CN104487692A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的控制装置，在作为低负荷运转区域的非EGR区域，以与对点火时期没有影响的程度的微小EGR率相当的规定的微小开度M，使EGR控制阀(21)开阀。由此，由于EGR通路(20)内为基本上被EGR气体充满的状态，所以运转状态从非EGR区域变化到EGR区域，在以成为目标EGR率的方式使EGR控制阀(21)开阀时，在EGR控制阀(21)开阀的大致同时，将所希望量的EGR气体导入进气通路(2)，能使实际的EGR率高响应性地追随目标EGR率。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种使废气(排气)的一部分向增压器的上游侧回流的内燃机的控制装置。
背景技术
目前公知有如下的技术，即，具有与废气通路和进气通路连接的EGR通路和介装于EGR通路的EGR控制阀，通过实施根据运转状态将废气的一部分导入到进气系的EGR，实现内燃机的排气性能提高及燃耗率改善。
例如，专利文献1中公开有如下的构成，即，具有配置于位于节气阀的下游侧的各汽缸的各进气管，与轴一同旋转而使所述进气管的开口面积变化的进气控制阀，通过所述进气控制阀或所述轴，使与从废气通路分支的EGR通路连接的所述各汽缸的进气管上所形成的EGR气体排出孔可堵塞。
在这样的专利文献1中，如果EGR气体排出孔通过所述进气控制阀或所述轴关闭，则即使将配置于所述EGR通路的EGR控制阀开阀，EGR气体也不会流入所述进气管内。因此，在未将EGR气体导入所述进气管内的运转状态时，如果通过EGR控制阀等将所述EGR气体排出孔堵塞，同时使所述EGR通路内由EGR气体充满，则在将EGR气体导入所述进气管内的运转状态时，将所述EGR气体排出孔打开，且使所述EGR控制阀以目标开度开阀，如果这样的话，则可高响应性地控制EGR率。
但是，在该专利文献1中，在进行EGR的控制时，除EGR控制阀之外，还需要能将进气控制阀等的EGR气体排出孔堵塞的构成元件，在进行EGR的控制的方面存在零件数量会增加的问题。
专利文献1：(日本)特开2007－278116号公报
发明内容
本发明的特征在于，具有位于节气阀的上游侧的增压器、从该增压器的上游侧使废气的一部分作为EGR气体导入到进气通路的EGR通路、配置于所述EGR通路的中途的EGR控制阀，在运转状态处于EGR区域以外的非EGR区域的情况下，将所述EGR控制阀的开度设为规定的微小开度。
根据本发明，由于EGR通路内为基本上被EGR气体充满的状态，所以在运转状态从非EGR区域变化到EGR区域，以成为目标EGR率的方式使EGR控制阀开阀时，与EGR控制阀的开阀大致同时地将所希望量的EGR气体导入进气通路，可使实际的EGR率高响应性地追随目标EGR率。
附图说明
图1是表示本发明的内燃机的控制装置的整体构成的系统图；
图2是示意性说明EGR区域及非EGR区域和运转状态的相关关系的说明图；
图3是示意性表示EGR通路内的EGR气体的分布状态的说明图，(a)表示EGR控制阀为闭阀状态时，(b)表示EGR控制阀从闭阀状态进行开阀之后；
图4是表示EGR控制阀的控制一例的时间图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的一实施例。图1是表示应用本发明的内燃机1的整体构成的系统图。
内燃机1作为驱动源搭载于汽车等车辆上，在内燃机1的汽缸1a连接有进气通路2和废气通路(废气通路)3。在经由进气歧管4与内燃机1连接的进气通路2上设有节气阀5，并且在其上游侧设有检测吸入空气量的空气流量计6、空气滤清器7。在经由排气歧管8与内燃机1连接的废气通路3上，设有三元催化剂等的排气催化剂9作为排气净化用。
另外，该内燃机1具有在同轴上具备配置于进气通路2的压缩机11和配置于废气通路3的涡轮12的涡轮增压器10。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位于废气催化剂9的上游侧。另外，图1中的13是设置于节气阀5的上游侧的中冷器。
在进气通路2上连接有迂回压缩机11连接压缩机11的上游侧和下游侧的再循环通路14。在再循环通路14介装有控制再循环通路14内的进气流量的电控制的再循环阀15。
在废气通路3上连接有迂回涡轮12连接涡轮12的上游侧和下游侧的废气旁通通路16。在废气旁通通路16中介装有控制废气旁通通路16内的废气流量的电控制的废气旁通阀17。
另外，内燃机1是可实施废气回流(EGR)的装置，在废气通路3和进气通路2之间设置有EGR通路20。EGR通路20，其一端在废气催化剂9的下游侧的位置与废气通路3连接，其另一端在空气滤清器7的下游侧且压缩机11的上游侧的位置与进气通路2连接。在该EGR通路20介装有电控制的EGR控制阀21和EGR冷却器22。另外，EGR控制阀21的开度由控制单元25控制，以获得与运转条件相对应的目标EGR率。
控制单元25除被输入上述的空气流量计6的检测信号之外，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)的踏入量的加速踏板开度传感器27、检测进气温度的进气温度传感器28、检测内燃机1的冷却水温度的冷却水温度传感器29等传感器类的检测信号。
而且，控制单元25基于这些检测信号实施内燃机1的点火时期或空燃比等的控制，并且，控制EGR控制阀21的开度，实施将排气的一部分从废气通路3向进气通路2回流的排气回流控制(EGR控制)。此外，节气阀5、再循环阀15、废气旁通阀17的开度也由控制单元25进行控制。作为再循环阀15，也可以不使用通过控制单元25进行开闭控制的部件，而使用仅在压缩器11下游侧的压力成为规定压力以上时开阀那样的所谓的止回阀。
在从设于进气通路2的涡轮增压器10的压缩器11的上游侧导入EGR的构成中，通过连接EGR通路20的位置的废气通路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、和排气压力Pe与进气压力Pi的压力差的平方根之间，比例关系成立。另外，在排气压力Pe与进气压力Pi的压力差的平方根、和EGR量(排气回流量)之间，比例关系也成立。因此，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与排气压力Pe的压力差使废气的一部分在进气通路2回流的构成中，如果EGR控制阀21的开度(开口面积)为一定，则即使吸入空气量变化，吸入空气量和EGR量的比率也为一定，因此，EGR率为一定。
如图2所示，EGR控制阀21基本上以在EGR区域成为目标EGR率的方式控制其开度，在非EGR区域闭阀。EGR区域例如是内燃机1为中高负荷状态时，非EGR区域例如是内燃机1为低负荷状态时。在EGR区域，以成为目标EGR率的方式控制EGR控制阀21的开度。目标EGR率例如根据内燃机1的负荷和内燃机转速计算出。内燃机1的负荷基于加速踏板开度传感器27的检测值计算出，内燃机转速基于曲柄角传感器26的检测值计算出。
图3是示意性表示EGR通路21内的EGR气体的分布状态的说明图，图3(a)表示EGR控制阀21闭阀(全闭)状态时，图3(b)表示EGR控制阀21从闭阀(全闭)状态开始开阀之后。图3中，进气通路2内的箭头的朝向表示进气的流通方向，废气通路3内的箭头的朝向表示排气的流通方向。
如图3(a)所示，在EGR控制阀21为闭阀状态时，EGR通路20内的比EGR控制阀21更靠废气通路3侧的部分A为被EGR气体(废气)充满的状态，比EGR控制阀21更靠进气通路2侧的部分B为被新气体充满的状态。因此，在EGR控制阀21开阀之后，上述部分B内的新气体通过EGR气体被压入进气通路2内，因此，直至上述部分B内被EGR气体充满，不向进气通路2导入与EGR控制阀21的开度相对应的EGR量，因此，实际的EGR率与目标EGR率相背离。
因此，本实施例中，在作为低负荷运转区域的非EGR区域，以与对点火时期没有影响的程度的微小EGR率(例如EGR率1％以下)相当的规定的微小开度M使EGR控制阀21开阀。即，在非EGR区域，使EGR控制阀21以规定的微小开度M开阀，以使对燃烧没有影响的量的EGR气体流通。此外，与本实施例不同，如上述的专利文献1中公开的结构，在从节气阀的下游侧向进气通路导入EGR气体的构成中，节气阀开度越小，EGR通路和进气通路的合流部分的负压越大，因此，虽说将EGR控制阀的开度设为规定的微小开度，但不能保持在与该微小开度相对应的微小EGR率。
在这样的本实施例中，基本上，EGR通路20内通常为被EGR气体充满的状态。因此，在运转状态从非EGR区域变化到作为中高负荷运转区域的EGR区域之后，将与EGR控制阀21的开度相对应的量的EGR气体导入进气通路2，因此，可以使实际的EGR率高响应性地追随目标EGR率。
但是，即使在运转状态处于低负荷运转区域的非EGR区域，在实施停止向内燃机1供给燃料的燃料切断控制的情况、进气温度为预定的规定温度以下的情况、内燃机的冷却水温度为预定的规定温度以下的情况、吸入空气量为预先设定的规定量以下的情况下，不能将EGR控制阀21以规定的微小开度M开阀，而为闭阀(全闭)。
在燃料切断控制中，由于排气系被新气体充满，所以通过将EGR控制阀21闭阀，可以防止新气体经由EGR通路20回流。
另外，如果进气温度或冷却水温度低，则EGR气体中的水分可能会凝缩，可能因液化的EGR气体中的水分的凝固而导致节气阀5等的阀粘着，或EGR气体溶入液化的EGR气体中的水分中成为酸性，可能腐蚀节气阀5或涡轮增压器10的压缩器11等EGR控制阀21的下游侧的进气系部件。因此，即使运转状态处于非EGR区域，在进气温度或冷却水温度低的情况下，通过使EGR控制阀21闭阀，也能够避免因EGR气体中的水分的凝缩而可能产生的阀粘着、或进气系部件的腐蚀。
而且，即使燃料切断控制结束，如果在从汽缸1a到EGR通路20和废气通路3的连接部分的废气通路3内被废气充满之前使EGR控制阀21开阀，则也可以将废气通路3内的新气体向进气通路2导入。
因此，即使上述燃料切断控制结束，直至从汽缸1a到EGR通路20和废气通路3的连接部分的废气通路3内被废气充满为止，将EGR控制阀21设为闭阀状态。即，在燃料切断控制结束到经过规定时间为止，EGR控制阀21维持闭阀状态，由此，防止新气体经由EGR通路20回流。此外，上述规定时间例如基于从汽缸1a到EGR通路20和废气通路3的连接部分的废气通路3内的容积、和燃料切断控制结束后的内燃机1的运转状态(内燃机转速或吸入空气量)来计算出。更简易而言，假定废气流量最小的运转状态作为燃料切断控制结束后的内燃机1的运转状态，预先计算出该最小废气流量时上述容积被废气充满为止的时间(假定的最长时间)，也可以将上述规定时间设为固定值。另外，燃料切断控制例如在加速踏板开度为规定开度以下，内燃机转速为规定的转速以上，且车速为规定的速度以上时成立。
即使燃料切断控制结束，废气通路3内的直至EGR通路20和废气通路3的连接部分被废气充满，运转状态成为EGR区域，如果在EGE通路20内被EGR气体充满之前，以成为目标EGR率的方式控制EGR控制阀21的开度，则也能够将EGR通路20内的新气体导入进气通路2，因此，实际的EGR率不会与目标EGR率相背离。
因此，即使在燃料切断控制结束后，直至EGR通路20内被EGR气体(废气)充满为止，运转状态处于EGR区域，通过将EGR控制阀21的开度维持在上述规定的微小开度M，也能够防止在EGR区域，实际的EGR率背离目标EGR率。
此外，燃料切断控制结束后，EGR通路20内被EGR气体充满的时间为，燃料切断控制结束后经过从汽缸1a到EGR通路20和废气通路3的连接部分的废气通路3内被废气充满为止的规定时间，且经过该规定时间后经过EGR通路20内被EGR气体(废气)充满为止的EGR通路填充时间的时间。EGR通路填充时间例如通过EGR通路20内的容积、和将EGR控制阀21以上述微小开度M开阀后的内燃机1的运转状态(内燃机转速或吸入空气量)来计算出。更简易来说，也可以根据将EGR控制阀21设为上述微小开度M的情况下的最小EGR量和EGR通路20内的容积来预先计算出最长填充时间，且将上述EGR通路填充时间设为固定值。
另外，如本实施例，在从设于进气通路2的涡轮增压器10的压缩器11的上游侧导入EGR的构成中，如果没有一定量以上的吸入空气量，则EGR控制阀21的前后压差受EGR通路20的压力损失的影响相对较小，即使将EGR控制阀21开阀，EGR气体也不能成为回流。因此，即使运转状态处于非EGR区域，在吸入空气量成为预先设定的规定量以下的情况下，例如在怠速运转那样的低旋转低负荷运转区域，也能够使EGR控制阀21闭阀，节约使EGR控制阀21开阀时的电力消耗。
图4是表示本实施例的EGR控制阀21的控制一例的时间图。
在时刻t1，如果内燃机1的负荷增大，运转状态从非EGR区域变化到EGR区域，则EGR控制阀21的开度从规定的微小开度M扩大至与目标EGR率相对应的开度。在时刻t2，如果内燃机1的负荷减小，运转状态从EGR区域变化到非EGR区域，则EGR控制阀21关闭至规定的微小开度M。而且，在时刻t3，如果开始燃料切断控制，则将EGR控制阀21控制在闭阀状态。燃料切断控制在时刻t4结束(燃料切断后再恢复)，但在直至EGR通路20和废气通路3的连接部分废气通路3内被废气充满的时刻t5，EGR控制阀21维持闭阀状态，且从时刻t5以规定的微小开度M开阀。在时刻t6，内燃机1的负荷增大，运转状态从非EGR区域变化到EGR区域，但直至EGR通路20内的全部被废气充满的时刻t7为止，将EGR控制阀21的开度维持在规定的微小开度M。

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置，具有位于节气阀的上游侧的增压器、从该增压器的上游侧使废气的一部分作为EGR气体导入到进气通路的EGR通路、配置于所述EGR通路的EGR控制阀，在运转状态处于EGR区域的情况下，以成为目标EGR率的方式控制EGR控制阀的开度，其中，
在运转状态处于所述EGR区域以外的非EGR区域的情况下，将所述EGR控制阀的开度设为规定的微小开度。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
在运转状态处于所述非EGR区域时，规定的条件成立，在实施停止向内燃机供给燃料的燃料切断控制的情况下，使所述EGR控制阀闭阀。
3.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其中，
在所述燃料切断控制结束后，直至从内燃机的汽缸到EGR通路和废气通路的连接部分的废气通路内被废气充满为止，使所述EGR控制阀闭阀。
4.如权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，其中，
在所述燃料切断控制结束后，直至所述EGR通路内被EGR气体充满为止，禁止以成为所述目标EGR率的方式控制所述EGR控制阀的开度。
5.如权利要求1～4中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
具有检测进气温度的进气温度传感器，在运转状态处于所述非EGR区域时，在进气温度为预先设定的规定温度以下的情况下，使所述EGR控制阀闭阀。
6.如权利要求1～5中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
具有检测冷却水温度的冷却水温度传感器，在运转状态处于非EGR区域时，在冷却水温度为预先设定的规定温度以下的情况下，使所述EGR控制阀闭阀。
7.如权利要求1～5中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
在运转状态处于非EGR区域时，在吸入空气量为预先设定的规定量以下的运转区域，使所述EGR控制阀闭阀。
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