CN1580532A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能适当控制吸入空气量和EGR量的内燃机的控制装置。本发明的内燃机的控制装置，具有：连通进气通路(17)和排气通路(18)的EGR通路(22)、设置在EGR通路(22)上的EGR阀(24)、以及在与EGR通路(22)连接的连接部的上游侧设置在进气通路(17)上的进气节流阀(19)，还包括：运转状态检测单元，检测内燃机(10)的运转状态；第1控制单元，在运转状态检测单元检测出通常的运转状态时，对进气节流阀(19)和EGR阀(24)进行开闭控制，调节吸入空气量；以及第2控制单元，在运转状态检测单元检测出规定的运转状态时，把进气节流阀(19)固定控制在规定的开度上，仅对EGR阀(24)进行开闭控制，调节吸入空气量。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及具有EGR装置和进气节流阀的内燃机的控制装置，尤其涉及对吸入空气量和EGR量进行控制的内燃机的控制装置。
背景技术
柴油发动机中，作为减少NOx(氮氧化物)的排放量的装置，一般已知有EGR装置(废气再循环装置)。该EGR装置，具有连通进气通路和排气通路的EGR通路、以及设置在该EGR通路上的EGR阀。
EGR装置的动作是，打开EGR阀，使排气通路内的废气的一部分经过EGR通路流入到进气通路内，与进气混合后被引入到燃烧室内，这样能降低进气中的氧浓度，降低燃烧温度，从而减少NOx的排出量。
另一方面，在柴油发动机中，人们知道，为了使发动机快速停机、或减少规定运转状态下的进气噪音，在进气通路中设置进气节流阀。
近几年，也提供了一种具有该EGR装置和进气节流阀两者的柴油发动机。在此情况下，进气节流阀设置在进气通路上，与EGR通路的连接部相比，在上游侧。
这种具有EGR装置和进气节流阀的内燃机，在专利文献1等中也有说明。
专利文献1：
日本专利特开平9-310633号公报
但是，以前，具有EGR装置和进气节流阀的柴油发动机，通常，调节吸入空气量时，对进气节流阀进行控制；调节EGR量(或EGR率)时，对EGR阀进行控制。
然而，进气节流阀的开度和EGR阀的开度对吸入空气量和EGR量两者产生影响，所以在分别单独控制吸入空气量和EGR量的过去的内燃机的控制装置中，有可能无法执行良好的控制。
具体来说，进气节流阀的开度改变进气节流阀的下游侧的进气通路的负压状态，所以对EGR量也有影响。并且，EGR阀的开度改变向进气通路回流的EGR气体量，所以也影响从与EGR通路连接的部分的上游侧的进气通路来的新气吸入空气量。
也就是说，进气节流阀的开度和EGR阀的开度、以及吸入空气量和EGR量互相密切相关，分别对其进行控制的过去的控制装置，其作用有限。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种解决上述问题、能适当控制吸入空气量和EGR量的内燃机的控制装置。
为了达到上述目的，本发明的第一方案的内燃机的控制装置，具有：连通进气通路和排气通路的EGR通路、设置在该EGR通路上的EGR阀、以及在与上述EGR通路连接的连接部的上游侧设置在上述进气通路上的进气节流阀，其特征在于，还包括：运转状态检测单元，检测内燃机的运转状态；第1控制单元，在上述运转状态检测单元检测出通常的运转状态时，对上述进气节流阀和上述EGR阀进行开闭控制，调节吸入空气量；以及第2控制单元，在上述运转状态检测单元检测出规定的运转状态时，把上述进气节流阀固定控制在规定的开度上，仅对上述EGR阀进行开闭控制，调节吸入空气量。
本发明的第二方案的内燃机的控制装置是，在第一方案的内燃机的控制装置中，包括：实际吸入空气量检测单元，检测上述进气节流阀的上游侧的实际吸入空气量；以及目标吸入空气量计算单元，根据由上述运转状态检测单元检测出的运转状态，计算目标吸入空气量；上述第1控制单元根据上述目标吸入空气量和上述实际吸入空气量的偏差，控制上述进气节流阀和上述EGR阀的开度；上述第2控制单元把上述进气节流阀的开度固定在规定开度上，另一方面，根据上述目标吸入空气量和上述实际吸入空气量的偏差，控制上述EGR阀的开度。
本发明第三方案的内燃机的控制装置是，在第一或第二方案的内燃机的控制装置中，上述规定的运转状态是怠速运转状态和/或减速运转状态。
附图说明
图1是表示本发明的最佳实施方式的内燃机的控制装置的概要图。
图2是利用ECU进行吸入空气量控制的流程图。
图3是表示目标吸入空气量、EGR阀的开度和进气节流阀的开度的推移的曲线。
具体实施方式
以下，结合附图详细说明本发明的最佳实施方式。
如图1所示，本实施方式的内燃机(柴油发动机)10是设置在车辆中的，它具有设置了各汽缸的燃烧室12的发动机主体11。在燃烧室12内，具有燃料喷射阀26，同时设置了进气口14和排气口13。
在进气口14上连接着进气通路17，利用进气阀15进行开闭。在排气口13上，连接着排气通路18，利用排气阀16进行开闭。
在进气通路17和排气通路18之间，连接着EGR装置21。EGR装置21具有连通进气通路17和排气通路18之间的EGR通路22。在EGR通路中与进气通路17相连接的部分附近，设有用于调节EGR通路的开口面积的EGR阀24。在EGR通路22的中途，设有用于冷却EGR气体的EGR冷却器23。
在EGR通路22的连接部的上游侧的进气通路17中，设有进气节流阀19。在进气节流阀19的上游侧的进气通路17中，设有进入空气量传感器(实际进入空气量传感器)20，该进入空气量传感器用于检测进气节流阀19的上游侧的实际吸入空气量。
排气通路18内的废气的一部分流向EGR通路22，再流到EGR冷却器23内。废气在EGR冷却器23内冷却后，向进气通路17回流。废气在进气通路17中与新气混合后，流向燃烧室12。
在此，若固定进气节流阀19的开度、增大EGR阀24的开度，则回流到进气通路17内的废气量、即EGR量增大。并且，若增大EGR阀的开度，则由EGR气体造成的进气阻力增大，所以，从与EGR通路22连接的连接部的上游侧的进气通路17来的新气吸入空气量减少。
另一方面，若固定EGR阀24的开度而增大进气节流阀19的开度，则新气吸入空气量增多。并且，若增大进气节流阀19的开度，则进气通路17和排气通路18的压力差减少，EGR量减少。
也就是说，进气节流阀19和EGR阀24的开度对新气吸入空气量和EGR量两者均有影响。
控制该内燃机10的本实施方式的控制装置具有：ECU(发动机控制装置)25，用于检测油门开度的油门开度传感器27(运转状态检测器)、以及用于检测发动机旋转速度的发动机转速传感器28(运转状态检测器)等。
ECU25连接到进入空气量传感器20、油门开度传感器27、发动机转速传感器28等各种传感器上，来自这些各传感器的信号(检测值)发送到ECU25内。ECU25连接到燃料喷射阀26、EGR阀24、进气节流阀19等上，向这些各阀输出控制信号，进行驱动控制。
以下说明由本实施方式的内燃机10的控制装置进行的吸入空气量和EGR量的控制方法。
ECU25，根据油门开度传感器27所检测出的油门开度、以及发动机转速传感器28检测出的发动机旋转速度等运转状态，决定(计算)目标吸入空气量，同时，根据进入空气量传感器20的检测值，决定实际吸入空气量。
目标吸入空气量是，考虑了各运转状态(燃料喷射量、油门开度、发动机转速等)下的不产生烟的新气吸入空气量、以及各运转状态下为减少NOx而进行适当量的EGR时的吸入空气量而加以决定的，预先作为图或运算式输入到ECU25内。
在内燃机10的运转状态是除了下述的规定运转状态之外的通常运转状态时，ECU25根据由图或运算式决定的目标吸入空气量和实际吸入空气量的偏差，对进气节流阀19和EGR阀24进行开闭控制，将实际吸入空气量调节成与目标吸入空气量一致。也就是说，对实际吸入空气量进行反馈控制。如上所述，目标吸入空气量也考虑EGR量而决定，所以结果是，EGR量也调节到适合于各运转状态的量。
但是，当内燃机10是怠速运转状态时、或者车辆减速时(减速运转状态)等时，若进气节流阀19打开过大，则会产生进气噪音。因此，在内燃机10处于规定的运转状态时(即怠速运转状态或减速运转状态)，ECU25把进气节流阀19的开度控制固定在不产生进气噪音的开度上，并根据上述偏差仅对EGR阀24进行开闭控制。
这样，在本实施方式中，ECU25具有本发明方案中的“第1控制单元”和“第2控制单元”的功能。
利用图2的流程图，说明由ECU执行的吸入空气量的控制方法。
首先，ECU25在步骤1中从油门开度传感器27和发动机转速传感器28等读取内燃机10的运转状态。接着，ECU25在步骤2中计算(决定)目标吸入空气量。然后，ECU25在步骤3判断这时的控制模式是通常控制模式还是进气节流阀固定模式。
进气节流阀固定模式是指当内燃机10的运转状态为规定的运转状态(怠速运转状态或减速运转状态)时执行的控制模式，是把进气节流阀19固定在规定开度上、仅对EGR阀24进行开闭控制的控制模式。另一方面，所谓通常控制模式是指在内燃机10的运转状态为除规定运转状态之外的通常的运转状态时执行的控制模式，是对进气节流阀19和EGR阀24两者进行开闭控制的控制模式。这些控制模式是，根据内燃机10的运转状态由其他控制逻辑进行切换。
当判断出这时的控制模式不是进气节流阀固定模式而是通常控制模式时，ECU25进入步骤4，根据目标吸入空气量和由进入空气量传感器20检测出的实际吸入空气量的偏差，计算出(决定)进气节流阀19和EGR阀24的反馈修正值。然后，在步骤5，ECU25根据反馈修正值，向进气节流阀19和EGR24两者输出开度信号。
另一方面，在步骤3判断出当时的控制模式是进气节流阀固定模式时，进入步骤6，ECU25向进气节流阀19内输出预先设定的固定控制用的开度信号。如上所述，该进气节流阀19的开度是不产生进气噪音的开度。接着，在步骤7，ECU25根据目标吸入空气量和实际吸入空气量的偏差，计算出EGR阀24的反馈修正值。然后，在第8步，ECU25根据反馈修正值，向EGR阀24输出开度信号。
图3表示目标吸入空气量、EGR阀24的开度和进气节流阀19的开度的推移的一例。时刻1是从通常控制模式切换到进气节流阀固定模式的时刻，时刻t2是从进气节流阀固定模式切换到通常控制模式的时刻。
首先，在期间1中，EGR阀24和进气节流阀19的开度分别被控制为ne1和ni1，并且，使期间1中的实际吸入空气量和目标吸入空气量一致。在接下来的期间2的目标吸入空气量仅上升d1，所以ECU25把EGR阀24的开度控制在使实际吸入空气量仅上升d1的ne2(向闭方向控制)，并且，把进气节流阀19的开度控制在ni2(向开方向控制)。通过该控制，使实际吸入空气量上升到期间2的目标吸入空气量。
在接下来的期间3，目标吸入空气量仅减小d2，所以，ECU25把EGR阀24的开度向开方向控制到ne3，同时把进气节流阀19的开度向闭方向控制到ni3。
在期间3的中途的时刻t1，ECU25判断出已把控制模式从通常固定模式切换到进气节流阀固定模式。因此，ECU25把进气节流阀19的开度控制成预先设定的固定控制用的开度(在此为ni4)。另一方面，为了补偿由进气节流阀19的开度的变更而造成的吸入空气量的变化，ECU25把EGR阀24的开度向闭方向控制到ne4。
在接下来的期间4中，目标吸入空气量仅上升d3，所以ECU25将EGR阀24的开度向闭方向控制到ne5。这时的控制模式是进气节流阀固定模式，所以，ECU25把进气节流阀19的开度依旧固定在ni4上。
在期间4的中途的时刻t2，ECU25判断出已把控制模式从进气节流阀固定模式切换到通常固定模式。于是，ECU25解除进气节流阀19的固定。在此之后，同上述期间1、2一样地控制EGR阀24和进气节流阀19的双方。
并且，在进气节流阀19的开度达到ni4之前，相对于时刻t1具有时间t的时间滞后。该时间t是从ECU25输出控制信号起至进气节流阀19的开度达到ni4时止所需要的动作滞后时间。
这样，本实施方式用进气节流阀19和EGR阀24来控制一个控制对象(吸入空气量)，所以，能实现良好的控制。另外，目标吸入空气量是把EGR量也考虑在内而决定的，所以，结果也能适当地控制EGR量。
此外，当内燃机处于怠速运转状态时、以及车辆减速时，固定进气节流阀19的开度而仅对EGR阀24进行开闭控制，所以能降低进气噪音。
发明效果
总之，若采用本发明，则能适当地控制吸入空气量和EGR量，达到良好效果。

Claims (3)

1、一种内燃机的控制装置，具有：连通进气通路和排气通路的EGR通路、设置在该EGR通路上的EGR阀、以及在与上述EGR通路连接的连接部的上游侧设置在上述进气通路上的进气节流阀，其特征在于，还包括：
运转状态检测单元，检测内燃机的运转状态；
第1控制单元，在上述运转状态检测单元检测出通常的运转状态时，对上述进气节流阀和上述EGR阀进行开闭控制，调节吸入空气量；
以及
第2控制单元，在上述运转状态检测单元检测出规定的运转状态时，把上述进气节流阀固定控制在规定的开度上，仅对上述EGR阀进行开闭控制，调节吸入空气量。
2、如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
实际吸入空气量检测单元，检测上述进气节流阀的上游侧的实际吸入空气量；以及
目标吸入空气量计算单元，根据由上述运转状态检测单元检测出的运转状态，计算目标吸入空气量；
上述第1控制单元根据上述目标吸入空气量和上述实际吸入空气量的偏差，控制上述进气节流阀和上述EGR阀的开度；
上述第2控制单元把上述进气节流阀的开度固定在规定开度上，另一方面，根据上述目标吸入空气量和上述实际吸入空气量的偏差，控制上述EGR阀的开度。
3、如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
上述规定的运转状态是怠速运转状态和/或减速运转状态。
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