CN107002565B

CN107002565B - 内燃机控制装置

Info

Publication number: CN107002565B
Application number: CN201580063345.4A
Authority: CN
Inventors: 押领司一浩; 赤城好彦
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2035-10-28
Also published as: CN107002565A; EP3225821A1; WO2016084538A1; JP6488113B2; EP3225821B1; JP2016102442A; EP3225821A4; US10280855B2; US20170268442A1

Abstract

本发明提供一种内燃机控制装置，目的在于通过适当地设定反流的废气量，能够使燃烧状态更加稳定。本发明为一种控制具备气筒、使从上述气筒排出的废气返回到气筒吸入侧的EGR机构的内燃机的控制装置，该控制装置具备控制上述EGR结构的EGR流量的EGR控制部、直接或间接地检测提供给上述气筒的外界空气的湿度的湿度检测单元，上述EGR控制部计算外界空气的水分量和反流的废气中的水分量，基于根据气筒内的燃烧状态而设定的稳定燃烧极限气筒质量、被导入气筒的空气的质量、燃料的质量以及上述水分量，控制上述EGR机构。

Description

内燃机控制装置

技术领域

本发明涉及引擎的控制装置。

背景技术

为了降低汽车的油耗，市场出现一种导入了使废气反流到进气侧的构造(EGR：Exhaust Gas Recirculation废气再循环)的引擎。使废气反流的目的为，减少引擎输出小的条件下的进气管负压(进气行程中的筒内压与大气压的差)并减少活塞在系统外所做的功(泵损失)，抑制引擎输出比较大的条件下的异常燃烧(爆燃)并减少排气损失。

根据在引擎输出小的条件下消除泵损失的观点，希望使废气反流到进气管压力达到大气压的程度。但是，废气基本上作为惰性气体而起作用，因此随着反流的废气的增加，火焰传播的速度变小，如果反流的废气量达到一定的水平则燃烧会不稳定。因此，在反流的废气量中存在根据能够确保燃烧稳定性的条件决定的上限值(燃烧稳定极限质量)。该上限值考虑引擎的模式和由于运转条件而不同的燃烧稳定性，为了满足该情况而定义了废气的反流量。

另一方面，空气中的水分也与废气一样作为惰性气体而起作用，使火焰的传播速度减少。因此，如果不考虑空气中的水分而决定反流的废气量，则根据温度条件引擎的燃烧状态不稳定，有可能得不到希望的性能。作为针对这样的课题的技术，有专利文献1中记载的内燃机的控制装置。该内燃机的控制装置根据检测出的湿度(相对湿度)和被导入引擎筒内的新鲜空气目标量计算新鲜空气中的水分量，根据该计算值，随着新鲜空气中水分量的增加，实施减少废气量的修正。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-001853号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1中记载的技术为，计算新鲜空气中的水分量，根据计算出的水分量计算出的水分量越多，废气量越少，由此确保燃烧稳定性并使泵损失降低最大化。

但是，实际上新鲜空气和废气的混合气中包括的各个成分(主要是二氧化碳、氮、水)对于燃烧状态的影响不同。在专利文献1记载的技术中，没有检测出废气中的水分，所以无法考虑该各化学物种对于燃烧状态的不同影响，因此不能够适当地设定根据条件进行反流的废气量，有可能导致燃烧不稳定。

因此，本发明提供一种内燃机控制装置，适当地设定反流的废气量，由此能够使燃烧状态更稳定。

用于解决课题的手段

本发明为一种控制内燃机的内燃机控制装置，内燃机具备使从上述气筒排出的废气返回到气筒吸入侧的EGR机构，该控制装置具备控制上述EGR结构的EGR流量的EGR控制部、直接或间接地检测提供给上述气筒的外界空气的湿度的湿度检测单元，上述EGR控制部计算外界空气的水分量和反流的废气中的水分量，基于根据气筒内的燃烧状态而设定的稳定燃烧极限气筒质量、被导入气筒的空气的质量、燃料的质量以及上述水分量，控制上述EGR机构。

发明的效果

根据本发明，目的为提供一种内燃机控制装置，通过适当地设定反流的废气量，能够使燃烧状态更加稳定。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的引擎控制装置的结构的系统框图。

图2是在本发明实施方式的引擎的控制装置ECU内实施的与湿度对应的EGR量控制逻辑的概要图。

图3是本发明实施方式的燃烧稳定极限质量的引擎地图数据的概念图。

图4是实施例1的EGR量的引擎地图数据的概念图。

图5是实施例1的引擎控制装置的系统结构图。

图6是表示实施例1的引擎控制装置的与水分量对应的EGR量控制内容的流程图。

图7是表示使用了实施例1的引擎控制装置时的各种传动器和测量值的变化的时间图。

图8是表示与湿度对应的风门开度的控制内容的概念图。

图9是表示与湿度对应的EGR阀门开度的控制内容的概念图。

图10是表示实施例2的引擎控制装置的与水分量对应的EGR量控制内容的流程图。

图11是表示使用了实施例2的引擎控制装置时的各种传动器和测量值的变化的时间图。

图12是实施例3的引擎控制装置的系统结构图。

图13是表示实施例3的引擎控制装置的与水分量对应的EGR量控制内容的流程图。

图14是表示使用了实施例4的引擎控制装置时的各种传动器和测量值的变化的时间图。

图15是实施例4的引擎控制装置的系统结构图。

图16是表示实施例4的引擎控制装置的与水分量对应的EGR量控制内容的流程图。

图17是表示使用了实施例4的引擎控制装置时的各种传动器和测量值的变化的时间图。

具体实施方式

为了达到上述目的，本发明实施方式的内燃机控制装置为了避免反流废气量过大，燃烧不稳定，而根据直接或间接检测出的新鲜空气中的水分量来计算被导入到引擎筒内的新鲜空气以及反流的废气的水分量，根据该计算值来控制废气量。通过这样的结构，能够考虑废气、被吸入引擎筒内的气体的组成来决定废气量，能够不会由于湿度的影响而损失燃烧稳定性而实现使泵损失减少最大化，并实现低油耗的最大化。

另外，如果直接检测新鲜空气中的水分量，并适用于反流的废气量的计算值，控制反流的废气量，则能够直接检测新鲜空气中的水分量的绝对值，能够准确地计算、控制反流的废气量的设定值。

另外，该内燃机的控制装置随着被导入筒内的水分量的增减来变更燃烧稳定极限。其结果能够考虑赋予水和其它成分(氮和二氧化碳)的燃烧稳定性的影响度的不同来调整反流的废气量，因此，进一步避免伴随燃烧稳定极限的变化的燃烧不稳定化，谋求泵损失降低引起的油耗降低量的最大化。

但是，在通过低压EGR系统使气体反流时，将根据催化剂的活性化状态对反流到筒内的废气量进行变更。在催化剂非活性化的状态下，与催化剂活性化的状态相比，废气中存在大量的自由基，所以燃烧容易稳定。根据本发明，能够考虑根据催化剂的活性化状态而变化的废气组成的变化，控制反流的废气，能够通过更多的条件增加油耗降低量。

另外，在通过高压EGR系统使废气反流时，控制在水温高的条件下增加反流的废气量。当水温低时，反流的废气温度变低，相反，当水温高时，反流的废气温度变高。在反流的废气温度低的条件下，燃烧速度容易下降，因此为了确保燃烧稳定性，与水温高的条件相比需要减少反流的废气量。根据本发明，在水温低的情况下和水温高的情况下能够控制反流的废气，因此能够根据水温将低油耗幅度最大化。

另外，在具备高压EGR系统和低压EGR系统的内燃机中，在使用高压EGR系统的情况下，与使用低压EGR系统的情况相比，增加反流的废气量。通过高压EGR系统反流的废气没有通过催化剂，所以与通过低压EGR系统反流的废气相比会包括大量的活性化学物种，所以通过高压EGR系统反流的废气难以引起燃烧速度的下降。其结果为，在得到同等燃烧稳定性的条件下，与通过低压EGR系统反流的气体相比，能够大量地导入通过高压EGR系统反流的气体。根据本发明能够将使用了各个EGR系统时的油耗降低费分别最大化。

以下，参照附图说明本发明的实施方式。首先，使用图1、图2、图3说明以下所示的各个实施例共通的结构。

图1是表示引擎控制装置得结构的系统框图。将空气流量传感器1、湿度传感器3、加速器开度传感器12、差压传感器43、EGR温度传感器44、冷却水温度传感器(未图示)的输出信号输入给ECU20的输入电路20a。但是，输入信号不仅限于这些。所输入的各个传感器的输入信号被发送给输入输出端口20b内的输入端口。被发送给输入端口20b的值被保管在RAM20c中，通过CPU20e进行运算处理。记述了运算处理内容的控制程序被预先写入到ROM20d中。

表示按照控制程序进行运算的各个传动器的做功量的值在RAM20c中被保管后，被发送给输入输出端口20b内的输出端口，经由各个驱动电路被发送给各个传动器。本实施方式的情况下，作为驱动电路有电子风门驱动电路20f、EGR阀门驱动电路20m。各个电路分别控制电子控制风门2、EGR阀门41。在本实施方式中，是在ECU20内具备上述驱动电路的装置，但不限于这个，也可以在ECU20内具备上述驱动电路的任意一个。

ECU20根据输入信号推定EGR率，根据所要求的运转条件来控制风门阀2以及EGR阀门41。

图2是表示在引擎的控制装置ECU20内实施的还原排出的气体控制逻辑的概要图。由根据加速器开度传感器12的输出计算要求转矩以及要求空气量的要求转矩计算部、根据基于空气流量传感器1的输出、湿度传感器3的输出计算出的新鲜空气中的水分量以及废气中的水分量、要求空气量来计算EGR阀门的控制量的EGR阀门控制部构成。加速器开度传感器12被输入给要求转矩计算部，空气流量传感器信号1、湿度传感器信号3被输入给EGR阀门控制部，实施EGR阀门41以及风门阀的控制。

图3是已经决定在引擎地图上的稳定燃烧极限质量的地图。随着从引擎输出小的区域开始引擎输出变大，稳定燃烧极限质量有增加的趋势。这里，在本实施方式中以外界空气温度Tamb、相对湿度100％构筑了稳定燃烧极限质量的地图。这在相对湿度100％中进行定义，由此在任何湿度条件中也能够不引起燃烧不稳定性而运转引擎。另外，稳定燃烧极限质量可以作为在各个运转条件下引起燃烧不稳定性的筒内质量，或者也可以作为在各个运转条件下油耗为最小的质量，进一步，也可以将这些定义混合来决定一个地图。

图4是已经决定在引擎地图上的EGR量的地图。引擎输出小的区域(区域A)是为了降低泵损失而导入EGR的区域，所要求的EGR量随着引擎输出变小而变大。另外引擎输出大的区域(区域B)是为了抑制异常燃烧而导入EGR的区域，所要求的EGR量有随着引擎输出变大而变大的倾向。这里，在实施例1中以外界空气温度Tamb、相对湿度100％构筑地图。这是因为在相对湿度100％中如果适合EGR量，则在任何湿度条件下都能够不引起燃烧不稳定性地运转引擎。

实施例1

以下，说明实施例1。图5是具备了低压EGR流路的汽车用筒内喷射式汽油引擎结构图。

引擎100是实施火花点火式燃烧的汽车用汽油引擎。在进气管的各个适当位置具备测量吸入空气量的空气流量传感器1、检测进气湿度的湿度传感器3、用于增压进气的增压器的压缩机4a、用于冷却进气的中间冷却器7、调整进气管压力的电子控制风门2。这里，湿度传感器3是能够检测相对湿度以及绝对湿度的传感器。另外，引擎100中在每个气筒具备将燃料喷射到各个气筒的气缸14中的燃料喷射装置(以下称为注射器)13、提供点火能源的火花塞16。另外，在气缸盖中具备调整流入筒内或从筒内排出的气体的可变阀5。通过调整可变阀5，从而调整所有气筒的进气量以及内部EGR量。另外，虽然未图示但燃料喷射装置13通过燃料配管与用于将高压燃料提供给燃料喷射装置13的高压燃料泵连接，在燃料配管中具备用于测量燃料喷射压力的燃料压力传感器。

进一步，在排气管15的各个适当位置具备：涡轮机4b，其用于通过排气能量将旋转力赋予增压器的压缩机4a；电子控制废气口阀11，其用于调整流过涡轮机的排气流量；三效催化剂10，其净化排气；以及空气燃料比传感器9，其是空气燃料比检测器的一个方式，在三效催化剂10的上游侧检测排气的空气燃料比。

进一步，具备EGR管40，其使排气从排气管的催化剂10的下游反流到进气管的压缩机4a的上游。另外，在EGR管40的各个适当位置安装用于冷却EGR的EGR冷却器41、用于控制EGR流量的EGR阀门(EGR机构)41、检测EGR阀门前后的差压的差压传感器43、检测EGR温度的EGR温度传感器44。另外，具备虽然未图示但测量在引擎周围循环的冷却水温度的温度传感器45。

从空气流量传感器1、湿度传感器3、空气燃料比传感器9、差压传感器43以及EGR温度传感器44得到的信号被发送给引擎控制单元(ECU)20。另外，从加速器开度传感器12得到的信号被发送给ECU20。加速器开度传感器12检测加速器踏板的踏入量、即加速器开度。ECU20根据加速器开度传感器12的输出信号运算要求转矩。即，加速器开度传感器12被用作检测对引擎的要求转矩的要求转矩检测传感器。另外，ECU20根据曲柄角度传感器的输出信号来运算引擎的转速。ECU20根据从上述各种传感器的输出得到的引擎的运转状态，最优地运算空气流量、燃料喷射量、点火时期、燃料压力等引擎的主要做功量。

在ECU20进行运算的燃料喷射量被转换为开阀脉冲信号，发送给注射器13。另外，点火信号被发送给火花塞17，使得在通过ECU20进行运算的点火时期进行点火。另外，在ECU20进行运算的风门开度作为风门驱动信号被发送给电子控制风门2。另外，在ECU20进行运算的EGR阀门开度作为EGR阀门开度驱动信号被发送给EGR阀门41。

针对经由进气阀门从进气管流入气缸14内的空气喷射燃料，形成混合气体。混合气体在预定的点火时期通过从火花塞16产生的火花而爆炸，通过其燃烧压来按下活塞而成为引擎的驱动力。进一步，爆炸后的废气经由排气管15被发送给三效催化剂10，废气成分在三效催化剂10内被净化，被排出到外部。在EGR管40的入口上游具备三效催化剂10，由此能够使反流的废气组成稳定，结果能够在任意的运转条件下的EGR量控制中得到稳定的性能。

图6记载通过图2的EGR阀控制部实施的运算处理。

首先，在步骤S601中，计算被导入筒内的新鲜空气中的水分量。首先，根据通过湿度传感器的输出检测出的绝对湿度H_air[kg/m³]和空气密度ρ_air[kg/m³]，如以下计算出空气中的水分的质量分率Y_H20，air、体积分率α。在ECU记录空气密度。或者，根据检测出的信息进行推定。

这里，W_H20、W_air分别是水、空气的摩尔质量[kg/mol]。

接着，根据空气流量传感器1的输出m_air[kg/s]或通过要求转矩计算部求出的要求空气量M_air，R[kg/周期(cycle)]如以下那样计算新鲜空气中的水分流量以及导入筒内的水分量的新鲜空气部分。

新鲜空气中的水分流量

或者

被导入筒内的水分量

或者

这里，Ne是引擎转数[rpm]。如以下所示能够间接地检测水分，但是能够包括很多推定误差。因此，根据湿度传感器检测水分量的决定值，由此与间接检测水分量的情况相比，能够高精度地进行水分量的计算，能够精密地设定各种传动器的控制信号。

另外，在没有安装湿度传感器3的情况下，能够通过间接地检测湿度来代替。例如基于根据以固定转矩行驶时的空气流量传感器1的输出m_air计算出的空气量与要求空气量M_air，R的差，能够如以下那样间接地检测流入筒内的水分量。

这里，能够如以下那样推定质量分率Y_H20，air、体积分率α。

而且根据M_air，_R或m_air如以下那样计算燃料质量M_Fuel。

M_Fuel＝CM_air，R

这里C是预先决定的常数，在实施争议(両論)混合比的燃烧时设定为大约1/15。

接着，在步骤S602，计算反流来的废气中包括的水分量。在废气中包括的水分量的计算中使用检测出的空气中的水分量的最新值。这里，如果假设燃料分子的组成为CnHm，进一步空气是氮79vol％、氧气21vol％的混合气体燃烧时完全燃烧产生水和二氧化碳，氮不反应而剩下，则在反应前后成立以下的关系。

其中，左边表示燃烧前的筒内状态，右边表示燃烧后的筒内状态。这里CnHm是燃料分子，O₂是氧气分子，N₂是氮气分子，CO₂是二氧化碳分子、H₂O是水分子，m是构成燃料的烃分子中的平均碳数，n是构成燃料的烃分子中的平均氢数。根据本关系，如以下那样计算反流来的废气中的水分量。

这里，W_H20、W_C02、W_N2分别是水、二氧化碳、氮的摩尔质量[kg/mol]。

接着，在步骤S603计算稳定燃烧极限质量。这可以从图3的稳定燃烧极限质量的地图取出与运转条件对应的稳定燃烧极限质量M_max，map值，另外也可以从图4的EGR气体量的地图读入与当前的运转条件对应的EGR量M_EGR，map，如公式7那样计算。γ是假设设定为γkg的二氧化碳和氮、1kg的水对燃烧稳定性产生相同影响的系数。根据实验测量来决定。

这里M_air是空气量，能够通过以下公式求出。

或者

M_air＝M_air，R

---(公式8-2)

在步骤S604，考虑最终导入筒内的水分量，计算反流的废气量。

在计算方法的说明时，说明与稳定燃烧极限质量的关系。在汽油引擎中通过火焰传播产生燃烧，但是对火焰传播施加的影响因二氧化碳和水而异。例如，如果针对当量比1的燃料和空气的混合气体，添加了质量比10％的水作为稀释气体时和添加了质量比10％的二氧化碳作为稀释气体时，火焰传播速度的减少量不同。当使废气反流时产生引擎的燃烧不稳定性的主要原因是火焰传播速度下降，所以表示水和二氧化碳对于燃烧不稳定施加的影响度不同。以下视为γkg的二氧化碳、氮、1kg的水对燃烧稳定性产生相同的影响。EGR气体量慢慢增加，通过以下的公式赋予燃烧不稳定化时的条件的气筒内的有效气体质量M_Limit。

这里作为废气的反流量M_EGR，使用通过公式6定义的β来整理公式9则能够写成公式10那样。

根据公式10，如果燃烧稳定极限的实效气体质量M_Limit是已知的值，则能够通过公式11求出燃烧稳定极限的EGR气体质量。

这里用M_max，map置换M_Limit，则公式11的右边是已知的，能够决定目标废气量。

另外，通过引擎试验、数值模拟的模拟试验来预先决定γ。γ大多采取1～2之间的值，但是不限于此。

另外，当根据公式12，假设水和二氧化碳、氮的反应性相同时，根据以下的公式设定目标废气量。

这样设定目标废气量，由此一边维持稳定燃烧，一边根据湿度变化将EGR量最大化，能够实现大的油耗降低。

根据以上的关系，当γ＝1时，计算从新鲜空气导入的水分量(M_H20，air)、从废气导入的水分量(β)，决定EGR量，由此能够根据水分量控制EGR量，因此能够根据筒内的水分量来设定EGR量，结果能够进行控制使得能够根据空气的湿度使油耗降低最大化。

当γ>1时，计算从新鲜空气导入的水分量(M_H20，air)、从废气导入的水分量(β)，并能够考虑伴随水分量变化的稳定燃烧极限质量的变化。其结果为能够避免过大的EGR量，能够控制使得将燃烧稳定性的不稳定抑制在最小限并使进气负压降低引起的油耗降低最大化。

以下，说明图3的燃烧稳定极限质量M_max，map的最佳定义。燃烧稳定极限质量如上所述为了不引起燃烧不稳定，以大气温度Tamb、相对湿度100％来决定是适当的。此时，如果将湿度100％时的空气中的水质量设为M_{H20，air，100％}，则关于燃烧稳定极限质量M_max，map，公式12的关系成立。

这里，燃烧稳定极限质量M_max，map的地图图3具有通过公式12的右边计算出的值是适当的。

接着，在步骤S605，修正新鲜空气中的水分量的影响、反流的EGR气体量的影响，计算为了导入要求空气量所需要的风门开度。将图8所示的流量和风门开度的关系作为地图设置于ECU中，根据该关系计算风门开度。但是，考虑伴随湿度的空气中的水分和EGR气体量混合的情况，控制风门开度，由此要求空气量被导入筒内。

接着在S606，根据图9所示的EGR阀门开度和EGR流量的关系来设定EGR阀门开度。首先，根据目标废气量，基于图9所示的地图数据来设定EGR阀门开度。当通过公式15检测出的检测值与目标值之间产生差时，根据检测值的差来增减开阀量地进行设定。

如果检测值比目标值大，则缩小EGR阀门开度，相反如果检测值比目标值小，则增大EGR阀门开度。这里，T_EGR是根据使用图5未图示的EGR气体温度传感器测量出的EGR气体的温度或者水温推定出的EGR气体温度的推定值。

接着，在S607，根据在S605求出的风门开度进行控制。

接着，在S608，根据在S606进行设定的EGR阀门开度来控制EGR阀门。

经过以上的步骤来控制引擎。

图7表示实施了图6所示的控制时各个传动器的动作以及检测值的变化。举了外部湿度条件发生变化的时候。设为要求转矩固定。接着考虑外界空气的湿度从时间t1开始减少，在时间t2没有检测值变化的迁移。此时，在图6的步骤S603计算的稳定燃烧极限质量没有变化。接着在时间t1以后湿度减少，所以在图6步骤S605进行计算的目标废气量在时间t1以后增加。其结果为，EGR阀门开度的设定值在从时间t1到时间t2开度慢慢变大。当假设γ＝1时，整体的气体量没有变化，因此风门开度几乎可以不进行变更。其结果为，被导入筒内的空气量保持固定。当假设γ>1时，随着湿度的下降导入筒内的气体量(筒内质量)增加，因此在步骤S605将风门阀门开度设为与时间t1相比要大。其结果为，进行控制使得风门阀门开度增加，导入筒内的空气量成为固定值。实施了本控制的结果为，被导入的废气量根据外界空气湿度的增加而增加。这是因为在步骤S605实施的计算中，考虑水分量并修正EGR量。其结果为，在γ＝1、γ>1两种情况下，在与没有加入水分量的修正的情况(使用了EGR地图时)相比能够增加进气管压力量，其结果能够降低燃料消耗。另外当γ＝1时，有燃烧稳定性下降的倾向，其结果为，γ<1的情况能够提高燃料消耗。

实施例2

接着，说明实施例2。图5是引擎的结构，图2是ECU的结构。图10中记载了通过图2的EGR阀控制部实施的运算处理。除了步骤S1004的处理与实施例1相同。在步骤S1004中设定目标废气量时，根据使用冷却水温度传感器进行测量的冷却水温度的上升和启动开始的时间来推定催化剂温度，根据推定出的催化剂活性状态来设定目标废气量。催化剂活性前的废气中包括很多活性化学物种，该活性化学物种在低压EGR系统中与催化剂预热稳定状态相比会促进一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)的燃烧稳定性。在该预热后的稳定状态下，这些活性化学物种通过催化剂内的氧化反应、还原反应而转换为二氧化碳、水、氮气等稳定化学物种。因此，与预热后相比，预热前的稳定燃烧极限质量大。使用预热后的稳定状态决定通过图3定义的稳定燃烧极限质量M_max,map。因此，由于包括很多活性化学物种的预热前的化学物种的影响，即使投入比根据M_max,map决定的目标废气量更多的EGR气体，燃烧也不会变得不稳定。因此，在判断为催化剂没有被活性化时，在步骤S1004中能够通过以下的公式来决定目标废气量。

这里，ΔM_Rad是用于考虑活性化学物种的影响的修正项。低压EGR系统的情况下，ΔM_Rad根据催化剂的活性度进行变化。在催化剂没有活性化的状态下，通过燃烧产生的CO和NO无转换而剩余，因此ΔM_Rad具有大的值。如果催化剂活性化，则ΔM_Rad为0。根据通过水温、从引擎启动起的时间检测出的催化剂的活性度而使ΔM_Rad变化，由此能够使目标废气量适当地发生变化。事先通过引擎试验调查针对催化剂活性度的ΔM_Rad的变化，并将数据保存在ECU内。通过图11说明实施了图10所示的控制时的传动器的运动。举了根据冷却水温度以及从引擎启动起的时间推定出的催化剂温度发生变化的时刻。设定要求转矩为固定。考虑检测出的催化剂温度从时间t1开始增加，在时间t2上升到催化剂活性化的温度的变化。此时，在图10的步骤S1003计算的稳定燃烧极限质量的地图值在时间上没有变化。但是在图10的步骤S1005进行计算的目标废气量从时间t1到时间t2减少。这是由于根据检测出的催化剂活性化状态(催化剂温度)通过公式16修正目标废气量。因此，从时间t1到时间t2，根据催化剂的温度上升，设定值使得目标废气量减少。其结果为，设定EGR阀门开度的设定值使得开度从时间t1到时间t2慢慢变小。要求转矩虽然没有变化，但是目标废气量减少，因此在步骤S1005根据目标废气量的减少，与时间t1相比较小地设定风门阀门开度。其结果为，进行控制使得风门阀门开度减少，被导入筒内的空气量成为固定值。实施本控制的结果，被导入的废气量随着催化剂温度的增加而减少地变化。通过以上，能够反映根据催化剂的活性化状态而发生变化的活性化学物种的量并设定目标废气量，在具备低压EGR系统的引擎中催化剂非活性化状态的条件中，能够实现更大的低油耗。

通过上述，能够根据使用了低压EGR系统时的催化剂活性化状态避免燃烧不稳定性并使催化剂活性化前的油耗降低量最大化。

实施例3

接着说明实施例3。实施例3在图12中记载引擎的结构，在图13中记载通过图2的EGR阀控制部实施的运算处理。图12所示的引擎的结构除了使废气反流的结构外与图5所示的引擎的结构相同。在图12的结构中，关于废气，是从涡轮增压器的上游取出废气，反流到压缩机下游的结构。图13所示的运算处理除了步骤S1304外与图6所示的实施例1的运算处理相同。在步骤S1304中设定目标废气量时，设定使用冷却水温度传感器测量到的冷却水温度或检测出的EGR气体温度所对应的目标废气量。在冷却水温度低的状态下，EGR气体的温度也变低。如果温度下降，则容易引起燃烧的不稳定化，因此与EGR气体的温度高的情况相比，稳定燃烧极限质量变小。因此，进行使用了公式17的目标废气量的设定。

这里，ΔM_T是用于考虑废气温度的修正项。

在高压EGR系统的情况下，根据冷却水温度达到的被导入引擎筒内时的温度会产生差。具体地说，在接近引擎启动的状态下，由于冷却水温度低废气温度与预热稳定状态相比温度变低，从引擎启动运转开始经过了充分的时间后，废气温度达到与预热稳定状态相同的温度(与启动时相比为高的温度)。如上所述，如果反流的废气温度下降则混合气体的温度变低，容易引起燃烧不稳定化。因此，与EGR气体温度对应的修正对使油耗降低最大化并使燃烧稳定化是有效的。使用预热后的稳定状态决定图3所定义的稳定燃烧极限质量M_max，map，所以以0以下的值设定ΔM_T。即，在水温和EGR气体温度低的条件下，设定目标废气量，该目标废气量比根据稳定燃烧极限气体质量M_max，map计算出的EGR量要少。当水温充分上升时或EGR气体温度充分上升时，将ΔM_T设为0，将与EGR量相同的量设为目标废气量，该EGR量是根据基于基准条件设定的稳定燃烧极限气体质量而计算出的。事先通过引擎试验调查ΔM_T相对于水温和EGR气体温度的变化，并将数据保存在ECU内。

图14表示按照图13的控制流程图进行处理时的各种传动器的处理。假设要求转矩为固定的条件。考虑运转中通过冷却水温度传感器检测出的冷却水温度或通过EGR温度传感器44检测出的EGR气体温度从时间t1开始增加，在时间t2达到稳定状态的变化。此时，在图13的步骤S1303计算的稳定燃烧极限质量的值在时间上没有变化。但是在图13的步骤S1305进行计算的目标废气量从时间t1到时间t2增加。这是由于根据冷却水温度或废气温度通过公式17计算目标废气量。因此，从时间t1到时间t2，随着冷却水温度或废气温度的上升，关于目标废气量，冷却水温度或废气温度慢慢增加。其结果为，设定EGR阀门开度的设定值使得从时间t1到时间t2开度慢慢变大。要求转矩虽然没有变化，但是目标废气量增加，因此在步骤S1305根据目标废气量的减少，与时间t1相比将风门阀门开度设定得要大。其结果，进行控制使得风门阀门开度增加，并且被导入筒内的空气量成为固定值。实施本控制的结果，被导入的废气量随着冷却水温度或废气温度的增加而增加地发生变化。其结果为能够避免冷却水温度或废气温度低的条件的燃烧稳定性恶化。如果燃烧不稳定则油耗性能也恶化，因此与在实施例1研究的控制相比燃料消耗率有可能变小。

根据上述，能够避免在使用了高压EGR系统时的冷却水或EGR气体温度低的条件的燃烧不稳定性并使油耗降低最大化。

实施例4

接着说明实施例4。图15记载引擎的结构，图16记载通过图2的EGR阀控制部实施的运算处理。图15的结构除了使废气反流的结构外与图5所示的结构相同。图15的结构为，在图5的结构上组合以下构造，即从涡轮增压器的涡轮机上游取出废气，使废气反流到压缩机下游。图16所示的运算处理除了图16的步骤1609、步骤S1610外与图6所示的实施例1的运算处理相同。在步骤S1609中，决定是将反流的废气设为高压EGR系统还是设为低压EGR系统。例如，在有要求转矩的紧急变动而需要高废气的应答性的状况下，进行如下判断，即在使用高压废气进行增压的条件且在高压EGR系统中不能够反流所需要的废气时使用低压EGR。另外，可以根据水温、从引擎启动开始的时间、催化剂活性化状况决定要选择的EGR系统。当通过步骤S1609选择了高压EGR系统时，进入步骤S1610。在步骤S1610中，将目标废气量变更为使用了公式(18)的目标废气量。

这里，ΔM_high是使用高压EGR系统时的修正项。在高压EGR系统的情况下，废气不通过催化剂而反回进气侧，因此包含一氧化碳和氮氧化物等多种活性化学物种。另一方面，在低压EGR系统的情况下，废气在通过催化剂后，返回进气侧，因此几乎没有活性化学物种，而由稳定化学物种构成。活性化学物种有加速燃烧速度的效果，因此当活性化学物种多时，与假设决定稳定化学物种的情况相比，稳定燃烧极限质量变大。因此，有能够反流更多的废气的可能性。ΔM_high需要事先通过引擎试验进行调查决定。在本实施例中，通过使用了低压EGR系统时的预热稳定来决定稳定燃烧质量极限M_max，map，接着决定ΔM_high。此时，ΔM_high具有正值。即，使用高压EGR系统的情况与使用低压EGR系统的情况相比，能够设定更大的目标废气量。这里，事先通过引擎试验调查在分别使用了低压EGR系统和高压EGR系统时能够反流的EGR量的差ΔM_high，将数据保存在ECU内。

图17表示按照图16的运算处理进行了处理时的各种传动器的处理。假设要求转矩为固定的条件。考虑在时间t1通过流程图的步骤1609设定使用高压EGR系统的情况。此时在图15的步骤S1603读入的稳定燃烧极限质量的地图值没有变化。但是在时间t1以后，经由图15的步骤S1610变更目标废气量，因此目标废气量增加。其结果，在时间t1以后EGR阀门开度也变大。要求转矩虽然没有变化，但是目标废气量增加，因此在步骤S1605根据目标废气量的增加，与时间t1相比，将风门阀门开度设定得要大。其结果，进行控制使得风门阀门开度增加，并且被导入筒内的空气量成为固定值。实施本控制后的结果，与使用了低压EGR系统的情况相比，被导入的废气量在使用了高压EGR系统的情况下变大。实施例4的情况下，在切换为高压EGR时所导入的EGR量增加，因此泵损失降低，随之油耗也降低。

其结果，能够确保燃烧稳定性，并能够设定与低压EGR系统以及高压EGR系统对应的适当的EGR量，能够在分别切换系统时避免燃烧稳定性恶化并使油耗性能最大化。

附图标记的说明

1：空气流量传感器、2：电子控制风门、3：湿度传感器、4：增压器、4a：压缩机、4b：涡轮机、5：可变阀、6：进气歧管、7：中间冷却器、9：空气燃料比传感器、10：三效催化剂、11：废气口阀、12：加速器开度、13：筒内直接喷射用注射器、14：气缸、15：排气管、16：火花塞、20：ECU、20a：输入电路、20b：输入输出端口、20c：RAM、20d：ROM、20e：CPU、20f：电子控制风门驱动电路、20g：注射器驱动电路、20h：废气口阀驱动电路、20j：中间冷却器冷却水阀驱动电路、20k：变速器驱动电路、20m：EGR阀门驱动电路、30：变速器、40：EGR管、41：EGR阀门、42：EGR冷却器、43：差压传感器、44：EGR温度传感器、100：引擎。

Claims

1.一种控制内燃机的内燃机控制装置，该内燃机具备气筒、使从上述气筒排出的废气返回气筒吸入侧的EGR机构，该内燃机控制装置的特征在于，

该内燃机控制装置具备控制上述EGR机构的EGR流量的EGR控制部、直接或间接地检测提供给上述气筒的外界空气的湿度的湿度检测单元，

上述EGR控制部计算外界空气的水分量和反流的废气中的水分量，基于根据气筒内的燃烧状态而设定的稳定燃烧极限气筒质量、被导入气筒的空气的质量、燃料的质量以及上述水分量，控制上述EGR机构；

其中，上述内燃机具备增压器、配置在上述增压器的涡轮机下游侧的催化剂，

上述EGR机构构成为，具备使废气从上述增压器的涡轮机上游侧的取出孔返回上述增压器的压缩机下游侧的取入孔的高压EGR机构、使废气从上述催化剂的下游侧的取出孔返回上述增压器的压缩机上游侧的取入孔的低压EGR机构，

与使用上述低压EGR机构使废气反流的情况相比，在使用上述高压EGR机构使废气返回气筒吸入侧的情况下，上述EGR控制部增大设定上述稳定燃烧极限气筒质量，根据新设定的稳定燃烧极限质量来控制返回上述气筒吸入侧的废气量。

2.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

直接检测提供给上述气筒的外界空气的湿度的单元是湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

根据被吸入到上述筒内的水分量，改变上述稳定燃烧极限气筒质量。