内燃機関のＥＧＲ装置
【課題】内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の応答性に起因する失火の発生を抑制することのできる内燃機関のＥＧＲ装置を提供する。
【解決手段】ＥＧＲ装置４０は、内燃機関１０の排気通路３０から吸気通路２０に排気を戻すためのＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２と、バッテリ６０から供給される電力により駆動されてＥＧＲ弁４２の開度を変更するステッピングモータ４３とを備える。また、ステッピングモータ４３を制御する電子制御装置７０は、バッテリ６０の電圧Ｖｂを検出する電圧検出部７１と、内燃機関１０の減速運転時に、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを大きく設定する駆動周波数設定部７２ａとを備える。
【解決手段】ＥＧＲ装置４０は、内燃機関１０の排気通路３０から吸気通路２０に排気を戻すためのＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路４１に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２と、バッテリ６０から供給される電力により駆動されてＥＧＲ弁４２の開度を変更するステッピングモータ４３とを備える。また、ステッピングモータ４３を制御する電子制御装置７０は、バッテリ６０の電圧Ｖｂを検出する電圧検出部７１と、内燃機関１０の減速運転時に、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを大きく設定する駆動周波数設定部７２ａとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路から吸気通路に排気を戻すためのＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁と、バッテリから供給される電力により駆動されてＥＧＲ弁の開度を変更するステッピングモータとを備える内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関のＥＧＲ装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含めて従来のＥＧＲ装置においては、ステッピングモータを駆動してＥＧＲ弁の開度を変更することにより排気通路からＥＧＲ通路を通じて吸気通路へ戻される排気（以下、「ＥＧＲガス」）の流量（以下、「ＥＧＲ量」）を調整するようにしている。これにより、排気中の窒素酸化物の低減が図られるようになっている。
【０００３】
また、ガソリンエンジンでは、部分負荷運転時においてＥＧＲ弁を開弁してＥＧＲ量を増大すると、これにともないスロットル弁を通じてシリンダ内に供給される酸素量が減少するようになる。そこで、ＥＧＲ量に拘わらずシリンダ内に供給される酸素量が所定量に維持されるように、ＥＧＲ弁の開度を大きくするときには、これに合わせてスロットル弁の開度を大きくするようにしている。これにより、ポンピングロスを低減することができ、燃費の向上が図られるようになる。
【０００４】
ここで、ステッピングモータの作動安定性は、その駆動周波数によるところが大きい。すなわち、一般に、駆動周波数を低く設定した方が、ステッピングモータの作動安定性が高くなり、脱調の発生が抑制されることとなる。また、ステッピングモータの作動安定性は駆動周波数の他、これを駆動するバッテリの電圧によっても異なるものとなる。すなわち、ステッピングモータの駆動周波数が同じであっても、バッテリの電圧が低い場合には作動安定性が低くなり、脱調等も生じやすいものとなる。
【特許文献１】特開２０００―６４９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バッテリの電圧は、バッテリの充放電の履歴や外気温度等に応じて異なるものとなるため、従来は、通常想定されるバッテリの電圧の最低値であってもステッピングモータの作動安定性が確保できる程度にその駆動周波数を十分に低く設定するようにしている。しかしながら、この場合には、ＥＧＲ弁の開閉速度をある程度犠牲にせざるを得ない。このため、内燃機関の減速運転時において、ＥＧＲ弁を閉弁してＥＧＲ量を制限しようとしても、ＥＧＲ弁の応答性が低いために、ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでに過大な排気が吸気通路に戻されることとなり、失火を招くこととなる。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の応答性に起因する失火の発生を抑制することのできる内燃機関の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】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路から吸気通路に排気を戻すためのＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁と、バッテリから供給される電力により駆動されて前記ＥＧＲ弁の開度を変更するステッピングモータとを備える内燃機関のＥＧＲ装置において、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、内燃機関の減速運転時に、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときには低いときに比べて前記ＥＧＲ弁の開閉速度が大きくなるように前記ステッピングモータの駆動周波数を大きく設定する駆動周波数設定手段とを備えることをその要旨としている。
【０００８】
上記構成によれば、内燃機関の減速運転時に、バッテリの電圧が高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁の開閉速度が大きくされる。このため、通常想定されるバッテリの電圧の最低値に対応してステッピングモータの駆動周波数を低く設定する従来のＥＧＲ装置に比べて、ＥＧＲ弁の応答性を高めることができる。これにより、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲガスを好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の応答性に起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【０００９】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、前記駆動周波数設定手段は、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときほど前記ステッピングモータの駆動周波数が高くなるようにこれをバッテリの電圧に応じて連続的にまたは段階的に設定することをその要旨としている。
【００１０】
ステッピングモータの脱調は、バッテリの電圧が低いときほど、またステッピングモータの駆動周波数が高いときほど発生し易くなる。上記構成によれば、バッテリの電圧に応じてこれが高いときほどステッピングモータの駆動周波数を高く設定するようにしているため、脱調の発生を好適に抑制しつつＥＧＲ弁の応答性を高めることができるようになる。これにより、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲガスを一層好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の応答性に起因する失火の発生を一層抑制することができるようになる。
【００１１】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が低いときには高いときに比べて前記ＥＧＲ弁の最大開度が小さくなるように前記ステッピングモータの駆動範囲を小さく設定する駆動範囲設定手段を備えることをその要旨としている。
【００１２】
請求項１または請求項２に記載の発明によるようにバッテリの電圧に応じてステッピングモータの駆動周波数、すなわちＥＧＲ弁の開閉速度を可変設定する一方で、例えばこうして可変設定されるＥＧＲ弁の開閉速度に拘わらずＥＧＲ弁の最大開度を一定に設定すると、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、ＥＧＲ弁の開閉速度が大きいときに合わせてＥＧＲ弁の開度を大きく設定すると、ＥＧＲ弁の開閉速度が小さいときには大きいときに比べてＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでに多くの時間を要することとなる。その結果、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでに過大な排気が吸気通路に戻されることとなり、失火を招くおそれがある。
【００１３】
この点上記構成によれば、バッテリの電圧が低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁の最大開度が小さく制限されるため、内燃機関の減速運転時において、ＥＧＲ弁の開度がＥＧＲ弁の開閉速度に対して過度に大きく設定されることを抑制することができるようになる。従って、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の開度がＥＧＲ弁の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図６を参照して、本発明にかかる内燃機関のＥＧＲ装置を車載内燃機関（以下、「内燃機関１０」）のＥＧＲ装置４０として具体化した一実施形態について詳細に説明する。なお内燃機関１０は、筒内直接噴射式のものである。
【００１５】
図１に、内燃機関１０及び内燃機関１０を制御する電子制御装置７０の概略構成を示す。
内燃機関１０の燃焼室１１には、吸気通路２０が接続されており、燃焼に供せられる空気は吸気通路２０を通じて燃焼室１１に供給される。また、吸気通路２０の途中にはサージタンク２１が設けられており、サージタンク２１の上流側にはスロットル弁２２が設けられている。そして、スロットル弁２２の開度を変更すると、これに応じて、吸気通路２０を通じて燃焼室１１に供給される空気量が調節されるようになっている。
【００１６】
また、燃焼室１１には、排気通路３０が接続されており、燃焼室１１にて燃焼した後の排気は排気通路３０を通じて外部に排出される。
また、内燃機関１０には、燃焼室１１から排気通路３０に排出された排気の一部を吸気通路２０に戻すためのＥＧＲ装置４０が設けられている。ＥＧＲ装置４０は、サージタンク２１と排気通路３０とを連通するＥＧＲ通路４１、ＥＧＲ通路４１に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２、及びＥＧＲ弁４２を開閉駆動するためのステッピングモータ４３を備えている。そして、ステッピングモータ４３の駆動を通じてＥＧＲ弁４２の開度を変更すると、これに応じて、ＥＧＲ通路４１を通じてサージタンク２１に戻される排気（以下、「ＥＧＲガス」）の流量（以下、「ＥＧＲ量」）が調節される。
【００１７】
また、内燃機関１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、アクセルペダルの踏み込み量（以下、「アクセル開度ＡＣＣＰ」）を検出するアクセル開度センサ５１、内燃機関１０のクランクシャフト１２の回転から機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ５２、及び車両の走行速度（以下、「車速ＳＰＤ」）を検出する車速センサ５３が設けられている。また、スロットル弁２２の開度（以下、「スロットル開度ＴＡ」）を検出するスロットル開度センサ５４が設けられている。また、スロットル弁２２の上流側には、吸入空気の量（以下、「吸入空気量ＧＡ」）を検出する吸入空気量センサ５５が設けられている。なお、これらセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられている。これら各センサ５１〜５５の検出信号は、内燃機関１０の各種制御を実行する電子制御装置７０に入力される。
【００１８】
車両には、ステッピングモータ４３や電子制御装置７０等の各種装置に対して電力を供給するためのバッテリ６０が搭載されている。
電子制御装置７０は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えている。そして、上記各センサ５１〜５５をはじめとする各種センサの出力値により把握される内燃機関１０の運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、機関運転状態に基づいて目標ＥＧＲ開度を算出し、目標ＥＧＲ開度に応じてステッピングモータ４３を駆動するＥＧＲ制御を実行する。
【００１９】
ここで、ステッピングモータ４３の作動安定性は、その駆動周波数Ｆによるところが大きい。すなわち、一般に、駆動周波数Ｆを低く設定した方が、ステッピングモータ４３の作動安定性が高くなり、脱調の発生が抑制されることとなる。また、ステッピングモータ４３の作動安定性は駆動周波数Ｆの他、これを駆動するバッテリ６０の電圧Ｖｂによっても異なるものとなる。すなわち、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが同じであっても、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低い場合には作動安定性が低くなり、脱調等も生じやすいものとなる。
【００２０】
ところで、バッテリ６０の電圧Ｖｂは、バッテリ６０の充放電の履歴や外気温度等に応じて異なるものとなるため、従来は、通常想定されるバッテリ６０の電圧Ｖｂの最低値であってもステッピングモータ４３の作動安定性が確保できる程度にその駆動周波数Ｆを十分に低く設定するようにしている。しかしながら、この場合には、ＥＧＲ弁４２の開閉速度をある程度犠牲にせざるを得ない。このため、内燃機関１０の減速運転時において、ＥＧＲ弁４２を閉弁してＥＧＲ量を制限しようとしても、ＥＧＲ弁４２の応答性が低いために、ＥＧＲ弁４２の閉弁を完了するまでに過大な排気が吸気通路２０に戻されることとなり、失火を招くこととなる。
【００２１】
そこで、本実施形態では、電子制御装置７０を通じて以下の制御を実行することにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生を抑制するようにしている。すなわち、電圧検出部７１を通じてバッテリ６０の電圧Ｖｂを検出し、駆動周波数設定部７２ａを通じて、内燃機関１０の減速運転時に、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを大きく設定するようにしている。ここで、図２に示すように、ステッピングモータ４３の脱調は、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときほど、またステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが高いときほど発生し易くなる。このため、駆動周波数設定部７２ａを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて連続的に設定するようにしている。
【００２２】
ところで、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆ、すなわちＥＧＲ弁４２の開閉速度を可変設定する一方で、例えばこうして可変設定されるＥＧＲ弁４２の開閉速度に拘わらずＥＧＲ弁４２の最大開度を一定に設定すると、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、ＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きいときに合わせてＥＧＲ弁４２の開度を大きく設定すると、ＥＧＲ弁４２の開閉速度が小さいときには大きいときに比べてＥＧＲ弁４２の閉弁が完了するまでに多くの時間を要することとなる。その結果、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の閉弁を完了するまでに過大な排気が吸気通路２０に戻されることとなり、失火を招くおそれがある。
【００２３】
そこで、本実施形態では、電子制御装置７０を通じて以下の制御を実行することにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制するようにしている。すなわち、駆動範囲設定部７２ｂを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さくなるようにステッピングモータ４３の駆動範囲を小さく設定するようにしている。
【００２４】
次に、図３及び図４を参照して、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定する処理について詳細に説明する。尚、図３は、ステッピングモータの駆動量ＳＴＥＰを設定するための処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置７０によって繰り返し実行される。また、図４は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬとステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰとの関係を規定したマップである。図４（ａ）に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低電圧側にあるときに適用される低電圧用マップ、図４（ｂ）に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが通常電圧であるときに適用される通常電圧用マップ、図４（ｃ）に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高電圧側にあるときに適用される高電圧用マップを示す。
【００２５】
この処理では、まず、そのときのバッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるときには（ステップＳ１１：「ＹＥＳ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低電圧側にあるものとして、次に、図４（ａ）に示す低電圧用マップを参照してステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定して（ステップＳ１２）、この一連の処理を終了する。なお、本実施形態では、機関負荷ＫＬとして、そのときの吸入空気量ＧＡと、そのときの機関回転速度ＮＥにおいて得られる吸入空気量の最大値である最大吸気量ＧＡｍａｘとの比「ＧＡ／ＧＡｍａｘ」を用いている。
【００２６】
一方、ステップＳ１１の判断処理において、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下でないときには（ステップＳ１１：「ＮＯ」）、次に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第２の所定電圧Ｖｔｈ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。そしてこの結果、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第２の所定電圧Ｖｔｈ２以下であるときには（ステップＳ１３：「ＹＥＳ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが通常電圧であるものとして、次に、図４（ｂ）に示す通常電圧用マップを参照してステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定して（ステップＳ１４）、この一連の処理を終了する。
【００２７】
他方、ステップＳ１３の判断処理において、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第２の所定電圧Ｖｔｈ２以下でないときには（ステップＳ１３：「ＮＯ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高電圧側にあるものとして、次に、図４（ｃ）に示す高電圧用マップを参照してステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定する（ステップＳ１５）。そして、この一連の処理を終了する。
【００２８】
ここで、図４に示すように、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰが「０」とされると、ＥＧＲ弁４２は全閉となる。また、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰが大きくなるほど、ＥＧＲ弁４２の開度は大きくなる。また、図４（ａ）〜図４（ｃ）に併せ示すように、バッテリ６０の電圧Ｖｂがいずれの場合であってもＥＧＲ弁４２の最小開度が全閉状態となるように、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰの最小値は「０」に設定されている。また、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどＥＧＲ弁４２の最大開度が大きくなるように、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰの最大値が設定されている。
【００２９】
次に、図５及び図６を参照して、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを設定する処理について詳細に説明する。尚、図５は、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを設定するための処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置７０によって繰り返し実行される。また、図６は、バッテリ６０の電圧Ｖｂとステッピングモータの駆動周波数Ｆとの関係を規定したマップである。
【００３０】
この処理では、まず、車速ＳＰＤとアクセル開度ＡＣＣＰとに基づいて減速信号が出力されているか否かを判断する（ステップＳ２１）。ここでは、例えば車速ＳＰＤが所定速度以上であり、且つアクセル開度ＡＣＣＰが「０」であるときに減速信号が出力されるようになっている。ここで、減速信号が出力されているときには（ステップＳ２１：「ＹＥＳ」）、次に、そのときのバッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。そしてその結果、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるときには（ステップＳ２２：「ＹＥＳ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低電圧側にあるものとして、次に、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを所定値Ｆ１に設定して（ステップＳ２３）、この一連の処理を一旦終了する。ここで、所定値Ｆ１は、通常想定されるバッテリ６０の電圧Ｖｂの最低値であってもステッピングモータ４３の作動安定性が確保できる程度に十分に低く設定される。
【００３１】
一方、ステップＳ２１の判断処理において、減速信号が出力されていないときには（ステップＳ２１：「ＮＯ」）、次に、ステップＳ２３の処理に移行して、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを上記所定値Ｆ１に設定して（ステップＳ２３）、この一連の処理を一旦終了する。
【００３２】
他方、ステップＳ２２の判断処理において、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下でないときには（ステップＳ２２：「ＮＯ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが通常電圧あるいは高電圧側にあるものとして、次に、図６に示すマップを参照してステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸを設定する（ステップＳ２４）。そして、この一連の処理を一旦終了する。ここで、図６に示すように、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸが高くなるように、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて駆動周波数ＦＸが連続的に設定される。ちなみに、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１であるときには、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆは所定値Ｆ２に設定されるが、この所定値Ｆ２は上記所定値Ｆ１よりも大きな値となっている。
【００３３】
以上説明した本実施形態にかかる内燃機関のＥＧＲ装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）バッテリ６０の電圧Ｖｂを検出する電圧検出部７１と、内燃機関１０の減速運転時に、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを大きく設定する駆動周波数設定部７２ａとを備えることとした。内燃機関１０の減速運転時に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくされる。このため、通常想定されるバッテリ６０の電圧の最低値に対応してステッピングモータ４３の駆動周波数を低く設定する従来のＥＧＲ装置に比べて、ＥＧＲ弁４２の応答性を高めることができる。これにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲガスを好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【００３４】
（２）駆動周波数設定部７２ａを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて連続的に設定することとした。これにより、脱調の発生を好適に抑制しつつＥＧＲ弁４２の応答性を高めることができるようになる。これにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲガスを一層好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生を一層抑制することができるようになる。
【００３５】
（３）駆動範囲設定部７２ｂを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さくなるようにステッピングモータ４３の駆動範囲を小さく設定することとした。これにより、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さく制限されるため、内燃機関１０の減速運転時において、ＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きく設定されることを抑制することができるようになる。従って、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【００３６】
なお、本発明にかかる内燃機関のＥＧＲ装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００３７】
・上記実施形態では、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定するためのマップを、低電圧用マップ、通常電圧用マップ、及び高電圧用マップの３つの中からバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて適宜選択するようにしている。しかし、本発明の駆動範囲設定手段はこれに限られるものではなく、他に例えば、こうしたマップを、低電圧用マップ及び高電圧用マップの２つの中からバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて適宜選択するようにしてもよい。また、こうしたマップを４つ以上設け、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて適宜選択するようにしてもよい。
【００３８】
・上記実施形態によるように、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さくなるようにステッピングモータ４３の駆動範囲を小さく設定することが、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制する上では望ましい。しかしながら、本発明は、このようにバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動範囲を可変設定するものに限られるものではない。すなわち、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数、すなわちＥＧＲ弁の開閉速度を可変設定しながらも、こうして可変設定されるＥＧＲ弁の開閉速度に拘わらずＥＧＲ弁の最大開度を一定に設定するようにしてもよい。こうした場合であっても、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生をある程度は抑制することができるようにはなる。
【００３９】
・上記実施形態では、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて連続的に設定するようにしているが、本発明の駆動周波数設定手段はこれに限られるものではない。他に例えば、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて段階的に設定するようにしてもよい。また、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときと低いときとでステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを切り替えるようにしてもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、バッテリ６０の電圧Ｖｂを検出する電圧検出部７１が電子制御装置７０に内蔵される構成について例示したが、本発明の電圧検出手段はこれに限られるものではなく、これを電子制御装置７０とは別体の電圧センサとして設けるようにしてもよい。
【００４１】
・上記実施形態では、駆動周波数設定手段を通じて、内燃機関１０の減速運転時に、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数を可変設定するようにしているが、これに加えて、内燃機関１０の加速運転時等においても、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数を可変設定するようにしてもよい。
【００４２】
・要するに、バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、内燃機関の減速運転時に、電圧検出手段により検出されるバッテリの電圧が高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータの駆動周波数を大きく設定する駆動周波数設定手段とを備えるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかる内燃機関のＥＧＲ装置の一実施形態について、内燃機関及びこれを制御する電子制御装置を中心とした概略構成を示す模式図。
【図２】バッテリの電圧及びステッピングモータの駆動周波数とステッピングモータの脱調の発生の有無との関係を示すグラフ。
【図３】同実施形態におけるステッピングモータの駆動量を設定するための処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態におけるステッピングモータの駆動量を設定するためのマップ。
【図５】同実施形態におけるステッピングモータの駆動周波数を設定するための処理手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態におけるステッピングモータの駆動周波数を設定するためのマップ。
【符号の説明】
【００４４】
１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…クランクシャフト、２０…吸気通路、２１…サージタンク、２２…スロットル弁、３０…排気通路、４０…ＥＧＲ装置、４１…ＥＧＲ通路、４２…ＥＧＲ弁、４３…ステッピングモータ、５１…アクセル開度センサ、５２…機関回転速度センサ、５３…車速センサ、５４…スロットル開度センサ、５５…吸入空気量センサ、６０…バッテリ、７０…電子制御装置、７１…電圧検出部、７２ａ…作動周波数設定部、７２ｂ…駆動範囲設定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路から吸気通路に排気を戻すためのＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁と、バッテリから供給される電力により駆動されてＥＧＲ弁の開度を変更するステッピングモータとを備える内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関のＥＧＲ装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含めて従来のＥＧＲ装置においては、ステッピングモータを駆動してＥＧＲ弁の開度を変更することにより排気通路からＥＧＲ通路を通じて吸気通路へ戻される排気（以下、「ＥＧＲガス」）の流量（以下、「ＥＧＲ量」）を調整するようにしている。これにより、排気中の窒素酸化物の低減が図られるようになっている。
【０００３】
また、ガソリンエンジンでは、部分負荷運転時においてＥＧＲ弁を開弁してＥＧＲ量を増大すると、これにともないスロットル弁を通じてシリンダ内に供給される酸素量が減少するようになる。そこで、ＥＧＲ量に拘わらずシリンダ内に供給される酸素量が所定量に維持されるように、ＥＧＲ弁の開度を大きくするときには、これに合わせてスロットル弁の開度を大きくするようにしている。これにより、ポンピングロスを低減することができ、燃費の向上が図られるようになる。
【０００４】
ここで、ステッピングモータの作動安定性は、その駆動周波数によるところが大きい。すなわち、一般に、駆動周波数を低く設定した方が、ステッピングモータの作動安定性が高くなり、脱調の発生が抑制されることとなる。また、ステッピングモータの作動安定性は駆動周波数の他、これを駆動するバッテリの電圧によっても異なるものとなる。すなわち、ステッピングモータの駆動周波数が同じであっても、バッテリの電圧が低い場合には作動安定性が低くなり、脱調等も生じやすいものとなる。
【特許文献１】特開２０００―６４９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バッテリの電圧は、バッテリの充放電の履歴や外気温度等に応じて異なるものとなるため、従来は、通常想定されるバッテリの電圧の最低値であってもステッピングモータの作動安定性が確保できる程度にその駆動周波数を十分に低く設定するようにしている。しかしながら、この場合には、ＥＧＲ弁の開閉速度をある程度犠牲にせざるを得ない。このため、内燃機関の減速運転時において、ＥＧＲ弁を閉弁してＥＧＲ量を制限しようとしても、ＥＧＲ弁の応答性が低いために、ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでに過大な排気が吸気通路に戻されることとなり、失火を招くこととなる。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の応答性に起因する失火の発生を抑制することのできる内燃機関の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】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路から吸気通路に排気を戻すためのＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁と、バッテリから供給される電力により駆動されて前記ＥＧＲ弁の開度を変更するステッピングモータとを備える内燃機関のＥＧＲ装置において、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、内燃機関の減速運転時に、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときには低いときに比べて前記ＥＧＲ弁の開閉速度が大きくなるように前記ステッピングモータの駆動周波数を大きく設定する駆動周波数設定手段とを備えることをその要旨としている。
【０００８】
上記構成によれば、内燃機関の減速運転時に、バッテリの電圧が高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁の開閉速度が大きくされる。このため、通常想定されるバッテリの電圧の最低値に対応してステッピングモータの駆動周波数を低く設定する従来のＥＧＲ装置に比べて、ＥＧＲ弁の応答性を高めることができる。これにより、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲガスを好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の応答性に起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【０００９】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、前記駆動周波数設定手段は、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときほど前記ステッピングモータの駆動周波数が高くなるようにこれをバッテリの電圧に応じて連続的にまたは段階的に設定することをその要旨としている。
【００１０】
ステッピングモータの脱調は、バッテリの電圧が低いときほど、またステッピングモータの駆動周波数が高いときほど発生し易くなる。上記構成によれば、バッテリの電圧に応じてこれが高いときほどステッピングモータの駆動周波数を高く設定するようにしているため、脱調の発生を好適に抑制しつつＥＧＲ弁の応答性を高めることができるようになる。これにより、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲガスを一層好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の応答性に起因する失火の発生を一層抑制することができるようになる。
【００１１】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が低いときには高いときに比べて前記ＥＧＲ弁の最大開度が小さくなるように前記ステッピングモータの駆動範囲を小さく設定する駆動範囲設定手段を備えることをその要旨としている。
【００１２】
請求項１または請求項２に記載の発明によるようにバッテリの電圧に応じてステッピングモータの駆動周波数、すなわちＥＧＲ弁の開閉速度を可変設定する一方で、例えばこうして可変設定されるＥＧＲ弁の開閉速度に拘わらずＥＧＲ弁の最大開度を一定に設定すると、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、ＥＧＲ弁の開閉速度が大きいときに合わせてＥＧＲ弁の開度を大きく設定すると、ＥＧＲ弁の開閉速度が小さいときには大きいときに比べてＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでに多くの時間を要することとなる。その結果、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでに過大な排気が吸気通路に戻されることとなり、失火を招くおそれがある。
【００１３】
この点上記構成によれば、バッテリの電圧が低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁の最大開度が小さく制限されるため、内燃機関の減速運転時において、ＥＧＲ弁の開度がＥＧＲ弁の開閉速度に対して過度に大きく設定されることを抑制することができるようになる。従って、内燃機関の減速運転時においてＥＧＲ弁の開度がＥＧＲ弁の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図６を参照して、本発明にかかる内燃機関のＥＧＲ装置を車載内燃機関（以下、「内燃機関１０」）のＥＧＲ装置４０として具体化した一実施形態について詳細に説明する。なお内燃機関１０は、筒内直接噴射式のものである。
【００１５】
図１に、内燃機関１０及び内燃機関１０を制御する電子制御装置７０の概略構成を示す。
内燃機関１０の燃焼室１１には、吸気通路２０が接続されており、燃焼に供せられる空気は吸気通路２０を通じて燃焼室１１に供給される。また、吸気通路２０の途中にはサージタンク２１が設けられており、サージタンク２１の上流側にはスロットル弁２２が設けられている。そして、スロットル弁２２の開度を変更すると、これに応じて、吸気通路２０を通じて燃焼室１１に供給される空気量が調節されるようになっている。
【００１６】
また、燃焼室１１には、排気通路３０が接続されており、燃焼室１１にて燃焼した後の排気は排気通路３０を通じて外部に排出される。
また、内燃機関１０には、燃焼室１１から排気通路３０に排出された排気の一部を吸気通路２０に戻すためのＥＧＲ装置４０が設けられている。ＥＧＲ装置４０は、サージタンク２１と排気通路３０とを連通するＥＧＲ通路４１、ＥＧＲ通路４１に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２、及びＥＧＲ弁４２を開閉駆動するためのステッピングモータ４３を備えている。そして、ステッピングモータ４３の駆動を通じてＥＧＲ弁４２の開度を変更すると、これに応じて、ＥＧＲ通路４１を通じてサージタンク２１に戻される排気（以下、「ＥＧＲガス」）の流量（以下、「ＥＧＲ量」）が調節される。
【００１７】
また、内燃機関１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、アクセルペダルの踏み込み量（以下、「アクセル開度ＡＣＣＰ」）を検出するアクセル開度センサ５１、内燃機関１０のクランクシャフト１２の回転から機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ５２、及び車両の走行速度（以下、「車速ＳＰＤ」）を検出する車速センサ５３が設けられている。また、スロットル弁２２の開度（以下、「スロットル開度ＴＡ」）を検出するスロットル開度センサ５４が設けられている。また、スロットル弁２２の上流側には、吸入空気の量（以下、「吸入空気量ＧＡ」）を検出する吸入空気量センサ５５が設けられている。なお、これらセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられている。これら各センサ５１〜５５の検出信号は、内燃機関１０の各種制御を実行する電子制御装置７０に入力される。
【００１８】
車両には、ステッピングモータ４３や電子制御装置７０等の各種装置に対して電力を供給するためのバッテリ６０が搭載されている。
電子制御装置７０は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えている。そして、上記各センサ５１〜５５をはじめとする各種センサの出力値により把握される内燃機関１０の運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、機関運転状態に基づいて目標ＥＧＲ開度を算出し、目標ＥＧＲ開度に応じてステッピングモータ４３を駆動するＥＧＲ制御を実行する。
【００１９】
ここで、ステッピングモータ４３の作動安定性は、その駆動周波数Ｆによるところが大きい。すなわち、一般に、駆動周波数Ｆを低く設定した方が、ステッピングモータ４３の作動安定性が高くなり、脱調の発生が抑制されることとなる。また、ステッピングモータ４３の作動安定性は駆動周波数Ｆの他、これを駆動するバッテリ６０の電圧Ｖｂによっても異なるものとなる。すなわち、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが同じであっても、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低い場合には作動安定性が低くなり、脱調等も生じやすいものとなる。
【００２０】
ところで、バッテリ６０の電圧Ｖｂは、バッテリ６０の充放電の履歴や外気温度等に応じて異なるものとなるため、従来は、通常想定されるバッテリ６０の電圧Ｖｂの最低値であってもステッピングモータ４３の作動安定性が確保できる程度にその駆動周波数Ｆを十分に低く設定するようにしている。しかしながら、この場合には、ＥＧＲ弁４２の開閉速度をある程度犠牲にせざるを得ない。このため、内燃機関１０の減速運転時において、ＥＧＲ弁４２を閉弁してＥＧＲ量を制限しようとしても、ＥＧＲ弁４２の応答性が低いために、ＥＧＲ弁４２の閉弁を完了するまでに過大な排気が吸気通路２０に戻されることとなり、失火を招くこととなる。
【００２１】
そこで、本実施形態では、電子制御装置７０を通じて以下の制御を実行することにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生を抑制するようにしている。すなわち、電圧検出部７１を通じてバッテリ６０の電圧Ｖｂを検出し、駆動周波数設定部７２ａを通じて、内燃機関１０の減速運転時に、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを大きく設定するようにしている。ここで、図２に示すように、ステッピングモータ４３の脱調は、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときほど、またステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが高いときほど発生し易くなる。このため、駆動周波数設定部７２ａを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて連続的に設定するようにしている。
【００２２】
ところで、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆ、すなわちＥＧＲ弁４２の開閉速度を可変設定する一方で、例えばこうして可変設定されるＥＧＲ弁４２の開閉速度に拘わらずＥＧＲ弁４２の最大開度を一定に設定すると、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、ＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きいときに合わせてＥＧＲ弁４２の開度を大きく設定すると、ＥＧＲ弁４２の開閉速度が小さいときには大きいときに比べてＥＧＲ弁４２の閉弁が完了するまでに多くの時間を要することとなる。その結果、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の閉弁を完了するまでに過大な排気が吸気通路２０に戻されることとなり、失火を招くおそれがある。
【００２３】
そこで、本実施形態では、電子制御装置７０を通じて以下の制御を実行することにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制するようにしている。すなわち、駆動範囲設定部７２ｂを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さくなるようにステッピングモータ４３の駆動範囲を小さく設定するようにしている。
【００２４】
次に、図３及び図４を参照して、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定する処理について詳細に説明する。尚、図３は、ステッピングモータの駆動量ＳＴＥＰを設定するための処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置７０によって繰り返し実行される。また、図４は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬとステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰとの関係を規定したマップである。図４（ａ）に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低電圧側にあるときに適用される低電圧用マップ、図４（ｂ）に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが通常電圧であるときに適用される通常電圧用マップ、図４（ｃ）に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高電圧側にあるときに適用される高電圧用マップを示す。
【００２５】
この処理では、まず、そのときのバッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるときには（ステップＳ１１：「ＹＥＳ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低電圧側にあるものとして、次に、図４（ａ）に示す低電圧用マップを参照してステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定して（ステップＳ１２）、この一連の処理を終了する。なお、本実施形態では、機関負荷ＫＬとして、そのときの吸入空気量ＧＡと、そのときの機関回転速度ＮＥにおいて得られる吸入空気量の最大値である最大吸気量ＧＡｍａｘとの比「ＧＡ／ＧＡｍａｘ」を用いている。
【００２６】
一方、ステップＳ１１の判断処理において、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下でないときには（ステップＳ１１：「ＮＯ」）、次に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第２の所定電圧Ｖｔｈ２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。そしてこの結果、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第２の所定電圧Ｖｔｈ２以下であるときには（ステップＳ１３：「ＹＥＳ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが通常電圧であるものとして、次に、図４（ｂ）に示す通常電圧用マップを参照してステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定して（ステップＳ１４）、この一連の処理を終了する。
【００２７】
他方、ステップＳ１３の判断処理において、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第２の所定電圧Ｖｔｈ２以下でないときには（ステップＳ１３：「ＮＯ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高電圧側にあるものとして、次に、図４（ｃ）に示す高電圧用マップを参照してステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定する（ステップＳ１５）。そして、この一連の処理を終了する。
【００２８】
ここで、図４に示すように、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰが「０」とされると、ＥＧＲ弁４２は全閉となる。また、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰが大きくなるほど、ＥＧＲ弁４２の開度は大きくなる。また、図４（ａ）〜図４（ｃ）に併せ示すように、バッテリ６０の電圧Ｖｂがいずれの場合であってもＥＧＲ弁４２の最小開度が全閉状態となるように、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰの最小値は「０」に設定されている。また、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどＥＧＲ弁４２の最大開度が大きくなるように、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰの最大値が設定されている。
【００２９】
次に、図５及び図６を参照して、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを設定する処理について詳細に説明する。尚、図５は、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを設定するための処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置７０によって繰り返し実行される。また、図６は、バッテリ６０の電圧Ｖｂとステッピングモータの駆動周波数Ｆとの関係を規定したマップである。
【００３０】
この処理では、まず、車速ＳＰＤとアクセル開度ＡＣＣＰとに基づいて減速信号が出力されているか否かを判断する（ステップＳ２１）。ここでは、例えば車速ＳＰＤが所定速度以上であり、且つアクセル開度ＡＣＣＰが「０」であるときに減速信号が出力されるようになっている。ここで、減速信号が出力されているときには（ステップＳ２１：「ＹＥＳ」）、次に、そのときのバッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。そしてその結果、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下であるときには（ステップＳ２２：「ＹＥＳ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低電圧側にあるものとして、次に、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを所定値Ｆ１に設定して（ステップＳ２３）、この一連の処理を一旦終了する。ここで、所定値Ｆ１は、通常想定されるバッテリ６０の電圧Ｖｂの最低値であってもステッピングモータ４３の作動安定性が確保できる程度に十分に低く設定される。
【００３１】
一方、ステップＳ２１の判断処理において、減速信号が出力されていないときには（ステップＳ２１：「ＮＯ」）、次に、ステップＳ２３の処理に移行して、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを上記所定値Ｆ１に設定して（ステップＳ２３）、この一連の処理を一旦終了する。
【００３２】
他方、ステップＳ２２の判断処理において、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１以下でないときには（ステップＳ２２：「ＮＯ」）、バッテリ６０の電圧Ｖｂが通常電圧あるいは高電圧側にあるものとして、次に、図６に示すマップを参照してステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸを設定する（ステップＳ２４）。そして、この一連の処理を一旦終了する。ここで、図６に示すように、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸが高くなるように、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて駆動周波数ＦＸが連続的に設定される。ちなみに、バッテリ６０の電圧Ｖｂが第１の所定電圧Ｖｔｈ１であるときには、ステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆは所定値Ｆ２に設定されるが、この所定値Ｆ２は上記所定値Ｆ１よりも大きな値となっている。
【００３３】
以上説明した本実施形態にかかる内燃機関のＥＧＲ装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）バッテリ６０の電圧Ｖｂを検出する電圧検出部７１と、内燃機関１０の減速運転時に、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを大きく設定する駆動周波数設定部７２ａとを備えることとした。内燃機関１０の減速運転時に、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁４２の開閉速度が大きくされる。このため、通常想定されるバッテリ６０の電圧の最低値に対応してステッピングモータ４３の駆動周波数を低く設定する従来のＥＧＲ装置に比べて、ＥＧＲ弁４２の応答性を高めることができる。これにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲガスを好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【００３４】
（２）駆動周波数設定部７２ａを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて連続的に設定することとした。これにより、脱調の発生を好適に抑制しつつＥＧＲ弁４２の応答性を高めることができるようになる。これにより、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲガスを一層好適に制限することができるようになる。従って、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生を一層抑制することができるようになる。
【００３５】
（３）駆動範囲設定部７２ｂを通じて、電圧検出部７１により検出されるバッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さくなるようにステッピングモータ４３の駆動範囲を小さく設定することとした。これにより、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さく制限されるため、内燃機関１０の減速運転時において、ＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きく設定されることを抑制することができるようになる。従って、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制することができるようになる。
【００３６】
なお、本発明にかかる内燃機関のＥＧＲ装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００３７】
・上記実施形態では、ステッピングモータ４３の駆動量ＳＴＥＰを設定するためのマップを、低電圧用マップ、通常電圧用マップ、及び高電圧用マップの３つの中からバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて適宜選択するようにしている。しかし、本発明の駆動範囲設定手段はこれに限られるものではなく、他に例えば、こうしたマップを、低電圧用マップ及び高電圧用マップの２つの中からバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて適宜選択するようにしてもよい。また、こうしたマップを４つ以上設け、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて適宜選択するようにしてもよい。
【００３８】
・上記実施形態によるように、バッテリ６０の電圧Ｖｂが低いときには高いときに比べてＥＧＲ弁４２の最大開度が小さくなるようにステッピングモータ４３の駆動範囲を小さく設定することが、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の開度がＥＧＲ弁４２の開閉速度に対して過度に大きくなることに起因する失火の発生を抑制する上では望ましい。しかしながら、本発明は、このようにバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動範囲を可変設定するものに限られるものではない。すなわち、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数、すなわちＥＧＲ弁の開閉速度を可変設定しながらも、こうして可変設定されるＥＧＲ弁の開閉速度に拘わらずＥＧＲ弁の最大開度を一定に設定するようにしてもよい。こうした場合であっても、内燃機関１０の減速運転時においてＥＧＲ弁４２の応答性に起因する失火の発生をある程度は抑制することができるようにはなる。
【００３９】
・上記実施形態では、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数ＦＸが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて連続的に設定するようにしているが、本発明の駆動周波数設定手段はこれに限られるものではない。他に例えば、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときほどステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆが高くなるようにこれをバッテリ６０の電圧Ｖｂに応じて段階的に設定するようにしてもよい。また、バッテリ６０の電圧Ｖｂが高いときと低いときとでステッピングモータ４３の駆動周波数Ｆを切り替えるようにしてもよい。
【００４０】
・上記実施形態では、バッテリ６０の電圧Ｖｂを検出する電圧検出部７１が電子制御装置７０に内蔵される構成について例示したが、本発明の電圧検出手段はこれに限られるものではなく、これを電子制御装置７０とは別体の電圧センサとして設けるようにしてもよい。
【００４１】
・上記実施形態では、駆動周波数設定手段を通じて、内燃機関１０の減速運転時に、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数を可変設定するようにしているが、これに加えて、内燃機関１０の加速運転時等においても、バッテリ６０の電圧Ｖｂに応じてステッピングモータ４３の駆動周波数を可変設定するようにしてもよい。
【００４２】
・要するに、バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、内燃機関の減速運転時に、電圧検出手段により検出されるバッテリの電圧が高いときには低いときに比べてＥＧＲ弁の開閉速度が大きくなるようにステッピングモータの駆動周波数を大きく設定する駆動周波数設定手段とを備えるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明にかかる内燃機関のＥＧＲ装置の一実施形態について、内燃機関及びこれを制御する電子制御装置を中心とした概略構成を示す模式図。
【図２】バッテリの電圧及びステッピングモータの駆動周波数とステッピングモータの脱調の発生の有無との関係を示すグラフ。
【図３】同実施形態におけるステッピングモータの駆動量を設定するための処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態におけるステッピングモータの駆動量を設定するためのマップ。
【図５】同実施形態におけるステッピングモータの駆動周波数を設定するための処理手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態におけるステッピングモータの駆動周波数を設定するためのマップ。
【符号の説明】
【００４４】
１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…クランクシャフト、２０…吸気通路、２１…サージタンク、２２…スロットル弁、３０…排気通路、４０…ＥＧＲ装置、４１…ＥＧＲ通路、４２…ＥＧＲ弁、４３…ステッピングモータ、５１…アクセル開度センサ、５２…機関回転速度センサ、５３…車速センサ、５４…スロットル開度センサ、５５…吸入空気量センサ、６０…バッテリ、７０…電子制御装置、７１…電圧検出部、７２ａ…作動周波数設定部、７２ｂ…駆動範囲設定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から吸気通路に排気を戻すためのＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁と、バッテリから供給される電力により駆動されて前記ＥＧＲ弁の開度を変更するステッピングモータとを備える内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
内燃機関の減速運転時に、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときには低いときに比べて前記ＥＧＲ弁の開閉速度が大きくなるように前記ステッピングモータの駆動周波数を大きく設定する駆動周波数設定手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記駆動周波数設定手段は、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときほど前記ステッピングモータの駆動周波数が高くなるようにこれをバッテリの電圧に応じて連続的にまたは段階的に設定する
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が低いときには高いときに比べて前記ＥＧＲ弁の最大開度が小さくなるように前記ステッピングモータの駆動範囲を小さく設定する駆動範囲設定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路から吸気通路に排気を戻すためのＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられて排気流通面積を可変とするＥＧＲ弁と、バッテリから供給される電力により駆動されて前記ＥＧＲ弁の開度を変更するステッピングモータとを備える内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
内燃機関の減速運転時に、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときには低いときに比べて前記ＥＧＲ弁の開閉速度が大きくなるように前記ステッピングモータの駆動周波数を大きく設定する駆動周波数設定手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記駆動周波数設定手段は、前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が高いときほど前記ステッピングモータの駆動周波数が高くなるようにこれをバッテリの電圧に応じて連続的にまたは段階的に設定する
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置において、
前記電圧検出手段により検出される前記バッテリの電圧が低いときには高いときに比べて前記ＥＧＲ弁の最大開度が小さくなるように前記ステッピングモータの駆動範囲を小さく設定する駆動範囲設定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２７５５２３（Ｐ２００９−２７５５２３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２４７６４（Ｐ２００８−１２４７６４）
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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