內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置制造方法
【專利摘要】提供一種內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，即使在使理論空燃比的混合氣燃燒的情況下，也能夠在維持駕駛性能的同時(shí)確保EGR閥的前后壓差，從而能夠高精度地控制EGR量。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，基于根據(jù)內(nèi)燃機(jī)（3）的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算出的要求扭矩TRQ，來(lái)設(shè)定目標(biāo)新空氣量GAIRCMD（步驟2），將使廢氣穩(wěn)定地回流所需要的EGR閥（13a）的前后壓差（大氣壓PA-進(jìn)氣壓PB）設(shè)定為目標(biāo)壓差DPCMD（步驟4），當(dāng)判定為不是可確保目標(biāo)壓差DPCMD的前后壓差的狀態(tài)時(shí)（步驟8：否），為了確保目標(biāo)壓差DPCMD，將EGR閥（13a）的開(kāi)度LEGR向減小側(cè)控制，并限制EGR量GEGR，并且基于目標(biāo)新空氣量GAIRCMD控制節(jié)氣門（10a）的開(kāi)度θTH（步驟9、圖8、圖10）。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)從排氣通道經(jīng)EGR通道回流至進(jìn)氣通道的EGR量、和被吸入到燃燒室的新空氣量進(jìn)行控制的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，已知例如專利文獻(xiàn)I所記載的裝置。該內(nèi)燃機(jī)為例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其具備:進(jìn)氣節(jié)流閥，其被設(shè)置于進(jìn)氣通道；EGR通道，其與排氣通道和進(jìn)氣通道的比進(jìn)氣節(jié)流閥靠下游側(cè)的位置連接，用于使被排出至排氣通道的廢氣的一部分回流至進(jìn)氣通道；EGR閥，其被設(shè)置在EGR通道的通往進(jìn)氣通道的出口附近，用于調(diào)節(jié)EGR量。
[0003]另外，在該進(jìn)氣控制裝置中，計(jì)算EGR閥的前后壓差，并且，當(dāng)計(jì)算出的前后壓差在規(guī)定的值以下時(shí)，通過(guò)使進(jìn)氣節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流來(lái)增大前后壓差。由此，通過(guò)確保EGR閥的前后壓差，使與EGR閥的開(kāi)度相對(duì)應(yīng)的EGR量的變化程度平緩，從而得以高精度地進(jìn)行EGR閥對(duì)EGR量的控制。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特許第3888024號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]如上所述，對(duì)于現(xiàn)有的進(jìn)氣控制裝置，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了當(dāng)EGR閥的前后壓差在規(guī)定的值以下時(shí)高精度地進(jìn)行EGR閥對(duì)EGR量的控制，通過(guò)使進(jìn)氣節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流來(lái)確保EGR閥的前后壓差?？墒?，在將這樣的方法用于使理論空燃比的混合氣燃燒的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，由于進(jìn)氣節(jié)流閥的節(jié)流而使得新空氣量減少，與此相伴，內(nèi)燃機(jī)的扭矩降低，因此無(wú)法應(yīng)對(duì)駕駛員對(duì)扭矩的要求，導(dǎo)致駕駛性能下降。
[0009]本發(fā)明是為了解決這樣的課題而完成的，其目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，即使在使理論空燃比的混合氣燃燒的情況下，該進(jìn)氣控制裝置也能夠在維持駕駛性能的同時(shí)確保EGR閥的前后壓差，由此能夠高精度地控制EGR量。
[0010]用于解決問(wèn)題的手段
[0011]為了實(shí)現(xiàn)該目的，權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置的特征在于，具有:
[0012]節(jié)氣門10a，其被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)3的進(jìn)氣通道6，用于調(diào)節(jié)被吸入到燃燒室3d的新
空氣量；
[0013]EGR通道12，其用于使從燃燒室3d排出至排氣通道7的廢氣的一部分回流至進(jìn)氣通道6的比節(jié)氣門IOa靠下游側(cè)的位置；
[0014]EGR閥13a，其被設(shè)置于EGR通道12的中途，用于調(diào)節(jié)經(jīng)EGR通道12回流的廢氣的量即EGR量GEGR ；[0015]運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)單元(曲軸轉(zhuǎn)角傳感器20，油門開(kāi)度傳感器21)，其檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE、油門開(kāi)度AP)；
[0016]要求扭矩計(jì)算單元(E⑶2，圖3的步驟1)，其根據(jù)檢測(cè)出的內(nèi)燃機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算駕駛員所要求的要求扭矩TRQ ；
[0017]目標(biāo)新空氣量設(shè)定單元(E⑶2，圖3的步驟2)，其基于計(jì)算出的要求扭矩TRQ來(lái)設(shè)定目標(biāo)新空氣量GAIRCMD ；
[0018]必要壓差設(shè)定單元(E⑶2，圖3的步驟4)，其將使廢氣穩(wěn)定地回流所需要的、EGR閥13a的上游側(cè)與下游側(cè)的壓力之差即前后壓差(大氣壓PA-進(jìn)氣壓PB)設(shè)定為必要壓差DPCMD ；
[0019]壓差狀態(tài)判定單元(E⑶2，圖3的步驟5?8)，其判定是否是能夠確保設(shè)定的必要壓差DPCMD的前后壓差的狀態(tài)；和
[0020]控制單元(E⑶2，圖3的步驟8、9、圖8、圖10)，在判定為不是能夠確保必要壓差DPCMD的前后壓差的狀態(tài)時(shí)，為了確保必要壓差DPCMD，控制單元將EGR閥13a的開(kāi)度(EGR閥開(kāi)度LEGR)向減小側(cè)進(jìn)行控制，限制EGR量GEGR，并且，控制節(jié)氣門IOa的開(kāi)度(節(jié)氣門開(kāi)度Θ TH)以將目標(biāo)新空氣量GAIRCMD的新空氣吸入燃燒室3d。
[0021]根據(jù)該內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，通過(guò)被設(shè)置于進(jìn)氣通道的節(jié)氣門來(lái)調(diào)節(jié)被吸入到燃燒室的新空氣量。另外，使從燃燒室排出至排氣通道的廢氣的一部分經(jīng)EGR通道回流至進(jìn)氣通道的比節(jié)氣門靠下游側(cè)的位置，并且，利用在EGR通道的中途設(shè)置的EGR閥調(diào)節(jié)EGR量。進(jìn)而，根據(jù)檢測(cè)出的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算出駕駛員所要求的要求扭矩，并且基于計(jì)算出的要求扭矩計(jì)算出目標(biāo)新空氣量。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，將使廢氣穩(wěn)定地回流所需要的EGR閥的前后壓差(上游側(cè)與下游側(cè)的壓力之差)設(shè)定為必要壓差，并且，判定是否是可確保設(shè)定的必要壓差的EGR閥的前后壓差的狀態(tài)。并且，當(dāng)判斷為不是可確保必要壓差的前后壓差的狀態(tài)時(shí)，為了確保必要壓差，將EGR閥的開(kāi)度向減小側(cè)進(jìn)行控制，限制EGR量。由此，通過(guò)增大前后壓差來(lái)確保必要壓差，能夠使廢氣穩(wěn)定地回流，由此能夠高精度地控制EGR量。
[0023]另一方面，即使在上述的情況下，對(duì)于新空氣量，通過(guò)控制節(jié)氣門的開(kāi)度，以使基于要求扭矩設(shè)定的目標(biāo)新空氣量的新空氣被吸入到燃燒室，由此維持為目標(biāo)新空氣量。因此，與現(xiàn)有的控制裝置不同，即使在使理論空燃比的混合氣燃燒的情況下，也不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的扭矩下降，且可以滿足駕駛員的扭矩要求，由此能夠維持駕駛性能。
[0024]權(quán)利要求2的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置中，EGR閥13a的前后壓差是大氣壓PA與進(jìn)氣通道6內(nèi)的在節(jié)氣門IOa的下游側(cè)的壓力(進(jìn)氣壓PB)之差。
[0025]EGR閥的上游側(cè)經(jīng)EGR通道的上游部和排氣通道與大氣連通，EGR閥的下游側(cè)經(jīng)EGR通道的下游部與進(jìn)氣通道的比節(jié)氣門靠下游側(cè)的位置連通。因此，這些連通部分的壓力即大氣壓與進(jìn)氣壓之差可以良好地表示EGR閥的前后壓差。因此，使用大氣壓與進(jìn)氣壓之差作為EGR閥的前后壓差，由此能夠有效地獲得前述的權(quán)利要求1的作用。
[0026]另外，由于大氣壓是為控制內(nèi)燃機(jī)而通常被使用的參數(shù)，因此，能夠直接利用通常為了對(duì)所述大氣壓進(jìn)行檢測(cè)而被設(shè)置的現(xiàn)有的檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果。進(jìn)而，通過(guò)前述的控制確保了必要壓差，其結(jié)果是，大氣壓與進(jìn)氣壓之差被控制成為其目標(biāo)值，因此能夠高精度地進(jìn)行利用兩個(gè)壓力之差實(shí)現(xiàn)的控制、例如蒸發(fā)燃料的清除控制。
[0027]權(quán)利要求3的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置中，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置還具有:大氣壓檢測(cè)單元(大氣壓傳感器22)，其檢測(cè)大氣壓PA;目標(biāo)EGR量設(shè)定單元(E⑶2，圖3的步驟3)，其基于內(nèi)燃機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)EGR量GEGRCMD ;極限進(jìn)氣壓設(shè)定單元(E⑶2，圖3的步驟5)，其通過(guò)從檢測(cè)出的大氣壓PA減去必要壓差DPCMD，由此設(shè)定用于確保必要壓差的極限進(jìn)氣壓PBCMD ;極限進(jìn)氣量計(jì)算單元(E⑶2，圖3的步驟6)，其基于設(shè)定的極限進(jìn)氣壓PBCMD來(lái)計(jì)算能夠吸入到燃燒室3d的極限進(jìn)氣量GCYLLMT ;和極限EGR量計(jì)算單元(E⑶2，圖3的步驟7)，其通過(guò)從計(jì)算出的極限進(jìn)氣量GCYLLMT減去目標(biāo)新空氣量GAIRCMD來(lái)計(jì)算出極限EGR量GEGRLMT，壓差狀態(tài)判定單元通過(guò)比較設(shè)定的目標(biāo)EGR量GEGRCMD和計(jì)算出的極限EGR量GEGRLMT來(lái)判定是否是能夠確保必要壓差DPCMD的前后壓差的狀態(tài)(圖3的步驟8)，當(dāng)判定為目標(biāo)EGR量GEGRCMD大于極限EGR量GEGRLMT時(shí)，控制單元將目標(biāo)EGR量GEGRCMD限制為極限EGR量GEGRLMT，并且基于限制的目標(biāo)EGR量來(lái)控制EGR閥13a的開(kāi)度(圖3的步驟8、9、圖10)。
[0028]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，基于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)設(shè)定目標(biāo)EGR量。另外，通過(guò)從檢測(cè)出的大氣壓減去必要壓差來(lái)設(shè)定用于確保必要壓差的極限進(jìn)氣壓，并且基于設(shè)定的極限進(jìn)氣壓計(jì)算出能夠吸入到燃燒室的極限進(jìn)氣量。由此，可以適當(dāng)?shù)赜?jì)算出為了確保設(shè)定的必要壓差所需要的進(jìn)氣量的上限值即極限進(jìn)氣量。另外，通過(guò)從該極限進(jìn)氣量減去目標(biāo)新空氣量來(lái)計(jì)算EGR量的上限值即極限EGR量，并且，通過(guò)將該極限EGR量與目標(biāo)EGR量進(jìn)行比較，由此來(lái)判斷是否是可確保必要壓差的前后壓差的狀態(tài)。
[0029]并且，當(dāng)目標(biāo)EGR量大于極限EGR量時(shí)，判定為能夠確保必要壓差，與該判定相對(duì)應(yīng)，將目標(biāo)EGR量限制為極限EGR量，并且基于限制的目標(biāo)EGR量控制EGR閥的開(kāi)度。當(dāng)目標(biāo)新空氣量和目標(biāo)EGR量的和超過(guò)可確保必要壓差的極限進(jìn)氣量時(shí)，通過(guò)以上的控制維持目標(biāo)新空氣量，由此確保新空氣量，另一方面，限制目標(biāo)EGR量，以使其和目標(biāo)新空氣量的和與極限進(jìn)氣量一致。因此，能夠得到下述這樣的權(quán)利要求1的作用:通過(guò)確保必要壓差，能夠高精度地進(jìn)行EGR控制，并且，通過(guò)確保新空氣量，能夠維持駕駛性能。
[0030]權(quán)利要求4的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置中，還具有:進(jìn)氣壓檢測(cè)單元(進(jìn)氣壓傳感器24)，其檢測(cè)進(jìn)氣通道6內(nèi)的在節(jié)氣門IOa的下游側(cè)的壓力作為進(jìn)氣壓PB ;和修正單元(ECU2，圖13的步驟42、45、48，圖12的步驟33)，當(dāng)大氣壓PA與檢測(cè)出的進(jìn)氣壓PB之差(實(shí)際壓差DP)小于必要壓差DPCMD時(shí)，所述修正單元將目標(biāo)EGR量GERCMD向減小側(cè)修正。
[0031]如前述的權(quán)利要求3，存在這樣的情況:即使為了確保必要壓差而根據(jù)規(guī)定的條件以前饋的方式限制目標(biāo)EGR量，但由于硬件結(jié)構(gòu)的偏差或歷時(shí)變化等引起的進(jìn)氣特性的偏移，也無(wú)法確保必要壓差。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，求取檢測(cè)出的大氣壓與進(jìn)氣壓之差作為EGR閥的實(shí)際的前后壓差，當(dāng)該前后壓差小于必要壓差時(shí)，以前饋的方式將目標(biāo)EGR量向減少側(cè)修正，因此，即使在發(fā)生了進(jìn)氣特性的偏移的情況下，也能夠確保必要壓差。
[0032]權(quán)利要求5的發(fā)明的特征在于，在權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置中，還具有檢測(cè)大氣壓PA的大氣壓檢測(cè)單元(大氣壓傳感器22)，檢測(cè)出的大氣壓PA越低，必要壓差設(shè)定單元將必要壓差DPCMD設(shè)定為越大的值(圖3的步驟4，圖4)。
[0033]在EGR閥的前后壓差為相同的條件的情況下，EGR閥的上游側(cè)的壓力即大氣壓越低，與下游側(cè)的壓力的變化相對(duì)應(yīng)的EGR量的變化程度變得越大，因此，廢氣的回流容易變得不穩(wěn)定。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，檢測(cè)出的大氣壓越低，將必要壓差設(shè)置為越大的值，因此，能夠確保更大的前后壓差，從而使廢氣的回流穩(wěn)定，因此，即使在大氣壓較低的情況下，也能夠高精度地進(jìn)行EGR量的控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是概要地示出應(yīng)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的圖。
[0035]圖2是示出進(jìn)氣控制裝置的框圖。
[0036]圖3是示出目標(biāo)新空氣量和目標(biāo)EGR量的設(shè)定處理的流程圖。
[0037]圖4是用于計(jì)算必要壓差的映射圖。
[0038]圖5是用于計(jì)算極限進(jìn)氣量的映射圖。
[0039]圖6的(a)是對(duì)于平地條件的情況示出圖3的設(shè)定處理的動(dòng)作例的圖，圖6的(b)是對(duì)于高原條件的情況示出圖3的設(shè)定處理的動(dòng)作例的圖。
[0040]圖7是示出壓力函數(shù)的圖。
[0041]圖8是示出節(jié)氣門的控制處理的流程圖。
[0042]圖9是用于計(jì)算節(jié)氣門的目標(biāo)開(kāi)度的映射圖。
[0043]圖10是示出EGR閥的控制處理的流程圖。
[0044]圖11是用于計(jì)算EGR閥的目標(biāo)開(kāi)度的映射圖。
[0045]圖12是示出目標(biāo)新空氣量和目標(biāo)EGR量的計(jì)算處理的主流程的流程圖。
[0046]圖13是示出目標(biāo)EGR量的反饋修正項(xiàng)的計(jì)算處理的流程圖。
[0047]圖14是將實(shí)施方式的動(dòng)作例與比較例一起示意性地示出的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。圖1示出應(yīng)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)(以下稱作“發(fā)動(dòng)機(jī)”)3。該發(fā)動(dòng)機(jī)3是搭載于車輛(未圖示)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有例如4個(gè)氣缸3a (僅圖示了 I個(gè))。在各氣缸3a的活塞3b和氣缸蓋3c之間形成有燃燒室3d。
[0049]進(jìn)氣通道6經(jīng)具有進(jìn)氣收集部6a的進(jìn)氣歧管6b與各氣缸3a連接，并且，排氣通道7經(jīng)排氣歧管(未圖示)與各氣缸3a連接。對(duì)于每個(gè)氣缸3a，在進(jìn)氣歧管6b設(shè)置有燃料噴射閥4 (參照?qǐng)D2)，在氣缸蓋3c上設(shè)置有火花塞5 (參照?qǐng)D2)?；谌剂蠂娚溟y4的燃料的噴射量/噴射正時(shí)和火花塞5的點(diǎn)火正時(shí)受來(lái)自后述的ECU2的控制信號(hào)控制。
[0050]在進(jìn)氣通道6的比進(jìn)氣收集部6a靠上游側(cè)的位置設(shè)有節(jié)氣門機(jī)構(gòu)10。該節(jié)氣門機(jī)構(gòu)10具有:配置在進(jìn)氣通道6內(nèi)的蝶形節(jié)氣門IOa ;和驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門IOa的TH致動(dòng)器10b。通過(guò)利用E⑶2控制供給至TH致動(dòng)器IOb的電流的占空比，來(lái)控制節(jié)氣門IOa的開(kāi)度(以下稱作“節(jié)氣門開(kāi)度”)Θ TH,由此調(diào)節(jié)被吸入到燃燒室3d的新空氣量GAIR。
[0051 ] 在排氣通道7中設(shè)置有用于凈化從燃燒室3d排出的廢氣的、由三元催化劑(未圖示)等構(gòu)成的廢氣浄化裝置8。
[0052]另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)3中設(shè)置有EGR裝置11，該EGR裝置11用于使排出至排氣通道7的廢氣的一部分作為EGR氣回流至進(jìn)氣通道6。EGR裝置11由EGR通道12、在EGR通道12的中途設(shè)置的EGR閥機(jī)構(gòu)13和EGR冷卻器14等構(gòu)成。EGR通道12與排氣通道7的比廢氣浄化裝置8靠下游側(cè)的位置連接，并且與進(jìn)氣通道6的比節(jié)氣門IOa靠下游側(cè)的進(jìn)氣收集部6a連接。
[0053]EGR閥機(jī)構(gòu)13具有:配置在EGR通道12內(nèi)的提升閥式的EGR閥13a ;和用于驅(qū)動(dòng)EGR閥13a的EGR致動(dòng)器13b。通過(guò)利用E⑶2控制供給至EGR致動(dòng)器13b的電流的占空比，來(lái)控制EGR閥13a的升程量(以下稱作“EGR閥開(kāi)度”)LEGR，由此調(diào)節(jié)回流至進(jìn)氣通道6的EGR量GEGR。EGR冷卻器14配置在EGR閥13a的上游側(cè)，其利用發(fā)動(dòng)機(jī)3的冷卻水來(lái)冷卻高溫的EGR氣。
[0054]進(jìn)而，在發(fā)動(dòng)機(jī)3中設(shè)置有蒸發(fā)燃料處理裝置15。該蒸發(fā)燃料處理裝置15用于將在燃料箱16內(nèi)產(chǎn)生的蒸發(fā)燃料經(jīng)進(jìn)氣通道6供給至氣缸3a。蒸發(fā)燃料處理裝置15具有吸附罐(未圖示)和清除閥15a (參照?qǐng)D2)。
[0055]吸附罐與燃料箱16和進(jìn)氣收集部6a連接，蒸發(fā)燃料在被吸附罐臨時(shí)吸附后，被利用進(jìn)氣收集部6a內(nèi)的負(fù)壓送入到進(jìn)氣通道6 (被清除)。清除控制閥15a的開(kāi)度受E⑶2控制，由此，被清除至進(jìn)氣通道6的蒸發(fā)燃料的清除流量受到控制。
[0056]在發(fā)動(dòng)機(jī)3的曲軸(未圖TjO設(shè)有曲軸轉(zhuǎn)角傳感器20。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器20隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)每隔規(guī)定的曲軸轉(zhuǎn)角(例如30° )向ECU2輸出作為脈沖信號(hào)的CRK信號(hào)。ECU2基于該CRK信號(hào)計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速(以下稱作“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速”)。另外，從油門開(kāi)度傳感器21向ECU2輸入表示車輛的油門踏板(未圖示)的操作量(以下稱作“油門開(kāi)度”)AP的檢測(cè)信號(hào)。
[0057]另外，在進(jìn)氣通道6的比節(jié)氣IOa靠上游側(cè)的位置設(shè)置有大氣壓傳感器22和進(jìn)氣溫度傳感器23。大氣壓傳感器22檢測(cè)大氣壓PA，進(jìn)氣溫度傳感器23檢測(cè)在進(jìn)氣通道6中流動(dòng)的新空氣的溫度(以下稱作“進(jìn)氣溫”)TA，它們的檢測(cè)信號(hào)被輸出至ECU2。
[0058]進(jìn)而，在進(jìn)氣收集部6a設(shè)有進(jìn)氣壓傳感器24。進(jìn)氣壓傳感器24檢測(cè)節(jié)氣門IOa的下游側(cè)的進(jìn)氣的壓力(以下稱作“進(jìn)氣壓”)PB作為絕對(duì)壓力，并將該檢測(cè)信號(hào)輸出至ECU2。
[0059]進(jìn)而，在EGR通道12上，在EGR閥13a的緊靠EGR閥13a的上游側(cè)設(shè)有EGR溫度傳感器25。EGR溫度傳感器25檢測(cè)通過(guò)EGR閥13a的EGR氣的溫度(以下稱作“EGR溫度”)TEGR，并將該檢測(cè)信號(hào)輸出至E⑶2。
[0060]E⑶2由微型電腦構(gòu)成，所述微型電腦由CPU、RAM、R0M和I/O接口(均未圖示)等構(gòu)成。ECU2根據(jù)前述的各種傳感器20?25的檢測(cè)信號(hào)等判別發(fā)動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并根據(jù)判別出的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)執(zhí)行包括下述控制的進(jìn)氣控制處理等:相對(duì)于動(dòng)機(jī)3的燃料噴射控制；和分別經(jīng)節(jié)氣門IOa及EGR閥13a實(shí)現(xiàn)的新空氣量控制及EGR量控制。
[0061]在本實(shí)施方式中，ECU2相當(dāng)于要求扭矩計(jì)算單元、目標(biāo)新空氣量設(shè)定單元、必要壓差設(shè)定單元、壓差狀態(tài)判定單元、控制單元、目標(biāo)EGR量設(shè)定單元、極限進(jìn)氣壓設(shè)定單元，極限進(jìn)氣量計(jì)算單元、極限EGR量計(jì)算單元和修正單元。
[0062]圖12示出了通過(guò)E⑶2執(zhí)行的進(jìn)氣控制處理中的、目標(biāo)新空氣量GAIRCMD和目標(biāo)EGR量GEGRCMD的計(jì)算處理的主流程。本處理每隔規(guī)定的時(shí)間重復(fù)執(zhí)行。
[0063]在本處理中，首先，在步驟31 (圖示為“S31”。以下相同)中設(shè)定目標(biāo)新空氣量GAIRCMD和目標(biāo)EGR量GEGRCMD。接下來(lái)，計(jì)算目標(biāo)EGR量GEGRCMD的反饋修正項(xiàng)GEGRF/B(步驟32)。接下來(lái)，將計(jì)算出的反饋修正項(xiàng)GEGRF/B加上在步驟31中設(shè)定的目標(biāo)EGR量GEGRCMD,由此計(jì)算出最終的目標(biāo)EGR量GEGRCMD (步驟33)，結(jié)束本處理。
[0064]圖3示出了在上述步驟31中執(zhí)行的目標(biāo)新空氣量GAIRCMD和目標(biāo)EGR量GEGRCMD的設(shè)定處理的子程序。在本處理中，首先，在步驟I中，根據(jù)檢測(cè)出的油門開(kāi)度AP和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索規(guī)定的映射圖(未圖示)，由此計(jì)算出駕駛員要求的要求扭矩TRQ。
[0065]接下來(lái)，根據(jù)計(jì)算出的要求扭矩TRQ和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索目標(biāo)新空氣量用的規(guī)定的映射圖(未圖示)，由此計(jì)算出目標(biāo)新空氣量GAIRCMD (步驟2)。另外，根據(jù)要求扭矩TRQ和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索目標(biāo)EGR量用的規(guī)定的映射圖(未圖示)，由此計(jì)算出目標(biāo)EGR量GEGRCMD (步驟 3)。
[0066]接下來(lái)，根據(jù)檢測(cè)出的大氣壓PA檢索圖4所示的映射圖，由此計(jì)算出作為EGR閥13a的前后壓差(上游側(cè)與下游側(cè)的壓力的差)而必要的必要壓差DPCMD(步驟4)。在該映射圖中，在大氣壓PA為與平地相應(yīng)的規(guī)定的壓力PAN(例如760mmH g )時(shí)，必要壓差DPCMD被設(shè)定為規(guī)定的值DPN(例如50mmH g )，并且，大氣壓PA越低、即海拔越高，則必要壓差DPCMD被設(shè)定為越大的值。這是因?yàn)椋珽GR閥13a的上游側(cè)的壓力即大氣壓PA越低，與下游側(cè)壓力的變化相對(duì)應(yīng)的EGR量的變化程度變得越大，因此，為了使EGR氣的回流穩(wěn)定并高精度地控制EGR量，需要更大的前后壓差。
[0067]接下來(lái)，從大氣壓PA減去計(jì)算出的必要壓差DPCMD，由此計(jì)算出用于確保必要壓差DPCMD的進(jìn)氣壓PB的極限值、即極限進(jìn)氣壓PBCMD (步驟5)。
[0068]接下來(lái)，根據(jù)計(jì)算出的極限進(jìn)氣壓PBCMD和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE檢索圖5所示的映射圖，由此計(jì)算出極限進(jìn)氣量GCYLLMT (步驟6)。該映射圖是通過(guò)實(shí)驗(yàn)等求得能夠相對(duì)于進(jìn)氣壓PB而被吸入到燃燒室3d的進(jìn)氣量GCYL、并將其映射為極限進(jìn)氣壓PBCMD-極限進(jìn)氣量GCYLLMT的關(guān)系的映射圖。
[0069]另外，雖然未圖不，但該映射圖由對(duì)互不相同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NEl?NEm制成的m個(gè)映射圖構(gòu)成，使用這些映射圖中的與實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE對(duì)應(yīng)的映射圖。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE與NEl?NEm值中的任一個(gè)都不一致的情況下,通過(guò)插補(bǔ)計(jì)算求得極限進(jìn)氣量GCYLLMTο
[0070]接下來(lái)，從該極限進(jìn)氣量GCYLLMT減去在所述步驟2中計(jì)算出的目標(biāo)新空氣量GAIRCMD,由此計(jì)算出極限EGR量GEGRLMT(步驟7)。接下來(lái)，判斷在所述步驟3中計(jì)算出的目標(biāo)EGR量GEGRCMD是否大于極限EGR量GEGRLMT (步驟8)。在該回答為否即目標(biāo)EGR量GEGRCMD在極限EGR量GEGRLMT以下時(shí)，保持該狀態(tài)結(jié)束本處理。另一方面，在步驟8的回答為是即目標(biāo)EGR量GEGRCMD超過(guò)極限EGR量GEGRLMT時(shí)，通過(guò)將目標(biāo)EGR量GEGRCMD設(shè)定為極限EGR量GEGRLMT (步驟9)進(jìn)行限制，并結(jié)束本處理。
[0071]圖6的(a)對(duì)于平地條件的情況示出了通過(guò)此前說(shuō)明的圖3的處理所得到的動(dòng)作例，圖6的(b)對(duì)于高原條件的情況示出了通過(guò)此前說(shuō)明的圖3的處理所得到的動(dòng)作例。如Ca)所示，在平地的情況下，通過(guò)從檢測(cè)出的與平地相應(yīng)的大氣壓PAN減去在步驟4中計(jì)算出的必要壓差DPCMDN，由此設(shè)定極限進(jìn)氣壓PBCMDN (步驟5)，并根據(jù)該極限進(jìn)氣壓PBCMDN計(jì)算出極限進(jìn)氣量GCYLLMTN (步驟6)。另外，通過(guò)從該極限進(jìn)氣量GCYLLMTN減去目標(biāo)新空氣量GAIRCMD，由此計(jì)算出極限EGR量GEGRLMTN (步驟7)，并將極限EGR量GEGRLMTN與目標(biāo)EGR量GEGRCMD進(jìn)行比較(步驟8 )。在該例的情況下，由于目標(biāo)EGR量GEGRCMD與極限EGR量GEGRLMTN相等(步驟8:否)，因此不受極限EGR量GEGRLMTN的限制，并且被維持為在步驟3中設(shè)定的值。
[0072]另一方面，在該圖的(b)所示的高原的情況下，從比與平地相應(yīng)的大氣壓PAN低的與高原相應(yīng)的大氣壓PAH減去在步驟4中計(jì)算出的更大的必要壓差DPCMDH，由此計(jì)算出極限進(jìn)氣壓PBCMDH，其結(jié)果是，該極限進(jìn)氣壓PBCMDH變得比平地的情況下的極限進(jìn)氣壓PBCMDN小。與此相伴，與平地的情況相比較，根據(jù)極限進(jìn)氣壓PBCMDH計(jì)算出的極限進(jìn)氣量GCYLLMTH變得更小，通過(guò)從其值減去目標(biāo)新空氣量GAIRCMD而計(jì)算出的極限EGR量GEGRLMTH也變得更小。其結(jié)果是，在該例中，由于目標(biāo)EGR量GEGRCMD超過(guò)了極限EGR量GEGRLMTH (步驟8:是)，因此目標(biāo)EGR量GEGRCMD被設(shè)定/限制為極限EGR量GEGRLMTN (步驟9)。
[0073]圖13示出了在圖12的步驟32中執(zhí)行的目標(biāo)EGR量GEGRCMD的反饋修正項(xiàng)GEGRF/B的計(jì)算處理的子程序。在本處理中，首先，在步驟41中，計(jì)算檢測(cè)出的大氣壓PA與進(jìn)氣壓PB之差作實(shí)際壓差DP。接下來(lái)，判斷計(jì)算出的實(shí)際壓差DP是否小于必要壓差DPCMD(步驟42)。
[0074]當(dāng)該步驟42的回答為是、即實(shí)際壓差DP小于必要壓差DPCMD而無(wú)法確保必要的EGR閥13a的前后壓差時(shí)，計(jì)算兩者之差(DP-DPCMD)作為壓差偏差DDP (步驟43)。另一方面，在所述步驟42的回答為否、即DP ^ DPCMD成立而確保了必要的前后壓差時(shí)，將壓差偏差DDP設(shè)定為值O (步驟44)。如以上那樣，實(shí)質(zhì)上僅在實(shí)際壓差DP小于必要壓差DPCMD時(shí),計(jì)算壓差偏差DDP作為兩者之差(負(fù)值)。
[0075]接下來(lái)，在步驟45中，利用在上述步驟43或44中計(jì)算出的壓差偏差DDP，根據(jù)SDDP = DDP + λ.SDDPZ計(jì)算偏差累計(jì)值SDDP。在此，右邊的SDDPZ是偏差累計(jì)值SDDP的前一次值，λ是滿足O < λ < I的規(guī)定的忘卻系數(shù)。
`[0076]接下來(lái)，判斷在圖3的處理中設(shè)定的目標(biāo)EGR量GEGRCMD是否為值O (步驟46)。當(dāng)該回答為是時(shí)、即未執(zhí)行EGR時(shí)，將反饋修正項(xiàng)GEGRF/B設(shè)定為值O (步驟47)，結(jié)束本處理。另一方面，當(dāng)上述步驟46的回答為否時(shí)，將規(guī)定的積分增益KI乘以在上述步驟45中計(jì)算出的偏差累計(jì)值SDDP，由此計(jì)算出反饋修正項(xiàng)GEGRF/B (步驟48)，并結(jié)束本處理。
[0077]根據(jù)以上的計(jì)算方法可知，在執(zhí)行EGR時(shí)且實(shí)際壓差DP小于必要壓差DPCMD時(shí)根據(jù)兩者之差的累計(jì)值即偏差累計(jì)值SDDP將反饋修正項(xiàng)GEGRF/B計(jì)算為負(fù)值。如前所述，將計(jì)算出的反饋修正項(xiàng)GEGRF/B在圖12的步驟33中加上目標(biāo)EGR量GEGRCMD，由此，以反饋的方式將最終的目標(biāo)EGR量GEGRCMD向減少側(cè)進(jìn)行修正。
[0078]另外，由于在計(jì)算偏差累計(jì)值SDDP時(shí)使用了忘卻系數(shù)λ，因此，隨著推進(jìn)該計(jì)算，偏差累計(jì)值SDDP飽和，由此能夠防止反饋修正項(xiàng)GEGRF/B過(guò)大化，從而能夠避免過(guò)度的修正，并且，能夠在前后壓差的不足狀態(tài)消除后迅速地結(jié)束反饋修正。
[0079]以下，將使用了上述的反饋修正項(xiàng)GEGRF/B來(lái)進(jìn)行的、目標(biāo)EGR量GEGRCMD向減少側(cè)的修正稱作“反饋修正”，將前述的圖3的處理中的、極限EGR量GEGRLMT對(duì)目標(biāo)EGR量GEGRCMD的限制稱作“前饋修正”。
[0080]圖14是這樣的圖:與比較例一起示意性地示出與發(fā)動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的推移相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)EGR量GEGRCMD和進(jìn)氣壓PB等的變化，來(lái)作為通過(guò)此前說(shuō)明的圖12的處理所得到的動(dòng)作例。
[0081]如該圖的右上的部分所示，發(fā)動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域A是這樣的區(qū)域:由于要求扭矩TRQ較小，因此進(jìn)氣壓PB較低，EGR閥13a的前后壓差原本較大，因此目標(biāo)EGRGCMD不受極限EGR量GEGRLMT限制。運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域B是這樣的區(qū)域:要求扭矩TRQ為中等程度，為了確保前后壓差，目標(biāo)EGRGCMD受到極限EGR量GEGRLMT的限制。另外，運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域C是這樣的區(qū)域:由于要求扭矩TRQ較大，為高負(fù)載，因此目標(biāo)EGRGCMD原本被設(shè)定為值O，不需要對(duì)其進(jìn)行限制。
[0082]另外，該圖的虛線是不存在由硬件結(jié)構(gòu)的偏差等所引起的進(jìn)氣特性的偏移的情況下的動(dòng)作例，實(shí)線表示存在進(jìn)氣特性的偏移的情況下的動(dòng)作例，單點(diǎn)劃線是存在進(jìn)氣特性的偏移、并且僅采用了目標(biāo)EGR量GEGRCMD的前饋修正而省略了反饋修正的比較例。
[0083]在該例中，發(fā)動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以A — B — C — B — A的順序推移。在其中的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域A和C中，由于上述的理由，目標(biāo)EGR量GEGRCMD不受限制，在圖3的步驟3中根據(jù)要求扭矩TRQ等設(shè)定的值被保持原狀態(tài)用作目標(biāo)EGR量GEGRCMD。與此相對(duì)應(yīng)，進(jìn)氣壓PB隨著曲線所示的響應(yīng)延遲被控制為與要求扭矩TRQ相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值。
[0084]另外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)3從運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域C或A轉(zhuǎn)移至運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域B時(shí)，與在步驟3中設(shè)定的目標(biāo)EGR量GEGRCMD (該圖的破線)超過(guò)極限EGR量GEGRLMT相對(duì)應(yīng)(圖3的步驟8:是)，執(zhí)行前饋修正，由此將目標(biāo)EGR量GEGRCMD限制為極限EGR量GEGRLMT (虛線)。其結(jié)果是，在不存在進(jìn)氣特性的偏移的情況下，如虛線所示，進(jìn)氣壓PB隨著響應(yīng)延遲被控制成與此時(shí)的目標(biāo)值、即大氣壓PA與必要壓差DPCMD之差(=PA-DPCMD)—致，由此確保了必要壓差DPCMD。
[0085]另一方面，在存在進(jìn)氣特性的偏移的情況下，在運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域B中，即使如上述那樣執(zhí)行了前饋修正，但是如單點(diǎn)劃線所示，存在這樣的情況:由于進(jìn)氣壓PB超過(guò)了目標(biāo)值，發(fā)生過(guò)沖，因此無(wú)法確保必要壓差DPCMD。在這樣的情況下，根據(jù)本實(shí)施方式，與實(shí)際壓差DP低于必要壓差DPCMD相對(duì)應(yīng)(圖13的步驟42:是)，執(zhí)行反饋修正，并以與反饋修正項(xiàng)GEGRF/B對(duì)應(yīng)的量將目標(biāo)EGR量GEGRCMD向減少側(cè)修正(實(shí)線)。其結(jié)果是，如實(shí)線所示，進(jìn)氣壓PB隨著響應(yīng)延遲被控制成收斂于目標(biāo)值，由此能夠確保必要壓差DPCMD。
[0086]如后所述，在本實(shí)施方式中，基于如前述這樣計(jì)算出的極限進(jìn)氣壓PBCMD、目標(biāo)新空氣量GAIRCMD和目標(biāo)EGR量GEGRCMD來(lái)計(jì)算節(jié)氣門IOa的目標(biāo)開(kāi)度Θ THCMD和EGR閥13a的目標(biāo)開(kāi)度LEGRCMD。以下，首先對(duì)在這些計(jì)算中使用的噴嘴算式進(jìn)行說(shuō)明。
[0087]該噴嘴算式是將通過(guò)噴嘴的流體看做壓縮性流體、并將噴嘴的上下游的壓力和通過(guò)噴嘴的流體的流量之間的關(guān)系模型化所得到的算式，其一般的算式由下述算式(I)表示。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置具有: 節(jié)氣門，其被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通道，用于調(diào)節(jié)被吸入到燃燒室的新空氣量； EGR通道，其用于使從所述燃燒室排出至排氣通道的廢氣的一部分回流至所述進(jìn)氣通道的比所述節(jié)氣門靠下游側(cè)的位置； EGR閥，其被設(shè)置于該EGR通道的中途，用于調(diào)節(jié)經(jīng)該EGR通道回流的廢氣的量即EGR量; 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)； 要求扭矩計(jì)算單元，其根據(jù)該檢測(cè)出的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算駕駛員所要求的要求扭矩； 目標(biāo)新空氣量設(shè)定單元，其基于該計(jì)算出的要求扭矩來(lái)設(shè)定目標(biāo)新空氣量； 必要壓差設(shè)定單元，其將使廢氣穩(wěn)定地回流所需要的、所述EGR閥的上游側(cè)與下游側(cè)之間的壓力之差即前后壓差設(shè)定為必要壓差； 壓差狀態(tài)判定單元，其判定是否是能夠確保該設(shè)定的必要壓差的所述前后壓差的狀態(tài)；和 控制單元，在判定為不是`能夠確保所述必要壓差的所述前后壓差的狀態(tài)時(shí)，為了確保所述必要壓差，所述控制單元將所述EGR閥的開(kāi)度向減小側(cè)進(jìn)行控制，限制所述EGR量，并且，控制所述節(jié)氣門的開(kāi)度，以將所述目標(biāo)新空氣量的新空氣吸入到所述燃燒室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，其特征在于， 所述EGR閥的所述前后壓差是大氣壓與所述進(jìn)氣通道內(nèi)的在所述節(jié)氣門的下游側(cè)的壓力之差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置還具有: 大氣壓檢測(cè)單元，其檢測(cè)大氣壓； 目標(biāo)EGR量設(shè)定單元，其基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定目標(biāo)EGR量； 極限進(jìn)氣壓設(shè)定單元，其通過(guò)從所檢測(cè)出的所述大氣壓減去所述必要壓差，來(lái)設(shè)定用于確保該必要壓差的極限進(jìn)氣壓； 極限進(jìn)氣量計(jì)算單元，其基于該設(shè)定的極限進(jìn)氣壓來(lái)計(jì)算能夠吸入到所述燃燒室的極限進(jìn)氣量；和 極限EGR量計(jì)算單元，其通過(guò)從該計(jì)算出的極限進(jìn)氣量減去所述目標(biāo)新空氣量來(lái)計(jì)算極限EGR量， 所述壓差狀態(tài)判定單元通過(guò)比較所設(shè)定的所述目標(biāo)EGR量和所計(jì)算出的所述極限EGR量來(lái)判定是否是能夠確保所述必要壓差的所述前后壓差的狀態(tài)， 在所述目標(biāo)EGR量大于所述極限EGR量時(shí),所述控制單元將所述目標(biāo)EGR量限制為所述極限EGR量，并且基于該被限制的目標(biāo)EGR量來(lái)控制所述EGR閥的開(kāi)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置還具有: 進(jìn)氣壓檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述進(jìn)氣通道內(nèi)的在所述節(jié)氣門的下游側(cè)的壓力作為進(jìn)氣壓；和修正單元，在所述大氣壓與所檢測(cè)出的所述進(jìn)氣壓之差小于所述必要壓差時(shí)，所述修正單元將所述目標(biāo)EGR量向減少側(cè)修正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣控制裝置還具有檢測(cè)大氣壓的大氣壓檢測(cè)單元， 所檢測(cè)出的所述大氣壓越低，所述必要壓差設(shè)定單元將所述必要壓差設(shè)定為越大的值。
【文檔編號(hào)】F02D9/02GK103827474SQ201280046481
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】上野將樹(shù), 安形昌也, 伊藤久志, 鎮(zhèn)田千穗, 鹽見(jiàn)大輔, 高宮秀治 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社