(57)【要約】【課題】弁体への煤の堆積を抑制可能なＥＧＲ制御装置を提供する。【解決手段】排気ガスの内燃機関への循環量を調整するＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ制御弁の上流側と下流側との圧力差を調整する差圧制御弁とを各々制御することにより、外気に対する前記排気ガスの割合であるＥＧＲ率を目標値に追従させるＥＧＲ制御装置であって、前記ＥＧＲ制御弁をステップ的に開度固定するＥＧＲ制御装置である。【選択図】図１
2018013114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの内燃機関への循環量を調整するＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ制御弁の上流側と下流側との圧力差を調整する差圧制御弁とを各々制御することにより、外気に対する前記排気ガスの割合であるＥＧＲ率を目標値に追従させるＥＧＲ制御装置であって、
前記ＥＧＲ制御弁をステップ的に開度固定するＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
前記目標値の大小に応じて前記ＥＧＲ制御弁の開度を二値に設定する請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
前記目標値が所定の閾値よりも小さい場合、前記ＥＧＲ制御弁の開度を比較的小さな第１の開度に設定し、且つ、前記差圧制御弁の開度を前記目標値の増加に伴って徐々に低下させ、前記目標値が前記閾値以上の場合には、前記ＥＧＲ制御弁の開度を比較的大きな第２の開度に設定し、かつ、前記差圧制御弁の開度を前記目標値の増加にて徐々に低下させる請求項２に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、過給機を備え、当該過給機における圧縮機の上流側で前記外気と前記排気ガスとを混合する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＥＧＲ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるエンジンの排気ガスの一部を排気系から吸気系へと再循環させることで、内燃機関の排出ガス中のＮＯｘ（窒化酸化物）の低減するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を有し、当該ＥＧＲ通路を介してタービンよりも下流側の排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとしてコンプレッサよりも上流側の吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ装置が開示されている。この低圧ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路上にバタフライ弁であるＥＧＲ制御弁を備え、そのＥＧＲ制御弁の開度を低開度から全開度の領域までの間を連続的に制御することで、ＥＧＲガスが吸気通路に導入される流量（以下、「低圧ＥＧＲ量」という。）を調節する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＥＧＲ制御弁の開度が低開度である場合においては、ＥＧＲガス内の煤がＥＧＲ制御弁の弁体に堆積しやすくなる。したがって、ＥＧＲ通路から吸気通路へのＥＧＲガスの流入が、ＥＧＲ制御弁の弁体に堆積した煤によって阻害される。これにより、低圧ＥＧＲ量の低下が生じる場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、弁体への煤の堆積を抑制可能なＥＧＲ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、排気ガスの内燃機関への循環量を調整するＥＧＲ制御弁と、前記ＥＧＲ制御弁の上流側と下流側との圧力差を調整する差圧制御弁とを各々制御することにより、外気に対する前記排気ガスの割合であるＥＧＲ率を目標値に追従させるＥＧＲ制御装置であって、前記ＥＧＲ制御弁をステップ的に開度固定するＥＧＲ制御装置である。
【０００８】
本発明の一態様は、上述のＥＧＲ制御装置であって、前記目標値の大小に応じて前記ＥＧＲ制御弁の開度を二値に設定する。
【０００９】
本発明の一態様は、上述のＥＧＲ制御装置であって、前記目標値が所定の閾値よりも小さい場合、前記ＥＧＲ制御弁の開度を比較的小さな第１の開度に設定し、且つ、前記差圧制御弁の開度を前記目標値の増加に伴って徐々に低下させ、前記目標値が前記閾値以上の場合には、前記ＥＧＲ制御弁の開度を比較的大きな第２の開度に設定し、かつ、前記差圧制御弁の開度を前記目標値の増加にて徐々に低下させる。
【００１０】
本発明の一態様は、上述のＥＧＲ制御装置であって、前記内燃機関は、過給機を備え、当該過給機における圧縮機の上流側で前記外気と前記排気ガスとを混合する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、弁体への煤の堆積を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る内燃機関２と、その内燃機関２のＥＧＲ制御装置３とを備える排気再循環システム１の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係るＥＧＲ制御装置３におけるＥＧＲ制御弁３３及び差圧制御弁３４の開度の制御方法を説明する図である。
【図３】本実施形態に係る第１の開度と、第２の開度とを説明する図である。
【図４】本実施形態に係るＥＧＲ制御装置３の動作の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
【００１４】
以下、実施形態に係る、ＥＧＲ制御装置を、図面を用いて説明する。
【００１５】
本実施形態におけるＥＧＲ制御装置３は、排気ガスの内燃機関２への循環量を調整するＥＧＲ制御弁３３と、ＥＧＲ制御弁３３の上流側と下流側との圧力差を調整する差圧制御弁３４とを各々制御することにより、外気に対する排気ガスの割合であるＥＧＲ率を目標値に追従させるものである。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る内燃機関２と、その内燃機関２のＥＧＲ制御装置３とを備える排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システム１の概略構成の一例を示す図である。この排気再循環システム１は、車両に搭載される内燃機関２の排気ガスの一部を排気系から吸気系へと再循環させることで、内燃機関２の排出ガス中のＮＯｘ（窒化酸化物）を低減する。
【００１７】
排気再循環システム１は、内燃機関２及びＥＧＲ制御装置３を備える。
内燃機関２は、複数の気筒２１、燃料噴射弁２２、吸気通路２３、排気通路２４、エアクリーナ２５、過給機２６、スロットルバルブ２７、インタークーラ２８、触媒２９、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲクーラ３２、ＥＧＲ制御弁３３及び差圧制御弁３４を備える。
【００１８】
内燃機関２の各気筒２１には、吸気通路２３及び排気通路２４が連通している。
燃料噴射弁２２は、各々の気筒２１内に燃料を噴射する直噴インジェクターである。
エアクリーナ２５は、吸気通路２３の入口近傍に取り付けられている。エアクリーナ２５は、吸気通路２３の入口から吸入する吸入空気（以下、「吸気」という。）を清浄化する。
【００１９】
エアクリーナ２５の下流には、過給機２６が設けられている。過給機２６は、吸気通路２３及び排気通路２４のそれぞれに接続され、排気圧を利用して吸気通路２３の吸気を気筒２１内へと強制的に送り込むことで過給する。
【００２０】
具体的には、過給機２６は、タービン２６１及びコンプレッサ（圧縮機）２６２を備える。
タービン２６１は、排気通路２４に設けられている。タービン２６１は、排気通路２４を通る排気ガスの運動エネルギーにより回転駆動される。
コンプレッサ２６２は、吸気通路２３に設けられている。コンプレッサ２６２は、タービン２６１に連結されており、そのタービン２６１の回転駆動により駆動され、吸気通路２３（吸気通路２３ａ）の吸気を圧縮する。
【００２１】
スロットルバルブ２７は、コンプレッサ２６２よりも下流側の吸気通路２３に設けられている。
インタークーラ２８は、スロットルバルブ２７よりも下流側の吸気通路２３に設けられている。インタークーラ２８は、コンプレッサ２６２で圧縮されたことで昇温された吸気を冷却する。
触媒２９は、タービン２６１よりも下流側の排気通路２４に設けられている。触媒２９は、排気通路２４を通る排気ガスを浄化する。例えば、触媒２９は、三元触媒である。
【００２２】
低圧ＥＧＲ通路３１は、内燃機関２の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして内燃機関２の吸気通路２３に再循環させる。具体的には、低圧ＥＧＲ通路３１は、コンプレッサ２６２よりも上流側の吸気通路２３と、タービン２６１及び触媒２９の下流の排気通路２４とを接続する。このように、内燃機関２は、過給機２６におけるコンプレッサ２６２の上流側で外気と排気ガスとを混合する。
【００２３】
ＥＧＲ制御弁３３は、低圧ＥＧＲ通路３１に設けられている。ＥＧＲ制御弁３３は、低圧ＥＧＲ通路３１に流れるＥＧＲガスの流量（低圧ＥＧＲ量）を調整するためのものである。具体的には、ＥＧＲ制御弁３３は、バタフライ弁であって、ＥＧＲ制御装置３から出力される第１開度情報に応じた開度に調整されることで、低圧ＥＧＲ通路３１の流路面積を変更する。
【００２４】
低圧ＥＧＲクーラ３２は、低圧ＥＧＲ通路３１に設けられている。低圧ＥＧＲクーラ３２は、ＥＧＲ制御弁３３により還流されるＥＧＲガスを冷却する。
【００２５】
差圧制御弁３４は、吸気通路２３に設けられている。具体的には、差圧制御弁３４は、低圧ＥＧＲ通路３１と吸気通路２３との接続部（接続箇所）４０よりも上流の吸気通路２３に設けられている。この差圧制御弁３４は、バタフライ弁であって、ＥＧＲ制御装置３から出力される第２開度情報に応じた開度に調整されることで、ＥＧＲ制御弁３３の前後の圧力差を調整するためのものである。このように、差圧制御弁３４は、ＥＧＲ制御弁３３の上流側と下流側との圧力差ΔＰを調節するように設けられている。
【００２６】
ＥＧＲ制御装置３は、吸気のＥＧＲ率が目標値になるように、ＥＧＲ制御弁３３及び差圧制御弁３４の開度を制御する。ＥＧＲ制御装置３は、ＥＧＲ制御弁３３に第１開度情報を出力し、差圧制御弁３４に第２開度情報を出力することで、ＥＧＲ制御弁３３及び差圧制御弁３４の開度を制御する。ここで、ＥＧＲ率は、内燃機関２に吸入される吸気の総流量に対するＥＧＲガスの流量の比率を表す。すなわち、ＥＧＲ率は、ＥＧＲガスの流量／（ＥＧＲガスの流量＋新気の量）である。なお、ＥＧＲ率の目標値は、内燃機関２の運転状態に応じて設定されてもよいし、予め設定されてもよい。
【００２７】
以下、ＥＧＲ制御装置３におけるＥＧＲ制御弁３３及び差圧制御弁３４の開度の制御方法について、図２を用いて説明する。図２は、ＥＧＲ制御装置３における、ＥＧＲ制御弁３３及び差圧制御弁３４の開度の制御方法を説明する図である。
【００２８】
図２に示すように、ＥＧＲ制御装置３は、ＥＧＲ制御弁３３をステップ的に開度固定する。例えば、ＥＧＲ制御装置３は、上記目標値の大小に応じてＥＧＲ制御弁３３の開度を二値に設定する。具体的には、ＥＧＲ制御装置３は、目標値が所定の閾値よりも小さい場合、ＥＧＲ制御弁３３の開度を比較的小さな第１の開度に設定し、且つ、差圧制御弁３４の開度を目標値の増加に伴って徐々に低下させる。一方、ＥＧＲ制御装置３は、目標値が上記閾値以上の場合には、ＥＧＲ制御弁３３の開度を比較的大きな第２の開度に設定し、かつ、差圧制御弁３４の開度を目標値の増加にて徐々に低下させる。
ここで、本実施形態におけるＥＧＲ率において、例えば、数パーセント程度に低いＥＧＲ率を低ＥＧＲ率とし、その低ＥＧＲ率以外のＥＧＲ率を高ＥＧＲ率とする。そして、上記閾値は、この低ＥＧＲ率が目標値として使用頻度が低くなるように設定され、例えば実験等により決定される。
【００２９】
例えば、ＥＧＲ制御装置３は、ＥＧＲ率の目標値が低ＥＧＲ率の場合（すなわち、目標値が閾値よりも小さい場合）には、ＥＧＲ制御弁３３の開度を第１の開度に制御する。一方、ＥＧＲ制御装置３は、ＥＧＲ率の目標値が高ＥＧＲ率の場合（すなわち、目標値が閾値以上の場合）には、ＥＧＲ制御弁３３の開度を第２の開度に制御する。なお、例えば、第１の開度と、第２の開度とは、互いに差圧制御弁３４の開度を可変制御することで吸気のＥＧＲ率を制御可能な範囲において交点を持つ範囲（図３における斜線の範囲）に存在する。
【００３０】
ＥＧＲ制御装置３は、実ＥＧＲ率が目標値に対して低い場合には差圧制御弁３４の開度を閉方向に制御することで、その実ＥＧＲ率が目標値になるように制御する。一方、ＥＧＲ制御装置３は、実ＥＧＲ率が目標値に対して高い場合は、差圧制御弁３４の開度を開方向に制御することで、その実ＥＧＲ率が目標値になるように制御する。この実ＥＧＲ率は、ＥＧＲ制御弁３３の上下流間に設けられた圧力センサ（不図示）の検出結果に基づいて算出されていてもよい。すなわち、実ＥＧＲ率は、ＥＧＲ制御弁３３の上下流間の圧力差ΔＰに基づいて算出されてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置３の動作の流れについて、図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係るＥＧＲ制御装置３の動作の流れを示す図である。
ＥＧＲ制御装置３は、内燃機関２の運転状態に基づいて、ＥＧＲ率の目標値を取得する（ステップＳ１０１）。また、ＥＧＲ制御装置３は、内燃機関２の現在の運転状態に基づいて、実ＥＧＲ率を取得する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
ＥＧＲ制御装置３は、取得したＥＧＲ率の目標値が、使用頻度の低い低ＥＧＲ率であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ＥＧＲ制御装置３は、取得したＥＧＲ率の目標値が、低ＥＧＲ率である場合には、ＥＧＲ制御弁３３を第１の開度に固定する第１開度情報をＥＧＲ制御弁３３に出力する（ステップＳ１０４）。これにより、ＥＧＲ制御弁３３が第１の開度に固定される。一方、ＥＧＲ制御装置３は、取得したＥＧＲ率の目標値が、低ＥＧＲ率でない場合には、ＥＧＲ制御弁３３を第２の開度に固定する第１開度情報をＥＧＲ制御弁３３に出力する（ステップＳ１０５）。これにより、ＥＧＲ制御弁３３が第２の開度に固定される。
【００３３】
ＥＧＲ制御装置３は、ＥＧＲ制御弁３３を第１の開度又は第２の開度に固定すると、差圧制御弁３４に第２開度情報を出力することで、差圧制御弁３４の開度を可変制御する（ステップＳ１０６）。例えば、ＥＧＲ制御装置３は、実ＥＧＲ率が目標値に対して低い場合には差圧制御弁３４の開度を閉方向に徐々に制御し、実ＥＧＲ率が目標値に対して高い場合は、差圧制御弁３４の開度を開方向に徐々に制御する。
【００３４】
ＥＧＲ制御装置３は、実ＥＧＲ率が目標値になったか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ＥＧＲ制御装置３は、実ＥＧＲ率が目標値になった場合には、差圧制御弁３４の可変制御を停止する。一方、ＥＧＲ制御装置３は、実ＥＧＲ率が目標値になっていない場合には、差圧制御弁３４の可変制御を継続する。
【００３５】
上述したように、ＥＧＲ制御装置３は、ＥＧＲ制御弁３３の開度をステップ的に開度固定することでＥＧＲ率を制御する。これにより、ＥＧＲ制御弁３３を低開度で動作させる頻度を低減させることが可能になり、ＥＧＲ制御弁３３の弁体への煤の堆積を抑制することができる。したがって、ＥＧＲガス内の煤による低圧ＥＧＲ量（ＥＧＲガスが吸気通路２３に導入される流量）の低下を抑制可能である。
【００３６】
通信ネットワークは、無線通信の伝送路であってもよく、無線通信の伝送路及び有線通信の伝送路の組み合わせであってもよい。通信ネットワークは、携帯電話回線網などの移動体通信網、無線パケット通信網、インターネット及び専用回線又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００３７】
ＥＧＲ制御装置３の各部は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、ＥＧＲ制御装置３の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。
【００３８】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１  排気再循環システム
２  内燃機関
３  ＥＧＲ制御装置
２１  気筒
２２  燃料噴射弁
２３  吸気通路
２４  排気通路
２５  エアクリーナ
２６  過給機
２７  スロットルバルブ
２８  インタークーラ
２９  触媒
３１  低圧ＥＧＲ通路
３２  低圧ＥＧＲクーラ
３３  ＥＧＲ制御弁
３４  差圧制御弁
【図１】
2018013114.tif 000003
【図２】
2018013114.tif 000004
【図３】
2018013114.tif 000005
【図４】
2018013114.tif 000006