JP2018193949A - Ｅｇｒバルブ制御装置およびｅｇｒバルブ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ配管内のオイルの滞留による不具合を防止すること。
【解決手段】ＥＣＵ１５は、ＥＧＲバルブ１３の開閉を複数回行い、ＥＧＲバルブ１３が開状態となるときの開度が一定である固着回避動作、または、ＥＧＲバルブ１３の開閉を複数回行い、ＥＧＲバルブ１３が開状態となるときの開度が段階的に大きくなる滞留回避動作のいずれかを実行する動作実行部１５３と、固着回避動作の実行条件が満たされた場合に固着回避動作の実行を許可する一方、固着回避動作の実行条件とは異なる滞留回避動作の実行条件が満たされた場合に滞留回避動作の実行を許可する動作許可部１５２と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＥＧＲバルブ制御装置およびＥＧＲバルブ制御方法に関する。

従来、車両には、内燃機関の排ガスの一部を吸気側へ還流させるＥＧＲシステムが搭載されることが知られている。ＥＧＲシステムは、例えば、内燃機関の排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ配管と、ＥＧＲ配管を流れる排ガス（以下、ＥＧＲガスという）の還流量を調整するＥＧＲバルブとを備えている。

このようなＥＧＲシステムでは、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分や粒子状物質がＥＧＲバルブに付着することにより、ＥＧＲバルブの固着が発生するおそれがある。このような問題に対し、ＥＧＲバルブの開閉を連続的に繰り返し行う動作（以下、固着回避動作という）を行うことで、ＥＧＲバルブの固着を回避する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−０６４１６６号公報

ＥＧＲガスには、未燃燃料成分や粒子状物質のほか、ミスト状のオイルが含まれる。このオイルは、ＥＧＲバルブが一定時間全閉状態となった場合、ＥＧＲ配管内（例えば、ＥＧＲバルブ付近）に滞留する。このようなオイルの滞留は、ＥＧＲバルブの故障や、ＥＧＲ配管の継手部分からのオイルの漏出（以下、オイル滲みという）などといった不具合を引き起こすという問題がある。

しかしながら、例えば特許文献１に開示されているような固着回避動作では、ＥＧＲ配管内のオイルの滞留による上記不具合を防止するには、不十分であった。

本発明の目的は、ＥＧＲ配管内のオイルの滞留による不具合を防止できるＥＧＲバルブ制御装置およびＥＧＲバルブ制御方法を提供することである。

本発明のＥＧＲバルブ制御装置は、車両の内燃機関の排気側から吸気側へ還流されるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブを制御するＥＧＲバルブ制御装置であって、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が一定である第１開閉動作、または、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が段階的に大きくなる第２開閉動作のいずれかを実行する動作実行部と、前記第１開閉動作の実行条件が満たされた場合に前記第１開閉動作の実行を許可する一方、前記第１開閉動作の実行条件とは異なる前記第２開閉動作の実行条件が満たされた場合に前記第２開閉動作の実行を許可する動作許可部と、を有する。

本発明のＥＧＲバルブ制御方法は、車両の内燃機関の排気側から吸気側へ還流されるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブを制御するＥＧＲバルブ制御方法であって、第１の実行条件が満たされた場合に、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が一定である第１開閉動作を実行し、前記第１実行条件とは異なる第２の実行条件が満たされた場合に、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が段階的に大きくなる第２開閉動作を実行する。

本発明によれば、ＥＧＲ配管内のオイルの滞留による不具合を防止できる。

本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジンとその周辺の構成例を示す模式図 本発明の実施の形態に係るＥＣＵの構成例を示すブロック図 本発明の変形例に係る固着回避動作時と滞留回避動作時それぞれにおけるＥＧＲバルブの開度の変化例を示す図 本発明の実施の形態に係るＥＣＵの動作例を示すフローチャート

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジン１とその周辺構成について、図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係るディーゼルエンジン１とその周辺構成の一例を示す模式図である。図１において、実線の矢印は気体の流れを示し、破線の矢印は信号の流れを示している。

図１において符号を付して示す各構成要素は、例えば、車両に搭載される。

ディーゼルエンジン（内燃機関の一例。以下、エンジンという）１は、例えば、４つの気筒２を有する。エンジン１には、各気筒２内の燃焼室（図示略）に燃料を噴射するコモンレール燃料噴射装置（図示略）が設けられている。

エンジン１の上流側には、インテークマニホールド３を介して、車両の外部から取り込まれた空気が流れる吸気管（給気管）４が接続されている。

エンジン１の下流側には、エキゾーストマニホールド５を介して、エンジン１から排出された排ガスが流れる排気管６が接続されている。

吸気管４と排気管６との間には、ターボチャージャ（過給機）７が設けられている。ターボチャージャ７は、吸気管４に配置されたコンプレッサ８と、排気管６に配置された排気タービン９とを有する。排気タービン９は、エンジン１から排出された排ガスによって駆動される。コンプレッサ８は、その排気タービン９の駆動によって同軸駆動され、空気を圧縮する。

また、吸気管４には、コンプレッサ８により圧縮された空気を冷却するインタークーラ１０が設けられている。インタークーラ１０により冷却された空気は、エンジン１の各気筒２内の燃焼室に流入する。

ＥＧＲ配管１１は、一端がインテークマニホールド２に接続され、他端がエキゾーストマニホールド５に接続されている。エンジン１から排出された排ガスの一部（以下、ＥＧＲガスという）は、エキゾーストマニホールド５を介して、ＥＧＲ配管１１へ流入する。ＥＧＲ配管１１へ流入したＥＧＲガスは、インテークマニホールド２へ還流される。

ＥＧＲ配管１１には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１２が設けられている。また、ＥＧＲ配管１１には、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ１３が設けられている。

ＥＧＲバルブ１３の開閉は、ＥＣＵ１５により制御される。また、ＥＧＲバルブ１３の開度は、開度センサ１４により検出される。開度センサ１４は、検出した開度（以下、検出開度という）を示す信号を、適宜、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１５へ出力する。検出開度は、後述するＥＣＵ１５の各種処理に用いられる。

なお、ＥＧＲ配管１１、ＥＧＲクーラ１２、およびＥＧＲバルブ１３をまとめて、「ＥＧＲ装置」または「ＥＧＲシステム」と呼んでもよい。

ＥＣＵ１５の構成については、図２を用いて後述する。

以上、本実施の形態に係るディーゼルエンジン１とその周辺構成について説明した。

次に、本実施の形態に係るＥＣＵ１５（ＥＧＲバルブ制御装置の一例）の構成について、図２を用いて説明する。

図２は、本実施の形態に係るＥＣＵ１５の構成例を示すブロック図である。

ＥＣＵ１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路を有する。以下に説明する図２の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。

図２に示すように、ＥＣＵ１５は、判定部１５１、動作許可部１５２、および動作実行部１５３を有する。

判定部１５１は、固着回避動作の実行条件が満たされたか否かを判定する。

固着回避動作（第１開閉動作の一例）とは、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料成分や粒子状物質がＥＧＲバルブ１３に付着することによって生じるＥＧＲバルブ１３の固着を回避するために、例えば、所定時間の間、ＥＧＲバルブ１３の開閉を複数回行う動作である。

ここで、固着回避動作時のＥＧＲバルブ１３の開度の変化例について、図３（ａ）を用いて説明する。

図３（ａ）において、縦軸はＥＧＲバルブ１３の開度を示し、横軸は経過時間を示す。また、図３（ａ）において、Ｓ１は固着回避動作の開始時点を示し、Ｅ１は固着回避動作の終了時点を示す。すなわち、Ｓ１からＥ１までの時間が、固着回避動作の実行時間である。

図３（ａ）に示すように、固着回避動作では、開度を１００％（全開状態）に制御する動作と、開度を０％（全閉状態）に制御する動作とが、交互に行われる。

このように、固着回避動作では、ＥＧＲバルブ１３が開状態となるときの開度は、経過時間にかかわらず、一定である。

以上、固着回避動作時のＥＧＲバルブ１３の開度の変化例について説明した。以下、図２の説明に戻る。

固着回避動作の実行条件は、例えば、エンジン１の停止である。ここでいうエンジン１の停止とは、例えば、エンジン１の回転数がゼロであり、キーがオフにされることである。

また、判定部１５１は、滞留回避動作の実行条件が満たされたか否かを判定する。

滞留回避動作（第２開閉動作の一例）とは、ＥＧＲガスに含まれるオイルがＥＧＲバルブ１３付近に滞留することによって生じる不具合（例えば、ＥＧＲバルブ１３の故障やオイル滲み等）を回避するために、例えば、所定時間の間、ＥＧＲバルブ１３の開閉を複数回行う動作である。

ここで、滞留回避動作時のＥＧＲバルブ１３の開度の変化例について、図３（ｂ）を用いて説明する。

図３（ｂ）において、縦軸はＥＧＲバルブ１３の開度を示し、横軸は経過時間を示す。また、図３（ｂ）において、Ｓ２は滞留回避動作の開始時点を示し、Ｅ２は滞留回避動作の終了時点を示す。すなわち、Ｓ２からＥ２までの時間が、滞留回避動作の実行時間である。この滞留回避動作の実行時間は、図３（ａ）に示したＳ１からＥ１までの時間（固着回避動作の実行時間）と同じである。

図３（ｂ）に示すように、滞留回避動作では、まず、開度を１５％に制御する動作と、開度を０％に制御する動作とが交互に行われ、次に、開度を３０％に制御する動作と、開度を０％に制御する動作とが交互に行われ、次に、開度を５０％に制御する動作と、開度を０％に制御する動作とが交互に行われる。

このように、滞留回避動作では、ＥＧＲバルブ１３が開状態となるときの開度は、経過時間に応じて徐々に（段階的に）大きくなる。

なお、ここでは、滞留回避動作の実行時間が固着回避動作の実行時間と同じである場合を例に挙げて説明したが、滞留回避動作の実行時間は、固着回避動作の実行時間よりも長くてもよい。

また、滞留回避動作時の開度は、図３（ｂ）に示した数値に限定されない。また、図３（ｂ）では、２回ずつ同じ開度になる場合を示したが、２回ずつに限定されない。

以上、滞留回避動作時のＥＧＲバルブ１３の開度の変化例について説明した。以下、図２の説明に戻る。

滞留回避動作の実行条件は、例えば、車両の現在位置の標高が規定標高以上、または、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態（開度が０％）のいずれかのときに、エンジン１の稼働時間が一定時間を超える、または、車両の走行距離が一定距離を超えることである。このように、滞留回避動作の実行条件は、固着回避動作の実行条件と異なる。

ここでいう規定標高とは、一般的にＥＧＲ装置が使用されない（換言すれば、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態に制御される）走行環境の標高である。また、ＥＣＵ１５は、大気圧センサ（図示略）により検出された値に基づいて、車両の現在位置の標高を算出できる。この算出方法は、公知の技術であるので、ここでの説明は省略する。

また、ここでいうエンジン１の稼働時間とは、例えば、エンジン１の回転数がゼロより大きい所定値であるときの時間である。

また、ここでいう一定時間とは、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態である場合にオイルの滞留によって不具合が生じうるエンジン１の稼働時間である。また、ここでいう一定距離とは、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態である場合にオイルの滞留によって不具合が生じうる車両の走行距離である。一定時間および一定距離は、例えば、予め行われた実験やシミュレーションの結果を基に設定される。

動作許可部１５２は、判定部１５１によって固着回避動作の実行条件が満たされたと判定された場合、動作実行部１５３に対して、固着回避動作の実行を許可する。

一方、動作許可部１５２は、判定部１５１によって滞留回避動作の実行条件が満たされたと判定された場合、動作実行部１５３に対して、滞留回避動作の実行を許可する。

動作実行部１５３は、動作許可部１５２によって固着回避動作の実行が許可された場合、固着回避動作を実行する。例えば、動作実行部１５３は、開度センサ１４の検出開度に基づいて、図３（ａ）に示したようにＥＧＲバルブ１３の開度を変化させる制御を行う。

一方、動作実行部１５３は、動作許可部１５２によって滞留回避動作の実行が許可された場合、滞留回避動作を実行する。例えば、動作実行部１５３は、開度センサ１４の検出開度に基づいて、図３（ｂ）に示したようにＥＧＲバルブ１３の開度を変化させる制御を行う。

以上、本実施の形態に係るＥＣＵ１５の構成について説明した。

次に、本実施の形態に係るＥＣＵ１５（ＥＧＲバルブ制御装置の一例）の動作について、図４を用いて説明する。

図４は、本実施の形態に係るＥＣＵ１５の動作例を示すフローチャートである。図４のフローは、例えば、車両の走行中に繰り返し行われる。

ステップＳ１０１において、判定部１５１は、エンジン１が停止したか否かを判定する。

エンジン１が停止していない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、判定部１５１は、固着回避動作の実行条件が満たされていないと判定する。この場合、フローは、ステップＳ１０４へ進む。

一方、エンジン１が停止した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、判定部１５１は、固着回避動作の実行条件が満たされたと判定する。この場合、フローは、ステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２において、動作許可部１５２は、動作実行部１５３に対し、固着回避動作の実行を許可する。

ステップＳ１０３において、動作実行部１５３は、固着回避動作を実行する。これにより、ＥＧＲガス中の未燃燃料成分や粒子状物質がＥＧＲバルブ１３に付着することによって生じるＥＧＲバルブ１３の固着を回避できる。

ステップＳ１０４において、判定部１５１は、車両の現在位置の標高が規定標高以上であるか否かを判定する。

車両の現在位置の標高が規定標高以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、判定部１５１は、ＥＧＲ装置が使用されていないため、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態に制御されている、とみなす。この場合、フローは、ステップＳ１０６へ進む。

一方、車両の現在位置の標高が規定標高以上ではない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、判定部１５１は、ＥＧＲ装置が使用されているため、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態または全閉状態のいずれかに制御されている、とみなす。この場合、フローは、ステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５において、判定部１５１は、開度センサ１４の検出開度に基づいて、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態であるか否かを判定する。

ＥＧＲバルブ１３が全閉状態ではない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、判定部１５１は、滞留回避動作の実行条件が満たされていないと判定する。この場合、フローは、終了する。

一方、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、判定部１５１は、ステップＳ１０６の判定処理を行う。

ステップＳ１０６において、判定部１５１は、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態のまま、エンジン１の稼働時間が一定時間を超えたか否かを判定する。

エンジン１の稼働時間が一定時間を超えた場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、判定部１５１は、滞留回避動作の実行条件が満たされたと判定する。この場合、フローは、ステップＳ１０８へ進む。

一方、エンジン１の稼働時間が一定時間を超えていない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、判定部１５１は、ステップＳ１０７の判定処理を行う。

ステップＳ１０７において、判定部１５１は、ＥＧＲバルブ１３が全閉状態のまま、車両の走行距離が一定距離を超えたか否かを判定する。

車両の走行距離が一定距離を超えた場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、判定部１５１は、滞留回避動作の実行条件が満たされたと判定する。この場合、フローは、ステップＳ１０８へ進む。

車両の走行距離が一定距離を超えていない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、判定部１５１は、滞留回避動作の実行条件が満たされていないと判定する。この場合、フローは、終了する。

ステップＳ１０８において、動作許可部１５２は、動作実行部１５３に対し、滞留回避動作の実行を許可する。

ステップＳ１０９において、動作実行部１５３は、滞留回避動作を実行する。これにより、ＥＧＲバルブ１３付近に滞留したオイルを吸気側（インテークマニホールド２）へ送ることができる。その結果、オイルの滞留によって生じる不具合（例えば、ＥＧＲバルブ１３の故障やオイル滲み等）を防止することができる。

以上、本実施の形態に係るＥＣＵ１５の動作について説明した。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、変形例について説明する。

［変形例１］
例えば、上記実施の形態において、動作実行部１５３は、動作許可部１５２により滞留回避動作の実行を許可された後、車両が減速している場合、または、車両が惰性走行している場合に、滞留回避動作を実行するようにしてもよい。

［変形例２］
上記実施の形態では、ＥＣＵ１５が、開度センサ１４の検出開度を用いて各種処理を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。ＥＣＵ１５は、公知の方法（例えば、エンジン１の回転数からＥＧＲバルブ１３の開度を算出する方法など）を用いて、ＥＧＲバルブ１３の開度を算出（推定）し、その算出結果に基づいて各種処理を行ってもよい。

［変形例３］
上記実施の形態では、内燃機関がディーゼルエンジンである場合を例に挙げて説明したが、内燃機関はガソリンエンジンであってもよい。

＜本開示のまとめ＞
本発明のＥＧＲバルブ制御装置は、車両の内燃機関の排気側から吸気側へ還流されるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブを制御するＥＧＲバルブ制御装置であって、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が一定である第１開閉動作、または、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が段階的に大きくなる第２開閉動作のいずれかを実行する動作実行部と、前記第１開閉動作の実行条件が満たされた場合に前記第１開閉動作の実行を許可する一方、前記第１開閉動作の実行条件とは異なる前記第２開閉動作の実行条件が満たされた場合に前記第２開閉動作の実行を許可する動作許可部と、を有する。

なお、上記ＥＧＲバルブ制御装置において、前記第１開閉動作の実行条件は、前記内燃機関が停止することであり、前記第２開閉動作の実行条件は、前記車両の現在位置の標高が規定標高以上、または、前記ＥＧＲバルブが全閉状態のいずれかのときに、前記内燃機関の稼働時間が一定時間を超える、または、前記車両の走行距離が一定距離を超えることであってもよい。

また、上記ＥＧＲバルブ制御装置において、前記動作実行部は、前記動作許可部により前記第２開閉動作の実行を許可された後、前記車両が減速している場合または前記車両が惰性走行している場合に、前記第２開閉動作を実行してもよい。

本発明のＥＧＲバルブ制御方法は、車両の内燃機関の排気側から吸気側へ還流されるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブを制御するＥＧＲバルブ制御方法であって、第１の実行条件が満たされた場合に、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が一定である第１開閉動作を実行し、前記第１の実行条件とは異なる第２の実行条件が満たされた場合に、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が段階的に大きくなる第２開閉動作を実行する。

本発明は、ＥＧＲバルブの制御を行う技術全般に適用できる。

１ ディーゼルエンジン
２ 気筒
３ インテークマニホールド
４ 吸気管
５ エキゾーストマニホールド
６ 排気管
７ ターボチャージャ
８ コンプレッサ
９ 排気タービン
１０ インタークーラ
１１ ＥＧＲ配管
１２ ＥＧＲクーラ
１３ ＥＧＲバルブ
１４ 開度センサ
１５ ＥＣＵ
１５１ 判定部
１５２ 動作許可部
１５３ 動作実行部

Claims (4)

1. 車両の内燃機関の排気側から吸気側へ還流されるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブを制御するＥＧＲバルブ制御装置であって、
   前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が一定である第１開閉動作、または、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が段階的に大きくなる第２開閉動作のいずれかを実行する動作実行部と、
   前記第１開閉動作の実行条件が満たされた場合に前記第１開閉動作の実行を許可する一方、前記第１開閉動作の実行条件とは異なる前記第２開閉動作の実行条件が満たされた場合に前記第２開閉動作の実行を許可する動作許可部と、を有する、
   ＥＧＲバルブ制御装置。
2. 前記第１開閉動作の実行条件は、
   前記内燃機関が停止することであり、
   前記第２開閉動作の実行条件は、
   前記車両の現在位置の標高が規定標高以上、または、前記ＥＧＲバルブが全閉状態のいずれかのときに、前記内燃機関の稼働時間が一定時間を超える、または、前記車両の走行距離が一定距離を超えることである、
   請求項１に記載のＥＧＲバルブ制御装置。
3. 前記動作実行部は、
   前記動作許可部により前記第２開閉動作の実行を許可された後、前記車両が減速している場合または前記車両が惰性走行している場合に、前記第２開閉動作を実行する、
   請求項１または２に記載のＥＧＲバルブ制御装置。
4. 車両の内燃機関の排気側から吸気側へ還流されるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブを制御するＥＧＲバルブ制御方法であって、
   第１の実行条件が満たされた場合に、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が一定である第１開閉動作を実行し、
   前記第１の実行条件とは異なる第２の実行条件が満たされた場合に、前記ＥＧＲバルブの開閉を複数回行い、前記ＥＧＲバルブが開状態となるときの開度が段階的に大きくなる第２開閉動作を実行する、
   ＥＧＲバルブ制御方法。

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