JP7777508B2 - Engine EGR system - Google Patents
Engine EGR systemInfo
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- JP7777508B2 JP7777508B2 JP2022134107A JP2022134107A JP7777508B2 JP 7777508 B2 JP7777508 B2 JP 7777508B2 JP 2022134107 A JP2022134107 A JP 2022134107A JP 2022134107 A JP2022134107 A JP 2022134107A JP 7777508 B2 JP7777508 B2 JP 7777508B2
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Description
この明細書に開示される技術は、エンジンに設けられ、弁体が弁座のシート部から直角方向に移動する形式のポペット弁構造のEGR弁を備えたEGRシステムに関する。 The technology disclosed in this specification relates to an EGR system that is installed in an engine and has an EGR valve with a poppet valve structure in which the valve body moves perpendicularly from the seat portion of the valve seat.
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献1に記載される「EGR弁」が知られている。このEGR弁は、流路を有するハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座に対して着座可能に設けられた弁体と、弁体が設けられた弁軸と、弁軸は一端部と他端部を含み、その一端部に弁体が固定され、他端部に雄ねじが設けられることと、弁軸をその軸線方向へ往復動させるためのステップモータと、ステップモータは、雄ねじに螺合される雌ねじを有するロータを含むことと、流路は、弁座を境としてロータに近い側と遠い側に分かれ、近い側の流路にて弁体が弁座に着座可能に配置されることとを備え、いわゆる内開式の二方ポペット弁の構造が開示されている。このEGR弁において、雄ねじは、弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる雄ねじ山を有し、雄ねじ山は、弁座の方へ向いた第1雄ねじ山面と、その第1雄ねじ山面の反対側に位置する第2雄ねじ山面を含み、雌ねじは、弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる雌ねじ山を有し、雌ねじ山は、弁座の方へ向いた第1雌ねじ山面と、その第1雌ねじ山面の反対側に位置する第2雌ねじ山面を含む。また、雄ねじと雌ねじとの間には、弁軸の軸線方向において所定のバックラッシが設けられ、弁体を弁軸と共に弁座から遠ざかる方向、すなわち開弁する方向へ付勢するための弁体スプリングが設けられる。 An example of this type of technology is the "EGR valve" described in Patent Document 1 below. This EGR valve comprises a housing having a flow passage, a valve seat provided in the flow passage, a valve element capable of seating on the valve seat, a valve stem provided with the valve element, the valve stem having one end and the other end, the valve element fixed to one end and a male thread provided to the other end, a step motor for reciprocating the valve stem in its axial direction, the step motor including a rotor having a female thread that is threaded onto the male thread, the flow passage being divided into a near side and a far side of the rotor by the valve seat, and the valve element being positioned in the near side of the flow passage so that it can seat on the valve seat, disclosing the structure of a so-called inward-opening two-way poppet valve. In this EGR valve, the male screw has a male thread that continues helically in the axial direction of the valve stem and includes a first male thread surface facing the valve seat and a second male thread surface located opposite the first male thread surface, and the female screw has a female thread that continues helically in the axial direction of the valve stem and includes a first female thread surface facing the valve seat and a second female thread surface located opposite the first female thread surface. A predetermined backlash is provided between the male and female threads in the axial direction of the valve stem, and a valve element spring is provided to urge the valve element together with the valve stem in a direction away from the valve seat, i.e., in the direction to open the valve.
ところで、特許文献1に記載のEGR弁では、全閉時に、弁体スプリングの付勢力に抗して、ステップモータにより弁軸をストローク運動させて弁体を弁座に突き当てる全閉突き当て制御を行うことがある。このとき、ステップモータでは、脱調が発生するおそれがある。ステップモータで脱調が発生すると、弁体を全閉突き当て制御しても弁体が弁座から微小に離れて開弁してしまい、その隙間でEGRガスに漏れが生じるおそれがある。 In the EGR valve described in Patent Document 1, when fully closed, a full-close abutment control is performed in which a step motor strokes the valve stem against the biasing force of the valve spring to abut the valve disc against the valve seat. In this case, there is a risk of the step motor losing synchronization. If the step motor loses synchronization, the valve disc may open slightly away from the valve seat, even when fully closed and abutted, which could result in EGR gas leakage.
この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、EGR弁の全閉突き当て制御時に突き当ての反発力によるステップモータの脱調量を抑制し、弁体の微小開弁を抑制することを可能としたエンジンのEGRシステムを提供することにある。 This disclosed technology was developed in light of the above circumstances, and its purpose is to provide an engine EGR system that suppresses step-out of the step motor caused by the repulsive force of the abutment during full-close abutment control of the EGR valve, thereby making it possible to suppress minute opening of the valve body.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の技術は、エンジンのEGR通路に設けられるEGR弁を、エンジンの運転状態に応じて制御手段により制御するように構成したエンジンのEGRシステムであって、EGR弁は、流路を有するハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座に対して着座可能に設けられた弁体と、弁体が設けられた弁軸と、弁軸は一端部と他端部を含み、一端部に弁体が固定され、他端部に被動ねじが設けられることと、弁軸をその軸線方向へ往復動させるためのステップモータと、ステップモータは、被動ねじに螺合される駆動ねじを有するロータを含むことと、流路は、弁座を境としてロータに近い側と遠い側に分かれ、近い側の流路にて弁体が弁座に着座可能に配置されることと、被動ねじは、弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる被動ねじ山を有し、被動ねじ山は、弁座の方へ向いた第1被動ねじ山面と、その第1被動ねじ山面の反対側に位置する第2被動ねじ山面を含むことと、駆動ねじは、弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる駆動ねじ山を有し、駆動ねじ山は、弁座の方へ向いた第1駆動ねじ山面と、その第1駆動ねじ山面の反対側に位置する第2駆動ねじ山面を含むことと、被動ねじと駆動ねじとの間には、弁軸の軸線方向において所定のバックラッシが設けられることと、弁体を弁軸と共に弁座から遠ざかる方向へ付勢するための弁体スプリングとを備え、制御手段は、弁体の全閉時に、弁体スプリングの付勢力に抗して、ステップモータにより弁軸をストローク運動させて弁体を弁座に突き当てる全閉突き当て制御を実行するように構成したエンジンのEGRシステムにおいて、制御手段は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータを通常の駆動周波数で駆動させて弁体が弁座に突き当たる全閉付近まで閉弁させた後、通常の駆動周波数よりも低い駆動周波数でステップモータを駆動させて弁体を閉弁して弁体を弁座に突き当てて、弁座は、弁体に当接可能なシート部を有し、弁座及び弁体の少なくとも一方には、弁体の全閉時に、弁体がシート部に接する以外の領域で、弁体と弁座との間の隙間を密閉するシール部材が設けられていて、制御手段は、全閉突き当て制御を実行した後に、弁体が微小開度で開弁するようにステップモータを駆動させる微小開度開弁制御を実行することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the technology described in claim 1 is an engine EGR system configured to control an EGR valve provided in an EGR passage of the engine by a control means in accordance with an operating state of the engine, the EGR valve comprising: a housing having a flow path; a valve seat provided in the flow path; a valve element provided so as to be able to seat on the valve seat; a valve stem provided with the valve element; the valve stem having one end and the other end, the valve element being fixed to the one end and a driven screw being provided to the other end; a step motor for reciprocating the valve stem in its axial direction; the flow path is divided into a side closer to the rotor and a side farther from the rotor by the valve seat, and the valve element is arranged in the flow path on the near side so as to be able to seat on the valve seat; the driven thread has a driven thread continuing helically in the axial direction of the valve stem, the driven thread including a first driven thread surface facing towards the valve seat and a second driven thread surface located on the opposite side of the first driven thread surface; the drive screw has a drive thread continuing helically in the axial direction of the valve stem, the drive thread having a first drive thread surface facing towards the valve seat and a second driven thread surface located on the opposite side of the first drive thread surface a valve element spring for urging the valve element together with the valve stem in a direction away from the valve seat, and wherein, when the valve element is fully closed, the control means performs a full-closed contact control in which the valve element is brought into contact with the valve seat by stroking the valve stem with the step motor against the urging force of the valve element spring; and The purpose of this invention is to move the step motor to close the valve to a position close to the fully closed position where the valve disc abuts against the valve seat, and then drive the step motor at a drive frequency lower than the normal drive frequency to close the valve disc and abut the valve disc against the valve seat, the valve seat having a seat portion that can abut against the valve disc, and at least one of the valve seat and the valve disc is provided with a sealing member that seals the gap between the valve disc and the valve seat in an area other than where the valve disc abuts the seat portion when the valve disc is fully closed, and after performing the fully closed abutment control, the control means performs a small opening valve opening control that drives the step motor so that the valve disc opens at a small opening .
上記技術の構成によれば、制御手段は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータを通常の駆動周波数で駆動させて弁体が弁座に突き当たる全閉付近まで閉弁させた後、通常の駆動周波数よりも低い駆動周波数でステップモータを駆動させて弁体を閉弁して弁体を弁座に突き当てる。従って、弁体が弁座に突き当たるときは、ステップモータが低い駆動周波数で駆動され、通常の駆動周波数で駆動されるときよりも弁体が緩やかに弁座に突き当たるので、その突き当て時に弁体が弁体スプリングから受ける反発力が弱まる。また、全閉突き当て制御時に、ステップモータの脱調により弁体がシート部に接する以外の領域に位置し、弁体と弁座との間に隙間が生じても、その隙間がシール部材により密閉される。更に、全閉突き当て制御を実行した後は、微小開度開弁制御により確実に弁体が微小開度で開弁するので、弁体と弁座との間に隙間が確保される。 According to the configuration of the above technology, when executing the fully closed butting control, the control means drives the step motor at a normal drive frequency to close the valve to a position close to the fully closed position where the valve disc abuts against the valve seat, and then drives the step motor at a drive frequency lower than the normal drive frequency to close the valve disc and abut the valve disc against the valve seat. Therefore, when the valve disc abuts against the valve seat, the step motor is driven at a low drive frequency, which causes the valve disc to abut against the valve seat more gently than when driven at a normal drive frequency, thereby weakening the repulsive force the valve receives from the valve disc spring during the abutment. Furthermore, even if the step motor loses synchronization during the fully closed butting control, causing the valve disc to be positioned in a region other than the seat portion, creating a gap between the valve disc and the valve seat, the gap is sealed by the seal member. Furthermore, after executing the fully closed butting control, the valve disc is reliably opened at a small opening by the small opening valve control, ensuring a gap between the valve disc and the valve seat.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の技術は、エンジンのEGR通路に設けられるEGR弁を、エンジンの運転状態に応じて制御手段により制御するように構成したエンジンのEGRシステムであって、EGR弁は、流路を有するハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座に対して着座可能に設けられた弁体と、弁体が設けられた弁軸と、弁軸は一端部と他端部を含み、一端部に弁体が固定され、他端部に被動ねじが設けられることと、弁軸をその軸線方向へ往復動させるためのステップモータと、ステップモータは、被動ねじに螺合される駆動ねじを有するロータを含むことと、流路は、弁座を境としてロータに近い側と遠い側に分かれ、近い側の流路にて弁体が弁座に着座可能に配置されることと、被動ねじは、弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる被動ねじ山を有し、被動ねじ山は、弁座の方へ向いた第1被動ねじ山面と、その第1被動ねじ山面の反対側に位置する第2被動ねじ山面を含むことと、駆動ねじは、弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる駆動ねじ山を有し、駆動ねじ山は、弁座の方へ向いた第1駆動ねじ山面と、その第1駆動ねじ山面の反対側に位置する第2駆動ねじ山面を含むことと、被動ねじと駆動ねじとの間には、弁軸の軸線方向において所定のバックラッシが設けられることと、弁体を弁軸と共に弁座から遠ざかる方向へ付勢するための弁体スプリングとを備え、制御手段は、弁体の全閉時に、弁体スプリングの付勢力に抗して、ステップモータにより弁軸をストローク運動させて弁体を弁座に突き当てる全閉突き当て制御を実行するように構成したエンジンのEGRシステムにおいて、制御手段は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータを通常の駆動周波数で駆動させて弁体が弁座に突き当たる全閉まで閉弁させた後、通常の駆動周波数よりも低い駆動周波数で更に全閉突き当て制御を継続させて弁体を弁座に突き当てて、弁座は、弁体に当接可能なシート部を有し、弁座及び弁体の少なくとも一方には、弁体の全閉時に、弁体がシート部に接する以外の領域で、弁体と弁座との間の隙間を密閉するシール部材が設けられていて、制御手段は、全閉突き当て制御を実行した後に、弁体が微小開度で開弁するようにステップモータを駆動させる微小開度開弁制御を実行することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the technology described in claim 2 is an engine EGR system configured to control an EGR valve provided in an EGR passage of the engine by a control means in accordance with the operating state of the engine, the EGR valve comprising: a housing having a flow path; a valve seat provided in the flow path; a valve element provided so as to be able to seat on the valve seat; a valve stem provided with the valve element; the valve stem having one end and the other end, the valve element being fixed to the one end and a driven screw being provided to the other end; a step motor for reciprocating the valve stem in its axial direction; the flow path is divided into a side closer to the rotor and a side farther from the rotor by the valve seat, and the valve element is arranged in the flow path on the near side so as to be able to seat on the valve seat; the driven thread has a driven thread continuing helically in the axial direction of the valve stem, the driven thread including a first driven thread surface facing towards the valve seat and a second driven thread surface located opposite to the first driven thread surface; the drive screw has a drive thread continuing helically in the axial direction of the valve stem, the drive thread having a first drive thread surface facing towards the valve seat and a second driven thread surface located opposite to the first drive thread surface In an EGR system for an engine configured to include a second drive screw thread surface located on the opposite side, a predetermined backlash being provided between the driven screw and the drive screw in the axial direction of the valve stem, and a valve element spring for urging the valve element together with the valve stem in a direction away from the valve seat, the control means performing a full-closed abutment control in which, when the valve element is fully closed, the valve stem is caused to stroke by a step motor against the urging force of the valve element spring to abut the valve element against the valve seat, the control means, when performing the full-closed abutment control, drives the step motor at a normal drive frequency. The valve is driven at a frequency of 1/2 wave number to close the valve until it is fully closed and the valve disc abuts against the valve seat , and then the fully closed abutment control is continued at a drive frequency lower than the normal drive frequency to abut the valve disc against the valve seat, the valve seat has a seat portion that can abut against the valve disc, and at least one of the valve seat and the valve disc is provided with a sealing member that seals the gap between the valve disc and the valve seat in an area other than where the valve disc abuts the seat portion when the valve disc is fully closed, and the control means, after executing the fully closed abutment control, executes a small opening valve opening control that drives the step motor so that the valve disc opens at a small opening .
上記技術の構成によれば、制御手段は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータを通常の駆動周波数で駆動させて弁体が弁座に突き当たる全閉まで閉弁させた後、通常の駆動周波数よりも低い駆動周波数で更に全閉突き当て制御を継続させて弁体を弁座に突き当てる。従って、全閉突き当て制御において、一度、通常駆動周波数でステップモータを駆動させてEGR弁が閉弁し、弁体が弁座に突き当たるときに弁体が弁体スプリングの反発力を受けて脱調するが、その後、再び低駆動周波数でステップモータを駆動させてEGR弁が閉弁し、再び弁体が弁座に突き当たるときは、その突き当て時の弁体スプリングの反発力が弱まる。また、全閉突き当て制御時に、ステップモータの脱調により弁体がシート部に接する以外の領域に位置し、弁体と弁座との間に隙間が生じても、その隙間がシール部材により密閉される。更に、全閉突き当て制御を実行した後は、微小開度開弁制御により確実に弁体が微小開度で開弁するので、弁体と弁座との間に隙間が確保される。 According to the configuration of the above technology, when executing the fully closed butting control, the control means drives the step motor at a normal drive frequency to close the valve until the valve disc abuts against the valve seat, and then continues the fully closed butting control at a drive frequency lower than the normal drive frequency to abut the valve disc against the valve seat. Therefore, during the fully closed butting control, the step motor is driven at the normal drive frequency to close the EGR valve, and when the valve disc abuts against the valve seat, the valve disc is subjected to the repulsive force of the valve disc spring, causing it to step out. However, when the step motor is subsequently driven again at the low drive frequency to close the EGR valve and the valve disc abuts against the valve seat again, the repulsive force of the valve disc spring at the time of the abutment weakens. Furthermore, even if the step motor steps out of step during the fully closed butting control, causing the valve disc to be positioned in a region other than the seat portion, creating a gap between the valve disc and the valve seat, the gap is sealed by a seal member. Furthermore, after executing the fully closed butting control, the valve disc is reliably opened by a small opening degree using the small opening degree valve opening control, ensuring a gap between the valve disc and the valve seat.
上記目的を達成するために、請求項3に記載の技術は、請求項1又は2に記載の技術において、ステップモータの非駆動時に、弁体が弁体スプリングの付勢力により所定の開度開弁するように構成したことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the technology described in claim 3 is the technology described in claim 1 or 2, in which the valve body is configured to open to a predetermined degree by the biasing force of the valve body spring when the step motor is not driven.
上記技術の構成によれば、請求項1又は2に記載の技術の作用に加え、ステップモータの非駆動時に、弁体が弁体スプリングの付勢力により所定の開度開弁するので、低温環境下でエンジンが停止しても、弁体と弁座との間に水が留まることがない。 With the configuration of the above technology, in addition to the effects of the technology described in claims 1 and 2, when the step motor is not driven, the valve disc opens to a predetermined degree due to the biasing force of the valve disc spring, so water does not remain between the valve disc and the valve seat even when the engine is stopped in a low-temperature environment.
上記目的を達成するために、請求項4に記載の技術は、請求項3に記載の技術において、制御手段は、エンジンの始動が要求された後、全閉突き当て制御を実行してからエンジンを始動させることを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the technology described in claim 4 is the technology described in claim 3 , in which the control means executes full-closed butting control after a request to start the engine is received, and then starts the engine.
上記技術の構成によれば、請求項3に記載の技術の作用に加え、制御手段は、エンジンの始動が要求された後、全閉突き当て制御を実行してからエンジンを始動させる。従って、エンジンの始動時には、弁体が微小開弁のない全閉状態となる。 According to the configuration of the above technology, in addition to the function of the technology of claim 3 , after a request to start the engine is made, the control means executes the fully closed butting control and then starts the engine. Therefore, when the engine is started, the valve body is in a fully closed state without a slight valve opening.
上記目的を達成するために、請求項5に記載の技術は、請求項3に記載の技術において、制御手段は、エンジンの停止が要求された後、全閉突き当て制御を所定時間実行することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the technology described in claim 5 is the technology described in claim 3 , in which the control means executes full-closed butting control for a predetermined time after a request to stop the engine is made.
上記技術の構成によれば、請求項3に記載の技術の作用に加え、制御手段は、エンジンの停止が要求された後、全閉突き当て制御を所定時間実行する。従って、エンジンの停止が要求されてエンジンが停止した後も、全閉突き当て制御が所定時間実行されるので、その間にEGR弁が全閉の状態に保たれ、EGR通路の中に残留するEGRガスは、時間経過と共に拡散されて濃度が低下することになる。 According to the configuration of the above technology, in addition to the effect of the technology described in claim 3 , the control means executes the fully closed butting control for a predetermined time after a request to stop the engine is made. Therefore, even after a request to stop the engine is made and the engine has stopped, the fully closed butting control is executed for the predetermined time, so that the EGR valve is kept in a fully closed state during that time, and the EGR gas remaining in the EGR passage is diffused over time and its concentration decreases.
上記目的を達成するために、請求項6に記載の技術は、請求項1又は2に記載の技術において、制御手段は、エンジンの停止が要求された後、全閉突き当て制御を所定時間実行してから弁体を所定の開度開弁することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the technology described in claim 6 is the technology described in claim 1 or 2, in which the control means executes full-closed butting control for a predetermined time after a request to stop the engine is received, and then opens the valve body to a predetermined opening degree.
上記技術の構成によれば、請求項1又は2に記載の技術の作用に加え、制御手段は、エンジンの停止が要求された後、全閉突き当て制御を所定時間実行してから弁体を所定の開度開弁する。従って、低温環境下でエンジンが停止しても、弁体と弁座との間に水が留まることがない。 With the configuration of the above technology, in addition to the effects of the technology described in claim 1 or 2, the control means executes full-closed abutment control for a predetermined period of time after a request to stop the engine is received, and then opens the valve disc to a predetermined degree. Therefore, even if the engine stops in a low-temperature environment, water will not remain between the valve disc and the valve seat.
上記目的を達成するために、請求項7に記載の技術は、請求項1又は請求項2に記載の技術において、制御手段は、弁体が微小開度で開弁するようにステップモータを駆動させる微小開度開弁制御を実行するように構成され、制御手段は、エンジンの停止時に弁体が閉弁状態となるときであって、EGR弁を所定の低温環境下で駆動する際に、全閉突き当て制御と微小開度開弁制御のうち一方を先に実行してから他方を実行することを趣旨とする。 In order to achieve the above object, the technology described in claim 7 is the technology described in claim 1 or claim 2 , wherein the control means is configured to execute small opening valve control, which drives the step motor so that the valve body opens at a small opening, and the control means is intended to execute one of the fully closed butting control and the small opening valve control before executing the other when the valve body is in a closed state when the engine is stopped and the EGR valve is driven in a predetermined low temperature environment.
上記技術の構成によれば、請求項1又は請求項2に記載の技術の作用に加え、制御手段は、エンジンの停止時に弁体が閉弁状態となるときであって、EGR弁を所定の低温環境下で駆動する際に、全閉突き当て制御と微小開度開弁制御のうち一方を先に実行してから他方を実行する。従って、低温環境下でエンジンを始動するとき、弁体が弁座に対し開閉される。 According to the configuration of the above technology, in addition to the function of the technology of claim 1 or 2 , when the valve disc is in the closed state when the engine is stopped and the EGR valve is driven in a predetermined low-temperature environment, the control means first executes one of the fully closed butting control and the small opening valve control and then executes the other. Therefore, when the engine is started in a low-temperature environment, the valve disc is opened and closed relative to the valve seat.
請求項1に記載の技術によれば、EGR弁の全閉突き当て制御時に突き当ての反発力によるステップモータの脱調量を抑制することができ、弁体の微小開弁を抑制することができる。この結果、弁体と弁座との間のEGRガスの漏れを抑制することができる。また、ステップモータの脱調により弁体が微小開弁しても、弁体と弁座との間のEGRガスの漏れを防止することができる。更に、エンジンの振動等の影響を受けてEGR弁が振動しても、弁体と弁座との間で振動摩耗を抑制することができる。 According to the technology described in claim 1, the amount of step-out of the step motor due to the repulsive force of the abutment during full-close abutment control of the EGR valve can be suppressed, and minute valve opening of the valve body can be suppressed. As a result, leakage of EGR gas between the valve body and the valve seat can be suppressed. Furthermore, even if the valve body opens minutely due to step-out of the step motor, leakage of EGR gas between the valve body and the valve seat can be prevented. Furthermore, even if the EGR valve vibrates due to the influence of engine vibration, etc., vibration wear between the valve body and the valve seat can be suppressed.
請求項2に記載の技術によれば、EGR弁の全閉突き当て制御時に突き当ての反発力によるステップモータの脱調量を抑制することができ、弁体の微小開弁を抑制することができる。この結果、弁体と弁座との間からのEGRガスの漏れを抑制することができる。また、ステップモータの脱調により弁体が微小開弁しても、弁体と弁座との間のEGRガスの漏れを防止することができる。更に、エンジンの振動等の影響を受けてEGR弁が振動しても、弁体と弁座との間で振動摩耗を抑制することができる。 According to the technology described in claim 2, the amount of step-out of the step motor due to the repulsive force of the abutment during full-close abutment control of the EGR valve can be suppressed, and minute valve opening of the valve body can be suppressed. As a result, leakage of EGR gas from between the valve body and the valve seat can be suppressed. Furthermore, even if the valve body opens minutely due to step-out of the step motor, leakage of EGR gas between the valve body and the valve seat can be prevented. Furthermore, even if the EGR valve vibrates due to the influence of engine vibration, etc., vibration wear between the valve body and the valve seat can be suppressed.
請求項3に記載の技術によれば、請求項1又は2に記載の技術の効果に加え、エンジンの停止時に弁体と弁座とが凍結固着することを防止することができる。 According to the technology described in claim 3 , in addition to the effect of the technology described in claim 1 or 2, it is possible to prevent the valve body and the valve seat from freezing and becoming stuck when the engine is stopped.
請求項4に記載の技術によれば、請求項3に記載の技術の効果に加え、エンジンの始動と同時にEGRガスがEGR通路から吸気通路へ漏れることを防止することができ、エンジンの失火やエンストを防止することができる。 According to the technology described in claim 4 , in addition to the effect of the technology described in claim 3 , it is possible to prevent EGR gas from leaking from the EGR passage to the intake passage at the same time as the engine starts, thereby preventing engine misfires and stalls.
請求項5に記載の技術によれば、請求項3に記載の技術の効果に加え、エンジン停止後にEGR弁が開弁し、EGR通路から吸気通路へEGRガスが侵入しても、侵入したEGRガスが低濃度となっているためエンジンの再始動が不良となることを防止することができる。 According to the technology described in claim 5 , in addition to the effect of the technology described in claim 3 , even if the EGR valve opens after the engine is stopped and EGR gas enters the intake passage from the EGR passage, the entering EGR gas is at a low concentration, so it is possible to prevent the engine from restarting poorly.
請求項6に記載の技術によれば、請求項1又は2に記載の技術の効果に加え、エンジンの停止時に弁体と弁座とが凍結固着することを防止することができる。 According to the technology of claim 6 , in addition to the effect of the technology of claim 1 or 2, it is possible to prevent the valve body and the valve seat from freezing and becoming stuck when the engine is stopped.
請求項7に記載の技術によれば、請求項1又は請求項2に記載の技術の効果に加え、低温環境下でのエンジンの始動時に、弁体又は弁座とシール部材とが凍結固着していても、その凍結固着を解除することができ、弁体の開弁を保証することができる。 According to the technology described in claim 7 , in addition to the effects of the technology described in claim 1 or claim 2 , even if the valve body or valve seat and the sealing member are frozen together when starting the engine in a low-temperature environment, the frozen adhesion can be released, and the opening of the valve body can be guaranteed.
以下、エンジンのEGRシステムをガソリンエンジンシステムに具体化したいくつかの実施形態について説明する。 Below, we will explain several embodiments in which an engine EGR system is implemented in a gasoline engine system.
<第1実施形態>
先ず、第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
First Embodiment
First, the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[エンジンシステムについて]
図1に、この実施形態のガソリンエンジンシステム(以下、単に「エンジンシステム」と言う。)を概略構成図により示す。自動車に搭載されたエンジンシステムは、複数の気筒を有するエンジン1を備える。このエンジン1は、4気筒、4サイクルのレシプロエンジンであり、ピストン及びクランクシャフト等の周知の構成を含む。エンジン1には、各気筒へ吸気を導入するための吸気通路2と、エンジン1の各気筒から排気を導出するための排気通路3が設けられる。吸気通路2には、その上流側からエアクリーナ9、スロットル装置4及び吸気マニホールド5が設けられる。
[About the engine system]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a gasoline engine system (hereinafter simply referred to as the "engine system") according to this embodiment. The engine system mounted on an automobile includes an engine 1 having multiple cylinders. The engine 1 is a four-cylinder, four-stroke reciprocating engine, and includes well-known components such as pistons and a crankshaft. The engine 1 is provided with an intake passage 2 for introducing intake air into each cylinder, and an exhaust passage 3 for discharging exhaust gas from each cylinder of the engine 1. An air cleaner 9, a throttle device 4, and an intake manifold 5 are provided in the intake passage 2, from its upstream side.
スロットル装置4は、吸気マニホールド5より上流の吸気通路2に配置され、運転者のアクセル操作に応じてバタフライ式のスロットル弁4aを開度可変に開閉駆動させることで、吸気通路2を流れる吸気量を調節するようになっている。吸気マニホールド5は、主として樹脂材より構成され、エンジン1の直上流にて吸気通路2に配置され、吸気が導入される一つのサージタンク5aと、サージタンク5aに導入された吸気をエンジン1の各気筒へ分配するためにサージタンク5aから分岐した複数(4つ)の分岐管5bとを含む。排気通路3には、その上流側から順に排気マニホールド6及び触媒7が設けられる。触媒7には、排気を浄化するために、例えば、三元触媒が内蔵される。 The throttle device 4 is located in the intake passage 2 upstream of the intake manifold 5 and adjusts the amount of intake air flowing through the intake passage 2 by opening and closing a butterfly-type throttle valve 4a to a variable degree in response to the driver's accelerator pedal operation. The intake manifold 5 is primarily made of resin and is located in the intake passage 2 immediately upstream of the engine 1. It includes a surge tank 5a into which intake air is introduced, and multiple (four) branch pipes 5b branching off from the surge tank 5a to distribute the intake air introduced into the surge tank 5a to each cylinder of the engine 1. The exhaust passage 3 is provided with an exhaust manifold 6 and a catalyst 7, arranged in this order from upstream to downstream. The catalyst 7 may contain, for example, a three-way catalyst to purify the exhaust gas.
エンジン1には、各気筒に対応して燃料を噴射するための燃料噴射装置(図示略)が設けられる。燃料噴射装置は、燃料供給装置(図示略)から供給される燃料をエンジン1の各気筒へ噴射するように構成される。各気筒では、燃料噴射装置から噴射される燃料と吸気マニホールド5から導入される吸気とにより可燃混合気が形成される。 Engine 1 is provided with a fuel injection device (not shown) for injecting fuel into each cylinder. The fuel injection device is configured to inject fuel supplied from a fuel supply device (not shown) into each cylinder of engine 1. In each cylinder, a combustible mixture is formed by the fuel injected from the fuel injection device and the intake air introduced through the intake manifold 5.
エンジン1には、各気筒に対応して点火装置(図示略)が設けられる。点火装置は、各気筒で可燃混合気に点火するように構成される。各気筒内の可燃混合気は、点火装置の点火動作により爆発・燃焼し、燃焼後の排気は、各気筒から排気マニホールド6及び触媒7を経て外部へ排出される。このとき、各気筒でピストン(図示略)が上下運動し、クランクシャフト(図示略)が回転することにより、エンジン1に動力が得られる。 Engine 1 is provided with an ignition device (not shown) corresponding to each cylinder. The ignition device is configured to ignite a combustible mixture in each cylinder. The combustible mixture in each cylinder explodes and burns when ignited by the ignition device, and the exhaust gas after combustion is discharged from each cylinder to the outside via exhaust manifold 6 and catalyst 7. At this time, pistons (not shown) in each cylinder move up and down, causing the crankshaft (not shown) to rotate, generating power for engine 1.
[EGRシステムについて]
この実施形態のEGRシステムは、高圧ループタイプの排気還流装置(EGR装置)11と、後述する電子制御装置(ECU)80とを備える。EGR装置11は、エンジン1の各気筒から排気通路3へ排出される排気の一部を排気還流ガス(EGRガス)として吸気通路2へ流すための排気還流通路(EGR通路)12と、EGR通路12を流れるEGRガスを冷却するための排気還流クーラ(EGRクーラ)13と、EGR通路12を流れるEGRガスの流量を調節するためにEGRクーラ13より下流に設けられた排気還流弁(EGR弁)14と、EGR通路12を流れるEGRガスをエンジン1の各気筒へ分配するために、吸気マニホールド5の各分岐管5bへEGRガスを分配する樹脂製の排気還流ガス分配器(EGRガス分配器)15とを備える。EGRガス分配器15は、EGRクーラ13及びEGR弁14より下流のEGR通路12に設けられる。EGR通路12は、入口12aと出口12bを含む。EGR通路12の入口12aは、触媒7より下流の排気通路3に接続され、同通路12の出口12bは、EGRガス分配器15に接続される。この実施形態で、EGRガス分配器15は、EGR通路12の終段を構成している。EGR通路12において、EGR弁14は、EGRクーラ13より下流にてEGRクーラ13に隣接して設けられる。EGR弁14は、後に詳述するが、ステップモータ27を駆動源として弁体25を駆動するように構成される。EGRクーラ13には、エンジンの冷却水が流れるように構成される。EGRクーラ13は、EGR通路12を流れるEGRガスを冷却するために、EGRガスとエンジン1の冷却水との間で熱交換を行うように構成される。ここでは、EGRクーラ13の詳しい構成の説明を省略する。
[About the EGR system]
The EGR system of this embodiment includes an exhaust gas recirculation device (EGR device) 11 of a high-pressure loop type and an electronic control unit (ECU) 80 (described later). The EGR device 11 includes an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 12 for causing a portion of the exhaust gas discharged from each cylinder of the engine 1 into the exhaust passage 3 to flow as exhaust gas recirculation gas (EGR gas) into the intake passage 2, an exhaust gas recirculation cooler (EGR cooler) 13 for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage 12, an exhaust gas recirculation valve (EGR valve) 14 provided downstream of the EGR cooler 13 for adjusting the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage 12, and a resin exhaust gas recirculation gas distributor (EGR gas distributor) 15 for distributing the EGR gas flowing through the EGR passage 12 to each branch pipe 5b of the intake manifold 5 in order to distribute the EGR gas flowing through the EGR passage 12 to each cylinder of the engine 1. The EGR gas distributor 15 is provided in the EGR passage 12 downstream of the EGR cooler 13 and the EGR valve 14. The EGR passage 12 includes an inlet 12a and an outlet 12b. The inlet 12a of the EGR passage 12 is connected to the exhaust passage 3 downstream of the catalyst 7, and the outlet 12b of the EGR passage 12 is connected to the EGR gas distributor 15. In this embodiment, the EGR gas distributor 15 constitutes the final stage of the EGR passage 12. In the EGR passage 12, the EGR valve 14 is provided adjacent to the EGR cooler 13 downstream of the EGR cooler 13. As will be described in detail later, the EGR valve 14 is configured to drive a valve body 25 using a step motor 27 as a drive source. Engine cooling water is configured to flow through the EGR cooler 13. The EGR cooler 13 is configured to perform heat exchange between the EGR gas and the cooling water of the engine 1 in order to cool the EGR gas flowing through the EGR passage 12. Here, a detailed description of the configuration of the EGR cooler 13 will be omitted.
このEGR装置11では、EGR弁14が開弁することにより、排気通路3を流れる排気の一部がEGRガスとしてEGR通路12を流れ、EGRクーラ13、EGR弁14及びEGRガス分配器15を介して吸気マニホールド5の各分岐管5bへ分配され、更にエンジン1の各気筒へ分配されて還流される。 In this EGR device 11, when the EGR valve 14 opens, a portion of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 3 flows through the EGR passage 12 as EGR gas, and is distributed to each branch pipe 5b of the intake manifold 5 via the EGR cooler 13, EGR valve 14, and EGR gas distributor 15, and is further distributed and recirculated to each cylinder of the engine 1.
この実施形態において、EGRクーラ13には、バイパス通路16が設けられる。バイパス通路16は、EGR通路12において、EGRクーラ13へ流れるEGRガスの一部を迂回させるための通路である。バイパス通路16には、同通路16を開閉するためのバイパス弁17が設けられる。 In this embodiment, the EGR cooler 13 is provided with a bypass passage 16. The bypass passage 16 is a passage in the EGR passage 12 that allows a portion of the EGR gas flowing to the EGR cooler 13 to detour. The bypass passage 16 is provided with a bypass valve 17 for opening and closing the passage 16.
EGRガス分配器15は、主として樹脂材により構成され、全体として横長な形状を有し、その長手方向(図1の左右方向)において、図1に示すように、吸気マニホールド5の複数の分岐管5bを横切るように配置される。この実施形態で、EGRガス分配器15は、EGR通路12の出口12bから導入されるEGRガスが集まる一つのガスチャンバ15aと、ガスチャンバ15aから分岐され、ガスチャンバ15aから各分岐管5bへEGRガスを分配する複数(4つ)のガス分配通路15bとを含む。 The EGR gas distributor 15 is primarily made of resin and has an elongated shape overall. As shown in FIG. 1, it is positioned so that its longitudinal direction (left-right direction in FIG. 1) crosses multiple branch pipes 5b of the intake manifold 5. In this embodiment, the EGR gas distributor 15 includes one gas chamber 15a where EGR gas introduced from the outlet 12b of the EGR passage 12 collects, and multiple (four) gas distribution passages 15b that branch off from the gas chamber 15a and distribute the EGR gas from the gas chamber 15a to each branch pipe 5b.
[エンジンシステムの電気的構成について]
次に、エンジンシステムの電気的構成の一例について説明する。図1において、このエンジンシステムに設けられる各種センサ等69~78は、自動車及びエンジン1の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。自動車に設けられる車速センサ69は、自動車の車速SPDを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。運転席に設けられるイグニションスイッチ(IGスイッチ)70は、エンジン1を始動又は停止させるために運転者によりオン・オフ操作され、その操作に応じた電気信号を出力する。エンジン1に設けられる水温センサ71は、エンジン1の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温度)THWを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン1に設けられる回転数センサ72は、エンジン1のクランクシャフトの回転角(クランク角度)を検出すると共に、そのクランク角度の変化(クランク角速度)をエンジン1の回転数(エンジン回転数)NEとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ9の近傍に設けられるエアフローメータ73は、エアクリーナ9を流れる吸気量Gaを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク5aに設けられる吸気圧センサ74は、スロットル装置4より下流の吸気通路2(サージタンク5a)における吸気圧力PMを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットル装置4に設けられるスロットルセンサ75は、スロットル弁4aの開度(スロットル開度)TAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。触媒7より上流の排気通路3に設けられる酸素センサ76は、排気中の酸素濃度Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ9の入口に設けられる吸気温センサ77は、エアクリーナ9に吸入される外気の温度(吸気温度)THAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。運転席のアクセルペダル10に設けられるアクセルセンサ78は、運転者によるアクセルペダル10の踏み込み量をアクセル開度ACCとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
[Electrical configuration of the engine system]
Next, an example of the electrical configuration of an engine system will be described. In FIG. 1 , various sensors 69 to 78 provided in this engine system constitute an operating condition detection means for detecting the operating conditions of the automobile and engine 1. A vehicle speed sensor 69 provided in the automobile detects the automobile's speed SPD and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. An ignition switch (IG switch) 70 provided in the driver's seat is turned on and off by the driver to start or stop the engine 1 and outputs an electrical signal corresponding to the operation. A water temperature sensor 71 provided in the engine 1 detects the temperature (coolant temperature) THW of the coolant flowing inside the engine 1 and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. A rotation speed sensor 72 provided in the engine 1 detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft of the engine 1 and detects changes in the crank angle (crank angular velocity) as the rotation speed (engine speed) NE of the engine 1 and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. An air flow meter 73 provided near the air cleaner 9 detects the amount of intake air Ga flowing through the air cleaner 9 and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. An intake pressure sensor 74 provided in the surge tank 5a detects the intake pressure PM in the intake passage 2 (surge tank 5a) downstream of the throttle device 4 and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. A throttle sensor 75 provided in the throttle device 4 detects the opening degree (throttle opening degree) TA of the throttle valve 4a and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. An oxygen sensor 76 provided in the exhaust passage 3 upstream of the catalyst 7 detects the oxygen concentration Ox in the exhaust and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. An intake air temperature sensor 77 provided at the inlet of the air cleaner 9 detects the temperature (intake air temperature) THA of the outside air taken into the air cleaner 9 and outputs an electrical signal corresponding to the detected value. An accelerator sensor 78 provided on the accelerator pedal 10 at the driver's seat detects the amount of depression of the accelerator pedal 10 by the driver as an accelerator opening ACC, and outputs an electric signal corresponding to the detected value.
このエンジンシステムは、同システムの制御を司る電子制御装置(ECU)80を更に備える。ECU80には、各種センサ等69~78がそれぞれ接続される。また、ECU80には、EGR弁14の他、インジェクタ(図示略)及びイグニションコイル(図示略)が接続される。ECU80は、この開示技術における「制御手段」の一例に相当する。周知のようにECU80は、中央処理装置(CPU)、各種メモリ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。メモリには、各種制御に関する所定の制御プログラムが格納される。CPUは、入力回路を介して入力される各種センサ等69~78の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに基づいて燃料噴射制御、点火時期制御及びEGR制御等を実行するようになっている。 This engine system also includes an electronic control unit (ECU) 80 that controls the system. Various sensors 69-78 are connected to the ECU 80. In addition to the EGR valve 14, an injector (not shown) and an ignition coil (not shown) are also connected to the ECU 80. The ECU 80 is an example of a "control means" in the disclosed technology. As is well known, the ECU 80 includes a central processing unit (CPU), various memories, external input circuits, and external output circuits. The memory stores predetermined control programs related to various controls. The CPU executes fuel injection control, ignition timing control, EGR control, and other controls based on predetermined control programs, in response to detection signals from the various sensors 69-78 input via the input circuits.
この実施形態で、ECU80は、EGR制御において、エンジン1の運転状態に応じてEGR弁14(そのステップモータ27)を制御するようになっている。具体的には、ECU80は、エンジン1の停止時、アイドル運転時及び減速運転時には、EGR弁14を全閉に制御し、それ以外の運転時には、その運転状態に応じて目標EGR開度を算出し、EGR弁14をその目標EGR開度に制御するようになっている。このときEGR弁14が開弁されることにより、エンジン1から排気通路3へ排出され、その排気の一部が、EGRガスとしてEGR通路12、EGRクーラ13、EGR弁14及びEGRガス分配器15等を介して吸気通路2(吸気マニホールド5)へ流れ、エンジン1の各気筒へ分配され還流される。この実施形態で、ECU80は、エンジン1の始動時において、水温センサ71により検出される冷却水温度THWが「40℃」以上となり、EGR作動条件が成立したときにEGR弁14を開弁し、EGRを開始するようになっている。 In this embodiment, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (and its step motor 27) in EGR control according to the operating state of the engine 1. Specifically, the ECU 80 controls the EGR valve 14 to be fully closed when the engine 1 is stopped, idling, or decelerating. During other operating conditions, the ECU 80 calculates a target EGR opening according to the operating state and controls the EGR valve 14 to the target EGR opening. When the EGR valve 14 is opened, exhaust gas is discharged from the engine 1 into the exhaust passage 3. A portion of the exhaust gas flows as EGR gas through the EGR passage 12, EGR cooler 13, EGR valve 14, EGR gas distributor 15, etc. into the intake passage 2 (intake manifold 5), where it is distributed and recirculated to each cylinder of the engine 1. In this embodiment, when the engine 1 is started, the ECU 80 opens the EGR valve 14 and starts EGR when the coolant temperature THW detected by the water temperature sensor 71 reaches 40°C or higher and the EGR operation conditions are met.
[EGR弁の構成に]
図2に、この実施形態のEGR弁14の断面図であって、その弁体25を弁座24に突き当てて全閉にする全閉突き当て状態を示す。図3に、同じくEGR弁14の断面図であって、全閉時にステップモータ27が脱調したときの状態を示す。図4に、同じくEGR弁14の断面図であって、全開状態を示す。図2~図4に示すように、この実施形態のEGR弁14は、流路22を有するハウジング23と、流路22に設けられ、一つの弁座24と、弁座24に対して着座可能に設けられた一つの弁体25と、弁体25が設けられた弁軸26と、弁軸26をその軸線方向へ往復運動(ストローク運動)させるためのステップモータ27とを備える。弁座24は、弁体25に当接可能なシート部24aを有する。この実施形態のEGR弁14は、一つの弁体25が弁座24のシート部24aから直角方向に移動する形式のポペット弁構造を有する二方弁として構成される。
[Configuration of EGR valve]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the EGR valve 14 of this embodiment, showing a fully closed state in which the valve element 25 is abutted against the valve seat 24 to fully close the valve. FIG. 3 is a cross-sectional view of the EGR valve 14, showing a state in which the step motor 27 loses step when the valve is fully closed. FIG. 4 is a cross-sectional view of the EGR valve 14, showing a fully open state. As shown in FIGS. 2 to 4 , the EGR valve 14 of this embodiment includes a housing 23 having a flow passage 22, a valve seat 24 provided in the flow passage 22, a valve element 25 provided so as to be able to seat on the valve seat 24, a valve stem 26 provided with the valve element 25, and a step motor 27 for reciprocating (stroking) the valve stem 26 in its axial direction. The valve seat 24 has a seat portion 24a that can abut against the valve element 25. The EGR valve 14 of this embodiment is configured as a two-way valve having a poppet valve structure in which one valve element 25 moves perpendicularly from a seat portion 24 a of a valve seat 24 .
弁軸26は、ハウジング23を垂直に貫通して配置される。弁軸26は一端部26a(図2~図4の下端部)と他端部26b(図2~図4の上端部)を含み、その一端部26aに弁体25が固定され、他端部26bに雄ねじ30が設けられる。弁軸26には、雄ねじ30に隣接した下側にフランジ状のスプリング受け31が設けられる。弁軸26のスプリング受け31より下側には、横断面が略小判形状をなす二面幅部26cが設けられる。この実施形態で、雄ねじ30は、この開示技術の「被動ねじ」の一例に相当する。 The valve shaft 26 is disposed vertically through the housing 23. The valve shaft 26 includes one end 26a (the lower end in Figures 2 to 4) and the other end 26b (the upper end in Figures 2 to 4). The valve element 25 is fixed to the one end 26a, and the other end 26b is provided with a male thread 30. A flange-shaped spring retainer 31 is provided on the valve shaft 26 below and adjacent to the male thread 30. Below the spring retainer 31 on the valve shaft 26, a two-flat portion 26c having a generally oval cross section is provided. In this embodiment, the male thread 30 corresponds to an example of a "driven screw" in the disclosed technology.
流路22は、流入口32と流出口33を含む。流路22は、弁座24を境としてステップモータ27に近い側の第1流路部22Aとステップモータ27から遠い側の第2流路部22Bに分かれ、第1流路部22Aに弁体25が弁座24に着座可能に配置される。弁座24は、流路22を構成する弁孔24bを有する。 The flow path 22 includes an inlet 32 and an outlet 33. The flow path 22 is divided by the valve seat 24 into a first flow path section 22A closer to the step motor 27 and a second flow path section 22B farther from the step motor 27. A valve element 25 is positioned in the first flow path section 22A so that it can be seated on the valve seat 24. The valve seat 24 has a valve hole 24b that constitutes the flow path 22.
弁体25は、円板状をなしその周縁部に平坦なシール面25aを有し、そのシール面25aが弁座24の平坦なシート部24aに着座可能に設けられる。この実施形態では、図2~図4示すように、弁座24のシート部24aは、弁孔24bに沿った円形をなし、そのシート部24aの外側には、シート部24aよりも上方へ突出し、弁体25のシール面25aに接触可能なゴムシート28が設けられる。ゴムシート28は、円環状をなし、シート部24aに形成された周溝24cに嵌め込まれる。このゴムシート28は、この開示技術のシール部材の一例に相当する。弁座24に設けられるゴムシート28は、弁体25の全閉時に、弁体25がシート部24aに接する以外の領域で、弁体25と弁座24との間の隙間を密閉するようになっている。 The valve disc 25 is disc-shaped and has a flat sealing surface 25a on its periphery, which is capable of seating against the flat seat portion 24a of the valve seat 24. In this embodiment, as shown in Figures 2 to 4, the seat portion 24a of the valve seat 24 is circular and conforms to the valve hole 24b. A rubber sheet 28 is provided on the outer side of the seat portion 24a, protruding above the seat portion 24a and capable of contacting the sealing surface 25a of the valve disc 25. The rubber sheet 28 is annular and fits into a circumferential groove 24c formed in the seat portion 24a. This rubber sheet 28 corresponds to an example of a sealing member of the disclosed technology. The rubber sheet 28 provided on the valve seat 24 is configured to seal the gap between the valve disc 25 and the valve seat 24 when the valve disc 25 is fully closed, except in the area where the valve disc 25 contacts the seat portion 24a.
図2に示す全閉突き当て状態では、弁体25のシール面25aが弁座24のシート部24aに突き当たり、ゴムシート28の上端部がシール面25aに押し付けられて弁体25が全閉となっている。この全閉突き当て状態でのゴムシート28の弾性力は、極力小さいことが望ましい。図3に示す脱調状態では、弁体25が弁座24のシート部24aから上方へわずかに移動し、シール面25aがシート部24aから離れているが、ゴムシート28の上端がシール面25aに接することで、弁体25と弁座24の間がシールされている。ゴムシート28には、この脱調時に弁体25の移動に追従するだけの弾性機能が要求される。一方、図4に示す全開状態では、弁体25が弁座24から最大限に離間して最大開度になっている。 In the fully closed butted state shown in Figure 2, the sealing surface 25a of the valve element 25 abuts against the seat portion 24a of the valve seat 24, and the upper end of the rubber sheet 28 is pressed against the sealing surface 25a, fully closing the valve element 25. It is desirable that the elastic force of the rubber sheet 28 in this fully closed butted state be as small as possible. In the out-of-step state shown in Figure 3, the valve element 25 moves slightly upward from the seat portion 24a of the valve seat 24, and the sealing surface 25a is separated from the seat portion 24a. However, the upper end of the rubber sheet 28 contacts the sealing surface 25a, creating a seal between the valve element 25 and the valve seat 24. The rubber sheet 28 is required to have sufficient elasticity to follow the movement of the valve element 25 during this out-of-step state. Meanwhile, in the fully open state shown in Figure 4, the valve element 25 is separated from the valve seat 24 to the maximum extent, resulting in a maximum opening.
ハウジング23には、弁軸26を軸線方向へストローク運動可能に支持するための、二つのスラスト軸受39,40が設けられる。スラスト軸受39の内周は、横断面が略小判形状をなし、弁軸26の二面幅部26cに係合可能な回転規制部39aとなっている。二面幅部26cと回転規制部39aとが係合することで、弁軸26のストローク運動が案内されると共に、弁軸26の回転が規制される。 Two thrust bearings 39, 40 are provided in the housing 23 to support the valve shaft 26 so that it can perform stroke movement in the axial direction. The inner periphery of the thrust bearing 39 has a generally oval cross section and forms a rotation restricting portion 39a that can engage with the two-sided width portion 26c of the valve shaft 26. Engagement of the two-sided width portion 26c with the rotation restricting portion 39a guides the stroke movement of the valve shaft 26 and restricts its rotation.
ステップモータ27は、上下二段のコイル41を有するステータ42と、ステータ42の内側に設けられたマグネットロータ43とを含む。これらの部材41~43等は、樹脂製のケーシング44によりモールドされて覆われる。ケーシング44には、横へ突出したコネクタ45が形成される。コネクタ45には、コイル41から延びる端子46が設けられる。 The step motor 27 includes a stator 42 with two coils 41, one above the other, and a magnet rotor 43 mounted inside the stator 42. These components 41 to 43 are molded and covered in a resin casing 44. A connector 45 protruding laterally is formed on the casing 44. The connector 45 is provided with terminals 46 extending from the coils 41.
マグネットロータ43は、ロータ本体47と、ロータ本体47の外側に一体的に設けられた円筒状のマグネット48とを含む。ロータ本体47の上端部外周には、ケーシング44との間に第1ラジアル軸受49が設けられる。マグネット48の下端部内周には、スラスト軸受39との間に第2ラジアル軸受50が設けられる。これら第1及び第2のラジアル軸受49,50によりマグネットロータ43がステータ42の内側にて回転可能に支持される。ロータ本体47の中心には、弁軸26の雄ねじ30に螺合される雌ねじ51が設けられる。この実施形態で、雌ねじ51は、この開示技術の「駆動ギヤ」の一例に相当する。 The magnet rotor 43 includes a rotor body 47 and a cylindrical magnet 48 integrally provided on the outside of the rotor body 47. A first radial bearing 49 is provided on the outer periphery of the upper end of the rotor body 47, between it and the casing 44. A second radial bearing 50 is provided on the inner periphery of the lower end of the magnet 48, between it and the thrust bearing 39. These first and second radial bearings 49, 50 rotatably support the magnet rotor 43 inside the stator 42. A female thread 51 is provided in the center of the rotor body 47, which is threaded onto the male thread 30 of the valve shaft 26. In this embodiment, the female thread 51 corresponds to an example of a "drive gear" in this disclosed technology.
図5に、EGR弁14につき、全閉突き当て状態におけるステップモータ27の一部を拡大断面図により示す。図6に、図5における雄ねじ30と雌ねじ51の螺合状態の一部を拡大断面図により示す。図7に、EGR弁14につき、全開状態におけるステップモータ27の一部を拡大断面図により示す。図8に、図7における雄ねじ30と雌ねじ51の螺合状態の一部を拡大断面図により示す。図5~図8に示すように、雄ねじ30は、弁軸26の軸線方向において螺旋状に連なる雄ねじ山30aを有する。この雄ねじ山30aは、弁座24の方(下方)へ向いた第1雄ねじ山面30aaと、その第1雄ねじ山面30aaの反対側(上側)に位置する第2雄ねじ山面30abを含む。また、雌ねじ51は、弁軸26の軸線方向において螺旋状に連なる雌ねじ山51aを有する。この雌ねじ山51aは、弁座24の方(下方)へ向いた第1雌ねじ山面51aaと、その第1雌ねじ山面51aaの反対側(上側)に位置する第2雌ねじ山面51abを含む。そして、図6、図8に示すように、この雄ねじ30と雌ねじ51との間には、弁軸26の軸線方向において所定のバックラッシ55(あそび)が設けられる。 Figure 5 shows an enlarged cross-sectional view of a portion of the step motor 27 for the EGR valve 14 in a fully closed butted state. Figure 6 shows an enlarged cross-sectional view of a portion of the engagement between the male thread 30 and female thread 51 in Figure 5. Figure 7 shows an enlarged cross-sectional view of a portion of the step motor 27 for the EGR valve 14 in a fully open state. Figure 8 shows an enlarged cross-sectional view of a portion of the engagement between the male thread 30 and female thread 51 in Figure 7. As shown in Figures 5 to 8, the male thread 30 has a male thread 30a that continues helically in the axial direction of the valve stem 26. This male thread 30a includes a first male thread surface 30aa that faces toward the valve seat 24 (downward) and a second male thread surface 30ab located on the opposite side (upper side) of the first male thread surface 30aa. The female thread 51 also has a female thread 51a that continues helically in the axial direction of the valve stem 26. The female thread 51a includes a first female thread surface 51aa facing downward toward the valve seat 24, and a second female thread surface 51ab located on the opposite side (upper side) of the first female thread surface 51aa. As shown in Figures 6 and 8, a predetermined backlash 55 (play) is provided between the male thread 30 and the female thread 51 in the axial direction of the valve shaft 26.
ここで、弁軸26のスプリング受け31と下側の第2ラジアル軸受50との間、すなわち、スプリング受け31とハウジング23との間には、弁体25を弁軸26と共に弁座24から遠ざかる方向(図2~図8の上方)へ付勢するための弁体スプリング52が設けられる。また、マグネットロータ43(マグネット48)と第2ラジアル軸受50との間には、マグネットロータ43を弁座24から遠ざかる方向へ付勢するためのロータスプリング53が設けられる。 A valve element spring 52 is provided between the spring retainer 31 of the valve shaft 26 and the lower second radial bearing 50, i.e., between the spring retainer 31 and the housing 23, to urge the valve element 25 together with the valve shaft 26 in a direction away from the valve seat 24 (upward in Figures 2 to 8). Furthermore, a rotor spring 53 is provided between the magnet rotor 43 (magnet 48) and the second radial bearing 50 to urge the magnet rotor 43 in a direction away from the valve seat 24.
ハウジング23と弁軸26との間には、ハウジング23と弁軸26との間をシールするための略円筒形をなすリップシール57が、スラスト軸受40に隣接して設けられる。また、ハウジング23と弁軸26との間には、ハウジング23と弁軸26との間をデポジットからガードするための略円筒形をなすデポガードプラグ58が、リップシール57に隣接して設けられる。 A generally cylindrical lip seal 57 is provided adjacent to the thrust bearing 40 between the housing 23 and the valve shaft 26 to seal the gap between the housing 23 and the valve shaft 26. A generally cylindrical deposit guard plug 58 is also provided adjacent to the lip seal 57 to protect the gap between the housing 23 and the valve shaft 26 from deposits.
ここで、この実施形態では、上記のように構成したEGR弁14につき、その全閉時に、弁体スプリング52の付勢力に抗して、ステップモータ27により弁軸26をストローク運動させて弁体25を弁座24に突き当てる全閉突き当て制御を実行するようになっている。しかしながら、このEGR弁14では、ゴムシート28の公差ばらつきによっては、同シート28の反発力(弁体25を開弁させる方向に作用する弾性力)が強くなると、全閉突き当て制御を実行したときに、ステップモータ27で脱調が発生することがある。このとき、弁体25には、弁体スプリング52の付勢力とゴムシート28の反発力との和が作用することになり、ステップモータ27の脱調ステップ数は最大で「4step」以上になることが懸念される。脱調ステップ数が「4step」以上になると、弁体25がゴムシート28から離れてしまうおそれがあり、弁座24と弁体25との間でEGRガスに漏れが生じるおそれがある。そこで、この実施形態では、全閉突き当て制御の実行時に、最大の脱調ステップ数が「4step」未満に抑えるために、次のような「第1のEGR弁制御」を実行するようになっている。 In this embodiment, the EGR valve 14 configured as described above executes full-close control, in which the step motor 27 strokes the valve stem 26 against the biasing force of the valve spring 52 to cause the valve element 25 to abut against the valve seat 24 when the valve is fully closed. However, in this EGR valve 14, depending on tolerance variations in the rubber seat 28, if the repulsive force of the seat 28 (the elastic force acting in a direction to open the valve element 25) becomes strong, the step motor 27 may step out when full-close control is executed. In this case, the valve element 25 is subjected to the sum of the biasing force of the valve spring 52 and the repulsive force of the rubber seat 28, and there is a concern that the number of steps out of step of the step motor 27 may reach a maximum of four or more. If the number of steps out of step exceeds four, the valve element 25 may separate from the rubber seat 28, potentially resulting in EGR gas leakage between the valve seat 24 and the valve element 25. Therefore, in this embodiment, in order to keep the maximum number of out-of-step steps to less than "4 steps" when full-closed butting control is being executed, the following "first EGR valve control" is executed.
[第1のEGR弁制御について]
図9、図10に、その「第1のEGR弁制御」の内容をフローチャートにより示す。処理がこのフローチャートのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ100で、イグニション(IG)がオンか否か、すなわちIGスイッチ70がオン操作されたか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、ECU80が起動し、エンジン1が始動したことから処理をステップ110へ移行し、この判断結果が否定の場合は、ECU80が未起動で、エンジン1が始動していないことから処理をステップ270へ移行する。
[Regarding the first EGR valve control]
9 and 10 are flowcharts showing the contents of the "first EGR valve control." When the process proceeds to the routine of this flowchart, the ECU 80 determines in step 100 whether the ignition (IG) is on, i.e., whether the IG switch 70 has been turned on. If the result of this determination is positive, the ECU 80 proceeds to step 110 because the ECU 80 has started and the engine 1 has started. If the result of this determination is negative, the ECU 80 has not started and the engine 1 has not started, so the process proceeds to step 270.
ステップ110では、ECU80は、本制御の初期設定が完了したことを示す初期設定完了フラグXISCが「1」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、初期設定が完了したものとして処理をステップ120へ移行し、この判断結果が否定の場合は、初期設定が未完了として処理をステップ190へ移行する。 In step 110, the ECU 80 determines whether the initial setting completion flag XISC, which indicates that the initial setting of this control has been completed, is "1." If the result of this determination is positive, the ECU 80 determines that the initial setting has been completed and proceeds to step 120. If the result of this determination is negative, the ECU 80 determines that the initial setting has not been completed and proceeds to step 190.
ステップ120では、ECU80は、EGR弁14の全閉要求があるか否か、すなわちエンジン1がEGRカットすべきか否かを判断する。ECU80は、各種センサ等71~78の検出信号から得られるエンジン1の運転状態に基づきこの判断を行う。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ130へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ230へ移行する。 In step 120, the ECU 80 determines whether there is a request to fully close the EGR valve 14, i.e., whether the engine 1 should cut off EGR. The ECU 80 makes this determination based on the operating state of the engine 1 obtained from detection signals from various sensors 71-78. If the result of this determination is positive, the ECU 80 proceeds to step 130; if the result of this determination is negative, the ECU 80 proceeds to step 230.
ステップ130では、ECU80は、EGR弁14が通常より低い低駆動周波数(例えば、125pps)で全閉突き当て完了後、微小開弁制御完了状態であることを示す全閉制御完了フラグXCLが「0」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、全閉制御未完了であるとして処理をステップ140へ移行し、この判断結果が否定の場合は、全閉制御状態であるとして処理をステップ180へ移行する。 In step 130, the ECU 80 determines whether the full-close control completion flag XCL, which indicates that the EGR valve 14 has reached the full-close state at a lower-than-normal drive frequency (e.g., 125 pps), is "0." If the result of this determination is positive, the ECU 80 determines that the full-close control is not yet complete and proceeds to step 140. If the result of this determination is negative, the ECU 80 determines that the full-close control is in progress and proceeds to step 180.
ステップ140では、ECU80は、通常駆動周波数(例えば、250pps)でEGR弁14(ステップモータ27)を「100step」閉弁制御する。 In step 140, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by 100 steps at a normal drive frequency (e.g., 250 pps).
次に、ステップ150で、ECU80は、全閉突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、低駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を更に「10step」閉弁制御し、全閉突き当てを完了する。 Next, in step 150, the ECU 80 executes full-close control. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by an additional 10 steps at a low drive frequency, completing the full-close control.
次に、ステップ160で、ECU80は、全閉突き当て完了後、EGR弁14(ステップモータ27)を「3step」開弁制御する。 Next, in step 160, after the fully closed position is reached, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open by three steps.
次に、ステップ170で、ECU80は、全閉制御完了フラグXCLを「1」に設定する。 Next, in step 170, the ECU 80 sets the full-closure control completion flag XCL to "1."
そして、ステップ180で、ECU80は、現時点のEGR弁14(ステップモータ27)の制御位置、すなわち弁体25の制御位置を保持する。その後、ECU80は、処理をステップ100へ戻す。 Then, in step 180, the ECU 80 holds the current control position of the EGR valve 14 (step motor 27), i.e., the control position of the valve body 25. Then, the ECU 80 returns the process to step 100.
一方、ステップ110から移行してステップ190では、ECU80は、全閉突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、低駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「110step」閉弁制御し、全閉突き当てを完了する。ここで、全閉時に弁体25と弁座24を機械的に突き当てる「全閉突き当て」と、全開時に雄ねじ30と雌ねじ51を機械的に突き当てる「全開突き当て」との間の部品公差に関するステップモータ27の最大ステップ数を、例えば「100step」とする。この場合、仮にEGR弁14を全閉側に「110step」閉弁制御すれば、弁体25が初期にどの位置にあっても弁座24に対し全閉突き当てすることができる。また、全閉突き当て状態から弁体25を「110step」開弁すれば、確実に「全開突き当て」にすることができる。 Continuing from step 110, in step 190, the ECU 80 executes fully closed valve contact control. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by 110 steps at a low drive frequency, completing the fully closed valve contact. Here, the maximum number of steps of the step motor 27 related to the component tolerances between the fully closed valve contact, in which the valve element 25 mechanically contacts the valve seat 24 when fully closed, and the fully open valve contact, in which the male thread 30 mechanically contacts the female thread 51 when fully open, is set to, for example, 100 steps. In this case, if the EGR valve 14 is controlled to close by 110 steps toward the fully closed position, the valve element 25 can be fully closed and contacted against the valve seat 24 regardless of its initial position. Furthermore, opening the valve element 25 by 110 steps from the fully closed valve contact state ensures the fully open valve contact.
次に、ステップ200で、ECU80は、全閉突き当て完了後、EGR弁14(ステップモータ27)を「3step」開弁制御する。 Next, in step 200, after the fully closed position is reached, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open by three steps.
次に、ステップ210で、ECU80は、初期設定完了フラグXISCを「1」に設定する。 Next, in step 210, the ECU 80 sets the initial setting completion flag XISC to "1."
次に、ステップ220で、ECU80は、全閉制御完了フラグXCLを「1」に設定し、処理をステップ180へ移行する。 Next, in step 220, the ECU 80 sets the full-closure control completion flag XCL to "1" and proceeds to step 180.
一方、ステップ120から移行してステップ230では、ECU80は、EGR弁14の全開要求があるか否か判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ240へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ180へ移行する。 On the other hand, moving from step 120 to step 230, the ECU 80 determines whether there is a request to fully open the EGR valve 14. If the result of this determination is positive, the ECU 80 proceeds to step 240, and if the result of this determination is negative, the ECU 80 proceeds to step 180.
ステップ240では、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「97step」開弁制御する。 In step 240, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open 97 steps at the normal drive frequency.
次に、ステップ250で、ECU80は、全開突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、低駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を更に「10step」開弁制御し、全開突き当てを完了する。 Next, in step 250, the ECU 80 executes full-open limiting control. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open an additional 10 steps at a low drive frequency, completing full-open limiting.
次に、ステップ260で、ECU80は、全閉制御完了フラグXCLを「0」に設定し、処理をステップ180へ移行する。 Next, in step 260, the ECU 80 sets the full-closure control completion flag XCL to "0" and proceeds to step 180.
一方、ステップ100から移行して270では、ECU80は、全閉制御完了フラグXCLが「0」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、全閉制御以外の状態であるとして処理をステップ280へ移行し、この判断結果が否定の場合は、全閉制御状態であるとして処理をステップ330へ移行する。 On the other hand, moving from step 100 to step 270, the ECU 80 determines whether the full-close control completion flag XCL is "0." If the result of this determination is positive, the ECU 80 determines that the state is other than full-close control and proceeds to step 280. If the result of this determination is negative, the ECU 80 determines that the state is full-close control and proceeds to step 330.
ステップ280では、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「100step」閉弁制御する。 In step 280, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by 100 steps at the normal drive frequency.
次に、ステップ290では、ECU80は、全閉突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、低駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を更に「10step」閉弁制御し、全閉突き当てを完了する。 Next, in step 290, the ECU 80 executes full-close control. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by an additional 10 steps at a low drive frequency, completing full-close control.
次に、ステップ300で、ECU80は、全閉突き当て完了後、EGR弁14(ステップモータ27)を「3step」開弁制御する。 Next, in step 300, after the fully closed position is reached, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open by three steps.
次に、ステップ310で、ECU80は、初期設定完了フラグXISCを「0」に設定する。 Next, in step 310, the ECU 80 sets the initial setting completion flag XISC to "0."
そして、ステップ320では、ECU80は、ECUを停止し、その後の処理を終了する。 Then, in step 320, ECU 80 shuts down the ECU and terminates subsequent processing.
一方、ステップ270から移行してステップ330では、ECU80は、全閉制御完了フラグXCLを「0」に設定し、処理をステップ310へ移行する。 On the other hand, moving from step 270 to step 330, the ECU 80 sets the full-closure control completion flag XCL to "0" and proceeds to step 310.
上記した「第1のEGR弁制御」によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータ27を通常駆動周波数で駆動させて(ステップ140又はステップ280)弁体25が弁座24に突き当たる全閉付近まで閉弁させた後、通常駆動周波数よりも低い低駆動周波数でステップモータ27を駆動させて(ステップ150又はステップ290)弁体25を閉弁して弁体25を弁座24に突き当てるようになっている。すなわち、ECU80は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータ27を通常駆動周波数から低駆動周波数で制御し、弁体25の閉じ速度を遅くすることで、ステップモータ27の脱調を確実に「4step」以下に抑えるようにしている。 According to the above-described "first EGR valve control," when executing the fully closed contact control, the ECU 80 drives the step motor 27 at the normal drive frequency (step 140 or step 280) to close the valve to near the fully closed position where the valve element 25 contacts the valve seat 24, and then drives the step motor 27 at a low drive frequency lower than the normal drive frequency (step 150 or step 290) to close the valve element 25 and contact it with the valve seat 24. In other words, when executing the fully closed contact control, the ECU 80 controls the step motor 27 at a low drive frequency instead of the normal drive frequency to slow the closing speed of the valve element 25, thereby reliably keeping step-out of the step motor 27 to "4 steps" or less.
上記した「第1のEGR弁制御」によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行した(ステップ150又はステップ290)後に、弁体25が微小開度で開弁するようにステップモータ27を駆動させる、すなわちEGR弁14(ステップモータ27)を「3step」開弁制御する、「微小開度開弁制御」を実行する(ステップ160又はステップ300)ようになっている。 According to the above-described "first EGR valve control," after executing the fully closed butting control (step 150 or step 290), the ECU 80 drives the step motor 27 so that the valve element 25 opens by a small amount, i.e., performs "small opening valve control" (step 160 or step 300) to control the EGR valve 14 (step motor 27) to open by "three steps."
[EGR弁の動作について]
このEGR弁14は、ステップモータ27を駆動させてマグネットロータ43を回転させることにより、その回転運動を雌ねじ51と雄ねじ30を介して弁軸26と弁体25のストローク運動に変換し、弁座24に対する弁体25の位置を調節するようになっている。
[EGR valve operation]
This EGR valve 14 is designed to adjust the position of the valve element 25 relative to the valve seat 24 by driving the step motor 27 to rotate the magnet rotor 43, and converting the rotational motion into a stroke motion of the valve shaft 26 and the valve element 25 via the female thread 51 and male thread 30.
すなわち、このEGR弁14は、マグネットロータ43を一方向へ回転させて弁軸26を弁体25と共に弁体スプリング52の付勢力に抗してストローク運動させることにより、弁体25がステップモータ27から遠ざかる方向へ移動し、図2に示す全閉状態となる。このとき、弁体25が弁座24に突き当たるようにステップモータ27を全閉突き当て制御することにより、弁体25のシール面25aが弁座24のシート部24aに突き当たると共に、ゴムシート28の先端がシール面25aに押し当たり変形する。この突き当て状態では、弁座24が弁体25の閉弁ストッパとして機能することになり、ロータ本体47の回転が規制されると共に、弁軸26及び弁体25のストローク運動が規制される。このときの弁軸26の位置を初期位置として規定することができる。 In other words, this EGR valve 14 rotates the magnet rotor 43 in one direction, causing the valve stem 26 and the valve element 25 to stroke against the biasing force of the valve element spring 52. This causes the valve element 25 to move away from the step motor 27, resulting in the fully closed state shown in Figure 2. At this time, by controlling the step motor 27 to fully close so that the valve element 25 abuts against the valve seat 24, the sealing surface 25a of the valve element 25 abuts against the seat portion 24a of the valve seat 24, and the tip of the rubber sheet 28 presses against and deforms against the sealing surface 25a. In this abutting state, the valve seat 24 functions as a valve-closing stopper for the valve element 25, restricting the rotation of the rotor body 47 and the stroke movement of the valve stem 26 and valve element 25. The position of the valve stem 26 at this time can be defined as the initial position.
ここで、全閉突き当て制御の状態で、ステップモータ27が脱調すると、弁体スプリング52の付勢力により、図3に示すように弁体25がステップモータ27へ近付く方向へ微小に移動し、弁体25が微小に開弁することになる。しかし、弁座24には、ゴムシート28が設けられるので、弁体25が微小に開弁しても、ゴムシート28の先端が弾性を伴って弁体25のシール面25aに接するので、弁座24と弁体25との間の隙間をゴムシート28によりシールすることができる。 If the step motor 27 loses synchronization during full-close contact control, the biasing force of the valve spring 52 causes the valve element 25 to move slightly toward the step motor 27, as shown in Figure 3, causing the valve element 25 to open slightly. However, because the rubber sheet 28 is provided on the valve seat 24, even if the valve element 25 opens slightly, the tip of the rubber sheet 28 elastically contacts the sealing surface 25a of the valve element 25, allowing the rubber sheet 28 to seal the gap between the valve seat 24 and the valve element 25.
このとき、弁体スプリング52の付勢力により、図6に示すように、雌ねじ51の第1雌ねじ山面51aaに雄ねじ30の第2雄ねじ山面30abが係合した状態となる。この係合状態では、弁軸26が弁体スプリング52の付勢力F1(黒矢印で示す)によりステップモータ27に近付く方向(図6の上方向)へ付勢されるので、バックラッシ55を介することなく雄ねじ山30aが雌ねじ山51aに当接し、弁軸26の上方向への移動が阻止される。従って、ステップモータ27に近付く方向へ弁体25を引き上げたり、押し上げたりするようにEGRガスの圧力が作用しても、その弁体25の移動が阻止される。このため、ステップモータ27を特に高出力化及び大型化することなく、弁体25を全閉状態に保持することができる。 At this time, the biasing force of the valve disc spring 52 causes the first female thread surface 51aa of the female thread 51 to engage with the second male thread surface 30ab of the male thread 30, as shown in FIG. 6 . In this engaged state, the valve stem 26 is biased toward the step motor 27 (upward in FIG. 6 ) by the biasing force F1 (indicated by the black arrow) of the valve disc spring 52, so the male thread 30a abuts the female thread 51a without backlash 55, preventing the valve stem 26 from moving upward. Therefore, even if the pressure of the EGR gas acts to pull or push the valve disc 25 toward the step motor 27, the valve disc 25 is prevented from moving. As a result, the valve disc 25 can be maintained in a fully closed state without requiring the step motor 27 to be particularly powerful or large.
一方、この全閉状態から、マグネットロータ43を反対方向へ回転させて弁軸26を弁体25と共に弁体スプリング52の付勢力との協働によりストローク運動させることにより、弁体25がステップモータ27に近付く方向へ移動し、図4に示す全開状態となる。このとき、全開突き当て制御によりステップモータ27が脱調すると、図7、図8に示すように、弁体スプリング52の付勢力F1により弁軸26と弁体25がステップモータ27へ近付く方向へ付勢され、第2雄ねじ山面30abが第1雌ねじ山面51aaに当接した状態となり、全開状態を維持することができる。 Meanwhile, from this fully closed state, rotating the magnet rotor 43 in the opposite direction causes the valve shaft 26 and valve element 25 to perform a stroke motion in cooperation with the biasing force of the valve element spring 52, moving the valve element 25 toward the step motor 27 and achieving the fully open state shown in Figure 4. At this time, if the step motor 27 loses synchronization due to the fully open abutment control, as shown in Figures 7 and 8, the biasing force F1 of the valve element spring 52 biases the valve shaft 26 and valve element 25 toward the step motor 27, causing the second male thread surface 30ab to abut against the first female thread surface 51aa, thereby maintaining the fully open state.
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータ27を通常駆動周波数で駆動させて弁体25が弁座24に突き当たる全閉付近まで閉弁させた後、通常駆動周波数よりも低い低駆動周波数でステップモータ27を駆動させて弁体25を閉弁して弁体25を弁座24に突き当てる。従って、弁体25が弁座24に突き当たるときは、ステップモータ27が低駆動周波数で駆動され、通常駆動周波数で駆動されるときよりも弁体25が緩やかに弁座24に突き当たるので、その突き当て時に弁体25が弁体スプリング52及びゴムシート28から受ける反発力が弱まる。このため、EGR弁14の全閉突き当て制御時に突き当ての反発力によるステップモータ27の脱調量を抑制することができ、弁体25の微小開弁を抑制することができる。この結果、弁体25と弁座24との間のEGRガスの漏れを抑制することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
According to the configuration of the EGR system of this embodiment described above, when the ECU 80 executes the fully closed butting control, it drives the step motor 27 at the normal drive frequency to close the valve until the valve element 25 abuts against the valve seat 24. Then, it drives the step motor 27 at a low drive frequency lower than the normal drive frequency to close the valve, causing the valve element 25 to abut against the valve seat 24. Therefore, when the valve element 25 abuts against the valve seat 24, the step motor 27 is driven at the low drive frequency, causing the valve element 25 to abut against the valve seat 24 more gently than when driven at the normal drive frequency. This weakens the repulsive force that the valve element 25 receives from the valve element spring 52 and the rubber sheet 28 during the abutment. This reduces the amount of step-out of the step motor 27 due to the abutment repulsive force during the fully closed butting control of the EGR valve 14, thereby suppressing the slight opening of the valve element 25. As a result, it is possible to suppress EGR gas leakage between the valve element 25 and the valve seat 24.
この実施形態の構成によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行した後に、弁体25が微小開度で開弁するようにステップモータ27を「3step」駆動させる微小開度開弁制御を実行する。従って、全閉突き当て制御を実行した後は、微小開度開弁制御により確実に弁体25が微小開度で開弁するので、弁体25と弁座24との間に隙間が確保される。このため、エンジン1の振動等の影響を受けてEGR弁14が振動しても、弁体25と弁座24との間で振動摩耗を抑制することができる。 In this embodiment, after executing the fully closed butting control, the ECU 80 executes minute opening valve control, which drives the step motor 27 three steps so that the valve element 25 opens at a minute opening. Therefore, after executing the fully closed butting control, the minute opening valve control ensures that the valve element 25 opens at a minute opening, ensuring a gap between the valve element 25 and the valve seat 24. Therefore, even if the EGR valve 14 vibrates due to the influence of engine 1 vibrations, etc., vibration wear between the valve element 25 and the valve seat 24 can be suppressed.
この実施形態の構成によれば、全閉突き当て制御によるステップモータ27の脱調を前提として、全閉突き当て後に、例えば、ステップモータ27の「3step」の開弁位置を全閉制御位置とする。このため、弁体25と弁座24との間の接地摩耗を抑制することができる。ここで、ステップモータ27の脱調が最小値である「1step」となった場合、弁体25と弁座24との間の隙間が「0.05mm」たらずとなり、エンジン1の振動に伴い弁体25と弁座24との間に接触摩耗が生じる懸念がある。この実施形態では、全閉突き当て後に、弁体25と弁座24との間に、0.15mm(「0+3step」相当)~0.35mm(「4+3step」相当)の隙間を確保することで、弁体25と弁座24との間の上記振動摩耗を抑制できるのである。 According to the configuration of this embodiment, assuming that the step motor 27 will lose synchronism due to full-closed contact control, after full-closed contact, the open valve position of the step motor 27, for example, three steps, becomes the full-closed control position. This reduces contact wear between the valve disc 25 and the valve seat 24. If the step motor 27 loses synchronism at its minimum value of one step, the gap between the valve disc 25 and the valve seat 24 will be less than 0.05 mm, raising concerns about contact wear between the valve disc 25 and the valve seat 24 due to engine 1 vibration. In this embodiment, by ensuring a gap of 0.15 mm (equivalent to "0 + 3 steps") to 0.35 mm (equivalent to "4 + 3 steps") between the valve disc 25 and the valve seat 24 after full-closed contact, the vibration wear between the valve disc 25 and the valve seat 24 can be reduced.
この実施形態では、温度等の影響を受けない全閉突き当て制御によりステップモータ27に脱調が発生するので、ステップモータ27での脱調位置が安定し、弁体25の基準全閉位置を「0~4step」の狭い範囲に定めることができる。従って、ステップモータ27を「3step」駆動させる微小開度開弁制御を実行することにより、弁体25の全閉位置を「3~7step」に制御することができる。そのため、例えば、「10step」でゴムシート28が弁体25と接地する構成にすることで、弁体25と弁座24との間の振動摩耗の抑制とEGRガスのシール漏れ抑制の両立を図ることができる。 In this embodiment, step-out of the step motor 27 occurs due to full-close butting control that is not affected by temperature, etc., so the step-out position of the step motor 27 is stable and the reference full-close position of the valve element 25 can be set within a narrow range of "0 to 4 steps." Therefore, by executing small-opening valve opening control that drives the step motor 27 by "3 steps," the full-close position of the valve element 25 can be controlled to "3 to 7 steps." Therefore, for example, by configuring the rubber sheet 28 to come into contact with the valve element 25 at "10 steps," it is possible to simultaneously suppress vibration wear between the valve element 25 and the valve seat 24 and suppress seal leakage of EGR gas.
この実施形態の構成によれば、全閉突き当て制御時に、ステップモータ27の脱調により弁体25がシート部24aに接する以外の領域に位置し、弁体25と弁座24との間に隙間が生じても、その隙間がゴムシート(シール部材)により密閉される。このため、ステップモータ27の脱調により弁体25が微小開弁しても、弁体25と弁座24との間のEGRガスの漏れを防止することができる。 According to the configuration of this embodiment, even if, during full-close butting control, the step motor 27 loses synchronization and the valve element 25 is positioned in an area other than where it contacts the seat portion 24a, creating a gap between the valve element 25 and the valve seat 24, the gap is sealed by the rubber sheet (sealing member). Therefore, even if the valve element 25 opens slightly due to loss of synchronization of the step motor 27, leakage of EGR gas between the valve element 25 and the valve seat 24 can be prevented.
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付し、異なった点を中心に説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and differences will be mainly described.
[第2のEGR弁制御について]
この実施形態では、「第2のEGR弁制御」の内容の点で第1実施形態と構成が異なる。ここで、全閉突き当て制御による全閉位置は、正確に判定することができない。第1実施形態の「第1のEGR弁制御」では、全閉突き当て制御において、弁体25を弁座24に突き当てる前に、その閉じ速度を低駆動周波数で遅くしていたが、製品公差を考慮すると、全閉突き当てより「約10step」前から弁体25の閉じ速度を遅くする必要がある。しかし、閉じ速度を遅くしたのでは、全閉応答遅れが懸念される。そこで、この実施形態では、全閉応答遅れなくステップモータ27の脱調を最大「4step」以内に抑えるために、次のような「第2のEGR弁制御」を実行するようにした。
[Regarding the second EGR valve control]
This embodiment differs from the first embodiment in the content of the "second EGR valve control." Here, the fully closed position determined by the fully closed butting control cannot be accurately determined. In the "first EGR valve control" of the first embodiment, the closing speed of the valve disc 25 is slowed at a low drive frequency before the valve disc 25 hits the valve seat 24 during the fully closed butting control. However, considering product tolerances, the closing speed of the valve disc 25 needs to be slowed approximately 10 steps before the fully closed butting. However, slowing the closing speed raises concerns about a delay in the fully closed response. Therefore, in this embodiment, the following "second EGR valve control" is executed to prevent a delay in the fully closed response and limit the step-out of the step motor 27 to a maximum of four steps.
図11、図12に、この実施形態の「第2のEGR弁制御」の内容をフローチャートにより示す。図11、図12に示すように、このフローチャートでは、ステップ140、ステップ240、ステップ260,ステップ280及びステップ310の処理を削除した点で図9、図10のフローチャートと内容が異なる。また、図11、図12に示すように、このフローチャートでは、ステップ130とステップ150との間にステップ400が、ステップ110とステップ190との間にステップ410が、ステップ410と「リターン」との間にステップ420及びステップ430が、ステップ230とステップ250との間にステップ440が、ステップ250と「リターン」との間にステップ450が、ステップ400と「リターン」との間にステップ460及びステップ470が、ステップ270とステップ290との間にステップ480が、ステップ480と「リターン」との間にステップ490及びステップ500が、ステップ300とステップ320との間にステップ510がそれぞれ設けられる点で図9、図10のフローチャートと異なる。 Figures 11 and 12 show the "second EGR valve control" of this embodiment in the form of a flowchart. As shown in Figures 11 and 12, this flowchart differs from the flowcharts of Figures 9 and 10 in that steps 140, 240, 260, 280, and 310 have been omitted. Also, as shown in Figures 11 and 12, this flowchart differs from the flowcharts of Figures 9 and 10 in that step 400 is provided between step 130 and step 150, step 410 is provided between step 110 and step 190, step 420 and step 430 are provided between step 410 and "return", step 440 is provided between step 230 and step 250, step 450 is provided between step 250 and "return", step 460 and step 470 are provided between step 400 and "return", step 480 is provided between step 270 and step 290, step 490 and step 500 are provided between step 480 and "return", and step 510 is provided between step 300 and step 320.
処理が図11、図12のフローチャートのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ100~ステップ130の処理を実行し、ステップ130の判断結果が肯定になると、ステップ400で、EGR弁14が通常駆動周波数で全閉制御状態であることを示す全閉制御完了フラグXclが「1」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、EGR弁14が通常駆動周波数で全閉制御が完了した状態であるとして処理をステップ150へ移行し、この判断結果が否定の場合は、全閉制御以外の状態であるとして処理をステップ460へ移行する。 When processing transitions to the routine of the flowcharts in Figures 11 and 12, the ECU 80 executes steps 100 to 130. If the determination result in step 130 is positive, the ECU 80 determines in step 400 whether the full-close control completion flag Xcl, which indicates that the EGR valve 14 is in a full-close control state at the normal drive frequency, is "1." If the determination result is positive, the ECU 80 determines that the full-close control of the EGR valve 14 at the normal drive frequency has been completed, and transitions to step 150. If the determination result is negative, the ECU 80 determines that the EGR valve 14 is in a state other than full-close control, and transitions to step 460.
ステップ460では、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「110step」閉弁制御する。 In step 460, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by 110 steps at the normal drive frequency.
次に、ステップ470で、ECU80は、EGR弁14が通常駆動周波数で全開制御状態であることを示す全開制御フラグXopを「0」に、また、EGR弁14が通常駆動周波数での全閉制御完了フラグXclを「1」に、それぞれ設定した後、処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 470, the ECU 80 sets the full-open control flag Xop, which indicates that the EGR valve 14 is in a full-open control state at the normal drive frequency, to "0," and sets the full-close control completion flag Xcl, which indicates that the EGR valve 14 is in a full-open control state at the normal drive frequency, to "1," and then returns the process to step 100.
一方、ステップ110から移行してステップ410では、ECU80は、通常駆動周波数での全閉制御完了フラグXclが「1」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、全閉制御状態であるとして処理をステップ190へ移行し、この判断結果が否定の場合は、全閉制御以外の状態であるとして処理をステップ420へ移行する。 On the other hand, moving from step 110 to step 410, the ECU 80 determines whether the full-close control completion flag Xcl at the normal drive frequency is "1." If the result of this determination is positive, the ECU 80 determines that the full-close control state is in effect and proceeds to step 190. If the result of this determination is negative, the ECU 80 determines that the state is not full-close control and proceeds to step 420.
ステップ420では、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「110step」閉弁制御する。 In step 420, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by 110 steps at the normal drive frequency.
次に、ステップ430で、ECU80は、通常駆動周波数での全開制御フラグXopを「0」に、また、通常駆動周波数での全閉制御完了フラグXclを「1」に、それぞれ設定した後、処理をステップ100へ戻す。 Next, in step 430, the ECU 80 sets the full-open control flag Xop at the normal drive frequency to "0" and the full-close control completion flag Xcl at the normal drive frequency to "1", and then returns the process to step 100.
一方、ECU80は、ステップ230での判断結果が肯定となる場合は、ステップ440で、通常駆動周波数での全開制御フラグXopが「1」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ250へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ180へ移行する。 On the other hand, if the determination result in step 230 is positive, ECU 80 determines in step 440 whether the full-open control flag Xop at the normal drive frequency is "1." If the determination result is positive, ECU 80 proceeds to step 250, and if the determination result is negative, ECU 80 proceeds to step 180.
そして、ECU80は、ステップ250の処理を実行した後、ステップ450で、低駆動周波数での全閉制御完了フラグXCLを「0」に設定した後、処理をステップ180へ移行する。 After executing step 250, ECU 80 sets the low drive frequency full-close control completion flag XCL to "0" in step 450, and then proceeds to step 180.
一方、ECU80は、ステップ270の判断結果が肯定の場合、ステップ480で、通常駆動周波数での全閉制御完了フラグXclが「1」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ290へ移行し、ステップ290とステップ300の処理を実行し、処理をステップ510へ移行する。 On the other hand, if the determination result in step 270 is positive, ECU 80 determines in step 480 whether the full-close control completion flag Xcl at the normal drive frequency is "1." If the determination result is positive, ECU 80 proceeds to step 290, executes steps 290 and 300, and then proceeds to step 510.
そして、ステップ510では、ECU80は、初期設定完了フラグXISCを「0」に、通常駆動周波数での全開制御フラグXop及び全閉制御完了フラグXclを「0」に、それぞれ設定し、処理をステップ320へ移行する。 Then, in step 510, the ECU 80 sets the initial setting completion flag XISC to "0", and the full-open control flag Xop and the full-close control completion flag Xcl at the normal drive frequency to "0", and then proceeds to step 320.
上記した「第2のEGR弁制御」によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータ27を通常駆動周波数で駆動させて(ステップ420、ステップ460又はステップ490)弁体25が弁座24に突き当たる全閉まで閉弁させた後、通常駆動周波数よりも低い低駆動周波数で更に全閉突き当て制御を継続させて(ステップ190、ステップ150又はステップ290)弁体25を弁座24に突き当てるようになっている。 According to the above-described "second EGR valve control," when executing the fully closed contact control, the ECU 80 drives the step motor 27 at the normal drive frequency (step 420, step 460, or step 490) to close the valve until the valve element 25 contacts the valve seat 24 (fully closed), and then continues the fully closed contact control at a low drive frequency lower than the normal drive frequency (step 190, step 150, or step 290) to contact the valve element 25 against the valve seat 24.
上記した「第2のEGR弁制御」によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行した(ステップ190、ステップ150又はステップ290)後に、弁体25が微小開度で開弁するようにステップモータ27を駆動させる微小開度開弁制御を実行する(ステップ200、ステップ160又はステップ300)ようになっている。 According to the above-described "second EGR valve control," after executing the fully closed butting control (step 190, step 150, or step 290), the ECU 80 executes the small opening valve opening control (step 200, step 160, or step 300) to drive the step motor 27 so that the valve element 25 opens by a small opening.
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行するとき、ステップモータ27を通常駆動周波数で駆動させて弁体25が弁座24に突き当たる全閉まで閉弁させた後、通常駆動周波数よりも低い低駆動周波数で更に全閉突き当て制御を継続させて弁体25を弁座24に突き当てる。従って、全閉突き当て制御において、一度、通常駆動周波数でステップモータ27を駆動させてEGR弁14が閉弁し、弁体25が弁座24に突き当たるときに弁体25が弁体スプリング52とゴムシート28の反発力を受けて脱調するが、その後、再び低駆動周波数でステップモータ27を駆動させてEGR弁14が閉弁し、再び弁体25が弁座24に突き当たるときは、その突き当て時の弁体スプリング52とゴムシート28の反発力が弱まる。このため、EGR弁14の全閉突き当て制御時に突き当ての反発力によるステップモータ27の脱調量を抑制することができ、弁体25の微小開弁を抑制することができる。この結果、弁体25と弁座24との間のEGRガスの漏れを抑制することができる。また、この実施形態では、全閉突き当て制御を実行するときに、ステップモータ27を通常駆動周波数で駆動させて弁体25を弁座24に突き当てた後、低駆動周波数で再度弁体25を弁座24に突き当ててEGR弁14を全閉にするので、第1実施形態と比較すると全閉応答遅れを生じさせることなくステップモータ27の脱調量を抑制することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
According to the configuration of the EGR system of this embodiment described above, when the ECU 80 executes the fully closed contact control, it drives the step motor 27 at the normal drive frequency to close the valve until the valve element 25 abuts against the valve seat 24, and then continues the fully closed contact control at a low drive frequency lower than the normal drive frequency to abut the valve element 25 against the valve seat 24. Therefore, in the fully closed contact control, the step motor 27 is driven at the normal drive frequency once to close the EGR valve 14, and when the valve element 25 abuts against the valve seat 24, the valve element 25 receives the repulsive forces of the valve element spring 52 and the rubber sheet 28 and loses step-out. However, when the step motor 27 is then driven again at the low drive frequency to close the EGR valve 14 and the valve element 25 abuts against the valve seat 24 again, the repulsive forces of the valve element spring 52 and the rubber sheet 28 at the time of the abutment are weakened. Therefore, it is possible to suppress the amount of step-out of the step motor 27 due to the repulsive force of the abutment during the full-close butting control of the EGR valve 14, and to suppress slight opening of the valve element 25. As a result, it is possible to suppress leakage of EGR gas between the valve element 25 and the valve seat 24. Furthermore, in this embodiment, when the full-close butting control is executed, the step motor 27 is driven at the normal drive frequency to abut the valve element 25 against the valve seat 24, and then the valve element 25 is abutted against the valve seat 24 again at the low drive frequency to fully close the EGR valve 14. Therefore, compared to the first embodiment, it is possible to suppress the amount of step-out of the step motor 27 without causing a full-close response delay.
この実施形態の構成によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行した後に、弁体25が微小開度で開弁するようにステップモータ27を駆動させる微小開度開弁制御を実行する。従って、全閉突き当て制御を実行した後は、微小開度開弁制御により確実に弁体25が微小開度で開弁するので、弁体25と弁座24との間に隙間が確保される。このため、エンジン1の振動等の影響を受けてEGR弁14が振動しても、弁体25と弁座24との間で振動摩耗を抑制することができる。 According to the configuration of this embodiment, after executing the fully closed butting control, the ECU 80 executes minute opening valve control, which drives the step motor 27 so that the valve element 25 opens at a minute opening. Therefore, after executing the fully closed butting control, the minute opening valve control reliably opens the valve element 25 at a minute opening, ensuring a gap between the valve element 25 and the valve seat 24. Therefore, even if the EGR valve 14 vibrates due to the influence of engine 1 vibrations, etc., vibration wear between the valve element 25 and the valve seat 24 can be suppressed.
この実施形態の構成によれば、全閉突き当て制御時に、ステップモータ27の脱調により弁体25がシート部24aに接する以外の領域に位置し、弁体25と弁座24との間に隙間が生じても、その隙間がゴムシート(シール部材)により密閉される。このため、ステップモータ27の脱調により弁体25が微小開弁しても、弁体25と弁座24との間のEGRガスの漏れを防止することができる。 According to the configuration of this embodiment, even if, during full-close butting control, the step motor 27 loses synchronization and the valve element 25 is positioned in an area other than where it contacts the seat portion 24a, creating a gap between the valve element 25 and the valve seat 24, the gap is sealed by the rubber sheet (sealing member). Therefore, even if the valve element 25 opens slightly due to loss of synchronization of the step motor 27, leakage of EGR gas between the valve element 25 and the valve seat 24 can be prevented.
この実施形態において、第1実施形態と同等の構成により得られる作用及び効果は、第1実施形態のそれと同じである。 In this embodiment, the actions and effects obtained by the same configuration as in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[第3のEGR弁制御について]
この実施形態では、「第3のEGR弁制御」の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。ここで、全閉突き当て制御によりステップモータ27に脱調が発生することを前提とすると、その脱調が最小の「1step」になると、弁体25と弁座24との間の隙間が「0.05mm」となり、エンジン1の振動によりEGR弁14が振動すると、弁体25と弁座24との間で接触摩耗が懸念される。そこで、この実施形態では、次のような「第3のEGR弁制御」を実行するようにした。
[Regarding the third EGR valve control]
This embodiment differs from the previous embodiments in the content of the "third EGR valve control." Assuming that stepping out of step motor 27 occurs due to full-close butting control, if stepping out is minimized to "one step," the gap between valve element 25 and valve seat 24 will be "0.05 mm." If vibration of engine 1 causes vibration of EGR valve 14, there is a concern that contact wear will occur between valve element 25 and valve seat 24. Therefore, in this embodiment, the following "third EGR valve control" is executed.
図13に、その「第3のEGR弁制御」の内容をフローチャートにより示す。図13に示すように、このフローチャートでは、ステップ110、ステップ140、ステップ150、ステップ190~ステップ220、ステップ240、ステップ250、ステップ280、ステップ290及びステップ310の処理を削除した点で図9、図10のフローチャートと内容が異なる。また、図13に示すように、このフローチャートでは、ステップ130とステップ160との間にステップ600が、ステップ230とステップ260との間にステップ610が、ステップ270とステップ300との間にステップ620がそれぞれ設けられる点で図9、図10のフローチャートと異なる。 Figure 13 shows the details of this "third EGR valve control" in the form of a flowchart. As shown in Figure 13, this flowchart differs from the flowcharts of Figures 9 and 10 in that steps 110, 140, 150, 190 to 220, 240, 250, 280, 290, and 310 have been deleted. Also, as shown in Figure 13, this flowchart differs from the flowcharts of Figures 9 and 10 in that step 600 is provided between step 130 and step 160, step 610 is provided between step 230 and step 260, and step 620 is provided between step 270 and step 300.
処理がこの実施形態のフローチャートのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ100、ステップ120及びステップ130の処理を実行し、ステップ130の判断結果が肯定となる場合には、ステップ600で、全閉突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「110step」閉弁制御し、全閉突き当てを完了する。 When processing transitions to the routine of the flowchart of this embodiment, the ECU 80 executes the processes of steps 100, 120, and 130. If the determination result of step 130 is positive, the ECU 80 executes full-closed stopping control in step 600. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close for 110 steps at the normal drive frequency, completing full-close stopping.
次に、ステップ160で、ECU80は、全閉突き当て完了後、EGR弁14(ステップモータ27)を「3step」開弁制御する。ステップ600の後のステップ160の処理が、この実施形態の特徴的な処理である。 Next, in step 160, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open three steps after the fully closed position is reached. The processing of step 160 after step 600 is characteristic of this embodiment.
その後、ECU80は、ステップ170及びステップ180の処理を実行した後、処理をステップ100へ戻る。 Then, the ECU 80 executes steps 170 and 180, and then returns to step 100.
一方、ステップ120から移行してステップ230の判断結果が肯定の場合は、ECU80は、ステップ610で、全開突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「110step」開弁制御し、全開突き当てを完了する。 On the other hand, if the determination result in step 230 is affirmative after step 120, the ECU 80 executes full-open limiting control in step 610. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open by 110 steps at the normal drive frequency, completing full-open limiting.
その後、ECU80は、ステップ260及びステップ180の処理を実行した後、処理をステップ100へ戻る。 Then, the ECU 80 executes steps 260 and 180, and then returns to step 100.
一方、ステップ100から移行してステップ270の判断結果が肯定の場合、ステップ620で、ECU80は、全閉突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「110step」閉弁制御し、全閉突き当てを完了する。 On the other hand, if the determination result in step 270 is affirmative after step 100, the ECU 80 executes full-close control in step 620. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by 110 steps at the normal drive frequency, completing full-close control.
次に、ステップ300で、ECU80は、全閉突き当て完了後、EGR弁14(ステップモータ27)を「3step」開弁制御する。 Next, in step 300, after the fully closed position is reached, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open by three steps.
その後、ECU80は、ステップ320の処理を実行した後、その後の処理を終了する。 The ECU 80 then executes step 320 and terminates subsequent processing.
上記した「第3のEGR弁制御」によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行した(ステップ600又はステップ620)後に、弁体25が微小開度で開弁するようにステップモータ27を駆動させる、すなわちEGR弁14を「3step」開弁制御する「微小開度開弁制御」を実行する(ステップ160又はステップ300)ようになっている。 According to the above-mentioned "third EGR valve control," after executing the fully closed butting control (step 600 or step 620), the ECU 80 drives the step motor 27 so that the valve element 25 opens by a small amount, i.e., executes "small opening valve control" that controls the EGR valve 14 to open by "three steps" (step 160 or step 300).
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
この実施形態の構成によれば、ECU80は、全閉突き当て制御を実行した後に、弁体25が微小開度で開弁するようにステップモータ27を駆動させる微小開度開弁制御を実行する。従って、全閉突き当て制御を実行した後は、微小開度開弁制御により確実に弁体25が微小開度で開弁するので、弁体25と弁座24との間に隙間が確保される。このため、エンジン1の振動等の影響を受けてEGR弁14が振動しても、弁体25と弁座24との間で振動摩耗を抑制することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
According to the configuration of this embodiment, after executing the fully closed butting control, the ECU 80 executes the minute opening valve opening control, which drives the step motor 27 so that the valve element 25 opens at a minute opening. Therefore, after executing the fully closed butting control, the minute opening valve opening control reliably opens the valve element 25 at a minute opening, thereby ensuring a gap between the valve element 25 and the valve seat 24. Therefore, even if the EGR valve 14 vibrates due to the influence of vibrations of the engine 1, etc., vibration wear between the valve element 25 and the valve seat 24 can be suppressed.
<第4実施形態>
次に、第4実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
Fourth Embodiment
Next, a fourth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[EGR弁制御について]
この実施形態では、「第4のEGR弁制御」の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。ここで、極低温環境下では、ゴムシート28に接地凍結のおそれがある。そこで、この実施形態では、次のような「第4のEGR弁制御」を実行するようになっている。
[Regarding EGR valve control]
This embodiment differs from the previous embodiments in the content of the "fourth EGR valve control." In an extremely low-temperature environment, there is a risk of contact freezing of the rubber sheet 28. Therefore, in this embodiment, the following "fourth EGR valve control" is executed.
図14に、その「第4のEGR弁制御」の内容をフローチャートにより示す。図14に示すように、このフローチャートでは、ステップ120、ステップ130、ステップ600、ステップ160~ステップ180、ステップ230、ステップ610及びステップ260の処理を削除した点で図13のフローチャートと内容が異なる。また、図14に示すように、このフローチャートでは、ステップ100の判断結果が肯定の場合にステップ630~ステップ710の処理が、ステップ300とステップ320との間にステップ720とステップ730の処理が、それぞれ設けられる点で図13のフローチャートと異なる。 Figure 14 shows the details of this "fourth EGR valve control" in the form of a flowchart. As shown in Figure 14, this flowchart differs from the flowchart in Figure 13 in that steps 120, 130, 600, 160-180, 230, 610, and 260 have been omitted. Also, as shown in Figure 14, this flowchart differs from the flowchart in Figure 13 in that steps 630-710 are performed when the determination result in step 100 is positive, and steps 720 and 730 are added between steps 300 and 320.
処理がこのフローチャートのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ100の判断結果が肯定の場合、処理をステップ630へ移行する。そして、ステップ630では、ECU80は、吸気温センサ77の検出値に基づき吸気温度THAを取り込む。 When processing transitions to the routine of this flowchart, if the determination result in step 100 is positive, the ECU 80 transitions processing to step 630. Then, in step 630, the ECU 80 acquires the intake air temperature THA based on the detection value of the intake air temperature sensor 77.
次に、ステップ640で、ECU80は、吸気温度THAが「5℃」より低いか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ650へ移行し、この判断結果が否定の場合は処理をステップ710へ移行する。 Next, in step 640, the ECU 80 determines whether the intake air temperature THA is lower than 5°C. If the result of this determination is positive, the ECU 80 proceeds to step 650; if the result of this determination is negative, the ECU 80 proceeds to step 710.
ステップ650では、ECU80は、EGR弁14の解凍制御が完了したことを示す解凍制御完了フラグXCOCLが「0」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、解凍制御未完了であるとして処理をステップ660へ移行し、この判断結果が否定の場合は、解凍制御完了であるとして処理をステップ710へ移行する。 In step 650, the ECU 80 determines whether the defrost control completion flag XCOCL, which indicates that defrost control of the EGR valve 14 has been completed, is "0." If the result of this determination is positive, the ECU 80 determines that defrost control is not yet complete and proceeds to step 660. If the result of this determination is negative, the ECU 80 determines that defrost control has been completed and proceeds to step 710.
ステップ660では、ECU80は、全閉突き当て制御を実行する。すなわち、ECU80は、通常駆動周波数でEGR弁14(ステップモータ27)を「110step」閉弁制御し、全閉突き当てを完了する。 In step 660, the ECU 80 executes full-close control. That is, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to close by 110 steps at the normal drive frequency, completing full-close control.
次に、ステップ670で、ECU80は、全閉突き当て完了後、EGR弁14(ステップモータ27)を「10step」開弁制御する。 Next, in step 670, after the fully closed position is reached, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open by 10 steps.
次に、ステップ680で、ECU80は、解凍制御回数COCLN(i)を「1」だけ加算する。 Next, in step 680, ECU 80 increments the number of defrosting control operations COCLN(i) by "1".
次に、ステップ690で、ECU80は、解凍制御回数COCLN(i)が所定値A1以上か否かを判断する。この所定値A1として、例えば「2~5」の中の数を当てはめることができる。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、所定回数完了したとして処理をステップ700へ移行し、この判断結果が否定の場合は所定回数未完了であるとして処理をステップ660へ戻す。 Next, in step 690, ECU 80 determines whether the number of defrosting control cycles COCLN(i) is equal to or greater than a predetermined value A1. This predetermined value A1 can be set to, for example, a number between 2 and 5. If the result of this determination is positive, ECU 80 determines that the predetermined number of cycles has been completed and proceeds to step 700. If the result of this determination is negative, ECU 80 determines that the predetermined number of cycles has not been completed and returns to step 660.
ステップ700では、ECU80は、解凍制御完了フラグXCOCLを「1」に設定し、処理をステップ100へ戻す。 In step 700, ECU 80 sets the defrosting control completion flag XCOCL to "1" and returns processing to step 100.
一方、ステップ640又はステップ650から移行してステップ710では、ECU80は、EGR弁14につき通常の開閉制御を実行し、その後、処理をステップ100へ戻す。 On the other hand, moving from step 640 or step 650 to step 710, the ECU 80 executes normal opening and closing control of the EGR valve 14, and then returns the process to step 100.
ステップ100からステップ270へ移行した場合、ECU80は、ステップ300又はステップ310の処理を実行した後、ステップ720で、解凍制御完了フラグXCOCLを「0」に設定する。 When proceeding from step 100 to step 270, the ECU 80 executes the processing of step 300 or step 310, and then sets the defrosting control completion flag XCOCL to "0" in step 720.
次に、ステップ730で、ECU80は、解凍制御回数COCLN(i)を「0」にリセットした後、処理をステップ320へ移行する。 Next, in step 730, the ECU 80 resets the number of defrosting control operations COCLN(i) to "0" and then proceeds to step 320.
上記した「第4のEGR弁制御」によれば、ECU80は、弁体25が微小開度で開弁するようにEGR弁14のステップモータ27を「10step」で駆動させる「微小開度開弁制御」を実行する(ステップ670)ように構成される。また、ECU80は、エンジン1の停止時に弁体25が閉弁状態となるときであって、EGR弁14を吸気温度THAが「5℃」より低い所定の低温環境下で駆動する(ステップ640及びステップ650)際に、「全閉突き当て制御」(ステップ660)と「微小開度開弁制御」(ステップ670)のうち一方を先に実行してから他方を実行するようになっている。この実施形態では、ECU80は、「全閉突き当て制御」と「微小開度開弁制御」を交互に繰り返すようになっている。 According to the above-described "fourth EGR valve control," the ECU 80 is configured to execute "small opening valve control" (step 670), which drives the step motor 27 of the EGR valve 14 in "10 steps" so that the valve element 25 opens at a small opening. Furthermore, when the valve element 25 is in a closed state while the engine 1 is stopped and the ECU 80 drives the EGR valve 14 in a predetermined low-temperature environment where the intake air temperature THA is lower than 5°C (steps 640 and 650), the ECU 80 executes one of the "fully closed butting control" (step 660) and the "small opening valve control" (step 670) before executing the other. In this embodiment, the ECU 80 alternates between the "fully closed butting control" and the "small opening valve control."
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、ECU80は、エンジン1の停止時に弁体が閉弁状態となるときであって、EGR弁14を所定の低温環境下で駆動する際に、「全閉突き当て制御」と「微小開度開弁制御」のうち一方を先に実行してから他方を実行する。従って、低温環境下でエンジン1を始動するとき、弁体25が弁座24に対し開閉され、ゴムシート28が変形する。このため、低温環境下でのエンジン1の始動時に、弁体25とゴムシート28とが凍結固着していても、その凍結固着を解除することができ、弁体25の開弁を保証することができる。また、弁座24に対する弁体25の開閉を繰り返すことで、凍結固着に亀裂や破壊を生じさせ、その凍結固着を確実に解除することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
According to the configuration of the EGR system of this embodiment described above, when the valve element is in a closed state when the engine 1 is stopped and the ECU 80 drives the EGR valve 14 in a predetermined low-temperature environment, the ECU 80 first executes one of the "fully closed butting control" and the "small opening valve control" before executing the other. Therefore, when the engine 1 is started in a low-temperature environment, the valve element 25 opens and closes relative to the valve seat 24, causing the rubber sheet 28 to deform. Therefore, even if the valve element 25 and the rubber sheet 28 are frozen together when the engine 1 is started in a low-temperature environment, the frozen state can be released, ensuring that the valve element 25 opens. Furthermore, by repeatedly opening and closing the valve element 25 relative to the valve seat 24, cracks or breaks can be generated in the frozen state, thereby reliably releasing the frozen state.
なお、前記第1実施形態では、ECU80が「第1のEGR弁制御」のみを実行し、前記第2実施形態では、ECU80が「第2のEGR弁制御」のみを実行するように構成した。これに対し、前記第1実施形態において、ECU80が「第1のEGR弁制御」と「第4のEGR弁制御」を組み合わせて実行したり、前記第2実施形態において、ECU80が「第2のEGR弁制御」と「第4のEGR弁制御」を組み合わせて実行したりするように構成することもできる。 In the first embodiment, the ECU 80 is configured to execute only the "first EGR valve control," and in the second embodiment, the ECU 80 is configured to execute only the "second EGR valve control." In contrast, in the first embodiment, the ECU 80 may be configured to execute a combination of the "first EGR valve control" and the "fourth EGR valve control," or in the second embodiment, the ECU 80 may be configured to execute a combination of the "second EGR valve control" and the "fourth EGR valve control."
<第5実施形態>
次に、第5実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
Fifth Embodiment
Next, the fifth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[EGR弁の構成について]
前記各実施形態では、「全閉突き当て制御」を実行したとき、ステップモータ27の脱調により弁体スプリング52の付勢力を受けて弁体25が所定の微小開度だけ開弁するように構成した。これに対し、この実施形態では、EGR弁14につき、上記構成に加え、ステップモータ27の非駆動時に、弁体25が弁体スプリング52の付勢力により所定の微小開度だけ開弁するように構成される。
[Configuration of EGR valve]
In each of the above-described embodiments, when the "fully closed butting control" is executed, the valve element 25 is opened by a predetermined small opening degree by the biasing force of the valve element spring 52 due to the step motor 27 stepping out. In contrast, in this embodiment, in addition to the above-described configuration, the EGR valve 14 is configured such that the valve element 25 is opened by a predetermined small opening degree by the biasing force of the valve element spring 52 when the step motor 27 is not driven.
[第5のEGR弁制御について]
この実施形態では、「第5のEGR弁制御」の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。ここで、エンジン1の停止後にEGR弁14を閉弁状態から直ちに開弁すると、排気通路3に残留していた高濃度の排気ガスが吸気通路2へ侵入し、エンジン1の再始動時に失火やエンストが発生してしまう懸念がある。そこで、この実施形態では、次のような「第5のEGR弁制御」を実行するようになっている。
[Regarding the fifth EGR valve control]
This embodiment differs from the previous embodiments in the content of the "fifth EGR valve control." If the EGR valve 14 is immediately opened from a closed state after the engine 1 is stopped, high-concentration exhaust gas remaining in the exhaust passage 3 may enter the intake passage 2, causing a misfire or stall when the engine 1 is restarted. Therefore, in this embodiment, the following "fifth EGR valve control" is executed.
図15に、その「第5のEGR弁制御」の内容をフローチャートにより示す。図15に示すように、このフローチャートでは、ステップ300を省略し、ステップ620とステップ310との間にステップ740とステップ750が設けられる点で図13のフローチャートと異なる。 Figure 15 shows the details of the "fifth EGR valve control" in the form of a flowchart. As shown in Figure 15, this flowchart differs from the flowchart in Figure 13 in that step 300 is omitted and steps 740 and 750 are added between steps 620 and 310.
処理がこのフローチャートのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ100の判断結果が否定の場合、処理をステップ270へ移行する。そして、ステップ270の判断結果が肯定の場合、ECU80は、ステップ620の処理を実行する。 When processing transitions to the routine of this flowchart, if the determination result of step 100 is negative, the ECU 80 transitions processing to step 270. If the determination result of step 270 is positive, the ECU 80 executes processing of step 620.
その後、ECU80は、ステップ740で、IGスイッチ70をオフした後の経過時間Toffを取り込む。ECU80は、IGスイッチ70がオフされた後、この経過時間Toffを計時するようになっている。 Then, in step 740, the ECU 80 acquires the elapsed time Toff after the IG switch 70 is turned off. The ECU 80 measures this elapsed time Toff after the IG switch 70 is turned off.
そして、ステップ740又はステップ270から移行してステップ750では、ECU80は、その経過時間Toffが所定時間B1以上か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ300へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ180へ移行する。 Then, in step 750, moving from step 740 or step 270, ECU 80 determines whether the elapsed time Toff is equal to or greater than the predetermined time B1. If the result of this determination is positive, ECU 80 proceeds to step 300; if the result of this determination is negative, ECU 80 proceeds to step 180.
上記した「第5のEGR弁制御」によれば、ECU80は、エンジン1の停止が要求された後、EGR弁14の「全閉突き当て制御」(ステップ620)を所定時間B1だけ実行する(ステップ100、ステップ270、ステップ620、ステップ740及びステップ750)ようになっている。 According to the "fifth EGR valve control" described above, after a request to stop the engine 1 is made, the ECU 80 executes "full-closed stop control" (step 620) of the EGR valve 14 for a predetermined time B1 (steps 100, 270, 620, 740, and 750).
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、ECU80は、エンジン1の停止が要求された後、「全閉突き当て制御」を所定時間B1だけ実行する。従って、エンジン1の停止が要求されてエンジン1が停止した後も、「全閉突き当て制御」が所定時間B1だけ実行されるので、その間にEGR弁14が全閉の状態に保たれ、EGR通路12の中に残留するEGRガスは、時間経過と共に拡散されて濃度が低下することになる。このため、エンジン1の停止後にEGR弁14が開弁し、EGR通路12から吸気通路2へEGRガスが侵入しても、侵入したEGRガスが低濃度となっているためエンジン1の再始動が不良となることを防止することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
According to the configuration of the EGR system of this embodiment described above, the ECU 80 executes the "full-closed butting control" for a predetermined time B1 after a request to stop the engine 1 is made. Therefore, even after a request to stop the engine 1 is made and the engine 1 is stopped, the "full-closed butting control" is executed for the predetermined time B1. During this time, the EGR valve 14 is maintained in a fully closed state, and the EGR gas remaining in the EGR passage 12 diffuses and decreases in concentration over time. Therefore, even if the EGR valve 14 opens after the engine 1 is stopped and EGR gas enters the intake passage 2 from the EGR passage 12, the entering EGR gas has a low concentration, which prevents the engine 1 from failing to restart.
この実施形態の構成によれば、ステップモータ27の非駆動時に、弁体25が弁体スプリング52の付勢力により所定の開度開弁するので、低温環境下でエンジン1が停止しても、弁体25と弁座24との間に水が留まることがない。このため、エンジン1の停止時に弁体25と弁座24とが凍結固着することを防止することができる。 With the configuration of this embodiment, when the step motor 27 is not driven, the valve element 25 opens to a predetermined degree due to the biasing force of the valve element spring 52. Therefore, even when the engine 1 is stopped in a low-temperature environment, water does not remain between the valve element 25 and the valve seat 24. This prevents the valve element 25 and the valve seat 24 from freezing and becoming stuck together when the engine 1 is stopped.
なお、前記第1実施形態では、ECU80が「第1のEGR弁制御」のみを実行し、前記第2実施形態では、ECU80が「第2のEGR弁制御」のみを実行するように構成した。これに対し、前記第1実施形態において、ECU80が「第1のEGR弁制御」と「第5のEGR弁制御」を組み合わせて実行したり、前記第2実施形態において、ECU80が「第2のEGR弁制御」と「第5のEGR弁制御」を組み合わせて実行したりするように構成することもできる。 In the first embodiment, the ECU 80 is configured to execute only the "first EGR valve control," and in the second embodiment, the ECU 80 is configured to execute only the "second EGR valve control." In contrast, in the first embodiment, the ECU 80 may be configured to execute a combination of the "first EGR valve control" and the "fifth EGR valve control," or in the second embodiment, the ECU 80 may be configured to execute a combination of the "second EGR valve control" and the "fifth EGR valve control."
<第6実施形態>
次に、第6実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
Sixth Embodiment
Next, a sixth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[第6のEGR弁制御について]
この実施形態では、「第6のEGR弁制御」の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。ここで、エンジン1の停止後にEGR弁14を閉弁状態のままにすると、極寒時に弁体25とゴムシート28と凍結してしまう懸念がある。そこで、この実施形態では、次のような「第6のEGR弁制御」を実行するようになっている。
[Regarding the sixth EGR valve control]
This embodiment differs from the previous embodiments in the content of the "sixth EGR valve control." If the EGR valve 14 is left closed after the engine 1 is stopped, there is a concern that the valve body 25 and the rubber sheet 28 may freeze in extremely cold weather. Therefore, in this embodiment, the following "sixth EGR valve control" is executed.
図16に、その「第6のEGR弁制御」の内容をフローチャートにより示す。図16に示すように、このフローチャートでは、ステップ300とステップ310との間にステップ740~ステップ760が設けられる点で図13のフローチャートと異なる。 Figure 16 shows the details of the "sixth EGR valve control" in the form of a flowchart. As shown in Figure 16, this flowchart differs from the flowchart in Figure 13 in that steps 740 to 760 are provided between steps 300 and 310.
処理がこのフローチャートのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ100の判断結果が否定の場合、処理をステップ270へ移行する。そして、ステップ270の判断結果が肯定の場合、ECU80は、ステップ620及びステップ300の処理を実行する。 When processing transitions to the routine of this flowchart, if the determination result of step 100 is negative, the ECU 80 transitions processing to step 270. If the determination result of step 270 is positive, the ECU 80 executes the processing of steps 620 and 300.
その後、ステップ740で、ECU80は、IGスイッチ70をオフした後の経過時間Toffを取り込む。ECU80は、IGスイッチ70がオフされた後、この経過時間Toffを計時するようになっている。 Then, in step 740, the ECU 80 acquires the elapsed time Toff after the IG switch 70 is turned off. The ECU 80 measures this elapsed time Toff after the IG switch 70 is turned off.
そして、ステップ740又はステップ270から移行してステップ750では、ECU80は、その経過時間Toffが所定時間B1以上か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は処理をステップ760へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ180へ移行する。 Then, in step 750, moving from step 740 or step 270, the ECU 80 determines whether the elapsed time Toff is equal to or greater than the predetermined time B1. If the result of this determination is positive, the ECU 80 proceeds to step 760; if the result of this determination is negative, the ECU 80 proceeds to step 180.
そして、ステップ760では、ECU80は、EGR弁14(ステップモータ27)を「20step」開弁制御した後、処理をステップ310へ移行する。 Then, in step 760, the ECU 80 controls the EGR valve 14 (step motor 27) to open by 20 steps, and then transitions to step 310.
上記した「第6のEGR弁制御」によれば、ECU80は、エンジン1の停止が要求された後、「全閉突き当て制御」を所定時間B1だけ実行して(ステップ100、ステップ270、ステップ620、ステップ740及びステップ750)から弁体25をステップモータ27で「20step」に相当する所定の開度開弁する(ステップ760)ようになっている。 According to the "sixth EGR valve control" described above, after a request to stop the engine 1 is made, the ECU 80 executes "fully closed stop control" for a predetermined time B1 (steps 100, 270, 620, 740, and 750), and then opens the valve element 25 by a predetermined amount of opening equivalent to "20 steps" using the step motor 27 (step 760).
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、ECU80は、エンジン1の停止が要求された後、「全閉突き当て制御」を所定時間B1だけ実行してから弁体25をステップモータ27で「20step」に相当する所定の開度開弁する。従って、低温環境下でエンジン1が停止しても、弁体25と弁座24との間に水が留まることがない。このため、エンジン1の停止時に弁体25と弁座24とが凍結固着することを防止することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
According to the configuration of the EGR system of this embodiment described above, after a request to stop the engine 1 is made, the ECU 80 executes the "fully closed butting control" for a predetermined time B1 and then opens the valve element 25 by a predetermined opening amount equivalent to "20 steps" using the step motor 27. Therefore, even if the engine 1 is stopped in a low-temperature environment, water will not remain between the valve element 25 and the valve seat 24. This makes it possible to prevent the valve element 25 and the valve seat 24 from freezing and becoming stuck together when the engine 1 is stopped.
なお、前記第1実施形態では、ECU80が「第1のEGR弁制御」のみを実行し、前記第2実施形態では、ECU80が「第2のEGR弁制御」のみを実行するように構成した。これに対し、前記第1実施形態において、ECU80が「第1のEGR弁制御」と「第6のEGR弁制御」を組み合わせて実行したり、前記第2実施形態において、ECU80が「第2のEGR弁制御」と「第6のEGR弁制御」を組み合わせて実行したりするように構成することもできる。 In the first embodiment, the ECU 80 is configured to execute only the "first EGR valve control," and in the second embodiment, the ECU 80 is configured to execute only the "second EGR valve control." In contrast, in the first embodiment, the ECU 80 may be configured to execute a combination of the "first EGR valve control" and the "sixth EGR valve control," or in the second embodiment, the ECU 80 may be configured to execute a combination of the "second EGR valve control" and the "sixth EGR valve control."
<第7実施形態>
次に、第7実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
Seventh Embodiment
Next, the seventh embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[EGR弁の構成について]
この実施形態でも、第5実施形態と同様、EGR弁14につき、ステップモータ27の非駆動時に、弁体25が弁体スプリング52の付勢力により所定の微小開度だけ開弁するように構成される。
[Configuration of EGR valve]
In this embodiment, as in the fifth embodiment, the EGR valve 14 is configured so that the valve element 25 opens by a predetermined small amount due to the biasing force of the valve element spring 52 when the step motor 27 is not driven.
[エンジン始動制御について]
この実施形態では、少なくとも第1又は第2の実施形態の構成を前提にして、ECU80が、併せて「エンジン始動制御」を実行する点で構成が異なる。ここで、エンジン1の停止後にEGR弁14が開弁した状態でエンジン1が始動されると、その始動と同時に大量のEGRガスが吸気通路2へ流れ、エンジン1に失火やエンストが発生する懸念がある。EGR弁14につき、その雄ねじ30及び雌ねじ51のねじ山30a,51aの傾斜角を小さくすることで、コイル41への通電オフ時に、弁軸26の移動を規制し、EGR弁14が開弁してしまうことを防止できるが、ねじ山30a,51aの傾斜角を小さくすると、弁軸26の運動応答性が悪化したり、部品の新設が必要になったりする。そこで、この実施形態では、次のような「エンジン始動制御」を実行するようになっている。
[Engine start control]
This embodiment differs from the first or second embodiment in that the ECU 80 also executes "engine start control." If the engine 1 is started with the EGR valve 14 open after the engine 1 has been stopped, a large amount of EGR gas may flow into the intake passage 2, potentially causing misfire or stalling of the engine 1. By reducing the inclination angles of the threads 30 a, 51 a of the male and female threads 30, 51 of the EGR valve 14, movement of the valve stem 26 can be restricted when the coil 41 is de-energized, preventing the EGR valve 14 from opening. However, reducing the inclination angles of the threads 30 a, 51 a can degrade the motion response of the valve stem 26 or require the installation of new parts. Therefore, this embodiment executes the following "engine start control."
図17に、その「エンジン始動制御」の内容をフローチャートにより示す。処理がこのフローチャートのルーチンへ移行すると、ECU80は、イグニション(IG)がオンか否か、すなわち、ECU80が起動し、IGスイッチ70がオン操作されたか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、エンジン1が始動したことから処理をステップ810へ移行し、この判断結果が否定の場合は、エンジン1が始動していないことから処理をステップ860へ移行する。 Figure 17 shows the details of this "engine start control" in a flowchart. When processing transitions to the routine of this flowchart, the ECU 80 determines whether the ignition (IG) is on, i.e., whether the ECU 80 has started and the IG switch 70 has been turned on. If the result of this determination is positive, the ECU 80 transitions processing to step 810, since the engine 1 has started. If the result of this determination is negative, the engine 1 has not started, so the ECU 80 transitions processing to step 860.
ステップ810では、ECU80は、初期エンジン始動フラグXEOが「0」か否かを判断する。このフラグXEOは、初期にエンジン1の始動が完了したことを示すものである。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、初期エンジン始動が未完了であるとして処理をステップ820へ移行し、この判断結果が否定の場合は初期エンジン始動完了であるとして処理をステップ850へ移行する。 In step 810, the ECU 80 determines whether the initial engine start flag XEO is "0". This flag XEO indicates that the initial start of the engine 1 has been completed. If the result of this determination is positive, the ECU 80 determines that the initial engine start is incomplete and proceeds to step 820. If the result of this determination is negative, the ECU 80 determines that the initial engine start has been completed and proceeds to step 850.
ステップ820では、ECU80は、初期設定完了フラグXISCが「1」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定の場合は、初期設定完了であるとして処理をステップ830へ移行し、この判断結果が否定の場合は初期設定未完了であるとして処理をステップ800へ戻る。 In step 820, ECU 80 determines whether the initial setting completion flag XISC is "1." If the result of this determination is positive, ECU 80 determines that the initial setting is complete and proceeds to step 830. If the result of this determination is negative, ECU 80 determines that the initial setting is not complete and returns to step 800.
ステップ830では、ECU80は、エンジン1の始動を実行する。すなわち、ECU80は、エンジン1を始動及び運転するための各種制御プログラムの実行を開始する。 In step 830, the ECU 80 starts the engine 1. That is, the ECU 80 begins executing various control programs for starting and operating the engine 1.
次に、ステップ840で、ECU80は、初期エンジン始動フラグXEOを「1」に設定し、処理をステップ800へ戻る。 Next, in step 840, the ECU 80 sets the initial engine start flag XEO to "1" and returns processing to step 800.
一方、ステップ810から移行してステップ850では、ECU80は、通常のエンジン運転制御を実行し、処理をステップ800へ戻る。 On the other hand, moving from step 810 to step 850, the ECU 80 executes normal engine operation control and returns processing to step 800.
一方、ステップ800から移行してステップ860では、ECU80は、初期設定完了フラグXISCと初期エンジン始動フラグXEOをそれぞれ「0」にリセットする。 On the other hand, moving from step 800 to step 860, the ECU 80 resets the initial setting completion flag XISC and the initial engine start flag XEO to "0".
次に、ステップ870で、ECU80は、ECU80を停止し、その後の処理を終了する。 Next, in step 870, ECU 80 shuts down and terminates subsequent processing.
上記した「エンジン始動制御」によれば、ECU80は、エンジン1の始動が要求された後、「全閉突き当て制御」を実行してからエンジン1を始動させるようになっている。すなわち、第1又は第2の実施形態では、図9及び図10、図11及び図12のフローチャートのステップ100,110,190,200,210において、ECU80は、エンジン1の始動が要求されたとき、初期設定完了フラグXISCが「0」の場合は、「全閉突き当て制御」を実行し、その後に初期設定完了フラグXISCを「1」に設定するようになっている。そして、図17のフローチャートでは、ステップ800~ステップ830において、ECU80は、エンジン1の始動が要求されたとき、初期設定完了フラグXISCが「1」の場合にのみ、エンジン始動を実行するようになっている。 According to the above-described "engine start control," the ECU 80 executes "fully closed butting control" after a request to start the engine 1 is received, and then starts the engine 1. That is, in the first or second embodiment, in steps 100, 110, 190, 200, and 210 of the flowcharts in FIGS. 9, 10, 11, and 12, when a request to start the engine 1 is received, if the initial setting completion flag XISC is "0," the ECU 80 executes "fully closed butting control" and then sets the initial setting completion flag XISC to "1." In the flowchart in FIG. 17, in steps 800 to 830, the ECU 80 executes engine start only if the initial setting completion flag XISC is "1" when a request to start the engine 1 is received.
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、ECU80は、エンジン1の始動が要求された後、「全閉突き当て制御」を実行してからエンジン1を始動させる。従って、エンジン1の始動時には、弁体25が微小開弁のない全閉状態となる。このため、エンジン1の始動と同時にEGRガスがEGR通路12から吸気通路2へ漏れることを防止することができ、エンジン1の失火やエンストを防止することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
According to the configuration of the EGR system of this embodiment described above, after a request to start the engine 1 is made, the ECU 80 executes the "fully closed butting control" and then starts the engine 1. Therefore, when the engine 1 is started, the valve element 25 is in a fully closed state without any slight opening. Therefore, leakage of EGR gas from the EGR passage 12 to the intake passage 2 can be prevented simultaneously with the start of the engine 1, and misfires and stalls of the engine 1 can be prevented.
<第8実施形態>
次に、第8実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
Eighth Embodiment
Next, the eighth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[EGR弁の構成について]
この実施形態では、EGR弁14における弁座24とシール部材の構成の点で前記各実施形態と異なる。図18に、この実施形態のEGR弁14の断面図であって、その弁体25を弁座24に突き当てて全閉にする全閉突き当て状態を示す。図19に、同じくEGR弁14の断面図であって、全閉時にステップモータ27が脱調したときの状態を示す。図20に、同じくEGR弁14の断面図であって、全開状態を示す。図18~図20に示すように、この実施形態では、弁座24は、弁孔24bに沿って上方へ突出する円環堤状をなし、その上端面がシート部24aとなっている。そして、このシート部24aに対し、弁体25の下面周縁のシール面25aが当接可能(閉弁可能)となっている。そして、この実施形態では、弁座24にゴムシート28が設けられておらず、その代わりに、弁体25の外周に沿って、ゴム製円環状のリップシール29が設けられる。このリップシール29は、その外周に下方内側へ傾斜するリップ部29aを有する。そして、このリップ部29aの下端部が、弁座24の外周近傍に弾性を伴って接触可能となっている。このリップシール29は、この開示技術のシール部材の一例に相当する。弁体25に設けられるリップシール29は、弁体25の全閉時に、弁体25がシート部24aに接する以外の領域で、弁体25と弁座24との間を密閉するようになっている。
[Configuration of EGR valve]
This embodiment differs from the previous embodiments in the configuration of the valve seat 24 and the seal member of the EGR valve 14. FIG. 18 is a cross-sectional view of the EGR valve 14 of this embodiment, showing a fully closed state in which the valve element 25 abuts against the valve seat 24 to fully close the valve. FIG. 19 is a cross-sectional view of the EGR valve 14, showing a state in which the step motor 27 loses step when the valve is fully closed. FIG. 20 is a cross-sectional view of the EGR valve 14, showing a fully open state. As shown in FIGS. 18 to 20 , in this embodiment, the valve seat 24 has an annular ridge shape that protrudes upward along the valve hole 24b, and its upper end surface forms a seat portion 24a. A seal surface 25a on the lower peripheral edge of the valve element 25 can abut against this seat portion 24a (to close the valve). In this embodiment, the valve seat 24 does not have a rubber sheet 28. Instead, an annular rubber lip seal 29 is provided along the outer periphery of the valve element 25. The lip seal 29 has a lip portion 29a on its outer periphery that slopes downward and inward. The lower end of the lip portion 29a is capable of elastically contacting the vicinity of the outer periphery of the valve seat 24. The lip seal 29 corresponds to an example of a sealing member of the disclosed technology. The lip seal 29 provided on the valve element 25 is configured to seal the gap between the valve element 25 and the valve seat 24 in an area other than where the valve element 25 contacts the seat portion 24a when the valve element 25 is fully closed.
図18に示す全閉突き当て状態では、弁体25のシール面25aが弁座24のシート部24aに突き当たり、リップシール29のリップ部29aの下端部が弁座24の外周近傍の壁面に押し付けられて弁体25が全閉となっている。この全閉突き当て状態でのリップ部29aの弾性力は、極力小さいことが望ましい。図19に示す脱調状態では、弁体25が弁座24のシート部24aから上方へわずかに移動し、シール面25aがシート部24aから離れているが、リップシール29の下端が弁座24の外周近傍の壁面に接することで、弁体25と弁座24の間がシールされている。リップシール29には、この脱調時に弁体25の移動に追従するだけの弾性機能が要求される。一方、図20に示す全開状態では、弁体25が弁座24から最大限に離間して最大開度になっている。 In the fully closed butted state shown in Figure 18, the seal surface 25a of the valve disc 25 abuts against the seat portion 24a of the valve seat 24, and the lower end of the lip portion 29a of the lip seal 29 is pressed against the wall surface near the outer periphery of the valve seat 24, fully closing the valve disc 25. It is desirable that the elastic force of the lip portion 29a in this fully closed butted state be as small as possible. In the out-of-step state shown in Figure 19, the valve disc 25 moves slightly upward from the seat portion 24a of the valve seat 24, and the seal surface 25a is separated from the seat portion 24a. However, the lower end of the lip seal 29 contacts the wall surface near the outer periphery of the valve seat 24, thereby sealing the gap between the valve disc 25 and the valve seat 24. The lip seal 29 is required to have sufficient elasticity to follow the movement of the valve disc 25 during this out-of-step state. On the other hand, in the fully open state shown in Figure 20, the valve disc 25 is farthest away from the valve seat 24, achieving the maximum opening.
[エンジンのEGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、EGR弁14における弁座24とリップシール29(シール部材)の構成の点で前記各実施形態と異なるものの、前記各実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。特に、このリップシール29によれば、全閉突き当て時又は脱調時に弁体25の振動も抑制されるので、弁体25と弁座24との間の全閉摩耗やスラスト軸受39,40の摩耗も抑制することができる。
[Operation and Effects of Engine EGR System]
The configuration of the EGR system of this embodiment described above differs from the previous embodiments in the configuration of the valve seat 24 and the lip seal 29 (sealing member) of the EGR valve 14, but provides the same functions and effects as the previous embodiments. In particular, the lip seal 29 also suppresses vibration of the valve element 25 during full-close contact or step-out, thereby suppressing full-close wear between the valve element 25 and the valve seat 24 and wear of the thrust bearings 39, 40.
<別の実施形態>
なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
<Another embodiment>
The disclosed technology is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by appropriately modifying part of the configuration within the scope of the disclosed technology.
(1)前記各実施形態では、弁軸26に設けられる被動ねじを雄ねじ30により構成し、ロータ本体47に設けられる駆動ねじを雌ねじ51により構成したが、被動ねじを雌ねじにより構成し、駆動ねじを雌ねじに螺合される雄ねじにより構成することもできる。 (1) In the above embodiments, the driven screw provided on the valve shaft 26 is configured as a male screw 30, and the drive screw provided on the rotor body 47 is configured as a female screw 51. However, the driven screw may also be configured as a female screw, and the drive screw may be configured as a male screw that is threaded into the female screw.
(2)前記第1~第7の実施形態では、ゴムシート28を弁座24の側に設けたが、ゴムシートを弁体の側に設けてもよい。 (2) In the first to seventh embodiments, the rubber sheet 28 is provided on the valve seat 24 side, but the rubber sheet may also be provided on the valve body side.
(3)前記第8実施形態では、リップシール29を弁体25の側に設けたが、リップシールを弁座の側に設けてもよい。 (3) In the eighth embodiment, the lip seal 29 is provided on the valve body 25 side, but the lip seal may also be provided on the valve seat side.
(4)前記第3実施形態では、ECU80を、全閉突き当て制御を実行した後に、微小開度開弁制御を実行するように構成したが、ECUを、全閉突き当て制御を実行せずに、微小開度開弁制御のみを実行するように構成することもできる。 (4) In the third embodiment, the ECU 80 was configured to execute the small-opening valve control after executing the fully closed-off butting control. However, the ECU can also be configured to execute only the small-opening valve control without executing the fully closed-off butting control.
この開示技術は、自動車のガソリンエンジンシステムに利用することができる。 This disclosed technology can be used in automotive gasoline engine systems.
1 エンジン
12 EGR通路
14 EGR弁
22 流路
23 ハウジング
24 弁座
24a シート部
25 弁体
26 弁軸
26a 一端部
26b 他端部
27 ステップモータ
28 ゴムシート(シール部材)
29 リップシール(シール部材)
30 雄ねじ(被動ねじ)
30a 雄ねじ山(被動ねじ山)
30aa 第1雄ねじ山面(第1被動ねじ山面)
30ab 第2雄ねじ山面(第2被動ねじ山面)
43 マグネットロータ(ロータ)
51 雌ねじ(駆動ねじ)
51a 雌ねじ山(駆動ねじ山)
51aa 第1雌ねじ山面(第1駆動ねじ山面)
51ab 第2雌ねじ山面(第2駆動ねじ山面)
52 弁体スプリング
55 バックラッシ
80 ECU(制御手段)
REFERENCE SIGNS LIST 1 engine 12 EGR passage 14 EGR valve 22 flow path 23 housing 24 valve seat 24a seat portion 25 valve body 26 valve stem 26a one end 26b other end 27 step motor 28 rubber sheet (sealing member)
29 Lip seal (sealing member)
30 Male thread (driven thread)
30a male thread (driven thread)
30aa: First male thread surface (first driven thread surface)
30ab: Second male thread surface (second driven thread surface)
43 Magnet rotor (rotor)
51 Female thread (drive screw)
51a Female thread (drive thread)
51aa: First female thread surface (first driving thread surface)
51ab second female thread surface (second driving thread surface)
52 Valve body spring 55 Backlash 80 ECU (control means)
Claims (7)
前記EGR弁は、
流路を有するハウジングと、
前記流路に設けられた弁座と、
前記弁座に対して着座可能に設けられた弁体と、
前記弁体が設けられた弁軸と、
前記弁軸は一端部と他端部を含み、前記一端部に前記弁体が固定され、前記他端部に被動ねじが設けられることと、
前記弁軸をその軸線方向へ往復動させるためのステップモータと、
前記ステップモータは、前記被動ねじに螺合される駆動ねじを有するロータを含むことと、
前記流路は、前記弁座を境として前記ロータに近い側と遠い側に分かれ、前記近い側の前記流路にて前記弁体が前記弁座に着座可能に配置されることと、
前記被動ねじは、前記弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる被動ねじ山を有し、前記被動ねじ山は、前記弁座の方へ向いた第1被動ねじ山面と、その第1被動ねじ山面の反対側に位置する第2被動ねじ山面を含むことと、
前記駆動ねじは、前記弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる駆動ねじ山を有し、前記駆動ねじ山は、前記弁座の方へ向いた第1駆動ねじ山面と、その第1駆動ねじ山面の反対側に位置する第2駆動ねじ山面を含むことと、
前記被動ねじと前記駆動ねじとの間には、前記弁軸の軸線方向において所定のバックラッシが設けられることと、
前記弁体を前記弁軸と共に前記弁座から遠ざかる方向へ付勢するための弁体スプリングと
を備え、
前記制御手段は、前記弁体の全閉時に、前記弁体スプリングの付勢力に抗して、前記ステップモータにより前記弁軸をストローク運動させて前記弁体を前記弁座に突き当てる全閉突き当て制御を実行するように構成したエンジンのEGRシステムにおいて、
前記制御手段は、前記全閉突き当て制御を実行するとき、前記ステップモータを通常の駆動周波数で駆動させて前記弁体が前記弁座に突き当たる全閉付近まで閉弁させた後、前記通常の駆動周波数よりも低い駆動周波数で前記ステップモータを駆動させて前記弁体を閉弁して前記弁体を前記弁座に突き当てて、
前記弁座は、前記弁体に当接可能なシート部を有し、前記弁座及び前記弁体の少なくとも一方には、前記弁体の全閉時に、前記弁体が前記シート部に接する以外の領域で、前記弁体と前記弁座との間の隙間を密閉するシール部材が設けられていて、
前記制御手段は、前記全閉突き当て制御を実行した後に、前記弁体が微小開度で開弁するように前記ステップモータを駆動させる微小開度開弁制御を実行する
ことを特徴とするエンジンのEGRシステム。 An EGR system for an engine configured to control an EGR valve provided in an EGR passage of the engine by a control means in accordance with an operating state of the engine,
The EGR valve is
a housing having a flow path;
a valve seat provided in the flow path;
a valve body that is capable of being seated on the valve seat;
a valve stem provided with the valve body;
the valve shaft includes one end and another end, the valve body is fixed to the one end, and a driven screw is provided to the other end;
a step motor for reciprocating the valve stem in its axial direction;
the stepper motor includes a rotor having a drive screw threadedly engaged with the driven screw;
the flow path is divided into a side closer to the rotor and a side farther from the rotor with the valve seat as a boundary, and the valve element is arranged in the flow path on the near side so as to be able to seat on the valve seat;
the driven screw has a driven thread that continues helically in the axial direction of the valve stem, and the driven thread includes a first driven thread surface facing toward the valve seat and a second driven thread surface located on the opposite side of the first driven thread surface;
the drive screw has a drive thread that continues helically in the axial direction of the valve stem, the drive thread including a first drive thread surface facing toward the valve seat and a second drive thread surface located opposite the first drive thread surface;
a predetermined backlash is provided between the driven screw and the drive screw in the axial direction of the valve stem;
a valve body spring for biasing the valve body together with the valve stem in a direction away from the valve seat,
In the EGR system of the engine, the control means executes a full-close abutment control in which, when the valve element is fully closed, the step motor causes the valve stem to perform a stroke motion against the biasing force of the valve element spring so that the valve element abuts against the valve seat,
When executing the fully closed abutment control, the control means drives the step motor at a normal drive frequency to close the valve to a position close to the fully closed position where the valve element abuts against the valve seat, and then drives the step motor at a drive frequency lower than the normal drive frequency to close the valve element and abut against the valve seat ,
the valve seat has a seat portion that can come into contact with the valve disc, and at least one of the valve seat and the valve disc is provided with a seal member that seals a gap between the valve disc and the valve seat in an area other than the area where the valve disc comes into contact with the seat portion when the valve disc is fully closed,
After executing the full-closed abutting control, the control means executes a small opening valve opening control for driving the step motor so that the valve element opens at a small opening.
An EGR system for an engine.
前記EGR弁は、
流路を有するハウジングと、
前記流路に設けられた弁座と、
前記弁座に対して着座可能に設けられた弁体と、
前記弁体が設けられた弁軸と、
前記弁軸は一端部と他端部を含み、前記一端部に前記弁体が固定され、前記他端部に被動ねじが設けられることと、
前記弁軸をその軸線方向へ往復動させるためのステップモータと、
前記ステップモータは、前記被動ねじに螺合される駆動ねじを有するロータを含むことと、
前記流路は、前記弁座を境として前記ロータに近い側と遠い側に分かれ、前記近い側の前記流路にて前記弁体が前記弁座に着座可能に配置されることと、
前記被動ねじは、前記弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる被動ねじ山を有し、前記被動ねじ山は、前記弁座の方へ向いた第1被動ねじ山面と、その第1被動ねじ山面の反対側に位置する第2被動ねじ山面を含むことと、
前記駆動ねじは、前記弁軸の軸線方向において螺旋状に連なる駆動ねじ山を有し、前記駆動ねじ山は、前記弁座の方へ向いた第1駆動ねじ山面と、その第1駆動ねじ山面の反対側に位置する第2駆動ねじ山面を含むことと、
前記被動ねじと前記駆動ねじとの間には、前記弁軸の軸線方向において所定のバックラッシが設けられることと、
前記弁体を前記弁軸と共に前記弁座から遠ざかる方向へ付勢するための弁体スプリングと
を備え、
前記制御手段は、前記弁体の全閉時に、前記弁体スプリングの付勢力に抗して、前記ステップモータにより前記弁軸をストローク運動させて前記弁体を前記弁座に突き当てる全閉突き当て制御を実行するように構成したエンジンのEGRシステムにおいて、
前記制御手段は、前記全閉突き当て制御を実行するとき、前記ステップモータを通常の駆動周波数で駆動させて前記弁体が前記弁座に突き当たる全閉まで閉弁させた後、前記通常の駆動周波数よりも低い駆動周波数で更に前記全閉突き当て制御を継続させて前記弁体を前記弁座に突き当てて、
前記弁座は、前記弁体に当接可能なシート部を有し、前記弁座及び前記弁体の少なくとも一方には、前記弁体の全閉時に、前記弁体が前記シート部に接する以外の領域で、前記弁体と前記弁座との間の隙間を密閉するシール部材が設けられていて、
前記制御手段は、前記全閉突き当て制御を実行した後に、前記弁体が微小開度で開弁するように前記ステップモータを駆動させる微小開度開弁制御を実行する
ことを特徴とするエンジンのEGRシステム。 An EGR system for an engine configured to control an EGR valve provided in an EGR passage of the engine by a control means in accordance with an operating state of the engine,
The EGR valve is
a housing having a flow path;
a valve seat provided in the flow path;
a valve body that is capable of being seated on the valve seat;
a valve stem provided with the valve body;
the valve shaft includes one end and another end, the valve body is fixed to the one end, and a driven screw is provided to the other end;
a step motor for reciprocating the valve stem in its axial direction;
the stepper motor includes a rotor having a drive screw threadedly engaged with the driven screw;
the flow path is divided into a side closer to the rotor and a side farther from the rotor with the valve seat as a boundary, and the valve element is arranged in the flow path on the near side so as to be able to seat on the valve seat;
the driven screw has a driven thread that continues helically in the axial direction of the valve stem, and the driven thread includes a first driven thread surface facing toward the valve seat and a second driven thread surface located on the opposite side of the first driven thread surface;
the drive screw has a drive thread that continues helically in the axial direction of the valve stem, the drive thread including a first drive thread surface facing toward the valve seat and a second drive thread surface located opposite the first drive thread surface;
a predetermined backlash is provided between the driven screw and the drive screw in the axial direction of the valve stem;
a valve body spring for biasing the valve body together with the valve stem in a direction away from the valve seat,
In the EGR system of the engine, the control means executes a full-close abutment control in which, when the valve element is fully closed, the step motor causes the valve stem to perform a stroke motion against the biasing force of the valve element spring so that the valve element abuts against the valve seat,
When executing the full-closed contact control, the control means drives the step motor at a normal drive frequency to close the valve until the valve element contacts the valve seat, and then continues the full-closed contact control at a drive frequency lower than the normal drive frequency to contact the valve element against the valve seat,
the valve seat has a seat portion that can come into contact with the valve disc, and at least one of the valve seat and the valve disc is provided with a seal member that seals a gap between the valve disc and the valve seat in an area other than the area where the valve disc comes into contact with the seat portion when the valve disc is fully closed,
After executing the full-closed abutting control, the control means executes a small opening valve opening control for driving the step motor so that the valve element opens at a small opening.
An EGR system for an engine.
前記ステップモータの非駆動時に、前記弁体が前記弁体スプリングの付勢力により所定の開度開弁するように構成した
ことを特徴とするエンジンのEGRシステム。 3. The EGR system for an engine according to claim 1,
10. An EGR system for an engine, wherein the valve element is opened to a predetermined degree by the biasing force of the valve element spring when the step motor is not driven.
前記制御手段は、前記エンジンの始動が要求された後、前記全閉突き当て制御を実行してから前記エンジンを始動させる
ことを特徴とするエンジンのEGRシステム。 4. The engine EGR system according to claim 3 ,
The EGR system for an engine, wherein the control means, after a request to start the engine, executes the fully closed butting control and then starts the engine.
前記制御手段は、前記エンジンの停止が要求された後、前記全閉突き当て制御を所定時間実行する
ことを特徴とするエンジンのEGRシステム。 4. The engine EGR system according to claim 3 ,
The EGR system of an engine, wherein the control means executes the full-closed butting control for a predetermined time after a request to stop the engine is received.
前記制御手段は、前記エンジンの停止が要求された後、前記全閉突き当て制御を所定時間実行してから前記弁体を所定の開度開弁する
ことを特徴とするエンジンのEGRシステム。 3. The EGR system for an engine according to claim 1,
The EGR system for an engine, wherein the control means executes the fully closed butting control for a predetermined time after a request to stop the engine is received, and then opens the valve body to a predetermined opening degree.
前記制御手段は、前記弁体が微小開度で開弁するように前記ステップモータを駆動させる微小開度開弁制御を実行するように構成され、
前記制御手段は、前記エンジンの停止時に前記弁体が閉弁状態となるときであって、前記EGR弁を所定の低温環境下で駆動する際に、前記全閉突き当て制御と前記微小開度開弁制御のうち一方を先に実行してから他方を実行する
ことを特徴とするエンジンのEGRシステム。 3. The engine EGR system according to claim 1 ,
the control means is configured to execute a small opening valve control for driving the step motor so that the valve element opens at a small opening,
The EGR system of the engine is characterized in that when the valve body is in a closed state when the engine is stopped and the EGR valve is driven in a predetermined low-temperature environment, the control means first executes one of the fully closed butting control and the small opening valve opening control before executing the other.
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