CN101379280A - V型柴油机的进气控制装置 - Google Patents

Abstract

V型柴油机(10)的进气通道具有连接到相应气缸列(11L、11R)的一对分配管路(19L、19R)，以及从会聚管路(16)分叉并向上游延伸的一对分叉管路(15L、15R)。在相应的分叉管路(15L、15R)和进气管路(13L、13R)中设有增压压力改变机构(50L、50R)、进气节流阀(51L、51R)和废气流速调节阀(52L、52R)。控制部分(41)根据共同的目标控制值控制这些致动器中每一个的操作。

Description

V型柴油机的进气控制装置

技术领域

本发明涉及V型柴油机的进气控制装置，其控制供给到V型柴油机的进气的状态。

背景技术

近来，根据对于更高功率和更大排量的需求，增加了车辆柴油机中的气缸数量。例如，如果柴油机具有六个或八个气缸，那么发动机常常布置成V型，其中气缸布置成V形形状，以节约发动机舱内的空间。如图4中所示，V型发动机的进气通道2包括共用的上游部分和分叉的下游部分，该分叉下流部分连接到一对气缸列1L、1R。进气这样分配到对应的气缸(例如，参见专利文献1)。在进气通道2的上游部分(即，气缸列1L、1R的共用部分)在设置调节进气流速的进气节流阀3。因此，通过共用的进气节流阀3同时调节供给到气缸列1L、1R的进气量。

但是，如果这种结构的柴油机具有大的排量，那么进气流速在较宽的范围内变化。因此，使用为两个气缸列共用的进气节流阀难以在较宽的范围内精确地调节进气流速。

例如，如图5中所示，分别为气缸列1R、1R设置进气通道2L、2R，并在相应的进气通道2L、2R中布置进气节流阀3L、3R。该结构将各进气节流阀3L、3R的进气流速调节范围缩小至为气缸列共用的进气流速节流阀所需进气流速调节范围的一半。因此，可精确调节进气流速。

[专利文献1]日本专利公开No.2004-124778

发明内容

但是，使对应于气缸列1L、1R的进气通道2L、2R的长度、形状或环境温度相同是非常难的。这使得必须根据进气通道2L、2R中相应一个的状态来控制各进气节流阀3F、3R的操作。这使得这类操作控制中所含的各进气节流阀3L、3R的结构变得复杂，并增加了计算负荷。

到此，虽然借助于实例描述了进气节流阀的问题，但是该问题通常对于改变在V型柴油机进气通道内流动的进气状态的其它致动器是共有的，例如，调节从排气通道再循环至进气通道的排气量的外部排气再循环机构的排气流速调节阀、或改变增压器增压压力的增压压力改变机构。

因此，本发明的目的是提供一种V型柴油机的进气控制装置，其通过设在进气通道内的一对致动器来精确改变进气的状态，并且在不使致动器操作控制中所含结构复杂的情况下就抑制了计算负荷的增加。

为实现上述目的，提供一种V型柴油机的进气控制装置，其具有进气通道、致动器和控制所述致动器的操作的控制装置，其中进气通过所述进气通道供给到形成在所述V型柴油机的一对气缸列中的各气缸，所述致动器改变在所述进气通道中流动的进气的状态。所述进气通道包括分别连接到所述气缸列之一的一对连接部分、将所述连接部分连接在一起的会聚部分、以及从所述会聚部分分叉并且向上游延伸的一对分叉部分。所述致动器设置成对应于各所述分叉部分，并且其中所述控制装置根据共同目标控制值控制各所述致动器的操作。

在该结构中，所述致动器布置在所述进气通道的相应分叉部分内。因此，与由为两个气缸列共用的致动器改变进气流速状态的情形相比，各致动器的可操作范围变小。这允许各致动器精确地改变进气流速的状态。在通过所述致动器改变了进气状态之后，进气临时在所述进气通道的会聚部分混合在一起。然后，进气通过相应的连接部分分配到所述气缸列中。这使得不必单独控制所述致动器的操作。换句话说，根据共同目标控制值控制所述致动器的操作。这防止了致动器操作控制所含结构变得复杂，并防止了计算负荷的增加。进气状态包括，例如，流速、压力、进气流速的温度、以及进气中再循环废气的浓度和温度。

上述V型柴油机的进气控制装置优选具有一传感器，其检测在所述进气通道中流动的进气的状态，所述传感器设置成对应于各所述分叉部分。

在该结构中，所述传感器设在所述进气通道的相应分叉部分内。因此，与由为所述气缸列共用的传感器检测进气流速状态的情形相比，各传感器可检测的范围变小。这允许各传感器精确地检测进气的状态。

在上述V型柴油机的进气控制装置中，所述传感器优选包括各自布置在所述分叉部分之一中的一对进气流速传感器。所述控制装置优选通过求由所述进气流速传感器提供的检测值的平均值来计算在所述进气通道内流动的进气的量。

在该结构中，即使在所述分叉部分内流动的进气中存在脉动，因而由所述进气流速传感器检测的检测值变得彼此不同，也可防止进气流速的计算值发生变化。另外，精确地确定了从所述分叉部分通过所述会聚部分和相应连接部分进入所述气缸的进气量。

在上述V型柴油机的进气控制装置中，所述控制装置优选在所述求平均值过程之前执行对所述进气流速传感器的检测值的修匀过程。

该结构还有效地影响了进气脉动的影响。

在上述V型柴油机的进气控制装置中，所述控制装置优选根据所述目标控制值反馈控制所述致动器的操作。所述控制装置优选还包括:确定装置，其确定所述致动器中是否有故障；以及限制装置，如果所述确定装置确定所述致动器中的一个出现故障，则所述限制装置通过在所述致动器中的另一个上执行的反馈控制限制所述进气的状态的变化。

在该结构中，如果确定一个致动器出现故障，那么限制另一个制动器对进气状态的调节。从而抑制了作用在故障致动器上的过多负载。这也防止了由于只有功能正常的致动器改变进气状态引起所述气缸列接收彼此状态不同的进气。另外，限制改变进气状态包括，如果检测到一个致动器出现故障，那么禁止通过对另一个致动器的反馈控制改变进气状态。

在上述V型柴油机的进气控制装置中，所述V型柴油机优选还包括对应于所述分叉部分布置的一对增压器和各自改变相应增压器的增压压力的一对增压压力改变机构。所述增压压力改变机构用作所述致动器。

在上述V型柴油机的进气控制装置中，如果所述确定装置确定所述增压压力改变机构中的一个出现故障，则所述限制装置通过禁止在所述增压压力改变机构中的另一个上的反馈控制而使增压效率最小。

在该结构中，如果一个增压压力改变机构出现故障，那么防止所述增压器接收由于所述控制装置对另一增压压力改变机构执行的反馈控制引起的过多负载。

上述V型柴油机的进气控制装置优选包括用作所述致动器的一对排气流速调节阀。所述排气流速调节阀形成在一对连通管路中，各所述连通管路都将连接至所述气缸的排气通道与所述分叉部分中相应的一个彼此连接。各所述排气流速调节阀调节通过相联的连通通道再循环到相应的所述分叉部分的排气的量。如果所述确定装置确定所述排气流速调节阀中的一个出现故障，则所述限制装置通过禁止在所述排气流速调节阀上的反馈控制而完全关闭所述排气流速调节阀中的另一个。

在该结构中，如果外部废气再循环机构的一个排气流速调节阀出现故障，那么防止由于所述控制装置的这种开度反馈控制引起另一个排气流速调节阀的开度过度增大。这抑制了将大量的再循环废气引入对应于功能正常的排气流速调节阀的分叉部分中。因此，防止了所述气缸列接收含有浓度彼此大大不同的再循环气体的进气。

上述V型柴油机的进气控制装置优选包括用作所述致动器的一对进气节流阀。所述进气节流阀形成在相应的分叉部分中，各所述进气节流阀调节通过相应分叉部分的进气的量。如果所述确定装置确定所述进气节流阀中的一个出现故障，则所述控制装置通过禁止在所述进气节流阀上的反馈控制而完全打开所述进气节流阀中的另一个。

在该结构中，即使一个进气节流阀出现故障，也能通过完全打开另一个进气节流阀来可靠地将最大量的进气供给到各气缸列。这了废气中由于不完全燃烧引起的颗粒物质增加。

在上述V型柴油机的进气控制装置中，所述会聚部分优选由为所述气缸列共用的稳压罐形成。

与所述进气通道内的其余部分相比，通过增加所述进气通道内稳压罐的截面积，所述进气具有减小进气脉动所必须的容量。因此，通过将为所述气缸列共用的稳压罐用作所述会聚部分，从所述两个分叉部分流入所述会聚部分的进气有效地混合在一起。因此，从所述会聚部分送至所述两个连接部分的进气量和特性变得相同。这减小了由于供给到各气缸列的气缸的进气量和特性的不同引起的不期望的影响，例如发动机运行速度的变化和排气性质的恶化。另外，与在相应的各气缸列中单独设置稳压罐的情形相比，该结构适于大型进气控制装置。

附图说明

图1为示意性示出发动机和根据本发明实施例的发动机进气控制装置的视图；

图2为示出进气控制装置、传感器、致动器的控制部分的结构的框图；

图3为示出在致动器执行反馈控制的过程的流程图；

图4为示意性示出V型发动机的传统进气控制装置的结构的视图；以及

图5为示意性示出V型发动机的另一传统进气控制装置的结构的视图。

具体实施方式

[第一实施例]

现在参考图1和2描述根据本发明第一实施例的八缸V型柴油机的进气控制装置。

如图1中所示，发动机10为V型发动机，其中以V形布置一对气缸列11L、11R。每气缸列11L、11R都具有四个气缸。发动机10的进气系统包括空气滤清器12，一对中冷器14L、14R，节流阀体20，以及对应于气缸列11L、11R的增压器24L、24R。各增压器24L、24R为废气驱动型增压器。压缩机叶片26和涡轮叶片25布置在各转子27的末端。各压缩机叶片26布置在一对进气管路13L、13R中相应的一个内，所述进气管路13L、13R将相应的中冷器14L、14R连接到空气滤清器12。各涡轮叶片25设在一对排气通道21L、21R中相应的一个内，所述排气通道21L、21R连接到气缸列11L、11R相应的气缸上。

各增压器24L、24R使用从气缸排入相应排气通道21L、21R的废气产生的能量来增压进气。换句话说，各转子21通过相应排气通道21L、21R内撞击相关的涡轮叶片25的废气而转动。这引起相应的压缩机叶片26增压相应进气管路13L、13R中的进气，并将该进气送入相应的中冷器14L、14R。进气管路13L、13R具有基本相同的截面积和长度。压缩机叶片26位于进气管路13L、13R内基本相同的位置。

各增压器24L、24R都具有增压压力改变机构50L、50R。各增压压力改变机构50L、50R都具有喷嘴(未示出)和电机(未示出)，废气通过喷嘴吹在相应的涡轮叶片25上，电机改变喷嘴的开度。各增压压力改变机构50L、50R调节喷嘴的开度，从而改变增压压力。增压压力根据撞击涡轮叶片25的废气的流速(更准确地，冲量)变化。因此，当废气流速根据发动机运行状态变化时，增压压力变化。如果发动机10运行于轻载和低转速范围内，那么废气的流速小，并且各转子27的转速低。因此，增压压力低。相反，如果发动机10运行于重载和高转速范围内，那么废气的流速大，并且各转速27的转速高。从而增压压力变高。

因此，当在轻载和低转速范围内需要增大增压压力和提高增压响应时，各增压压力改变机构50L、50R减小相应喷嘴的开度，以增大撞击相关涡轮叶片25的废气的流速。这增大了增压压力，并提高了增压响应。相反，当发动机10运行于重载和高转速范围内时，增压压力改变机构50L、50R增大喷嘴的开度，以降低撞击涡轮叶片25的废气的流速。这抑制了转子27的过快旋转和增压压力的过度升高。

各增压器24L、24R增压的进气通过相连的进气管路13L、13R供给到相应的中冷器14L、14R。中冷器14L、14R冷却了通过增压器24L、24R压缩而加热的进气。然后，进气进入节流阀体20。两个增压器24L、24R和两个增压压力改变机构50L、50R具有基本相同的增压特性和增压压力改变特性。中冷器14L、14R具有基本相同的结构。

节流阀体20具有一对分叉管路15L、15R，设在相应分叉管路15L、15R内的一对进气节流阀，在分叉管路15L、15R下游的会聚管路16。在从中冷器14L、14R流入节流阀体20之后，进气分配至分叉管路15L、15R基本相等的量。然后，进气通过进气节流阀51L、51R送至会聚管路16。会聚管路16用作为气缸列11L、11R共用的稳压罐。会聚管路16的截面积大于各分叉管路15L、15R的截面积。会聚管路16确保了减少进气脉动所必需的容量。

因此，即使从进气节流阀51L流入会聚管路16的进气与从进气节流阀51R流入会聚管路16的进气之间存在温度、压力和脉动状态的差异，通过将进气在会聚管路16中暂时混合在一起，也消除了进气节流阀51L的进气的状态与进气节流阀51R的进气的状态之间的差异。即，充分均匀地混合了进气。分叉管路15L、15R具有基本相同的流路面积和长度。进气节流阀51L、51R位于分叉管路15L、15R内基本相同的位置。另外，进气节流阀51L、51R的打开/关闭速度和进气节流阀51L、51R在完全打开/关闭状态内的开度基本相同。

在第一实施例中，参考图1，在节流阀体20内分叉管路15L、15R的上游位置设有将分叉管路15L、15R彼此连接的连接部分S。从中冷器14L、14R流出的一部分进气在分配到分叉管路15L、15R之间在连通部分S内混合在一起。这样，在进气分配到分叉管路15L、15R之前，将上述进气状态的差异消除至一定的程度。只要会聚管路16对消除流入分叉管路15L的进气与流入分叉管路15R的进气之间的状态差异起作用，就可省略连通部分S。在第一实施例中，会聚管路16促使分叉管路15L的进气与分叉管路15R的进气混合，因此消除了分叉管路15L的进气与分叉管路15R的进气之间的状态差异。因此，进气在连通部分S内的混合用作辅助操作。

会聚管路16上连接有一对分配管路19L、19R(进气歧管)。如图1所示，分配管路19L、19R中一个管路的下游侧分叉向左气缸列11L的气缸，并连接到左气缸列11L的气缸。如图1中所示，分配管路19L、19R中另一个管路的下游侧分叉向右气缸列11R的气缸并连接到其上。分叉管路19L、19R具有基本相同的流动通道面积和通道长度以及基本相同的形状。因此，当在会聚管路16中均匀混合之后，进气进入分叉管路19L、19R基本相同的量，同时保持在均匀状态。送至分叉管路19L、19R的进气以相同的量分配到相应的气缸列11L、11R的气缸中。

发动机10的进气系统包括外部废气再循环机构，其将排气通道21L、21R的废气的一部分再循环至分叉管路15L、15R(EGR)。外部废气再循环机构具有一对再循环管路17L、17R和设在相应再循环管路17L、17R内的一对废气流速调节阀52L、52R。再循环管路17L将增压器24L上游的排气通道21L与进气节流阀51L下游的分叉管路15L彼此连接。再循环管路17R将增压器24R上游的排气通道21R与进气节流阀51R下游的分叉管路15R彼此连接。排气流速调节阀52L设在再循环管路17L中最下游的位置，其为再循环管路17L与分叉管路15L的连接部分。排气流速调节阀52R设在再循环管路17R中最下游的位置，其为再循环管路17R与分叉管路15R的连接部分。

外部排气再循环机构使用分叉管路15L、15R内相应进气节流阀51L、51R下游位置产生的进气负压力促使各排气通道21L、21R的废气的一部分通过相连的再循环管路17L、17R返回至相应的分叉管路15L、15R。各废气流速调节阀52L、52R为由电机(未示出)驱动的电磁阀。当电机运行调节各废气流速调节阀52L、52R的开度时，调节了从废气通道21L、21R返回至分叉管路15L、15R的废气量或再循环气体量。

如同流速调节阀52L、52R，各进气节流阀51L、51R为由电机(未示出)的电磁阀。当电机运行改变各进气节流阀51L、51R的开度时，调节了从相应分叉管路15L、15R至会聚管路16的进气总量或从会聚管路16通过分配管路19L、19R分配至气缸的进气总量。

在柴油机10中，由各进气节流阀51L、51R调节的进气量以抑制废气中颗粒物质(PM)增加的方式调节。具体地，当与喷射的燃料量相比，进气量变得过少时，燃料燃烧不完全，从而增加了废气中的颗粒物质量。因此调节各进气节流阀51L、51R的开度，以确保所需进气量与发动机运行状态一致，其中，发动机状态由如燃料喷射量表示。

各进气节流阀51L、51R的开度调节为确保进气流速的最佳调节和外部废气再循环机构的最佳废气再循环。如果各废气流速调节阀52L、52R的开度固定，那么当进气节流阀51L、51R的开度减小时，进气节流阀51L、51R下游产生的负压增大。这增大了从相应废气通道21L、21R再循环至分叉管路15L、15R的再循环气体量。相反，当进气节流阀51L、51R的开度减小时，负压降低。结果，减小了再循环气体量。即，再循环废气量根据负压改变，其中负压根据各进气节流阀51L、51R的开度和各废气流速调节阀52L、52R的开度变化。在第一实施例中，进气节流阀51L、51R的开度首先减小至防止废气中颗粒物质增加的水平。然后，当进气负压力保持在足够的水平时，废气流速调节阀52L、52R根据例如由增压压力和进气流速表示的发动机运行状态来进行反馈控制。这样，将再循环废气量调节至最佳水平。

如图2中所示，发动机10具有控制部分41，其执行进气控制装置的各种程序。发动机10还具有传感器31L、31R至34L、34R和35至37、以及致动器50L、50R至52L、52R，所述传感器检测控制部分41中的程序所需的发动机运行状态信息，所述致动器的操作由控制部分41控制。控制部分41具有存储器44、输入电路42和驱动电路43。存储器44存储程序所必需的数据。输入电路接收传感器的检测信号，并将检测信号从模拟信号转换为所需的数字信号。驱动电路43驱动致动器。在第一实施例中，致动器包括进气节流阀51L、51R，废气流速调节阀52L、52R，或增压压力改变机构50L、50R。

检测相应进气节流阀51L、51R的开度的开度传感器32L、32R设在进气节流阀51L、51R的附近。检测相应废气流速调节阀52L、52R的开度的开度传感器33L、33R设在废气流速调节阀52L、52R内。根据电机转角检测喷嘴开度的开度传感器34L、34R布置在相应的增压压力改变机构50L、50R中。检测相应进气管路13L、13R内进气流速的进气流速传感器31L、31R设在进气管路13L、13R内相关增压器24L、24R的上游。发动机10还包括检测发动机速度的发动机速度传感器35、检测加速器开度的加速踏板下压度传感器36、和检测会聚管路16内进气压力(增压压力)的进气压力传感器37。

传感器电连接到控制部分41的输入电路42。控制部分41通过输入电路42接收传感器的检测信号。根据传感器的检测信号，控制部分41设定进气系统致动器(例如进气节流阀51L、51R，废气流速调节阀52L、52R和增压压力改变机构50L、50R)的目标控制值。控制部分41根据设定的目标控制值对致动器执行反馈控制。

下面参考图3描述进气系统致动器上实行的反馈控制的程序。该程序由控制部分41以预定控制循环来执行。

如图3中所示，计算改变进气状态(包括进气流速、再循环废气流速和增压压力)的致动器的目标控制值(步骤S10)。

具体地，根据加速踏板玷辱度和发动机速度获得各进气节流阀51L、51R的目标开度。如果进气流速相对于燃料喷射量过少，那么燃料燃烧不完全，废气内的颗粒物质增加。相反，如果各进气节流阀51L、51R的开度增大以增加进气流速，那么负压力降低，使得难以完成适于发动机运行状态的废气再循环。因此，进气节流阀51L、51R的目标开度设定在使废气中的颗粒物质量可忽略、并且维护确保最佳废气再循环的负压力的范围内。这样设定的目标控制值是对于进气节流阀51L、51R是共同的。即，进气节流阀51L的操作和进气节流阀51R的操作都根据共同目标控制值控制。

各废气流速调节阀52L、52R的目标开度根据加速踏板下压度、发动机速度、增压压力和进气流速以如下方式计算:废气以对发动机运行状态最佳的量来再循环。获得的目标开度对于废气流速调节阀52L、52R是共同的。换句话说，废气流速调节阀52L的操作和废气流速调节阀52R的操作都根据共同目标控制值来控制。各增压压力改变机构50L、50R的目标喷嘴开度根据加速踏板下压度、发动机速度和增压压力以如下方式计算:获得对发动机运行状态最佳的增压压力。确定的目标喷嘴开度圩增压压力改变机构50L、50R是共同的。即，增压压力改变机构50L的操作和增压压力改变机构50R的操作都根据共同目标控制值来控制。

进气流速传感器31L、31R布置在相应的进气管路13L、13R内。这将进气流速传感器31L、31R获得的两个值提供为进气流速检测值。如上所述，进气管路13L、13R的流道面积和长度基本相同。因此，在两个检测值之间基本没有显著的差异。但是，由于在各气缸内间歇出现爆震，所以相应增压器24L、24R的转子27的转速实际上是波动的。这引起进气脉动，使得进气流速检测值彼此不同。

为解决该问题，在第一实施例中，首先使用下列公式(1)和(2)对检测值进行修匀。然后，使用公式(3)确定修匀值的平均值QA。例如，在根据进气流速计算各废气流速调节阀52L、52R的目标开度中，将获得的平均值QA用作进气流速值。

Q1(i)←Q1(i)/n+Q1(i-1)×(n-1)/n...(1)

Q2(i)←Q2(i)/n+Q2(i-1)×(n-1)/n...(2)

QA←(Q1(i)+Q2(i))/2...(3)

在公式(1)和(2)中，“Q1”表示进气流速传感器31L获得的检测值，“Q2”表示进气流速传感器31R提供的检测值。后缀“(i)”和“(i-1)”分别表示当前控制循环的检测值和前一控制循环的检测值。“n”为常数(不小于“1”的整数)，根据该常数n确定修匀水平。常数n越大，进气脉动引起的检测值的变化越平顺。但是，如果常数n过大，那么检测值相对于瞬时运行状态进气流速变化的响应性降低。因此，考虑检测值的响应性和进气所含脉动的程度来确定常数n。

在这样计算了各致动器的目标控制值之后，修正目标控制值以补偿致动器之间的差异(步骤S11)。具体地，使用下列公式(4)和(5)进行这种修正。

θt1←θt+K1×Δα1......(4)

θt2←θt+K2×Δα2......(4)

在公式(4)和(5)中，“Δα1”表示进气节流阀51L、51R的实际开度θa与目标开度θt之间的常数差异(＝θt-θa)。“Δα2”表示进气节流阀51L、51R的实际开度θa与目标开度θt之间的常数差异(＝θt-θa)。值“K1”和“K2”为常数。通过这种修正设定进气节流阀51L的目标开度θt1和进气节流阀51R的目标开度θt2。这种修正的目的是补偿进气节流阀51L、51R之间的差异，但是并不改变各进气节流阀51L、51R的目标开度。换句话说，所述修正并不将进气节流阀51L、51R的开度调节为不同的值。至此，虽然通过实例，集中描述了各进气节流阀51L、51R的目标开度的修正，但是可以同样的方式修正各废气流速调节阀52L、52R的目标开度和各增压压力改变机构50L、50R的目标喷嘴开度。

在执行修正补偿了致动器之间的差异之后，控制部分以使目标控制值与传感器检测的相应实际值相匹配的方式对致动器执行反馈控制(步骤S12)。这以如下方式逐步地改变了进气节流阀51L、51R的开度、废气流速调节阀52L、52R的开度、及增压压力改变机构50L、50R的喷嘴开度:使这些值近似于相应的目标值。这样，根据发动机运行状态控制了进气的状态，例如进气流速、再循环废气量和增压压力。结果。当抑制PM和NOx的产生从而将废气性质保持在良好的状态，确保了发动机的有效输出。

第一实施例具有下列优点。

(1)致动器(例如，进气节流阀51L、51R，外部废气再循环机构的废气流速调节阀52L、52R，和增压器24L、24R的增压压力改变机构50L、50R)布置在进气通道内会聚管路16的上游，或者与进气管路13L、13R和分叉管路15L、15R相连。与通过为气缸列11L、11R共用的致动器改变进气流速的状态的情形相比，这缩小了各致动器的可操作范围。因此，允许各致动器精确地改变进气流速的状态，包括进气流速、再循环废气量、和增压压力。在通过相应的致动器改变进气状态之后，进气在会聚管路16中暂时混合在一起，然后通过相应的分配管路19L、19R分配到气缸列11L、11R。因此，不必彼此单独地控制致动器的操作。换句话说，根据共同目标控制值操作致动器。这抑制了致动器控制操作中所含结构的复杂化，并防止计算负荷的增加。

(2)特别地，进气流速传感器31L、31R设有相应的进气管路13L、13R中。因此，与通过为气缸列11L、11R共用的传感器来检测进气流速的情形相比，缩小了各进气流速传感器31L、31R的可检测范围。这允许进气流速传感器31L、31R精确地检测进气流速。

(3)进气流速通过求进气流速传感器31L、31R的检测值的平均值来获得。因此，即使在分叉管路15L、15R内流动的进气出现脉动，也可防止进气流速的计算值被所述脉动改变。另外，精确地计算了从各分叉管路15L、15R通过会聚管路16和相关分配管路19L、19R供给到相应气缸的进气量。

(4)在求进气流速检测值的平均值之前，所述检测值经过修匀处理。这进一步有效地抑制了进气脉动的影响。

(5)将分叉管路15L、15R彼此连接的会聚管路16用作气缸列11L、11R的共用稳压罐。这增大了会聚管路16的流道面积。因此，将从分叉管路15L、15R进入会聚管路16的进气进一步有效地混合在一起。因此，从会聚管路16流到分配管路19L、19R的进气量和性质变得基本相同。这减轻了气缸列11L、11R之间供给到气缸的进气量和性质不同引起的不利影响的程度，包括发动机速度的波动或废气性质的恶化。另外，与为气缸列11L、11R单独设置稳压罐的情形相比，所示结构在扩大进气控制装置的情形下是有利的。

[第二实施例]

现在描述本发明的第二实施例。在第一实施例中，以根据发动机状态调节再循环废气量、增压压力和进气流速的方式反馈控制废气流速调节阀52L、52R、增压压力改变机构50L、50R和进气节流阀51L、51R。但是，如果废气流速调节阀52L、52R中的一个出现故障，而继续执行反馈控制，那么可能出现下列问题。

具体地，如果废气流速调节阀52L、52R中的一个的开度变得不可变，那么废气流速调节阀52L、52R中另一个或功能正常的一个的开度可能变得过大。这样，大量的再循环废气进入分叉管路15L、15R中相应的一个内。这引起到气缸列11L的进气与供给到气缸列11R的进气之间的大的浓度差异。另外，如果增压压力改变机构50L、50R中的一个出现故障，那么增压压力改变机构50L、50R中的另一个或功能正常的一个中出现转速27的过度旋转，导致相关转子27的过量旋转，引起作用在相关增压器上的过度载荷。同样，如果进气节流阀51L、51R中的一个出现故障，那么进气节流阀中的另一个或功能正常的一个的开度无法增加至符合进气节流阀所需值的强烈提高(如果有的话)。因此，进气流速变得不充分。结果，带来燃料燃烧的不完全，增加了废气中的颗粒物质。

为解决这个问题，在第二实施例中，除了上述反馈控制之外，对于废气流速调节阀52L、52R、增压压力改变机构50L、50R和进气节流阀51L、51R中任意一个出现故障的情形，控制部分41还执行故障保护控制。

[废气流速调节阀的故障保护控制]

在故障保护控制中，确定废气流速调节阀52L、52R中是否出现故障。具体地，如果符合下列条件(1)和(2)中至少一个，那么确定废气流速调节阀52L、52R中至少一个出现故障。

(1)废气流速调节阀52L、52R的目标开度与由各开度传感器33L、33R检测的实际开度之间的差异对于预定时间连续保持大于或等于预定值。

(2)进气流速传感器31L、31R检测的两个进气流速传感器之间的差异对于预定时间连续保持大于或等于预定值。

如果废气流速调节阀52L、52R中的一个出现故障，那么供给到分叉管路15L、15R的再循环废气量不同。这使得在进气管路13L内流动的进气量与在进气管路13R内流动的进气量之间存在差异。这种差异根据上述故障确定条件(2)来监测。例如，不管废气流速调节阀52L、52R在运行的事实，如果废气流速调节阀52L、52R中的一个或两个的孔壁捕集到杂质并妨碍废气的正常再循环，那么就无法满足条件(2)。因此确定存在故障。

如果确定废气流速调节阀52L、52R中至少一个出现故障，那么暂停对废气流速调节阀52L、52R的反馈控制，并将废气流速调节阀52L、52R的目标开度设定为最小值。这完全关闭了废气流速调节阀52L、52R中功能正常的一个。这样，当只有一个流速调节阀52L、52R进行反馈控制时，防止流速调节阀52L、52R中的一个的开度由于反馈控制变得过大。这抑制大量的再循环废气进入相应的分叉管路15L、15R，即，防止送至气缸列11L的进气和供给到气缸列11R的进气之间存在大的再循环废气浓度差异。

[增压压力改变机构的故障保护控制]

在故障保护控制中，首先确定增压压力改变机构50L、50R中是否出现故障。具体地，如果符合下列条件(1)和(2)中至少一个，那么确定增压压力改变机构50L、50R中至少一个出现故障。

(1)增压压力改变机构50L、50R的目标喷嘴开度与由各开度传感器34L、34R检测的实际喷嘴开度之间的差异对于预定时间连续保持大于或等于预定值。

(2)进气流速传感器31L、31R检测的两个进气流速传感器之间的差异对于预定时间连续保持大于或等于预定值。

如果增压压力改变机构50L、50R中的一个出现故障，那么在进气管路13L内流动的进气量不同于在进气管路13R内流动的进气量。这种差异根据上述故障确定条件(2)来监测。例如，不管增压压力改变机构50L、50R在运行的事实，如果增压压力改变机构50L、50R中的一个或两个的喷嘴孔壁捕集到杂质并妨碍正常的增压，那么就无法满足条件(2)。因此确定存在故障。

如果确定增压压力改变机构50L、50R中至少一个出现故障，那么停止对增压压力改变机构50L、50R的反馈控制，并将增压压力改变机构50L、50R的目标喷嘴开度设定为最大值。结果，增压压力改变机构50L、50R中功能正常的一个的增压效率变得最小。因此，当只有一个增压压力改变机构50L、50R进行反馈控制时，防止增压压力改变机构50L、50R中的一个接收过大的负载。这样，防止了转子27的过度旋转和对增压器24L、24R的损坏。

[进气节流阀的故障保护控制]

在故障保护控制中，首先确定进气节流阀51L、51R中是否出现故障。具体地，如果满足下列条件(1)和(2)中至少一个，那么确定进气节流阀51L、51R中至少一个出现故障。

(1)进气节流阀51L、51R的目标开度与由各开度传感器32L、32R检测的实际开度之间的差异对于预定时间连续保持大于或等于预定值。

(2)进气流速传感器31L、31R检测的两个进气流速传感器之间的差异对于预定时间连续保持大于或等于预定值。

如果进气节流阀51L、51R中的一个出现故障，那么在进气管路13L内流动的进气量不同于在进气管路13R内流动的进气量。这种差异根据上述故障确定条件(2)来监测。不管进气节流阀51L、51R在运行的事实，如果进气节流阀51L、51R中的一个或两个的喷嘴孔壁捕集到杂质并妨碍正常的增压，那么就不满足条件(2)。因此确定存在故障。

如果确定进气节流阀51L、51R中至少一个出现故障，那么暂停对进气节流阀51L、51R的反馈控制，并将进气节流阀51L、51R的目标开度设定为最大值。结果，进气节流阀51L、51R中功能正常的一个变得完全打开。因此，向发动机10供给了足量的进气。这防止了不完全燃烧和导致废气中颗粒物质的增加。

如果在进气节流阀51L、51R中出现故障，可能进气量不足，那么除了上述处理之外，还完全关闭排气流速调节阀52L、52R。这停止了外部废气再循环机构的废气再循环。这样，进一步有效抑制了进气量的不足。同样，防止供给到分叉管路15L、15R的再循环废气量彼此不同。这防止了供给到气缸列11L、11R的再循环废气浓度彼此变得极大不同。

所示实施例以如下方式修改。

在第二实施例中，如果满足上述两个条件(1)和(2)中的一个，则确定增压压力改变机构50L、50R或进气节流阀51L、51R或废气流速调节阀52L、52R中存在故障。但是，这种确定可只使用条件(1)和条件(2)中的一个来实施。

在第二实施例中，执行处理增压压力改变机构50L、50R、进气节流阀51L、51R和废气流速调节阀52L、52R中的故障的故障保护控制程序。但是，可实施处理相应致动器的的这些故障保护控制程序中的至少一个。

在求进气流速实际值的平均值之前，所述实际值经过修匀处理。但是，只要进气管路13L、13R中的进气脉动可忽略，那么就可省略该修匀处理。可选地，在修匀处理中，除了公式(1)表示的计算之外，还可执行例如使用各类高通滤波器的滤波或移动平均数计算。另外，在求平均值过程中，可执行几何平均计算来替代由公式(3)表示的数学平均计算。

增压器24L、24R的增压压力改变机构50L、50R都根据发动机运行状态改变喷嘴开度。这改变了吹动涡轮叶轮的废气的流速，从而调节了增压压力。但是，本发明不限于这种增压压力改变机构。另外，除了废气驱动型增压器，还可将使用发动机输入轴改变增压压力的机构用作增压器24L、24R。

至此，通过实例描述了，对进气系统的致动器(例如，进气节流阀51L、51R、增压压力改变机构50L、50R和增压压力改变机构)实施反馈控制。但是，只要确保提高了控制精度，一部分控制器或全部控制器可为开环控制。

尽管所示实施例的致动器使用电机作为驱动源，但是也可使用其它驱动源，例如气压或液压。

发动机10具有与气缸列11L、11R相连的两个增压器24L、24R。但是，发动机10可包括只对应气缸列11L、11R中一个的一个增压器。

在进气管路13L、13R中可相应地设置进气温度传感器，作为检测进气状态的另外传感器。进气温度的检测值经过类似于进气流速检测值所执行计算的计算。这样，该检测值使用在进气系统执行的各类控制中。

如果在增压压力改变机构50L、50R中的一个内检测到故障，那么将增压压力改变机构50L、50R中的另一个的喷嘴开度变至分不开水平，以禁止进气的增压。但是，增压压力的目标值可设定为低于正常增压的值，例如，以限制而非完全禁止的方式。另外，再循环废气量的目标值可设定为低于正常废气再循环的值，例如，以限制而非完全禁止的方式。同样，如果致动器(增压压力改变机构50L、50R或进气节流阀51L、51R或废气流速调节阀52L、52R)中的任意一个出现故障，那么可以调节进气流速或增压进气压力或再循环废气的方式，继续操作致动器中功能正常的一个。

例如，发动机可包括设在双气缸列11L、11R中的冷却装置，以冷却在相应再循环通道中流动的再循环废气。发动机通过调节冷却装置的冷却效率来调节再循环废气的温度。在这类发动机中，冷却装置的操作可以与上述操作致动器相同的方式进行控制。这样，各冷却装置为改变在进气通道内流动的进气的状态的致动器。

将分叉管路15L、15R彼此连接的会聚管路16是为气缸列11L、11R共用的稳压罐。但是，会聚管路和稳压罐可彼此单独地设置。

除了八缸V型柴油机10之外，本发明还可应用在具有六个或更少气缸或十个或更多气缸的V型柴油机中。

Claims (10)

1.一种V型柴油机的进气控制装置，其具有进气通道、致动器和控制所述致动器的操作的控制装置，其中进气通过所述进气通道供给到形成在所述V型柴油机的一对气缸列中的各气缸，所述致动器改变在所述进气通道中流动的进气的状态，

所述进气控制装置的特征在于，所述进气通道包括分别连接到所述气缸列之一的一对连接部分、将所述连接部分连接在一起的会聚部分、以及从所述会聚部分分叉并且向上游延伸的一对分叉部分，其中所述致动器设置成对应于各所述分叉部分，并且其中所述控制装置根据共同目标控制值控制各所述致动器的操作。

2.如权利要求1所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，一传感器检测在所述进气通道中流动的进气的状态，所述传感器设置成对应于各所述分叉部分。

3.如权利要求2所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，所述传感器包括各自布置在所述分叉部分之一中的一对进气流速传感器，

其中所述控制装置通过求由所述进气流速传感器提供的检测值的平均值来计算在所述进气通道内流动的进气的量。

4.如权利要求3所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，所述控制装置在所述求平均值过程之前执行对所述进气流速传感器的检测值的修匀过程。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，所述控制装置根据所述目标控制值反馈控制所述致动器的操作，所述控制装置还包括:

确定装置，其确定所述致动器中是否有故障；以及

限制装置，如果所述确定装置确定所述致动器中的一个出现故障，则所述限制装置通过在所述致动器中的另一个上执行的反馈控制限制所述进气的状态的变化。

6.如权利要求5所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，所述V型柴油机还包括对应于所述分叉部分布置的一对增压器和各自改变相应增压器的增压压力的一对增压压力改变机构，所述增压压力改变机构用作所述致动器。

7.如权利要求6所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，如果所述确定装置确定所述增压压力改变机构中的一个出现故障，则所述限制装置通过禁止在所述增压压力改变机构中的另一个上的反馈控制而使增压效率最小。

8.如权利要求5所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，一对排气流速调节阀用作所述致动器，所述排气流速调节阀形成在一对连通管路中，各所述连通管路都将连接至所述气缸的排气通道与所述分叉部分中相应的一个彼此连接，各所述排气流速调节阀调节通过相联的连通通道再循环到相应的所述分叉部分的排气的量，

其中，如果所述确定装置确定所述排气流速调节阀中的一个出现故障，则所述限制装置通过禁止在所述排气流速调节阀上的反馈控制而完全关闭所述排气流速调节阀中的另一个。

9.如权利要求5所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，一对进气节流阀用作所述致动器，所述进气节流阀形成在相应的分叉部分中，各所述进气节流阀调节通过相应分叉部分的进气的量，并且

其中，如果所述确定装置确定所述进气节流阀中的一个出现故障，则所述控制装置通过禁止在所述进气节流阀上的反馈控制而完全打开所述进气节流阀中的另一个。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的V型柴油机的进气控制装置，其特征在于，所述会聚部分由为所述气缸列共用的稳压罐形成。

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