JP2014202084A - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式ＥＧＲ弁を、通電カットにより所定開度に保持した後、通電再開により再開弁しても、熱収縮による実開度のずれに対処してＥＧＲ弁を適正な開度で制御すること。
【解決手段】ＥＧＲ装置は、燃焼室１６から排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させるＥＧＲ通路１７と、ＥＧＲ通路１７のＥＧＲガスを調節するＥＧＲ弁１８とを備える。ＥＧＲ弁１８は、弁座３２、弁体３３及びステップモータ３４を含む。電子制御装置（ＥＣＵ）５０は、エンジン１の運転状態に応じた目標開度を算出し、ＥＧＲ弁１８の動作中に、ＥＧＲ弁１８を所定開度に保持するときにステップモータ３４への通電をカットし、その後にＥＧＲ弁１８を目標開度へ制御するときには、ステップモータ３４への通電を再開すると共に通電カットからの経過時間に応じた通電カット補正値を算出し、その通電カット補正値により目標開度を補正する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンから排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流してエンジンへ還流させるエンジンの排気還流装置に関する。

従来、この種の技術が、例えば、自動車用エンジンにおいて採用されている。排気還流装置（Exhaust Gas Recirculation（ＥＧＲ）装置）は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される燃焼後の排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を介して吸気通路へ導き、吸気通路を流れる吸気と混合させて燃焼室へ還流させるようになっている。ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲ弁により調節されるようになっている。このＥＧＲによって、主として排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させることができ、エンジンの部分負荷時における燃費向上を図ることができる。

エンジンの排気は、酸素が含まれていないか酸素が希薄な状態にある。従って、ＥＧＲにより排気の一部を吸気と混ぜることで、吸気中の酸素濃度が低下する。このため、燃焼室では、酸素濃度が低い状態で燃料が燃焼することになり、燃焼時のピーク温度が低下し、ＮＯｘの発生を抑制することができる。ガソリンエンジンでは、ＥＧＲにより吸気中の酸素含有量を増加させることなく、スロットルバルブをある程度閉じた状態においても、エンジンのポンピングロスを低減することができる。

ここで、近時は、エンジンの更なる燃費向上を図るために、エンジンの全運転領域でＥＧＲを行うことが考えられ、大量ＥＧＲを実現することが求められている。大量ＥＧＲを実現するためには、従前の技術に対し、ＥＧＲ通路の内径を拡大したり、ＥＧＲ弁の弁体や弁座の流路開口面積を大きくしたりする必要がある。

下記の特許文献１には、過給機付きエンジンに設けられるＥＧＲ装置が記載されている。過給機は、吸気通路に設けられたコンプレッサと、排気通路に設けられたタービンとを備え、排気通路を流れる排気によりタービンを回転させてコンプレッサを一体的に回転させることにより、吸気通路における吸気を昇圧させるようになっている。そして、ＥＧＲ装置は、低圧ループタイプのＥＧＲ装置であって、タービンより下流の排気通路と、コンプレッサより上流の吸気通路との間にＥＧＲ通路が設けられる。ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁が、エンジンの運転状態に応じて電子制御装置（ＥＣＵ）により制御されるようになっている。ここで、ＥＧＲ装置では、エンジン減速時の失火を防止するために、エンジン減速時にＥＧＲ弁を一旦所定の低開度まで強制的に絞り、その絞った状態を保持するようになっている。この制御により、エンジン減速時に、ＥＧＲ通路の圧力損失を一時増大させると共に、想定以上の量のＥＧＲガスがＥＧＲ通路から吸気通路へ流れないようにしている。

ここで、ＥＧＲ装置に使用されるＥＧＲ弁として、弁体を弁座に対してステップモータやＤＣモータにより開閉させ、微小開度にも制御できる電動式のＥＧＲ弁が既に知られている。この種のＥＧＲ弁は、例えば、下記の特許文献２に記載されている。

特開２０１２−７５０５号公報 特開２００７−３０９１１５号公報

ところで、電動式のＥＧＲ弁につき、特許文献１に記載のＥＧＲ装置のように、エンジンの減速運転時やアイドル運転時にＥＧＲ弁を所定の低開度に保持することが考えられる。また、エンジンの燃費向上を狙ってモータの消費電力を削減するために、ＥＧＲ弁を所定の低開度に保持するときに、そのモータへの通電をカットすることが考えられる。

ところが、ＥＧＲ弁においてモータへの通電をカットすると、それまでモータで生じていた自己発熱がなくなり、ＥＧＲ弁では、モータに隣接した構成部品に温度低下が生じる。その結果、それら構成部品に温度低下による熱収縮が起こり、その熱収縮の影響から、弁座に対して弁体が変位し、ＥＧＲ弁の実際の開度が所期の目標開度からずれるおそれがあった。この開度のずれは、ＥＧＲ弁を低開度に保持した状態から、モータへの通電を再開してＥＧＲ弁を再び開弁したときにも顕われる。この結果、燃焼室へ還流されるＥＧＲガスの流量に過不足が生じ、エンジンの排気エミッションやドライバビリティが悪化するおそれがあった。

図８に、動作中のＥＧＲ弁につき、モータへの通電をカットしてからの弁体変位の挙動をタイムチャートにより示す。図８において、時間「０」で、モータへの通電をカットすると、それまで通電によって熱源となっていたモータが停止することになり、停止後の時間経過に伴ってＥＧＲ弁の樹脂製構成部品に温度低下による熱収縮が起こり、弁体が弁座に対して変位する。図８では、例えば、「−０.１４（ｍｍ）」程度の位置にあった弁体が、約８００秒（約１３分）後には「０（ｍｍ）」の位置まで変位することがわかる。この弁体の変位によりＥＧＲ弁の実際の開度が所期の目標開度からずれ、ＥＧＲガス流量に誤差が生じてしまう。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電動式の排気還流弁を、その動作中に通電カットにより所定の開度に保持した後、通電を再開させて再び開弁しても、熱収縮による実際の開度のずれに対処して排気還流弁を適正な開度で制御することを可能としたエンジンの排気還流装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流して燃焼室へ還流させる排気還流通路と、排気還流通路における排気還流ガスの流量を調節するために排気還流通路に設けられた電動式の排気還流弁と、排気還流弁が、弁座と、弁座に着座可能に設けられた弁体と、弁体を駆動するためのモータとを含むことと、エンジンの運転状態に応じて排気還流弁を制御するための制御手段とを備えたエンジンの排気還流装置において、制御手段は、エンジンの運転状態に応じた目標開度を算出し、排気還流弁の動作中に、排気還流弁を所定の開度に保持するときにはモータへの通電をカットし、その後に排気還流弁を目標開度へ制御するときにはモータへの通電を再開すると共に、モータへの通電をカットしてからの経過時間に応じた通電カット補正値を算出し、その通電カット補正値により目標開度を補正することを趣旨とする。

上記発明の構成において、モータへの通電がカットされると、それまでモータで生じていた自己発熱がなくなり、モータに隣接した構成部品に温度低下による熱収縮が起こり、弁座に対して弁体が変位して排気還流弁の実際の開度が所期の目標開度からずれるおそれがある。これに対し、上記発明の構成によれば、エンジンの運転状態に応じた目標開度が制御手段により算出される。そして、排気還流弁の動作中に、排気還流弁を所定の開度に保持するときには、モータへの通電が制御手段によりカットされ、その後に排気還流弁を目標開度へ制御するときには、制御手段によりモータへの通電が再開されると共に、モータへの通電をカットしてからの経過時間に応じた通電カット補正値が算出され、その通電カット補正値により目標開度が補正される。従って、モータへの通電がカットされた後の目標開度に対する実際の開度のずれが通電カット補正値により低減される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は、更に、モータへの通電を再開してからの経過時間に応じた通電開始補正値を算出し、その通電開始補正値により目標開度を更に補正することを趣旨とする。

上記発明の構成において、モータへの通電が再開されると、モータに再び自己発熱が生じ、モータに隣接した構成部品に温度上昇による熱膨張が起こり、弁座に対して弁体が変位して排気還流弁の実際の開度が補正後の目標開度からずれるおそれがある。これに対し、上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、更に、モータへの通電を再開してからの経過時間に応じた通電開始補正値が制御手段により算出され、その通電開始補正値により目標開度が更に補正される。従って、モータへの通電が再開されてからの補正後の目標開度に対する実際の開度のずれが通電開始補正値により低減される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は、通電カット補正値の算出を、所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、通電カット補正値が所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限されるので、通電カット補正値が大き過ぎたり小さすぎたりすることがない。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、制御手段は、通電開始補正値の算出を、所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２又は３に記載の発明の作用に加え、通電開始補正値が所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限されるので、通電開始補正値が大き過ぎたり小さすぎたりすることがない。

請求項１に記載の発明によれば、電動式の排気還流弁を、その動作中に通電カットにより所定の開度に保持した後、通電を再開させて再び開弁しても、熱収縮による実際の開度のずれに対処して排気還流弁を適正な開度で制御することができ、燃焼室へ還流される排気還流ガスの流量を適正に制御することができ、エンジンの排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、電動式の排気還流弁を、通電カットから通電を再開させて再び開弁しても、熱膨張による実際の開度のずれに対処して排気還流弁をより一層適正な開度で制御することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、通電カット補正値を有効な大きさに規定することができ、目標開度を有効に補正して適正な目標開度を得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、通電開始補正値を有効な大きさに規定することができ、目標開度を更に有効に補正してより適正な目標開度を得ることができる。

一実施形態に係り、エンジンの排気還流装置（ＥＧＲ装置）を含む過給機付エンジンシステムを示す概略構成図。 同実施形態に係り、ＥＧＲ弁の概略構成を示す断面図。 同実施形態に係り、ＥＧＲ弁の弁座と弁体の部分を示す拡大断面図。 同実施形態に係り、ＥＧＲ制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 同実施形態に係り、ＥＧＲ制御に関連して目標開度補正値を別途算出するための処理内容の一例を示すフローチャート。 同実施形態に係り、ＥＧＲ制御等に関する各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。 別の実施形態に係り、エンジンの排気還流装置（ＥＧＲ装置）を含む過給機付エンジンシステムを示す概略構成図。 従来例に係り、動作中のＥＧＲ弁につきモータ通電カットからの弁体変位の挙動を示すタイムチャート。

以下、本発明におけるエンジンの排気還流装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態におけるエンジンの排気還流装置（ＥＧＲ装置）を含む過給機付エンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン１を備える。エンジン１の吸気ポート２には、吸気通路３が接続され、排気ポート４には、排気通路５が接続される。吸気通路３の入口には、エアクリーナ６が設けられる。エアクリーナ６より下流の吸気通路３には、排気通路５との間に、吸気通路３における吸気を昇圧させるための過給機７が設けられる。

過給機７は、吸気通路３に配置されたコンプレッサ８と、排気通路５に配置されたタービン９と、コンプレッサ８とタービン９を一体回転可能に連結する回転軸１０とを含む。過給機７は、排気通路５を流れる排気によりタービン９を回転させて回転軸１０を介してコンプレッサ８を一体的に回転させることにより、吸気通路３における吸気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。

過給機７に隣接して排気通路５には、タービン９を迂回する排気バイパス通路１１が設けられる。この排気バイパス通路１１には、ウェイストゲートバルブ１２が設けられる。ウェイストゲートバルブ１２により排気バイパス通路１１を流れる排気が調節されることにより、タービン９に供給される排気流量が調節され、タービン９及びコンプレッサ８の回転速度が調節され、過給機７による過給圧が調節されるようになっている。

吸気通路３において、過給機７のコンプレッサ８とエンジン１との間には、インタークーラ１３が設けられる。このインタークーラ１３は、コンプレッサ８により昇圧されて高温となった吸気を適温に冷却するためのものである。インタークーラ１３とエンジン１との間の吸気通路３には、サージタンク３ａが設けられる。また、インタークーラ１３の下流側であってサージタンク３ａの上流側には、電動式のスロットル弁である電子スロットル装置１４が設けられる。この電子スロットル装置１４は、吸気通路３に配置されるバタフライ形のスロットル弁２１と、そのスロットル弁２１を開閉駆動するためのＤＣモータ２２と、スロットル弁２１の開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ２３とを備える。この電子スロットル装置１４は、運転者によるアクセルペダル２６の操作に応じてスロットル弁２１がＤＣモータ２２により開閉駆動され、開度が調節されるように構成される。この電子スロットル装置１４の構成として、例えば、特開２０１１−２５２４８２号公報の図１及び図２に記載される「スロットル装置」の基本構成を採用することができる。タービン９の下流側の排気通路５には、排気を浄化するための排気触媒としての触媒コンバータ１５が設けられる。

エンジン１には、燃焼室１６に燃料を噴射供給するためのインジェクタ２５が設けられる。インジェクタ２５には、燃料タンク（図示略）から燃料が供給されるようになっている。

この実施形態において、大量ＥＧＲを実現するためのＥＧＲ装置は、エンジン１の燃焼室１６から排気通路５へ排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）１７と、ＥＧＲ通路１７におけるＥＧＲガス流量を調節するためにＥＧＲ通路１７に設けられた排気還流弁（ＥＧＲ弁）１８とを備える。ＥＧＲ通路１７は、タービン９の上流側の排気通路５と、サージタンク３ａとの間に設けられる。すなわち、排気通路５を流れる排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１７を通じて吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させるために、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａが、スロットル弁２１の下流側にてサージタンク３ａに接続される。また、ＥＧＲ通路１７の入口１７ｂは、タービン９の上流側における排気通路５に接続される。

ＥＧＲ通路１７の入口１７ｂの近傍には、ＥＧＲガスを浄化するためのＥＧＲ用触媒コンバータ１９が設けられる。また、ＥＧＲ用触媒コンバータ１９より下流のＥＧＲ通路１７には、同通路１７を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２０が設けられる。この実施形態で、ＥＧＲ弁１８は、ＥＧＲクーラ２０より下流のＥＧＲ通路１７に配置される。

図２に、ＥＧＲ弁１８の概略構成を断面図により示す。図３に、そのＥＧＲ弁１８の弁座３２と弁体３３の部分を拡大断面図により示す。図２に示すように、ＥＧＲ弁１８は、ポペット弁として、かつ、電動弁として構成される。すなわち、ＥＧＲ弁１８は、ハウジング３１と、ハウジング３１の中に設けられた弁座３２と、ハウジング３１の中で弁座３２に対して着座可能かつ移動可能に設けられた弁体３３と、弁体３３をストローク運動させるためのステップモータ３４とを備える。ハウジング３１は、排気通路５の側（排気側）よりＥＧＲガスが導入される導入口３１ａと、吸気通路３の側（吸気側）へＥＧＲガスを導出する導出口３１ｂと、導入口３１ａと導出口３１ｂとを連通する連通路３１ｃとを含む。弁座３２は、連通路３１ｃの中間に設けられる。

ステップモータ３４は、直進的に往復運動（ストローク運動）可能に構成された出力軸３５を備え、その出力軸３５の先端に弁体３３が固定される。出力軸３５はハウジング３１に設けられた軸受３６を介してストローク運動可能に支持される。出力軸３５の上端部には、雄ねじ部３７が形成される。出力軸３６の中間（雄ねじ部３７の下端付近）には、スプリング受け３８が設けられる。スプリング受け３８は、下面が圧縮スプリング３９の受け面となっており、上面にはストッパ４０が形成される。

弁体３３は円錐形状をなし、その円錐面が弁座３２に対して当接又は離間するようになっている。弁体３３は、スプリング受け３８とハウジング３１との間に設けられた圧縮スプリング３９によりステップモータ３４の側へ、すなわち弁座３２に着座する閉弁方向へ付勢されている。そして、閉弁状態の弁体３３が、ステップモータ３４の出力軸３５により圧縮スプリング３９の付勢力に抗してストローク運動することにより、弁体３３が弁座３２から離間して開弁する。すなわち、開弁時には、弁体３３は、ＥＧＲ通路１７の上流側（排気側）へ向けて移動する。このように、ＥＧＲ弁１８は、弁体３３が弁座３２に着座した閉弁状態から弁体３３をエンジン１の排気圧力又は吸気圧力に抗してＥＧＲ通路１７の上流側へ移動させることで開弁するタイプとなっている。一方、開弁状態から弁体３３が、ステップモータ３４の出力軸３５により圧縮スプリング３９の付勢方向へストローク運動することにより、弁体３３が弁座３２に近付いて閉弁する。すなわち、閉弁時には、弁体３３はＥＧＲ通路１７の下流側（吸気側）へ向けて移動する。

そして、ステップモータ３４の出力軸３５がストローク運動することにより、弁座３２に対する弁体３３の開度が調節されるようになっている。この出力軸３５は、弁体３３が弁座３２に着座する全閉状態から、弁体３３が弁座３２から最大限離間する全開状態までの間で所定のストロークだけストローク運動可能に設けられる。この実施形態では、大量ＥＧＲを実現するために、従前の技術に比べて弁座３２の流路開口面積が拡大されている。それに合わせて、弁体３３が大型化されている。

ステップモータ３４は、コイル４１、マグネットロータ４２及び変換機構４３を含む。ステップモータ３４は、コイル４１が通電により励磁されることで、マグネットロータ４２を所定のモータステップ数だけ回転させる。この回転により、変換機構４３によりマグネットロータ４２の回転運動を出力軸３５のストローク運動に変換し、弁体３３をストローク運動させるようになっている。

マグネットロータ４２は、樹脂製のロータ本体４４と、円環状のプラスチックマグネット４５とを含む。ロータ本体４４の中心には、出力軸３５の雄ねじ部３７に螺合する雌ねじ部４６が形成される。そして、ロータ本体４４の雌ねじ部４６と出力軸３５の雄ねじ部３７とが螺合した状態で、ロータ本体４４が回転することで、その回転運動が出力軸３５のストローク運動に変換されるようになっている。ここで、雄ねじ部３７と雌ねじ部４６により上記した変換機構４３が構成される。ロータ本体４４の下部には、スプリング受け３８のストッパ４０が当接する当接部４４ａが形成される。ＥＧＲ弁１８の全閉時には、ストッパ４０の端面が、当接部４４ａの端面に面接触して、出力軸３５の初期位置が規制されるようになっている。上記したコイル４１、マグネットロータ４２及び変換機構４３等の構成部品は、樹脂製のケーシング４７により覆われている。

この実施形態では、ステップモータ３４のモータステップ数を段階的に変えることにより、ＥＧＲ弁１８の弁体３３の開度を、全閉から全開までの間で段階的に微少に調節することができるようになっている。

この実施形態では、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射制御、吸気量制御及びＥＧＲ制御等をそれぞれ実行するために、インジェクタ２５、電子スロットル装置１４のＤＣモータ２２及びＥＧＲ弁１８のステップモータ３４がそれぞれエンジン１の運転状態に応じて電子制御装置（ＥＣＵ）５０により制御されるようになっている。ＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、所定の制御プログラム等を予め記憶したり、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶したりする各種メモリと、これら各部と接続される外部入力回路及び外部出力回路とを備える。ＥＣＵ５０は、本発明の制御手段の一例に相当する。外部出力回路には、インジェクタ２５、ＤＣモータ２２及びステップモータ３４が接続される。外部入力回路には、スロットルセンサ２３をはじめエンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段に相当する各種センサ２７，５１〜５５が接続され、各種エンジン信号が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８のステップモータ３４を制御するために、所定の指令信号をステップモータ３４へ出力するようになっている。

ここで、各種センサとして、スロットルセンサ２３の他に、アクセルセンサ２７、吸気圧センサ５１、回転速度センサ５２、水温センサ５３、エアフローメータ５４及び空燃比センサ５５が設けられる。アクセルセンサ２７は、アクセルペダル２６の操作量であるアクセル開度ＡＣＣを検出する。アクセルペダル２６は、エンジン１の動作を操作するための操作手段に相当する。吸気圧センサ５１は、サージタンク３ａにおける吸気圧ＰＭを検出する。すなわち、吸気圧センサ５１は、本発明の吸気圧検出手段に相当し、ＥＧＲ通路１７から吸気通路３へＥＧＲガスが流れ込む位置より下流の吸気通路３（サージタンク３ａ）における吸気圧ＰＭを検出するようになっている。回転速度センサ５２は、エンジン１のクランクシャフト１ａの回転角（クランク角）を検出するとともに、そのクランク角の変化をエンジン１の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥとして検出する。水温センサ５３は、エンジン１の冷却水温ＴＨＷを検出する。エアフローメータ５４は、エアクリーナ６の直下流の吸気通路３を流れる吸気流量Ｇａを検出する。空燃比センサ５５は、触媒コンバータ１５の直上流の排気通路５に設けられ、排気中の空燃比Ａ／Ｆを検出する。

この実施形態において、ＥＣＵ５０は、エンジン１の全運転領域において、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲを制御するために、ＥＧＲ弁１８を制御するようになっている。一方、ＥＣＵ５０は、エンジン１の減速時であって、エンジン１への燃料供給が遮断される減速燃料カット時には、ＥＧＲの流れを遮断するためにＥＧＲ弁１８を全閉に制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８の動作中に、ＥＧＲ弁１８を所定の開度（例えば、低開度）に保持するときには、ステップモータ３４への通電をカットするようになっている。

ここで、ＥＧＲ弁１８の動作中に、ステップモータ３４への通電をカットすると、それまでステップモータ３４で生じていた自己発熱がなくなり、ＥＧＲ弁１８では、ステップモータ３４に隣接した構成部品（例えば、ケーシング４７等）に温度低下による熱収縮が起きることがある。その後、ステップモータ３４への通電を再開すると、ステップモータ３４で自己発熱が再び生じて構成部品に温度上昇による熱膨張が起きることがある。この熱収縮及び熱膨張の影響から、図３に実線及び２点鎖線で示すように、ステップモータ３４の出力軸３５がその軸線方向へ移動し、弁体３３が弁座３２に対して変位するおそれがある。そこで、この実施形態では、ＥＧＲ弁１８の動作中に通電カットによりＥＧＲ弁１８を所定の開度に保持してから、通電再開により再び開弁させても、温度低下に起因した熱収縮による影響を排除してＥＧＲ弁１８を適正な開度で制御するために、ＥＣＵ５０が以下のようなＥＧＲ制御を実行するようになっている。

図４に、ＥＣＵ５０が実行するＥＧＲ制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬを取り込む。ここで、ＥＣＵ５０は、エンジン負荷ＫＬを、例えば、エンジン回転速度ＮＥと吸気圧ＰＭとの関係から求めることができる。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ５０は、ステップモータを通電カットすべきか否かを判断する。すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態が、ＥＧＲ弁１８を構成するステップモータ３４への通電をカットすべき状態にあるか否かを判断する。例えば、エンジン１の運転状態に変化がなく、ＥＧＲ弁１８を所定の小開度で保持するときは、ＥＣＵ５０は、ステップモータ３４への通電をカットすべきと判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合、処理をステップ１２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、処理をステップ１３０へ移行する。

ステップ１２０では、ＥＣＵ５０は、ステップモータ３４への通電をオフする。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１３０では、ＥＣＵ５０は、ステップモータ３４への通電を許容する。

次に、ステップ１４０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８に係り、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬに応じた補正前目標開度Ｉｅｇｒを求める。ＥＣＵ５０は、この補正前目標開度Ｉｅｇｒを、所定のマップを参照することで求めることができる。

次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８に係り、補正後目標開度Ｔｅｇｒを求める。すなわち、ＥＣＵ５０は、補正前目標開度Ｉｅｇｒから目標開度補正値ｄｔｅｇｒを減算することにより、補正後目標開度Ｔｅｇｒを求める。ここで、ＥＣＵ５０は、別途算出された目標開度補正値ｄｔｅｇｒを取り込む。

そして、ステップ１６０で、ＥＣＵ５０は、目標開度Ｔｅｇｒに基づきステップモータ３４を制御する。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ１００へ戻す。

図５に、上記したＥＧＲ制御に関連して、目標開度補正値ｄｅｇｒを別途算出するための処理内容の一例をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ２００で、ＥＣＵ５０は、ステップモータ３４への通電がオフであるか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定である場合、処理をステップ２０１へ移行し、この判断結果が否定である場合、処理をステップ２１０へ移行する。

ステップ２０１では、ＥＣＵ５０は、通電開始カウンタＣｎｔ２を「０」にリセットする。

次に、ステップ２０２で、ＥＣＵ５０は、通電カットカウンタＣｎｔ１を開始する。すなわち、カウントのインクリメントを開始する。

次に、ステップ２０３で、ＥＣＵ５０は、通電カットカウンタＣｎｔ１が所定値Ｃ１よりも大きいか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合、処理をステップ２０４へ移行し、この判断結果が否定となる場合、処理をステップ２００へ戻す。

ステップ２０４では、ＥＣＵ５０は、通電カット補正量ｔＡを更新する。すなわち、ＥＣＵ５０は、この補正値ｔＡを、前回更新された通電カット補正値Ａに定数Ｘを加算することにより求める。ここで、定数Ｘは、単位時間当たりの所定の補正値を意味し、この実施形態では、例えば「０.０３（step／100ms）」の値を採用することができる。

次に、ステップ２０５で、ＥＣＵ５０は、上限・下限のガード処理を行う。すなわち、ＥＣＵ５０は、今回更新された通電カット補正値ｔＡを下限値（０step）以上、上限値（２step）以下の範囲に制限する。

次に、ステップ２０６で、今回更新された通電カット補正値ｔＡをメモリに格納する。すなわち、ＥＣＵ５０は、今回更新された通電カット補正値ｔＡを、前回更新された通電カット補正値Ａとして設定する。

次に、ステップ２０７で、ＥＣＵ５０は、通電カットカウンタＣｎｔ１を「０」にリセットする。

次に、ステップ２０８で、ＥＣＵ５０は、通電カット補正有判定を行う。すなわち、ＥＣＵ５０は、通電カット補正有フラグＸｃｃを「１」に設定する。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ２００へ戻す。

一方、ステップ２１０では、ＥＣＵ５０は、通電カットカウンタＣｎｔ１を「０」にリセットする。

次に、ステップ２１１で、ＥＣＵ５０は、通電カット補正有フラグＸｃｃが「１」か否か、すなわち、通電カット補正が有るか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合、処理をステップ２１２へ移行し、この判断結果が否定となる場合、処理をステップ２００へ戻す。

ステップ２１２では、ＥＣＵ５０は、通電開始カウンタＣｎｔ２を開始する。すなわち、カウントのインクリメントを開始する。

次に、ステップ２１３で、ＥＣＵ５０は、通電開始カウンタＣｎｔ２が所定値Ｃ２よりも大きいか否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合、処理をステップ２１４へ移行し、この判断結果が否定となる場合、処理をステップ２００へ戻す。

ステップ２１４では、ＥＣＵ５０は、通電開始補正値ｔＢを更新する。すなわち、ＥＣＵ５０は、この補正値ｔＢを、前回更新された通電開始補正値Ｂに定数Ｙを加算することにより求める。ここで、定数Ｙ（Ｘ＞Ｙ）は、単位時間当たりの所定の補正値を意味、この実施形態では、例えば「０.０１（step／100ms）」の値を採用することができる。

ここで、上記した所定値Ｃ１，Ｃ２及び定数Ｘ，Ｙの値は、ステップモータ３４の性能や環境温度等に応じて決定することができる。

次に、ステップ２１５で、ＥＣＵ５０は、上限・下限のガード処理を行う。すなわち、ＥＣＵ５０は、今回更新された通電開始補正値ｔＢを下限値（０step）以上、上限値（Ａstep）以下の範囲に制限する。

次に、ステップ２１６で、今回更新された通電開始補正値ｔＢをメモリに格納する。すなわち、ＥＣＵ５０は、今回更新された通電開始補正値ｔＢを、前回更新された通電開始補正値Ｂとして設定する。

次に、ステップ２１７で、ＥＣＵ５０は、通電開始カウンタＣｎｔ２を「０」にリセットする。

次に、ステップ２１８で、ＥＣＵ５０は、目標開度補正値ｄｔｅｇｒを求める。すなわち、ＥＣＵ５０は、補正値ｄｔｅｇｒを、通電開始補正値Ｂから通電カット補正値Ａを減算することにより求める。

次に、ステップ２１９で、ＥＣＵ５０は、目標開度補正値ｄｔｅｇｒが「０」以上か否かを判断する。ＥＣＵ５０は、この判断結果が肯定となる場合、処理をステップ２２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合、処理をステップ２００へ戻す。

ステップ２２０では、ＥＣＵ５０は、目標開度補正値ｄｔｅｇｒを「０」にリセットする。

そして、ステップ２２１で、ＥＣＵ５０は、通電カット補正値Ａ、通電開始補正値Ｂ及び通電カット補正有フラグＸｃｃをそれぞれ「０」にリセットする。その後、ＥＣＵ５０は、処理をステップ２００へ戻す。

上記制御によれば、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態に応じた補正前目標開度Ｉｅｇｒを算出し、ＥＧＲ弁１８の動作中に、ＥＧＲ弁１８を所定の小開度に保持するときにはステップモータ３４への通電をカットし、その後にＥＧＲ弁１８を補正後目標開度Ｔｅｇｒへ制御するときにはステップモータ３４への通電を再開すると共に、ステップモータ３４への通電をカットしてからの経過時間である通電カットカウンタＣｎｔ１の値に応じた通電カット補正値Ａを算出し、その通電カット補正値Ａ（目標開度補正値ｄｅｇｒに含まれる。）により補正前目標開度Ｉｅｇｒを補正することにより補正後目標開度Ｔｅｇｒを算出するようにしている。

また、ＥＣＵ５０は、更に、ステップモータ３４への通電を再開してからの経過時間である通電開始カウンタＣｎｔ２の値に応じた通電開始補正値Ｂを算出し、その通電開始補正値Ｂ（目標開度補正値ｄｅｇｒに含まれる。）により補正前目標開度Ｉｅｇｒを更に補正することにより補正後目標開度Ｔｅｇｒを算出するようにしている。

更に、ＥＣＵ５０は、通電カット補正値Ａの算出を、所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限するようにしている。同様に、ＥＣＵ５０は、通電開始補正値Ｂの算出を、所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限するようにしている。

ここで、図６に、上記制御に関する各種パラメータの挙動をタイムチャートにより示す。図６において、時刻ｔ１で、同図（ａ）に示すように、ステップモータ３４への通電をカットすると、それまで通電により熱源となっていたステップモータ３４が停止することになる。その後、時刻ｔ３までの時間経過に伴って、ＥＧＲ弁１８の樹脂製構成部品であるケーシング４７等に温度低下による熱収縮が起こり、弁体３３が弁座３２に対して変位し、図６（ｂ）に示すように、両者３２，３３の間のクリアランス変位が変化する。ここでは、通電カットにより保持された微少開度が時間経過に伴って開度が増加してしまう（モータステップ数で「２step」のクリアランスの分だけ増加する。）となってしまう。

また、時刻ｔ１では、図６（ｅ），（ｆ）に示すように、補正前目標開度Ｉｅｇｒと補正後目標開度Ｔｅｇｒがそれぞれ微少開度へ減少し、その後、時刻ｔ４までの間で、その微少開度が一定に保たれる。更に、時刻ｔ１で、図６（ｃ）に示すように、通電カット補正値Ａの算出が開始され、時刻ｔ２までの間で上限値（２step）まで段階的にインクリメントされる。

その後、時刻４で、図６（ａ）に示すように、ステップモータ３４の通電が再開されると、同図（ｂ）に示すように、クリアランス変位が変化し始め、時刻ｔ６までの間で、クリアランス変位がもとの状態に戻ることになる。また、時刻ｔ４では、図６（ｅ）に示すように、補正前目標開度Ｉｅｇｒが微小開度から所定の開度へ増加する。更に、時刻ｔ４では、図６（ｄ）に示すように、通電開始補正値Ｂの算出が開始され、時刻ｔ６までの間で通電開始補正値Ｂが上限値（２step）まで段階的にインクリメントされる。これに伴い、図６（ｆ）に示すように、時刻ｔ４から時刻ｔ６までの間で、補正後目標開度Ｔｅｇｒが段階的に補正される。このように、クリアランス変位、すなわちＥＧＲ弁１８の開度の誤差変化に対応するように補正後目標開度Ｔｅｇｒが段階的に補正され、ＥＧＲ弁１８の開度の誤差が解消される。

以上説明したこの実施形態のエンジンの排気還流装置の構成において、ＥＧＲ弁１８を構成するステップモータ３４への通電がカットされると、それまでステップモータ３４で生じていた自己発熱がなくなり、ステップモータ３４に隣接した構成部品であるケーシング４７等に温度低下による熱収縮が起こり、弁座３２に対して弁体３３が変位してＥＧＲ弁１８の実際の開度が所期の目標開度からずれるおそれがある。

これに対し、この実施形態の構成によれば、エンジン１の運転状態に応じた補正前目標開度ＩｅｇｒがＥＣＵ５０により算出される。そして、ＥＧＲ弁１８の動作中に、ＥＧＲ弁１８を所定の開度に保持するときには、ステップモータ３４への通電がＥＣＵ５０によりカットされ、その後にＥＧＲ弁１８をエンジン１の運転状態に応じた補正後目標開度Ｔｅｇｒへ制御するときには、ＥＣＵ５０によりステップモータ３４への通電が再開されると共に、ステップモータ３４への通電をカットしてからの経過時間である通電カットカウンタＣｎｔ１の値に応じた通電カット補正値Ａが算出され、その通電カット補正値Ａを含む目標開度補正値ｄｅｇｒにより補正前目標開度Ｉｅｇｒが補正される。従って、ステップモータ３４への通電がカットされた後の補正後目標開度Ｔｅｇｒに対する実際の開度のずれが通電カット補正値Ａにより低減される。このため、電動式のＥＧＲ弁１８を、その動作中に通電カットにより所定の開度に保持した後、通電を再開させて再び開弁しても、熱収縮による実際の開度のずれに対処してＥＧＲ弁１８を適正な開度で制御することができる。この結果、燃焼室１６へ還流されるＥＧＲガス流量を適正に制御することができ、エンジン１の排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる。また、この実施形態では、ＥＧＲ弁１８の開度を所定の開度に保持するときに、ステップモータ３４への通電をカットするので、ステップモータ３４の消費電力を削減することができ、エンジン１の燃費を向上させることができる。

また、この実施形態の構成において、ステップモータ３４への通電が再開されると、ステップモータ３４に再び自己発熱が生じ、ステップモータ３４に隣接したケーシング４７等の構成部品に温度上昇による熱膨張が起こり、弁座３２に対して弁体３３が変位してＥＧＲ弁１８の実際の開度が補正後目標開度Ｔｅｇｒからずれるおそれがある。

これに対し、この実施形態の構成によれば、ステップモータ３４への通電を再開してからの経過時間である通電開始カウンタＣｎｔ２の値に応じた通電開始補正値Ｂ（目標開度補正値ｄｅｇｒに含まれる）がＥＣＵ５０により算出され、その通電開始補正値Ｂにより補正前目標開度Ｉｅｇｒが更に補正される。従って、ステップモータ３４への通電が再開されてからの補正前目標開度Ｉｅｇｒに対する実際の開度のずれが通電開始補正値Ｂにより低減される。このため、電動式のＥＧＲ弁１８を、通電カットから通電を再開させて再び開弁しても、熱膨張による実際の開度のずれに対処してＥＧＲ弁１８をより一層適正な開度で制御することができる。この結果、燃焼室１６へ還流されるＥＧＲガス流量をより一層適正に制御することができ、エンジン１の排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる。

この実施形態では、通電カット補正値Ａが所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限されるので、通電カット補正値Ａが大き過ぎたり小さすぎたりすることがない。このため、通電カット補正値Ａ（目標開度補正値ｄｅｇｒ）を有効な大きさに規定することができ、補正前目標開度Ｉｅｇｒを有効に補正して適正な補正後目標開度Ｔｅｇｒを得ることができる。

この実施形態では、通電開始補正値Ｂが所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限されるので、通電開始補正値Ｂが大き過ぎたり小さすぎたりすることがない。このため、通電開始補正値Ｂ（目標開度補正値ｄｅｇｒ）を有効な大きさに規定することができ、補正前目標開度Ｉｅｇｒを更に有効に補正してより適正な補正後目標開度Ｔｅｇｒを得ることができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することができる。

（１）前記実施形態では、図１に示すように、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａを、スロットル弁２１の下流側にてサージタンク３ａに接続し、その入口１７ｂを、タービン９の上流側にて排気通路５に接続した。これに対し、図７に示すように、ＥＧＲ通路１７の入口１７ｂを、触媒コンバータ１５の下流側にて排気通路５に接続し、その出口１７ａをコンプレッサ８の上流側にて吸気通路３に接続するように構成してもよい。図７には、エンジンの排気還流装置（ＥＧＲ装置）を含む過給機付エンジンシステムを概略構成図により示す。

（２）前記実施形態では、本発明のＥＧＲ装置を過給機７を備えたエンジン１に具体化したが、本発明のＥＧＲ装置を過給機を備えていないエンジンに具体化することもできる。

（３）前記実施形態では、ＥＧＲ弁１８を構成するアクチュエータとしてステップモータ３４を使用したが、ステップモータ以外にＤＣモータを使用することもできる。

この発明は、車両用のガソリンエンジン又はディーゼルエンジンに利用することができる。

１ エンジン
３ 吸気通路
３ａ サージタンク
５ 排気通路
１７ ＥＧＲ通路（排気還流通路）
１８ ＥＧＲ弁（排気還流弁）
３２ 弁座
３３ 弁体
３４ ステップモータ
５０ ＥＣＵ（制御手段）
Ｉｅｇｒ 補正前目標開度
Ｔｅｇｒ 補正後目標開度
ｄｔｅｇｒ 目標開度補正値
Ｃｎｔ１ 通電カットカウンタ
Ｃｎｔ２ 通電開始カウンタ
Ａ 通電カット補正値
Ｂ 通電開始補正値

Claims (4)

1. エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流して前記燃焼室へ還流させる排気還流通路と、
   前記排気還流通路における前記排気還流ガスの流量を調節するために前記排気還流通路に設けられた電動式の排気還流弁と、
   前記排気還流弁が、弁座と、前記弁座に着座可能に設けられた弁体と、前記弁体を駆動するためのモータとを含むことと、
   前記エンジンの運転状態に応じて前記排気還流弁を制御するための制御手段と
   を備えたエンジンの排気還流装置において、
   前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じた目標開度を算出し、前記排気還流弁の動作中に、前記排気還流弁を所定の開度に保持するときには前記モータへの通電をカットし、その後に前記排気還流弁を前記目標開度へ制御するときには前記モータへの通電を再開すると共に、前記モータへの通電をカットしてからの経過時間に応じた通電カット補正値を算出し、その通電カット補正値により前記目標開度を補正することを特徴とするエンジンの排気還流装置。
2. 前記制御手段は、更に、前記モータへの通電を再開してからの経過時間に応じた通電開始補正値を算出し、その通電開始補正値により前記目標開度を更に補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気還流装置。
3. 前記制御手段は、前記通電カット補正値の算出を、所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気還流装置。
4. 前記制御手段は、前記通電開始補正値の算出を、所定の上限値と所定の下限値との範囲内に制限したことを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンの排気還流装置。

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