CN103827474B - 内燃机的进气控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种内燃机的进气控制装置，即使在使理论空燃比的混合气燃烧的情况下，也能够在维持驾驶性能的同时确保EGR阀的前后压差，从而能够高精度地控制EGR量。根据本发明的内燃机的进气控制装置，基于根据内燃机（3）的运转状态计算出的要求扭矩TRQ，来设定目标新空气量GAIRCMD（步骤2），将使废气稳定地回流所需要的EGR阀（13a）的前后压差（大气压PA-进气压PB）设定为目标压差DPCMD（步骤4），当判定为不是可确保目标压差DPCMD的前后压差的状态时（步骤8：否），为了确保目标压差DPCMD，将EGR阀（13a）的开度LEGR向减小侧控制，并限制EGR量GEGR，并且基于目标新空气量GAIRCMD控制节气门（10a）的开度θTH（步骤9、图8、图10）。

Description

内燃机的进气控制装置

技术领域

本发明涉及对从排气通道经EGR通道回流至进气通道的EGR量、和被吸入到燃烧室的新空气量进行控制的内燃机的进气控制装置。

背景技术

作为现有的内燃机的进气控制装置，已知例如专利文献1所记载的装置。该内燃机为例如柴油发动机，其具备：进气节流阀，其被设置于进气通道；EGR通道，其与排气通道和进气通道的比进气节流阀靠下游侧的位置连接，用于使被排出至排气通道的废气的一部分回流至进气通道；EGR阀，其被设置在EGR通道的通往进气通道的出口附近，用于调节EGR量。

另外，在该进气控制装置中，计算EGR阀的前后压差，并且，当计算出的前后压差在规定的值以下时，通过使进气节流阀进行节流来增大前后压差。由此，通过确保EGR阀的前后压差，使与EGR阀的开度相对应的EGR量的变化程度平缓，从而得以高精度地进行EGR阀对EGR量的控制。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3888024号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，对于现有的进气控制装置，在柴油发动机中，为了当EGR阀的前后压差在规定的值以下时高精度地进行EGR阀对EGR量的控制，通过使进气节流阀进行节流来确保EGR阀的前后压差。可是，在将这样的方法用于使理论空燃比的混合气燃烧的汽油发动机的情况下，由于进气节流阀的节流而使得新空气量減少，与此相伴，内燃机的扭矩降低，因此无法应对驾驶员对扭矩的要求，导致驾驶性能下降。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于提供一种内燃机的进气控制装置，即使在使理论空燃比的混合气燃烧的情况下，该进气控制装置也能够在维持驾驶性能的同时确保EGR阀的前后压差，由此能够高精度地控制EGR量。

用于解决问题的手段

为了实现该目的，权利要求1的内燃机的进气控制装置的特征在于，具有：

节气门10a，其被设置于内燃机3的进气通道6，用于调节被吸入到燃烧室3d的新空气量；

EGR通道12，其用于使从燃烧室3d排出至排气通道7的废气的一部分回流至进气通道6的比节气门10a靠下游侧的位置；

EGR阀13a，其被设置于EGR通道12的中途，用于调节经EGR通道12回流的废气的量即EGR量GEGR；

运转状态检测单元（曲轴转角传感器20，油门开度传感器21），其检测内燃机3的运转状态（发动机转速NE、油门开度AP）；

要求扭矩计算单元（ECU2，图3的步骤1），其根据检测出的内燃机3的运转状态计算驾驶员所要求的要求扭矩TRQ；

目标新空气量设定单元（ECU2，图3的步骤2），其基于计算出的要求扭矩TRQ来设定目标新空气量GAIRCMD；

必要压差设定单元（ECU2，图3的步骤4），其将使废气稳定地回流所需要的、EGR阀13a的上游侧与下游侧的压力之差即前后压差（大气压PA-进气压PB）设定为必要压差DPCMD；

压差状态判定单元（ECU2，图3的步骤5～8），其判定是否是能够确保设定的必要压差DPCMD的前后压差的状态；和

控制单元（ECU2，图3的步骤8、9、图8、图10），在判定为不是能够确保必要压差DPCMD的前后压差的状态时，为了确保必要压差DPCMD，控制单元将EGR阀13a的开度（EGR阀开度LEGR）向减小侧进行控制，限制EGR量GEGR，并且，控制节气门10a的开度（节气门开度θTH）以将目标新空气量GAIRCMD的新空气吸入燃烧室3d。

根据该内燃机的进气控制装置，通过被设置于进气通道的节气门来调节被吸入到燃烧室的新空气量。另外，使从燃烧室排出至排气通道的废气的一部分经EGR通道回流至进气通道的比节气门靠下游侧的位置，并且,利用在EGR通道的中途设置的EGR阀调节EGR量。进而，根据检测出的内燃机的运转状态计算出驾驶员所要求的要求扭矩,并且基于计算出的要求扭矩计算出目标新空气量。

根据本发明，将使废气稳定地回流所需要的EGR阀的前后压差（上游侧与下游侧的压力之差）设定为必要压差,并且,判定是否是可确保设定的必要压差的EGR阀的前后压差的状态。并且,当判断为不是可确保必要压差的前后压差的状态时，为了确保必要压差,将EGR阀的开度向减小侧进行控制,限制EGR量。由此，通过增大前后压差来确保必要压差，能够使废气稳定地回流，由此能够高精度地控制EGR量。

另一方面，即使在上述的情况下，对于新空气量，通过控制节气门的开度，以使基于要求扭矩设定的目标新空气量的新空气被吸入到燃烧室，由此维持为目标新空气量。因此，与现有的控制装置不同，即使在使理论空燃比的混合气燃烧的情况下，也不会导致内燃机的扭矩下降，且可以满足驾驶员的扭矩要求，由此能够维持驾驶性能。

权利要求2的发明的特征在于，在权利要求1所述的内燃机的进气控制装置中，EGR阀13a的前后压差是大气压PA与进气通道6内的在节气门10a的下游侧的压力（进气压PB）之差。

EGR阀的上游侧经EGR通道的上游部和排气通道与大气连通，EGR阀的下游侧经EGR通道的下游部与进气通道的比节气门靠下游侧的位置连通。因此，这些连通部分的压力即大气压与进气压之差可以良好地表示EGR阀的前后压差。因此，使用大气压与进气压之差作为EGR阀的前后压差，由此能够有效地获得前述的权利要求1的作用。

另外，由于大气压是为控制内燃机而通常被使用的参数，因此，能够直接利用通常为了对所述大气压进行检测而被设置的现有的检测单元的检测结果。进而，通过前述的控制确保了必要压差，其结果是，大气压与进气压之差被控制成为其目标值，因此能够高精度地进行利用两个压力之差实现的控制、例如蒸发燃料的清除控制。

权利要求3的发明的特征在于，在权利要求1所述的内燃机的进气控制装置中，内燃机的进气控制装置还具有：大气压检测单元（大气压传感器22），其检测大气压PA；目标EGR量设定单元（ECU2，图3的步骤3），其基于内燃机3的运转状态设定目标EGR量GEGRCMD；极限进气压设定单元（ECU2，图3的步骤5），其通过从检测出的大气压PA减去必要压差DPCMD，由此设定用于确保必要压差的极限进气压PBCMD；极限进气量计算单元（ECU2，图3的步骤6），其基于设定的极限进气压PBCMD来计算能够吸入到燃烧室3d的极限进气量GCYLLMT；和极限EGR量计算单元（ECU2，图3的步骤7），其通过从计算出的极限进气量GCYLLMT减去目标新空气量GAIRCMD来计算出极限EGR量GEGRLMT，压差状态判定单元通过比较设定的目标EGR量GEGRCMD和计算出的极限EGR量GEGRLMT来判定是否是能够确保必要压差DPCMD的前后压差的状态（图3的步骤8），当判定为目标EGR量GEGRCMD大于极限EGR量GEGRLMT时，控制单元将目标EGR量GEGRCMD限制为极限EGR量GEGRLMT，并且基于限制的目标EGR量来控制EGR阀13a的开度（图3的步骤8、9、图10）。

根据该结构，基于内燃机的运转状态来设定目标EGR量。另外，通过从检测出的大气压减去必要压差来设定用于确保必要压差的极限进气压，并且基于设定的极限进气压计算出能够吸入到燃烧室的极限进气量。由此，可以适当地计算出为了确保设定的必要压差所需要的进气量的上限值即极限进气量。另外，通过从该极限进气量减去目标新空气量来计算EGR量的上限值即极限EGR量，并且，通过将该极限EGR量与目标EGR量进行比较，由此来判断是否是可确保必要压差的前后压差的状态。

并且，当目标EGR量大于极限EGR量时，判定为能够确保必要压差，与该判定相对应，将目标EGR量限制为极限EGR量，并且基于限制的目标EGR量控制EGR阀的开度。当目标新空气量和目标EGR量的和超过可确保必要压差的极限进气量时，通过以上的控制维持目标新空气量，由此确保新空气量，另一方面，限制目标EGR量，以使其和目标新空气量的和与极限进气量一致。因此，能够得到下述这样的权利要求1的作用：通过确保必要压差，能够高精度地进行EGR控制，并且，通过确保新空气量，能够维持驾驶性能。

权利要求4的发明的特征在于，在权利要求3所述的内燃机的进气控制装置中，还具有：进气压检测单元（进气压传感器24），其检测进气通道6内的在节气门10a的下游侧的压力作为进气压PB；和修正单元（ECU2，图13的步骤42、45、48，图12的步骤33），当大气压PA与检测出的进气压PB之差（实际压差DP）小于必要压差DPCMD时，所述修正单元将目标EGR量GERCMD向減小侧修正。

如前述的权利要求3，存在这样的情况：即使为了确保必要压差而根据规定的条件以前馈的方式限制目标EGR量，但由于硬件结构的偏差或历时变化等引起的进气特性的偏移，也无法确保必要压差。根据该结构，求取检测出的大气压与进气压之差作为EGR阀的实际的前后压差，当该前后压差小于必要压差时，以前馈的方式将目标EGR量向减少侧修正，因此，即使在发生了进气特性的偏移的情况下，也能够确保必要压差。

权利要求5的发明的特征在于，在权利要求1至4中的任意一项所述的内燃机的进气控制装置中，还具有检测大气压PA的大气压检测单元（大气压传感器22），检测出的大气压PA越低，必要压差设定单元将必要压差DPCMD设定为越大的值（图3的步骤4，图4）。

在EGR阀的前后压差为相同的条件的情况下，EGR阀的上游侧的压力即大气压越低，与下游侧的压力的变化相对应的EGR量的变化程度变得越大，因此，废气的回流容易变得不稳定。根据该结构，检测出的大气压越低，将必要压差设置为越大的值，因此，能够确保更大的前后压差，从而使废气的回流稳定，因此，即使在大气压较低的情况下，也能够高精度地进行EGR量的控制。

附图说明

图1是概要地示出应用了本发明的内燃机的图。

图2是示出进气控制装置的框图。

图3是示出目标新空气量和目标EGR量的设定处理的流程图。

图4是用于计算必要压差的映射图。

图5是用于计算极限进气量的映射图。

图6的（a）是对于平地条件的情况示出图3的设定处理的动作例的图，图6的（b）是对于高原条件的情况示出图3的设定处理的动作例的图。

图7是示出压力函数的图。

图8是示出节气门的控制处理的流程图。

图9是用于计算节气门的目标开度的映射图。

图10是示出EGR阀的控制处理的流程图。

图11是用于计算EGR阀的目标开度的映射图。

图12是示出目标新空气量和目标EGR量的计算处理的主流程的流程图。

图13是示出目标EGR量的反馈修正项的计算处理的流程图。

图14是将实施方式的动作例与比较例一起示意性地示出的时序图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施方式详细地进行说明。图1示出应用了本发明的内燃机（以下称作“发动机”）3。该发动机3是搭载于车辆（未图示）的汽油发动机，其具有例如4个气缸3a（仅图示了1个）。在各气缸3a的活塞3b和气缸盖3c之间形成有燃烧室3d。

进气通道6经具有进气收集部6a的进气歧管6b与各气缸3a连接，并且，排气通道7经排气歧管（未图示）与各气缸3a连接。对于每个气缸3a，在进气歧管6b设置有燃料喷射阀4（参照图2），在气缸盖3c上设置有火花塞5（参照图2）。基于燃料喷射阀4的燃料的喷射量/喷射正时和火花塞5的点火正时受来自后述的ECU2的控制信号控制。

在进气通道6的比进气收集部6a靠上游侧的位置设有节气门机构10。该节气门机构10具有：配置在进气通道6内的蝶形节气门10a；和驱动节气门10a的TH致动器10b。通过利用ECU2控制供给至TH致动器10b的电流的占空比，来控制节气门10a的开度（以下称作“节气门开度”）θTH，由此调节被吸入到燃烧室3d的新空气量GAIR。

在排气通道7中设置有用于净化从燃烧室3d排出的废气的、由三元催化剂（未图示）等构成的废气浄化装置8。

另外，在发动机3中设置有EGR装置11，该EGR装置11用于使排出至排气通道7的废气的一部分作为EGR气回流至进气通道6。EGR装置11由EGR通道12、在EGR通道12的中途设置的EGR阀机构13和EGR冷却器14等构成。EGR通道12与排气通道7的比废气浄化装置8靠下游侧的位置连接，并且与进气通道6的比节气门10a靠下游侧的进气收集部6a连接。

EGR阀机构13具有：配置在EGR通道12内的提升阀式的EGR阀13a；和用于驱动EGR阀13a的EGR致动器13b。通过利用ECU2控制供给至EGR致动器13b的电流的占空比，来控制EGR阀13a的升程量（以下称作“EGR阀开度”）LEGR，由此调节回流至进气通道6的EGR量GEGR。EGR冷却器14配置在EGR阀13a的上游侧，其利用发动机3的冷却水来冷却高温的EGR气。

进而，在发动机3中设置有蒸发燃料处理装置15。该蒸发燃料处理装置15用于将在燃料箱16内产生的蒸发燃料经进气通道6供给至气缸3a。蒸发燃料处理装置15具有吸附罐（未图示）和清除阀15a（参照图2）。

吸附罐与燃料箱16和进气收集部6a连接，蒸发燃料在被吸附罐临时吸附后，被利用进气收集部6a内的负压送入到进气通道6（被清除）。清除控制阀15a的开度受ECU2控制，由此，被清除至进气通道6的蒸发燃料的清除流量受到控制。

在发动机3的曲轴（未图示）设有曲轴转角传感器20。曲轴转角传感器20随着曲轴的旋转每隔规定的曲轴转角（例如30°）向ECU2输出作为脉冲信号的CRK信号。ECU2基于该CRK信号计算出发动机3的转速（以下称作“发动机转速”）。另外，从油门开度传感器21向ECU2输入表示车辆的油门踏板（未图示）的操作量（以下称作“油门开度”）AP的检测信号。

另外，在进气通道6的比节气门10a靠上游侧的位置设置有大气压传感器22和进气温度传感器23。大气压传感器22检测大气压PA，进气温度传感器23检测在进气通道6中流动的新空气的温度（以下称作“进气温”）TA，它们的检测信号被输出至ECU2。

进而，在进气收集部6a设有进气压传感器24。进气压传感器24检测节气门10a的下游侧的进气的压力（以下称作“进气压”）PB作为绝对压力，并将该检测信号输出至ECU2。

进而，在EGR通道12上，在EGR阀13a的紧靠EGR阀13a的上游侧设有EGR温度传感器25。EGR温度传感器25检测通过EGR阀13a的EGR气的温度（以下称作“EGR温度”）TEGR，并将该检测信号输出至ECU2。

ECU2由微型电脑构成，所述微型电脑由CPU、RAM、ROM和I/O接口（均未图示）等构成。ECU2根据前述的各种传感器20～25的检测信号等判别发动机3的运转状态，并根据判別出的运转状态执行包括下述控制的进气控制处理等：相对于动机3的燃料喷射控制；和分别经节气门10a及EGR阀13a实现的新空气量控制及EGR量控制。

在本实施方式中，ECU2相当于要求扭矩计算单元、目标新空气量设定单元、必要压差设定单元、压差状态判定单元、控制单元、目标EGR量设定单元、极限进气压设定单元，极限进气量计算单元、极限EGR量计算单元和修正单元。

图12示出了通过ECU2执行的进气控制处理中的、目标新空气量GAIRCMD和目标EGR量GEGRCMD的计算处理的主流程。本处理每隔规定的时间重复执行。

在本处理中，首先，在步骤31（图示为“S31”。以下相同）中设定目标新空气量GAIRCMD和目标EGR量GEGRCMD。接下来，计算目标EGR量GEGRCMD的反馈修正项GEGRF/B（步骤32）。接下来，将计算出的反馈修正项GEGRF/B加上在步骤31中设定的目标EGR量GEGRCMD，由此计算出最终的目标EGR量GEGRCMD（步骤33），结束本处理。

图3示出了在上述步骤31中执行的目标新空气量GAIRCMD和目标EGR量GEGRCMD的设定处理的子程序。在本处理中，首先，在步骤1中，根据检测出的油门开度AP和发动机转速NE检索规定的映射图（未图示），由此计算出驾驶员要求的要求扭矩TRQ。

接下来，根据计算出的要求扭矩TRQ和发动机转速NE检索目标新空气量用的规定的映射图（未图示），由此计算出目标新空气量GAIRCMD（步骤2）。另外，根据要求扭矩TRQ和发动机转速NE检索目标EGR量用的规定的映射图（未图示），由此计算出目标EGR量GEGRCMD（步骤3）。

接下来，根据检测出的大气压PA检索图4所示的映射图，由此计算出作为EGR阀13a的前后压差（上游侧与下游侧的压力的差）而必要的必要压差DPCMD（步骤4）。在该映射图中，在大气压PA为与平地相应的规定的压力PAN（例如760mmHｇ）时，必要压差DPCMD被设定为规定的值DPN（例如50mmHｇ），并且，大气压PA越低、即海拔越高，则必要压差DPCMD被设定为越大的值。这是因为，EGR阀13a的上游侧的压力即大气压PA越低，与下游侧压力的变化相对应的EGR量的变化程度变得越大，因此，为了使EGR气的回流稳定并高精度地控制EGR量，需要更大的前后压差。

接下来，从大气压PA减去计算出的必要压差DPCMD，由此计算出用于确保必要压差DPCMD的进气压PB的极限值、即极限进气压PBCMD（步骤5）。

接下来，根据计算出的极限进气压PBCMD和发动机转速NE检索图5所示的映射图，由此计算出极限进气量GCYLLMT（步骤6）。该映射图是通过实验等求得能够相对于进气压PB而被吸入到燃烧室3d的进气量GCYL、并将其映射为极限进气压PBCMD-极限进气量GCYLLMT的关系的映射图。

另外，虽然未图示，但该映射图由对互不相同的发动机转速NE1～NEm制成的m个映射图构成，使用这些映射图中的与实际的发动机转速NE对应的映射图。另外，在发动机转速NE与NE1～NEm值中的任一个都不一致的情况下，通过插补计算求得极限进气量GCYLLMT。

接下来，从该极限进气量GCYLLMT减去在所述步骤2中计算出的目标新空气量GAIRCMD，由此计算出极限EGR量GEGRLMT（步骤7）。接下来，判断在所述步骤3中计算出的目标EGR量GEGRCMD是否大于极限EGR量GEGRLMT（步骤8）。在该回答为否即目标EGR量GEGRCMD在极限EGR量GEGRLMT以下时，保持该状态结束本处理。另一方面，在步骤8的回答为是即目标EGR量GEGRCMD超过极限EGR量GEGRLMT时，通过将目标EGR量GEGRCMD设定为极限EGR量GEGRLMT（步骤9）进行限制，并结束本处理。

图6的（a）对于平地条件的情况示出了通过此前说明的图3的处理所得到的动作例，图6的（b）对于高原条件的情况示出了通过此前说明的图3的处理所得到的动作例。如（a）所示，在平地的情况下，通过从检测出的与平地相应的大气压PAN减去在步骤4中计算出的必要压差DPCMDN，由此设定极限进气压PBCMDN（步骤5），并根据该极限进气压PBCMDN计算出极限进气量GCYLLMTN（步骤6）。另外，通过从该极限进气量GCYLLMTN减去目标新空气量GAIRCMD，由此计算出极限EGR量GEGRLMTN（步骤7），并将极限EGR量GEGRLMTN与目标EGR量GEGRCMD进行比较（步骤8）。在该例的情况下，由于目标EGR量GEGRCMD与极限EGR量GEGRLMTN相等（步骤8：否），因此不受极限EGR量GEGRLMTN的限制，并且被维持为在步骤3中设定的值。

另一方面，在该图的（b）所示的高原的情况下，从比与平地相应的大气压PAN低的与高原相应的大气压PAH减去在步骤4中计算出的更大的必要压差DPCMDH，由此计算出极限进气压PBCMDH，其结果是，该极限进气压PBCMDH变得比平地的情况下的极限进气压PBCMDN小。与此相伴，与平地的情况相比较，根据极限进气压PBCMDH计算出的极限进气量GCYLLMTH变得更小，通过从其值减去目标新空气量GAIRCMD而计算出的极限EGR量GEGRLMTH也变得更小。其结果是，在该例中，由于目标EGR量GEGRCMD超过了极限EGR量GEGRLMTH（步骤8：是），因此目标EGR量GEGRCMD被设定/限制为极限EGR量GEGRLMTN（步骤9）。

图13示出了在图12的步骤32中执行的目标EGR量GEGRCMD的反馈修正项GEGRF/B的计算处理的子程序。在本处理中，首先，在步骤41中，计算检测出的大气压PA与进气压PB之差作实际压差DP。接下来，判断计算出的实际压差DP是否小于必要压差DPCMD（步骤42）。

当该步骤42的回答为是、即实际压差DP小于必要压差DPCMD而无法确保必要的EGR阀13a的前后压差时，计算两者之差（DP-DPCMD）作为压差偏差DDP（步骤43）。另一方面，在所述步骤42的回答为否、即DP≧DPCMD成立而确保了必要的前后压差时，将压差偏差DDP设定为值0（步骤44）。如以上那样，实质上仅在实际压差DP小于必要压差DPCMD时，计算压差偏差DDP作为两者之差（负值）。

接下来，在步骤45中，利用在上述步骤43或44中计算出的压差偏差DDP，根据SDDP＝DDP＋λ·SDDPZ计算偏差累计值SDDP。在此，右边的SDDPZ是偏差累计值SDDP的前一次值，λ是满足0＜λ＜1的规定的忘却系数。

接下来，判断在图3的处理中设定的目标EGR量GEGRCMD是否为值0（步骤46）。当该回答为是时、即未执行EGR时，将反馈修正项GEGRF/B设定为值0（步骤47），结束本处理。另一方面，当上述步骤46的回答为否时，将规定的积分增益KI乘以在上述步骤45中计算出的偏差累计值SDDP，由此计算出反馈修正项GEGRF/B（步骤48），并结束本处理。

根据以上的计算方法可知，在执行EGR时且实际压差DP小于必要压差DPCMD时根据两者之差的累计值即偏差累计值SDDP将反馈修正项GEGRF/B计算为负值。如前所述，将计算出的反馈修正项GEGRF/B在图12的步骤33中加上目标EGR量GEGRCMD，由此，以反馈的方式将最终的目标EGR量GEGRCMD向減少侧进行修正。

另外，由于在计算偏差累计值SDDP时使用了忘却系数λ，因此，随着推进该计算，偏差累计值SDDP饱和，由此能够防止反馈修正项GEGRF/B过大化，从而能够避免过度的修正，并且，能够在前后压差的不足状态消除后迅速地结束反馈修正。

以下，将使用了上述的反馈修正项GEGRF/B来进行的、目标EGR量GEGRCMD向减少侧的修正称作“反馈修正”，将前述的图3的处理中的、极限EGR量GEGRLMT对目标EGR量GEGRCMD的限制称作“前馈修正”。

图14是这样的图：与比较例一起示意性地示出与发动机3的运转区域的推移相对应的目标EGR量GEGRCMD和进气压PB等的变化，来作为通过此前说明的图12的处理所得到的动作例。

如该图的右上的部分所示，发动机3的运转区域A是这样的区域：由于要求扭矩TRQ较小，因此进气压PB较低，EGR阀13a的前后压差原本较大，因此目标EGR量GEGRCMD不受极限EGR量GEGRLMT限制。运转区域B是这样的区域：要求扭矩TRQ为中等程度，为了确保前后压差，目标EGR量GEGRCMD受到极限EGR量GEGRLMT的限制。另外，运转区域C是这样的区域：由于要求扭矩TRQ较大，为高负载，因此目标EGR量GEGRCMD原本被设定为值0，不需要对其进行限制。

另外，该图的虚线是不存在由硬件结构的偏差等所引起的进气特性的偏移的情况下的动作例，实线表示存在进气特性的偏移的情况下的动作例，单点划线是存在进气特性的偏移、并且仅采用了目标EGR量GEGRCMD的前馈修正而省略了反馈修正的比较例。

在该例中，发动机3的运转区域以A→B→C→B→A的顺序推移。在其中的运转区域A和C中，由于上述的理由，目标EGR量GEGRCMD不受限制，在图3的步骤3中根据要求扭矩TRQ等设定的值被保持原状态用作目标EGR量GEGRCMD。与此相对应，进气压PB随着曲线所示的响应延迟被控制为与要求扭矩TRQ相对应的目标值。

另外，当发动机3从运转区域C或A转移至运转区域B时，与在步骤3中设定的目标EGR量GEGRCMD（该图的破线）超过极限EGR量GEGRLMT相对应（图3的步骤8：是），执行前馈修正，由此将目标EGR量GEGRCMD限制为极限EGR量GEGRLMT（虚线）。其结果是，在不存在进气特性的偏移的情况下，如虚线所示，进气压PB随着响应延迟被控制成与此时的目标值、即大气压PA与必要压差DPCMD之差（＝PA-DPCMD）一致，由此确保了必要压差DPCMD。

另一方面，在存在进气特性的偏移的情况下，在运转区域B中，即使如上述那样执行了前馈修正，但是如单点划线所示，存在这样的情况：由于进气压PB超过了目标值，发生过冲，因此无法确保必要压差DPCMD。在这样的情况下，根据本实施方式，与实际压差DP低于必要压差DPCMD相对应（图13的步骤42：是），执行反馈修正，并以与反馈修正项GEGRF/B对应的量将目标EGR量GEGRCMD向减少侧修正（实线）。其结果是，如实线所示，进气压PB随着响应延迟被控制成收敛于目标值，由此能够确保必要压差DPCMD。

如后所述，在本实施方式中，基于如前述这样计算出的极限进气压PBCMD、目标新空气量GAIRCMD和目标EGR量GEGRCMD来计算节气门10a的目标开度θTHCMD和EGR阀13a的目标开度LEGRCMD。以下，首先对在这些计算中使用的喷嘴算式进行说明。

该喷嘴算式是将通过喷嘴的流体看做压缩性流体、并将喷嘴的上下游的压力和通过喷嘴的流体的流量之间的关系模型化所得到的算式，其一般的算式由下述算式（1）表示。

$G=K\·P1\sqrt{\frac{1}{P\·T}}\·\mathrm{\Ψ}\·\·\·\·\·\left(1\right)$

在此，左边的G是流体的流量。右边的K是根据喷嘴的结构和开度确定的开度函数，P1是喷嘴的上游侧压力，R是流体的气体常数，T是流体的温度。另外，Ψ是根据下述算式（2）定义的压力函数。

在此，P2是喷嘴的下游侧压力，κ是流体的热容比。根据算式（2）和对其进行图示的图7可知，压力函数Ψ与喷嘴的结构或开度无关，仅由该下游侧压力P2与上游侧压力P1之间的压力比P2/P1唯一地确定，并且，当压力比P2/P1在与音速相应的规定的值以下时，压力函数Ψ取固定的最大值Ψmax。

另外，如果对于开度函数K示出算式（1），则得到下述算式（3）。

$K=\frac{G\sqrt{R\·T}}{P1\·\mathrm{\Ψ}}\·\·\·\·\·\left(3\right)$

在将以上的喷嘴算式应用于节气门10a的情况下，将算式（1）～（3）中的流体流量G置换为目标新空气量GAIRCMD，将开度函数K置换为节气门10a的开度函数KTH，将上游侧压力P1置换为大气压PA，将下游侧压力P2置换为极限进气压PBCMD，将流体温度T置换为进气温TA，将压力函数Ψ置换为节气门10a用的压力函数ΨTH。由此，算式（1）～（3）被分别置换为下面的算式（4）～（6）。

$\mathrm{GAIRCMD}=\mathrm{KTH}\·\mathrm{PA}\·\sqrt{\frac{1}{R\·\mathrm{TA}}}\·\mathrm{\ΨTH}\·\·\·\·\·\left(4\right)$

$\mathrm{KTH}=\frac{\mathrm{GAIRCMD}\·\sqrt{R\·\mathrm{TA}}}{\mathrm{PA}\·\mathrm{\ΨTH}}\·\·\·\·\·\left(6\right)$

另外，在将喷嘴算式应用于EGR阀13a的情况下，将算式（1）～（3）中的流体流量G置换为目标EGR量GEGRCMD，将开度函数K置换为EGR阀13a的开度函数KEGR，将上游侧压力P1和下游侧压力P2与节气门10a的情况相同地分别置换为大气压PA和极限进气压PBCMD，将流体温度T置换为EGR温度TEGR，将压力函数Ψ置换为EGR阀13a用的压力函数ΨEGR。由此，算式（1）和（3）被分别置换为下面的算式（7）和（8）。

$\mathrm{GEGRCMD}=\mathrm{KEGR}\·\mathrm{PA}\·\sqrt{\frac{1}{R\·\mathrm{TEGR}}}\·\mathrm{\ΨEGR}\·\·\·\·\·\left(7\right)$

$\mathrm{KEGR}=\frac{\mathrm{GEGRCMD}\·\sqrt{R\·\mathrm{TEGR}}}{\mathrm{PA}\·\mathrm{\ΨEGR}}\·\·\·\·\·\left(8\right)$

并且，如上所述，采用大气压PA和极限进气压PBCMD作为上下游侧压力P1、P2，这与节气门10a的情况相同，因此，EGR阀13a用的压力函数ΨEGR与节气门10a用的压力函数ΨTH相同，根据算式（5）计算出来。

接下来，参照图8，对基于目标新空气量GAIRCMD执行的节气门10a的控制处理进行说明。在本处理中，首先，在步骤11中，对应于大气压PA和极限进气压PBCMD并根据所述算式（5）计算节气门10a用的压力函数ΨTH。接下来，利用计算出的压力函数ΨTH，根据算式（6）计算节气门10a的开度函数KTH（步骤12）。

接下来，根据开度函数KTH检索图9所示的映射图，由此计算节气门10a的目标开度θTHCMD（步骤13）。该映射图是通过实验等求得开度函数KTH与节气门开度θTH之间的关系、并将其映射为开度函数KTH-目标开度θTHCMD的关系的映射图，开度函数KTH越大，目标开度θTHCMD被设定为越大的值。

接下来，根据计算出的目标开度θTHCMD检索规定的映射图（未图示），由此计算出控制输入U＿TH（步骤14）。然后，将基于该控制输入U＿TH的驱动信号输出至TH致动器10b，并驱动节气门10a（步骤15），由此将节气门开度θTH控制为目标开度θTHCMD，结束本处理。

接下来，参照图10，对基于目标EGR量GEGRCMD执行的对EGR阀13a的控制处理进行说明。在本处理中，首先，在步骤21中，根据大气压PA和极限进气压PBCMD并利用算式（5）计算出EGR阀13a用的压力函数ΨEGR。接下来，利用计算出的压力函数ΨEGR并利用算式（8）计算出EGR阀13a的开度函数KEGR（步骤22）。

接下来，根据开度函数KEGR检索图11所示的映射图，由此计算出EGR阀13a的目标开度LEGRCMD（步骤23）。该映射图是通过实验等求得开度函数KEGR与EGR阀开度LEGR之间的关系、并将其映射为开度函数KEGR-目标开度LEGRCMD的关系的映射图，开度函数KEGR越大，目标开度LEGRCMD被设定为越大的值。另外，如前所述，节气门10a为蝶形节气门，与此相对，EGR阀13a为提升阀式这样的阀的形式，由于这样的不同，图11的映射图的形状和图9的节气门10a用的映射图不同。

接下来，根据计算出的目标开度LEGRCMD检索规定的映射图（未图示），由此计算出控制输入U＿EGR（步骤24）。然后，将基于该控制输入U＿EGR的驱动信号输出至EGR致动器13b，并驱动EGR阀13a（步骤25），由此将EGR阀开度LEGR控制为目标开度LEGRCMD，结束本处理。

如以上那样，根据本实施方式，通过从检测出的大气压PA减去必要压差DPCMD，由此来设定用于确保必要压差DPCMD的极限进气压PBCMD，并且，基于该极限进气压PBCMD计算出能够吸入到燃烧室3d的极限进气量GCYLLMT。另外，通过从该极限进气量GCYLLMT减去目标新空气量GAIRCMD，由此计算出极限EGR量GEGRLMT。

并且，当目标EGR量GEGRCMD大于极限EGR量GEGRLMT时，判定为无法确保必要压差DPCMD，并将目标EGR量GEGRCMD限制为极限EGR量GEGRLMT。通过这样的控制，能够维持目标新空气量GAIRCMD，从而确保新空气量，因此，能够根据驾驶员的扭矩要求维持驾驶性能。另外，通过将目标EGR量GEGRCMD限制成其与目标新空气量GAIRCMD之和与极限进气量GCYLLMT一致，由此，能够使前后压差增大而确保必要压差DPCMD，因此能够使废气稳定地回流，从而能够高精度地控制EGR量。

进而，计算检测出的大气压PA与进气压PB之差作为实际压差DP，当该实际压差DP小于必要压差DPCMD时，将目标EGR量GEGRCMD向减少侧进行反馈修正，因此，即使在发生因硬件结构的偏差或历时变化等所导致的进气特性的偏移的情况下，也能够确保必要压差DPCMD。

另外，由于使用大气压PA与进气压PB之差作为EGR阀13a的前后压差，因此不但能够良好地反应EGR阀13a的上游侧与下游侧之间的压力差，而且能够有效地得到上述效果。另外，由于大气压PA是为了控制发动机3而通常被使用的参数，因此，能够保持原状态地利用为了对所述大气压进行检测而通常被设置的现有的大气压传感器22的检测结果。进而，确保了必要压差DPCMD的结果是，大气压PA与进气压PB之差被控制成其目标值，因此，能够高精度地进行利用两个压力之差实现的控制、例如利用进气收集部6a内的负压将蒸发燃料清除至进气通道6的清除控制。

进而，检测出的大气压PA越低，将必要压差DPCMD设置为越大的值，因此，能够确保更大的前后压差，从而使废气的回流稳定，因此，即使在大气压较低的情况下，也能够高精度地进行EGR量的控制。

并且，本发明并不限定于进行了说明的实施方式，能够以各种方式来实施。例如，在实施方式中，利用大气压PA与进气压PB之差作为EGR阀13a的前后压差，但并不限于此，只要能够良好地反映EGR阀13a的上游侧与下游侧之间的压力差即可。例如，作为EGR阀13a的前后压差，可以使用EGR通道12内的EGR阀13a的紧靠EGR阀13的上游侧与下游侧之间的压力差，或者使用排气通道7与进气通道6的比节气门10a靠下游侧的任意部位之间的压力差。在这些情况下，大气压PA越低，则将必要压差DPCMD设定为越大的值。

另外，在实施方式中，通过将极限进气量GCYLLMT与目标新空气量GAIRCMD之差即极限EGR量GEGRLMT与目标EGR量GEGRCMD进行比较，由此来判定是否是能够确保必要压差的前后压差的状态，但并不限于此，当然也可以通过将极限进气量GCYLLMT和目标新空气量GAIRCMD与目标EGR量GEGRCMD之和（＝目标总进气量）进行比较来判断。在这种情况下，通过从目标EGR量GEGRCMD减去目标总进气量与极限进气量GCYLLMT之差来计算出极限EGR量GEGRLMT。

进而，实施方式是将本发明应用于车辆用的汽油发动机的例子，但本发明并不限于此，也可以应用于汽油发动机以外的柴油发动机等各种发动机，另外，也能够应用于非车辆用的发动机，例如，铅直地配置曲轴的船外机等那样的船舶推进机用发动机。另外，能够在本发明的主旨范围内适当变更细微部分的结构。

产业上的可利用性

如以上那样，即使在使理论空燃比的混合气燃烧的情况下，本发明的内燃机的进气控制装置也能够在维持驾驶性能的同时确保EGR阀的前后压差，在高精度地控制EGR量的方面是有用的。

标号说明

2：ECU（要求扭矩计算单元、目标新空气量设定单元、

必要压差设定单元、压差状态判定单元、控制单元、

目标EGR量设定单元、极限进气压设定单元、

极限进气量计算单元、极限EGR量计算单元、修正单元）；

3：发动机（内燃机）；

3d：燃烧室；

6：进气通道；

7：排气通道；

10a：节气门；

12：EGR通道；

13a：EGR阀；

20：曲轴转角传感器（运转状态检测单元）；

21：油门开度传感器（运转状态检测单元）；

22：大气压传感器（大气压检测单元）；

24：进气压传感器（进气压检测单元）；

GAIR：新空气量；

GEGR：EGR量；

NE：发动机转速（内燃机的运转状态）；

AP：油门开度（内燃机的运转状态）；

LEGR：EGR阀开度（EGR阀的开度）；

LEGRCMD：EGR阀的目标开度；

TRQ：要求扭矩；

GAIRCMD：目标新空气量；

DPCMD：必要压差；

DP：实际压差（大气压与进气压之差）；

θTH：节气门开度（节气门的开度）；

θTHCMD：节气门的目标开度；

PA：大气压；

PB：进气压；

GEGRCMD：目标EGR量；

PBCMD：极限进气压；

GCYLLMT：极限进气量；

GEGRLMT：极限EGR量；

GEGRF/B：目标EGR量的反馈修正项

Claims (4)

1.一种内燃机的进气控制装置，其特征在于，

所述内燃机的进气控制装置具有：

节气门，其被设置于内燃机的进气通道，用于调节被吸入到燃烧室的新空气量；

EGR通道，其用于使从所述燃烧室排出至排气通道的废气的一部分回流至所述进气通道的比所述节气门靠下游侧的位置；

EGR阀，其被设置于该EGR通道的中途，用于调节经该EGR通道回流的废气的量即EGR量；

运转状态检测单元，其检测所述内燃机的运转状态；

要求扭矩计算单元，其根据该检测出的内燃机的运转状态计算驾驶员所要求的要求扭矩；

目标新空气量设定单元，其基于该计算出的要求扭矩来设定目标新空气量；

必要压差设定单元，其将使废气稳定地回流所需要的、所述EGR阀的上游侧与下游侧之间的压力之差即前后压差设定为必要压差；

压差状态判定单元，其判定是否是能够确保该设定的必要压差的所述前后压差的状态；和

控制单元，在判定为不是能够确保所述必要压差的所述前后压差的状态时，为了确保所述必要压差，所述控制单元将所述EGR阀的开度向减小侧进行控制，限制所述EGR量，并且，控制所述节气门的开度，以将所述目标新空气量的新空气吸入到所述燃烧室，

所述内燃机的进气控制装置还具有：

大气压检测单元，其检测大气压；

目标EGR量设定单元，其基于所述内燃机的运转状态设定目标EGR量；

极限进气压设定单元，其通过从所检测出的所述大气压减去所述必要压差，来设定用于确保该必要压差的极限进气压；

极限进气量计算单元，其基于该设定的极限进气压来计算能够吸入到所述燃烧室的极限进气量；和

极限EGR量计算单元，其通过从该计算出的极限进气量减去所述目标新空气量来计算极限EGR量，

所述压差状态判定单元通过比较所设定的所述目标EGR量和所计算出的所述极限EGR量来判定是否是能够确保所述必要压差的所述前后压差的状态，

在所述目标EGR量大于所述极限EGR量时，所述控制单元将所述目标EGR量限制为所述极限EGR量，并且基于该被限制的目标EGR量来控制所述EGR阀的开度。

2.根据权利要求1所述的内燃机的进气控制装置，其特征在于，

所述EGR阀的所述前后压差是大气压与所述进气通道内的在所述节气门的下游侧的压力之差。

3.根据权利要求1所述的内燃机的进气控制装置，其特征在于，

所述内燃机的进气控制装置还具有：

进气压检测单元，其检测所述进气通道内的在所述节气门的下游侧的压力作为进气压；和

修正单元，在所述大气压与所检测出的所述进气压之差小于所述必要压差时，所述修正单元将所述目标EGR量向減少侧修正。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的内燃机的进气控制装置，其特征在于，

所检测出的所述大气压越低，所述必要压差设定单元将所述必要压差设定为越大的值。