CN102782294A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在具备EGR系统的带涡轮增压器的内燃机中，能够高精度判定WGV有无动作异常的内燃机的控制装置。具备涡轮增压器（20）、配置在排气旁通通路（30）中的WGV（32）、配置在EGR通路（34）中的EGR阀（38）以及取得内燃机（10）的进气管压力的压力传感器（54），基于取得对WGV（32）的开阀请求时的进气管压力的变化，来判定该WGV（32）有无动作异常。此时，在针对该WGV（32）的开阀请求之前，将EGR阀（38）控制成规定的开阀状态。另外，还基于取得了针对EGR阀（38）的开阀请求时的进气管压力的变化，一并判定该EGR阀（38）有无动作异常。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及具备EGR系统的带涡轮增压器的内燃机的控制装置。
背景技术
以往，例如如日本特开2008－95587号公报所公开那样，已知有一种在具备涡轮增压器的内燃机中，检测出废气旁通阀（WGV）的关闭不良的系统。在该系统中，取得对增压初期增压压力的上升程度进行表示的指标值。然后，在该指标值小于规定基准值的情况下，判别为发生了WGV关闭不良。
专利文献1:日本特开2008－95587号公报
专利文献2:日本特开2007－231821号公报
在上述现有的系统中，根据增压初期的增压压力的上升程度来判定WGV的异常。但是，在具备EGR系统的内燃机中，增压压力会根据在进气系统中回流的EGR量而发生变化。因此，在这样的具备EGR系统的内燃机中，仅基于增压初期的增压压力特性无法进行WGV的异常判定，尚且存在改善的余地。
发明内容
本发明为了解决上述课题而提出，其目的在于，提供一种在具备EGR系统的带涡轮增压器的内燃机中，能够高精度地判定WGV有无动作异常的内燃机的控制装置。
为了实现上述目的，第1发明涉及的内燃机的控制装置是带涡轮增压器的内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
排气旁通通路，其被设置在所述内燃机的排气系统中，绕过所述涡轮增压器；
废气旁通阀（以下称为“WGV”），其被配置在所述排气旁通通路中，接收来自所述内燃机的动作请求并能够任意开闭；
EGR通路，其将所述内燃机的排气通路和进气通路连接；
EGR阀，其被配置在所述EGR通路中；
进气管压力取得机构，其取得所述内燃机的进气管压力；和
WGV异常判定机构，其基于所述进气管压力的变化来判定该WGV有无动作异常；
所述WGV异常判定机构包括：
开阀请求取得机构，其取得针对所述WGV的开阀请求；和
EGR阀控制机构，其在所述开阀请求之前将所述EGR阀控制成规定的开阀状态；
并基于取得了所述开阀请求时的所述进气管压力的变化来判定该WGV有无动作异常。
第2发明基于第1发明提出，其特征在于，
所述EGR控制机构是接收来自所述内燃机的动作请求，使所述EGR阀向开阀侧动作的机构，
还具备基于所述进气管压力在所述EGR控制机构执行时的变化来判定该EGR阀有无动作异常的EGR阀异常判定机构。
第3发明基于第1或者第2发明提出，其特征在于，还具备：
旁通通路，其被设置在所述内燃机的进气系统中，绕过所述涡轮增压器；和
空气旁通阀，其被配置在所述旁通通路中；
所述WGV异常判定机构在所述空气旁通阀被开阀的状态下执行。
第4发明基于第1或者第2发明提出，其特征在于，
还具备燃料切断机构，该燃料切断机构临时限制向所述内燃机供给的燃料，
所述WGV异常判定机构在所述燃料被切断的状态下执行判定。
根据第1发明，进气管压力根据EGR流量的增加而提高。而且，EGR流量与EGR通路的前后压差、即排气管压力与进气管压力之间的压差成比例增加。因此，如果在EGR阀开阀的状态下废气旁通阀（WGV）被正常开阀，则EGR流量伴随着排气管压力的降低而减少，由此进气管压力降低。因此，根据本发明，能够基于该进气管压力的变化高精度地判定WGV有无动作异常。
根据第2发明，如果EGR阀正常开阀、EGR流量增加，则进气管压力上升。因此，根据本发明，能够基于该进气管压力的变化高精度地判定EGR阀有无动作异常。
根据第3发明，可在空气旁通阀（ABV）被开阀的状态下判定WGV有无动作异常。在ABV被开阀的状态下，难以发生与涡轮增压相伴的进气管压力的变化。因此，根据本发明，由于进气管压力在WGV开阀时的变化依赖于EGR量的比例变高，所以能够进一步提高WGV动作异常的判定精度。
根据第4发明，可在执行燃料切断的状态下判定WGV有无操作异常。由于在燃料切断中废气的能量小、即排气管压力低，所以难以产生涡轮转速伴随着WGV开闭的变化。因此，根据本发明，由于进气管压力在WGV开阀时的变化依赖于EGR量的比例变高，所以能够进一步提高WGV动作异常的判定精度。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式1的构成的图。
图2是表示EGR阀38以及WGV32的开度与内燃机10的各种状态量的变化之间的关系的定时图。
图3是在本发明的实施方式1中执行的程序的流程图。
图4是在本发明的实施方式2中执行的程序的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的几个实施方式。其中，对各附图中共用的要素标注同一附图标记而省略重复的说明。另外，本发明不受以下的实施方式限定。
实施方式1.
［实施方式1的构成］
图1是用于对作为本发明实施方式1的系统构成进行说明的图。如图1所示，本实施方式的系统具备内燃机（发动机）10。内燃机10的进气系统具备进气通路12。在进气通路12的入口处安装有空气清洁器14。另外，在进气通路12的空气清洁器14的下流侧设有用于检测吸入空气量Ga的空气流量计52。
在进气通路12的途中设有涡轮增压器20。涡轮增压器20具备压缩机201和涡轮202。压缩机201和涡轮202被连结轴连结成一体。压缩机201由被输入到涡轮202的废气的排气能量旋转驱动。在压缩机201的下流侧配置有用于对压缩后的空气进行冷却的中冷器（intercooler）22。在中冷器22的更下流侧配置有节流阀24。而且，在节流阀24的下流侧设有用于检测进气管压力P的压力传感器54。另外，进气通路12上连接着绕过压缩机201而将压缩机201的入口侧和出口侧连接的空气旁通通路26。在空气旁通通路26的途中配置有空气旁通阀（ABV）28。
内燃机10的排气系统具备排气通路16。在该排气通路16的途中设有上述涡轮增压器20的涡轮202。而且，排气通路16上连接着绕过涡轮202而将涡轮202的入口侧和出口侧连接的排气旁通通路30。在排气旁通通路30的途中配置有任意可动式的废气旁通阀（WGV）32。另外，在涡轮202的下流侧，配置有用于净化废气的排气净化催化剂18。作为该排气净化催化剂18，可以采用三元催化剂。
在进气通路12的进气歧管附近连接着EGR（Exhaust GasRecirculation）通路34的一端。EGR通路34的另一端与排气通路16的排气歧管附近连接。在本系统中，能够使废气（已燃气体）的一部分经由EGR通路34向进气通路12回流，即进行外部EGR。以下，将经由EGR通路34向进气通路12回流的废气称为“外部EGR气体”。
在EGR通路34的途中，设有用于对外部EGR气体进行冷却的EGR冷却器36。在EGR通路34中的EGR冷却器36的下流侧设有EGR阀38。EGR阀38通过使其开度发生变化，能够对通过该EGR通路34的外部EGR气体量进行调整。
本实施方式的系统如图1所示，具备ECU（Electronic Control Unit）50。ECU50的输出部上连接着上述的WGV32、EGR阀36等各种致动器。ECU50的输入部上除了连接着上述的空气流量计52、压力传感器54之外，还连接着用于对内燃机10的运转条件以及运转状态进行检测的各种传感器类部件。ECU50基于被输入的各种信息来控制图1所示的系统的状态。
[实施方式1的动作]
接着，参照图2，对作为本实施方式1的特征性动作的WGV32的动作异常判定进行说明。如上所述，本实施方式1的系统具备任意可动式的WGV32。ECU50利用WGV32来执行与内燃机10的运转区域对应的增压压力控制。更具体而言，例如在基于外部EGR的燃油效率效果高的区域，执行使该WGV32闭阀来提高背压的控制。另外，在基于泵损失降低的燃油效率效果高的区域，执行使该WGV32开阀来降低背压的控制。这样，通过与内燃机10的运转区域对应地控制WGV32，能够实现燃油效率的提高、排放的提高。
在WGV32发生了动作异常的情况下，假定无法正常地执行上述的增压压力控制，导致排放恶化、燃油效率恶化。因此，希望该WGV32的动作异常早期且可靠地被检测出。在该方面，为了确认WGV32的动作，可考虑对该WGV32安装位置检测用的传感器。但是，添加新的传感器等会导致搭载空间的问题、成本上升的问题。
这里，在具备EGR系统的内燃机10中，进气管压力与EGR流量对应地变化。EGR流量根据EGR阀38的开度以及WGV32的开度而变化。图2是表示EGR阀38以及WGV32的开度与内燃机10的各种状态量的变化之间的关系的定时图。如该图所示，若EGR阀38在时间t1被开阀，则向进气管回流的EGR流量增大。因此，排气管压力在时间t1急剧上升。
然后，若WGV32在时间t2被开阀，则排气管压力降低。若排气管压力降低，则排气管压力与进气管压力之间的压差变小。因此，如图2所示，EGR流量在时间t2降低。与此相伴，进气管压力在EGR流量降低的时间t2降低。
这样，若在EGR阀38开阀的状态下WGV32被正常开阀，则进气管压力降低。鉴于此，在本实施方式1中，当判定WGV32有无产生动作异常时，利用该进气管压力的变化。更具体而言，在使EGR阀38开阀到规定开度的状态下，向WGV32发出开阀请求。而且，在该开阀请求后进气管压力降低的情况下，判断为WGV32被正常开阀，在该进气管压力未发生变化的情况下，判断为WGV32未被正常开阀。由此，能够以简易的构成来判定WGV32有无动作异常。
其中，优选上述的WGV32的动作异常判定在ABV28被开阀的状态下进行。即，在ABV28被开阀的状态下，难以产生因压缩机201的旋转变化而引起的进气管压力变化。因此，由于若在ABV28被开阀的状态下使WGV32开阀，则能够抑制因增压对进气管压力变化造成的影响，所以可高精度检测因EGR流量的变化而引起的进气管压力变化。由此，能够有效地提高WGV32的异常判定精度。
另外，优选上述的WGV32的异常判定在内燃机10的燃料切断（cut）时进行。即，由于燃料切断时废气中的能量小，所以使WGV32开闭时的涡轮202的转速变化难以产生。因此，若在燃料切断时使WGV32开阀，则由于能够抑制因增压对进气管压力变化的影响，所以可高精度检测出因EGR流量的变化而引起的进气管压力变化。由此，能够有效提高WGV32的异常判定精度。
［实施方式1的具体处理］
接着，参照图3，说明在本实施方式中执行的处理的具体内容。图3是ECU50所执行的程序的流程图。
在图3所示的程序中，首先判定用于对WGV32的动作异常进行判定的执行条件是否成立（步骤100）。这里，具体判定内燃机10是否是规定的稳定运转、EGR阀38是否被闭阀、WGV32是否被闭阀。结果在这些条件还未成立的情况下，反复执行本步骤。
另一方面，当在上述步骤100中判定为异常判定的执行条件成立时，接下来EGR阀38被开阀到规定的开度（步骤102）。若EGR阀38开阀，则进气管压力上升。在接下来的步骤中，基于压力传感器54的检测信号，取得EGR阀38开阀后的进气管压力P1（步骤104）。
接着，取得针对WGV32的开阀请求（步骤106）。若WGV32被正常开阀，则进气管压力降低。在接下来的步骤中，基于压力传感器54的检测信号来取得WGV32开阀后的进气管压力P2（步骤108）。
接着，判定WGV32开阀前后的进气管压力的压差ΔP是否小于规定值C1（步骤110）。这里，具体而言，首先在上述步骤108中检测出的进气管压力P2与在上述步骤104中检测出的进气管压力P1之差被运算为ΔP。然后，判定该ΔP是否小于规定值C1。规定值C1可使用作为WGV32正常开阀时的进气管压力变化量而预先设定的值（负值）。结果在认为ΔP＜C1成立的情况下，判断为WGV32被正常开阀，判定为WGV32正在正常动作（步骤112）。另一方面，当在上述步骤110中认为ΔP＜C1不成立时，判断为WGV32未被正常开阀，判定为WGV32产生了动作异常（步骤114）。
如以上说明那样，根据本实施方式1的系统，在EGR阀38开阀的状态下WGV32被开阀。由此，由于能够检测出与WGV32的实际动作对应的进气管压力变化，所以可有效地提高WGV32的动作异常的判定精度。
虽然在上述的实施方式1中基于向WGV32请求开阀时的进气管压力变化，来判定该WGV32的动作异常，但判定所用的值不限于进气管压力。即，如图2所示，若进气管压力发生变化，则与此相伴吸入空气量Ga也发生变化。鉴于此，也可以根据空气流量计52的检测信号来取得向WGV32请求开阀前后的吸入空气量，并基于该变化量来判定WGV32有无动作异常。
另外，在上述的实施方式1中，基于向WGV32请求开阀前后的进气管压力的压差ΔP，来判定该WGV32的动作异常，但判定所用的值不限于ΔP。即，只要能够判定该WGV32有无实际动作即可，也可以利用进气管压力的降低比例等。
其中，在上述的实施方式1中，压力传感器54相当于上述第1发明的“进气管压力取得机构”，并且通过ECU50执行上述步骤102的处理来实现上述第1发明中的“EGR阀控制机构”，通过执行上述步骤106的处理来实现上述第1发明中的“开阀请求取得机构”，通过执行上述步骤110的处理来实现上述第1发明中的“WGV异常判定机构”。
实施方式2.
［实施方式2的特征］
接着，参照图4，说明本发明的实施方式2。本实施方式的系统能够利用图1所示的硬件构成，通过使ECU50执行后述图4所示的程序来实现。
在上述实施方式1的系统中，当判定WGV32有无动作异常时，首先使EGR阀38开阀到规定开度。这里，如图2所示，若在WGV32闭阀的状态下EGR阀38被正常开阀，则进气管压力上升。这是因为如上所述，若EGR阀38被开阀则EGR流量增大。
鉴于此，在本实施方式2中，基于向EGR阀38请求开阀前后的进气管压力变化，来判定该EGR阀38有无动作异常。更具体而言，在执行WGV32的动作异常判定时，检测对EGR阀38请求开阀前后的进气管压力。然后，在它们的进气管压力的压差未达到规定阈值的情况下，判定为该EGR阀38产生了动作异常。由此，能够与WGV32的动作异常判定一起还判定EGR阀38的动作异常。另外，根据该步骤，相对于进气管压力在EGR阀38的判定时上升，进气管压力在WGV32的异常判定时降低。因此，即使在缩短了EGR阀38与WGV32的动作间隔、即时间t1与时间t2之间的间隔的情况下，也能够高精度进行异常检测。
［实施方式2的具体处理］
接着，参照图4，说明在本实施方式中执行的处理的具体内容。图4是ECU50所执行的程序的流程图。
在图4所示的程序中，首先判定用于对WGV32的动作异常进行判定的执行条件是否成立（步骤200）。这里，具体执行与上述步骤100同样的处理。结果在该条件未成立的情况下，反复执行本步骤。另一方面，当在上述步骤200中判定为异常判定的执行条件成立时，接着基于压力传感器54的检测信号来检测进气管压力P0(步骤202)。
接着，取得针对EGR阀38的开阀请求（步骤204）。接着，基于压力传感器54的检测信号来取得EGR阀38开阀后的进气管压力P1（步骤206）。接着，取得针对WGV32的开阀请求（步骤208）。接着，基于压力传感器54的检测信号，来取得WGV32开阀后的进气管压力P2（步骤208）。这里，具体执行与上述步骤102～108同样的处理。
接着，判定对EGR阀38请求开阀前后的进气管压力的压差ΔP2（P1－P0）是否大于规定值C2（步骤212）。这里，具体而言，首先在上述步骤206中检测出的进气管压力P1与在上述步骤202中检测出的进气管压力P0之差被运算为ΔP2。然后，判定该ΔP2是否大于规定值C2。规定值C2可使用作为EGR阀38正常开阀时的进气管压力变化量而预先设定的值（正值）。结果在不认为ΔP2＞C2的成立的情况下，判断为EGR阀38未被正常开阀，判定为EGR阀38的动作异常（步骤214）。若确认了EGR阀38的动作异常，则由于无法准确地进行之后的WGV32的动作异常判定，所以结束本程序。
另一方面，当在上述步骤212中认为ΔP2＞C2成立时，判断为EGR阀38被正常开阀，判定为EGR阀38的动作正常（步骤216）。在图4所示的程序中，接着判定WGV32开阀前后的进气管压力的压差ΔP是否小于规定值C1（步骤218）。这里，具体执行与上述步骤110同样的处理。结果在认为ΔP＜C1的成立的情况下，判断为WGV32被正常开阀，判定为WGV32正在正常动作（步骤220）。另一方面，当在上述步骤218中认为ΔP＜C1不成立时，判断为WGV32未被正常开阀，判定为WGV32的动作异常（步骤222）。
如以上说明那样，根据本实施方式2的系统，在判定WGV32有无动作异常的情况下，能够同时判定EGR阀38有无动作异常。
虽然在上述实施方式2中基于对EGR阀38请求开阀时的进气管压力变化，来判定该EGR阀38的动作异常，但判定所用的值不限于进气管压力。即，如图2所示，若进气管压力发生变化，则与其相伴吸入空气量Ga也发生变化。鉴于此，也可以根据空气流量计52的检测信号来取得对EGR阀38请求开阀前后的吸入空气量，并基于该变化量来判定EGR阀38有无动作异常。
另外，在上述的实施方式2中，基于对EGR阀38请求开阀前后的进气管压力的压差ΔP2，来判定该EGR阀38的动作异常，但判定所用的值不限于ΔP2。即，只要能够判定该EGR阀38的实际动作有无即可，也可以利用进气管压力的上升比例等。
其中，在上述的实施方式2中，压力传感器54相当于上述第1发明中的“进气管压力取得机构”，并且通过ECU50执行上述步骤204的处理来实现上述第1发明中的“EGR阀控制机构”，通过执行上述步骤208的处理来实现上述第1发明中的“开阀请求取得机构”，通过执行上述步骤218的处理来实现上述第1发明中的“WGV异常判定机构”。
另外，在上述的实施方式2中，通过ECU50执行上述步骤212的处理，来实现上述第2发明中的“EGR阀异常判定机构”。
附图标记说明：10…内燃机；12…进气通路；14…空气清洁器；16…排气通路；18…排气净化催化剂（3维催化剂）；20…涡轮增压器；201…压缩机；202…涡轮；22…中冷器；24…节流阀；26…空气旁通通路；28…空气旁通阀（ABV）；30…排气旁通通路；32…废气旁通阀（WGV）；34…EGR通路；36…EGR冷却器；38…EGR阀；50…ECU（ElectronicControl Unit）；52…空气流量计；54…压力传感器。

Claims (4)

1.一种内燃机的控制装置，是带涡轮增压器的内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
排气旁通通路，其被设置在所述内燃机的排气系统中，绕过所述涡轮增压器；
废气旁通阀、即WGV，其被配置在所述排气旁通通路中，接收来自所述内燃机的动作请求并能够任意开闭；
EGR通路，其将所述内燃机的排气通路和进气通路连接；
EGR阀，其被配置在所述EGR通路中；
进气管压力取得机构，其取得所述内燃机的进气管压力；以及
WGV异常判定机构，其基于所述进气管压力的变化来判定该WGV有无动作异常；
所述WGV异常判定机构包括：
开阀请求取得机构，其取得针对所述WGV的开阀请求；和
EGR阀控制机构，其在所述开阀请求之前将所述EGR阀控制成规定的开阀状态；
该WGV异常判定机构基于取得了所述开阀请求时的所述进气管压力的变化来判定该WGV有无动作异常。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述EGR控制机构是接收来自所述内燃机的动作请求，使所述EGR阀向开阀侧动作的机构，
该内燃机的控制装置还具备基于所述进气管压力在所述EGR控制机构执行控制时的变化来判定该EGR阀有无动作异常的EGR阀异常判定机构。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还具备：
旁通通路，其被设置在所述内燃机的进气系统中，绕过所述涡轮增压器；和
空气旁通阀，其被配置在所述旁通通路中；
所述WGV异常判定机构在所述空气旁通阀被开阀的状态下执行判定。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
还具备临时限制向所述内燃机供给的燃料的燃料切断机构，
所述WGV异常判定机构在所述燃料被切断的状态下执行判定。
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