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発明の名称 内燃機関のバルブ制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−64166(P2007−64166A)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
出願番号 特願2005−254617(P2005−254617)
出願日 平成17年9月2日(2005.9.2)
代理人 【識別番号】100075502
【弁理士】
【氏名又は名称】倉内 義朗
発明者 榎本 弘
要約 課題
内燃機関の停止時にEGR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。

解決手段
EGRバルブ30の固着を回避するべくバルブを往復動させる「固着回避動作」の開始条件を、直前までエンジン1が運転していたイグニッションOFF操作時とする。これにより、エンジン1の運転を伴わないイグニッションON・OFF操作が行われた場合の無駄な「固着回避動作」を回避することができ、電力の浪費を防止できる。また、「固着回避動作」はエンジン温度が高い状況で実行されるため、「固着回避動作」の開始と同時にバルブ開閉往復移動を容易に行うことができ、デポジット等の掻き落としが効果的に行える。
特許請求の範囲
【請求項1】
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通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消移動量だけバルブを開閉往復移動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「固着回避動作」を実行するバルブ作動ユニットとを備えた内燃機関のバルブ制御装置において、
上記バルブ作動ユニットは、イグニッションON操作が行われた後、内燃機関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「固着回避動作」を禁止するよう構成されていることを特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項2】
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通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消移動量だけバルブを開閉往復移動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「固着回避動作」を実行するバルブ作動ユニットとを備えた内燃機関のバルブ制御装置において、
上記バルブ作動ユニットは、内燃機関の運転終了後、未だ「固着回避動作」が実行されていない場合にのみ、イグニッションOFF操作に連動して「固着回避動作」を実行するよう構成されていることを特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項3】
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通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消移動量だけバルブを開閉往復移動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「固着回避動作」を実行するバルブ作動ユニットとを備えた内燃機関のバルブ制御装置において、
上記バルブ作動ユニットは、内燃機関の運転が開始されるのに伴ってONとなり、「固着回避動作」の完了に伴ってOFFとなる固着回避動作要求フラグがONとなっている状況で、イグニッションOFF操作が行われた場合にのみ「固着回避動作」を実行するよう構成されていることを特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項4】
上記請求項3記載の内燃機関のバルブ制御装置において、
固着回避動作要求フラグは、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消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となるものであることを特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。
【請求項5】
上記請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関のバルブ制御装置において、
バルブ作動ユニットは、「固着回避動作」の実行中にイグニッションON操作がなされても、エンジン運転が開始されるまでの間は「固着回避動作」を継続するよう構成されていることを特徴とする内燃機関のバルブ制御装置。
発明の詳細な説明
【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る。特に、本発明は、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バルブとを備えている。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っている。
【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ル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、EGR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、EGR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、EGR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ようとする場合には、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バルブによって掻き落とし、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、イグニッションスイッチが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。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述した特許文献2に開示されているようにイグニッションスイッチがOFFされた場合に「固着回避動作」を開始させるもの、つまり、イグニッションスイ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、イグニッションスイッチが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。しかしながら、上記特許文献2に開示されているものでは、イグニッションスイッチのON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、イグニッションスイッチが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、上記イグニッションスイッチがON操作された後にスタータが始動されることなくイグニッションスイッチが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、このようなイグニッションスイッチのON・OFFが複数回に亘って行われた場合、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、上述したイグニッションスイッチのON・OFF(エンジンの始動を伴わないON・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、長時間に亘ってエンジンが運転されていない状況において、上記イグニッションスイッチのON・OFF(スタータを始動させることなくイグニッションスイッチがOFFされる操作)がなされた場合には、エンジンが冷えている状況で「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って、モータの寿命に悪影響を与えてしまう可能性がある。
【0011】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、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。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、内燃機関の気体通路(EGR通路や吸気通路)に設けられて開閉動作を行うことにより通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消移動量だけバルブを開閉往復移動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「固着回避動作」を実行するバルブ作動ユニットとを備えた内燃機関のバルブ制御装置を前提とする。この内燃機関のバルブ制御装置に対し、上記バルブ作動ユニットが、イグニッションON操作が行われた後、内燃機関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「固着回避動作」を禁止する構成としている。
【0013】
また、他の解決手段として、以下のものも挙げられる。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通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消移動量だけバルブを開閉往復移動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「固着回避動作」を実行するバルブ作動ユニットとを備えた内燃機関のバルブ制御装置を前提とする。この内燃機関のバルブ制御装置に対し、上記バルブ作動ユニットが、内燃機関の運転終了後、未だ「固着回避動作」が実行されていない場合にのみ、イグニッションOFF操作に連動して「固着回避動作」を実行する構成としている。
【0014】
更に、他の解決手段として、以下のものも挙げられる。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通路を流れる気体の流量を可変とするバルブと、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消移動量だけバルブを開閉往復移動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「固着回避動作」を実行するバルブ作動ユニットとを備えた内燃機関のバルブ制御装置を前提とする。この内燃機関のバルブ制御装置に対し、上記バルブ作動ユニットが、内燃機関の運転が開始されるのに伴ってONとなり、「固着回避動作」の完了に伴ってOFFとなる固着回避動作要求フラグがONとなっている状況で、イグニッションOFF操作が行われた場合にのみ「固着回避動作」を実行する構成としている。
【0015】
これら特定事項により、内燃機関の運転中にイグニッションOFF操作が行われて内燃機関が停止した場合に限り「固着回避動作」が開始されることになる。つまり、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消移動量だけバルブを開閉往復移動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動作を開始することになる。言い換えると、気体通路にデポジット等が堆積している可能性が高い状況で且つ内燃機関の温度が高い状況においてのみ「固着回避動作」が実行されるようになっている。このため、内燃機関の運転を伴わないイグニッションのON・OFF操作が行われた場合、つまり、デポジット等が堆積している可能性が低い状況でイグニッションOFF操作が行われた場合には「固着回避動作」を実行しないようにすることができる。これにより、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、上述したように、「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。内燃機関が冷えている状況で「固着回避動作」が開始されてしまうと、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バルブが強固に固着している可能性があり、バルブ駆動用の電動モータの負荷が著しく増大することになって、モータの寿命に悪影響を与えてしまう可能性がある。本解決手段では、このような状況を招くことがなく、「固着回避動作」の開始と同時にバルブの開閉往復移動を容易に行うことができ、バルブによるデポジット等の掻き落としを効果的に行うことができる。
【0016】
また、上記固着回避動作要求フラグは、バルブ全閉位置付近において一方向及び他方向へそれぞれ固着解消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となるものである。つまり、「固着回避動作」が正常に完了した場合には固着回避動作要求フラグがOFFとなり、この状態でイグニッションOFF操作が行われた場合であっても「固着回避動作」が実行されないようにしている。
【0017】
また、バルブ作動ユニットは、「固着回避動作」の実行中にイグニッションON操作がなされても、エンジン運転が開始されるまでの間は「固着回避動作」を継続する構成とされている。つまり、イグニッションON操作がなされても、その後、内燃機関の運転が開始されることなくイグニッションOFF操作が行われる可能性がある。このため、イグニッションON操作がなされる度に「固着回避動作」を停止していたのでは、「固着回避動作」の完了に至るまでの経過時間を長く要してしまう。この点を考慮し、本解決手段では、エンジンの運転が開始される状況となるのを待って「固着回避動作」を停止するようにして、できるだけ早いタイミングで「固着回避動作」を完了させるようにしている。
【発明の効果】
【0018】
本発明では、バルブ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、直前までエンジンが運転していたイグニッション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といった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」の開始と同時にバルブの開閉往復移動を容易に行うことができ、バルブによるデポジット等の掻き落としを効果的に行うことができ、電動モータの負荷を軽減できてモータの長寿命化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
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。
【0020】
−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。
【0021】
このエンジン1におけるシリンダ1aとピストン1b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。
【0022】
スロットルバルブ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ッチ22が設けられている。
【0023】
一方、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が接続されている。この排気通路24からはEGR(排気再循環)通路26が分岐している。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アクチュエータ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っている。
【0024】
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に対してインジェクタ32がそれぞれ配設されている。インジェクタ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。
【0025】
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。
【0026】
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からフィルタ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、エンジン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。
【0027】
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が、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っている。
【0028】
以上の如く、燃料タンク38、サプライポンプ36、コモンレール34、インジェクタ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。
【0029】
また、上記エンジン1の燃焼室3には、グロープラグ42が配設されている。このグロープラグ42は、エンジン1の始動直前にグローリレー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。
【0030】
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ECU20に取り込まれる。
【0031】
上記ECU(Electronic Control Unit)20は、CPU(Central Processing Unit)、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/Digital)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。
【0032】
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(イグニッション)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2a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、トランスミッショ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、インジェクタ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。
【0033】
−EGRバルブ制御装置の説明−
次に、上記EGRバルブ30及びそれを駆動するためのアクチュエータ(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EGR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。
【0034】
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、このノズル72内に開閉自在に収容された上記EGR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。
【0035】
そして、このEGRバルブ制御装置は、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バルブ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1V)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。
【0036】
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が、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いる。
【0037】
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EGR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が一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が一体的に形成されている。
【0038】
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、ノズル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ヤケース76が一体的に形成されている。
【0039】
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、動力ユ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が一体的に形成されている。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の周囲のノズル嵌合部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。
【0040】
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℃)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。
【0041】
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。
【0042】
上記EGRバルブ30は、ノズル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や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。
【0043】
上記バルブシャフト80は、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をか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いる。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。
【0044】
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内に埋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、アーマチャコア、アーマチャコイル等を有する駆動源である。
【0045】
そして、駆動モータ5は、センサカバー83に埋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アクチュエータ(直流電動機)である。
【0046】
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/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。
【0047】
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に複数箇所でかし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ハウジング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ワッシャ95が介装されている。このウェーブワッシャ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。
【0048】
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ヤ96と、このピニオンギヤ96と噛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と噛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。
【0049】
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に噛み合う大径ギヤ99、及びバルブ側ギヤ90に噛み合う小径ギヤ100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。
【0050】
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と噛み合うギヤ部101が一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。
【0051】
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のインテークマニ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から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、エキゾーストマニホールド、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。
【0052】
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97の大径ギヤ99にトルクが伝達される。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に噛み合うギヤ部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、EGR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。
【0053】
尚、EGRガスの還流量は、吸入空気量センサ(エアフロメータ)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、エ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の弁開度がリニアに制御され、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。
【0054】
−EGRバルブ制御動作−
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。
【0055】
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ってエ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いる。
【0056】
また、上記「固着回避動作」の実行に伴い、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(ステップST2)。これら各動作の後、「固着判定動作」によってEGRバルブ30の固着が解消したと判定された場合に限り、EGR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EGR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ついて説明する。
【0057】
−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、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かう側)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かう側とは反対側)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30によって掻き落とし、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。
【0058】
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操作によってIGスイッチ48がOFFされた場合に成立する。つまり、IGスイッチ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「固着回避動作」を実行しないようになっている。
【0059】
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。
【0060】
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スイッチ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(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。
【0061】
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バルブ30の開閉動作が連続して5往復(本発明でいう完了回数)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。
【0062】
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操作されていたイグニッションキーが再びON操作(IGスイッチ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ON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)したか否かを判定する。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いった動作である。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く、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。
【0063】
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」が完了したか否か、つまり、EGRバルブ30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スイッチ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。
【0064】
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、IGスイッチ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。
【0065】
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スイッチ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いっ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、イグニッションキーが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。
【0066】
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スイッチ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スイッチ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スイッチ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。
【0067】
(第1のパターン)
先ず、エンジン運転中にIGスイッチ48のOFFに伴ってエンジン1が停止した後、エンジン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。
【0068】
エンジン1の停止状態から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t1)、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の始動に伴って固着回避動作要求フラグが「1」となる。
【0069】
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、これに伴ってIGスイッチ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、エンジン1の運転状態からIGスイッチ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。
【0070】
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。
【0071】
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ON操作されてIGスイッチ48がON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く、つまりスタータが始動(スタータスイッチ50がON)されることなくイグニッションキーがOFF操作されてIGスイッチ48がOFFとなった場合には(図中タイミングt6)、上記「固着回避動作実行条件」は成立しないため「固着回避動作」が開始されることはない。つまり、IGスイッチ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。
【0072】
(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。
【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スイッチ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スイッチ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t10)。この場合、IGスイッチ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t11)。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いる。
【0075】
(第3のパターン)
次に、固着回避動作の実行中にIGスイッチ48がONとなり、その後、エンジン1が再始動されることなしにIGスイッチ48がOFFされた場合の動作を図8のタイミングチャートに沿って説明する。
【0076】
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スイッチ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t12)。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スイッチ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。
【0077】
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t13)、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スイッチ48がOFFされた場合(図中タイミングt14)、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t11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。
【0078】
−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っている。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。
【0079】
−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く、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バルブ30の開度制御は実行されない(バルブ開閉動作を禁止する)ようになっている。これにより、EGRバルブ30が固着した状態でバルブ基準位置を補正するといっ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っている。
【0080】
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バルブ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バルブ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。
【0081】
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。
【0082】
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ッ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をこのストッパに当接させ、この位置を上記基準位置とするものである。例えばEGRバルブ30の負側30°の位置にストッパを設けておき、EGRバルブ30をストッパ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。
【0083】
以上説明したように、本実施形態では、EGRバルブ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が運転していたイグニッション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バルブ30によるデポジット等の掻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。
【0084】
−その他の実施形態−
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エンジンや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。
【0085】
また、本発明が対象とするバルブ制御装置は、EGRバルブ30を対象とするものに限らず、スロットルバルブ14を対象としてもよい。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。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【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スイッチ、スタータスイッチ、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スイッチ、スタータスイッチ、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スイッチ、スタータスイッチ、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許可フラグの変化を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【0087】
1 エンジン(内燃機関)
4 吸気通路(気体通路)
14 スロットルバルブ
26 EGR通路(気体通路)
28 アクチュエータ(バルブ作動ユニット)
30 EGRバルブ
48 イグニッションスイッチ




 

 


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