(57)【要約】【課題】ＥＧＲ制御時にエンジントルクが低下しても、エンジン回転を安定にすることができるＥＧＲ制御装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲ制御装置６において、外部負荷７をオンさせる指示が入力されたとき、ＥＧＲ制御が開始され、エンジン回転が安定であるか否かが判定される。エンジン回転が安定でないと判定されたときは、外部負荷のオンをさせないように制御がされる。これにより、回転が不安定なときに外部負荷が加わることがなくなり、エンストが防止される。また、ＥＧＲ制御中に吸気系３の負圧が強くなったときにＥＧＲガスの流量を減らすようにＥＧＲバルブ５の開度を微調整する。これにより、ＥＧＲガス流量を、通常時もエンジン回転不安定時も適切な量に維持できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ制御が開始したことを検出するＥＧＲ検出手段と、
エンジン回転が安定しているか否かを判定する判定手段と、
外部負荷をオンオフする外部負荷開閉手段であって、前記ＥＧＲ検出手段がＥＧＲ制御の開始を検出し、前記判定手段がエンジン回転が不安定だと判定したときは、前記外部負荷をオンさせないように制御する外部負荷開閉手段と、
を具備することを特徴とするＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記ＥＧＲ検出手段がＥＧＲ制御開始を検出してからの経過時間が所定値を超えたときに、前記エンジン回転が安定したと判定する請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
前記所定値は、エンジン回転数及びＥＧＲガス量をパラメータとして求める請求項２に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
前記所定値は、エンジン発生トルクをパラメータととして求める請求項２に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
前記判定手段は、エンジン回転数の変化量が少ないときにエンジン回転が安定していると判定する請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
アイドル状態を検出するアイドル検出手段を具備し、
前記外部負荷開閉手段は、前記アイドル検出手段がアイドル状態を検出した場合には、前記外部負荷をオンさせない制御を行う請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項７】
Ｎレンジを検出するＮレンジ検出手段を具備し、
前記外部負荷開閉手段は、前記Ｎレンジ検出手段がＮレンジを検出しない場合には、前記外部負荷をオンさせない制御を行う請求項１に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項８】
ＥＧＲ制御を開始したことを検出するＥＧＲ検出手段と、
吸気系の負圧を検出する負圧検出手段と、
ＥＧＲバルブの開度を調整する開度調整手段であって、前記ＥＧＲ検出手段がＥＧＲ制御の開始を検出し、前記負圧検出手段が検出した負圧が所定値を超えたときは、ＥＧＲガスを減らすように前記開度を微調整する開度調整手段と、
を具備することを特徴とするＥＧＲ制御装置。
【請求項９】
前記ＥＧＲバルブがオンオフバルブであり、前記開度調整手段は、バルブオンオフ信号をデューティ制御することにより、前記ＥＧＲガス量を微調整する請求項８に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１０】
前記ＥＧＲバルブがステッピングモータにより駆動されるものであり、前記開度調整手段は、隣り合うステップを指定する開度信号を時間でデューティ制御することにより、前記ＥＧＲガス量を微調整する請求項８に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１１】
前記負圧検出手段は、アイドル状態を検出するアイドル検出手段である請求項８に記載のＥＧＲ制御装置。
【請求項１２】
前記負圧検出手段は、吸気系の圧力を検出するセンサである請求項８に記載のＥＧＲ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関におけるＥＧＲ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を排気系から抜き出して、吸気系に再循環させることにより、有害成分（ＮＯｘ）を低減するＥＧＲ制御が行われている（ＥＧＲ：　Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　排気ガス再循環）。このＥＧＲ制御は、ＥＧＲガスと言う不活性ガスを混合気に追加することにより、燃焼効率を低下させてＮＯｘを低減する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＧＲ制御は、ＮＯｘを低減することができるが、燃焼効率が低下することによりエンジン回転が不安定になり、エンジントルクが低下する。したがって、ＥＧＲ制御開始後、エンジン回転が安定する前に外部負荷（エアコン、オルタネータなどのエンジン補機）がオンされると、エンストが発生することになる。
【０００４】
また、ＥＧＲ制御においては、アイドル時のように吸気系の負圧が強いときには、ＥＧＲガスが通常制御時よりも大量に吸気系に導入されることになる。この場合にも、エンジントルクが低下して同様の問題が発生する。
これらの問題に対処するため、実際のＥＧＲ制御においては、外部負荷が増加したとき、又はアイドル時にエンジン回転が不安定にならないように、チューニングによりＥＧＲガスの導入量を抑制している。しかしながら、このようにＥＧＲガス量を抑えると、本来の目的であるＮＯｘの抑制効果が不十分になる。
【０００５】
本発明は、ＥＧＲ制御時に、エンジントルクが低下した状態にあっても、エンジン回転を安定に保持することができるＥＧＲ制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものである。本発明のＥＧＲ制御装置は、ＥＧＲ検出手段がＥＧＲ制御の開始を検出し、判定手段がエンジン回転が不安定だと判定したときは、外部負荷開閉手段は、外部負荷をオンさせる指示があっても、外部負荷のオンをさせないように制御をする。このように、エンジン回転が不安定なときに外部負荷のオンを禁止することにより、エンストを防止することができる。
【０００７】
また、本発明の別の態様においては、ＥＧＲ検出手段がＥＧＲ制御の開始を検出し、吸気系の負圧を検出する負圧検出手段が所定値を超えた負圧を検出したときは、開度調整手段は、ＥＧＲガスの流量を減らすようにＥＧＲバルブの開度を微調整する。
これにより、吸気系の負圧が強くなっても、吸気系に導入されるＥＧＲガス量は、通常時と同程度に保たれるので、エンジントルクが低下することがなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図を用いて説明する。
図１を用いて、本発明を適用したＥＧＲ制御装置の構成を説明する。
エンジン１の排気系２から排気ガスの一部を抜き出して、ＥＧＲガスとして、吸気系３へ再循環させるガス流路４が設けられる。ガス流路４の途中に、ＥＧＲガスの流量を制御するためのＥＧＲバルブ５が配置される。
【０００９】
ＥＧＲ制御装置６がＥＧＲバルブ５の開度を制御する。ＥＧＲ制御装置６は、ＥＦＩ／ＥＣＵ（電子制御燃料噴射装置用電子制御装置）に組み込まれている。
また、ＥＧＲ制御装置６は、エアコンスイッチの操作に応じて、エアコン７のオンオフ操作を行う。なお、本例では、外部負荷としてエアコン７を用いる例を説明しているが、オルタネータなどのそのほかのエンジン補機に対しても適用可能である。
【００１０】
（実施形態１）
図２及び図３のフローチャートを用いて、ＥＧＲ制御装置６の第１の動作を説明する。
図２は、ＥＧＲ制御が安定しているか否かを判定する処理を示す。この処理は、従来のＥＧＲ制御装置においても実行されていた処理である。
図３は、図２の判定の結果に基づいて、外部負荷オンオフ制御の処理を示す。図２の動作は、所定時間間隔で実行される。
【００１１】
図２のステップＳ１で、ＥＧＲ制御が開始されたか否かが判定される。この判定は、ＥＦＩ／ＥＣＵ中のフラグ（制御中）をチェックすることにより行われる。ステップ１でＮｏであれば、ステップＳ４で、ＥＧＲ制御が安定中であるとメモリ８に記憶される。ＹｅｓであればステップＳ２に進む。
【００１２】
ステップ２で、エンジン回転が安定しているか否かが判定される。この判定の詳細は後で説明するが、ＥＧＲ制御開始からの経過時間、エンジン回転数の変動などに基づいて判定される。ステップＳ２でＹｅｓであれば、ステップＳ４へ進み、ＥＧＲ制御が安定中であるとメモリ８に記憶される。ＮｏであればステップＳ３へ進み、ＥＧＲ制御が安定中でないとメモリ８に記憶される。
【００１３】
エアコンスイッチがオン操作され、ＥＧＲ制御装置６に信号が入力されると、図３の処理がスタートする。
ステップＳ２１で、ＥＧＲ制御が安定中であるか否かが判定される。ここでメモリ８に安定中（Ｙｅｓ）と記憶されていれば、エアコン７にオン信号を送出してエアコンの駆動を開始する（ステップＳ２２）。不安定（Ｎｏ）であれば、エアコン７へオン信号は送出しない（ステップＳ２３）。
【００１４】
このように、ＥＧＲ制御を開始してエンジン回転が安定しない間は、エアコン７をオンしようとする操作がされてもエアコン７のコンプレッサは運転を開始しない。したがって、回転が安定していない間にエンジン１に余分な負荷が加わることがなく、エンストに至ることがない。また、ＥＧＲ制御開始時のＥＧＲガス導入量を十分にとることができるので、ＥＧＲ制御本来の目的である、ＮＯｘの発生を抑え、エミッションを向上させることができる。
【００１５】
なお、ステップＳ２１で安定していないと判定され、エアコン７をオンしなかった場合であっても、図２、図３の処理を繰り返すうちにＥＧＲ制御が安定だと判定されるようになると、エアコン７にオン信号が送出される。
また、外部負荷のオンオフ制御が別のＥＣＵにより行われるものである場合は、ＥＧＲ制御装置６からそのＥＣＵに外部負荷のオフ信号を送信するようにすれば良い。
【００１６】
ここで、図２のステップＳ２におけるエンジン回転が安定しているか否かの判定を行う具体的手法を説明する。
第１には、エンジン回転の安定を時間で判定する。この場合、ＥＧＲ制御が開始されると、タイマ９を起動させする。ＥＧＲ制御開始から所定時間が経過すると、エンジン回転が安定したと判定をする。
【００１７】
上記の所定時間については、一定時間としてもよいが、これをエンジン回転数ＮＥとＥＧＲガス量をパラメータとして決めることにより、よりきめ細かい調整が可能となる。この場合、エンジン回転数ＮＥが大となると所定時間も大とする。ＥＧＲガス量が大となると所定時間も大とする。
なお、ガス量は、ＥＧＲバルブ５の開度（ＥＦＩ／ＥＣＵの出力）、空気流量で見ることができる。
【００１８】
さらに、上記の所定時間を、エンジン発生トルクをパラメータとして決めることもできる。この場合、エンジントルクが小となると、所定時間を大とする。
また、エンジン発生トルクは、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度から得られる。これらの情報は、元々ＥＦＩ／ＥＣＵに入力されていたものを使用できる。
【００１９】
エンジン回転の安定を判定する第２の手法は、エンジン回転数ＮＥの変動の大小で判定をする。エンジン回転数ＮＥ信号は、ＥＦＩ／ＥＣＵに矩形波で入ってくる。この矩形波の幅（パルスの長さ）の変動を見ればよい。具体的には、ｎ秒ごとの変動を検出し、変動量が所定値以下になれば、エンジン回転が安定したと判定する。
【００２０】
図４を用いて、図２のＥＧＲ制御安定の判定をする処理の変形例を説明する。ステップＳ１−Ｓ４は図２と同様である。ステップＳ１のＹｅｓの後に、ステップＳ５が追加され、アイドル中であるか否かが判定される。アイドル中は、エンジン発生トルクが低下する。したがって、ここでアイドル中と判定される（Ｙｅｓ）と、ステップＳ３へ進み、エンジン回転安定か否かが判定される。
【００２１】
アイドル中でないと判定される（Ｎｏ）と、エンジン発生トルクは低下していないので、ステップＳ４へ進みＥＧＲ制御安定と記憶される。このように、エンジン発生トルクが十分にあるときは直ちにＥＧＲ制御安定と判定することにより、外部負荷のオン制御を迅速にすることが可能となる。なお、アイドル中であるか否かの判定は、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて行うことができる。
【００２２】
ステップＳ５は、アイドル状態の検出の代わりに、Ｎレンジ状態の検出とすることができる。Ｎレンジは、エンジン発生トルクへの影響が小さく、負荷変動に強い。したがって、ステップＳ５では、Ｎレンジ状態にあるか否かが判定され、Ｎレンジでない（Ｙｅｓ）ときはステップＳ３へ進み、Ｎレンジのとき（Ｎｏ）はステップＳ４へ進む。
【００２３】
（実施形態２）
図５のフローチャートを用いて、ＥＧＲ制御装置６の第２の動作を説明する。
図５の処理において、ステップＳ４１とステップＳ４３は、従来のＥＧＲ制御装置において実行されていた処理である。すなわち、ＥＧＲ制御が開始される（ステップＳ４１）と、ＥＧＲバルブ５の開度制御（通常制御）が開始される（ステップＳ４３）。
【００２４】
本実施形態においては、ステップＳ４１とＳ４３の間に、ステップＳ４２が挿入され、吸気系３の負圧が強いか否かが判定される。ここで、負圧が所定値以下（Ｎｏ）であれば、ステップＳ４３へ進んで通常制御を開始する。負圧が所定値以上（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ４４で、ＥＧＲバルブ５の開度を、ＥＧＲガスのガス流量が減るように微調整を開始する。
【００２５】
吸気系３の負圧が強くなった場合、ＥＧＲバルブ５の開度が同一であっても、排気系２に流入するＥＧＲガスの流量は増加する。これにより、エンジン発生トルクが低下することになる。これに対し、本例の処理により、ＥＧＲ制御開始時に吸気系３の負圧が強くなった場合、ＥＧＲガスの流量が減るようにＥＧＲバルブ５の開度が微調整される。
【００２６】
したがって、吸気系３の負圧が強くなったとしても、再循環するＥＧＲガスの流量は適正流量に保たれる。これにより、ＥＧＲ制御開始時のＥＧＲガス導入量を十分にとることができ、ＮＯｘの発生を抑え、エミッションを向上させることができる。
【００２７】
図５のステップＳ４２の吸気系の負圧の判定には、アイドル中であるか否かによって判定することができる。アイドル中は吸気系の負圧が強くなるので、アイドル状態が検出されれば、ステップＳ４２はＹｅｓとなる。
また、ステップＳ４２の負圧の判定には、吸気系に設けられた圧力センサからの信号を使用することもできる。この信号は、元々ＥＦＩ／ＥＣＵに入力されている。
【００２８】
ステップＳ４４の微調整の詳細を説明する。
ＥＧＲバルブ５の通常制御（ステップＳ４３）では、バルブは開位置又は閉位置のいずれかをとり、開位置にあるときにＥＧＲガスが流通する。ステップＳ４４の微調整では、開位置が１００％開ではなく、閉位置に近い中間位置をとるように制御される。
【００２９】
図６を用いて、微調整の具体例を説明する。
（Ａ）は、ＥＧＲバルブ５が、開位置と閉位置のいずれかの位置のみをとる場合に適用される。
ＥＧＲ制御は、１００ｍｓの周期で行われる。図示の例では、ＥＧＲ制御周期の７０％の期間オン信号を出力し、残りの３０％の期間は出力信号をオフとする。このような信号を出力することにより、ＥＧＲバルブ５の開度は７０％となり、ＥＧＲガスの流量を、ＥＧＲバルブ全開時の７０％に微調整することができる。
【００３０】
（Ｂ）は、ステッピングモータによりＥＧＲバルブ５が制御される場合に適用される。
図示の例では、ＥＧＲ制御周期（１００ｍｓ）の内、ＥＧＲバルブ５の開度５と開度４を６０ｍｓ，４０ｍｓで切り替える。この場合、全体的に見ればＥＧＲバルブの開度４．６ステップの流量が得られる。このように、隣り合うステップをハンチングさせることによって中間のステップに微調整することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＥＧＲ制御時にエンジントルクが低下しても、エンジン回転を安定にすることができるＥＧＲ制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＧＲ制御装置を適用したエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】図１のＥＧＲ制御装置の第１の動作を示すフローチャート（その１）である。
【図３】図１のＥＧＲ制御装置の第１の動作を示すフローチャート（その２）である。
【図４】図２の動作の変形例を示すフローチャートである。
【図５】図１のＥＧＲ制御装置の第２の動作を示すフローチャートである。
【図６】図５の処理におけるＥＧＲバルブの微調整を説明する図である。
【符号の説明】
１…エンジン
２…排気系
３…吸気系
４…ガス流路
５…ＥＧＲバルブ
６…ＥＧＲ制御装置
７…エアコン
８…メモリ
９…タイマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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