CN108691671B - Egr控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种EGR控制装置，其以简单的结构适当地控制EGR阀。EGR控制装置具备：调整发动机的进气流路的流路面积的TGV；用于使排气气体从发动机的排气流路向进气流路回流的回流流路；设置在回流流路上且对回流流路进行开闭的EGR阀；基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率来导出EGR阀的开度的EGR阀开度导出部；对EGR阀进行驱动控制以使其成为由EGR阀开度导出部导出的开度的EGR阀控制部。

Description

EGR控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制EGR装置的EGR阀的EGR控制装置。

背景技术

以往，作为控制EGR阀的方法，利用差压传感器计测EGR阀的前后的差压，并且基于计测结果来控制EGR阀(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－150343号公报

发明内容

技术问题

但是，在专利文献1记载的方法中，需要将计测EGR阀的前后的差压的差压传感器配置在EGR阀的附近，存在结构变得复杂的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种以简单的结构就能够适当地控制EGR阀的EGR控制装置。

技术方案

为了解决上述课题，本发明的EGR控制装置具备：调整发动机的进气流路的流路面积的TGV；使排气气体从所述发动机的排气流路向所述进气流路回流的回流流路；设置在所述回流流路上且对该回流流路进行开闭的EGR阀；基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率而导出所述EGR阀的开度的EGR阀开度导出部；对所述EGR阀进行驱动控制以使所述EGR阀成为由所述EGR阀开度导出部导出的开度的EGR阀控制部。

另外，所述EGR阀开度导出部具备：基本开度导出部，其基于所述发动机转速及所述发动机负载而导出所述EGR阀的基本EGR阀开度；校正开度导出部，其基于所述发动机转速、所述发动机负载及所述TGV开闭率，推定所述EGR阀的前后的实际差压，并基于推定的实际差压，导出针对所述基本EGR阀开度的校正开度。所述EGR阀控制部对所述EGR阀进行驱动控制，以使所述EGR阀成为利用所述校正开度对所述基本EGR阀开度进行校正后的开度。

技术效果

根据本发明，能够以简单的结构适当地控制EGR阀。

附图说明

图1是表示EGR控制装置的结构的概要图。

图2是对表示相对于偏差量及EGR阀开度的校正开度的校正开度映射进行说明的图。

图3是表示EGR控制处理的流程图。

附图标记说明

1：EGR控制装置

2：发动机

64：TGV

80：回流流路

84：EGR阀

102：基本开度导出部(EGR阀开度导出部)

104：校正开度导出部(EGR阀开度导出部)

106：EGR阀控制部

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。该实施方式所示的尺寸、材料、其他具体数值等只不过是用于容易理解发明的示例而已，除了特别讲明的情况以外，不限定本发明。需要说明的是，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能、结构的要素而言，标注相同的附图标记，从而省略重复说明，另外，与本发明没有直接关系的要素省略图示。

图1是表示EGR(Exhaust Gas Recirculation：排气再循环)控制装置1的结构的概要图。其中，以下，对与本实施方式相关的结构和处理进行详细说明，对与本实施方式没有关系的结构和处理省略说明。

如图1所示，EGR控制装置1设置有发动机2及ECU3(Engine Control Unit：发动机控制单元)，利用ECU3对整个发动机2进行驱动控制。

发动机2设置有气缸体10、与气缸体10一体形成的曲轴箱12、与气缸体10连结的气缸盖14。

在气缸体10形成有多个气缸16，在气缸16中，活塞18滑动自如地支承于连接杆20。并且，由气缸盖14、气缸16、活塞18的冠面包围的空间形成为燃烧室22。

另外，在发动机2，利用曲轴箱12形成曲轴室24，曲轴26旋转自如地支承于曲轴室24内。活塞18经由连接杆20连结于曲轴26。

在气缸盖14，进气口28及排气口30以与燃烧室22连通的方式形成。

包含进气歧管32的进气流路34与进气口28连接。进气口28在面对进气歧管32的进气的上游侧形成有一个开口，并且在面对燃烧室22的下游侧形成有两个开口，在从上游朝向下游的中途，流路分为两个。

进气阀36的前端位于进气口28与燃烧室22之间。固定于进气用凸轮轴40的凸轮42经由摇臂38与进气阀36的末端抵接。进气阀36伴随着进气用凸轮轴40的旋转，相对于燃烧室22开闭进气口28。

包含排气歧管44的排气流路46与排气口30连接。排气口30在面对燃烧室22的排气的上游侧形成有两个开口，并且在面对排气歧管44的下游侧形成有一个开口，在从上游朝向下游的中途，流路合并为一个。

排气阀48的前端位于排气口30与燃烧室22之间。固定于排气用凸轮轴52的凸轮54经由摇臂50与排气阀48的末端抵接。排气阀48伴随着排气用凸轮轴52的旋转，相对于燃烧室22开闭排气口30。

另外，在气缸盖14，以使前端位于燃烧室22内的方式设置有喷射器56及点火火花塞58，燃料从喷射器56喷射到经由进气口28流入到燃烧室22的空气。并且，空气与燃料的混合气体在预定时刻对点火火花塞58进行点火而使其燃烧。通过这样的燃烧，活塞18在气缸16内往复运动，该往复运动通过连接杆20转换为曲轴26的旋转运动。

在进气流路34从上游侧依次设置有滤清器60、节气门62、TGV(Tumble GenerationValve：翻滚阀)64、间隔壁66。滤清器60去除混入到从外部气体吸入的空气的杂质。节气门62根据油门(未图示)的开度，利用促动器68驱动开闭，调节从燃烧室22输出的空气量。

TGV64利用促动器70被驱动开闭，对由间隔壁66划分的流路的一侧进行开闭。也就是说，TGV64调整进气口28(进气流路34)的流路面积。间隔壁66在进气口28内沿空气的流动方向延伸，将进气口28划分为两个流路。

如图1所示，在TGV64关闭的情况下，如果利用TGV64关闭由间隔壁66划分的一侧流路，则被导入到进气流路34的空气通过由间隔壁66划分的另一侧流路并被导入到燃烧室22。

在发动机2中，在发动机负载(油门开度)小且进气流量少的情况下，缩小TGV64的开度，使大部分进气通过由间隔壁66划分的另一侧流路。由此，在发动机2中，通过使流速高的空气流入燃烧室22，从而在燃烧室22内生成强的滚流，实现燃料的急速燃烧，能够提高油耗改善和/或燃烧稳定性。

在排气流路46内设置有催化剂72。催化剂72是例如三元催化剂(Three-WayCatalyst)，包含铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)而构成，去除从燃烧室22排出的排出气体中的烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)。

另外，在发动机2设置有EGR装置4。EGR装置4设置有使进气流路34与排气流路46连通的回流流路80，使在排气流路46流通的排气气体的一部分回流到进气流路34。在回流流路80设置有降低排气气体的温度的EGR冷却器82、以及对在回流流路80流通的排气气体的流量进行控制的EGR阀84。EGR阀84是例如蝶型阀，利用步进马达86改变开度。需要说明的是，以下，将在回流流路80中流通的排气气体称为EGR气体。

另外，在EGR控制装置1中设置有油门开度传感器90、曲轴角传感器92、流速计94。油门开度传感器90检测油门踏板的踩踏量。曲轴角传感器92设置在曲轴26的附近，每当曲轴26旋转预定角度就输出脉冲信号。流速计94设置在进气流路34内的节气门62的下游，检测通过节气门62且向燃烧室22供给的进气量。

ECU3是包含中央处理装置(CPU)、存储有程序等的ROM、作为工作区的RAM等的微型电子计算机，统一控制发动机2及EGR装置4。在本实施方式中，ECU3在控制发动机2及EGR装置4时，作为驱动控制部100、基本开度导出部102、校正开度导出部104、EGR阀控制部106而起作用。需要说明的是，基本开度导出部102及校正开度导出部104合起来作为EGR阀开度导出部而起作用。

驱动控制部100基于由曲轴角传感器92检测出的脉冲信号，导出当前的发动机转速。并且，驱动控制部100基于导出的发动机转速、及由油门开度传感器90检测出的油门开度(发动机负载)，参照预先存储的映射，导出目标扭矩及目标发动机转速。

另外，驱动控制部100基于导出的目标发动机转速及目标扭矩，确定向各气缸16供给的目标空气量，并且基于确定的目标空气量，确定目标进气门开度及目标TGV开闭率。在此，目标TGV开闭率被确定为TGV64处于关闭的关闭状态或者TGV64处于打开的打开状态的中的一个。

并且，驱动控制部100驱动促动器68，使得以确定的目标进气门开度打开节气门62，并且驱动控制部100驱动促动器70，使得以确定的目标TGV开闭率打开TGV64。

另外，驱动控制部100基于确定的目标空气量，将例如作为理论空燃比(λ＝1)的燃料量确定为目标喷射量，为了使确定的目标喷射量的燃料从喷射器56喷射，确定喷射器56的目标喷射时期及目标喷射期间。并且，驱动控制部100通过在确定的目标喷射时期及目标喷射期间中驱动喷射器56，使目标喷射量的燃料从喷射器56喷射。

另外，驱动控制部100基于导出的目标发动机转速、及由曲轴角传感器92检测到的脉冲信号，确定点火火花塞58的目标点火时期。并且，驱动控制部100在确定的目标点火时期使点火火花塞58进行点火。

基本开度导出部102基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率，导出表示EGR气体相对于被导入到燃烧室22的进气及EGR气体的总量的比例的目标EGR率。

在此，在TGV64处于关闭状态的情况、以及TGV64处于打开状态的情况下，由于燃烧室22中的混合气体的燃烧状况(温度和/或压力)不同，所以在各个情况下，应供给(回流)到燃烧室22的目标EGR率也不同。因此，在ECU3(RAM)中预先设置有TGV64处于关闭状态的情况、以及TGV64处于打开状态的情况这两者的目标EGR率映射。需要说明的是，在目标EGR率映射中表示相对于发动机转速及发动机负载的目标EGR率。

并且，基本开度导出部102在TGV64处于关闭状态的情况下，参照TGV64处于关闭状态的情况用的目标EGR率映射，基于发动机转速及发动机负载，导出目标EGR率。另外，基本开度导出部102在TGV64处于打开状态的情况下，参照TGV64处于打开状态的情况用的目标EGR率映射，基于发动机转速及发动机负载，导出目标EGR率。

另外，基本开度导出部102在TGV64处于从打开状态向关闭状态或者从关闭状态向打开状态转变的过程中的情况下，分别参照两个目标EGR率映射，基于发动机转速及发动机负载，导出TGV64处于关闭状态及打开状态的情况下的目标EGR率。并且，基本开度导出部102根据TGV64的开度，对导出的两个目标EGR率进行线性插补，从而导出目标EGR率。

接下来，基本开度导出部102基于导出的目标EGR率及由流速计94检测出的进气量，导出应回流到进气流路34的目标EGR流量。之后，基本开度导出部102导出用于使目标EGR流量回流到进气流路34的EGR阀84的开度，作为基本EGR阀开度。

在此，基本EGR阀开度被设定为，以EGR阀84上没有任何附着的情况为前提，以该开度打开EGR阀84时使目标EGR流量的EGR气体回流的值。但是，如果包含于EGR气体的各种物质(沉积物)附着在EGR阀84或EGR阀84的周围，则即使以基本EGR阀开度打开EGR阀84，也使EGR阀84的开口面积因沉积物的附着而发生改变，导致EGR气体的流量与目标EGR流量不同。

因此，通过基于EGR阀84的前后的差压来反馈控制EGR阀84的开度，从而即使在沉积物附着的情况下，EGR气体的流量也是目标EGR流量。但是，如果利用差压传感器来计测EGR阀84的前后的差压，则为了配置差压传感器而导致结构变得复杂，并且成本也增加。

因此，在本实施方式中，基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率，推定EGR阀84的前后的差压，能够简化结构，并且削减成本。

校正开度导出部104参照表示预先通过实验求出的目标EGR流量与EGR阀84的前后的目标差压之间的关系的图表，根据目标EGR流量导出目标差压。需要说明的是，可以基于发动机转速及发动机负载，参照目标差压映射导出目标差压。需要说明的是，在目标差压映射中表示相对于发动机转速及发动机负载的目标差压。

另外，校正开度导出部104基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率，导出(推定)EGR阀84的前后的实际差压。在此，如上所述，因TGV开闭率不同而燃烧状况不同，对排出气体的量和/或速度、温度、成分这样的特性带来影响，因此TGV开闭率影响EGR阀84的前后的实际差压。因此，在导出EGR阀84的前后的实际差压时，通过使用TGV开闭率作为参数，能够精度良好地导出实际差压。

具体而言，与导出目标EGR率的情况相同地，在ECU3预先设置有TGV64处于关闭状态的情况、以及TGV64处于打开状态的情况这两个实际差压映射。需要说明的是，在实际差压映射中表示相对于发动机转速及发动机负载的实际差压。

并且，校正开度导出部104在TGV64处于关闭状态的情况下，参照TGV64处于关闭状态的情况用的实际差压映射，基于发动机转速及发动机负载，导出实际差压。另外，校正开度导出部104在TGV64处于打开状态的情况下，参照TGV64处于打开状态的情况用的实际差压映射，基于发动机转速及发动机负载，导出实际差压。

另外，校正开度导出部104在TGV64处于转变的过程中的情况下，分别参照两个实际差压映射，基于发动机转速及发动机负载，导出TGV64处于关闭状态及处于打开状态的情况的实际差压。并且，校正开度导出部104根据TGV64的开度，对导出的两个实际差压进行线性插补，从而导出实际差压。

图2是对表示相对于偏差量及EGR阀开度的校正开度的校正开度映射进行说明的图。需要说明的是，在图2中，“大”、“小”分别表示绝对值的大小关系，例如，“大(负的值)”及“小(负的值)”为负的值，“大(负的值)”表示绝对值比“小(负的值)”的绝对值大。

如果校正开度导出部104导出目标差压及实际差压，则通过从目标差压减去实际差压，导出实际差压相对于目标差压的偏差量。并且，校正开度导出部104基于导出的偏差量、及当前的EGR阀开度，参照图2所示的校正开度映射导出校正开度。

在校正开度映射中，在EGR阀开度是0°的情况、以及EGR阀开度是被视为不受沉积物的影响的预定值以上的情况下，将校正开度设定为0。并且，在EGR阀开度是从0°到小于预定值的范围内，伴随着靠近中央而沉积物的影响变大，因此也将校正开度设定为大的值。

另外，对于校正开度映射而言，在偏差量为0附近，为了抑制过度的反馈控制，作为不灵敏区而将校正开度设为0。并且，伴随着偏差量大于0，也就是说，伴随着实际差压小于目标差压，将校正开度设定为从0逐渐变为大的值。另外，伴随着偏差量小于0，也就是说，伴随着着实际差压大于目标差压，将校正开度设定为从0逐渐变为小的值(负的值的绝对值变大)。

EGR阀控制部106利用由校正开度导出部104导出的校正开度，对由基本开度导出部102导出的基本EGR阀开度进行校正(相加)，从而导出最终的EGR阀开度。并且，EGR阀控制部106对步进马达86进行驱动，使得以最终的EGR阀开度打开EGR阀84。

图3是表示EGR控制处理的流程图的图。ECU3在控制EGR阀84时，执行图3所示的EGR控制处理。首先，基本开度导出部102基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率，导出目标EGR率(S100)。

接着，基本开度导出部102基于导出的目标EGR率、以及由流速计94检测出的进气量，导出目标EGR流量(S102)。之后，基本开度导出部102导出用于使目标EGR流量向进气流路34回流的EGR阀84的开度作为基本EGR阀开度(S104)。

之后，校正开度导出部104基于目标EGR流量，参照表示预先通过实验求出的目标EGR流量与目标差压之间的关系的图表，导出EGR阀84的前后的目标差压(S106)。

接着，校正开度导出部104基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率，参照实际差压映射，导出(推定)EGR阀84的前后的实际差压(S108)。

并且，校正开度导出部104通过从目标差压减去实际差压，导出实际差压相对于目标差压的偏差量(S110)。另外，校正开度导出部104基于导出的偏差量、以及当前的EGR阀开度，参照校正开度映射而导出校正开度(S112)。

之后，EGR阀控制部106利用在S112中导出的校正开度，对在S104中导出的基本EGR阀开度进行校正(相加)，从而导出最终的EGR阀开度。并且，EGR阀控制部106驱动步进马达86，使得以最终的EGR阀开度打开EGR阀84(S114)。

以上，EGR控制装置1基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率，导出最终的EGR阀开度。此时，因为基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率而导出实际差压，所以不需要设置差压传感器，能够以简单的结构，精度良好地导出实际差压。

由此，因为EGR控制装置1能够精度良好地导出针对基本EGR阀开度的校正开度，所以即使沉积物附着于EGR阀84，也能够满足目标EGR流量。而且，EGR控制装置1能够提高油耗性能及排气性能，并且能够提高冲击耐性。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明，但是本发明当然不限于该实施方式。对于本领域技术人员而言，可以知道在专利权利要求所记载的范围内，能够想到各种变形例或修正例，了解到它们当然属于本发明的技术范围内。

例如，在上述实施方式中，虽然在导出目标EGR率及目标EGR流量后，导出基本EGR阀开度，但是也可以基于发动机转速、发动机负载及TGV开闭率，直接导出基本EGR阀开度。

另外，在上述实施方式中，虽然以打开状态或关闭状态中的任一者来控制TGV64，但是也能够以中间开度来控制TGV64。

工业上的利用可能性

本发明能够利用在控制EGR装置的EGR阀的EGR控制装置。

Claims (1)

1.一种EGR控制装置，其特征在于，具备：

翻滚阀，其调整发动机的进气流路的流路面积；

回流流路，其用于使排气气体从所述发动机的排气流路向所述进气流路回流；

EGR阀，其设置在所述回流流路上，对该回流流路进行开闭；

基本开度导出部，其基于发动机转速、发动机负载以及翻滚阀开闭率，导出所述EGR阀的基本EGR阀开度；

校正开度导出部，其基于所述发动机转速、所述发动机负载，导出所述EGR阀的前后的目标差压，并基于所述发动机转速、所述发动机负载及所述翻滚阀开闭率，推定所述EGR阀的前后的实际差压，基于所述目标差压与推定的实际差压之间的偏差量，导出针对所述基本EGR阀开度的校正开度；以及

EGR阀控制部，其对所述EGR阀进行驱动控制，以使所述EGR阀成为利用所述校正开度对所述基本EGR阀开度进行校正后的开度，

所述校正开度导出部在所述基本EGR阀开度为0°的情况下，以及在所述基本EGR阀开度为被视为不受沉积物的影响的预定值以上的情况下，将所述校正开度设定为0。

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