CN102828842A

CN102828842A - 用于内燃机的egr控制器

Info

Publication number: CN102828842A
Application number: CN2012102026914A
Authority: CN
Inventors: 野上宏哉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-12-19
Also published as: JP2013002376A; US20120318247A1; JP5660323B2

Abstract

本发明涉及用于内燃机的EGR控制器。气体温度传感器（33）设置在EGR通道（29）中。当规定的获悉执行条件成立时，EGR阀（31）被强制从参考位置以阀闭合的方向旋转，并且随后以阀打开的方向旋转经过该参考位置。在EGR阀以这样的方式旋转以经过完全闭合位置时，获悉气体温度的变化变为最小时EGR阀的开度作为EGR阀的完全闭合位置。

Description

用于内燃机的EGR控制器

技术领域

本发明涉及用于内燃机的排出气体再循环（EGR）控制器,该排出气体再循环（EGR）控制器中设置有控制再循环进入进气管的排出气体量的EGR阀。

背景技术

为了减少排放，内燃机中设置有排出气体再循环（EGR）装置。EGR装置具有配置在EGR通道中的EGR阀。EGR阀调节通过EGR通道再循环进入进气管的EGR气体量。

例如，日本专利No.2560777公开了具有EGR装置的内燃机。氧传感器设置在进气管中。基于氧传感器的输出信号，检测当EGR气体开始再循环时EGR阀的开度（opening degree）。另外，JP-2001-82260A公开了具有EGR装置的内燃机，在该EGR装置中进气压力传感器设置在进气管中以检测进气压力。基于所检测的进气压力，获悉当EGR气体开始再循环时EGR阀的开度。

尤其是在汽油发动机中，由于燃烧稳定性相对于EGR气体量的敏感度相对较高，因此必需高精度地控制EGR气体量。当排出气体再循环停止时，EGR阀必需准确地完全闭合EGR通道，以避免EGR气体泄漏。因此，必需准确获悉EGR阀的完全闭合位置。

发明内容

本公开内容的目的在于提供一种用于内燃机的排出气体再循环（EGR）控制器，其能够精确地获悉（learn）EGR阀的完全闭合位置。

根据本公开内容，EGR控制器包括：EGR阀，其控制从排气通道通过EGR通道再循环进入进气通道的排出气体量；气体温度检测部分，其检测从所述排气通道再循环进入所述进气通道的所述排出气体的气体温度；以及获悉EGR阀的完全闭合位置的完全闭合位置获悉部分。当规定的获悉执行条件成立时，所述EGR阀的开度被强制改变，并且获悉由所述气体温度检测部分检测的温度的变化变为最小时的所述EGR阀的开度作为所述EGR阀的完全闭合位置。

EGR气体量以及EGR管中的气体温度取决于EGR阀的开度而改变。因此，EGR管中的气体温度根据EGR阀的开度而改变。当EGR阀的开度被强制改变时，EGR气体量和气体温度相对于完全闭合位置从减小变化到增大。因此，当EGR阀31经过完全闭合位置时，气体温度的变化变为最小。鉴于以上特性，EGR阀被强制旋转，从而获悉气体温度变为最小时的开度作为EGR阀的完全闭合位置。因此，能够精确地获悉EGR阀的完全闭合位置。

附图说明

根据参照附图给出的以下详细描述，本公开内容的上述以及其它目的、特征和优点将变得更加明显。附图包括：

图1是根据本发明的第一实施例的发动机控制系统的示意图；

图2A和图2B是用于解释EGR阀的可旋转范围的视图；

图3是根据第一实施例的用于解释完全闭合位置的获悉的时序图；

图4和图5是根据第一实施例的用于解释完全闭合位置的获悉流程的流程图；以及

图6是根据第二实施例的用于解释完全闭合位置的获悉流程的流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的实施例。

【第一实施例】

参照图1至图5，以下将描述第一实施例。

基于图1示意性地解释发动机控制系统。空气清洁器13设置在内燃机11的进气管12（进气通道）的上游。检测进气流速的气流计14设置在空气清洁器13的下游。发动机11的排气管15（排气通道）设置有减小排出气体中所包含的CO、HC、NOx等的三元催化剂16。

发动机11中设置有涡轮增压器17。涡轮增压器17包括设置在排气管15中的催化剂16上游的排气涡轮机18和设置在进气管12中的气流计14下游的压缩机19。该涡轮增压器17具有对进入燃烧腔中的进气增压的公知配置。

由DC-电动机20驱动的节流阀21和检测节流阀位置（节流阀开度）的节流阀位置传感器22设置在压缩机19的下游。

中间冷却器（未图示）和稳压罐23设置在节流阀21的下游。中间冷却器可以设置在稳压罐23和节流阀21的上游。将空气引入发动机11的每个汽缸的进气歧管24设置在稳压罐23的下游，并且为每个气缸设置注入燃料的燃料注入器（未图示）。火花塞（未图示）安装在发动机11的与每个气缸相对应的气缸盖上，以点燃每个气缸中的空气-燃料混合物。

排气歧管25（排气通道）连接至气缸的每个排气端口。排气歧管25的汇合部分连接至排气涡轮机18的上游的排气管15。旁通排气涡轮机18的排气旁通通道26连接至排气管15。废气门阀27配置在排气旁通通道26中，以打开/闭合排气旁通通道26。

发动机11设置有排出气体再循环（EGR）装置28，用于将部分排出气体从排气管15再循环进入进气管12。该EGR装置28称作低压回路（LPL）型。EGR装置28具有将催化剂16下游的排气管15与压缩机19上游的进气管12连接的EGR管29。用于冷却EGR气体的EGR冷却器30和用于调节排出气体再循环量（EGR量）的EGR阀31设置在EGR管29中。EGR阀31为蝶阀。由电动机（未图示）驱动EGR阀31，并且由EGR开度传感器32检测EGR阀31的开度。而且，气体温度传感器设置在EGR管29的下游，用以检测EGR管29中的EGR气体温度。

如图2A中所示，EGR装置28具有在EGR管29的齿轮箱中的止动器（stopper）37。当EGR阀31从完全闭合位置旋转小开度时，EGR阀31与止动器37接触。相对于完全闭合位置，EGR阀31可以以阀闭合方向和阀打开方向（顺时针方向和逆时针方向）旋转。因此，EGR阀31的完全闭合位置并不与EGR阀31和止动器37相接触的位置一致。

如图1中所示，发动机11设置有检测冷却剂温度的冷却剂温度传感器34和每当曲柄轴（未图示）旋转规定的曲柄角度时输出脉冲信号的曲柄角度传感器35。基于曲柄角度传感器35的输出信号，检测曲柄角度和发动机转速。

将以上传感器的输出传输至电子控制单元（ECU）36。ECU 36包括微型计算机，其执行存储在只读存储器（ROM）中的发动机控制程序以控制燃料注入量、点火计时、节流阀位置（进气流速）等。

ECU 36根据发动机驱动条件（发动机转速、发动机负荷等），计算目标EGR量或目标EGR速率。ECU 36控制EGR阀31的开度，以获得目标EGR量或目标EGR速率。例如，ECU 36基于目标EGR量或目标EGR速率，计算目标EGR阀开度。驱动EGR阀31，以使得由传感器32检测的开度与EGR阀31的目标开度一致。

尤其是在汽油发动机中，由于燃烧稳定性相对于EGR气体量的敏感度相对较高，因此必需高精度地控制EGR气体量。当排出气体再循环停止时，EGR阀必需准确地完全闭合EGR通道，以避免EGR气体泄漏。因此，必需准确获悉EGR阀31的完全闭合位置。

完全闭合位置并不对应于止动器37的位置。

根据本实施例，当规定的获悉执行条件成立时，EGR阀31的开度被强制改变。在由气体温度传感器33检测的温度的变化变为最小的时刻，获悉EGR阀31的开度作为完全闭合位置。

EGR气体量以及EGR管29中的气体温度也根据EGR阀31的开度而改变。因此，EGR管29中的气体温度根据EGR阀31的开度而改变。如图2B中所示，当EGR阀31的开度被强制改变时，EGR气体量相对于完全闭合位置，在减小与增大之间变化。因此，当EGR阀31经过完全闭合位置时，气体温度的变化变为最小。鉴于以上特性，EGR阀31被强制旋转，并且获悉气体温度变为最小时的开度作为EGR阀31的完全闭合位置。因此，能够准确获悉EGR阀3的完全闭合位置。

根据第一实施例，ECU 36执行图4和图5中所示的完全闭合位置获悉流程。如图3中的时序图所示，当规定的获悉执行条件成立时，EGR阀31以阀闭合的方向从参考位置（例如，设计的完全闭合位置或先前获悉的完全闭合位置）强制旋转，并且随后以阀打开的方向旋转通过参考位置。在EGR阀31以这样的方式旋转通过完全闭合位置的同时，计算所检测的气体温度变为最小时的EGR阀31的开度。将气体温度的变化变为最小时所获得和获悉的开度作为完全闭合位置。

参照图4和图5，以下将描述完全闭合位置获悉流程的过程。

在ECU 36开启时，以规定周期执行完全闭合位置获悉流程。该完全闭合位置获悉流程与完全闭合位置获悉部分相对应。在步骤101中，计算机确定EGR执行条件是否成立。即，计算机确定是否即使EGR阀31的开度被改变，也能够确保发动机11的燃烧稳定性。如果不能确保发动机11的燃烧稳定性，则燃烧状况由于EGR阀31的开度的变化而恶化。

当冷却剂温度高于预热温度（例如，60℃）并且发动机转速NE和发动机负荷NL在规定区域内时，计算机确定EGR执行条件成立。

当步骤101中的回答是“是”时，流程进行至步骤102，在步骤102中计算机确定稳定的确定条件是否成立。当稳定的确定条件成立时，排出气体量是稳定的并且由传感器33检测的气体温度也是稳定的，从而提高了EGR阀31的完全闭合位置的获悉精度。

例如，当每规定单位时间的发动机转速NE的变化量ΔNE的绝对值小于规定值时，并且当每规定单位时间的发动机负荷NL的变化量ΔNL的绝对值小于规定值时,确定稳定的确定条件成立。

当步骤101中回答是“否”时，或者当步骤102中回答是“否”时，确定获悉执行条件未成立，从而结束该流程。在此情况下，将完全闭合位置的先前获悉值“EGRVst(过去)”增加至与目标EGR量相对应的EGR阀的目标开度，并将其定义为EGR阀的最终目标开度。

当步骤101和102中的回答是“是”时，流程进行至步骤103。

在步骤103中，驱动EGR阀31，以使得EGR阀31的开度达到参考位置。以下，将EGR阀31的开度称为EGR开度。参考位置是所设计的完全闭合位置（0度），或者是完全闭合位置的先前获悉值“EGRVst(过去)”。

随后，流程进行至步骤104，在步骤104中驱动EGR阀31，以使得EGR开度以规定速度减小。可以线性或逐步地减小EGR开度。

随后，流程进行至步骤105，在步骤105中计算机读取由传感器32检测的EGR开度“Aegr”以及由温度传感器33检测的气体温度“Tegr”。在步骤106中，计算机确定EGR开度“Aegr”是否大于下限阈值。将下限阈值定义为小于EGR阀31的参考位置。

当步骤106中的回答是“是”时，流程进行至步骤107，在步骤107中计算机确定变化量ΔNE的绝对值是否小于规定值ΔNE0，以及变化量ΔNL的绝对值是否小于规定值ΔNL0，由此计算机确定发动机11的燃烧状况是否稳定。当步骤107中的回答是“是”时，流程进行至步骤108，在步骤108中计算机确定气体温度“Tegr”是否大于上限阈值。

当步骤108中的回答是“否”时，流程返回至步骤104。当步骤106或者步骤107中的回答是“否”时，该流程结束。

当步骤108中的回答是“是”时，流程进行至图5中所示的步骤109。在步骤109中，驱动EGR阀31，以使得EGR开度以规定速度增大。可以线性或逐步地增大EGR开度。

随后，流程进行至步骤110，在步骤110中计算机读取EGR开度“Aegr”以及气体温度“Tegr”。在步骤111中，计算机确定EGR开度“Aegr”是否小于上限阈值。将上限阈值定义为大于EGR阀31的参考位置。

当步骤111中的回答是“是”时，流程进行至步骤112，在步骤112中计算机确定变化量ΔNE的绝对值是否小于规定值ΔNE0，以及变化量ΔNL的绝对值是否小于规定值ΔNL0，由此计算机确定发动机11的燃烧状况是否稳定。当步骤112中的回答是“是”时，流程进行至步骤113，在步骤113中计算机确定气体温度“Tegr”是否大于上限阈值。

当步骤113中的回答是“否”时，流程返回至步骤109。当步骤111或者步骤112中的回答是“否”时，该流程结束。

当步骤113中的回答是“是”时，流程进行至步骤114，在步骤114中计算机计算气体温度“Tegr”变为最小时的EGR开度“Aegr[min(Tegr)]”。获悉该EGR开度“Aegr[min(Tegr)]”作为完全闭合位置。

完全闭合位置的获悉值“EGRVst”=Aegr[min(Tegr)]

该获悉值“EGRVst”存储在诸如ECU 36的备份RAM的非易失性存储器中。在此情况下，将完全闭合位置的获悉值“EGRVst”增加至与目标EGR量相对应的目标EGR开度，并将其定义为最终目标EGR开度。

根据以上第一实施例，由于获悉气体温度的变化变为最小时的EGR开度作为完全闭合位置，因此可以准确地获悉EGR阀31的完全闭合位置。

而且，由于气体温度传感器33在EGR气体流入进气口之前检测EGR气体温度，因此由传感器33准确地检测到EGR气体温度，以使得能够提高EGR阀31的完全闭合位置的获悉精度。

在获悉完全闭合位置时，计算所检测的气体温度变为最小时的EGR阀31的开度。获得并获悉气体温度的变化变为最小时的开度作为完全闭合位置。因此，可以容易地获得EGR阀31的完全闭合位置。

在以上第一实施例中，在获悉完全闭合位置时，使EGR阀31的开度小于参考位置，并且随后增大开度以使其大于参考位置。然而，在EGR阀31的开度增大至大于参考位置之后，随后可以减小开度。

【第二实施例】

参照图6，以下将描述第二实施例。在第二实施例中，采用相同的附图标记表示与第一实施例中的部分和部件相同的部分和部件，并且不再赘述相同的描述。

根据第二实施例，ECU 36执行图6中所示的完全闭合位置获悉流程。当规定的获悉执行条件成立时，EGR阀31被强制从开度大于参考位置（例如，所设计的完全闭合位置，或者先前获悉的完全闭合位置）的开度的位置，通过完全闭合位置旋转到开度小于参考位置的开度的位置。在由气体温度传感器33检测的温度的变化变为最小的时刻，获悉EGR阀31的开度作为完全闭合位置。

在步骤201中，计算机确定EGR执行条件是否成立。即，计算机确定是否即使EGR阀31的开度被改变，也能够确保发动机11的燃烧稳定性。当步骤201的回答是“是”时，流程进行至步骤202，在步骤202中计算机确定稳定的确定条件是否成立。

当步骤201中的回答是“否”时，或者当步骤202中的回答是“否”时，确定获悉执行条件未成立，从而结束该程序。

当步骤201和202中的回答是“是”时，流程进行至步骤203。

在步骤203中，驱动EGR阀31，以使得EGR阀31的开度达到规定位置。EGR阀31的开度与第一实施例一样称为EGR开度。将以上规定位置的开度定义为大于EGR阀31的参考位置的开度。

随后，流程进行至步骤204，在步骤204中驱动EGR阀31，以使得以规定速度减小EGR开度。可以线性或逐步地减小EGR开度。

随后，流程进行至步骤205，在步骤205中计算机读取由传感器32检测的EGR开度“Aegr”和由温度传感器33检测的气体温度“Tegr”。在步骤206中，计算机确定EGR开度“Aegr”是否大于下限阈值。将下限阈值定义为小于EGR阀31的参考位置。

当步骤206中的回答是“是”时，流程进行至步骤207，在步骤207中计算机确定变化量ΔNE的绝对值是否小于规定值ΔNE0，以及变化量ΔNL的绝对值是否小于规定值ΔNL0，由此计算机确定发动机11的燃烧状况是否稳定。当在步骤207中的回答是“是”时，流程进行至步骤208，在步骤208中计算机确定气体温度“Tegr”是否大于上限阈值。

当步骤208中的回答是“否”时，流程返回至步骤204。当步骤206或者步骤207中的回答是“否”时，该流程终止。

当步骤208中的回答是“是”时，流程进行至步骤209，在步骤209中计算机计算气体温度“Tegr”变为最小时的EGR开度“Aegr[min(Tegr)]”。获悉该EGR开度“Aegr[min(Tegr)]”作为完全闭合位置。

完全闭合位置的获悉值“EGRVst”=Aegr[min(Tegr)]

根据以上第二实施例，当规定的获悉执行条件成立时，EGR阀31被强制从开度大于参考位置的开度的位置，通过完全闭合位置旋转到开度小于参考位置的开度的位置。由于获悉气体温度的变化变为最小时的EGR开度作为完全闭合位置，因此可以准确地获悉EGR阀31的完全闭合位置。

同时，EGR阀31可以强制从开度小于参考位置的开度的位置，通过完全闭合位置旋转到开度大于参考位置的开度的位置。

在以上实施例中，在获悉完全闭合位置时，计算所检测的气体温度变为最小时EGR阀31的开度。获取并获悉气体温度的变化变为最小时的开度作为完全闭合位置。无论怎样，可以获得在所检测的气体温度变为小于规定阈值时的EGR阀31的中间的开度，由此可以获得气体温度变为最小时的EGR开度。或者，计算由气体温度传感器33检测的气体温度的变化速度，从而可以获得气体温度的变化速度变为最小时的EGR开度。

而且，在发动机怠速时，获悉执行条件可以成立。仅当发动机启动之后首先成立获悉执行条件时，才可以执行完全闭合位置获悉。或者，在自上一次完全闭合位置获悉经过了规定时段之后获悉执行条件成立时，可以执行完全闭合位置获悉。

气体温度传感器33可以设置在EGR管29中的EGR阀31的上游。或者，气体温度传感器33可以设置在进气管12和EGR管29之间的汇合部分的进气管下游中。或者，气体温度传感器33可以设置在稳压罐23或进气歧管24中。

在以上实施例中，EGR控制器应用于低压回路（LPL）型的EGR装置28。本公开内容的EGR控制器可以应用于高压回路（HPL）型的EGR装置，在高压回路型的EGR装置中排出气体从排气管中的排气涡轮机的上游再循环进入进气管的压缩机的下游。

本公开内容可以应用于设置有机械增压器或电增压器的发动机。

此外，本公开内容可以应用于没有增压器的发动机。

Claims

1.一种用于内燃机的EGR控制器，包括：

EGR阀（31），控制从排气通道（15）通过EGR通道（29）再循环进入进气通道（12）的排出气体量；

气体温度检测部分（33），检测从所述排气通道再循环进入所述进气通道的所述排出气体的气体温度；以及

完全闭合位置获悉部分（36），获悉所述EGR阀的完全闭合位置，其中：

当规定的获悉执行条件成立时，强制改变所述EGR阀的开度；并且

获悉由所述气体温度检测部分检测的所述温度的变化变为最小时的所述EGR阀的开度作为所述EGR阀的所述完全闭合位置。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的EGR控制器，其中：

所述气体温度检测部分设置在所述EGR通道中。

3.根据权利要求1所述的用于内燃机的EGR控制器，其中：

在所述完全闭合位置获悉部分获悉所述EGR阀的所述完全闭合位置时，所述EGR阀的所述开度从规定的参考位置起减小并且随后增大；或者所述EGR阀的所述开度从所述规定的参考位置起增大并且随后减小。

4.根据权利要求1所述的用于内燃机的EGR控制器，其中：

在所述完全闭合位置获悉部分获悉所述EGR阀的所述完全闭合位置时，所述EGR阀从开度小于所述参考位置的开度的位置旋转到开度大于所述参考位置的开度的位置；或者所述EGR阀从开度大于所述参考位置的开度的位置旋转到开度小于所述参考位置的开度的位置。

5.根据权利要求1所述的用于内燃机的EGR控制器，其中：

在所述完全闭合位置获悉部分获悉所述EGR阀的所述完全闭合位置时，计算所述气体温度变为最小时的所述EGR阀的开度或者所述气体温度变为低于规定阈值时的所述EGR阀的中间开度，作为由所述气体温度检测部分检测的温度的变化变为最小时的所述EGR阀的开度。

6.根据权利要求1所述的用于内燃机的EGR控制器，其中：

在即使所述EGR阀的开度改变，仍然确保所述内燃机的燃烧稳定性的所述获悉执行条件成立时，所述完全闭合位置获悉部分执行对所述EGR阀的所述完全闭合位置的获悉。

7.根据权利要求2所述的用于内燃机的EGR控制器，其中：

所述气体温度检测部分设置在所述EGR通道中的所述EGR阀的下游。