WO2007026789A1 - 内燃機関のバルブ制御装置 - Google Patents

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WO2007026789A1
WO2007026789A1 PCT/JP2006/317146 JP2006317146W WO2007026789A1 WO 2007026789 A1 WO2007026789 A1 WO 2007026789A1 JP 2006317146 W JP2006317146 W JP 2006317146W WO 2007026789 A1 WO2007026789 A1 WO 2007026789A1
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PCT/JP2006/317146
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Hiroshi Enomoto
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a valve control device provided in an internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) mounted on an automobile or the like, and in particular for canceling or preventing valve sticking caused by deposits or the like. It relates to the improvement of the operation performed.
  • an engine an internal combustion engine mounted on an automobile or the like
  • EGR gas exhaust recirculation gas
  • an exhaust gas recirculation device which reduces the maximum in-cylinder combustion temperature and reduces harmful substances (eg, nitrogen oxides) contained in the exhaust gas.
  • This exhaust gas recirculation device includes an EGR pipe that connects an exhaust system and an intake system of an engine, and an EGR vanor lev that is provided in the EGR pipe and can be adjusted in opening.
  • the EGR gas recirculation amount is adjusted by adjusting the opening of the EGR valve.
  • combustion products contained in EGR gas are provided in an exhaust gas recirculation path formed in an EGR pipe, for example, a circular tube-shaped nozzle fitted in a valve housing.
  • Deposits oxides or carbides
  • This deposit is caused by hydrocarbons (HC), carbon (C), oil, etc. in the exhaust gas, and because of its high viscosity, it is located in the outer periphery of the EGR valve, the drive shaft of the EGR valve, and the exhaust gas recirculation path. It will adhere to the wall surface.
  • Patent Document 1 discloses that when the engine is stopped, the EGR valve is opened and closed by a predetermined opening degree near the fully closed position of the valve. As a result, the deposited deposit is scraped off by the EGR valve to eliminate or prevent the EGR valve from sticking (this operation is hereinafter referred to as “sticking avoidance operation”).
  • Patent Document 2 a “sticking avoidance operation” is performed by a stepping motor. When this “sticking avoidance operation” is performed, the motor speed is set low to increase the drive torque. It is disclosed. Patent Document 2 discloses that the “adhesion avoidance operation” is started when the “idness switch” is turned OFF as the execution timing of the “adhesion avoidance operation”.
  • This “sticking avoidance operation” generally uses an electric motor that adjusts the opening of the EGR valve. For this reason, if ⁇ sticking avoidance operation '' starts when the starter switch is turned off without starting the starter after the above-mentioned switch is operated, the wasteful power consumption Will be invited. And the ON of such an innovation switch When OFF is performed for a plurality of times, the “sticking avoidance operation” is started each time, and power is wasted.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-162665
  • Patent Document 2 JP-A-8-303307
  • An object of the present invention is to prevent a useless valve opening / closing operation for a valve control device that performs a control operation to eliminate or prevent the sticking of a valve by opening / closing the valve when the internal combustion engine is stopped,
  • the object is to provide a valve control device for an internal combustion engine capable of saving power.
  • the present invention provides a valve that is provided in a gas passage of an internal combustion engine so as to change the flow rate of the gas flowing through the passage by performing an opening / closing operation, and the valve is fully closed.
  • a valve control device including a valve operating unit that performs a sticking avoidance operation that eliminates or prevents sticking of the valve by opening and closing the valve by a predetermined amount of movement in one direction and another direction in the vicinity of the position. To do.
  • the apparatus operates when the idling OFF operation is performed without starting the operation of the engine after the idling ON operation is performed. The wearing avoidance operation is prohibited.
  • the present invention provides a valve that is provided in a gas passage of an internal combustion engine so that the flow rate of the gas flowing through the passage is variable by performing an opening and closing operation, and a direction in the vicinity of the fully closed position of the valve.
  • a valve control device comprising a valve operating unit that performs a sticking avoidance operation for eliminating or preventing sticking of the valve by opening and closing and reciprocating the valve by a predetermined moving amount in each other direction. The device performs the sticking avoidance operation by the valve operating unit in conjunction with the idling OFF operation only when the sticking avoidance operation has not been executed yet after the operation of the engine is completed.
  • the present invention provides a valve that is provided in a gas passage of an internal combustion engine so as to change the flow rate of the gas flowing through the passage, and is unidirectionally and near the fully closed position of the valve.
  • a valve control device comprising a valve operating unit that performs a sticking avoidance operation for eliminating or preventing sticking of the valve by opening and closing and reciprocating the valve by a predetermined amount of movement in each other direction.
  • the apparatus performs the sticking avoidance operation by the valve operating unit only when an idling OFF operation is performed in a situation where the request flag is ON, and the request flag indicates the operation of the engine. Is turned on with the start of the sticking avoidance operation and turned off with the completion of the sticking avoidance operation.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine and its control system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main structure of the EGR valve control device.
  • FIG. 3 is a view showing an opening position of an EGR valve.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a control procedure of an entire EGR valve control operation.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining control procedures for execution and non-execution of a sticking avoidance operation.
  • FIG. 6 IG switch, starter switch, engine speed, sticking avoidance operation request flag, presence / absence of sticking avoidance operation execution, sticking avoidance operation completion flag, main relay OFF enable flag in the first pattern of sticking avoidance operation It is a timing chart figure which shows a change.
  • FIG. 6 is a timing chart showing changes in the engine speed, sticking avoidance operation request flag, presence / absence of sticking avoidance operation, sticking avoidance operation completion flag and main relay OFF permission flag.
  • FIG. 8 IG switch, starter switch, engine speed, sticking avoidance operation request flag, presence / absence of sticking avoidance operation, sticking avoidance operation completion flag, main relay OFF enable flag in the third pattern of sticking avoidance operation It is a timing chart figure which shows a change.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 1 and its control system according to the present embodiment.
  • An intake passage 4 is connected to a combustion chamber 3 formed between the cylinder la and the piston lb in the engine 1 via an intake valve 4a as an intake system.
  • An air cleaner 6 that filters intake air from an upstream side, an intake air amount sensor 8 that detects intake air amount, an intake air temperature sensor 10 that detects intake air temperature, and a combustion chamber 3
  • a throttle valve 14 is provided for adjusting the amount of intake air introduced into the interior.
  • the slot valve 14 is driven to open and close by a drive mechanism 16.
  • the drive mechanism 16 includes a step motor 18 and a gear group that drives and connects the step motor 18 and the throttle valve 14.
  • the step motor 18 is driven and controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 20 for performing various controls of the engine 1.
  • ECU electronice control unit
  • the drive mechanism 16 is provided with a fully open switch 22 that is turned on when the throttle valve 14 is in the fully open position.
  • an exhaust passage 24 is connected to the combustion chamber 3 via an exhaust valve 24a as an exhaust system.
  • an EGR (exhaust gas recirculation) passage 26 branches off.
  • the EGR passage 26 is connected to the downstream side of the throttle valve 14 in the intake passage 4. ing.
  • the EGR passage 26 is provided with an EGR valve 30 that is opened and closed by an actuator 28 controlled by the ECU 20.
  • Engine 1 is provided with a plurality of cylinders (in this embodiment, four cylinders, but only one cylinder is shown) # 1, # 2, # 3, # 4.
  • An indicator 32 is provided for each of the combustion chambers 3 of the cylinders # 1 to # 4. Fuel injection from the injector 32 to each cylinder # 1 to # 4 of the engine 1 is controlled by turning on / off the electromagnetic valve 32a for injection control.
  • the injector 32 is connected to a common rail 34 serving as a pressure accumulating container common to each cylinder. While the injection control solenoid valve 32a is open (injector opening period), the fuel in the common rail 34 is Is injected from the injector 32 into the combustion chamber 3. In the common rail 34, a relatively high pressure corresponding to the fuel injection pressure is accumulated. In order to realize this pressure accumulation, the common rail 34 is connected to the discharge port 36a of the supply pump 36 via the supply pipe 35. A check valve 37 is provided in the supply pipe 35. Due to the presence of the check valve 37, the supply of fuel from the supply pump 36 to the common rail 34 is allowed, and the back flow of fuel from the common rail 34 to the supply pump 36 is restricted.
  • the supply pump 36 is connected to a fuel tank 38 via a suction port 36b, and a filter 39 is provided in the middle thereof.
  • the supply pump 36 sucks fuel from the fuel tank 38 through the filter 39.
  • the supply pump 36 receives the rotational driving force from the crankshaft, which is the output shaft of engine 1, and reciprocates the plunger to increase the fuel pressure to the required pressure, thereby supplying high-pressure fuel. Supplying to common rail 34.
  • a pressure control valve 40 is provided in the vicinity of the discharge port 36 a of the supply pump 36.
  • the pressure control valve 40 is for controlling the fuel pressure (that is, the injection pressure) discharged from the discharge port 36a to the common rail 34.
  • This pressure control valve 40 opens As a result, the surplus fuel force that is not discharged from the discharge port 36a is returned from the return port 36c provided in the supply pump 36 to the fuel tank 38 via the return pipe (return flow path) 41.
  • the fuel supply system of the engine 1 is configured with the fuel tank 38, the supply pump 36, the common rail 34, and the indicator 32 as the main components as described above.
  • a glow plug 42 is disposed in the combustion chamber 3 of the engine 1. This glow plug 42 becomes red hot when an electric current is passed through the glow relay 42a immediately before the engine 1 is started, and a part of the fuel spray is blown onto the glow plug 42a. It is.
  • crankshaft of the engine 1 is provided with a rotor that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft, and a convex portion formed on the outer peripheral surface of the rotor is detected to correspond to the rotational speed.
  • a rotation speed sensor 44 comprising an electromagnetic pickup that outputs a pulse signal is provided. The output of the rotational speed sensor 44 is taken into the ECU 20 as a signal that contributes to the calculation of the rotational speed of the engine 1.
  • the ECU (Electronic Control Unit) 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a backup RAM, a timer, a counter, and the like.
  • An external input circuit including a D (Analog / Digita 1) converter and an external output circuit are connected by a bidirectional bus.
  • the ECU 20 configured as described above inputs detection signals of various sensors via an external input circuit, and based on these signals, the basic control of the engine 1 such as fuel injection, etc. Various controls related to are executed. Specifically, the ECU 20 includes the accelerator air amount detected by the accelerator opening sensor 46, including the intake air amount information detected by the intake air amount sensor 8 and the intake air temperature information detected by the intake air temperature sensor 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main structure of the EGR valve control device
  • FIG. 3 is a view showing the opening position of the EGR valve 30.
  • the EGR valve control device has a circular tube shape that fits into a valve housing 70 constituting a part of the EGR passage 26 and an exhaust gas recirculation passage 71 formed in the valve housing 70.
  • a power unit having a power transmission mechanism for transmitting the rotational power of the drive motor 5 to the valve shaft 80 (details of the configuration will be described later).
  • the power unit is driven by the ECU 20. To be controlled.
  • the EGR vano lev control device is provided with a valve opening sensor 7 for converting the opening of the EGR valve 30 into an electric signal.
  • This valve opening sensor 7 outputs a sensor output of an upper limit voltage value (for example, 4V) when the opening of the EGR valve 30 is the fully open position (maximum opening), and the opening of the EGR vano rev 30 is When the valve is in the fully closed position (minimum opening), the sensor output of the lower limit voltage value (eg IV) is transmitted.
  • the valve opening sensor 7 includes a rotor 81 made of an iron-based metal material (magnetic material) having a substantially U-shaped cross section fixed to the right end of the valve shaft 80 in FIG.
  • a split-type (substantially square-shaped) permanent magnet 82, a split-type (substantially arc-shaped) yoke (magnetic body) magnetized by the permanent magnet 82, and a sensor so as to face the split-type permanent magnet 82 Cover is integrated with the 83 side
  • the split-type permanent magnet 82 and the split-type yoke are fixed using an adhesive or the like on the inner peripheral surface of the rotor 81 that is insert-molded in a reduction gear that is one of the components of the power transmission mechanism.
  • the split permanent magnet 82 is arranged so that the magnetizing direction is a substantially square permanent magnet force in the vertical direction (upper side is N pole, lower side is S pole) in FIG. ing.
  • the Hall element 84 is a non-contact type detection element, and is disposed to face the inner peripheral side of the permanent magnet 82. When an N-pole or S-pole magnetic field is generated on the sensitive surface, the Hall element 84 is activated in response to the magnetic field. It is provided to generate electric power (+ potential is generated when N pole magnetic field is generated, and potential is generated when S pole magnetic field is generated).
  • the valve housing 70 rotates the EGR valve 30 in the exhaust gas recirculation path 71 formed in the nozzle 72 from the valve fully closed position to the valve fully open position (see FIG. 3 for each position). It is a device that holds it rotatably, and is fastened and fixed to the exhaust gas recirculation pipe using bolts or other fasteners.
  • the valve housing 70 is formed with a nozzle fitting portion 73 that fits and holds the nozzle 72.
  • the nozzle 72 and the nozzle fitting portion 73 are integrally formed with a shaft bearing portion 75 that rotatably supports one end portion of the valve shaft 80 via a metal bearing (cantilever bearing) 74. .
  • valve housing 70 Since the valve housing 70 is used in a thermally severe environment, it is integrally formed of a heat-resistant material resistant to high temperatures, such as stainless steel. Similarly to the valve housing 70, the nozzle 72 is also formed in a circular tube shape from a heat-resistant material resistant to high temperatures, such as stainless steel.
  • the metal bearing 74 is formed in a cylindrical shape by Ni_Cu_C or the like, for example.
  • a concave gear case 76 that rotatably accommodates a power transmission mechanism of the power unit is formed on the outer side of the nozzle fitting portion 73 and the shaft bearing portion 75 in a body.
  • a concave motor housing 77 that accommodates the drive motor 5 of the power unit is integrally formed on the lower outer wall portion of the nozzle fitting portion 73 and the shaft bearing portion 75 in the figure. Formed It is. Then, between the nose fitting part 73 and the shaft bearing part 75 and the motor housing 77, for example, around the exhaust gas recirculation path 71, near the valve fully closed position, or around the nozzle 72, there is no EGR gas. A heat insulating layer 78 is provided to prevent heat from being transferred to the atmosphere inside the motor housing 77.
  • the valve housing 70 has a predetermined temperature range (for example, around a hot water circulation path formed in the nozzle fitting portion 73 around the exhaust gas recirculation path 71, near the valve fully closed position, or around the nozzle 72).
  • a cooling water pipe for introducing engine cooling water (hot water) of 75 to 80 ° C and a cooling water pipe for discharging hot water from the hot water circulation path are connected.
  • Engine cooling water (hot water) may be circulated and supplied into the heat insulating layer 78.
  • the sensor cover 83 that closes the opening side of the gear case 76 is attached to the opening side of the gear case 76 and the motor housing 77 of the valve housing 70.
  • the sensor cover 83 is made of a thermoplastic resin that electrically insulates the terminals of the valve opening sensor 7 described above.
  • the sensor cover 83 has a fitted part (joint end face) to be fitted to a fitting part (joint end face) provided on the opening side of the gear case 76 and the motor housing 77, and the gear case is formed by a rivet or a screw. It is airtightly assembled to the fitting portion provided on the opening side of 76.
  • the EGR valve 30 is an EGR gas that is formed in a substantially disk shape from a heat-resistant material resistant to high temperatures, for example, stainless steel, and is mixed into the intake air flowing in the intake pipe, like the Noznore 72.
  • This is a butterfly-type rotary valve that controls the amount of EGR, and is fastened and fixed to a valve mounting portion 86 formed on the valve shaft 80 by using a plurality of fastening screws and screws 87 such as fixing bolts.
  • An annular holding groove for holding a seal ring (seal material) 88 capable of sliding contact with the inner wall surface (flow channel wall surface) of the nozzle 72 in the vicinity of the valve fully closed position is provided on the outer peripheral portion of the EGR valve 30. Is formed.
  • the seal ring 88 is also formed in an annular shape from a heat-resistant material that is resistant to high temperatures, such as stainless steel, like the EGR valve 30.
  • valve shaft 80 is integrally formed of a heat-resistant material resistant to high temperatures, such as stainless steel, and has a semicircular shape that holds the EGR valve 30.
  • the valve mounting portion 86 is provided and supported on the shaft bearing portion 75 so as to be rotatable or slidable.
  • a valve side gear 90 which is one of the components of the power transmission mechanism
  • a rotor 81 which is one of the components of the valve opening sensor 7, are fixed by means such as force.
  • the caulking fixing part for fixing is integrally formed by the above.
  • An annular stopper 92 for holding the oil seal 91 is mounted between the right end portion of the valve shaft 80 in FIG. 2 and the inner peripheral portion of the shaft bearing portion 75.
  • the power unit of the present embodiment includes a drive motor 5 that drives the valve shaft 80 in the rotational direction, and a power transmission mechanism that transmits the rotational power of the drive motor 5 to the valve shaft 80 (in this embodiment). Gear reduction mechanism).
  • the drive motor 5 is a drive source that is connected to a motor energization terminal mounted in the gear case 76 and the sensor cover 83 and is activated by energization.
  • the drive motor 5 is a drive source having a front frame 93 made of a metal material, a cylindrical yoke 94, a plurality of permanent magnets, a motor shaft, an armature core, an armature coil, and the like.
  • the drive motor 5 includes two motor conduction terminals held and held on the sensor cover 83, and is integrally connected to these motor conduction terminals so that the drive motor 5 side from the sensor cover 83 Motor actuators (DC motors) that are energized through two motor connection terminals projecting to the motor and two motor power supply terminals that are detachably connected to these motor connection terminals to rotate the motor shaft It is.
  • DC motors DC motors
  • the command EGR amount (target valve opening) commanded by the ECU 20 and the detected EGR amount (valve opening) detected by the valve opening sensor 7 are substantially the same.
  • the drive current value to the drive motor 5 is feedback controlled. It is desirable to control the control command value (drive current value) to the drive motor 5 by duty (DUTY) control. That is, the ON / OFF ratio (energization ratio / duty ratio) of the control pulse signal per unit time is adjusted according to the deviation between the command EGR amount (command valve opening) and the detected EGR amount (valve opening).
  • the duty (DUTY) control for changing the valve opening is used.
  • the front frame 93 is fastened and fixed to the opening side end surface of the motor housing 77 using screws such as fixing bolts and fastening screws. Further, the front side end of the yoke 94 is fixed to the front frame 93 at a plurality of locations using fixing means such as force. ing.
  • the drive motor 5 is urged in the right direction in FIG. 2 between the convex end yoke of the yoke 94 of the drive motor 5 and the concave bottom wall portion of the motor and hood 77.
  • a wave washer 95 that generates an urging force (the urging force that presses against the front frame 93) is interposed.
  • the wave washer 95 is an annular elastic body that can be elastically deformed in substantially the same direction as the axial direction of the motor shaft and is wave-shaped in the circumferential direction.
  • the gear reduction mechanism reduces the rotation speed of the motor shaft of the drive motor 5 so as to have a predetermined reduction ratio.
  • the pinion gear 96 fixed to the outer periphery of the motor shaft of the drive motor 5 and the pinion gear This is a valve driving means that has an intermediate reduction gear 97 that rotates in mesh with 96 and the valve side gear 90 that rotates in mesh with this intermediate deceleration gear 97, and rotates the valve shaft 80.
  • the pinion gear 96 is a motor-side gear that is integrally formed of a metal material in a predetermined shape and rotates integrally with the motor shaft of the drive motor 5.
  • the intermediate reduction gear 97 is integrally molded into a predetermined shape from a resin material, and is rotatably fitted to the outer periphery of a support shaft 98 that forms the center of rotation.
  • the intermediate reduction gear 97 is provided with a large-diameter gear 99 that meshes with the pinion gear 96 and a small-diameter gear 100 that meshes with the valve side gear 90.
  • the pinion gear 96 and the intermediate reduction gear 97 are torque transmission means for transmitting the torque of the drive motor 5 to the valve side gear 90.
  • one end of the support shaft 98 in the axial direction (right end in FIG. 2) is fitted into a concave portion formed on the inner wall surface of the sensor cover 83, and the other end (left end in FIG. 2) is It is press-fitted and fixed in a concave portion formed on the bottom wall surface of the gear case 76.
  • the valve side gear 90 of the present embodiment is integrally formed of a resin material into a predetermined substantially annular shape, and the outer peripheral surface of the valve side gear 90 meshes with the small diameter gear 100 of the intermediate reduction gear 97.
  • the gear part 101 is formed physically.
  • the return spring 102 is mounted between the bottom wall surface of the gear case 76 and the left end surface of the valve side gear 90 in FIG.
  • the rotor 81 made of an iron-based metal material (magnetic material) is insert-molded on the inner diameter side of the valve side gear 90.
  • the pinion gear 96 rotates and torque is transmitted to the large-diameter gear 99 of the intermediate reduction gear 97.
  • the valve-side gear 90 having the gear portion 101 that meshes with the small-diameter gear 100 rotates.
  • the valve side gear 90 rotates around the valve shaft 80, so that the valve shaft 80 rotates by a predetermined rotation angle, and the E GR valve 30 opens from the fully closed position to the fully open position (opening direction). ).
  • the recirculation amount of the EGR gas is feedback controlled so that a predetermined value can be maintained by detection signals from the intake air amount sensor (air flow meter) 8, the intake air temperature sensor 10, and the valve opening sensor 7. . Therefore, the intake air sucked into the cylinders # 1 to # 4 of the engine 1 has the EGR valve 30 so that the amount of EGR set for each operating state of the engine 1 becomes the amount of EGR in order to reduce emissions. It is controlled by the opening degree, and is mixed with the EGR gas that has recirculated from the exhaust passage 24 to the intake passage 4 via the exhaust gas recirculation passage 71.
  • step ST1 First, considering that there is a possibility that the EGR valve 30 is fixed to the inner peripheral surface of the exhaust gas recirculation passage 71 or the like by deposits that are deposits of combustion products contained in the EGR gas,
  • the “adhesion avoidance operation” for removing this deposit is executed (step ST1).
  • This “sticking avoidance operation” is executed when engine 1 is stopped. If the EGR valve 30 is opened or closed as the “sticking avoidance operation” while the engine 1 is running, the EGR gas amount may deviate from the appropriate value, leading to problems such as worsening of emissions. However, in the present embodiment, this problem can be avoided by executing the “sticking avoidance operation” while the engine 1 is stopped.
  • a "sticking determination operation” is performed to determine whether or not the EGR vano lev 30 has been fixed (step ST2).
  • the EGR valve 30 is fixed at a predetermined reference position only when it is determined by the “sticking determination operation” that the EGR vano lev 30 has been fixed, and the position is determined when the engine is running.
  • E A correction (learning) operation (valve reference position correction operation) is performed (valid reference position correction operation) as the valve reference position when performing the opening / closing control operation of the GR valve 30 (step ST3).
  • the opening control of the EGR valve 30 is stopped, and the normal engine stop state is entered (step ST4).
  • each control operation will be described.
  • the EGR valve control apparatus indicates that there is a possibility that the EGR vano rev 30 may adhere to the inner peripheral surface of the exhaust gas recirculation path 71 and the like by deposits that are deposits of combustion products contained in the EGR gas. Considering this, the “sticking avoidance operation” is performed to remove this deposit.
  • This “adhesion avoidance operation” drives the drive motor 5 when a predetermined “adhesion avoidance operation execution condition” is satisfied, and opens and closes the EGR valve 30 within a predetermined angle range near its fully closed position. It is what you want to do.
  • the angular range is 30 ° from the fully closed position of the EGR valve 30 to the positive side (the direction toward the EGR valve fully open position) (the position indicated by X in Fig. 3), and from the fully closed position to the negative side (the fully open EGR valve position). (Opposite to the opposite side) is 30 ° (position indicated by Y in Fig. 3).
  • Such an opening operation of the EGR valve 30 to the positive side and an opening operation of the EGR valve 30 to the negative side are performed alternately (for example, by 5 reciprocations), so that the deposited deposit is transferred by the EGR valve 30.
  • the EGR valve 30 is fixed or removed to prevent or prevent it.
  • the angle range is not limited to this and can be arbitrarily set. Further, the positive angle and the negative angle may be different from each other. Furthermore, the first opening direction at the start of the sticking avoidance operation may be the positive side or the negative side.
  • This “adhesion avoidance operation execution condition” is satisfied when the IG switch 48 is turned OFF by turning off the ignition key while the engine 1 is operating. In other words, when the IG switch 48 is turned OFF, the “sticking avoidance operation” is executed on the condition that the engine 1 has been operated until just before that. In other words, if the engine OFF operation is performed without starting engine 1 after the engine ON operation has been performed, the “sticking avoidance operation” is not executed. RU
  • step ST11 when an ON signal is received from the IG switch 48 when the ignition key is turned ON, the process proceeds to step ST12, where the engine 1 is started (the ignition key is operated to the start position). This determines whether the starter has started). This is determined by receiving the output from the rotation speed sensor 44. Alternatively, the determination may be made based on on / off information of the starter switch 50.
  • step ST12 if the engine 1 is started and a YES determination is made, the process proceeds to step ST13, and after the engine 1 is started, the ignition key is turned OFF (IG switch 48 is turned OFF). To determine whether the engine 1 has stopped.
  • step ST13 it is determined whether or not the engine 1 that was being operated is stopped by the driver's ignition key operation. If YES is determined in step ST13, it is determined that deposits may be accumulated on the inner surface of the exhaust gas recirculation path 71 during operation of the engine 1, and the process proceeds to step ST14.
  • the “sticking avoidance operation” is started. That is, the EGR valve 30 is opened / closed within a predetermined angle range in the vicinity of the fully closed position. In this embodiment, it is determined that the “sticking avoidance operation” has been completed when the opening / closing operation of the EGR vano rev 30 has been continuously performed 5 reciprocations (the number of completions in the present invention). Is stopped, the drive motor 5 is stopped and the "sticking avoidance operation” is terminated.
  • the “sticking avoidance operation” is started. That is, the EGR valve 30 is opened / closed within a predetermined angle range in the vicinity of the fully closed position. In this embodiment, it is determined that the “sticking avoidance operation” has been
  • step ST15 it is determined whether or not the ignition key is turned ON again (the IG switch 48 is turned ON again). To do.
  • step ST16 it is determined whether or not the engine 1 is started (started by operating the ignition key to the start position). To do. If YES is determined when the engine 1 is started, the process proceeds to step ST17 and the sticking avoidance operation is stopped. In other words, the series of steps ST14 to ST17 is performed in such a manner that when the engine 1 is started during the sticking avoidance operation (until completion), the sticking avoidance operation is stopped.
  • step ST17 When the opening degree of the EGR valve 30 corresponding to the operating state of the engine 1 is set, the operation is repeated. After stopping the sticking avoidance operation in step ST17 in this way, the process returns to step ST13. That is, when the engine 1 is stopped due to the ignition key being turned OFF again, the “sticking avoidance operation” can be resumed in step ST14. In this case, the “sticking avoidance operation” is restarted so that the opening and closing operation of the EGR valve 30 is performed 5 times regardless of the number of reciprocations of the EGR valve 30 performed in the “sticking avoidance operation” that was canceled last time ( It is executed (with the previous execution count cleared). Subsequent operations after step ST15 are performed in the same manner as described above.
  • step ST16 it is determined whether or not the “sticking avoidance operation” has been completed, that is, whether or not the EGR valve 30 has been opened and closed five times in a row, and this “sticking avoidance operation” has been completed. If not, return to step ST15. In other words, if the engine 1 is started before the “sticking avoidance operation” is completed (YES in step ST16), the “sticking avoidance operation” is stopped (step ST17).
  • step ST20 determines whether the “sticking avoidance operation” is completed and a YES determination is made in step ST20. If the “sticking avoidance operation” is completed and a YES determination is made in step ST20, the process proceeds to step ST21 and the state where the IG switch 48 is OFF continues for a predetermined time (for example, 3 seconds). This control is terminated after this predetermined time has elapsed. [0061] Also, in step ST15, when the ignition key is maintained in the OFF state and NO is determined, the process proceeds to step ST19, and in this case, the "sticking avoidance operation" is continued and the process proceeds to step ST20. .
  • step ST20 when the continued “sticking avoidance operation” has been completed (when YES is determined in step ST20), the process proceeds to step ST21, and the state where the IG switch 48 is OFF continues for a predetermined time. This control is terminated after the specified time has elapsed.
  • step ST12 the process proceeds to step ST22, in which it is determined whether or not the ignition key is turned OFF (IG switch 48 is OFF). That is, after the ignition key is turned on, it is determined whether or not the ignition key is turned off without starting the engine 1.
  • step ST22 If YES is determined in this step ST22, the ignition key is turned OFF, but the engine 1 is not operated immediately before that, and no deposit is accumulated on the inner surface of the exhaust gas recirculation path 71.
  • the process proceeds to step ST21 without making a decision and moving to step ST23 to execute the “sticking avoidance operation”. For this reason, if the “adhesion avoidance operation” is executed even though no deposit is accumulated on the inner surface of the exhaust gas recirculation passage 71, the unnecessary operation can be avoided.
  • step ST22 If NO is determined in step ST22, the process returns to step ST12. If the engine 1 is started, the process proceeds to step ST13. If engine 1 is not started, the process returns to step ST12. The operation of steps ST12 and ST22 will be repeated until the idle key is turned off.
  • FIGS. 6 to 8 show the IG switch 48, starter switch 50, engine speed, sticking avoidance operation request flag, presence / absence of sticking avoidance operation, sticking avoidance operation completion flag, and main relay OFF permission flag. It shows a change.
  • the sticking avoidance operation request flag becomes “1 (ON)” at the same time as the engine 1 is started, and becomes “0 (OFF)” when the “sticking avoidance operation” is completed.
  • the sticking avoidance operation completion flag is set to “1 (ON)” when the “sticking avoidance operation” is started and this “sticking avoidance operation” is completed.
  • the main relay OFF permission flag indicates that the main relay is turned OFF for a predetermined time in order to execute “sticking avoidance operation” even if the IG switch 48 is turned OFF. Is set to “1 (ON)” when the IG switch 48 is turned OFF and the “sticking avoidance operation” is completed.
  • Stop state force of engine 1 IG switch 48 is turned on in accordance with the ON operation of the ignition key (timing tl in the figure), and then the ignition key is operated to the start position to start the starter (starter switch 50 is turned on) Then, cranking of engine 1 is started, and then engine 1 is started (timing t2 in the figure). As the engine 1 starts, the sticking avoidance operation request flag becomes “1”.
  • engine 1 If the operation of engine 1 continues and the driver operates the ignition key to turn OFF, and IG switch 48 is turned OFF accordingly, engine 1 also stops (timing t3 in the figure). As the engine 1 stops, the “sticking avoidance operation” is started. That is, when the IG switch 48 is turned OFF from the operating state of the engine 1 and the engine 1 is stopped, the “fixing avoidance operation execution condition” is satisfied, so that the “fixing avoidance operation” is started.
  • the EGR valve 30 is continuously opened and closed without the engine 1 restarting.
  • the “sticking avoidance operation” is completed (timing t4 in the figure).
  • the sticking avoidance operation request flag is set to “0”, and the sticking avoidance operation completion flag is set to “1”.
  • the main relay OFF permission flag becomes “1”. That is, the main relay of the engine control system is turned off simultaneously with the completion of the “sticking avoidance operation”.
  • the ignition key is started when the ignition key is again operated by 0N and the IG switch 48 becomes 0N (timing t5 in the figure). If the ignition key is turned OFF without starting the position (ie, the starter switch 50 is NN) without turning to the position (timing t6 in the figure), Since the “adhesion avoidance operation execution condition” is not satisfied, the “adhesion avoidance operation” is not started. In other words, even if the IG switch 48 is turned OFF, the engine 1 is not operated immediately before that and the deposit is made on the inner surface of the exhaust gas recirculation passage 71. Therefore, it is determined that no deposit is deposited, and the “sticking avoidance operation” is not executed.
  • the engine 1 is also stopped (timing t7 in the figure). As the engine 1 stops, the “sticking avoidance operation” is started. That is, when the IG switch 48 is turned OFF from the operating state of the engine 1 and the engine 1 is stopped, the “adhesion avoidance operation execution condition” is satisfied, and thus the “adhesion avoidance operation” is started.
  • the IG switch 48 is turned on (timing t8 in the figure) and the ignition key is operated to the start position (timing in the figure).
  • the starter starts (starter switch 50 is turned ON), and after engine 1 is cranked, engine 1 starts (timing tlO in the figure).
  • the “sticking avoidance operation” is not stopped and continues as it is (period tl l in the figure). Therefore, if the continuous 5 reciprocating opening / closing operations of the EGR valve 30 are completed during this continuous period, the “sticking avoidance operation” is completed.
  • the sticking avoidance operation request flag is set to “0”.
  • the sticking avoidance operation completion flag becomes “1”
  • the main relay OFF permission flag becomes “1”.
  • the ⁇ sticking avoidance operation '' is not completed during the above duration
  • the sticking avoidance operation request flag is ⁇ 1 ''
  • the sticking avoidance operation completion flag is ⁇ 0 ''
  • the state where the main relay OFF permission flag is “0” is maintained.
  • the IG switch 48 is turned ON with the operation of the ignition key 0N (timing tl 3 in the figure), and then the starter is started (the starter switch 50 is turned ON). If the IG switch 48 is turned OFF with the ignition key turned OFF (timing tl4 in the figure), the above “sticking avoidance operation execution condition" is not satisfied, so The “sticking avoidance operation” is continued. The operation after the “sticking avoidance operation” is completed is the same as that shown in FIG.
  • the ECU 20 is configured to perform a “sticking determination operation” for determining whether or not the sticking of the EGR valve 30 has been eliminated by the “sticking avoidance operation” when the above “sticking avoidance operation” is performed.
  • This “adhesion determination operation” is performed when the EGR valve 30 is moved in one direction (for example, the positive side), and the valve movement amount is within a predetermined movement control time within a predetermined movement control time. It is determined that the EGR valve 30 has been stuck when the position reaches 30 ° from the position.
  • a “valve reference position correction operation” is performed.
  • This “valve reference position correction operation” is not executed when it is determined by the “sticking judgment operation” that the EGR valve 30 is not stuck, and in this case, after that, the engine 1 Even if the operation is started, the opening control of the EGR vano rev 30 is not executed (banning of the banore opening / closing operation is prohibited).
  • the opening control of the EGR vano rev 30 is not executed (banning of the banore opening / closing operation is prohibited).
  • valve reference position correcting operation includes the following two. In other words, this “valve reference position correcting operation” is performed by positioning the EGR valve lever 30 at a predetermined position (a preset reference position) and recognizing the position by the valve opening sensor 7. The reference position is corrected so that the position is the reference position for the valve opening / closing control operation. During the subsequent engine operation, the valve opening / closing control operation is performed based on the recognized reference position. . At this time, examples of the predetermined position for positioning the EGR vano rev 30 include the following.
  • the fully closed position of the EGR valve 30 (the position where the opening is 0 °) is set as the reference position.
  • the return spring 102 is provided with two types, one that applies a biasing force to the positive side and one that applies a biasing force to the negative side, the energization to the drive motor 5 is released. Is set so that the position where the urging forces of these return springs 102 are balanced is the fully closed position of the EGR valve 30.
  • a stopper that restricts the amount of movement of the EGR valve 30 to the negative side is provided, and the drive motor 5 is energized to bring the EGR valve 30 into contact with the stopper.
  • This position is used as the reference position.
  • a stopper is provided at the position of 30 ° on the negative side of the EGR vano rev 30 and the position read by the valve opening sensor 7 with the EGR valve 30 in contact with the stopper is used as the reference position for the 30 ° negative side. It is.
  • the start condition of the "sticking avoidance operation” for reciprocating to avoid sticking of the EGR vano rev 30 is the start condition of the idling OFF operation that the engine 1 has been operating until immediately before. It is said. For this reason, useless “sticking avoidance operation” can be avoided, and waste of electric power can be prevented. In addition, it is possible to eliminate the occupant's uncomfortable feeling due to the frequent occurrence of the “sticking avoidance operation” sound. Furthermore, since the “sticking avoidance operation” is executed when the temperature of the internal combustion engine is high, the EGR valve 30 can be easily opened and closed and reciprocated simultaneously with the start of the “sticking avoidance operation”. Can be effectively removed, the load on the electric motor 5 can be reduced, and the life of the electric motor 5 can be extended.
  • the present invention is applied as the control device of the EGR valve 30 in the common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder diesel engine 1 mounted on an automobile.
  • the present invention is not limited to this, but can be applied to other types of diesel engines as well as gasoline engines.
  • other uses It is also applicable to engines used in Also, the number of cylinders and the engine type (separate types such as in-line type and V type engine) are not particularly limited.
  • valve control device targeted by the present invention is not limited to the one intended for the EGR vano rev 30 but may also be intended for the throttle valve 14. That is, the throttle valve 14 is prevented from being stuck by deposit and the valve reference position correcting operation is performed in a state where the sticking is not caused.

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Abstract

 ディーゼルエンジン1のバルブ制御装置は、エンジン1のEGR通路26に設けられて開閉動作を行うことにより通路26を流れる排気の流量を可変とするEGRバルブ30と、バルブ30の全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ所定の移動量だけバルブ30を開閉往復移動させることによってバルブ30の固着を解消または防止する固着回避動作を実行するアクチュエータ28とを備える。前記装置は、イグニッションON操作が行われた後、エンジン1の運転が開始されることなしにイグニッションOFF操作が行われた場合には、アクチュエータ28による前記固着回避動作を禁止する。その結果、無駄なバルブ開閉動作を防止し、省電力化を図ることができる。

Description

明 細 書
内燃機関のバルブ制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、自動車等に搭載される内燃機関(以下、エンジンと呼ぶ場合もある)に 備えられるバルブ制御装置に係り、特にデポジット等に起因するバルブの固着を解 消または防止するために実行される動作の改良に関する。
背景技術
[0002] 従来より、例えば自動車用エンジン等にあっては、排気管内を流れる排気ガスの一 部を排気再循環ガス (EGRガス)として吸気管内に導入し、この EGRガスを吸入空気 中に混入させることによって筒内最高燃焼温度を低下させ、排気ガス中に含まれる 有害物質 (例えば窒素酸化物)の低減を図るようにした排気ガス再循環装置が備えら れている。
[0003] この排気ガス再循環装置は、エンジンの排気系と吸気系とを接続する EGR配管と、 この EGR配管内に備えられて開度調整可能とされた EGRバノレブとを備えている。つ まり、この EGRバルブの開度を調整することによって EGRガスの還流量を調整するよ うになつている。
[0004] この種の排気ガス再循環装置においては、 EGR配管、例えばバルブハウジング内 に嵌め合わされた円管形状のノズノレ内に形成される排気ガス還流路に、 EGRガス中 に含まれる燃焼生成物(酸化物または炭化物)のデポジットが堆積する可能性がある 。このデポジットは、排気ガス中の炭化水素(HC)、カーボン (C)、オイル等が原因で 発生し、粘度が高いため、 EGRバルブの外周部、 EGRバルブの駆動シャフト、排気 ガス還流路の内壁面等に付着することになる。そして、このデポジット(堆積物)が、 E GRバルブの外周部と還流路内壁面との間に付着したり、駆動シャフトと還流路内壁 面との間に付着した場合には、 EGRバルブの開閉動作が妨げられることになり、 EG Rバルブの開度調整が良好に行えず、 EGRガスを吸気管内に供給できなくなったり 、適正な EGRガスの還流量を得ることができなくなるといった課題があった。特に、 E GRバルブを開閉動作させるための駆動トルクが小さい場合や、 EGRバルブの開度 を微小角度範囲で制御しょうとする場合には、この不具合は顕著に現れる。
[0005] この課題を解決するものとして下記の特許文献 1が提案されている。この特許文献 1には、エンジンの停止時に、 EGRバルブをバルブ全閉位置付近で所定の開度だ け開閉動作させることが開示されている。これにより、付着していたデポジットを EGR バルブによって搔き落とし、 EGRバルブの固着を解消または防止している(以下、こ の動作を「固着回避動作」と呼ぶ)。
[0006] また、下記の特許文献 2には、ステッピングモータによって「固着回避動作」を行うも のに対し、この「固着回避動作」の実行時には、モータ速度を低く設定して駆動トルク を増大させることが開示されている。そして、この特許文献 2には、「固着回避動作」 の実行タイミングとして、イダニッシヨンスィッチが OFFとなった場合に上記「固着回避 動作」を開始することが開示されている。
[0007] し力しながら、上述した特許文献 2に開示されているようにイダニッシヨンスィッチが OFFされた場合に「固着回避動作」を開始させるもの、つまり、イダニッシヨンスィッチ のみに連動して「固着回避動作」を開始させるものにあっては、以下に述べる課題が あった。
[0008] 上記デポジットの堆積は、エンジン運転中に発生するものである。従って、イダニッ シヨンスィッチが OFFとなった際、その直前までエンジンが運転していた場合には、「 固着回避動作」を開始することにより、エンジン運転中に堆積していたデポジットを効 果的に除去できることになる。し力しながら、上記特許文献 2に開示されているもので は、イダニッシヨンスィッチの〇N操作のみがなされた状態、つまり、スタータが始動し なかった(エンジンが始動されなかった)状態から、イダニッシヨンスィッチが OFFされ た場合にも「固着回避動作」が開始されることになる。このような状況では、排気ガス 還流路中にデポジットが堆積していないにも拘わらず「固着回避動作」が開始されて しまう。つまり、無駄な「固着回避動作」が開始されてしまうことになる。この「固着回避 動作」は、一般的には EGRバルブを開度調整する電動モータが利用される。このた め、上記イダニッシヨンスィッチが〇N操作された後にスタータが始動されることなくィ ダニッシヨンスィッチが OFFされた場合に「固着回避動作」が開始してしまうと、無駄 な電力消費を招いてしまうことになる。そして、このようなイダニッシヨンスィッチの ON · OFFが複数回に亘つて行われた場合、その度に「固着回避動作」が開始されてしま うことになり、電力の浪費が多大になってしまう。
[0009] また、上記「固着回避動作」では、電動モータ等の作動音が発生するが、上述した ィグニッシヨンスィッチの ON . OFF (エンジンの始動を伴わない〇N . OFF)が行われ る度に、この作動音が聞こえることはドライバ等の乗員に違和感を与えてしまうことに なる。
[0010] 更に、長時間に亘つてエンジンが運転されていない状況において、上記イダニッシ ヨンスィッチの ON . OFF (スタータを始動させることなくィグニッシヨンスィッチが OFF される操作)がなされた場合には、エンジンが冷えてレ、る状況で「固着回避動作」が 開始されてしまうことになる。このようにエンジンが冷えている状況では、前回の「固着 回避動作」で取りきれていなかったデポジットにより EGRバルブが強固に固着してい る可能性があり、このような状況で「固着回避動作」を開始させてしまうと、電動モータ の負荷が著しく増大することになつて、モータの寿命に悪影響を与えてしまう可能性 力 Sある。
特許文献 1:特開 2004— 162665号公報
特許文献 2 :特開平 8— 303307号公報
発明の開示
[0011] 本発明の目的は、内燃機関の停止時にバルブを開閉動作させることによってバル ブの固着を解消または防止する制御動作を行うバルブ制御装置に対し、無駄なバル ブ開閉動作を防止し、省電力化を図ることが可能な内燃機関のバルブ制御装置を提 供することにある。
[0012] 上記の目的を達成するため、本発明は、内燃機関の気体通路に設けられて開閉動 作を行うことにより同通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、前記バルブの 全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ所定の移動量だけ同バルブ を開閉往復移動させることによって同バルブの固着を解消または防止する固着回避 動作を実行するバルブ作動ユニットとを備えるバルブ制御装置を提供する。前記装 置は、イダニッシヨン ON操作が行われた後、前記機関の運転が開始されることなしに イダニッシヨン OFF操作が行われた場合には、前記バルブ作動ユニットによる前記固 着回避動作を禁止する。
[0013] また、本発明は、内燃機関の気体通路に設けられて開閉動作を行うことにより同通 路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、前記バルブの全閉位置付近において 一方向及び他方向へそれぞれ所定の移動量だけ同バルブを開閉往復移動させるこ とによって同バルブの固着を解消または防止する固着回避動作を実行するバルブ作 動ユニットとを備えるバルブ制御装置を提供する。前記装置は、前記機関の運転終 了後、未だ前記固着回避動作が実行されていない場合にのみ、イダニッシヨン OFF 操作に連動して前記バルブ作動ユニットによる前記固着回避動作を実行する。
[0014] さらに、本発明は、内燃機関の気体通路に設けられて開閉動作を行うことにより同 通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、前記バルブの全閉位置付近におい て一方向及び他方向へそれぞれ所定の移動量だけ同バルブを開閉往復移動させる ことによって同バルブの固着を解消または防止する固着回避動作を実行するバルブ 作動ユニットとを備えるバルブ制御装置を提供する。前記装置は、要求フラグが ON となってレ、る状況で、イダニッシヨン OFF操作が行われた場合にのみ前記バルブ作 動ユニットによる前記固着回避動作を実行し、前記要求フラグは、前記機関の運転 が開始されるのに伴って ONとなり、前記固着回避動作の完了に伴って OFFとなる。 図面の簡単な説明
[0015] [図 1]実施形態に係るエンジン及びその制御系統の概略構成を示す図である。
[図 2]EGRバルブ制御装置の主要構造を示す断面図である。
[図 3]EGRバルブの開動位置を示す図である。
[図 4]EGRバルブ制御動作全体の制御手順を説明するためのフローチャート図であ る。
[図 5]固着回避動作の実行及び非実行の制御手順を説明するためのフローチャート 図である。
[図 6]固着回避動作の第 1のパターンにおける IGスィッチ、スタータスイッチ、ェンジ ン回転数、固着回避動作要求フラグ、固着回避動作の実行の有無、固着回避動作 完了フラグ、メインリレー OFF許可フラグの変化を示すタイミングチャート図である。
[図 7]固着回避動作の第 2のパターンにおける IGスィッチ、スタータスイッチ、ェンジ ン回転数、固着回避動作要求フラグ、固着回避動作の実行の有無、固着回避動作 完了フラグ、メインリレー OFF許可フラグの変化を示すタイミングチャート図である。
[図 8]固着回避動作の第 3のパターンにおける IGスィッチ、スタータスイッチ、ェンジ ン回転数、固着回避動作要求フラグ、固着回避動作の実行の有無、固着回避動作 完了フラグ、メインリレー OFF許可フラグの変化を示すタイミングチャート図である。 発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に 搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒(例えば 4気筒)ディーゼルエンジンに 本発明を適用した場合について説明する。
[0017] エンジンの構成説明
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン (以下、単にエンジンという)の概略構 成について説明する。図 1は本実施形態に係るエンジン 1及びその制御系統の概略 構成図である。
[0018] このエンジン 1におけるシリンダ laとピストン lbとの間で形成される燃焼室 3には、 吸気系として、吸気バルブ 4aを介して吸気通路 4が接続されている。この吸気通路 4 には、上流側より、吸入空気を濾過するエアクリーナ 6、吸入空気量を検出するため の吸入空気量センサ 8、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ 10、燃焼 室 3内に導入される吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ 14がそれぞれ設 けられている。
[0019] スロットノレバルブ 14は駆動機構 16によって開閉駆動される。この駆動機構 16は、 ステップモータ 18及び、このステップモータ 18とスロットルバルブ 14とを駆動連結す るギア群を備えて構成されている。尚、ステップモータ 18は、エンジン 1の各種制御を 行うための電子制御装置(以下「ECU」という) 20によって駆動制御される。また駆動 機構 16には、スロットルバルブ 14が全開位置となることでオン状態となる全開スイツ チ 22が設けられている。
[0020] —方、上記燃焼室 3には、排気系として、排気バルブ 24aを介して排気通路 24が 接続されてレ、る。この排気通路 24からは EGR (排気再循環)通路 26が分岐してレ、る 。この EGR通路 26は、吸気通路 4におけるスロットルバルブ 14の下流側に接続され ている。 EGR通路 26には、 ECU20によって制御されるァクチユエータ 28により開閉 駆動される EGRバルブ 30が設けられている。上記スロットルバルブ 14によって吸入 空気量を、また、この EGRバルブ 30によって EGR量をそれぞれ調整することで、燃 焼室 3内に導入される吸入空気量と EGR量との割合を自在に設定することが可能と なっている。このことによりエンジン 1の全運転領域にわたって適切な吸入空気量及 び EGR量の制御が行えるようになつている。
[0021] エンジン 1には、複数の気筒(本実施形態のものは 4気筒であるが、 1気筒のみ図示 している) # 1, # 2, # 3, #4が設けられており、各気筒 # 1〜#4の燃焼室 3に対し てインジヱクタ 32がそれぞれ配設されている。インジヱクタ 32からエンジン 1の各気筒 # 1〜#4への燃料噴射は、噴射制御用電磁弁 32aのオン'オフにより制御される。
[0022] 上記インジェクタ 32は、各気筒共通の蓄圧容器としてのコモンレール 34に接続さ れており、上記噴射制御用電磁弁 32aが開いている間(インジェクタ開弁期間)、コモ ンレール 34内の燃料がインジェクタ 32より燃焼室 3内へ噴射されるようになっている。 上記コモンレール 34には、燃料噴射圧に相当する比較的高い圧力が蓄積されてい る。この蓄圧を実現するために、コモンレール 34は、供給配管 35を介してサプライポ ンプ 36の吐出ポート 36aに接続されている。また、供給配管 35の途中には、逆止弁 37が設けられている。この逆止弁 37の存在により、サプライポンプ 36からコモンレー ル 34への燃料の供給が許容され、且つ、コモンレール 34からサプライポンプ 36への 燃料の逆流が規制されている。
[0023] 上記サプライポンプ 36は、吸入ポート 36bを介して燃料タンク 38に接続されており 、その途中にはフィルタ 39が設けられている。サプライポンプ 36は、燃料タンク 38力 らフィルタ 39を介して燃料を吸入する。また、これとともに、サプライポンプ 36は、ェン ジン 1の出力軸であるクランク軸からの回転駆動力を受けてプランジャを往復運動さ せ、燃料圧力を要求される圧力にまで高め、高圧燃料をコモンレール 34に供給して いる。
[0024] 更に、サプライポンプ 36の吐出ポート 36a近傍には、圧力制御弁 40が設けられて いる。この圧力制御弁 40は、吐出ポート 36aからコモンレール 34へ吐出される燃料 圧力(すなわち噴射圧力)を制御するためのものである。この圧力制御弁 40が開か れることにより、吐出ポート 36aから吐出されない分の余剰燃料力 サプライポンプ 36 に設けられたリターンポート 36cからリターン配管(戻し流路) 41を経て燃料タンク 38 へと戻されるようになつている。
[0025] 以上の如ぐ燃料タンク 38、サプライポンプ 36、コモンレール 34、インジヱクタ 32を 主要構成部材としてエンジン 1の燃料供給系が構成されている。
[0026] また、上記エンジン 1の燃焼室 3には、グロ一プラグ 42が配設されている。このグロ 一プラグ 42は、エンジン 1の始動直前にグロ一リレー 42aに電流が流されることにより 赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火 '燃焼が促進される始動 補助装置である。
[0027] 尚、エンジン 1のクランク軸には、このクランク軸の回転に同期して回転するロータが 設けられ、このロータの外周面に形成された凸部を検出してその回転速度に対応し たパルス信号を出力する電磁ピックアップからなる回転数センサ 44が設けられている 。この回転数センサ 44の出力は、エンジン 1の回転数の算出に寄与する信号として E CU20に取り込まれる。
[0028] 上記 ECU (Electronic Control Unit) 20は、 CPU (Central Processing U nit)、 ROM (Read Only Memory) , RAM (Random Access Memory)及び バックアップ RAM、タイマーやカウンタ等を備え、これらと、 A/D (Analog/Digita 1)変換器を含む外部入力回路及び外部出力回路とが双方向性バスにより接続され て構成される。
[0029] このように構成された ECU20は、各種センサの検出信号を、外部入力回路を介し て入力し、これら信号に基づいてエンジン 1の燃料噴射等についての基本制御等、 エンジン 1の運転状態に関する各種制御を実行する。具体的には、 ECU20には、上 述した吸入空気量センサ 8によって検出される吸入空気量情報や吸気温センサ 10 によって検出される吸気温度情報をはじめ、アクセル開度センサ 46によって検出さ れるアクセル開度情報(アクセルペダルの踏み込み量情報)や IG (イダニッシヨン)ス イッチ 48のオン'オフ情報、スタータスイッチ 50のオン'オフ情報、ウォータジャケット 2 aに設けられた冷却水温センサ 52によって検出される冷却水温度情報、トランスミツ シヨンに設けられたシフトポジションセンサ 54によって検出されるシフトポジション情報 及び車速センサ 56の信号により検出されている車速情報、インジヱクタ 32から延び るリターン配管 41に設けられた燃温センサ 58により検出される燃料温度情報、上記 リターンポート 36c付近に設けられた燃温センサ 59により検出される燃料温度情報、 コモンレール 34に設けられた燃圧センサ 60により検出される燃料の圧力(噴射圧力 PC)情報等の情報も併せて取り込まれ、これら情報に基づいてエンジン 1の運転状 態に関する各種制御を実行するようになっている。
[0030] 一 EGRバルブ制御装置の説明一
次に、上記 EGRバルブ 30及びそれを駆動するためのァクチユエータ(バルブ作動 ユニット) 28を備えて構成される EGRバルブ制御装置について説明する。図 2は EG Rバルブ制御装置の主要構造を示した断面図であり、図 3は EGRバルブ 30の開動 位置を示す図である。
[0031] 本実施形態に係る EGRバルブ制御装置は、上記 EGR通路 26の一部を構成する バルブハウジング 70と、このバルブハウジング 70に形成される排気ガス還流路 71に 嵌合する円管形状のノズル 72と、このノズノレ 72内に開閉自在に収容された上記 EG Rバルブ 30と、この EGRバルブ 30と一体的に回転動作するバルブシャフト 80と、こ のバルブシャフト 80を回転駆動させる駆動モータ 5と、この駆動モータ 5の回転動力 をバルブシャフト 80に伝達するための動力伝達機構を有する動力ユニット(構成の詳 細については後述する)とを備えており、この動力ユニットが上記 ECU20によって駆 動制御されるようになっている。
[0032] そして、この EGRバノレブ制御装置は、 EGRバルブ 30の開度を電気信号に変換す るバルブ開度センサ 7が備えられている。このバルブ開度センサ 7は、 EGRバルブ 30 の開度がバルブ全開位置 (最大開度)の場合に、上限電圧値 (例えば 4V)のセンサ 出力を発信し、また、 EGRバノレブ 30の開度がバルブ全閉位置 (最小開度)の場合に 、下限電圧値 (例えば IV)のセンサ出力を発信する。また、このバルブ開度センサ 7 は、バルブシャフト 80の図 2中の右端部に固定された略コの字状断面を有する鉄系 の金属材料 (磁性材料)よりなるロータ 81と、磁界発生源である分割型(略角形状)の 永久磁石 82と、この永久磁石 82に磁化される分割型(略円弧状)のヨーク(磁性体) と、分割型の永久磁石 82に対向するようにセンサカバー 83側に一体的に配置され た複数個のホール素子 84と、このホール素子 84と ECU20とを電気的に接続するた めの導電性金属薄板よりなるターミナルと、ホール素子 84への磁束を集中させる鉄 系の金属材料 (磁性材料)よりなるステータ 85とを備えた構成となっている。
[0033] 上記分割型の永久磁石 82及び分割型のヨークは、動力伝達機構の構成要素の 1 つである減速ギヤにインサート成形されたロータ 81の内周面に接着剤等を用いて固 定されている。尚、分割型の永久磁石 82は、着磁方向が図 2において上下方向(上 側が N極、下側が S極)の略角形状の永久磁石力 互いに同じ極が同じ側になるよう に配置されている。
ホール素子 84は、非接触式の検出素子であって、永久磁石 82の内周側に対向して 配置され、感面に N極または S極の磁界が発生すると、その磁界に感応して起電力( N極の磁界が発生すると +電位が生じ、 S極の磁界が発生すると 電位が生じる)を 発生するように設けられてレ、る。
[0034] 上記バルブハウジング 70は、ノズル 72内に形成される排気ガス還流路 71内に EG Rバルブ 30をバルブ全閉位置からバルブ全開位置(各位置は図 3参照)に至るまで 回転方向に回転自在に保持する装置であり、排気ガス還流管にボルト等の締結具を 用いて締め付け固定されている。このバルブハウジング 70には、上記ノズル 72を嵌 合保持するノズル嵌合部 73がー体的に形成されている。そして、ノズル 72及びノズ ル嵌合部 73には、バルブシャフト 80の一端部をメタル軸受け(片持ち軸受け) 74を 介して回転自在に支持するシャフト軸受部 75がー体的に形成されている。
[0035] 尚、バルブハウジング 70は、熱的に厳しい環境で使用されることから、高温に強い 耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により一体的に形成されている。また、ノズノレ 72 もバルブハウジング 70と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等に より円管形状に形成されている。また、メタル軸受け 74は、例えば Ni_Cu_C等によ り円筒形状に形成されている。そして、ノズル嵌合部 73及びシャフト軸受部 75の外 側部分には、動力ユニットのうちの動力伝達機構を回転自在に収容する凹形状のギ ャケース 76がー体的に形成されている。
[0036] また、ノズル嵌合部 73及びシャフト軸受部 75の図示下側の外壁部には、動力ュニ ットのうちの駆動モータ 5を収容する凹形状のモータハウジング 77がー体的に形成さ れている。そして、ノズノレ嵌合部 73及びシャフト軸受部 75とモータハウジング 77との 間、例えば排気ガス還流路 71の周囲またはバルブ全閉位置近傍またはノズル 72の 周囲のノズノレ嵌合部 73には、 EGRガスの熱をモータハウジング 77内雰囲気中に伝 えないようにするためのエアによる断熱層 78が設けられている。
[0037] また、バルブハウジング 70には、例えば排気ガス還流路 71の周囲またはバルブ全 閉位置近傍またはノズル 72の周囲のノズル嵌合部 73に形成される温水循環経路に 所定の温度範囲内(例えば 75〜80°C)のエンジン冷却水(温水)を流入させるため の冷却水配管、及び温水循環経路内から温水を流出させるための冷却水配管が接 続されている。尚、上記断熱層 78内に、エンジン冷却水(温水)を循環供給するよう にしてもよい。
[0038] そして、バルブハウジング 70のギヤケース 76及びモータハウジング 77の開口側に は、ギヤケース 76の開口側を閉塞する上記センサカバー 83が取り付けられている。 このセンサカバー 83は、上述したバルブ開度センサ 7の各端子間を電気的に絶縁す る熱可塑性樹脂よりなる。そして、センサカバー 83は、ギヤケース 76及びモータハウ ジング 77の開口側に設けられた嵌合部 (接合端面)に嵌め合わされる被嵌合部 (接 合端面)を有し、リベット若しくはスクリュー等によってギヤケース 76の開口側に設けら れた嵌合部に気密的に組み付けられている。
[0039] 上記 EGRバルブ 30は、ノズノレ 72と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステン レス鋼等により略円板形状に形成されて、吸気管内を流れる吸入空気中に混入させ る EGRガスの EGR量を制御するバタフライ形の回転弁で、バルブシャフト 80に形成 されたバルブ装着部 86に複数個の締結用ネジゃ固定用ボルト等のスクリュー 87を 用いて締め付け固定されている。この EGRバルブ 30の外周部には、バルブ全閉位 置付近においてノズル 72の内壁面(流路壁面)に摺接することが可能なシールリング (シール材) 88を保持する円環状の保持溝が形成されている。尚、シールリング 88も 、 EGRバルブ 30と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円 環状に形成されている。
[0040] 上記バルブシャフト 80は、 EGRバノレブ 30と同様に、高温に強い耐熱性材料、例え ばステンレス鋼等により一体的に形成されて、 EGRバルブ 30を保持する半円形状の 上記バルブ装着部 86を有し、シャフト軸受部 75に回転自在または摺動自在に支持 されている。そして、バルブシャフト 80の端部には、動力伝達機構の構成要素の 1つ であるバルブ側ギヤ 90、及びバルブ開度センサ 7の構成要素の 1つであるロータ 81 を力しめ等の固定手段によって固定するためのかしめ固定部が一体的に形成されて レ、る。尚、バルブシャフト 80の図 2中の右端部とシャフト軸受部 75の内周部との間に は、オイルシール 91を保持するための円環形状のストッパ 92が装着されている。
[0041] 本実施形態の動力ユニットは、バルブシャフト 80を回転方向に駆動する駆動モー タ 5、及びこの駆動モータ 5の回転動力をバルブシャフト 80に伝達するための動力伝 達機構 (本形態では歯車減速機構)を含んで構成されている。駆動モータ 5は、ギヤ ケース 76及びセンサカバー 83内に坦設されたモータ用通電端子に接続されて、通 電により作動する駆動源である。この駆動モータ 5は、金属材料製のフロントフレーム 93、円筒状のヨーク 94、複数の永久磁石、モータシャフト、ァーマチヤコア、ァーマ チヤコイル等を有する駆動源である。
[0042] そして、駆動モータ 5は、センサカバー 83に坦設されて保持された 2個のモータ通 電端子、これらのモータ通電端子に一体的に接続されて、センサカバー 83から駆動 モータ 5側に突出した 2個のモータ接続端子、及びこれらのモータ接続端子に着脱 自在に接続する 2個のモータ給電端子を介して通電されて、モータシャフトが回転す るモータァクチユエータ(直流電動機)である。
[0043] また、本実施形態では、 ECU20によって指令される指令 EGR量(目標弁開度)と バルブ開度センサ 7によって検出される検出 EGR量 (弁開度)とが略一致するように 、駆動モータ 5への駆動電流値をフィードバック制御している。尚、駆動モータ 5への 制御指令値 (駆動電流値)の制御は、デューティ(DUTY)制御により行うことが望ま しい。すなわち、指令 EGR量 (指令弁開度)と検出 EGR量 (弁開度)との偏差に応じ て単位時間当たりの制御パルス信号のオン Zオフの割合(通電割合 ·デューティ比) を調整して、バルブ開度を変化させるデューティ(DUTY)制御を用いている。
[0044] 尚、フロントフレーム 93は、モータハウジング 77の開口側端面に、固定用ボルトや 締結ネジ等のスクリューを用いて締め付け固定されている。また、ヨーク 94のフロント 側端部は、フロントフレーム 93に複数箇所で力 め等の固定手段を用いて固定され ている。ここで、本実施形態の駆動モータ 5のヨーク 94の凸状のエンドヨークとモータ ノ、ウジング 77の凹状の底壁部との間には、駆動モータ 5を図 2中の右方向に付勢す る付勢力(フロントフレーム 93に押し付ける付勢力)を発生するウェーブヮッシャ 95が 介装されている。このウェーブヮッシャ 95は、モータシャフトの軸方向と略同一方向へ の弾性変形が可能で、且つ周方向に波形成形された環状弾性体である。
[0045] 歯車減速機構は、駆動モータ 5のモータシャフトの回転速度を所定の減速比となる ように減速するもので、駆動モータ 5のモータシャフトの外周に固定されたピニオンギ ャ 96と、このピニオンギヤ 96と嚙み合って回転する中間減速ギヤ 97と、この中間減 速ギヤ 97と嚙み合って回転する上記バルブ側ギヤ 90とを有し、バルブシャフト 80を 回転駆動するバルブ駆動手段である。ピニオンギヤ 96は、金属材料により所定の形 状に一体的に形成され、駆動モータ 5のモータシャフトと一体的に回転するモータ側 ギヤである。
[0046] 中間減速ギヤ 97は、樹脂材料により所定の形状に一体成形され、回転中心を成す 支持軸 98の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギヤ 97には、 ピニオンギヤ 96に嚙み合う大径ギヤ 99、及びバルブ側ギヤ 90に嚙み合う小径ギヤ 1 00が設けられている。ここで、ピニオンギヤ 96及び中間減速ギヤ 97は、駆動モータ 5 のトルクをバルブ側ギヤ 90に伝達するトルク伝達手段である。また、支持軸 98の軸 方向の一端部(図 2中の右端部)は、センサカバー 83の内壁面に形成された凹状部 に嵌め込まれ、他端部(図 2中の左端部)は、ギヤケース 76の底壁面に形成された凹 状部に圧入固定されている。
[0047] 本実施形態のバルブ側ギヤ 90は、樹脂材料により所定の略円環形状に一体成形 され、そのバルブ側ギヤ 90の外周面には、中間減速ギヤ 97の小径ギヤ 100と嚙み 合うギヤ部 101がー体的に形成されている。ここで、本実施形態の排気ガス再循環 装置においては、ギヤケース 76の底壁面とバルブ側ギヤ 90の図 2中の左側端面と の間に、リターンスプリング 102が装着されている。尚、バルブ側ギヤ 90の内径側に は、鉄系の金属材料 (磁性材料)よりなる上記ロータ 81がインサート成形されている。
[0048] 次に、本実施形態の排気ガス再循環装置の動作について説明する。エンジン 1が 始動することにより、エンジン 1の吸気バルブ 4aが開かれると、エアクリーナ 6で濾過 された吸入空気が、吸気通路 4を通って各気筒 # 1〜 #4のインテークマ二ホールド に分配され、エンジン 1の各気筒 # 1〜 #4内に吸入される。そして、エンジン 1では、 燃料が燃焼する温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこにインジェクタ 32 力 燃料を噴霧して燃焼が成される。そして、各気筒 # 1〜 #4内で燃えた燃焼ガス は、排気ポートから、ェキゾ一ストマ二ホールド、排気通路 24を経て排出される。この とき、 ECU20によって EGRバルブ 30が所定の開度となるように駆動モータ 5に通電 されると、駆動モータ 5のモータシャフトが回転する。
[0049] このモータシャフトが回転することによりピニオンギヤ 96が回転して中間減速ギヤ 9 7の大径ギヤ 99にトノレクが伝達される。そして、大径ギヤ 99の回転に伴って小径ギヤ 100が支持軸 98を中心にして回転すると、この小径ギヤ 100に嚙み合うギヤ部 101 を有するバルブ側ギヤ 90が回転する。これにより、バルブ側ギヤ 90がバルブシャフト 80を中心にして回転するので、バルブシャフト 80が所定の回転角度だけ回転し、 E GRバルブ 30がバルブ全閉位置より全開位置側へ開く方向(開方向)に回転駆動さ れる。すると、エンジン 1の排気ガスの一部が、 EGRガスとして、 EGR通路 26を経て バルブハウジング 70及びノズル 72の排気ガス還流路 71内に流入する。そして、排 気ガス還流路 71内に流入した EGRガスは、吸気通路 4内に流入して、エアクリーナ 6 からの吸入空気と混合される。
[0050] 尚、 EGRガスの還流量は、吸入空気量センサ(ェアフロメータ) 8と吸気温センサ 10 とバルブ開度センサ 7とからの検出信号で、所定値を保持できるようにフィードバック 制御している。従って、エンジン 1の各気筒 # 1〜 #4内に吸い込まれる吸入空気は 、ェミッションを低減するために、エンジン 1の運転状態毎に設定された EGR量にな るように EGRバルブ 30の弁開度カ^ニアに制御され、排気通路 24から排気ガス還流 路 71を経て吸気通路 4に還流した EGRガスとミキシングすることになる。
[0051] 一 EGRバルブ制御動作一
次に、本実施形態の特徴とする制御動作について説明する。各種の制御動作につ いて説明する前に、図 4を用いて全体の制御手順の概略を説明する。
[0052] 先ず、 EGRガス中に含まれる燃焼生成物の堆積物であるデポジットによって EGR バルブ 30が排気ガス還流路 71の内周面等に固着する可能性があることを考慮し、 後述する「固着回避動作実行条件」が成立したときに、このデポジットを除去するため の「固着回避動作」を実行する (ステップ ST1)。この「固着回避動作」が実行されるの はエンジン 1の停止中である。エンジン 1の運転中に「固着回避動作」として EGRバ ルブ 30の開閉動作を行った場合には、 EGRガス量が適正値からずれることになつて ェミッションの悪化等の不具合を招く可能性があるが、本実施形態では、エンジン 1 の停止中に「固着回避動作」を実行することで、この不具合を回避できるようにしてレヽ る。
[0053] また、上記「固着回避動作」の実行に伴レ、、 EGRバノレブ 30の固着が解消したか否 力を判定する「固着判定動作」が行われる (ステップ ST2)。これら各動作の後、「固 着判定動作」によって EGRバノレブ 30の固着が解消したと判定された場合に限り、 E GRバルブ 30を所定の基準位置に固定し、その位置を、エンジン運転時における E GRバルブ 30の開閉制御動作を行う際のバルブ基準位置とする補正 (学習)動作 (バ ルブ基準位置補正動作)が実行される(ステップ ST3)。その後、 EGRバルブ 30の開 動制御が停止され、通常のエンジン停止状態に移行する(ステップ ST4)。以下、そ れぞれの制御動作にっレ、て説明する。
[0054] 固着回避動作
本実施形態に係る EGRバルブ制御装置は、 EGRガス中に含まれる燃焼生成物の 堆積物であるデポジットによって EGRバノレブ 30が排気ガス還流路 71の内周面等に 固着する可能性があることを考慮し、このデポジットを除去するための「固着回避動 作」を実行するようになっている。この「固着回避動作」は、所定の「固着回避動作実 行条件」が成立したときに上記駆動モータ 5を駆動し、 EGRバルブ 30を、その全閉 位置付近において所定の角度範囲で開閉動作を行わせるものである。その角度範 囲は、 EGRバルブ 30の全閉位置から正側(EGRバルブ全開位置に向力 側)に 30 ° (図 3において Xで示す位置)及び全閉位置から負側(EGRバルブ全開位置に向 力 側とは反対側)に 30° (図 3において Yで示す位置)の範囲となっている。このよう な正側への EGRバルブ 30の開動動作と負側への EGRバルブ 30の開動動作とを交 互に行う(例えば 5往復させる)ことによって、付着していたデポジットを EGRバルブ 3 0によって搔き落とし、 EGRバルブ 30の固着を解消または防止するようにしている。 尚、上記角度範囲はこれに限るものではなく任意に設定可能である。また、正側の角 度と負側の角度とを互いに異ならせるようにしてもよい。更には、固着回避動作開始 時の第一回目の開動方向は正側であってもよいし負側であってもよい。
[0055] 次に、上記「固着回避動作実行条件」について説明する。この「固着回避動作実行 条件」は、エンジン 1が運転されている状態からイグニッションキーの OFF操作によつ て IGスィッチ 48が OFFされた場合に成立する。つまり、 IGスィッチ 48が OFFされた 場合、その直前までエンジン 1が運転されていたことを条件として「固着回避動作」が 実行されるようになっている。言い換えると、イダニッシヨン ON操作が行われた後、ェ ンジン 1の運転が開始されることなしにイダニッシヨン OFF操作が行われた場合には「 固着回避動作」を実行しなレ、ようになってレ、る。
[0056] 以下、上記 ECU20により実行される「固着回避動作」の実行及び非実行の制御手 順について図 5のフローチャートに沿って説明する。
[0057] 先ず、ステップ ST11において、イグニッションキーが ON操作されることに伴って IG スィッチ 48から ON信号を受信すると、ステップ ST12に移って、エンジン 1が始動(ィ ダニッシヨンキーがスタート位置まで操作されることでスタータが始動)したか否かを判 定する。これは、上記回転数センサ 44からの出力を受信することで判断される。また 、上記スタータスイッチ 50のオン'オフ情報により判断するようにしてもよい。
[0058] このステップ ST12において、エンジン 1が始動して YES判定された場合には、ステ ップ ST13に移り、このエンジン 1の始動後に、イグニッションキーが OFF操作(IGス イッチ 48が OFF)されることによりエンジン 1が停止したか否かを判定する。
つまり、ドライバーのイグニッションキー操作によって運転中であったエンジン 1が停 止されたか否かを判定する。そして、このステップ ST13で YES判定された場合には 、エンジン 1の運転中には排気ガス還流路 71の内面にデポジットが堆積している可 能性があると判断して、ステップ ST14に移って「固着回避動作」を開始させる。つまり 、 EGRバルブ 30を、その全閉位置付近において所定の角度範囲で開閉動作させる 。本実施形態では、 EGRバノレブ 30の開閉動作が連続して 5往復(本発明でレ、う完了 回数)なされた場合に「固着回避動作」が完了したと判断し、この連続 5往復の開閉 動作がなされると駆動モータ 5を停止して「固着回避動作」を終了するようになってい る。
[0059] 上記ステップ ST14で「固着回避動作」が開始した後、ステップ ST15に移り、 OFF 操作されてレ、たイグニッションキーが再び〇N操作(IGスィッチ 48が再 ON)されたか 否かを判定する。ここで、イグニッションキーが再び〇N操作されて YES判定された 場合には、ステップ ST16に移り、エンジン 1が始動(イグニッションキーがスタート位 置まで操作されることで始動)したか否力を判定する。そして、エンジン 1が始動され ることで YES判定された場合には、ステップ ST17に移り、上記固着回避動作を中止 する。つまり、このステップ ST14〜ST17の一連の流れは、固着回避動作の実行途 中(完了に至るまでの間)にエンジン 1の始動動作が行われた場合には、固着回避動 作を中止して、エンジン 1の運転状態に応じた EGRバルブ 30の開度に設定されると レ、つた動作である。そして、このようにしてステップ ST17において固着回避動作を中 止した後、上記ステップ ST13に戻る。つまり、再びイグニッションキーが OFF操作さ れることによりエンジン 1が停止した場合には、ステップ ST14において「固着回避動 作」が再開できるようにしている。この場合の「固着回避動作」の再開は、前回中止さ れた「固着回避動作」において行われた EGRバルブ 30の往復動回数に拘わりなぐ EGRバルブ 30の開閉動作が 5往復なされるように(前回の実行回数がクリアされた 状態で)実行される。その後のステップ ST15以降の動作は上述した場合と同様にし て行われる。
[0060] 一方、上記ステップ ST16において、エンジン 1が始動されず NO判定された場合 には、ステップ ST18に移り、上記「固着回避動作」が継続されることになる。そして、 ステップ ST20において、「固着回避動作」が完了したか否力、つまり、 EGRバルブ 3 0の開閉動作が連続して 5往復なされたか否かが判定され、この「固着回避動作」が 完了していなければステップ ST15に戻る。つまり、「固着回避動作」が完了するまで の間にエンジン 1が始動した(ステップ ST16で YES判定された)場合には「固着回避 動作」を中止(ステップ ST17)するようにしている。一方、上記ステップ ST20におい て、「固着回避動作」が完了して YES判定された場合には、ステップ ST21に移って 、 IGスィッチ 48が OFFとなっている状態が所定時間(例えば 3sec)継続したか否か を判定し、この所定時間が経過した後、本制御を終了する。 [0061] また、上記ステップ ST15において、イグニッションキーが OFF状態のまま維持され て NO判定された場合には、ステップ ST19に移り、この場合にも「固着回避動作」が 継続されてステップ ST20に移る。そして、この継続された「固着回避動作」が完了に 至った場合(ステップ ST20で YES判定された場合)には、ステップ ST21に移って、 I Gスィッチ 48が OFFとなっている状態が所定時間継続したか否かを判定し、この所 定時間が経過した後、本制御を終了する。
[0062] 一方、上記ステップ ST12において、エンジン 1が始動されず NO判定された場合 には、ステップ ST22に移り、イグニッションキーが OFF操作(IGスィッチ 48が OFF) されたか否かを判定する。つまり、イグニッションキーが ON操作された後、エンジン 1 が始動されることなくイグニッションキーが OFF操作されたか否かを判定する。
そして、このステップ ST22で YES判定された場合には、イグニッションキーが OFF 操作されたものの、その直前ではエンジン 1が運転されておらず、排気ガス還流路 71 の内面にデポジットが堆積していないと判断し、ステップ ST23に移って「固着回避動 作」を実行させることなしに、ステップ ST21に移る。このため、排気ガス還流路 71の 内面にデポジットが堆積していないにも拘わらず「固着回避動作」を実行してしまうと レ、つた無駄な動作を回避することができる。また、上記ステップ ST22において NO判 定された場合には、ステップ ST12に戻り、エンジン 1の始動がなされた場合にはステ ップ ST13に移行し、また、エンジン 1の始動がなされない場合には、イダニッシヨンキ 一が OFF操作されるまでステップ ST12及び ST22の動作を繰り返すことになる。
[0063] 次に、上述した固着回避動作の実行及び非実行の具体例(3つのパターン)につい て図 6〜図 8のタイミングチャートに沿って説明する。これら図 6〜図 8は、 IGスィッチ 48、スタータスイッチ 50、エンジン回転数、固着回避動作要求フラグ、固着回避動作 の実行の有無、固着回避動作完了フラグ、メインリレー OFF許可フラグそれぞれの 時間的な変化を示している。尚、上記固着回避動作要求フラグは、エンジン 1の始動 と同時に「1 (ON)」となり、「固着回避動作」が完了すると「0 (OFF)」となる。また、固 着回避動作完了フラグは、「固着回避動作」が開始されて、この「固着回避動作」が 完了すると「1 (ON)」となる。更に、メインリレー OFF許可フラグは、 IGスィッチ 48が OFFとなっても「固着回避動作」を実行するために、所定時間はメインリレーの OFF を禁止するためのものであり、 IGスィッチ 48が OFFとなり且つ「固着回避動作」が完 了すると「1 (ON)」となる。
[0064] (第 1のパターン)
先ず、エンジン運転中に IGスィッチ 48の OFFに伴ってエンジン 1が停止した後、ェ ンジン 1が始動することなく「固着回避動作」が完了する場合の動作を図 6のタイミン グチャートに沿って説明する。
[0065] エンジン 1の停止状態力 イグニッションキーの ON操作に伴って IGスィッチ 48が O Nされ(図中タイミング tl)、その後、イグニッションキーがスタート位置まで操作されて スタータが始動(スタータスイッチ 50が ON)すると、エンジン 1のクランキングが開始さ れ、その後、エンジン 1が始動する(図中タイミング t2)。このエンジン 1の始動に伴つ て固着回避動作要求フラグが「1」となる。
[0066] エンジン 1の運転が継続し、ドライバがイグニッションキーを OFF操作し、これに伴 つて IGスィッチ 48が OFFされると、エンジン 1も停止することになる(図中タイミング t3 )。そして、このエンジン 1の停止に伴って「固着回避動作」が開始される。つまり、ェ ンジン 1の運転状態から IGスィッチ 48が OFFされてエンジン 1が停止したことにより、 上記「固着回避動作実行条件」が成立するため「固着回避動作」が開始される。
[0067] そして、エンジン 1が再始動することなしに、 EGRバルブ 30の開閉動作が連続して
5往復なされた場合には、「固着回避動作」が完了し(図中タイミング t4)、この完了と 同時に、固着回避動作要求フラグが「0」となり、また、固着回避動作完了フラグが「1 」となり、更に、メインリレー OFF許可フラグが「1」となる。つまり、「固着回避動作」の 完了と同時にエンジン制御系のメインリレーが OFFされる。
[0068] このようにして、「固着回避動作」が完了した後に、再びイグニッションキーが〇N操 作されて IGスィッチ 48が〇Nとなった場合に(図中タイミング t5)、イグニッションキー がスタート位置まで操作されることなぐつまりスタータが始動(スタータスイッチ 50が 〇N)されることなくイグニッションキーが OFF操作されて IGスィッチ 48が OFFとなつ た場合には(図中タイミング t6)、上記「固着回避動作実行条件」は成立しなレ、ため「 固着回避動作」が開始されることはない。つまり、 IGスィッチ 48が OFFとなっても、そ の直前ではエンジン 1が運転されておらず、排気ガス還流路 71の内面にデポジット が堆積していないと判断し、「固着回避動作」を実行させることはない。
[0069] (第 2のパターン)
次に、固着回避動作の実行中にエンジン 1が再始動された場合の動作を図 7のタイ ミングチャートに沿って説明する。
[0070] エンジン 1が運転している状態からドライバがイグニッションキーを OFF操作し、これ に伴って IGスィッチ 48が OFFされると、エンジン 1も停止することになる(図中タイミン グ t7)。そして、このエンジン 1の停止に伴って「固着回避動作」が開始される。つまり 、エンジン 1の運転状態から IGスィッチ 48が OFFされてエンジン 1が停止したことに より、上記「固着回避動作実行条件」が成立するため「固着回避動作」が開始される。
[0071] そして、固着回避動作が完了する前にイグニッションキーの ON操作に伴って IGス イッチ 48が ONされ(図中タイミング t8)、且つイグニッションキーがスタート位置まで 操作されると(図中タイミング t9)、スタータが始動(スタータスイッチ 50が ON)し、これ によってエンジン 1のクランキングが行われた後、エンジン 1が始動する(図中タイミン グ tlO)。この場合、 IGスィッチ 48が ONされただけでは「固着回避動作」は中止され ず、そのまま継続される(図中の期間 tl l)。従って、この継続期間中に、 EGRバルブ 30の連続 5往復の開閉動作が終了した場合には「固着回避動作」が完了したことに なり、この完了と同時に、固着回避動作要求フラグが「0」となり、また、固着回避動作 完了フラグが「1」となり、更に、メインリレー OFF許可フラグが「1」となる。図 7に示す ものでは、上記継続期間中に「固着回避動作」が完了せず、固着回避動作要求フラ グが「1」であり、また、固着回避動作完了フラグが「0」であり、更に、メインリレー OFF 許可フラグが「0」である状態が維持されてレ、る。
[0072] (第 3のパターン)
次に、固着回避動作の実行中に IGスィッチ 48が〇Nとなり、その後、エンジン 1が 再始動されることなしに IGスィッチ 48が OFFされた場合の動作を図 8のタイミングチ ヤートに沿って説明する。
[0073] エンジン 1が運転している状態からドライバがイグニッションキーを OFF操作し、これ に伴って IGスィッチ 48が OFFされると、エンジン 1も停止することになる(図中タイミン グ tl2)。そして、このエンジン 1の停止に伴って「固着回避動作」が開始される。つま り、エンジン 1の運転状態から IGスィッチ 48が OFFされてエンジン 1が停止したことに より、上記「固着回避動作実行条件」が成立するため「固着回避動作」が開始される。
[0074] そして、固着回避動作が完了する前にイグニッションキーの〇N操作に伴って IGス イッチ 48が〇Nされ(図中タイミング tl 3)、その後、スタータが始動(スタータスイッチ 50が ON)されることなしにイグニッションキーの OFF操作に伴って IGスィッチ 48が O FFされた場合(図中タイミング tl4)、上記「固着回避動作実行条件」は成立しないた め、上記タイミング ti lで開始された「固着回避動作」が継続されることになる。 「固着 回避動作」が完了した後の動作は上記図 6で示した場合と同様である。
[0075] 固着判定動作
上記 ECU20では、上述した「固着回避動作」の実行時に、この「固着回避動作」に より EGRバルブ 30の固着が解消したか否かを判定する「固着判定動作」が行われる ようになつている。この「固着判定動作」は、 EGRバルブ 30を一方向(例えば正側)へ 移動させる動作を行った際、所定の移動制御時間内にバルブ移動量が所定の固着 解消移動量(上述した全閉位置から 30° の位置)に達した場合に EGRバルブ 30の 固着が解消したと判定するものである。
[0076] バルブ基準位置補正動作
そして、上記「固着判定動作」によって EGRバルブ 30の固着が解消したと判定され た場合には「バルブ基準位置補正動作」が行われる。この「バルブ基準位置補正動 作」は「固着判定動作」によって EGRバルブ 30の固着が解消していないと判定され た場合には実行されることなぐまた、この場合には、その後にエンジン 1の運転が開 始されても EGRバノレブ 30の開度制御は実行されない(バノレブ開閉動作を禁止する) ようになつている。これにより、 EGRバノレブ 30が固着した状態でバルブ基準位置を補 正するといつた動作を禁止することができ、バルブ基準位置の誤認識を招くことが回 避され、また、固着した EGRバルブ 30を強制的に作動させようとすることによる EGR バルブ 30の破損等を回避することができるようになつている。
[0077] 上記「バルブ基準位置補正動作」としては以下の 2つが挙げられる。つまり、この「バ ルブ基準位置補正動作」は、 EGRバノレブ 30を所定位置 (予め設定された基準位置) に位置決めしておき、その位置を上記バルブ開度センサ 7によって認識してその位 置をバルブ開閉制御動作を行う際の基準位置とするように基準位置補正を行うもの であり、その後のエンジン運転時にあっては、この認識した基準位置を基にバルブ開 閉制御動作が行われる。そして、この際に EGRバノレブ 30を位置決めする所定位置と しては、以下のものが挙げられる。
[0078] 先ず、 EGRバルブ 30の全閉位置(開度 0° の位置)を上記基準位置とするもので ある。これは、例えば上記リターンスプリング 102を正側への付勢力を与えるものと負 側への付勢力を与えるものとの 2種類を備えさせておき、駆動モータ 5への通電を解 除した場合には、これらリターンスプリング 102の付勢力が釣り合う位置が EGRバル ブ 30の全閉位置となるように設定するものである。
[0079] また、他の位置決めとしては、 EGRバルブ 30の負側への移動量を規制するストツ パを備えさせておき、駆動モータ 5への通電を行って EGRバルブ 30をこのストツバに 当接させ、この位置を上記基準位置とするものである。例えば EGRバノレブ 30の負側 30° の位置にストッパを設けておき、 EGRバルブ 30をストツバに当接させた状態で バルブ開度センサ 7が読み取った位置を負側 30° の基準位置とするものである。
[0080] 以上説明したように、本実施形態では、 EGRバノレブ 30の固着を回避するべく往復 動させる「固着回避動作」の開始条件を、直前までエンジン 1が運転していたイダニッ シヨン OFF操作時としている。このため、無駄な「固着回避動作」を回避することがで き、電力の浪費を防止することができる。また、「固着回避動作」の作動音が頻発する ことによる乗員の違和感を解消することもできる。更に、「固着回避動作」は内燃機関 の温度が高い状況で実行されるため、「固着回避動作」の開始と同時に EGRバルブ 30の開閉往復移動を容易に行うことができ、 EGRバノレブ 30によるデポジット等の搔 き落としを効果的に行うことができ、電動モータ 5の負荷を軽減できて電動モータ 5の 長寿命化を図ることができる。
[0081] 一その他の実施形態一
以上説明した実施形態では、 自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気 筒ディーゼルエンジン 1における EGRバルブ 30の制御装置として本発明を適用した 場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他の形式のディーゼルェンジ ンゃガソリンエンジンにも適用可能である。また、 自動車用に限らず、その他の用途 に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式(直列型、 V 型エンジン等の別)についても特に限定されるものではない。
また、本発明が対象とするバルブ制御装置は、 EGRバノレブ 30を対象とするものに 限らず、スロットルバルブ 14を対象としてもよレ、。つまり、このスロットルバルブ 14がデ ポジットによって固着してしまうことを回避すると共に、この固着が生じていない状態 でバルブ基準位置補正動作を行うようにするものである。

Claims

請求の範囲
[1] 内燃機関のバルブ制御装置であって、前記装置は、前記機関の気体通路に設け られて開閉動作を行うことにより同通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、 前記バルブの全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ所定の移動量 だけ同バルブを開閉往復移動させることによって同バルブの固着を解消または防止 する固着回避動作を実行するバルブ作動ユニットとを備え、前記装置は、
イダニッシヨン ON操作が行われた後、前記機関の運転が開始されることなしにイダ ニッシヨン OFF操作が行われた場合には、前記バルブ作動ユニットによる前記固着 回避動作を禁止する。
[2] 内燃機関のバルブ制御装置であって、前記装置は、前記機関の気体通路に設け られて開閉動作を行うことにより同通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、 前記バルブの全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ所定の移動量 だけ同バルブを開閉往復移動させることによって同バルブの固着を解消または防止 する固着回避動作を実行するバルブ作動ユニットとを備え、前記装置は、
前記機関の運転終了後、未だ前記固着回避動作が実行されていない場合にのみ 、イダニッシヨン OFF操作に連動して前記バルブ作動ユニットによる前記固着回避動 作を実行する。
[3] 内燃機関のバルブ制御装置であって、前記装置は、前記機関の気体通路に設け られて開閉動作を行うことにより同通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、 前記バルブの全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ所定の移動量 だけ同バルブを開閉往復移動させることによって同バルブの固着を解消または防止 する固着回避動作を実行するバルブ作動ユニットとを備え、前記装置は、
要求フラグが ONとなっている状況で、イダニッシヨン OFF操作が行われた場合に のみ前記バルブ作動ユニットによる前記固着回避動作を実行し、前記要求フラグは 、前記機関の運転が開始されるのに伴って ONとなり、前記固着回避動作の完了に 伴って OFFとなる。
[4] 前記請求項 3記載の装置において、前記要求フラグは、前記バルブの全閉位置付 近において一方向及び他方向へそれぞれ前記所定の移動量だけバルブを開閉往 復移動させる動作が所定の完了回数だけ連続して実行された場合に OFFとなる。 前記請求項 1〜4のうち何れか一つに記載の装置において、同装置は、前記固着 回避動作の実行中にイダニッシヨン〇N操作がなされても、前記機関の運転が開始さ れるまでの間は前記バルブ作動ユニットによる同固着回避動作を継続する。
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