EGR装置技术领域
本发明涉及EGR装置。
背景技术
以往，已知设有使排气的一部分回流至进气的EGR装置的发动机。通过EGR
装置使氧浓度低的排气(EGR气体)回流至进气，由此，使燃烧温度降低，抑
制氮氧化物的产生。在这样的发动机中，当含有较多未燃燃料的怠速运转状态
下的排气被长时间回流时，有可能会由于未燃燃料附着于EGR装置而导致EGR
系统发生问题。因此，已知有一种发动机，其以如下方式进行控制：在发动机
处于怠速运转状态的情况下，使EGR阀(排气回流阀)闭阀，不进行排气的回
流。例如，如专利文献1所述。
专利文献1中记载的EGR装置基于检测离合器的通/断的离合器传感器的检
测信号，进行EGR阀的开闭。具体而言，EGR装置以如下方式进行控制：在由
离合器传感器取得了离合器断开的信号的情况下，即在未进行油门操作的情况
下，判断发动机处于怠速运转状态并使EGR阀为闭状态。但是，发电机、作业
机等构成为能以将油门保持在规定的位置的状态进行运转。因此，在含有未燃
燃料的运转条件下，在将油门操作至规定的位置并保持的情况下，含有未燃燃
料的排气有可能持续地被供给至EGR装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开昭62-54264号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是鉴于如上所述的状况而完成的发明，其目的在于提供一种EGR装
置，无论油门的操作状态如何，该EGR装置都能判断是否处于怠速状并对EGR
阀进行控制。
用于解决问题的方案
即，本发明是一种EGR装置，该EGR装置使发动机的排气的一部分作为
EGR气体回流至发动机的进气，在发动机的转速处于低速侧阈值到高速侧阈值
之间、且燃料的喷射量处于按每个转速设定的低喷射量侧阈值到高喷射量侧阈
值之间的情况下，使对EGR气体的流量进行限制的EGR阀闭阀。
本发明中，还设定有死区转速区间和死区喷射量区间，当所述转速从所述
低速侧阈值Na上升了死区转速区间Nh或转速从所述高速侧阈值下降了死区转
速区间，并且所述喷射量从所述低喷射量侧阈值上升了死区喷射量区间或喷射
量从所述高喷射量侧阈值下降了死区喷射量区间时，使所述EGR阀闭阀。
本发明中，在所述转速处于所述低速侧阈值Na到所述高速侧阈值Nb之间
的时间达到规定时间以上、且所述喷射量处于所述低喷射量侧阈值到所述高喷
射量侧阈值之间的时间达到规定时间以上的情况下，使所述EGR阀闭阀。
本发明中，分别设定有多个所述低速侧阈值、所述高速侧阈值、所述低喷
射量侧阈值以及所述高喷射量侧阈值，并根据所述发动机的使用用途选择性地
进行切换。
发明效果
作为本发明的效果，起到如下所示的效果。
即，根据本发明，根据发动机的转速和燃料的喷射量设定怠速运转区域。
由此，无论油门的操作状态如何，都能判断是否处于怠速状态并对EGR阀进行
控制。
此外，根据本发明，即使转速、燃料的喷射量在阈值附近变动，运转状态
也稳定地被识别。由此，无论油门的操作状态如何，都能判断是否处于怠速状
态并对EGR阀进行控制。
此外，根据本发明，即使暂时变成对应于怠速运转区域的运转状态，也不
会判断成怠速状态。由此，无论油门的操作状态如何，都能判断是否处于怠速
状态并对EGR阀进行控制。
此外，根据本发明，根据发动机的使用用途设定合适的怠速运转区域。由
此，无论油门的操作状态如何，都能判断是否处于怠速状态并对EGR阀进行控
制。
附图说明
图1是表示本发明的发动机的构成的示意图。
图2是对示出本发明的发动机的各转速下的最大燃料喷射量与怠速运转区
域的关系的曲线图进行表示的图。
图3是对示出本发明的发动机的一实施方式中的EGR装置8的EGR阀的
开闭控制方式的流程图进行表示的图。
图4是对示出本发明的发动机的一实施方式中的EGR装置8的EGR阀的
转速判定处理的控制方式的流程图进行表示的图。
图5是对示出本发明的发动机的一实施方式中的EGR装置8的EGR阀的
喷射量判定处理的控制方式的流程图进行表示的图。
图6(a)是对示出本发明的发动机的EGR阀的控制定时的曲线图进行表示
的图；图6(b)是对示出本发明的发动机的EGR阀控制的第一实施方式的曲线
图进行表示的图；图6(c)是对示出本发明的发动机的EGR阀控制的第二实施
方式的曲线图进行表示的图；图6(d)是对示出本发明的发动机的EGR阀控制
的第三实施方式的曲线图进行表示的图。
具体实施方式
以下，利用图1对本发明的一实施方式的发动机1加以说明。
如图1所示，发动机1是柴油发动机，在本实施方式中，是具有四个汽缸3、
3、3、3的直列四缸发动机1。需要说明的是，在本实施方式中，发动机1采用
直列四缸，但并不限于此。此外，发动机1也可以具备增压器。
发动机1使经由进气管2供给至汽缸3的内部的进气和从燃料喷射阀4、4、
4、4供给至汽缸3的内部的燃料在汽缸3、3、3、3的内部混合并燃烧，由此旋
转驱动输出轴。发动机1经由排气管5向外部排出由燃料的燃烧而产生的排气。
发动机1具备：发动机转速检测传感器6、燃料喷射阀4的喷射量检测传感
器7、EGR装置8、以及作为控制装置的ECU12。
发动机转速检测传感器6检测发动机1的转速即转速N。发动机转速检测
传感器6由传感器和脉冲发生器(pulser)构成，设于发动机1的输出轴。需要
说明的是，虽然在本实施方式中，由传感器和脉冲发生器构成发动机转速检测
传感器6，但只要是能检测转速N的装置即可。
喷射量检测传感器7检测来自燃料喷射阀4的燃料喷射量即喷射量F。喷射
量检测传感器7设于未图示的燃料供给管的中途部。喷射量检测传感器7由流
量传感器构成。需要说明的是，虽然在本实施方式中，由流量传感器构成喷射
量检测传感器7，但并不限于此，只要是能检测燃料的喷射量F的装置即可。
EGR装置8使排气的一部分回流至进气。EGR装置8具备：EGR管9、EGR
阀10、开度检测传感器11、作为EGR控制部的ECU12。
EGR管9是用于将排气引导至进气管2的管。EGR管9以连通进气管2和
排气管5的方式设置。由此，通过排气管5的排气的一部分通过EGR管9被引
导至进气管2。即，构成为排气的一部分作为EGR气体可回流至进气(以下，
简写为“EGR气体”)。
EGR阀10对通过EGR管9的EGR气体的流量进行限制。EGR阀10由常
闭型电磁式流量控制阀构成。EGR阀10设于EGR管9的中途部。EGR阀10
能取得来自后述的ECU12的信号并改变EGR阀10的开度。需要说明的是，虽
然在本实施方式中，由常闭型电磁式流量控制阀构成EGR阀10，但只要是能对
EGR气体的流量进行限制的装置即可。
开度检测传感器11检测EGR阀开度G(不图示)。开度检测传感器11由位
置检测传感器构成。开度检测传感器11设于EGR阀10。需要说明的是，虽然
在本实施方式中，由位置检测传感器构成开度检测传感器11，但只要是能检测
EGR阀开度G的装置即可。
ECU12控制发动机1。具体而言，对发动机1主体、EGR装置8进行控制。
ECU12储存有用于进行发动机1的控制的各种程序；转速阈值MAP图M1(不
图示)、喷射量侧阈值MAP图M2(不图示)、死区区间MAP图M3(不图示)
等。ECU12可以由总线连接CPU、ROM、RAM、HDD等的结构，也可以是由
单片的LSI等构成的结构。
ECU12与燃料喷射阀4、4、4、4连接，能控制燃料喷射阀4、4、4、4。
ECU12连接于发动机转速检测传感器6，能取得由发动机转速检测传感器6
检测出的转速N。
ECU12连接于喷射量检测传感器7，能取得由喷射量检测传感器7检测出
的喷射量F。
ECU12与EGR阀10连接，能控制EGR阀10的开闭。
ECU12连接于开度检测传感器11，能取得由开度检测传感器11检测出的
EGR阀开度G。
ECU12能根据发动机1的使用用途，基于转速阈值MAP图M1，计算出被
判断为处于怠速状态的发动机1的转速N的低速侧阈值Na和高速侧阈值Nb。
ECU12能基于所取得的发动机1的使用用途、发动机1的转速N以及喷射
量侧阈值MAP图M2，计算出在各转速N下被判断为处于怠速状态的发动机1
的喷射量F的低喷射量侧阈值Fa(n)和高喷射量侧阈值Fb(n)。
ECU12能根据发动机1的使用用途，基于死区区间MAP图M3计算出死区
转速区间Nh以及死区喷射量区间Fh，所述死区转速区间Nh基于使EGR阀10
闭阀的低速侧阈值Na和高速侧阈值Nb，所述死区喷射量区间Fh基于低喷射量
侧阈值Fa(n)和高喷射量侧阈值Fb(n)。
ECU12能从外部设定发动机1的使用用途，具体而言，设定发电机用、拖
拉机用、反铲挖掘机用等通过发动机1来驱动的作业装置的类别。由此，ECU12
能计算出适于发动机1的使用用途的各种设定值。此外，ECU12也可以根据由
未图示的进气温度传感器、气压传感器检测出的值计算出与其环境状态对应的
各种设定值。
以下，利用图2至图5对本发明的一实施方式的发动机1的EGR装置8的
控制方式加以说明。
ECU12基于所取得的发动机1的使用用途，计算出转速N的低速侧阈值
Na和高速侧阈值Nb、喷射量F的低喷射量侧阈值Fa(n)和高喷射量侧阈值
Fb(n)、以及死区转速区间Nh和死区喷射量区间Fh。而且，ECU12判定所取
得的转速N和喷射量F是否处于由各自的阈值定出的范围内。ECU12在判定转
速N和喷射量F处于由各自的阈值定出的范围内的情况下，认定发动机1处于
怠速运转状态并将EGR阀10闭阀。
如图2所示，转速N的低速侧阈值Na和高速侧阈值Nb、以及喷射量F的
低喷射量侧阈值Fa(n)和高喷射量侧阈值Fb(n)被设定在设定有最大燃料喷
射量的发动机1的各转速N的范围内。在转速N处于低速侧阈值Na与高速侧
阈值Nb之间、喷射量F处于低喷射量侧阈值Fa(n)与高喷射量侧阈值Fb(n)
之间的情况下(图2中的阴影部分)，ECU12判定发动机1处于怠速运转状态。
此外，在转速N从由低速侧阈值Na和高速侧阈值Nb定出的范围外朝向范
围内上升或下降的情况下，只要转速N未从各阈值上升或下降了死区转速区间
Nh以上，ECU12就不使EGR阀10闭阀。同样，在喷射量F从由低喷射量侧阈
值Fa(n)和高喷射量侧阈值Fb(n)定出的范围外朝向范围内增加或减少的情
况下，只要喷射量F未从各阈值增加或减少了死区喷射量区间Fh以上，ECU12
就不使EGR阀10闭阀。
接着，对本发明的EGR装置8的控制方式进行具体说明。
如图3所示，在步骤S110中，ECU12判定是否未取得从外部设定的发动机
1的使用用途的相关设定。
其结果是，在判定未取得发动机1的使用用途的相关设定的情况下，ECU12
使步骤移行至步骤S120。
另一方面，在判定取得了发动机1的使用用途的相关设定的情况下，ECU12
使步骤移行至步骤S160。
在步骤S120中，ECU12取得发动机1的使用用途的相关设定，并使步骤移
行至步骤S130。
在步骤S130中，ECU12基于所取得的发动机1的使用用途，根据转速阈值
MAP图M1计算出转速N的低速侧阈值Na和高速侧阈值Nb，并使步骤移行至
步骤S140。
在步骤S140中，ECU12基于所取得的发动机1的使用用途，根据喷射量侧
阈值MAP图M2，计算出喷射量F的低喷射量侧阈值Fa(n)和高喷射量侧阈
值Fb(n)，并使步骤移行至步骤S150。
在步骤S150中，ECU12基于所取得的发动机1的使用用途，根据死区区间
MAP图M3计算出转速N的死区转速区间Nh以及喷射量F的死区喷射量区间
Fh，并使步骤移行至步骤S160。
在步骤S160中，ECU12取得由发动机转速检测传感器6检测出的转速N，
检测由喷射量检测传感器7检测出的喷射量F，并使步骤移行至步骤S200。
在步骤S200中，ECU12开始转速判定处理A，并使步骤移行至步骤S210
(参照图4)。然后，当转速判定处理A结束时，使步骤移行至步骤S400。
在步骤S400中，ECU12开始喷射量判定处理B，并使步骤移行至步骤S410
(参照图5)。然后，当喷射量判定处理B结束时，使步骤移行至步骤S170。
在步骤S170中，ECU12基于转速判定处理A和喷射量判定处理B的判定
结果，判定转速N和喷射量F是否都满足认定为怠速运转状态的条件。
其结果是，在判定转速N和喷射量F都满足认定为怠速运转状态的条件的
情况下，ECU12使步骤移行至步骤S180。
另一方面，在判定转速N和喷射量F中的至少一方不满足认定为怠速运转
状态的条件的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S110。
在步骤S180中，ECU12将EGR阀控制成闭状态，并使步骤移行至步骤S110。
在步骤S200中，ECU12开始转速判定处理A，并使步骤移行至步骤S210
(参照图4)。
如图4所示，在步骤S210中，ECU12判定所取得的转速N是否处于低速
侧阈值Na以上且高速侧阈值Nb以下。
其结果是，在判定转速N处于低速侧阈值Na以上且高速侧阈值Nb以下的
情况下，ECU12使步骤移行至步骤S220。
另一方面，在判定不处于低速侧阈值Na以上且高速侧阈值Nb以下的情况
下，ECU12使步骤移行至步骤S330。
在步骤S220中，ECU12判定所取得的转速N是否处于低速侧阈值Na加上
死区转速区间Nh的转速以上。
其结果是，在判定转速N处于低速侧阈值Na加上死区转速区间Nh的转速
以上的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S230。
另一方面，在判定转速N不处于低速侧阈值Na加上死区转速区间Nh的转
速以上的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S320。
在步骤S230中，ECU12判定所取得的转速N是否处于高速侧阈值Nb减去
死区转速区间Nh的转速以下。
其结果是，在判定转速N处于高速侧阈值Nb减去死区转速区间Nh的转速
以下的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S240。
另一方面，在判定转速N不处于高速侧阈值Nb减去死区转速区间Nh的转
速以下的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S310。
在步骤S240中，ECU12判定低速侧阈值Na加上死区转速区间Nh的转速
以上且高速侧阈值Nb减去死区转速区间Nh的转速以下的转速N下的发动机1
的运转是否持续了规定时间。
其结果是，在判定低速侧阈值Na加上死区转速区间Nh的转速以上且高速
侧阈值Nb减去死区转速区间Nh的转速以下的转速N下的发动机1的运转持续
了规定时间的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S250。
另一方面，在判定低速侧阈值Na加上死区转速区间Nh的转速以上且高速
侧阈值Nb减去死区转速区间Nh的转速以下的转速N下的发动机1的运转未持
续规定时间的情况下，ECU12结束转速判定处理A，并使步骤移行至步骤S400
(参照图3)。
在步骤S250中，ECU12判定转速N满足了认定为怠速运转状态的条件，
结束转速判定处理A，并使步骤移行至步骤S200(参照图3)。
在步骤S310中，ECU12判定所取得的转速N是否是已从高速侧阈值Nb减
去死区转速区间Nh的转速以下的转速上升。
其结果是，在判定转速N已从高速侧阈值Nb减去死区转速区间Nh的转速
以下的转速上升的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S240。
另一方面，在判定转速N未从高速侧阈值Nb减去死区转速区间Nh的转速
以下的转速上升的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S330。
在步骤S320中，ECU12判定所取得的转速N是否已从低速侧阈值Na加上
死区转速区间Nh的转速以上的转速下降。
其结果是，在判定所取得的转速N已从低速侧阈值Na加上死区转速区间
Nh的转速以上的转速下降的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S240。
在判定所取得的转速N未从低速侧阈值Na加上死区转速区间Nh的转速以
上的转速下降的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S330。
在步骤S330中，ECU12判定转速N不满足认定为怠速运转状态的条件，
结束转速判定处理A，并使步骤移行至步骤S400(参照图3)。
如图3所示，在步骤S400中，ECU12开始喷射量判定处理B，并使步骤移
行至步骤S410(参照图5)。
如图5所示，在步骤S410中，ECU12判定所取得的喷射量F是否处于低喷
射量侧阈值Fa(n)以上且高喷射量侧阈值Fb(n)以下。
其结果是，在判定喷射量F处于低喷射量侧阈值Fa(n)以上且高喷射量侧
阈值Fb(n)以下的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S420。
另一方面，在判定不处于低喷射量侧阈值Fa(n)以上且高喷射量侧阈值
Fb(n)以下的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S530。
在步骤S420中，ECU12判定所取得的喷射量F是否处于低喷射量侧阈值
Fa(n)加上死区喷射量区间Fh的喷射量以上。
其结果是，在判定喷射量F处于低喷射量侧阈值Fa(n)加上死区喷射量区
间Fh的喷射量以上的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S430。
另一方面，在判定喷射量F不处于低喷射量侧阈值Fa(n)加上死区喷射量
区间Fh的喷射量以上的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S520。
在步骤S430中，ECU12判定所取得的喷射量F是否处于高喷射量侧阈值
Fb(n)减去死区喷射量区间Fh的喷射量以下。
其结果是，在判定喷射量F处于高喷射量侧阈值Fb(n)减去死区喷射量区
间Fh的喷射量以下的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S440。
另一方面，在判定喷射量F不处于高喷射量侧阈值Fb(n)减去死区喷射量
区间Fh的喷射量以下的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S510。
在步骤S440中，ECU12判定低喷射量侧阈值Fa(n)加上死区喷射量区间
Fh的喷射量以上且高喷射量侧阈值Fb(n)减去死区喷射量区间Fh的喷射量以
下的喷射量F下发动机1的运转是否持续了规定时间。
其结果是，在判定低喷射量侧阈值Fa(n)加上死区喷射量区间Fh的喷射
量以上且高喷射量侧阈值Fb(n)减去死区喷射量区间Fh的喷射量以下的喷射
量F下发动机1的运转持续了规定时间的情况下，ECU12使步骤移行至步骤
S250。
另一方面，在判定低喷射量侧阈值Fa(n)加上死区喷射量区间Fh的喷射
量以上且高喷射量侧阈值Fb(n)减去死区喷射量区间Fh的喷射量以下的喷射
量F下发动机1的运转未持续规定时间的情况下，ECU12结束喷射量判定处理
B并使步骤移行至步骤S170(参照图3)。
在步骤S450中，ECU12判定喷射量F满足认定为怠速运转状态的条件，结
束喷射量判定处理B，并使步骤移行至步骤S170(参照图3)。
在步骤S510中，ECU12判定所取得的喷射量F是否已从高喷射量侧阈值
Fb(n)减去死区喷射量区间Fh的喷射量以下的喷射量增加。
其结果是，在判定喷射量F已从高喷射量侧阈值Fb(n)减去死区喷射量区
间Fh的喷射量以下的喷射量增加的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S440。
另一方面，在判定喷射量F未从高喷射量侧阈值Fb(n)减去死区喷射量区
间Fh的喷射量以下的喷射量增加的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S530。
在步骤S520中，ECU12判定所取得的喷射量F是否已从低喷射量侧阈值
Fa(n)加上死区喷射量区间Fh的喷射量以上的喷射量减少。
其结果是，在判定所取得的喷射量F已从低喷射量侧阈值Fa(n)加上死区
喷射量区间Fh的喷射量以上的喷射量减少的情况下，ECU12使步骤移行至步骤
S440。
在判定所取得的喷射量F未从低喷射量侧阈值Fa(n)加上死区喷射量区间
Fh的喷射量以上的喷射量减少的情况下，ECU12使步骤移行至步骤S530。
在步骤S530中，ECU12判定喷射量F不满足认定为怠速运转状态的条件，
结束喷射量判定处理B，并使步骤移行至步骤S170(参照图3)。
通过如此构成，从而根据发动机1的转速N和燃料的喷射量F设定怠速运
转区域。而且，即使转速N、燃料的喷射量F在阈值的附近变动，运转状态也
被稳定地识别。进而，即使暂时变成对应于怠速运转区域的运转状态，也不会
判断成怠速状态。此外，根据发动机1的使用用途，设定合适的怠速运转区域。
由此，无论未图示的油门的操作状态如何，都能判断是否处于怠速状态并对EGR
阀10进行控制。
接着，利用图6对EGR阀10的开阀控制加以说明。
如图6(a)所示，在运转时间T1，当发动机1的运转状态满足怠速运转条
件时，为了控制EGR阀10，ECU12赋予可任意设定的加数计数时间，并开始
加数计数。在运转时间T2，当计数时间达到规定时间时，ECU12使EGR阀10
为闭状态。在运转时间T3，当发动机1的运转状态变得不满足怠速运转条件时，
ECU12赋予可任意设定的减数计数时间，并开始减数计数。
如图6(b)所示，作为EGR阀控制的第一实施方式，在运转时间T2，ECU12
使EGR阀10以最大闭阀速度闭阀。然后，在运转时间T3，ECU12使EGR阀
10以最大开阀速度开阀。即，当发动机1的运转状态变得不满足怠速运转条件
时，ECU12使EGR阀10立刻开阀。
如图6(c)所示，作为EGR阀控制的第二实施方式，在运转时间T2，ECU12
使EGR阀10以最大闭阀速度闭阀。然后，在运转时间T4，ECU12使EGR阀
10以最大开阀速度开阀。即，当发动机1的运转状态变得不满足怠速运转条件
时，经过可任意设定的减数计数时间之后，ECU12使EGR阀10立刻开阀。
如图6(d)所示，作为EGR阀控制的第三实施方式，在运转时间T2，ECU12
使EGR阀10以最大闭阀速度闭阀。然后，在运转时间T3，ECU12开始使EGR
阀10以任意设定的开阀速度开阀。即，当发动机1的运转状态变得不满足怠速
运转条件时，ECU12经过任意的时间使EGR阀10开阀。
产业上的可利用性
本发明能够利用于EGR装置。
附图标记说明
1 发动机
8 EGR装置
10 EGR阀
N 转速
Na 低速侧阈值
Nb 高速侧阈值
Fa(n) 低喷射量侧阈值
Fb(n) 高喷射量侧阈值
F 喷射量