CN102840060A

CN102840060A - 用于内燃机的egr控制器

Info

Publication number: CN102840060A
Application number: CN2012102112958A
Authority: CN
Inventors: 竹添浩行; 野上宏哉; 市原英明; 葛原浩司
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: JP2013007315A; US8960169B2; CN102840060B; US20120325189A1; JP5668934B2

Abstract

当恒定驱动电压被施加到驱动EGR阀的电机使得EGR开度变化时，在所述EGR阀的驱动扭矩变为最大的位置处所述EGR阀的角速度变为最小。考虑到这一点，当所述EGR阀的开度随着施加到所述电机的恒定驱动电压变化时，将所述角速度变为最小处的所述EGR开度学习为全闭位置。

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气再循环（EGR）控制器，其带有控制再循环进入到进气管中的排气量的EGR阀。

背景技术

为了减少废气排放，内燃机带有排气再循环（EGR）装置。所述EGR装置具有设置在EGR通路中的EGR阀。所述EGR阀调整通过EGR通路而再循环进入到进气管中的EGR气体的量。

例如，日本专利No.2560777公开了一种具有EGR装置的内燃机。在进气管中提供氧气传感器。基于氧气传感器的输出信号，检测当EGR气体开始再循环时所述EGR阀的开度。此外，JP-2001-82260A公开了一种具有EGR装置的内燃机，其中，在进气管中提供进气压力传感器以检测进气压力。基于检测到的进气压力，学习（learn）当EGR气体开始再循环时EGR阀的开度。

特别地，在汽油机中，燃烧稳定性相对于EGR气体量的敏感度相当高，需要高精度地控制EGR气体量。当排气再循环停止时，EGR阀必须精确地完全关闭EGR通路以避免EGR气体泄漏。因此，必须精确地学习EGR阀的全闭位置。

发明内容

本公开的一个目的在于提供一种用于内燃机的排气再循环（EGR）控制器，其能够精确地学习EGR阀的全闭位置。

根据本公开，一种用于内燃机的排气再循环控制器包括控制再循环进入到进气管中的排气量（exhaust gas quantity）的EGR阀。相对于所述EGR阀的旋转摩擦变为最大值的所述EGR阀的全闭位置，在所述EGR阀的开度增加的方向以及在所述EGR阀的开度减小的方向驱动所述EGR阀。所述排气再循环控制器还包括：驱动扭矩信息检测部分，其用于检测关于所述EGR阀的驱动扭矩的驱动扭矩信息；以及全闭位置学习部分，其用于基于所述驱动扭矩信息，将所述EGR阀的驱动扭矩变为最大处的所述EGR阀的开度学习为全闭位置。

当所述EGR阀被定位在全闭位置处时，所述EGR阀的驱动扭矩变为最大。这样，基于所述驱动扭矩信息将在驱动扭矩变为最大处的所述EGR的开度学习为全闭位置。能够精确地学习所述EGR阀的全闭位置。

附图说明

参考附图，本公开的上述和其他目的、特征以及优点将基于下列进行的详细的说明而变为显而易见。在附图中：

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性视图；

图2A和2B是用于解释EGR阀的可移动范围的图；

图3是用于解释EGR阀的驱动扭矩特性的图；

图4是根据第一实施例，用于解释全闭位置学习的图；

图5和图6是根据第一实施例，用于解释全闭位置学习的例程的流程图；

图7是根据第二实施例，用于解释全闭位置学习的图；以及

图8和图9是根据第二实施例，用于解释全闭位置学习的例程的流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的实施例。

【第一实施例】

参考图1到图6，下文将描述第一实施例。基于图1示意性地解释了发动机控制系统。在内燃机11的进气管12的上游布置空气清洁器13。在空气清洁器13的下游提供检测吸入空气流速的空气流量计14。在空气流量计14的下游提供由直流电机15驱动的节流阀16以及检测节流位置的（节流开度）的节流位置传感器17。

在节流阀16的下游提供调压室18。在调压室18的下游提供将空气引入到发动机11的每个汽缸中的进气歧管19，并且为每个汽缸提供喷射燃料的燃料喷射器（未示出）。对应于每个汽缸在发动机11的汽缸盖（cylinderhead）上安装火花塞（未示出）以点燃在每个汽缸中的空气燃料混合物。

每个汽缸的排气歧管20被连接到排气管21。排气管21（排气通路）带有减少包含在排出气体中的CO、HC、NO_X等的三元催化剂22。

发动机11带有将流过催化剂22上游的排气通路的排出气体的部分再循环到节流阀16下游的进气通路中的EGR装置23。EGR装置具有连接催化剂22下游的排气管21和节流阀16下游的进气管12的EGR管24。在EGR管24中提供用于冷却EGR气体的EGR冷却器25以及用于调整排气再循环量（EGR-量）的EGR阀26。EGR阀26是蝶形阀。通过诸如直流电机和步进电机的电机26a驱动EGR阀26。通过EGR开放传感器27检测EGR阀的开度。

如图2A中示出的，EGR装置23具有在EGR阀26的齿轮箱中的制动器31。当EGR阀26从全闭位置以小角度旋转时，致使EGR阀26与制动器31相接触。如图2B中所示出的，EGR阀26能够相对于全闭位置在闭阀方向和开阀方向旋转（顺时针以及逆时针）。因此EGR阀26的全闭位置并不与EGR阀26和制动器31相接触的位置一致。

EGR阀26在其外周上带有密封环32，以密封在EGR阀26的外周与EGR管24的内壁表面之间的间隙。当EGR阀26被定位在全闭位置时，致使密封环32的整个外周与EGR管24的内壁表面相接触。这样，如图3中所示出的，在EGR阀26和EGR管24的内壁表面之间的摩擦变为最大并且EGR阀26的驱动扭矩（负荷扭矩）变为最大。

此外，如图1中所示出的，发动机11带有检测冷却剂温度的冷却剂温度传感器28以及每当曲柄轴（未示出）旋转特定曲柄角时输出脉冲信号的曲柄角传感器29。基于曲柄角传感器29的输出信号，检测曲柄角以及发动机速度。

将上述传感器的输出传送到电子控制单元（ECU）30。ECU 30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喷射量、点火定时、节气门位置（吸入空气流速）等。

ECU 30根据发动机驱动条件（发动机速度、发动机负载等）计算目标EGR量或者目标EGR率。ECU 30控制EGR阀26的开度以获得目标EGR量或者目标EGR率。例如，ECU 30基于目标EGR量或者目标EGR率计算EGR阀26的目标开度。驱动EGR阀26使得由传感器27所检测到的开度与EGR阀26的目标开度一致。

特别地，在汽油机中，由于燃烧稳定性相对于EGR气体量的敏感度相当高，需要高精度地控制EGR气体量。当排气再循环停止时，EGR阀26必须精确地完全闭合EGR通路以避免EGR气体泄漏。因此，必须精确地学习EGR阀26的全闭位置。

全闭位置并不对应于制动器31的位置。

ECU 30获得指示EGR阀26的驱动扭矩的信息。以下这个信息被称为驱动扭矩信息。基于这个驱动扭矩信息，ECU 30学习驱动扭矩变为最大的EGR阀26的开度作为EGR阀26的全闭位置。以下EGR阀26的开度被称为EGR开度。

如图3中示出的，当EGR阀26被定位在全闭位置时，EGR阀26的驱动扭矩变为最大。这样，驱动扭矩变为最大的EGR开度被学习为全闭位置。EGR阀31的全闭位置能够被精确地学习。

根据第一实施例，ECU 30运行在图5以及图6中示出的全闭位置学习例程。ECU 30计算EGR阀26的角速度（EGR开度的变化速度）作为驱动扭矩信息。基于EGR阀26的这个角速度，ECU 30学习EGR阀26的全闭位置。由于EGR阀26的角速度取决于EGR阀26的驱动扭矩，角速度能够是精确地代表EGR阀26的驱动扭矩的参数。这样，基于EGR阀26的角速度，能够学习驱动扭矩变为最大的EGR阀26的全闭位置。

具体而言，如图4中示出的，当EGR开度随着施加于电机26a的恒定的驱动电压而变化时，学习角速度变为最小的EGR开度作为全闭位置。在EGR开度随着恒定的驱动电压而变化的情况下，EGR阀26的角速度在EGR阀26的驱动扭矩（负荷扭矩）变为最大的位置变为最小。这样，能够以高精度将角速度变为最小的EGR开度学习为EGR阀26的全闭位置。

参考图5以及图6，在下文中将描述全闭位置学习例程的进程。

当ECU 30开启时在特定的循环运行全闭位置学习例程。这个全闭位置学习例程对应于全闭位置学习部分。在步骤101中，计算机判定是否建立了特定的学习运行条件。即，计算机判定即使EGR阀26的开度发生变化是否能够确保发动机11的燃烧稳定性。

当步骤101中的答案为“否”时，结束例程而不执行后续步骤。

当步骤101中的答案为“是”时，程序进行到步骤102。在步骤102中，驱动EGR阀26使得EGR阀26的开度被带到特定的角度。这个特定的角度对应于小于初始设计的全闭位置（0度）的角度或者对应于小于先前的全闭位置的学习值的角度。

然后，程序进行到步骤103，在该步骤中，给电机26a施加恒定驱动电压使得EGR开度增加。

然后，程序进行到步骤104，在该步骤中，计算机基于传感器27所检测到的EGR阀26的实际开度计算EGR阀26的角速度。在步骤105中，计算机计算EGR阀26的角速度的导数（derivative）值（角加速度）。在步骤204中的进程对应于驱动扭矩信息检测部分。

然后，程序进行到步骤106，在该步骤中，计算机判定EGR阀26的实际开度是否在特定的范围内并且角速度的导数值是否小于或者等于图4中示出的判定值“K1”。基于在EGR阀26的可移动范围中的限制位置建立特定范围，所述限制位置对应于EGR阀26被带到与制动器31相接触的位置。例如，特定范围是从限制位置到特定上限角度的范围。判定值“K1”用来判定角速度的导数值是否在最小值（最低值）的附近。判定值“K1”是先前基于设计数据以及实验数据而建立的。

当步骤106中的答案为“否”时，程序回到步骤104。

当步骤106中的答案为“是”时，程序进行到步骤107，在该步骤中，将EGR阀26的当前实际开度定义为下部全闭位置。

下部全闭位置=EGR阀26的实际开度

然后，程序进行到步骤108，在该步骤中，基于由传感器27检测到的EGR阀26的实际开度来计算EGR阀26的角速度。在步骤109中，计算EGR阀26的角速度的导数值。在步骤108中的进程也对应于驱动扭矩信息检测部分。

然后，程序进行到步骤110，在该步骤中，计算机判定EGR阀26的实际开度是否在特定的范围内并且角速度的导数值是否大于或者等于图4中示出的判定值“K2”。判定值“K2”用来判定角速度的导数值是否在最大值（峰值）附近。判定值“K2”是先前基于设计数据以及实验数据而建立的。

当在步骤110中的答案为“否”时，程序回到步骤108。

当在步骤110中的答案为“是”时，程序进行到步骤111，在该步骤中，将EGR阀26的当前实际开度定义为上部全闭位置。

上部全闭位置=EGR阀26的实际开度

然后，程序进行到步骤112，在该步骤中，认为在下部全闭位置和上部全闭位置的中间点（平均值）处EGR阀26的角速度变为最小。计算下部全闭位置和上部全闭位置的平均值以作为EGR阀26的全闭位置的学习值。

全闭位置的学习值=（下部全闭位置+上部全闭位置）/2

然后，程序进行到步骤113，在该步骤中，计算机判定全闭位置的学习值是否在特定范围内。当答案为“是”时，程序进行到步骤114，在该步骤中全闭位置的学习值被存储在诸如ECU 30的备份RAM的非易失性存储器中。当在步骤113中的答案为“否”时，程序结束。

根据以上的第一实施例，当EGR的开度随着恒定驱动电压变化时，将角速度变为最小值的EGR开度学习为EGR阀26的全闭位置。这样，能够以高精度学习全闭位置。

此外，当全闭位置的学习值在特定范围之外时，不采用全闭位置的学习值。这样，能够避免全闭位置的错误学习，使得能够提高全闭位置的学习精度。

当基于角速度学习全闭位置时，学习方法不限于上述实施例。例如，当角速度的导数值变为最小值（最低值）时，将EGR的开度定义为下部全闭位置。当角速度的导数值变为最大值（峰值）时，将EGR的开度定义为上部全闭位置。可以将下部全闭位置和上部全闭位置的平均值学习为全闭位置。或者，可以将对应于角速度的导数值的拐点的EGR开度学习为全闭位置。

或者，当EGR阀26的角速度小于或者等于图4中示出的判定值“K3”时，将EGR开度的最大值和最小值分别定义为下部全闭位置和上部全闭位置，并且然后将下部全闭位置和上部全闭位置的平均值学习为全闭位置。或者，可以将当角速度变为最小值（最低值）时的EGR的开度学习为全闭位置。

或者，可以将下部全闭位置和上部全闭位置中的一个学习为全闭位置。

在上述第一实施例中，当基于角速度学习全闭位置时，从特定角度（例如，初始设计的全闭位置）增加EGR开度。但是，也可以从特定角度减小EGR开度。

【第二实施例】

参考图7到图9，下文中将描述第二实施例。在第二实施例中，与在第一实施例中的部分和部件相同的部分和部件采用相同的参考数字来标记并且将不再重述相同的描述。

根据第二实施例，提供电流传感器33作为驱动扭矩信息检测部分，以用于检测施加到EGR阀26的驱动电机的驱动电流。ECU 30运行在图8和9中示出的全闭位置学习例程。由于用于EGR阀26的驱动电流取决于EGR阀26的驱动扭矩，驱动电流能够是精确地代表EGR阀26的驱动扭矩的参数。这样，基于用于EGR阀26的驱动电流，能够学习驱动扭矩变为最大的EGR阀26的全闭位置。

具体而言，如图7中示出的，当EGR的开度以恒定速度变化时，将在驱动电流变为最大值处的EGR开度学习为全闭位置。在EGR开度以恒定速度变化的情况下，用于EGR阀26的驱动电流在EGR阀26的驱动扭矩（负载扭矩）变为最大的位置处变为最大值。这样，能够以高精度将驱动电流变为最大的EGR开度学习为EGR阀26的全闭位置。

参考图8以及图9，下文中将描述全闭位置学习例程的进程。

在步骤201中，判定是否建立了特定的学习运行条件。当步骤201中的答案为“是”时，程序进行到步骤202。在步骤202中，EGR开度被带到特定的角度。

然后，程序进行到步骤203，在该步骤中，以恒定速度增加目标EGR开度以及EGR开度。在步骤204中，计算机读取由电流传感器33所检测到的驱动电流。在步骤205中，计算机计算用于EGR阀的驱动电流的导数值。

然后，程序进行到步骤206，在该步骤中，计算机判定EGR阀206的实际开度是否在特定的范围内并且驱动电流的导数值是否大于或者等于在图7中示出的判定值“K4”。判定值“K4”用于判定驱动电流的导数值是否在最大值（峰值）附近。判定值“K4”是先前基于设计数据以及实验数据而建立的。

当步骤206中的答案为“否”时，程序返回到步骤204。

当步骤206中的答案为“是”时，程序进行到步骤207，其中，将EGR阀26的当前实际开度定义为下部全闭位置。

下部全闭位置=EGR阀26的实际开度

然后，程序进行到步骤208，在该步骤中，读取由传感器33所检测到的驱动电流。在步骤209中，计算EGR阀26的驱动电流的导数值。

然后，程序进行到步骤210，其中，计算机判定EGR阀26的实际开度是否在特定的范围内并且驱动电流的导数值是否小于或者等于图7中示出的判定值“K5”。判定值“K5”用来判定驱动电流的导数值是否在最小值（最低值）附近。判定值“K5”是先前基于设计数据以及实验数据而建立的。

当在步骤210中的答案为“否”时，程序回到步骤208。

当在步骤210中的答案为“是”时，程序进行到步骤211，在步骤211中，将EGR阀26的当前实际开度定义为上部全闭位置。

上部全闭位置=EGR阀26的实际开度

然后，程序进行到步骤212，在该步骤中，认为在下部全闭位置和上部全闭位置的中间点（平均值）处EGR阀26的驱动电流变为最大。计算下部全闭位置和上部全闭位置的平均值作为EGR阀26的全闭位置的学习值。

全闭位置的学习值=（下部全闭位置+上部全闭位置）/2

然后，程序进行到步骤213，在该步骤中，计算机判定全闭位置的学习值是否在特定范围内。当答案为“是”时，程序进行到步骤214，在步骤214中，全闭位置的当前学习值被存储在ECU30的备份RAM中。当步骤213中的答案为“否”时，程序结束。

如上面所描述的，在EGR开度以恒定速度变化的情况下，在EGR阀26的驱动扭矩（负载扭矩）变为最大的位置处用于EGR阀26的驱动电流变为最大。考虑到这一点，驱动电流变为最大的EGR开度被学习为EGR阀26的全闭位置。这样，能够以高精度学习全闭位置。

当基于驱动电流学习全闭位置时，学习方法不限于上述第二实施例。例如，当驱动电流的导数值变为最大值（峰值）时，将EGR的开度定义为下部全闭位置。当驱动电流的导数值变为最小值（最低值）时，将EGR的开度定义为上部全闭位置。可以将下部全闭位置和上部全闭位置的平均值学习为全闭位置。或者，可以将对应于驱动电流的导数值的拐点的EGR开度学习为全闭位置。

或者，驱动电流大于或者等于图7中示出的判定值“K6”时，将EGR开度的最大值和最小值分别定义为下部全闭位置和上部全闭位置。并且然后，将下部全闭位置和上部全闭位置的平均值学习为全闭位置。或者，可以将当驱动电流变为最大值（峰值）时的EGR开度学习为全闭位置。

在上述第二实施例中，当基于驱动电流学习全闭位置时，从特定角度（例如，初始设计全闭位置）增加EGR开度。但是，也可以从特定角度减小EGR开度。

在第一和第二实施例中，使用EGR阀26的角速度或者EGR阀26的驱动电流作为驱动扭矩信息。然而，检测或者评估EGR阀26的驱动扭矩并且然后可以基于所检测或者评估的驱动扭矩学习全闭位置。

仅当发动机被启动后学习运行条件被首次建立时，可以运行全闭位置学习。或者，自上一次全闭位置学习后经过特定时间段，当学习执行条件被建立时，可以运行全闭位置学习。

本公开能够应用于带有涡轮增压器、机械增压器、电增压器的发动机。

本公开能够应用于带有低压回路（LPL）类型的EGR装置的发动机，其中，排出气体从排气管中的废气涡轮的下游再循环到进气管中压缩机的上游。同样，本公开能够应用于高压回路（HPL）类型的EGR装置，其中，排出气体从排气管中的废气涡轮的上游再循环到进气管中的压缩机的下游。

Claims

1.一种用于内燃机的排气再循环控制器，包括：

EGR阀，所述EGR阀控制再循环进入到进气管中的排气量，相对于所述EGR阀的旋转摩擦变为最大值的所述EGR阀的全闭位置，在所述EGR阀的开度增加的方向以及在所述EGR阀的开度减小的方向驱动所述EGR阀；

驱动扭矩信息检测部分，所述驱动扭矩信息检测部分用于检测关于所述EGR阀的驱动扭矩的驱动扭矩信息；以及

全闭位置学习部分，所述全闭位置学习部分用于基于所述驱动扭矩信息，将所述EGR阀的驱动扭矩变为最大处的所述EGR阀的开度学习为全闭位置。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

所述驱动扭矩信息检测部分检测所述EGR阀的角速度作为驱动扭矩信息；并且

所述全闭位置学习部分基于所述EGR阀的所述角速度学习所述全闭位置。

3.根据权利要求2所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

当所述EGR阀的开度随着提供到驱动所述EGR阀的电机的恒定驱动电压变化时，所述全闭位置学习部分将所述角速度变为最小处的所述EGR阀的开度学习为所述全闭位置。

4.根据权利要求2所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

当所述EGR阀的开度随着施加到驱动所述EGR阀的电机的恒定驱动电压变化时，所述全闭位置学习部分将在所述角速度的导数值变为最大值时的所述EGR阀的开度学习为所述全闭位置。

5.根据权利要求2所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

在所述EGR阀的开度随着提供到驱动所述EGR阀的电机的恒定驱动电压变化时，所述全闭位置学习部分将在所述角速度的导数值变为最大值时的所述EGR阀的开度和在所述角速度的导数值变为最小值时的所述EGR阀的开度的平均值学习为所述全闭位置。

6.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

所述驱动扭矩信息检测部分检测施加到驱动所述EGR阀的电机的驱动电流作为所述驱动扭矩信息；并且

所述全闭位置学习部分基于所述驱动电流学习所述全闭位置。

7.根据权利要求6所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

当所述EGR阀的开度以恒定速度变化时，所述全闭位置学习部分将在所述驱动电流变为最大时的所述EGR阀的开度学习为所述全闭位置。

8.根据权利要求6所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

当所述EGR阀的开度以恒定速度变化时，所述全闭位置学习部分将在所述驱动电流的导数值变为最小值时的所述EGR阀的开度学习为所述全闭位置。

9.根据权利要求2所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

当所述EGR阀的开度以恒定速度变化时，所述全闭位置学习部分将在所述驱动电流的导数值变为最大值时的所述EGR阀的开度和在所述驱动电流的导数值变为最小值时的所述EGR阀的开度的平均值学习为所述全闭位置。

10.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气再循环控制器，其中：

当基于所述驱动扭矩信息所学习到的所述全闭位置的学习值在所述EGR阀的可移动范围的特定范围内时，所述全闭位置学习部分采用所述全闭位置的学习值。