JP2014025455A - 排気絞り弁の制御装置および排気絞り弁の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの作動音による違和感を解消しながら排気絞り弁のゼロ点学習を行うことができる排気絞り弁の制御装置および排気絞り弁の制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様は、エンジン２２の排気系に設けられて排気の流れを制限する排気絞り弁３８の制御装置において、エンジン２２のアイドル運転条件と前記アイドル運転条件の近傍の運転条件とからなるアイドル運転領域にて、排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度を学習するゼロ点学習を実施する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンシステムの排気系に設けられ排気の流れを制限する排気絞り弁の制御装置および排気絞り弁の制御方法に関する。

エンジンシステムの排気系に設けられ排気の流れを制限する排気絞り弁に関する技術として、特許文献１には、車両の減速時等でエンジンが燃料カット状態にあるときに排気絞り弁を全閉にして排気流量を制限させるとともに、排気圧が所定の圧力未満となるように吸気絞り弁やＥＧＲバルブの開度を制御する技術が開示されている。

特開２００７−１６６１２号公報

ここで、特許文献１に開示されたような排気絞り弁においては、一般に、排気絞り弁の基準となる開度（例えば、排気絞り弁の操作可能範囲における限界開度（例えば、全閉））の位置について開度センサでその開度（開き角度）を検出し、その検出値を基準としてモータ等の駆動によって排気絞り弁を所望の開度となるように制御している。これにより、排気通路を流れる排気の量が調節される。

このような排気絞り弁の開度制御を正確に実行するためには、排気絞り弁の実際の開度（実開度）と開度センサにより検出される排気絞り弁の開度（検出開度）とが常に正しく対応している必要がある。しかしながら、排気絞り弁や開度センサの経時変化などの様々な要因によって、実開度と検出開度とにずれが発生する場合がある。このように、実開度と検出開度とにずれが発生した場合には、排気絞り弁は排気通路を流れる排気の量を精度良く調節できないおそれがある。そのため、排気絞り弁の開度制御に際して、実開度と検出開度との対応関係が維持されるように、排気絞り弁の開度制御の基準となる開度を学習するゼロ点学習を行うことが必要になる。

しかしながら、排気絞り弁のゼロ点学習をエンジンの停止時に実施すると、運転者は排気絞り弁を開閉弁するモータの作動音等が聞こえて違和感を覚えてしまう。そこで、モータの作動音等を消音するために大規模な消音装置を設けることが考えられるが、コストが増大してしまうとともに、大規模な消音装置を車両内の限られたスペースに搭載するのは非常に困難である。

一方、排気絞り弁のゼロ点学習をエンジンの運転時に実施すると、エンジンの運転状況によってはエンジンの背圧（排気側の圧力）が上昇してエンジンストールが発生するおそれがある。特に、ディーゼルエンジンの場合には、ガソリンエンジンのスロットルバルブに相当するものがない。そのため、ディーゼルエンジンの場合には、排気絞り弁を全閉にするとエンジンの背圧が大きく上昇し易い。

また、特許文献１ではエンジンの運転時において燃料カット状態にならない限り排気絞り弁を全閉にしないので、排気絞り弁のゼロ点学習を行うことができる機会が限られてしまう。そのため、排気絞り弁のゼロ点学習を行う頻度が少なくなって、排気絞り弁は排気流量の制御を精度良く実施できないおそれがある。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、モータの作動音等による違和感を解消しながら排気絞り弁のゼロ点学習を行うことができる排気絞り弁の制御装置および排気絞り弁の制御方法を提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、内燃機関に接続する排気通路に設けられて排気の流れを制限する排気絞り弁の制御装置において、前記内燃機関のアイドル運転条件と前記アイドル運転条件の近傍の運転条件とからなるアイドル運転領域にて、前記排気絞り弁の操作可能範囲における最小開度を学習するゼロ点学習を実施するゼロ点学習制御手段を有すること、を特徴とする。

この態様によれば、内燃機関の運転中に排気絞り弁のゼロ点学習を行うので、排気絞り弁を開閉弁するモータの作動音等の異音は内燃機関が発生する音などで打ち消される。そのため、モータの作動音等による違和感を解消しながら排気絞り弁のゼロ点学習を行うことができる。

また、内燃機関の運転中のアイドル運転領域にてゼロ点学習を実施するので、学習頻度が向上する。そのため、排気絞り弁により排気通路を流れる排気の量を精度良く調節できる。

上記の態様においては、前記ゼロ点学習制御手段は、前記最小開度を全閉にして前記ゼロ点学習を実施し、前記排気絞り弁のバルブは前記排気の上流側と下流側とに貫通する開口部を備えており、前記開口部の開口面積は、前記ゼロ点学習を実施するときに前記内燃機関の背圧をエンジンストールが発生しない所定圧力値に抑制できる大きさであること、が好ましい。

この態様によれば、排気絞り弁を全閉にしても排気の一部がバルブの開口部を通って下流側に排出されるので、排気絞り弁のゼロ点学習を実施するときに内燃機関の背圧の上昇を抑制できる。また、開口部は、バルブにプレス加工などによって形成すればよいので、コストを低減できる。

上記の態様においては、前記バルブは、円盤状に形成され、前記排気通路を構成する円筒状のボア内にてバルブシャフトを中心に回転して開閉可能であり、前記バルブは、前記排気絞り弁を全閉にしたときに、前記ボアの径方向に対して傾斜しており、前記バルブシャフトの軸線によって前記排気の上流側に位置する上流側部分と前記排気の下流側に位置する下流側部分とに区画され、前記内燃機関の背圧の受圧面積について前記上流側部分が前記下流側部分よりも小さいこと、が好ましい。

この態様によれば、排気絞り弁のゼロ点学習中にシフトダウン等でエンジン回転数が上昇して吸入空気が上昇し内燃機関の背圧が急上昇した場合に、内燃機関の背圧を利用して排気絞り弁を開弁させることができる。そのため、内燃機関の背圧を安定させることができる。

上記の態様においては、前記排気絞り弁は、前記排気通路を構成するボアと前記ボア内にて開閉可能なバルブとを備えており、前記ゼロ点学習制御手段は、前記排気絞り弁を前記最小開度にしたときに前記バルブと前記ボアとの間に隙間が形成された状態として前記ゼロ点学習を実施し、前記隙間の開口面積は、前記ゼロ点学習を実施するときに前記内燃機関の背圧をエンジンストールが発生しない所定圧力値に抑制できる大きさであること、が好ましい。

この態様によれば、排気絞り弁を最小開度にしても排気の一部がバルブとボアとの間の隙間を通って下流側に排出されるので、ゼロ点学習を実施するときに内燃機関の背圧の上昇を抑制できる。また、排気絞り弁を最小開度にしたときにストッパなどによりバルブの動作を規制するなどしてバルブとボアとの間に隙間を形成すればよいので、コストを低減できる。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、内燃機関に接続する排気通路に設けられて排気の流れを制限する排気絞り弁の制御方法において、前記内燃機関のアイドル運転条件と前記アイドル運転条件の近傍の運転条件とからなるアイドル運転領域にて、前記排気絞り弁の操作可能範囲における最小開度を学習するゼロ点学習を実施すること、を特徴とする。

この態様によれば、内燃機関の運転中に排気絞り弁のゼロ点学習を行うので、排気絞り弁を開閉弁するモータの作動音等の異音は内燃機関が発生する音などで打ち消される。そのため、モータの作動音等による違和感を解消しながら排気絞り弁のゼロ点学習を行うことができる。

また、内燃機関の運転中のアイドル運転領域にてゼロ点学習を実施するので、学習頻度が向上する。そのため、排気絞り弁により排気通路を流れる排気の量を精度良く調節できる。

本発明に係る排気絞り弁の制御装置および排気絞り弁の制御方法によれば、モータの作動音等による違和感を解消しながら排気絞り弁のゼロ点学習を行うことができる。

エンジンシステムの全体構成図である。 排気絞り弁制御＆ゼロ点学習制御ルーチンを示す図である。 排気絞り弁の目標開度マップの一例を示す図である。 エンジン回転数とアクセル開度と排気絞り弁の開度とゼロ点学習完了フラグのタイムチャートの一例を示す図である。 実施例１の排気絞り弁のバルブ周辺の正面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 実施例１の変形例の排気絞り弁のバルブ周辺の正面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 実施例２のバルブ周辺の断面図である。

〔エンジンシステムの構成〕
以下、本発明に係る排気絞り弁の制御装置を具体化したエンジンシステム（内燃機関システム）の実施例について、図面を参照しながら説明する。

まず、エンジンシステム１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、エンジンシステム１を示す全体構成図である。エンジンシステム１は、図１に示すように、主に、ＥＣＵ１０と、エアフィルタ１２と、吸気通路１４と、過給機１６と、インタークーラ１８と、ディーゼルスロットル２０と、エンジン（内燃機関）２２と、排気通路２４と、ＤＰＦ２６と、マフラ２８と、ＥＧＲ通路３０と、ＥＧＲバルブ３２と、ＬＰＬ−ＥＧＲシステム３４と、触媒３６などを有する。なお、ＬＰＬ−ＥＧＲシステム３４は、詳しくは後述するように、排気絞り弁３８を備えている。また、ＥＣＵ１０は、本発明における「排気絞り弁の制御装置」に相当する。

ＥＣＵ１０は、エンジンシステム１に備わる各部位の電子制御を司るマイクロコンピュータ（マイコン）を備えている。このマイコンは、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し書き換えメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を備え、ＥＣＵ１０に入力された信号の処理等を行うものである。このＥＣＵ１０は、詳しくは後述するように排気絞り弁３８も制御する。

また、ＥＣＵ１０は、各種センサ及びスイッチ等に接続されており、例えば、アクセル開度センサ４０からのアクセル踏込量、回転数センサ４２からのエンジン回転数、排気絞り弁３８に備わる弁開度センサ４４からの排気絞り弁３８の開度などを入力として受け取るようになっている。なお、ＥＣＵ１０は、本発明における「ゼロ点学習制御手段」を兼ねている。

エアフィルタ１２は、外部から取得されたエア（空気、吸気）を浄化して、吸気通路１４に供給する。また、過給機１６は、コンプレッサ４６と、タービン４８と、を備える。コンプレッサ４６は吸気通路１４に設けられ、タービン４８は排気通路２４に設けられている。また、インタークーラ１８は、吸気通路１４に設けられ、コンプレッサ４６により昇圧された吸気を適温に冷却する。

ディーゼルスロットル２０は、吸気通路１４に接続されるＥＧＲ通路３０の接続口とコンプレッサ４６との間に配置され、バルブ開度に応じてエンジン２２に吸入される空気量を調節する。

ＤＰＦ２６は、排気通路２４に設けられ、排気中のＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を捕捉する。マフラ２８は、排気通路２４に設けられ、排気音を消音する。

ＥＧＲ通路３０は、一端が排気通路２４に接続されており、他端が吸気通路１４に接続されている。このＥＧＲ通路３０は、排気（ＥＧＲガス）を吸気系に還流するための通路である。ＥＧＲバルブ３２は、ＥＧＲ通路３０を通過するＥＧＲガスの流量を調節する弁であり、吸気系に還流させるＥＧＲガスの量を調節する弁である。

ＬＰＬ−ＥＧＲシステム３４は、過給機１６のタービン４８の下流側からコンプレッサ４６の上流側へＥＧＲガスを還流させるシステムである。このＬＰＬ−ＥＧＲシステム３４は、主に、排気絞り弁３８と、ＥＧＲ通路５０と、ＥＧＲクーラ５２と、ＥＧＲバルブ５４とを備える。

排気絞り弁３８は、エンジン２２に接続する排気通路２４に設けられており、開弁状態にて所定の通常速度で開閉弁して開度を制御しながら排気の流れを制限する。この排気絞り弁３８は、不図示のモータを備えており、ＥＣＵ１０からの指示によりモータを駆動して開閉弁する。また、排気絞り弁３８は、前記の弁開度センサ４４も備えている。この排気絞り弁３８は、ＥＧＲバルブ５４に効率良く排気を導く。

ＥＧＲ通路５０は、一端が排気通路２４における過給機１６のタービン４８の下流側に接続されており、他端が吸気通路１４における過給機１６のコンプレッサ４６の上流側に接続されている。このＥＧＲ通路５０は、排気（ＥＧＲガス）を吸気系に還流するための通路である。具体的には、ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲクーラ５２と、ＥＧＲバルブ５４が設けられている。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲガスを冷却する装置である。ＥＧＲバルブ５４は、ＥＧＲ通路５０を通過するＥＧＲガスの流量を調節する弁であり、吸気系に還流させるＥＧＲガスの量を調節する弁である。

以上が、エンジンシステム１の構成の説明である。

〔排気絞り弁の制御装置の作用〕
次に、ＥＣＵ１０（排気絞り弁３８の制御装置）の作用として、ＥＣＵ１０により行われる排気絞り弁３８の制御方法について、詳細に説明する。ＥＣＵ１０は、図２に示す排気絞り弁制御＆ゼロ点学習制御ルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。なお、排気絞り弁３８のゼロ点学習では、排気絞り弁３８の開度制御の基準となる開度として排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度を学習する。

そこで、図２に示すルーチンの処理が開始されると、まず、ＥＣＵ１０は、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘと、アクセル開度ｔａａｃｃと、エンジン回転数Ｎｅとを取り込む（ステップＳ１）。ここで、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘとは、弁開度センサ４４からＥＣＵ１０に入力される実際の排気絞り弁３８の開度である。また、アクセル開度ｔａａｃｃは、アクセル開度センサ４０からＥＣＵ１０に入力されるアクセル踏込量をもとに得られるものである。さらに、エンジン回転数Ｎｅは、回転数センサ４２からＥＣＵ１０に入力されるものである。

次に、ＥＣＵ１０は、アクセル開度ｔａａｃｃとエンジン回転数Ｎｅより目標排気絞り弁開度ｔｅｘを求める（ステップＳ２）。ここでは、例えば、図３に示すようなマップを使用する。なお、目標排気絞り弁開度ｔｅｘとは、目標とする排気絞り弁３８の開度である。

ここでは、図３に示すように、エンジン２２のアイドル運転条件と当該アイドル運転条件の近傍の運転条件とからなるアイドル運転領域（図３にて色付けした領域）にて、目標排気絞り弁開度ｔｅｘのマップ値を０と設定する。

ここで、エンジン２２のアイドル運転条件とは、エンジン２２を搭載した車両のアイドル運転時におけるアクセル開度ｔａａｃｃとエンジン回転数Ｎｅの条件である。図３に示す例においては、エンジン２２のアイドル運転条件は、例えば、アクセル開度ｔａａｃｃが０％であってエンジン回転数Ｎｅが８００ｒｐｍのときの条件である。そして、エンジン２２のアイドル運転条件の近傍の運転条件は、図３に示す例においては、例えば、アクセル開度が０％であってエンジン回転数Ｎｅが４００ｒｐｍや１２００ｒｐｍのとき条件、および、アクセル開度が１０％であってエンジン回転数Ｎｅが４００ｒｐｍや８００ｒｐｍのときの条件である。なお、この明細書における「アイドル運転」とは、必ずしも車両が停止した状態のみならず、クリープ状態を含むものとする。また、クリープ状態とは、エンジン２２のアイドリングがトルクコンバータ（不図示）に作用して、ドライバがブレーキ操作を行っていないときに、車両が僅かな速度で走行しうる状態をいう。

すなわち、図３に示す例においては、エンジン２２のアイドル運転領域は、アクセル開度が０％であってエンジン回転数Ｎｅが１２００ｒｐｍ以下の運転条件と、アクセル開度が１０％であってエンジン回転数Ｎｅが８００ｒｐｍ以下の運転条件とからなる。このように、エンジン２２の通常の運転中に行われる低回転低負荷の運転領域を、目標排気絞り弁開度ｔｅｘが０であるゼロマップ域として設定している。

なお、アイドル運転領域は、排気絞り弁３８のゼロ点学習を行うときのエンジン２２の背圧（排気側の圧力）の上昇し易さに応じて、任意に設定することが望ましい。すなわち、排気絞り弁３８のゼロ点学習を行うときにエンジン２２の背圧が大きく上昇し易い場合にはアイドル運転領域は出来るだけ狭い領域とし、排気絞り弁３８のゼロ点学習を行うときに背圧が上昇し難い場合にはアイドル運転領域は出来るだけ広い領域とすることが望ましい。

再び、図２の説明に戻って、前記のステップ２の次に、ＥＣＵ１０は、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが目標排気絞り弁開度ｔｅｘよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが目標排気絞り弁開度ｔｅｘよりも小さい場合には、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８について開弁制御を実行し（ステップＳ４）、その後の処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ３で実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが目標排気絞り弁開度ｔｅｘ以上である場合には、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８について閉弁制御を実行し（ステップＳ５）、ゼロ点学習完了フラグＸＥｘ．Ｖ＿ｃｌｏｓｅが０であるか否かを判定する（ステップＳ６）。

そして、ゼロ点学習完了フラグＸＥｘ．Ｖ＿ｃｌｏｓｅが０である場合には、ＥＣＵ１０は、目標排気絞り弁開度ｔｅｘが０であるか否かを判定する（ステップＳ７）。ここで、「目標排気絞り弁開度ｔｅｘが０である」とは、目標とする排気絞り弁３８の開度が排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度である、ということである。そして、排気絞り弁３８の開度が排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度であるとは、例えば、後述する図６や図８に示すように排気絞り弁３８の開度が全閉であるということ、または、後述する図９に示すように排気絞り弁３８の開度がストッパ７４によりバルブ６０の回転が規制されたときの開度であるということである。

そして、目標排気絞り弁開度ｔｅｘが０である場合には、ＥＣＵ１０は、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが０であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、「実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが０である」とは、実際の排気絞り弁３８の開度が排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度である、ということである。

そして、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが０である場合には、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施し（ステップＳ９）、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが０である状態が所定時間Ａの間、継続したか否かを判定する（ステップＳ１０）。すなわち、ステップＳ１０では排気絞り弁３８のゼロ点学習が所定時間Ａの間、継続されたか否かを判定する。なお、所定時間Ａは、例えば、１秒間とする。

そして、ステップＳ１０で実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが０である状態が所定時間Ａの間、継続した場合には、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８のゼロ点学習を完了して、ゼロ点学習完了フラグＸＥｘ．Ｖ＿ｃｌｏｓｅを１にして（ステップＳ１１）、その後の処理を一旦終了する。

なお、ステップＳ６でゼロ点学習完了フラグＸＥｘ．Ｖ＿ｃｌｏｓｅが１である場合や、ステップＳ７で目標排気絞り弁開度ｔｅｘが０でない場合や、ステップＳ８で実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが０でない場合や、ステップＳ１０で実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが所定時間Ａの間継続していない場合には、ＥＣＵ１０は、その後の処理を一旦終了する。以上が図２に示すルーチンの説明である。

ここで、エンジン回転数Ｎｅと、アクセル開度ｔａａｃｃと、排気絞り弁３８の開度と、ゼロ点学習完了フラグＸＥｘ．Ｖ＿ｃｌｏｓｅのタイムチャートの一例を、図４に示す。なお、図４では、排気絞り弁３８の開度において、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘを実線で示し、目標排気絞り弁開度ｔｅｘを破線で示す。

まず、アクセル開度ｔａａｃｃが０％となり、かつ、エンジン回転数Ｎｅが１２００ｒｐｍ以下となると、前記の図３に示すマップにより目標排気絞り弁開度ｔｅｘは０であるので、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８を閉弁して実排気絞り弁開度ｔｔｅｘを０にする。すなわち、実際の排気絞り弁３８の開度を、排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度にする。具体的には、実際の排気絞り弁３８の開度を、例えば、後述する図６や図８に示すように実際の排気絞り弁３８の開度を全閉にしたり、後述する図９に示すようにストッパ７４によりバルブ６０の回転を規制したときの開度にする。

そして、ＥＣＵ１０は、前記のように実排気絞り弁開度ｔｔｅｘを０にすると、排気絞り弁３８のゼロ点学習を開始する（図４の領域ａ）。その後、所定時間Ａが経過する前にアクセル開度ｔａａｃｃが上昇してエンジン回転数Ｎｅが上昇すると、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８を開弁させて排気絞り弁３８のゼロ点学習を中断する（図４の領域ｂ）。

その後、再び、アクセル開度ｔａａｃｃが０％となり、かつ、エンジン回転数Ｎｅが１２００ｒｐｍ以下となると、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８を閉弁して実排気絞り弁開度ｔｔｅｘを０にし、排気絞り弁３８のゼロ点学習を開始する（図４の領域ｃ）。その後、排気絞り弁３８のゼロ点学習を開始してから所定時間Ａが経過すると、ＥＣＵ１０は、ゼロ点学習完了フラグＸＥｘ．Ｖ＿ｃｌｏｓｅをＯＦＦからＯＮにして、すなわち、０から１にして、排気絞り弁３８のゼロ点学習を完了する（図４の領域ｄ）。

なお、その後、アクセル開度ｔａａｃｃが上昇してエンジン回転数Ｎｅが上昇すると、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８を開弁させて、実排気絞り弁開度ｔｔｅｘが目標排気絞り弁開度ｔｅｘに達するように制御する（図４の領域ｅ）。

以上が図４に示すタイムチャートの説明である。

以上のように、本発明においては、ＥＣＵ１０（排気絞り弁の制御装置）は、エンジン２２のアイドル運転条件と前記アイドル運転条件の近傍の運転条件とからなるアイドル運転領域にて、排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度を学習するゼロ点学習を実施する。ここで、エンジン２２のアイドル運転条件とは、車両のアイドル運転が行われるときの条件である。

このように、エンジン２２の運転中に排気絞り弁３８のゼロ点学習を行うので、排気絞り弁３８を開閉弁するときのモータの作動音等の異音はエンジン２２が発生する音などで打ち消される。そのため、モータの作動音等による違和感を解消しながら排気絞り弁３８のゼロ点学習を行うことができる。

また、エンジン２２の運転中のアイドル運転領域にて排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するので、エンジン２２を搭載した車両が少なくともアイドリング運転の状態となるごとに、排気絞り弁３８のゼロ点学習が実施される。すなわち、例えば、車両が信号待ちのため停止するごとに排気絞り弁３８のゼロ点学習が実施される。そのため、排気絞り弁３８のゼロ点学習の学習頻度が向上する。したがって、排気絞り弁３８により排気通路を流れる排気の量を精度良く調節できる。

なお、前記の図３に示すマップにおいては、アイドル運転領域にて目標排気絞り弁開度ｔｅｘを０に設定した例を示したが、目標排気絞り弁開度ｔｅｘを０よりも小さい値（負の値）に設定してもよい。

〔背圧上昇の抑制対策〕
前記のように、エンジン２２が運転中のアイドル運転領域にて排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するが、排気絞り弁３８を当該排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度にするので、エンジン２２の背圧が上昇するおそれがある。そこで、以下のようにして、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するときにエンジン２２の背圧が上昇することを抑制する。

＜実施例１＞
まず、実施例１では、図５や図６に示すように、排気絞り弁３８のバルブ６０は、排気の上流側（図６の左側）と下流側（図６の右側）とに貫通する（バルブ６０の板厚方向に貫通する）開口部６２を備えている。これにより、排気絞り弁３８を全閉にしても、エンジン２２からの排気の一部が開口部６２を通って下流側（マフラ２８側、図６の右側）に流れるので、エンジン２２の背圧が上昇することを抑制できる。なお、バルブ６０は、円盤状に形成され、円筒状の排気通路を構成するボア６４内にてバルブシャフト６６を中心に回転して開閉可能である。

そして、排気絞り弁３８において実施例１のバルブ６０を使用する場合には、排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度として全閉にして、前記の図２〜図４に示す排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施する。このとき、開口部６２の開口面積は、排気絞り弁３８を全閉にしてゼロ点学習を実施するときに、エンジン２２の背圧を、エンジン２２の背圧が上昇してＥＧＲ通路３０やＥＧＲ通路５０からエンジン２２の吸気系に還流されるＥＧＲガスの量が増加しても、エンジンストール（以下、「エンスト」という）が発生しない所定圧力値に抑制できる大きさとする。具体的には、ゼロ点学習を実施するときの開口部６２の開口面積は、バルブ６０を全開したときの開口面積に対し、１０〜２０％前後の大きさとすることが望ましい。

また、より具体的な例として、開口部６２の開口面積は、アイドル運転領域にて排気絞り弁３８を全閉にして排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するときに、エンジン２２の背圧が、アイドル運転領域にてバルブ６０を全開したときの圧力（ほぼ大気圧）に対して１０ｋＰａ未満の範囲内で上昇する程度に抑制できる大きさとすることが望ましい。

また、バルブ６０は、排気絞り弁３８を全閉にしたときに、ボア６４の径方向（図６の上下方向）に対して傾斜している。そして、バルブ６０は、バルブシャフト６６の軸線によって排気の上流側に位置する上流側部分６８と排気の下流側に位置する下流側部分７０とに区画されている。そして、開口部６２は、バルブ６０の上流側部分６８のみに形成されており、下流側部分７０には形成されていない。このようにして、バルブ６０は、エンジン２２の背圧の受圧面積について、上流側部分６８が下流側部分７０よりも小さい。そのため、バルブ６０は、エンジン２２の背圧により作用する圧力が、上流側部分６８よりも下流側部分７０が大きくなる。したがって、エンジン２２の背圧の上昇時に、背圧を利用して排気絞り弁３８のバルブ６０を開弁させることができる。

ここで、排気絞り弁３８を全閉にしているときにシフトダウン等でエンジン回転数Ｎｅが上昇すると、特にエンジンシステム１がディーゼルエンジンの場合には、エンジン２２への吸入空気が急増するので、エンジン２２の背圧が急上昇する。しかし、前記のように、バルブ６０は上流側部分６８におけるエンジン２２の背圧の受圧面積が下流側部分７０におけるエンジン２２の背圧の受圧面積よりも小さいので、エンジン２２の背圧を利用して排気絞り弁３８を開弁させることができる。このように、エンジン２２の背圧の急上昇時に排気絞り弁３８を開弁させる構造を有しているので、制御で排気絞り弁３８を開弁させる手法のときのような制御の遅れがなく、的確にエンジン２２の背圧の上昇を抑制できる。

また、バルブ６０の開口部６２は、ボア６４の壁面により近い位置に形成する。これにより、エンジン２２の背圧の上昇に従って排気絞り弁３８が開弁し易く（全閉から強制的に復帰し易く）なる。すなわち、エンジン２２の背圧により作用する圧力によるバルブシャフト６６を中心とするモーメントはボア６４の壁面に近いほど大きいので、バルブ６０の開口部６２をボア６４の壁面により近い位置に形成することにより、バルブ６０が開弁する方向に圧力が作用し易くなる。このように、バルブ６０の開口部６２をボア６４の壁面により近い位置に形成することにより、エンジン２２の背圧の上昇時に、排気絞り弁３８が開弁し易くなる。

なお、開口部の数は特に限定されず、１個の開口部６２ではエンジン２２の背圧が上昇することを十分に抑制出来ない場合には、例えば、図７や図８に示すように、開口部６２の他に、開口部６２に対してバルブシャフト６６を挟んで反対側に、もう一つ開口部７２を形成してもよい。このとき、開口部７２の径を開口部６２の径よりも小さくして、下流側部分７０におけるエンジン２２の背圧の受圧面積が上流側部分６８におけるエンジン２２の背圧の受圧面積よりも大きくなるようにする。これにより、エンジン２２の背圧の上昇時に、排気絞り弁３８が開弁し易くなる。

以上のように、実施例１では、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度を全閉にして排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施する。そして、バルブ６０は、排気の上流側と下流側とに貫通する開口部６２を備えている。そして、開口部６２の開口面積は、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するときにエンジン２２の背圧をエンストが発生しない所定圧力値に抑制できる大きさである。

これにより、排気絞り弁３８を全閉にしても排気の一部がバルブ６０の開口部６２を通って下流側に排出されるので、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するときにエンジン２２の背圧の上昇を抑制できる。そのため、エンストの発生を防止できる。また、排気絞り弁３８を全閉から開弁するときの圧力開放音を抑制できる。また、開口部６２は、バルブ６０にプレス加工などによって形成すればよいので、コストを低減できる。

また、バルブ６０は、排気絞り弁３８を全閉にしたときに、ボア６４の径方向に対して傾斜しており、バルブシャフト６６の軸線によって排気の上流側に位置する上流側部分６８と排気の下流側に位置する下流側部分７０とに区画され、エンジン２２の背圧の受圧面積について下流側部分７０が上流側部分６８よりも大きい。

これにより、排気絞り弁３８のゼロ点学習中にシフトダウン等でエンジン回転数Ｎｅが上昇して吸入空気が上昇しエンジン２２の背圧が急上昇した場合に、バルブ６０に対し上流側部分６８よりも下流側部分７０に大きな圧力が作用する。そのため、エンジン２２の背圧が急上昇した場合に、エンジン２２の背圧を利用して排気絞り弁３８を開弁させることができる。したがって、エンジン２２の背圧を安定させることができる。

＜実施例２＞
次に、実施例２では、排気絞り弁３８はストッパ７４を備えている。そして、排気絞り弁３８を閉弁させて最小開度にしたときに、ストッパ７４によりバルブ６０の回転を規制して、バルブ６０とボア６４との間に隙間δを形成する。これにより、排気絞り弁３８を当該排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度にしても、エンジン２２からの排気の一部が隙間δを通って下流側に流れるので、エンジン２２の背圧の上昇を抑制できる。

このように、実施例２においては、ストッパ７４によりバルブ６０の回転を規制したときを排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度とし、このときに前記の図２〜図４に示した排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施する。すなわち、ストッパ７４によりバルブ６０の回転を規制したときの排気絞り弁３８の開度（目標排気絞り弁開度ｔｅｘや実排気絞り弁開度ｔｔｅｘ）を０と規定して、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施する。そして、このとき、バルブ６０とボア６４との間に隙間δが形成された状態としている。

ここで、隙間δの開口面積は、排気絞り弁３８を最小開度にしてゼロ点学習を実施するときに、エンジン２２の背圧を、エンジン２２の背圧が上昇してＥＧＲ通路３０やＥＧＲ通路５０からエンジン２２の吸気系に還流されるＥＧＲガスの量が増加しても、エンストが発生しない所定圧力値に抑制できる大きさである。具体的には、ゼロ点学習を実施するときの隙間δの開口面積は、バルブ６０を全開したときの開口面積に対し、１０〜２０％前後の大きさとすることが望ましい。

また、より具体的な例として、隙間δの開口面積は、アイドル運転領域にて排気絞り弁３８を最小開度にしてゼロ点学習を実施するときに、エンジン２２の背圧が、アイドル運転領域にて排気絞り弁３８を全開開度にしたときの圧力（ほぼ大気圧）に対して１０ｋＰａ未満の範囲内で上昇する程度に抑制できる大きさとすることが望ましい。

以上のように、実施例２では、ＥＣＵ１０は、排気絞り弁３８を当該排気絞り弁３８の操作可能範囲における最小開度にしたときにバルブ６０とボア６４との間に隙間δが形成された状態として、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施する。そして、隙間δの開口面積は、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するときにエンジン２２の背圧をエンストが発生しない所定圧力値に抑制できる大きさである。

これにより、排気絞り弁３８を最小開度としても排気の一部がバルブ６０とボア６４との間の隙間δを通って下流側に排出されるので、排気絞り弁３８のゼロ点学習を実施するときにエンジン２２の背圧の上昇を抑制できる。そのため、エンストの発生を防止できる。また、排気絞り弁３８を最小開度から開弁するときの圧力開放音を抑制できる。また、排気絞り弁３８を最小開度としたときにストッパ７４によりバルブ６０の回転を規制するなどしてバルブ６０とボア６４との間に隙間δを形成すればよいので、コストを低減できる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１ エンジンシステム
１０ ＥＣＵ
１４ 吸気通路
１６ 過給機
２２ エンジン
２４ 排気通路
３４ ＬＰＬ−ＥＧＲシステム
３８ 排気絞り弁
５０ ＥＧＲ通路
５２ ＥＧＲクーラ
５４ ＥＧＲバルブ
６０ バルブ
６２ 開口部
６４ ボア
６６ バルブシャフト
６８ 上流側部分
７０ 下流側部分
７２ 開口部
７４ ストッパ

Claims (5)

1. 内燃機関に接続する排気通路に設けられて排気の流れを制限する排気絞り弁の制御装置において、
   前記内燃機関のアイドル運転条件と前記アイドル運転条件の近傍の運転条件とからなるアイドル運転領域にて、前記排気絞り弁の操作可能範囲における最小開度を学習するゼロ点学習を実施するゼロ点学習制御手段を有すること、
   を特徴とする排気絞り弁の制御装置。
2. 請求項１の排気絞り弁の制御装置において、
   前記ゼロ点学習制御手段は、前記最小開度を全閉にして前記ゼロ点学習を実施し、
   前記排気絞り弁のバルブは前記排気の上流側と下流側とに貫通する開口部を備えており、
   前記開口部の開口面積は、前記ゼロ点学習を実施するときに前記内燃機関の背圧をエンジンストールが発生しない所定圧力値に抑制できる大きさであること、
   を特徴とする排気絞り弁の制御装置。
3. 請求項２の排気絞り弁の制御装置において、
   前記バルブは、円盤状に形成され、前記排気通路を構成する円筒状のボア内にてバルブシャフトを中心に回転して開閉可能であり、
   前記バルブは、前記排気絞り弁を全閉にしたときに、前記ボアの径方向に対して傾斜しており、前記バルブシャフトの軸線によって前記排気の上流側に位置する上流側部分と前記排気の下流側に位置する下流側部分とに区画され、前記内燃機関の背圧の受圧面積について前記上流側部分が前記下流側部分よりも小さいこと、
   を特徴とする排気絞り弁の制御装置。
4. 請求項１の排気絞り弁の制御装置において、
   前記排気絞り弁は、前記排気通路を構成するボアと前記ボア内にて開閉可能なバルブとを備えており、
   前記ゼロ点学習制御手段は、前記排気絞り弁を前記最小開度にしたときに前記バルブと前記ボアとの間に隙間が形成された状態として前記ゼロ点学習を実施し、
   前記隙間の開口面積は、前記ゼロ点学習を実施するときに前記内燃機関の背圧をエンジンストールが発生しない所定圧力値に抑制できる大きさであること、
   を特徴とする排気絞り弁の制御装置。
5. 内燃機関に接続する排気通路に設けられて排気の流れを制限する排気絞り弁の制御方法において、
   前記内燃機関のアイドル運転条件と前記アイドル運転条件の近傍の運転条件とからなるアイドル運転領域にて、前記排気絞り弁の操作可能範囲における最小開度を学習するゼロ点学習を実施すること、
   を特徴とする排気絞り弁の制御方法。

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