JP2004278307A

JP2004278307A - Ｅｇｒ装置

Info

Publication number: JP2004278307A
Application number: JP2003066688A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takayama; 英司高山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP4117472B2; DE10323426A1

Abstract

【課題】イグニッションスイッチをＯＮしてからＥＧＲバルブの開度制御が開始される前までＥＧＲバルブを強制開弁する技術では、クランキング中の空燃比の悪化により始動時間が長くなるとともに、始動時に大量のスモークが発生してしまう。
【解決手段】エンジン１の始動完了後のエンジン運転中に、ＥＣＵ６がＥＧＲバルブ５に開弁指示を与えても、目標リフトと実リフトの差が一定値以上で、目標リフトが所定値以上の状態が所定時間以上続くと、ＥＣＵ６は閉弁固着を検出する。すると、ＥＣＵ６は、通常の開度制御を一時中止してＥＧＲバルブ５に全開指示を与え、ＥＧＲバルブ５を強制開弁する。閉弁固着が解除されて実リフトが所定リフトに達すると強制開弁を停止し、通常の開度制御に復帰する。このように、エンジン１の始動完了後のエンジン運転中に閉弁固着を認識した時にＥＧＲバルブ５を強制開弁するため、クランキング中の空燃比の悪化を回避できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気ガスの一部を吸気側へ戻すＥＧＲ（排気ガス再循環）装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排気規制が厳しくなっていく現状下においてＥＧＲ装置が重要となっており、エンジンの運転状態に応じてバルブ開度小〜バルブ開度大までのＥＧＲバルブの開度制御が必要となっている。
例えば、ディーゼルエンジンでは、アイドリング時の排気ガスを低減する目的で排気ガスを吸気側に戻すが、アイドリング状態では吸気負圧が小さく、且つ排気圧も低いため、必要量の排気ガスを吸気側へ戻すためにＥＧＲバルブのバルブ開度を大きくしている。この時、油分を含んだパティキュレートがＥＧＲバルブのバルブシート等に付着し、付着したパティキュレートによってＥＧＲバルブが開弁しない場合（閉弁固着）がある。
【０００３】
ここで、ＥＧＲバルブの開度を可変するＥＧＲ装置では、ＥＧＲバルブの実開度をバルブリフト量や吸入空気量等から読取り、この実開度が目標開度になるようにフィードバック制御をしている。
このため、従来では、バルブシート等に付着したパティキュレートによってＥＧＲバルブが閉弁固着した場合、ＥＧＲバルブの開弁指令値が徐々に大きくなっていく。そして、開弁に必要な駆動力に達するとＥＧＲバルブが開弁する。
このため、ＥＧＲバルブに開弁指示が与えられてから実際に開弁するまでの開弁遅れが発生してしまう。つまり、閉弁固着が発生してしまうと、適切なＥＧＲ量が得られない時間が長くなってしまう不具合がある。
【０００４】
また、上記作動による固着解消後の開弁は、実開度が本来目標とする開度より大きくなってしまうため、次にフィードバック制御によって実開度を小さくする動作を行う。つまり、従来では、固着解消のためにオーバーシュートした実開度をフィードバック制御で本来目標とする開度に近づけるため、固着解消後に目標開度に達するのにも時間がかかってしまう。
【０００５】
ＥＧＲバルブの閉弁固着を回避する技術として、イグニッションスイッチをＯＮ（あるいはスタータスイッチをＯＮ）してから、ＥＧＲバルブの通常開度制御が開始される前までの期間に、ＥＧＲバルブのアクチュエータ（リニアソレノイド等）を強制通電させて閉弁固着を解消する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２９３３５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示される技術は、エンジンの始動のためにイグニッションスイッチをＯＮ（あるいはスタータスイッチをＯＮ）してから、所定の時間、あるいはセンサによって固着解除が検出されるまでの間、ＥＧＲバルブを強制開弁する技術である。
このため、クランキング中においてＥＧＲバルブが強制開弁され、クランキング中に燃焼室に吸い込まれる混合気の未燃焼ガスの割合が増え、逆に空気の割合が減る。このような空燃比の悪化により、始動時の着火性が下がるため、始動開始（イグニッションスイッチの操作）からエンジンが完爆するまでの始動時間が長くなるとともに、始動時に大量のスモークが発生してしまう。
【０００８】
また、エンジンの始動性能の悪化を回避するために、ＥＧＲバルブを強制開弁する期間を、イグニッションスイッチＯＮからクランキング開始（エンジン回転開始）までにすることも考えられるが、ＥＧＲバルブを強制開弁する時間が極めて短くなる。すると、ＥＧＲバルブが固着していても、強制開弁の実行時間が極めて短くなるため、固着解除できない可能性が高まる。
【０００９】
ここで、上記特許文献１に開示される技術には、エンジンの始動時にＥＧＲバルブの固着解除が検出されない場合、エンジンの始動完了後であっても通常開度制御の開始を延期して、再度強制通電させて強制開弁を図る技術が開示されている。
しかし、この技術であっても、再度強制通電を実施する前のクランキング中にもＥＧＲバルブが強制開弁されていることに変わりがなく、クランキング中の空燃比の悪化により、始動時間が長くなるとともに、始動時に大量のスモークが発生する。
【００１０】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの始動性能の悪化を招くことなく、ＥＧＲバルブの固着を解除できるＥＧＲ装置の提供にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１の発明では、固着検出手段がエンジンの始動完了後のエンジン運転中にＥＧＲバルブの閉弁固着を検出するように設けられており、この固着検出手段がＥＧＲバルブの閉弁固着を検出すると、エンジンの始動完了後のエンジン運転中にアクチュエータへ開弁に必要な駆動力を与えて強制開弁する。このため、ＥＧＲバルブが閉弁固着した場合に、ＥＧＲバルブを素早く開弁できる。
このように、ＥＧＲバルブに閉弁固着が発生しても、素早く閉弁固着が解除されるため、素早く適切なＥＧＲ量を得ることができる。
【００１２】
また、特許文献１で示した始動時（エンジンの完爆前）にＥＧＲバルブを強制開弁する技術では、クランキング中の空燃比の悪化により、エンジンの始動時間が長くなるとともに、大量のスモークが発生する不具合が生じる。
これに対し、請求項１の発明は、エンジンの始動完了後のエンジン運転中にＥＧＲバルブの閉弁固着を認識した時にＥＧＲバルブを強制開弁する技術であるため、クランキング中に空燃比が悪化する不具合がない。このため、始動時間が延長する不具合がなく、また始動時に大量のスモークが発生する不具合も回避できる。
【００１３】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用し、ＥＧＲバルブの目標開度と実開度の差が一定値以上で、且つＥＧＲバルブの目標開度が所定値以上の時に、ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出するように設けても良い。
【００１４】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用し、ＥＧＲバルブの目標開度と実開度の差が一定値以上で、且つＥＧＲバルブの目標開度が所定値以上の状態が所定時間以上続く時に、ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出するように設けても良い。
【００１５】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用し、固着検出手段がＥＧＲバルブの閉弁固着を検出しても、エンジンの回転数が所定回転以上で、且つエンジンにかかる負荷が所定負荷以上の時には、強制開弁の動作を実行しないように設けても良い。
このように設けることにより、エンジンのトルクが大きい時にＥＧＲ量が急激に変わってトルクが急激に変化する不具合がない。
【００１６】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用し、固着検出手段がＥＧＲバルブの閉弁固着を検出して強制開弁を実行してＥＧＲバルブの開弁が認められた時には、強制開弁の動作からＥＧＲバルブの実開度を目標開度とする通常制御に復帰するように設けても良い。
【００１７】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段を採用し、固着検出手段がＥＧＲバルブの閉弁固着を検出して強制開弁を実行した際、所定時間に亘ってＥＧＲバルブの開弁が認められない時には、強制開弁を停止してＥＧＲバルブの異常信号を発生するように設けても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、実施例および変形例を用いて説明する。
［実施例］
図１を参照してディーゼルエンジン等に搭載されるＥＧＲ装置を説明する。
ＥＧＲ装置は、エンジン１の吸気管２と排気管３とを連通するＥＧＲ配管４に設けられたＥＧＲバルブ５と、このＥＧＲバルブ５の開度を調整するＥＣＵ６（エンジン・コントロール・ユニットの略であり、制御装置に相当する）とを備える。
【００１９】
ＥＧＲバルブ５は、図２の断面図に示されるように、吸気管２に連通する管内４ａと、排気管３に連通する管内４ｂとを区画する仕切壁７に設けられた２つのバルブシート８を、２つの弁体９で開閉するものであり、２つの弁体９はリニアソレノイド１０（アクチュエータの一例）によって駆動される。このリニアソレノイド１０は、ＥＣＵ６によってデューティ比制御されて、２つの弁体９の開度（ＥＧＲ配管４の連通度合に相当する）を０％〜１００％の範囲で調整するものである。
【００２０】
ＥＣＵ６は、車両の運転状態等に応じてエンジン１の制御（ＥＧＲバルブ５の制御を含む）を行うものであり、運転状態を検出するために種々のセンサ類からの出力を受ける。
ＥＣＵ６に出力されるセンサ類の一例としては、図１に示されるように、吸気管２を流れる吸入空気量を検出するエアフローセンサ１１、乗員が操作するアクセル開度を検出するスロットポジションセンサ１２、エンジン回転速度を検出するエンジンスピードセンサ１３、エンジン１の冷却水温度を検出するウォータテンプセンサ１４、ＥＧＲバルブ５の開度を直接検出するリフトセンサ１５等がある。
【００２１】
ＥＣＵ６は、上記センサ類によって検出された車両の運転状態に基づいてＥＧＲバルブ５の目標リフト（目標開度に相当する）をマップや計算式等から演算し、演算によって求めた目標リフトが、リフトセンサ１５で検出される実リフト（実開度に相当する）と一致するようにフィードバック制御するように設けられている。
【００２２】
ここで、ＥＧＲバルブ５によって吸気管２に戻される排気ガスは、図２に示すバルブシート８内を通過するものであるため、排気ガス中に含まれるパティキュレートがバルブシート８や弁体９に付着する。特に、アイドル状態などの低負荷では、大きなＥＧＲ量を要求され、かつ排気ガス温度も低くなっていることにより、排気ガス中のパティキュレートは油分を多く含んでいる。
このため、バルブシート８や弁体９に付着した油分を含むパティキュレートによって弁体９が閉弁固着する可能性がある。
【００２３】
そこで、ＥＣＵ６は、エンジン１の始動完了後（スタータスイッチのＯＦＦ時であり、クランキングの停止時）のエンジン運転中（エンジン１の回転速度がクランキングによる回転速度より速い状態）にＥＧＲバルブ５の閉弁固着を検出する固着検出手段（固着検出のためのプログラム）を備える。
そして、ＥＣＵ６は、この固着検出手段がＥＧＲバルブ５の閉弁固着を検出すると、エンジン運転中における通常のフィードバック制御を一時中止して、リニアソレノイド１０へ開弁に必要な駆動力（この実施例ではデューティ比１００％）を与えて強制開弁し、リフトセンサ１５によって開弁が確認された時には通常のフィードバック制御に復帰するように設けられている。
【００２４】
この実施例における固着検出手段は、▲１▼ＥＣＵ６が算出するＥＧＲバルブ５の目標リフトとリフトセンサ１５が検出する実リフトの差が一定値以上（目標リフト−実リフト≧一定値）であり、▲２▼ＥＣＵ６が算出するＥＧＲバルブ５の目標リフトが所定値以上（目標リフト≧所定値）であり、▲３▼上記▲１▼、▲２▼の状態が所定時間以上続く時（▲１▼、▲２▼の継続時間≧所定時間）に、ＥＧＲバルブ５の閉弁固着を検出するものである。
【００２５】
また、ＥＣＵ６は、上述した強制開弁を実施した後（リニアソレノイド１０に全開指令であるデューティ比１００％を出力した後）、▲４▼リフトセンサ１５の検出する実リフトが所定リフトに達した時（実リフト≧所定リフト）に強制開弁を停止して、通常のフィードバック制御に復帰するものである。
しかし、ＥＣＵ６は、固着検出手段がＥＧＲバルブ５の閉弁固着を検出した時であっても、▲５▼エンジン１の回転数が所定回転以上であり、▲６▼エンジン１にかかる負荷が所定負荷以上（例えば、燃料噴射量が所定噴射量以上の時）には強制開弁の動作を実行しないように設けられている。これによって、エンジン１のトルクが大きい時にＥＧＲ量が急激に変化してドライバビリティが悪化する不具合を防いでいる。
【００２６】
一方、ＥＣＵ６には、ＥＧＲバルブ５の閉弁固着を検出して強制開弁を開始してから所定時間に亘ってＥＧＲバルブ５の開弁が認められない時に強制開弁を停止してＥＧＲバルブ５の異常信号を発生するプログラムが成されている。
このＥＧＲバルブ５の異常信号が発生すると、ＥＣＵ６内にプログラムされたＥＧＲバルブ５の診断ロジックが作動してＥＧＲバルブ５の異常が発生した旨が認識され、乗員等に警告ランプ等で警告するように設けられてる。
【００２７】
次に、上記ＥＣＵ６の制御を図３のフローチャートに基づいて説明する。
この制御フローでは、まずエンジン１の始動完了後のエンジン運転中であるか否かの判断を行う（ステップＳ１）。具体的な一例を示すと、キースイッチのイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）がＯＮの状態で、且つエンジン１の回転速度が所定の回転速度（クランキング時の回転速度）よりも速い状態であるか否かの判断を行う。この判断結果がＮＯの場合はリターンする。
【００２８】
ステップＳ１の判断結果がＹＥＳの場合は、ＥＧＲバルブ５の制御実行中であるか否かを判断する（ステップＳ２）。この判断結果がＮＯの場合はリターンする。
ステップＳ２の判断結果がＹＥＳの場合は、バルブ固着のフラグが立てられていないか否かの判断を行う（ステップＳ３）。
このステップＳ３の判断結果がＹＥＳの場合は上述した▲１▼、▲２▼が成立しているか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４の判断結果がＮＯの場合はＥＧＲバルブ５が正常動作していることを検出し（ステップＳ５）、その後リターンする。
【００２９】
ステップＳ４の判断結果がＹＥＳの場合は上述した▲１▼、▲２▼の状態が一定時間継続しているか否かの判断を行う（ステップＳ６）。このステップＳ６の判断結果がＮＯの場合はリターンする。また、ステップＳ６の判断結果がＹＥＳの場合はバルブ固着のフラグを立て（ステップＳ７）、その後リターンする。
ステップＳ３の判断結果がＮＯの場合、つまりステップＳ７でフラグが立てられている場合は、上述した▲４▼が成立しているか否かの判断を行う（ステップＳ８）。このステップＳ８の判断結果がＹＥＳの場合はバルブ固着が解消されたと判断してステップＳ５へ進む。
【００３０】
ステップＳ８の判断結果がＮＯの場合は、上述した▲５▼、▲６▼が成立しているか否かを判断する（ステップＳ９）。このステップＳ９の判断結果がＹＥＳの場合はＥＧＲバルブ５に１００％のマックスデューティを出力し（ステップＳ１０）、その後リターンする。
ステップＳ９の判断結果がＮＯの場合は、エンジン１のトルクが大きい時にＥＧＲ量の急激な変化でドライバビリティが悪化する不具合を防ぐために強制開弁の動作を実施せずにそのままリターンする。
【００３１】
次に、エンジン１の始動完了後のエンジン運転中において、ＥＧＲバルブ５に固着が発生した場合におけるＥＧＲバルブ５に与えられるデューティ変化とＥＧＲバルブ５の開度変化とを、図４のグラフを参照して説明する。
エンジン１の運転状態に応じて演算されるＥＣＵ６の目標リフトが破線Ａに示すように上昇すると、その上昇に伴ってＥＧＲバルブ５に与えられるデューティ比が実線Ｂに示すように上昇する。
【００３２】
ＥＧＲバルブ５に固着が発生している場合は、目標リフトが破線Ａに示すように上昇しても、実リフトは実線Ｃに示すように上昇しない。
そして、目標リフトと実リフトの差が一定値以上（図中▲１▼参照）で、且つ目標リフトが所定値以上（図中▲２▼参照）であり、その状態が所定時間以上続く（図中▲３▼参照）と、ＥＣＵ６はＥＧＲバルブ５の閉弁固着を検出する。
すると、ＥＣＵ６は、通常のフィードバック制御を一時中止してＥＧＲバルブ５にデューティ比１００％を出力する。
【００３３】
ＥＧＲバルブ５に全開指示が与えられることで、ＥＧＲバルブ５に大きな開弁の力が発生する。そして、ＥＧＲバルブ５の閉弁固着が解除されると、実リフトが実線Ｃに示すように上昇を開始する。
そして、実リフトが所定リフトに達した時（図中▲４▼参照）に強制開弁を停止して、通常のフィードバック制御に復帰する。
【００３４】
以上の作動に示したように、本実施例のＥＧＲ装置では、エンジン１の始動完了後のエンジン運転中にＥＧＲバルブ５の閉弁固着を検出した場合、ＥＧＲバルブ５に対して開弁に必要な駆動力（デューティ比１００％）を与えて強制開弁するため、エンジン運転中における閉弁固着を短時間で解除できる。このように、ＥＧＲバルブ５に閉弁固着が発生しても、素早く閉弁固着が解除されるため、素早く適切なＥＧＲ量を得ることができる。
【００３５】
また、特許文献１で示した始動時（エンジン１の完爆前）にＥＧＲバルブ５を強制開弁する技術では、クランキング中にＥＧＲバルブ５が強制開弁されるために、クランキング中の空燃比が悪化して、エンジン１の始動時間が長くなるとともに、大量のスモークが発生する不具合が生じる。これに対し、エンジン１の始動完了後のエンジン運転中にＥＧＲバルブ５の閉弁固着を認識した時にＥＧＲバルブ５を強制開弁する技術であるため、クランキング中に空燃比が悪化する不具合がない。このため、始動時間が延長する不具合がなく、また始動時に大量のスモークが発生する不具合も回避できる。
【００３６】
［変形例］
上記の実施例では、ＥＧＲバルブ５の開度を調整するアクチュエータの一例としてリニアソレノイド１０を用いたが、他に負圧アクチュエータ、電動モータなど、他のアクチュエータを用いても良い。
上記の実施例では、ＥＧＲバルブ５の実開度を検出する一例として弁体９の動きに連動するリフトセンサ１５を用いたが、吸入空気量などからＥＧＲバルブ５の実開度を検出するように設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＧＲ装置の概略図である。
【図２】ＥＧＲバルブの断面図である。
【図３】ＥＧＲバルブの固着を解消する制御のフローチャートである。
【図４】ＥＧＲバルブの固着を解消する作動を説明するグラフである。
【符号の説明】
１エンジン
２吸気管
３排気管
４ＥＧＲ配管
５ＥＧＲバルブ
６ＥＣＵ（制御装置）
１０リニアソレノイド（アクチュエータ）
１５リフトセンサ（ＥＧＲバルブの実開度を検出する手段）

Claims

エンジンの吸気管と排気管を連通するＥＧＲ配管に設けられ、このＥＧＲ配管の連通度合をアクチュエータによって調整可能なＥＧＲバルブと、
前記エンジンの運転状態に応じて前記アクチュエータを制御することにより、前記ＥＧＲバルブの開度を調整する制御装置と、
を備えるＥＧＲ装置であって、
前記制御装置は、前記エンジンの始動完了後のエンジン運転中に前記ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出する固着検出手段を備え、
この固着検出手段が前記ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出すると、前記エンジンの始動完了後のエンジン運転中に前記アクチュエータへ開弁に必要な駆動力を与えて強制開弁するように設けられたことを特徴とするＥＧＲ装置。
請求項１に記載のＥＧＲ装置において、
前記固着検出手段は、前記ＥＧＲバルブの目標開度と実開度の差が一定値以上で、且つ前記ＥＧＲバルブの目標開度が所定値以上の時に、前記ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出することを特徴とするＥＧＲ装置。
請求項１に記載のＥＧＲ装置において、
前記固着検出手段は、前記ＥＧＲバルブの目標開度と実開度の差が一定値以上で、且つ前記ＥＧＲバルブの目標開度が所定値以上の状態が所定時間以上続く時に、前記ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出することを特徴とするＥＧＲ装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＥＧＲ装置において、
前記制御装置は、前記固着検出手段が前記ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出しても、前記エンジンの回転数が所定回転以上で、且つ前記エンジンにかかる負荷が所定負荷以上の時には前記強制開弁の動作を実行しないように設けられたことを特徴とするＥＧＲ装置。
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＥＧＲ装置において、
前記制御装置は、前記固着検出手段が前記ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出して前記強制開弁を実行して前記ＥＧＲバルブの開弁が認められた時には前記強制開弁の動作から前記ＥＧＲバルブの実開度を目標開度とする通常制御に復帰することを特徴とするＥＧＲ装置。
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のＥＧＲ装置において、
前記制御装置は、前記固着検出手段が前記ＥＧＲバルブの閉弁固着を検出して前記強制開弁を実行した際、所定時間に亘って前記ＥＧＲバルブの開弁が認められない時には前記強制開弁を停止して前記ＥＧＲバルブの異常信号を発生することを特徴とするＥＧＲ装置。