JP2008063964A - 排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性部材の異常を早期に検出するＥＧＲ装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、エンジン本体を搭載した車両の運転中に車両が減速中であると判断すると、ＥＧＲ装置５０の異常検出を実施する。異常検出は、ＥＧＲ装置５０の弁部材５２の開度が０のとき、アクチュエータ５３に通電して一旦弁部材５２を開いた後、アクチュエータ５３への通電を停止する。また、弁部材５２の開度が０でないとき、そのままアクチュエータ５３への通電を停止する。スプリング５４に異常が生じていると、アクチュエータ５３の通電を停止しても、弁部材５２の開度は所定値よりも小さくならない。ことき、ＥＣＵは、スプリング５４に異常が生じていると判断する。ＥＧＲ装置５０の弁部材５２は、異常の検出を行う場合、車両の減速中に開閉される。そのため、エンジン本体１１の排気性能および運転性に影響を与えることなくスプリング５４の異常が早期に検出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

従来、内燃機関の排気系を流れる排気を吸気系へ還流させる排気還流（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が公知である。ＥＧＲを実施することにより、内燃機関から排出されるＮＯｘの低減が図られる。このようなＥＧＲ装置では、内燃機関の排気系と吸気系とを接続するＥＧＲ通路を形成する通路部材を備えている。そして、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路を開閉し、排気の流量を制御する弁部材を有している。

弁部材は、一般に電気的なアクチュエータによって駆動される。アクチュエータに供給する電力を変化させることにより、弁部材はＥＧＲ通路を開閉する。このようなＥＧＲ装置では、アクチュエータの不具合時における内燃機関の運転安定性を確保するため、弾性部材を有している。弾性部材は、ＥＧＲ通路を全閉する方向へ弁部材を押し付けている（構成が類似するスロットル弁について特許文献１参照）。

ところで、弁部材を押し付ける弾性部材に例えば折れなどの異常が生じると、排気中のＮＯｘの増大、および内燃機関の運転性能の悪化などを招く。そこで、従来は、内燃機関の運転が停止されているとき、弾性部材の異常を検出している。この場合、内燃機関の運転が停止されているとき、アクチュエータへ通電して弁部材を開側へ一旦駆動した後、アクチュエータへの通電を停止する。そして、弁部材が弾性部材の力によって閉側へ戻されるか否かを検出し、弁部材の戻りが小さい場合に弾性部材は異常と判断する。

しかしながら、上記のような条件で弾性部材の異常を検出する場合、弾性部材に異常が生じても、内燃機関の運転が停止されるまで、内燃機関は弾性部材に異常が生じたまま運転が継続される。そのため、弾性部材に異常が生じてから内燃機関の運転が停止されるまでの間、排気中のＮＯｘの増大および内燃機関の運転性の悪化を招くという問題がある。

特開平５−２３１１８９号公報

そこで、本発明の目的は、弾性部材の異常を早期に検出するＥＧＲ装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、異常検出手段は、内燃機関が運転されているとき、弁部材を開閉する。そして、異常検出手段は、弁部材の挙動から弾性部材の異常を検出する。内燃機関の運転中に弾性部材の異常を検出することにより、例えば内燃機関の運転中に生じた弾性部材の異常であっても検出される。したがって、弾性部材の異常を早期に検出することができ、内燃機関から排出されるＮＯｘの低減および内燃機関の運転性の向上を図ることができる。

請求項２記載の発明では、運転状態検出手段は内燃機関が搭載された車両の状態を検出する。そして、車両が減速していることが検出されると、異常検出手段は弾性部材の異常を検出する。内燃機関の運転中に弾性部材の異常を検出する場合、内燃機関の運転中に弁部材によりＥＧＲ通路を開閉する必要がある。しかし、内燃機関の運転状態によっては、ＥＧＲ通路の開閉によって排気性能の悪化および内燃機関の安定性の低下を招くおそれがある。一方、車両が減速しているとき、すなわち内燃機関の回転数が低下するとき、ＥＧＲによる内燃機関の性能の変化は小さい。そこで、請求項２記載の発明では、車両が減速しているときに弾性部材の異常を検出している。したがって、内燃機関の運転中に弾性部材の異常検出を行っても、排気性能の悪化および内燃機関の運転性の悪化を低減することができる。

請求項３記載の発明では、異常検出手段は、弾性部材の異常を検出する際に、弁部材が全閉であれば、弁部材を予め設定された開度まで駆動する。弾性部材の異常は、アクチュエータへの通電を停止することによって、アクチュエータから弁部材に加わる力が消滅したときの弁部材の挙動によって検出される。そのため、弁部材が全閉であれば、アクチュエータへの通電を停止しても、弁部材の開度の変化は小さくなる。そこで、請求項３記載の発明では、弁部材は予め設定された開度まで駆動される。これにより、弾性部材による弁部材の挙動が検出される。したがって、弾性部材の異常を確実に検出することができる。

請求項４記載の発明では、異常検出手段は、弾性部材の異常を検出する際に、弁部材が開いていれば、そのままアクチュエータへの通電を停止する。アクチュエータへの通電を停止することによって、アクチュエータから弁部材に加わる力が消滅する。これにより、弾性部材による弁部材の挙動が検出される。したがって、弾性部材の異常を確実に検出することができる。

請求項５記載の発明では、異常検出手段は、アクチュエータへの通電の停止および弁部材の開度から弾性部材の異常を検出する。弾性部材に異常が生じているとき、アクチュエータへの通電を停止しても、弁部材はＥＧＲ通路を閉じる側へ作動しない。そのため、異常検出手段は、アクチュエータへの通電の停止から所定の期間が経過しても、弁部材の開度が所定値以上のとき、弾性部材は異常と判断する。したがって、弾性部材の異常を確実に検出することができる。

請求項６または７記載の発明では、異常検出手段は、アクチュエータへ供給する電力から弾性部材の異常を検出する。弾性部材は、正常であればＥＧＲ通路を閉じる方向へ弁部材を押し付けている。そのため、弾性部材が正常であれば、弁部材を開く方向へ駆動するとき、アクチュエータには弾性部材の押し付け力に対抗するために多くの電力を必要とする。一方、弾性部材に異常が生じると、ＥＧＲ通路を閉じる方向へ弁部材を押し付ける弾性部材の力が低下する。そのため、弁部材を一定の開度まで駆動する際にアクチュエータへ供給される電力は小さくなる。すなわち、弾性部材の異常の有無によって、弁部材を一定の開度まで駆動する際にアクチュエータで消費される電力は変化する。そこで、異常検出手段は、アクチュエータへ供給する電力から弾性部材の異常を検出している。したがって、弾性部材の異常を確実に検出することができる。

請求項８記載の発明では、電力供給手段を備えている。電力供給手段は、弁部材の開度とアクチュエータへ供給する電力との関係を変化させる。上述のように、アクチュエータは、弾性部材の押し付け力に抗して弁部材を駆動する。そのため、弾性部材に異常が検出されたとき、アクチュエータに供給する電力を低減することにより、弁部材は正常に駆動される。すなわち、弾性部材に異常が検出されたとき、弾性部材の押し付け力を考慮しないでアクチュエータへ電力を供給し、アクチュエータを制御することにより、アクチュエータは弁部材を正常に駆動する。したがって、例えば弾性部材の修理を行う前であっても、排気性能の悪化および内燃機関の運転性能の悪化を低減することができる。

請求項９記載の発明では、警告手段を備えている。警告手段は、車両の運転者に弾性部材の異常を警告する。これにより、車両の運転者は、早期に弾性部材の異常を認識し、弾性部材の修理あるいは交換を行うことができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステム１０を示す概略図である。ディーゼルエンジンシステム１０は、コモンレール式の燃料噴射装置を搭載している。ディーゼルエンジンシステム１０は、内燃機関としてのエンジン本体１１、吸気系２０、排気系３０、燃料噴射装置４０、ＥＧＲ装置５０および過給装置７０を備えている。ディーゼルエンジンシステム１０は、図３に示すように制御装置であるＥＣＵ１２によって制御される。なお、本発明の実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジンを例に説明しているが、ガソリンエンジンであってもよい。

エンジン本体１１は、図２に示すように複数のシリンダ１３を有している。エンジン本体１１は、図示しないピストンなどの駆動系を有している。エンジン本体１１は、吸気バルブ１４および排気バルブ１５を有している。吸気バルブ１４および排気バルブ１５は、図示しないバルブ駆動手段によって駆動される。吸気バルブ１４は、吸気系２０からシリンダ１３へ吸入される吸気の流れを断続する。排気バルブ１５は、シリンダ１３から排気系３０へ排出される排気の流れを断続する。図示しないバルブ駆動手段は、エンジン本体１１の図示しない駆動軸の回転によって吸気バルブ１４および排気バルブ１５を駆動する。

吸気系２０は、吸気管２１、吸気マニホールド２２およびスロットル２３を有している。吸気管２１は、図示しないエアクリーナに接続されている。吸気管２１の途中には、過給装置７０が設けられている。吸気管２１は、図示しないエアクリーナとは反対側の端部が吸気マニホールド２２に接続している。吸気マニホールド２２は、吸気管２１から各シリンダ１３へ分岐している。吸気マニホールド２２は、図示しないエアクリーナから導入された空気を各シリンダ１３へ分配する。吸気管２１の過給装置７０のエンジン本体１１側には、スロットル２３が設けられている。スロットル２３は、駆動部２４および弁部材２５を有している。スロットル２３は、吸気管２１を経由してエンジン本体１１へ供給される吸気の流量を制御する。スロットル２３の駆動部２４は、図３に示すようにＥＣＵ１２に接続している。駆動部２４は、ＥＣＵ１２からの命令にしたがって弁部材２５を駆動する。弁部材２５は、例えば円板状の弁であり、回転することによって吸気管２１を開閉する。図２に示すように吸気管２１の過給装置７０の下流側には、インタークーラ２６が設けられている。インタークーラ２６では、過給装置７０で過給されることにより温度が上昇した吸気が冷却される。

排気系３０は、排気管３１および排気マニホールド３２を有している。排気管３１は、図示しない触媒およびマフラーに接続されている。排気管３１の途中には、過給装置７０が設けられている。排気管３１は、図示しない触媒およびマフラーとは反対側の端部が排気マニホールド３２に接続している。排気マニホールド３２は、各シリンダ１３と排気管３１とを接続している。

燃料噴射装置４０は、燃料噴射ポンプ４１、コモンレール４２およびインジェクタ４３を有している。燃料噴射ポンプ４１は、エンジン本体１１から伝達される駆動力によって駆動される。燃料噴射ポンプ４１は、図示しない燃料タンクから吸入した燃料を所定の圧力まで加圧した後、コモンレール４２へ供給する。コモンレール４２は、燃料を所定の圧力、すなわち蓄圧状態で蓄える。インジェクタ４３は、各シリンダ１３に設けられている。インジェクタ４３は、コモンレール４２に接続されており、コモンレール４２から供給された高圧の燃料をシリンダ１３の内部へ噴射する。インジェクタ４３は、電磁弁を有している。インジェクタ４３の電磁弁はＥＣＵ１２からの指令によって燃料の噴射を断続する。所定の時期にＥＣＵ１２からインジェクタ４３の電磁弁に通電すると、インジェクタ４３からシリンダ１３へ高圧の燃料が噴射される。

過給装置７０は、例えば過給圧を変更可能なＶＮ（可変ノズル：Variable Nozzle）ターボなどの可変ターボチャージャである。過給装置７０は、タービン７１、コンプレッサ７２およびターボアクチュエータ７３を有している。タービン７１は、排気管３１の途中に設けられ、排気管３１を流れる排気の流れによって回転駆動される。コンプレッサ７２は、吸気管２１の途中に設けられている。コンプレッサ７２は、タービン７１の回転によって回転駆動され、吸気管２１を流れる吸気を過給する。ターボアクチュエータ７３は、ＥＣＵ１２からの指示により排気が流れるタービン７１と容器との間の隙間を変更し、吸気の過給圧を制御する。過給装置７０のコンプレッサ７２により過給された吸気は、インタークーラ２６で冷却された後、エンジン本体１１のシリンダ１３へ供給される。

ＥＧＲ装置５０は、図１に示すように通路部５１、弁部材５２、アクチュエータ５３、弾性部材としてのスプリング５４および開度検出手段としての開度センサ５５を備えている。通路部５１は、排気の流れ方向において過給装置７０の上流で排気管３１から分岐するとともに、吸気の流れ方向において過給装置７０の下流で吸気管２１に接続している。通路部５１は、ＥＧＲ通路５６を形成している。ＥＧＲ装置５０は、排気管３１を流れる排気の一部を、吸気管２１を流れる吸気に還流する。

弁部材５２は、通路部５１の途中に設けられている。弁部材５２は、中心にシャフト５７を有する円板状に形成されている。これにより、弁部材５２は、シャフト５７を中心に周方向へ回転する。弁部材５２は、シャフト５７を中心に回転することにより、通路部５１が形成するＥＧＲ通路５６を開閉する。これにより、排気系３０から吸気系２０へ還流される排気の流量が制御される。シャフト５７は、一方の端部がアクチュエータ５３に接続し、他方の端部が開度センサ５５に接続している。アクチュエータ５３は、電力が供給されることによって駆動するモータを有している。アクチュエータ５３は、ＥＣＵ１２に接続している。ＥＣＵ１２からアクチュエータ５３へ電力を供給することにより、弁部材５２はアクチュエータ５３からの駆動力によってシャフト５７とともに回転する。

弁部材５２のシャフト５７には、スプリング５４が接続している。スプリング５４は、一方の端部が弁部材５２のシャフト５７に接続し、他方の端部が通路部５１に接続している。スプリング５４は、弁部材５２のシャフト５７に対し、弁部材５２がＥＧＲ通路５６を閉じる方向へ力を加える。これにより、アクチュエータ５３から弁部材５２に加わる力が消滅したとき、弁部材５２はスプリング５４の押し付け力によって回転する。弁部材５２は、スプリング５４によってＥＧＲ通路５６を閉鎖する方向へ押し付けられている。そのため、アクチュエータ５３から弁部材５２に加わる力が消滅したとき、弁部材５２はスプリング５４の押し付け力によって回転してＥＧＲ通路５６を閉鎖する。すなわち、スプリング５４は、弁部材５２を初期位置であるＥＧＲ通路５６を閉鎖する側へ押し戻すリターンスプリングである。

開度センサ５５は、弁部材５２のシャフト５７のアクチュエータ５３とは反対側の端部に設けられている。開度センサ５５は、シャフト５７の回転角度を検出する。シャフト５７の回転角度は、弁部材５２の開度、すなわち弁部材５２によるＥＧＲ通路５６の開度に相関している。開度センサ５５は、検出したシャフト５７の回転角度を電気信号としてＥＣＵ１２へ出力する。

ＥＣＵ１２は、エンジン本体１１、吸気系２０、排気系３０、燃料噴射装置４０、ＥＧＲ装置５０および過給装置７０など、ディーゼルエンジンシステム１０の全体の制御を行う。ＥＣＵ１２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどを有するマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ１２は、ＲＯＭに記録されているコンピュータプログラムにしたがってディーゼルエンジンシステム１０の全体の制御を行う。

ＥＣＵ１２には、図３に示すようにバッテリ１６、入力回路および出力回路が接続している。バッテリ１６は、ＥＣＵ１２を経由してディーゼルエンジンシステム１０の各部へ電力を供給する。すなわち、ＥＣＵ１２は、電力供給手段としても機能する。ＥＣＵ１２は、入力回路の各種のセンサから信号が入力される。また、ＥＣＵ１２は、出力回路を経由して各部へ信号を出力する。入力回路には、回転数センサ８１、アクセルセンサ８２および開度センサ５５が接続している。回転数センサ８１は、エンジン本体１１の図示しない駆動軸の回転数を検出する。アクセルセンサ８２は、図示しないアクセルペダルの開度を検出する。これらの回転数センサ８１およびアクセルセンサ８２は、ＥＣＵ１２とともに運転状態検出手段を構成する。開度センサ５５は、上述のようにＥＧＲ装置５０の弁部材５２の開度を検出する。

一方、ＥＣＵ１２の出力回路には、インジェクタ４３の電磁弁、スロットル２３の駆動部２４、ＥＧＲ装置５０のアクチュエータ５３および過給装置７０のターボアクチュエータ７３などが接続している。さらに、ＥＣＵ１２の出力回路には、警告手段としての警告部８３が接続している。警告部８３は、車両の各部に異常が生じたとき、車両の搭乗者に異常の発生を警告する。警告部８３は、例えばブザーや警報音などの音声などによって聴覚的に警告を発生する手段や、ダッシュボードに設けたランプの点灯あるいは点滅などによって視覚的に警告を発生する手段を用いることができる。

ＥＣＵ１２は、例えばアクセルセンサ８２で検出されたアクセル開度、および回転数センサで検出されたエンジン本体１１の回転数などに基づいて、エンジン本体１１の運転状態、エンジン本体１１の負荷状態、およびエンジン本体１１が搭載された車両の加減速状態を検出する。また、ＥＣＵ１２は、検出したエンジン本体１１の運転状態および負荷状態に基づいて、燃料噴射装置４０、ＥＧＲ装置５０および過給装置７０などを制御する。また、ＥＣＵ１２は、ＥＧＲ装置５０のスプリング５４の異常を検出する異常検出手段としても機能する。

次に、上記の構成のディーゼルエンジンシステム１０によるＥＧＲ装置５０の異常検出について説明する。
（異常の検出）
まず、図４に示すフロー図、ならびに図５および図６に示すタイムチャートに基づいて異常検出の手順について説明する。
ＥＣＵ１２は、ディーゼルエンジンシステム１０が運転中であるとき、エンジン本体１１が減速中であるか、すなわちエンジン本体１１を搭載した車両が減速中であるか否かを検出する（Ｓ１０１）。第１実施形態では、ＥＣＵ１２は、ディーゼルエンジンシステム１０が運転中であってもＥＧＲ装置５０の異常の有無を検出する。ＥＣＵ１２は、例えば時期ｔ１においてアクセルセンサ８２でアクセルペダルの開度が０％を検出し、かつインジェクタ４３へ燃料噴射の指示を出力していないとき、車両が減速中であると判断する。なお、ＥＣＵ１２は、アクセルペダルの開度が０％であるとき、車両が減速中であると判断する構成としてもよい。タイミングｔ１でアクセルペダルの開度が０になってから所定の期間が経過したタイミングｔ２になると、エンジン本体１１の回転数は低下し始める。また、例えば図示しない車速センサで検出した車両の速度の変化も含めて、車両が減速しているか否かを判断してもよい。ＥＣＵ１２は、車両の減速と判断すると、タイミングｔ３で減速判定をＯＮにする。車両が減速中でないとき、ＥＣＵ１２は異常検出を終了する。

ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０１において車両が減速中であることを検出すると、ＥＧＲ装置５０の弁部材５２が全閉であるか否かを検出する（Ｓ１０２）。ＥＣＵ１２は、開度センサ５５から出力された電気信号に基づいて弁部材の開度を検出する。
タイミングｔ１においてアクセル開度が０になると、ＥＧＲ装置５０の開度は０になる場合がある。そこで、ステップＳ１０２においてＥＧＲ装置５０の弁部材５２は全閉であることが検出されると、ＥＣＵ１２は図５に示すタイミングｔ３においてＥＧＲ装置５０へ電力を供給する。そして、ＥＣＵ１２は、ＥＧＲ装置５０の弁部材５２の開度を所定の目標値αに駆動する（Ｓ１０３）。ＥＣＵ１２は、図７に示すようにＥＧＲ装置５０の弁部材５２の開度とアクチュエータ５３に供給する電力との関係をマップとして有している。そこで、ＥＣＵ１２は、弁部材５２の開度が目標値αとなるように所定の電力をアクチュエータ５３に供給する。なお、ＥＣＵ１２は、開度センサ５５から出力される電気信号の値に基づいて、アクチュエータ５３に供給する電力を制御し、弁部材５２の開度を所定の目標値αに設定してもよい。また、図５および図６に示すように、ＥＧＲ装置５０の開度は、所定の目標値と開度センサ５５で検出される実質値との間に時期的なズレが生じる。

ステップＳ１０３においてＥＧＲ装置５０の弁部材５２の開度が目標値αに駆動されると、ＥＣＵ１２はタイミングｔ４において通電停止フラグをＯＮにする。これにより、アクチュエータ５３への通電は停止される。また、図６に示すようにステップＳ１０２、すなわちタイミングｔ１からｔ３の間において、ＥＧＲ装置５０の弁部材５２は全閉でないことが検出、すなわち弁部材５２が開いているときも、同様にＥＣＵ１２は通電停止フラグをＯＮにし、アクチュエータ５３への通電を停止する（Ｓ１０４）。アクチュエータ５３への通電を停止することにより、アクチュエータ５３から弁部材５２に加わる力は消滅する。そのため、スプリング５４が正常であれば、弁部材５２にはスプリング５４の押し付け力が加わる。

ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０４においてアクチュエータ５３への通電を停止すると、弁部材５２の開度と、予め設定されている開度値βとを比較する（Ｓ１０５）。具体的には、ＥＣＵ１２は、タイミングｔ４においてアクチュエータ５３への通電を停止し、所定の期間が経過したタイミングｔ５において、弁部材５２の開度が開度値βより大きいかを検出する。ＥＣＵ１２は、開度センサ５５から出力される電気信号に基づいて弁部材５２の開度を検出する。

スプリング５４が正常であれば、弁部材５２にはスプリング５４の押し付け力が加わる。そのため、アクチュエータ５３への通電を停止すると、タイミングｔ５までに弁部材５２はスプリング５４の押し付け力によって初期位置であるＥＧＲ通路５６を全閉する位置へ回転する。一方、スプリング５４に異常が生じているとき、弁部材５２にはスプリング５４からの押し付け力が加わらない。そのため、アクチュエータ５３への通電を停止し、所定の期間が経過したタイミングｔ５になっても、弁部材５２の開度は開度値βよりも大きくなる。

そこで、ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０４においてアクチュエータ５３への通電を停止した後、所定の期間を経過したタイミングｔ５になっても弁部材５２の開度が開度値βよりも小さくならないとき、スプリング５４に異常が生じていると判断する（Ｓ１０６）。スプリング５４の異常とは、例えばスプリング５４の折れ、あるいはスプリング５４の脱落などである。一方、所定の期間が経過したタイミングｔ５になったとき、弁部材５２の開度が開度値βよりも小さいとき、ＥＣＵ１２はスプリング５４が正常であると判断する。そして、ＥＣＵ１２は、ＥＧＲ装置５０の異常検出を終了し、通電停止フラグをＯＦＦにする。
上述の手順によってＥＧＲ装置５０の異常検出、特にＥＧＲ装置５０のスプリング５４の異常検出が行われる。そして、タイミングｔ６においてアクセル開度が再び０より大きくなると、車両は加速状態へ移行する。

（フェールセーフ）
上述の手順によってＥＧＲ装置５０の異常が検出されると、ＥＣＵ１２は図８に示すフロー図にしたがってフェールセーフを実施する。
ＥＣＵ１２は、上述の図７に示す手順によってＥＧＲ装置５０の異常を検出する（Ｓ２０１）。そして、ＥＧＲ装置５０のスプリング５４に異常が検出されると、警告部８３を作動させる（Ｓ２０２）。警告部８３は、上述のように聴覚的または視覚的に搭乗者へ異常の発生を警告する。これにより、ＥＣＵ１２は、搭乗者へ異常の発生の認識を促す。

ＥＣＵ１２は、警告を発生するとともに、アクチュエータ５３への通電プログラムを変更する（Ｓ２０３）。通電プログラムとは、図７に示すように弁部材５２の開度と、アクチュエータ５３に供給する電力との関係である。スプリング５４は、ＥＧＲ通路５６を閉鎖する方向へ弁部材５２を押し付ける。そのため、スプリング５４が正常であれば、アクチュエータ５３はスプリング５４の押し付け力に抗して弁部材５２を駆動する必要がある。その結果、弁部材５２を所定の開度とするためには、アクチュエータ５３へ比較的大きな電力を供給する必要がある。また、スプリング５４が正常であれば、弁部材５２の開度が大きくなるにしたがって、スプリング５４の反力は増大する。そのため、弁部材５２の開度が大きくなるにしたがって、アクチュエータ５３へ供給される電力は大きくなる。一方、スプリング５４に異常が生じると、スプリング５４から弁部材５２へ力が加わらない。そのため、弁部材５２は、比較的小さな力で所定の開度まで駆動される。また、スプリング５４に異常が生じているとき、スプリング５４の反力が加わらないため、弁部材５２の開度に関わらずアクチュエータ５３へ供給される電力はほぼ一定となる。その結果、弁部材５２を所定の開度とするためにアクチュエータ５３へ供給する電力は比較的小さく、弁部材５２の開度に関わらずほぼ一定となる。

そこで、図７に示すように、アクチュエータ５３への通電プログラムをスプリング５４の押し付け力を考慮しないものに変更することにより、スプリング５４に異常が生じているときでも、アクチュエータ５３には弁部材５２の所定の開度に応じた電力が供給される。したがって、スプリング５４に異常が生じているときでも、ＥＧＲ装置５０を高い精度で行うことができ、エンジン本体１１の排気性能の悪化およびエンジン本体１１の運転性の悪化を低減することができる。なお、電力の供給プログラムは、アクチュエータ５３への供給電力を直接変更するものではなく、アクチュエータ５３をフィードバック制御する際の供給電力のゲインを弁部材５２の開度に応じて変更するものでもよい。

以上、説明したように第１実施形態では、エンジン本体１１の運転中に、弁部材５２を駆動することにより、弁部材５２を閉鎖方向へ押し付けるスプリング５４の異常を検出している。また、エンジン本体１１の運転中でも、特にエンジン本体１１を搭載した車両が減速していると判断したとき、ＥＣＵ１２はスプリング５４の異常を検出している。そのため、エンジン本体１１の運転中にＥＧＲ装置５０を作動させスプリング５４の異常を検出する動作を実施しても、エンジン本体１１の排気性能およびエンジン本体１１の運転性の悪化が低減される。したがって、運転状態に影響を与えることなくスプリング５４の異常を早期に検出することができる。

また、異常が検出されると、ＥＣＵ１２は警告部８３を作動させるとともに、アクチュエータ５３の通電プログラムを変更する。これにより、スプリング５４に異常が生じていても、ＥＧＲ装置５０の作動は確保される。そのため、スプリング５４を交換するまでの間においても、エンジン本体１１の排気性能の悪化およびエンジン本体１１の運転性の悪化を低減することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるディーゼルエンジンシステムにおけるＥＧＲ装置の異常検出について説明する。ディーゼルエンジンシステムの構成は、第１実施形態と概ね同一である。
ＥＣＵ１２は、アクチュエータ５３へ通電し、弁部材５２を駆動する。そして、アクチュエータ５３に通電した電力および弁部材５２の開度を検出する。ＥＣＵ１２は、弁部材５２の開度を開度センサ５５から出力される電気信号に基づいて検出する。このとき、ＥＣＵ１２は、検出した電力および開度を記録している。そのため、ＥＣＵ１２は、図７に示すようにアクチュエータ５３へ供給する電力と、その電力に対応する弁部材５２の開度との関係をマップとして有している。

そこで、第２実施形態では、図９に示すフロー図に沿ってスプリング５４の異常が検出される。
異常を検出する時期になると、ＥＣＵ１２は、エンジン本体１１が運転中であり、エンジン本体１１を搭載した車両が減速中であるかを検出する（Ｓ３０１）。車両が減速中でなければ、ＥＣＵ１２は異常の検出を終了する。

ＥＣＵ１２は、エンジン本体１１を搭載した車両が減速中であることを検出すると、アクチュエータ５３へ電力を供給するとともに、弁部材５２の開度を検出する。ＥＣＵ１２は、アクチュエータ５３へ電力を供給し、弁部材５２の開度が所定値γであるかを検出する（Ｓ３０２）。ＥＣＵ１２は、開度センサ５５から出力される電気信号から弁部材５２の開度を検出する。ＥＣＵ１２は、弁部材５２の開度が所定値γとなるようにアクチュエータ５３へ供給する電力を制御する。

ＥＣＵ１２は、弁部材５２の開度が所定値γであるとき、アクチュエータ５３へ供給する電力を検出する。そして、ＥＣＵ１２は、アクチュエータ５３へ供給する電力が予め設定されている設定値δ以下であるかを判断する（Ｓ３０３）。スプリング５４は、ＥＧＲ通路５６を閉鎖する方向へ弁部材５２を押し付けている。そのため、スプリング５４が正常であればアクチュエータ５３へ供給される電力は大きくなり、スプリング５４に異常が生じればアクチュエータ５３へ供給される電力は小さくなる。その結果、スプリング５４に異常が生じているとき、弁部材５２の開度を所定値γまで駆動する際に必要な電力は小さくなる。したがって、ＥＣＵ１２は、弁部材５２の開度が所定値γのとき、アクチュエータ５３へ供給する電力が設定値δ以下であれば、スプリング５４に異常が生じていると判断する（Ｓ３０４）。スプリング５４の異常が検出されると、第１実施形態と同様にフェールセーフを実施しても良い。

なお、アクチュエータ５３へ供給する電力と設定値δとを比較する構成ではなく、異常検出手順を実施するごとにアクチュエータ５３へ供給した電力を記録し、前回の異常検出手順で記録した電力と、今回の異常検出手順で記録した電力とを比較する構成としてもよい。そして、前回の異常検出手順で記録した電力と、今回の異常検出手順で記録した電力との間に大きな差があるとき、ＥＣＵ１２はスプリング５４に異常が生じていると判断してもよい。

以上のように、第２実施形態では、弁部材５２の開度を一定にするとき、アクチュエータ５３へ供給する電力の大きさによってスプリング５４の異常を検出している。したがって、スプリング５４の異常を迅速かつ正確に検出することができる。
上記の本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を示す模式図。 本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略図。 本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示すブロック図。 本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステムによる異常検出の流れを示す概略図。 本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステムによる異常検出のタイミングチャートを示す概略図。 本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略図。 ＥＧＲ装置の開度とアクチュエータに供給される電力との関係を示す模式図。 本発明の第１実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステムにおいて異常が検出されたときのフェールセーフの流れを示す概略図。 本発明の第２実施形態によるＥＧＲ装置を適用したディーゼルエンジンシステムによる異常検出の流れを示す概略図。

符号の説明

１１：エンジン本体（内燃機関）、１２：ＥＣＵ（制御装置、異常検出手段、運転状態検出手段、電力供給手段）、２０：吸気系、３０：排気系、５０：ＥＧＲ装置、５２：弁部材、５３：アクチュエータ、５４：スプリング（弾性部材）、５５：開度センサ（開度検出手段）、５６：ＥＧＲ通路、８１：回転数センサ（運転状態検出手段）、８２：アクセルセンサ（運転状態検出手段）、８３：警告部（警告手段）

Claims (9)

1. 内燃機関の排気系から吸気系へ還流される排気が流れる排気還流通路を開閉する弁部材と、
   前記弁部材を電気的に駆動するアクチュエータと、
   前記弁部材を、前記排気還流通路を閉鎖する方向へ押し付ける弾性部材と、
   前記弁部材の開度を検出する開度検出手段と、
   前記内燃機関が運転されているとき、前記弁部材を駆動し、前記弁部材の挙動から前記弾性部材の異常を検出する異常検出手段と、
   を備える排気還流装置。
2. 前記内燃機関が搭載された車両が減速しているかを検出する運転状態検出手段をさらに備え、
   前記異常検出手段は、前記運転状態検出手段で前記車両が減速していることが検出されると、前記弾性部材の異常を検出する請求項１記載の排気還流装置。
3. 前記異常検出手段は、
   前記開度検出手段で前記弁部材が全閉であることを検出したとき、前記アクチュエータに通電し前記弁部材を予め設定された開度まで駆動した後、前記アクチュエータのへの通電を停止して前記弾性部材の異常を検出する請求項２記載の排気還流装置。
4. 前記異常検出手段は、
   前記開度検出手段で前記弁部材が開いていることを検出したとき、前記アクチュエータへの通電を停止して前記弾性部材の異常を検出する請求項２記載の排気還流装置。
5. 前記異常検出手段は、前記アクチュエータへの通電を停止してから所定の期間経過しても、前記開度検出手段で検出した前記弁部材の開度が所定値以上のとき、前記弾性部材の異常と判断する請求項３または４記載の排気還流装置。
6. 前記異常検出手段は、
   前記弁部材を一定の開度まで駆動するとき、前記アクチュエータへ供給する電力から前記弾性部材の異常を検出する請求項２記載の排気還流装置。
7. 前記異常検出手段は、
   前記アクチュエータへ供給する電力が前記開度検出手段で検出した前記弁部材の開度に関わらず変化が小さいとき、前記弾性部材の異常と判断する請求項６記載の排気還流装置。
8. 前記弾性部材が異常と判断されると、前記弁部材の開度と前記アクチュエータに供給する電力との関係を変化させる電力供給手段をさらに備える請求項５または７記載の排気還流装置。
9. 前記弾性部材が異常と判断されると、前記車両の運転者に警告する警告手段をさらに備える請求項５、７または８記載の排気還流装置。

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