(57)【要約】【課題】  ＥＧＲ配管にＥＧＲ流量を検知する流量センサを備え、目標ＥＧＲ流量と流量センサにより検知されたＥＧＲ流量の相関により前記配管を含むＥＧＲ装置の故障を検出することを特徴とした診断装置。  エンジンの運転状態や吸気通路上流の状態に影響されず、精度よく診断する。【解決手段】  ＥＧＲ流量を検知する流量センサを備え、目標ＥＧＲ流量と流量センサにより検知されたＥＧＲ流量の相関により前記配管を含むＥＧＲ装置の故障を検出する。電制スロットルの制御，ＰＤＦの制御と関連して相互に診断結果を監視し、故障時には各々イニシャル位置に速やかに制御される。ＥＧＲセンサの診断フローは、割り込み処理若しくはメインフローの中での処理により実行される。【選択図】図７
2006316714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路と吸気通路との間に連結された排気の一部を還流するための配管とＥＧＲ流量を調整する制御弁が前記配管に備えられたＥＧＲ装置において、前記配管にＥＧＲ流量を検知する流量センサを備え、目標ＥＧＲ流量と流量センサにより検知されたＥＧＲ流量の相関により前記配管を含むＥＧＲ装置の故障を検出することを特徴とした診断装置。
【請求項２】
請求項１において記憶された正常時の流量センサにより検知されたＥＧＲ流量の脈動幅とエンジン運転時に流量センサにより検知されたＥＧＲ流量の脈動幅とその相関により前記配管を含むＥＧＲ装置の故障を検出することを特徴とした診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジンシステムのＥＧＲ装置の故障を診断する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の診断装置においてはＥＧＲ流量を検知する流量センサは備えられておらず、EGR流量を調整する制御弁が非作動中の吸気通路の圧力と、作動中の圧力の差により、排気還流装置の故障の診断をしていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１３０１７号公報
【特許文献２】特表２００２−５２１６１０号公報
【特許文献３】特開２００１−２１４８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＥＧＲ流量の大量化により、ＥＧＲ流量のエミッションへの影響が大きくなり、エミッションへの影響が所定範囲内となる排気還流量の故障を診断する必要がある。しかし、従来の技術ではＥＧＲ流量制御弁作動中でも、吸気通路の圧力はエンジンの運転状態や吸気通路上流の状態によっても影響されまた、エンジン高出力側ではＥＧＲ無しでも吸気通路の圧力が大気圧付近となり、さらに大量ＥＧＲの場合も吸気通路の圧力が大気圧付近となるため、ＥＧＲ流量が低下する故障時と正常時の圧力との差が小さく精度よく診断することが出来ない。
【０００５】
本発明の課題は、エンジンの運転状態や吸気通路上流の状態に影響されず、精度よく診断することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、ＥＧＲ流量を検知する流量センサを備え、目標ＥＧＲ流量と流量センサにより検知されたＥＧＲ流量の相関により前記配管を含むＥＧＲ装置の故障を検出する。
【発明の効果】
【０００７】
エンジンの運転状態や、吸気通路のＥＧＲガス導入口より上流の状態に影響されず精度よく診断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【０００９】
本実施形態に係るエンジンシステム構成の代表例について図１を用いて説明する。
【００１０】
図１には、本実施形態に係るエンジンシステム構成図を示しており、ここでは特にディーゼルエンジンの排気還流システムについて述べる。まず、係るディーゼルエンジンシステムにおいては、ドライバーの操作を検出するアクセルセンサ１，燃料を高圧に加圧するコモンレール５やターボチャージャ６，後処理系７としては排気中に含まれる微粒子状物質を酸化除去するＤＰＦやＮＯｘ触媒等が装着されており、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されているＥＣＵ８によりシステムを制御する。また、吸気通路の上流には新気ガス流量を検出するＡＦＳ２が備えられている。またＮＯｘ低減のためにエンジンから排出された排気の一部を吸気へ再循環するＥＧＲシステムにおいては、還流路９の上流にはＥＧＲガス温度を低下させるためのＥＧＲクーラ１０が配設されており、冷却されたＥＧＲガスは下流に設けられたＥＧＲバルブ１１によって流量の制御がなされている。ＥＧＲ流量計１２は、例えばＥＧＲクーラ１０の下流に位置する還流路９に取付けられＥＧＲガスの質量流量を直接計量するものである。さらにエンジンの出口にはＡ／Ｆを検出するためのＡ／Ｆセンサ３が備えられている。
【００１１】
ＥＧＲ流量の制御方法について図２，図３，図４，図５により説明する。
【００１２】
図２のブロック１０１にはアクセル開度及びエンジン回転数の情報が入力されており、その情報をもとに目標ＥＧＲ流量を算出する。
【００１３】
ブロック１０１の算出は図３に示すように設定されたマップにより行われる。次に図４に示すように図２により算出された目標ＥＧＲ流量により目標ＥＧＲバルブ開度を算出し、その目標値に応じてＥＧＲバルブを制御する。ブロック１０２では図５に示すように設定されたテーブルにより目標ＥＧＲバルブ開度を算出する。
【００１４】
次に本発明のＥＧＲシステムの診断方法について図６，図７により説明する。図６のブロック１０３には図２のブロック１０１で算出された目標ＥＧＲ流量及びＥＧＲ流量計
１２により計測されたＥＧＲ流量が入力され、ブロック１０３で故障判定を行う。図７はブロック１０３の故障判定方法について示す。まず、ステップ２０１で目標ＥＧＲ流量の読み込みを行いステップ２０２でＥＧＲ流量の読み込みを行う。ステップ２０３では目標ＥＧＲ流量とＥＧＲ流量の偏差を計算し、ステップ２０４であらかじめ設定されたエミッションの許容値に相当するしきい値と比較し、偏差がしきい値よりも大きい時はステップ２０５で故障判定を行う。
【００１５】
次に本発明のＥＧＲシステムの診断方法のもう一つの例について図８，図９図１０により説明する。図８のブロック１０４にはブロック１０５により算出された正常時のＥＧＲ流量脈動幅および及びＥＧＲ流量計１２により計測されたＥＧＲ流量が入力され、ブロック１０３で故障判定を行う。
【００１６】
ブロック１０５の正常時のＥＧＲ流量脈動幅の算出方法は図９に示すようにアクセル開度およびエンジン回転数に対応させてあらかじめマップに設定しておき算出する。次にブロック１０４の算出方法を図１０により説明する。
【００１７】
まず、ステップ３０１で正常時のＥＧＲ流量脈動幅の読み込みを行いステップ３０２でＥＧＲ流量の読み込みを行う。ステップ３０３ではＥＧＲ流量の変動幅を算出し、ステップ３０４では正常時のＥＧＲ流量脈動幅とＥＧＲ流量の変動幅の偏差を計算し、ステップ３０５であらかじめ設定されたエミッションの許容値に相当するしきい値と比較し、偏差がしきい値よりも大きい時はステップ３０６で故障判定を行う。
【００１８】
以下に本発明が適用される別のＥＧＲガス制御システムについて説明する。
【００１９】
図１１は、本発明が適用される一実施形態による内燃機関の排気ガス還流システムの構成を示す。
【００２０】
エンジンに吸入される空気は、エアクリーナ４１において吸気中の塵を除去される。そして、吸気流量検出器４２によって、吸気流量Ｇ１が検出される。検出された吸気流量
Ｇ１の信号は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４２１及び排気ガス環流コントローラ（ＥＧＲＣＯＮＴ）４２０に入力する。吸気は、ターボチャージャーのコンプレッサ４３にて加圧され、吸気管４４を通過し、吸気流量制御弁５で流量若しくは圧力が制御される。吸気は、さらに、吸気マニホールド６に流入し、エンジン４７の各気筒に分配される。
【００２１】
吸気流量制御弁４５の開度は、排気ガス環流コントローラ４２０から出力される吸気流量制御信号ＣＴＨによって制御される。吸気流量制御弁４５はモータで駆動される例えば、バタフライ式の弁であり、バタフライ弁の開度信号が検出され、開度信号θＴＨとして、排気ガス環流コントローラ４２０に取り込まれる。
【００２２】
エンジン４７に設けられた燃料噴射弁４１９からは、エンジン４７のシリンダに燃焼用燃料が供給される。燃料噴射弁４１９への燃料供給は、燃料配管４１８を介して燃料ポンプ１７が行われる。また、燃料噴射弁４１９の噴射量は、ＥＣＵ４２１によって制御され、ＥＣＵ４２１は、燃料噴射量信号ＦＩＮＪを燃料噴射弁４１９に供給する。
【００２３】
エンジン４７で燃焼が終了した排気は、排気マニホールド４８により集合され、ターボチャージャーのタービン４９を通過した後、触媒４１０，排気管４１１を通って大気中に排気される。排気マニホールド４８には分岐部４１２が設けられており、エンジン４７からの排気ガスの一部が分岐される。分岐された排気ガスは、還流ガスとして、還流管413aで導かれる。環流管４１３ａには、還流ガス冷却器４１４が設けられている。還流ガス冷却器４１４によって冷却された還流ガスは、還流管４１３ｂ，還流ガス制御弁４１６を通過し、吸気マニホールド４６に還流する。
【００２４】
還流ガス制御弁４１６の開度は、排気ガス環流コントローラ４２０から出力される環流ガス制御弁４１６の開度制御信号ＣＥＧによって制御される。環流ガス制御弁４１６は、例えば、シートバルブ式の弁であり、シートバルブのストローク量が検出され、ストローク信号ＳＴＥＧとして、排気ガス環流コントローラ４２０に取り込まれる。環流ガス制御弁４１６として、例えば、バタフライ式の弁を用いる場合には、バタフライ弁の開度信号が、排気ガス環流コントローラ４２０に取り込まれる。
【００２５】
還流管４１３ｂには、還流ガス流量検出器４１５が設けられており還流管内部を流れる還流ガス流量Ｇ２を測定する。測定された環流ガス流量Ｇ２は、排気ガス環流コントローラ４２０に入力する。なお、還流ガス冷却器４１４は、還流ガスの温度を下げるため設けられているが、省略することも可能である。
【００２６】
ＥＣＵ４２１には、エンジン７の回転数信号ＮＥや、吸気流量検出器２からの吸気流量信号Ｇ１等のほか図示されないエンジンや車両の状態を示す信号が入力する。ＥＣＵ２１は、これらの信号に基づいて演算等を行い、各種デバイスへ制御指令値として各種デバイスに送る。ＥＣＵ４２１は、エンジン７の回転数信号ＮＥや吸気流量信号Ｇ１等の信号に基づいてエンジン４７の運転状態を判定する。ＥＣＵ４２１は、この運転状態に応じて、還流ガス還流率指令値ＲＳＥＴを排気ガス環流コントローラ４２０に出力する。
【００２７】
排気ガス環流コントローラ４２０は、吸気流量Ｇ１と環流ガス流量Ｇ２とから排気ガスの環流率Ｒを求める。そして、排気ガス環流コントローラ４２０は、求められた環流率Ｒが還流ガス還流率指令値ＲＳＥＴと一致するように、吸気流量制御弁４５および／または還流ガス制御弁１６の開度をフィードバック制御する。すなわち、本実施形態では、排気ガスの環流量が目標値となるように、還流ガス制御弁４１６だけなく、吸気流量制御弁
４５をも制御する。
【００２８】
次に、図１２乃至図１４を用いて、本実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置における排気ガス環流コントローラの制御内容について説明する。
【００２９】
図１２は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置の制御系のブロック図である。図１３は、同制御システムをモデル化した図である。なお、図１１と同一符号は、同一部分を示している。図１４は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置における排気ガス環流コントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【００３０】
図１２に示すように、排気ガス環流コントローラ４２０には、ＥＣＵ４２１が出力する還流ガス還流率指令値ＲＳＥＴ，吸気流量検出器４２によって検出された吸気流量信号
Ｇ１及び還流ガス流量検出器４１５によって検出された還流ガス流量Ｇ２が入力する。排気ガス環流コントローラ４２０は、排気ガスの環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴとなるように、還流ガス制御弁４１６に開度制御信号ＣＥＧを出力し、吸気流量制御弁５に吸気流量制御信号ＣＴＨを出力し、これらの弁４１６，４５を制御する。なお、排気ガス環流コントローラ４２０は、排気ガスの環流率Ｒを、吸気流量信号Ｇ１及び還流ガス流量Ｇ２から、
（Ｇ２／（Ｇ１＋Ｇ２））として算出する。
【００３１】
なお、以下の説明において、吸気流量制御弁４５の応答性が、還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早いものとする。具体的には、吸気流量制御弁４５は、例えば、ボア径が
５０φのバタフライ弁とし、還流ガス制御弁４１６が、例えば、シート径が３０φのシート弁とすると、このとき、吸気流量制御弁４５の応答性が、還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早いものとなる。
【００３２】
次に、図１３，図１４を用いて、排気ガス環流コントローラの制御内容について説明する。なお、以下の制御内容は、全て排気ガス環流コントローラ４２０によって実行される。
【００３３】
図１４のステップｓ５００において、排気ガス環流コントローラ４２０は、吸気流量信号Ｇ１及び還流ガス流量Ｇ２から、排気ガスの環流率Ｒを、（Ｇ２／（Ｇ１＋Ｇ２））として算出する。
【００３４】
次に、ステップｓ５１０において、ＥＣＵ４２１から入力した排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴの変化分ΔＲＳＥＴが、予め設定されている基準値ΔＲ０よりも大きいか否かを判定する。変化分ΔＲＳＥＴが、基準値ΔＲ０よりも大きい場合には、ステップ
ｓ５２０に進み、そうでない場合にはステップｓ５５０に進む。すなわち、ステップ
ｓ５１０では、排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴが大きく変化したか否かを判定する。内燃機関の過渡的な運転条件変化があり、排気ガス中の有害物質低減のため、排気ガス還流率を急変する必要が生じたか否かを判定する。
【００３５】
変化分ΔＲＳＥＴが基準値ΔＲ０よりも大きい場合、すなわち、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合には、ステップｓ５２０において、ステップｓ５１０で算出された排気ガスの環流率Ｒが、排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴと等しいか否かを判定する。
【００３６】
環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより大きい場合には、ステップｓ５３０において、吸気流量制御弁４５に出力する開度制御信号ＣＴＨを減少させ、吸気流量制御弁５の開度が小さくなるように制御する。そして、ステップｓ５２０に戻り、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまで繰り返される。
【００３７】
一方、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより小さい場合には、ステップｓ５４０において、吸気流量制御弁４５に出力する開度制御信号ＣＴＨを増加させ、吸気流量制御弁４５の開度が大きくなるように制御する。そして、ステップｓ５２０に戻り、環流率Ｒが目標値RSET
に等しくなるまで繰り返される。
【００３８】
以上のように、ステップｓ５２０，ｓ５３０，５４０の処理を繰り返すことにより、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまでフィードバック制御される。このとき、吸気流量制御弁５の応答性が、還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早いものとしているので、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合でも、速やかに排気ガス環流率を所定の目標値に変更することが可能となる。
【００３９】
一方、ステップｓ５１０の判定で、変化分ΔＲＳＥＴが基準値ΔＲ０以下と判定された場合、すなわち、排気ガス還流率の変化がそれほど大きくない場合には、ステップｓ550
において、ステップｓ５１０で算出された排気ガスの環流率Ｒが、排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴと等しいか否かを判定する。
【００４０】
環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより大きい場合には、ステップｓ５６０において、還流ガス制御弁４１６に出力する開度制御信号ＣＥＧを減少させ、還流ガス制御弁４１６の開度が小さくなるように制御する。そして、ステップｓ５５０に戻り、環流率Ｒが目標値RSETに
等しくなるまで繰り返される。
【００４１】
一方、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより小さい場合には、ステップｓ５７０において、還流ガス制御弁４１６に出力する開度制御信号ＣＥＧを増加させ、還流ガス制御弁４１６の開度が大きくなるように制御する。そして、ステップｓ５５０に戻り、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまで繰り返される。
【００４２】
以上のように、ステップｓ５５０，ｓ５６０，５７０の処理を繰り返すことにより、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまでフィードバック制御される。このとき、還流ガス制御弁４１６の応答性は、吸気流量制御弁４５の応答性よりも遅いものであるということは、より微妙な開度制御が可能であり、正確に、排気ガス環流率を所定の目標値に変更することが可能となる。
【００４３】
なお、以上の説明では、吸気流量制御弁５の応答性が、還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早いものとしたが、逆に、還流ガス制御弁４１６の応答性が、吸気流量制御弁４５の応答性よりも早い場合もある。具体的には、吸気流量制御弁４５は、例えば、ボア径が３０φのバタフライ弁とし、還流ガス制御弁４１６が、例えば、シート径が５０φのシート弁とすると、このとき、還流ガス制御弁４１６の応答性が、吸気流量制御弁４５の応答性よりも早いものとなる。このような場合には、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合には、応答性の早い還流ガス制御弁４１６を制御し、急変が不要の場合には、応答性の遅い吸気流量制御弁４５を制御して制御精度が向上するようにする。
【００４４】
以上のようにして、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合には、応答性の早い方の制御弁を制御することにより、急激な変化にも対応でき、一方、急変が不要な場合には、応答性の遅い方の制御弁を制御することにより、制御精度を向上することができる。
【００４５】
以上説明した排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合の吸気流量制御弁４５の応答性と還流ガス制御弁４１６の応答性との関係は還流ガス制御弁４１６が特開２００１−
２１４８１６号公報に示されるようなバタフライ弁であっても、特開平１０−213017号公報に記載されているような往復動弁であっても、また、その取付け位置が特表２００２−５２１６１０号公報に記載されるように、吸気通路の中に配置されている場合においても同様である。
【００４６】
そして、本実施例では、ｓ５００の前段階で、Ｇ１とＧ２を読み込み、Ｇ２を読み込んだ後に図７及び図１０の故障判定フローを実行する。図７及び図１０の診断フローは本実施例の場合は、新しい目標指令値が発生する度に、割込み処理で実行しているが、メインフローの中でステップｓ５００を実行する前に常時、実行するようにすることもできる。また、図１４の目標還流率Ｒに対して、例えば３秒経っても実還流率Ｒが、所定の範囲まで近づかない場合に、割込み処理によって実行しても良い。
【００４７】
次に、図１３を用いて、本実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置における排気ガス環流コントローラのフィードバック制御方法について説明する。
【００４８】
図１３は、本発明の一実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置において、エンジン７の吸気側の吸気流量制御弁４５から排気側のターボチャージャーのタービン４９までをモデル化した図である。なお、図１２と同一符号は、同一部分を示している。
【００４９】
図１３において、吸気流量制御弁５を通過する流量と圧力をそれぞれＧ１，ｐ１とし、ターボチャージャーのタービン９を通過する流量と圧力をそれぞれＧ３，ｐ３とし、還流ガス制御弁４１６においてエンジン７を基準にしてエンジン４７の排気側である還流管
４１３ａを通過する流量と圧力をそれぞれＧ２，ｐ２とすると、この系の関係は、以下の式（１），式（２），式（３）の連立方程式で表わすことができる。
【００５０】
Ｇ１＋Ｇ２＝Ｇ３＝ｆ３（ｎｅ，ηｖ，ｐ２）                        …（１）      Ｇ１＝ｆ１（ｐ１，ｐ２，ζ）                                      …（２）      Ｇ２＝ｆ２（ｐ２，ｐ３，ζ′）                                    …（３）  ここで、ｎｅ：エンジン回転数、η：エンジンの体積効率、ｖ：エンジン排気量、ｐ１：吸気圧力、ｐ２：エンジンの背圧、ｐ３：ターボチャージャーのタービン背圧、ζ：吸気流量制御弁損失係数、ζ′：還流ガス制御弁損失係数、ｆ１：吸気流量制御弁流量特性、ｆ２：還流ガス制御弁流量特性である。
【００５１】
一方、還流ガス還流率Ｒは、上述したように、Ｒ＝Ｇ２／（Ｇ１＋Ｇ２）で与えられる。つまり、吸気流量制御弁５を通過する流量Ｇ１と還流ガス制御弁を通過する流量Ｇ２の値が求まれば一義的に確定する。
【００５２】
ここで、式（２）で示される通り、吸気流量制御弁５を通過する流量Ｇ１は、損失係数ζ、つまり吸気流量制御弁５弁の開度により制御可能である。同様に、式（３）で示される通り、還流ガス制御弁４１６を通過する流量Ｇ２は、損失係数ζ′、つまり還流ガス制御弁４１６の弁開度により制御可能である。つまり、流量Ｇ１，Ｇ２の値を基に、吸気流量制御弁４５の弁開度と還流ガス制御弁４１６の弁開度との指令系にフィードバック系を組むことにより、還流ガス還流率Ｒを制御できることになる。
【００５３】
さらに、この場合予め吸気流量制御弁４５および還流ガス制御弁４１６の流量特性を把握して置くことにより、制御速度の向上が可能となる。すなわち、例えば、吸気流量制御弁４５を駆動して吸気流量を変化させた場合の単位時間当たりの流量変化分と、還流ガス制御弁４１６を駆動して吸気流量を変化させた場合の単位時間当たりの流量変化分とを予め把握する。そして、吸気流量制御弁４５を駆動して吸気流量を変化させた場合の単位時間当たりの流量変化分が、還流ガス制御弁４１６を駆動して吸気流量を変化させた場合の単位時間当たりの流量変化分よりも早い場合、すなわち、吸気流量制御弁４５の応答性が還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早い場合には、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合には、吸気流量制御弁４５を制御することにより、速やかに排気ガス環流率を所定の目標値に変更することが可能となり、制御速度が向上する。
【００５４】
次に、図１５及び図１６を用いて、本実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置に用いる還流ガス流量検出器４１５の構成について説明する。
【００５５】
図１５は、本発明が用いられる内燃機関の排気ガス還流システムに用いる還流ガス流量検出器の第１の構成を示す部分断面図である。図１６は、本発明が用いられる内燃機関の排気ガス還流システムに用いる還流ガス流量検出器の第２の構成を示す部分断面図である。
【００５６】
図１５に示す還流ガス流量検出器４１５は、環流管内部の圧力により、環流ガス流量を測定するものである。還流管１３ｂの内壁面の一部には、絞り部１５３が形成されている。低圧側圧力検知器１５２は、絞り部１５３に検知部が開口するように設けられている。
高圧側圧力検知器１５１は、絞り部１５３が設けられていない場所の環流管４１３ｂに検知部が開口するように設けられている。低圧側圧力検知器１５２と、高圧側圧力検知器
１５１とにより、還流管４１３ｂの内部の圧力を測定する。低圧側圧力検知器１５２は、絞り部１５３に設けられることにより、ベルヌーイの定理によるベンチュリ効果を利用することができる。排気ガス環流コントローラ４２０は、２個の圧力検知器１５１，１５２の圧力差から、還流管４１３ｂの内部の還流ガス流量Ｇ２を検知することができる。さらに、環流管４１３ｂの内部を流れる環流ガスの温度を検出する温度センサ４１５４を備えている。排気ガス環流コントローラ４２０は、圧力検知器１５１，１５２の圧力差から求められた還流ガス流量Ｇ２を、温度センサ１５４によって検出された環流ガス温度によって補正する。なお、還流ガス流量検出器４１５の内部に、圧力検知器１５１，１５２の圧力差から還流ガス流量Ｇ２を求め、さらに、温度センサ１５４によって検出された環流ガス温度によって補正するための回路素子を備え、還流ガス流量検出器１５が、環流ガス流量Ｇ２の検出信号を排気ガス環流コントローラ４２０に出力するようにしてもよいものである。
【００５７】
図１６に示す還流ガス流量検出器４１５Ａは、熱線式検知器により、環流ガス流量を測定するものである。還流ガス流量検出器１５６は、還流管４１３ｂの壁面に設置されている。また、還流ガス流量検出器１５６には、検知エレメント１５７が設けられており、還流管４１３ｂの内部の還流ガス流量を測定している。検知エレメント１５７には電流が流され、一定温度となるように加熱されている。環流ガスの流量に応じて、検知エレメント１５７から奪われる熱量が変化する。このとき、検知エレメント１５７の温度が一定となるように制御することにより、検知エレメント１５７を流れる電流が環流ガス流量を示す信号となる。この方式では、熱線式検知器を用いるので、質量流量つまりＧ２を直接測定することができる。
【００５８】
以上は、還流ガス流量検出器４１５の構成の説明であるが、吸気流量検出器２としても、図１４に示した圧力を検知する方式のものや、図１５に示した熱線式のものを用いることができる。
【００５９】
次に、図１７及び図１８を用いて、本実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置に用いる吸気流量制御弁４５の特性について説明する。
【００６０】
図１７，図１８は、本発明の一実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置に用いる吸気流量制御弁の駆動方式の違いによる特性を示す図である。図１７，図１８において、横軸は時間を示し、縦軸は吸気流量制御弁の弁開度を示している。縦軸の弁開度は、最大開度のときを１００％として、百分率で示している。
【００６１】
図１７において、実線Ｘ１は、吸気流量制御弁４５として、電子制御方式のスロットルアクチュエータを用いた場合の弁開度の特性を示している。実線Ｘ２は、吸気流量制御弁４５として、負圧式のスロットルアクチュエータを用いた場合の弁開度の特性を示している。
【００６２】
実線Ｘ２で示す負圧式アクチュエータでは、弁開度Ａと全開点であるＢのみの２開度しか制御できず還流ガス還流率を前述のフィードバック制御するのが困難である。
【００６３】
一方、実線Ｘ１で示すように、電子制御方式のスロットルアクチュエータを用いた場合、弁開度０から全開点Ｂまで無段階に制御可能であり、フィードバック制御を容易に実現できる。よって、本実施形態に用いる吸気流量制御弁４５としては、電子制御方式のスロットルアクチュエータを用いるのが好適である。
【００６４】
次に、図１８は、電子制御方式のスロットルアクチュエータの駆動方式の違いによる特性の違いを説明している。実線Ｙ１は、直流電動機によりスロットルバルブを駆動する方式のスロットルアクチュエータにおける応答性を示している。実線Ｙ１は、ステップモータによりスロットルバルブを駆動する方式のスロットルアクチュエータにおける応答性を示している。
【００６５】
ステップモータは、駆動パルスに応じた回転をするためオープンループ制御が可能であるが、図中の実線Ｙ２で示す特性のように、直流電動機方式に比べて応答速度が遅いものである。一般にステップモータは脱調を回避する等の制約から高速化が困難であり、高速化を求める場合ステップモータの大型化ひいてはコスト高を招くものである。
【００６６】
これに対して、直流電動機は、小型で高回転タイプの物が容易に入手でき、さらに、位置のフィードバック制御を行うことで、小型，高速で低コストの駆動原として好適である。
【００６７】
また、制御分解能の観点で見た場合、ステップモータでは駆動ステップが制御分解能となり、高速化と相反する。一方、直流電動機方式の場合、フィードバック制御に用いる位置検出センサの分解能により決まり、ポテンショメータ等の連続出力方式のものを使用すれば容易に高分解能なフィードバック系が成立する。
【００６８】
したがって、電子制御方式のスロットルアクチュエータの駆動源としては、直流電動機が好適である。なお、ブラシレスモータを採用した場合でも、直流電動機と同様な結果が得られる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合でも、応答性の早い方の制御弁を制御することにより、急激な変化にも対応でき、一方、急変が不要な場合には、応答性の遅い方の制御弁を制御することにより、制御精度を向上することができる。
【００７０】
次に、図１９〜図２１を用いて、本発明が用いられる他の実施形態による内燃機関の排気ガス還流
装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置を用いたエンジンシステムの構成は、図１２に示したものと同様である。
【００７１】
図１９は、本発明が用いられる他の実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置の制御系のブロック図である。なお、図１２と同一符号は、同一部分を示している。図２０は、本発明の他の実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置に用いるマップの構成図である。図２１は、本発明の他の実施形態による内燃機関の排気ガス還流装置における排気ガス環流コントローラの制御内容を示すフローチャートである。なお、図１２と同一符号は、同一部分を示している。
【００７２】
図１９に示すように、本実施形態では、排気ガス環流コントローラ４２０Ａは、その内部に３次元マップ４２０Ｂを備えている。排気ガス環流コントローラ４２０Ａには、
ＥＣＵ４２１が出力する還流ガス還流率指令値ＲＳＥＴ，吸気流量検出器２によって検出された吸気流量信号Ｇ１，還流ガス流量検出器４１５によって検出された還流ガス流量
Ｇ２，吸気流量制御弁５からの開度信号θＴＨ及び還流ガス制御弁４１６からのストローク信号ＳＴＥＧが入力する。
【００７３】
排気ガス環流コントローラ４２０Ａは、排気ガスの環流率Ｒを、吸気流量信号Ｇ１及び還流ガス流量Ｇ２から、（Ｇ２／（Ｇ１＋Ｇ２））として算出する。排気ガス環流コントローラ４２０Ａは、排気ガスの環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴとなるように、最初にマップ
４２０Ｂを用いて、還流ガス制御弁１６に開度制御信号ＣＥＧや、吸気流量制御弁５に吸気流量制御信号ＣＴＨを出力し、さらに、フィードバック制御により、還流ガス制御弁
４１６に開度制御信号ＣＥＧを出力し、吸気流量制御弁４５に吸気流量制御信号ＣＴＨを出力し、これらの弁４１６，４５を制御する。
【００７４】
次に、図２０を用いて、３次元マップ４２０Ｂの内容について説明する。マップ420Ｂ
は、新気通路開度θＴＨ（％）と、環流通路開度ＳＴＥＧ（％）と、環流率Ｒ（％）との３次元マップである。新気通路開度θＴＨ（％）は、吸気流量制御弁４５がバタフライ式の弁の場合、最大開度を１００％として、開度信号θＴＨを百分率で示したものである。環流通路開度ＳＴＥＧ（％）は、環流ガス制御弁４１６がシートバルブ式の弁の場合、シートバルブの最大ストローク量を１００％として、ストローク信号ＳＴＥＧを百分率で示したものである。
【００７５】
ここで先出の実施例のように環流ガス制御弁４１６がバタフライ式の弁の場合は、吸気流量制御弁４５の場合と同様、最大開度を１００％として、開度信号θＴＨを百分率で示すことになる。
【００７６】
図２０は、あるエンジンの運転状態時において、上述した式（１）,式（２）,式（３）
を解いた結果を示している。ここでは、図示の関係で、吸気流量制御弁４５の指示範囲は開度５％から２５％まで、同様に還流ガス制御弁４１４の指示範囲は開度０％から６０％までとなっている。３次元のマップ上の格子点は、還流ガス還流率を満足する吸気流量制御弁５弁および還流ガス制御弁の弁開度の関係を示している。３次元マップ４２０Ｂは、エンジンの各運転状態に対応する複数の３次元マップを設けている。そして、エンジンの運転状態に応じたマップを使用して、そのマップ上の格子点を選ぶことにより、オープンループ制御によっても還流ガス還流率を制御することもできる。
【００７７】
ここで、図２０に示した吸気流量制御弁５と還流ガス制御弁４１６の弁開度変化に対するガス還流率の変化を見た場合、吸気流量制御弁４５の開度変化に対するガス還流率の変化割合の方が、吸気流量制御弁５の開度変化に対するガス還流率の変化割合よりも大きくなっている。さらに、電子制御方式のスロットルアクチュエータでは弁開度が０％から
１００％まで動作するのに１００msec以下のものが実用化されており、図２０中の５％から２５％の領域は２０msec程度で動作可能である。従って、図２０に示した例では、吸気流量制御弁４５の応答性が、還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早く、還流ガス還流率指令値ＲＳＥＴが、例えばパルス的に急変した場合でも、電子制御方式のスロットルアクチュエータである吸気流量制御弁５を主にして動作させれば、パルス的な指令値の変動にも対応できる。すなわち、過渡的なエンジン運転状態の変化にも対応できる。
【００７８】
次に、図２１を用いて、排気ガス環流コントローラ４２０Ｂの制御内容について説明する。なお、以下の制御内容は、全て排気ガス環流コントローラ４２０Ｂによって実行される。また、図１１と同一ステップ番号は、同一の処理内容を示している。本実施形態では、図１１の処理に対して、ステップｓ６１０〜ｓ６４０の処理が追加されている。
【００７９】
図２１のステップｓ５００において、排気ガス環流コントローラ４２０Ｂは、吸気流量信号Ｇ１及び還流ガス流量Ｇ２から、排気ガスの環流率Ｒを、（Ｇ２／（Ｇ１＋Ｇ２））として算出する。
【００８０】
次に、ステップｓ５１０において、ＥＣＵ４２１から入力した排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴの変化分ΔＲＳＥＴが、予め設定されている基準値ΔＲ０よりも大きいか否かを判定する。変化分ΔＲＳＥＴが、基準値ΔＲ０よりも大きい場合には、ステップ
ｓ６１０に進み、そうでない場合にはステップｓ６３０に進む。すなわち、ステップ
ｓ５１０では、排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴが大きく変化したか否かを判定する。内燃機関の過渡的な運転条件変化があり、排気ガス中の有害物質低減のため、排気ガス還流率を急変する必要が生じたか否かを判定する。
【００８１】
変化分ΔＲＳＥＴが基準値ΔＲ０よりも大きい場合、すなわち、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合には、ステップｓ６１０において、そのときのエンジンの運転状態に応じた３次元マップ４２０Ｂを用いて、還流ガス還流率指令値ＲＳＥＴに対応する環流率Ｒと、環流通路開度ＳＴＥＧ（％）とから、目標とする新気通路開度θＴＨ（％）を求める。
【００８２】
そして、ステップｓ６２０において、目標とする新気通路開度θＴＨ（％）となるための開度制御信号ＣＴＨを吸気流量制御弁５に出力して、吸気流量制御弁４５の開度が目標とする新気通路開度θＴＨ（％）となるように、オープンループで制御する。このように、オープンループで新気通路開度θＴＨ（％）となるように、吸気流量制御弁４５の開度を制御することで速やかに目標とする新気通路開度θＴＨ（％）付近に制御することができる。
【００８３】
次に、ステップｓ５２０において、ステップｓ５１０で算出された排気ガスの環流率Ｒが、排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴと等しいか否かを判定する。
【００８４】
環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより大きい場合には、ステップｓ５３０において、吸気流量制御弁４５に出力する開度制御信号ＣＴＨを減少させ、吸気流量制御弁５の開度が小さくなるように制御する。そして、ステップｓ５２０に戻り、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまで繰り返される。
【００８５】
一方、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより小さい場合には、ステップｓ５４０において、吸気流量制御弁４５に出力する開度制御信号ＣＴＨを増加させ、吸気流量制御弁４５の開度が大きくなるように制御する。そして、ステップｓ５２０に戻り、環流率Ｒが目標値RSET
に等しくなるまで繰り返される。
【００８６】
以上のように、ステップｓ５２０，ｓ５３０，５４０の処理を繰り返すことにより、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまでフィードバック制御される。以上のように、吸気流量制御弁４５の応答性が、還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早いので、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合でも、速やかに排気ガス環流率を所定の目標値に変更することが可能となる。
【００８７】
一方、ステップｓ５１０の判定で、変化分ΔＲＳＥＴが基準値ΔＲ０以下と判定された場合、すなわち、排気ガス還流率の変化がそれほど大きくない場合には、ステップｓ630
において、そのときのエンジンの運転状態に応じた３次元マップ４２０Ｂを用いて、還流ガス還流率指令値ＲＳＥＴに対応する環流率Ｒと、新気通路開度θＴＨ（％）とから、目標とする環流通路開度ＳＴＥＧ（％）を求める。
【００８８】
そして、ステップｓ２４０において、目標とする環流通路開度ＳＴＥＧ（％）となるための開度制御信号ＣＥＧを還流ガス制御弁４１６に出力して、還流ガス制御弁４１６の開度が目標とする環流通路開度ＳＴＥＧ（％）となるように、オープンループで制御する。
【００８９】
次に、ステップｓ５５０において、ステップｓ５１０で算出された排気ガスの環流率Ｒが、排気ガスの環流率Ｒの目標値ＲＳＥＴと等しいか否かを判定する。
【００９０】
環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより大きい場合には、ステップｓ５６０において、還流ガス制御弁４１６に出力する開度制御信号ＣＥＧを減少させ、還流ガス制御弁４１６の開度が小さくなるように制御する。そして、ステップｓ５５０に戻り、環流率Ｒが目標値RSETに
等しくなるまで繰り返される。
【００９１】
一方、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴより小さい場合には、ステップｓ５７０において、還流ガス制御弁４１６に出力する開度制御信号ＣＥＧを増加させ、還流ガス制御弁４１６の開度が大きくなるように制御する。そして、ステップｓ５５０に戻り、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまで繰り返される。
【００９２】
以上のように、ステップｓ５５０，ｓ５６０，５７０の処理を繰り返すことにより、環流率Ｒが目標値ＲＳＥＴに等しくなるまでフィードバック制御される。このとき、還流ガス制御弁４１６の応答性は、吸気流量制御弁４５の応答性よりも遅いものであるということは、より微妙な開度制御が可能であり、正確に、排気ガス環流率を所定の目標値に変更することが可能となる。
【００９３】
なお、以上の説明では、吸気流量制御弁４５の応答性が、還流ガス制御弁４１６の応答性よりも早いものとしたが、逆に、還流ガス制御弁４１６の応答性が、吸気流量制御弁
４５の応答性よりも早い場合もある。このような場合には、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合には、応答性の早い還流ガス制御弁４１６を最初にオープンループで制御し、次にフィードバック制御し、急変が不要の場合には、応答性の遅い吸気流量制御弁５を制御して制御精度が向上するようにする。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態によれば、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合でも、応答性の早い方の制御弁を最初オープンループで制御することにより、速やかに目標開度付近に弁を移動し、次にフィードバック制御することにより、目標開度に収束させることにより、急激な変化にも対応でき、一方、急変が不要な場合には、応答性の遅い方の制御弁を制御することにより、制御精度を向上することができる。
【００９５】
そして、本実施例においては、還流率Ｒが目標値に対して所定の値まで所定時間内に到達しない場合、図７，図１０の診断フロー以外に目標吸入空気量に対する実空気量（吸気流量検出器４２の検出値）とを比較し、吸気系の異常がないかを判定する。これによって、システムの故障箇所がより正確に判断できる。
【００９６】
以上に説明した本発明が適用されるＥＧＲ制御システムの第２の実施例の特徴を纏めると以下の通りである。
【００９７】
ディーゼルエンジンのような内燃機関においては、排気ガス浄化、特に、窒素酸化物の排出削減のためには、該排気ガス還流制御が重要となる。従来の排気ガス環流装置としては、例えば、特開２００３−８３０３４号公報，特許第３３２９７１１号公報，特表2003
−５１６４９６号公報に記載されているように、所定の排気ガス還流率となるように、排気ガス環流弁の開度を制御していた。
【００９８】
しかしながら、排気ガス環流弁の開度を制御する従来の方式では、内燃機関の運転領域全て、特に、過渡的な運転条件変化に対して、排気ガス中の有害物質低減のため、排気ガス還流率を急変する必要が生じた場合、適正な制御を行うことが困難であるという問題があった。
【００９９】
（１）本実施例は、内燃機関の排気ガス還流通路の還流流量を制御する還流ガス制御弁と、内燃機関の吸気通路の流量制御する吸気制御弁とを備えた内燃機関の排気ガス還流装置であって、前記吸気通路の流量を検出する吸気量検知器と、前記排気ガス還流通路の排気ガス還流流量を検出する還流量検知器と、前記吸気流量検知器と前記還流流量検知器の出力に基づいて求められた排気ガス環流率が目標の環流率となるように、前記吸気制御弁及び／または前記還流ガス制御弁をフィードバック制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【０１００】
かかる構成により、内燃機関の排気ガス還流流量制御の応答速度及び精度を向上し得るものとなる。
【０１０１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記環流率の目標値が急激に変化した場合には、前記吸気制御弁及び前記還流ガス制御弁の内、応答性の早い方の弁をフィードバック制御するようにしたものである。
【０１０２】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記還流ガス制御弁開度と、前記吸気制御弁開度と、前記環流率との組合せ状態によって定義される３次元マップを複数個備え、前記制御手段は、内燃機関の運転状態に応じた前記３次元マップを選択し、前記吸気流量検知器と前記還流流量検知器の出力に基づいて求められた排気ガス環流率が目標の環流率となるように、前記吸気制御弁及び／または前記還流ガス制御弁を制御するようにしたものである。
【０１０３】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記制御手段は、前記環流率の目標値が急激に変化した場合には、前記吸気制御弁及び前記還流ガス制御弁の内、応答性の早い方の弁を制御するようにしたものである。
【０１０４】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記排気ガス還流量検知器は、前記排気ガス還流通路の少なくとも２地点以上の圧力差を基に環流量を検出する検知器若しくは前記排気ガス還流通路の質量流量を検出する検知器であり、前記吸気量検知器は、前記吸気通路の少なくとも２地点以上の圧力差を基に吸気量を検出する検知器若しくは前記吸気通路の質量流量を検出する検知器としたものである。
【０１０５】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記吸気制御弁が、電子制御方式のスロットルアクチュエータとしたものである。
【０１０６】
次に、図２５を用いて、本発明が用いられるＥＧＲ（排気ガス還流）制御システムの電子制御スロットル装置のスロットルアクチュエータコントロールユニット（ＴＡＣＵ）
２００のシステム構成について説明する。
【０１０７】
図２５は、第１の実施形態による電子制御スロットル装置のスロットルアクチュエータコントロールユニット（ＴＡＣＵ）のシステム構成図である。なお、図２２と同一符号のものは同一部分を示している。
【０１０８】
スロットルアクチュエータコントロールユニット（ＴＡＣＵ）２００は、ＣＰＵ２１０と、モータドライブ回路（ＭＤＣ）２３０とから構成される。ＣＰＵ２１０は、差演算部２１２と、ＰＩＤ演算部２１４と、制御量演算部２１６と、制御部２１８とから構成されている。
【０１０９】
差演算部２１２は、ＥＣＵ３００が出力する目標開度θobj と、スロットルポジション
センサ１０が出力するスロットルバルブの実開度θthの開度差Δθthを演算する。ＰＩＤ
演算部２１４は、差演算部２１２が出力する開度差Δθthに基づいて、ＰＩＤ制御量
ｕ（ｔ）を演算する。ＰＩＤ演算により求められるＰＩＤ制御量ｕ（ｔ）は、（Ｋｐ・
Δθth＋Ｋｄ・（ｄΔθth／ｄｔ）＋Ｋｉ・ΣΔθth・ｄｔ）として求められる。なお、
Ｋｐは比例定数であり、Ｋｄは微分定数であり、Ｋｉは積分定数である。制御量演算部
２１６は、ＰＩＤ制御量ｕ（ｔ）に基づいて、後述するＨブリッジ回路２３４のオン・オフするスイッチを選択し、電流の流す方向を決定し、またＨブリッジ回路２３４のスイッチをオン・オフするデューティを決定して、制御量信号として出力する。制御部２１８は、図３４を用いて詳述するように、目標開度θｔｈに基づいて、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が行われているか否かを判定し、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が行われていない場合には、スロットルバルブを全開するための制御を実行し、必要に応じて、ＰＩＤ演算部
２１４や、制御量演算部２１６や、ＭＤＣ２３０に電圧ＶＢを供給するスイッチＳＷ１の開閉を制御する。
【０１１０】
モータドライブ回路(ＭＤＣ)２３０は、ロジックＩＣ２３２と、Ｈブリッジ回路２３４
とを備えている。ロジックＩＣ２３２は、制御量演算部２１６が出力する制御量信号に基づいて、Ｈブリッジ回路２３４の４個のスイッチにオンオフ信号を出力する。Ｈブリッジ回路２３４は、オンオフ信号に応じてスイッチが開閉し、必要な電流をモータ５に供給して、モータ５を正転若しくは逆転する。
【０１１１】
次に、図２６を用いて、電子制御スロットル装置に用いるＨブリッジ回路２３４の構成について説明する。
【０１１２】
Ｈブリッジ回路２３４は、４個のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４と、４個のダイオードＤ１，Ｄ２,Ｄ３,Ｄ４とが図示するように結線され、モータ５に電流を流す。例えば、ゲート信号Ｇ１とゲート信号Ｇ４がハイレベルとなり、トランジスタＴＲ１，ＴＲ４が導通すると、波線Ｃ１のように電流が流れる。例えば、このとき、モータ５は正転する。また、ゲート信号Ｇ２とゲート信号Ｇ３がハイレベルとなり、トランジスタ
ＴＲ２，ＴＲ３が導通すると、一点鎖線Ｃ２のように電流が流れる。例えば、このとき、モータ５は逆転する。さらに、ゲート信号Ｇ３とゲート信号Ｇ４がハイレベルとなり、トランジスタＴＲ３，ＴＲ４が導通すると、二点鎖線Ｃ３のように電流が流れることが可能となる。このとき、モータ５の駆動軸に外部から駆動力が伝達され、モータ５の回転子が回転すると、モータ５は発電機として動作し、回生制動の動作を行わせることができる。
なお、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２が同時に導通するようにしても、モータ５を回生制動させることは可能である。
【０１１３】
なお、本実施例は、Ｈブリッジ回路をインテグレート化したワンチップマイコンを使用した場合であり、デジタル信号をロジックＩＣに与え自由にトランジスタのＯＮ，ＯＦＦをコントロールできるものである。しかし、本実施形態においては、モータの駆動回路の状態をコントロールできれば目的を達成できるので、Ｈブリッジ自体が４個のトランジスタを用いて構成されていても、インテグレート化されたワンチップＩＣを使って構成されていてもよいものである。
【０１１４】
次に、図２７及び図２８を用いて、本実施形態による電子制御スロットル装置の制御部２１８による制御動作について説明する。
【０１１５】
図２７は、電子制御スロットル装置の制御部による制御内容を示すフローチャートである。図２８は、電子制御スロットル装置の制御部による制御内容の説明図である。
【０１１６】
ステップｓ１００において、制御部２１８は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したか否かを判定する。終了していないときは、ステップｓ１１０において、通常のフィードバック制御を継続する。終了したときは、ステップｓ１２０において、全開までの目標角度制御を実行する。
【０１１７】
ここで、ステップｓ１００の判定において、制御部２１８は、ＥＣＵ３００から入力した目標開度を用いて、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したか否かを判定する。例えば、図２４で説明したように、スロットル開度制御領域が０〜１００％の範囲の場合、
（Ｖ１〜Ｖ２）の範囲（例えば、１０〜８０％）が）ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御領域である。したがって、ＥＣＵ３００から入力する目標開度が、１０〜８０％の範囲にあれば、制御部２１８はＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御中であると判断し、目標開度が０〜１０％が終了したと判断する。また、ＥＣ若しくは８０〜１００％であれば、制御部２１８は
ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御Ｕ３００からＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御終了のＦｌａｇを受信したかどうかで判断するようにすることもできる。
【０１１８】
次に、図２８を用いて、ステップｓ１２０における全開までの目標角度制御について説明する。図２８において、横軸は時間ｔを示している。縦軸は、スロットル開度（制御）開度）θth及びモータデューティＤｕを示している。スロットル開度θthは、原点に近い
方が全閉側であり、原点から遠ざかるほど全開側に近づく。また、モータデューティＤｕは、原点に近い方がデューティ１００％に近い側であり、原点から遠ざかるほど０％に近づく。
【０１１９】
図中、実線θthがスロットル開度の変化を示し、破線Ｄｕがモータに印加するデューテ
ィを示している。そして、時刻ｔ３までがＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が行われている状態を示し、時刻ｔ３以降がＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了した場合の状態を示している。また、時刻ｔ３以降において、実線θｔｈは、本実施形態による制御が行われた場合のスロットル開度の変化を示し、一点鎖線は、本実施形態による制御が行われない場合のスロットル開度の変化を示している。
【０１２０】
時刻ｔ３までの間は、ステップｓ１１０の処理により、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が行われている。ＥＣＵ３００から入力する目標開度θobj に応じて、モータに印加するデ
ューティＤｕが変化し、それに応じて、スロットル開度θthも変化している。
【０１２１】
時刻ｔ３において、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定されると、本実施形態による制御が行われない場合には、モータへの通電が遮断される，すなわち、デューティが０％の状態になる。その結果、スロットルバルブは、リターンスプリングの付勢力によって、一点鎖線で示すように、全開側に移動する。そして、時刻ｔ４において、全開ストッパに当接し、ストッパからの跳ね返りと、リターンスプリングによる引き戻しを繰り返して、最終的に制御全開にて停止する。時刻ｔ３〜時刻ｔ４までの時間Ｔ４は、例えば、１５０ｍｓである。このように高速で、スロットルバルブがリターンスプリングで引き戻されると、全開ストッパと衝突することにより、衝突音の発生及び衝撃荷重によるメカ部品の寿命低下となる。
【０１２２】
一方、本実施形態による全開までの目標角度オープンループ制御では、制御部２１８は、モータ印加デューティＤｕに示すように、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定される時点（時刻ｔ３）におけるデューティから徐々にデューティが減少し、時刻ｔ５においてデューティ０％となるような制御信号を、制御量演算部２１６に出力する。制御量演算部２１６は、時刻ｔ３から徐々にデューティが減少し、時刻ｔ５においてデューティ０％となるような制御信号をロジックＩＣ２３２に出力する。その結果、モータは図中破線Ｄｕで与えられるデューティ信号に応じて回転され、結果として、図中実線で示すように、スロットル開度θthは、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定される時点
（時刻ｔ３）における開度から徐々に全開側に移動し、時刻ｔ５において全開点となる。
ここで、時刻ｔ３〜時刻ｔ５までの時間Ｔ５は、例えば、５００ｍｓとなるように、デューティ信号を徐々に減少させることにより、スロットルバルブが全開点に引き戻されるときの、スロットルシャフトに固定されたギアと全開ストッパとの衝突時の速度を減少して、衝突音の発生及び衝撃荷重によるメカ部品の寿命低下を防止することができる。
【０１２３】
このように、オープンループ制御時のモータ駆動デューティの与え方を全開方向に付勢されたスプリング力のみで戻るよりも応答が遅くなる（Ｔ４＜Ｔ５）ように設定すれば、全開ストッパとモータ駆動系のギアの衝突音，衝撃エネルギを低減できる。さらに、特開２００３−２１４１９６号公報に記載されているように、予め設定してある所定値を任意の時間モータに印加する制御の場合には、製品個々の応答時間等のバラツキを吸収できず、スロットルバルブが全開位置に戻ってきてもモータを動かす制御を行いつづける可能性があり、過電流でモータにダメージを与える恐れがあるが、本実施形態では、全開ストッパ位置に戻っても制御を続けるという問題が生じないものである。
【０１２４】
なお、制御部２１８は、目標となるデューティを与えるオープンループ方式でスロットル開度を制御する。ここで、このオープンループ制御時に印加するデューティーの与え方は、例えば、図２５に示したような単調減少する１次式で与えてもよく、また、放物線状等の与え方でも良く、最終的にリターンスプリングの付勢力のみで戻る時間より遅くなる与え方であれば、ギアと全開ストッパの衝突時の音，衝撃荷重を低減できる。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態では、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定され、全開位置にスロットルバルブを移動する際、モータに印加するデューティを徐々に減らすようにしているので、ギアと全開ストッパとの衝突時の速度を減少して、衝突音の発生及び衝撃荷重によるメカ部品の寿命低下を防止することができる。
【０１２６】
次に、図２９及び図３０を用いて、第２の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部２１８による制御動作について説明する。
【０１２７】
本実施形態による電子制御スロットル装置のシステム構成は、図２２に示したものと同様である。スロットルアクチュエータコントロールユニット（ＴＡＣＵ）２００のシステム構成は、図２５に示したものと同様である。また、本実施形態による電子制御スロットル装置に用いるＨブリッジ回路２３４の構成は、図２６に示したものと同様である。
【０１２８】
図２９は、第２の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部による制御内容を示すフローチャートである。図３０は、第２の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部による制御内容の説明図である。なお、図２７と同一のステップ番号は、同一の制御内容を示している。
【０１２９】
図３０において、横軸は時間ｔを示している。縦軸は、スロットル開度（制御開度）
θthを示している。スロットル開度θthは、原点に近い方が全閉側であり、原点から遠ざ
かるほど全開側に近づく。
【０１３０】
ステップｓ１００において、制御部２１８は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したか否かを判定する。終了していないときは、ステップｓ１１０において、通常のフィードバック制御を継続する。終了したときは、ステップｓ２１０において、モータ駆動回路状態制御を実行し、次に、ステップｓ２２０において、モータ駆動停止制御を実行する。なお、ステップｓ１００〜ｓ２２０までの処理は、例えば、３ｍｓ周期で繰り返し実行される。
【０１３１】
ステップｓ２１０の処理において、制御部２１８は、モータ５が回生制動の動作をするような制御信号を、制御量演算部２１６に出力する。図２６で説明したように、トランジスタＴＲ３，ＴＲ４のゲートＧ３，Ｇ４にオン信号を供給すると、モータ５が回転した場合、矢印Ｃ３の向きに電流が流れ、モータ５は回生制動動作をすることになる。そこで、制御部２１８は、トランジスタＴＲ３，ＴＲ４を導通させるような制御信号を、制御量演算部２１６に出力する。制御量演算部２１６は、トランジスタＴＲ３，ＴＲ４を導通させるような制御信号を、ロジックＩＣ２３２に出力する。このとき、スロットルバルブ２は、リターンスプリング１１によって全開方向に移動しようとする。スロットルシャフトの動きはギア８，７，６を介してモータ５に伝えられるため、モータ５は、回生制動の動作を行う。このモータ５の回生制動により、スロットルバルブが全開方向に開こうとする動きにブレーキがかけられる。
【０１３２】
すなわち、ここで重要なのは、モータの電源を切るとリターンスプリング１１の付勢力で全開方向にモータ駆動機構が回転することになるが、このときのＤＣモータ５の部品が回転する力を、モータ回路を接続した状態にすることでリターンスプリング１１の付勢力と逆方向に働く様にＨブリッジ回路のトランジスタのオン・オフ状態をコントロールすることである。このようにコントロールすると、図３０に示す様にスロットルバルブ２はモータ駆動回路接続時のようにゆっくりと動き、急激にギア８と全開ストッパが衝突するのを防げることになる。
【０１３３】
そして、ステップｓ２２０において、制御部２１８は、モータ駆動を停止する制御を実行するような制御信号を、制御量演算部２１６に出力する。すなわち、制御部２１８は、モータ印加デューティＤｕが０％となるような制御信号を、制御量演算部２１６に出力する。制御量演算部２１６は、デューティ０％となるような制御信号をロジックＩＣ２３２に出力する。その結果、モータへの通電が遮断されるので、スロットルバルブ２は、リターンスプリング１１によって全開方向に移動しようとする。
【０１３４】
また、モータ駆動停止制御は、モータ５への通電をオフするようにしてもよいものである。すなわち、制御部２１８は、図３２に示したスイッチＳＷ１をオフにして、電源ＶＢからの電力がモータ駆動回路２３０を介して、モータ５に供給されるのを停止する。以上のように、モータ駆動停止制御においては、モータ印加デューティＤｕを０％としてＨブリッジ回路のトランジスタをオフしたり、電源からモータへ電力を供給する経路の途中に設けられたスイッチをオフしたりして、モータへの通電を遮断して、モータの駆動を停止する。
【０１３５】
すなわち、ステップｓ２１０の処理により瞬間的に全開方向への動きにブレーキをかけ、次のステップｓ２２０の処理によりブレーキをはずしてリターンスプリングにより全開方向に動こうとする。ステップｓ１００〜ｓ２２０の処理は、例えば、３ｍｓ周期で繰り返されるので、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定される場合には、この間、ステップｓ２１０のブレーキングと、ステップｓ２２０のブレーキなし制御が繰り返され、スロットルバルブは、徐々に、全開側に移動し、例えば、時刻ｔ６に全開点に到達する。
【０１３６】
図中、時間Ｔ４は図２８に示したものと同様であり、ブレーキが全くかけられていないときのスロットル開度であるのに対して、本実施形態では、途中で周期的にブレーキをかけることにより、時刻ｔ３〜時刻ｔ６までの時間Ｔ６は、時間Ｔ４よりも長くなり、スロットルバルブが全開点に引き戻されるときの、ギアと全開ストッパとの衝突時の速度を減少して、衝突音の発生及び衝撃荷重によるメカ部品の寿命低下を防止することができる。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態では、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定され、全開位置にスロットルバルブを移動する際、最初に、モータが回生制動するように、すなわち、コントロールユニット内のモータ駆動回路がモータと接続された状態を保ち続ける信号をＣＰＵの制御部から与えることで、全開位置方向に回動する様に付勢されたスプリング力と反対方向にモータの回転力を利用した力がブレーキの様に作用させることで、全開ストッパとギアなどのモータ駆動機構の構成部品間が衝突する時の衝撃エネルギーを低減することができ、、衝突音の発生及び衝撃荷重によるメカ部品の寿命低下を防止することができる。
【０１３８】
次に、図３１を用いて、第３の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部２１８による制御動作について説明する。
【０１３９】
本実施形態による電子制御スロットル装置のシステム構成は、図２２に示したものと同様である。本実施形態による電子制御スロットル装置のスロットルアクチュエータコントロールユニット（ＴＡＣＵ）２００のシステム構成は、図２５に示したものと同様である。また、本実施形態による電子制御スロットル装置に用いるＨブリッジ回路２３４の構成は、図２６に示したものと同様である。
【０１４０】
図３１は、第３の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部による制御内容を示すフローチャートである。なお、図２７，図２９と同一のステップ番号は、同一の制御内容を示している。
【０１４１】
本実施形態においては、ステップｓ３１０とステップｓ３２０の処理が、図２９の制御に対して追加されている。
【０１４２】
ステップｓ１００において、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定されると、ステップｓ３１０において、自己診断のフラグをチェックする。ここで自己診断結果の状態を確認し、異常が検出されていなければ、ステップｓ２１０，ｓ２２０において、回生制動とモータ駆動停止により、モータ回路接続時の挙動となるのでゆっくり全開ストッパに当接することになる。
【０１４３】
自己診断結果、異常が検出されている場合は、ステップｓ３２０において、制御部218
は、Ｈブリッジ回路の全てのトランジスタをオフすることで、図２８に一点鎖線で示したように、スロットルバルブは速やかに全開位置に移動する。
【０１４４】
このように、自己診断の結果、異常が検出されると、可能な限り早く制御を止めることにより、実車挙動の異常を防ぐことができる。図７，図１０による診断の結果、故障と判定された場合にも上記と同様の制御を実行する。
【０１４５】
次に、図３２及び図３３を用いて、第４の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部２１８による制御動作について説明する。
【０１４６】
本実施形態による電子制御スロットル装置のシステム構成は、図２２に示したものと同様である。本実施形態による電子制御スロットル装置のスロットルアクチュエータコントロールユニット（ＴＡＣＵ）２００のシステム構成は、図２５に示したものと同様である。また、本実施形態による電子制御スロットル装置に用いるＨブリッジ回路２３４の構成は、図２６に示したものと同様である。
【０１４７】
図３２は、第４の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部による制御内容を示すフローチャートである。図３３は、第４の実施形態による電子制御スロットル装置の制御部による制御内容の説明図である。なお、図２７，図２９と同一のステップ番号は、同一の制御内容を示している。
【０１４８】
図３３において、横軸は時間ｔを示している。縦軸は、スロットル位置θ及びモータデューティＤｕを示している。スロットル位置θは、原点に近い方が全閉側であり、原点から遠ざかるほど全開側に近づく。そして、実線が目標開度θobj を示し、破線が実開度
θth（real）を示している。また、点線で示すモータデューティＤｕは、原点に近い方がデューティ１００％に近い側であり、原点から遠ざかるほど０％に近づく。
【０１４９】
ステップｓ４１０において、制御部２１８は、ＥＣＵ３００から入力する目標開度
θobj を受信して、位置制御を行うための基準とする。
【０１５０】
次に、ステップｓ４２０において、ステップｓ４１０で受信した目標開度θobj が所定値Ａよりも大きく、かつ、目標開度θobj の変化率Δθobj が所定値Ｂよりも小さいか否かを判定する。例えば、所定値Ａは８０％であり、図２７のステップｓ１００における
ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したか否かを判定している。また、目標開度θobj の変化率Δθobj を判定の基準とするのは、瞬間的に目標開度θobj が所定値Ａよりも大きくなった場合を除き、定常的に目標開度θobj が所定値Ａよりも大きくなっているか否かを判定している。変化率Δθobj は、例えば、０.２５％ である。すなわち、目標開度
θobj が所定値Ａ（例えば、８０％）よりも大きく、かつ、目標開度θobj の変化率
Δθobj が所定値Ｂ(例えば、０.２５％) よりも小さい場合に、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定して、ステップｓ４３０に進み、そうでない場合には、ステップｓ４６０に進む。
【０１５１】
ステップｓ４６０では、カウント値Ｃを０クリアして初期化する。すなわち、通常の
ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が行われている状態では、カウント値Ｃは０である。次に、ステップｓ４７０において、変数Ｅが０か否かを判定する。変数Ｅは、「０」と「１」の２値を取り得るものであり、変数Ｅが「０」のときは、制御が行われている状態を示し、変数Ｅが「１」のときは、制御が行われていない状態を示している。ここでは、制御が行われており、変数Ｅが「０」とすると、ステップｓ１１０に進み、スロットル開度が目標開度となるように、フィードバック制御する。図４０において、時刻ｔ３までの間は、通常のフィードバック制御によるスロットルバルブの開度制御が行われている。この時点は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了している時点であるので、このときの目標角度制御は、目標開度として、全開点近傍の任意の位置にスロットルバルブ位置として、この開度となるように制御するとともに、その開度を任意の時間（ステップｓ４４０で、Ｃ＞Ｄの条件が満たされるまでの時間）の間、保持するようにする。
【０１５２】
一方、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了すると、ステップｓ４３０において、カウント値Ｃに「１」を加算する。そして、ステップｓ４４０において、カウント値Ｃが所定値Ｄを越えたか否かを判定する。ステップｓ４４０の判定は、ステップｓ４３０でＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了したと判定された後、所定時間が経過したかどうかを判定するためのものである。所定値Ｄは、図４０の時刻ｔ３〜ｔ７までの時間に相当する値とし、例えば、２００ｍｓをカウントする時間である。この所定時間は、リターンスプリングの付勢力によって、図２８の一点鎖線で示したように、全開側に移動するのに要する時間
（例えば、図２８の例では、時間Ｔ４（例えば、１５０ｍｓ）よりも長く設定する。
【０１５３】
ステップｓ４４０の条件を満たさない場合、すなわち、例えば、ＥＧＲ制御またはDPF
制御が終了して２００ｍｓが経過するまでは、ステップｓ４７０において、変数Ｅが０か否かを判定する。ここでは、制御が行われており、変数Ｅが「０」であり、ステップ
ｓ１１０に進み、スロットル開度が目標開度となるように、フィードバック制御する。すなわち、図４０において、時刻ｔ３〜ｔ６までの間も、通常のフィードバック制御によるスロットルバルブの開度制御を行う。
【０１５４】
かかる制御によって、スロットルセンサの摺動抵抗の摩耗を低減することができる。接触式スロットルセンサを用いた電子制御スロットル装置の場合、一定開度保持時間（例えば、全開位置に保持されている時間）が長いと、振動等の影響により抵抗体が局部的に摩耗することになる。このような局部摩耗によって、接触スロットルポジションセンサの出力異常が発生する。そこで、本実施形態のように、所定値Ｄ相当の時間が経過するまでは、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了していながら、制御状態とすることにより、時刻
ｔ３〜ｔ７の間は、任意の開度に保持された時間となり、機械的全開位置に保持される時間は時刻ｔ７〜ｔ８の時間とすることができ、機械的全開位置に保持される時間を短くすることができる。このように、保持時間を短くできるため、スロットルポジションセンサを長寿命化することができる。
【０１５５】
次に、ステップｓ４４０の判定において、カウント値Ｃが所定値Ｄを越えると、すなわち、図３３において、時刻ｔ７になると、ステップｓ２１０，ステップｓ２２０において、図２９で説明した回生制動によるブレーキ動作と、非ブレーキ動作を繰り返し、ギア９はゆっくり全開ストッパ１３に当接する。なお、ステップｓ２１０，ｓ２２０の処理において、ステップｓ２１０の処理を除いてもよいものである。すなわち、ステップｓ１１０では、全開点近傍の所定位置に所定時間制御しているので、ステップｓ２２０の処理によりモータへの通電を遮断して直ちに、その所定位置から全開位置まで移動したとしても、移動距離が短いため、ギア８が全開ストッパ１３Ａに当接するときの衝撃力は小さい場合が多いためである。
【０１５６】
その後、ステップｓ４５０において、で制御状態Ｆｌａｇ（Ｅ）を「１」とし、ループを抜ける。
【０１５７】
以上のように、本実施形態では、ＥＧＲ領域（時刻ｔ３以降）となり、かつ、条件成立状態の継続時間（Ｃ＞Ｄ）が満たされた時刻ｔ７以降において、ブレーキ動作とモータへの通電停止を繰り返し、制御状態から非制御状態に移行して、ギア８と全開ストッパ１３がゆっくりと当接するようにしている。
【０１５８】
また、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御終了状態から、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御状態に復帰する際には、目標開度＞Ａ，目標開度変化率＜Ｂ、またはＣ＞Ｄの何れかひとつが非成立となれることにより復帰できる。このとき、一度非制御状態になっているので制御状態ＦｌａｇはＥ＝１となっている。そこで、ステップｓ４７０の判定で、ステップｓ480
に進み、制御量をクリアする。
【０１５９】
図２５で説明したように、ＰＩＤ演算部２１４は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御状態の時も、ＥＧＲ非制御状態の時も、デューティを求めるＰＩＤ演算を繰り返し実行している。ＰＩＤ制御量ｕ（ｔ）＝（Ｋｐ・Δθth＋Ｋｄ・（ｄΔθth／ｄｔ）＋Ｋｉ・ΣΔθth・ｄｔ）が演算されている。モータ通電オフ状態時は目標開度と実開度の偏差が閉じ側に大きくなっており、積分項の働きを行う部分は閉じ方向の制御デューティーが過大の状態となっている。スロットル位置制御は通常新目標開度付近でブレーキをかけて収束性を良くするが、上述のように閉じ方向に積分項相当の値が過大に蓄積されていると、正常なブレーキが加わらず、オーバーシュートが大きくなったり、収束性を悪化させる可能性がある。
【０１６０】
そこで、本実施形態では、ステップｓ４８０において、制御量をゼロクリアーする。ここで、ゼロクリアする制御量としては、積分項相当の部分のみでもよく、また、印加デューディに関わる値の全てでもよいものである。これにより、応答時間等の制御性能が改善できる。その後、ステップｓ４９０において、で制御状態ＦｌａｇをＥ＝０とし、通常制御に移行し、ループを抜ける。
【０１６１】
以上説明したように、本実施形態でも、全開ストッパとギアなどのモータ駆動機構の構成部品間が衝突する時の衝撃エネルギーを低減することができ、衝突音の発生及び衝撃荷重によるメカ部品の寿命低下を防止することができる。また、全開位置における保持時間を短くして、接触式スロットルセンサを超寿命化することができる。さらに、非制御状態から制御状態に移行する際には、制御量をゼロクリアすることにより、応答性等の制御性能を改善することができる。
【０１６２】
次に、図３４を用いて、本発明の他の実施形態による電子制御スロットル装置のシステム構成について説明する。
【０１６３】
図３４は、本発明の他の実施形態による電子制御スロットル装置のシステム構成図である。
【０１６４】
なお、以上の各実施形態の説明では、ＴＡＣＵ２００と、ＥＣＵ３００とが別体の構成であるとしたが、図３４に示すように、ＴＡＣＵ２００とＥＣＵ３００とが一体構成であってもよいものである。
【０１６５】
以上説明した実施例におけるモータ制御による吸気絞り弁としてのスロットルバルブ装置、およびその制御方法の特徴を纏めると以下の通りである。
【０１６６】
スロットルバルブの電子的位置制御は、例えば、特開平７−３３２１３６号公報に記載されるように、スロットルバルブの実開度と目標開度の偏差に応じた制御量をＰＩＤ制御等の手法を用いて演算し、求められた制御量をパルス駆動のオンタイムとオフタイムの比であるデューティー比に変換し、Ｈブリッジ回路を介してＰＷＭ信号を直流モータに供給し、モータがトルクを発生し、その発生トルクでギア，スロットルシャフトを介してスロットルバルブが駆動することで位置制御するものが知られている。
【０１６７】
上述の電子制御スロットル装置は、いずれも、ガソリンエンジン用電子制御スロットル装置であるが、昨今ＥＧＲ効率向上，ディーゼリング改善等を目的に、ディーゼルエンジンに電子制御スロットル装置が適用されつつある。ディーゼルエンジン用電子制御スロットル装置は、ガソリンエンジン用と異なり、主にＥＧＲ効率向上、吸気を絞ることで排気温を上げＤＰＦ(Diesel Particuler Filter）内のすすを燃焼させることを目的に制御を行うため、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御を行っていないときはモータ制御を止め、スロットルバルブ位置は全開位置にある。したがって、１）全開位置に長い時間保持されていること、２）モータ制御を行っている状態から止めた状態、もしくはその逆の状態が存在すること、また、３）暴走モードが無いためにモータ通電Ｏｆｆ時には任意の開度で一定空気量を供給するデフォルト機構がいらない点が大きく異なる。
【０１６８】
ディーゼルエンジン用電子制御スロットル装置は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了すると空気流量を制御する必要が無くなり、モータ通電ＯＦＦし、リターンスプリングで最も圧力損失の少ない全開位置にスロットルバルブを戻すことになる。つまり常に制御しつづけているガソリンエンジン用の電子制御スロットル装置とは異なり、必ず制御状態から制御を止める状態、もしくは制御を止めた状態から制御を開始する状態が存在する。
【０１６９】
先ず制御状態から制御を止める状態について考えると、第１の問題として、制御を止めた時に単純にモータの通電ＯＦＦまたは印加デューティーを０％にし、スロットルバルブ位置を開き方向に付勢されたリターンスプリング力のみで全開位置まで戻す仕様とすると、全開ストッパと駆動機構部品が激しく衝突し、衝突音の発生及び衝撃荷重によるメカ部品の寿命低下という問題が発生する。
【０１７０】
それに対して、例えば、特開２００２−２５６８９２号公報に記載のように、全開ストッパとギア間に干渉機構を設け、メカ的に衝突による問題を回避しようとする電子制御スロットル装置が知られている。
【０１７１】
また、例えば、特開２００３−２１４１９６号公報に記載されるように、予め設定してある所定値を任意の時間モータに印加することにより、通常制御時よりもモータを低速で動かして、制御的に衝突による問題を回避しようとする電子制御スロットル装置が知られている。
【０１７２】
しかしながら、特開２００２−２５６８９２号公報に記載の方式では、緩衝機構分のコストアップ、緩衝機構が劣化した際の効果低減及び部品数増加による信頼性の低下という問題がある。
【０１７３】
また、特開２００３−２１４１９６号公報に記載の方式では、予め設定してある所定値を任意の時間モータに印加する制御であるため、製品個々の応答時間等のバラツキを吸収できず、スロットルバルブが全開位置に戻ってきてもモータを動かす制御を行いつづける可能性があり、過電流でモータにダメージを与えたり、それによる過荷重がメカ部品に加わりメカ部品にダメージを与える恐れがあるという問題がある。
【０１７４】
上記実施態様ではこの点が解消され、信頼性が向上し、モータやメカ部品に対するダメージもなく、メカの衝突音・衝撃エネルギを低減できる電子制御スロットル制御装置が提供される。
【０１７５】
本実施例によれば、
（１）スロットルボディに回動可能に支持されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータと、前記スロットルバルブが全開方向に戻るように付勢力を与える単一のリターンスプリングと、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサとを有する電子スロットルボディと、前記スロットルポジションセンサにより検出された前記スロットルバルブの開度と目標開度とに応じて、前記アクチュエータを駆動するスロットルアクチュエータコントロールユニットとを有する電子制御スロットル装置であって、前記スロットルアクチュエータコントロールユニットは、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了した際に、前記リターンスプリングのみによって前記スロットルバルブが全開方向に移動する時間よりも長い時間で前記スロットルバルブが全開方向に移動するように前記アクチュエータを制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【０１７６】
かかる構成により、信頼性が向上し、モータやメカ部品に対するダメージもなく、メカの衝突音・衝撃エネルギを低減し得るものとなる。
【０１７７】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記スロットルバルブが全開方向に徐々に移動するような目標角度となる制御信号を前記アクチュエータに与えて、オープンループ制御するようにしたものである。
【０１７８】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記制御手段は、前記アクチュエータに与えるデューティ信号のデューティを徐々に減らすようにしたものである。
【０１７９】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了すると、前記アクチュエータの制御状態と非制御状態とを繰り返えすようにしたものである。
【０１８０】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、前記制御状態において、前記アクチュエータをブレーキとして動作させるようにしたものである。
【０１８１】
（６）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、前記制御状態において、前記アクチュエータを回生制動状態で制御するようにしたものである。
【０１８２】
（７）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、前記非制御状態において、前記アクチュエータへの通電を遮断するようにしたものである。
【０１８３】
（８）上記（７）において、好ましくは、前記制御手段は、前記アクチュエータに与えるデューティ信号のデューティを０％にするようにしたものである。
【０１８４】
（９）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、スロットルポジションセンサ等の自己診断結果が異常の場合には、前記アクチュエータへの通電を遮断するようにしたものである。
【０１８５】
（１０）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了と判定された後、所定時間の間、前記スロットルバルブの開度を、全開点近傍の位置に所定時間保持するように制御した後、前記アクチュエータの前記制御状態と前記非制御状態とを繰り返えすようにしたものである。
【０１８６】
（１１）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了と判定された後、所定時間の間、前記スロットルバルブの開度を、全開点近傍の位置に所定時間保持するように制御した後、前記アクチュエータを非制御状態とするようにしたものである。
【０１８７】
（１２）上記(１１)において、好ましくは、前記制御手段は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ
制御が終了と判定された後、所定時間の間、前記スロットルバルブの開度を、全開点近傍の位置に所定時間保持するように制御した後、前記アクチュエータの制御状態と前記非制御状態とを繰り返えすようにしたものである。
【０１８８】
（１３）上記（１１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記スロットルバルブの目標開度が所定目標開度を超えること、且つ、前記目標開度の変化量が所定開度変化量以下であること、且つ目標開度が所定開度以上でその変化量が所定開度変化量以下でという状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了と判定するようにしたものである。
【０１８９】
（１４）上記(１２)において、好ましくは、前記制御手段は、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ
制御の終了と判定した後、前記３つの条件の内少なくとも一つが満たされない場合に、再びアクチュエータ制御を開始するようにしたものである。
【０１９０】
（１５）上記（１３）において、好ましくは、前記制御手段は、再びアクチュエータ制御を開始する際には、アクチュエータに印加するアクチュエータ駆動デューティ計算部の値を初期化してから、制御を開始するようにしたものである。
【０１９１】
（１６）上記（１５）において、好ましくは、前記制御手段は、アクチュエータ駆動デューティ計算部の値の初期化は、少なくとも積分項もしくはそれ相当の働きをする部分を初期化するようにしたものである。
【０１９２】
（１７）上記（１）において、好ましくは、前記電子スロットルボディは、前記アクチュエータの出力軸に固定された第１のギアと、前記スロットルバルブを支持するスロットルシャフトに固定された第２のギアと、前記第１のギアから前記第２のギアの駆動力を伝達する中間ギアを備え、さらに、前記中間ギアと、この中間ギアを支持する前記スロットルボディとの間に、耐摩耗性部材のワッシャを備えるようにしたものである。
【０１９３】
（１８）また、スロットルボディに回動可能に支持されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータと、前記スロットルバルブが全開方向に戻るように付勢力を与える単一のリターンスプリングと、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサとを有する電子スロットルボディと、前記スロットルポジションセンサにより検出された前記スロットルバルブの開度と目標開度とに応じて、前記アクチュエータを駆動するスロットルアクチュエータコントロールユニットとを有する電子制御スロットル装置であって、前記スロットルアクチュエータコントロールユニットは、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了した際に、前記リターンスプリングのみによって前記スロットルバルブが全開方向に移動する時間よりも長い時間で前記スロットルバルブが全開方向に移動するように、前記スロットルバルブが全開方向に徐々に移動するような目標角度となる制御信号を前記アクチュエータに与えて、オープンループ制御する制御手段を備えるようにしたものである。
【０１９４】
かかる構成により、信頼性が向上し、モータやメカ部品に対するダメージもなく、メカの衝突音・衝撃エネルギを低減し得るものとなる。
【０１９５】
（１９）また、スロットルボディに回動可能に支持されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータと、前記スロットルバルブが全開方向に戻るように付勢力を与える単一のリターンスプリングと、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサとを有する電子スロットルボディと、前記スロットルポジションセンサにより検出された前記スロットルバルブの開度と目標開度とに応じて、前記アクチュエータを駆動するスロットルアクチュエータコントロールユニットとを有する電子制御スロットル装置であって、前記スロットルアクチュエータコントロールユニットは、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了した際に、前記リターンスプリングのみによって前記スロットルバルブが全開方向に移動する時間よりも長い時間で前記スロットルバルブが全開方向に移動するように、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了すると、前記アクチュエータの制御状態と非制御状態とを繰り返えす制御手段を備えるようにしたものである。
【０１９６】
かかる構成により、信頼性が向上し、モータやメカ部品に対するダメージもなく、メカの衝突音・衝撃エネルギを低減し得るものとなる。
【０１９７】
（２０）また、スロットルボディに回動可能に支持されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータと、前記スロットルバルブが全開方向に戻るように付勢力を与える単一のリターンスプリングと、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサとを有する電子スロットルボディと、前記スロットルポジションセンサにより検出された前記スロットルバルブの開度と目標開度とに応じて、前記アクチュエータを駆動するスロットルアクチュエータコントロールユニットとを有する電子制御スロットル装置であって、前記スロットルアクチュエータコントロールユニットは、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了した際に、前記リターンスプリングのみによって前記スロットルバルブが全開方向に移動する時間よりも長い時間で前記スロットルバルブが全開方向に移動するように、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了と判定された後、所定時間の間、前記スロットルバルブの開度を、全開点近傍の位置に所定時間保持するように制御した後、前記アクチュエータの前記制御状態と前記非制御状態とを繰り返えす制御手段を備えるようにしたものである。
【０１９８】
かかる構成により、信頼性が向上し、モータやメカ部品に対するダメージもなく、メカの衝突音・衝撃エネルギを低減し得るものとなる。
【０１９９】
（２１）また、スロットルボディに回動可能に支持されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータと、前記スロットルバルブが全開方向に戻るように付勢力を与える単一のリターンスプリングと、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサとを有する電子スロットルボディと、前記スロットルポジションセンサにより検出された前記スロットルバルブの開度と目標開度とに応じて、前記アクチュエータを駆動するスロットルアクチュエータコントロールユニットとを有する電子制御スロットル装置であって、前記スロットルアクチュエータコントロールユニットは、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了した際に、前記リターンスプリングのみによって前記スロットルバルブが全開方向に移動する時間よりも長い時間で前記スロットルバルブが全開方向に移動するように、ＥＧＲ制御またはＤＰＦ制御が終了と判定された後、所定時間の間、前記スロットルバルブの開度を、全開点近傍の位置に所定時間保持するように制御した後、前記アクチュエータを非制御状態とする制御手段を備えるようにしたものである。
【０２００】
かかる構成により、信頼性が向上し、モータやメカ部品に対するダメージもなく、メカの衝突音・衝撃エネルギを低減し得るものとなる。
【０２０１】
（２２）また、スロットルボディに回動可能に支持されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータと、前記スロットルバルブが全開方向に戻るように付勢力を与える単一のリターンスプリングと、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサとを有する電子スロットルボディと、前記スロットルポジションセンサにより検出された前記スロットルバルブの開度と目標開度とに応じて、前記アクチュエータを駆動するスロットルアクチュエータコントロールユニットとを有する電子制御スロットル装置であって、前記電子スロットルボディは、前記アクチュエータの出力軸に固定された第１のギアと、前記スロットルバルブを支持するスロットルシャフトに固定された第２のギアと、前記第１のギアから前記第２のギアの駆動力を伝達する中間ギアを備え、さらに、前記中間ギアと、この中間ギアを支持する前記スロットルボディとの間に、耐摩耗性部材のワッシャを備えるようにしたものである。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本発明になる診断技術は、ディーゼル内燃機関の排気ガス還流制御システムに用いて好適であるが、ガソリン内燃機関の排気ガス制御システムにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエンジンシステムの構成図。
【図２】目標ＥＧＲ流量の算出方法を示す図面。
【図３】目標ＥＧＲ流量の算出方法を示す図面。
【図４】ＥＧＲバルブ制御方法を示す図面。
【図５】ＥＧＲバルブ制御方法を示す図面。
【図６】ＥＧＲシステムの診断方法を示す図面。
【図７】ＥＧＲシステムの診断方法を示す図面。
【図８】ＥＧＲシステムの診断方法を示す図面。
【図９】ＥＧＲシステムの診断方法を示す図面。
【図１０】ＥＧＲシステムの診断方法を示す図面。
【図１１】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置を用いたエンジンシステムの構成である。
【図１２】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置の制御系のブロック図である。
【図１３】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置における排気ガス環流コントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図１４】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置において、エンジンの吸気側の吸気流量制御弁から排気側のターボチャージャーのタービンまでをモデル化した図である。
【図１５】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置に用いる還流ガス流量検出器の第１の構成を示す部分断面図である。
【図１６】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置に用いる還流ガス流量検出器の第２の構成を示す部分断面図である。
【図１７】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置に用いる吸気流量制御弁の駆動方式の違いによる特性を示す図である。
【図１８】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置に用いる吸気流量制御弁の駆動方式の違いによる特性を示す図である。
【図１９】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置の他の実施例になる制御系のブロック図である。
【図２０】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置の他の実施例用いるマップの構成図である。
【図２１】は、本発明が適用される内燃機関の排気ガス還流装置の他の実施例になる排気ガス環流コントローラの制御内容を示すフローチャートである。
【図２２】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第１の実施形態におけるシステム構成図である。
【図２３】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第１の実施形態におけるスロットルバルブ開度特性の説明図である。
【図２４】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第１の実施形態におけるスロットルバルブ開度の定義の説明図である。
【図２５】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第１の実施形態におけるスロットルアクチュエータコントロールユニット（ＴＡＣＵ）のシステム構成図である。
【図２６】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第１の実施形態におけるＨブリッジ回路の構成を示す回路図である。
【図２７】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第１の実施形態における制御部による制御内容を示すフローチャートである。
【図２８】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第１の実施形態における制御部による制御内容の説明図である。
【図２９】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第２の実施形態における制御部による制御内容を示すフローチャートである。
【図３０】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第２の実施形態における制御部による制御内容の説明図である。
【図３１】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第３の実施形態における制御部による制御内容を示すフローチャートである。
【図３２】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第４の実施形態における制御部による制御内容を示すフローチャートである。
【図３３】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の第４の実施形態における制御部による制御内容の説明図である。
【図３４】本発明に用いられる電子制御スロットル装置の他の実施形態におけるシステム構成図である。
【符号の説明】
【０２０４】
１…アクセルセンサ、２…新気ガス流量計、３…Ａ／Ｆセンサ、５…コモンレール、６…ターボチャージャ、７…ＤＰＦ，触媒、８…ＥＣＵ、９…ＥＧＲ還流路、１０…ＥＧＲクーラ、１１…ＥＧＲバルブ、１２…ガス流量計。
【図１】
2006316714.tif 000003
【図２】
2006316714.tif 000004
【図３】
2006316714.tif 000005
【図４】
2006316714.tif 000006
【図５】
2006316714.tif 000007
【図６】
2006316714.tif 000008
【図７】
2006316714.tif 000009
【図８】
2006316714.tif 000010
【図９】
2006316714.tif 000011
【図１０】
2006316714.tif 000012
【図１１】
2006316714.tif 000013
【図１２】
2006316714.tif 000014
【図１３】
2006316714.tif 000015
【図１４】
2006316714.tif 000016
【図１５】
2006316714.tif 000017
【図１６】
2006316714.tif 000018
【図１７】
2006316714.tif 000019
【図１８】
2006316714.tif 000020
【図１９】
2006316714.tif 000021
【図２０】
2006316714.tif 000022
【図２１】
2006316714.tif 000023
【図２２】
2006316714.tif 000024
【図２３】
2006316714.tif 000025
【図２４】
2006316714.tif 000026
【図２５】
2006316714.tif 000027
【図２６】
2006316714.tif 000028
【図２７】
2006316714.tif 000029
【図２８】
2006316714.tif 000030
【図２９】
2006316714.tif 000031
【図３０】
2006316714.tif 000032
【図３１】
2006316714.tif 000033
【図３２】
2006316714.tif 000034
【図３３】
2006316714.tif 000035
【図３４】
2006316714.tif 000036