CN103423036B - 发动机的排气回流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机的排气回流装置。该发动机的排气回流装置通过在发动机减速时提高EGR阀的关闭响应性,不会对驾驶人员付与空走感,能够防止由EGR导致发动机减速不发火。EGR装置包括EGR通路和为了调节EGR通路的EGR流量而设置在EGR通路上的EGR阀。电子控制装置基于利用转速传感器检测出的发动机转速、利用油门传感器检测出的油门开度和EGR阀的实际开度,优先于发动机的开始减速地将EGR阀自打开状态关闭。详细地讲,在发动机减速时,ECU根据目标开度映射求出EGR阀的与分别检测出的发动机转速及油门开度相应的目标开度,在EGR阀的实际开度与目标开度之间的开度差大于预定值时,开始关闭EGR阀。

Description

发动机的排气回流装置
技术领域
本发明涉及一种使从发动机排出到排气通路的排气的一部分向进气通路流动并向发动机回流的发动机的排气回流装置。
背景技术
以往,例如在汽车用发动机中采用这种技术。排气回流装置(ExhaustGasRecirculation(EGR)装置)将从发动机的燃烧室排出到排气通路的燃烧后的排气的一部分经由EGR通路引导到进气通路,使其与在进气通路中流动的进气混合而向燃烧室回流。利用设置在EGR通路上的EGR阀调节在EGR通路中流动的EGR气体。利用该EGR,主要能够减少排气中的氮氧化物(NOX),从而能够谋求提高发动机在部分负荷时的燃烧消耗率。
发动机的排气处于不含有氧或者氧很稀薄的状态。因而,由于利用EGR使排气的一部分与进气混合,进气中的氧浓度降低。因此,在燃烧室中,燃料在氧浓度较低的状态下燃烧,因此,燃烧时的峰值温度降低,能够抑制产生NOX。在汽油发动机中,利用EGR,不会增加进气中的含氧量,即使在将节气门关闭一定程度的状态下,也能够减少发动机的泵送损失(pumpingloss)。
在此,近来,为了谋求进一步提高发动机的燃烧消耗率,一般考虑在发动机的整个运转区域中进行EGR,寻求实现大量EGR。为了实现大量EGR,相对于从前的技术,需要扩大EGR通路的内径、或者增大EGR阀的阀芯、阀座的流路开口面积。
在下述的专利文献1中公开了一种发动机的控制装置的一例子。该控制装置包括EGR装置和进气管长度切换机构。EGR装置包含EGR通路和EGR阀。进气管长度切换机构设置在进气通路上,借助切换阀选择性地切换使用长通路和短通路。EGR通路在节气门的下游侧在切换阀的上游侧的位置连接于进气通路。于是,通过使发动机的油门踏板自踏入状态返回到全闭位置,将节气门控制到关闭侧。此时,若EGR阀自打开状态关闭,则在切换阀处于开放长通路的长位置时,将切换阀控制到开放短通路的短位置。或者,在通过使油门踏板返回到全闭位置而将节气门关闭时,将EGR阀从打开状态控制到关闭侧,将切换阀控制到短位置。由此,能够提高EGR的响应性。
专利文献1:日本特开2010-281303号公报
此外,考虑到使专利文献1所述的EGR装置应对大量EGR,一般考虑扩大EGR通路的流路直径、或者使EGR阀的阀芯、阀座大型化。在此,在发动机急减速时,能够基于来自检测油门踏板的开度的油门传感器的信号开始关闭EGR阀。但是,即使这样地构成,由于在构造上EGR阀的关闭速度慢于节气门的关闭速度,因此,EGR阀也会发生关闭延迟,EGR气体过剩地流动到燃烧室中,发动机有可能发生减速不发火。一般认为该问题会因使EGR装置应对大量EGR而更加显著。
因此,作为该减速不发火对策,一般考虑在油门踏板自踏入状态返回到全闭位置时进行控制,使得节气门的关闭开始时期晚于EGR阀的关闭开始时期。但是,在这种情况下,由于在发动机的减速初期无法获得减速响应,因此,有可能对驾驶人员付与空走感。
发明内容
本发明即是鉴于上述情况而做成的,其目的在于提供一种这样的发动机的排气回流装置:通过在发动机减速时提高排气回流阀的关闭响应性,不会付与空走感,能够防止由排气回流导致发动机减速不发火。
为了达到上述目的,技术方案1所述的发明是一种发动机的排气回流装置,其包括:排气回流通路,其用于使从发动机的燃烧室排出到排气通路的排气的一部分向进气通路流动而向燃烧室回流;排气回流阀,为了调节排气回流通路中的排气流量,该排气回流阀设置在排气回流通路上;该发动机的排气回流装置的主旨在于,该发动机的排气回流装置包括:转速检测部件,其用于检测发动机的转速;操作部件,其用于操作发动机的动作;操作量检测部件,其用于检测操作部件的操作量;实际开度检测部件,其用于检测排气回流阀的实际开度;以及控制部件,其用于根据发动机的运转状态控制排气回流阀,控制部件基于检测出的发动机的转速、检测出的操作部件的操作量和检测出的排气回流阀的实际开度,优先于发动机的开始减速地将排气回流阀自打开状态关闭。
采用上述发明的构成,基于利用转速检测部件检测出的发动机的转速、利用操作量检测部件检测出的操作部件的操作量和利用实际开度检测部件检测出的排气回流阀的实际开度,优先于发动机的开始减速地,利用控制部件将排气回流阀自打开状态关闭。由此,响应于操作部件的操作,在发动机开始减速之前,将排气回流阀自打开状态关闭,在发动机减速时,能够提前阻断排气在排气回流通路中的流动,从而能够抑制排气向燃烧室回流。
为了达到上述目的,根据技术方案1所述的发明,技术方案2所述的发明的主旨在于,控制部件包括预先决定了发动机的转速及操作部件的操作量与排气回流阀的目标开度之间的关系的目标开度映射,在发动机减速时,根据目标开度映射求出排气回流阀的与检测出的发动机的转速及检测出的操作部件的操作量相应的目标开度,在检测出的排气回流阀的实际开度与求出的排气回流阀的目标开度之差大于预定值时,开始关闭排气回流阀。
采用上述发明的结构,除技术方案1所述的发明的作用之外,在发动机减速时,利用控制部件,根据目标开度映射求出排气回流阀的与分别检测出的发动机的转速及操作部件的操作量相应的目标开度。另外,在检测出的排气回流阀的实际开度与求出的排气回流阀的目标开度之差大于预定值时,利用控制部件开始关闭排气回流阀。在此,在发动机减速时,排气回流阀的实际开度与目标开度之差的意思是指排气回流阀的关闭延迟的程度。因而,通过将排气回流阀的关闭延迟的程度与预定值相比较,在发动机开始减速之前,预估关闭延迟地开始关闭排气回流阀。
为了达到上述目的,技术方案3所述的发明是一种发动机的排气回流装置,其包括:排气回流通路,其用于使从发动机的燃烧室排出到排气通路的排气的一部分向进气通路流动而向燃烧室回流;排气回流阀,为了调节排气回流通路中的排气流量,该排气回流阀设置在排气回流通路上;该发动机的排气回流装置的主旨在于,该发动机的排气回流装置包括:转速检测部件,其用于检测发动机的转速;负荷检测部件,其用于检测发动机的负荷;操作部件,其用于操作发动机的动作;操作量检测部件,其用于检测操作部件的操作量;以及控制部件,其用于根据发动机的运转状态控制排气回流阀,控制部件基于检测出的发动机的转速、检测出的发动机的负荷和检测出的操作部件的操作量,优先于发动机的开始减速地将排气回流阀自打开状态关闭。
采用上述发明的构成,基于利用转速检测部件检测出的发动机的转速、利用负荷检测部件检测出的发动机的负荷和利用操作量检测部件检测出的操作部件的操作量,优先于发动机的开始减速地,利用控制部件将排气回流阀自打开状态关闭。由此,响应于操作部件的操作,在发动机开始减速之前,将排气回流阀自打开状态关闭,在发动机减速时,能够提前阻断排气在排气回流通路中的流动,从而能够抑制排气向燃烧室回流。
为了达到上述目的,根据技术方案3所述的发明,技术方案4所述的发明的主旨在于,控制部件包括:第1目标开度映射,其预先决定了发动机的转速及发动机的负荷与排气回流阀的第1目标开度之间的关系;第2目标开度映射,其预先决定了发动机的转速及操作部件的操作量与排气回流阀的第2目标开度之间的关系,在发动机减速时,控制部件根据第1目标开度映射求出与检测出的发动机的转速及检测出的发动机的负荷相应的第1目标开度,并且根据第2目标开度映射求出与检测出的发动机的转速及检测出的操作部件的操作量相应的第2目标开度,在求出的第1目标开度与求出的第2目标开度之差大于预定值时,控制部件开始关闭排气回流阀。
采用上述发明的构成,除技术方案3所述的发明的作用之外,在发动机减速时,利用控制部件,根据第1目标开度映射求出排气回流阀的与分别检测出的发动机的转速及负荷相应的第1目标开度。另外,利用控制部件,根据第2目标开度映射求出排气回流阀的与分别检测出的发动机的转速及操作部件的操作量相应的第2目标开度。并且,在分别求出的第1目标开度与第2目标开度之差大于预定值时,利用控制部件开始关闭排气回流阀。在此,在发动机减速时,排气回流阀的第1目标开度与第2目标开度之差的意思是指排气回流阀的关闭延迟的程度。因而,通过将排气回流阀的关闭延迟的程度与预定值相比较,在发动机开始减速之前,预估关闭延迟地开始关闭排气回流阀。
为了达到上述目的,技术方案5所述的发明是一种发动机的排气回流装置,其包括:排气回流通路,其用于使从发动机的燃烧室排出到排气通路的排气的一部分向进气通路流动而向燃烧室回流;排气回流阀,为了调节排气回流通路中的排气流量,该排气回流阀设置在排气回流通路上;该发动机的排气回流装置的主旨在于,该发动机的排气回流装置包括:操作部件,其用于操作发动机的动作;操作量检测部件,其用于检测操作部件的操作量;以及控制部件,其用于基于发动机的运转状态控制排气回流阀,控制部件计算检测出的操作部件的操作量的减小速度,基于计算出的减小速度和检测出的操作部件的操作量,优先于发动机的开始减速地将排气回流阀自打开状态关闭。
采用上述发明的构成,利用控制部件计算由操作量检测部件检测出的操作部件的操作量的减小速度。并且,基于该计算出的减小速度和检测出的操作部件的操作量,优先于发动机的开始减速地,利用控制部件将排气回流阀自打开状态关闭。由此,在发动机响应于操作部件的操作而开始减速之前,将排气回流阀自打开状态关闭,在发动机减速时,能够提前阻断排气在排气回流通路中的流动,从而能够抑制排气向燃烧室回流。
为了达到上述目的,根据技术方案5所述的发明,技术方案6所述的发明的主旨在于,在发动机减速时,在检测出的操作部件的操作量是小于预定值的小操作量、且计算出的操作量的减小速度是大于预定值的急减小时,控制部件开始关闭排气回流阀。
采用上述发明的构成,除技术方案5所述的发明的作用之外,在发动机减速时,在检测出的操作部件的操作量是小于预定值的小操作量、且计算出的操作量的减小速度是大于预定值的急减小时,利用控制部件开始关闭排气回流阀。在此,操作量是小操作量、且操作量急减小时的意思是指为了使发动机减速而操作了操作部件。因而,通过基于上述条件提前判断发动机的减速,在发动机开始减速之前,开始关闭排气回流阀。
采用技术方案1所述的发明,能够在发动机减速时提高排气回流阀的关闭响应性,由此,不会对驾驶人员付与空走感,能够防止由排气回流导致发动机减速不发火。
采用技术方案2所述的发明,除技术方案1所述的发明效果之外,在发动机减速时,无论排气回流阀在动作上的个体差异、时效变化如何,都能够准确地加快排气回流阀的关闭响应性。
采用技术方案3所述的发明,能够在发动机减速时提高排气回流阀的关闭响应性,由此,不会对驾驶人员付与空走感,能够防止由排气回流导致发动机减速不发火。
采用技术方案4所述的发明,除技术方案3所述的发明效果之外,在发动机减速时,能够与操作部件的返回操作相对应地加快排气回流阀的关闭响应性。
采用技术方案5所述的发明,能够在发动机减速时提高排气回流阀的关闭响应性,由此,不会对驾驶人员付与空走感,能够防止由排气回流导致发动机减速失火。
采用技术方案6所述的发明,除技术方案5所述的发明效果之外,在发动机减速时,能够与操作部件的返回操作相对应地加快排气回流阀的关闭响应性。
附图说明
图1是表示第1实施方式的、包括发动机的排气回流装置(EGR装置)的带增压器的发动机系统的概略结构图。
图2是放大地表示该第1实施方式的、EGR通路的一部分即设有EGR阀的部分的剖视图。
图3是表示该第1实施方式的、EGR控制的处理内容的一例子的流程图。
图4是表示该第1实施方式的、发动机转速及发动机负荷与第1目标开度之间的关系的第1目标开度映射。
图5是表示该第1实施方式的、发动机转速及油门开度与第2目标开度之间的关系的第2目标开度映射。
图6是表示该第1实施方式的、油门开度、节气门开度、第2目标开度、实际开度和开度偏差的行动的时序图。
图7是表示第2实施方式的、EGR控制的处理内容的一例子的流程图。
图8是表示第3实施方式的、EGR控制的处理内容的一例子的流程图。
图9是表示第4实施方式的、包括发动机的排气回流装置(EGR装置)的带增压器的发动机系统的概略结构图。
具体实施方式
第1实施方式
下面,参照附图详细地说明将本发明中的发动机的排气回流装置具体化而成的第1实施方式。
图1利用概略结构图表示包含该实施方式中的发动机的排气回流装置(EGR装置)的带增压器的发动机系统。该发动机系统包括往复式的发动机1。在发动机1的进气口2上连接有进气通路3,在排气口4上连接有排气通路5。在进气通路3的入口设有空气滤清器6。在进气通路3的比空气滤清器6靠下游的部分与排气通路5之间设有用于使进气通路3中的进气升压的增压器7。
增压器7包含配置于进气通路3的压缩机8、配置于排气通路5的涡轮9及将压缩机8和涡轮9以能够使该压缩机8和涡轮9一体旋转的方式连结的旋转轴10。增压器7通过利用在排气通路5中流动的排气使涡轮9旋转并借助旋转轴10使压缩机8与涡轮9一体地旋转,使进气通路3中的进气升压,即进行增压。
在排气通路5上,与增压器7相邻地设有绕过涡轮9的排气旁路通路11。在该排气旁路通路11上设有废气旁通阀12。通过利用废气旁通阀12调节在排气旁路通路11中流动的排气,调节向涡轮9供给的排气的排气流量,调节涡轮9和压缩机8的转速,从而调节增压器7的增压压力。
在进气通路3上,在增压器7的压缩机8与发动机1之间设有中间冷却器13。该中间冷却器13用于将利用压缩机8升压而成为高温的进气冷却到适当温度。在进气通路3的处于中间冷却器13与发动机1之间的部分上设有稳压箱3a。另外,在进气通路3的处于中间冷却器13的下游侧且稳压箱3a的上游侧的部分上设有作为电动式的节气门的电子节气装置14。该电子节气装置14包括配置于进气通路3的蝶形的节气门21、用于驱动该节气门21而将其打开或关闭的步进电动机22及用于检测节气门21的开度(节气门开度)TA的节气传感器23。该电子节气装置14与驾驶人员操作油门踏板26相应地利用步进电动机22驱动节气门21而将其打开或关闭,从而调节开度。作为该电子节气装置14的结构,例如能够采用日本特开2011-252482号公报的图1和图2所记载的“节气装置”的基本结构。在排气通路5的处于涡轮9的下游侧的部分上设有用于净化排气的作为排气催化剂的催化净化器15。
在该实施方式中,用于实现大量EGR的EGR装置包括使从发动机1的燃烧室16排出到排气通路5的排气的一部分向进气通路3流动而向燃烧室16回流的排气回流通路(EGR通路)17、及为了调节EGR通路17中的排气流量(EGR流量)而设置在EGR通路17上的排气回流阀(EGR阀)18。EGR通路17设置在稳压箱3a与排气通路5的处于涡轮9的上游侧的部分之间。即,为了使在排气通路5中流动的排气的一部分作为EGR气体通过EGR通路17向进气通路3流动而向燃烧室16回流,EGR通路17的出口17a在电子节气装置14的下游侧连接于稳压箱3a。另外,EGR通路17的入口17b连接于排气通路5的处于涡轮9的上游侧的部分。
在EGR通路17的入口17b附近设有用于净化EGR气体的EGR用催化净化器19。另外,在EGR通路17的比EGR用催化净化器19靠下游的部分上设有用于将在该EGR通路17中流动的EGR气体冷却的EGR冷却器20。在该实施方式中,EGR阀18配置于EGR通路17的比EGR冷却器20靠下游的部分。
图2利用剖视图放大地表示EGR通路17的一部分即设有EGR阀18的部分。如图1、图2所示,EGR阀18由提动阀且是电动阀的提动阀构成。即,EGR阀18包括利用步进电动机31驱动的阀芯32。阀芯32形成为大致圆锥形状,以能够落位在设置于EGR通路17的阀座33上的方式设置。步进电动机31包括构成为能够以直线前进的方式往返运动(行程运动)的输出轴34,在该输出轴34的顶端固定有阀芯32。输出轴34借助轴承35支承在构成EGR通路17的外壳上。于是,通过使步进电动机31的输出轴34行程运动,能够调节阀芯32相对于阀座33的开度。EGR阀18的输出轴34设置为能够在从阀芯32落位于阀座33的全闭状态到阀芯32抵接于轴承35的全开状态之间以预定的冲程Ll进行行程运动。在该实施方式中,为了实现大量EGR,与从前的技术相比扩大了阀座33的开口面积。与此相应地使阀芯32大型化。作为该EGR阀18的结构,例如能够采用日本特开2010-275941号公报的图1所记载的“EGR阀”的基本结构。在该实施方式中,在构造上EGR阀18的关闭速度慢于电子节气装置14的关闭速度。
在该实施方式中,为了与发动机1的运转状态相应地分别控制电子节气装置14和EGR阀18,利用电子控制装置(ECU)41分别控制电子节气装置14的步进电动机22和EGR阀18的步进电动机31。ECU41包括中央处理装置(CPU)、预先存储预定的控制程序等、或者临时存储CPU的运算结果等的各种存储器及与上述各部分相连接的外部输入电路和外部输出电路,ECU41相当于本发明的控制部件。在外部输出电路上连接有各步进电动机22、31。在外部输入电路上连接有包括节气传感器23在内的、用于检测发动机1的运转状态的相当于运转状态检测部件的各种传感器27、51~53,能够输入各种发动机信号。另外,ECU41为了控制步进电动机31而向步进电动机31输出预定的指令信号。ECU41基于该向步进电动机31输出的指令信号检测EGR阀18的阀芯32的实际开度(与输出轴34的行程位置相关。)TTegr,相当本发明的实际开度检测部件。
在此,作为各种传感器,除了节气传感器23之外,还设有油门传感器27、进气压力传感器51、转速传感器52和水温传感器53。油门传感器27用于检测作为油门踏板26的操作量的油门开度ACC,相当于本发明的操作量检测部件。油门踏板26相当于用于操作发动机1的动作的本发明的操作部件。进气压力传感器51用于检测稳压箱3a中的进气压力PM。转速传感器52用于将发动机1的曲轴1a的旋转角(曲柄角)作为发动机转速NE来检测,相当于本发明的转速检测部件。水温传感器53用于检测发动机1的冷却水温THW。在该实施方式中,进气庄传感器51和转速传感器52相当于本发明的负荷检测部件。
接着,对于像上述那样构成的EGR装置,说明ECU41所执行的EGR控制的处理内容。图3利用流程图表示EGR控制的处理内容的一例子。
在处理过渡到该例程时,首先,在步骤100中,ECU41收到表示发动机1的运转状态的各种信号。
其次,在步骤110中,ECU41判断EGR开启条件是否成立。即,判断发动机1的运转状态是否是应当进行EGR的状态。ECU41基于收到的各种信号进行该判断。在该判断结果是否定的情况下,为了不进行EGR,ECU41将处理过渡到步骤200。
然后,在步骤200中,ECU41通过控制步进电动机31来控制EGR阀18而将其关闭。即,使EGR阀18的阀芯32为全闭,阻断EGR(EGR截止)。
另一方面,在步骤110的判断结果是肯定的情况下,为了进行EGR,ECU41将处理过渡到步骤120。然后,在步骤120中,ECU41收到发动机转速NE和发动机负荷KL。在此,发动机负荷KL例如能够根据发动机转速NE与进气压力PM之间的关系求出,由ECU41计算。
接着,在步骤130中,ECU41求出EGR阀18的与发动机转速NE及发动机负荷KL相应的第1目标开度Tegr。ECU41参照预先设定好的作为函数数据的第1目标开度映射进行该处理。在图4中,作为一例子,利用第1目标开度映射表示发动机转速NE及发动机负荷KL与第1目标开度Tegr之间的关系。如图4所示,第1目标开度映射概略地被以如下方式设定:除了高负荷的情况(120%、140%)之外,在使发动机负荷KL恒定的情况下,随着发动机转速NE朝向上限值升高,第1目标开度Tegr的数值逐渐变大,而且在使发动机转速NE恒定的情况下,随着发动机负荷KL朝向上限值变大,第1目标开度Tegr的数值逐渐变大。
接着,在步骤140中,ECU41通过控制步进电动机31,将EGR阀18控制为第1目标开度Tegr。
另外,在步骤150中,ECU41收到发动机转速NE和油门开度ACC。
接着,在步骤160中,ECU41求出EGR阀18的与发动机转速NE及油门开度ACC相应的第2目标开度Tegracc。ECU41参照预先设定好的作为函数数据的第2目标开度映射进行该处理。在图5中,作为一例子,利用第2目标开度映射表示发动机转速NE及油门开度ACC与第2目标开度Tegracc之间的关系。如图5所示,第2目标开度映射概略地被以如下方式设定:除了油门开度ACC为高开度的情况(100%)之外,在使油门开度ACC恒定的情况下,随着发动机转速NE朝向上限值升高,第2目标开度Tegracc的数值逐渐变大,而且在使发动机转速NE恒定的情况下,随着油门开度ACC朝向上限值变大,第2目标开度Tegracc的数值逐渐变大。
接着,在步骤170中,ECU41基于向步进电动机31输出的指令信号求出EGR阀18的阀芯32的实际的开度(实际开度)TTegr。
接着,在步骤180中,ECU41将实际开度TTegr和第2目标开度Tegracc之差作为开度偏差△TEGR求出。
然后,在步骤190中,ECU41判断开度偏差△TEGR是否在预定值△B以下。即,判断EGR阀18的动作延迟是否在容许范围内。在此,从油门开度ACC的信号被输入到ECU41直到ECU41基于该信号开始控制电子节气装置14为止存在例如“32ms”的动作延迟。因此,作为一例子,上述预定值△B被设定为使得直到ECU41基于油门开度ACC的信号开始控制EGR阀18为止的时间短于电子节气装置14的动作延迟时间(例如32ms)的值。在该步骤190的判断结果是否定的情况下,为了阻断EGR,ECU41执行步骤200的处理。在该判断结果是肯定的情况下,ECU41将处理返回到步骤100。
利用上述EGR控制,ECU41根据发动机1的运转状态控制EGR阀18。另外,ECU41基于发动机转速NE、油门开度ACC和EGR阀18的实际开度TTegr,优先于发动机1的开始减速地使EGR阀18自打开状态关闭。详细地讲,在电子节气装置14向全闭变化的发动机1减速时,ECU41根据第2目标开度映射求出EGR阀18的与发动机的转速NE及油门开度ACC相应的第2目标开度Tegracc,在EGR阀18的实际开度TTegr与求出的第2目标开度Tegracc之间的开度偏差△TEGR大于预定值△B时,开始关闭EGR阀18。
采用以上说明的该实施方式中的EGR装置,在发动机1运转时且增压器7非工作时,在EGR阀18处于打开状态时,在比电子节气装置14靠下游的稳压箱3a中产生的负压作用于EGR通路17的出口17a,在排气通路5中流动的排气的一部分作为EGR气体,通过EGR用催化净化器19、EGR通路17和EGR冷却器20被引入到稳压箱3a。因此,在增压器7非工作时,能够使适量的EGR气体通过EGR通路17向进气通路3流动而向燃烧室16回流。此时,能够通过适当地控制EGR阀18的开度来任意地调节EGR通路17中的EGR流量。
另一方面,在发动机1运转时且增压器7工作时,在EGR阀18处于打开的状态时,排气通路5中的增压排气压力作用于EGR通路17的入口17b,在排气通路5中流动的排气的一部分作为EGR气体,通过EGR用催化净化器19、EGR通路17和EGR冷却器20被挤入到稳压箱3a。因此,在增压器7工作时,能够使适量的EGR气体通过EGR通路17向进气通路3流动而向燃烧室16回流。此时,能够通过适当地控制EGR阀18的开度来任意地调节EGR通路17中的EGR流量。
采用该实施方式,由于EGR阀18由提动阀构成,因此,由该EGR阀18的打开或关闭决定的EGR流量的特性一般相对于开度逐渐变化。另外,由于EGR阀18由利用步进电动机31驱动的电动阀构成,因此,能够使其开度连续地变化。因此,通过控制EGR阀18的开度,能够以使EGR通路17中的大量的EGR流量逐渐变化的方式进行调节。由此,在发动机1的整个运转区域中,主要能够减少发动机1的排气中的氮氧化物(NOX)而防止废气排放的恶化,能够谋求提高发动机1的燃烧消耗率。
采用该实施方式,基于利用转速传感器52检测出的发动机转速NE、利用油门传感器27检测出的油门开度ACC、利用ECU41检测出的EGR阀18的实际开度TTegr,优先于电子节气装置14向全闭变化的发动机1的开始减速地,利用ECU41将EGR阀18自打开状态关闭。由此,响应油门踏板26自踏入状态向全闭位置返回的操作,在发动机1开始减速之前、即早于电子节气装置14返回到全闭地,将EGR阀18自打开状态关闭。因而,在发动机1减速时,提前阻断EGR气体在EGR通路17中的流动,能够抑制EGR气体向燃烧室16回流。其结果,能够在发动机1减速时提高EGR阀18的关闭响应性,从而能够防止由EGR导致发动机1减速不发火。另外,在该实施方式中,在发动机1减速时,由于不会使电子节气装置14的关闭动作延迟,因此,不会在发动机1的减速初期对驾驶人员付与空走感。
另外,在该实施方式中,在发动机1减速时,利用ECU41参照第2目标开度映射求出EGR阀18的与分别检测出的发动机转速NE及油门开度ACC相应的第2目标开度Tegracc。另外,在检测出的EGR阀18的实际开度TTegr与求出的EGR阀18的第2目标开度Tegracc之间的开度偏差△TEGR大于预定值△B时,利用ECU41开始关闭EGR阀18。在此,在发动机1减速时,EGR阀18的实际开度TTegr与第2目标开度Tegracc之间的开度偏差△TEGR的意思是指EGR阀18的关闭延迟的程度。因而,通过将EGR阀18的关闭延迟的程度与预定值△B相比较,在发动机1开始减速之前,预估关闭延迟地开始关闭EGR阀18。因此,在发动机1减速时,无论EGR阀18的动作上的个体差异、时效变化如何,都能够准确地加快EGR阀18的关闭响应性。
图6利用时序图表示油门开度ACC、节气门开度TA、第2目标开度Tegracc、实际开度TTegr和开度偏差△TEGR的行动。在图6中,在时刻tl,解除油门踏板26的踏入时,油门开度ACC自预定值朝向全闭地开始降低。在该实施方式中,在解除油门踏板26的踏入之后,直到电子节气装置14的节气门21自打开状态开始关闭而使节气门开度TA朝向全闭地开始降低为止,存在“32ms”的动作延迟。之后,在时刻t2,实际开度TTegr与第2目标开度Tegracc之间的开度偏差△TEGR大于预定值△B时,EGR阀18自打开状态开始关闭。之后,在时刻t3,对油门踏板26进行全闭(减速)判定,但此时,EGR阀18已经关闭了一定程度。之后,在时刻t4,控制电子节气装置14,使节气门开度TA朝向全闭地开始减小。在以往例中,是在时刻t3的时间点对油门踏板26进行全闭判定,EGR阀18自打开状态开始关闭,但在该实施方式中,在开度偏差△TEGR大于预定值△B的时刻t2的时间点,开始关闭EGR阀18。因而,如图6的(b)所示,可知在时刻t3的时间点,实际开度TTegr能够得到开度缩小效果△E。另外,如图6的(b)所示,可知本实施方式的实际开度TTegr的变化相对于以往的实际开度TTegr的变化如箭头F所示那样在时间上提前。
第2实施方式
接着,参照附图详细地说明将本发明中的发动机的排气回流装置具体化而成的第2实施方式。
另外,在以下说明的各实施方式中,对与上述第1实施方式同等的结构元件标注相同的附图标记并省略说明,以不同点为中心进行说明。
在该实施方式中,在EGR控制的处理内容这一点上与第1实施方式的构成不同。图7利用流程图表示EGR控制的处理内容的一例子。
图7所示的流程图在其步骤210和步骤220的处理内容这一点上与图3所示的流程图的步骤170~步骤190的处理内容不同。图7中的其他步骤100~步骤160和步骤200的处理内容与图3的流程图的处理内容相同。
如图7所示,从步骤160过渡到步骤210,在步骤210中,ECU41将第1目标开度Tegr与第2目标开度Tegracc之差作为开度偏差△TXEGR求出。
然后,在步骤220中,ECU41判断开度偏差△TXEGR是否在预定值△Bl以下。即,判断EGR阀18的动作延迟是否在容许范围内。在此,在将油门开度ACC的信号输入到ECU41之后,直到ECU41基于该信号开始控制电子节气装置14为止,例如存在“32ms”的动作延迟。因此,作为一例子,上述预定值△Bl被设定为使得直到ECU41基于油门开度ACC的信号开始控制EGR阀18为止的时间短于电子节气装置14的动作延迟时间(例如32ms)的值。在该步骤220的判断结果是否定的情况下,为了阻断EGR,ECU41执行步骤200的处理。在该判断结果是肯定的情况下,ECU41将处理返回到步骤100。
利用上述EGR控制,ECU41根据发动机1的运转状态控制EGR阀18。另外,ECU41基于发动机转速NE、发动机负荷KL和油门开度ACC,优先于发动机1的开始减速地将EGR阀18自打开状态关闭。详细地讲,在电子节气装置14向全闭变化的发动机1减速时,ECU41根据第1目标开度映射求出与发动机转速NE及发动机负荷KL相应的第1目标开度Tegr,并且根据第2目标开度映射求出与发动机转速NE及油门开度ACC相应的第2目标开度Tegracc,在求出的第1目标开度Tegr与求出的第2目标开度Tegracc之间的开度偏差△TXEGR大于预定值△Bl时,开始关闭EGR阀18。
采用该实施方式,基于利用转速传感器52检测出的发动机转速NE、利用进气压力传感器51和转速传感器52检测出的发动机负荷KL、利用油门传感器27检测出的油门开度ACC,优先于电子节气装置14向全闭变化的发动机1的开始减速地,利用ECU41将EGR阀18从打开状态关闭。由此,响应于油门踏板26自踏入状态向全闭位置返回的操作,在发动机1开始减速之前、即早于电子节气装置14返回到全闭地,将EGR阀18自打开状态关闭。因而,在发动机1减速时,提前阻断EGR气体在EGR通路17中的流动,能够抑制EGR气体向燃烧室16回流。其结果,能够在发动机1减速时提高EGR阀18的关闭响应性,从而能够防止由EGR导致发动机1减速不发火。另外,在该实施方式中,在发动机1减速时,不会使电子节气装置14的关闭动作延迟,因此,在发动机1的减速初期不会对驾驶人员付与空走感。
另外,在该实施方式中,在发动机1减速时,利用ECU41参照第1目标开度映射求出EGR阀18的与分别检测出的发动机转速NE及发动机负荷KL相应的第1目标开度Tegr。另外,利用ECU41参照第2目标开度映射求出EGR阀18的与分别检测出的发动机转速NE及油门开度ACC相应的第2目标开度Tegracc。并且,在分别求出的第1目标开度Tegr与第2目标开度Tegracc之间的开度偏差△TXEGR大于预定值△Bl时,利用ECU41开始关闭EGR阀18。在此,在发动机1减速时,EGR阀18的第1目标开度Tegr与第2目标开度Tegracc之间的开度偏差△TXEGR的意思是指EGR阀18的关闭延迟的程度。因而,通过将EGR阀18的关闭延迟的程度与预定值△Bl相比较,在发动机1开始减速之前,预估关闭延迟地开始关闭EGR阀18。因此,在发动机1减速时,能够与油门踏板26的返回操作相对应地加快EGR阀18的关闭响应性。该实施方式中的其他作用效果与第1实施方式的作用效果相同。
第3实施方式
接着,参照附图详细地说明将本发明中的发动机的排气回流装置具体化而成的第3实施方式。
在该实施方式中,在EGR控制的处理内容这一点上与第1实施方式的构成不同。图8利用流程图表示EGR控制的处理内容的一例子。
在处理过渡到该例程时,首先,在步骤300中,ECU41收到油门开度ACC。
其次,在步骤310中,ECU41求出作为油门开度ACC的减小速度的油门关闭速度△TAacc。ECU41根据本次求出的油门开度ACC的值与前一次求出的油门开度ACC的值之差计算油门关闭速度△TAacc。
接着,在步骤320中,ECU41判断油门关闭速度△TAacc是否小于预定值Cl。在该判断结果是否定的情况下,作为油门开度ACC急剧地减小的急减小,ECU41将处理过渡到步骤340。在该判断结果是肯定的情况下,作为油门开度ACC缓慢地减小的缓减小,ECU41将处理过渡到步骤330。
在步骤330中,ECU41判断EGR阀18的关闭标志XCEGR是否是“0”。在此,在EGR阀18关闭时,关闭标志XCEGR被设定为“1”,在EGR阀18打开时,关闭标志XCEGR被设定为“0”。在该判断结果是否定的情况下,ECU41将处理过渡到步骤340,在该判断结果是肯定的情况下,ECU41将处理过渡到步骤360。
然后,自步骤320或者步骤330过渡到步骤340,在步骤340中,ECU41判断油门开度ACC是否大于预定值Dl。在该判断结果是肯定的情况下,作为油门开度ACC较大的大开度,在步骤350中,ECU41在将EGR阀18的关闭标志XCEGR设定为“0”之后将处理过渡到步骤360。在该判断结果是否定的情况下,作为油门开度ACC较小的小开度,ECU41将处理过渡到步骤410。
在步骤410中,ECU41通过控制步进电动机31来控制EGR阀18而将其关闭。即,通过将EGR阀18的阀芯32自打开状态关闭而设为全闭。之后,在步骤420中,ECU41将EGR阀18的关闭标志XCEGR设定为“1”。
另一方面,自步骤330或者步骤350过渡到步骤360,在步骤360中,ECU41收到表示发动机1的运转状态的各种信号。
接着,在步骤370中,ECU41判断EGR开启条件是否成立。即,判断发动机1的运转状态是否是应进行EGR的状态。在该判断结果是否定的情况下,为了不进行EGR,ECU41进行步骤410和步骤420的处理。
另一方面,在步骤370的判断结果是肯定的情况下,为了进行EGR,ECU41将处理过渡到步骤380。然后,在步骤380中,ECU41收到发动机转速NE和发动机负荷KL。
接着,在步骤390中,ECU41求出EGR阀18的与发动机转速NE及发动机负荷KL相应的第1目标开度Tegr。ECU41参照预先设定好的作为函数数据的第1目标开度映射(例如,如图4所示的映射)进行该处理。
然后,在步骤400中,ECU41通过控制步进电动机31,将EGR阀18控制为第1目标开度Tegr。
利用上述EGR控制,ECU41根据发动机1的运转状态控制EGR阀18。另外,ECU41计算所检测出的油门开度ACC的减小速度作为油门关闭速度△TAacc,基于该油门关闭速度△TAacc和油门开度ACC,优先于发动机1的开始减速地将EGR阀18自打开状态关闭。详细地讲,在电子节气装置14向全闭变化的发动机1减速时,在检测出的油门开度ACC是小于预定值Dl的小操作量、且计算出的油门关闭速度△TAacc是大于预定值C1的急减小时,ECU41开始关闭EGR阀18。
采用以上说明的该实施方式中的EGR装置,利用ECU41计算由油门传感器27检测出的作为油门开度ACC的减小速度的油门关闭速度△TAacc。另外,基于该计算出的油门关闭速度△TAacc和检测出的油门开度ACC,优先于发动机1的开始减速地,利用ECU41将EGR阀18自打开状态关闭。由此,响应于油门踏板26自踏入状态向全闭位置返回的操作,在发动机1开始减速之前、即早于电子节气装置14返回到全闭地,将EGR阀18自打开状态关闭。因而,在发动机1减速时,提前阻断EGR气体在EGR通路17中的流动,能够抑制EGR气体向燃烧室16回流。其结果,能够在发动机1减速时提高EGR阀18的关闭响应性,从而能够防止由EGR导致发动机1减速不发火。另外,在该实施方式中,在减速时,不会使电子节气装置14的闭阀动作延迟,因此,在发动机1的减速初期,不会对驾驶人员付与空走感。
另外,采用该实施方式,在发动机1减速时,在检测出的油门开度ACC是小于预定值Dl的小开度、且计算出的油门关闭速度△TAacc是大于预定值Cl的急减小时,利用ECU41开始关闭EGR阀18。在此,油门开度ACC是小开度、且油门关闭速度△TAacc是急减小时的意思是指,为了使发动机1减速而使油门踏板26自踏入状态返回到全闭位置。因而,通过基于上述条件提前判断发动机1的减速,在发动机1开始减速之前,开始关闭EGR阀18。因此,在发动机1减速时,能够与油门踏板26的返回操作相对应地加快EGR阀18的关闭响应性。该实施方式的其他作用效果与第1实施方式的作用效果相同。
第4实施方式
接着,参照附图详细地说明将本发明中的发动机排气回流装置具体化而成的第4实施方式。
图9利用概略结构图表示包括该实施方式中的EGR装置的带增压器的发动机系统。如图9所示,在该实施方式中,在EGR装置的配置这一点上与第1实施方式和第2实施方式的构成不同。即,在该实施方式中,EGR通路17的入口17b连接于排气通路5的比催化净化器15靠下游的部分,EGR通路17的出口17a连接于进气通路3的比增压器7的压缩机8靠上游的部分。其他的结构与第1实施方式的结构相同。
因而,采用该实施方式,在发动机1运转时且增压器7工作时,在EGR阀18处于打开状态时,由增压进气压力引起的负压在进气通路3的比压缩机8靠上游的部分作用于EGR通路17的出口17a,流动到排气通路5的比催化净化器15靠下游的部分中的排气的一部分经由EGR通路17、EGR冷却器20和EGR阀18被引入到进气通路3。在此,即使是高增压区域,在催化净化器15的下游侧,催化净化器15也成为阻力而使排气压力降低一定程度。因此,到高增压域为止,能够使由增压进气压力引起的负压作用于EGR通路17而进行EGR。另外,由于被催化净化器15净化的排气气体的一部分被导入到EGR通路17,因此,与第1实施方式相比较,能够自EGR通路17省略EGR用催化净化器19。该实施方式中的其他作用效果与第1实施方式的作用效果相同。
另外,本发明并不限定于上述各实施方式,能够在不脱离发明主旨的范围内将构成的一部分适当地变更并实施。
(1)在上述各实施方式中,将本发明的EGR装置具体化到包括增压器7的发动机1上,但也能够将本发明的EGR装置具体化到不包括增压器的发动机上。
(2)在上述第1实施方式中,由ECU41构成本发明的实际开度检测部件,但也能够将检测EGR阀的阀芯的行程位置的位置传感器设置为实际开度检测部件。
例如无论是汽油发动机或者柴油发动机,本发明都能够应用于车辆用发动机。
附图标记说明
1、发动机;3、进气通路;3a、稳压箱;5、排气通路;16、燃烧室;17、EGR通路(排气回流通路);18、EGR阀(排气回流阀);26、油门踏板(操作部件);27、油门传感器(操作量检测部件);31、步进电动机;32、阀芯;33、阀座;34、输出轴;41、ECU(控制部件、实际开度检测部件);51、进气压力传感器(负荷检测部件);52、转速传感器(转速检测部件、负荷检测部件);NE、发动机转速;KL、发动机负荷;ACC、油门开度;TTegr、实际开度;Tegr、第1目标开度;Tegracc、第2目标开度;△TAacc、油门关闭速度;△B、预定值;△Bl、预定值;Cl、预定值;Dl、预定值。

Claims (5)

1.一种发动机的排气回流装置,其包括:排气回流通路,其用于使从发动机的燃烧室排出到排气通路的排气的一部分向进气通路流动而向上述燃烧室回流;排气回流阀,为了调节上述排气回流通路中的排气流量,该排气回流阀设置在上述排气回流通路上;该发动机的排气回流装置的特征在于,
该发动机的排气回流装置包括:
转速检测部件,其用于检测上述发动机的转速;
操作部件,其用于操作上述发动机的动作;
操作量检测部件,其用于检测上述操作部件的操作量;
实际开度检测部件,其用于检测上述排气回流阀的实际开度;以及
控制部件,其用于根据上述发动机的运转状态控制上述排气回流阀,
上述控制部件基于上述检测出的发动机的转速、上述检测出的操作部件的操作量和上述检测出的排气回流阀的实际开度,优先于上述发动机的开始减速地将上述排气回流阀自打开状态关闭,
上述控制部件包括预先决定了上述发动机的转速及上述操作部件的操作量与上述排气回流阀的目标开度之间的关系的目标开度映射,在上述发动机减速时,根据上述目标开度映射求出上述排气回流阀的与上述检测出的发动机的转速及上述检测出的操作部件的操作量相应的目标开度,在上述检测出的排气回流阀的实际开度与上述求出的排气回流阀的目标开度之差大于预定值时,开始关闭上述排气回流阀。
2.一种发动机的排气回流装置,其包括:排气回流通路,其用于使从发动机的燃烧室排出到排气通路的排气的一部分向进气通路流动而向上述燃烧室回流;排气回流阀,为了调节上述排气回流通路中的排气流量,该排气回流阀设置在上述排气回流通路上;该发动机的排气回流装置的特征在于,
该发动机的排气回流装置包括:
转速检测部件,其用于检测上述发动机的转速;
负荷检测部件,其用于检测上述发动机的负荷;
操作部件,其用于操作上述发动机的动作;
操作量检测部件,其用于检测上述操作部件的操作量;以及
控制部件,其用于根据上述发动机的运转状态控制上述排气回流阀,
上述控制部件基于上述检测出的发动机的转速、上述检测出的发动机的负荷和上述检测出的操作部件的操作量,优先于上述发动机的开始减速地将上述排气回流阀自打开状态关闭。
3.根据权利要求2所述的发动机的排气回流装置,其特征在于,
上述控制部件包括:
第1目标开度映射,其预先决定了上述发动机的转速及上述发动机的负荷与上述排气回流阀的第1目标开度之间的关系;
第2目标开度映射,其预先决定了上述发动机的转速及上述操作部件的操作量与上述排气回流阀的第2目标开度之间的关系,
在上述发动机减速时,上述控制部件根据上述第1目标开度映射求出与上述检测出的发动机的转速及上述检测出的发动机的负荷相应的第1目标开度,并且根据上述第2目标开度映射求出与上述检测出的发动机的转速及上述检测出的操作部件的操作量相应的第2目标开度,在上述求出的第1目标开度与上述求出的第2目标开度之差大于预定值时,上述控制部件开始关闭上述排气回流阀。
4.一种发动机的排气回流装置,其包括:排气回流通路,其用于使从发动机的燃烧室排出到排气通路的排气的一部分向进气通路流动而向上述燃烧室回流;排气回流阀,为了调节上述排气回流通路中的排气流量,该排气回流阀设置在上述排气回流通路上;该发动机的排气回流装置的特征在于,
该发动机的排气回流装置包括:
操作部件,其用于操作上述发动机的动作;
操作量检测部件,其用于检测上述操作部件的操作量;以及
控制部件,其用于基于上述发动机的运转状态控制上述排气回流阀,
上述控制部件计算上述检测出的操作部件的操作量的减小速度,基于上述计算出的减小速度和上述检测出的操作部件的操作量,优先于上述发动机的开始减速地将上述排气回流阀自打开状态关闭。
5.根据权利要求4所述的发动机的排气回流装置,其特征在于,
在上述发动机减速时,在上述检测出的操作部件的操作量是小于预定值的小操作量、且上述计算出的操作量的减小速度是大于预定值的急减小时,上述控制部件开始关闭上述排气回流阀。
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