CN107355302A - 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，抑制由于在新气导入阀闭阀时从下游侧向上游侧泄露出的包含排气的泄漏气体的影响，打开新气导入阀时的新气的导入量的精度降低的情况。控制装置推定在新气导入阀闭阀时从新气导入阀的下游侧向上游侧泄露出的气体的泄漏气体量。在有打开新气导入阀的要求时泄漏气体量为预定值以上的情况下，控制装置基于发动机转速和进气压来决定新气导入阀的目标开度，并且基于泄漏气体量算出针对目标开度的修正开度。并且，使新气导入阀打开到比目标开度大修正开度的量的开度，从而使积存于新气导入通路的泄漏气体与所需要的量的新气一起向进气通路流出。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及控制具备新气导入装置和EGR装置的带涡轮增压器的内燃机的控制装置。
背景技术
日本特开2012-057582号公报中公开了一种带涡轮增压器的内燃机，具备绕过压缩机从压缩机的上游向节气门的下游导入新气的新气导入通路(新气旁通通路)和开闭新气导入通路的新气导入阀(新气旁通阀)。在该带涡轮增压器的内燃机中设置有低压回路式的EGR装置，所述低压回路式的EGR装置通过EGR通路将排气通路的比透平机靠下游的部位与进气通路中的新气导入通路的入口与压缩机之间的部位连接。控制该带涡轮增压器的内燃机的ECU，通过在稳压罐内为负压的情况下打开新气导入阀、在稳压罐内为正压的情况下关闭新气导入阀，抑制了再循环的排气在新气导入通路中逆流的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-057582号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在现实中，即使使新气导入阀完全关闭，也会发生在新气导入阀所具有的制造公差的范围内的气体的泄漏。也就是说，当稳压罐内为正压时会发生从新气导入阀的下游侧向上游侧的气体的泄漏。因此，在正在进行通过EGR装置实现的排气的再循环的情况下，包含排气的泄漏气体会充满新气导入阀的上游侧。在这样的状态下进行通过新气导入阀实现的新气的导入的情况下，新气的导入量会产生与充满了的泄漏气体的量相应的不足。新气导入量的不足会导致减速失火，另外，会使发动机转矩和/或空燃比的控制性发生恶化。
本发明是鉴于上述的问题而做出的发明，目的在于提供如下内燃机的控制装置：能够抑制由于在新气导入阀闭阀时从下游侧向上游侧泄露出的包含排气的泄漏气体的影响，打开新气导入阀时的新气的导入量的精度降低的情况。
用于解决问题的技术方案
本发明所涉及的内燃机的控制装置是控制具备新气导入装置和EGR装置的带涡轮增压器的内燃机的控制装置。新气导入装置构成为包括：新气导入通路，其使进气通路的比压缩机靠上游的部位与比节气门靠下游的部位连通；和新气导入阀，其设置于新气导入通路。EGR装置构成为，使排气的一部分从排气通路的比透平机靠下游的部位向进气通路中的新气导入通路的入口与压缩机之间的部位再循环。
本控制装置构成为至少进行目标开度决定处理、泄漏气体量推定处理以及开度修正处理。在目标开度决定处理中，本控制装置基于内燃机的运转状态来决定新气导入阀的目标开度。在泄漏气体量推定处理中，本控制装置推定在新气导入阀闭阀时从新气导入阀的下游侧向上游侧泄露出的气体的泄漏气体量。并且，在开度修正处理中，本控制装置，在打开新气导入阀时泄漏气体量为预定值以上的情况下，使新气导入阀打开到大于目标开度的开度。
根据这样的构成，既能够使包含排气的泄漏气体快速地向进气通路流出，又能够将所需要的量的新气导入进气通路。
也可以是，在开度修正处理中，本控制装置使新气导入阀打开到目标开度加上修正开度而得到的开度，排气占泄漏气体的比例、即泄漏气体的排气浓度越大，则使修正开度越大。在对泄漏气体的排气浓度大的情况与小的情况进行比较时，若新气导入阀的开度相同，则在泄漏气体的排气浓度大的情况下经过新气导入阀的新气(也包括泄漏气体中的新气)的流量较小。故而，如上所述，通过根据排气占泄漏气体的比例来调整修正开度，能够抑制经过新气导入阀的新气的流量根据泄漏气体的排气浓度而波动的情况。
进而，也可以是，在开度修正处理中，泄漏气体量越多，则本控制装置使在目标开度加上修正开度的时间越长，修正开度越大，则本控制装置使在目标开度加上修正开度相加的时间越短。加上修正开度的时间越长，另外，修正开度越大，则经过新气导入阀向进气通路流出的气体量越多。故而，如上所述，通过根据泄漏气体量和修正开度来调整加上修正开度的时间，能够抑制泄漏气体残存于新气导入通路的情况和/或过剩的新气向进气通路流动的情况。
也可以是，在泄漏气体量推定处理中，本控制装置，通过分别计算在新气导入阀的下游侧的压力高于上游侧的压力的情况下从新气导入阀的下游侧流入上游侧的每单位时间的气体量、和在新气导入阀的上游侧的压力高于下游侧的压力的情况下从新气导入阀的上游侧向下游侧流出的每单位时间的气体量，并且对它们进行累计来推定泄漏气体量。由此，能够精度良好地推定泄漏气体量。
本控制装置也可以构成为还进行以下的第1、第2、第3扫气控制处理中的某一个或多个。
第1扫气控制处理是在新气导入阀闭阀时泄漏气体量为预定值以上、并且新气导入阀的上游侧的压力高于下游侧的压力的情况下进行的扫气控制处理。在第1扫气控制处理中，本控制装置，在满足了所述条件的情况下，打开新气导入阀，使与泄漏气体量相当的泄漏气体与新气一起向比节气门靠下游的进气通路流动，并且通过具有转矩降低效果的致动器操作来抵消从新气导入通路向进气通路的新气的导入所带来的转矩增大效果。
第2扫气控制处理是在新气导入阀闭阀时泄漏气体量为预定值以上、新气导入阀的下游侧的压力高于上游侧的压力、并且不在进行通过EGR装置实现的排气的再循环的情况下进行的扫气控制处理。在第2扫气控制处理中，本控制装置，在满足了所述条件的情况下，打开新气导入阀，使与泄漏气体量相当的泄漏气体与新气一起向比所述压缩机靠上游的所述进气通路流动，并且通过具有转矩增大效果的致动器操作来抵消从进气通路向新气导入通路的新气的逆流所带来的转矩降低效果。
第3扫气控制处理是在有使内燃机停止的要求的情况下进行的扫气控制处理。在第3扫气控制处理中，本控制装置，在满足了所述条件的情况下，打开新气导入阀，使与泄漏气体量相当的泄漏气体与新气一起向比节气门靠下游的进气通路流动，并且通过具有转矩降低效果的致动器操作来抵消从新气导入通路向进气通路的新气的导入所带来的转矩增大效果。
根据第1、第2、第3扫气控制处理，能够一边抑制转矩的变动一边使充满了新气导入通路的泄漏气体向进气通路流出。
发明的效果
根据本发明所涉及的内燃机的控制装置，既能够使包含排气的泄漏气体快速地向进气通路流出，又能够将所需要的量的新气导入进气通路，所以，能够抑制由于在新气导入阀闭阀时从下游侧向上游侧泄露出的包含排气的泄漏气体的影响，打开新气导入阀时的新气的导入量的精度降低的情况。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的内燃机的系统构成的概略图。
图2是表示本发明的实施方式的控制装置所具备的功能的图。
图3是表示新气导入阀的基本控制的处理的流程的流程图。
图4是表示泄漏气体量以及平均EGR率的运算的处理的流程的流程图。
图5是表示用于根据由空气流量计计测的新气流量GA来推定新气导入通路的新气取出部的压力P1的映射的图像(概念)的图。
图6是表示从新气导入阀的上游侧向下游侧泄漏的气体的流量、新气导入阀的上游侧和下游侧的各压力P1、P2、以及新气导入通路的新气取出部的温度T1的关系的图。
图7是表示从新气导入阀的下游侧向上游侧泄漏的气体的流量、新气导入阀的上游侧和下游侧的各压力P1、P2、以及新气导入通路的新气导入部的温度T2的关系的图。
图8是表示修正开度的运算的处理的流程的流程图。
图9是对新气导入阀经过气体量的修正量的决定方法进行说明的图。
图10是表示用于根据修正量决定修正开度的映射的图像的图。
图11是对针对新气导入阀的目标开度的修正开度的设定进行说明的图。
图12是表示扫气控制的处理的流程的流程图。
附图标记说明
2：发动机；
4：发动机本体；
10：进气通路；
14：稳压罐；
24：节气门；
30：排气通路；
40：催化剂装置；
50：涡轮增压器；
52：压缩机；
58：透平机；
60：EGR装置；
62：EGR通路；
66：EGR阀；
70：新气导入装置；
72：新气导入通路；
74：新气导入阀；
100：控制装置。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，在以下所示的实施方式中，在言及各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示的情况、原理上明显特别指定为该数值的情况以外，本发明不限定于该言及的数值。另外，在以下所示的实施方式中说明的构造、步骤等，除了特别明示的情况、明显原理上特别指定为上述构造、步骤的情况以外，并不一定对于本发明是必需的。
1.内燃机的构成
图1是表示本发明的实施方式的内燃机的系统构成的概略图。该实施方式所涉及的内燃机(以下，简记为发动机)2具备构成为搭载于汽车的火花点火式的4冲程往复发动机的发动机本体4。在发动机本体4形成有未图示的多个汽缸。另外，在发动机本体4安装有均未图示的，进气门和驱动它的可变气门机构、排气门和驱动它的可变气门机构、火花塞、燃料喷射阀等很多装置以及致动器。
发动机本体4连接有连接于各缸的进气口的进气歧管12。进气歧管12经由稳压罐14连接于进气通路10。在进气通路10从其上游朝向发动机本体4依次配置有压缩机52、节气门24以及中冷器(intercooler)26。在进气通路10的入口安装有输出与被吸入进气通路10的新气的流量对应的信号的空气流量计20。在进气通路10的比压缩机52靠上游的部位和稳压罐14分别安装有压力传感器22、16和温度传感器21、18。但是，在比压缩机52靠上游的部位安装压力传感器22在本实施方式中并不一定是必需的构成。
发动机本体4连接有连接于各缸的排气口的排气歧管32。排气歧管32连接于排气通路30。在排气通路30从发动机本体4朝向下游依次配置有与压缩机52一起构成涡轮增压器50的透平机(涡轮机)58、和催化剂装置40。
发动机2具备使排气的一部分从排气通路30向进气通路10再循环的EGR装置60。EGR装置60包括EGR通路62、EGR冷却器64、EGR阀66以及混合器(mixer)68。EGR通路62使比催化剂装置40靠下游的排气通路30与比压缩机52靠上游的进气通路10连通。即，EGR装置60构成为所谓的低压回路式的EGR装置。混合器68设置于进气通路10与EGR通路62的连接部，促进在进气通路10流动的新气与从EGR通路62导入的排气(EGR气体)的混合。EGR冷却器64设置于EGR通路62，冷却在EGR通路62流动的EGR气体。EGR阀66设置于在EGR气体的流动的方向上比EGR冷却器64靠下游的EGR通路62。
发动机2具备绕过压缩机52从压缩机52的上游向节气门24的下游导入新气的新气导入装置70。新气导入装置70包括新气导入通路72和新气导入阀74。新气导入通路72使比混合器68靠上游的进气通路10与稳压罐14连通。新气导入阀74设置于新气导入通路72。作为新气导入阀74，可以使用级阀(step valve)、旋转阀(rotary valve)、DC阀(DC valve)等各种阀。在新气导入通路72的比新气导入阀74靠上游的部位安装有输出与气体中的氧浓度对应的信号的氧传感器76。但是，在新气导入通路72安装氧传感器76在本实施方式中并不一定是必需的构成。
发动机2的运转由控制装置100控制。控制装置100除了空气流量计20、压力传感器22、16、温度传感器21、18、氧传感器76以外还连接有未图示的加速器开度传感器、曲轴角度传感器等各种传感器。控制装置100基于利用这些传感器获得的信息来操作发动机2所具备的各种装置以及致动器，从而控制发动机2的运转。控制装置100是具有至少1个CPU、至少1个ROM以及至少1个RAM的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)。但是，控制装置100也可以由多个ECU构成。在控制装置100中，将存储于ROM的程序加载到RAM并且通过CPU来执行，从而实现发动机控制所涉及的各种功能。
2.控制装置所具备的功能
图2是在控制装置100所具备的各种功能中，特别地抽出新气导入装置70的控制所涉及的功能并且以框图来表现的图。虽然控制装置100除此以外还具备各种功能，但省略了对它们的图示。在图2中，按每一功能分配有运算单元101-104。但是，各运算单元101-104并不是作为硬件存在的，而是在通过CPU执行存储于ROM的软件时假想实现的。
2-1.新气导入阀的基本控制
运算单元101构成为进行新气导入阀74的基本控制所涉及的处理。关于与技术方案的关系，运算单元101所具备的功能包括作为目标开度决定单元的功能。图3是表示通过运算单元101实现的新气导入阀74的基本控制的处理的流程的流程图。以下，使用图3对运算单元101所进行的处理的详情进行说明。
在图3的流程图中的步骤S1中，运算单元101判定运转状态是否满足预定的减速条件。具体而言，判定是否加速器操作量的时间微分值为负的值、并且其绝对值小于适当地决定的阈值。也就是说，处于不进行燃料切断的程度的缓慢的减速状态是进行通过新气导入装置70实现的新气的导入的一个条件。通过经由新气导入通路72导入新气，能够使从进气通路10吸入缸内的气体的EGR率降低，抑制失火(不发火)和/或燃烧的不稳定。在运转状态不满足减速条件的情况下，运算单元101选择步骤S7的处理，维持使新气导入阀74闭阀的状态。
在运转状态满足减速条件的情况下，运算单元101继而进行步骤S2的判定。在步骤S2中，运算单元101判定新气导入阀74的下游侧的压力是否为负压。也就是说，下游侧的压力低于新气导入阀74的上游侧的压力是进行通过新气导入装置70实现的新气的导入的另一个条件。该判定，具体而言是通过如下来进行的：利用压力传感器16计测稳压罐14内的压力、并且判定稳压罐14内的压力是否为负压。在新气导入阀74的下游侧的压力为正压的情况下，运算单元101选择步骤S7的处理，维持使新气导入阀74闭阀的状态。
在新气导入阀74的下游侧的压力为负压的情况下，运算单元101进行步骤S3的处理。在步骤S3中，运算单元101基于由压力传感器16计测的稳压罐14内的压力和发动机转速来决定新气导入阀74的目标开度B。在目标开度B的决定中使用使目标开度与稳压罐内压力和发动机转速相关联的映射。
进而，在步骤S4中，运算单元101基于加速器操作量的时间微分值来决定新气导入阀74的开阀时间t2。在开阀时间t2的决定中使用使开阀时间与加速器操作量的时间微分值相关联的映射。
在步骤S5中，运算单元101按照在步骤S3中决定的目标开度B使新气导入阀74开阀。此外，存在当新气导入阀74开阀了时，在目标开度B上加上修正开度的情况(之后对详情进行叙述)。新气导入阀74的开度修正通过后述的运算单元103来进行。
在步骤S6中，运算单元101判定从新气导入阀74的开阀起是否经过了在步骤S4中决定的开阀时间t2。该判定按每运算周期进行。运算单元101选择步骤S5的处理，维持使新气导入阀74开阀的状态，直到经过开阀时间t2为止。
之后，当经过了开阀时间t2时，运算单元101在步骤S7中使新气导入阀74闭阀。由此，通过新气导入阀74的打开实现的新气的导入结束。此外，打开新气导入阀74来导入新气的目的在于使EGR率降低，所以，也可以推定进气歧管12内的EGR率，并且当该推定EGR率小于某阈值时使新气导入阀74闭阀。
2-2.泄漏气体量以及泄漏气体的平均EGR率的运算
运算单元102构成为推算在新气导入阀74闭阀时从新气导入阀74的下游侧向上游侧泄露出的气体的泄漏气体量、并且推算泄漏气体的平均EGR率。关于与技术方案的关系，运算单元102所具备的功能包括作为泄漏气体量推定单元的功能。图4是表示通过运算单元102实现的泄漏气体量以及平均EGR率的运算的处理的流程的流程图。以下，使用图4以及与其有关的图5～图7对运算单元102所进行的处理的详情进行说明。
在图4的流程图中的步骤S101中，运算单元102算出新气导入装置70从进气通路10取出新气的部分，也即是新气导入通路72从进气通路10分支的部分的压力P1。在该计算中使用图5中图像所表示的映射。在该映射中，由空气流量计20计测的新气的流量GA与新气取出部的压力P1相关联。随着新气流量GA变多，进气通路10内的压力损失变大，所以，新气流量GA越多，则新气取出部的压力P1越小。运算单元102使用该映射根据新气流量GA来算出新气取出部的压力P1。但是，在进气通路10上的压缩机52的上游安装有压力传感器22的情况下，也可以通过压力传感器22测定新气取出部的压力P1。
返回图4对步骤S102进行说明。在步骤S102中，运算单元102测定新气导入装置70向进气通路10导入新气的部分，也即是新气导入通路72向进气通路10合流的部分的压力P2。在该测定中使用安装于稳压罐14的压力传感器16。此外，由压力传感器16测定的新气导入部的压力P2是绝对压力，在步骤S101中算出的新气取出部的压力P1也是绝对压力。
在步骤S103中，运算单元102对在步骤S101中获得的新气取出部的压力P1与在步骤S102中获得的新气导入部的压力P2进行比较。在压力P1为压力P2以上的情况下，运算单元102实施后述的步骤S104以及S105的处理。另一方面，在压力P1小于压力P2的情况下，运算单元102实施后述的步骤S106以及S107的处理。
在压力P1为压力P2以上的情况下所选择的步骤S104中，运算单元102算出从新气导入阀74的上游侧向下游侧泄漏的每运算周期的气体量m1。在此，若将从上游侧向下游侧的泄漏气体的流量设为mf，将新气取出部的温度设为T1，则在泄漏气体流量mf、新气导入阀74的上游侧和下游侧的各压力P1、P2、以及新气取出部的温度T1之间，以以下的节流方程(throttle equation)表示的物理关系成立。其中，B0是在新气导入阀74闭阀时的流量系数，使用通过试验确认的值(固定值)。R是气体常数。
在此、
通过将根据上述的式子算出的泄漏气体流量mf换算成每运算周期的气体量，获得了泄漏气体量m1。泄漏气体量m1的计算，具体而言使用图6中图像所表示的映射来进行。在该映射中规定了泄漏气体量m1、上述的式子中的P1*Φ(P2/P1)、以及新气取出部温度T1的关系。作为新气取出部温度T1，可以使用由温度传感器21测定的温度。根据在步骤S101以及S102中获得的各压力P1、P2来计算P1*Φ(P2/P1)，通过将其计算值和新气取出部温度T1应用于图6所示的映射来算出从新气导入阀74的上游侧向下游侧泄漏的泄漏气体量m1。此外，当考虑新气取出部温度T1的温度幅度时，新气取出部温度T1给予泄漏气体量m1的影响与各压力P1、P2所给予的影响相比较小。故而，也可以使用假设新气取出部温度T1恒定的简化的映射来算出泄漏气体量m1。
返回图4，接下来对步骤S105进行说明。在步骤S105中，使在步骤S104中算出的泄漏气体量m1的值乘以-1。这是因为，积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体的量减少从新气导入阀74的上游侧向下游侧泄漏的气体的量。
根据流程图，继步骤S105的处理之后进行步骤S108的处理。在步骤S108中，运算单元102对当前为止积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体的量(以下，称为累计泄漏气体量)M进行更新。在步骤S108中，通过使累计泄漏气体量M的上次值m0与在步骤S105中获得的泄漏气体量m1相加来更新累计泄漏气体量M。在下次的运算中，本次更新的累计泄漏气体量M的值被置换成上次值m0。因为在步骤S105中获得的泄漏气体量m1是负的值，所以，通过步骤S108的更新处理，累计泄漏气体量M减少。
另一方面，在压力P1小于压力P2的情况下所选择的步骤S106中，运算单元102算出从新气导入阀74的下游侧向上游侧泄漏的每运算周期的气体量m1。在此，若将从下游侧向上游侧的泄漏气体的流量设为mb，将新气导入部的温度设为T2，则在泄漏气体流量mf、新气导入阀74的上游侧和下游侧的各压力P1、P2、以及新气导入部的温度T2之间，以以下的节流方程表示的物理关系成立。
通过将根据上述的式子算出的泄漏气体流量mb换算成每运算周期的气体量，获得了泄漏气体量m1。泄漏气体量m1的计算，具体而言使用图7中图像所表示的映射来进行。在该映射中规定了泄漏气体量m1、上述的式子中的P2*Φ(P1/P2)、以及新气导入部温度T2的关系。作为新气导入部温度T2，可以使用由温度传感器18测定的温度。根据在步骤S101以及S102中获得的各压力P1、P2来计算P2*Φ(P1/P2)，通过将其计算值和新气导入部温度T2应用于图7所示的映射来算出从新气导入阀74的下游侧向上游侧泄漏的泄漏气体量m1。此外，当考虑新气导入部温度T2的温度幅度时，新气导入部温度T2给予泄漏气体量m1的影响与各压力P1、P2所给予的影响相比较小。故而，也可以使用假设新气导入部温度T2恒定的简化的映射来算出泄漏气体量m1。
返回图4，接下来对步骤S107进行说明。在步骤S107中，运算单元102存储进行了步骤S106的计算的时刻的泄漏气体的EGR率E1。泄漏气体的EGR率可以看成与正在进气通路10中流动的气体的EGR率相等。EGR率，在与运算单元102不同的未图示的运算单元中，基于EGR阀66的开度、EGR阀66的上游压力与下游压力的压力差、以及新气的流量来计算。此外，EGR阀66的压力差可以通过压力差传感器来计测，也可以根据上游压力和下游压力的各计测值来算出，还可以根据发动机2的运转状态来推定。
根据流程图，继步骤S107的处理之后进行步骤S108的处理。在步骤S108中，运算单元102对当前为止积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体的量(以下，称为累计泄漏气体量)M进行更新。在步骤S108中，通过使累计泄漏气体量M的上次值m0与在步骤S106中获得的泄漏气体量m1相加来更新累计泄漏气体量M。因为在步骤S106中获得的泄漏气体量m1是正的值，所以，通过步骤S108的更新处理，累计泄漏气体量M增加。
在步骤S109中，运算单元102判定泄漏气体量m1是否大于零。在泄漏气体量m1的算出在步骤S104中进行的情况下，泄漏气体量m1取正的值，在泄漏气体量m1的算出在步骤S106中进行的情况下，泄漏气体量m1取负的值。
在泄漏气体量m1大于零的情况下，运算单元102进行步骤S110的处理。在步骤S110中，使用在步骤S107中存储的EGR率E1，根据以下的式子来更新积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体的平均EGR率E。其中，在下述的式子中，E0是平均EGR率E的上次值。在下次的运算中，本次更新后的平均EGR率E的值被置换成上次值E0。在泄漏气体量m1为零以下的情况下，跳过步骤S110的处理，保持平均EGR率E的值。
此外，平均EGR率E的求取方法中还有上述以外的方法。例如，若在新气导入通路72上的新气导入阀74的下游侧安装有氧传感器76，则也可以根据利用氧传感器76计测出的氧浓度来求出平均EGR率E。
运算单元102通过进行以上的处理来按每运算周期算出泄漏气体量(累计泄漏气体量)和泄漏气体的平均EGR率。利用运算单元102算出的泄漏气体量按每运算周期被给予到运算单元103和运算单元104。另外，利用运算单元102算出的泄漏气体的平均EGR率按每运算周期被给予到运算单元103。
2-3.新气导入阀的开度修正
运算单元103构成为进行新气导入阀74的开度修正所涉及的处理，详细而言，运算与新气导入阀74的目标开度相加的修正开度和其修正期间。关于与技术方案的关系，运算单元103所具备的功能包括作为开度修正单元的功能。图8是表示通过运算单元103实现的修正开度的运算的处理的流程的流程图。以下，使用图8以及与其有关的图9～图11对运算单元103所进行的处理的详情进行说明。
在图8的流程图中的步骤S201中，运算单元103取得在运算单元101算出的累计泄漏气体量M。在步骤S202中判定所取得的累计泄漏气体量M是否为预先设定的第1阈值以上。该第1阈值是考虑泄漏气体的积存给予发动机2的影响来决定的。例如，由于泄漏气体中包含较多的排气成分，所以，在新气导入阀74的周边容易产生冷凝水。因为该冷凝水是酸性的，所以由于冷凝水的附着，新气导入阀74有可能会腐蚀。另外，在冷凝水在新气导入通路72中逆流了的情况下，有可能会发生由冷凝水流入压缩机52引起的侵蚀和/或叶轮的破损。上述第1阈值被设定为由这些影响引起的发动机2的破损和/或劣化发生的可能性低的值。
在累计泄漏气体量M为第1阈值以上的情况下，运算单元103继而进行步骤S203的判定。在步骤S203中，运算单元103基于从运算单元101给予的信号来判定有无打开新气导入阀74的要求。在无打开新气导入阀74的要求的情况下，或者在累计泄漏气体量M小于第1阈值的情况下，运算单元103不前进至接下来的步骤104的处理，而是按每运算周期反复进行从步骤S201到步骤S203的处理、或者是从步骤S201到步骤S202的处理。
在累计泄漏气体量M为第1阈值以上且有打开新气导入阀74的要求的情况下，运算单元103进行从步骤S204到步骤S208的处理。此处所进行的处理是对新气导入阀74的修正开度的设定，运算单元103算出应该与利用运算单元101决定了的目标开度B相加的修正开度的大小和修正时间。
首先，运算单元103在步骤S204中算出应该与新气导入阀74的目标开度B相加的修正开度。以下，使用图9以及图10对运算单元103所采取的修正开度的算出方法进行说明。
新气导入阀74的目标开度B与被要求经由新气导入阀74导入的新气量相应地来决定。但是，在新气导入阀74闭阀时泄漏气体积存于新气导入阀74的上游侧的情况下，通过使新气导入阀74打开至目标开度B而实现的新气的导入量不满足要求新气量。也就是说，如图9所示，新气量会产生与通过打开新气导入阀74而向下游流动的泄漏气体的量相应的不足。为了满足要求新气量，需要预想到泄漏气体也会与新气一起经过新气导入阀74这一情况，并且使经过新气导入阀74的气体量大于要求新气量。运算单元103算出在满足了要求新气量的情况下经过新气导入阀74的泄漏气体量，作为经过新气导入阀74的气体量的修正量α。
修正量(详细而言，每单位时间的修正量)α是在将在目标开度B下获得的每单位时间的气体量、即要求新气量设为A的情况下，使用从运算单元101给予的泄漏气体的平均EGR率E，以以下的式子来表示。在步骤S204中，首先，进行基于以下的式子的修正量α的计算。
运算单元103接下来基于修正量α来算出针对新气导入阀74的目标开度B的修正开度β。修正开度β的算出使用图10中图像所表示的映射来进行。在该映射中，例如，线性地规定了修正量α与修正开度β的关系。如上述的式子所示，修正量α是泄漏气体的平均EGR率E的函数，所以，根据图10所示的关系，泄漏气体的平均EGR率E越高，则算出越大的值的修正开度β。由此，积存于新气导入阀74的泄漏气体的排气浓度越高，则新气导入阀74越大地打开。另外，即使产生了向新气导入阀74的下游侧的泄漏，若不包含EGR气体，则修正量α也为零，所以，不进行新气导入阀74的开度修正。
返回图8，接下来对步骤S205进行说明。在步骤S205中，运算单元103进行在步骤S204中算出的修正开度β与新气导入阀74的目标开度B的相加。
运算单元103接下来在步骤S206中决定进行新气导入阀74的开度修正的修正时间。在进行新气导入阀74的开度修正的情况下，如图11所示，运算单元103与新气导入阀74的开阀一致地将目标开度B加上修正开度β而得到的开度给予到新气导入阀74。使修正开度β的相加持续的时间t1为修正时间。若修正时间t1过短，则在新气导入阀74的上游会残留泄漏气体，若修正时间t1过长，则过多的新气会向下游流动。因此，运算单元103算出以修正量α除累计泄漏气体量M而获得的时间作为修正时间t1。此外，修正时间t1必须为新气导入阀74的开阀时间t2以下。运算单元103在所算出的修正时间t1超过开阀时间t2时，将修正时间t1修正为开阀时间t2以下。
再次返回图8，接下来对步骤S207进行说明。在步骤S207中，运算单元103判定从新气导入阀74的开度修正的开始起是否经过了在步骤S206中决定的修正时间t1。该判定按每运算周期进行。
并且，当经过了修正时间t1时，运算单元103在步骤S208中将与新气导入阀74的目标开度B相加的修正开度β设为零。由此，新气导入阀74的开度修正完成。
通过在新气导入阀74开阀时，以以上的步骤进行对新气导入阀74的开度修正，能够一边使包含排气的泄漏气体快速地向进气通路10流出一边将所需要的量的新气导入进气通路10。故而，根据该实施方式，能够抑制由于在新气导入阀74闭阀时从下游侧向上游侧泄露出的包含排气的泄漏气体的影响，打开新气导入阀74时的新气的导入量的精度降低的情况。
此外，在新气导入阀74的开度修正完成了的情况下，从运算单元103向运算单元102报告该消息。运算单元102接受开度修正的完成的报告，而对累计泄漏气体量M进行重置，将累计泄漏气体量M的值设为零。但是，在由于对修正时间t1的修正而没有流尽泄漏气体的全部的情况下，运算单元102基于累计泄漏气体量M、修正时间t1以及修正量α来计算残留的泄漏气体的量，将累计泄漏气体量M的值改写为残留泄漏气体量。
2-4.扫气控制
通过与新气导入阀74的基本控制组合地进行开度修正，能够使积存于新气导入阀74的上游侧的包含排气的泄漏气体在新气导入阀74开阀时与新气一起向进气通路10流出。但是，在泄漏气体量过大的情况下，有时新气导入阀74的一次的开阀无法使泄漏气体全部流出。因此，控制装置100，即使在没有满足新气导入阀74的基本控制中的开阀条件，也就是说没有满足前述的步骤S1以及S2的条件的情况下，当泄漏气体量达到了一定值时，也使新气导入阀74开阀从而使泄漏气体向进气通路10流出。在本说明书中将该控制称为扫气控制。扫气控制详细而言由实施的阶段不同的3个扫气控制，即，第1扫气控制、第2扫气控制以及第3扫气控制构成。
运算单元104构成为进行扫气控制所涉及的处理。关于与技术方案的关系，运算单元104所具备的功能包括作为第1扫气控制单元、第2扫气控制单元以及第3扫气控制单元的功能。图12是表示通过运算单元104实现的扫气控制的处理的流程的流程图。以下，使用图12对运算单元104所进行的处理的详情进行说明。
在图12的流程图中的步骤S301中，运算单元104判定新气导入阀74是否打开了。若新气导入阀74打开了，则不需要进行扫气控制，所以跳过以后的处理。
在新气导入阀74没有打开的情况下，运算单元104在步骤S302中取得利用运算单元102算出的累计泄漏气体量M。在接下来的步骤S303中，运算单元104判定在步骤S303中取得的累计泄漏气体量M是否不为零，也就是说，泄漏气体是否积存于新气导入阀74的上游侧。该判定按每运算周期进行。运算单元104选择步骤S302的处理，不断取得来自运算单元102的累计泄漏气体量M，直到累计泄漏气体量M变得不为零为止。
在累计泄漏气体量M不为零的情况下，运算单元104继而进行步骤S304的判定。在步骤S304中，运算单元104判定有无发动机停止要求。例如，在检测到由驾驶员操作了发动机停止开关、在怠速停止车辆中发动机停止条件成立、或者在混合动力车辆中发动机停止条件成立等情况下，判断为有发动机停止要求。
在有发动机停止要求的情况下，运算单元104实施第3扫气控制所涉及的从步骤S318到步骤S321的处理。在后面对第3扫气控制的内容进行叙述。
在无发动机停止要求的情况下，运算单元104继而进行步骤S305的判定。在步骤S305中，运算单元104判定在步骤S302中取得的累计泄漏气体量M是否为预先设定的第2阈值以上。该第2阈值被设定为大于前述的第1阈值(在图8的流程图的步骤S202中使用的阈值)的值。更详细而言，基于新气导入阀74的基本控制中的最小开阀时间来设定第2阈值，以使得不积存能够在最小开阀时间内流尽的量以上的泄漏气体。在累计泄漏气体量M小于第2阈值的情况下，对于进行扫气控制而言尚早，所以跳过以后的处理。
在累计泄漏气体量M为第2阈值以上的情况下，运算单元104继而进行步骤S306的判定。在步骤S306中，运算单元104判定新气导入阀74的下游侧的压力是否为负压。
在新气导入阀74的下游侧的压力为负压的情况下，运算单元104继而进行步骤S307的判定。在步骤S307中，运算单元104判定是否能够进行减小转矩的操作。此处所说的减小转矩的操作是指具有转矩降低效果的致动器操作。例如，这样的致动器操作包括通过使节气门24的开度变小、在涡轮增压器50具备废气旁通阀的情况下使废气旁通阀的开度变大、在发动机本体4具备可变气门装置的情况下使进气门的关闭定时延迟等实现的减少新气量的操作，除此之外还包括通过点火定时的延迟使效率降低的操作和/或增大辅机的转矩消耗的操作。
在新气导入阀74的下游侧的压力为负压的状态下打开了新气导入阀74的情况下，产生从新气导入阀74的上游侧向下游侧的顺方向的新气的流动，从新气导入通路72向进气通路10导入新气。由此引起的新气的增多会带来转矩的增大，产生实现转矩相对于要求转矩过剩的情况。上述的减小转矩的操作是为了抵消从新气导入通路72向进气通路10的新气的导入所带来的转矩增大效果、抑制实现转矩从要求转矩的偏离而进行的操作。故而，例如，在像处于最快速的减速期间时那样处于无法再进一步减小转矩的状况的情况下、和/或像怠速运转时那样能够调整的转矩的幅度小的情况下，无法进行扫气控制，所以跳过以后的处理。
在能够进行减小转矩的操作的情况下，运算单元104实施第1扫气控制所涉及的从步骤S308到步骤S311的处理。在步骤S308中，运算单元104使新气导入阀74打开到预定开度，并且实施通过减小转矩的操作实现的等转矩控制。通过打开新气导入阀74，积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体与新气一起向比节气门24靠下游的进气通路10流出。另外，通过并行地进行减小转矩的操作，从新气导入通路72向进气通路10的新气的导入所带来的转矩增大效果被抵消，从而在通过新气导入阀74的开阀实现的新气的导入期间也维持等转矩。
在步骤S309中，运算单元104将在步骤S302中取得的累计泄漏气体量M作为初始值来算出残留泄漏气体量。具体而言，根据新气导入阀74的下游侧的压力和上游侧的压力、以及新气导入阀74的开度来算出经过新气导入阀74的气体的流量，基于该气体流量按每运算周期对残留泄漏气体量进行减法运算。
在步骤S310中，运算单元104判定在步骤S309中算出的残留泄漏气体量是否为零，也就是说，积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体是否消失。该判定按每运算周期进行。运算单元104选择步骤S309的处理，不断更新残留泄漏气体量，直到残留泄漏气体量变为零为止。
并且，在残留泄漏气体量变为零的情况下，运算单元104进行步骤S311的处理。在步骤S311中，运算单元104关闭新气导入阀74，并且实施通过减小转矩的操作的结束实现的等转矩控制。通过关闭新气导入阀74，从新气导入通路72向进气通路10的新气的导入所带来的转矩增大效果消失。因此，减小转矩的操作也结束，由此在新气的导入结束后也维持等转矩。
进行通过以上的处理实现的第1扫气控制，从而能够一边抑制转矩的变动，一边使充满了新气导入通路72的泄漏气体向比节气门24靠下游的进气通路10流出。
另外，在第1扫气控制完成了的情况下，从运算单元104向运算单元102报告该消息。运算单元102接受第1扫气控制的完成的报告，对累计泄漏气体量M进行重置，将累计泄漏气体量M的值设为零。
此外，在进行了第1扫气控制的情况下，由于所导入的新气，从进气通路10吸入汽缸的气体的EGR率会降低。故而，可以推定被吸入汽缸的气体的EGR率，并反映到将EGR率用作控制用的信息的其他的运算单元(运算单元101-104以外的未图示的运算单元)。在新气导入阀74打开时被吸入汽缸的气体的EGR率能够基于由空气流量计20计测的新气量、目标EGR率、累计泄漏气体量M、泄漏气体的平均EGR率E、经过新气导入阀74的气体量等信息来推定。
另外，在燃料经济性能最优先的情况那样的无法降低EGR率的状况下，也可以不进行第1扫气控制。为此，在步骤S306的判定中，除了新气导入阀74的下游侧的压力为负压以外，也将不在进行通过EGR装置60实现的排气的再循环作为条件，判定两者的逻辑与即可。
另一方面，在不满足步骤S306的条件的情况下，运算单元104继而进行步骤S312的判定。在步骤S312中，运算单元104判定是否新气导入阀74的下游侧的压力为正压、并且稳压罐14内的气体的EGR率为零。从关闭EGR阀66起到稳压罐14内的气体的EGR率变为零为止存在响应延迟。运算单元104利用考虑了该响应延迟的模型来推定EGR率。此外，若在稳压罐14安装有氧传感器，则也可以基于由该氧浓度传感器计测的氧浓度来求出EGR率。在不满足条件的情况下，无法进行扫气控制，所以跳过以后的处理。
另一方面，在满足了步骤S312的条件的情况下，运算单元104继而进行步骤S313的判定。在步骤S313中，运算单元104判定是否能够进行增大转矩的操作。此处所说的增大转矩的操作是指具有转矩增大效果的致动器操作。例如，这样的致动器操作包括通过使节气门24的开度变大、在涡轮增压器50具备废气旁通阀的情况下使废气旁通阀的开度变小、在发动机本体4具备可变气门装置的情况下使进气门的关闭定时提前等实现的减少新气量的操作，除此以外，还包括减少辅机的转矩消耗的操作。
在新气导入阀74的下游侧的压力为正压的状态下打开新气导入阀74的情况下，产生从新气导入阀74的下游侧向上游侧的向逆方向的新气的流动，新气从进气通路10向新气导入通路72逆流。由此引起的新气的减少会带来转矩的减少，产生实现转矩相对于要求转矩不足的情况。上述的增大转矩的操作是为了抵消从进气通路10向新气导入通路72的新气的逆流所带来的转矩降低效果、抑制实现转矩从要求转矩的偏离而进行的操作。因此，例如，在WOT(wide open throttle：节气门全开)下的运转期间那样处于无法再进一步增大转矩的状况的情况下、和/或怠速运转时那样能够调整的转矩的幅度小的情况下，无法进行扫气控制，所以跳过以后的处理。
在能够进行增大转矩的操作的情况下，运算单元104实施第2扫气控制所涉及的从步骤S314到步骤S317的处理。在步骤S314中，运算单元104使新气导入阀74打开到预定开度，并且实施通过增大转矩的操作实现的等转矩控制。通过打开新气导入阀74，积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体与新气一起向比压缩机靠上游的进气通路10流出。另外，通过并行地进行增大转矩的操作，从进气通路10向新气导入通路72的新气的逆流所带来的转矩降低效果被抵消，从而在由新气导入阀74的开阀引起的新气的逆流期间也维持等转矩。
在步骤S315中，运算单元104将在步骤S302中取得的累计泄漏气体量M作为初始值来算出残留泄漏气体量。具体而言，根据新气导入阀74的下游侧的压力和上游侧的压力、以及新气导入阀74的开度来算出经过新气导入阀74的气体的流量。积存于新气导入阀74的下游侧的泄漏气体被经过新气导入阀74的气体冲向比压缩机靠上游的进气通路10，所以，通过基于所算出的气体流量按每运算周期对残留泄漏气体量进行减法运算，能够推定残留泄漏气体量。
在步骤S316中，运算单元104判定在步骤S315中算出的残留泄漏气体量是否为零，也就是说，积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体是否消失。该判定按每运算周期进行。运算单元104选择步骤S315的处理，不断更新残留泄漏气体量，直到残留泄漏气体量变为零为止。
并且，在残留泄漏气体量变为零的情况下，运算单元104进行步骤S317的处理。在步骤S317中，运算单元104使新气导入阀74关闭，并且实施通过增大转矩的操作的结束实现的等转矩控制。通过使新气导入阀74关闭，从进气通路10向新气导入通路72的新气的逆流所带来的转矩降低效果消失。因此，增大转矩的操作也结束，由此在新气的导入结束后也维持等转矩。
进行通过以上的处理实现的第2扫气控制，从而能够一边抑制转矩的变动，一边将充满了新气导入通路72的泄漏气体冲向比压缩机52靠上游的进气通路10。
另外，在第2扫气控制完成了的情况下，从运算单元104向运算单元102报告该消息。运算单元102接受第2扫气控制的完成的报告，对累计泄漏气体量M进行重置，将累计泄漏气体量M的值设为零。
接下来，对第3扫气控制进行说明。在步骤S304的判定的结果为有发动机停止要求的情况下，运算单元104实施第3扫气控制所涉及的从步骤S318到步骤S321的处理。在步骤S318中，运算单元104打开新气导入阀74，并且实施通过减小转矩的操作实现的等转矩控制。也就是说，第3扫气控制与累计泄漏气体量M的大小无关，在存在泄漏气体的情况下一定实施。另外，由于在实施第3扫气控制的期间无法停止发动机2，所以，为了最快速地完成它，将新气导入阀74的开度设定为能够通过减小转矩的操作的并用来满足要求转矩的范围内的最大开度。在第3扫气控制中能够实施的减小转矩的操作，例如包括通过使节气门24的开度变小、在发动机本体4具备可变气门装置的情况下使进气门的关闭定时延迟等实现的减少新气量的操作，除此以外，还包括通过点火定时的延迟使效率降低的操作、和/或增大辅机的转矩消耗的操作。
通过使新气导入阀74打开至能够满足要求转矩的最大开度，积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体与新气一起向比节气门24靠下游的进气通路10流出。另外，通过并行地进行减小转矩的操作，从新气导入通路72向进气通路10的新气的导入所带来的转矩增大效果被抵消，从而在通过新气导入阀74的开阀实现的新气的导入期间也维持等转矩。
在步骤S319中，运算单元104将在步骤S302中取得的累计泄漏气体量M作为初始值来算出残留泄漏气体量。具体而言，根据新气导入阀74的下游侧的压力和上游侧的压力、以及新气导入阀74的开度来算出经过新气导入阀74的气体的流量，基于该气体流量按每运算周期对残留泄漏气体量进行减法运算。
在步骤S320中，运算单元104判定在步骤S319中算出的残留泄漏气体量是否为零，也就是说，积存于新气导入阀74的上游侧的泄漏气体是否消失。该判定按每运算周期进行。运算单元104选择步骤S319的处理，不断更新残留泄漏气体量，直到残留泄漏气体量变为零为止。
并且，在残留泄漏气体量变为零的情况下，运算单元104进行步骤S321的处理。在步骤S321中，运算单元104关闭新气导入阀74，并且实施通过减小转矩的操作的结束实现的等转矩控制。通过使新气导入阀74关闭，从新气导入通路72向进气通路10的新气的导入所带来的转矩增大效果消失。因此，减小转矩的操作也结束，由此，在新气的导入结束后也维持等转矩。
进行通过以上的处理实现的第3扫气控制，从而能够一边抑制转矩的变动，一边使充满了新气导入通路72的泄漏气体向比节气门24靠下游的进气通路10流出。并且，在第3扫气控制完成的时刻，运算单元104执行使发动机2停止的发动机停止处理。由此，避免了发动机2在新气导入通路72中残留有泄漏气体的状态下停止的情况。
另外，在第3扫气控制完成了的情况下，从运算单元104向运算单元102报告该消息。运算单元102接受第3扫气控制的完成的报告，对累计泄漏气体量M进行重置，将累计泄漏气体量M的值设为零。

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置，控制内燃机，所述内燃机具有：
透平机，其设置于排气通路；
压缩机，其配置于进气通路，被所述透平机驱动；
节气门，其在所述进气通路上设置于比所述压缩机靠下游的位置；
新气导入通路，其使所述进气通路的比所述压缩机靠上游的部位与比所述节气门靠下游的部位连通；
新气导入阀，其设置于所述新气导入通路；以及
EGR装置，其使排气的一部分从所述排气通路的比所述透平机靠下游的部位向所述进气通路中的所述新气导入通路的入口与所述压缩机之间的部位再循环，
该控制装置的特征在于，具备：
目标开度决定单元，其基于所述内燃机的运转状态来决定所述新气导入阀的目标开度；
泄漏气体量推定单元，其推定在所述新气导入阀的闭阀时从所述新气导入阀的下游侧向上游侧泄漏出的气体的泄漏气体量；以及
开度修正单元，其在打开所述新气导入阀时所述泄漏气体量为预定值以上的情况下，使所述新气导入阀打开到大于所述目标开度的开度。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述开度修正单元构成为，使所述新气导入阀打开到所述目标开度加上修正开度而得到的开度，排气占泄漏气体的比例越大，则使所述修正开度越大。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述开度修正单元构成为，所述泄漏气体量越多，则使在所述目标开度上加上所述修正开度的时间越长，所述修正开度越大，则使在所述目标开度上加上所述修正开度的时间越短。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述泄漏气体量推定单元构成为，分别计算在所述新气导入阀的下游侧的压力高于上游侧的压力的情况下从所述新气导入阀的下游侧流入上游侧的每单位时间的气体量、和在所述新气导入阀的上游侧的压力高于下游侧的压力的情况下从所述新气导入阀的上游侧向下游侧流出的每单位时间的气体量，并且对它们进行累计，由此推定所述泄漏气体量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备第1扫气控制单元，
所述第1扫气控制单元，在所述新气导入阀的闭阀时、所述泄漏气体量为预定值以上、并且所述新气导入阀的上游侧的压力高于下游侧的压力的情况下，打开所述新气导入阀，使与所述泄漏气体量相当的泄漏气体与新气一起向比所述节气门靠下游的所述进气通路流动，并且通过具有转矩降低效果的致动器操作来抵消从所述新气导入通路向所述进气通路的新气的导入所带来的转矩增大效果。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备第2扫气控制单元，
所述第2扫气控制单元，在所述新气导入阀的闭阀时、所述泄漏气体量为预定值以上、所述新气导入阀的下游侧的压力高于上游侧的压力、并且不在进行通过所述EGR装置实现的排气的再循环的情况下，打开所述新气导入阀，使与所述泄漏气体量相当的泄漏气体与新气一起向比所述压缩机靠上游的所述进气通路流动，并且通过具有转矩增大效果的致动器操作来抵消从所述进气通路向所述新气导入通路的新气的逆流所带来的转矩降低效果。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备第3扫气控制单元，
所述第3扫气控制单元，在有使所述内燃机停止的要求的情况下，打开所述新气导入阀，使与所述泄漏气体量相当的泄漏气体与新气一起向比所述节气门靠下游的所述进气通路流动，并且通过具有转矩降低效果的致动器操作来抵消从所述新气导入通路向所述进气通路的新气的导入所带来的转矩增大效果。
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