JP2800685B2 - 内燃機関の排気還流制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気還流制
御装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジン等にあっては、排気ガ
ス中の有害成分であるＮＯｘの発生を抑制するために、
吸気管に不活性の排気ガスを再循環させる、いわゆる排
気還流制御装置が設けられている(特開昭５７−１６５
６５６号公報、参照)。

【０００３】排気還流量（ＥＧＲ量）をエンジンの運転
条件に応じて制御するため、エンジンの吸気通路と排気
通路を結ぶ排気還流通路に制御弁（ＥＧＲ弁）を介装
し、この制御弁を駆動するアクチュエータとしてステッ
プモータを用いるものがある。

【０００４】排気ガスの還流量の要求値は運転条件によ
り異なり、また運転条件によっては排気還流ガスがエン
ジンの出力性能を阻害することになるので、出力性能と
排気性能とがバランスするように、運転条件に応じた排
気還流量の目標値を予め定めておき、この目標値のマッ
プを参照することで現在の運転条件に合う目標排気還流
量を求め、この目標排気還流量を制御指令値に変換し、
ステップモータに出力するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の排気還流制御装置において、ステ
ップモータは、コイルに所定のパルス信号を印加するこ
とで回転角がステップ的に変化するもので、制御弁の開
度はステップモータを介して離散的に変化するため、吸
入空気量の少ない運転域では排気還流量の制御精度を十
分に確保できない可能性がある。

【０００６】このため、排気還流率（ＥＧＲ率）の設定
を行うにあたっては、排気還流率が過大にならないよう
に。余裕マージンをもって目標排気還流量を設定する必
要があり、排気性能の悪化を来すという問題点がある。

【０００７】また、制御弁の開度をきめ細かに制御する
ために、ステップモータのステップ数を増加させること
も考えられるが、ステップモータを同じ駆動周波数で駆
動する場合には応答性が低下するため、排気性能の悪化
を来すという問題点が考えられる。

【０００８】本発明は上記の問題点に着目し、ステップ
モータを介して排気還流量を精密に調整できる内燃機関
の排気還流制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の内燃機関
の排気還流制御装置は、図９に示すように、排気通路ａ
と吸気通路ｂを連通する排気還流通路ｃと、排気還流通
路ｃを開閉する制御弁ｄと、制御弁ｄの開度を離散的に
調整可能なステップモータｅと、機関の運転条件を検出
する運転条件検出手段ｆと、運転条件に応じて目標排気
還流量を演算する目標排気還流量演算手段ｇと、目標排
気還流量より少ない排気還流量が得られるｌｏｗ側目標
開度と、目標排気還流量より多い排気還流量が得られる
ｈｉｇｈ側目標開度をそれぞれ演算する目標開度演算手
段ｈと、目標排気還流量が得られるように制御弁ｄをｌ
ｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換える
時間の比率を演算するデューティ比演算手段ｉと、制御
弁ｄを演算された時間の比率に基づいてｌｏｗ側目標開
度とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換えるデューティ制
御手段ｊと、を備える。

【００１０】請求項２記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、図１０に示すように、排気通路ａと吸気通路ｂを
連通する排気還流通路ｃと、排気還流通路ｃを開閉する
制御弁ｄと、制御弁ｄの開度を離散的に調整可能なステ
ップモータｅと、機関の運転条件を検出する運転条件検
出手段ｆと、運転条件に応じて目標排気還流量を演算す
る目標排気還流量演算手段ｇと、目標排気還流量より少
ない排気還流量が得られるｌｏｗ側目標開度と、目標排
気還流量より多い排気還流量が得られるｈｉｇｈ側目標
開度をそれぞれ演算する目標開度演算手段ｈと、目標排
気還流量が得られるように制御弁ｄをｌｏｗ側目標開度
とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換える時間の比率を演
算するデューティ比演算手段ｉと、制御弁ｄを演算され
た時間の比率に基づいてｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側
目標開度に交互に切換えるデューティ制御手段ｊと、制
御弁ｄをｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇｈ側目標開度に
保持する非デューティ制御手段ｋと、運転条件に応じて
制御弁のデューティ制御と非デューティ制御を選択的に
行うデューティ制御域判定手段ｌと、を備える。

【００１１】請求項３記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、請求項２に記載の発明において、デューティ制御
域判定手段として、制御弁の開度が予め設定されたしき
い値より小さい場合はデューティ制御を行い、制御弁の
開度がしきい値以上の場合は非デューティ制御に切換え
る構成とする。

【００１２】請求項４記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、請求項２に記載の発明において、デューティ制御
域判定手段として、制御弁が全閉から開き始めてからの
経過時間が予め設定されたしきい値より短い場合はデュ
ーティ制御を行い、同じくこの経過時間がしきい値以上
の場合は非デューティ制御に切換える構成とする。

【００１３】

【作用】請求項１記載の内燃機関の排気還流制御装置
は、制御弁ｄをｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度
に交互に切換えることにより、実際の排気還流量が目標
排気還流量より少ない値と、目標排気還流量より多い値
で周期的に切換わる。

【００１４】制御弁ｄをｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側
目標開度に交互に切換える時間の比率をデューティ制御
することにより、トータルした排気還流量を精密に制御
することができる。

【００１５】請求項２記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、制御弁ｄの開度が予め設定されたしきい値より小
さい場合は、制御弁ｄをｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側
目標開度に交互に切換えることにより、実際の排気還流
量が目標排気還流量より少ない値と、目標排気還流量よ
り多い値で周期的に切換わる。

【００１６】制御弁ｄをｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側
目標開度に交互に切換える時間の比率をデューティ制御
することにより、トータルした排気還流量を精密に制御
することができる。

【００１７】運転条件に応じて制御弁のデューティ制御
と非デューティ制御を選択的に行うことにより、例えば
デューティ制御のような周期的な切換制御に対する応答
性が十分に確保できない運転条件では、デューティ制御
を停止して、制御弁ｄをｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇ
ｈ側目標開度に保持する非デューティ制御に切換えるこ
とが可能となり、制御弁ｄを所期の開度に保持すること
ができる。

【００１８】請求項３記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、制御弁ｄの開度がしきい値を越えて大きくなった
場合、排気還流ガスからステップモータｅのコイルに受
ける熱が大きいものと推定して、制御弁ｄをｌｏｗ側目
標開度またはｈｉｇｈ側目標開度に保持する非デューテ
ィ制御に切換える。

【００１９】これは、制御弁ｄの開度がしきい値を越え
て大きくなると、排気還流量が増えるのに伴って、ステ
ップモータｅが高温の排気還流ガスから受ける熱が増加
し、ステップモータｅのコイル抵抗値が増加して駆動電
流量が減少するため、ステップモータｅの駆動力が弱く
なる、すなわち制御弁ｄの応答性が十分に確保できなく
なることを考慮したものである。

【００２０】請求項４記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、制御弁ｄが全閉から開き始めてからの経過時間が
しきい値を越えて長くなった場合、排気還流ガスからス
テップモータｅのコイルに受ける熱が大きいものと推定
して、制御弁ｄをｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇｈ側目
標開度に保持する非デューティ制御に切換える。

【００２１】これは、制御弁ｄが全閉から開き始めてか
らの経過時間がしきい値を越えて長くなると、ステップ
モータｅが高温の排気還流ガスから受ける熱が累積さ
れ、ステップモータｅのコイル抵抗値が増加して駆動電
流量が減少するため、ステップモータｅの駆動力が弱く
なる、すなわち制御弁ｄの応答性が十分に確保できなく
なることを考慮したものである。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２３】図１に示すように、エンジン１は吸気弁が
開かれるのに伴って吸気通路２からシリンダに吸気（混
合気）を吸入し、この吸気をピストンで圧縮して、点火
プラグ６で着火燃焼させ、排気弁７が開かれるのに伴っ
て排気が排気ポート８を介して排気通路３に排出され、
これらの各行程が連続して繰り返されるようになってい
る。

【００２４】吸気通路２の途中には吸気ポートに燃料を
噴射するインジェクタ７と、アクセルペダルに連動して
吸気を絞るスロットルバルブ８がそれぞれ設けられ、そ
の上流側には吸気量を検出するエアフロメータ９が設け
られる。

【００２５】排気通路３の途中には三元触媒１０が設置
され、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘ
を還元する。

【００２６】インジェクタ７からの燃料噴射量を制御す
るコントロールユニット１２が設けられる。コントロー
ルユニット１２には、エアフロメータ９で検出される吸
気量Ｑと、アイドルスイッチ信号ＳＷと、エンジン回転
数センサ１３で検出されるエンジン回転数Ｎｅと、冷却
水温センサ１４で検出される冷却水温度Ｔｗ等を入力し
て、基本燃料噴射量Ｔｐを運転状態に応じて演算すると
ともに、点火時期を演算する。

【００２７】排気通路９の途中にＯ₂センサ１５が設置
される。コントロールユニット１２は、Ｏ₂センサ１５
で検出される排気中の酸素濃度に応じた出力ＶＯ₂を入
力して、混合気が理論空燃比となるように燃料噴射量を
帰還制御して、三元触媒１０での転化効率を最大限に維
持するようになっている。

【００２８】吸気通路２と排気通路３を連通する排気還
流通路４が配設され、排気還流通路４の途中にはこれを
開閉する制御弁５が介装される。

【００２９】制御弁５を駆動するアクチュエータとし
て、ステップモータ１６が用いられる。ステップモータ
１６はケーシング側に固定されたコイル１７と、コイル
１７の内側に回転自在に支持されるロータ１８とを有
し、ロータ１８の回転角に応じて弁体１９が軸方向に移
動して、排気還流通路４の開口面積を変えるようになっ
ている。

【００３０】ステップモータ１６は、コイル１７に所定
のパルス信号を印加することで回転角がステップ的に変
化するもので、所定のステップ数でロータ１８が１回転
する構成となっている。

【００３１】コントロールユニット１２は、エアフロメ
ータ９で検出される吸気量Ｑと、エンジン回転数センサ
１３で検出されるエンジン回転数Ｎと、冷却水温センサ
１４で検出される冷却水温度ＴＷ等に応じた排気還流量
の目標値を予め定めておき、この目標値のマップを参照
することで現在の運転条件に合う目標排気還流量を求
め、この目標排気還流量を制御指令値に変換し、ステッ
プモータ１６にパルス信号を出力する。

【００３２】ところで、制御弁５の開度はステップモー
タ１６を介して離散的に変化するため、吸入空気量の少
ない運転域では排気還流量の制御精度を十分に確保でき
ない可能性がある。このため、排気還流率の設定を行う
にあたっては、排気還流率が過大にならないように。余
裕マージンをもって目標排気還流量を設定する必要があ
り、排気性能の悪化を来すという問題点がある。また、
制御弁５の開度をきめ細かに制御するために、ステップ
モータ１６のステップ数を増加させることも考えられる
が、ステップモータ１６を同じ駆動周波数で駆動する場
合には応答性が低下するため、排気性能の悪化を来すと
いう問題点が生じる。

【００３３】これに対処するため、コントロールユニッ
ト１２は、目標排気還流量より少ない排気還流量が得ら
れる制御弁５のｌｏｗ側目標開度と、目標排気還流量よ
り多い排気還流量が得られる制御弁５のｈｉｇｈ側目標
開度をそれぞれ演算し、目標排気還流量が得られるよう
に制御弁５をｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に
交互に切換える時間の比率を演算し、制御弁５をｌｏｗ
側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に演算された時間の比
率に基づいて交互に切換えるデューティ制御を行う。

【００３４】また、制御弁５のデューティ制御を行う場
合、制御弁５の開度が大きくなり、排気還流量が増える
のに伴って、ステップモータ１６に内蔵されるコイル１
７は、排気還流ガスからの熱を受けて高温になり、抵抗
値が増加し駆動電流量が減少するため、結果として弁体
１９を駆動する推力が弱くなり、所期の開度に保持でき
なくなる可能性がある。すなわち、ステップモータ１６
の駆動推力が弱くなってきた場合に、ステップモータ１
６が１ステップ増大の指令を受けても、１ステップだけ
上がりきれない間に、次にステップ減少の指令を受けて
まうと、ステップ数が必要以上に減少する可能性があ
る。

【００３５】ステップモータ１６の熱対策をはかるため
に、コントロールユニット１２は、制御弁５の開度が予
め設定されたしきい値より小さい場合はデューティ制御
を行い、制御弁の５開度がこのしきい値以上の場合は制
御弁５をｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇｈ側目標開度に
保持する非デューティ制御に切換える制御を行う。

【００３６】図２のフローチャートは、コントロールユ
ニット１２において、制御弁５の目標開度の演算が行わ
れるルーチンを示しており、これは１０ｍｓｅｃ毎に実
行される。なお、条件判定を行うステップでＹｅｓと判
定された場合は真下のステップに進み、Ｎｏと判定され
た場合は左右に分岐したステップに進むものする。

【００３７】この目標開度演算ルーチンは、排気還流実
行条件の判断、制御弁５の目標開度の演算を行い、目標
開度の小数部からデューティ比の検索を行い、さらに検
索されたデューティ比の最大および最小ガードを行って
いる。

【００３８】このルーチンについて詳述すると、まず、
ステップＡ１で、冷却水温Ｔｗ、アイドルスイッチ信号
ＳＷをそれぞれ読込む。

【００３９】ステップＡ２で、冷却水温Ｔｗが予め設定
されたＥＧＲ許可水温を越えて上昇したかどうかを判定
する。

【００４０】ステップＡ３で、アイドルスイッチ信号Ｓ
ＷがＯＦＦとなったアイドル時かどうかを判定する。

【００４１】暖機時またはアイドル時と判定された制御
弁５の閉作動領域では、ステップＡ６に進んで、排気還
流を停止するＥＧＲカット時の目標開度を読込む。

【００４２】一方、暖機後かつアイドル時以外の運転条
件と判定された制御弁５の開作動領域では、ステップＡ
４に進んで、エンジン回転数Ｎｅ、基本燃料噴射量Ｔｐ
に基づいて予め設定されたマップより目標開度を検索す
る。このとき、目標開度は小数第１位まで求められる。

【００４３】ステップＡ７で、目標開度の整数部を演算
し、ステップＡ８でこの演算結果をｌｏｗ側目標開度と
してストアする。

【００４４】続いてステップＡ９で、制御弁５の実開度
と算出されたｌｏｗ側目標開度が相違しているかどうか
を判定する。

【００４５】ステップＡ１０で、制御弁５の開度が予め
設定されたデューティ制御を禁止するしきい値より小さ
いかどうかを判定する。

【００４６】これらの条件が成立しない場合、ステップ
Ａ１９に進んで目標デューティ比を０とし、ステップＡ
２０でデューティ制御禁止フラグを立てる。

【００４７】このように、排気還流量が増えるのに伴っ
て、ステップモータ１６が高温の排気還流ガスから受け
る熱が増加し、ステップモータ１６のコイル抵抗値が増
加して駆動電流量が減少することに対処して、制御弁５
の開度がしきい値を越えて大きくなった場合、排気還流
ガスからステップモータ１６のコイルに受ける熱が大き
いものと推定して、制御弁５をｌｏｗ側目標開度または
ｈｉｇｈ側目標開度に保持する非デューティ制御に切換
えることにより、制御弁５を所期の開度に保持すること
ができる。

【００４８】一方、ステップＡ９、ステップＡ１０にお
いてこれらの条件が成立した場合、ステップＡ１１以下
のルーチンに進み、制御弁５をデューティ制御する。

【００４９】ステップＡ１１で目標開度の小数部を演算
し、ステップＡ１２でこの演算結果に基づいて予め設定
されたテーブルより目標デューティ比を検索する。

【００５０】続いてステップＡ１３で目標デューティ比
が予め設定された最大値より小さいかどうかを判定し、
ステップＡ１４で目標デューティ比が予め設定された最
小値より大きいかどうかを判定する。目標デューティ比
がこれらの条件を満たしている場合、ステップＡ１５で
デューティ制御禁止フラグを解除する。

【００５１】目標デューティ比が最大値以上と判定され
た場合、ステップＡ１６に進んで目標デューティ比を０
とし、ステップＡ１７で目標開度をステップＡ８でスト
アされたｌｏｗ側目標開度に１を加算してｈｉｇｈ側目
標開度とし、ステップＡ１８でデューティ制御禁止フラ
グを立てる。

【００５２】このようにして、ステップモータ１６はデ
ューティ比が必要以上に高められることがなく、ステッ
プモータ１６の作動性を維持することができる。

【００５３】目標デューティ比が最小値以下と判定され
た場合、ステップＡ１９に進んで目標デューティ比を０
とし、ステップＡ２０でデューティ制御禁止フラグを立
てる。

【００５４】このようにして、ステップモータ１６はデ
ューティ比が必要以上に下げられることがなく、ステッ
プモータ１６の作動性を維持することができる。

【００５５】最後にステップＡ２１に進んで、決定され
た制御弁５の目標デューティ比および目標開度をストア
して、本ルーチンを終了する。

【００５６】図３のフローチャートは、コントロールユ
ニット１２において制御弁５の駆動出力処理を行うルー
チンを示しており、これは４ｍｓｅｃ毎に実行される。
なお、条件判定を行うステップでＹｅｓと判定された場
合は真下のステップに進み、Ｎｏと判定された場合は左
右に分岐したステップに進むものする。

【００５７】駆動出力処理ルーチンは、デューティ制御
の実行判断、デューティ制御の時間計測、制御弁５のホ
ールディング位置の判断、目標デューティ比をホールデ
ィング時間に変換、制御弁５への出力制御、出力結果に
対する変数の変更を行っている。

【００５８】このルーチンについて詳述すると、まず、
ステップＢ１でデューティ周期モニタカウンタを読込
む。このデューティ周期モニタカウンタは現在のデュー
ティ周期の状態が何％の時間にあるかをモニタするもの
である。

【００５９】続いてステップＢ２でデューティ周期モニ
タカウンタが１周期分経過したかどうかを判定する。

【００６０】１周期分経過していない場合はさらにデュ
ーティ周期モニタカウンタの内容とｌｏｗ側制御時間を
比較して結果が小さければまだｌｏｗ側制御中と判断
し、ステップＢ１２に進んでこのまま目標開度に従って
制御弁５への駆動出力を切換える。

【００６１】この後、ステップＢ１３でデューティ周期
モニタカウンタをインクリメントとし、ステップＢ１４
で出力操作に伴って更新された現在開度を更新しサブル
ーチンから還る。

【００６２】一方、デューティ周期モニタカウンタの内
容と１周期経過時間の比較によって１周期分時間が経過
したと判断した場合は新たな目標開度を読込む。

【００６３】続いてステップＢ６でデューティ制御禁止
フラグをチェックする。

【００６４】デューティ制御禁止フラグが０（実行）と
判定された場合、ステップＢ７に進んで目標デューティ
比を読込み、ステップＢ８で現在の目標デューティ比に
対して更新があれば、ステップＢ９に進んで目標デュー
ティ比に相当するｌｏｗ側制御時間を計算し、ステップ
Ｂ１０でこの計算結果をストアする。

【００６５】この後、ステップＢ１２に進んで目標開度
に従って制御弁５への駆動出力を行う。

【００６６】一方、ステップＢ６においてデューティ制
御禁止フラグが１（禁止）と判定された場合、そのまま
ステップＢ１２に進んでこのまま目標開度に従って制御
弁５への駆動出力を行う。

【００６７】また、ステップＢ３でデューティ周期モニ
タカウンタの内容がｌｏｗ側制御時間を越えていると判
定された場合、ｈｉｇｈ側制御中と判断して、ステップ
Ｂ１１に進んで目標開度を＋１とし、この後、ステップ
Ｂ１２に進んで目標開度に従って制御弁５への駆動出力
を行う。

【００６８】以上のように構成され、制御弁５をｌｏｗ
側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換えること
により、実際の排気還流量が目標排気還流量より少ない
値と、目標排気還流量より多い値で周期的に切換わる。

【００６９】制御弁５をｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側
目標開度に交互に切換える時間の比率をデューティ制御
することにより、トータルした排気還流量を精密に制御
することができる。

【００７０】図４は制御弁５の目標開度に対して調整さ
れる排気還流量の関係を表したものである。これからも
わかるように、従来の制御方式による流量特性は、ステ
ップモータ１６のステップ数に対応して離散的に変化す
るが、本制御方式によりステップモータ１６をデューテ
ィ制御することにより、排気還流量を段差なく比例的に
調整することができる。

【００７１】図５は吸入空気量と排気還流率の関係を表
したものである。これからもわかるように、従来の制御
方式による排気還流率の特性は、目標排気還流率に対す
る誤差が大きいが、本制御方式によりステップモータ１
６をデューティ制御することにより、目標排気還流率に
対する誤差をほとんど解消することができる。

【００７２】また、従来の制御方式によると、コイル１
７の１相または２相に電流を流し続けて保持トルクを得
ているが、この場合コイル抵抗に応じた電力が消費され
る。消費電力はエンジンの補機駆動負荷を増大して燃料
消費量を増やすばかりでなく、熱に変換されコイル１７
の温度を上昇させる。

【００７３】これに対して、本制御方式によりステップ
モータ１６をデューティ制御することにより、コイル１
７のリアクタンスにより消費される電流は、図６に斜線
を入れて示すように減少する。この結果、ステップモー
タ１６の消費電力を抑え、エンジンの補機駆動負荷を低
減して燃料消費量を減らすとともに、コイル１７の温度
上昇を抑え、弁体１９の駆動推力を十分に維持すること
ができる。

【００７４】次に、他の実施例として、ステップモータ
１６の熱対策をはかるため、制御弁５が全閉から開き始
めてからの経過時間に応じてデューティ制御を禁止する
ようにしてもよい。

【００７５】以下、この実施例について説明すると、コ
ントロールユニット１２は、制御弁５の全閉から開き始
めてからの経過時間が予め設定されたしきい値より短い
場合はデューティ制御を行い、この経過時間がしきい値
以上の場合は制御弁５をｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇ
ｈ側目標開度に保持する非デューティ制御に切換える制
御を行う。

【００７６】図８、図９のフローチャートは、コントロ
ールユニット１２において、制御弁５の目標開度の演算
が行われるルーチンを示しており、これは１０ｍｓｅｃ
毎に実行される。なお、条件判定を行うステップでＹｅ
ｓと判定された場合は真下のステップに進み、Ｎｏと判
定された場合は左右に分岐したステップに進むものす
る。

【００７７】まず、ステップＣ１で、冷却水温Ｔｗ、ア
イドルスイッチ信号ＳＷをそれぞれ読込む。

【００７８】ステップＣ２で、冷却水温Ｔｗが予め設定
されたＥＧＲ許可水温を越えて上昇したかどうかを判定
する。

【００７９】ステップＣ３で、アイドルスイッチ信号Ｓ
ＷがＯＦＦとなったアイドル時かどうかを判定する。

【００８０】暖機時またはアイドル時と判定された制御
弁５の閉作動領域では、ステップＣ６に進んで、ＥＧＲ
カット時の目標開度を読込む。

【００８１】一方、暖機後かつアイドル時以外の運転条
件と判定された制御弁５の開作動領域では、ステップＣ
４に進んで、エンジン回転数Ｎｅ、基本燃料噴射量Ｔｐ
に基づいて予め設定されたマップより目標開度を検索す
る。このとき、目標開度は小数第１位まで求められる。

【００８２】ステップＣ７で、目標開度の整数部を演算
し、ステップＣ８でこの演算結果をｌｏｗ側目標開度と
してストアする。

【００８３】続いてステップＣ９で、制御弁５の実開度
と算出されたｌｏｗ側目標開度が相違しているかどうか
を判定する。

【００８４】ステップＣ１０で制御弁５が全閉であるか
どうかを判定する。ステップＣ１０で制御弁５が全閉で
あると判定された場合、ステップＣ１１に進んで開度モ
ニタカウンタ（制御弁５が全閉から開き始めてからの経
過時間）をクリアする。

【００８５】ステップＣ１２で制御弁５が全閉でないと
判定された場合ステップＣ１２に進んで開度モニタカウ
ンタをインクリメントする。

【００８６】ステップＣ１３で、開度モニタカウンタ値
が予め設定されたデューティ制御を禁止するしきい値よ
り小さいかどうかを判定する。

【００８７】ステップＣ１３においてこの条件が成立し
ない場合、ステップＣ２３に進んで目標デューティ比を
０とし、ステップＣ２４でデューティ制御禁止フラグを
立てる。

【００８８】このように、排気還流量が増えるのに伴っ
て、ステップモータ１６が高温の排気還流ガスから受け
る熱が増加し、ステップモータ１６のコイル抵抗値が増
加して駆動電流量が減少することに対処して、制御弁５
が全閉から開き始めてからの経過時間がしきい値を越え
て長くなった場合、排気還流ガスからステップモータ１
６のコイルに受ける熱が大きいものと推定して、制御弁
５をｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇｈ側目標開度に保持
する非デューティ制御に切換えることにより、制御弁５
を所期の開度に保持することができる。

【００８９】一方、ステップＣ１３においてこの条件が
成立した場合、ステップＣ１４以下のルーチンに進み、
制御弁５をデューティ制御する。

【００９０】ステップＣ１４で目標開度の小数部を演算
し、ステップＣ１５でこの演算結果に基づいて予め設定
されたテーブルより目標デューティ比を検索する。

【００９１】続いてステップＣ１６で目標デューティ比
が予め設定された最大値より小さいかどうかを判定し、
ステップＣ１７で目標デューティ比が予め設定された最
小値より大きいかどうかを判定する。目標デューティ比
がこれらの条件を満たしている場合、ステップＣ１８で
デューティ制御禁止フラグを解除する。

【００９２】目標デューティ比が最大値以上と判定され
た場合、ステップＣ１９に進んで目標デューティ比を０
とし、ステップＣ２０で目標開度をステップＣ８でスト
アされたｌｏｗ側目標開度に１を加算してｈｉｇｈ側目
標開度とし、ステップＣ２１でデューティ制御禁止フラ
グを立てる。

【００９３】このようにして、ステップモータ１６はデ
ューティ比が必要以上に高められることがなく、ステッ
プモータ１６の作動性を維持することができる。

【００９４】ステップＣ１７において目標デューティ比
が最小値以下と判定された場合、ステップＣ２３に進ん
で目標デューティ比を０とし、ステップＣ２４でデュー
ティ制御禁止フラグを立てる。

【００９５】このようにして、ステップモータ１６はデ
ューティ比が必要以上に下げられることがなく、ステッ
プモータ１６の作動性を維持することができる。

【００９６】最後にステップＣ２５に進んで、決定され
た制御弁５の目標デューティ比および目標開度をストア
して、本ルーチンを終了する。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の内燃
機関の排気還流制御装置は、排気通路と吸気通路を連通
する排気還流通路と、排気還流通路を開閉する制御弁
と、制御弁の開度を離散的に調整可能なステップモータ
と、機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、運
転条件に応じて目標排気還流量を演算する目標排気還流
量演算手段と、目標排気還流量より少ない排気還流量が
得られるｌｏｗ側目標開度と、目標排気還流量より多い
排気還流量が得られるｈｉｇｈ側目標開度をそれぞれ演
算する目標開度演算手段と、目標排気還流量が得られる
ように制御弁をｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度
に交互に切換える時間の比率を演算するデューティ比演
算手段と、制御弁を演算された時間の比率に基づいてｌ
ｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換える
デューティ制御手段とを備えたため、排気還流量を精密
に制御することができ、吸入空気量の少ない運転条件で
も機関の運転性を損なうことなく排気エミッションの低
減がはかれる。また、ステップモータの消費電力を抑
え、機関の補機駆動負荷を低減することができる。

【００９８】請求項２記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、排気通路と吸気通路を連通する排気還流通路と、
排気還流通路を開閉する制御弁と、制御弁の開度を離散
的に調整可能なステップモータと、機関の運転条件を検
出する運転条件検出手段と、運転条件に応じて目標排気
還流量を演算する目標排気還流量演算手段と、目標排気
還流量より少ない排気還流量が得られるｌｏｗ側目標開
度と、目標排気還流量より多い排気還流量が得られるｈ
ｉｇｈ側目標開度をそれぞれ演算する目標開度演算手段
と、目標排気還流量が得られるように制御弁をｌｏｗ側
目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換える時間の
比率を演算するデューティ比演算手段と、制御弁を演算
された時間の比率に基づいてｌｏｗ側目標開度とｈｉｇ
ｈ側目標開度に交互に切換えるデューティ制御手段と、
制御弁をｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇｈ側目標開度に
保持する非デューティ制御手段と、運転条件に応じて制
御弁のデューティ制御と非デューティ制御を選択的に行
うデューティ制御域判定手段とを備えたため、デューテ
ィ制御を行う運転条件では排気還流量を精密に制御する
ことができる一方、例えば制御弁の作動性が十分に確保
できない運転条件では、デューティ制御を停止して、非
デューティ制御に切換えることにより、制御弁は所期の
開度に保持され、機関の運転性が悪化したり、排気エミ
ッションが悪化することを防止できる。

【００９９】請求項３記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、請求項２に記載の発明において、デューティ制御
域判定手段として、制御弁の開度が予め設定されたしき
い値より小さい場合はデューティ制御を行い、制御弁の
開度がしきい値以上の場合は非デューティ制御に切換え
る構成としたため、排気還流ガスからステップモータの
コイルに受ける熱が大きくなって十分な駆動力が得られ
ないような運転条件で、非デューティ制御に切換えるこ
とにより、制御弁を所期の開度に保持して、機関の運転
性が悪化したり、排気エミッションが悪化することを防
止できる。

【０１００】請求項４記載の内燃機関の排気還流制御装
置は、請求項２に記載の発明において、デューティ制御
域判定手段として、制御弁が全閉から開き始めてからの
経過時間が予め設定されたしきい値より短い場合はデュ
ーティ制御を行い、同じくこの経過時間がしきい値以上
の場合は非デューティ制御に切換える構成としたため、
排気還流ガスからステップモータのコイルに受ける熱が
大きくなって十分な駆動力が得られないような運転条件
で、非デューティ制御に切換えることにより、制御弁を
所期の開度に保持して、機関の運転性が悪化したり、排
気エミッションが悪化することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す排気還流装置のシステム
図。

【図２】同じく目標開度を演算する制御内容を示すフロ
ーチャート。

【図３】同じく駆動出力を処理する制御内容を示すフロ
ーチャート。

【図４】同じく排気還流量特性を示す線図。

【図５】同じく排気還流率特性を示す線図。

【図６】同じく消費電力の減少効果を示す線図。

【図７】他の実施例において、目標開度を演算する制御
内容を示すフローチャートの前半部分。

【図８】同じく目標開度を演算する制御内容を示すフロ
ーチャートの後半部分。

【図９】請求項１記載の発明を示すクレーム対応図。

【図１０】請求項２記載の発明を示すクレーム対応図。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 吸気通路 ３ 排気通路 ４ 排気還流通路 ５ 制御弁 １２ コントロールユニット １６ ステップモータ ａ 排気通路 ｂ 吸気通路 ｃ 排気還流通路 ｄ 制御弁 ｅ ステップモータ ｆ 運転条件検出手段 ｇ 目標排気還流量演算手段 ｈ 目標開度演算手段 ｉ デューティ比演算手段 ｊ デューティ制御手段 ｋ 非デューティ制御手段 ｉ デューティ制御域判定手段

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路と吸気通路を連通する排気還流通
   路と、 排気還流通路を開閉する制御弁と、 制御弁の開度を離散的に調整可能なステップモータと、 機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、 運転条件に応じて目標排気還流量を演算する目標排気還
   流量演算手段と、 目標排気還流量より少ない排気還流量が得られるｌｏｗ
   側目標開度と、目標排気還流量より多い排気還流量が得
   られるｈｉｇｈ側目標開度をそれぞれ演算する目標開度
   演算手段と、 目標排気還流量が得られるように制御弁をｌｏｗ側目標
   開度とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換える時間の比率
   を演算するデューティ比演算手段と、 制御弁をｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に演算
   された時間の比率に基づいて交互に切換えるデューティ
   制御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流制御装
   置。
2. 【請求項２】排気通路と吸気通路を連通する排気還流通
   路と、 排気還流通路を開閉する制御弁と、 制御弁の開度を離散的に調整可能なステップモータと、 機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、 運転条件に応じて目標排気還流量を演算する目標排気還
   流量演算手段と、 目標排気還流量より少ない排気還流量が得られるｌｏｗ
   側目標開度と、目標排気還流量より多い排気還流量が得
   られるｈｉｇｈ側目標開度をそれぞれ演算する目標開度
   演算手段と、 目標排気還流量が得られるように制御弁をｌｏｗ側目標
   開度とｈｉｇｈ側目標開度に交互に切換える時間の比率
   を演算するデューティ比演算手段と、 制御弁をｌｏｗ側目標開度とｈｉｇｈ側目標開度に演算
   された時間の比率に基づいて交互に切換えるデューティ
   制御手段と、 制御弁をｌｏｗ側目標開度またはｈｉｇｈ側目標開度に
   保持する非デューティ制御手段と、 運転条件に応じて制御弁のデューティ制御と非デューテ
   ィ制御を選択的に行うデューティ制御域判定手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流制御装
   置。
3. 【請求項３】デューティ制御域判定手段として、制御弁
   の開度が予め設定されたしきい値より小さい場合はデュ
   ーティ制御を行い、制御弁の開度がしきい値以上の場合
   は非デューティ制御に切換える構成としたことを特徴と
   する請求項２に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
4. 【請求項４】デューティ制御域判定手段として、制御弁
   が全閉から開き始めてからの経過時間が予め設定された
   しきい値より短い場合はデューティ制御を行い、同じく
   この経過時間がしきい値以上の場合は非デューティ制御
   に切換える構成としたことを特徴とする請求項２に記載
   の内燃機関の排気還流制御装置。