CN102159812A - 内燃机用储压系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种内燃机用储压系统，能够防止当在储压容器中储存被加压后的气体时排气压力过度地变高的情况。应用于在排气通路(5)上设置了排气切断阀(10)的内燃机(1)，具备如下的储压箱(21)：以能够从排气切断阀(10)上游侧的排气通路(5)导入气体并且能够向排气切断阀(10)上游侧的排气通路(5)供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统提高排气切断阀(10)上游侧的排气通路(5)内的压力并在储压箱(21)内储存被加压后的气体，具备检测排气压力的排气压力传感器(14)，EGR阀(13)当在储压箱(21)内储存了气体时，基于排气压力传感器(14)的检测值进行控制，以使得排气切断阀(10)上游侧的排气通路(5)内的压力被控制在规定的排气压力上限值(Pmax)以下。
Description
技术领域
本发明涉及如下的内燃机用储压系统：具备以能够从排气通路导入气体并且能够向排气通路供给气体的方式被设置的而且能够在内部储存被加压后的气体的储压容器。
背景技术
已知在排气通路上设置了用于使发动机制动有效的排气闸门的增压式柴油发动机。已知如下的技术(参照专利文献1)：在应用于这样的发动机的增压压力控制装置中，具备与排气闸门和排气阀之间的排气通路相连接的压力容器，当关闭排气闸门而使排气压力上升时，将该排气压力储存在压力容器内，而在需要使增压机的涡轮加速的情况下，从压力容器喷射排气压力。另外，作为与本发明相关联的先行技术文献，有专利文献2、3。
专利文献1：日本实开平1-102437号公报
专利文献2：国际公开第2005/085611号小册子
专利文献3：日本特开2007-315194号公报
在专利文献1的装置中，当在储压容器内储存被加压后的气体时，关闭排气闸门而使排气压力上升，但这时，若排气压力过分上升了，则有可能气体从排气阀的轴杆部和汽缸盖之间等排气系统的密封部泄漏到外部。另外，若这样使排气压力过分上升了，则有可能发动机制动过剩地产生，发动机转速突然降低从而使车辆突然减速。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供能够防止在储压容器中储存被加压后的气体时排气压力变得过高的情况的内燃机用储压系统。
本发明的第1内燃机用储压系统，应用于在排气通路上设置了能够在关闭上述排气通路的完全关闭位置和打开上述排气通路的完全打开位置之间进行切换的排气切断阀的内燃机，具备如下的储压容器：以能够从上述排气切断阀上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述排气切断阀上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统提高上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力并在上述储压容器内储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统具备：压力取得单元，取得上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力或上述储压容器内的压力；压力调整单元，能够调整上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力；和控制单元，当在上述储压容器内储存有气体时，以使得上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力被限制在规定的排气压力上限值以下的方式，基于上述压力取得单元所取得的压力来控制上述压力调整单元的动作。
根据本发明的第1内燃机用储压系统，在储压容器内储存有气体时的排气切断阀上游侧的排气通路内的压力(以下，有时称为排气压力。)被限制在规定的排气压力上限值以下，所以可以防止在储压容器内储存被加压后的气体时排气压力变得过高的情况。因此，通过根据内燃机而适当地设定排气压力上限值，可以分别可靠地防止从排气系统的密封部的气体泄漏及发动机转速的突然降低。
在本发明的第1内燃机用储压系统的一方式中，上述控制单元，当在上述储压容器内储存气体时，也可以以首先使上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力提高到上述排气压力上限值，之后使上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力在将上述排气压力上限值设为上限的规定的压力范围内变化的方式，控制上述压力调整单元的动作。在这种情况下，首先将排气压力提高到排气压力上限值为止，所以可以使排气压力快速地上升。因此，可以在储压容器内快速地储存被加压后的气体。
在本方式中，也可以在上述储压容器中储存气体，直到达到规定的目标压力为止，将上述规定的压力范围的下限值设定为比上述排气压力上限值小并且在上述目标压力以上的值。在这种情况下，能够防止在储压容器中储存了气体时排气压力小于目标压力的情况。因此，可以在储压容器中快速地储存被加压后的气体。
在本发明的第1内燃机用储压系统的一方式中，上述控制单元，也可以在调整上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力时，以使得该压力的每单位时间的变化量成为规定的容许值以下的方式，控制上述压力调整单元的动作。若在排气切断阀关闭时排气压力突然变化了，则有可能发动机制动的效力突然变化，由此，发生内燃机转速突然变化等。在该方式中，将每单位时间的排气压力的变化量抑制到容许值以下，所以通过适当地设定容许值，可以防止排气压力的突然变化。因此，可以抑制发动机制动的效力的突然变化并抑制内燃机转速的突然变化等。
在本发明的第1内燃机用储压系统的一方式中，上述内燃机具备：连接上述排气切断阀上游侧的排气通路和上述内燃机的进气通路的EGR通路；和开闭上述EGR通路的EGR阀，上述压力调整单元也可以是上述EGR阀。因为通过打开EGR阀，可以将排气切断阀上游侧的排气通路的气体向进气通路排出，所以可以调整排气压力。
在本方式中，上述控制单元，也可以随着上述压力取得单元所取得的压力降低，逐渐将上述EGR阀向关闭侧控制。通过这样控制EGR阀，当在储压容器中储存气体时，排气压力很难降低。因此，可以在储压容器快速地储存被加压后的气体。
在本发明的第1内燃机用储压系统的一方式中，上述排气切断阀，能够在上述完全关闭位置和上述完全打开位置之间变更开度，上述压力调整单元也可以是上述排气切断阀。通过打开排气切断阀，可以将排气切断阀上游侧的排气通路的气体向排气切断阀下游侧排出，所以可以调整排气压力。
在本方式中，上述控制单元，随着上述压力取得单元所取得的压力降低，逐渐将上述排气切断阀向关闭侧控制。在这种情况下，当在储压容器中储存了气体时，排气压力难以降低，可以在储压容器中快速地储存被加压后的气体。
在本发明的第1内燃机用储压系统的一方式，还具备连接上述排气切断阀上游侧的排气通路和上述排气切断阀下游侧的排气通路的旁通通路和开闭上述旁通通路的旁通阀，上述压力调整单元也可以是上述旁通阀。在这种情况下，因为通过打开旁通阀，可以把排气切断阀上游侧的排气通路的气体向排气切断阀下游侧排出，所以可以调整排气压力。
在本方式中，上述控制单元，也可以随着上述压力取得单元所取得的压力降低，逐渐将上述旁通阀向关闭侧控制。在这种情况下，当在储压容器中储存了气体时，排气压力难以降低，可以在储压容器中快速地储存被加压后的气体。
在本发明的第1内燃机用储压系统的一方式中，上述内燃机被搭载于车辆，并且变速装置与上述内燃机的输出轴连接，该变速装置被设置在上述内燃机和上述车辆的驱动轮之间的动力传递路径中且能够切换为大小相互不同的多个的变速比，上述控制单元具备上限值设定单元，上述车辆的速度越高或者上述变速装置的变速比越小则该上限值设定单元将上述排气压力上限值设定得越高。在使车辆以相同的速度行驶的情况下，变速装置的变速比越小则内燃机所要求的转矩越大，内燃机转速越变低。因此，变速装置的变速比越小则可以推定为从汽缸向排气通路所排出的气体的量越少排气压力越小。从而，变速装置的变速比越小则把排气切断阀切换到完全关闭时的发动机制动的效力越弱，另外，车辆减速时的减速度变得越小。也就是说，在变速比小的情况下，与变速比大的情况相比，即使提高排气压力上限值，内燃机的转速也难以突然降低。因此，变速装置的变速比越小则把排气压力上限值设定得越高。一般地车辆速度越高则变速装置的变速比被切换到越小的变速比。因此，车辆的速度越高则可以把排气压力上限值设定得越高。而且，通过这样设定排气压力上限值，可以在防止由于内燃机转速突然降低而使车辆突然减速的情况的同时，在储压容器中快速地储存被加压后的气体。
本发明的第2内燃机用储压系统，应用于在排气通路上设置了能够在关闭上述排气通路的完全关闭位置和打开上述排气通路的完全打开位置之间进行切换的排气切断阀的内燃机，具备如下的储压容器：以能够从上述排气切断阀上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述排气切断阀上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统提高上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力并在上述储压容器内储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统具备：若上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力或上述储压容器内的压力达到了规定的排气压力上限值，则进行开阀，以使得从上述排气切断阀上游侧的排气通路排出气体的安全阀。
根据本发明的第2内燃机用储压系统，排气切断阀上游侧的排气通路内的压力(排气压力)达到了排气压力上限值，则安全阀开阀，所以可以把排气压力限制在排气压力上限值以下。因此，当储压容器储存了被加压后的气体时，可以防止排气压力变得过高。
附图说明
图1是表示安装了本发明的第1方式的储压系统的内燃机的图。
图2是表示图1的ECU执行的储压控制程序的流程图。
图3是表示图1的ECU执行的排气压力控制程序的流程图。
图4是表示发动机的转速及进气量和EGR阀的开度之间的关系的一例的图。
图5是表示执行图2的储压控制程序并向储压箱进行了储压时的油门开度、EGR阀的开度、排气压力及箱压的时间变化的一例的图。
图6是表示排气压力控制程序的变形例的流程图。
图7是表示变速装置的齿轮级和排气压力上限值之间的关系的一例的图。
图8是表示第1方式的储压系统的变形例的图。
图9是表示安装了本发明的第2方式的储压系统的内燃机的图。
具体实施方式
(第1方式)
图1表示安装了本发明的第1方式的储压系统的内燃机。图1的内燃机(以下，有时称为发动机。)1，是作为行驶用动力源搭载于车辆的柴油发动机，具备具有多个(在图1中是4个)汽缸2的发动机主体3、分别与各汽缸2连接的进气通路4及排气通路5。在进气通路4中，设置了用于过滤进气的空气滤清器6、涡轮增压器7的压缩机7a、用于冷却进气的内部冷却器8。在排气通路5中，设置了涡轮增压器7的涡轮7b、用于净化排气的催化剂转化器9、能够在关闭排气通路5的完全关闭位置和打开排气通路5的完全打开位置之间切换的排气切断阀10。
排气通路5和进气通路4，由EGR通路11连接。如图1所示那样，EGR通路11将形成排气通路5的一部分的排气歧管5a和形成进气通路4的一部分的进气歧管4a相连接。在EGR通路11上设置了用于冷却从排气通路5向进气通路4导入的排气(以下，有时称为EGR气体。)的EGR冷却器12及用于调整EGR气体的流量的EGR阀13。EGR冷却器12被设置于比EGR阀13靠排气通路5一侧。在EGR冷却器12中设置了作为输出与EGR通路11的排气的压力(以下，有时称为排气压力。)Pe相对应的信号的压力取得单元的排气压力传感器14。在各汽缸2中分别设置了用于向汽缸2内喷射燃料的喷射器15。各喷射器15与储存对喷射器15供给的高压燃料的共轨16连接。
如图1所示那样，发动机1具备了辅助涡轮增压器7的动作的储压系统20。储压系统20具备作为储压容器的储压箱21。储压箱21，作为能够储存被加压后的气体的压力容器而被构成。在储压箱21中储备作为气体的空气或排气的至少任意一方。
储压箱21通过气体通路22与EGR通路11相连接。如该图所示那样，气体通路22，将比EGR阀13靠排气通路5侧的EGR通路11和储压箱21连接。在气体通路22上设置了流量控制阀23。流量控制阀23能够在以使得储压箱21的内部和EGR通路11连接的方式将气体通路22完全打开的连接位置(以下，有时也称为完全打开位置。)和以使得切断储压箱21内部和EGR通路11之间的连接的方式将气体通路22完全关闭的切断位置(以下，有时也称为完全关闭位置。)之间调整开度。在比流量控制阀23靠近储压箱21侧的气体通路22上设置了输出与储压箱21的内部压力(以下，有时称作箱压。)相对应的信号的压力传感器24。
流量控制阀23的动作由发动机控制单元(ECU)30控制。ECU30是具有微处理器及其进行动作所需要的RAM、ROM等周边设备，通过基于来自设置于发动机1的各种传感器的输出信号来分别控制排气切断阀10、EGR阀13及喷射器15等的动作来控制发动机1的运转状态的周知的计算机单元。ECU30，例如，在发动机1的转速是在预先设定的规定的燃料切断转速以上且油门开度为0％即未踏下油门踏板的情况下，控制各喷射器15的动作以停止向各汽缸2供给燃料。以下，有时将该控制称为燃料切断控制。另外，ECU30，根据发动机1的运转状态调整EGR阀13的开度以向进气通路4导入适宜量的EGR气体。另外，ECU30根据发动机1的运转状态来调整排气切断阀10的开度。作为在进行这样的控制时所参照的传感器的、输出与发动机1的曲轴的旋转速度(转速)相对应的信号的曲轴转角传感器31、输出与油门开度相对应的信号的油门开度传感器32、输出与进气量相对应的信号的空气流量计33及输出与车辆的速度相对应的信号的车速传感器34等与ECU30连接。另外，排气压力传感器14及压力传感器24也与ECU30连接。此外，除了这些以外的各种传感器与ECU30相连接，但省略了这些图示。
ECU30根据车辆的行驶状态及发动机1的运转状态来控制储压系统20。例如，ECU30在需要辅助涡轮增压器7的动作的情况下，以向涡轮7b供给储压箱21中所储存的气体的方式来控制储压系统20。具体地说，ECU30首先完全关闭EGR阀13，其后，将流量控制阀23切换到完全打开位置。由此，可以经由气体通路22、EGR通路11及排气歧管5a向涡轮7b供给储压箱21内的气体。因此，可以利用该气体辅助涡轮增压器7的动作。
另外，ECU30，在这样为了辅助涡轮增压器7的动作而执行了燃料切断控制时，以在储压箱21内储存被加压后的气体的方式控制储压系统20。这时，ECU30，在储压箱21内储存气体直到箱压到达预先设定的目标压力为止。此外，作为目标压力，例如，设定通过向排气通路5供给该压力的气体而能够使涡轮7b被充分加速的压力。图2表示为了在储压箱21中储存被加压后的气体而由ECU30在发动机1运转过程中以规定的周期反复执行的储压控制程序。
在图2的控制程序中，ECU30，首先在步骤S11中取得车辆的行驶状态及发动机1的运转状态。作为车辆的行驶状态，例如，取得车辆的速度。作为发动机1的运转状态，例如，取得发动机1的转速、油门开度、排气压力Pe、进气量及箱压等。在接下来的步骤S12中，ECU30判断规定的储压条件是否成立。例如，在针对发动机1执行了燃料切断控制并且箱压在能够辅助涡轮增压器7的动作的压力以下的情况下，判断为储压条件成立。在判断为储压条件不成立的情况下，跳过步骤S13～S17进入步骤S18。
另一方面，在判断为储压条件已成立的情况下，进入步骤S13，ECU30判断表示正向储压箱21储存被加压后的气体当中即储压过程中的储压标志是否为ON的状态。在判断为储压标志是ON的状态的情况下，跳过步骤S14及S15，进入步骤S16。另一方面，在判断为储压标志是OFF的情况下，进入步骤S14，ECU30执行用于向储压箱21储存加压后的气体的储压开始控制。在该储压开始控制中，ECU30，首先分别将排气切断阀10及EGR阀13切换到完全关闭。之后，ECU30将流量控制阀23切换到完全打开。由此，可以将排气切断阀10上游侧的排气通路5的气体加压并储存于储压箱21。此外，在储压条件已成立的情况下，因为是在执行燃料切断控制过程中，所以从汽缸2向排气通路5排出空气。因此，储压箱21所储存的气体大部分是空气。在接下来的步骤S15中，ECU30将储压标志切换为ON的状态。
在下面的步骤S16中，ECU30执行排气压力控制。在向储压箱21储压时，分别将排气切断阀10及EGR阀13设为完全关闭，所以排气切断阀10上游侧的排气通路5内的压力上升。这时，若压力过分上升，则例如，有可能气体从设置在排气切断阀10上游侧的排气通路5的密封部泄漏到外部，或者由于过剩的发动机制动使发动机1的转速突然降低。因此，ECU30为了防止这样的气体泄漏及发动机转速的突然降低而调整EGR阀13的开度从而调整排气切断阀10上游侧的排气通路5内的压力。此外，在排气切断阀10及EGR阀13完全关闭的情况下，排气切断阀10上流侧的排气通路5内的压力与EGR通路11的压力相同。因此，在下面，有时将向储压箱21储压时的排气切断阀10上游侧的排气通路5内的压力称为排气压力Pe。
图3表示当向储压箱21储压时ECU30为了调整排气压力Pe而执行的排气压力控制程序。即，在图2的步骤S16中执行图3所示的控制程序。此外，在图3中对于与图2同样的处理赋予同样的参照符号并省略其说明。通过执行该控制程序，ECU30作为本发明的控制单元而发挥功能。
在图3的控制程序中，ECU30，首先在步骤S11中取得车辆的行驶状态及发动机1的运转状态。在下面的步骤S21中，ECU30判断排气压力Pe是否在规定的排气压力上限值Pmax以上。该排气压力上限值Pmax是为了防止在向储压箱储压过程中发生上述那样的气体泄漏及发动机转速的突然降低而设定的阈值。排气压力上限值Pmax，例如，是基于从在排气切断阀10上游侧的排气通路5上所设置的密封部向外部开始泄漏气体的压力值，及能够防止由于发动机制动而引起的车辆的突然减速的压力值等而设定的，被设定为比这样的压力值低的值。另外，该排气压力上限值Pmax，被设定为比储压箱21的目标压力高的值。
在判断为排气压力Pe在排气压力上限值Pmax以上的情况下，进入步骤S22，ECU30设定EGR阀13的开度。例如，参照图4示例的映射来设定EGR阀13的开度。图4表示发动机1的转速及进气量和EGR阀13的开度之间的关系的一例。从汽缸2向排气通路5所排出的气体的量根据发动机1的运转状态而变化，发动机1的转速越高，另外进气量越多则该气体的量越多。因此，为了使排气压力Pe降低，发动机1的转速越高，另外进气量越多，则需要将EGR阀13打开更大。因此，发动机1的转速越高，另外进气量越多，则将EGR阀13的开度设定为越大的值。此外，对于图4所示的关系，只要预先通过实验等求出并储存于ECU30的RAM中即可。在接下来的步骤S23中，ECU30将EGR阀13打开到设定的开度为止。之后，结束本次的控制程序。在打开EGR阀13时，ECU30以不使排气压力Pe突然降低的方式来控制EGR阀13的开度。具体地说，以每单位时间的压力的变化量成为预先设定的规定的容许值以下的方式打开EGR阀13。当使EGR阀13的开度产生了变化时，排气压力Pe在每单位时间内变化的变化量会受排气切断阀10上游侧的排气通路5的容积等影响。因此，例如，只要根据该排气切断阀10上游侧的排气通路5的容积而适当地设定规定的容许值即可。
另一方面，在判断为排气压力Pe小于排气压力上限值Pmax的情况下，进入步骤S24，ECU30判断排气压力Pe是否在规定的排气压力下限值Pmin以下。为了在储压箱21中储存气体并成为目标压力，需要将排气切断阀10上游侧的排气通路5内的压力(排气压力Pe)提高到该目标压力以上。排气压力下限值Pmin是为了在储压箱21中储存气体并成为目标压力所需要的压力的下限值。例如，将排气压力下限值Pmin设定为该目标压力。在判断为排气压力Pe比排气压力下限值Pmin高的情况下，结束本次的控制程序。另一方面，在判断为排气压力Pe在排气压力下限值Pmin以下的情况下，进入步骤S25，ECU30将EGR阀13设为完全关闭。此外，在EGR阀13已完全关闭的情况下，则将EGR阀13维持在该状态。之后，结束本次的控制程序。通过这样控制EGR阀13的开度而调整排气压力Pe，EGR阀13作为本发明的压力调整单元发挥功能。
返回图2，继续进行储压控制的说明。在结束步骤S16的排气压力控制之后，进入步骤S17，ECU30判断箱压是否在目标压力以上。在判断为箱压小于目标压力的情况下，结束本次的控制程序。另一方面，在判断为箱压在目标压力以上的情况下，或步骤S12做出否定判断的情况下，进入步骤S18，ECU30执行储压结束控制。在该储压结束控制中，ECU30，首先将流量控制阀23切换为完全关闭。由此，向储压箱21的储压结束。之后，ECU30，在分别使排气切断阀10及EGR阀13暂时完全打开而使排气压力Pe降低之后，将这些阀的控制切换到根据发动机1的运转状态控制这些阀的开度的通常控制。在接下来的步骤S19中，ECU30将储压标志切换为OFF的状态。之后，结束本次的控制程序。
图5表示执行图2的储压控制程序来进行向储压箱21的储压时的油门开度、EGR阀13的开度、排气压力Pe及箱压的时间变化的一例。此外，图5的实线L1表示排气压力Pe的时间变化，实线L2表示箱压的时间变化。如本图所示那样，若在时刻T0油门开度成为0％而使储压条件成立了，则EGR阀13被完全关闭。由此，排气压力Pe开始上升。而且，若在时刻T1排气压力Pe达到排气压力上限值Pmax，则打开EGR阀13。由此，排气压力Pe开始降低。之后，若在时刻T2排气压力Pe降低到排气压力下限值Pmin，则使EGR阀13完全关闭。由此，排气压力Pe再次开始上升。若在时刻T3箱压到达了目标压力，则执行储压结束控制，使EGR阀13暂时完全打开，之后EGR阀13的控制返回到通常控制。此外，在图5中，在通常控制过程中EGR阀13被控制到完全关闭。这样，在图5中，在时刻T1～T3的期间Tc，排气压力Pe被调整到排气压力上限值Pmax和排气压力下限值Pmin之间的压力范围。
这样，根据第1方式的储压系统20，在向储压箱21进行储压时，排气压力Pe被限制在排气压力上限值Pmax以下，所以能够防止排气压力Pe变得过高。因此，可以可靠地防止从设置于排气切断阀10上游侧的排气通路5的密封部的气体泄漏及发动机1转速的突然降低等。
另外，在向储压箱21储存被加压后的气体时，首先将排气压力Pe提高到排气压力上限值Pmax，所以可以快速地向储压箱21储存被加压后的气体。而且，在将排气压力Pe提高到排气压力上限值Pmax之后，如图5所示那样，以排气压力Pe在排气压力上限值Pmax和排气压力下限值Pmin之间的压力范围内变化的方式来调整EGR阀13的开度，所以可以更快速地向储压箱21储存被加压后的气体。
在调整排气压力Pe时，以每单位时间的排气压力Pe的变化量成为规定的容许值以下的方式来控制EGR阀13的开度，所以能够抑制排气压力Pe突然降低的情况。因此，可以抑制发动机1转速的突然变化。
此外，排气压力上限值Pmax及排气压力下限值Pmin不限定于上述的值。例如，也可以将排气压力下限值Pmin设定为比储压箱21的目标压力高的值。通过这样使排气压力下限值Pmin靠近排气压力上限值Pmax，可以在向储压箱21进行储压时将排气压力Pe维持在排气压力上限值Pmax附近的值。因此，可以在储压箱21中更快速地储存被加压后的气体。
也可以根据车辆的行驶状态或发动机1的运转状态来变更排气压力上限值Pmax。例如，也可以根据发动机1的输出轴所连接的变速装置的变速比来变更排气压力上限值Pmax。如周知的那样，变速装置被设置于发动机1和驱动轮之间的动力传递路径中，能够切换为相互大小不同的多个变速比。而且，在使车辆以相同的速度行驶的情况下，变速装置的变速比越小，即越设置于高速挡，发动机1所要求的转矩变得越大，发动机1的转速变得越低。因此，变速装置的变速比越小，则可以推定为，从汽缸2向排气通路5排出的气体的量越少，排气压力Pe越小。从而，变速装置的变速比越小，则将排气切断阀10切换到完全关闭时的发动机制动的效力变得越弱，另外车辆减速时的减速度变得越小。也就是说，在设定于高速挡而变速比较小的情况下，与设定于低速挡而变速比较大的情况比较，即使提高排气压力上限值Pmax，发动机1的转速也难以突然降低，车辆也难以突然减速。因此，变速装置的变速比越小，换言之，越设定于高速侧的齿轮，则将排气压力上限值Pmax设定得越高。
图6表示这样根据变速装置的变速比来变更排气压力上限值Pmax的排气压力控制程序的流程图。此外，在图6中，对于与图3同样的处理赋予同样的参照符号，并省略其说明。在图6的控制程序中，首先在步骤S11中，取得车辆的行驶状态及发动机1的运转状态。这时，作为车辆的行驶状态，也可取得变速装置的齿轮级即变速比。在下面的步骤S31中，ECU30，基于所取得的齿轮级来设定排气压力上限值Pmax。该排气压力上限值Pmax的设定，例如，只要参照图7表示的一例的映射来进行即可。图7表示变速装置的齿轮级和排气压力上限值Pmax之间的关系的一例。此外，图7所示的各压力P0～P4，以成为P0＜P1＜P2＜P3＜P4的关系的方式被设定。因此，齿轮级越处于高速侧则排气压力上限值Pmax越被设定为较大的值。对于该关系，只要预先通过实验等来求出并作为映射而存储于ECU30的ROM即可。通过执行该步骤S31，ECU30作为本发明的上限值设定单元而发挥功能。在设定了排气压力上限值Pmax之后，进入步骤S21，以后，进行与图3同样的处理。
根据图6的排气压力控制程序，变速装置的齿轮级越是在高速侧，则将排气压力上限值Pmax的值设得越大，所以可以在防止车辆突然减速的同时，向储压箱21快速地储存被加压后的气体。此外，也可以根据车辆速度来设定排气压力上限值Pmax。一般在车辆速度较高的情况下，可以推定为变速装置的齿轮级被切换到高速侧。因此，也可以是，车辆的速度越高则将排气压力上限值Pmax的值设得越大。在这种情况下也可以在防止车辆突然减速的同时，向储压箱21快速地储存被加压后的气体。
在第1方式的储压系统20中，在向储压箱21储压时调整排气压力Pe的阀，不限定于EGR阀13。例如，也可以作为排气切断阀10，设置能够在完全打开排气通路5的完全打开位置和完全关闭排气通路5的完全关闭位置之间变更开度的阀，并控制该阀作为EGR阀13的替代来调整排气压力Pe。作为这样的阀，例如，可设置滑动方式的电磁排气切断阀。在这种情况下，以与上述的EGR阀13的控制方法相同的方法来控制排气切断阀10。也就是说，若排气压力Pe成为排气压力上限值Pmax以上，则打开排气切断阀10，若排气压力Pe成为排气压力下限值Pmin以下，则将排气切断阀10控制为完全关闭。另外，在这种情况下，以每单位时间的排气压力Pe的变化量成为规定的容许值以下的方式来控制排气切断阀10。在这种情况下，排气切断阀10作为本发明的压力调整单元而发挥功能。
另外，也可以如图8所示那样，在排气通路5设置将排气切断阀10旁路的旁通通路40和开闭该旁通通路40的旁通阀41，并控制该旁通阀41来调整排气压力Pe。此外，图8放大表示了排气切断阀10附近的排气通路5。在这种情况下，对于旁通阀41，设置能够在完全打开旁通通路40的完全打开位置和完全关闭旁通通路40的完全关闭位置之间调整开度的阀。在这种情况下，也与上述的EGR阀13或排气切断阀10同样地，若排气压力Pe成为排气压力上限值Pmax以上，则打开旁通阀41，若排气压力Pe成为排气压力下限值Pmin以下，则以成为完全关闭的方式来控制旁通阀41。另外，以每单位时间的排气压力Pe的变化量成为规定的容许值以下的方式来控制旁通阀41。在这种情况下，旁通阀41作为本发明的压力调整单元而发挥功能。
在这样利用排气切断阀10或旁通阀41来控制排气压力Pe的情况下，在涡轮7b的下游，使压力降低，所以难以降低涡轮7b上游侧的排气的压力。也就是说，可以预先提高涡轮7b上游侧的排气通路5内的压力。因此，在刚刚结束向储压箱21的储压之后进行了车辆的再加速等情况下，可以使涡轮7b的旋转快速地上升。此外，也可以通过使用EGR阀13、排气切断阀10及旁通阀41的全部的阀来进行排气压力Pe的调整，也可以将这些阀当中的任意2个进行组合来进行排气压力Pe的调整。
EGR阀13的控制方法，不限定于上述的控制方法。例如，也可以在排气压力Pe达到了排气压力上限值Pmax的情况下，将EGR阀13打开到预先设定的固定开度。在这种情况下，可以省略图3的步骤S22的处理。另外，这时，将EGR阀13维持于开阀状态期間，也可以是预先设定的固定时间。在这种情况下，若经过了该固定时间，则将EGR阀13切换到完全关闭位置。这样，即使控制EGR阀13也可以将向储压箱21进行储压时的排气压力Pe控制在排气压力上限值Pmax以下。此外，也可以以同样的控制方法来控制排气切断阀10及旁通阀41。
另外，也可以基于排气压力Pe对使排气压力Pe降低时的EGR阀13的开度进行反馈控制。例如，也可以以随着排气压力Pe降低逐渐关闭EGR阀13的方式来控制EGR阀13。通过这样将EGR阀13逐渐地向关闭侧进行控制，能够抑制排气压力Pe的降低，所以可以向储压箱21快速地储存被加压后的气体。此外，也可以以同样的控制方法来控制排气切断阀10及旁通阀41。
(第2方式)
图9表示安装了本发明的第2方式的储压系统的内燃机。此外，在图9中，对于与第1方式相同的部分赋予同样的符号，并省略其说明。如本图所示那样，在第2方式中，在EGR通路11设置了作为安全阀的止回阀50的点不同，除此以外与第1方式相同。该止回阀50，构成为，若排气压力Pe达到了排气压力上限值Pmax，则打开阀并将EGR通路11内的气体向外部排出。
根据第2方式的储压系统，若排气压力Pe达到了排气压力上限值Pmax，则打开止回阀50，所以可以从排气切断阀10上游侧的排气通路5向外部排出气体。由此，可以使排气压力Pe降低，所以可以防止在向储压箱21进行储压时排气压力Pe变得过高的情况。此外，在向储压箱21进行储压时，箱压与排气压力Pe几乎相同。因此，也可以构成为，若箱压达到了排气压力上限值Pmax，则打开止回阀50。
本发明，不限定于上述的各方式，可以以各种方式进行实施。例如，本发明的储压系统不限于柴油发动机，也可以应用于利用汽油或其他燃料的各种内燃机。主要在储压箱储存的气体不限定于空气，也可以储存排气。
也可以基于完全关闭排气切断阀及EGR阀之后经过的时间、发动机的转速及发动机的进气量等来推定排气切断阀上游侧的排气通路内的压力。在这种情况下，ECU与本发明的压力取得单元相当。另外，在储压箱内储存了气体时，储压箱内的压力和排气切断阀上游侧的排气通路内的压力相关。因此，也可以基于输出与储压箱内的压力相对应的信号的压力传感器的输出信号来控制EGR阀及排气切断阀等的动作，由此，将排气压力限制在排气压力上限值以下。在这种情况下，压力传感器与本发明的压力取得单元相当。另外，也可以基于与向储压箱储存了气体时的排气通路内的压力相关的各种物理量来推定排气压力或箱压，基于该推定出的排气压力或箱压来控制EGR阀及排气切断阀等的动作。也就是说，也可以对向储压箱储压时的EGR阀及排气切断阀等的动作，基于与此时的排气通路内的压力相关的各种物理量进行控制。
在储压箱的内部也可以容纳能够吸附气体且能够放出所吸附的气体的吸附材料。作为这样的吸附材料，例如，可使用活性炭、沸石、氧化铝、或碳分子筛等。此外，吸附材料不限定于单一的物质，也可以将这些物质进行混合。
Claims (12)
1.一种内燃机用储压系统，应用于在排气通路上设置了能够在关闭上述排气通路的完全关闭位置和打开上述排气通路的完全打开位置之间进行切换的排气切断阀的内燃机，具备如下的储压容器：以能够从上述排气切断阀上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述排气切断阀上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统提高上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力并在上述储压容器内储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统具备：
压力取得单元，取得上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力或上述储压容器内的压力；压力调整单元，能够调整上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力；和控制单元，当在上述储压容器内储存有气体时，以使得上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力被限制在规定的排气压力上限值以下的方式，基于上述压力取得单元所取得的压力来控制上述压力调整单元的动作。
2.根据权利要求1所述的内燃机用储压系统，其中，
上述控制单元，当在上述储压容器内储存气体时，以首先使上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力提高到上述排气压力上限值，之后使上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力在将上述排气压力上限值设为上限的规定的压力范围内变化的方式，控制上述压力调整单元的动作。
3.根据权利要求2所述的内燃机用储压系统，其中，
在上述储压容器中储存气体，直到达到规定的目标压力为止，
将上述规定的压力范围的下限值设定为比上述排气压力上限值小并且在上述目标压力以上的值。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的内燃机用储压系统，其中，
上述控制单元，在调整上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力时，以使得该压力的每单位时间的变化量成为规定的容许值以下的方式，控制上述压力调整单元的动作。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的内燃机用储压系统，其中，
上述内燃机具备：连接上述排气切断阀上游侧的排气通路和上述内燃机的进气通路的EGR通路；和开闭上述EGR通路的EGR阀，
上述压力调整单元是上述EGR阀。
6.根据权利要求5所述的内燃机用储压系统，其中，
上述控制单元，随着上述压力取得单元所取得的压力降低，逐渐将上述EGR阀向关闭侧控制。
7.根据权利要求1～4的任意一项所述的内燃机用储压系统，其中，
上述排气切断阀能够在上述完全关闭位置和上述完全打开位置之间变更开度，
上述压力调整单元是上述排气切断阀。
8.根据权利要求7所述的内燃机用储压系统，其中，
上述控制单元，随着上述压力取得单元所取得的压力降低，逐渐将上述排气切断阀向关闭侧控制。
9.根据权利要求1～4的任意一项所述的内燃机用储压系统，其中，
还具备连接上述排气切断阀上游侧的排气通路和上述排气切断阀下流侧的排气通路的旁通通路和开闭上述旁通通路的旁通阀，
上述压力调整单元是上述旁通阀。
10.根据权利要求9所述的内燃机用储压系统，其中，
上述控制单元，随着上述压力取得单元所取得的压力降低，逐渐将上述旁通阀向关闭侧控制。
11.根据权利要求1～10的任意一项所述的内燃机用储压系统，其中，
上述内燃机被搭载于车辆，并且变速装置与上述内燃机的输出轴连接，该变速装置被设置在上述内燃机和上述车辆的驱动轮之间的动力传递路径中且能够在大小相互不同的多个变速比之间切换，
上述控制单元具备上限值设定单元，上述车辆的速度越高或者上述变速装置的变速比越小则该上限值设定单元将上述排气压力上限值设定得越高。
12.一种内燃机用储压系统，应用于在排气通路上设置了能够在关闭上述排气通路的完全关闭位置和打开上述排气通路的完全打开位置之间进行切换的排气切断阀的内燃机，具备如下的储压容器：以能够从上述排气切断阀上游侧的排气通路导入气体并且能够向上述排气切断阀上游侧的排气通路供给气体的方式被设置，并且能够在内部储存被加压后的气体，该内燃机用储压系统提高上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力并在上述储压容器内储存被加压后的气体，
该内燃机用储压系统具备：若上述排气切断阀上游侧的排气通路内的压力或上述储压容器内的压力达到了规定的排气压力上限值，则进行开阀，以使得从上述排气切断阀上游侧的排气通路排出气体的安全阀。
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