JP7304181B2 - Ｅｇｒ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気を吸気側に再循環させるＥＧＲ装置に関する。
自動車等に搭載されるエンジンにおいて、燃焼状態の制御やポンピングロスの抑制を図るため、排気を吸気側に還流させる排気再循環（ＥＧＲ）を行うことが知られている。
このようなＥＧＲを行うＥＧＲ装置において、環流される排気流量（ＥＧＲ量）は、例えば、ステッピングモータ等のアクチュエータを用いて開度制御されるＥＧＲバルブによって、実ＥＧＲ率が所定の目標ＥＧＲ率に近づくよう制御される。
このようなＥＧＲを行うＥＧＲ装置において、環流される排気流量（ＥＧＲ量）は、例えば、ステッピングモータ等のアクチュエータを用いて開度制御されるＥＧＲバルブによって、実ＥＧＲ率が所定の目標ＥＧＲ率に近づくよう制御される。
ステッピングモータを用いたＥＧＲバルブの駆動制御に関する従来技術として、例えば特許文献１には、ＥＧＲバルブの前側圧力と後側圧力との圧力差を前後差圧として求め、前後差圧が所定の基準値より大きい場合は、全閉状態からの開弁初期において、ステッピングモータを通常の値より低い駆動周波数で通電制御することが記載されている。
特許文献２には、ＥＧＲバルブの上流、下流間における差圧が小さいときほど、駆動制御の応答性を高めるためステッピングモータの駆動周波数を高くすることが記載されている。
特許文献２には、ＥＧＲバルブの上流、下流間における差圧が小さいときほど、駆動制御の応答性を高めるためステッピングモータの駆動周波数を高くすることが記載されている。
ステッピングモータにより駆動されるＥＧＲバルブにおいて、上述したように、ＥＧＲバルブの開弁初期や、前後差圧が大きくＥＧＲバルブの駆動に大きなトルクを必要とする場合に、ステッピングモータの駆動周波数を低くしてトルクを確保するとともに、それ以外の場合には駆動周波数を高くしてＥＧＲバルブの駆動速度を向上し、ＥＧＲ制御の応答性を確保することが知られている。
しかし、ＥＧＲバルブに対して加振力として作用する排気脈動の周波数や、ＥＧＲバルブの可動部分の振動周波数（共振周波数）と、ステッピングモータの駆動周波数が一致または隣接すると、ステッピングモータにおいて入力パルスへの同期が損なわれ、ロータの実位置が駆動指示値から外れた状態で安定する脱調の原因となることを本発明の発明者は発見した。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、ステッピングモータの脱調を防止しつつＥＧＲバルブの駆動を高速化したＥＧＲ装置を提供することである。
しかし、ＥＧＲバルブに対して加振力として作用する排気脈動の周波数や、ＥＧＲバルブの可動部分の振動周波数（共振周波数）と、ステッピングモータの駆動周波数が一致または隣接すると、ステッピングモータにおいて入力パルスへの同期が損なわれ、ロータの実位置が駆動指示値から外れた状態で安定する脱調の原因となることを本発明の発明者は発見した。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、ステッピングモータの脱調を防止しつつＥＧＲバルブの駆動を高速化したＥＧＲ装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンの排気流路から吸気流路へ排気を搬送するＥＧＲ流路と、前記ＥＧＲ流路に設けられたＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲバルブを開閉駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータに駆動用電力を与えるモータ駆動部と、前記ＥＧＲバルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリングとを備えるＥＧＲ装置であって、前記エンジンの出力軸回転速度を検出する速度検出部と、前記ＥＧＲバルブの開度を推定する開度推定部とを備え、前記モータ駆動部は、前記速度検出部が検出した前記出力軸回転速度、及び、前記開度推定部が推定した前記開度の変化に応じて前記ステッピングモータの駆動周波数を変化させ、前記駆動周波数は、前記ＥＧＲバルブの可動部の振動周波数から所定量以上ずらした範囲内に設定されることを特徴とするＥＧＲ装置である。
ＥＧＲバルブに対して加振力として作用する排気の差圧脈動の周波数は、エンジンの出力軸回転速度（いわゆるエンジン回転数）に比例して増加する。
また、ＥＧＲバルブの振動周波数は、開度（弁体の変位量）の変化に伴うリターンスプリングの反力や、弁体に作用する排気差圧の変化に応じて変化する。
本発明によれば、出力軸回転速度及び開度の変化に応じてステッピングモータの駆動周波数を変化させることにより、ステッピングモータの駆動周波数が排気の差圧脈動の周波数及びＥＧＲバルブの振動周波数からずれるように設定し、ステッピングモータの脱調を防止することができる。
また、脱調が生じない駆動周波数の範囲内において、駆動周波数を高くすることが可能であり、ＥＧＲバルブの駆動を高速化することができる。
また、前記駆動周波数は、前記ＥＧＲバルブの可動部の振動周波数から所定量以上ずらした範囲内に設定されることにより、ＥＧＲバルブの可動部の共振を確実に防止して、ステッピングモータの脱調をより確実に防止することができる。
請求項１に係る発明は、エンジンの排気流路から吸気流路へ排気を搬送するＥＧＲ流路と、前記ＥＧＲ流路に設けられたＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲバルブを開閉駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータに駆動用電力を与えるモータ駆動部と、前記ＥＧＲバルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリングとを備えるＥＧＲ装置であって、前記エンジンの出力軸回転速度を検出する速度検出部と、前記ＥＧＲバルブの開度を推定する開度推定部とを備え、前記モータ駆動部は、前記速度検出部が検出した前記出力軸回転速度、及び、前記開度推定部が推定した前記開度の変化に応じて前記ステッピングモータの駆動周波数を変化させ、前記駆動周波数は、前記ＥＧＲバルブの可動部の振動周波数から所定量以上ずらした範囲内に設定されることを特徴とするＥＧＲ装置である。
ＥＧＲバルブに対して加振力として作用する排気の差圧脈動の周波数は、エンジンの出力軸回転速度（いわゆるエンジン回転数）に比例して増加する。
また、ＥＧＲバルブの振動周波数は、開度（弁体の変位量）の変化に伴うリターンスプリングの反力や、弁体に作用する排気差圧の変化に応じて変化する。
本発明によれば、出力軸回転速度及び開度の変化に応じてステッピングモータの駆動周波数を変化させることにより、ステッピングモータの駆動周波数が排気の差圧脈動の周波数及びＥＧＲバルブの振動周波数からずれるように設定し、ステッピングモータの脱調を防止することができる。
また、脱調が生じない駆動周波数の範囲内において、駆動周波数を高くすることが可能であり、ＥＧＲバルブの駆動を高速化することができる。
また、前記駆動周波数は、前記ＥＧＲバルブの可動部の振動周波数から所定量以上ずらした範囲内に設定されることにより、ＥＧＲバルブの可動部の共振を確実に防止して、ステッピングモータの脱調をより確実に防止することができる。
請求項２に係る発明は、前記ＥＧＲバルブへのスート堆積量を推定するスート堆積量推定部を備え、前記モータ駆動部は、前記スート堆積量推定部が推定した前記スート堆積量の増加に応じて、前記駆動周波数を低下方向に補正することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置である。
これによれば、エンジンの運転に伴う経時変化により、ＥＧＲバルブに排気中の粒子状
物質であるスートが堆積して重量が増加し、ＥＧＲバルブの振動周波数が低下した場合であっても、確実にステッピングモータの脱調を防止することができる。
これによれば、エンジンの運転に伴う経時変化により、ＥＧＲバルブに排気中の粒子状
物質であるスートが堆積して重量が増加し、ＥＧＲバルブの振動周波数が低下した場合であっても、確実にステッピングモータの脱調を防止することができる。
請求項３に係る発明は、前記ＥＧＲバルブの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出部を備え、前記モータ駆動部は、前記差圧検出部が検出した差圧脈動の周波数分布に応じて、前記駆動周波数を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＥＧＲ装置である。
これによれば、例えば各気筒の排気流路長のばらつき等に起因して、差圧脈動の周波数分布が変化した場合であっても、差圧脈動による加振周波数と干渉しないよう駆動周波数を補正することによって、上述した効果を確実に得ることができる。
これによれば、例えば各気筒の排気流路長のばらつき等に起因して、差圧脈動の周波数分布が変化した場合であっても、差圧脈動による加振周波数と干渉しないよう駆動周波数を補正することによって、上述した効果を確実に得ることができる。
以上説明したように、本発明によれば、ステッピングモータの脱調を防止しつつＥＧＲバルブの駆動を高速化したＥＧＲ装置を提供することができる。
以下、本発明を適用したＥＧＲ装置の実施形態について説明する。
実施形態のＥＧＲ装置は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載される水平対向４気筒のガソリン直噴エンジンに設けられるものである。
実施形態のＥＧＲ装置は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載される水平対向４気筒のガソリン直噴エンジンに設けられるものである。
図１は、実施形態のＥＧＲ装置を有するエンジンの構成を模式的に示す図である。
エンジン１は、クランクシャフト１０、シリンダブロック２０（２０Ｒ，２０Ｌ）、シリンダヘッド３０（３０Ｒ，３０Ｌ）、インテークシステム４０、エキゾーストシステム５０、ＥＧＲ装置６０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００等を有して構成されている。
エンジン１は、クランクシャフト１０、シリンダブロック２０（２０Ｒ，２０Ｌ）、シリンダヘッド３０（３０Ｒ，３０Ｌ）、インテークシステム４０、エキゾーストシステム５０、ＥＧＲ装置６０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００等を有して構成されている。
クランクシャフト１０は、エンジン１の出力軸となる回転軸である。
クランクシャフト１０の一方の端部には、図示しない変速機等の動力伝達機構が接続されている。
クランクシャフト１０には、回転軸から偏心して配置されたクランクピンが形成されている。
クランクピンには、図示しないコネクティングロッドを介してピストンが連結されている。
クランクシャフト１０の端部には、クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサ１１が設けられている。
クランク角センサ１１の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサ１１の出力に基づいて、エンジン回転数（クランクシャフト回転速度）を算出する。
クランクシャフト１０の一方の端部には、図示しない変速機等の動力伝達機構が接続されている。
クランクシャフト１０には、回転軸から偏心して配置されたクランクピンが形成されている。
クランクピンには、図示しないコネクティングロッドを介してピストンが連結されている。
クランクシャフト１０の端部には、クランクシャフトの角度位置を検出するクランク角センサ１１が設けられている。
クランク角センサ１１の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサ１１の出力に基づいて、エンジン回転数（クランクシャフト回転速度）を算出する。
シリンダブロック２０は、クランクシャフト１０を、車体に縦置き搭載する場合における左右方向から挟みこむように、右側シリンダブロック２０Ｒ、左側シリンダブロック２０Ｌからなる二分割として構成されている。
シリンダブロック２０の中央部には、クランクケース部が設けられている。
クランクケース部は、クランクシャフト１０を収容する空間部である。
クランクケース部には、クランクシャフト１０のジャーナル部を回転可能に支持するメインベアリングが設けられている。
クランクケース部を挟んで左右に配置される右側シリンダブロック２０Ｒ、左側シリンダブロック２０Ｌの内部には、ピストンが挿入され内部で往復するシリンダが例えば２気筒ずつ（４気筒の場合）形成されている。
シリンダブロック２０の中央部には、クランクケース部が設けられている。
クランクケース部は、クランクシャフト１０を収容する空間部である。
クランクケース部には、クランクシャフト１０のジャーナル部を回転可能に支持するメインベアリングが設けられている。
クランクケース部を挟んで左右に配置される右側シリンダブロック２０Ｒ、左側シリンダブロック２０Ｌの内部には、ピストンが挿入され内部で往復するシリンダが例えば２気筒ずつ（４気筒の場合）形成されている。
シリンダブロック２０には、ノックセンサ２１が設けられている。
ノックセンサ２１は、シリンダブロック２０の振動に応じた出力電圧を発生する圧電素子を有する。
エンジン制御ユニット１００は、ノッキング発生時に特有のノックセンサ２１の出力波形に基づいて、ノッキングの有無を検出可能となっている。
ノックセンサ２１は、シリンダブロック２０の振動に応じた出力電圧を発生する圧電素子を有する。
エンジン制御ユニット１００は、ノッキング発生時に特有のノックセンサ２１の出力波形に基づいて、ノッキングの有無を検出可能となっている。
シリンダヘッド３０（右側シリンダヘッド３０Ｒ、左側シリンダヘッド３０Ｌ）は、シリンダブロック２０のクランクシャフト１０とは反対側の端部（左右端部）にそれぞれ設けられている。
シリンダヘッド３０は、燃焼室３１、点火プラグ３２、吸気ポート３３、排気ポート３４、吸気バルブ３５、排気バルブ３６、吸気カムシャフト３７、排気カムシャフト３８、インジェクタ３９等を備えて構成されている。
燃焼室３１は、シリンダヘッド３０のピストン冠面と対向する箇所を、例えばペントルーフ状に凹ませて形成されている。
点火プラグ３２は、エンジン制御ユニット１００からの点火信号に応じてスパークを発生し、混合気に点火するものである。
点火プラグ３２は、燃焼室３１の中央に設けられている。
シリンダヘッド３０は、燃焼室３１、点火プラグ３２、吸気ポート３３、排気ポート３４、吸気バルブ３５、排気バルブ３６、吸気カムシャフト３７、排気カムシャフト３８、インジェクタ３９等を備えて構成されている。
燃焼室３１は、シリンダヘッド３０のピストン冠面と対向する箇所を、例えばペントルーフ状に凹ませて形成されている。
点火プラグ３２は、エンジン制御ユニット１００からの点火信号に応じてスパークを発生し、混合気に点火するものである。
点火プラグ３２は、燃焼室３１の中央に設けられている。
吸気ポート３３は、燃焼用空気（新気）を燃焼室３１に導入する流路である。
排気ポート３４は、燃焼室３１から既燃ガス（排気）を排出する流路である。
吸気バルブ３５、排気バルブ３６は、吸気ポート３３、排気ポート３４を所定のバルブタイミングで開閉するものである。
吸気バルブ３５、排気バルブ３６は、各気筒に例えば２本ずつ設けられる。
吸気バルブ３５、排気バルブ３６は、クランクシャフト１０の１／２の回転数で同期して回転する吸気カムシャフト３７、排気カムシャフト３８によって開閉される。
吸気カムシャフト３７、排気カムシャフト３８のカムスプロケット部には、各カムシャフトの位相を進角・遅角させて各バルブの開弁時期、閉弁時期を変化させる図示しないバルブタイミング可変機構が設けられている。
インジェクタ３９は、エンジン制御ユニット１００が発する開弁信号に応じて、燃焼室３１内に燃料を噴射して混合気を形成するものである。
インジェクタ３９は、燃料を噴射するノズル部が、燃焼室３１の内面における吸気ポート３３側の領域からシリンダ内に露出するよう設けられている。
排気ポート３４は、燃焼室３１から既燃ガス（排気）を排出する流路である。
吸気バルブ３５、排気バルブ３６は、吸気ポート３３、排気ポート３４を所定のバルブタイミングで開閉するものである。
吸気バルブ３５、排気バルブ３６は、各気筒に例えば２本ずつ設けられる。
吸気バルブ３５、排気バルブ３６は、クランクシャフト１０の１／２の回転数で同期して回転する吸気カムシャフト３７、排気カムシャフト３８によって開閉される。
吸気カムシャフト３７、排気カムシャフト３８のカムスプロケット部には、各カムシャフトの位相を進角・遅角させて各バルブの開弁時期、閉弁時期を変化させる図示しないバルブタイミング可変機構が設けられている。
インジェクタ３９は、エンジン制御ユニット１００が発する開弁信号に応じて、燃焼室３１内に燃料を噴射して混合気を形成するものである。
インジェクタ３９は、燃料を噴射するノズル部が、燃焼室３１の内面における吸気ポート３３側の領域からシリンダ内に露出するよう設けられている。
インテークシステム４０は、空気を導入して吸気ポート３３に導入するものである。
インテークシステム４０は、インテークダクト４１、チャンバ４２、エアクリーナ４３、エアフローメータ４４、スロットルバルブ４５、インテークマニホールド４６、吸気圧センサ４７等を備えて構成されている。
インテークシステム４０は、インテークダクト４１、チャンバ４２、エアクリーナ４３、エアフローメータ４４、スロットルバルブ４５、インテークマニホールド４６、吸気圧センサ４７等を備えて構成されている。
インテークダクト４１は、外気を導入して吸気ポート３３に導入する流路である。
チャンバ４２は、インテークダクト４１の入口部近傍に連通して設けられた空間部である。
エアクリーナ４３は、空気を濾過してダスト等を取り除くものである。
エアクリーナ４３は、インテークダクト４１におけるチャンバ４２との連通箇所の下流側に設けられている。
エアフローメータ４４は、インテークダクト４１内を通過する空気流量を計測するものである。
エアフローメータ４４は、エアクリーナ４３の出口近傍に設けられている。
エアフローメータ４４の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
チャンバ４２は、インテークダクト４１の入口部近傍に連通して設けられた空間部である。
エアクリーナ４３は、空気を濾過してダスト等を取り除くものである。
エアクリーナ４３は、インテークダクト４１におけるチャンバ４２との連通箇所の下流側に設けられている。
エアフローメータ４４は、インテークダクト４１内を通過する空気流量を計測するものである。
エアフローメータ４４は、エアクリーナ４３の出口近傍に設けられている。
エアフローメータ４４の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
スロットルバルブ４５は、空気の流量を調節してエンジン１の出力を制御するバタフライバルブである。
スロットルバルブ４５は、インテークダクト４１におけるインテークマニホールド４６との接続部近傍に設けられている。
スロットルバルブ４５は、エンジン制御ユニット１００がドライバ要求トルク等に応じて設定する目標スロットル開度に応じて、図示しない電動式のスロットルアクチュエータによって開閉駆動される。
また、スロットルバルブ４５には、その開度を検出するスロットルセンサが設けられ、その出力はエンジン制御ユニット１００に伝達される。
インテークマニホールド４６は、空気を各気筒の吸気ポート３３に分配する分岐管である。
インテークマニホールド４６は、スロットルバルブ４５の下流側に設けられている。
吸気圧センサ４７は、インテークマニホールド４６内の空気の圧力（吸気圧力）を検出するものである。
吸気圧センサ４７の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
スロットルバルブ４５は、インテークダクト４１におけるインテークマニホールド４６との接続部近傍に設けられている。
スロットルバルブ４５は、エンジン制御ユニット１００がドライバ要求トルク等に応じて設定する目標スロットル開度に応じて、図示しない電動式のスロットルアクチュエータによって開閉駆動される。
また、スロットルバルブ４５には、その開度を検出するスロットルセンサが設けられ、その出力はエンジン制御ユニット１００に伝達される。
インテークマニホールド４６は、空気を各気筒の吸気ポート３３に分配する分岐管である。
インテークマニホールド４６は、スロットルバルブ４５の下流側に設けられている。
吸気圧センサ４７は、インテークマニホールド４６内の空気の圧力（吸気圧力）を検出するものである。
吸気圧センサ４７の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
エキゾーストシステム５０は、排気ポート３４から排出された排気を外部に排出するものである。
エキゾーストシステム５０は、エキゾーストマニホールド５１、エキゾーストパイプ５２、フロント触媒５３、リア触媒５４、サイレンサ５５、空燃比センサ５６、リアＯ２センサ５７等を有して構成されている。
エキゾーストシステム５０は、エキゾーストマニホールド５１、エキゾーストパイプ５２、フロント触媒５３、リア触媒５４、サイレンサ５５、空燃比センサ５６、リアＯ２センサ５７等を有して構成されている。
エキゾーストマニホールド５１は、各気筒の排気ポート３４から出た排気を集合させる集合管である。
エキゾーストパイプ５２は、エキゾーストマニホールド５１から出た排気を外部に排出する管路である。
フロント触媒５３、リア触媒５４は、エキゾーストパイプ５２の中間部分に設けられ、排気中のＨＣ、ＮＯＸ、ＣＯ等を浄化する三元触媒をそれぞれ備えている。
フロント触媒５３は、エキゾーストマニホールド５１の出口に隣接して設けられ、リア触媒５４は、フロント触媒の出口側に設けられている。
サイレンサ５５は、排気の音響エネルギを低減するものである。
サイレンサ５５は、エキゾーストパイプ５２の出口近傍に設けられている。
エキゾーストパイプ５２は、エキゾーストマニホールド５１から出た排気を外部に排出する管路である。
フロント触媒５３、リア触媒５４は、エキゾーストパイプ５２の中間部分に設けられ、排気中のＨＣ、ＮＯＸ、ＣＯ等を浄化する三元触媒をそれぞれ備えている。
フロント触媒５３は、エキゾーストマニホールド５１の出口に隣接して設けられ、リア触媒５４は、フロント触媒の出口側に設けられている。
サイレンサ５５は、排気の音響エネルギを低減するものである。
サイレンサ５５は、エキゾーストパイプ５２の出口近傍に設けられている。
空燃比センサ５６は、エキゾーストマニホールド５１の出口と、フロント触媒５３の入口との間に設けられている。
リアＯ２センサ５７は、フロント触媒５３の出口と、リア触媒５４の入口との間に設けられている。
空燃比センサ５６、リアＯ２センサ５７は、ともに排気中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生することによって、排気中の酸素量を検出するものである。
空燃比センサ５６は、リアＯ２センサ５７に対してより広範囲の空燃比における酸素濃度を検出可能なリニア出力センサとなっている。
空燃比センサ５６、リアＯ２センサ５７の出力は、ともにエンジン制御ユニット１００に伝達される。
リアＯ２センサ５７は、フロント触媒５３の出口と、リア触媒５４の入口との間に設けられている。
空燃比センサ５６、リアＯ２センサ５７は、ともに排気中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生することによって、排気中の酸素量を検出するものである。
空燃比センサ５６は、リアＯ２センサ５７に対してより広範囲の空燃比における酸素濃度を検出可能なリニア出力センサとなっている。
空燃比センサ５６、リアＯ２センサ５７の出力は、ともにエンジン制御ユニット１００に伝達される。
ＥＧＲ装置６０は、エキゾーストマニホールド５１から、排気の一部をＥＧＲガスとしてインテークマニホールド４６内に導入する排気再循環（ＥＧＲ）を行うものである。
ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ流路６１、ＥＧＲクーラ６２、ＥＧＲバルブ６３等を備えている。
ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ流路６１、ＥＧＲクーラ６２、ＥＧＲバルブ６３等を備えている。
ＥＧＲ流路６１は、エキゾーストマニホールド５１から、インテークマニホールド４６に排気（ＥＧＲガス）を搬送する管路である。
ＥＧＲ流路６１は、差圧センサ６１ａを有する。
差圧センサ６１ａは、ＥＧＲ流路６１におけるＥＧＲバルブ６３の上流側と下流側との圧力差（差圧）を検出するものである。
差圧センサ６１ａの出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
ＥＧＲクーラ６２は、ＥＧＲ流路６１を流れる排気を、エンジン１の冷却水との熱交換によって冷却するものである。
ＥＧＲクーラ６２は、ＥＧＲ流路６１の途中に設けられている。
ＥＧＲバルブ６３は、ＥＧＲ流路６１内を通過する排気の流量を調節する調量弁である。
ＥＧＲバルブ６３は、ＥＧＲ流路６１におけるＥＧＲクーラ６２の下流側に設けられている。
ＥＧＲバルブ６３は、エンジン制御ユニット１００によって、所定の目標ＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量／吸気流量）に基づいて設定された開度マップを用いて開度を制御される。
ＥＧＲバルブ６３の構成については、後に詳しく説明する。
ＥＧＲ流路６１は、差圧センサ６１ａを有する。
差圧センサ６１ａは、ＥＧＲ流路６１におけるＥＧＲバルブ６３の上流側と下流側との圧力差（差圧）を検出するものである。
差圧センサ６１ａの出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
ＥＧＲクーラ６２は、ＥＧＲ流路６１を流れる排気を、エンジン１の冷却水との熱交換によって冷却するものである。
ＥＧＲクーラ６２は、ＥＧＲ流路６１の途中に設けられている。
ＥＧＲバルブ６３は、ＥＧＲ流路６１内を通過する排気の流量を調節する調量弁である。
ＥＧＲバルブ６３は、ＥＧＲ流路６１におけるＥＧＲクーラ６２の下流側に設けられている。
ＥＧＲバルブ６３は、エンジン制御ユニット１００によって、所定の目標ＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量／吸気流量）に基づいて設定された開度マップを用いて開度を制御される。
ＥＧＲバルブ６３の構成については、後に詳しく説明する。
エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、エンジン１、及び、その補機類を、統括的に制御するものである。
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を備えて構成されている。
また、エンジン制御ユニット１００には、ドライバによる図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ１０１が設けられている。
エンジン制御ユニット１００は、アクセルペダルセンサ１０１の出力等に基づいて、ドライバ要求トルクを設定する機能を備えている。
エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が実際に発生するトルクが、設定されたドライバ要求トルクに近づくよう、スロットルバルブ開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、バルブタイミング等を制御する。
また、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の運転状態や目標ＥＧＲ率に応じて、ＥＧＲバルブ６３を駆動するステッピングモータ６４０に所定の駆動周波数の駆動電力を与える機能を有する。
ステッピングモータ６４０は、エンジン制御ユニット１００からの指示に応じ、所定の駆動周波数のパルス状の電力を発生する図示しないドライバ回路を介して、駆動用電力を供給される。
エンジン制御ユニット１００は、ドライバ回路と協働して、本発明にいうＥＧＲ装置のモータ駆動部としての機能を有する。
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス、及び、これらを接続するバス等を備えて構成されている。
また、エンジン制御ユニット１００には、ドライバによる図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ１０１が設けられている。
エンジン制御ユニット１００は、アクセルペダルセンサ１０１の出力等に基づいて、ドライバ要求トルクを設定する機能を備えている。
エンジン制御ユニット１００は、エンジン１が実際に発生するトルクが、設定されたドライバ要求トルクに近づくよう、スロットルバルブ開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、バルブタイミング等を制御する。
また、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の運転状態や目標ＥＧＲ率に応じて、ＥＧＲバルブ６３を駆動するステッピングモータ６４０に所定の駆動周波数の駆動電力を与える機能を有する。
ステッピングモータ６４０は、エンジン制御ユニット１００からの指示に応じ、所定の駆動周波数のパルス状の電力を発生する図示しないドライバ回路を介して、駆動用電力を供給される。
エンジン制御ユニット１００は、ドライバ回路と協働して、本発明にいうＥＧＲ装置のモータ駆動部としての機能を有する。
図２は、実施形態のＥＧＲ装置のＥＧＲバルブの構成を示す図である。
ＥＧＲバルブ６３は、バルブボディ６３１、バルブシート６３２、弁体６３３、バルブステム６３４、スクリュ部６３５、リターンスプリング６３６、ステッピングモータ６４０等を有して構成されている。
ＥＧＲバルブ６３は、バルブボディ６３１、バルブシート６３２、弁体６３３、バルブステム６３４、スクリュ部６３５、リターンスプリング６３６、ステッピングモータ６４０等を有して構成されている。
バルブボディ６３１は、ＥＧＲバルブ６３の本体部を構成する部材である。
バルブボディ６３１の内部には、排気が通過する流路が形成されている。
バルブシート６３２は、バルブボディ６３１の流路内に設けられ、ＥＧＲバルブ６３の閉弁時に弁体６３３の外周縁部と当接し、流路を閉塞する環状の部材である。
バルブボディ６３１の内部には、排気が通過する流路が形成されている。
バルブシート６３２は、バルブボディ６３１の流路内に設けられ、ＥＧＲバルブ６３の閉弁時に弁体６３３の外周縁部と当接し、流路を閉塞する環状の部材である。
弁体６３３は、円盤状（傘状）に形成された本体部を有するポペットバルブである。
弁体６３３は、バルブステム６３４とともに、外周縁部がバルブシート６３２と密着した閉弁位置と、バルブシート６３２から離間して排気を通過させる開弁位置との間で、所定のストロークにわたって移動可能となっている。
バルブステム６３４は、弁体６３３の中心部からステッピングモータ６４０側へ突出した軸状の部分である。
バルブステム６３４は、バルブボディ６３１により軸方向に相対変位可能に支持されている。
バルブステム６３４の弁体６３３側とは反対側の端部は、排気流路から外側へ突出して配置され、端部近傍にはスクリュ部６３５が形成されている。
スクリュ部６３５は、ステッピングモータ６４０のロータ６４３の内径側に形成されたナット部と協働して弁体６３３を開閉方向に駆動するリードスクリュ機構を構成する。
弁体６３３は、ステータ６４２に対するロータ６４３の回転に応じて、バルブステム６３４及びスクリュ部６３５の軸方向に沿ってバルブボディ６３１に対して並進方向に相対変位する。
リターンスプリング６３６は、弁体６３３を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばねである。
リターンスプリング６３６は、ステッピングモータ６４０への通電が途絶した場合に、ＥＧＲバルブ６３を閉塞する機能を有する。
弁体６３３は、バルブステム６３４とともに、外周縁部がバルブシート６３２と密着した閉弁位置と、バルブシート６３２から離間して排気を通過させる開弁位置との間で、所定のストロークにわたって移動可能となっている。
バルブステム６３４は、弁体６３３の中心部からステッピングモータ６４０側へ突出した軸状の部分である。
バルブステム６３４は、バルブボディ６３１により軸方向に相対変位可能に支持されている。
バルブステム６３４の弁体６３３側とは反対側の端部は、排気流路から外側へ突出して配置され、端部近傍にはスクリュ部６３５が形成されている。
スクリュ部６３５は、ステッピングモータ６４０のロータ６４３の内径側に形成されたナット部と協働して弁体６３３を開閉方向に駆動するリードスクリュ機構を構成する。
弁体６３３は、ステータ６４２に対するロータ６４３の回転に応じて、バルブステム６３４及びスクリュ部６３５の軸方向に沿ってバルブボディ６３１に対して並進方向に相対変位する。
リターンスプリング６３６は、弁体６３３を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばねである。
リターンスプリング６３６は、ステッピングモータ６４０への通電が途絶した場合に、ＥＧＲバルブ６３を閉塞する機能を有する。
ステッピングモータ６４０は、ハウジング６４１、ステータ６４２、ロータ６４３、コネクタ６４４等を有して構成されている。
ハウジング６４１は、ステータ６４２、ロータ６４３等を収容する筐体であって、バルブボディ６３１におけるスクリュ部６３５側の端部に取り付けられている。
ステータ６４２は、ハウジング６４１の内周面に沿って環状に配置された複数のコイルを有する。
ロータ６４３は、ステータ６４２の内径側に挿入される円筒状の部材であって、ベアリングによって、ハウジング６４１に対してスクリュ部６３５と同心の回転軸回りに回転可能に支持されている。
ロータ６４３は、外周面がコイルの内周面と間隔を隔てて対向し、周方向に沿って交互にＮ極、Ｓ極に着磁された磁性体を有する。
ステッピングモータ６４０は、ステータ６４２のコイルに所定の駆動周波数の電力を通電することにより、ロータ６４３が所定の指示ステップ数に相当する角度だけ回転するよう構成されている。
コネクタ６４４は、ハウジング６４１の一部から突出して設けられ、ステータ６４２のコイルに電力を供給する配線が接続される部分である。
ハウジング６４１は、ステータ６４２、ロータ６４３等を収容する筐体であって、バルブボディ６３１におけるスクリュ部６３５側の端部に取り付けられている。
ステータ６４２は、ハウジング６４１の内周面に沿って環状に配置された複数のコイルを有する。
ロータ６４３は、ステータ６４２の内径側に挿入される円筒状の部材であって、ベアリングによって、ハウジング６４１に対してスクリュ部６３５と同心の回転軸回りに回転可能に支持されている。
ロータ６４３は、外周面がコイルの内周面と間隔を隔てて対向し、周方向に沿って交互にＮ極、Ｓ極に着磁された磁性体を有する。
ステッピングモータ６４０は、ステータ６４２のコイルに所定の駆動周波数の電力を通電することにより、ロータ６４３が所定の指示ステップ数に相当する角度だけ回転するよう構成されている。
コネクタ６４４は、ハウジング６４１の一部から突出して設けられ、ステータ６４２のコイルに電力を供給する配線が接続される部分である。
以下、実施形態のＥＧＲ装置の動作について説明する。
実施形態のＥＧＲ装置は、以下説明する駆動周波数マップを用いて、ステッピングモータ６４０の駆動周波数を可変させる機能を備えている。
図３は、実施形態のＥＧＲ装置における駆動周波数マップの一例を示す模式図である。
図４は、実施形態のＥＧＲ装置における所定のエンジン回転数時のＥＧＲバルブ開度と駆動周波数との関係を示す図である。
実施形態のＥＧＲ装置は、以下説明する駆動周波数マップを用いて、ステッピングモータ６４０の駆動周波数を可変させる機能を備えている。
図３は、実施形態のＥＧＲ装置における駆動周波数マップの一例を示す模式図である。
図４は、実施形態のＥＧＲ装置における所定のエンジン回転数時のＥＧＲバルブ開度と駆動周波数との関係を示す図である。
図３に示すように、駆動周波数マップは、現在のＥＧＲバルブ６３の開度（ストローク）、及び、エンジン回転数（出力軸回転速度）に応じて、適用すべき駆動周波数ｆｄが読みだされるよう構成されている。
図４は、図３に示す駆動周波数マップから、ある特定のエンジン回転数におけるバルブ開度と駆動周波数との相関を切り出したものである。
図４において、横軸はバルブ開度を示し、縦軸は駆動周波数を示している。
図４は、図３に示す駆動周波数マップから、ある特定のエンジン回転数におけるバルブ開度と駆動周波数との相関を切り出したものである。
図４において、横軸はバルブ開度を示し、縦軸は駆動周波数を示している。
実施形態において、駆動周波数マップは、駆動周波数ｆｄがＥＧＲバルブ６３の可動部（ロータ６４３，弁体６３３等）の振動周波数（固有振動数）、及び、ＥＧＲバルブ６３の前後差圧の圧力脈動の基本波成分の周波数ｆｇを避けるよう設定されている。
ＥＧＲバルブ６３の振動周波数は、ステッピングモータ６４０のロータ６４３等の可動部質量、弁体６３３に作用する排気の差圧荷重、リターンスプリング６３６のばね反力に依存する。
弁体６３３に作用する差圧荷重は、例えばＥＧＲバルブ６３を全閉状態から開き始める場合に増大し、その後開度増加に伴って減少する傾向を有する。
このため、全閉近傍の領域においては、ステッピングモータ６４０のトルクを確保するため、駆動周波数ｆｄは、他の領域に対して低い周波数ｆ０に設定されている。
ここで駆動周波数を、このような低い値（例えば周波数ｆ０）で一定とした場合、ＥＧＲバルブ６３の駆動速度が遅くなり、ＥＧＲ制御の応答性が悪化してしまう。
また、駆動周波数を全閉時のＥＧＲバルブ６３の振動周波数（例えば全閉時においてはｆ１）以上で一定とした場合には、駆動周波数と振動周波数とが一致した際にＥＧＲバルブ６３の可動部分の共振が発生し、ステッピングモータ６４０の脱調が生ずることが懸念される。
そこで、本実施形態において、駆動周波数ｆｄは、ＥＧＲバルブ６３の開度の増加に応じて、ＥＧＲバルブ６３の振動周波数から所定量以上ずらした範囲内において増加するように設定されている。
例えば、この領域においては、駆動周波数ｆｄは、ＥＧＲバルブ６３の可動部の振動周波数から所定値だけ下方にオフセットした値とすることができる。
ＥＧＲバルブ６３の振動周波数は、ステッピングモータ６４０のロータ６４３等の可動部質量、弁体６３３に作用する排気の差圧荷重、リターンスプリング６３６のばね反力に依存する。
弁体６３３に作用する差圧荷重は、例えばＥＧＲバルブ６３を全閉状態から開き始める場合に増大し、その後開度増加に伴って減少する傾向を有する。
このため、全閉近傍の領域においては、ステッピングモータ６４０のトルクを確保するため、駆動周波数ｆｄは、他の領域に対して低い周波数ｆ０に設定されている。
ここで駆動周波数を、このような低い値（例えば周波数ｆ０）で一定とした場合、ＥＧＲバルブ６３の駆動速度が遅くなり、ＥＧＲ制御の応答性が悪化してしまう。
また、駆動周波数を全閉時のＥＧＲバルブ６３の振動周波数（例えば全閉時においてはｆ１）以上で一定とした場合には、駆動周波数と振動周波数とが一致した際にＥＧＲバルブ６３の可動部分の共振が発生し、ステッピングモータ６４０の脱調が生ずることが懸念される。
そこで、本実施形態において、駆動周波数ｆｄは、ＥＧＲバルブ６３の開度の増加に応じて、ＥＧＲバルブ６３の振動周波数から所定量以上ずらした範囲内において増加するように設定されている。
例えば、この領域においては、駆動周波数ｆｄは、ＥＧＲバルブ６３の可動部の振動周波数から所定値だけ下方にオフセットした値とすることができる。
また、弁体６３３に加振力として作用するＥＧＲバルブ６３の前後の差圧脈動の基本波周波数は、エンジン１の回転数Ｎｅ（クランクシャフト１０の回転速度）と比例して増加する。
駆動周波数マップは、駆動周波数ｆｄが差圧脈動の基本波周波数から所定量以上ずれるよう設定され、駆動周波数ｆｄにはエンジン回転数に応じた上限値ｆｌが設定される。
上限値ｆｌは、例えば、エンジン１の回転数上昇と比例して増加する構成とすることができる。
以上説明した駆動周波数マップは、例えば、エンジン１の実機を用いた実験や、数値シミュレーション結果等を利用して生成することができる。
駆動周波数マップは、駆動周波数ｆｄが差圧脈動の基本波周波数から所定量以上ずれるよう設定され、駆動周波数ｆｄにはエンジン回転数に応じた上限値ｆｌが設定される。
上限値ｆｌは、例えば、エンジン１の回転数上昇と比例して増加する構成とすることができる。
以上説明した駆動周波数マップは、例えば、エンジン１の実機を用いた実験や、数値シミュレーション結果等を利用して生成することができる。
図５は、実施形態のＥＧＲ装置におけるＥＧＲバルブ駆動時の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：ＥＧＲバルブ駆動要求判断＞
エンジン制御ユニット１００は、ＥＧＲ制御においてＥＧＲバルブ６３の開度を変化させる駆動要求があるか否か判別する。
駆動要求がある場合はステップＳ０２に進み、その他の場合は一連の処理を終了（リターン）する。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：ＥＧＲバルブ駆動要求判断＞
エンジン制御ユニット１００は、ＥＧＲ制御においてＥＧＲバルブ６３の開度を変化させる駆動要求があるか否か判別する。
駆動要求がある場合はステップＳ０２に進み、その他の場合は一連の処理を終了（リターン）する。
＜ステップＳ０２：エンジン回転数取得＞
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサ１１の出力に基づいて、エンジン回転数（クランクシャフト１０の回転速度）に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ０３に進む。
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサ１１の出力に基づいて、エンジン回転数（クランクシャフト１０の回転速度）に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ０３に進む。
＜ステップＳ０３：ＥＧＲバルブ開度取得＞
エンジン制御ユニット１００は、現在のＥＧＲバルブ６３の開度（弁体６３３等の変位量）に関する情報を取得する。
ＥＧＲバルブ６３の開度は、全閉状態においてステッピングモータ６４０のゼロ点学習を行った後、脱調が発生していない場合には、エンジン制御ユニット１００から指令されたステップ数（ＥＧＲ制御における目標開度に読み替えることも可能）に応じて推定することが可能である。
エンジン制御ユニット１００は、本発明にいう開度推定部として機能する。
その後、ステップＳ０４に進む。
エンジン制御ユニット１００は、現在のＥＧＲバルブ６３の開度（弁体６３３等の変位量）に関する情報を取得する。
ＥＧＲバルブ６３の開度は、全閉状態においてステッピングモータ６４０のゼロ点学習を行った後、脱調が発生していない場合には、エンジン制御ユニット１００から指令されたステップ数（ＥＧＲ制御における目標開度に読み替えることも可能）に応じて推定することが可能である。
エンジン制御ユニット１００は、本発明にいう開度推定部として機能する。
その後、ステップＳ０４に進む。
＜ステップＳ０４：排気差圧補正要否判断＞
エンジン制御ユニット１００は、差圧センサ６１ａの出力に基づいて、ＥＧＲバルブ６３の前後差圧の脈動を検出する。
例えば、エンジン１の排気流路長等に気筒間で個体差（ばらつき）がある場合には、ばらつきの増大に応じて、差圧脈動により弁体６３３に作用する加振力の周波数分布が広帯域化する。
エンジン制御ユニット１００は、差圧センサ６１ａが検出した差圧脈動において、周波数分布の広帯域化が認められる場合には、ステップＳ０５に進み、その他の場合はステップＳ０６に進む。
エンジン制御ユニット１００は、差圧センサ６１ａの出力に基づいて、ＥＧＲバルブ６３の前後差圧の脈動を検出する。
例えば、エンジン１の排気流路長等に気筒間で個体差（ばらつき）がある場合には、ばらつきの増大に応じて、差圧脈動により弁体６３３に作用する加振力の周波数分布が広帯域化する。
エンジン制御ユニット１００は、差圧センサ６１ａが検出した差圧脈動において、周波数分布の広帯域化が認められる場合には、ステップＳ０５に進み、その他の場合はステップＳ０６に進む。
＜ステップＳ０５：排気差圧補正＞
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０４で検出された差圧脈動において、周波数分布の広帯域化が認められる場合には、ＥＧＲバルブ６３の共振を防止するマージンを拡大するため、駆動周波数マップにおける上限値ｆｌを下方に補正する排気差圧補正を行う。
その後、ステップＳ０６に進む。
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０４で検出された差圧脈動において、周波数分布の広帯域化が認められる場合には、ＥＧＲバルブ６３の共振を防止するマージンを拡大するため、駆動周波数マップにおける上限値ｆｌを下方に補正する排気差圧補正を行う。
その後、ステップＳ０６に進む。
＜ステップＳ０６：スート堆積補正要否判断＞
エンジン制御ユニット１００は、過去のエンジン１の運転状態履歴等に基づいて、弁体６３３等へのスート（煤）の堆積量を推定する。
エンジン制御ユニット１００は、本発明にいうスート堆積量推定部としての機能を有する。
推定されたスート堆積量が所定の閾値以上である場合は、ステップＳ０７に進み、その他の場合にはステップＳ０８に進む。
エンジン制御ユニット１００は、過去のエンジン１の運転状態履歴等に基づいて、弁体６３３等へのスート（煤）の堆積量を推定する。
エンジン制御ユニット１００は、本発明にいうスート堆積量推定部としての機能を有する。
推定されたスート堆積量が所定の閾値以上である場合は、ステップＳ０７に進み、その他の場合にはステップＳ０８に進む。
＜ステップＳ０７：スート堆積補正＞
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０６において求めたスート堆積量の増大に応じて、駆動周波数マップにおける駆動周波数ｆｄを下方に補正するスート体積補正を行う。
その後、ステップＳ０８に進む。
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０６において求めたスート堆積量の増大に応じて、駆動周波数マップにおける駆動周波数ｆｄを下方に補正するスート体積補正を行う。
その後、ステップＳ０８に進む。
＜ステップＳ０８：駆動周波数マップから駆動周波数設定＞
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０２で取得したエンジン回転数、及び、ステップＳ０３で取得したＥＧＲバルブ６３の開度を用いて、図３等に示す駆動周波数マップ（排気差圧補正、スート堆積補正が行われた場合は補正後のマップ）から駆動周波数ｆｄを設定する。
その後、ステップＳ０９に進む。
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０２で取得したエンジン回転数、及び、ステップＳ０３で取得したＥＧＲバルブ６３の開度を用いて、図３等に示す駆動周波数マップ（排気差圧補正、スート堆積補正が行われた場合は補正後のマップ）から駆動周波数ｆｄを設定する。
その後、ステップＳ０９に進む。
＜ステップＳ０９：ＥＧＲバルブ駆動＞
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０８において設定した駆動周波数ｆｄを用いて、ドライバ回路を介してＥＧＲバルブ６３のステッピングモータ６４０に駆動電力を供給し、ＥＧＲバルブ６３の開度が所定の目標開度となるようにステッピングモータ６４０を制御する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ０８において設定した駆動周波数ｆｄを用いて、ドライバ回路を介してＥＧＲバルブ６３のステッピングモータ６４０に駆動電力を供給し、ＥＧＲバルブ６３の開度が所定の目標開度となるようにステッピングモータ６４０を制御する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）エンジン回転数及びＥＧＲバルブ開度の変化に応じて、ステッピングモータ６４０の駆動周波数ｆｄを変化させることにより、ステッピングモータ６４０の駆動周波数ｆｄが排気の差圧脈動の周波数ｆｇ及びＥＧＲバルブ６３の振動周波数と干渉することを防止し、共振を回避してステッピングモータ６４０の脱調を防止することができる。
また、脱調が生じない範囲内において駆動周波数ｆｄを高くすることが可能であり、ＥＧＲバルブ６３の駆動を高速化することができる。
（２）推定されたスート堆積量に応じて駆動周波数ｆｄのマップ値を補正することにより、エンジン１の運転に伴う経時変化によってＥＧＲバルブ６３にスートが堆積して重量が増加し、ＥＧＲバルブ６３の可動部の振動周波数が低下した場合であっても、確実にステッピングモータ６４０の脱調を防止することができる。
（３）差圧センサ６１ａで検出した差圧脈動の周波数分布に応じて、ステッピングモータ６４０の駆動周波数ｆｄのマップ値を補正することにより、各気筒の排気流路長のばらつき等に起因して、差圧脈動の周波数分布が変化した場合であっても、加振周波数と一致しないよう駆動周波数ｆｄを補正することによって、上述した効果を確実に得ることができる。
（１）エンジン回転数及びＥＧＲバルブ開度の変化に応じて、ステッピングモータ６４０の駆動周波数ｆｄを変化させることにより、ステッピングモータ６４０の駆動周波数ｆｄが排気の差圧脈動の周波数ｆｇ及びＥＧＲバルブ６３の振動周波数と干渉することを防止し、共振を回避してステッピングモータ６４０の脱調を防止することができる。
また、脱調が生じない範囲内において駆動周波数ｆｄを高くすることが可能であり、ＥＧＲバルブ６３の駆動を高速化することができる。
（２）推定されたスート堆積量に応じて駆動周波数ｆｄのマップ値を補正することにより、エンジン１の運転に伴う経時変化によってＥＧＲバルブ６３にスートが堆積して重量が増加し、ＥＧＲバルブ６３の可動部の振動周波数が低下した場合であっても、確実にステッピングモータ６４０の脱調を防止することができる。
（３）差圧センサ６１ａで検出した差圧脈動の周波数分布に応じて、ステッピングモータ６４０の駆動周波数ｆｄのマップ値を補正することにより、各気筒の排気流路長のばらつき等に起因して、差圧脈動の周波数分布が変化した場合であっても、加振周波数と一致しないよう駆動周波数ｆｄを補正することによって、上述した効果を確実に得ることができる。
（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）実施形態におけるＥＧＲ装置及びエンジンの構成は一例であって、適宜変更することが可能である。
例えば、実施形態においてエンジンは直噴ガソリンエンジンであったが、本発明はこれに限らずポート噴射のガソリンエンジンや、ディーゼルエンジン等の他種の内燃機関のＥＧＲ装置にも適用することが可能である。
また、エンジンの気筒数やシリンダレイアウト、動弁駆動方式、過給機の有無なども特に限定されない。
（２）実施形態においては、ステッピングモータの駆動周波数を、ＥＧＲバルブの振動周波数及び排気の差圧脈動の周波数よりも低くなるように設定しているが、ステッピングモータの駆動トルクに余裕がある場合には、これらの周波数よりも駆動周波数が高くなるように設定してもよい。
（３）実施形態においては、ステッピングモータの駆動周波数が連続的に変化するようになっているが、ステップ状に変化させる構成としてもよい。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）実施形態におけるＥＧＲ装置及びエンジンの構成は一例であって、適宜変更することが可能である。
例えば、実施形態においてエンジンは直噴ガソリンエンジンであったが、本発明はこれに限らずポート噴射のガソリンエンジンや、ディーゼルエンジン等の他種の内燃機関のＥＧＲ装置にも適用することが可能である。
また、エンジンの気筒数やシリンダレイアウト、動弁駆動方式、過給機の有無なども特に限定されない。
（２）実施形態においては、ステッピングモータの駆動周波数を、ＥＧＲバルブの振動周波数及び排気の差圧脈動の周波数よりも低くなるように設定しているが、ステッピングモータの駆動トルクに余裕がある場合には、これらの周波数よりも駆動周波数が高くなるように設定してもよい。
（３）実施形態においては、ステッピングモータの駆動周波数が連続的に変化するようになっているが、ステップ状に変化させる構成としてもよい。
１ エンジン
１０ クランクシャフト １１ クランク角センサ
２０ シリンダブロック
２０Ｒ 右側シリンダブロック ２０Ｌ 左側シリンダブロック
２１ ノックセンサ
３０ シリンダヘッド
３０Ｒ 右側シリンダヘッド ３０Ｌ 左側シリンダヘッド
３１ 燃焼室
３２ 点火プラグ ３３ 吸気ポート
３４ 排気ポート ３５ 吸気バルブ
３６ 排気バルブ ３７ 吸気カムシャフト
３８ 排気カムシャフト ３９ インジェクタ
４０ インテークシステム ４１ インテークダクト
４２ チャンバ ４３ エアクリーナ
４４ エアフローメータ ４５ スロットルバルブ
４６ インテークマニホールド ４７ 吸気圧センサ
５０ エキゾーストシステム ５１ エキゾーストマニホールド
５２ エキゾーストパイプ ５３ フロント触媒
５４ リア触媒 ５５ サイレンサ
５６ 空燃比センサ ５７ リアＯ２センサ
６０ ＥＧＲ装置 ６１ ＥＧＲ流路
６１ａ 差圧センサ
６２ ＥＧＲクーラ ６３ ＥＧＲバルブ
１００ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
１０１ アクセルペダルセンサ
６３１ バルブボディ ６３２ バルブシート
６３３ 弁体 ６３４ バルブステム
６３５ スクリュ部 ６３６ リターンスプリング
６４０ ステッピングモータ ６４１ ハウジング
６４２ ステータ ６４３ ロータ
６４４ コネクタ
１０ クランクシャフト １１ クランク角センサ
２０ シリンダブロック
２０Ｒ 右側シリンダブロック ２０Ｌ 左側シリンダブロック
２１ ノックセンサ
３０ シリンダヘッド
３０Ｒ 右側シリンダヘッド ３０Ｌ 左側シリンダヘッド
３１ 燃焼室
３２ 点火プラグ ３３ 吸気ポート
３４ 排気ポート ３５ 吸気バルブ
３６ 排気バルブ ３７ 吸気カムシャフト
３８ 排気カムシャフト ３９ インジェクタ
４０ インテークシステム ４１ インテークダクト
４２ チャンバ ４３ エアクリーナ
４４ エアフローメータ ４５ スロットルバルブ
４６ インテークマニホールド ４７ 吸気圧センサ
５０ エキゾーストシステム ５１ エキゾーストマニホールド
５２ エキゾーストパイプ ５３ フロント触媒
５４ リア触媒 ５５ サイレンサ
５６ 空燃比センサ ５７ リアＯ２センサ
６０ ＥＧＲ装置 ６１ ＥＧＲ流路
６１ａ 差圧センサ
６２ ＥＧＲクーラ ６３ ＥＧＲバルブ
１００ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
１０１ アクセルペダルセンサ
６３１ バルブボディ ６３２ バルブシート
６３３ 弁体 ６３４ バルブステム
６３５ スクリュ部 ６３６ リターンスプリング
６４０ ステッピングモータ ６４１ ハウジング
６４２ ステータ ６４３ ロータ
６４４ コネクタ
Claims (3)
- エンジンの排気流路から吸気流路へ排気を搬送するＥＧＲ流路と、
前記ＥＧＲ流路に設けられたＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲバルブを開閉駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータに駆動用電力を与えるモータ駆動部と、
前記ＥＧＲバルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリングと
を備えるＥＧＲ装置であって、
前記エンジンの出力軸回転速度を検出する速度検出部と、
前記ＥＧＲバルブの開度を推定する開度推定部とを備え、
前記モータ駆動部は、前記速度検出部が検出した前記出力軸回転速度、及び、前記開度推定部が推定した前記開度の変化に応じて前記ステッピングモータの駆動周波数を変化させ、
前記駆動周波数は、前記ＥＧＲバルブの可動部の振動周波数から所定量以上ずらした範囲内に設定されること
を特徴とするＥＧＲ装置。 - 前記ＥＧＲバルブへのスート堆積量を推定するスート堆積量推定部を備え、
前記モータ駆動部は、前記スート堆積量推定部が推定した前記スート堆積量の増加に応じて、前記駆動周波数を低下方向に補正すること
を特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。 - 前記ＥＧＲバルブの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出部を備え、
前記モータ駆動部は、前記差圧検出部が検出した差圧脈動の周波数分布に応じて、前記駆動周波数を補正すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＥＧＲ装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2019054777A JP7304181B2 (ja) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Ｅｇｒ装置 |
| US16/743,132 US10968848B2 (en) | 2019-03-22 | 2020-01-15 | EGR device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019054777A JP7304181B2 (ja) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Ｅｇｒ装置 |
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|---|---|
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| JP7304181B2 true JP7304181B2 (ja) | 2023-07-06 |
Family
ID=72513901
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|---|---|---|---|
| JP2019054777A Active JP7304181B2 (ja) | 2019-03-22 | 2019-03-22 | Ｅｇｒ装置 |
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Citations (1)
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| JP2001221108A (ja) | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気還流制御装置 |
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| US6415776B1 (en) * | 2000-08-25 | 2002-07-09 | Ford Global Technologies, Inc. | EGR system using pressure-based feedback control |
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| JP2010216351A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Toyota Motor Corp | 車両およびその制御方法 |
| JP2014020247A (ja) | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Aisan Ind Co Ltd | エンジンの排気還流装置 |
| US10371028B2 (en) * | 2017-07-14 | 2019-08-06 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for a particulate filter having a bypass |
| JP7304181B2 (ja) * | 2019-03-22 | 2023-07-06 | 株式会社Subaru | Ｅｇｒ装置 |
-
2019
- 2019-03-22 JP JP2019054777A patent/JP7304181B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-15 US US16/743,132 patent/US10968848B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001221108A (ja) | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気還流制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020153343A (ja) | 2020-09-24 |
| US20200300188A1 (en) | 2020-09-24 |
| US10968848B2 (en) | 2021-04-06 |
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