JPH04252848A - 電動式制御弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車用エンジンの排
気ガス再循環装置等に使用される電動式制御弁の制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用エンジンにおいて、排気
管内圧力と吸気管内圧力との差圧を利用して排気ガスの
一部を吸気管へ還流させ、燃焼最高温度を低下させてＮ
ＯＸ生成の抑制を行う排気ガス再循環装置が広く採用さ
れている。

【０００３】このような排気ガスの再循環量を正確に制
御する制御弁としては、直線運動する出力軸を有するソ
ノレイドまたはステップモータからなるアクチュエータ
によって駆動される電動式制御弁がある。

【０００４】この電動式制御弁は、エンジン回転数等の
エンジンの運転状態に対応した駆動信号を出力する制御
装置に接続され、アクチュエータが制御弁を開閉駆動し
て排気ガスの再循環量の制御が行われていた。なお、こ
のような電動式制御弁に関連する公知技術としては、例
えば、特開昭６２−２５３９５２号，特開昭６１−７６
７４８号公報等に記載されたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、従来の電動式
制御弁の制御装置にあっては、制御弁の開口面積を変化
させて排気ガスの再循環量の制御が行われていた。しか
し、このような方式においては、スロットルバルブが全
開に近い状態でエンジンが運転されているとき、排気管
内圧力と吸気管内圧力の差圧がほとんどなくなり、排気
ガスの再循環量制御が自在に行えなくなる。そのため、
排気ガス中のＮＯＸを適確に低減できないという問題が
生じる。

【０００６】また、スロットルバルブ全開状態時におい
て、排気ガス再循環装置を使用すると、ある回転数で吸
気管内の混合気が排気管に流入して、アフタファイヤや
触媒浄化装置が過加熱を起こすおそれがあった。

【０００７】この発明は上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、排気圧が吸
気圧より大きいタイミングのとき、開弁時間によって排
気ガス再循環量の制御を行い、スロットルバルブ全開状
態時の適正な制御を行うことができる電動式制御弁の制
御装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するためになされたものであり、排気ガス還流路に設
けられた制御弁とその制御弁を開閉駆動するアクチュエ
ータとからなる電動式制御弁の制御装置であって、エン
ジンの作動状態より上記制御弁の開弁タイミングを検出
する開弁タイミング検出装置と、上記エンジンの負荷状
態を検出する負荷状態検出装置と、上記エンジンの負荷
状態に対応した排気ガス再循環率をデータマップとして
記憶する再循環率記憶手段と、上記開弁タイミング検出
装置よりの信号に基づいて排気圧が吸気圧よりも大であ
る時間帯域を算出し開弁時間帯域を算出する開弁時間帯
域算出手段と、上記再循環率記憶手段から上記負荷状態
検出装置よりの信号に見合った排気ガス再循環率を読出
しその排気ガス再循環率に対応した開弁時間を算出する
開弁時間算出手段と、上記開弁時間帯域算出手段よりの
信号に基づき開弁時間帯域内であるか否かを判断する出
力タイミング判定手段と、上記出力タイミング判定手段
の判定が開弁時間帯域内であるとき上記開弁時間の間上
記アクチュエータへ駆動信号を出力する出力駆動回路と
、を備えたことを特徴とする電動式制御弁の制御装置で
ある。

【０００９】そして、開弁タイミング検出装置は、エン
ジンのクランクシャフト回転角を検出するクランク角セ
ンサとすることが好ましい。

【００１０】また、開弁タイミング検出装置を、エンジ
ンの吸気管内圧力を検出する吸気圧センサおよび排気管
内圧力を検出する排気圧センサとしてもよい。

【００１１】更に、負荷状態検出装置は、エンジンの回
転数を検出する回転数センサおよび吸入空気量を検出す
るエアフローメータとすることが好ましい。

【００１２】また、負荷状態検出装置は、エンジンの回
転数を検出する回転数センサおよび吸気管負圧を検出す
る圧力センサとしてもよい。

【００１３】

【作用】この発明は上記のように構成されたものであり
、開弁タイミング検出装置は、開弁タイミングを決定す
るためクランク角を検出して出力する。負荷状態検出装
置は、エンジンの負荷状態を示すエンジン回転数および
吸入空気量、または吸気管負圧を検出する。

【００１４】再循環率記憶手段は、エンジンの負荷状態
に対応した排気ガス再循環率をデータマップとして予じ
め記憶している。

【００１５】開弁時間帯域算出手段は、排気圧が吸気圧
より大である時間帯域を算出し、開弁時間帯域信号を出
力する。

【００１６】開弁時間算出手段は、負荷状態検出装置よ
りの信号に見合った排気ガス再循環率データを読出し、
それに対応した開弁時間を算出する。

【００１７】出力タイミング判定手段は、開弁時間帯域
内であるか否かを判断する。出力駆動回路は、出力タイ
ミング判定手段の判定が開弁時間帯域内であるとされた
とき、開弁時間の間、アクチュエータへ駆動信号を出力
する。この駆動信号に基づいて、電動式制御弁は開弁時
間の長さの間、排気ガス還流路の開弁制御を行う。

【００１８】

【実施例】まず、本発明の概略を説明する。

【００１９】この発明による電動式制御弁の制御装置は
、図１に示すように、開弁タイミング検出装置４０と、
負荷状態検出装置４５と、排気ガス再循環率をデータマ
ップとして記憶する再循環率記憶手段５２と、排気圧が
吸気圧より大である開弁時間帯域を算出する開弁時間帯
域算出手段５３と、エンジンの負荷状態に見合った排気
ガス再循環率に対応した開弁時間を算出する開弁時間算
出手段５４と、開弁時間帯域内であるか否かを判断する
出力タイミング判定手段５５と、開弁時間の間駆動信号
を電動式制御弁１のアクチュエータ１５へ出力する出力
駆動回路５６とを主体として構成されている。

【００２０】そして電動式制御弁１は、そのアクチュエ
ータ１５が出力駆動回路５６に接続されて制御弁２を駆
動し、制御弁２は排気ガス再循環量を制御するように構
成されている。

【００２１】以下、この発明の一実施例を図２，３に基
づいて説明する。図２は実施例の全体構成を示すブロッ
ク図、図３は電動式制御弁の一例を示す縦断面図である
。

【００２２】制御の対象となる電動式制御弁１は、制御
弁２の上部にアクチュエータ１５が一体的に取付けられ
て構成されている。この制御弁２は、弁ハウジング３内
に形成され両端部に入口ポート４，出口ポート５を有す
る流路６と、流路６に設けられた弁座７に当接して流路
６を開閉可能な弁体８を備えて構成されている。弁体８
には、その中央部に上方へ延びる弁軸９が立設されてお
り、弁軸９の中部には環状の突部１０が設けられている
。

【００２３】また、弁ハウジング３の上部には、弁体８
が上昇したとき、突部１０が当接してその上限を規定す
る板状のストッパ１１が設けられている。そして、弁軸
９はストッパ１１を貫通して、その上部は後述するガイ
ド２３により軸線方向に移動可能に案内されるとともに
、上端部はアーマチャ２０に固着されている。

【００２４】アクチュエータ１５は、実施例ではソノレ
イドからなり、コア１６とコア１６に巻回されたコイル
１７とアマーチャ２０とアマーチャ２０を図３の下方へ
付勢するコイルばね２１とを主体に構成されている。そ
して、これらはハウジング２２内に収容され、ハウジン
グ２２はガスケット２４を介して弁ハウジング３上部に
取付けられている。また、ハウジング２２の下部にはガ
イド２３が配設されて、弁軸９およびアマーチャ２０を
軸線方向に案内するように形成されている。

【００２５】そして、コイル１７に駆動信号が入ったと
き、アマーチャ２０はコイルばね２１の付勢力に勝って
コア１６に吸引され、それにより、弁体８は弁軸９を介
して上昇して弁座７を開放する。このとき突部１０がス
トッパ１１に当接して、弁座７と弁体８間の開口面積を
一定値に規定している。なお、符号１８，１９はコイル
１７の端子であり、コア１６に電気的に絶縁されて取付
けられている。

【００２６】この電動式制御弁１の制御弁２は、その入
口ポート４がエンジン３０の排気管３１に連通された排
気ガス還流路３２に接続され、出口ポート５はエアクリ
ーナ３３からの吸気管３４に接続されている。また、吸
気管３４には、スロットルバルブ３５および燃料噴射弁
３６が装備されている。

【００２７】次に本実施例の制御装置を具体的に説明す
る。電動式制御弁の制御装置は、開弁タイミング検出装
置４０と負荷状態検出装置４５と制御部５０とを主体に
構成されている。

【００２８】開弁タイミング検出装置４０は、実施例で
は電磁ピックアップ形のクランク角センサ４１からなり
、エンジン３０に配設されてそのクランクシャフトの回
転角を検出するように構成されている。このクランク角
の変化から、エンジン３０作動の吸入，排気行程におけ
る吸気管内圧力および排気管内圧力の変化を割出し、各
クランク角に対応した吸気圧および排気圧信号として制
御部５０へ出力するように形成されている。

【００２９】負荷状態検出装置４０は、エンジンの負荷
状態を検出するものであって、吸気管３４に配設された
半導体の圧力センサ４６を主体とし、更に上述のクラン
ク角センサ４１の信号より回転数を読取って、吸気管３
４内の負圧およびエンジン３０の回転数をエンジン３０
の負荷状態として制御部５０へ出力するように形成され
ている。

【００３０】制御部５０はマイクロコンピュータ５１お
よび出力駆動回路５６を備えて構成されている。

【００３１】マイクロコンピュータ５１は、所謂１チッ
プのマイクロコンピュータからなり、開弁タイミング装
置４０よりのクランク角信号を入力するとともに、負荷
状態検出装置４５よりの吸気管負圧および回転数の信号
を入力し、かつ、開弁時間帯域算出手段５３，開弁時間
算出手段５４，出力タイミング判定手段５５等の演算処
理を実行するＣＰＵ、およびＣＰＵのプログラム等を記
憶するとともに再循環率記憶手段５２を構成するＲＡＭ
とＲＯＭを備えている。

【００３２】再循環率記憶手段５２には、エンジン３０
の各負荷状態（回転数および吸気管負圧）に対応した最
適な排気ガス再循環率が、予じめデータマップとして記
憶されている。

【００３３】そして、マイクロコンピュータ５１は、ク
ランク角に同期した排気圧および吸気圧の脈動から排気
圧が吸気圧より大である時間帯域を算出し開弁時間帯域
信号を出力する。また、回転数および吸気管負圧信号に
見合った排気ガス再循環率を再循環率記憶手段５２より
読出して、その排気ガス再循環率に対応した開弁時間を
算出する。更に開弁時間帯域内であるか否かを判断し、
その信号を出力駆動回路５６へ出力するように構成され
ている。

【００３４】出力駆動回路５６は、マイクロコンピュー
タ５１の出力タイミング判定手段５５の判定が開弁時間
帯域内であるとき、上記開弁時間の長さの間、アクチュ
エータ１５へ駆動信号を出力するように構成されている
。そして、出力駆動回路５６は、アクチュエータ１５に
電気的に接続されている。

【００３５】次にこのように構成された電動式制御弁の
制御装置の動作を、図４のフローチャートを参照して説
明する。

【００３６】制御装置の電源がオンされると、制御部５
０に所定の電圧が供給されて作動状態となる。そして、
マイクロコンピュータ５１は初期化を行った後スタート
するとともに、スロットルバルブ３５が全開に近い状態
のとき、排気管３１内および吸気管３４内には図５に示
すように排気圧脈動および吸気圧脈動が発生する。

【００３７】そして、ステップ１００で現在のクランク
角信号および回転数，吸気管負圧の信号を取込む。ステ
ップ１１０ではクランク角に同期した排気圧および吸気
圧の脈動から、排気圧が吸気圧より大である時間帯域Ｔ
（図５参照）を算出し、開弁時間帯域信号を出力する。

【００３８】次いでステップ１２０では、再循環記憶手
段４２よりエンジン回転数および吸気管負圧信号に見合
った排気ガス再循環率を読出し、その排気ガス再循環率
に対応した開弁時間ｔを算出する。この開弁時間ｔは図
５に示すように、排気ガス再循環率が小のときは開弁時
間が短いｔ１　となり、大のときはその率に比例して開
弁時間が長いｔ２　となる。

【００３９】続いてステップ１３０では、現時点が開弁
時間帯域信号によって時間帯域Ｔ内であるか否かを判断
し、判定がＹＥＳのときはステップ１４０へ進み、ＮＯ
の場合はステップ１３０を繰返す。

【００４０】ステップ１４０では、開弁時間ｔの長さの
間アクチュエータ１５へ駆動信号を出力し、これにより
制御弁２を開閉制御する。即ち排気圧が吸気圧より大き
いタイミングで排気ガスを再循環させるとともに、開弁
時間ｔにより再循環量を制御する。そして、ステップ１
００へ戻って上述の制御処理の反復継続が行われる。

【００４１】なお、上記ステップ１１０の処理は、この
発明の開弁時間帯域算出手段５３に相当し、ステップ１
２０の処理は開弁時間算出手段５４に相当し、ステップ
１３０の処理は出力タイミング判定手段５５に相当する
ものである。

【００４２】この発明は、上述の説明および図例に限定
されるものではなく、この発明の技術的思想から逸脱し
ない範囲において、その実施態様を変更することができ
る。例えば、開弁タイミング検出装置は、吸気管内圧力
を検出する吸気圧センサ、および排気管内圧力を検出す
る排気圧センサにより構成されたものであってもよい。 また、負荷状態検出装置は、エンジンの回転数を検出す
る回転数センサ、および吸入空気量を検出するエアフロ
ーメータであってもよい。これらの開弁タイミング検出
装置および負荷状態検出装置は、実施例に示したものも
含めて、どのように組合せたものであってもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の電動式
制御弁の制御装置は、排気ガス還流路に設けられた制御
弁とその制御弁を開閉駆動するアクチュエータとからな
る電動式制御弁の制御装置であって、エンジンの作動状
態より制御弁の開弁タイミングを検出する開弁タイミン
グ検出装置と、エンジンの負荷状態を検出する負荷状態
検出装置と、エンジンの負荷状態に対応した排気ガス再
循環率をデータマップとして記憶する再循環率記憶手段
と、開弁タイミング検出装置よりの信号に基づいて排気
圧が吸気圧よりも大である時間帯域を算出し開弁時間帯
域を算出する開弁時間帯域算出手段と、再循環率記憶手
段から負荷状態検出装置よりの信号に見合った排気ガス
再循環率を読出しその排気ガス再循環率に対応した開弁
時間を算出する開弁時間算出手段と、開弁時間帯域算出
手段よりの信号に基づき開弁時間帯域内であるか否かを
判断する出力タイミング判定手段と、出力タイミング判
定手段の判定が開弁時間帯域内であるとき開弁時間の間
アクチュエータへ駆動信号を出力する出力駆動回路と、
を備えた構成なので、排気圧が吸気圧より大きいタイミ
ングのとき、制御弁を開弁して排気ガスの再循環を行う
とともに、開弁時間の大小によりその再循環量の制御を
行うことができる。

【００４４】そのため、スロットルバルブが全開に近い
状態においても、排気ガスの再循環量制御を適正に行う
ことができる。

【００４５】従って、エンジンの回転および負荷全域で
適正な排気ガス再循環を行って、適確にＮＯＸを低減す
ることができる。また、アフタファイヤや触媒浄化装置
の過加熱等の問題を解消することができる効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動式制御弁の制御装置の全体構
成図。

【図２】この発明の制御装置の一実施例を示すブロック
図。

【図３】電動式制御弁の一例を示す縦断面図。

【図４】制御装置の演算処理を示すフローチャート。

【図５】制御装置の出力タイミングを示すタイミングチ
ャート。

【符号の説明】

１　　電動式制御弁 ２　　制御弁 １５　　アクチュエータ ４０　　開弁タイミング検出装置 ４５　　負荷状態検出装置 ５２　　再循環率記憶手段 ５３　　開弁タイミング算出手段 ５４　　開弁時間算出手段 ５５　　出力タイミング判定手段 ５６　　出力駆動回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　排気ガス還流路に設けられた制御弁と
   その制御弁を開閉駆動するアクチュエータとからなる電
   動式制御弁の制御装置であって、エンジンの作動状態よ
   り前記制御弁の開弁タイミングを検出する開弁タイミン
   グ検出装置と、前記エンジンの負荷状態を検出する負荷
   状態検出装置と、前記エンジンの負荷状態に対応した排
   気ガス再循環率をデータマップとして記憶する再循環率
   記憶手段と、前記開弁タイミング検出装置よりの信号に
   基づいて排気圧が吸気圧よりも大である時間帯域を算出
   し開弁時間帯域を算出する開弁時間帯域算出手段と、前
   記再循環率記憶手段から前記負荷状態検出装置よりの信
   号に見合った排気ガス再循環率を読出しその排気ガス再
   循環率に対応した開弁時間を算出する開弁時間算出手段
   と、前記開弁時間帯域算出手段よりの信号に基づき開弁
   時間帯域内であるか否かを判断する出力タイミング判定
   手段と、前記出力タイミング判定手段の判定が開弁時間
   帯域内であるとき前記開弁時間の間前記アクチュエータ
   へ駆動信号を出力する出力駆動回路と、を備えたことを
   特徴とする電動式制御弁の制御装置。
2. 【請求項２】　　開弁タイミング検出装置は、エンジン
   のクラフトシャフト回転角を検出するクランク角センサ
   からなり、負荷状態検出装置は、前記エンジンの回転数
   を検出する回転数センサおよび吸入空気量を検出するエ
   アフローメータからなる請求項１記載の電動式制御弁の
   制御装置。
3. 【請求項３】　　開弁タイミング検出装置は、エンジン
   のクランクシャフト回転角を検出するクランク角センサ
   からなり、負荷状態検出装置は、前記エンジンの回転数
   を検出する回転数センサおよび吸気管負圧を検出する圧
   力センサからなる請求項１記載の電動式制御弁の制御装
   置。
4. 【請求項４】　　開弁タイミング検出装置は、エンジン
   の吸気管内圧力を検出する吸気圧センサおよび排気管内
   圧力を検出する排気圧センサからなり、負荷状態検出装
   置は、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサお
   よび吸入空気量を検出するエアフローメータからなる請
   求項１記載の電動式制御弁の制御装置。
5. 【請求項５】　　開弁タイミング検出装置は、エンジン
   の吸気管内圧力を検出する吸気圧センサおよび排気管内
   圧力を検出する排気圧センサからなり、負荷状態検出装
   置は、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサお
   よび吸気管負圧を検出する圧力センサからなる請求項１
   記載の電動式制御弁の制御装置。