JP3494831B2 - 内燃機関の排気再循環制御装置 - Google Patents
内燃機関の排気再循環制御装置Info
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Description
排気の一部を吸気通路内に戻すことにより機関燃焼温度
を低下させて排気の清浄化を図るようにした内燃機関の
排気再循環制御装置に関する。
置では、吸気通路と排気通路とが排気環流通路により連
通されており、排気通路内の排気の一部(EGRガス)
が排気環流通路を通じて吸気通路内に戻され、吸気通路
を流れる吸気に混合される。このように、排気再循環制
御装置では燃焼に供されないEGRガスを吸気中に混入
させて燃焼時における燃焼温度を低下させることによ
り、NOx 成分の生成を抑えて排気の清浄化を図るよう
にしている。
が設けられており、同弁の開度に応じて排気環流通路の
通路断面積が絞られる。内燃機関の電子制御装置は、こ
の排気環流弁の開度を調節することによって、吸気通路
に戻されるEGRガスの量(EGR量)を機関運転状態
に応じた量に調節する。
プモータによってその開度が調節されるようになってい
る。排気環流弁は、マイクロコンピュータによって通電
制御されるステータコイルと、同コイルの内部側に回転
可能に設けられた環状のロータと、同ロータにその基端
側が螺合されたシャフトとを備えている。このシャフト
の先端側には弁体が固定されており、この弁体が排気環
流通路の途中に設けられた弁座に離着座するようになっ
ている。
タが所定角度だけ回転することにより、シャフトが上下
動して弁体が弁座から近接離間する方向に移動する。こ
のように弁体と弁座との距離が変化することにより、排
気環流弁の開度、換言すれば、EGR量が調節されるよ
うになっている。
は、排気環流弁を境にしてその上下流側において異なっ
た値となっている。即ち、排気環流通路内において、排
気環流弁より上流側には排気圧が作用し、下流側には吸
気圧がそれぞれ作用している。このため、弁体には、排
気圧と吸気圧との差圧が作用して同弁の開度を変化させ
る外力が常に働いている。
持する場合には、この外力に打ち勝つだけの保持力をス
テップモータに発生させることにより、同外力による開
度変化を防止する必要がある。特に、排気環流弁を全閉
状態に保持する場合には、排気環流通路内における排気
圧及び吸気圧の差圧が増大して弁体に作用する外力が大
きくなる傾向がある。
路内に発生する前記差圧の大きさは一定ではなく、内燃
機関の運転状態に応じて変動している。例えば、内燃機
関が高負荷状態で運転されている場合には、低負荷状態
で運転されている場合と比較して、前記差圧が相対的に
大きくなる傾向がある。また、前述したように、排気環
流弁を全閉状態に保持する際には、その差圧が更に大き
くなる。
なることから、排気環流弁の開度変化が発生しやすくな
る。このため、上記装置にあっては、排気環流弁に働く
外力の大きさが最大になる場合を想定し、この場合でも
外力による開度変化が生じないように保持力の大きさを
設定する必要がある。
を設定した場合、排気環流弁の開度変化を防止すること
ができるものの、例えば、低負荷運転時のように前記外
力が比較的小さい場合には、不必要な保持力を発生させ
て排気環流弁の開度を保持させることになる。
増大してしまい、同コイルの発熱や燃費の悪化を招くお
それがあった。また、上記のような不具合を回避するた
めに、例えば、排気環流弁の内部に弁体を弁座側に付勢
するスプリングを設け、その付勢力により同弁に作用す
る開弁力を相殺するようにした構成を採用することが考
えられる(例えば、特開平4−301170号公報に記
載された「排気ガス環流弁制御装置」)。
場合、スプリングの付勢力を十分に大きくする必要があ
ることから同スプリングの大型化や、開弁時における作
動応答性の低下等の問題が新たに発生することになるた
め好ましくない。
れたものであり、その目的は、排気環流通路内の内圧に
より排気環流弁に外力が働く場合に、必要最小限の保持
力を発生させて同弁の開度を所定開度に保持することが
できる排気再循環制御装置を提供することにある。
めに、請求項1に記載した発明は、図1に示すように、
内燃機関M1の吸気通路M2と排気通路M3とを連通し
て排気通路M3に流れる排気の一部を吸気通路M2内に
環流させる排気環流通路M4と、排気環流通路M4の途
中に設けられて排気環流の量をその開度に応じて変更す
る排気環流弁M5と、排気環流弁M5を駆動してその開
度を調節し、所定の保持力をもって当該排気環流弁M5
の開度を保持する駆動手段M6と、駆動手段M6を制御
することにより排気環流弁M5の開度を所定開度に変更
又は保持する制御手段M7とを備えた内燃機関M1の排
気再循環制御装置において、内燃機関M1の運転状態を
検出する運転状態検出手段M8と、検出される運転状態
における吸気通路M2の内圧と排気通路M3の内圧との
差圧に起因する外力に応じて保持力を設定する保持力設
定手段M9と、制御手段M7は、検出される運転状態に
基づいて排気環流弁M5の開度を算出するとともに、該
排気環流弁M5の開度を所定開度に保持する際に、設定
される保持力で排気環流弁M5の開度が保持されるよう
に駆動手段M6を制御することとを更に備えたことをそ
の要旨とするものである。
出された排気の一部は排気環流通路M4を通じて吸気通
路M2内に戻される。駆動手段M6は、排気環流弁M5
を駆動してその開度を調節し、或いは、開度を変更する
必要がない場合には所定の保持力をもって排気環流弁M
5の開度を保持する。制御手段M7は、駆動手段M6を
制御することによって排気環流弁M5の開度を所定開度
に調節する。
M8により検出される内燃機関M1の運転状態に基づい
て排気環流弁M5の開度を保持する際の保持力を設定す
る。そして、制御手段M7は、排気環流弁M5の開度を
所定開度に保持する際に、上記のように設定された保持
力で同弁の開度が保持されるように駆動手段M6を制御
する。
M5より上流側の部分には排気通路M3の内圧(排気
圧)が作用し、下流側の部分には吸気通路M2の内圧
(吸気圧)がそれぞれ作用している。このため、排気環
流弁M5には排気圧及び吸気圧の差圧が作用することに
より、同弁の開度を変化させる外力が働くことになる。
また、この差圧の大きさは一定ではなく、例えば、機関
負荷状態或いは機関速度といった内燃機関M1の運転状
態に応じて変化する。このため、排気環流弁M5に働く
外力も内燃機関M1の運転状態に応じて変化することに
なる。排気環流弁M5の開度を所定開度に保持する場合
にあっては、このように変化する外力を確実に上回り、
且つ、必要以上に大きくない保持力を駆動手段M6にお
いて発生させるのが望ましい。
おいて発生させる保持力を内燃機関M1の運転状態に基
づいて設定するようにしているため、同保持力は外力に
よる排気環流弁M5の開度変化を抑えるのに必要十分な
大きさに設定される。
記載した発明は、請求項1に記載した内燃機関M1の排
気再循環制御装置において、運転状態検出手段M8は、
少なくとも機関負荷状態を検出することと、保持力設定
手段M9は、検出される機関負荷状態が低負荷状態であ
るほど、保持力を小さく設定することをその要旨とする
ものである。
1に記載した内燃機関M1の排気再循環制御装置におい
て、運転状態検出手段M8は、少なくとも機関速度を検
出することと、保持力設定手段M9は、検出される機関
速度が低速度であるほど、保持力を小さく設定すること
をその要旨とするものである。
M3内の差圧の大きさは、機関負荷状態が高負荷状態で
あるほど大きくなる傾向がある。逆に、機関負荷状態が
低負荷状態である場合には差圧が小さくなって、排気環
流弁M5に作用する外力は小さくなる傾向がある。請求
項2に記載した発明では、この点を考慮して、機関負荷
状態が低負荷状態であるほど駆動手段M6において発生
する保持力を小さく設定するようにした。その結果、排
気環流弁M5の保持力は外力による排気環流弁M5の開
度変化を抑えるのに必要十分な大きさになる。
気通路M3内の差圧の大きさは、機関速度が高速度であ
るほど大きくなる傾向がある。逆に、機関速度が低速度
である場合には差圧が小さくなって、排気環流弁M5に
作用する外力は小さくなる傾向がある。請求項3に記載
した発明では、この点を考慮して、機関速度が低速度で
あるほど駆動手段M6において発生する保持力を小さく
設定するようにした。その結果、排気環流弁M5の保持
力は外力による排気環流弁M5の開度変化を抑えるのに
必要十分な大きさになる。また、請求項4に記載した発
明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載した内燃機関
M1の排気再循環制御装置において、前記保持力設定手
段M9は、前記保持力を複数段階に切り替え可能に設定
することをその要旨とするものである。
ステムに備えられた排気再循環制御装置として具体化し
た第1の実施形態について図面に基づき詳細に説明す
る。
テム全体を示す概略構成図である。エンジン1は複数の
気筒(図2では一つの気筒のみを示す)を備えており、
シリンダブロック2にはその気筒数分のシリンダ3が形
成されている。各シリンダ3内にはピストン5が上下動
可能に設けられている。ピストン5はコンロッド6を介
してエンジン1のクランクシャフト(図示略)に連結さ
れており、同ピストン5の上下動はクランクシャフトの
回転に変換される。
上部を覆うようにしてシリンダヘッド4が組み付けられ
ている。このシリンダヘッド4と、シリンダ3の内周面
及びピストン5の上端面により囲まれた空間により燃焼
室7が形成されている。
して点火プラグ8が設けられている。同じく、シリンダ
ヘッド4には、各燃焼室7に連通する吸気ポート9及び
排気ポート10が設けられ、これら各ポート9,10に
は吸気通路11及び排気通路12がそれぞれ接続されて
いる。更に、シリンダヘッド4には吸気ポート9、排気
ポート10を開閉する吸気バルブ13、排気バルブ14
がそれぞれ設けられている。吸気バルブ13及び排気バ
ルブ14は、カムシャフト(図示略)を含む動弁機構に
よりクランクシャフトの回転に連動して開閉駆動される
ようになっている。各バルブ13,14は吸気行程、圧
縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一連の行程に同
期して、所定のタイミングで開閉される。
に導入される外気を清浄化するエアクリーナ15が設け
られている。吸気通路11の途中には、同通路11を通
過する外気の脈動を平滑化させるサージタンク16が設
けられている。更に、吸気通路11において各吸気ポー
ト9の近傍には、燃料噴射用のインジェクタ17がそれ
ぞれ設けられている。これらインジェクタ17には燃料
タンク(図示略)から、燃料ポンプ(図示略)によって
所定圧力の燃料が供給されるようになっている。
バータ18が設けられている。この触媒コンバータ18
は三元触媒を内蔵しており、排気通路12を通過して外
部に排出される排気が清浄化する。
り込まれた外気は同通路11内を燃焼室7側に向けて流
れる。また、外気の導入と同時に各インジェクタ17か
ら燃料が噴射されることにより、その外気と燃料との混
合気が吸入行程における吸気バルブ13の開弁に同期し
て燃焼室7に取り込まれる。燃焼室7に取り込まれた混
合気が点火プラグ8によって点火され、その混合気が爆
発・燃焼することによりエンジン1に駆動力が得られ
る。爆発・燃焼後の排気ガスは、排気行程における排気
バルブ14の開弁に同期して排気通路12へと導かれ、
その排気通路12から触媒コンバータ18等を通じて外
部へ排出される。
ペダル26の踏込量(即ち、アクセル開度ACCP)等
に基づいて開閉されるスロットル弁19が設けられてい
る。スロットル弁19は、電子制御式のものであり、ス
テップモータ27によって開閉される。ステップモータ
27が後述する電子制御装置(以下、「ECU」とい
う)51からの出力信号に基づいて駆動されることによ
り、スロットル弁19が開閉制御される。スロットル弁
19が開閉されることにより、吸気通路11への外気の
取り込み量、即ち、吸入空気量Qが調節される。また、
アクセルペダル26には、アクセル開度ACCPを検出
するアクセルセンサ41が設けられている。
ルブ19の開度、即ちスロットル開度TAを検出するス
ロットルセンサ31が設けられている。エアクリーナ1
5の下流側には、吸気通路11への吸入空気量Qを検出
するエアフローメータ32が設けられている。更に、エ
アクリーナ15とエアフローメータ32との間には、吸
気通路11に取り込まれる空気の温度、即ち吸気温を検
出する吸気温センサ33が設けられている。
を検出する酸素センサ34が設けられている。ECU5
1は酸素センサ34により検出される排気の酸素濃度に
基づいてエンジン1の空燃比を判断する。シリンダブロ
ック2には、エンジン1の冷却水の温度、即ち冷却水温
THWを検出する水温センサ35が設けられている。
ビュータ20にて分配された点火信号が印加される。デ
ィストリビュータ20はイグナイタ21から出力される
高電圧をクランクシャフトの回転、即ちクランク角と同
期して各点火プラグ8に分配する。そして、各点火プラ
グ8の点火タイミングは、イグナイタ21からの高電圧
出力タイミングによって決定される。
フトの回転に連動して回転するロータ(図示略)が内蔵
されている。また、ディストリビュータ20には、その
ロータの回転からエンジン1の回転数、即ちエンジン回
転数NEを検出する回転数センサ36が設けられてい
る。更に、サージタンク16にはスロットル弁19より
下流側における吸気通路11の内圧、即ち、吸気圧PM
を検出するための吸気圧センサ37が設けられている。
の清浄化させるための排気再循環制御装置(以下、単に
「EGR装置」という)60が設けられている。このE
GR装置60は、吸気通路11においてスロットル弁1
9よりも下流側の部分と排気通路12とを連通するEG
R管62と、同管62に設けられたEGR弁63とを備
えている。
示す断面図である。同図に示すように、EGR弁63の
ハウジング64はEGR管62に固定されている。EG
R管62の内周壁には環状をなす弁座65が設けられて
おり、同弁座65にはEGR弁63の弁体66が離着座
するようになっている。同図に示すEGR管62におい
て、弁座55より上方に位置する部分(以下、「下流側
部分」という)62aは吸気通路11に連通され、同弁
座55よりも下方に位置する部分(以下、「上流側部
分」という)62bは排気通路12に連通されている。
弁体66は、ハウジング64からEGR管62内部に延
びる第1シャフト67の下端側(図3の下側)に固定さ
れており、同管62内において下流側部分62a側の内
部に位置している。本実施形態のEGR弁63では、こ
の弁体66と弁座65との間の距離を変更することによ
り、EGR管62の上流側部分62bから下流側部分6
2aに至る管路の通路断面積を調節するようにしてい
る。
プレート68が固定されている。この第1プレート68
とハウジング64との間には第1スプリング69が設け
られており、同スプリング69によって第1プレート6
8は弁体66が弁座65に近接する方向に向けて付勢さ
れている。
ッパ70aが形成された第2プレート70が配置されて
いる。各ストッパ70aは下方に延びるとともに、第1
プレート68に形成された挿通孔68aに挿通され係止
されている。第1プレート68と第2プレート70との
間には第2スプリング71が設けられており、同スプリ
ング71によって第1プレート68は弁体66が弁座6
5に近接する方向に向けて付勢されている。従って、弁
体66が弁座65に着座している場合、同弁体66は第
1スプリング69及び第2スプリング71の付勢力によ
って弁座65に押圧されることになる。
80が内蔵されている。このステップモータ80は、ハ
ウジング64に固定された環状のステータコイル81
と、同コイル81の内側に設けられ、ハウジング64に
固定された一対のベアリング82,83により回転可能
に支持された環状のロータ82とを備えている。このロ
ータ82の中心部には支持孔82aが形成されており、
同孔82aには第2シャフト72の上端部分が螺合され
ている。また、第2シャフト72の下端側には、前記第
2プレート70が固定されている。
を概略的に示している。同図に示すようにステータコイ
ル81は、第1励磁コイルS1、第2励磁コイルS2、
第3励磁コイルS3、及び第4励磁コイルS4を備えた
4相4極構造をなしている。各励磁コイルS1〜S4は
図3に示すターミナル73を介して後述するECU51
の外部出力回路58に接続されている。ECU51は、
各励磁コイルS1〜S4に対して所定のパルス通電信号
を順次出力することにより、ロータ82を同図に矢印で
示す双方向に回転させる。このようにロータ82が回転
することによって、第2シャフト72が図3の上下方向
に移動する。
座65に着座している状態、即ち、EGR弁63が閉弁
している状態からロータ82の回転に伴い第2シャフト
72が上方に移動することにより、第1プレート68は
第1スプリング69の付勢力に抗して上方に移動する。
この第1プレート68の移動により、弁体66は弁座6
5から離座してEGR弁63が開弁する。EGR弁63
の開度は、ロータ82の回転角度に応じて変化する弁体
66と弁座65との間の距離により決定される。
5に着座したときから、ロータ82の回転に伴って第2
シャフト72が更に下方に移動することにより、第2プ
レート70と第1プレート68との間の距離が減少して
第2スプリング71が圧縮される。その結果、第1プレ
ート68に作用する第2スプリング71の付勢力が増大
し、弁体66は弁座65により強く押圧される。
の開度に保持する場合、ECU51は、ON・OFF状
態が断続的に繰り返されるデューティ通電信号を各励磁
コイルS1〜S4のうちいずれかひとつのコイル、即
ち、停止相に対して出力することによりロータ82を停
止させる。
止させる場合、ECU51は励磁コイルS1に対してデ
ューティ通電信号を出力し、ステータコイル81におい
てロータ82に対向する部分にS極を発生させる。その
結果、ロータのN極はステータコイル81のS極に吸引
されるため、ロータ82とステータコイル81との位置
関係は図5に示す状態に保たれ、EGR弁63の開度が
保持されることになる。
ップモータ80に発生する保持トルク、即ち、EGR弁
63の開度を保持する際の保持力は、デューティ通電信
号のデューティ比の大きさによって調節される。例え
ば、デューティ比が100%に設定された場合には保持
力が最大となる。また、デューティ比が「100%」よ
り小さい値に設定された場合、保持力の大きさもデュー
ティ比の大きさに応じて小さくなる。ECU51は、エ
ンジン1の運転状態に応じてデューティ比を変更するこ
とにより、保持力を適切な大きさに調節する。
ェクタ17、イグナイタ21、ステップモータ27はい
ずれもECU51に電気的に接続され、同ECU51に
よってそれらの駆動タイミングが制御される。ECU5
1には、前述したスロットルセンサ31、エアフローメ
ータ32、吸気温センサ33、酸素センサ34、水温セ
ンサ35、回転数センサ36、吸気圧センサ37及びア
クセルセンサ41がそれぞれ接続されている。そして、
ECU51はエンジン1の点火時期制御、燃料噴射量制
御、及びEGR弁制御等を実行するために、各センサ3
1〜37,41からの出力信号に基づき、各インジェク
タ17、イグナイタ21及び各ステップモータ27,8
0を好適に駆動制御する。
ブロック図に従って説明する。ECU51は中央処理装
置(CPU)52、所定の制御プログラム等を予め記憶
した読み出し専用メモリ(ROM)53、CPU52の
演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(R
AM)54、記憶されたデータを保存するバックアップ
RAM55、タイマカウンタ56等と、これら各部52
〜56と外部入力回路57及び外部出力回路58等とを
バス59によって接続した理論演算回路として構成され
ている。この実施の形態において、ROM53には、後
述する「EGR弁制御ルーチン」等のプログラム、或い
は所定のマップ等が予め記憶されている。タイマカウン
タ56は、所定時間毎の割り込み信号を出力すると共
に、同時に複数のカウント動作を行うことができるよう
になっている。
ルセンサ31、エアフローメータ32、吸気温センサ3
3、酸素センサ34、水温センサ35、回転数センサ3
6、吸気圧センサ37、及びアクセルセンサ41等がそ
れぞれ接続されている。また、外部出力回路58には、
各インジェクタ17、イグナイタ21及び各ステップモ
ータ27,80がそれぞれ接続されている。
介して入力される各センサ31〜37,41からの各信
号を入力値として読み込む。また、CPU51はそれら
読み込んだ入力値に基づき、各インジェクタ17、イグ
ナイタ21及び各ステップモータ27,80を好適に駆
動制御する。
御のための処理動作等について説明する。図7は、EG
R弁63の開度制御に際し実行される「EGR弁制御ル
ーチン」の処理内容を示すフローチャートである。本ル
ーチンは、所定時間毎(例えば、8ms毎)の割込処理
としてECU51により実行される。
転数センサ36からの検出信号に基づきエンジン回転数
NEを読み込むとともに、RAM55から燃料噴射量Q
FINを読み込む。この燃料噴射量QFINは、図示し
ない別の制御ルーチンにおいて吸入空気量Q、エンジン
回転数NE、冷却水温THW等のパラメータに基づいて
算出され、RAM55に記憶されている。尚、本ルーチ
ンにおいて、燃料噴射量QFINは、エンジン1におけ
る負荷を示すパラメータの代表的な値として用いられて
いる。
1はエンジン回転数NE及び燃料噴射量QFINに基づ
いてEGR弁63に係る目標開度EGRRを算出する。
ROM53には、この目標開度EGRRと、エンジン回
転数NE及び燃料噴射量QFINとの関係を示す関数デ
ータが記憶されている。ECU51は、目標開度EGR
Rの算出に際してこの関数データを参酌する。
GR弁63の開度(実開度EGRN)が、目標開度EG
RRと等しいか否かを判定する。ここで、実開度EGR
NはECU51がステップモータ80に対して出力した
パルス通電信号の数により求められる。ここで、否定判
定された場合、ECU51は実開度EGRNを変更する
必要があることから、処理をステップ160に移行す
る。
開度EGRNが目標開度EGRR未満であるか否かを判
定する。ここで、肯定判定された場合、ECU51は実
開度EGRNを増加させる必要があるため、処理をステ
ップ170に移行する。ステップ170において、EC
U51は各励磁コイルS1〜S4に対して順次パルス通
電信号を出力することによりEGR弁63の開度を増加
させる。
定判定された場合、ECU51は実開度EGRNを減少
させる必要があるため、処理をステップ180に移行す
る。そして、ステップ180において、ECU51は各
励磁コイルS1〜S4に対して順次パルス通電信号を出
力することによりEGR弁63の開度を減少させる。
定された場合、ECU51は実開度EGRNを保持する
処理を実行するために処理をステップ140に移行す
る。ステップ140において、ECU51はエンジン回
転数NE及び燃料噴射量QFINに応じたデューティ比
KDUTY0を算出する。このデューティ比KDUTY
0は、EGR弁63の開度を保持する際に停止相となる
各励磁コイルS1〜S4のいずれかに対して出力される
通電信号のデューティ比である。本実施形態では、この
デューティ比KDUTY0が大きくなるほど、EGR弁
63における保持力(保持トルク)が増大する。
TY0と、エンジン回転数NE及び燃料噴射量QFIN
との関係を示す関数データが記憶されている。ECU5
1は、デューティ比KDUTY0の算出に際してこの関
数データを参酌する。図6は、この関数データを示すグ
ラフである。同図に示すように、デューティ比KDUT
Y0は、エンジン回転数NE或いは燃料噴射量QFIN
が大きいほど、大きな値に設定されている。これは、エ
ンジン回転数NE或いは燃料噴射量QFINが大きいほ
ど、吸気圧と排気圧との差圧が大きくなる傾向にあるた
めである。後述するように、この差圧によりEGR弁6
3には開弁力が作用するが、本実施形態では、EGR弁
63の開度を全閉とした場合におけるエンジン回転数N
E及び燃料噴射量QFINに応じた開弁力を実験によっ
て予め求めている。そして、ECU51が関数データを
参酌してデューティ比KDUTY0を算出することによ
り、この開弁力を上回る保持力がEGR弁63(ステッ
プモータ80)において発生するようにしている。
1は停止相となった励磁コイルS1〜S4にいずれかに
対して算出されたデューティ比KDUTY0を有する通
電信号を出力する。従って、EGR弁63はデューティ
比KDUTY0に応じた保持力をもって所定の開度に保
持される。
実行した後、ECU51は本ルーチンの処理を一旦終了
し、所定の制御周期をまって本ルーチンを再開する。次
に、本実施形態における作用及び効果について説明す
る。
におけるピストン5の上下動に伴いって、排気通路12
には燃焼室7からの排気が排出される一方で、吸気通路
11内にはエアクリーナ15を介して外気が導入され
る。ここで、燃焼室7から排出される排気は高圧であ
り、また、吸気通路11はスロットル弁19によりその
通路断面積が絞られることから、吸気圧は排気圧と比較
して相対的に低下して両圧の間には差圧が生じる。EG
R弁63が開弁した場合、上記のような差圧によって、
排気通路12内の排気の一部はEGRガスとしてEGR
管62を通じ吸気通路11内に戻される。その結果、燃
焼室7に導入される混合気に燃焼に供されないEGRガ
スが混入することとなり、同室7における燃焼温度が低
下してNOx成分の生成が抑えられ排気の清浄化が図ら
れる。
RNが目標開度EGRRと一致するようにステップモー
タ80を制御することにより、吸気通路11に導入され
るEGRガスの量をエンジン回転数NE及び燃料噴射量
QFINに応じた量に調節する。
度EGRNが目標開度EGRRと一致した場合、停止相
となった励磁コイルS1〜S4のいずれかに対して通電
信号を出力することにより、所定の保持力で同弁63の
開度を保持する。
では、弁体66の上面(図3の上面)には、EGR管6
2の下流側部分62a内における吸気圧が作用する一方
で、同弁体66の下面には、上流側部分62b内におけ
る排気圧が作用する。従って、吸気圧及び排気圧の差圧
によって、弁体66には弁座65から離間する方向に作
用する付勢力、即ち、EGR弁63を開弁させるように
作用する開弁力が働く。特に、EGR弁63が全閉状態
にある場合には、EGR管62によって吸気通路11と
排気通路12とが連通されなくなることから、前記差圧
が更に大きくなり、より大きな開弁力が弁体66に作用
する。従って、EGR弁63の開度を所定開度に保持す
るための保持力がこの開弁力を下回った場合には、同弁
63の開度が目標開度EGRRよりも増加してしまう事
態が生じうる。
を前記差圧の変化に応じた適切な大きさに変更すること
により、常に開弁力を上回る大きさに設定しているた
め、EGR弁63の開度を目標開度EGRRに保持する
ことができる。即ち、本実施形態では、ステップモータ
80に対して出力する通電信号のデューティ比KDUT
Y0を、エンジン回転数NE及び燃料噴射量QFINを
パラメータとする関数とし、これら各パラメータNE,
QFINが大きくなるほど大きい値に設定している。従
って、吸気圧と排気圧との差圧がエンジン回転数NEや
燃料噴射量QFINに応じて大きくなり開弁力が増大し
た場合でも、その開弁力を上回る保持力をEGR弁63
において発生させることができる。その結果、前記開弁
力によりEGR弁63の開度が増加してしまうことを防
止することができ、その開度を目標開度EGRRに保持
することができる。
数NE及び燃料噴射量QFINの両パラメータに基づき
デューティ比KDUTY0を設定するようにしているこ
とから、開弁力の変化をより適切に把握することができ
る。その結果、保持力を必要十分な大きさに精確に設定
することができるようになり、EGR弁63の開度を確
実に保持することができる。
Nが小さい場合、吸気圧と排気圧との差圧が小さくなっ
て開弁力が小さくなることから、EGR弁63に発生さ
せる保持力を小さく設定することが可能になる。この
点、本実施形態では、デューティ比KDUTY0を、エ
ンジン回転数NE及び燃料噴射量QFINが小さくなる
ほど小さい値に設定するようにしているため、EGR弁
63には必要以上に大きな保持力が発生しない。従っ
て、EGR弁63の開度を保持しつつ、ステップモータ
80における消費電力を抑えることができるようにな
り、同モータ80の発熱、駆動回路(外部出力回路5
8)の負荷増大、或いは消費電力の増加に伴う燃費の悪
化等を抑えることができる。
の開度増加を抑制するために、例えば、前記第1スプリ
ング69の弾性力を増加し、この弾性力により開弁力を
相殺するようにした構成を採用することが考えられる。
しかしながら、このような構成では、第1スプリング6
9の大型化、ひいてはEGR弁63の大型化を招く他、
弁体66が増大した弾性力により常時付勢されるように
なるため、開弁時における作動応答性が低下してしまう
という問題が生じることとなる。
なEGR弁63等の大型化や、同弁63の開弁時におけ
る作動応答性の低下といった問題を招くことなく、確実
に開度を目標開度EGRRに保持することができる。
した第2の実施形態について図面に基づき詳細に説明す
る。本実施形態の構成については第1の実施形態と同様
であるため、同一の符号を付すことにより説明を省略す
る。
ルーチン」の処理内容を示すフローチャートである。
尚、図8に示すフローチャートの各ステップのうち、前
述した図7に示すフローチャートと同一の符号を付した
ステップについては同一の処理が行われるものとして説
明を省略する。
た後、ECU51はステップ130において肯定判定さ
れた場合、ECU51はステップ131に処理を移行す
る。ステップ131において、ECU51はエンジン回
転数NE及び燃料噴射量QFINに応じた開弁力PBF
を算出する。開弁力PBFは、前述したように吸気圧と
排気圧との差圧によって弁体66に作用する外力であ
り、各パラメータNE,QFINが大きいほど、大きい
値として算出される。本実施形態では、エンジン回転数
NE及び燃料噴射量QFINと、この開弁力PBFとの
関係が予め実験により求められ、その関係が関数データ
としてROM53に記憶されている。ECU51は開弁
力PBFの算出に際してこのROM53に記憶された関
数データを参酌する。
1は開弁力PBFが判定値PBFJDG以上であるか否
かを判定する。ここで肯定判定された場合、ECU51
は処理をステップ133に移行する。ステップ133に
おいて、ECU51は開弁力PBFが判定値PBFJD
G以上であることからデューティ比KDUTY0を「1
00%」に設定する。
定判定された場合、ECU51はステップ134に処理
を移行する。ステップ134において、ECU51は開
弁力PBFが判定値PBFJDG未満であることからデ
ューティ比KDUTY0を「50%」に設定する。
行した後、ECU51は処理を150に移行する。ステ
ップ150において、ECU51は、停止相となった励
磁コイルS1〜S4にいずれかに対して設定されたデュ
ーティ比KDUTY0を有する通電信号を出力する。そ
の結果、EGR弁63はデューティ比KDUTY0に応
じた保持力をもって所定の開度に保持される。
実行した後、ECU51は本ルーチンの処理を一旦終了
し、所定の制御周期をまって本ルーチンを再開する。本
実施形態における「EGR弁制御ルーチン」では、弁体
66に作用する開弁力PBFが判定値PBFJDG以上
である場合には、デューティ比KDUTY0を「100
%」に設定し、開弁力PBFが判定値PBFJDG未満
である場合には、デューティ比KDUTY0を「50
%」に設定するようにしている。
その開弁力PBFによる開度増加を抑えるのに十分な保
持力をEGR弁63に発生させて、同弁63の開度を確
実に保持することができる。一方、開弁力PBFが小さ
い場合には、EGR弁63において発生させる保持力を
小さくすることにより、ステップモータ80における消
費電力を減少させることができる。
の実施形態と同様に、EGR弁63の開度を保持しつ
つ、ステップモータ80における消費電力を抑えること
ができるようになり、同モータ80の発熱、駆動回路
(外部出力回路58)の負荷増大、或いは消費電力の増
加に伴う燃費の悪化等を抑えることができる。
態のようにその構成を変更することができる。これら別
の実施形態においても上記各実施形態と略同様の作用効
果を奏することができる。
の下流側部分62aの内部にEGR弁63の弁体66を
配置するようにしたため、吸気圧と排気圧との差圧によ
る外力は同弁63を開弁させる力として作用する。これ
に対して、弁体66をEGR管62の上流側部分62b
の内部に配置し、図3の下方に弁体66を移動させるこ
とによりEGR弁63の開度を増加させるようにした構
成を採用することもできる。このような構成の場合に
は、EGR弁63に対して前記差圧に起因した閉弁力が
作用することとなる。
をステップモータ80により開閉駆動させるようにし
た。これに対して、EGR弁63を開閉駆動させるため
のアクチュエータとしては、空気圧、油圧を利用したも
の等を採用することもできる。
KDUTY0、開弁力PBFをエンジン回転数NE及び
燃料噴射量QFINに基づいて算出するようにした。こ
れに対して、エンジン回転数NEのみ、或いは燃料噴射
量QFINのみに基づいてこれら各値を算出することも
できる。また、エンジン回転数NEや燃料噴射量QFI
N以外のエンジン1の運転状態を示すパラメータ、例え
ば、吸気圧PMや吸入空気量Q、アクセル開度ACC
P、スロットル開度TA等に基づいてデューティ比KD
UTY0或いは開弁力PBFを算出するようにしてもよ
い。更に、エンジン回転数NE、燃料噴射量QFIN、
吸気圧PM、吸入空気量Q、アクセル開度ACCP、ス
ロットル開度TA等を適宜に組み合わせた各パラメータ
に基づいてデューティ比KDUTY0或いは開弁力PB
Fを算出することもできる。
との差圧は、EGR弁63の開度によっても変化する。
即ち、その開度が小さいほど差圧が大きくなる傾向があ
る。そこで、上記各パラメータNE,QFIN,PM,
Q等に加え、このEGR弁63の開度に基づいてデュー
ティ比KDUTY0或いは開弁力PBFを算出するよう
にしてもよい。
の開度を保持する際における保持力をEGR弁63へ出
力される通電信号のデューティ比KDUTY0の大きさ
によって決定するようにした。これに対して、例えば、
通電信号の電流値の大きさや電圧値の大きさにより保持
力を変更するようにしてもよい。
BFの大きさに応じてEGR弁63に出力される通電信
号のデューティ比KDUTY0を「100%」、「50
%」の2段階に切り替えるようにした。これに対して、
デューティ比KDUTY0を開弁力PBFの大きさに応
じて3段階以上に切り替えるようにしてもよい。また、
デューティ比KDUTY0を切り替える際の値は、「1
00%」、「50%」に限定されず、それ以外の組み合
わせも可能である。
座65側に付勢する第1スプリング69を設ける構成と
した。これに対して、この第1スプリング69を省略す
ることによりEGR弁63の小型化を図ることも可能で
ある。
タ80として4相4極構造のものを採用するようにした
が、同モータ80は同構造に限定されず、例えば、4相
64極構造として、作動速度の向上を図るようにしても
よい。
ンエンジン1のEGR装置60に本発明を具体化するよ
うにしたが、例えば、船舶用、定置動力用のエンジンに
本発明のEGR装置として本発明を具体化するようにし
てもよい。また、ガソリンエンジンに限定されず、ディ
ーゼルエンジンのEGR装置に本発明を具体化すること
もできる。
について以下にその効果とともに記載する。 (イ)請求項1に記載した内燃機関の排気再循環制御装
置において、前記運転状態検出手段は、機関負荷状態及
び機関速度を検出することと、前記保持力設定手段は、
前記検出される機関負荷状態が低負荷状態であるほど、
前記保持力を小さく設定するとともに、前記検出される
機関速度が低速度であるほど、同保持力を小さく設定す
ることを特徴とする。
び機関速度に基づいて保持力を設定するようにしてい
る。このため、排気環流弁に作用する外力をより適切に
把握したうえで、その保持力を設定することができる。
そして、機関負荷状態が低負荷状態であるほど、また、
機関速度が低速度であるほど、保持力を小さく設定する
ことにより、保持力を必要十分な大きさに精確に設定し
て排気環流弁の開度を確実に保持することができる。
弁の開度を所定開度に保持する際における保持力を内燃
機関の運転状態に基づいて設定するようにしている。従
って、吸気圧及び排気圧の差圧が作用して排気環流弁に
は開度を変化させる外力が働くが、保持力はその外力に
見合うだけの必要十分な大きさに設定される。その結
果、本発明によれば、駆動手段に不必要な保持力を発生
させることなく、前記差圧に起因した排気環流弁の開度
変化を確実に抑えることができる。
態が低負荷状態であるほど、排気環流弁の保持力を小さ
く設定するようにしている。また、請求項3に記載した
発明では、機関速度が低速度であるほど、排気環流弁の
保持力を小さく設定するようにしている。従って、請求
項2又は3に記載した発明によれば、保持力が前記差圧
に起因した外力による排気環流弁の開度変化を抑えるの
に必要十分な大きさに設定される。その結果、請求項1
に記載した発明と同様、駆動手段に不必要な保持力を発
生させることなく、前記差圧に起因した排気環流弁の開
度変化を確実に抑えることができる。
との関係を示すグラフ。
ン」の各処理を示すフローチャート。
ン」の各処理を示すフローチャート。
…回転数センサ、51…ECU、60…EGR装置、6
2…EGR管、63…EGR弁、80…ステップモー
タ。
Claims (4)
- 【請求項1】 内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通
して排気通路に流れる排気の一部を前記吸気通路内に環
流させる排気環流通路と、 前記排気環流通路の途中に設けられて前記排気環流の量
をその開度に応じて変更する排気環流弁と、 前記排気環流弁を駆動してその開度を調節し、所定の保
持力をもって当該排気環流弁の開度を保持する駆動手段
と、 前記駆動手段を制御することにより前記排気環流弁の開
度を所定開度に変更又は保持する制御手段とを備えた内
燃機関の排気再循環制御装置において、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記検出される運転状態における前記吸気通路の内圧と
前記排気通路の内圧との差圧に起因する外力に応じて前
記保持力を設定する保持力設定手段と、 前記制御手段は、前記検出される運転状態に基づいて前
記排気環流弁の開度を算出するとともに、該排気環流弁
の開度を所定開度に保持する際に、前記設定される保持
力で前記排気環流弁の開度が保持されるように前記駆動
手段を制御することとを更に備えたことを特徴とする内
燃機関の排気再循環制御装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載した内燃機関の排気再循
環制御装置において、 前記運転状態検出手段は、少なくとも機関負荷状態を検
出することと、 前記保持力設定手段は、前記検出される機関負荷状態が
低負荷状態であるほど、前記保持力を小さく設定するこ
とを特徴とする内燃機関の排気再循環制御装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載した内燃機関の排気再循
環制御装置において、 前記運転状態検出手段は、少なくとも機関速度を検出す
ることと、 前記保持力設定手段は、前記検出される機関速度が低速
度であるほど、前記保持力を小さく設定することを特徴
とする内燃機関の排気再循環制御装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3に記載した内燃機関の排気
再循環制御装置において、 前記保持力設定手段は、前記保持力を複数段階に切り替
え可能に設定することを特徴とする内燃機関の排気再循
環制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33366596A JP3494831B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 内燃機関の排気再循環制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33366596A JP3494831B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 内燃機関の排気再循環制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10169512A JPH10169512A (ja) | 1998-06-23 |
JP3494831B2 true JP3494831B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=18268606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33366596A Expired - Lifetime JP3494831B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 内燃機関の排気再循環制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3494831B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9228513B2 (en) | 2013-06-12 | 2016-01-05 | Denso Corporation | EGR controller for internal combustion engine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7297914B2 (ja) * | 2019-10-16 | 2023-06-26 | 愛三工業株式会社 | Egr弁及びその制御装置 |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP33366596A patent/JP3494831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9228513B2 (en) | 2013-06-12 | 2016-01-05 | Denso Corporation | EGR controller for internal combustion engine |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10169512A (ja) | 1998-06-23 |
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