(57)【要約】【課題】ＥＧＲ装置全体で見たときのＥＧＲ弁の分解能を向上し、ＥＧＲガス流量を緻密に制御することを可能にする。【解決手段】本発明に係るエンジンのＥＧＲ装置は、エンジンの排気通路および吸気通路を接続する第１および第２ＥＧＲ通路と、第１および第２ＥＧＲ通路にそれぞれ設けられた第１および第２ＥＧＲ弁と、第１および第２ＥＧＲ弁を制御するように構成された制御ユニットとを備える。第１および第２ＥＧＲ弁は１ステップずつ開弁動作する。制御ユニットは、第１および第２ＥＧＲ弁を開弁動作させる際、第１ＥＧＲ弁の開弁動作と第２ＥＧＲ弁の開弁動作とを互いに異なるタイミングで所定のステップ数ずつ行わせる。【選択図】図３
2016188627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路および吸気通路を接続する第１ＥＧＲ通路と、
前記排気通路および前記吸気通路を接続する第２ＥＧＲ通路と、
前記第１ＥＧＲ通路に設けられた第１ＥＧＲ弁と、
前記第２ＥＧＲ通路に設けられた第２ＥＧＲ弁と、
前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁は、１ステップずつ開弁動作し、
前記制御ユニットは、前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を開弁動作させる際、前記第１ＥＧＲ弁の開弁動作と前記第２ＥＧＲ弁の開弁動作とを、互いに異なるタイミングで、所定のステップ数ずつ行わせる
ことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記第１ＥＧＲ弁の開弁動作と前記第２ＥＧＲ弁の開弁動作とを、交互に１ステップずつ行わせる
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、所定の目標開度に基づいて前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を制御し、前記目標開度が所定の単位量だけ増大する毎に前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を１ステップずつ開弁動作させ、かつ、前記目標開度に対する前記第１ＥＧＲ弁の開弁動作タイミングと前記第２ＥＧＲ弁の開弁動作タイミングとを前記単位量の１／２だけずらす
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項４】
前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁は、前記目標開度が最小値から最大値まで変化する間に、同一の最大ステップ数だけ開弁動作する
ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項５】
前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁は同一の構成を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンのＥＧＲ装置に係り、特に２系統のＥＧＲ通路を有するＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関において、排気ガスの一部を吸気通路に還流させてＮＯｘの低減を図るＥＧＲ（排気環流；Exhaust Gas Recirculation）装置が知られている。このうち、２系統のＥＧＲ通路を有し、各々のＥＧＲ通路に個別にＥＧＲ弁を設けた装置も公知である（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４７４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかるＥＧＲ装置において、各々のＥＧＲ通路に、１ステップずつ開弁動作するＥＧＲ弁を設けたものがある。通常、これらＥＧＲ弁は、同一タイミングで１ステップずつ開弁動作される。このため、ＥＧＲ装置全体で見たときのＥＧＲ弁の分解能が、各々のＥＧＲ弁の分解能に制限され、分解能の向上を図ること、ひいてはＥＧＲガス流量を緻密に制御することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ＥＧＲ装置全体で見たときのＥＧＲ弁の分解能を向上し、ＥＧＲガス流量を緻密に制御することを可能にするエンジンのＥＧＲ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様によれば、
エンジンの排気通路および吸気通路を接続する第１ＥＧＲ通路と、
前記排気通路および前記吸気通路を接続する第２ＥＧＲ通路と、
前記第１ＥＧＲ通路に設けられた第１ＥＧＲ弁と、
前記第２ＥＧＲ通路に設けられた第２ＥＧＲ弁と、
前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を制御するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁は、１ステップずつ開弁動作し、
前記制御ユニットは、前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を開弁動作させる際、前記第１ＥＧＲ弁の開弁動作と前記第２ＥＧＲ弁の開弁動作とを、互いに異なるタイミングで、所定のステップ数ずつ行わせる
ことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第１ＥＧＲ弁の開弁動作と前記第２ＥＧＲ弁の開弁動作とを、交互に１ステップずつ行わせる。
【０００８】
好ましくは、前記制御ユニットは、所定の目標開度に基づいて前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を制御し、前記目標開度が所定の単位量だけ増大する毎に前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を１ステップずつ開弁動作させ、かつ、前記目標開度に対する前記第１ＥＧＲ弁の開弁動作タイミングと前記第２ＥＧＲ弁の開弁動作タイミングとを前記単位量の１／２だけずらす。
【０００９】
好ましくは、前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁は、前記目標開度が最小値から最大値まで変化する間に、同一の最大ステップ数だけ開弁動作する。
【００１０】
好ましくは、前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁は同一の構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＥＧＲ装置全体で見たときのＥＧＲ弁の分解能を向上し、ＥＧＲガス流量を緻密に制御することを可能にするという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】目標開度と、第１ＥＧＲ弁および第２ＥＧＲ弁の開度との時間的推移を示すグラフである。
【図３】図２の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の構成を示す概略図である。エンジン（内燃機関）１は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。本実施形態ではエンジン１がトラック、バス等の大型車両に搭載された直列６気筒エンジンである。しかしながら、エンジン１の用途、形式、種類等は任意である。
【００１５】
エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
【００１６】
各気筒には、シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁すなわちインジェクタ７が設けられる。インジェクタ７には、コモンレール（図示せず）に貯留された高圧燃料が供給される。
【００１７】
吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量（吸気流量）を検出するためのセンサ（吸気量センサ）である。
【００１８】
排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に配置された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合する。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気管２１には、上流側から順に、排気スロットルバルブ２７と、排気後処理装置２８とが設けられる。排気後処理装置２８は、そのケーシング内に、酸化触媒、パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）、およびアンモニア酸化触媒を上流側から順に配列して構成されている。
【００１９】
特に本実施形態のエンジン１では、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（「ＥＧＲガス」という）を吸気通路３内（特に吸気管１１内）に還流させるべく、２つのＥＧＲ通路すなわち第１ＥＧＲ通路３１Ａと第２ＥＧＲ通路３１Ｂとが設けられている。このように２つないし２系統のＥＧＲ通路を設けるのは、大型車両用エンジンでは比較的多量のＥＧＲガス流量を確保する必要があるからである。
【００２０】
これら第１ＥＧＲ通路３１Ａおよび第２ＥＧＲ通路３１Ｂには、それぞれ第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂが個別に設けられている。これら第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂは、各ＥＧＲ通路３１Ａ，３１Ｂを流れるＥＧＲガスの流量を調節する。
【００２１】
また第１ＥＧＲ通路３１Ａおよび第２ＥＧＲ通路３１Ｂには、それぞれ第１ＥＧＲクーラ３２Ａおよび第２ＥＧＲクーラ３２Ｂが個別に設けられている。これら第１ＥＧＲクーラ３２Ａおよび第２ＥＧＲクーラ３２Ｂは、各ＥＧＲ通路３１Ａ，３１Ｂを流れるＥＧＲガスを冷却する。
【００２２】
各ＥＧＲ通路３１Ａ，３１Ｂにおいて、各ＥＧＲ弁３３Ａ，３３Ｂは各ＥＧＲクーラ３２Ａ，３２ＢのＥＧＲガス流れ方向下流側に配置されている。各ＥＧＲ弁３３Ａ，３３Ｂの下流側において、各ＥＧＲ通路３１Ａ，３１Ｂは合流されて吸気通路３（吸気管１１）に接続されているが、別々に接続されていてもよい。各ＥＧＲ通路３１Ａ，３１Ｂの下流端は、吸気スロットルバルブ１６と吸気マニホールド１０の間の吸気管１１に接続されている。
【００２３】
また本実施形態において、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）１００が設けられる。ＥＣＵ１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、排気スロットルバルブ２７、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂを制御するように構成されている。
【００２４】
センサ類に関して、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１が設けられる。これらセンサ類の出力信号はＥＣＵ１００に送られる。
【００２５】
本実施形態に係るＥＧＲ装置は、第１ＥＧＲ通路３１Ａ、第２ＥＧＲ通路３１Ｂ、第１ＥＧＲ弁３３Ａ、第２ＥＧＲ弁３３ＢおよびＥＣＵ１００を備える。以下、本実施形態に係るＥＧＲ装置について詳述する。
【００２６】
第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂは、ＤＣモータまたはステップモータなどによって弁体の開度を最小開度（全閉）から最大開度（全開）までステップ的に変化させるものである。従って第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂは、１ステップずつ開弁動作する。また第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂは、コスト低減の目的からそれぞれ同一の構成（つまり同じ物）とされている。
【００２７】
ＥＣＵ１００は、実際のエンジン運転状態を検出する。具体的にはＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１により実際の回転速度およびアクセル開度を検出する。そしてＥＣＵ１００は、実際のエンジン運転状態に適した最適なＥＧＲガス流量を所定のマップから算出し、そのＥＧＲガス流量が得られるような目標開度を所定のマップから算出する。ここで目標開度とは、第１ＥＧＲ弁３３Ａと第２ＥＧＲ弁３３Ｂの合計開度の目標値であり、個別の弁開度をいうのではない。そしてＥＣＵ１００は、この目標開度に基づいて第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂを制御する。なお目標開度の算出方法はこのような例に限らず、公知方法を含め任意の方法が可能である。
【００２８】
さて、本実施形態においてはＥＣＵ１００が、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂを開弁動作させる際、第１ＥＧＲ弁３３Ａの開弁動作と第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開弁動作とを、互いに異なるタイミングで、所定のステップ数ずつ行わせる点に特徴がある。特に、ＥＣＵ１００が、第１ＥＧＲ弁３３Ａの開弁動作と第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開弁動作とを交互に１ステップずつ行わせる点に特徴がある（所定のステップ数は１）。以下、この点について説明する。
【００２９】
図２において、（Ａ）は目標開度ＶＴ（％）、（Ｂ）は第１ＥＧＲ弁３３Ａの開度Ｖ１（ステップ）および第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度Ｖ２（ステップ）の時間的推移を示す。図示例において、目標開度ＶＴは、０〜１６０（ｓ）の間に、最小値０（％）から最大値１００（％）まで、一定速度で変化されている。目標開度ＶＴの変化速度は１００／１６０＝０．６２５（％／ｓ）で一定である。
【００３０】
他方、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂは、目標開度ＶＴが最小値０（％）から最大値１００（％）まで変化する間に、同一の最大ステップ数（＝６０ステップ）だけ開弁動作される。すなわち目標開度ＶＴが最小値０（％）のとき、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度Ｖ１，Ｖ２は最小値＝０（ステップ）であり、このとき両弁は最小開度すなわち全閉とされる。また目標開度ＶＴが最大値１００（％）のとき、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度Ｖ１，Ｖ２は最大値＝６０（ステップ）であり、このとき両弁は最大開度すなわち全開とされる。
【００３１】
目標開度ＶＴが一定速度で変化されているので、横軸の時間ｔ（ｓ）に対応した目標開度ＶＴ（％）を併記しておくのが便利である。従って図ではそのような併記を行っている。
【００３２】
図３には、図２のｔ＝４０（ｓ）付近を拡大した図を示す。これにより本実施形態の両弁の開弁動作方法がより明らかとなろう。以下の説明において、図３も適宜参照されたい。
【００３３】
本実施形態と異なる、より一般的な比較例においては、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂが同一タイミングで１ステップずつ開弁動作されていた。従って目標開度ＶＴが最小値０（％）から最大値１００（％）まで変化する間に、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度は同一タイミングで最小値０（ステップ）から最大値６０（ステップ）まで変化されており、ＥＧＲ装置全体で見た場合、６０ステップの分解能しか有していなかった。
【００３４】
これに対し、本実施形態においては、図２および図３に示すように、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂが、互いに異なるタイミングで、交互に、１ステップずつ開弁動作される。従って目標開度ＶＴが最小値０（％）から最大値１００（％）まで変化する間に、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度は、互いに時間差を以て、交互に、最小値０（ステップ）から最大値６０（ステップ）まで変化される。するとＥＧＲ装置全体で見た場合、実質的な分解能を２倍の１２０ステップに増大することができる。これによりＥＧＲ弁の分解能を向上し、ＥＧＲガス流量をより緻密に制御することが可能となる。しかもこれを、個々のＥＧＲ弁の分解能を増やすことなく、同一構成のＥＧＲ弁を使って実現することができ、コスト低減にも大変有利である。
【００３５】
図３に示すように、ＥＣＵ１００は、目標開度ＶＴが所定の単位量ΔＶＴ＝１００／６０だけ増大する毎に、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂをそれぞれ個別に１ステップずつ開弁動作させる。そしてＥＣＵ１００は、目標開度ＶＴに対する第１ＥＧＲ弁３３Ａの開弁動作タイミングと第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開弁動作タイミングとを、単位量ΔＶＴの１／２（＝（１／２）ΔＶＴ）だけずらす。
【００３６】
これにより、目標開度ＶＴの増加につれ、第１ＥＧＲ弁３３Ａおよび第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度をほぼ均等に増加させ、かつ互いに等間隔のタイミングで増加させることができる。よってＥＧＲ装置全体で見た場合、比較例のように同一タイミングで増加させる場合と比べ、ほぼ同様の弁開度を達成でき、既存の制御に対する影響を可能な限り少なくすることができる。
【００３７】
なお、目標開度ＶＴが最小値０（％）のとき両ＥＧＲ弁の開度は最小値０（ステップ）すなわち全閉である。目標開度ＶＴが最小値０（％）から（１／２）ΔＶＴだけ増加したとき、先に第１ＥＧＲ弁３３Ａが開弁を開始し、第１ＥＧＲ弁３３Ａの開度が１（ステップ）になる。そこからさらに目標開度ＶＴが（１／２）ΔＶＴだけ増加したとき、第２ＥＧＲ弁３３Ｂが開弁を開始し、第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度が１（ステップ）になる。以降、目標開度ＶＴが（１／２）ΔＶＴだけ増加する毎に、このような第１ＥＧＲ弁３３Ａの開弁動作と第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開弁動作とが交互に繰り返される。そして目標開度ＶＴの最大値１００（％）直前では、先に第１ＥＧＲ弁３３Ａの開度が最大値６０（ステップ）すなわち全開とされ、次いで第２ＥＧＲ弁３３Ｂの開度が最大値６０（ステップ）すなわち全開とされる。なお、この開弁動作の順番は逆でも構わない。
【００３８】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態も可能である。例えば上記の各数値はあくまで例示であり、適宜変更が可能である。第１ＥＧＲ弁および第２ＥＧＲ弁の最大ステップ数は６０以外でもよく、また必ずしも同一でなくてもよい。上記実施形態では第１ＥＧＲ弁および第２ＥＧＲ弁を等間隔のタイミングで開弁動作させたが、必ずしも等間隔でなくてもよい。また上記実施形態では第１ＥＧＲ弁および第２ＥＧＲ弁を交互に１ステップずつ開弁動作させたが、必ずしもそうでなくてもよい。例えば交互に２ステップずつ開弁動作させてもよい。但しその２ステップのうちの個々のステップの開弁動作も異なるタイミングで行われる。この例で所定のステップ数は２であるが、２より大きい値にすることもできる。
【００３９】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  エンジン
３  吸気通路
４  排気通路
３１Ａ  第１ＥＧＲ通路
３１Ｂ  第２ＥＧＲ通路
３３Ａ  第１ＥＧＲ弁
３３Ｂ  第２ＥＧＲ弁
１００  電子制御ユニット
【図１】
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【図２】
2016188627.tif 000004
【図３】
2016188627.tif 000005