JP4006834B2 - ディーゼルエンジンのｅｇｒ弁制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンのＥＧＲ（排気還流）弁制御装置に関し、特にステップモータ式ＥＧＲ弁の脱調防止のための制御装置にする。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンにおいて、排気通路から排気の一部を吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路に、エンジン運転条件に基づいてステップモータにより開閉駆動されるＥＧＲ弁を備え、このＥＧＲ弁の弁体が弁座より排気通路側に配置される場合、ステップモータの駆動電流（コイル電流）の減少により、ステップモータの力が低下すると、弁体に対し閉弁方向に作用する排気圧力に負けて、ステップモータの脱調を生じることがあり、一旦脱調を生じると、その後の制御に支障をきたす。
【０００３】
ステップモータの脱調防止対策としては、特開平８−５１７９５号公報に示されるように、ステップモータのコイル電流を検出し、検出値が所定値より小さいときは、ステップモータの脱調の恐れがあるとして、ステップモータの駆動を停止するようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジンのステップモータ式ＥＧＲ弁の制御に上記の脱調防止対策を適用する場合、コイル電流を検出するための手段を特別に設けなければならず、コストアップにつながる。
また、コイル電流が所定値より小さいときに、排気圧力にかかわらず、一律にＥＧＲ弁の駆動を停止して全閉状態に保持すると、ＥＧＲの強制停止によるＮＯｘ排出量増大が多くなる。
【０００５】
脱調防止対策として、この他、（１）ＥＧＲ弁径（受圧面積）の減少、（２）モータ力アップも考えられるが、（１）はディーゼルエンジンの近年の排気要求からの大量ＥＧＲという要請に反し、（２）はモータの大型化によりコスト上昇及び搭載性の悪化を招く。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、特別なセンサの追加無しに、既存のセンサを用いてステップモータ式ＥＧＲ弁の脱調を防止でき、しかも、ＥＧＲの強制停止を必要最小限に抑えることのできるディーゼルエンジンのＥＧＲ弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、排気通路から排気の一部を吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路に、弁体が弁座より排気通路側に配置されて、エンジン運転条件に基づいてステップモータにより開閉駆動されるＥＧＲ弁を備えるディーゼルエンジンのＥＧＲ弁制御装置において、図１に示すように、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、エンジン冷却水温を検出する水温検出手段と、排気圧力を直接又は間接的に検出する排気圧力検出手段と、バッテリ電圧が所定値以下か、水温が所定値以上のいずれかで、かつ、排気圧力が高い状態のときに、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御するＥＧＲ弁強制全閉手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、バッテリの劣化等によりバッテリ電圧が低下すると、ステップモータのコイル電流が減少して、ステップモータの力が低下し、また、登坂時等のエンジン冷却水温が高い状態では、ステップモータのコイル温度が上昇して、コイル抵抗の増大により、コイル電流が減少して、ステップモータの力が低下する。すると、ＥＧＲ弁の弁体に対し閉弁方向に作用する排気圧力に負けて、ステップモータの脱調を生じることがある。但し、ステップモータの力が低下しても、排気圧力がそれほど高くなければ、ステップモータの脱調を生じることはない。
【０００８】
よって、バッテリ電圧が所定値以下か、水温が所定値以上のいずれかで、かつ、排気圧力が高い状態のときに、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御して、脱調を防止するのである。
ここで、前記排気圧力検出手段は、エンジン回転数と負荷とから排気圧力が高い状態を検出（推定）する手段であるとよい。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、特別なセンサの追加無しに、既存のセンサを用いてステップモータ式ＥＧＲ弁の脱調を確実に防止でき、しかも、ＥＧＲの強制停止を必要最小限に抑えることができるという効果が得られる。
また、エンジン回転数と負荷とから排気圧力が高い状態を検出するようにすることで、排気圧力センサを備えない場合も、当該センサの追加無しに、簡単に実施可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図２及び図３に基づいて説明する。
図２は本発明の一実施形態を示すＥＧＲ弁のシステム図である。
ＥＧＲ弁１の筐体２は、排気通路にＥＧＲ配管を介して連通するＥＧＲ通路入口部３と、吸気通路にＥＧＲ配管を介して連通するＥＧＲ通路出口部４とを備え、これらの間のＥＧＲ通路に弁座５が配置されている。
【００１１】
ＥＧＲ弁１の弁体６は、ポペット型で、弁座５より排気通路側に配置され、弁軸（ロッド）７の一端側に固定されている。そして、弁軸７の他端側にステップモータ８が配置され、ステップモータ８のコイルへの通電制御によるロータの可逆回転により送りねじ機構を介して、弁軸７を図で上下方向に駆動することにより、弁体６の開度を制御するようになっている。
【００１２】
ステップモータ８は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット９からの出力信号により駆動される。
そして、コントロールユニット９には、ステップモータ８の駆動用電圧としてバッテリ電圧ＶＢが印加されると共に、回転数センサにより検出されるエンジン回転数Ｎｅ、負荷センサにより検出される負荷（燃料噴射量等）Ｑｆ、水温センサにより検出されるエンジン冷却水温Ｔｗなどが入力される。また、排気圧力センサを備える場合は、それにより検出される排気圧力Ｐｅも入力される。
【００１３】
図３はコントロールユニット９内で実行されるＥＧＲ弁脱調防止制御のフローチャートである。
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、バッテリ電圧ＶＢを検出し、バッテリ電圧ＶＢが所定値以下の低電圧か否かを判定する。この部分がバッテリ電圧検出手段に相当する。
【００１４】
ステップ２では、エンジン冷却水温Ｔｗを検出し、水温Ｔｗが所定値（例えば９５℃）以上の高温か否か判定する。この部分が水温検出手段に相当する。
ステップ３では、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｑｆを検出し、これらより、予め定めた図４のごときマップを参照して、排気圧力が高い状態（高排圧領域）か否かを判定する。この部分が排気圧力検出手段（特にエンジン回転数と負荷とから排気圧力が高い状態を検出する手段）に相当する。
【００１５】
尚、排気圧力センサを備える場合は、排気圧力Ｐｅを直接検出し、排気圧力Ｐｅが所定値以上（排気圧力Ｐｅ≧所定値）か否かを判定してもよい。
ステップ１〜ステップ３での判定で、ステップ１又はステップ２でＹＥＳで、かつ、ステップ３でＹＥＳの場合、すなわち、バッテリ電圧ＶＢが所定値以下か、水温Ｔｗが所定値以上のいずれかで、かつ、排気圧力が高い状態の場合は、ステップ４へ進む。
【００１６】
そして、ステップ４では、ステップモータの駆動を停止して、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御する。この部分がＥＧＲ弁強制全閉手段に相当する。
このように、バッテリの劣化等によりバッテリ電圧が低下するか、登坂時等のエンジン冷却水温が高い状態では、ステップモータのコイル電流が減少して、ステップモータの力が低下し、ＥＧＲ弁の弁体に対し閉弁方向に作用する排気圧力に負けて、ステップモータの脱調を生じる恐れがあるが、ステップモータの力が低下しても、排気圧力がそれほど高くなければ、ステップモータの脱調を生じることはないので、排気圧力が高い状態の場合に限って、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御する。全閉状態では排気圧力が作用しても、全閉状態に維持するように作用するだけであるので、脱調を防止できる。
【００１７】
また、バッテリ電圧ＶＢ、水温Ｔｗ、更には排気圧力Ｐｅのしきい値をそれぞれ２つ用意し、第１のしきい値では所定時間持続を、第２のしきい値では即停止させる等の条件を追加して実行してもよい。
上記の場合以外は、ステップ５へ進み、ＥＧＲ弁通常制御を行う。すなわち、エンジン回転数及び負荷に応じ、予め定めたＥＧＲ率となるように、ステップモータを駆動して、ＥＧＲ弁の開度を制御する。
【００１８】
従って、排気圧力が低い場合は、ＥＧＲを強制停止することがなく、ＥＧＲの強制停止によるＮＯｘ排出量の増大を必要最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の一実施形態を示すＥＧＲ弁のシステム図
【図３】 ＥＧＲ弁脱調防止制御のフローチャート
【図４】 高排圧領域を示す図
【符号の説明】
１ ＥＧＲ弁
２ 筐体
３ ＥＧＲ通路入口部
４ ＥＧＲ通路出口部
５ 弁座
６ 弁体
７ 弁軸
８ ステップモータ
９ コントロールユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンのＥＧＲ（排気還流）弁制御装置に関し、特にステップモータ式ＥＧＲ弁の脱調防止のための制御装置にする。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンにおいて、排気通路から排気の一部を吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路に、エンジン運転条件に基づいてステップモータにより開閉駆動されるＥＧＲ弁を備え、このＥＧＲ弁の弁体が弁座より排気通路側に配置される場合、ステップモータの駆動電流（コイル電流）の減少により、ステップモータの力が低下すると、弁体に対し閉弁方向に作用する排気圧力に負けて、ステップモータの脱調を生じることがあり、一旦脱調を生じると、その後の制御に支障をきたす。
【０００３】
ステップモータの脱調防止対策としては、特開平８−５１７９５号公報に示されるように、ステップモータのコイル電流を検出し、検出値が所定値より小さいときは、ステップモータの脱調の恐れがあるとして、ステップモータの駆動を停止するようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジンのステップモータ式ＥＧＲ弁の制御に上記の脱調防止対策を適用する場合、コイル電流を検出するための手段を特別に設けなければならず、コストアップにつながる。
また、コイル電流が所定値より小さいときに、排気圧力にかかわらず、一律にＥＧＲ弁の駆動を停止して全閉状態に保持すると、ＥＧＲの強制停止によるＮＯｘ排出量増大が多くなる。
【０００５】
脱調防止対策として、この他、（１）ＥＧＲ弁径（受圧面積）の減少、（２）モータ力アップも考えられるが、（１）はディーゼルエンジンの近年の排気要求からの大量ＥＧＲという要請に反し、（２）はモータの大型化によりコスト上昇及び搭載性の悪化を招く。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、特別なセンサの追加無しに、既存のセンサを用いてステップモータ式ＥＧＲ弁の脱調を防止でき、しかも、ＥＧＲの強制停止を必要最小限に抑えることのできるディーゼルエンジンのＥＧＲ弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、排気通路から排気の一部を吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路に、弁体が弁座より排気通路側に配置されて、エンジン運転条件に基づいてステップモータにより開閉駆動されるＥＧＲ弁を備えるディーゼルエンジンのＥＧＲ弁制御装置において、図１に示すように、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、エンジン冷却水温を検出する水温検出手段と、排気圧力を直接又は間接的に検出する排気圧力検出手段と、バッテリ電圧が所定値以下か、水温が所定値以上のいずれかで、かつ、排気圧力が高い状態のときに、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御するＥＧＲ弁強制全閉手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、バッテリの劣化等によりバッテリ電圧が低下すると、ステップモータのコイル電流が減少して、ステップモータの力が低下し、また、登坂時等のエンジン冷却水温が高い状態では、ステップモータのコイル温度が上昇して、コイル抵抗の増大により、コイル電流が減少して、ステップモータの力が低下する。すると、ＥＧＲ弁の弁体に対し閉弁方向に作用する排気圧力に負けて、ステップモータの脱調を生じることがある。但し、ステップモータの力が低下しても、排気圧力がそれほど高くなければ、ステップモータの脱調を生じることはない。
【０００８】
よって、バッテリ電圧が所定値以下か、水温が所定値以上のいずれかで、かつ、排気圧力が高い状態のときに、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御して、脱調を防止するのである。
ここで、前記排気圧力検出手段は、エンジン回転数と負荷とから排気圧力が高い状態を検出（推定）する手段であるとよい。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、特別なセンサの追加無しに、既存のセンサを用いてステップモータ式ＥＧＲ弁の脱調を確実に防止でき、しかも、ＥＧＲの強制停止を必要最小限に抑えることができるという効果が得られる。
また、エンジン回転数と負荷とから排気圧力が高い状態を検出するようにすることで、排気圧力センサを備えない場合も、当該センサの追加無しに、簡単に実施可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図２及び図３に基づいて説明する。
図２は本発明の一実施形態を示すＥＧＲ弁のシステム図である。
ＥＧＲ弁１の筐体２は、排気通路にＥＧＲ配管を介して連通するＥＧＲ通路入口部３と、吸気通路にＥＧＲ配管を介して連通するＥＧＲ通路出口部４とを備え、これらの間のＥＧＲ通路に弁座５が配置されている。
【００１１】
ＥＧＲ弁１の弁体６は、ポペット型で、弁座５より排気通路側に配置され、弁軸（ロッド）７の一端側に固定されている。そして、弁軸７の他端側にステップモータ８が配置され、ステップモータ８のコイルへの通電制御によるロータの可逆回転により送りねじ機構を介して、弁軸７を図で上下方向に駆動することにより、弁体６の開度を制御するようになっている。
【００１２】
ステップモータ８は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット９からの出力信号により駆動される。
そして、コントロールユニット９には、ステップモータ８の駆動用電圧としてバッテリ電圧ＶＢが印加されると共に、回転数センサにより検出されるエンジン回転数Ｎｅ、負荷センサにより検出される負荷（燃料噴射量等）Ｑｆ、水温センサにより検出されるエンジン冷却水温Ｔｗなどが入力される。また、排気圧力センサを備える場合は、それにより検出される排気圧力Ｐｅも入力される。
【００１３】
図３はコントロールユニット９内で実行されるＥＧＲ弁脱調防止制御のフローチャートである。
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、バッテリ電圧ＶＢを検出し、バッテリ電圧ＶＢが所定値以下の低電圧か否かを判定する。この部分がバッテリ電圧検出手段に相当する。
【００１４】
ステップ２では、エンジン冷却水温Ｔｗを検出し、水温Ｔｗが所定値（例えば９５℃）以上の高温か否か判定する。この部分が水温検出手段に相当する。
ステップ３では、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｑｆを検出し、これらより、予め定めた図４のごときマップを参照して、排気圧力が高い状態（高排圧領域）か否かを判定する。この部分が排気圧力検出手段（特にエンジン回転数と負荷とから排気圧力が高い状態を検出する手段）に相当する。
【００１５】
尚、排気圧力センサを備える場合は、排気圧力Ｐｅを直接検出し、排気圧力Ｐｅが所定値以上（排気圧力Ｐｅ≧所定値）か否かを判定してもよい。
ステップ１〜ステップ３での判定で、ステップ１又はステップ２でＹＥＳで、かつ、ステップ３でＹＥＳの場合、すなわち、バッテリ電圧ＶＢが所定値以下か、水温Ｔｗが所定値以上のいずれかで、かつ、排気圧力が高い状態の場合は、ステップ４へ進む。
【００１６】
そして、ステップ４では、ステップモータの駆動を停止して、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御する。この部分がＥＧＲ弁強制全閉手段に相当する。
このように、バッテリの劣化等によりバッテリ電圧が低下するか、登坂時等のエンジン冷却水温が高い状態では、ステップモータのコイル電流が減少して、ステップモータの力が低下し、ＥＧＲ弁の弁体に対し閉弁方向に作用する排気圧力に負けて、ステップモータの脱調を生じる恐れがあるが、ステップモータの力が低下しても、排気圧力がそれほど高くなければ、ステップモータの脱調を生じることはないので、排気圧力が高い状態の場合に限って、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御する。全閉状態では排気圧力が作用しても、全閉状態に維持するように作用するだけであるので、脱調を防止できる。
【００１７】
また、バッテリ電圧ＶＢ、水温Ｔｗ、更には排気圧力Ｐｅのしきい値をそれぞれ２つ用意し、第１のしきい値では所定時間持続を、第２のしきい値では即停止させる等の条件を追加して実行してもよい。
上記の場合以外は、ステップ５へ進み、ＥＧＲ弁通常制御を行う。すなわち、エンジン回転数及び負荷に応じ、予め定めたＥＧＲ率となるように、ステップモータを駆動して、ＥＧＲ弁の開度を制御する。
【００１８】
従って、排気圧力が低い場合は、ＥＧＲを強制停止することがなく、ＥＧＲの強制停止によるＮＯｘ排出量の増大を必要最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の一実施形態を示すＥＧＲ弁のシステム図
【図３】 ＥＧＲ弁脱調防止制御のフローチャート
【図４】 高排圧領域を示す図
【符号の説明】
１ ＥＧＲ弁
２ 筐体
３ ＥＧＲ通路入口部
４ ＥＧＲ通路出口部
５ 弁座
６ 弁体
７ 弁軸
８ ステップモータ
９ コントロールユニット
Claims (2)
- 排気通路から排気の一部を吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路に、弁体が弁座より排気通路側に配置されて、エンジン運転条件に基づいてステップモータにより開閉駆動されるＥＧＲ弁を備えるディーゼルエンジンのＥＧＲ弁制御装置において、
バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
エンジン冷却水温を検出する水温検出手段と、
排気圧力を直接又は間接的に検出する排気圧力検出手段と、
バッテリ電圧が所定値以下か、水温が所定値以上のいずれかで、かつ、排気圧力が高い状態のときに、ＥＧＲ弁を強制的に全閉状態に制御するＥＧＲ弁強制全閉手段と、
を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンのＥＧＲ弁制御装置。 - 前記排気圧力検出手段は、エンジン回転数と負荷とから排気圧力が高い状態を検出する手段であることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンのＥＧＲ弁制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19199898A JP4006834B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | ディーゼルエンジンのｅｇｒ弁制御装置 |
| DE69908497T DE69908497T2 (de) | 1998-07-07 | 1999-07-06 | Gerät und Verfahren zur Steuerung des EGR-Ventils eines Dieselmotors |
| EP99113074A EP0971112B1 (en) | 1998-07-07 | 1999-07-06 | Apparatus for controlling EGR valve of diesel engine and method |
| US09/348,470 US6167873B1 (en) | 1998-07-07 | 1999-07-07 | Apparatus for controlling EGR valve of diesel engine and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19199898A JP4006834B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | ディーゼルエンジンのｅｇｒ弁制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018102A JP2000018102A (ja) | 2000-01-18 |
| JP4006834B2 true JP4006834B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=16283917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19199898A Expired - Fee Related JP4006834B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | ディーゼルエンジンのｅｇｒ弁制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6167873B1 (ja) |
| EP (1) | EP0971112B1 (ja) |
| JP (1) | JP4006834B2 (ja) |
| DE (1) | DE69908497T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| ES2373959T3 (es) * | 2005-05-27 | 2012-02-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Procedimiento y dispositivo para la activación de un servo elemento. |
| JP5660322B2 (ja) * | 2011-06-17 | 2015-01-28 | 株式会社デンソー | 内燃機関のｅｇｒ制御装置 |
| JP6056748B2 (ja) * | 2013-12-20 | 2017-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | 過給エンジンのｅｇｒシステム |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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