JPH06108924A - 内燃機関の制御弁の全閉基準位置信号補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は排気還流弁の開度検出装置より取り
出された全閉基準位置信号を補正する補正装置に関し、
正確な全閉基準位置信号を得ることを目的とする。 【構成】 走行距離が所定値以上のときは、排気還流弁
が全開条件の運転状態となったときに、その全開位置検
出電圧Ｂを取り込み（ステップ109 〜111 ）、新車時の
ストローク量を示す値ＡとＢとの差Ｃｉを算出する（ス
テップ112 ）。このＣｉは全閉基準位置信号に相当し、
前回の値Ｃ_i-1 と大小比較して（ステップ114 ）、その
比較結果に応じて更新処理する（ステップ115 ，116
）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の制御弁の全閉
基準位置信号補正装置に係り、特に排気還流弁の開度検
出装置より取り出された全閉基準位置信号を補正する補
正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より内燃機関の排気ガスの一部を排
気還流弁を通して吸入混合気中に再循環し、機関シリン
ダ内の燃焼による熱を排気ガス中の不活性ガスに奪わせ
て最高燃焼温度を下げることにより、排気ガス中の窒素
酸化物（ＮＯ_X ）を低減する排気ガス再循環（ＥＧＲ：
エキゾースト・ガス・リサーキュレーション）装置が知
られている。このＥＧＲ装置ではＥＧＲを実行すると出
力の低下や燃焼の不安定をまねくため、運転状態に応じ
て排気還流弁の開度を制御することにより、排気ガス再
循環量（ＥＧＲ量）を適切に制御している。

【０００３】しかし、排気還流弁に熱膨張、経時変化等
により全閉基準位置に変化が生じると、排気還流弁の開
度検出装置の出力開度検出値と排気還流弁の実際の開度
とに誤差が生じ、適切なＥＧＲ量のフィードバック制御
ができなくなってしまう。

【０００４】そこで、従来より排気還流弁の開度指令値
が全閉を示している状態が所定時間継続した場合、その
所定時間経過後の開度検出装置の出力開度検出値を全閉
基準位置として更新するようにした全閉基準位置信号補
正装置が知られている（特開昭５７−１８８７５３号公
報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気還流弁
の使用頻度は全閉位置で使用することが最も多い。例え
ば、米国で規定されたＬＡ＃４モード走行時における排
気還流弁の使用頻度は図７に示す如く、排気還流弁が全
閉で停止がＩで示す如く55.3％であり、残りの44.7％の
ＥＧＲ作動時において、リフト量が０〜0.5 mmの極低リ
フト量の使用頻度がIIで示す如く21.4％と７割を超え
る。なお、III は排気還流弁が全開で停止を示す。

【０００６】従って、排気還流弁は全閉している状態が
かなり多いために、機関振動により全閉位置付近での開
度検出装置の抵抗体の磨耗が大きく、また上記のように
極低リフト量の使用頻度が高いために、オーバーシュー
トとアンダーシュートを繰り返すことから開度検出装置
の抵抗体の磨耗がやはり全閉位置付近で多い。

【０００７】更に、排気還流弁は長期間の使用によりシ
ートにデポジット（炭素微粒子の堆積物）が付着し、し
かもその付着の仕方は不均一であり、弁体がシートに密
着する全閉位置では上記のデポジットや排気ガスに含ま
れる微細な粉塵等を噛み込むことで全閉位置に誤差が生
じる。

【０００８】従って、排気還流弁の開度検出装置の全閉
指令時の開度検出値は全閉位置付近での抵抗体の磨耗に
より信頼性が乏しく、また異物の噛み込みによる全閉位
置の誤差の発生もあるため、前記した従来の全閉基準位
置信号補正装置では、正確な全閉検出値が得られず、よ
ってＥＧＲ流量の精度確保ができなくなり、排気エミッ
ション、ドライバビリティ及び燃費に悪影響を生じる。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
新車時の制御弁ストローク量と全開位置信号とにより全
閉基準位置信号を更新することにより、上記の課題を解
決した内燃機関の制御弁の全閉基準位置信号補正装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は図１の原理ブロック図に示すように、制御
弁１０の開度を検出する開度検出装置１１及び第１乃至
第３の算出手段１２，１３及び１４を有する。第１の算
出手段１２は、走行距離が所定値未満のときに制御弁１
０の全閉位置と全開位置との差であるストローク量を算
出する。第２の算出手段１３は、走行距離が前記所定値
以上のときは、制御弁１０が全開指示される毎に、開度
検出装置１１より取り出される全開位置信号と第１の算
出手段１２よりのストローク量との差を算出する。第３
の算出手段１４は、第２の算出手段１３で算出された差
の値を前回の全開指示時と今回の全開指示時とで比較
し、その比較結果に応じて差の値に対応した全閉基準位
置信号を更新出力する。

【００１１】

【作用】第１の算出手段１２により算出されるストロー
ク量は、走行距離が前記所定値未満の新車時の値であ
り、このときは制御弁１０は新品同様であるため正確な
ストローク量を算出することができる。また、制御弁１
０の全開位置での使用頻度は全閉時のそれに比しはるか
に少ないため、開度検出装置１１の制御弁１０全開時の
抵抗体の磨耗は全閉時に比し大幅に少なく、走行距離が
前記所定値以上となっても、全開位置信号の劣化は少な
い。

【００１２】従って、本発明では第２の算出手段１３及
び１４により制御弁１０が全開指示される毎に全開位置
信号とストローク量とから全閉基準位置信号を更新する
ことにより、全閉基準値位置信号の更新を全閉位置の検
出値で行なうよりも正確な全閉基準位置信号を求めるこ
とができる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明が適用される内燃機関の概略シ
ステム構成図を示す。同図中、排気還流弁２０は前記制
御弁１０に相当し、ダイアフラム２１，スプリング２２
及びニードル弁（弁体）２３よりなる。ダイアフラム２
１はスプリング２２により図中、下方向にばね力が付勢
されており、またその中央にニードル弁２３の一端が固
着されており、更にリフトセンサ３０の棒状体３３の一
端が固着されている。排気還流弁２０は全閉時には図示
の如くニードル弁２３がＥＧＲガス通路４０の開口部４
３を閉塞した状態にある。

【００１４】リフトセンサ３０は前記開度検出装置１１
を構成するセンサで、抵抗体３１，摺動子３２及び棒状
体３３よりなる。抵抗体３１の両端間には所定の直流電
圧が印加されている。また、摺動子３２は棒状体３３に
固定されており、棒状体３３及びダイアフラム２１を介
してニードル弁２３の移動と一体的に移動して抵抗体３
１上を摺動する。これにより、摺動子３２からは抵抗体
３１上の位置に応じた抵抗分圧比の電圧、すなわちニー
ドル弁２３の位置に応じたレベルの開度検出電圧が取り
出される。

【００１５】ＥＧＲガス通路４０は内燃機関の排気通路
であるエキゾーストマニホルド（図示せず）に連通する
ガス通路４１と、内燃機関の吸気通路であるインテーク
マニホルド（図示せず）に連通するガス通路４２とより
なり、ガス通路４１と４２との間が開口部４３を介して
連通される構成とされている。更に、開口部４３はニー
ドル弁２３の位置によってその開口面積が制御される
（すなわち、排気還流弁２０の開度に応じた開口面積と
される）。

【００１６】また、三方ソレノイドバルブ５０はソレノ
イド５１，バルブ５２及び５３よりなり、大気に連通す
る第１のポートＰ₁ ，排気還流弁２０に連通する第２の
ポートＰ₂ 及び吸気管負圧に連通する第３のポートＰ₃
を有している。ソレノイド５１は後述の電子制御装置６
０よりの駆動パルスのハイレベル期間通電され、ローレ
ベル期間非通電とされる。

【００１７】これにより、ソレノイド５１は通電時はバ
ルブ５２をオフ、バルブ５３をオンして、ポートＰ₃ に
入力される吸気管負圧をバルブ５３，ポートＰ₂ を介し
て排気還流弁２０内に導入し、ダイアフラム２１をスプ
リング２２のばね力に抗して図中、上方向に吸引し、こ
れに伴ってニードル弁２３を上方向に移動させて開口部
４３を開口する。

【００１８】また、ソレノイド５１は非通電時はバルブ
５２をオン、バルブ５３をオフとし、ポートＰ₁ ，バル
ブ５２及びポートＰ₂ を通して排気還流弁２０と大気を
連通させ、これによりダイアフラム２１をスプリング２
２のばね力により図中、下方向に移動し、これに伴って
ニードル弁２３を下方向に移動させて開口部４３を閉塞
する。従って、ソレノイド５１に供給される駆動パルス
のデューティ比に応じて、開口部４３の開口面積、すな
わち排気還流弁２０の開度が変化する。

【００１９】電子制御装置６０はリフトセンサ３０より
排気還流弁２０のニードル弁２３の位置に応じた開度検
出電圧が入力され、前記第１乃至第３の算出手段１２〜
１４をソフトウェア処理動作によって実現する中央処理
装置（ＣＰＵ）６１，プログラムやデータを格納するメ
モリ６２，駆動パルスをソレノイド５１へ送出する駆動
回路６３などよりなる。

【００２０】次に電子制御装置６０により実行されて第
１乃至第３の算出手段１２〜１４を実現する全閉基準位
置信号補正ルーチンについて説明する。図３及び図４は
本発明の要部をなす全閉基準位置信号補正ルーチンの第
１実施例のフローチャート（その１及びその２）を示
す。このルーチンが例えばメインルーチン中の一部で起
動されると、まず走行距離が所定値未満かどうか判定さ
れる（ステップ101 ）。

【００２１】この所定値は内燃機関が搭載された車両が
新車であると見做される走行距離の最大値に設定されて
いるため、走行距離が所定値未満のときは新車であるか
ら排気還流弁２０が新品状態であり、デポジットの付着
がなく、またリフトセンサ３０には熱膨張や経年変化、
抵抗体３１の劣化が夫々ない状態であると判断され、次
のステップ102 へ進む。また、走行距離が所定値以上の
ときは新車ではないと判断して図４のステップ109 へ進
む。

【００２２】ステップ102 では運転条件がＥＧＲを行な
わない全閉条件（例えば減速時、アイドル状態など）で
あるか否か判定し、全閉条件のときは駆動回路６３から
ソレノイド５１へ駆動パルスを送出せず、継続してソレ
ノイド５１を非通電状態とし、ニードル弁２３により開
口部４３を閉塞させる。続いて、ステップ103 に進み、
ステップ102 の全閉条件成立判定から所定時間ｔ₂ 経過
したか否か判定する。これは、ステップ102 で全閉条件
が成立して電子制御装置６０よりソレノイド５１を非通
電開始したとしても、排気還流弁２０がある開度にあっ
たときは全閉位置にニードル弁２３が移動し終わるまで
に物理的遅れが生じるため、判定時にこの物理的遅れを
考慮する必要があるからである。

【００２３】上記の所定時間ｔ₂ は、ニードル弁２３が
全開位置から全閉位置にまで移動完了する時間より余裕
をみて若干長い時間に設定されているから、上記ステッ
プ103 で所定時間ｔ₂ 経過したと判定されたときは、ニ
ードル弁２３は全閉位置にまで移動完了したと判断して
ステップ104 へ進み、その時のリフトセンサ３０の出力
電圧Ｃ₀ を取り込みメモリ６２に格納する。

【００２４】ステップ102 ，103 の各条件が成立してい
ないとき、又はステップ104 の処理が終わると、排気還
流弁２０を全開とする運転条件（例えば高回転、高負荷
時）になったか否か判定され（ステップ105 ）、全開条
件となっていないときはこのルーチンを一旦終了し、全
開条件となっているときは、全開条件成立後所定時間ｔ
₁ 経過したか否か判定される（ステップ106 ）。

【００２５】この所定時間ｔ₁ は電子制御装置６０から
ソレノイド５１へ通電信号が出力されてから（全開指示
が行なわれてから）、実際にニードル弁２３が全開位置
に移動し終わるまでの時間の最大値より若干大なる値に
設定されている。従って、ステップ106 でｔ＞ｔ₁ と判
断されたときは、ニードル弁２３が全開位置に在ると判
断してその時にリフトセンサ３０から電子制御装置６０
に供給されている出力電圧Ｂ₀ を取り込み（ステップ10
7 ）、メモリ６２に格納する。

【００２６】ここで、リフトセンサ３０の摺動子３２か
ら出力される電圧とニードル弁２３（排気還流弁２０）
の位置とは図５に示す如き比例関係にある。従って、次
のステップ108 で新車時の全開検出電圧Ｂ₀ から新車時
の全閉検出電圧Ｃ₀ を差し引くことにより、ニードル弁
２３のストローク量ａを示す電圧Ａが得られる。また、
この電圧Ａは排気還流弁２０が新品状態のときの本来の
正しいストローク量を示している。なお、ステップ105
，106 の条件が成立しないときは一旦このルーチンを
終了する。

【００２７】ステップ108 の処理が終わった場合、又は
ステップ101 で走行距離が所定値以上と判定されたとき
は図４のステップ109 へ進み排気還流弁２０を全開とす
る運転条件（全開条件）であるか否か判定される。全開
条件でないときはこのルーチンを終了し、全開条件のと
きはステップ109 成立時から所定時間ｔ₁ 経過したか否
か判定され（ステップ110 ）、所定時間ｔ₁ 経過してい
ないときはこのルーチンを一旦終了し、所定時間ｔ₁ 経
過してから排気ガス還流弁２０（ニードル弁２３）が物
理的に全開位置にあると判断して、その時のリフトセン
サ３０の出力電圧Ｂを取り込み（ステップ111 ）メモリ
６２に格納する。

【００２８】続いて、ステップ111 で取り込んだ電圧Ｂ
から前記ステップ108 で算出してメモリ６２に格納して
おいたストローク量を示す電圧Ａを差し引くことによ
り、今回の排気還流弁２０の全閉位置の検出電圧Ｃｉを
算出する（ステップ112 ）。すなわち、走行距離が所定
値以上となり、排気還流弁２０の経年変化があっても全
開条件の使用頻度は少ないから抵抗体３１の全開位置で
の磨耗は全閉位置での磨耗に比しはるかに少なく、しか
も開口部４３にデポジットが付着していても全開時には
その影響は全くないから、ステップ111 ではばらつきの
少ない、その時点での環境（抵抗体温度など）に応じた
全開位置検出電圧Ｂが得られる。

【００２９】従って、ステップ112 でこの全開位置検出
電圧Ｂから本来のストローク量Ａを示す電圧Ａを差し引
くことにより、その時点での正確な全閉位置検出電圧Ｃ
ｉが得られるのである。このステップ112 の全閉位置検
出電圧Ｃｉの算出が終了すると、続いてステップ113 で
前回このルーチンが起動されたときにステップ112 で同
様にして算出された全閉位置検出電圧Ｃ_i-1 と今回の全
閉位置検出電圧Ｃｉとの差が、所定の下限値αから上限
値βまでの範囲内に入っているか否か判定する。これは
ノイズなどによって全閉位置検出電圧Ｃｉ（又は
Ｃ_i-1 ）が若干変動した場合の誤検出を防止するためで
ある。

【００３０】従って、ステップ113 でα＜Ｃ_i-1 −Ｃｉ
＜βと判定されたときは前回と今回とで全閉位置検出電
圧Ｃｉ（又はＣ_i-1 ）に実質的な差がないと判定してそ
のままこのルーチンを終了する。一方、ステップ113 で
上記の不等式を満足していないと判定されたときは、全
閉位置検出電圧ＣｉとＣ_i-1 との大小比較を行なう（ス
テップ114 ）。

【００３１】Ｃ_i-1 ＞Ｃｉと判定されたときはＣ_i-1 に
所定値ΔＣを加算して今回の全閉位置検出電圧Ｃｉとし
（ステップ115 ）、Ｃ_i-1 ≧Ｃｉと判定されたときはＣ
_i-1から所定値ΔＣを減算して今回の全閉位置検出電圧
Ｃｉとする（ステップ116 ）。すなわち、全閉位置検出
電圧Ｃｉはステップ114 の大小比較結果に基づいて、Ｃ
ｉに近付くようにステップ115 又は116 で所定値ΔＣだ
け前回の値Ｃ_i-1 に加算又は減算されて更新され、Ｃｉ
は前記全閉基準位置信号として用いられる。そして、こ
の更新処理が終わると次回の処理を可能とするため、今
回の全閉位置検出電圧ＣｉをＣ_i-1 に代入して（ステッ
プ117 ）、このルーチンを終了する。

【００３２】走行距離が所定値以上となったときはステ
ップ109 〜117 の処理が周期的に行なわれ、排気還流弁
２０が全開指示される毎に、全閉基準位置信号となる検
出電圧ＣｉがＣ_i-1 とＣｉとの大小比較結果に応じて更
新される。

【００３３】このように本実施例によれば、図３のステ
ップ101 〜108 により前記第１の算出手段１２を実現
し、図４のステップ109 〜112 により前記第２の算出手
段１３を実現し、ステップ113 〜116 で前記第３の算出
手段１４を実現することができる。これにより、本実施
例ではリフトセンサ３０の取付け公差、抵抗体３１の公
差や経時磨耗、更にはデポジットの影響を受け易い全閉
位置検出電圧Ｃを、ばらつき要因の少ない全開位置検出
電圧Ｂと新車時のストローク量検出電圧Ａとの差より算
出するようにしたため、ばらつきの少ない略正確な全閉
位置検出電圧Ｃを得ることができる。

【００３４】また、リフトセンサ３０の取付け公差を充
分に吸収することができるので、歩留り向上、量産コス
トが低減できる。更に、本実施例によればリフトセンサ
３０の抵抗体３１として高価なものを使用しなくてもよ
く、よって装置全体のコストを低減することができる。

【００３５】次に全閉基準位置信号補正ルーチンの第２
実施例について説明する。図６は全閉基準位置信号補正
ルーチンの第２実施例の要部のフローチャートを示す。
同図中、図４の処理ステップと同一部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。本実施例は図６のステップ
121 以前は図３のルーチンと同一であり、図３のステッ
プ108 のストローク量の検出電圧Ａ算出後、又は走行距
離が所定値以上のときは図６のステップ121 へ進み、リ
フトセンサ３０の出力検出電圧により示されるリフト量
が所定値Ｌ₁ より大であるか否か判定される。

【００３６】上記所定値Ｌ₁ は全開位置検出電圧よりも
低く、かつ、例えば全開と全閉の中間位置検出電圧以上
の或る値に設定されている。このステップ121 でリフト
量＞Ｌ₁ と判定された場合は排気還流弁２０を強制的に
全開状態とした後（ステップ122 ）、前述したステップ
110 〜117 のＣｉ更新処理を実行する。そして、ステッ
プ117 の処理後にステップ121 におけるもとのリフトセ
ンサ３０の出力検出電圧が得られるようにソレノイド５
１をデューティ比制御し（ステップ123 ）、このルーチ
ンを終了する。

【００３７】第１実施例では走行距離が所定値以上のと
きには排気還流弁２０を全開状態とする運転条件となら
ない限り、全閉位置検出電圧（全閉基準位置信号）Ｃｉ
の更新処理は行なわれず、学習の機会が少ないのに対
し、本実施例では排気還流弁２０の開度がある程度全開
に近いときには強制的に全開としてＣｉの更新処理を行
なうようにしているため、学習の機会を多くでき、より
信頼性のある全閉基準位置信号補正ができる。

【００３８】また、本実施例では排気還流弁２０を強制
的に全開にする運転領域の設定値Ｌ ₁ を全開に近い値に
限定することにより、ドライバビリティを損うことなく
更新処理ができる。

【００３９】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、走行距離
が所定値以上のときには、最新の全開位置検出電圧と新
車時の劣化のない本来のストローク量を示す信号とから
全閉基準位置信号の更新を行なっているため、全閉基準
位置信号を全閉検出電圧に基づいて更新するよりも環境
条件に応じて補正された信頼性の高い全閉基準位置信号
を得ることができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明が適用される内燃機関の概略システム構
成図である。

【図３】本発明の要部をなす全閉基準位置信号補正ルー
チンの第１実施例のフローチャート（その１）である。

【図４】本発明の要部をなす全閉基準位置信号補正ルー
チンの第１実施例のフローチャート（その２）である。

【図５】排気還流弁の開度とリフトセンサ出力電圧との
関係を示す図である。

【図６】本発明の全閉基準位置信号補正ルーチンの第２
実施例の要部のフローチャートである。

【図７】排気還流弁のリフト分布の一例の説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ 制御弁 １１ 開度検出装置 １２ 第１の算出手段 １３ 第２の算出手段 １４ 第３の算出手段 ２０ 排気還流弁 ２１ ダイアフラム ２２ スプリング ２３ ニードル弁（弁体） ３０ リフトセンサ ３１ 抵抗体 ３２ 摺動子 ４０ ＥＧＲガス通路 ４３ 開口部 ５０ ソレノイドバルブ ６０ 電子制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の制御弁の開度を検出する開度
   検出装置と、 走行距離が所定値未満のときに前記制御弁の全閉位置と
   全開位置との差であるストローク量を算出する第１の算
   出手段と、 走行距離が前記所定値以上のときは、前記制御弁が全開
   指示される毎に、前記開度検出装置より取り出される全
   開位置信号と前記第１の算出手段よりのストローク量と
   の差を算出する第２の算出手段と、 該第２の算出手段で算出された該差の値を前回の全開指
   示時と今回の全開指示時とで比較し、その比較結果に応
   じて該差の値に対応した全閉基準位置信号を更新出力す
   る第３の算出手段とを具備することを特徴とする内燃機
   関の制御弁の全閉基準位置信号補正装置。