の磁気検出素子である半導体ホール素子を有している。この半導体ホール素子には、マグネットロータ、特に一対のマグネット７６の磁極面から印加される磁界の磁束密度（磁束の量）や磁界の強さを感磁する感磁面が設けられている。
そして、ＥＧＲＶ開度センサ７５は、センサカバー４３のセンサ搭載部からギヤハウジング４２のギヤ収容凹部底面側に突出するように設置されている。このＥＧＲＶ開度センサ７５は、半導体ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応した電圧信号（アナログ信号）をＥＣＵ１０へ向けて出力するホールＩＣを主体として構成されている。
なお、ホールＩＣの代わりに、ホール素子単体、磁気抵抗素子等の非接触式の磁気検出素子を使用しても良い。
【００５８】
ここで、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３を全閉した全閉開度の状態、すなわち、電動モータＭへの電力の供給を停止した際にスプリングＳＰの付勢力によってＥＧＲバルブ３が付勢されるバルブ停止位置をメカオープナ位置（Ｏ）としてマイクロコンピュータのメモリに格納している。
なお、本実施例では、リターンスプリング７の付勢力とオーバーターンスプリング８の付勢力とが釣り合った中立位置が、電動モータＭへの電力の供給を停止した際にＥＧＲバルブ３が付勢されるメカオープナ位置（Ｏ）となる。
【００５９】
ここで、本実施例のＥＧＲＶは、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４内に、自身の拡径方向の張力を利用してノズル２の球面凹部６６に対するシール機能を持つＣ字状のシールリング５を組み合わ（嵌め合わ）せたバルブ構造を採用している。
このようなＥＧＲＶにおいては、シールリング自身の拡径方向の張力による伸びと、ノズル２の球面凹部６６とにより、メカオープナ位置（Ｏ）の近傍（中立位置の前後：例えば±２．５〜５．５°、あるいは±３．０〜５．０°、あるいは±３．５°程度）にＥＧＲガス洩れ量（流体流量、流体洩れ量、ＥＧＲ量）の変化しない範囲（流量不感帯）がある。
これは、ノズル２の内周面に、流路全閉範囲および流量不感帯の全領域に渡って、シールリング５の摺動部が接触可能な球面凹部６６が形成されており、ＥＧＲバルブ３のバルブ位置がメカオープナ位置（Ｏ）より外れても、ノズル２の球面凹部６６を通り抜けるまでは、ノズル２の球面凹部６６のバルブシート面にシールリング５の摺動部が密着し続けることができるからである。
【００６０】
メカオープナ位置（Ｏ）とは、電動モータＭへの通電停止時に、リターンスプリング７の付勢力とオーバーターンスプリング８の付勢力とによって付勢（保持）されるＥＧＲバルブ３のバルブ位置、つまり電動モータＭへの通電停止時に、リターンスプリング７の付勢力（第１スプリングトルク）とオーバーターンスプリング８の付勢力（第２スプリングトルク）とが釣り合う中立位置のことである。
制御全閉位置（Ａ）とは、中立位置であるメカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向にＥＧＲバルブ３が回転変位したバルブ位置のことである。
【００６１】
また、ＥＧＲバルブ３の全開位置とは、ノズル２の内周面とＥＧＲバルブ３の外周端面との間の隙間が最大となる位置で、且つＥＧＲガス流路２１、２２を流れるＥＧＲガス量が最大となるバルブ開度のことである。
そして、ＥＣＵ１０は、制御全閉位置（Ａ）を、流路全閉範囲内および流量不感帯の範囲内に設定している。本実施例では、制御全閉位置（Ａ）を、不感帯最大開度に設定している。
【００６２】
［実施例１の制御方法］
次に、本実施例の内燃機関のＥＧＲ制御装置の制御方法を図１ないし図８に基づいて簡単に説明する。ここで、図４はエンジン停止時のＥＧＲＶ開度を示した図で、図５はアイドル運転（低負荷、低速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した図で、図６はエンジン運転（低負荷〜中負荷）時のＥＧＲＶ開度を示した図で、図７はエンジン運転（高負荷、高速回転）時のＥＧＲＶ開度を示した図である。また、図８（ａ）はエンジンの運転状況（エンジン負荷等）に基づくＥＧＲＶ制御を示した図で、図８（ｂ）はＥＧＲＶ開度の変化を示したタイミングチャートである。
【００６３】
ここで、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、エンジンの運転状況に対応してＥＧＲ率が最適値となるように、ＥＧＲＶのバルブ開度を可変制御する。
具体的には、ＥＧＲＶ開度センサ７５より出力されるセンサ出力信号（ＥＧＲＶ開度信号、ＥＧＲＶ実開度）が、エンジン運転状況（特にクランク角度センサ７２のＮＥパルス信号から測定されたエンジン回転速度、アクセル開度センサ７３またはスロットル開度センサ７４のエンジン負荷信号）に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率）に相当する目標ＥＧＲ開度と一致するように、ＥＧＲバルブ３のシャフト６を駆動する電動モータＭへの供給電力をフィードバック制御する。
【００６４】
（１）エンジン停止時
ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、電動モータＭへの通電をオフ（ＯＦＦ）する。
このように、ＥＧＲバルブ３を駆動する電動モータＭへの電力供給が成されていない場合には、バルブ停止位置、つまりメカオープナ位置（Ｏ）に、スプリングＳＰの付勢力（第１、第２スプリングトルク）によってＥＧＲバルブ３が付勢される。
ここで、メカオープナ位置（Ｏ）は、流路全閉範囲内および流量不感帯の範囲内に設定されている。本実施例では、メカオープナ位置（Ｏ）が、球面凹部６６の一方側（閉弁側）の限界点Ｘと球面凹部６６の他方側（開弁側）の限界点Ｙとの中間点に設定されている。
したがって、ＥＧＲバルブ３のシールリング溝４に嵌め込まれたシールリング５の摺動部が、ハウジング１のノズル嵌合部６５に嵌合保持されるノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に密着することで、ＥＧＲガス流路２１、２２が閉鎖される。これにより、ＥＧＲガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気に混入しない（ＥＧＲカット）。
【００６５】
（２）アイドル運転時
ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、エンジンの運転状況に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率、目標ＥＧＲ開度）を演算する。 ここで、エンジン負荷が低負荷で、且つエンジン回転速度が低速回転の領域、つまりアイドル運転時には、エンジンの燃焼を安定させるために、ＥＧＲガスの導入を止める。
この場合も、エンジン停止時と同様に、電動モータＭへの通電をオフ（ＯＦＦ）する。これにより、スプリングＳＰの付勢力（第１、第２スプリングトルク）によってメカオープナ位置（Ｏ）、すなわち、電動モータＭへの通電停止時に第１スプリングトルクと第２スプリングトルクとが釣り合う中立位置にＥＧＲバルブ３が付勢される。
【００６６】
したがって、ＥＧＲバルブ３と一体回転可能に装着されたシールリング５の摺動部が、ノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に密着することで、ＥＧＲガス流路２１、２２が閉鎖される。これにより、ＥＧＲガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気に混入しない（ＥＧＲカット）。
このとき、電動モータＭの駆動力（モータトルク）が、３つの第１〜第３減速ギヤに作用していないので、噛み合う２つの減速ギヤのうちの一方の減速ギヤの歯面が、他方の減速ギヤの歯面に押し付けられず、各減速ギヤに自由度があるため、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間（ピニオンギヤ１３と中間ギヤ１４との歯面間、および中間ギヤ１４と出力ギヤ１５との歯面間）のバックラッシュが大きくなる。
【００６７】
（３）エンジン運転時（ＥＧＲガス導入時）
次に、ＥＣＵ１０は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンが所定の運転領域（例えば低負荷〜中負荷で、且つ低速回転〜中速回転の領域）に入ると、この運転領域（エンジン負荷およびエンジン回転速度）に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率、目標ＥＧＲ開度）を演算する。
このとき、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３が所定のバルブ開度以上に開弁するように開弁作動させる。なお、制御目標値は、例えば全開位置（Ｃ）に設定される。
そして、電動モータＭに電力を供給し、電動モータＭのモータシャフト１１を開弁作動方向に回転させる。これにより、電動モータＭの回転動力（モータトルク）が、ピニオンギヤ１３、中間ギヤ１４および出力ギヤ１５に伝達される。そして、出力ギヤ１５からモータトルクが伝達されたシャフト６が、出力ギヤ１５の回転に伴って所定の回転角度（バルブ開度）だけ開弁作動方向に回転する。
【００６８】
以上のように、エンジンの運転状況に対応して、電動モータＭへの供給電力（駆動電流値または印加電圧値）を可変制御することで、ＥＧＲＶのバルブ開度を変化させることにより、エアクリーナを通過した清浄な吸気に対する、ＥＧＲガスの導入量（混入量）が調節される。
すなわち、ＥＧＲバルブ３は、制御目標値に相当するバルブ開度に開弁制御される。つまりＥＧＲガス流路２１、２２が開放される。
これにより、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの一部であるＥＧＲガスが、排気ダクト内に形成される排気通路（ＥＧＲガス分岐部）から、排気ダクト側のＥＧＲガスパイプＰの内部（ＥＧＲガス流路）→ＥＧＲクーラＱ→中間のＥＧＲガスパイプＰの内部（ＥＧＲガス流路）→ＥＧＲＶのハウジング１の内部流路（ＥＧＲガス導入ポート→ＥＧＲガス流路２１、２２→ＥＧＲガス導出ポート）→吸気ダクト側のＥＧＲガスパイプＰの内部（ＥＧＲガス流路）を経由して、吸気ダクト内に形成される吸気通路（ＥＧＲガス合流部）に再循環される。したがって、ＥＧＲガスがエンジンの各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室に供給される吸気に混入される。
これによって、排気ガス中に含まれる有害物質（例えばＮＯｘ等）が低減される。
【００６９】
（４）エンジン運転時（高負荷、高回転時）
次に、ＥＣＵ１０は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んで、エンジンが所定の運転領域（例えば高負荷または高速回転の領域）に入ると、この運転領域（エンジン負荷およびエンジン回転速度）に対応して設定される制御目標値（目標ＥＧＲ率、目標ＥＧＲ開度）を演算する。
このとき、ＥＣＵ１０は、制御目標値を、メカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）に設定する。なお、この制御全閉位置（Ａ）は、流路全閉範囲内および流量不感帯の範囲内に設定されている。
ここで、エンジンの運転領域が高負荷または高速回転の領域に入ると、制御目標値、つまりＥＧＲバルブ３が制御全閉位置（Ａ）に制御される理由は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んでエンジンの出力を最大限に引き出したい時に、ＥＧＲガス（エンジンの燃焼に寄与しないガス）が各気筒毎の燃焼室内に導入されることを要因とする、エンジンの出力低下を回避するためである。
【００７０】
そして、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲバルブ３のバルブ位置が、制御全閉位置（Ａ）となるように電動モータＭへの電力の供給を継続する。すなわち、ＥＧＲＶ開度センサ７５より出力されるセンサ出力信号（ＥＧＲＶ開度信号、ＥＧＲＶ実開度）が、制御全閉位置（Ａ）に到達した時点で、電動モータＭへの供給電力を所定値に維持する。例えば電動モータＭに微少電流（開弁作動方向の電流小）を供給する。これにより、ＥＧＲバルブ３にモータトルクと第１スプリングトルクとが作用するため、ＥＧＲバルブ３が制御全閉位置（Ａ）にて保持される。
【００７１】
ここで、本実施例のＥＧＲＶにおいては、図７に示したように、制御全閉位置（Ａ）が、流路全閉範囲および流量不感帯の範囲内に設けられている。このため、ＥＧＲＶのバルブ開度が制御全閉位置（Ａ）に保持されると、ＥＧＲバルブ３の外周に装着されたシールリング５の摺動部が、シールリング自体の拡径方向の張力によってノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に張り付くため、シールリング５の摺動部がノズル２の球面凹部６６のバルブシート面に密着する。
【００７２】
したがって、ＥＧＲバルブ３の外周端面とノズル２の球面凹部６６のバルブシート面との間に形成される隙間が完全にシールされる。これにより、制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３が保持される時、すなわち、ＥＧＲバルブ３の全閉時に、ＥＧＲガスの洩れが確実に抑止されるため、ＥＧＲガスが吸入空気に混入しなくなる（ＥＧＲカット）。
このとき、モータトルクと第１スプリングトルクとが、３つの第１〜第３減速ギヤに作用しているので、噛み合う２つの減速ギヤのうちの一方の減速ギヤの歯面が、他方の減速ギヤの歯面に押し付けられる。これにより、各減速ギヤに自由度がなくなり、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間（ピニオンギヤ１３と中間ギヤ１４との歯面間、および中間ギヤ１４と出力ギヤ１５との歯面間）のバックラッシュが非常に小さくなる、あるいはゼロになる。
【００７３】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の内燃機関のＥＧＲ制御装置においては、エンジンの運転中に、エンジン負荷が低負荷で、且つエンジン回転速度が低回転の運転領域、所謂、エンジンのアイドル運転時に、ＥＧＲバルブ３のシャフト６を駆動する電動モータＭへの電力供給（通電）をＯＦＦすることにより、メカオープナ位置（Ｏ）にＥＧＲバルブ３が保持（付勢）される。つまりスプリングＳＰのスプリングトルクによってＥＧＲバルブ３をメカオープナ位置（Ｏ）に戻す（保持する）ことが可能となる。これにより、消費電力を低減することができるので、燃費悪化等の不具合の発生を抑制することができる。
【００７４】
また、本実施例の内燃機関のＥＧＲ制御装置においては、エンジンの運転中に、エンジン負荷が高負荷、あるいはエンジン回転速度が高回転の運転領域の場合、メカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３を保持するように、電動モータＭを通電することにより、流路全閉範囲および流量不感帯の範囲内に設定される制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３が保持される。
このとき、電動モータＭの回転動力をＥＧＲバルブ３に伝達する３つの第１〜第３減速ギヤに、つまり全ての減速ギヤにモータトルクと第１スプリングトルクとが作用する。
【００７５】
これにより、噛み合う２つの減速ギヤのうちの一方の減速ギヤの歯面が、他方の減速ギヤの歯面に押し付けられる。すなわち、噛み合う２つの減速ギヤ１３、１４のうちの一方のピニオンギヤ１３の各凸状歯が、他方の中間ギヤ１４の各凸状歯に押し付けられる。また、噛み合う２つの減速ギヤ１４、１５のうちの一方の中間ギヤ１４の各凸状歯が、他方の出力ギヤ１５の各凸状歯に押し付けられる。
これによって、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間（ピニオンギヤ１３と中間ギヤ１４との歯面間、および中間ギヤ１４と出力ギヤ１５との歯面間）のバックラッシュを消すことができるので、エンジン振動や車両振動による噛み合う２つの減速ギヤのガタ付きを抑制することができる。これにより、噛み合う２つの減速ギヤ同士が衝突または摩擦を繰り返すことはない。したがって、各減速ギヤの歯面の異常摩耗（ギヤ摩耗）を防止することができる。
また、エンジン振動や車両振動による噛み合う２つの減速ギヤのガタ付きを抑制することができるので、歯打ち音の発生を抑制することができる。したがって、騒音の発生を防止することが可能となる。
【００７６】
［変形例］
本実施例では、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関のＥＧＲ制御装置に適用しているが、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給する吸気を吸気制御弁の弁体であるバルブの開閉動作により制御する内燃機関の吸気制御装置に適用しても良い。また、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関（エンジン）の燃焼室より流出する排気ガスを排気制御弁の弁体であるバルブの開閉動作により制御する内燃機関の排気制御装置に適用しても良い。
【００７７】
また、吸気制御弁としては、タンブル制御弁、スワール制御弁、吸気流量制御弁、吸気圧力制御弁、流路切替弁等が考えられる。
また、排気制御弁としては、ウェイストゲート弁、スクロール切替弁、排気流量制御弁、排気圧力制御弁、排気切替弁等が考えられる。
本実施例では、ＥＧＲバルブ３を駆動するアクチュエータ（バルブ駆動装置）を、電動式アクチュエータによって構成したが、バルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、電磁式流体制御弁等の電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
【００７８】
本実施例では、ハウジング１のノズル嵌合部６５の内周に円筒状のノズル２を嵌合保持し、更にノズル２の内部にＥＧＲバルブ３を開閉自在（回転自在）に収容しているが、ハウジング１の内部に直接ＥＧＲバルブ３を開閉自在（回転自在）に収容しても良い。この場合には、ノズル２は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
なお、ＥＧＲバルブ３の外周端面にシールリング溝（環状溝）４を設けなくても良い。また、ＥＧＲバルブ３の外周端面にシールリング５を装着しなくても良い。この場合には、シールリング５は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
【００７９】
本実施例では、内燃機関（エンジン）の運転時、特に高負荷時または高速回転時に、メカオープナ位置（Ｏ）よりも開弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３を保持するように、電動モータＭを通電しているが、内燃機関（エンジン）の運転時、特に高負荷時または高速回転時に、メカオープナ位置（Ｏ）よりも閉弁作動方向に回転変位したバルブ位置に設定された制御全閉位置（Ａ）でＥＧＲバルブ３を保持するように、電動モータＭを通電しても良い。
この場合には、電動モータＭの回転動力をＥＧＲバルブ３に伝達する３つの第１〜第３減速ギヤに、つまり全ての減速ギヤに電動モータＭのモータトルクとオーバーターンスプリング８の付勢力（第２スプリングトルク）とが作用することになる。これによって、噛み合う２つの減速ギヤの歯面間のバックラッシュを消すことができるので、実施例１と同様に、各減速ギヤの歯面の異常摩耗（ギヤ摩耗）を防止することができる。
【符号の説明】
【００８０】
Ｍ 電動モータ
１ ハウジング（バルブボディ）
２ ノズル
３ ＥＧＲバルブ（ＥＧＲＶの弁体）
４ シールリング溝（環状溝）
５ シールリング
６ シャフト（ＥＧＲＶの弁軸）
７ リターンスプリング（第１付勢手段、第１スプリング）
８ オーバーターンスプリング（第２付勢手段、第２スプリング）
９ Ｕ字フック部
１０ ＥＣＵ（モータ制御手段）
１３ ピニオンギヤ（第１減速ギヤ、モータギヤ）
１４ 中間ギヤ（第２減速ギヤ）
１５ 出力ギヤ（第３減速ギヤ、バルブギヤ）
２１ ＥＧＲガス流路（流体流路）
２２ ＥＧＲガス流路（流体流路）
６６ 球面凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内燃機関の燃焼室に連通する流体流路、およびこの流体流路を開閉するバルブを有する流体制御弁と、
（ｂ）前記バルブを開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するモータと、
（ｃ）このモータの動力を前記バルブに伝達する複数のギヤと、
（ｄ）前記バルブを閉弁作動方向に付勢する第１付勢手段と、
（ｅ）前記バルブを開弁作動方向に付勢する第２付勢手段と、
（ｆ）前記内燃機関の運転状況に対応して前記モータへの供給電力を可変制御するモータ制御手段と
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記流体制御弁は、前記バルブを全閉作動させる際に、前記流体流路を閉鎖可能な全閉範囲を有し、
前記バルブは、前記モータへの通電を停止した際に、前記第１付勢手段の付勢力と前記第２付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置に保持され、
前記中立位置は、前記全閉範囲内に設定され、
前記モータ制御手段は、前記内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、前記モータへの通電を停止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置を制御上の全閉ポイントとしたとき、
前記制御上の全閉ポイントは、前記全閉範囲内に設定され、
前記モータ制御手段は、前記内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、前記制御上の全閉ポイントで前記バルブを保持するように、前記モータを通電することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記流体制御弁は、流体洩れ量が変化しない流量不感帯を有し、
前記全閉範囲とは、前記流量不感帯の範囲のことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記流体制御弁は、内部に前記流体流路を形成するハウジングを有し、
前記バルブは、前記流体流路内に回転自在に収容されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記流体制御弁は、前記ハウジングの流路壁面と前記バルブの外周端面との間に形成される隙間をシールする環状のシールリングを有し、
前記シールリングは、前記バルブに一体回転可能に装着されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記ハウジングは、前記シールリングに摺接する部分に球面凹部を有し、
前記球面凹部は、前記バルブの回転軸線上に形成される中心点を中心とした曲率半径を有する球面の一部で構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
前記バルブは、前記ハウジングおよび前記シールリングを伴って、前記流体流路を流れる流体の流量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記複数のギヤは、前記バルブに一体回転可能に連結したバルブギヤを有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１付勢手段とは、前記バルブギヤまたは前記バルブに対して、前記バルブを前記中立位置に戻す方向に荷重を与えるコイル状の第１スプリングのことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２付勢手段とは、前記バルブギヤまたは前記バルブに対して、前記バルブを前記中立位置に戻す方向に荷重を与えるコイル状の第２スプリングのことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１】
（ａ）内燃機関の燃焼室に連通する流体流路、およびこの流体流路を開閉するバルブを有する流体制御弁と、
（ｂ）前記バルブを開弁作動方向または閉弁作動方向に駆動するモータと、
（ｃ）このモータの動力を前記バルブに伝達する複数のギヤと、
（ｄ）前記バルブを閉弁作動方向に付勢する第１付勢手段と、
（ｅ）前記バルブを開弁作動方向に付勢する第２付勢手段と、
（ｆ）前記内燃機関の運転状況に対応して前記モータへの供給電力を可変制御するモータ制御手段と
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記流体制御弁は、前記バルブを全閉作動させる際に、前記流体流路を閉鎖可能な全閉範囲を有し、
前記バルブは、前記モータへの通電を停止した際に、前記第１付勢手段の付勢力と前記第２付勢手段の付勢力とが釣り合う中立位置に保持され、
前記中立位置は、前記全閉範囲内に設定され、
前記モータ制御手段は、前記内燃機関が低負荷で、且つ低回転の領域の場合、前記モータへの通電を停止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記中立位置よりも開弁作動方向に変位したバルブ位置を制御上の全閉ポイントとしたとき、
前記制御上の全閉ポイントは、前記全閉範囲内に設定され、
前記モータ制御手段は、前記内燃機関が高負荷または高回転の領域の場合、前記制御上の全閉ポイントで前記バルブを保持するように、前記モータを通電することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記流体制御弁は、流体洩れ量が変化しない流量不感帯を有し、
前記全閉範囲とは、前記流量不感帯の範囲のことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記流体制御弁は、内部に前記流体流路を形成するハウジングを有し、
前記バルブは、前記流体流路内に回転自在に収容されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記流体制御弁は、前記ハウジングの流路壁面と前記バルブの外周端面との間に形成される隙間をシールする環状のシールリングを有し、
前記シールリングは、前記バルブに一体回転可能に装着されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記ハウジングは、前記シールリングに摺接する部分に球面凹部を有し、
前記球面凹部は、前記バルブの回転軸線上に形成される中心点を中心とした曲率半径を有する球面の一部で構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
前記バルブは、前記ハウジングおよび前記シールリングを伴って、前記流体流路を流れる流体の流量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、 前記複数のギヤは、前記バルブに一体回転可能に連結したバルブギヤを有していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１付勢手段とは、前記バルブギヤまたは前記バルブに対して、前記バルブを前記中立位置に戻す方向に荷重を与えるコイル状の第１スプリングのことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２付勢手段とは、前記バルブギヤまたは前記バルブに対して、前記バルブを前記中立位置に戻す方向に荷重を与えるコイル状の第２スプリングのことであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４４３０９（Ｐ２０１３−４４３０９Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４３１２（Ｐ２０１１−１８４３１２）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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