CN104487690B - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机，基于由空气流量计(6)检测到的吸入进气量算出EGR控制阀(21)的前后压差的上限侧阈值和下限侧阈值，并且由上游侧压力传感器(29)及下游侧压力传感器(30)的检测值算出EGR控制阀(21)的实际前后压差。而且，将上限侧阈值及下限侧阈值和实际前后压差进行比较，在实际前后压差超过上限侧阈值的情况、及实际前后压差低于下限侧阈值的情况下，判定为进排气系统的压力损失发生了变化。而且，在判定为进排气系统的压力损失发生了变化的情况下，禁止EGR，除非这样才可实施EGR。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及使废气的一部分在增压器的上游侧进行回流的内燃机。
背景技术
目前，已知有如下的技术，即，具有与排气通路和进气通路连接的EGR通路、和安装在EGR通路中的EGR控制阀，通过根据运转状态实施将废气的一部分导入进气系统的EGR，从而实现内燃机的排气性能提高及燃耗改善。
若连接EGR通路的位置的进气通路内的进气压力和连接EGR通路的位置的排气通路内的排气压力的压差(压力差)是一定的，则被导入进气通路的EGR量由安装在EGR通路中的EGR控制阀的开度来决定。在实施这种EGR的内燃机中，若长期使用，则因进排气系统的压力损失的变化，由EGR控制阀的开度决定的EGR率自预想的值变化，实际回流的EGR量有可能偏离目标值。
因此，例如在专利文献1中公开有如下的技术，即，在规定的过渡状态下，根据导入进气通路的EGR量变更前后的进气温度的温度变化量，诊断内燃机的进排气系统的压力损失有无变化。
但是，根据进气温度的温度变化量诊断进排气系统的压力损失有无变化的情况下，若导入进气通路的EGR气体的温度低，则EGR气体的导入引起的进气的温度变化量减小。因此，若在EGR通路设置EGR冷却器，导入进气通路的EGR气体被冷却，则有可能不能根据进气温度的温度变化量来诊断内燃机的进排气系统的压力损失有无变化。
专利文献1：(日本)特开2008－223554号公报
发明内容
本发明的内燃机从增压器的上游侧使废气的一部分作为EGR而回流，其中，通过对根据吸入空气量推定的EGR控制阀的前后的推定压力差和实测到的上述EGR控制阀的前后的实际前后压差进行比较，检测进排气系统的压力损失的变化。
根据本发明，不论导入进气通路的EGR气体的温度如何，即使EGR控制阀为一定开度，也能够检测EGR量自预想的值变化的进排气系统的压力损失的变化。
附图说明
图1是表示本发明的内燃机的整体构成的系统图；
图2是表示第一实施例的控制内容的框图；
图3是示意性地表示另一实施例的说明图；
图4是示意性地表示另一实施例的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的一实施例。图1是表示应用了本发明的内燃机1的整体构成的系统图。
内燃机1作为驱动源而搭载于汽车等车辆上，连接有进气通路2和排气通路3。在经由进气歧管4与内燃机1连接的进气通路2中设有节气阀5，并且在其上游侧设有检测吸入空气量的空气流量计6、空气过滤器7。在经由排气歧管8与内燃机1连接的排气通路3中，作为排气净化用，设有三元催化剂等排气催化剂9。
另外，该内燃机1具有涡轮增压器10，该涡轮增压器10将配置于进气通路2的压缩机11和配置于排气通路3的涡轮12设于同轴上。压缩机11位于节气阀5的上游侧，并且位于空气流量计6的下游侧。涡轮12位于排气催化剂9的上游侧。另外，图1中的13为设于节气阀5的下游侧的中间冷却器。
在进气通路2中，连接有绕过压缩机11而将压缩机的上游侧和下游侧连接的再循环通路14。在再循环通路14中安装有控制再循环通路14内的进气流量的再循环阀15。
在排气通路3中连接有绕过涡轮12而将涡轮12的上游侧和下游侧连接的排气旁通通路16。在排气旁通通路16中安装有控制排气旁通通路16内的排气流量的废气旁通阀17。
另外，内燃机1可实施排气回流(EGR)，在排气通路3和进气通路2之间设有EGR通路20。EGR通路20的一端在排气催化剂9的下游侧位置与排气通路3连接，其另一端在成为空气过滤器7的下游侧且成为压缩机11的上游侧的位置与进气通路2连接。在该EGR通路20中安装有电制的EGR控制阀21和EGR冷却器22。EGR控制阀21的开度由控制器单元25来控制，以获得与运转条件对应的规定的EGR率。
控制器单元25除了上述的空气流量计6的检测信号以外，还被输入检测曲轴(未图示)的曲柄角的曲柄角传感器26、检测加速踏板(未图示)的踏入量的加速器开度传感器27、检测EGR控制阀21的开度的EGR控制阀开度传感器28、检测EGR控制阀21的上游侧的EGR通路20内的压力P1的上游侧压力传感器29、检测EGR控制阀21的下游侧的EGR通路20内的压力P2的下游侧压力传感器30、检测爆震的振动传感器31等传感器类的检测信号。
而且，控制器单元25基于这些检测信号实施内燃机1的点火时间或空燃比等的控制，并且控制EGR控制阀21的开度而实施使废气的一部分从排气通路3向进气通路2回流的排气回流控制(EGR控制)。另外，节气阀5、再循环阀15、废气旁通阀17的开度也由控制器单元25来控制。作为再循环阀15，也可以不通过控制器单元25进行开闭控制，而是使用只在压缩机11下游侧的压力成为规定压力以上时开阀的所谓单向阀。
在从设于进气通路2的涡轮增压器10的压缩机11的上游侧导入EGR的构成中，利用连接EGR通路20的位置的排气通路3内的排气压力Pe和连接EGR通路20的位置的进气通路2内的进气压力Pi的压力差导入EGR。
在此，根据基于伯努利的定理的关系，在吸入空气量、排气压力Pe和进气压力Pi的压力差的平方根之间，比例关系成立。而且，在排气压力Pe和进气压力Pi的压力差的平方根、EGR量(排气回流量)之间，比例关系也成立。因此，使得在吸入空气量和EGR量之间，比例关系(EGR率一定)也成立。即，在利用进气压力Pi和排气压力Pe的压力差使废气的一部分向进气通路2回流的构成中，如果EGR控制阀21的开度(开口面积)一定，即使吸入空气量发生变化，吸入空气量和EGR量的比率也一定，故而EGR率一定。
但是，例如若因腐蚀等而在排气系统的消音器(未图示)产生孔、或在空气过滤器7发生堵塞等，内燃机1的进排气系统的压力损失发生变化，进气压力Pi和排气压力Pe的压力差变化时，与EGR控制阀21的开度(开口面积)对应的EGR率就会发生变化，实际上向进气通路2回流的EGR量就会背离目标EGR量。
因此，在本实施例中，通过对根据吸入空气量而推定的成为EGR控制阀21的前后的压力差的指标的推定压力差和由上游侧压力传感器29及下游侧压力传感器30的检测值实测到的EGR控制阀21的实际前后压差进行比较，从而判定内燃机1的进排气系统的压力损失是否发生了变化。
而且，内燃机1的进排气系统的压力损失的变化增大，存在引起失火或爆震的可能性的情况下，禁止EGR。
具体地，进排气系统的压力损失增大，实际前后压差超过根据此时的吸入空气量所决定的上限侧阈值的情况下，由于相对目标EGR量实际被导入进气通路2的实际EGR量增多(由于相对于目标EGR率，实际的EGR率变大)，故而为了避免失火而禁止EGR。而且，进排气系统的压力损失减少，实际前后压差低于根据此时的吸入空气量而决定的下限侧阈值的情况下，由于相对于目标EGR量实际被导入进气通路2的实际EGR量变少(由于相对于目标EGR率，实际的EGR率变小)，故而为了避免爆震而禁止EGR。
这样，通过对推定的上下限侧阈值和实测到的实际前后压差进行比较，不论导入进气通路2的EGR气体的温度如何，即使EGR控制阀21为一定开度，也能够检测EGR量自预想的值变化的进排气系统的压力损失的变化。
图2是表示上述的第1实施例的内燃机1的控制内容的框图。
在S1中，基于空气流量计6检测到的吸入进气量算出EGR控制阀21的前后压差的上限侧阈值和下限侧阈值。在S2中，由上游侧压力传感器29及下游侧压力传感器30的检测值算出EGR控制阀21的实际前后压差。
在S3中，对在S1中算出的上限侧阈值及下限侧阈值和在S2中算出的实际前后压差进行比较，检测进排气系统的压力损失的变化。即，在实际前后压差超过上限侧阈值的情况、及实际前后压差低于下限侧阈值的情况下，判定为进排气系统的压力损失发生了变化。
在S4中，参照S3中的判定结果实施EGR控制。即，如果在S3中判定为进排气系统的压力损失发生了变化，则禁止EGR，除非如此才可实施EGR。
另外，在上述的实施例中，由吸入空气量算出上限侧阈值及下限侧阈值作为推定压力差，但也可以根据吸入空气量算出EGR控制阀21的前后的压力差本身即推定前后压差作为推定压力差，在实际前后压差相对于该推定前后压差背离规定比例以上的情况下，判定为进排气系统的压力损失发生了变化。
而且，例如，EGR控制阀21的开度为全开时，虽然由于连接EGR通路20的位置的进气通路2内的进气压力Pi和连接EGR通路20的位置的排气通路3内的排气压力Pe的压力差，EGR气体被导入进气通路2，但是EGR控制阀21的前后压差变小，难以与进排气系统的压力损失变化相区别。即，EGR控制阀21的开度越大，EGR控制阀21的前后压差相对地越小，越难以与进排气系统的压力损失变化相区别。
因此，在实际前后压差比下限侧阈值小的情况下，也可以使用由EGR控制阀开度传感器28检测的此时的EGR控制阀21的实际开度，一并进行判定EGR控制阀21的前后压差是因进排气系统的压力损失的变化而变小、还是EGR控制阀21的前后压差是因EGR控制阀21的故障引起的开度异常而变小的前后压差降低要因诊断。
具体地，如果EGR控制阀21的实际开度相对于目标开度背离规定比例以上，则判定为因进排气系统的压力损失的变化，实际前后压差比下限侧阈值小。而且，若EGR控制阀21的实际开度相对于目标开度背离规定比例以上且成为相对于目标开度向开侧大开的开度，则判定为因EGR控制阀21的故障，实际前后压差比下限侧阈值小。此时的判定结果例如存储于控制器单元25内，从而在修配厂等进行修配检查时，能够使用电子系统诊断检测器即所谓的咨询器(コンサルト)进行确认。
另外，在实施前后压差降低要因诊断的情况下，由于在前后压差降低要因诊断的实施中有可能发生爆震，因此，理想的是，在判定为前后压差比下限侧阈值小的时刻，为了避免爆震而进行点火时间的规定量延迟。而且，在前后压差降低要因诊断结束的时刻停止EGR即可。
另外，检测爆震时实施了使点火时间滞后而抑制爆震的发生的避免爆震控制的情况下，当实施避免爆震控制时，设定相对于设定值(目标点火时间)不会滞后规定量以上的滞后量的上限(滞后角界限)。点火时间的滞后角界限针对内燃机1的各运转点决定。即，点火时间的滞后角界限由发动机转速或发动机负荷决定。
而且，由于根据EGR控制阀21的前后压差和吸入空气量能够推定EGR率，因此如图3所示，将纵轴设为EGR控制阀21的前后压差、将横轴设为吸入空气量时，能够绘制出对应于EGR率的特性线。图3所示的特性线L1～L4是对应于EGR率的特性线，L1表示EGR率10％的情况，L2表示EGR率7％的情况，L3表示EGR率5％的情况，L4表示EGR率3％的情况。
因此，例如在前后压差和吸入空气量为图3中的A点时，如果此时的运转状态(运转点)的点火时间的滞后角界限(最大滞后量)换算成EGR率的偏差则为5％，将图3中的A’点的前后压差作为下限侧阈值。另外，例如前后压差和吸入空气量为图3中的B点时，如果此时的运转状态(运转点)的点火时间的滞后角界限(最大滞后量)换算成EGR率的偏差则为3％，将图3中的B’点的前后压差作为下限侧阈值。
即，也可以将各运转点的点火时间的滞后角界限换算成EGR率的偏差量即允许EGR率偏差量，以使下限侧阈值在各运转点逐一根据换算的容许EGR率偏差量进行变更。在此，允许EGR率偏差量是即使EGR率偏移也可以通过避免爆震控制来避免爆震的EGR率的偏移幅度。
另外，如上所述，由于EGR控制阀21的前后压差根据EGR控制阀21的开度而受到影响，故而也可以如图4所示，使上限侧阈值及下限侧阈值根据EGR控制阀21的开度而变化。
图4是将点火时间的滞后角界限设为一定而与运转状态无关，对EGR控制阀21的开度小时的上限侧阈值及下限侧阈值和EGR控制阀21的开度大时的上限侧阈值及下限侧阈值进行比较而表示的说明图。
图4中用实线表示的特性线M1为EGR控制阀21的开度为规定的小开度时的上限侧阈值，图4中用实线表示的特性线M2为EGR控制阀21的开度为规定的小开度时的下限侧阈值。另外，图4中用虚线表示的特性线N1为EGR控制阀21的开度为规定的大开度时的上限侧阈值，图4中用虚线表示的特性线N2为EGR控制阀21的开度为规定的大开度时的下限侧阈值。这样，也可以设定为EGR控制阀21的开度越大，上限侧阈值及下限侧阈值相对地越小。
而且，在使上限侧阈值及下限侧阈值根据EGR控制阀21的开度而变化的同时，对于下限侧阈值，也可以将各运转点的点火时间的滞后角界限换算成EGR率的偏差量即允许EGR率偏差量，以根据针对各运转点换算的允许EGR率偏差量而进一步变更。

Claims (4)

1.一种内燃机，其具有：位于节气阀的上游侧的增压器、从该增压器的上游侧将废气的一部分导入进气通路的EGR通路、配置于所述EGR通路的中途的EGR控制阀，其中，
通过对根据吸入空气量推定的所述EGR控制阀的推定前后压差的上限侧阈值和下限侧阈值和实测到的所述EGR控制阀的实际前后压差进行比较，检测进排气系统的压力损失的变化，
根据目标EGR率使作为该压力损失变化的判断基准的所述EGR控制阀的推定前后压差的上限侧阈值和所述EGR控制阀的推定前后压差的下限侧阈值双方变化更新，
在所述实际前后压差比所述上限侧阈值大的情况、或者判定为所述进排气系统的压力损失增加且所述实际前后压差比所述下限侧阈值小的情况下，判定为所述进排气系统的压力损失减少，以及
在(i)所述EGR控制阀的实际前后压差比所述EGR控制阀的推定前后压差的上限侧阈值大的情况，或者(ii)所述EGR控制阀的实际前后压差比所述EGR控制阀的推定前后压差的下限侧阈值小的情况下，调整所述EGR控制阀的开度以禁止EGR。
2.如权利要求1所述的内燃机，其中，
具有检测所述EGR控制阀的实际开度的单元，
在所述实际前后压差比所述下限侧阈值小的情况下，若所述EGR控制阀的实际开度为相对于目标值未背离规定比例以上的开度，则判定为由于进排气系统的压力损失的变化而在所述推定前后压差和所述实际前后压差之间产生了偏差，如果所述EGR控制阀的实际开度为相对于目标值背离了规定比例以上的开度，则判定为由于所述EGR控制阀的故障而在所述推定前后压差和所述实际前后压差之间产生了偏差。
3.如权利要求2所述的内燃机，其中，在所述实际前后压差比所述下限侧阈值小的情况下，在使内燃机的点火时间滞后的状态下，基于所述EGR控制阀的实际开度而实施所述判定。
4.如权利要求1所述的内燃机，其中，具有：
检测内燃机的爆震的振动检测单元；
在检测爆震时，为了避免爆震而将内燃机的点火时间滞后的延迟控制单元，
所述下限侧阈值根据由所述延迟控制单元而滞后的点火时间的滞后角界限而变化。
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