特開 2025-2332 ＥＧＲ弁の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025002332

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】ＥＧＲ弁の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/46 20160101AFI20241226BHJP

   F02M 26/28 20160101ALI20241226BHJP

   F02M 26/33 20160101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

F02M26/46 Z

F02M26/28

F02M26/33

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023102436

(22)【出願日】2023-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】鎗野 素成

【テーマコード（参考）】

3G062

【Ｆターム（参考）】

3G062ED08

3G062GA08

3G062GA21

3G062GA25

(57)【要約】

【課題】ＥＧＲ率を適切に制御することができるＥＧＲ弁の制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】車両に搭載されたエンジンのＥＧＲ管を開閉するＥＧＲ弁の制御装置であって、前記ＥＧＲ管には、水冷式のＥＧＲクーラが設けられており、前記ＥＧＲ管及びＥＧＲクーラは、前記車両のグリルシャッタを通過した走行風に晒され、前記ＥＧＲクーラに導入される冷却水の温度、車速、及び前記グリルシャッタの開度を取得する取得部と、前記冷却水の温度、前記車速、及び前記グリルシャッタの開度に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を補正する補正部と、を備えたＥＧＲ弁の制御装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されたエンジンのＥＧＲ管を開閉するＥＧＲ弁の制御装置であって、
前記ＥＧＲ管には、水冷式のＥＧＲクーラが設けられており、
前記ＥＧＲ管及びＥＧＲクーラは、前記車両のグリルシャッタを通過した走行風に晒され、
前記ＥＧＲクーラに導入される冷却水の温度、車速、及び前記グリルシャッタの開度を取得する取得部と、
前記冷却水の温度、前記車速、及び前記グリルシャッタの開度に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を補正する補正部と、を備えたＥＧＲ弁の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＥＧＲ弁の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載されたエンジンのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）管には、ＥＧＲ弁とＥＧＲクーラとが設けられている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１７８８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＥＧＲガスの温度が低いほど、ＥＧＲ率を増大することにより、エンジンの排気ガスの温度の上昇を抑制できる。このため、ＥＧＲクーラに流入する冷却水の温度が低いほど、ＥＧＲ開度を大きく制御することが考えられる。しかしながら、ＥＧＲ管やＥＧＲクーラが走行風に晒される場合、この走行風によってもＥＧＲガスの温度は影響を受ける。従って、ＥＧＲクーラに流入する冷却水の温度のみによりＥＧＲ弁の開度を制御すると、ＥＧＲ率を適切に制御することができないおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、ＥＧＲ率を適切に制御することができるＥＧＲ弁の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的は、車両に搭載されたエンジンのＥＧＲ管を開閉するＥＧＲ弁の制御装置であって、前記ＥＧＲ管には、水冷式のＥＧＲクーラが設けられており、前記ＥＧＲ管及びＥＧＲクーラは、前記車両のグリルシャッタを通過した走行風に晒され、前記ＥＧＲクーラに導入される冷却水の温度、車速、及び前記グリルシャッタの開度を取得する取得部と、前記冷却水の温度、前記車速、及び前記グリルシャッタの開度に基づいて、前記ＥＧＲ弁の開度を補正する補正部と、を備えたＥＧＲ弁の制御装置によって達成できる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ＥＧＲ率を適切に制御することができるＥＧＲ弁の制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、車両に搭載されたエンジンの概略構成図である。

【図2】図２は、ＥＧＲ弁の開度補正制御を例示したフローチャートである。

【図3】図３Ａは、車速とグリルシャッタの開度とに応じて雰囲気流量を規定したマップの例示図であり、図３Ｂは、雰囲気流量とＥＧＲクーラに導入される冷却水の温度とに応じて雰囲気温度を規定したマップの例示図であり、図３Ｃは、雰囲気温度と雰囲気流量とに応じて補正係数Ｋを規定したマップの例示図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［エンジンの概略構成］
図１は、車両１のエンジンコンパートメント２内に搭載されたエンジン３の概略構成図である。エンジン３は、エンジン本体１０、吸気管１２、排気管１４、及びＥＧＲ管１６を含む。エンジン本体１０には、吸気管１２及び排気管１４が接続されている。排気管１４には、排気ガスを浄化する触媒１５が設けられている。排気管１４の触媒１５よりも下流側には、ＥＧＲ管１６の一端が接続されている。ＥＧＲ管１６の他端は、吸気管１２に接続されている。尚、ＥＧＲ管１６の一端は、排気管１４の触媒１５よりも上流側に接続されていてもよい。

【0010】

ＥＧＲ管１６には、水冷式のＥＧＲクーラ１７が設けられている。ＥＧＲクーラ１７は、冷却水が循環する冷却水経路２７上に設けられている。冷却水経路２７は、冷却水がエンジン本体１０とラジエータとＥＧＲクーラ１７とを循環するように設けられた経路である。ＥＧＲクーラ１７においてＥＧＲガスと冷却水との熱交換が行われることにより、ＥＧＲガスは冷却される。ＥＧＲ管１６のＥＧＲクーラ１７よりも下流にはＥＧＲ弁１８が設けられている。ＥＧＲ弁１８の開度に応じて、ＥＧＲ率が調整される。

【0011】

車両１のフロントには、グリルシャッタ２０が設けられている。グリルシャッタ２０は、複数のルーパ２１と、ルーパ２１の開度を調整する制御モータ２２とを備えている。ルーパ２１の開度に応じて、走行風がエンジンコンパートメント２内を流れる。

【0012】

車両１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０が搭載されている。ＥＣＵ５０は、車両１の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、各種センサ値に基づいてエンジン３の駆動を制御する。ＥＣＵ５０は、エンジン３の運転状態に基づいてＥＧＲ弁１８の開度を制御する。ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８の制御装置の一例である。ＥＣＵ５０は、後述する取得部及び補正部を機能的に実現する。また、ＥＣＵ５０は制御モータ２２の停止位置を制御することにより、ルーパ２１の姿勢を制御する。このようにしてグリルシャッタ２０の開度が制御される。

【0013】

ＥＣＵ５０には、イグニッションスイッチ６１、車速センサ６２、及び水温センサ６３が接続されている。イグニッションスイッチ６１は、車両１のシステムを起動するためのスイッチである。車速センサ６２は、車速を検出する。水温センサ６３は、ＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度を検出する。

【0014】

ＥＧＲ管１６及びＥＧＲクーラ１７は、グリルシャッタ２０を介してエンジンコンパートメント２内を流れる走行風に晒される。ここでＥＧＲ管１６は、熱伝導率が高い金属製である。このため、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ１７での冷却水との熱交換のみならず、ＥＧＲ管１６での走行風との熱交換によっても冷却される。また、ＥＧＲ管１６及びＥＧＲクーラ１７周辺の温度は、ＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度の影響を受ける。

【0015】

［ＥＧＲ弁の開度補正制御］
図２は、ＥＧＲ弁１８の開度補正制御を例示したフローチャートである。本制御はイグニッションがオンの間は繰り返し実行される。最初にＥＣＵ５０は、触媒１５の温度を取得する（ステップＳ１）。ＥＣＵ５０は、例えばエンジン３の回転数と負荷率とに基づいて触媒１５の温度を推定することにより取得してもよい。ＥＣＵ５０は、触媒１５の温度を検出するセンサにより触媒１５の温度を取得してもよい。

【0016】

次にＥＣＵ５０は、ＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度、車速、及びグリルシャッタ２０の開度を取得する（ステップＳ２）。ＥＣＵ５０は、水温センサ６３の検出値に基づいて冷却水の温度を取得する。ＥＣＵ５０は、車速センサ６２の検出値に基づいて車速を取得する。ＥＣＵ５０は、制御モータ２２の制御指令値に基づいてグリルシャッタ２０の開度を取得してもよいし、制御モータ２２に設けられたセンサの検出値に基づいてグリルシャッタ２０の開度を取得してもよい。ステップＳ２は、取得部が実行する処理の一例である。

【0017】

次にＥＣＵ５０は、ＥＧＲ管１６及びＥＧＲクーラ１７周辺の雰囲気温度を算出する（ステップＳ３）。雰囲気温度は、ＥＧＲ管１６及びＥＧＲクーラ１７周辺を流れる走行風の流量（以下、雰囲気流量と称する）と、ＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度とに基づいて算出される。具体的には、ＥＣＵ５０は図３Ａ及び図３Ｂのマップを参照して、雰囲気温度を算出する。

【0018】

図３Ａは、車速とグリルシャッタ２０の開度とに応じて雰囲気流量を規定したマップの例示図である。図３Ａのマップでは、車速が速いほど、及びグリルシャッタ２０の開度が大きいほど、雰囲気流量は増大するように規定されている。車速が速いほどエンジンコンパートメント２内を流れる走行風の流速が高くなり、この結果、雰囲気流量は増大するからである。また、グリルシャッタ２０の開度が大きいほど、エンジンコンパートメント２内に導入される空気量が増大し、この結果、雰囲気流量は増大するからである。尚、雰囲気流量は上記のようなマップに基づいて算出することに限定されず、車速とグリルシャッタ２０の開度とを引数とした演算式により算出してもよい。

【0019】

図３Ｂは、雰囲気流量とＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度とに応じて雰囲気温度を規定したマップの例示図である。図３Ｂのマップでは、雰囲気流量が大きいほど、及びＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度が低いほど、雰囲気温度は低下する。雰囲気流量が大きいほど、ＥＧＲ管１６を介してＥＧＲガスから走行風に持ち去られる熱量が増大するからである。また、ＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度が低いほど、ＥＧＲクーラ１７周辺を流れる走行風が冷却され、特にＥＧＲクーラ１７の風下に位置するＥＧＲ管１６の部位が冷却されるからである。尚、雰囲気温度は上記のようなマップに基づいて算出することに限定されず、雰囲気流量とＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度とを引数とした演算式により算出してもよい。

【0020】

次にＥＣＵ５０はエンジン３の出力増大要求があり、且つ排気ガスの温度制限が必要か否かを判定する（ステップＳ４）。排気ガスの温度の制限とは、触媒１５の過昇温を抑制するために、排気ガスの昇温を抑制するための制限である。例えばステップＳ１で取得された触媒１５の温度が上限値付近にある場合には、排気ガスの温度制限が必要と判定される。ステップＳ４でＮｏの場合には、再度ステップＳ１が実行される。

【0021】

ステップＳ４でＹｅｓの場合とは、エンジン３の出力を増大させることにより、排気ガスの温度が上昇して触媒１５の温度が上限値を超える恐れがある場合である。この場合には、ＥＣＵ５０は以下のようにＥＧＲ弁１８の開度を補正する。

【0022】

ステップＳ４でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ５０は補正係数Ｋを算出する（ステップＳ５）。補正係数Ｋは、例えば０．５～１．５までの可変値である。図３Ｃは、雰囲気温度と雰囲気流量とに応じて補正係数Ｋを規定したマップの例示図である。図３Ｃのマップでは、雰囲気温度が低いほど、及び雰囲気流量が大きいほど、補正係数Ｋは増大するように規定されている。補正係数Ｋが１．０よりも大きい場合は、雰囲気温度と雰囲気流量とに基づいてＥＧＲ管１６でＥＧＲガスの温度が低下すると考えられる場合である。補正係数Ｋが１．０未満の場合は、雰囲気温度と雰囲気流量とに基づいてＥＧＲ管１６でＥＧＲガスの温度が上昇すると考えられる場合である。補正係数Ｋは、上記のようなマップに基づいて算出することに限定されず、雰囲気温度と雰囲気流量とを引数とした演算式により算出してもよい。

【0023】

次にＥＣＵ５０は、補正係数Ｋに基づいてＥＧＲ弁１８の開度を補正する（ステップＳ６）。具体的にはＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８の目標開度Ａに補正係数Ｋを乗算して補正後の目標開度Ｂを算出し、ＥＧＲ弁１８の開度を補正後の目標開度Ｂに制御する。尚、補正前の目標開度Ａは、エンジン３の運転状態等に基づいて予め算出されている。ステップＳ６は、補正部が実行する処理の一例である。

【0024】

ここで、補正係数Ｋが１よりも大きい場合は、補正後の目標開度Ｂは補正前の目標開度Ａよりも大きい。この場合、ＥＧＲ管１６でＥＧＲガスの温度が低下すると考えられる場合であり、その分ＥＧＲ率を増大させることができる。これにより、エンジン３でのノッキングの発生が抑制され、排気ガスの温度が低下する。従って、エンジン３の出力増大の要求を満たしながら、触媒１５の過昇温が抑制される。

【0025】

補正係数Ｋが１未満の場合には、補正後の目標開度Ｂは補正前の目標開度Ａよりも小さい。この場合、ＥＧＲ管１６でＥＧＲガスの温度が上昇すると考えられる場合であり、その分ＥＧＲ率を減少させる。これにより、エンジン３でノッキングが発生して排気ガスの温度が上昇することを抑制できる。

【0026】

以上のようにＥＧＲクーラ１７に導入される冷却水の温度、車速、及びグリルシャッタ２０の開度に基づいてＥＧＲ弁１８の開度が制御される。これにより、ＥＧＲ管１６及びＥＧＲクーラ１７が走行風に晒されることを考慮してＥＧＲ弁１８の開度が制御される。このため、ＥＧＲ率が適切に制御される。

【0027】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0028】

１ 車両
２ エンジンコンパートメント
３ エンジン
１６ ＥＧＲ管
１７ ＥＧＲクーラ
１８ ＥＧＲ弁
２０ グリルシャッタ
５０ ＥＣＵ（制御装置）

【図1】

【図2】

【図3】