發(fā)動機的排氣回流裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供發(fā)動機的排氣回流裝置。不使驅(qū)動器大型化或高性能化，抑制EGR閥的向汽車搭載的搭載性的惡化、EGR裝置的成本增加。EGR裝置具有EGR通路（17）和EGR閥（18）。EGR閥包括閥座（32）、閥芯（33）和步進馬達（34）。在EGR閥處于閥芯落位于閥座的全閉狀態(tài)時，利用空氣流量計（54）檢測閥芯的前側壓力，并利用進氣壓力傳感器（51）檢測閥芯的后側壓力。電子控制裝置（ECU）（50）求出前側壓力與后側壓力的壓力差來作為前后差壓，在前后差壓小于規(guī)定的基準值時，容許EGR閥自全閉狀態(tài)進行開閥，容許步進馬達進行驅(qū)動。另外，ECU也能根據(jù)向步進馬達供給電源的蓄電池（30）的電壓校正上述基準值。
【專利說明】發(fā)動機的排氣回流裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使自發(fā)動機排出到排氣通路中的排氣的一部分流動到進氣通路中而回流到發(fā)動機中的發(fā)動機的排氣回流裝置。
【背景技術】
[0002]以往，例如在汽車用發(fā)動機中采用這種技術。排氣回流裝置(Exhaust GasRecirculation (EGR)裝置)將自發(fā)動機的燃燒室排出到排氣通路內(nèi)的燃燒后的排氣的一部分經(jīng)由EGR通路引導到進氣通路中，使其與在進氣通路中流動的進氣混合而回流到燃燒室中。利用設置在EGR通路上的EGR閥調(diào)節(jié)在EGR通路中流動的EGR氣體。利用該EGR裝置主要能夠減少存在于排氣中的氮氧化物(NOx)，能夠謀求提高發(fā)動機在非滿負荷時的燃料效率。
[0003]發(fā)動機的排氣中不含氧或者處于氧稀薄的狀態(tài)。因而，通過利用EGR使排氣的一部分與進氣混合，降低進氣中的氧濃度。因此，在燃燒室中，燃料在氧濃度較低的狀態(tài)下燃燒，所以燃燒時的峰值溫度降低，能夠抑制NOx的產(chǎn)生。在汽油發(fā)動機中，在一定程度上關閉了節(jié)氣門的狀態(tài)下，也能利用EGR不會使進氣中的含氧量增加就降低發(fā)動機的泵送損失。
[0004]這里，最近為了謀求使發(fā)動機的燃料效率進一步提高，考慮在發(fā)動機的整個運轉區(qū)域內(nèi)進行EGR，希望實現(xiàn)大量EGR。為了實現(xiàn)大量EGR，需要對以往的技術擴大EGR通路的內(nèi)徑或增大EGR閥的閥芯、閥座的流路開口面積。即，需要使EGR閥大型化。
[0005]另外，作為EGR閥，有利用馬達等驅(qū)動器來開閉閥芯、甚至能將該閥芯控制為微小開度的EGR閥。例如在下述專利文獻I中公開了使用了這種EGR閥的EGR裝置。在帶增壓器的發(fā)動機中，當欲使該裝置的EGR閥從全閉狀態(tài)開始開閥時，若作用于閥芯的排氣上游偵儀排氣側)的壓力與作用于閥芯的排氣下游側(進氣側)的壓力之間的壓力差增大，則可能使過剩的EGR氣體在EGR通路中流動。因此，為了抑制該過剩的EGR氣體的流動，在欲使EGR閥從全閉狀態(tài)向目標開度開閥時，使EGR閥先暫且開閥為比目標開度小的小開度，然后再開閥為目標開度。
[0006]專利文獻1:日本特開2004 - 36413號公報
[0007]但是，在專利文獻I所述的裝置中，當EGR閥隨著大量EGR化而大型化時，作用于閥芯的排氣側的壓力與作用于閥芯的進氣側的壓力之間的壓力差有增大的傾向。因此，為了使EGR閥從全閉狀態(tài)暫且在小開度區(qū)域內(nèi)進行開閥，需要以能夠?qū)⒃龃罅说膲毫Σ羁朔尿?qū)動力來保持閥芯。結果，要求驅(qū)動器具有較大的驅(qū)動力，需要使驅(qū)動器大型化或高性能化，EGR閥的向汽車搭載的搭載性的惡化、EGR裝置的成本增加成為問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于上述情況做成的，其目的在于提供一種不會使驅(qū)動器大型化或高性能化而能夠抑制EGR閥的向汽車搭載的搭載性的惡化、EGR裝置的成本增加的發(fā)動機的排氣回流裝置。
[0009]為了達到上述目的，技術方案I所述的發(fā)明的發(fā)動機的排氣回流裝置包括:排氣回流通路，其使自發(fā)動機的燃燒室排出到排氣通路中的排氣的一部分流動到進氣通路中而回流到燃燒室中；排氣回流閥，其設置在排氣回流通路上，用于調(diào)節(jié)排氣回流通路中的排氣流量，排氣回流閥包括閥座、以能落位于閥座的方式設置的閥芯以及用于驅(qū)動閥芯的驅(qū)動器，該發(fā)動機的排氣回流裝置的主旨在于，該發(fā)動機的排氣回流裝置具備:前側壓力檢測部件，其用于在排氣回流閥處于閥芯落位于閥座的全閉狀態(tài)時檢測作用于閥芯的排氣上游側的壓力來作為前側壓力；后側壓力檢測部件，其用于在排氣回流閥處于全閉狀態(tài)時作用于檢測閥芯的排氣下游側的壓力來作為后側壓力；開閥控制部件，其求出前側壓力與后側壓力之間的壓力差來作為前后差壓，在前后差壓小于規(guī)定的基準值時，該開閥控制部件容許驅(qū)動器進行驅(qū)動而容許排氣回流閥自全閉狀態(tài)進行開閥。
[0010]采用上述發(fā)明的構成，自發(fā)動機的燃燒室排出到排氣通路中的排氣的一部分經(jīng)由排氣回流通路流動到進氣通路中，回流到燃燒室內(nèi)。通過控制排氣回流閥來調(diào)節(jié)排氣回流通路中的排氣流量。排氣回流閥通過控制驅(qū)動器來驅(qū)動閥芯，調(diào)節(jié)閥芯相對于閥座的位置、即開度。這里，在排氣回流閥處于全閉狀態(tài)時，利用前側壓力檢測部件檢測作用于閥芯的排氣上游側的壓力來作為前側壓力，利用后側壓力檢測部件檢測作用于閥芯的排氣下游側的壓力來作為后側壓力。并且，利用開閥控制部件求出前側壓力與后側壓力之間的壓力差來作為前后差壓，在前后差壓小于規(guī)定的基準值時，容許驅(qū)動器進行驅(qū)動，容許排氣回流閥自全閉狀態(tài)進行開閥。因而，在前后差壓小于規(guī)定的基準值時且要求排氣回流閥開閥時，能通過使驅(qū)動器以比較小的力進行驅(qū)動來驅(qū)動閥芯，使排氣回流閥自全閉狀態(tài)進行開閥。
[0011]為了達到上述目的，技術方案2所述的發(fā)明的主旨在于，在技術方案I所述的發(fā)明中，該發(fā)動機的排氣回流裝置還具有為了驅(qū)動閥芯而向驅(qū)動器供給電源的蓄電池，開閥控制部件根據(jù)蓄電池的電壓校正基準值。
[0012]采用上述發(fā)明的構成，除了獲得技術方案I所述的發(fā)明的作用以外，由于根據(jù)蓄電池的電壓校正前后差壓的基準值，所以能夠與蓄電池的電壓的變化相應地改變驅(qū)動器所要求的驅(qū)動力。
[0013]為了達到上述目的，技術方案3所述的發(fā)明的發(fā)動機的排氣回流裝置包括:排氣回流通路，其使自發(fā)動機的燃燒室排出到排氣通路中的排氣的一部分流動到進氣通路中而回流到燃燒室中；排氣回流閥，其設置在排氣回流通路上，用于調(diào)節(jié)排氣回流通路中的排氣流量，排氣回流閥包括閥座、以能落位于閥座的方式設置的閥芯以及用于驅(qū)動閥芯的步進馬達，該發(fā)動機的排氣回流裝置的主旨在于，該發(fā)動機的排氣回流裝置具備:通電控制部件，其為了使排氣回流閥開閥而以規(guī)定的驅(qū)動頻率對步進馬達進行通電控制；前側壓力檢測部件，其用于在排氣回流閥處于閥芯落位于閥座的全閉狀態(tài)時檢測作用于閥芯的排氣上游側的壓力來作為前側壓力；后側壓力檢測部件，其用于在排氣回流閥處于全閉狀態(tài)時檢測作用于閥芯的排氣下游側的壓力來作為后側壓力，通電控制部件求出前側壓力與后側壓力之間的壓力差來作為前后差壓，在前后差壓大于規(guī)定的基準值時，在使排氣回流閥自全閉狀態(tài)進行開閥的至少初期以低于通常的值的驅(qū)動頻率對步進馬達進行通電控制。
[0014]采用上述發(fā)明的構成，使自發(fā)動機的燃燒室排出到排氣通路中的排氣的一部分經(jīng)由排氣回流通路流到進氣通路中，回流到燃燒室內(nèi)。通過控制排氣回流閥來調(diào)節(jié)排氣回流通路中的排氣流量。排氣回流閥通過對驅(qū)動器進行通電控制來驅(qū)動閥芯，調(diào)節(jié)閥芯相對于閥座的位置、即開度。這里，在排氣回流閥處于全閉狀態(tài)時，利用前側壓力檢測部件檢測作用于閥芯的排氣上游側的壓力來作為前側壓力，利用后側壓力檢測部件檢測作用于閥芯的排氣下游側的壓力來作為后側壓力。并且，利用通電控制部件求出前側壓力與后側壓力之間的壓力差來作為前后差壓，在前后差壓大于規(guī)定的基準值時，在使排氣回流閥自全閉狀態(tài)進行開閥的至少初期以低于通常的值的驅(qū)動頻率對步進馬達進行通電控制。因而，由于在前后差壓大于規(guī)定的基準值時以低于通常的值的驅(qū)動頻率對步進馬達進行通電控制，所以步進馬達的驅(qū)動力比通常的情況大，能夠以較大的驅(qū)動力使排氣回流閥自全閉狀態(tài)進行開閥。
[0015]這里，步進馬達的驅(qū)動頻率是指在步進馬達所使用的磁體轉子沿旋轉方向移動時對定子的線圈進行通電并保持的時間。若將通常的驅(qū)動頻率設定為例如“250 (PPS)”，則就是指每個節(jié)距中向線圈通電的通電時間為“1/250 (秒)”。當驅(qū)動頻率過高時，利用線圈的磁力移動、保持磁體轉子的時間變短，磁體轉子的旋轉不能追隨驅(qū)動頻率。相反，當驅(qū)動頻率較低時，利用線圈的磁力移動、保持磁體轉子的時間變長，所以不易發(fā)生失步，作為步進馬達的輸出轉矩增大。
[0016]采用技術方案I所述的發(fā)明，不會使驅(qū)動器大型化或高性能化，能夠抑制EGR閥的向汽車搭載的搭載性的惡化、EGR裝置的成本增加。
[0017]采用技術方案2所述的發(fā)明，除了能夠獲得技術方案I所述的發(fā)明的效果以外，SP使萬一蓄電池的電壓下降，也能使EGR閥自全閉狀態(tài)進行開閥，能夠保障EGR閥的開閥。
[0018]采用技術方案3所述的發(fā)明，不會使步進馬達大型化或高性能化，能夠抑制EGR閥的向汽車搭載的搭載性的惡化、EGR裝置的成本增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1涉及第I實施方式，是表示包括發(fā)動機的EGR裝置的帶增壓器的發(fā)動機系統(tǒng)的概略結構圖。
[0020]圖2涉及該第I實施方式，是表示EGR閥的概略結構的剖視圖。
[0021]圖3涉及該第I實施方式，是表示“EGR閥前后差壓計算例程”的處理內(nèi)容的一例的流程圖。
[0022]圖4涉及該第I實施方式，是表示“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容的一例的流程圖。
[0023]圖5涉及該第I實施方式，是為了求出排氣壓力而參照的預先設定的映射。
[0024]圖6涉及該第I實施方式，是表示EGR閥前后差壓的大小與EGR的開、關之間的關系的圖表。
[0025]圖7涉及第2實施方式，是表示“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容的一例的流程圖。
[0026]圖8涉及該第2實施方式，是為了求出基準值而參照的預先設定的映射。
[0027]圖9涉及第3實施方式，是表示“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容的一例的流程圖。
[0028]圖10涉及該第3實施方式，是為了求出開閥驅(qū)動頻率而參照的預先設定的映射。[0029]圖11涉及第4實施方式，是表示包括發(fā)動機的EGR裝置的帶增壓器的發(fā)動機系統(tǒng)的概略結構圖。
【具體實施方式】
[0030]第I實施方式
[0031]下面，參照附圖詳細說明將本發(fā)明中的發(fā)動機的排氣回流裝置具體化的第I實施方式。
[0032]圖1利用概略結構圖表示包括本實施方式中的發(fā)動機的排氣回流裝置(EGR裝置)的帶增壓器的發(fā)動機系統(tǒng)。該發(fā)動機系統(tǒng)具有往復式的發(fā)動機I。在發(fā)動機I的進氣口 2上連接有進氣通路3，在排氣口 4上連接有排氣通路5。在進氣通路3的入口上設置有空氣濾清器6。在進氣通路3的比空氣濾清器6靠下游的部分，在進氣通路3與排氣通路5之間設置有增壓器7，該增壓器7用于使進氣通路3中的進氣升壓。
[0033]增壓器7包括配置在進氣通路3上的壓縮機8、配置在排氣通路5上的渦輪9以及將壓縮機8和渦輪9連結為能一體地旋轉的旋轉軸10。增壓器7利用在排氣通路5中流動的排氣使渦輪9旋轉，借助旋轉軸10使壓縮機8與該渦輪9 一體地旋轉，從而使進氣通路3中的進氣升壓，即進行增壓。
[0034]以與增壓器7相鄰的方式在排氣通路5上設有繞過渦輪9的排氣旁路11。在該排氣旁路11上設有廢氣旁通閥12。通過利用廢氣旁通閥12調(diào)節(jié)在排氣旁路11中流動的排氣，從而調(diào)節(jié)被供給到渦輪9的排氣流量，調(diào)節(jié)渦輪9及壓縮機8的轉速，調(diào)節(jié)由增壓器7產(chǎn)生的增壓壓力。
[0035]在進氣通路3上，在增壓器7的壓縮機8與發(fā)動機I之間設置有中間冷卻器13。該中間冷卻器13用于將被壓縮機8升壓而達到高溫的進氣冷卻到適當溫度。在進氣通路3的處于中間冷卻器13與發(fā)動機I之間的部分設置有穩(wěn)壓箱3a。另外，在中間冷卻器13的下游側且穩(wěn)壓箱3a的上游側設置有作為電動式節(jié)氣門的電子節(jié)氣裝置14。該電子節(jié)氣裝置14包括配置在進氣通路3上的蝶形的節(jié)氣門21、用于對該節(jié)氣門21進行開閉驅(qū)動的步進馬達22、和用于檢測節(jié)氣門21的開度(節(jié)氣開度)TA的節(jié)氣門傳感器23。該電子節(jié)氣裝置14構成為利用步進馬達22根據(jù)駕駛人對油門踏板26進行的操作來對節(jié)氣門21進行開閉驅(qū)動，從而調(diào)節(jié)該電子節(jié)氣裝置14的開度。作為該電子節(jié)氣裝置14的結構，例如能夠采用日本特開2011 - 252482號公報的圖1和圖2所述的“節(jié)氣門裝置”的基本結構。在排氣通路5的位于渦輪9的下游側的部分上設置有用于凈化排氣的作為排氣催化器的催化凈化器15。
[0036]在發(fā)動機I中設置有用于向燃燒室16噴射供給燃料的噴射器25。自燃料箱(省略圖示)將燃料供給到噴射器25中。
[0037]在本實施方式中，用于實現(xiàn)大量EGR的EGR裝置包括:排氣回流通路(EGR通路)17，其使自發(fā)動機I的燃燒室16排出到排氣通路5中的排氣的一部分流動到進氣通路3中而回流到燃燒室16中；排氣回流閥(EGR閥)18，其設置在EGR通路17上，以便調(diào)節(jié)EGR通路17中的排氣流量(EGR流量)。EGR通路17設置在排氣通路5的位于渦輪9的上游側的部分與穩(wěn)壓箱3a之間。即，為了使在排氣通路5中流動的排氣的一部分作為EGR氣體通過EGR通路17流動到進氣通路3中而回流到燃燒室16中，使EGR通路17的出口 17a在節(jié)氣門21的下游側與穩(wěn)壓箱3a相連接。另外，EGR通路17的入口 17b與排氣通路5的位于渦輪9的上游側的部分相連接。
[0038]在EGR通路17的入口 17b附近設置有用于凈化EGR氣體的EGR用催化凈化器19。另外，在EGR通路17的比EGR用催化凈化器19靠下游的部分設置有用于將在該通路17中流動的EGR氣體冷卻的EGR冷卻器20。在本實施方式中，EGR閥18配置在EGR通路17的比EGR冷卻器20靠下游的部分。
[0039]圖2中用剖視圖表示EGR閥18的概略結構。如圖2所示，EGR閥18由提動閥且是電動閥的提動閥構成。即，EGR閥18包括外殼31、設置在外殼31中的閥座32、以能落位于閥座32且能相對于閥座32進行移動的方式設置在外殼31中的閥芯33、以及用于使閥芯33進行行程運動的作為本發(fā)明的驅(qū)動器的步進馬達34。外殼31包括自排氣通路5側(排氣側)導入EGR氣體的導入口 31a、向進氣通路3側(進氣側)導出EGR氣體的導出口 31b、以及連通導入口 31a和導出口 31b的連通路31c。閥座32設在連通路31c的中間。這里，排氣通路5中的發(fā)動機I的排氣壓力的脈動作用于EGR通路17的入口 17b，穩(wěn)壓箱3a中的發(fā)動機I的進氣壓力的脈動作用于EGR通路17的出口 17a。因而，EGR通路17的上游側的排氣壓力的脈動通過導入口 31a作用于EGR閥18的閥芯33，EGR通路17的下游側的進氣壓力的脈動通過導出口 31b作用于EGR閥18的閥芯33。
[0040]步進馬達34具有構成為能以直線前進的方式往復運動(行程運動)的輸出軸35，在該輸出軸35的頂端固定有閥芯33。借助設置于外殼31的軸承36以輸出軸35能進行行程運動的方式支承該輸出軸35。在輸出軸35的上端部形成有外螺紋部37。在輸出軸35的中間(外螺紋部37的下端附近)形成有彈簧支座38。彈簧支座38的下表面構成為壓縮彈簧39的支承面，在彈簧支座38的上表面形成有止擋部40。
[0041]閥芯33呈圓錐形狀，閥芯33的圓錐面與閥座32抵接或與閥座32分開。利用設置在彈簧支座38與外殼31之間的壓縮彈簧39向步進馬達34側、即沿落位于閥座32的閉閥方向?qū)﹂y芯33施力。并且，利用步進馬達34的輸出軸35使閉閥狀態(tài)的閥芯33克服壓縮彈簧39的作用力而進行行程運動，從而使閥芯33與閥座32分開而開閥。即，在開閥時，閥芯33向EGR通路17的上游側(排氣側)移動。這樣，EGR閥18成為如下類型的EGR閥:自閥芯33落位于閥座32的閉閥狀態(tài)使閥芯33克服發(fā)動機I的排氣壓力或進氣壓力而向EGR通路17的上游側移動，從而使EGR閥18開閥。另一方面，利用步進馬達34的輸出軸35使閥芯33自開閥狀態(tài)沿壓縮彈簧39的作用方向進行行程運動，從而使閥芯33靠近閥座32而閉閥。S卩，在閉閥時，閥芯33向EGR通路17的下游側(進氣側)移動。
[0042]并且，通過使步進馬達34的輸出軸35進行行程運動，調(diào)節(jié)閥芯33相對于閥座32的開度。EGR閥18的輸出軸35設置為能夠在從閥芯33落位于閥座32的全閉狀態(tài)到閥芯33與閥座32最大限度地分開的全開狀態(tài)之間以規(guī)定的行程進行行程運動。在本實施方式中，為了實現(xiàn)大量EGR，與以往的技術相比，將閥座32的流路開口面積擴大。相對應地使閥芯33大型化。
[0043]步進馬達34包括線圈41、磁體轉子42和轉換機構43。對步進馬達34的線圈41通電而對該線圈進行勵磁，從而使磁體轉子42以規(guī)定的馬達節(jié)距數(shù)(motor step數(shù))Mst(η)進行旋轉，利用轉換機構43將磁體轉子42的旋轉運動轉換為輸出軸35的行程運動，從而使閥芯33進行行程運動。[0044]磁體轉子42包括樹脂制的轉子主體44和圓環(huán)狀的塑料磁體45。在轉子主體44的中心形成有用于與輸出軸35的外螺紋部37螺紋接合的內(nèi)螺紋部46。并且，在轉子主體44的內(nèi)螺紋部46與輸出軸35的外螺紋部37螺紋結合的狀態(tài)下，通過轉子主體44旋轉，將該旋轉運動轉換為輸出軸35的行程運動。這里，利用外螺紋部37和內(nèi)螺紋部46構成上述的轉換機構43。在轉子主體44的下部形成有用于與彈簧支座38的止擋部40抵接的抵接部44a。在EGR閥18全閉時，止擋部40的端面與抵接部44a的端面進行面接觸，限制輸出軸35的初始位置。
[0045]在本實施方式中，通過分級地改變步進馬達34的馬達節(jié)距數(shù)Mst (η),能夠在全閉?全開之間分級地微小調(diào)節(jié)EGR閥18的閥芯33的開度。
[0046]在本實施方式中，為了根據(jù)發(fā)動機I的運轉狀態(tài)分別執(zhí)行燃料噴射控制、進氣量控制和EGR控制等，利用電子控制裝置(ECU) 50根據(jù)發(fā)動機I的運轉狀態(tài)分別控制噴射器25、電子節(jié)氣裝置14的步進馬達22和EGR閥18的步進馬達34。E⑶50包括中央處理裝置(CPU)、預先存儲規(guī)定的控制程序等或暫時存儲CPU的運算結果等的各種存儲器、以及與上述各部分相連接的外部輸入電路和外部輸出電路。ECU50相當于本發(fā)明的開閥控制部件。外部輸出電路與噴射器25及各步進馬達22、34相連接。在外部輸入電路上連接有包括節(jié)氣門傳感器23在內(nèi)的用于檢測發(fā)動機I的運轉狀態(tài)的相當于運轉狀態(tài)檢測部件的各種傳感器27、51?55，將各種發(fā)動機信號輸入到外部輸入電路中。另外，ECU50為了控制步進馬達34而向步進馬達34輸出規(guī)定的指令信號。
[0047]這里，作為各種傳感器，除了節(jié)氣門傳感器23以外，還設置有加速傳感器27、進氣壓力傳感器51、轉速傳感器52、水溫傳感器53、空氣流量計54和空燃比傳感器55。加速傳感器27用于檢測作為油門踏板26的操作量的油門開度ACC。油門踏板26相當于用于操作發(fā)動機I的動作的操作部件。進氣壓力傳感器51用于檢測穩(wěn)壓箱3a中的進氣壓力PM。即，進氣壓力傳感器51相當于本發(fā)明的后側壓力檢測部件，如后所述，在EGR閥18的閥芯33落位于閥座32的全閉狀態(tài)時，進氣壓力傳感器51檢測作用于閥芯33的EGR氣體下游側的壓力來作為后側壓力。轉速傳感器52用于檢測發(fā)動機I的曲軸Ia的旋轉角度(曲軸轉角)，并且用于檢測該曲軸轉角的變化來作為發(fā)動機I的轉速(發(fā)動機轉速)NE。水溫傳感器53用于檢測發(fā)動機I的冷卻水溫THW。即，水溫傳感器53相當于本發(fā)明的溫度狀態(tài)檢測部件，用于檢測表示發(fā)動機I的溫度狀態(tài)的冷卻水溫THW。空氣流量計54用于檢測在進氣通路3的處于空氣濾清器6的最鄰接的下游的部分中流動的進氣量Ga?？諝饬髁坑?4和ECU50構成本發(fā)明的前側壓力檢測部件，如后所述，在閥芯33處于全閉狀態(tài)時，檢測作用于閥芯33的EGR氣體上游側的壓力來作為前側壓力?？杖急葌鞲衅?5設置在排氣通路5的處于催化凈化器15的最鄰接的上游的部分，用于檢測排氣中的空燃比A/F。
[0048]E⑶50與蓄電池30相連接。蓄電池30與包括EGR閥18的步進馬達34在內(nèi)的各種設備相連接，自蓄電池30向上述設備供給電源。
[0049]在本實施方式中，E⑶50為了在發(fā)動機I的整個運轉區(qū)域根據(jù)發(fā)動機I的運轉狀態(tài)控制EGR而控制EGR閥18。另一方面，在發(fā)動機I減速時且向發(fā)動機I的燃料供給被切斷的減速燃料停止供給時，ECU50為了切斷EGR的流動而將EGR閥18控制為全閉。另外，在減速燃料停止供給時，在規(guī)定的條件下，ECU50為了執(zhí)行后述的各種控制而控制EGR閥18。
[0050]這里，當EGR閥18隨著大量EGR化而大型化時，EGR閥18的閥芯33的EGR氣體上游側(排氣側)的壓力與閥芯33的EGR氣體下游側(進氣側)的壓力之間的壓力差有增大的傾向。因此，為了使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥，需要以能夠克服上述的壓力差的驅(qū)動力來使閥芯33開閥。因此，在本實施方式中，為了通過使用具有與以往的類型相同的步進馬達34的EGR閥18來應對增大了的壓力差以使EGR閥18自全閉狀態(tài)開閥，E⑶50執(zhí)行以下這樣的EGR閥開閥控制。
[0051]圖3中用流程圖表示E⑶50所執(zhí)行的“EGR閥前后差壓計算例程”的處理內(nèi)容的一例。“EGR閥前后差壓”是指在EGR閥18的閥芯33落位于閥座32的全閉狀態(tài)時，該閥芯33的EGR氣體上游側(前側)的壓力與閥芯33的EGR氣體下游側(后側)的壓力之間的壓力差。圖4中用流程圖表示ECU50所執(zhí)行的“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容的一例。
[0052]當處理轉移到圖3的例程時，首先，在步驟100中，E⑶50根據(jù)進氣壓力傳感器51的檢測值讀取進氣壓力PM。這里，進氣壓力PM相當于EGR閥18的閥芯33的EGR氣體下游偵儀后側)的壓力。
[0053]接著，在步驟110中，E⑶50根據(jù)空氣流量計54的計量值讀取進氣量Ga。
[0054]接著，在步驟120中，E⑶50根據(jù)進氣量Ga求出排氣壓力Pex。這里，排氣壓力Pex相當于EGR閥18的閥芯33的EGR氣體上游側(前側)的壓力。E⑶50例如能夠通過參照圖5所示那樣的預先設定的映射求出排氣壓力Pex。在該映射中，設定為排氣壓力Pex隨著進氣量Ga的增加而呈直線性增加。
[0055]接著，在步驟130中，E⑶50通過從排氣壓力Pex中減掉進氣壓力PM，求出EGR閥18的前后差壓ΛPegr，使處理返回到步驟100。E⑶50將求得的前后差壓APegr暫時存儲在存儲器中。
[0056]采用上述的“EGR閥前后差壓計算例程”的處理，E⑶50在發(fā)動機I運轉時按照規(guī)定的處理周期求出EGR閥18的閥芯33的前后差壓Λ Pegr。
[0057]另一方面，當處理轉移到圖4的例程時，首先，在步驟200中，E⑶50根據(jù)水溫傳感器53的檢測值讀取冷卻水溫THW。
[0058]接著，在步驟210中，E⑶50判斷冷卻水溫THW是否高于“60°C”。在該判斷結果為否定的情況下，ECU50使處理返回到步驟200。在該判斷結果為肯定的情況下，ECU50視發(fā)動機I處于預熱狀態(tài)而使處理轉移到步驟220。
[0059]然后，在步驟220中，E⑶50讀取發(fā)動機轉速NE和發(fā)動機負荷KL。這里，E⑶50能夠根據(jù)發(fā)動機轉速NE與進氣量Ga之間的關系、或者發(fā)動機轉速NE與進氣壓力PM之間的關系求出發(fā)動機負荷KL。
[0060]接著，在步驟230中，E⑶50根據(jù)發(fā)動機轉速NE和發(fā)動機負荷KL求出EGR閥18的目標開度Tegr。ECU50能夠參照預先設定的目標開度映射(省略圖示)進行該處理。
[0061]接著，在步驟240中，E⑶50判斷EGR閥18是否為全閉。E⑶50能夠根據(jù)作為步進馬達34的指令值的馬達節(jié)距數(shù)Mst進行該判斷。在該判斷結果為否定的情況下，E⑶50使處理跳到步驟280。在該判斷結果為肯定的情況下，ECU50使處理轉移到步驟250。
[0062]然后，在步驟250中，E⑶50讀取EGR閥18全閉時的前后差壓Λ Pegr。該前后差壓APegr是由圖3所示的例程求得的值。
[0063]接著，在步驟260中，E⑶50判斷前后差壓APegr是否小于規(guī)定的基準值Al。該基準值Al例如相當于在發(fā)動機I進行高速旋轉高負荷時設想的前后差壓APegr的“10%?30%”的值。在該判斷結果為否定的情況下，E⑶50在步驟270中使EGR閥18繼續(xù)保持全閉，使處理返回到步驟200。在該判斷結果為肯定的情況下，ECU50使處理轉移到步驟280。
[0064]并且，自步驟240或步驟260轉移到步驟280后，在步驟280中，E⑶50使EGR閥18開閥為目標開度Tegr并使處理返回到步驟200。
[0065]采用上述的“EGR閥開閥控制例程”，E⑶50求出EGR閥18的閥芯33的前側壓力與后側壓力之間的壓力差來作為前后差壓APegr，根據(jù)該前后差壓APegr容許步進馬達34進行驅(qū)動，容許EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥。詳細而言，如圖6所示，在前后差壓APegr小于規(guī)定的基準值Al時，ECU50EGR閥18容許步進馬達34進行驅(qū)動，容許自全閉狀態(tài)進行開閥，。另一方面，如圖6所示，在前后差壓APegr不比規(guī)定的基準值Al小時，E⑶50禁止EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥，禁止步進馬達34進行驅(qū)動。圖6中用圖表表示EGR閥前后差壓APegr的大小與EGR的開、閉之間的關系。
[0066]采用以上說明的本實施方式的發(fā)動機的EGR裝置，自發(fā)動機I的燃燒室16排出到排氣通路5中的排氣的一部分經(jīng)由EGR通路17流動到進氣通路3中，并回流到燃燒室16內(nèi)。通過控制EGR閥18，調(diào)節(jié)EGR通路17中的EGR流量。在EGR閥18中，通過控制步進馬達34而驅(qū)動閥芯33，調(diào)節(jié)閥芯33相對于閥座32的位置、即EGR開度。這里，在EGR閥18為全閉狀態(tài)時，利用空氣流量計54和E⑶50檢測作用于閥芯33的EGR氣體上游側的壓力(排氣壓力Pex)來作為前側壓力，利用進氣壓力傳感器51檢測作用于閥芯33的EGR氣體下游側的壓力(進氣壓力PM)來作為后側壓力。并且，利用ECU50求出前側壓力(排氣壓力Pex)與后側壓力(進氣壓力PM)之間的壓力差來作為前后差壓APegr。在該前后差壓APegr小于規(guī)定的基準值Al時，容許步進馬達34進行驅(qū)動，容許EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥。另一方面，在前后差壓APegr不比規(guī)定的基準值Al小時，禁止EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥，禁止步進馬達34進行驅(qū)動，繼續(xù)保持全閉狀態(tài)。因而，在前后差壓APegr小于規(guī)定的基準值Al時，且在要求EGR閥18開閥時，通過使步進馬達34以比較小的力進行驅(qū)動來驅(qū)動閥芯33，使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥。因此，不會要求步進馬達34具有較大的驅(qū)動力，不必使步進馬達34大型化或高性能化，能使用以往類型的步進馬達34，能夠抑制EGR閥18的向汽車搭載的搭載性的惡化、EGR裝置的成本增加。
[0067]第2實施方式
[0068]接下來，參照附圖詳細說明將本發(fā)明中的發(fā)動機的排氣回流裝置具體化的第2實施方式。
[0069]另外，在以下的說明中，對于與上述第I實施方式相同的構成要素，標注與上述第I實施方式相同的附圖標記而省略說明，以與上述第I實施方式的不同之處為中心進行說明。
[0070]在本實施方式中，與第I實施方式的構成的不同之處在于“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容。圖7中用流程圖表示在本實施方式中由ECU50執(zhí)行的“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容的一例。
[0071]圖7所示的流程圖與圖4所示的流程圖的不同之處在于，其步驟300、310和步驟320的處理內(nèi)容。圖7中的其他步驟200?250、270、280的處理內(nèi)容與圖4的流程圖的步
驟相同。
[0072]如圖7所示，自步驟250轉移到步驟300后，在步驟300中，E⑶50讀取蓄電池30的電壓(蓄電池電壓)Begr。
[0073]接著，在步驟310中，E⑶50根據(jù)蓄電池電壓Begr求出用于容許EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥的、前后差壓APegr的基準值A2。E⑶50例如通過參照圖8所示那樣的預先設定的映射求出該基準值A2。在該映射中，設定為基準值A2隨著蓄電池電壓Begr的增高而呈曲線性增加。
[0074]接著，在步驟320中，E⑶50判斷前后差壓APegr是否小于求得的基準值A2。在該判斷結果為否定的情況下，ECU50使處理轉移到步驟270，在判斷結果為肯定的情況下，E⑶50使處理轉移到步驟280。
[0075]因而，在本實施方式中，在“EGR閥開閥控制例程”的處理中，根據(jù)蓄電池30所具有的蓄電池電壓Begr來校正前后差壓APegr的基準值A2,所以能夠與蓄電池電壓Begr的變化相應地改變步進馬達34所需的驅(qū)動力。例如在蓄電池電壓Begr相對性下降時,將基準值A2校正得相對較小。由此，在要求EGR閥18開閥時，通過使步進馬達34以更小的力進行驅(qū)動來驅(qū)動閥芯33，使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥。因此，除了獲得第I實施方式的作用效果以外，即使萬一蓄電池電壓Begr下降，也能使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥，能夠保障EGR閥18的開閥。
[0076]第3實施方式
[0077]接下來，參照附圖詳細說明將本發(fā)明中的發(fā)動機的排氣回流裝置具體化的第3實施方式。
[0078]在本實施方式中，與第I實施方式及第2實施方式的構成的不同之處在于“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容。圖9中用流程圖表示ECU50所執(zhí)行的“EGR閥開閥控制例程”的處理內(nèi)容的一例。在本實施方式中，ECU50相當于本發(fā)明的通電控制部件。
[0079]圖9所示的流程圖與圖4所示的流程圖的不同之處在于其步驟400?460的處理內(nèi)容。圖9中的其他步驟200?240的處理內(nèi)容與圖4的流程圖的步驟相同。
[0080]如圖9所示，自步驟240轉移到步驟400后，在步驟400中，E⑶50判斷EGR閥18的目標開度Tegr是否大于“O”。即，E⑶50判斷是否有使EGR閥18開閥的要求。在該判斷結果為否定的情況下，ECU50使處理返回到步驟200。在該判斷結果為肯定的情況下，ECU50使處理轉移到步驟410。
[0081]然后，在步驟410中，E⑶50讀取EGR閥18的閉閥時的前后差壓APegr。
[0082]接著，在步驟420中，E⑶50根據(jù)求得的前后差壓APegr求出EGR閥18的開閥驅(qū)動頻率Fegr。該開閥驅(qū)動頻率Fegr是用于使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥的特別的驅(qū)動頻率，將該開閥驅(qū)動頻率Fegr設定為低于通常的開閥驅(qū)動頻率的頻率。ECU50例如能夠通過參照圖10所示那樣的預先設定的映射求出該開閥驅(qū)動頻率Fegr。在該映射中，在對EGR閥18進行開閥控制的過程中，無論前后差壓APegr的大小如何，都將開閥驅(qū)動頻率Fegr設定為規(guī)定的恒定值F1。相對于此，在使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥的初期階段，將開閥驅(qū)動頻率Fegr設定為隨著前后差壓Λ Pegr變得比規(guī)定的基準值A3大而呈直線性降低。
[0083]這里，步進馬達34的開閥驅(qū)動頻率Fegr是指在步進馬達34所使用的磁體轉子42沿旋轉方向移動時對定子的線圈41通電并保持的時間。若將通常的開閥驅(qū)動頻率設定為例如“250 (PPS)”，則就是指每個節(jié)距中向線圈41通電的通電時間為“1/250 (秒)”。當開閥驅(qū)動頻率Fegr過高時，利用線圈41的磁力移動、保持磁體轉子42的時間變短，磁體轉子42的旋轉不能追隨開閥驅(qū)動頻率。相反，當開閥驅(qū)動頻率Fegr較低時,利用線圈41的磁力移動、保持磁體轉子42的時間變長，所以不易發(fā)生失步，作為步進馬達34的輸出轉矩增大。
[0084]接著，在步驟430中，E⑶50以所求得的開閥驅(qū)動頻率Fegr使EGR閥18向目標開度Tegr開閥。
[0085]接著，在步驟440中，E⑶50求出EGR閥18的實際的開度(實際開度)Tra0 E⑶50能夠根據(jù)向EGR閥18的步進馬達34發(fā)出的指令值(馬達節(jié)距數(shù)Mst (η))求出該實際開度Tra0
[0086]然后，在步驟450中，E⑶50判斷該實際開度Tra是否大于規(guī)定的基準值Tl。能夠應用例如“全開的3%”作為該基準值Tl。在該判斷結果為否定的情況下，ECU50使處理返回到步驟410，反復進行步驟410?450的處理。S卩，在EGR閥18的實際開度Tra小于基準值Tl的情況下，E⑶50根據(jù)與前后差壓APegr相對應的開閥驅(qū)動頻率Fegr使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥。
[0087]另一方面，在步驟450的判斷結果為肯定的情況下，E⑶50在步驟460中使EGR閥18以通常的開閥驅(qū)動頻率Fegr進行開閥，在步驟470中將EGR閥18控制為目標開度Tegr，使處理返回到步驟200。
[0088]采用上述的“EGR閥開閥控制例程”，在前后差壓APegr大于規(guī)定的基準值A3時，ECU50在使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥的初期階段以低于通常的值的開閥驅(qū)動頻率Fegr對步進馬達34進行通電控制。
[0089]因而，在本實施方式中，在“EGR閥開閥控制例程”的處理中，當前后差壓Λ Pegr大于規(guī)定的基準值A3時，在利用ECU50使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥的初期階段，以低于通常的值的開閥驅(qū)動頻率Fegr對步進馬達34進行通電控制。因而，由于在前后差壓APegr大于規(guī)定的基準值A3時以低于通常的值(例如低于“250 (PPS)")的開閥驅(qū)動頻率Fegr對步進馬達34進行通電控制，所以步進馬達34的驅(qū)動力比通常的值的情況大，以較大的驅(qū)動力使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥。因此，不會要求步進馬達34具有較大的驅(qū)動力，不必使步進馬達34大型化或高性能化，能使用以往類型的步進馬達34，能夠抑制EGR閥18的向汽車搭載的搭載性的惡化、EGR裝置的成本增加。
[0090]第4實施方式
[0091]接下來，參照附圖詳細說明將本發(fā)明中的發(fā)動機的排氣回流裝置具體化的第4實施方式。
[0092]圖11中用概略結構圖表示具有本實施方式中的EGR裝置的帶增壓器的發(fā)動機系統(tǒng)。如圖11所示，在本實施方式中，與第I實施方式及第2實施方式的構成的不同之處在于EGR裝置的配置。即，在本實施方式中，EGR通路17的入口 17b與排氣通路5的比催化凈化器15靠下游的部分相連接，EGR通路17的出口 17a與進氣通路3的比增壓器7的壓縮機8靠上游的部分相連接。本實施方式的其他構成與上述各實施方式的構成相同。
[0093]因而，采用本實施方式，在發(fā)動機I運轉時，且當在增壓器7工作時EGR閥18開閥時，由增壓進氣壓產(chǎn)生的負壓在進氣通路3的比壓縮機8靠上游的部分作用于EGR通路17的出口 17a，流動到排氣通路5的比催化凈化器15靠下游的部分的排氣的一部分經(jīng)由EGR通路17、EGR冷卻器20和EGR閥18而被引入到進氣通路3中。這里，即使是高增壓區(qū)域，催化凈化器15成為阻力而在一定程度上使排氣壓力在催化凈化器15的下游側降低。因此，到高增壓區(qū)域為止，都能夠使由增壓進氣壓產(chǎn)生的負壓作用于EGR通路17來進行EGR。另夕卜，被催化凈化器15凈化的排氣氣體的一部分被導入到EGR通路17中，所以與第I實施方式相比，能夠從EGR通路17中省掉EGR用催化凈化器19。本實施方式中的其他作用效果與上述各實施方式的作用效果相同。
[0094]另外，本發(fā)明并不限定于上述各實施方式，能夠在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)適當?shù)馗淖儤嫵傻囊徊糠侄鴮嵤┍景l(fā)明。
[0095](I)在上述各實施方式中，將本發(fā)明的EGR裝置具體化為具有增壓器7的發(fā)動機I，但也能夠?qū)⒈景l(fā)明的EGR裝置具體化為不具有增壓器的發(fā)動機。
[0096](2)在上述第I實施方式和第2實施方式中，作為構成EGR閥18的驅(qū)動器，使用了步進馬達34，但也能夠使用除步進馬達以外的DC馬達。
[0097](3)在上述第3實施方式中，在使EGR閥18自全閉狀態(tài)進行開閥的初期階段，以低于通常的值的開閥驅(qū)動頻率Fegr對步進馬達34進行通電控制，但也能夠不僅在開閥的初期階段還在開閥的整個期間內(nèi)以低于通常的值的開閥驅(qū)動頻率對步進馬達進行通電控制。
[0098]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0099]本發(fā)明能夠利用在車輛用的汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機中。
[0100]附圖標記說明
[0101]1、發(fā)動機；3、進氣通路；3a、穩(wěn)壓箱(進氣通路)；5、排氣通路；16、燃燒室；17、EGR通路(排氣回流通路)；18、EGR閥(排氣回流閥)；30、蓄電池；32、閥座；33、閥芯；34、步進馬達(驅(qū)動器);50、E⑶(前側壓力檢測部件、開閥控制部件、通電控制部件);51、進氣壓力傳感器(后側壓力檢測部件)；54、空氣流量計(前側壓力檢測部件)；A1、基準值;A2、基準值;A3、
基準值。
【權利要求】
1.一種發(fā)動機的排氣回流裝置，其包括: 排氣回流通路，其使自發(fā)動機的燃燒室排出到排氣通路中的排氣的一部分流動到進氣通路中而回流到上述燃燒室中； 排氣回流閥，其設置在上述排氣回流通路上，用于調(diào)節(jié)上述排氣回流通路中的排氣流量， 上述排氣回流閥包括閥座、以能落位于上述閥座的方式設置的閥芯以及用于驅(qū)動上述閥芯的驅(qū)動器， 該發(fā)動機的排氣回流裝置的特征在于， 該發(fā)動機的排氣回流裝置具備: 前側壓力檢測部件，其用于在上述排氣回流閥處于上述閥芯落位于上述閥座的全閉狀態(tài)時檢測作用于上述閥芯的排氣上游側的壓力來作為前側壓力； 后側壓力檢測部件，其用于在上述排氣回流閥處于上述全閉狀態(tài)時檢測作用于上述閥芯的排氣下游側的壓力來作為后側壓力； 開閥控制部件，其求出上述前側壓力與上述后側壓力之間的壓力差來作為前后差壓，在上述前后差壓小于規(guī)定的基準值時，該開閥控制部件容許上述驅(qū)動器進行驅(qū)動而容許上述排氣回流閥自上述全閉狀態(tài)進行開閥。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機的排氣回流裝置，其特征在于， 該發(fā)動機的排氣回流裝置還具有為了驅(qū)動上述閥芯而向上述驅(qū)動器供給電源的蓄電池，上述開閥控制部件根據(jù)上述蓄電池的電壓校正上述基準值。
3.一種發(fā)動機的排氣回流裝置，其包括: 排氣回流通路，其使自發(fā)動機的燃燒室排出到排氣通路中的排氣的一部分流動到進氣通路中而回流到上述燃燒室中； 排氣回流閥，其設置在上述排氣回流通路上，用于調(diào)節(jié)上述排氣回流通路中的排氣流量， 上述排氣回流閥包括閥座、以能落位于上述閥座的方式設置的閥芯以及用于驅(qū)動上述閥芯的步進馬達， 該發(fā)動機的排氣回流裝置的特征在于， 該發(fā)動機的排氣回流裝置具備: 通電控制部件，其為了使上述排氣回流閥開閥而以規(guī)定的驅(qū)動頻率對上述步進馬達進行通電控制； 前側壓力檢測部件，其用于在上述排氣回流閥處于上述閥芯落位于上述閥座的全閉狀態(tài)時檢測作用于上述閥芯的排氣上游側的壓力來作為前側壓力； 后側壓力檢測部件，其用于在上述排氣回流閥處于上述全閉狀態(tài)時檢測作用于上述閥芯的排氣下游側的壓力來作為后側壓力， 上述通電控制部件求出上述前側壓力與上述后側壓力之間的壓力差來作為前后差壓，在上述前后差壓大于規(guī)定的基準值時，在使上述排氣回流閥自上述全閉狀態(tài)進行開閥的至少初期以低于通常的值的驅(qū)動頻率對上述步進馬達進行通電控制。
【文檔編號】F02D21/08GK103541834SQ201310302293
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權日:2012年7月17日
【發(fā)明者】吉岡衛(wèi) 申請人:愛三工業(yè)株式會社