用于增壓發(fā)動機的egr系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在將EGR氣體導(dǎo)入進氣通路中的壓縮機的入口附近的EGR系統(tǒng)中，一并防止EGR通路中產(chǎn)生的冷凝水對葉輪的侵蝕并抑制進氣的壓力損失。在壓縮機的入口附近形成在進氣通路的壁面中的用于EGR氣體的導(dǎo)入口和排氣通路通過EGR通路連接。EGR通路設(shè)置有EGR閥，并且在排氣通路中連接著EGR通路的位置下游設(shè)置有排氣節(jié)流閥。通過控制EGR閥和排氣節(jié)流閥的控制裝置，根據(jù)流到壓縮機的新鮮空氣的流量來控制EGR閥和排氣節(jié)流閥的相應(yīng)開度，并且從用于EGR氣體的導(dǎo)入口流出到進氣通路中的EGR氣體的速度被改變成使得EGR氣體流向壓縮機的葉輪的中心部。
【專利說明】
用于増壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種構(gòu)造成將EGR氣體導(dǎo)入進氣通路中的壓縮機的入口附近的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于增壓發(fā)動機中的所謂LPL-EGR系統(tǒng)是構(gòu)造成將從排氣通路中的渦輪的下游側(cè)取出的排氣導(dǎo)入進氣通路中的壓縮機的上游側(cè)的EGR系統(tǒng)。當室外溫度低且發(fā)動機冷卻水溫度低時，以及當EGR冷卻器的效率如此高以致EGR冷卻器的出口溫度低時，EGR通路的壁面溫度低于EGR氣體的露點，由此產(chǎn)生冷凝水。如果在這些情況下將EGR氣體導(dǎo)入進氣通路中，貝IjEGR通路中的冷凝水連同EGR氣體一起流入進氣通路中，并且冷凝水與壓縮機的葉輪碰撞，藉此葉輪發(fā)生侵蝕。對于像這樣的問題，在日本特開N0.2009-024692所公開的現(xiàn)有技術(shù)中，EGR管的遠端延伸到進氣通路的內(nèi)側(cè)以在進氣通路的中央部中設(shè)置用于EGR氣體的導(dǎo)入口，并且由此使EGR氣體以低周向速度流向葉輪的中央部而不是以高周向速度流向葉輪的外周部。
[0003]引用清單
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻I:日本特開N0.2009-024692

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，向進氣通路的內(nèi)側(cè)突出的EGR管變成在進氣通路中流動的空氣的阻力。因此，擔憂發(fā)動機性能由于進氣壓力損失的增大而下降。
[0007]本發(fā)明鑒于上述問題而做出，并且一個目的是，在構(gòu)造成將EGR氣體導(dǎo)入進氣通路中的壓縮機的入口附近的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)中，一并防止EGR通路中產(chǎn)生的冷凝水對葉輪的侵蝕并抑制進氣的壓力損失。
[0008]為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)被構(gòu)造如下。
[0009]本EGR系統(tǒng)包括用于將EGR氣體導(dǎo)入進氣通路中的導(dǎo)入口，并且所述導(dǎo)入口在壓縮機的入口附近形成在所述進氣通路的壁面中。所述用于EGR氣體的導(dǎo)入口通過EGR通路與排氣通路連接。本EGR系統(tǒng)包括EGR閥、排氣節(jié)流閥以及控制所述EGR閥和所述排氣節(jié)流閥的控制裝置。注意，排氣節(jié)流閥可以用進氣通路中的進氣節(jié)流閥代替。所述EGR閥設(shè)置在所述EGR通路中，并且所述排氣節(jié)流閥設(shè)置在所述排氣通路中連接有所述EGR通路的位置的下游。所述控制裝置包括用于按照流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量而改變從所述用于EGR的導(dǎo)入口流出到所述進氣通路中的EGR氣體的速度以使得所述EGR氣體流向所述壓縮機的葉輪的中央部的控制程序。所述控制程序配置成按照流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量而控制所述EGR閥和所述排氣節(jié)流閥的相應(yīng)開度。
[0010]在本EGR系統(tǒng)的一種模式下，所述EGR閥設(shè)置在與所述用于EGR氣體的導(dǎo)入口分離開的位置處。所述控制程序包括基于流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量的測定值或推定值而計算所述EGR氣體的目標流速的步驟、基于所述EGR氣體的目標流速而計算所述EGR氣體的目標體積流量的步驟、以及基于所述EGR氣體的目標體積流量而確定所述EGR閥和所述排氣節(jié)流閥的相應(yīng)開度的步驟。
[0011]在本EGR系統(tǒng)的另一種模式下，所述EGR閥是設(shè)置在所述用于EGR氣體的導(dǎo)入口中并使導(dǎo)入口面積可變的閥。所述控制程序包括基于流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量的測定值或推定值而計算所述EGR氣體的目標流速的步驟、基于新鮮空氣的流量的測定值或推定值和目標EGR率而計算所述EGR氣體的目標體積流量的步驟、基于EGR氣體的目標流速和目標體積流量而確定所述EGR閥的開度的步驟、以及基于所述EGR閥的開度和EGR氣體的目標體積流量而確定所述排氣節(jié)流閥的開度的步驟。
[0012]在本EGR系統(tǒng)的又一種模式下，所述EGR閥是設(shè)置在所述用于EGR氣體的導(dǎo)入口中的蝶閥。更優(yōu)選地，位于所述蝶閥的EGR通路側(cè)的面是凹面。所述控制程序包括基于流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量的測定值或推定值而計算所述EGR氣體的目標流速和目標流出角度的步驟、基于所述EGR氣體的目標流出角度而確定所述EGR閥的開度的步驟、基于所述EGR氣體的目標流速和所述EGR閥的開度而計算所述EGR氣體的目標體積流量的步驟、以及基于所述EGR閥的開度和所述EGR氣體的目標體積流量而確定所述排氣節(jié)流閥的開度的步驟。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，從導(dǎo)入口流出的EGR氣體的速度根據(jù)新鮮空氣的流量而改變，由此能在不將EGR管延伸到進氣通路的內(nèi)側(cè)并且將EGR氣體引導(dǎo)到進氣通路的中心的情況下使EGR氣體流向葉輪的中心部。因此，可以一并防止EGR通路中產(chǎn)生的冷凝水侵蝕葉輪并抑制進氣的壓力損失。此外，根據(jù)本發(fā)明，EGR閥和排氣節(jié)流閥被相結(jié)合地用作用于改變EGR氣體的速度的裝置，且因此能擴大EGR氣體的速度的控制范圍。由此，不論發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)如何，都能為EGR氣體賦予流向葉輪的中心部所需的流出速度。
【附圖說明】
[0014]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的EGR系統(tǒng)適用的增壓發(fā)動機的總體構(gòu)型的圖；
[0015]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的EGR系統(tǒng)的混合器的構(gòu)型的截面圖；
[0016]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的EGR系統(tǒng)的用于EGR氣體的導(dǎo)入口附近的構(gòu)型和EGR氣體從導(dǎo)入口的流出速度的截面圖；
[0017]圖4是示出EGR閥的流量特性的圖；
[0018]圖5是示出由根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的EGR系統(tǒng)中的控制裝置執(zhí)行的用于EGR閥和排氣節(jié)流閥的控制的例程的流程圖；
[0019]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的EGR系統(tǒng)適用的增壓發(fā)動機的總體構(gòu)型的圖；
[0020]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的EGR系統(tǒng)的用于EGR氣體的導(dǎo)入口附近的構(gòu)型和EGR氣體從導(dǎo)入口的流出速度的截面圖；
[0021]圖8是示出由根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的EGR系統(tǒng)中的控制裝置執(zhí)行的用于EGR閥和排氣節(jié)流閥的控制的例程的流程圖；
[0022]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的EGR系統(tǒng)的用于EGR氣體的導(dǎo)入口附近的構(gòu)型和EGR氣體從導(dǎo)入口的流出速度的截面圖；
[0023]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的EGR系統(tǒng)的EGR閥的形狀的視圖；以及
[0024]圖11是示出由根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的EGR系統(tǒng)中的控制裝置執(zhí)行的用于EGR閥和排氣節(jié)流閥的控制的例程的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]第一實施例
[0026]下面將參照【附圖說明】本發(fā)明的第一實施例。
[0027]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的EGR系統(tǒng)適用的增壓發(fā)動機的總體構(gòu)型的圖。在本實施例中，增壓發(fā)動機的類型不受限制。該增壓發(fā)動機可以是火花點火式發(fā)動機，或可以是壓燃式發(fā)動機。該增壓發(fā)動機的發(fā)動機本體I包括多個氣缸。雖然圖1示出四個氣缸直列配置的示例，但氣缸的數(shù)量和氣缸的排列不受限制。
[0028]在發(fā)動機本體I的進氣側(cè)安裝有進氣歧管2。從未示出的空氣濾清器吸入進氣通路4中的新鮮空氣經(jīng)由進氣歧管2供給到發(fā)動機本體I的各氣缸。在進氣通路4中在空氣濾清器的下游設(shè)置有空氣流量計6，其輸出與被吸入進氣通路4中的新鮮空氣的流量(質(zhì)量流量)相對應(yīng)的信號。在進氣通路4中在空氣流量計6的下游設(shè)置有增壓器10的離心式壓縮機11。
[0029]在發(fā)動機本體I的排氣側(cè)安裝有排氣歧管3。從發(fā)動機本體I的各氣缸排出到排氣歧管3的排氣經(jīng)由排氣通路5釋放到大氣中。在排氣通路5中設(shè)置有增壓器10的渦輪12。在排氣通路5中在渦輪12的下游設(shè)置有用于排氣的凈化的催化劑7。
[0030]根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)包括將排氣通路5中催化劑7的下游側(cè)和進氣通路4中壓縮機11的上游側(cè)連接的EGR通路20 AGR通路20連接到壓縮機11的入口附近。在排氣通路5的連接著EGR通路20的位置的下游設(shè)置有排氣節(jié)流閥8。例如，排氣節(jié)流閥8是蝶閥。排氣節(jié)流閥8是構(gòu)成本EGR系統(tǒng)的元件之一。EGR通路20自排氣側(cè)起順次設(shè)置有EGR冷卻器21和EGR閥23AGR閥23設(shè)置在與EGR通路20和進氣通路4的連接部隔離開的位置處。EGR閥23可以是蝶閥或提升閥。EGR閥23以及排氣節(jié)流閥8由控制裝置30控制。
[0031]在EGR通路20和進氣通路4的連接部處設(shè)置有混合器22。混合器22的結(jié)構(gòu)在圖2中被詳細示出?；旌掀?2形成為呈圓筒狀以包圍進氣通路4，并在內(nèi)周側(cè)的多個部位具有與進氣通路4的內(nèi)側(cè)連通的用于EGR氣體的導(dǎo)入口 24。從EGR通路20經(jīng)EGR閥23供給到混合器22的EGR氣體從進氣通路4的周向上的多個部位經(jīng)由導(dǎo)入口 24導(dǎo)入進氣通路4的內(nèi)部。
[0032]圖3是示出根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的用于EGR氣體的導(dǎo)入口24附近的構(gòu)型的截面圖。如圖3所示，從導(dǎo)入口 24導(dǎo)入的EGR氣體合流到從進氣通路4的上游側(cè)流來的新鮮空氣中，并且新鮮空氣和EGR氣體的混合氣體流到壓縮機的葉輪。此時，EGR通路20中產(chǎn)生的冷凝水形成水滴并連同EGR氣體一起從導(dǎo)入口24流出到進氣通路4中。在圖3中，此時的新鮮空氣的流量、從導(dǎo)入口 24流出的EGR氣體的流速、EGR氣體中包含的水滴在進氣通路4中的行進方向的關(guān)系用矢量圖表示。在圖3中，分別地，Ga表示新鮮空氣的流量(質(zhì)量流量)，\^表示新鮮空氣的流速，Vegr表示EGR氣體的流速，Vr表示EGR氣體中包含的水滴在進氣通路4中的速度，并且ar表示EGR氣體中包含的水滴的行進角度。
[0033]新鮮空氣的流速可被視為與新鮮空氣的流量成正比。在進氣通路4內(nèi)水滴的速度可以用新鮮空氣的速度和EGR氣體的速度的相對速度表示。這是因為，雖然在計算作為液體的水滴的運動時需要考慮其慣性，但EGR氣體中包含的水滴是微觀的，且因此可以將水滴視為與作為氣體的EGR氣體一體地運動。在進氣通路4內(nèi)水滴的速度和角度由新鮮空氣的流速和EGR氣體的流速的關(guān)系決定。由于新鮮空氣的流速由流量唯一地決定，可通過根據(jù)新鮮空氣的流量改變EGR氣體的流速來控制在進氣通路4內(nèi)水滴的速度和角度。因此，為了防止EGR氣體中包含的水滴與葉輪的碰撞，可以將EGR氣體的流速控制成使得水滴流向葉輪的中心部，亦即，EGR氣體流向葉輪的中心部。
[0034]按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，EGR氣體與新鮮空氣流垂直地從導(dǎo)入口24流出。因此，關(guān)于從導(dǎo)入口 24流出的EGR氣體的速度，流出角度始終是恒定的并且是90度，并且僅流速(速度的大小)改變。從導(dǎo)入口 24流出的EGR氣體的流速由流出的EGR氣體的體積流量和導(dǎo)入口 24的開口面積決定。更具體地，通過將從EGR通路20供給到混合器22的EGR氣體的體積流量除以混合器22所具有的多個導(dǎo)入口 24的總開口面積而獲得的值與從各導(dǎo)入口 24流出的EGR氣體的流速(平均流速)相對應(yīng)。按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，所有導(dǎo)入口 24的總開口面積都是恒定的，并且因此，能基于EGR氣體的體積流量來控制EGR氣體的流速。
[0035]從EGR通路20供給到混合器22的EGR氣體的體積流量是經(jīng)過EGR閥23的EGR氣體的體積流量。圖4是示出普通EGR閥的流量特性的圖。由于EGR閥相當于流路中的節(jié)流部，所以從EGR閥通過的EGR氣體的體積流量由EGR閥的開度和EGR閥的前后壓力比(EGR閥上游的壓力與EGR閥下游的壓力之比)決定。在根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的情況下，EGR閥23下游的壓力是進氣通路4中的壓縮機11上游的壓力，并且這由新鮮空氣的流量唯一地決定。同時，EGR閥23上游的壓力是排氣通路5中的排氣節(jié)流閥8上游的壓力。由于排氣節(jié)流閥8上游的壓力根據(jù)排氣節(jié)流閥8的開度而改變，所以能通過控制排氣節(jié)流閥8來間接地控制EGR閥2 3的前后壓力比。
[0036]如由圖4所示的流量特性理解的，能通過僅改變EGR閥23的開度而實現(xiàn)的EGR氣體的體積流量的范圍有限。類似地，能通過僅改變EGR閥23的前后壓力比而實現(xiàn)的EGR氣體的體積流量的范圍也有限。然而，按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，由于能通過EGR閥23和排氣節(jié)流閥各者的控制而獨立地改變EGR閥23的開度和EGR閥23的前后壓力比兩者，所以能實現(xiàn)的EGR氣體的體積流量的范圍寬，并且能實現(xiàn)所需的體積流量。亦即，按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，通過控制EGR閥23和排氣節(jié)流閥8各者來控ffjijEGR氣體的體積流量，由此能控制從導(dǎo)入口 24流出的EGR氣體的流速。
[0037]在根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)中，EGR閥23和排氣節(jié)流閥8各者的控制由控制裝置30執(zhí)行。圖5是示出由本實施例中的控制裝置30執(zhí)行的例程的流程圖。該例程是控制裝置30中包含的控制程序之一。存儲在控制裝置30的存儲器中的控制程序由處理器讀取并執(zhí)行，并且由此為控制裝置30賦予了作為根據(jù)本發(fā)明的“控制裝置”的功能。以下將順次說明該例程。
[0038]在步驟SI中，控制裝置30將大氣溫度(Ta)與預(yù)先設(shè)定的冷凝水發(fā)生溫度(Tcri)進行比較。大氣溫度是由未示出的室外溫度傳感器測得的溫度，并且被用作進氣通路4中的壓縮機11上游側(cè)的溫度的替代。如果進氣通路4的導(dǎo)入口 24附近的溫度在冷凝水發(fā)生溫度以上，則EGR氣體中包含的水蒸氣不會在進氣通路4中凝結(jié)。此外，即使EGR氣體包含EGR通路20中產(chǎn)生的冷凝水，該冷凝水也在進氣通路4中蒸發(fā)。因此，當溫度在冷凝水發(fā)生溫度以上時，不會出現(xiàn)冷凝水侵蝕葉輪的問題，并且因此，控制裝置30結(jié)束本例程。
[0039]當大氣溫度低于冷凝水發(fā)生溫度時，控制裝置30順次執(zhí)行各步驟S2、S3和S4的處理。
[0040]在步驟S2中，控制裝置30基于通過空氣流量計6測得的新鮮空氣的流量(Ga)而計算EGR氣體的目標流速(目標Vegr)。如矢量圖中所示，使EGR氣體流到壓縮機11的葉輪的中心部所需的EGR氣體的流速由新鮮空氣的流量唯一地決定?？刂蒲b置30具有使EGR氣體的流速與新鮮空氣的流量相對應(yīng)的脈譜圖，并利用該脈譜圖來確定EGR氣體的目標流速。
[0041 ] 在步驟S3中，控制裝置30基于在步驟S2中計算出的EGR氣體的目標流速而計算EGR氣體的目標體積流量(目標U。通過將混合器22所具有的所有導(dǎo)入口24的總開口面積與目標流速相乘而獲得的值與目標體積流量相對應(yīng)。
[0042]在步驟S4中，控制裝置30基于在步驟S3中計算出的EGR氣體的目標體積流量而確定EGR閥23和排氣節(jié)流閥8的相應(yīng)開度。如由圖4所示的EGR閥的流量特性理解的，對于一個EGR氣體體積流量，存在能實現(xiàn)該EGR氣體體積流量的EGR閥23的開度和EGR閥23的前后壓力比的多個組合。因此，在本實施例中，從燃料效率和閥可控制性的觀點對排氣節(jié)流閥8的開度加以制約，并且探索滿足該制約和目標體積流量兩者的EGR閥23的開度和排氣節(jié)流閥8的開度的組合。如果存在多個像這樣的組合，則選擇實現(xiàn)最高燃料效率的EGR閥23的開度和排氣節(jié)流閥8的開度的組合。
[0043]通過按照以上例程協(xié)作地控制EGR閥23和排氣節(jié)流閥8，從導(dǎo)入口 24流出的EGR氣體的流速根據(jù)新鮮空氣的流量而改變，并且能使包含冷凝水的EGR氣體流向葉輪的中心部。注意，用于基于EGR氣體的目標體積流量而確定EGR閥23和排氣節(jié)流閥8的相應(yīng)開度的方法不限于在步驟S4中說明的方法。例如，當由與發(fā)動機性能有關(guān)的另一請求來確定排氣節(jié)流閥8的開度或排氣節(jié)流閥8上游的壓力時，能由排氣節(jié)流閥8的開度或排氣節(jié)流閥8上游的壓力以及目標體積流量來確定EGR閥23的開度。
[0044]第二實施例
[0045]接下來將參照【附圖說明】本發(fā)明的第二實施例。
[0046]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的EGR系統(tǒng)適用的增壓發(fā)動機的總體構(gòu)型的圖。在圖6中，同樣的附圖標記被賦予與圖1所示的增壓發(fā)動機共有的構(gòu)件或部件。此外，將省略其說明。
[0047]在根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)中，EGR通路20與進氣通路4直接連接。EGR閥25設(shè)置在EGR通路20和進氣通路4的連接部處。本實施例的EGR閥25是具有可變提升量的提升閥。EGR閥25以及排氣節(jié)流閥8由控制裝置30控制。
[0048]圖7是示出根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的用于EGR氣體的導(dǎo)入口26附近的構(gòu)型的截面圖。導(dǎo)入口 26形成在進氣通路4的壁面中，并且EGR通路20與導(dǎo)入口 26連接。作為提升閥的EGR閥25設(shè)置在導(dǎo)入口 26中，并且導(dǎo)入口 26的開口面積由于EGR閥25的軸向運動——也即提升閥的提升一一而改變。在圖7中，從進氣通路4中的上游側(cè)流動的新鮮空氣的流量、從導(dǎo)入口 26流出的EGR氣體的流速以及EGR氣體中包含的水滴在進氣通路4中的行進方向的關(guān)系用矢量圖表示。在圖7中，分別地，Ga表示新鮮空氣的流量(質(zhì)量流量)，Va表示新鮮空氣的流速，Vegr表示EGR氣體的流速，Vr表示EGR氣體中包含的水滴的速度，并且ar表示EGR氣體中包含的水滴的行進角度。
[0049]按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，EGR氣體由于作為提升閥的EGR閥25打開而與新鮮空氣流垂直地從導(dǎo)入口 26流出。因此，關(guān)于從導(dǎo)入口 26流出的EGR氣體的速度，流出角度始終是90度并且是恒定的，并且僅流速(速度的大小)改變。從導(dǎo)入口 26流出的EGR氣體的流速由流出的EGR氣體的體積流量和導(dǎo)入口 26的開口面積決定。按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，導(dǎo)入口 26的開口面積是由EGR閥25的開度——亦即提升閥的提升量——決定的變量。同時，EGR氣體的體積流量是按照圖4所示的流量特性由EGR閥25的開度和EGR閥25的前后壓力比決定的變量，并且EGR閥25的前后壓力比是由排氣節(jié)流閥8的開度決定的變量。也即，在根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)中，能基于EGR閥25的開度和排氣節(jié)流閥8的開度來控制從導(dǎo)入口 26流出的EGR氣體的流速。
[0050]在根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)中，EGR閥25和排氣節(jié)流閥8各者的控制由控制裝置30執(zhí)行。圖8是示出由本實施例中的控制裝置30執(zhí)行的例程的流程圖。該例程是控制裝置30中包含的控制程序之一。存儲在控制裝置30的存儲器中的控制程序由處理器讀取并執(zhí)行，并且由此為控制裝置30賦予了作為根據(jù)本發(fā)明的“控制裝置”的功能。以下將順次說明該例程。
[0051]在步驟Sll中，控制裝置30將大氣溫度(Ta)與預(yù)先設(shè)定的冷凝水發(fā)生溫度(Tcri)進行比較。當大氣溫度在冷凝水發(fā)生溫度以上時，控制裝置30結(jié)束本例程。
[0052]當大氣溫度低于冷凝水發(fā)生溫度時，控制裝置30順次執(zhí)行各步驟S12、S13、S14和S15的處理。
[0053]在步驟S12中，控制裝置30基于通過空氣流量計6測得的新鮮空氣的流量(Ga)而計算EGR氣體的目標流速(目標Vegr)?？刂蒲b置30具有使EGR氣體的流速與新鮮空氣的流量相對應(yīng)的脈譜圖，并利用該脈譜圖來確定EGR氣體的目標流速。在該脈譜圖中，目標流速被設(shè)定成使得從導(dǎo)入口 26流出的EGR氣體流向葉輪的中心部。
[0054]在步驟S13中，控制裝置30計算EGR氣體的目標體積流量(目標Qegr)。在第一實施例中，用于EGR氣體的導(dǎo)入口的開口面積是恒定的，并且因此，能基于EGR氣體的目標流速來計算EGR氣體的目標體積流量。然而，在本實施例中，用于EGR氣體的導(dǎo)入口 26的開口面積根據(jù)EGR閥25的開口面積而改變。因此，無法由EGR氣體的目標流速來唯一地確定目標體積流量。因此，在本實施例中，使用目標EGR率作為計算目標體積流量的參數(shù)，并且使用通過將新鮮空氣的流量與目標EGR率相乘而獲得的值作為EGR氣體的目標體積流量。目標EGR率是在大氣溫度低于冷凝水發(fā)生溫度的狀況下確保所需的發(fā)動機性能的適合值。然而，注意，可使用通過由與本例程不同的例程執(zhí)行的EGR控制而確定的目標EGR率。
[0055]在步驟S14中，控制裝置30基于在步驟S12中計算出的EGR氣體的目標流速和在步驟S13中計算出的EGR氣體的目標體積流量而確定EGR閥25的開度。通過將目標體積流量除以目標流速而獲得的值與能實現(xiàn)目標體積流量下的目標流速的導(dǎo)入口 26的開口面積相對應(yīng)。EGR閥25的開度和導(dǎo)入口 26的開口面積成一對一的關(guān)系，并且因此，如果作為目標的開口面積被確定，則EGR閥25的開度被唯一地確定。
[0056]在步驟S15中，控制裝置30基于在步驟S13中計算出的EGR氣體的目標體積流量和在步驟S14中計算出的EGR閥25的開度而確定排氣節(jié)流閥8的開度。根據(jù)EGR閥的流量特性，如果給出了EGR氣體的體積流量和EGR閥的開度，則EGR閥的前后壓力比被唯一地確定。在本實施例中，EGR閥25下游的壓力能被視為與大氣壓力相等。因此，由目標體積流量和EGR閥25的開度唯一地確定EGR閥25上游的壓力的目標值，并且用于實現(xiàn)該目標值的排氣節(jié)流閥8的開度被唯一地確定。
[0057]通過按照以上例程協(xié)作地控制EGR閥25和排氣節(jié)流閥8，從導(dǎo)入口 26流出的EGR氣體的流速根據(jù)新鮮空氣的流量而改變，并且能使包含冷凝水的EGR氣體流向葉輪的中心部。此外，根據(jù)本實施例，能按照目標EGR率導(dǎo)入EGR氣體。
[0058]第三實施例
[0059]接下來將參照【附圖說明】本發(fā)明的第三實施例。
[0060]與第二實施例相似，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的EGR系統(tǒng)也適用于圖6所示的構(gòu)型的增壓發(fā)動機。然而，在本實施例中，代替作為提升閥的EGR閥25，如圖9所示，在EGR通路20和進氣通路4的連接部中設(shè)置有作為蝶閥的EGR閥27。
[0061]圖9是示出根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的用于EGR氣體的導(dǎo)入口28附近的構(gòu)型的截面圖。導(dǎo)入口 28形成在進氣通路4的壁面中，并且EGR通路20與導(dǎo)入口 28連接。作為蝶閥的EGR閥27設(shè)置在導(dǎo)入口 28中。在作為蝶閥的EGR閥27中，其閥體用作固定EGR氣體的流動方向的導(dǎo)引板。因此，導(dǎo)入口 28的開口面積根據(jù)EGR閥27的開口角度而改變，并且同時，EGR氣體的流出方向也按照EGR閥27的開口角度而改變。在本實施例中，EGR閥27設(shè)置成通過向新鮮空氣的流動方向的上游側(cè)傾斜而打開，以使得EGR氣體從導(dǎo)入口 28向新鮮空氣的流動方向的上游側(cè)流出。
[0062]在圖9中，從進氣通路4中的上游側(cè)流動的新鮮空氣的流量、從導(dǎo)入口28流出的EGR氣體的流出方向以及EGR氣體中包含的水滴在進氣通路4中的行進方向的關(guān)系用矢量圖表示。在圖9中，分別地，63表示新鮮空氣的流量(質(zhì)量流量)，Va表示新鮮空氣的流速，Ve3gr表示從導(dǎo)入口 28流出的EGR氣體的流速，aegr表示從導(dǎo)入口 28流出的EGR氣體的流出角度，Vr表示EGR氣體中包含的水滴的速度，并且ar表示EGR氣體中包含的水滴的行進角度。
[0063]按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，從導(dǎo)入口28流出的EGR氣體的速度(流速)的大小和角度(流出角度)兩者都根據(jù)作為蝶閥的EGR閥27的開度而改變。EGR氣體中包含的水滴在進氣通路4內(nèi)的速度由EGR氣體的流速和流出角度以及新鮮空氣的流速決定。因此，為了使包含冷凝水的EGR氣體流向葉輪的中心部，能根據(jù)新鮮空氣的流量來改變EGR氣體的流速和流出角度。按照根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)的構(gòu)型，從導(dǎo)入口 28流出的EGR氣體的流速由流出的EGR氣體的體積流量和導(dǎo)入口 28的開口面積決定。EGR氣體的體積流量是由EGR閥27的開度和排氣節(jié)流閥8的開度決定的變量。導(dǎo)入口 28的開口面積是由EGR閥27的開度決定的變量。此外，EGR氣體的流出角度是也由EGR閥27的開度決定的變量。因此，在根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)中，能基于EGR閥27的開度和排氣節(jié)流閥8的開度來控制從導(dǎo)入口 28流出的EGR氣體的流速和流出角度。
[0064]注意，在本實施例中使用的EGR閥27具有其形狀上的特征。如圖10所示，EGR閥27的位于EGR通路20側(cè)的面——即位于撞擊流入EGR通路20中的EGR氣體側(cè)的面——是凹面。這是為了利用EGR閥27的凹面接納EGR通路20中產(chǎn)生的冷凝水以使該冷凝水從固定位置流出到進氣通路4內(nèi)。通過防止水滴流出的位置變化，能穩(wěn)定水滴在進氣通路4內(nèi)的行進方向。
[0065]在根據(jù)本實施例的EGR系統(tǒng)中，EGR閥27和排氣節(jié)流閥8各者的控制由控制裝置30執(zhí)行。圖11是示出由本實施例中的控制裝置30執(zhí)行的例程的流程圖。該例程是控制裝置30中包含的控制程序之一。存儲在控制裝置30的存儲器中的控制程序由處理器讀取并執(zhí)行，并且由此為控制裝置30賦予了作為根據(jù)本發(fā)明的“控制裝置”的功能。以下將順次說明該例程。
[0066]在步驟S21中，控制裝置30將大氣溫度(Ta)與預(yù)先設(shè)定的冷凝水發(fā)生溫度(Tcri)進行比較。當大氣溫度在冷凝水發(fā)生溫度以上時，控制裝置30結(jié)束本例程。
[0067]當大氣溫度低于冷凝水發(fā)生溫度時，控制裝置30順次執(zhí)行各步驟S22、S23、S24和S25的處理。
[0068]在步驟S22中，控制裝置30基于通過空氣流量計6測得的新鮮空氣的流量(Ga)而計算EGR氣體的目標流速(目標Vegr)和流出角度(aegr)?？刂蒲b置30具有使EGR氣體的流速和流出角度與新鮮空氣的流量相對應(yīng)的脈譜圖，并利用該脈譜圖來確定EGR氣體的目標流速和流出角度。在該脈譜圖中，目標流速和流出角度被設(shè)定成使得從導(dǎo)入口 28流出的EGR氣體流向葉輪的中心部。
[0069]在步驟S23中，控制裝置30基于在步驟S22中計算出的EGR氣體的目標流出角度而確定EGR閥27的開度。EGR閥27的開度和EGR氣體的流出角度成一對一的關(guān)系，并且因此，如果作為目標的流出角度被確定，則EGR閥27的開度被唯一地確定。
[0070]在步驟S24中，控制裝置30基于在步驟S22中計算出的EGR氣體的目標流速和在步驟S23中計算出的EGR閥27的開度而計算EGR氣體的目標體積流量(目標Qegr)』GR閥27的開度和導(dǎo)入口 28的開口面積成一對一的關(guān)系，并且因此，如果作為EGR閥27的開度被確定，則開口面積被唯一地確定。通過將EGR氣體的目標流速與導(dǎo)入口 28的開口面積相乘而獲得的值與用于實現(xiàn)目標流速的目標體積流量相對應(yīng)。
[0071 ]在步驟S25中，控制裝置30基于在步驟S24中計算出的EGR氣體的目標體積流量和在步驟S23中計算出的EGR閥27的開度而確定排氣節(jié)流閥8的開度。根據(jù)EGR閥的流量特性，如果給出了EGR氣體的體積流量和EGR閥的開度，則EGR閥的前后壓力比被唯一地確定。在本實施例中，EGR閥27下游的壓力可視為與大氣壓力相等。因此，由目標體積流量和EGR閥27的開度唯一地確定EGR閥27上游的壓力的目標值，并且用于實現(xiàn)該目標值的排氣節(jié)流閥8的開度被唯一地確定。
[0072]通過按照以上例程協(xié)作地控制EGR閥27和排氣節(jié)流閥8，從導(dǎo)入口 28流出的EGR氣體的速度(即流速)和流出角度根據(jù)新鮮空氣的流量而改變，并且能使包含冷凝水的EGR氣體流向葉輪的中心部。
[0073]其他
[0074]本發(fā)明不限于上述實施例，并且能通過在不脫離本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)進行修改來實施。例如，雖然在第一和第二實施例中用于EGR氣體的導(dǎo)入口形成為使得EGR氣體與新鮮空氣流垂直地流出，但導(dǎo)入口可形成為使得EGR氣體以預(yù)定流出角度流出。此外，雖然在各上述實施例中使用空氣流量計測量新鮮空氣的流量，并且使用測定值，但可由發(fā)動機的負荷和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來推定新鮮空氣的流量，并且可使用推定值。此外，雖然在各上述實施例中由大氣溫度確定冷凝水的產(chǎn)生，但冷凝水的產(chǎn)生可由代替大氣溫度的冷卻水溫度來確定，或者可由大氣溫度和冷卻水溫度來確定。
[0075]附圖標記列表
[0076]I發(fā)動機本體
[0077]2進氣歧管
[0078]3排氣歧管
[0079]4進氣通路
[0080]5排氣通路[0081 ]6空氣流量計
[0082]7催化劑
[0083]8排氣節(jié)流閥
[0084]10增壓器
[0085]11壓縮機
[0086]12 渦輪
[0087]20 EGR通路
[0088]21 EGR 冷卻器
[0089]22混合器
[0090]23、25、27 EGR閥
[0091]24、26、28 導(dǎo)入口
[0092]30控制裝置
【主權(quán)項】
1.一種用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)，包括: 用于EGR氣體的導(dǎo)入口，所述導(dǎo)入口在壓縮機的入口附近形成在進氣通路的壁面中； EGR通路，所述EGR通路將所述導(dǎo)入口連接至排氣通路； EGR閥，所述EGR閥設(shè)置在所述EGR通路中； 排氣節(jié)流閥，所述排氣節(jié)流閥設(shè)置在所述排氣通路中與所述EGR通路相連接的位置的下游;和 控制裝置，所述控制裝置控制所述EGR閥和所述排氣節(jié)流閥， 其中，所述控制裝置包括控制程序，所述控制程序用于根據(jù)流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量而改變從所述導(dǎo)入口流出到所述進氣通路中的所述EGR氣體的速度，以使得所述EGR氣體流向所述壓縮機的葉輪的中央部，并且 所述控制程序配置成根據(jù)流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量而控制所述EGR閥和所述排氣節(jié)流閥的相應(yīng)開度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)， 其中，所述EGR閥設(shè)置在與所述導(dǎo)入口隔離開的位置處，并且 所述控制程序包括 基于流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量的測定值或推定值而計算所述EGR氣體的目標流速的步驟； 基于所述目標流速而計算所述EGR氣體的目標體積流量的步驟；以及 基于所述目標體積流量而確定所述EGR閥和所述排氣節(jié)流閥的相應(yīng)開度的步驟。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)， 其中，所述EGR閥是設(shè)置在所述導(dǎo)入口中并使導(dǎo)入口面積可變的閥，并且 所述控制程序包括 基于流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量的測定值或推定值而計算所述EGR氣體的目標流速的步驟， 基于所述測定值或推定值和目標EGR率而計算所述EGR氣體的目標體積流量的步驟， 基于所述目標流速和所述目標體積流量而確定所述EGR閥的開度的步驟，以及 基于所述EGR閥的開度和所述目標體積流量而確定所述排氣節(jié)流閥的開度的步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)， 其中，所述EGR閥是設(shè)置在所述導(dǎo)入口中的蝶閥，并且 所述控制程序包括 基于流到所述壓縮機的新鮮空氣的流量的測定值或推定值而計算所述EGR氣體的目標流速和目標流出角度的步驟， 基于所述目標流出角度而確定所述EGR閥的開度的步驟， 基于所述目標流速和所述EGR閥的開度而計算所述EGR氣體的目標體積流量的步驟；以及 基于所述EGR閥的開度和所述目標體積流量而確定所述排氣節(jié)流閥的開度的步驟。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)， 其中，所述蝶閥的位于所述EGR通路側(cè)的面是凹面。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于增壓發(fā)動機的EGR系統(tǒng)，其中，所述EGR閥是具有可變提升量的提升閥，并且所述導(dǎo)入口面積根據(jù)提升量而改變。
【文檔編號】F02M26/10GK105829687SQ201480069031
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月30日
【發(fā)明人】杉山憐
【申請人】豐田自動車株式會社