JP4706440B2 - Egr制御装置 - Google Patents
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Description
従来から、排気ガスのエミッションを低減するため、排気ガスの一部をエンジンの吸気側に還流して新気と混合するとともに、還流される排気ガス(EGRガス)の流量を制御するEGR制御装置が公知となっている。
しかし、特許文献1に記載の技術によれば、EGR流路の開度をできるだけ早期にゼロにするため、スプリングによる閉側への付勢力を強くする必要がある。このため、アクチュエータは、弁体を開側に回動させる際に、より強い駆動力を与えなければならなくなり、開側への応答速度が低下する虞がある。さらに、スプリングによる閉側への付勢力が強くなると、全閉時には、より高速で流路壁と弁体の周縁とが接触するため、弁体が破損する虞も高くなる。
請求項1に記載のEGR制御装置は、エンジンの吸気側に還流されるEGRガスの流量(EGR流量)を制御するものである。このEGR制御装置は、EGRガスが通過するEGR流路に配置され、回動することでEGR流路の開度(EGR開度)を調節するとともに、EGR流量が実質的にゼロになる開度範囲であって開度ゼロを含むゼロ流量範囲を、エンジンの運転状態に応じて形成する弁体と、弁体に駆動力を与えて回動させるアクチュエータと、エンジンの運転状態に応じてEGR開度の目標値を算出するとともに、EGR開度の実値と目標値との偏差に応じて、アクチュエータに与える指令値を算出する制御手段とを備える。
また、弁体は、アクチュエータから駆動力を付与される軸部と、軸部を中心軸とする対称的な円板状に形成された弁部とを有するバタフライ弁であり、アクチュエータから軸部に付与された駆動力により弁部が回動し、弁部の外周がEGR流路の流路壁に接触して弁部の上流側と下流側との間でEGRガスの通過を遮断することでゼロ流量範囲を形成する。そして、制御手段は、エンジンの運転中にEGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、目標値を、ゼロ流量範囲に含まれる開度範囲であって開度ゼロよりも閉側の開度範囲であるオーバーターン側ゼロ流量範囲に設定し、弁体を開度ゼロに相当する弁位置よりも閉側の弁位置に回動させることで、EGR開度の実値を、オーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させる。
請求項2に記載のEGR制御装置によれば、制御手段は、EGR開度の実値をオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させた後に、EGR開度の実値を、ゼロ流量範囲に含まれる開度範囲であって開度ゼロよりも開側の開度範囲である実用域側ゼロ流量範囲に移行させる。
これにより、弁体は、EGR流量をゼロに維持したまま、次の開側への移行指令に対して、より早期に対応できる位置に移行される。このため、加速後、通常の制御に戻った際に、弁体の開側への応答時間を短縮できる。
請求項3および請求項4に記載のEGR制御装置によれば、制御手段は、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、エンジンの運転状態に応じて、ゼロ流量範囲の閉側の境界値をゼロ流量範囲下限値として算出し、ゼロ流量範囲下限値から開度ゼロまでの開度範囲に含まれる値の中から選択したオーバーターン側選択値を、目標値として設定し、EGR開度の実値とオーバーターン側選択値との偏差に応じて、指令値を算出する。
この手段は、EGR開度の実値をオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させる手段の一形態を示すものである。通常、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合、EGR開度の目標値は開度ゼロに設定される。これに対し、この手段では、目標値をオーバーターン側選択値に設定することで、目標値を開度ゼロに設定する場合よりも早期にEGR流量をゼロにする。
請求項5に記載のEGR制御装置によれば、制御手段は、オーバーターン側選択値としてゼロ流量範囲下限値を選択する。
この手段は、オーバーターン側選択値の一形態を示すものである。オーバーターン側選択値をゼロ流量範囲下限値とすることで、EGR開度における実値と目標値との偏差を最大にすることができるので、最も早期にEGR流量をゼロにすることができる。
請求項6に記載のEGR制御装置によれば、制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、ゼロ流量範囲の開側の境界値をゼロ流量範囲上限値として算出し、EGR開度の実値をオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させた後に、ゼロ流量範囲上限値を目標値として設定する。
この手段は、EGR開度の実値を、オーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させた後に、実用域側ゼロ流量範囲に移行させる手段の一形態を示すものである。ゼロ流量範囲上限値を目標値として設定し、EGR開度の実値をゼロ流量範囲上限値に移行させておけば、加速後、通常の制御に戻り開側の目標値が設定された場合に、実値と目標値との偏差は最小になる。このため、加速後、通常の制御に戻った場合に、EGR開度の実値を、最も行き過ぎが少なく、かつ最も早期に開側の目標値に到達させることができる。
請求項7および請求項8に記載のEGR制御装置によれば、制御手段は、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、エンジンの運転状態に応じてゼロ流量範囲下限値およびゼロ流量範囲上限値を算出し、EGR開度の実値がゼロ流量範囲下限値とゼロ流量範囲上限値との間で推移する範囲で、指令値を算出する際に用いる演算パラメータを補正する。
この手段は、EGR開度の実値をオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させる手段の一形態を示すものである。これにより、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合には、演算パラメータ(例えば、偏差にPIDの演算を施すためのP値、I値、D値等)を、通常の値よりもオーバーアクションとなる数値に補正することができる。このため、通常の値をそのまま用いて指令値を算出する場合よりも、早期にEGR流量をゼロにすることができる。
請求項9に記載のEGR制御装置は、EGRガスが通過するEGR流路に配置され、回動することでEGR開度を調節するとともに、EGR流量が実質的に最大になる開度範囲であって開度全開を含む最大流量範囲を、エンジンの運転状態に応じて形成する弁体と、弁体に駆動力を与えて回動させるアクチュエータと、エンジンの運転状態に応じてEGR開度の目標値を算出するとともに、EGR開度の実値と目標値との偏差に応じて、アクチュエータに与える指令値を算出する制御手段とを備える。そして、制御手段は、EGR流量を最大にする必要が生じた場合に、EGR開度の実値を、最大流量範囲に含まれる開度範囲であって開度全開よりも開側の開度範囲であるオーバーターン側最大流量範囲に移行させる。
請求項10に記載のEGR制御装置によれば、制御手段は、EGR開度の実値をオーバーターン側最大流量範囲に移行させた後に、EGR開度の実値を、最大流量範囲に含まれる開度範囲であって開度全開よりも閉側の開度範囲である実用域側最大流量範囲に移行させる。
これにより、弁体は、EGR流量を最大に維持したまま、次の閉側への移行指令に対して、より早期に対応できる状態に移行される。このため、次の移行指令における目標値に到達する応答時間を短縮できる。
このとき、制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、ゼロ流量範囲の閉側の境界値をゼロ流量範囲下限値として算出し、ゼロ流量範囲下限値から開度ゼロまでの開度範囲に含まれる値の中から選択したオーバーターン側選択値を、目標値として設定し、EGR開度の実値とオーバーターン側選択値との偏差に応じて、指令値を算出する。
なお、制御手段は、オーバーターン側選択値としてゼロ流量範囲下限値を選択する。
このとき、制御手段は、エンジンの運転状態に応じて、ゼロ流量範囲の開側の境界値をゼロ流量範囲上限値として算出し、EGR開度の実値をオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させた後に、ゼロ流量範囲上限値を目標値として設定する。
また、制御手段は、EGR開度の実値をオーバーターン側最大流量範囲に移行させた後に、EGR開度の実値を、最大流量範囲に含まれる開度範囲であって開度全開よりも閉側の開度範囲である実用域側最大流量範囲に移行させる。
実施例1のEGR制御装置1の構成を、図1ないし図5を用いて説明する。
EGR制御装置1は、排気ガスのエミッションを低減するため、排気ガスの一部をエンジン2の吸気ライン3に還流して新気と混合するとともに、還流される排気ガス(EGRガス)の流量を制御するものである。
EGR制御装置1は、EGR流量の制御に関し、以下に述べる特徴を有する。
まず、マイコンは、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、EGR開度の検出値を、オーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させる。このとき、マイコンは、エンジン2の運転状態に応じてゼロ流量範囲下限値を算出するとともに、ゼロ流量範囲下限値から開度ゼロまでの開度範囲に含まれる値の中から選択したオーバーターン側選択値を、EGR開度の目標値として設定し、EGR開度の検出値とオーバーターン側選択値との偏差に応じてデューティ値を算出する。なお、以下の説明では、マイコンが選択したオーバーターン側選択値は、ゼロ流量範囲下限値そのものとする。
実施例1のEGR制御装置1による制御方法を、図4に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS1で、EGR流量をゼロにする必要が生じたか否かが判定される。そして、EGR流量をゼロにする必要が生じていれば(YES)、ステップS2に進み、EGR流量をゼロにする必要が生じていなければ(NO)、このフローは終了する。
実施例1のEGR制御装置1の作用を、図5に示すタイムチャートを用いて説明する。
まず、時間t0において、乗員がアクセルを踏み込んで急加速が行われると、排気ガスのエミッションの悪化を阻止するため、EGR流量をゼロにする必要が生じる。これにより、EGR開度の目標値は、ゼロ流量範囲下限値に設定され、EGR開度の検出値は、閉側への移行を始め、目標値を開度ゼロに設定する場合よりも早期に、時間t1において、開度ゼロを超えてオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行する。
その後、時間t2において、EGR流量をゼロにする必要がなくなると、EGR開度の目標値は、エンジン2の運転状態に応じて算出された値に設定される。そして、EGR開度の検出値は、この新たな目標値に向けて移行を始め、やがて、この目標値に略一致する。
実施例1のEGR制御装置1によれば、マイコンは、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、EGR開度の目標値をゼロ流量範囲下限値に設定してEGRモータ7の駆動制御を行い、EGR開度の検出値をオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させる。
EGRガスの流量をゼロにする必要が生じた場合に、EGR開度の目標値をゼロ流量範囲下限値とすることで、EGR開度における検出値と目標値との偏差を最大にすることができる。このため、従来のようにEGR開度の目標値を開度ゼロに設定する場合よりも、EGR弁6の閉側への応答速度を上げることができる。この結果、スプリングによる閉側への付勢力を強化しなくても、早期にEGR開度をゼロにすることができ、かつ、早期にEGR流量をゼロにすることができる(図5(b)、(c)参照)。また、EGR開度の移行先をオーバーターン側ゼロ流量範囲とすることで、移行後のEGR流量を確実にゼロにすることができる。
以上により、EGR制御装置1において、スプリングによる閉側への付勢力を強化しなくても、加速時等にEGR弁6の閉側への応答速度を向上させて、EGR流量を早期にゼロにすることができる。
ゼロ流量範囲上限値をEGR開度の目標値として設定し、EGR開度の検出値をゼロ流量範囲上限値に移行させておけば、加速後、通常の制御に戻り実用域の新たな目標値が設定された場合に、EGR開度における検出値と目標値との偏差は最小になる。このため、通常の制御に戻った場合に、EGR開度の検出値を、最も行き過ぎが少なく、かつ最も早期に新たな目標値に到達させることができる。
実施例2のEGR制御装置1によれば、マイコンは、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、EGRモータ7に与える指令値を算出する際に用いる演算パラメータを補正する。ここで、補正される演算パラメータは、EGR開度における検出値と目標値との偏差にPID演算を施す際に用いられるP値およびI値である。そして、P値およびI値は、EGR開度の応答が通常の値の場合よりもオーバーアクションとなるように補正される。
実施例2のEGR制御装置1による制御方法を、図6に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS11で、EGR流量をゼロにする必要が生じたか否かが判定される。そして、EGR流量をゼロにする必要が生じていれば(YES)、ステップS12に進み、EGR流量をゼロにする必要が生じていなければ(NO)、このフローは終了する。
実施例2のEGR制御装置1の作用を、図7に示すタイムチャートを用いて説明する。
まず、時間t0において、乗員がアクセルを踏み込んで急加速が行われると、排気ガスのエミッションの悪化を阻止するため、EGR流量をゼロにする必要が生じる。これにより、EGR開度の目標値は開度ゼロに設定されるとともに、P値およびI値が、ゼロ流量範囲下限値およびゼロ流量範囲上限値に応じて補正される。
実施例2のEGR制御装置1によれば、制御手段8は、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、P値およびI値を、EGR開度の応答が通常の値の場合よりもオーバーアクションとなるように補正する。
これにより、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、EGR開度の検出値は、P値およびI値が通常の値である場合よりも早期に、開度ゼロを超えてオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行する。このため、スプリングによる閉側への付勢力を強化しなくても、加速時等におけるEGR弁6の応答速度を向上させて、EGR流量を早期にゼロにすることができる。
実施例3のEGR制御装置1によれば、マイコンは、EGR流量を最大にする必要が生じた場合に、EGR開度の検出値をオーバーターン側最大流量範囲に移行させる。このとき、マイコンは、エンジン2の運転状態に応じて最大流量範囲上限値を算出するとともに、この最大流量範囲上限値をEGR開度の目標値として設定し、EGR開度の検出値と最大流量範囲上限値との偏差に応じてデューティ値を算出する。
実施例3のEGR制御装置1によれば、マイコンは、EGR流量を最大にする必要が生じた場合に、EGR開度の目標値を最大流量範囲上限値に設定してEGRモータ7の駆動制御を行い、EGR開度の検出値をオーバーターン側最大流量範囲に移行させる。
これにより、EGR流量を最大にする必要が生じた場合に、EGR開度の目標値を開度全開に設定してEGRモータ7を駆動制御する場合よりも早期に、EGR弁6に開度全開の状態を通過させることができる。このため、EGR弁6の開側への応答速度を上げることができる。また、移行先をオーバーターン側最大流量範囲とすることで、移行後のEGR流量を確実に最大にすることができる。以上により、EGR制御装置1において、EGR弁6の開側への応答速度を向上させて、EGR流量を早期に最大にすることができる。
最大流量範囲下限値を目標値として設定し、EGR開度の検出値を最大流量範囲下限値に移行させておけば、通常の制御に戻り実用域の新たな目標値が設定された場合に、EGR開度における検出値と目標値との偏差は最小になる。このため、通常の制御に戻った場合に、EGR開度の検出値を、最も行き過ぎが少なく、かつ最も早期に新たな目標値に到達させることができる。
実施例1のEGR制御装置1によれば、マイコンは、EGR流量をゼロにする必要が生じた場合に、EGR開度の目標値をゼロ流量範囲下限値に設定したが、EGR開度の目標値を他のオーバーターン側選択値に設定してもよい。また、マイコンは、EGR開度の検出値を、再度、実用域側ゼロ流量範囲に移行させるときに、ゼロ流量範囲上限値をEGR開度の目標値に設定したが、開度ゼロとゼロ流量範囲上限値との間のいずれかの値にEGR開度の目標値を設定してもよい。
2 エンジン
5 EGR流路
6 EGR弁(弁体)
7 EGRモータ(アクチュエータ)
8 制御手段
20 軸部
21 弁部
Claims (10)
- エンジンの吸気側に還流されるEGRガスの流量を制御するEGR制御装置において、
EGRガスが通過するEGR流路に配置され、回動することで前記EGR流路の開度を調節するとともに、前記EGRガスの流量が実質的にゼロになる開度範囲であって開度ゼロを含むゼロ流量範囲を、前記エンジンの運転状態に応じて形成する弁体と、
前記弁体に駆動力を与えて回動させるアクチュエータと、
前記エンジンの運転状態に応じて前記EGR流路の開度の目標値を算出するとともに、前記EGR流路の開度の実値と前記目標値との偏差に応じて、前記アクチュエータに与える指令値を算出する制御手段とを備え、
前記弁体は、前記アクチュエータから駆動力を付与される軸部と、この軸部を中心軸とする対称的な円板状に形成された弁部とを有するバタフライ弁であり、前記アクチュエータから前記軸部に付与された駆動力により前記弁部が回動し、前記弁部の外周が前記EGR流路の流路壁に接触して前記弁部の上流側と下流側との間でEGRガスの通過を遮断することで前記ゼロ流量範囲を形成し、
前記制御手段は、前記エンジンの運転中に前記EGRガスの流量をゼロにする必要が生じた場合に、前記目標値を、前記ゼロ流量範囲に含まれる開度範囲であって開度ゼロよりも閉側の開度範囲であるオーバーターン側ゼロ流量範囲に設定し、前記弁体を開度ゼロに相当する弁位置よりも閉側の弁位置に回動させることで、前記EGR流路の開度の実値を、前記オーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させることを特徴とするEGR制御装置。 - エンジンの吸気側に還流されるEGRガスの流量を制御するEGR制御装置において、
EGRガスが通過するEGR流路に配置され、回動することで前記EGR流路の開度を調節するとともに、前記EGRガスの流量が実質的にゼロになる開度範囲であって開度ゼロを含むゼロ流量範囲を、前記エンジンの運転状態に応じて形成する弁体と、
前記弁体に駆動力を与えて回動させるアクチュエータと、
前記エンジンの運転状態に応じて前記EGR流路の開度の目標値を算出するとともに、前記EGR流路の開度の実値と前記目標値との偏差に応じて、前記アクチュエータに与える指令値を算出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記EGRガスの流量をゼロにする必要が生じた場合に、前記EGR流路の開度の実値を、前記ゼロ流量範囲に含まれる開度範囲であって開度ゼロよりも閉側の開度範囲であるオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させ、
前記EGR流路の開度の実値を前記オーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させた後に、前記EGR流路の開度の実値を、前記ゼロ流量範囲に含まれる開度範囲であって開度ゼロよりも開側の開度範囲である実用域側ゼロ流量範囲に移行させることを特徴とするEGR制御装置。 - 請求項2に記載のEGR制御装置において、
前記制御手段は、
前記EGRガスの流量をゼロにする必要が生じた場合に、前記エンジンの運転状態に応じて、前記ゼロ流量範囲の閉側の境界値をゼロ流量範囲下限値として算出し、
前記ゼロ流量範囲下限値から開度ゼロまでの開度範囲に含まれる値の中から選択したオーバーターン側選択値を、前記目標値として設定し、前記EGR流路の開度の実値と前記オーバーターン側選択値との偏差に応じて、前記指令値を算出することを特徴とするEGR制御装置。 - エンジンの吸気側に還流されるEGRガスの流量を制御するEGR制御装置において、
EGRガスが通過するEGR流路に配置され、回動することで前記EGR流路の開度を調節するとともに、前記EGRガスの流量が実質的にゼロになる開度範囲であって開度ゼロを含むゼロ流量範囲を、前記エンジンの運転状態に応じて形成する弁体と、
前記弁体に駆動力を与えて回動させるアクチュエータと、
前記エンジンの運転状態に応じて前記EGR流路の開度の目標値を算出するとともに、前記EGR流路の開度の実値と前記目標値との偏差に応じて、前記アクチュエータに与える指令値を算出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記EGRガスの流量をゼロにする必要が生じた場合に、前記EGR流路の開度の実値を、前記ゼロ流量範囲に含まれる開度範囲であって開度ゼロよりも閉側の開度範囲であるオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させるとともに、前記エンジンの運転状態に応じて、前記ゼロ流量範囲の閉側の境界値をゼロ流量範囲下限値として算出し、
前記ゼロ流量範囲下限値から開度ゼロまでの開度範囲に含まれる値の中から選択したオーバーターン側選択値を、前記目標値として設定し、前記EGR流路の開度の実値と前記オーバーターン側選択値との偏差に応じて、前記指令値を算出することを特徴とするEGR制御装置。 - 請求項3または請求項4に記載のEGR制御装置において、
前記制御手段は、前記オーバーターン側選択値として前記ゼロ流量範囲下限値を選択することを特徴とするEGR制御装置。 - 請求項2に記載のEGR制御装置において、
前記制御手段は、
前記エンジンの運転状態に応じて、前記ゼロ流量範囲の開側の境界値をゼロ流量範囲上限値として算出し、
前記EGR流路の開度の実値を前記オーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させた後に、前記ゼロ流量範囲上限値を前記目標値として設定することを特徴とするEGR制御装置。 - エンジンの吸気側に還流されるEGRガスの流量を制御するEGR制御装置において、
EGRガスが通過するEGR流路に配置され、回動することで前記EGR流路の開度を調節するとともに、前記EGRガスの流量が実質的にゼロになる開度範囲であって開度ゼロを含むゼロ流量範囲を、前記エンジンの運転状態に応じて形成する弁体と、
前記弁体に駆動力を与えて回動させるアクチュエータと、
前記エンジンの運転状態に応じて前記EGR流路の開度の目標値を算出するとともに、前記EGR流路の開度の実値と前記目標値との偏差に応じて、前記アクチュエータに与える指令値を算出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記EGRガスの流量をゼロにする必要が生じた場合に、前記EGR流路の開度の実値を、前記ゼロ流量範囲に含まれる開度範囲であって開度ゼロよりも閉側の開度範囲であるオーバーターン側ゼロ流量範囲に移行させるとともに、前記エンジンの運転状態に応じて、前記ゼロ流量範囲の閉側の境界値をゼロ流量範囲下限値として算出し、さらに、前記ゼロ流量範囲の開側の境界値をゼロ流量範囲上限値として算出し、
前記EGR流路の開度の実値が、前記ゼロ流量範囲下限値と前記ゼロ流量範囲上限値との間で推移する範囲で、前記指令値を算出する際に用いる演算パラメータを補正することを特徴とするEGR制御装置。 - 請求項2に記載のEGR制御装置において、
前記制御手段は、
前記EGRガスの流量をゼロにする必要が生じた場合に、前記エンジンの運転状態に応じて、前記ゼロ流量範囲の閉側の境界値をゼロ流量範囲下限値として算出するとともに、前記ゼロ流量範囲の開側の境界値をゼロ流量範囲上限値として算出し、
前記EGR流路の開度の実値が、前記ゼロ流量範囲下限値と前記ゼロ流量範囲上限値との間で推移する範囲で、前記指令値を算出する際に用いる演算パラメータを補正することを特徴とするEGR制御装置。 - エンジンの吸気側に還流されるEGRガスの流量を制御するEGR制御装置において、
EGRガスが通過するEGR流路に配置され、回動することで前記EGR流路の開度を調節するとともに、前記EGRガスの流量が実質的に最大になる開度範囲であって開度全開を含む最大流量範囲を、前記エンジンの運転状態に応じて形成する弁体と、
前記弁体に駆動力を与えて回動させるアクチュエータと、
前記エンジンの運転状態に応じて前記EGR流路の開度の目標値を算出するとともに、前記EGR流路の開度の実値と前記目標値との偏差に応じて、前記アクチュエータに与える指令値を算出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記EGRガスの流量を最大にする必要が生じた場合に、前記EGR流路の開度の実値を、前記最大流量範囲に含まれる開度範囲であって開度全開よりも開側の開度範囲であるオーバーターン側最大流量範囲に移行させることを特徴とするEGR制御装置。 - 請求項9に記載のEGR制御装置において、
前記制御手段は、前記EGR流路の開度の実値を前記オーバーターン側最大流量範囲に移行させた後に、前記EGR流路の開度の実値を、前記最大流量範囲に含まれる開度範囲であって開度全開よりも閉側の開度範囲である実用域側最大流量範囲に移行させることを特徴とするEGR制御装置。
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