CN106103962B - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

提供EGR通道和EGR阀以将EGR气体引入到位于对进气增压的压缩机上游的进气通道中。提供了进气旁通通道和旁通阀，所述进气旁通通道连接位于压缩机下游的进气通道和沿着EGR气体的流动方向紧接在EGR阀下游的EGR通道，所述旁通阀能够从第一通道和第二通道中选择进气流动通道的构造，在所述第一通道中，已经通过压缩机的进气经过进气通道并流入到气缸中，在所述第二通道中，在EGR阀关闭的状态下，已经通过压缩机的进气的一部分经过进气旁通通道和EGR通道并且被再循环到压缩机的上游部分。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机，并且具体地，本发明涉及一种可以引入EGR气体的内燃机。
背景技术
例如，专利文献1公开了一种设有涡轮增压器的常规内燃机。该内燃机包括中间冷却器和EGR冷却器，所述中间冷却器冷却经过增压的进气，所述EGR冷却器冷却被引入到位于压缩机上游的进气通道中的EGR气体。EGR气体的量被控制为防止在中间冷却器和EGR冷却器中出现的水冷凝。
引文列表
专利文献
[专利文献1]日本专利特开No.2012-087779
发明内容
技术问题
考虑到用于调节在EGR通道中流动的EGR气体的流量的EGR阀设置在EGR通道中的中点处的构造。在从冷态起动之后的预热的早期阶段中，倾向于发生水冷凝，导致EGR阀关闭。然而，即使EGR阀关闭，沿着EGR气体的流动位于EGR阀上游的EGR通道也因为排气脉动而填充有排气，并且在此始终存在气体交换。因此，排气中的湿气可能会在温度较低的EGR阀上冷凝。因而，在EGR阀关闭的的冷态中，在EGR阀的位于排气通道侧的表面上及其附近可能会发生水冷凝。
如果在不对上述发生在EGR阀上的水冷凝作任何考虑的情况下打开EGR阀以引入EGR气体，则冷凝水流入到进气通道中。然而，如果在内燃机完全预热并且EGR阀上的冷凝水消失之前一直禁止引入EGR气体，则不能实现通过引入EGR气体来改进燃料消耗的效果。
本发明设计成解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种内燃机，所述内燃机可以快速地加热EGR阀并且可以较早地开始在EGR阀上及其周边没有冷凝水的状态下引入EGR气体。
问题的解决方案
本发明的第一方面是一种内燃机，所述内燃机包括对进气进行增压的压缩机、EGR通道、EGR阀、进气旁通通道、和流动通道切换装置。EGR通道将排气通道和位于压缩机上游的进气通道相互连接。EGR阀布置在EGR通道中的中点处，并且调节在EGR通道中流动的EGR气体的流量。进气旁通通道连接位于压缩机下游的进气通道和沿着EGR气体的流动方向紧接在EGR阀下游的EGR通道。流动通道切换装置能够从第一流动通道构造和第二流动通道构造中选择在进气通道中流动的进气的流动通道的构造。在第一流动通道构造中，已经通过压缩机的进气经过进气通道并流入到气缸中。在第二流动通道构造中，在EGR阀关闭的状态下，已经通过压缩机的进气的一部分经过进气旁通通道和EGR通道并且被再循环到位于压缩机上游的进气通道。
根据本发明的第二方面，在本发明的第一方面中，流动通道切换装置不但能够选择第一流动通道构造或第二流动通道构造，而且能够选择第三流动通道构造。在第三流动通道构造中，在EGR阀打开的状态下，在位于压缩机上游的进气通道中流动的进气的一部分经过进气旁通通道和EGR通道并且流出到排气通道中。
根据本发明的第三方面，在本发明的第一方面或第二方面中，内燃机还包括第一控制装置。第一控制装置控制流动通道切换装置，以在EGR阀关闭的状态下在EGR阀上发生水冷凝或可能会在EGR阀上发生水冷凝的情况下选择第二流动通道构造。
根据本发明的第四方面，在本发明的第二方面中，内燃机还包括第二控制装置。第二控制装置控制EGR阀和流动通道切换装置，以在位于EGR阀上游的EGR通道中发生水冷凝或可能会在位于EGR阀上游的EGR通道中发生水冷凝的情况下，选择第三流动通道构造。
根据本发明的第五方面，在本发明的第二方面中，内燃机还包括第三控制装置。第三控制装置控制流动通道切换装置，以在内燃机开始预热的情况下在EGR阀关闭的状态下选择第二流动通道构造。另外，第三控制装置控制EGR阀和流动通道切换装置，以在选择第二流动通道构造时在EGR阀上不再发生水冷凝的情况下，在将EGR气体从EGR通道引入到进气通道中之前，选择第三流动通道构造。
本发明的有益效果
根据本发明的第一方面，如果在EGR阀关闭的冷态中选择第二流动通道构造，则可以使温度通过压缩机升高的进气的一部分经由进气旁通通道流入EGR通道中并且在与EGR阀接触的同时流过EGR通道。结果，可以通过进气的热量来加热EGR阀。这样，可以防止在EGR阀上发生水冷凝，或可以去除(蒸发)任何冷凝水。因而，可以提供这样一种内燃机，所述内燃机能够快速地加热EGR阀并且能够较早地开始在EGR阀上及其周边没有冷凝水的状态下引入EGR气体。
根据本发明的第二方面，如果在EGR通道温度较低的情况下选择第三流动通道构造，则可以通过流入进气旁通通道中且通过EGR通道回流的进气将留在EGR通道中的任何冷凝水推送到排气通道并去除。
根据本发明的第三方面，在EGR阀上已经发生水冷凝或可能会在EGR阀上发生水冷凝的情况下，可以通过经由进气旁通通道引入的进气的热量来加热EGR阀。这样，可以防止EGR阀上发生水冷凝，或可以去除(蒸发)任何冷凝水。
根据本发明的第四方面，在位于EGR阀上游的EGR通道中已经发生水冷凝或可能会发生水冷凝的情况下，通过进气将留在EGR通道中的冷凝水推送到排气通道并去除。因而，能够以更高的可靠性在EGR阀及其周边上的冷凝水以及EGR设备中的冷凝水被去除的状态下引入EGR气体。
根据本发明的第五方面，可以以更高的可靠性较早地在EGR设备中的任何冷凝水被消除的状态下引入EGR气体。
附图说明
[图1]图1是用于示意性地示出根据本发明的实施例1的内燃机的系统构造的简图。
[图2]图2是示出图1中所示的EGR阀及其周边的特征构造的简图。
[图3A]图3A包括放大的简图，其示出了图2中的虚线框围住的部分的构造。
[图3B]图3B包括放大的简图，其示出了图2中的虚线框围住的部分的构造。
[图3C]图3C包括放大的简图，其示出了图2中的虚线框围住的部分的构造。
[图4]图4是示出了在本发明的实施例1中实施的程序的流程图。
[图5]图5是用于示出推定EGR阀的温度的方法的简图。
[图6A]图6A包括图表，其用于示出在EGR阀加热模式中快速地升高EGR阀的温度的效果。
[图6B]图6B包括图表，其用于示出在EGR阀加热模式中快速地升高EGR阀的温度的效果。
[图7]图7是示出了提供第一流动通道构造至第三流动通道构造的布置的另一个示例的简图。
[图8A]图8A包括放大的简图，其示出了图7中的虚线框围住的部分的构造。
[图8B]图8B包括放大的简图，其示出了图7中的虚线框围住的部分的构造。
[图8C]图8C包括放大的简图，其示出了图7中的虚线框围住的部分的构造。
[图9]图9是示出了在本发明的实施例2中提供第一流动通道构造和第二流动通道构造的布置的一个示例的简图。
[图10A]图10A包括放大的简图，其示出了图9中的虚线框围住的部分的构造。
[图10B]图10B包括放大的简图，其示出了图9中的虚线框围住的部分的构造。
[图11]图11是示出了在本发明的实施例2中实施的程序的流程图。
具体实施方式
实施例1
[内燃机的系统构造]
图1是用于示意性地示出根据本发明的实施例1的内燃机10的系统构造的简图。根据这个实施例的系统包括内燃机(例如，火花点火式发动机)10。内燃机10的每个气缸都与进气通道12和排气通道14连通。
进气通道12在其入口附近的部位附装有空气滤清器16。在空气滤清器16下游并且位于空气滤清器16附近的部位设置有空气流量计18和进气温度传感器20，所述空气流量计18输出与被吸入到进气通道12中的空气的流量相对应的信号，所述进气温度传感器20检测进气的温度。在空气流量计18下游安装有涡轮增压器22的压缩机22a。压缩机22a通过连接轴连接到布置在排气通道14中的涡轮22b并且与该涡轮22b成一体。
在压缩机22a下游设置有中间冷却器24，所述中间冷却器24冷却由压缩机22a压缩的空气。在中间冷却器24下游设置有电子控制的节气门26。排气通道14在位于涡轮22b下游的部位设有上游侧催化剂(S/C)28，其作为用于净化排气的排气净化催化剂。在这个示例中，上游侧催化剂28是三元催化剂。
图1中所示的内燃机10设有低压回路(LPL)EGR设备30。EGR设备30包括EGR通道32，所述EGR通道32将涡轮22b下游的排气通道14和压缩机22a上游的进气通道12相互连接。在EGR通道32中的中点处设置有EGR冷却器34和EGR阀36，EGR冷却器34沿着被引入到进气通道12中的EGR气体流位于EGR阀36的上游。EGR冷却器34是水冷却的冷却器，其设置成用于冷却在EGR通道32中流动的EGR气体。EGR阀36设置成用于调节通过EGR通道32再循环到进气通道12的EGR气体的量。EGR阀36的壳体(未示出)通过发动机冷却水加热。
根据这个实施例的系统的特征在于EGR阀36及其周边的构造。将参照图2和图3详细地说明该特征构造。图1中所示的系统包括电子控制单元(ECU)40。ECU 40的输入部分连接有检测内燃机10的运转状态的各种类型的传感器，例如如上所述的空气流量计18和进气温度传感器20、检测发动机转速的曲柄角传感器42和检测发动机冷却水的温度的水温传感器44。另一方面，ECU 40的输出部分连接有控制内燃机10的运转的各种类型的致动器，例如，如上所述的节气门26和EGR阀36、将燃料喷射到内燃机10的气缸或进气口中的燃料喷射阀46、和点燃气缸中的空气燃料混合物的点火设备48。ECU 40通过根据预定的程序基于上述各种类型的传感器的输出来使各种类型的致动器操作，由此控制内燃机10的运转。
[LPL EGR设备的问题]
在从冷态起动之后的预热的早期阶段中，为了确保良好的燃烧并且因为倾向于出现水冷凝，EGR阀36通常关闭。然而，虽然EGR阀36关闭，但是沿着EGR气体流在EGR阀36上游(在更靠近排气通道14的侧上)的EGR通道32因为排气脉动而填充有排气，并且在这里始终出现换气。因此，排气中的湿气可以在温度较低的EGR阀36上冷凝。因而，在EGR阀36关闭的冷态中，在EGR阀36的位于排气通道14侧的表面及其附近上可能会出现水冷凝。
如果在不考虑上述发生在EGR阀36上的水冷凝的情况下打开EGR阀36以引入EGR气体，则冷凝水将流入到进气通道12中。结果，进气系统的部件可能会被腐蚀。就根据这个实施例的内燃机10而言，在EGR气体被引入到压缩机22a上游的进气通道12的情况下，因为冷凝水的冲击，不仅可能会导致压缩机22a腐蚀，也可能会导致压缩机22a磨损(侵蚀)。虽然可以在内燃机10被完全预热并且在EGR阀36上的冷凝水消失之前一直禁止引入EGR气体，但是完全地预热内燃机10以去除(蒸发)冷凝水需要花费较长的时间并且在该时间段期间不能实现通过引入EGR气体来改善燃料消耗的效果。
[EGR阀及其周边的特征构造]
图2是示出图1中所示的EGR阀36及其周边的特征构造的简图。在这个实施例中，为了解决上述问题，设置有图2中所示的进气旁通通道50和旁通阀52。进气旁通通道50连接压缩机22a下游的进气通道12和在引入EGR气体时沿着EGR气体的流动方向紧接在EGR阀36下游的EGR通道32。在进气旁通通道50和EGR通道32之间的连接部54(参见图3)处布置旁通阀52。旁通阀52电连接到ECU 40。
图3A、图3B和图3C中的每个都包括示出了图2中的虚线框围住的部分的构造的放大图。图3A、图3B和图3C示出了通过控制EGR阀36和旁通阀52而提供的流动通道的各种构造。如图3A、图3B和图3C中所示，旁通阀52的旋转轴52a设置在连接部54的与设置有EGR阀36的部分相对的端部(进气旁通通道50的通向EGR通道32的端部)处。旁通阀52的开度可以在打开进气旁通通道50且阻塞EGR通道32(沿着EGR气体的流动在连接部54下游的EGR通道32)的状态(图3B中所示)和在关闭进气旁通通道50且打开EGR通道32的状态(图3C中所示)之间任意地调节。
首先，旁通阀52的基本控制状态是旁通阀52的开度被调节成使得进气旁通通道50被阻塞并且EGR通道32被打开的状态。在这个控制状态下，作为流过进气通道12的进气的流动通道的构造，形成第一流动通道构造。第一流动通道构造是已经通过压缩机22a的进气通过进气通道12流入气缸中的流动通道构造。更具体地，当形成第一流动通道构造时，如果EGR阀36关闭，则进气穿过压缩机22a，然后通过进气通道12流入到气缸中。另一方面，当形成第一流动通道构造时，如果EGR阀36打开，则数量由EGR阀36的开度确定的EGR气体从EGR通道32引入到在压缩机22a上游的进气通道12中。因此，在这种情况下，如图3C中所示，EGR气体和进气的气体混合物通过压缩机22a，然后经过进气通道12流入到气缸中(EGR气体引入模式)。
接下来，如图3A中所示，在EGR阀36关闭并且旁通阀52的开度被调节成中间开度(这种开度既不阻塞进气旁通通道50也不阻塞EGR通道32)的状态下，作为流过进气通道12的进气的流动通道的构造，形成第二流动通道构造。第二流动通道构造是已经通过压缩机22a的进气的一部分经过进气旁通通道50和EGR通道32并且被再循环到在压缩机22a上游的进气通道12的流动通道构造。当选择第二流动通道构造时，可以通过调节旁通阀52的开度来调节流过进气旁通通道50的进气的流量。更具体地，可以通过调节旁通阀52的开度以使旁通阀52远离阻塞进气旁通通道50或EGR通道32的位置(接近中间位置)运动来增大流量。
此外，如图3B中所示，在EGR阀36打开并且旁通阀52打开进气旁通通道50并阻塞EGR通道32的状态下，作为流过进气通道12的进气的流动通道的构造，形成第三流动通道构造。第三流动通道构造是流过位于压缩机22a上游的进气通道12的进气的一部分经过进气旁通通道50和EGR通道32而流出到排气通道14中的流动通道构造。当选择第三流动通道构造时，可以通过调节EGR阀36的开度来调节流出到排气通道14的进气的流量。更具体地，可以通过增大EGR阀36的开度来增大流出到排气通道14的进气的流量。
[实施例1中的特征控制]
(EGR阀加热模式)
在这个实施例中，使用上述的EGR阀36及其周边的构造，在内燃机10运转期间实施以下将说明的控制。当内燃机10开始预热时(即，紧接在从冷态起动之后)，如上所述，水可能会冷凝在EGR阀36上。鉴于此，与内燃机10开始预热同时，EGR阀36和旁通阀52被控制为选择图3A中所示的第二流动通道构造。
进气旁通通道50在沿着EGR气体的流动方向紧接在EGR阀36下游位置处连接到EGR通道32。因此，当选择第二流动通道构造时，从进气旁通通道50流入到EGR通道32中的进气在与EGR阀36接触的同时经过EGR通道32。因为进气被压缩机22a压缩，所以流入到进气旁通通道50中的进气的温度一直升高。因此，在这种控制下，由于温度已经被压缩机22a升高的进气开始接触EGR阀36，所以与通过被再循环到壳体的发动机冷却水来加热EGR阀36的情况相比，能够以更快的速度升高EGR阀36的温度。这样，可以防止在EGR阀36及其周边上出现水冷凝，或可以去除(蒸发)任何冷凝水。在下文中，选择第二流动通道构造以升高EGR阀36的温度的控制模式将称作EGR阀加热模式。
另外，进气(在这个实施例中，进气用作用于升高EGR阀36的温度的热源)的温度因为进气被压缩机22a压缩而快速地升高，并且因此，可以紧接在开始预热之后使用温度升高的增压空气。另外，在这个实施例中的旁通阀52的位置(如图3A中所示)，从进气旁通通道50流入到EGR通道32中的进气的流动方向通过旁通阀52而朝向EGR阀36弯曲。结果，温度升高的进气可以更加有效地作用于EGR阀36。如可以从这些事实看到的那样，在EGR阀加热模式中，可以有效且快速地升高EGR阀36的温度。
(冷凝水清除模式)
虽然在EGR阀加热模式中消除了EGR阀36及其周边上的冷凝水，但是在EGR通道32的远离EGR阀36的上游部分(包括EGR冷却器34的内部)中仍然有可能存在冷凝水。如果在这种情况下引入EGR气体，则冷凝水将流入进气通道12中。在预热期间，这种情况主要发生在紧接在开始EGR阀加热模式之后。鉴于此，在这个实施例中，一旦在EGR阀加热模式中达到EGR阀36及其周边上没有冷凝水的状态，则控制EGR阀36和旁通阀52以在引入EGR气体之前选择图3B中所示的第三流动通道构造。
如果在包括EGR冷却器34的内部在内的EGR通道32中有冷凝水的情况下选择第三流动通道构造，则通过压缩机22a压缩的进气的一部分流入到进气旁通通道50中并且在EGR通道32中朝向排气通道14回流。进气的回流可以通过将冷凝水推送到排气通道14而去除留在EGR通道32中的冷凝水。在下文中，选择第三流动通道构造以去除包括EGR冷却器34的内部在内的EGR通道32中的冷凝水的控制模式将称作冷凝水清除模式。推出到排气通道14中的冷凝水通过排气通道14被排放到外部，使得冷凝水不可能导致内燃机10和安装有该内燃机10的车辆出现问题。
(实施例1中的具体处理)
图4是示出了为了实现根据本发明的实施例1的特征控制而由ECU 40实施的控制程序的流程图。当内燃机10从冷态起动(即，当内燃机10开始预热)时，启动这个程序。
在图4中所示的程序中，在步骤100中，ECU 40首先执行EGR阀加热模式。更具体地，为了形成第二流动通道构造，保持EGR阀36关闭的状态，并且控制旁通阀52。需要注意的是，如果在EGR阀加热模式中过量的空气旁通到进气旁通通道50中，则用于填充气缸的空气量变得不足。因此，适当地调节旁通阀52的开度以确保填充气缸所需的空气量。
接下来，ECU 40进入步骤102，在这个步骤中判定允许引入EGR气体的水温条件是否成立。更具体地，判定发动机冷却水的温度是否高于预定值。如果发动机冷却水的温度太低，则在内燃机10中发生较差的燃烧。该预定值被预先设定为用于判定发动机冷却水的温度是否已经达到了允许良好燃烧的温度的阈值。
如果步骤102中的判定结果是否定的，则ECU 40返回到步骤100。如果步骤102中的判定结果是肯定的，即，如果允许引入EGR气体的水温条件成立，则ECU 40进入步骤104，在步骤104中判定EGR阀的温度是否高于预定值X1。该预定值X1是在EGR阀36上开始出现冷凝的温度(即，排气在EGR阀36及其周边上的露点)。这个步骤104中的处理用于判定EGR阀36上是否已经发生水冷凝或者用于判定是否可能发生水冷凝。
EGR阀温度可以推定为根据例如进气温度THA、发动机冷却水温度THW和时间计算出的值。图5是示出了推定EGR阀36的温度的方法的简图。ECU 40存储由图5中所示的进气温度THA和发动机冷却水温度THW之间的关系来确定EGR阀36的温度的基值Teo的映射。这里的基值Teo指的是在进气温度THA和发动机冷却水温度THW是任意值的情况下的EGR阀36的稳态温度。
在这个步骤104中，与由进气温度传感器20检测到的进气温度THA和由水温传感器44检测到的发动机冷却水温度THW相对应的值Teo通过参照图5中所示的映射确定。然后，基于值Teo，根据以下公式(1)计算EGR阀36的当前温度Tn，所述当前温度Tn以一定的时间延迟随着进气温度THA和发动机冷却水温度THW变化。在公式(1)中，Tn-1表示EGR阀36的温度的先前值，并且k表示预设的平滑系数(0<k<1)。假定作为发动机冷却水温度THW，水温传感器44在某一位置测量EGR阀36的壳体的温度，该位置的温度与发动机冷却水温度THW相关。
[表达式1]
Tn＝Tn-1+(Teo-Tn-1)×k...(1)
如果步骤104中的判定结果是否定的，则ECU 40返回到步骤100。如果步骤104中的判定结果是肯定的，即，如果判定EGR阀36及其周边上没有冷凝水，则ECU 40进入步骤106。在步骤106中，ECU 40执行冷凝水清除模式。更具体地，为了形成上述第三流动通道构造，打开EGR阀36，并且控制旁通阀52。需要注意的是，如果在冷凝水清除模式中过量的空气流到EGR通道32，则用于填充气缸的空气量变得不足。适当地调节EGR阀36的开度，以确保填充气缸所需的空气量。
接下来，ECU 40进入步骤108，在步骤108中判定EGR冷却器34中是否有冷凝水。ECU40存储有在EGR冷却器34中有冷凝水的情况下去除冷凝水所需的冷凝水清除模式的持续时间的第一判定值，该第一判定值基于实现进行实验等的结果来确定。假定如果冷凝水清除模式的持续时间达到第一判定值，则该步骤108中的判定结果是肯定的。需要注意的是，该步骤108中的判定并不局限于上述的具体示例。即，可以设有测量EGR冷却器34的内壁的温度的额外的温度传感器，并且可以假定如果由该额外的温度传感器测量到的温度高于EGR气体的露点，则该步骤108中的判定结果是肯定的。
如果步骤108中的判定结果是否定的，则ECU 40返回到步骤106。如果步骤108中的判定结果是肯定的，即，如果确定EGR冷却器34中没有冷凝水，则ECU 40进入步骤110。在步骤110中，ECU 40判定沿着EGR气体的流动位于EGR阀36上游的EGR通道32中是否有冷凝水。ECU 40存储有在EGR通道32中有冷凝水的情况下去除该冷凝水所需的冷凝水清除模式的持续时间的第二判定值，该第二判定值基于实现进行的实验等的结果来确定。假定如果冷凝水清除模式的持续时间达到第二判定值，则步骤110中的判定结果是肯定的。需要注意的是，该步骤110中的判定并不局限于上述的具体示例。即，可以设有测量EGR通道32的内壁的温度的额外的温度传感器，并且可以假定如果由该额外的温度传感器测量到的温度高于EGR气体的露点，则该步骤110中的判定结果是肯定的。
如果步骤110中的判定结果是否定的，则ECU 40返回到步骤106。如果步骤110中的判定结果是肯定的，即，如果确定EGR通道32中没有冷凝水，则ECU 40进入步骤112并且执行图3C中所示的EGR气体引入模式。这样，在允许引入EGR气体的水温条件成立并且确定EGR阀36及其周边上、EGR冷却器34中和位于EGR阀36上游的EGR通道32中没有冷凝水的情况下，允许引入EGR气体。
根据上述图4中所示的程序，在预热期间，在EGR阀加热模式中可以快速地加热EGR阀36，并且可以较早地开始在EGR阀36及其周边上没有冷凝水的状态下引入EGR气体。在下文中，参照图6A和图6B，将详细地说明在EGR阀加热模式中快速地升高EGR阀36的温度的效果。图6A示出了构造成借助于发动机冷却水间接地加热EGR阀的内燃机的预热，其中不执行EGR阀加热模式。如图6A中所示，在预热期间，发动机冷却水的温度随时间而升高。热量从发动机冷却水传递到EGR阀的壳体并且从EGR阀的壳体传递到EGR阀。因此，EGR阀在预热期间的的温度总是低于发动机冷却水的温度。因而，由于升高发动机冷却水的温度需要一定的时间并且经由EGR阀的壳体来间接地加热EGR阀，所以升高EGR阀的温度需要较长的时间。与此相反，如图6B中所示，压缩机出口的气体的温度比发动机冷却水的温度更加快速地升高。另外，在EGR阀加热模式中，温度升高的压缩机出口的气体中的一些可以用于直接地加热EGR阀36。因此，可以快速地升高EGR阀36的温度。
此外，根据上述程序，在EGR阀加热模式之后并且在开始引入EGR气体之前，可以通过执行冷凝水清除模式来去除包括EGR冷却器34的内部在内的EGR通道32中的冷凝水。结果，可以以更高的可靠性较早地在不仅消除了EGR阀36及其周边上的冷凝水而且还消除了EGR设备30中的冷凝水的状态下引入EGR气体。
在上述实施例1中，使用具有图2、图3A、图3B和图3C中所示的构造的旁通阀52。然而，根据本发明的流动通道切换装置并不局限于上述构造，只要该流动通道切换装置构造成能够选择第一流动通道构造至第三流动通道构造中的一个即可。例如，流动通道切换装置可以具有图7、图8A、图8B和图8C中所示的构造。
图7是示出了提供第一流动通道构造至第三流动通道构造的布置的另一个示例的简图。图8A、8B和8C中的每个都包括示出了图7中的虚线框围住的部分的构造的放大图。在图7、图8A、图8B和图8C中，与在上述的图2、图3A、图3B和图3C中所示的那些部件相同的部件由相同的附图标记指示并且将省略或简化对这些相同部件的说明。在图7中所示的构造中，旁通阀60不布置在进气旁通通道50和EGR通道32之间的连接部54处，而是布置在进气旁通通道50的中点处。另外，第二EGR阀62在沿着EGR气体的流动的连接部54的下游(在更靠近进气通道12的侧上)布置在EGR通道32中。
图7中所示的构造也能够提供第一流动通道构造至第三流动通道构造。具体地，可以通过关闭旁通阀60来形成第一流动通道构造。在形成第一流动通道构造的状态下，如果EGR阀36和第二EGR阀62打开，则可以提供如图8C中所示的EGR气体引入模式。如果EGR阀36关闭并且旁通阀60和第二EGR阀62打开，则可以形成如图8A中所示的在EGR阀加热模式中使用的第二流动通道构造。此外，如果EGR阀36和旁通阀60打开并且第二EGR阀62关闭，则可以形成如图8B中所示的在冷凝水清除模式中使用的第三流动通道构造。
在上述实施例1中，旁通阀52与上述的根据本发明的第一方面的“流动通道切换装置”相对应。根据本发明的第三方面的“第一控制装置”由在开始预热时执行步骤100的处理的ECU 40提供。根据本发明的第四方面的“第二控制装置”由在开始预热时执行步骤100至步骤104之后的步骤106的处理的ECU 40提供。根据本发明的第五方面的“第三控制装置”由在开始预热时执行步骤100至步骤106的处理的ECU 40提供。在上述实施例1的修改方案中，旁通阀60和第二EGR阀62与根据本发明的第一方面的“流动通道切换装置”相对应。
实施例2
接下来，将参照图9至图11说明本发明的实施例2。
除了根据这个实施例2的内燃机的构造包括图9、图10A和图10B中所示的EGR阀及其周边的构造而不是图2、图3A、图3B和图3C中所示的EGR阀及其周边的构造以外，根据这个实施例2的内燃机的硬件构造与根据实施例1的内燃机相同。
在上述实施例1中，在预热期间，在EGR阀加热模式之后执行冷凝水清除模式。然而，根据本发明的控制并不仅限于在EGR阀加热模式之后执行冷凝水清除模式。具体地，就根据以下将说明的这个实施例的控制而言，所述控制可以包括在预热期间执行EGR阀加热模式并且在EGR阀加热模式完成后在用于引入EGR气体的预定条件成立时立即引入EGR气体。
图9是示出了在本发明的实施例2中提供第一流动通道构造和第二流动通道构造的布置的一个示例的简图。图10A和10B中的每个都包括示出了图9中的虚线框围住的部分的构造的放大图。在图9、图10A和图10B中，与上述的图2、图3A、图3B和图3C中所示的那些部件相同的部件由相同的附图标记指示，并且将省略或简化对这些相同部件的说明。虽然可以使用在如上所述的图2、图3A、图3B和图3C或图7、图8A、图8B和图8C中所示的构造来形成第一流动通道构造和第二流动通道构造，但是由于在这个实施例中不使用第三流动通道构造，所以也可以使用例如图9、图10A和图10B中所示的构造来形成第一流动通道构造和第二流动通道构造。
除了没有第二EGR阀62以外，图9、图10A和图10B中所示的构造与图7、图8A、图8B和图8C中所示的构造相同，并且可以如以下将说明的那样提供第一流动通道构造和第二流动通道构造。具体地，可以通过关闭旁通阀60来形成第一流动通道构造。在形成第一流动通道构造的状态下，如果EGR阀36打开，则可以提供如图10B中所示的EGR气体引入模式。如果EGR阀36关闭并且旁通阀60打开，则可以形成如图10A中所示的、在EGR阀加热模式中所使用的第二流动通道构造。
图11是为了实现根据本发明的实施例2的特征控制而由ECU 40实施的控制程序的流程图。除了省略了步骤106至步骤110的处理以外，图11中所示的程序的处理与上述图4中所示的程序的处理相同，并且以图10A和图10B中所示的方式控制旁通阀60。同样，根据这个程序，可以在EGR阀加热模式中快速地加热EGR阀36，并且可以较早地开始在EGR阀36及其周边上没有冷凝水的状态下引入EGR。
在上述实施例2中，旁通阀60与上述根据本发明的第一方面的“流动通道切换装置”相对应。同样，在这个实施例中，根据本发明的第三方面的“第一控制装置”由在开始预热时执行步骤100的处理的ECU40提供。
在上述实施例1和实施例2中，已经说明了包括在预热期间在EGR阀加热模式之后执行冷凝水清除模式的控制。然而，冷凝水清除模式不必总是在预热期间与EGR阀加热模式协同执行，只要在位于EGR阀36上游的EGR通道32(包括EGR冷却器34的内部在内)中出现或可能出现水冷凝时执行冷凝水清除模式即可。例如，在车辆在寒冷天气运行的情况下，如果不涉及在运行期间引入EGR气体的操作条件连续地成立，则位于EGR阀36上游的EGR通道32可能会被温度较低的外部空气冷却。结果，在这种条件下，即使在预热之后也可能会在EGR通道32中出现水冷凝。在这种条件下，可以独立地执行冷凝水清除模式。
也不必总是如上文中所述的那样在预热期间执行EGR阀加热模式，只要在EGR阀36关闭的状态下在EGR阀36上出现或可能出现水冷凝时执行EGR阀加热模式即可。对于上述内燃机10而言，如果内燃机设有能够借助于发动机冷却水来加热EGR阀36的壳体的布置，则可以说在车辆预热之后在寒冷天气运行期间，EGR阀36不会被冷却到导致出现水冷凝。然而，如果内燃机不具有例如这种布置，则EGR阀36可能会在预热之后被冷却。因而，不必总是在预热期间执行EGR阀加热模式，也可以在这种条件下执行EGR阀加热模式。
在上述实施例1和实施例2中，将排气能量用作驱动力的涡轮增压器22被描述为增压设备(其具有对进气进行增压的压缩机)的一个示例。然而，本发明的实施例可以应用任何具有供给经过增压的进气的压缩机的增压设备。例如，根据本发明的压缩机可以将来自内燃机的曲柄轴的原动力用作驱动力或将来自电动机的动力用作驱动力，只要所述压缩机可以对进气进行增压即可。例如，在内燃机10中，可以安装增压器(即，机械增压器)来代替涡轮增压器22。
附图标记列表
10 内燃机
12 进气通道
14 排气通道
16 空气滤清器
18 空气流量计
20 进气温度传感器
22 涡轮增压器
22a 压缩机
22b 涡轮
24 中间冷却器
26 节气门
28 上游侧催化剂
30 EGR设备
32 EGR通道
34 EGR冷却器
36 EGR阀
40 ECU(电子控制单元)
42 曲柄角传感器
44 水温传感器
46 燃料喷射阀
48 点火设备
50 进气旁通通道
52、60 旁通阀
52a 旁通阀的旋转轴
54 进气旁通通道和EGR通道之间的连接部位
62 第二EGR阀。

Claims (4)

1.一种内燃机，所述内燃机包括：
压缩机，所述压缩机构造成对进气进行增压；
EGR通道，所述EGR通道将排气通道和位于所述压缩机上游的进气通道相互连接；
EGR阀，所述EGR阀布置在位于所述EGR通道中的部位处，并且构造成调节流过所述EGR通道的EGR气体的流量；
进气旁通通道，所述进气旁通通道连接位于所述压缩机下游的所述进气通道和沿着所述EGR气体的流动方向紧接在所述EGR阀下游的所述EGR通道；
流动通道切换装置，所述流动通道切换装置构造成从第一流动通道构造和第二流动通道构造中选择流过所述进气通道的进气的流动通道的构造，在所述第一流动通道构造中，已经通过所述压缩机的进气经过所述进气通道并且流入到气缸中，在所述第二流动通道构造中，在所述EGR阀关闭的状态下，已经通过所述压缩机的进气的一部分经过所述进气旁通通道和所述EGR通道并且被再循环到位于所述压缩机上游的所述进气通道；和
第一控制装置，所述第一控制装置构造成控制所述流动通道切换装置，以在所述EGR阀关闭的状态下，在所述EGR阀上发生水冷凝或在所述EGR阀上可能会发生水冷凝时，选择所述第二流动通道构造。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述流动通道切换装置构造成不但选择所述第一流动通道构造或所述第二流动通道构造，而且选择第三流动通道构造，在所述第三流动通道构造中，在所述EGR阀打开的状态下，流过位于所述压缩机上游的所述进气通道的进气的一部分通过所述进气旁通通道和所述EGR通道并且流出到所述排气通道中。
3.根据权利要求2所述的内燃机，所述内燃机还包括第二控制装置，所述第二控制装置构造成控制所述EGR阀和所述流动通道切换装置，以在位于所述EGR阀上游的所述EGR通道中发生水冷凝或在位于所述EGR阀上游的所述EGR通道中可能会发生水冷凝时，选择所述第三流动通道构造。
4.根据权利要求2所述的内燃机，所述内燃机还包括第三控制装置，所述第三控制装置构造成控制所述流动通道切换装置，以在所述内燃机开始预热时在所述EGR阀关闭的状态下，选择所述第二流动通道构造，并且所述第三控制装置构造成控制所述EGR阀和所述流动通道切换装置，以在选择了所述第二流动通道构造期间在所述EGR阀上不再发生水冷凝时，在将所述EGR气体从所述EGR通道引入到所述进气通道之前，选择所述第三流动通道构造。
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