CN108026840A - 内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法 - Google Patents

Abstract

内燃机具有：内燃机的进气通路；内燃机的排气通路；以及将进气通路和排气通路连接的EGR通路。另外，内燃机具有：节流阀，其在进气通路中设置为比与EGR通路的连接部靠下游侧，对向内燃机流入的吸入空气量进行控制；以及进气节流阀，其在进气通路中设置为比与EGR通路的连接部靠上游侧。而且，在内燃机的控制装置中，基于吸入空气量而决定进气节流阀的开度。

Description

内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置以及内燃机的控制方法。

背景技术

JP2012-47093A中公开了如下内容，即，在进气通路的比EGR通路的连接部位靠上游侧的位置设置有进气节流阀，并且设置有对EGR通路的连接部位附近的压力进行检测的压力传感器。而且，为了使经由压力传感器而检测出的压力达到比大气压略低的规定的目标值，进行对进气节流阀开度进行操作的反馈控制。由此，从EGR通路将EGR气体导入至进气通路。

发明内容

如果是上述方法，则根据由压力传感器检测出的压力而对进气节流阀开度进行操作，因此需要使用精度较高的压力传感器，成本会与此相应地提升。假设在使用精度较低的压力传感器的情况下，因其分辨率降低而使得进气节流阀开度的控制性降低。如果要在这样的状况下可靠地将EGR气体导入，则必须将排气通路与进气通路之间的压差设定控制为大于请求的压差。在该情况下，进气节流阀的进气节流量也增大，因此泵送损失也增大。而且，存在如下问题，即，泵送损失的产生会导致内燃机输出的下降。

本发明的目的在于，抑制输出的降低且适当地将EGR气体导入。

根据本发明的某个方式，内燃机具有：内燃机的进气通路；内燃机的排气通路；以及EGR通路，其将进气通路和排气通路连接。另外，内燃机具有：节流阀，其在进气通路中设置为比与EGR通路的连接部靠下游侧，对向内燃机流入的吸入空气量进行控制；以及进气节流阀，其在进气通路中设置为比与EGR通路的连接部靠上游侧。而且，在内燃机的控制装置中，基于吸入空气量而决定进气节流阀的开度。

附图说明

图1是内燃机系统的整体结构的说明图。

图2是进气阀控制的流程图。

图3是目标吸入空气量的等空气量线的说明图。

图4是表示目标吸入空气量和进气阀开度的关系的图。

图5是进气阀的开度的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图等对本发明的实施方式进行说明。

图1是内燃机系统的整体结构的说明图。内燃机100具有涡轮式增压器7。涡轮式增压器7具有由轴7c连接的压缩机7a以及涡轮7b。压缩机7a配置于内燃机100的进气通路51a。涡轮7b配置于内燃机100的排气通路52a。由此，如果涡轮7b利用内燃机100的排气能量而旋转，则压缩机7a也旋转，将吸入空气向下游侧压送。

另外，内燃机100具有曲轴转角传感器37。曲轴转角传感器37对内燃机100的曲轴转角进行检测。曲轴转角传感器37与控制器50连接，控制器50能够获取内燃机100的曲轴转角。由此，控制器50例如能够求出内燃机100的旋转速度。

另外，在压缩机7a的下游侧的内燃机100的进气通路51a设置有电子控制节流阀41，利用控制器50对节流开度进行控制。另外，在电子控制节流阀41的更下游设置有集气箱46。在集气箱46内设置有空气冷却器31a。在空气冷却器31a连接有使冷却水循环的泵31b和副散热器31c，由上述部件构成水冷中间冷却器。

再循环通路34从进气通路51b分支并与进气通路51a连接。再循环通路34使得压缩机7a实现了旁通。在再循环通路34设置有再循环阀33，由控制器50对其开闭进行控制。通过对再循环阀33的开闭进行控制，将压缩机7a的下游的增压压力调整为不会过高。

另外，在压缩机7a的上游侧的进气通路51b设置有空气流量计38。空气流量计38与控制器50连接。而且，控制器50获取从进气通路51b通过的进气量。

在排气通路52a设置有使得涡轮7b实现了旁通的旁通通路。而且，设置有对该旁通通路的开闭进行控制的废气门阀19。利用控制器50对废气门阀19的开闭进行控制。

在排气通路52b设置有排气净化用的排气催化剂44、45。对于排气催化剂44、45而使用三元催化剂等。

进气通路51b和排气通路52b经由EGR通路53而连接。在EGR通路53设置有EGR冷却器43。另外，在EGR通路53设置有EGR阀42。EGR阀42与控制器50连接。而且，由控制器50根据内燃机100的运转条件而对EGR阀42的开度进行控制。

在排气通路52b中，在相对于EGR通路53的连接部与空气流量计38之间设置有进气阀(相当于进气节流阀，附图等中有时表示为“ADM/V”)39。由控制器50对进气阀39的开闭进行控制，在进气通路51b与排气通路52b之间形成压差。而且，容易利用该压差将EGR气体从排气通路52b向进气通路51b导入。此外，进气阀39在其默认状态下完全打开，由控制器50进行控制而对其向关闭方向进行操作。

此外，进气阀39专用于与排气通路52b相比而使得进气通路51b变为负压的控制。另一方面，EGR阀42专用于EGR气体的导入控制。与相对于内燃机100的转速和负荷的对应图而表示EGR阀42的开度的对应图相应地进行EGR阀42的控制。

控制器50读入来自前述的各种传感器以及未图示的其他传感器的输出，基于这些输出而进行点火时机、空燃比等的控制。另外，控制器10进行后述的进气阀控制。

图2是进气阀控制的流程图。由控制器50执行该控制流程。例如以10毫秒左右的较短间隔而反复执行本流程。

控制器50判定进气阀39是否正常(S1)。进气阀39不正常的情况，例如是指进气阀39的蝶阀固接于特定位置的情况等。

而且，在进气阀39不正常的情况下，控制器50在步骤S7中不允许EGR阀42的动作。另外，控制器50在步骤S7中使进气阀39完全打开。为了不允许EGR阀42的动作，例如可以采用对禁止EGR阀42的动作的标志设定禁止动作的值等方法。

另一方面，在步骤S1中判定为进气阀39正常的情况下，控制器50判定当前的运转状态是否处于EGR区域(S2)。

图3是目标吸入空气量的等空气量线的说明图。在图3的曲线图中，横轴为内燃机旋转速度，纵轴为内燃机负荷。图3中，由实线表示内燃机100的输出特性，并且由虚线包围的部分表示EGR区域。EGR区域是指对EGR阀42进行操作而能够将EGR气体从排气通路52b向进气通路51b导入的区域。

另外，在EGR区域的一部分示出了目标吸入空气量的等空气量线。另外，由点划线表示与新气体量影响区域的边界线。在EGR区域中，比点划线靠右侧斜上方的区域是新气体量影响区域。图3中示出了目标吸入空气量的等空气量线的区域，是通过对进气阀39向关闭侧进行控制而能够与排气通路52b相比使进气通路51b产生适当的负压的区域。另一方面，新气体量影响区域是如下区域，即，假设如果对进气阀39向关闭侧进行控制，则由进气阀39引起的泵送损失较大，对新气体导入量的减少造成显著影响。

控制器50获取内燃机100的旋转速度和内燃机100的负荷，据此而判定当前的运转状态是否处于图3所示的EGR区域内。这样，判定当前的运转状态是否处于EGR区域内，是为了仅在EGR区域的一部分区域执行进气阀39向关闭侧的控制。此外，控制器50能够基于来自曲轴转角传感器37的信号而获得内燃机100的旋转速度。另外，控制器50能够基于未图示的加速器踏板的踏入量而获得内燃机100的负荷。

而且，在步骤S2中判定为未处于EGR区域的情况下，控制器50执行步骤S7。已经对步骤S7的动作进行了叙述，因此将说明省略。

另一方面，在步骤S2中判定为处于EGR区域的情况下，控制器50判定目标吸入空气量是否小于或等于设定空气量(S3)。根据内燃机100的旋转速度和内燃机100的负荷而对目标吸入空气量进行计算。可以根据节流开度而推断内燃机100的负荷。这里，设定空气量是指由图3中示出的作为与新气体量影响区域的边界线的点划线表示的空气量。具体而言，设定空气量是指如下吸入空气量，即，在目标吸入空气量进一步增大的情况下，如果利用进气阀39而进行进气节流，则泵送损失的影响增大，会对新气体导入量造成影响的(即，即使进行进气节流也不会对新气体导入量造成影响的最大的)吸入空气量。特别是在使用涡轮式增压器7的情况下，优选吸入更多的空气。因此，在本实施方式中，即使在使用涡轮式增压器7的情况下，也设定为难以对新气体导入量造成影响的设定空气量。

在图3的目标吸入空气量的等空气量线中，越是靠近右上方的空气量线，其空气量越大。在目标吸入空气量较少时，电子控制节流阀41的开度也不大，吸入空气量本身不多。这样，吸入空气量本身不多，因此即使使进气阀39向关闭侧进行动作，也不会变为吸入空气的阻力。因而，在目标吸入空气量较少时，能够向关闭侧对进气阀39进行设定。

然而，如果目标吸入空气量增大而电子控制节流阀41的开度也增大，则吸入空气量增大，因此如果向关闭侧对进气阀39进行设定，则产生较大的泵送损失。另一方面，如果为了增大吸入空气量而预先将进气阀39完全打开，则内燃机100的旋转速度也提高，涡轮式增压器7的旋转速度也提高。其结果，能够提高排气压力，即使将进气阀39完全打开，在EGR区域中也能够将EGR气体从排气通路52b向进气通路51b导入。因而，在目标吸入空气量超过设定空气量的情况下，优选将进气阀39完全打开。

因此，控制器50判定目标吸入空气量是否小于或等于设定空气量。而且，根据其结果而将进气阀39完全打开(后述的步骤S6)，根据目标吸入空气量而确定进气阀39的开度(后述的步骤S4)。

在步骤S3中，在目标吸入空气量不小于或等于设定空气量的情况下，控制器50对进气阀39发出默认指示(S6)。在默认指示下，控制器50停止对进气阀39的电源电力的供给，将进气阀39完全打开。另外，控制器50对EGR阀42发出允许动作的指示。作为对EGR阀42发出允许动作的指示的方法，例如存在对禁止EGR阀42的动作的标志设定不禁止EGR阀42的动作的值等方法。在该情况下，在将进气阀39完全打开的基础上，仅通过EGR阀42的控制而控制EGR气体的导入。

另一方面，在步骤S3中，在目标吸入空气量小于或等于设定空气量的情况下，控制器50确定进气阀39的目标开度(S4)。

图4是表示目标吸入空气量和进气阀开度的关系的图。在图4的曲线图中，横轴为目标吸入空气量，纵轴为进气阀39的目标开度。而且，图4中由实线表示的是进气阀39的目标开度。

在本实施方式中，如图4所示，在目标吸入空气量为零至小于Q1时将进气阀39的目标开度设定为完全打开。另外，在目标吸入空气量为Q1时将进气阀39的目标开度设定为O1。另外，直至目标吸入空气量达到Q2为止，进气阀39的目标开度单调地增加至O2。而且，如果目标吸入空气量超过Q2，则再次将进气阀39的目标开度设为完全打开。

Q1是EGR区域中的最小的目标吸入空气量。而且，O1是能够获得用于实现目标吸入空气量Q1处的目标EGR率的压差的进气阀39的开度。另外，Q2是因使进气阀向关闭的方向移动所引起的泵送损失的油耗的恶化、抑制新气体量而导致的输出的下降小且能够允许的最大的目标吸入空气量。而且，O2是能够获得用于实现目标吸入空气量Q2处的目标EGR率的压差的进气阀39的开度。

这样，进气阀39的目标开度的一部分不连续是基于如下的理由。首先，在目标吸入空气量为零至小于Q1时，内燃机100的运转状态未进入EGR区域。如前所述，仅在EGR区域的一部分区域进行进气阀39向关闭侧的控制。因而，在内燃机100的运转状态未进入EGR区域时，将进气阀39的目标开度设为完全打开。另一方面，在目标吸入空气量大于或等于Q1且小于或等于Q2时，目标吸入空气量越增大，排气压力越高，即使不使用进气阀39也容易获得排气通路52b和进气通路51b的压差，因此进气阀39的开度单调地增加。

在目标吸入空气量小于Q1时处于EGR区域外。目标吸入空气量Q1相当于图3所示的等空气量线中的、空气量最少的等空气量线。在小于该Q1时，优选将进气阀39的目标开度设定为完全打开。

在目标吸入空气量大于或等于Q1且小于或等于Q2时，为了形成将EGR气体从排气通路52b向进气通路51b导入的压差，设定与目标吸入空气量对应的进气阀39的目标开度。

如果目标吸入空气量大于Q2，则变为在前述的图3中说明的新气体量影响区域。即，目标吸入空气量Q2相当于图3所示的等空气量线中的、表示新气体量影响区域的点划线的等空气量线。因此，在目标吸入空气量大于Q2的区域中，为了将泵送损失抑制为较低，优选将进气阀39的目标开度设定为完全打开。

如上，进气阀39的目标开度在目标吸入空气量为Q1的边界不连续。另外，进气阀39的目标开度在目标吸入空气量Q2的边界不连续。

在确定进气阀39的目标开度时，控制器50获取目标吸入空气量。基于未图示的加速器踏板的踏入量而获取请求负荷，在未图示的对应图对与该请求负荷对应的目标吸入空气量进行检索，由此能够获得目标吸入空气量。

而且，基于所获得的目标吸入空气量，根据图4的对应图而求出进气阀39的目标开度。

然后，控制器50对进气阀39进行控制以达到所求出的目标开度(S5)。由此，根据目标吸入空气量对进气阀39的开闭程度进行控制，能够形成将EGR气体从排气通路52b向进气通路51b导入的压差。

图5是进气阀的开度的说明图。在图5的曲线图中，横轴为内燃机旋转速度，纵轴为内燃机负荷。在图5中，也由实线表示内燃机100的输出特性，并且由虚线表示EGR区域。

在图5中，记作“ADM/V OPEN”的区域是进气阀39完全打开的区域。将进气阀39向关闭侧控制的区域处于EGR区域内、且是比表示为ADM/V OPEN(def)的点划线靠左下侧的区域。这里，作为进气阀39的开度，示出了开度A、开度B、开度C。开度B大于开度C，并且，开度A大于开度B。

将图5与前述的图3相比，图5中的进气阀39的开度与图3中的目标吸入空气量的等空气量线一致。这意味着进气阀39的目标开度由目标吸入空气量来确定。例如，意味着即使在内燃机100的旋转速度不同的情况下，在目标吸入空气量为相等的吸入空气量时，进气阀39的目标开度也设定为相等。

下面，对本实施方式的效果进行说明。

在本实施方式中，基于目标吸入空气量而确定进气阀39的开度。假设为了在进气通路51b形成负压，将压力传感器设置于进气通路51b而对压力进行测定，通过反馈测定结果而对进气阀39进行控制。如果要在必须在进气通路51b与排气通路52b之间形成较小的压差的状况下基于压力传感器的值对进气阀39进行控制，则需要具有极高的精度的压力传感器。即，压力传感器的分辨率必须高于通过进气阀39的控制而形成的压差。

假设在使用精度较低的压力传感器的情况下，进气阀39的控制性因其较低的分辨率而降低。如果要在这种状况下可靠地将EGR气体导入，则必须将排气通路52b和进气通路51b的压差设定控制为大于所请求的压差。在该情况下，进气阀39的进气节流量也增大，因此泵送损失也增大。而且，泵送损失的产生会导致内燃机的输出降低。

与此相对，根据本实施方式，能够基于目标吸入空气量而对进气阀39进行控制，因此可以不将排气通路52b和进气通路51b的压差设定控制为大于请求的压差。因此，进气阀39的进气节流量也能够设定适当的量，因此还能够将泵送损失的产生抑制在最小限度。而且，能够在抑制内燃机的输出降低的同时适当地将EGR气体向进气通路51b导入。

另外，内燃机100的控制器50对应于请求负荷而预先将目标吸入空气量作为信息并持有该信息。因此，只要具有表示目标吸入空气量和进气阀39的关系的对应图，就能够容易地进行进气阀39的控制。另外，能够基于目标吸入空气量而直接对进气阀39的开度进行控制，因此与对压力传感器的测定结果进行反馈控制相比能够确保更高的控制性。

另外，在本实施方式中，根据内燃机100的旋转速度以及内燃机100的负荷而确定目标吸入空气量。如图3所示，由等空气量线表示目标吸入空气量。而且，能够根据内燃机100的旋转速度和内燃机100的负荷而求出等空气量线，因此能够根据内燃机100的旋转速度和内燃机100的负荷而求出目标吸入空气量。

另外，在本实施方式中，即使在运转状态不同的情况下，在目标吸入空气量为相等的空气量时，将进气阀39的开度也设为相等的开度。例如，如果是相同的目标吸入空气量，则即使内燃机100的旋转速度不同，也会达到相同的进气阀39的开度。这是因为，如图3以及图5所示，按照等空气量线而确定进气阀39的开度。即，如果目标吸入空气量相同，则能够将进气阀39的开度设为相同。

另外，在本实施方式中，在内燃机100的目标吸入空气量多于规定的吸入空气量的情况下，将进气阀39设为完全打开。进气阀39设置于进气通路内，因此如果体积流量增大则变为空气阻力，有可能产生泵送损失。这种泵送损失有可能导致油耗的恶化以及输出的降低。然而，在本实施方式中，如上所述，在内燃机100的目标吸入空气量大于或等于规定的吸入空气量的情况下，将进气阀39设为完全打开，因此能够减弱泵送损失，能够抑制油耗的恶化以及输出的降低。

另外，在本实施方式中，在EGR区域以外将EGR阀42关闭、且将进气阀39完全打开。在本实施方式中，在将EGR气体向进气通路51b导入的EGR区域中对进气阀39的开度进行控制。因而，在EGR区域以外将进气阀39设为完全打开，由此能够降低进气阀39的驱动损失，能够改善油耗。

另外，在本实施方式中，基于表示内燃机100的目标吸入空气量和进气阀39的开度的关系的对应图(图4)而确定进气阀39的开度。由此，控制器50也可以不具有多余的控制逻辑，因此能够形成为简单的结构，并且还能够改善控制性。

此外，这里，设为基于目标吸入空气量而确定进气阀39的开度，但也可以基于实际吸入空气量而确定。在基于实际吸入空气量而确定进气阀39的开度的情况下，基于从空气流量计38获取的吸入空气量而确定进气阀39的开度。另外，在该情况下，基于图4的对应图而对进气阀39的开度进行控制。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过表示本发明的应用例的一部分而已，其主旨并非将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。

分别作为单独的实施方式而对上述各实施方式进行了说明，但也可以适当地组合。

Claims (9)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具有：

内燃机的进气通路；

所述内燃机的排气通路；

EGR通路，其将所述进气通路和所述排气通路连接；

节流阀，其在所述进气通路中设置为比与所述EGR通路的连接部靠下游侧，对向所述内燃机流入的吸入空气量进行控制；以及

进气节流阀，其在所述进气通路中设置为比与所述EGR通路的连接部靠上游侧，

在所述内燃机的控制装置中，

基于吸入空气量而决定所述进气节流阀的开度。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，

所述吸入空气量是根据所述内燃机的旋转速度以及所述内燃机的负荷而决定的目标吸入空气量。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其中，

即使在运转状态不同的情况下，在所述吸入空气量为相等的空气量时，也将所述进气节流阀的开度设为相等的开度。

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，其中，

在所述内燃机的吸入空气量多于规定的吸入空气量的情况下，将所述进气节流阀设为完全打开。

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，其中，

在所述EGR通路具有EGR阀，在EGR区域中对所述EGR阀进行控制而将所述排气通路的废气向进气通路导入，

在所述EGR区域以外将所述进气节流阀设为完全打开。

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，其中，

基于表示所述内燃机的吸入空气量和进气节流阀开度的关系的对应图而决定所述进气节流阀的开度。

7.一种内燃机的控制方法，该内燃机具有：

EGR通路，其将进气通路和排气通路连接；以及

进气节流阀，其在所述进气通路中设置为比与所述EGR通路的连接部靠上游侧，

在所述内燃机的控制方法中，

在运转状态处于EGR区域时规定内燃机的吸入空气量，

基于该吸入空气量而决定所述进气节流阀的开度。

8.根据权利要求7所述的内燃机的控制装置，其中，

根据所述内燃机的旋转速度以及所述内燃机的负荷而决定所述吸入空气量。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的内燃机的控制方法，其中，

在所述内燃机的吸入空气量多于规定的吸入空气量的情况下，将所述进气节流阀设为完全打开。