CN107366589A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种内燃机的控制装置，能够在具备EGR装置的内燃机中抑制因排气通路的浸水导致的燃烧不稳定。该内燃机的控制装置具备：EGR通路，其将内燃机的进气通路和排气通路连接；EGR阀，其设置于EGR通路的途中；以及开度控制装置，其基于内燃机的运转状态来控制EGR阀的开度。开度控制装置，判定是否存在排气通路的排气口浸水的可能性，在判定为存在排气口浸水的可能性的情况下，与在同一运转状态下判定为不存在浸水的可能性的情况相比向关闭侧控制EGR阀的开度。优选的是，开度控制装置，算出搭载了内燃机的车辆的行驶阻力，在行驶阻力比阈值大的情况下，判定为存在排气口浸水的可能性。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，详细而言涉及具备排气回流装置的内燃机的控制装置。
背景技术
例如，在专利文献1中，公开了一种内燃机，该内燃机具备以改善燃料经济性为目的而使通过催化剂后的排气向进气回流的排气回流装置(以下，也称为“EGR(Exhaust GasRecirculation：排气再循环)装置”)。在带有这样的EGR装置的内燃机中，为了使燃料经济性改善效果根据运转条件成为最大，需要对EGR的量进行控制，在该控制中使用了在使排气回流的通路配置的EGR阀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-150930号公报
专利文献2：日本特开2013-162663号公报
专利文献3：日本特开2005-069136号公报
发明内容
发明要解决的问题
在EGR装置中，利用排气通路和进气通路的压力差来使排气回流。因此，例如在排气通路的排气口浸水了时，因背压的上升而必要以上的排气被向进气回流，有可能导致燃烧成为不稳定。
本发明是鉴于上述那样的课题而做出的，其目的在于提供一种能够在具备EGR装置的内燃机中，抑制因排气通路的浸水而导致的燃烧不稳定的控制装置。
用于解决问题的技术方案
第1发明为了达到上述的目的，是一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
EGR通路，其将内燃机的进气通路和排气通路连接；
EGR阀，其设置于所述EGR通路的途中；以及
开度控制装置，其基于所述内燃机的运转状态来控制所述EGR阀的开度，
所述开度控制装置构成为，
判定是否存在所述排气通路的排气口浸水的可能性，
在判定为存在所述排气口浸水的可能性的情况下，与在同一运转状态下判定为不存在浸水的可能性的情况相比，向关闭侧控制所述EGR阀的开度。
第2发明在第1发明的基础上，其特征在于，
所述开度控制装置，算出搭载了所述内燃机的车辆的行驶阻力，在所述行驶阻力为阈值以上的情况下，判定为存在所述排气口浸水的可能性。
第3发明在第1发明或第2发明的基础上，其特征在于，
所述开度控制装置构成为，在判定为存在所述排气口浸水的可能性的情况下，将所述EGR阀的开度操作成全闭。
发明的效果
根据第1发明，在判定为存在排气通路的排气口浸水的可能性的情况下向关闭侧操作EGR阀。由此，能够防止在排气通路浸水了时EGR成为过多，所以能够抑制燃烧成为不稳定。
根据第2发明，根据搭载了内燃机的车辆的行驶阻力是否为阈值以上来判定是否存在排气口浸水的可能性。浸水深度越深则车辆的行驶阻力越增加。因此，车辆的行驶阻力能够成为排气通路的排气口是否浸水的指标。因此，根据本发明，能够高精度地判定向排气通路浸水的可能性。
根据第3发明，在判定为存在排气通路浸水的可能性的情况下，将EGR阀操作成全闭。由此，能够使排气向进气的回流完全停止，所以能够切实地抑制排气通路浸水了时的燃烧不稳定。
附图说明
图1是示出搭载了适用作为本发明的实施方式1的控制装置的内燃机的系统的概略构成的图。
图2是示出搭载了发动机的车辆浸水了时的各种状态量的变化的时间图。
图3示出了通常的EGR控制下的EGR阀的开度映射的一例。
图4示出了浸水时的EGR控制下的EGR阀的开度映射的一例。
图5是示出在本发明的实施方式1中由ECU执行的控制例程的流程图。
附图标记说明
10：内燃机(发动机)；
12：进气通路；
16：空气流量计；
22：涡轮增压器；
22a：压缩机；
22b：透平机；
26：节气门；
30：排气通路；
32：上游侧催化剂；
34：下游侧催化剂；
38：排气口；
40：EGR通路；
46：EGR阀；
50：ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)；
501：开度控制装置。
具体实施方式
实施方式1.
参照附图对本发明的实施方式1进行说明。
[实施方式1的构成]
图1是示出搭载了适用作为本发明的实施方式1的控制装置的内燃机(以下，仅称为发动机)的系统的概略构成的图。图1所示的发动机10是火花点火式的四冲程往复式发动机，被搭载于车辆。发动机10具有用于向各汽缸的燃烧室内供给空气的进气系统、用于排出排气的排气系统、使排气系统的排气的一部分向进气系统回流的EGR系统、以及用于对发动机10的运转进行控制的控制系统的构成。以下，对上述构成分别详细地进行说明。
发动机10的进气系统具备进气通路12。在进气通路12的入口侧安装有空气滤清器14。在进气通路12中的空气滤清器14的下游侧安装有空气流量计16，该空气流量计16输出与吸入到进气通路12的空气的流量相应的信号。进气通路12的出口侧经由进气歧管18连接于各汽缸的燃烧室。
在进气通路12中的空气流量计16的下游侧配置有涡轮增压器22的压缩机22a。在压缩机22a的下游侧的进气通路12，配置有用于对由压缩机22a压缩后的进气进行冷却的中间冷却器24。在中间冷却器24的下游侧的进气通路配置有用于对向发动机10内供给的空气量进行调整的节气门26。
发动机10的排气系统具备排气通路30。排气通路30的一端侧经由排气歧管28连接于各汽缸的燃烧室。在排气通路30的途中配置有涡轮增压器22的透平机22b。在透平机22b的下游侧的排气通路30依次配置有上游侧催化剂32及下游侧催化剂34。另外，在下游侧催化剂34的下游侧的排气通路30配置有用于消音的消音器36。排气通路30的排气口38在离地面预定的高度的位置朝向车辆的后方开口。
另外，发动机10的EGR系统具备EGR通路40。关于EGR通路40，其一端连接于上游侧催化剂32与下游侧催化剂34之间的排气通路30，其另一端连接于空气流量计16与压缩机22a之间的进气通路12。在EGR通路40的途中，从与排气通路30连通的连通侧起依次设置有用于冷却EGR气体的EGR冷却器42、用于除去EGR气体中的微粒子的EGR过滤器44、以及用于对该EGR通路40进行开闭的EGR阀46。
本实施方式的发动机10具备ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)50作为其控制系统。ECU50至少具备输入输出接口、存储器以及CPU(处理器)。输入输出接口设置成，用于从安装于内燃机的各种传感器取得传感器信号，并且对内燃机所具备的致动器输出操作信号。在ECU50取得信号的传感器中，除了包括上述的空气流量计16以外，还包括曲轴角传感器、加速器位置传感器等对内燃机的控制而言必要的各种传感器。在ECU50输出操作信号的致动器中，包括上述的节气门26、EGR阀46等各种致动器。在存储器中，存储有用于控制内燃机的各种控制程序、映射等。CPU(处理器)从存储器读取控制程序等并执行，基于所取得的传感器信号生成操作信号。
[实施方式1的动作]
接着，参照附图对实施方式1的动作进行说明。如图1所示，本实施方式的发动机10具备EGR装置，该EGR装置以改善燃料经济性等为目的，使从上游侧催化剂32通过而压力下降了的排气的一部分向进气系统回流。EGR装置主要由EGR通路40、EGR阀46以及对EGR阀46的开度进行控制的开度控制装置501构成。开度控制装置501是ECU50的处理回路的一部分，用于实现用于对向进气通路12回流的排气的比例进行调整的功能。EGR阀46的开度与由发动机转速和发动机转矩确定的运转条件相关联并存储于开度控制装置501。由此，成为根据运转状态来实现用于使燃料经济性改善效果为最大的EGR率的结构。
在此，在EGR装置中，利用上游侧催化剂32与下游侧催化剂34之间的排气通路30的压力、和空气滤清器14与压缩机22a之间的进气通路12的压力的差压，使通过EGR通路40的EGR气体向进气通路12导入。因此，在排气通路30的排气口38浸水了的情况下，因排气通路30的压力的上升而EGR气体的回流量成为过多，而有可能燃烧成为不稳定。因此，在本实施方式1的系统中，在存在水从排气口38浸入的可能性的情况下，与同一运转状态下的通常时相比向关闭侧操作EGR阀46。以下，对排气口38的浸水时的EGR阀46的开度控制方法详细地进行说明。
图2是示出搭载了发动机10的车辆浸水了时的各种状态量的变化的时间图。在该图中，第1段的图示出了车辆的行驶阻力f2的时间变化，第2段的图示出了EGR阀开度的时间变化，第3段的图示出了车辆的车速的时间变化，第四段的图示出了车辆的浸水深度的时间变化，第五段的图示出了EGR率的时间变化，以及第六段的图示出了发动机负荷的时间变化。
在图2所示的图中，示出了在时间t1开始车辆的浸水、随着时间经过浸水深度变深的情况。第1段的图的行驶阻力f2是与车辆的速度的平方成比例的阻力，水的阻力和/或空气的阻力包含在其中。由于在时间t1之后浸水深度变深时水的阻力增大，所以与此相伴行驶阻力f2增大。另外，在图2所示的图中，为了将这个期间的车速保持成恒定而时间t1之后的发动机负荷上升。
当到达浸水深度成为排气口38的地上高度的时间t3时，因来自于排气口38的浸水而导致背压上升。此时若继续EGR阀46的通常的控制，则如第五段的图的虚线所示，EGR率上升，有可能导致发动机10的燃烧到达失火界限。
因此，在本实施方式1的系统中，在排气口38浸水的时间t3之前的时间t2，向关闭侧操作EGR阀46的开度。根据这样的控制，如第五段的图中以实线所示，能够使EGR率在时间t2下降，因此即使在之后的时间t3背压上升了，也能够抑制由EGR过多导致的燃烧不稳定。
此外，时间t2的定时相当于存在排气口38浸水的可能性的定时。如上所述，浸水深度越深，则行驶阻力f2越大。因此，预先通过实验等来特定浸水深度即将到达排气口38的高度之前的情况下的行驶阻力f2来作为阈值，能够根据行驶阻力f2是否超过该阈值来判定是否存在排气口38浸水的可能性。
另外，在判定出浸水的情况下，可以考虑各种方法来作为向关闭侧操作EGR阀46的开度的方法，例如能够通过对EGR阀46的开度映射进行切换来实现，图3示出了通常的EGR控制下的EGR阀的开度映射的一例。另外，图4示出了浸水时的EGR控制下的EGR阀的开度映射的一例。在图3及图4所示的映射中，EGR阀开度与发动机转速和发动机转矩相关联地存储。在图4所示的映射中，与图3所示的映射相比相同运转条件下的EGR阀开度设定为小开度。因此，在EGR阀的开度控制中，若在判定出存在浸水的可能性的情况下从图3所示的映射向图4所示的映射切换，则能够在排气口38浸水之前使EGR阀46的开度成为关闭侧的开度。
此外，ECU50中的开度控制装置501的功能通过处理回路来实现。即，开度控制装置501具备如下处理回路，该处理回路用于判定是否存在排气通路30的排气口38浸水的可能性，在判定为存在排气口38浸水的可能性的情况下，与在同一运转状态下判定为不存在浸水的可能性的情况相比向关闭侧控制EGR阀46的开度。另外，开度控制装置501具备如下处理回路，该处理回路用于算出车辆的行驶阻力，在行驶阻力为阈值以上的情况下判定为存在排气口38浸水的可能性。处理回路是执行储存于存储器的程序的CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器，也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微型处理器、微型计算机、处理器、以及DSP(数字信号处理器))。
开度控制装置501的功能通过软件、固件、或软件和固件的组合来实现。软件和/或固件作为程序而记述，并储存于存储器。处理回路通过读取存储于存储器的程序并执行该程序来实现各部分的功能。即，开度控制装置501在由处理回路实现时，具备用于储存如下程序的存储器：在结果上执行判定是否存在排气通路30的排气口38浸水的可能性的步骤、以及在判定为存在排气口38浸水的可能性的情况下，与在同一运转状态下判定为不存在浸水的可能性的情况相比向关闭侧控制EGR阀46的开度的步骤。另外，这些程序也可以说是使开度控制装置501的顺序和/或方法由计算机执行的程序。在此，存储器相当于例如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、闪存(英文：flash memory)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EPPROM(电可擦除可编程只读存储器)等非挥发性或挥发性的半导体存储器。
[实施方式1的具体的处理]
接着，参照图5来对在本实施方式1的系统中执行的EGR阀46的开度控制的具体的处理进行说明。图5是示出在本实施方式中由ECU50执行的控制例程的流程图。此外，图5所示的例程在发动机10的运转期间以预定的控制周期反复地执行。
在图5所示的控制例程中，首先，基于发动机10的运转状态来算出车辆的行驶阻力f2(步骤S2)。在此，具体而言，根据下式(1)算出行驶阻力f2。此外，在下式(1)中，M表示车重[Kg]，v表示车速[m/s]，a表示车辆的加速度[m/s2]，Ft表示从车辆的轮胎向地面传递的力[N]，g表示重力加速度[m/s2]，θ表示车辆的倾斜角[rad]，f1表示与速度无关而产生的阻力[N]，f2表示与速度的平方成比例的阻力[N·s2/m2]，Te表示发动机转矩[Nm]，Nt表示车辆的轮胎的转速[rpm]，以及Ne表示发动机转速[rpm]。此外，任意一个值均能够根据公知的传感器的检测值、预先存储的设计值和/或实验值来求出。
【数1】
Ma＝Ft-Mg sinθ-f1-f2v2…(1)
接着，判定算出的行驶阻力f2是否比阈值小(步骤S4)。ECU50将浸水深度即将到达排气口38的高度之前的情况下的行驶阻力f2的值作为阈值来存储。在此，读取存储于ECU50的阈值，与在步骤S2中算出的行驶阻力f2进行比较。结果，在确认到行驶阻力f2<阈值的关系成立的情况下，判断为浸水深度不会到达排气口38的高度，移向下一个步骤，进行通常的EGR控制(步骤S6)。在此，具体而言，进行使用了图3所示的映射的EGR控制。
另一方面，在上述步骤S4中，在没有确认到行驶阻力f2<阈值的关系成立的情况下，判断为浸水深度即将到达排气口38的高度，判定出浸水(步骤S8)。在判定出浸水时，接着进行浸水时的EGR控制(步骤S10)。在此，具体而言，进行使用了图4所示的映射的EGR控制。
这样，根据本实施方式1的EGR装置，能够有效地抑制因排气通路30的排气口38浸水而导致的EGR过多、以及与此相伴的燃烧不稳定。
以上，对本发明的实施方式1的系统进行了说明，但实施方式1的系统还可以如以下那样进行变形而实施。
在上述的实施方式1的系统中，对进行使EGR气体向压缩机22a的上游侧回流即所谓LPL-EGR的装置进行了说明，但也可以在进行使排气歧管28的排气向进气歧管18回流的HPL-EGR的EGR装置中适用本发明。另外，发动机10不限于火花点火式的汽油发动机，对于柴油发动机等其他的内燃机而言也可以适用本发明。
另外，在上述的实施方式1的系统中，使用了行驶阻力f2来作为进行浸水判定时的指标。然而，浸水的判定方法不限于此，例如也可以是使用液滴传感器和/或光学传感器来直接检测水的浸水状况的结构。另外，也可以是，将发动机输出、车辆的倾斜角以及车速的关系预先存储于映射等，在实际的车速相对于由该映射特定的与当前的发动机输出及倾斜角相对应的车速低假定以上的情况下判定为浸水。而且，也可以是根据搭载于车辆的车载相机的信息来判定浸水的结构、和/或根据地图信息、气象信息等外部信息来判定浸水的结构。
另外，在上述的实施方式1的系统中，将对EGR阀开度映射进行切换作为浸水时的EGR控制，但浸水时的EGR控制不限于此。即，只要对通常时的EGR阀开度向关闭侧的开度操作即可，例如也可以在浸水时使EGR阀开度为全闭，另外，也可以是以预定的比例来限制EGR阀开度的结构。
当车辆正在上坡行驶时，无需根据行驶阻力f2进行判断就能判断为排气口38不会浸水。因此，在实施方式1的系统中，也可以是，在利用倾斜传感器等检测到车辆正在上坡行驶的情况下，不进行上述步骤S4的浸水判定而移向上述步骤S6的处理，进行通常的EGR控制。由此，能够降低进行浸水的误判定的可能性。
在车辆正在后退的情况下，排气口38有可能突然浸水。另外，车辆在后退时也缺乏使EGR气体回流的必要性。因此，在实施方式1的系统中，也可以是，在车辆正在后退的情况下将EGR阀46控制成全闭。由此，也能够防备车辆的后退时的突然的浸水。

Claims (3)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备：
EGR通路，其将内燃机的进气通路和排气通路连接；
EGR阀，其设置于所述EGR通路的途中；以及
开度控制装置，其基于所述内燃机的运转状态来控制所述EGR阀的开度，
所述开度控制装置构成为，
判定是否存在所述排气通路的排气口浸水的可能性，
在判定为存在所述排气口浸水的可能性的情况下，与在同一运转状态下判定为不存在浸水的可能性的情况相比向关闭侧控制所述EGR阀的开度。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述开度控制装置，算出搭载了所述内燃机的车辆的行驶阻力，在所述行驶阻力为阈值以上的情况下，判定为存在所述排气口浸水的可能性。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述开度控制装置构成为，在判定为存在所述排气口浸水的可能性的情况下，将所述EGR阀的开度操作成全闭。
CN201710251758.6A 2016-05-11 2017-04-18 内燃机的控制装置 Pending CN107366589A (zh)

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