JP2015124685A

JP2015124685A - 排気還流装置

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Publication number: JP2015124685A
Application number: JP2013269428A
Authority: JP
Inventors: 雅臣高野; Masaomi Takano
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】弁連結機構によりＥＧＲ制御弁と吸気絞り弁とを連動させた従来の低圧ＥＧＲ装置は、制御のハンチングまたは制御の応答遅れが生じて目標となる低圧ＥＧＲ量を迅速に達成できない。
【解決手段】ＥＧＲ通路３５ａとの連通部分よりも上流側の吸気通路１８ａに配される吸気絞り弁３７と、ＥＧＲ制御弁３６の開度が所定以上の領域にて吸気絞り弁３７の開度が変更されるように、弁連動機構３８を介して吸気絞り弁３７と共にＥＧＲ制御弁３６を駆動するアクチュエーター３９と、設定した目標ＥＧＲ量となるようにアクチュエーター３９を作動させるアクチュエーター駆動部１６ｉとを具えた本発明による排気還流装置２４は、ＥＧＲ制御弁３６の開度が所定以上の領域において、ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量が大きいほど、単位時間あたりのＥＧＲ制御弁３６の開度変化量が小さくなるように、アクチュエーター３９を作動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気の一部を吸気に加えることによってエミッション、つまり窒素酸化物の発生量を抑制できるようにしたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気還流）装置に関する。

排気通路内を流れる排気ガスの一部を吸気通路から燃焼室内に戻し、燃焼室内における混合気の燃焼温度を低下させることにより、排気ガス中に占める窒素酸化物の割合を低減させるようにしたＥＧＲ装置が知られている。このＥＧＲ装置においては、両端が吸気通路と排気通路とに連通するＥＧＲ通路の途中にこのＥＧＲ通路を開閉し得るＥＧＲ制御弁を介装し、所定の運転領域にて排気ガスを吸気通路側へ還流させている。

従来のＥＧＲ装置は、排気に含まれる窒素酸化物の量が比較的多い傾向を持つ高負荷運転状態において機能させているが、近年における排気浄化に対するさらなる要求から、低負荷運転状態においてもＥＧＲ装置を機能させることがさらに求められている。このような要求に対処するため、例えば特許文献１にて提案されたような二段式のＥＧＲ装置が知られている。これは、機関の低負荷運転状態にて用いられる従来からのＥＧＲ装置（以下、これを便宜的に高圧ＥＧＲ装置と記述する）に加え、機関の高負荷運転状態にて用いられる新たなＥＧＲ装置（以下、これを便宜的に低圧ＥＧＲ装置と記述する）を追加したものである。機関の高負荷運転領域にて用いられるこの新たな低圧ＥＧＲ装置は、過給機のコンプレッサーよりも上流側の吸気通路と、過給機の排気タービンよりも下流側の排気通路とにＥＧＲ通路（以下、低圧ＥＧＲ通路）を連通させている。そして、この低圧ＥＧＲ通路との連通部分よりも上流側の吸気通路に吸気絞り弁を配したことが大きな特徴である。吸気絞り弁は、基本的には吸気通路を全開状態、すなわち１００％の開度に維持するものであるが、高負荷運転領域にて低圧ＥＧＲ装置を作動させる場合、吸気絞り弁の開度を必要に変更することができるようになっている。

上述した特許文献１においては、低圧ＥＧＲ装置の追加に伴う製造コストを抑制するため、高負荷運転領域にて用いられる低圧ＥＧＲ装置の吸気絞り弁と低圧ＥＧＲ通路に配されたＥＧＲ制御弁（以下、低圧ＥＧＲ制御弁）とを弁連結機構を介して連結している。そして、一台のアクチュエーターにてこれらの開度を機械的に連動させて制御している。

特開２０１０−１９０１１６号公報

特許文献１にて提案された弁連結機構は、低圧ＥＧＲ制御弁の開度が所定以上の領域にて、吸気絞り弁の開度が変更されるように、機械的な連動機構を介して１つのアクチュエーターにより作動する。このため、吸気絞り弁が低圧ＥＧＲ制御弁に連動して作動する領域においては、吸気絞り弁が全開状態のまま低圧ＥＧＲ制御弁のみが作動する領域と比較すると、低圧ＥＧＲ制御弁の排気通路側と吸気通路側とでの差圧の変化が急激となる。結果として、目標となるＥＧＲ量（以下、低圧ＥＧＲ量）に対応した低圧ＥＧＲ制御弁の開度となるように、アクチュエーターを駆動しても、上述した差圧の急変によって制御のハンチングまたは応答遅れが生じてしまい、目標となる低圧ＥＧＲ量を迅速に達成することができない。

本発明の目的は、吸気絞り弁が低圧ＥＧＲ制御弁に連動して作動する領域であっても、１つのアクチュエーターを駆動して目標となる低圧ＥＧＲ量を迅速に達成することができる低圧ＥＧＲ装置を提供することにある。

本発明による排気還流装置は、内燃機関の吸気通路と排気通路とに連通するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に配されたＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ通路との連通部分よりも上流側の前記吸気通路に配される吸気絞り弁と、前記ＥＧＲ制御弁の開度が所定以上の領域にて前記吸気絞り弁の開度が変更されるように、前記ＥＧＲ制御弁と前記吸気絞り弁とを連動させる弁連動機構と、この弁連動機構を介して前記吸気絞り弁と共に前記ＥＧＲ制御弁を駆動するためのアクチュエーターと、前記内燃機関の運転状態および前記ＥＧＲ制御弁の排気通路側と吸気通路側との差圧に基づいて目標ＥＧＲ量を設定するＥＧＲ量設定部と、このＥＧＲ量設定部にて設定された目標ＥＧＲ量となるように、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定して前記アクチュエーターを作動させるアクチュエーター駆動部とを具えた排気還流装置であって、前記アクチュエーター駆動部は、前記ＥＧＲ制御弁の開度が前記所定以上の領域において、前記ＥＧＲ制御弁の開度の変化量が大きいほど、単位時間あたりの当該ＥＧＲ制御弁の開度変化量が小さくなるように、前記アクチュエーターを作動させることを特徴とするものである。

本発明によると、ＥＧＲ制御弁の開度の変化量が大きい場合に限り、単位時間あたりのＥＧＲ制御弁の開度変化量を小さくすることで、ＥＧＲ制御弁の排気通路側と吸気通路側とでの差圧の急激な変化が抑制される。結果として、アクチュエーターによる制御のハンチングまたは応答遅れが回避され、迅速に目標となるＥＧＲ量へと収束する。

本発明の排気還流装置によると、ＥＧＲ制御弁の排気通路側と吸気通路側とでの差圧の急激な変化を抑制してアクチュエーターによる制御のハンチングまたは応答遅れを回避することができ、目標となるＥＧＲ量を迅速に達成することができる。結果として、従来のものよりも排気に含まれるエミッションをさらに抑制することが可能である。

本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。図１に示した実施形態における制御ブロック図である。図１に示した実施形態における低圧ＥＧＲ制御弁の操作量と低圧ＥＧＲ通路および吸気通路の開度との関係を表すグラフである。図１に示した実施形態における低圧ＥＧＲ制御弁の開度と低圧ＥＧＲ量および吸気絞り弁の開度との関係を表すグラフである。図１に示した実施形態における低圧ＥＧＲ制御弁の開度と低圧ＥＧＲ通路の両端での差圧との関係を表すグラフである。図１に示した実施形態における低圧ＥＧＲ制御弁に対する操作手順を表すフローチャートである。

本発明による排気還流装置を圧縮点火方式の内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の適用対象となるものに要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。

本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類などもその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。

本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１０ａ内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の多気筒内燃機関である。しかしながら、単気筒の内燃機関であっても本発明を適用し得ることは言うまでもない。

燃焼室１０ａに臨む吸気ポート１２ａおよび排気ポート１２ｂが形成されたシリンダーヘッド１２には、吸気弁１３ａおよび排気弁１３ｂを含む図示しない動弁機構と、先の燃料噴射弁１１とが組み込まれている。

本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料である軽油を圧縮行程の終了直前、つまりピストン１４ａの圧縮上死点直前にのみ燃焼室１０ａ内に直接噴射する直噴単噴射型式のものである。しかしながら、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程の途中においてにも噴射する多噴射型式のものや、吸気ポート１２ａ内に噴射するポート噴射形式のものなどを採用することも可能である。

燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル１５の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１６により制御される。アクセルペダル１５の踏み込み量は、アクセル開度センサー１７により検出され、その検出情報がＥＣＵ１６に出力される。

ＥＣＵ１６は、周知のワンチップマイクロプロセッサーであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリーおよび入出力インターフェースなどを含む。本実施形態におけるＥＣＵ１６は、アクセル開度センサー１７や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１６ａと、燃料噴射設定部１６ｂと、燃料噴射弁駆動部１６ｃとを有する。燃料噴射設定部１６ｂは、運転状態判定部１６ａにて判定される車両の運転状態に基づき、エンジン１０の駆動トルク、つまり燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量、つまり供給量と、その噴射時期とを設定する。ＥＣＵ１６の燃料噴射弁駆動部１６ｃは、この燃料噴射設定部１６ｂにて設定された燃料噴射量に対応した燃料が設定された噴射時期に噴射されるように、燃料噴射弁１１を駆動する。

吸気ポート１２ａに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結されて吸気ポート１２ａと共に吸気通路１８ａを画成する吸気管１８の途中には、吸気通路１８ａの開度を調整するためのスロットル弁１９が組み込まれている。このスロットル弁１９の開度は、アクセル開度センサー１７によって検出されるアクセルペダル１５の踏み込み量や車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１６のスロットル開度設定部１６ｄにて設定される。そして、このスロットル開度設定部１６ｄにて設定された開度となるように、ＥＣＵ１６のスロットル弁駆動部１６ｅがスロットルアクチュエーター２０を介してスロットル弁１９の駆動を行う。

ピストン１４ａが往復動するシリンダーブロック１４には、クランク角センサー２１が取り付けられている。このクランク角センサー２１は、連接棒１４ｂを介してピストン１４ａが連結されるクランク軸１４ｃの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１６に出力する。ＥＣＵ１６は、クランク角センサー２１からの情報に基づいてクランク軸１４ｃの回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。

エンジン１０の排気ポート１２ｂには排気管２２の基端が接続し、この排気管２２は排気ポート１２ｂと共に排気通路２２ａを画成する。このエンジン１０には、排気通路２２ａ内を流れる排気の一部を吸気通路１８ａに導く２つのＥＧＲ装置、すなわち高圧ＥＧＲ装置２３および低圧ＥＧＲ装置２４と、排気タービン式過給機２５と、排気浄化装置２６とが組み込まれている。

燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置２６は、排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２５の排気タービン２５ａよりも下流側に位置する排気管２２に配されている。本実施形態における排気浄化装置２６は、酸化触媒コンバーター２６ａと、ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)２６ｂとを有するが、ＮＯ_Ｘ触媒などの他の触媒コンバーターを追加することも可能である。

この排気浄化装置２６よりも下流に位置する排気管２２には、排気通路２２ａを流れる排気の圧力および温度をそれぞれ検出してＥＣＵ１６に出力する排気圧センサー２７および排気温センサー２８が設けられている。

過給機２５のコンプレッサー２５ｂとスロットル弁１９との間に位置する吸気管１８には、高温の排気にさらされる排気タービン２５ａ側からの伝熱によりコンプレッサー２５ｂを介して加熱される吸気温を低下させるインタークーラー２９が組み込まれている。また、過給機２５のコンプレッサー２５ｂよりも上流側の吸気管１８には、吸気通路１８ａを流れる吸気の圧力および流量をそれぞれ検出してこれらをＥＣＵ１６にそれぞれ出力する吸気圧センサー３０およびエアーフローメーター３１が設けられている。なお、エアーフローメーター３１は、吸気圧センサー３０よりも吸気通路１８ａの上流側に配されている。

エンジン１０の低負荷〜中負荷領域にて用いられる高圧ＥＧＲ装置２３は、高圧ＥＧＲ通路３２ａを画成する高圧ＥＧＲ管３２と、高圧ＥＧＲ制御弁３３と、高圧ＥＧＲ通路３２ａから吸気通路１８ａに流入する排気温を低減させるための熱交換器３４とを具えている。高圧ＥＧＲ管３２は、過給機２５の排気タービン２５ａシリンダーヘッド１２との間に位置する排気管２２に一端が連通すると共に他端がスロットル弁１９とシリンダーヘッド１２との間に位置する吸気管１８に連通している。吸気管１８と高圧ＥＧＲ管３２との接続部分に近接した高圧ＥＧＲ管３２の一端側に配され、ＥＣＵ１６によりその作動が制御される高圧ＥＧＲ制御弁３３は、車両の運転状態に基づき、高圧ＥＧＲ通路３２ａから吸気通路１８ａへと還流される排気の流量を制御する。

ＥＣＵ１６の高圧ＥＧＲ量設定部１６ｆは、エンジン１０が低負荷〜中負荷状態の高圧ＥＧＲ運転領域にある場合、高圧ＥＧＲ通路３２ａから燃焼室１０ａ内に還流すべき高圧ＥＧＲ量をエンジン回転速度と燃料噴射量とに基づいて設定する。さらに、この高圧ＥＧＲ量と、高圧ＥＧＲ通路３２ａの両端部における吸気圧と排気圧との比とに基づいて高圧ＥＧＲ制御弁３３の開度を設定し、これをＥＣＵ１６の高圧ＥＧＲ制御弁駆動部１６ｇに出力する。高圧ＥＧＲ制御弁駆動部１６ｇは、高圧ＥＧＲ制御弁３３の開度を高圧ＥＧＲ量設定部１６ｆにて設定された開度となるように、高圧ＥＧＲ制御弁３３を駆動する。なお、車両の運転状態が先の高圧ＥＧＲ運転領域外にある場合、高圧ＥＧＲ量設定部１６ｆは高圧ＥＧＲ制御弁３３の開度を０に設定し、高圧ＥＧＲ通路３２ａを閉止した状態に維持する。

エンジン１０の中負荷から高負荷領域にて用いられる低圧ＥＧＲ装置２４は、低圧ＥＧＲ通路３５ａを画成する低圧ＥＧＲ管３５と、低圧ＥＧＲ制御弁３６と、吸気絞り弁３７と、弁連動機構３８と、アクチュエーター３９と、熱交換器４０とを具えている。低圧ＥＧＲ管３５は、先の排気圧センサー２７および排気温センサー２８よりも下流の排気管２２に一端が連通すると共に他端がエアーフローメーター３１と吸気圧センサー３０との間に位置する吸気管１８に連通している。吸気絞り弁３７は低圧ＥＧＲ通路３５ａとの連通部分よりも上流側の吸気通路１８ａに配される。弁連動機構３８は、低圧ＥＧＲ通路３５ａに配される低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度が所定以上の領域にて吸気絞り弁３７の開度が変更されるように、低圧ＥＧＲ制御弁３６と吸気絞り弁３７とを連動させる。その具体的機構は特許文献１などで周知であるが、任意の構成を採用することができる。アクチュエーター３９は、弁連動機構３８を介して吸気絞り弁３７と共に低圧ＥＧＲ制御弁３６を駆動する。これにより、低圧ＥＧＲ通路３５ａから吸気通路１８ａへと還流される排気の流量と、過給機２５のコンプレッサー２５ｂを通ってエンジン１０側へと流れ込む吸気の流量とが制御される。熱交換器３７は、低圧ＥＧＲ通路３５ａから吸気通路１８ａに流入する排気温を低減させるためのものであり、低圧ＥＧＲ管３５に配されている。

ＥＣＵ１６の低圧ＥＧＲ量設定部１６ｈは、エンジン１０が中負荷〜高負荷状態の低圧ＥＧＲ運転領域にある場合、低圧ＥＧＲ通路３５ａから燃焼室１０ａ内に還流すべき低圧ＥＧＲ量をエンジン回転速度と燃料噴射量とに基づいて設定する。さらに、この低圧ＥＧＲ量と、低圧ＥＧＲ通路３５ａの両端部における吸気圧と排気圧との比とに基づき、低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度を設定し、これをＥＣＵ１６のアクチュエーター駆動部１６ｉに出力する。アクチュエーター駆動部１６ｉは、低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度を低圧ＥＧＲ量設定部１６ｈにて設定された低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度となるようにアクチュエーター３９を駆動する。なお、低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度が所定以上の領域において、低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量が大きいほど、単位時間当たりのＥＧＲ制御弁３６の開度変化量が小さくなるように、アクチュエーター３９を作動させるようにしている。また、車両の運転状態が先の低圧ＥＧＲ運転領域外にある場合、低圧ＥＧＲ量設定部１６ｈは低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度を０に設定し、低圧ＥＧＲ通路３５ａを閉止した状態に維持する。

ＥＣＵ１６は、アクセル開度センサー１７，クランク角センサー２１，排気圧センサー２７，排気温センサー２８，吸気圧センサー３０，エアーフローメーター３１などからの検出情報に基づき、エンジン１０の運転状態を把握する。そして、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，スロットルアクチュエーター２０，高圧ＥＧＲ制御弁３３，アクチュエーター３６などの作動を制御する。

ここで、本実施形態の弁連動機構３８におけるアクチュエーター３９の操作量と、低圧ＥＧＲ制御弁３６および吸気絞り弁３７の開度との関係を図３に示す。低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度（図３中、実線で示す）は、アクチュエーター３９の操作量と比例関係にある。これに対し、吸気絞り弁３７の開度（図３中、破線で示す）は、アクチュエーター３９の操作量がおよそ５０％を越えるに従って直線的に低下するように設定されている。

一方、アクチュエーター３９の操作量、つまり低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度と、低圧ＥＧＲ通路３５ａから吸気通路１８ａに還流される排気の流量、すなわち低圧ＥＧＲ量と、吸気絞り弁３７の開度との関係を図４に示す。また、低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度と、低圧ＥＧＲ通路３５ａの両端部における差圧との関係を図５に示すが、低圧ＥＧＲ通路３５ａの両端部における差圧は、排気圧から吸気圧を減じた値の絶対値であることに注意されたい。

なお、図３に示したアクチュエーター３９の操作量と低圧ＥＧＲ制御弁３６および吸気絞り弁３７の開度との関係は単なる一例であって、弁連動機構３８の構成によってこれ以外の特性を持たせることも可能である。

このように、弁連動機構３８による低圧ＥＧＲ制御弁３６および吸気絞り弁３７の開度特性は、図３に示すような関係を有している。このため、図４に示すようにアクチュエーター３９による低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度がおよそ７０％を越えるあたりから低圧ＥＧＲ量が二点鎖線で示すように直線的とはならず、急に増大してしまう傾向を持つ。これは、図５に示すように低圧ＥＧＲ通路３５ａの両端部における吸気圧と排気圧との差圧がおよそ７０％を越えたあたりから急に増大することと対応している。

従って、前述したようにアクチュエーター駆動部１６ｉを作動させることにより、図４および図５の二点鎖線に対する実線で示すように、低圧ＥＧＲ通路の差圧および低圧ＥＧＲ量を直線的に変化させることが不可能となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度において、制御の応答速度を変化させることで制御のハンチングまたは応答遅れを防止して目標となる低圧ＥＧＲ量を迅速に達成することができる。

このような本実施形態における低圧ＥＧＲ装置２４の制御手順は、図６に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、まずＳ１１のステップにて車両の運転状態を検出し、Ｓ１２のステップにて目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏを設定する。ただし、エンジン１０が低負荷〜中負荷の低圧ＥＧＲ運転領域にない場合、目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏは０％に設定される。

次に、Ｓ１３のステップにて目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが０か否かを判定する。ここで目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが０である、すなわちエンジン１０が低圧ＥＧＲ運転領域にないと判断した場合には、Ｓ１４のステップに移行する。そして、単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθを初期値としてあらかじめ設定したΔθ_０に設定する。しかる後、Ｓ１５のステップにてアクチュエーター３９に対する通電を停止し、再びＳ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

先のＳ１３のステップにて目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが０ではない、すなわちエンジン１０が低圧ＥＧＲ運転領域にあると判断した場合には、Ｓ１６のステップに移行する。このＳ１６のステップでは、目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが予め設定した閾値θ_Ｒ以上であるか否かを判定する。ここで、目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが予め設定した閾値θ_Ｒ以上である、すなわち低圧ＥＧＲ制御弁３６の単位時間当たりの開度の変化量Δθの変更可能性が予測されると判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行する。また、このＳ１６のステップにて目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが予め設定した閾値θ_Ｒよりも小さい、すなわちアクチュエーター３９がハンチングまたは制御の応答遅れを起こす可能性がないと判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。そして、現状の単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθ_ｎを変更せずにそのまま採用するが、一番初めは初期値Δθ_０が選択されることとなる。しかる後、Ｓ１９のステップに移行し、Ｓ１８のステップにて設定した単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθ_ｎにてアクチュエーター３９を駆動した後、Ｓ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

一方、先のＳ１７のステップにおいては、目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎ以上であるか否かを判定する。ここで、目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎ以上である、すなわち低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度を増大させる必要があると判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行する。また、Ｓ１７のステップにて目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏが現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎよりも小さい、すなわち低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度を低減させる必要があると判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行する。

先のＳ２０のステップでは、目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏから現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎを減算した値があらかじめ設定した第１閾変化量Δθ_１以上であるか否かを判定する。ここで、目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏから現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎを減算した値が第１閾変化量Δθ_１以上である、すなわちアクチュエーター３９がハンチングまたは制御の応答遅れを起こす可能性があると判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行する。ここで、単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθを現在の単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθ_ｎからあらかじめ設定した１単位だけ減じた値に変更する。次いでＳ１９のステップに移行し、直前のＳ２２のステップにて設定した単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量(Δθ_ｎ−１)にてアクチュエーター３９を駆動した後、先のＳ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

先のＳ２１のステップでは、現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎから目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏを減算した値があらかじめ設定した第２閾変化量Δθ_２以上であるか否かを判定する。ここで、現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎから目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏを減算した値が第２閾変化量Δθ_２以上である、すなわちアクチュエーター３９が制御の応答遅れを起こす可能性があると判断した場合には、Ｓ２３のステップに移行する。ここで、単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθを現在の単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθ_ｎから１単位だけ増大させた値に変更する。次いでＳ２３のステップに移行し、直前のＳ２１のステップにて設定した単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量(Δθ_ｎ＋１)にてアクチュエーター３９を駆動した後、Ｓ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

このように、Ｓ２０やＳ２１のステップにてアクチュエーター３９がハンチングまたは制御の応答遅れを起こす可能性があるとの判断が続く限り、単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθを１単位ずつ連続的に変更する。これにより、アクチュエーター３９のハンチングまたは制御の応答遅れを確実に阻止することができ、低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度を目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏへと迅速に収束させることが可能となる。

一方、Ｓ２０のステップにて目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏから現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎを減算した値が第１閾変化量Δθ_１よりも小さいと判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。また、Ｓ２１のステップにて現在の低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_ｎから目標となる低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度θ_Ｏを減算した値が第２閾変化量Δθ_２よりも小さいと判断した場合も同様に、Ｓ１８のステップに移行する。何れの場合もアクチュエーター３９がハンチングまたは制御の応答遅れを起こす可能性がないので、このＳ１８のステップでは、現在の単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量Δθ_ｎをそのまま採用する。そして、Ｓ１９のステップに移行してアクチュエーター３９を駆動した後、Ｓ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１０エンジン
１６ＥＣＵ
１６ａ運転状態判定部
１６ｈ低圧ＥＧＲ量設定部
１６ｉアクチュエーター駆動部
１８ａ吸気通路
２２ａ排気通路
２４低圧ＥＧＲ装置
２５排気タービン式過給機
３５ａ低圧ＥＧＲ通路
３６低圧ＥＧＲ制御弁
３７吸気絞り弁
３８弁連動機構
３９アクチュエーター
θ_Ｏ目標となる低圧ＥＧＲ制御弁の開度
Δθ 単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁の開度の変化量
Δθ_ｎ現在の単位時間当たりの低圧ＥＧＲ制御弁３６の開度の変化量

Claims

内燃機関の吸気通路と排気通路とに連通するＥＧＲ通路と、
このＥＧＲ通路に配されたＥＧＲ制御弁と、
前記ＥＧＲ通路との連通部分よりも上流側の前記吸気通路に配される吸気絞り弁と、
前記ＥＧＲ制御弁の開度が所定以上の領域にて前記吸気絞り弁の開度が変更されるように、前記ＥＧＲ制御弁と前記吸気絞り弁とを連動させる弁連動機構と、
この弁連動機構を介して前記吸気絞り弁と共に前記ＥＧＲ制御弁を駆動するためのアクチュエーターと、
前記内燃機関の運転状態および前記ＥＧＲ制御弁の排気通路側と吸気通路側との差圧に基づいて目標ＥＧＲ量を設定するＥＧＲ量設定部と、
このＥＧＲ量設定部にて設定された目標ＥＧＲ量となるように、前記ＥＧＲ制御弁の開度を設定して前記アクチュエーターを作動させるアクチュエーター駆動部と
を具えた排気還流装置であって、前記アクチュエーター駆動部は、前記ＥＧＲ制御弁の開度が前記所定以上の領域において、前記ＥＧＲ制御弁の開度の変化量が大きいほど、単位時間あたりの当該ＥＧＲ制御弁の開度変化量が小さくなるように、前記アクチュエーターを作動させることを特徴とする排気還流装置。