內燃機的排氣環流裝置的製作方法
2023-06-05 23:16:41 2
專利名稱：內燃機的排氣環流裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的排氣環流裝置。
背景技術：
在柴油機發動機這樣的內燃機中，為了淨化排氣，尤其為了削減氮氧化物的排放，該排氣環流控制變得重要。作為以往的排氣環流控制裝置，例如，如特開2003-83034號公報、專利第3329711號公報、特表2003-516496號公報所記載，控制排氣環流閥的開度，以達到規定的排氣環流率。
但是，在控制排氣環流閥的開度的以往的方式中，在內燃機的整個運轉區域，尤其對於瞬變的運轉條件變化，為了降低排氣中的有害物質，在需要急變排氣環流率的時候，存在難進行適當的控制的問題。
發明內容
本發明目的在於提供一種排氣環流裝置，其能夠提高內燃機的排氣環流流量控制的應答速度及精度。
(1)為達到上述目的，本發明提供一種內燃機的排氣環流裝置，其具備控制內燃機的排氣環流通路的環流流量的環流氣體控制閥、和控制內燃機的吸氣通路的流量的吸氣控制閥，其中，具備檢測所述吸氣通路的流量的吸氣量檢測器；檢測所述排氣環流通路的排氣環流流量的環流量檢測器；控制機構，以基於所述吸氣流量檢測器和所述環流流量檢測器的輸出求出的排氣環流率達到目標的環流率的方式，反饋控制所述吸氣控制閥及/或所述環流氣體控制閥。
根據上述構成，能夠提高內燃機的排氣環流流量控制的應答速度及精度。
(2)在上述(1)中，優選，所述控制機構，在所述環流率的目標值急劇變化時，反饋控制所述吸氣控制閥及所述環流氣體控制閥中的應答性快的一方的閥。
(3)在上述(1)中，優選，具備多個根據所述環流氣體控制閥開度、所述吸氣控制閥開度、以及所述環流率的組合狀態定義的3維圖形；所述控制機構，以選擇與內燃機的運轉狀態相應的所述3維圖形(map)，基於所述吸氣流量檢測器和所述環流流量檢測器的輸出求出的排氣環流率達到目標環流率的方式，控制所述吸氣控制閥及/或所述環流氣體控制閥。
(4)在上述(2)中，優選，所述控制機構，在所述環流率的目標值急劇變化時，控制所述吸氣控制閥及所述環流氣體控制閥中的應答性快的一方的閥。
(5)在上述(1)中，優選，所述排氣環流量檢測器，是以所述排氣環流通路的至少2個地點以上的壓力差為基礎而檢測環流量的檢測器或檢測所述排氣環流通路的質量流量的檢測器；所述吸氣量檢測器，是以所述吸氣通路的至少2個地點以上的壓力差為基礎而檢測吸氣量的檢測器或檢測所述吸氣通路的質量流量的檢測器。
(6)在上述(1)中，優選，所述吸氣控制閥，規定為電子控制方式的節流閥執行器(throttle actuator)。
圖1是說明採用根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的發動機系統的構成。
圖2是根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的控制系的框圖。
圖3是表示根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置中的排氣環流控制器的控制內容的流程圖。
圖4是在根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置中，從發動機的吸氣側的吸氣流量控制閥模型化到排氣側的渦輪增壓器的渦輪機的圖示。
圖5是表示用於根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的環流氣體流量檢測器的第1構成的局部剖面圖。
圖6是表示用於根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的環流氣體流量檢測器的第2構成的局部剖面圖。
圖7是表示用於根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的吸氣流量控制閥的不同驅動方式的特性的圖示。
圖8是表示用於根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的吸氣流量控制閥的不同驅動方式的特性的圖示。
圖9是根據本發明的另一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的控制系的框圖。
圖10是用於根據本發明的另一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的圖形的構成圖。
圖11是根據本發明的另一實施方式的內燃機的排氣環流裝置中的排氣環流控制器的控制內容的流程圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1～圖8，說明根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的構成及工作。
最初，採用圖1，說明採用根據本實施方式的內燃機的排氣環流裝置的發動機系統的構成。此處，以柴油發動機的構成為例說明。
圖1是說明採用根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的發動機系統的構成。
吸入發動機的空氣，在空氣濾清器1中除去吸氣中的塵埃。然後，用吸氣流量檢測器2檢測吸氣流量G1。將檢測的吸氣流量G1的信號，輸入給發動機控制裝置(ECU)21及排氣環流控制器(EGRCONT)20。用渦輪增壓器的壓縮機3加壓吸氣，通過吸氣管4，用吸氣流量控制閥5控制流量或壓力。吸氣，然後，流入吸氣歧管6，分配給發動機7的各氣筒。
吸氣流量控制閥5的開度，由從排氣環流控制器20輸出的吸氣流量控制信號CTH控制。吸氣流量控制閥5，例如，是蝶閥式的閥，檢測蝶閥的開度信號，作為開度信號θTH，存入排氣環流控制器20。
從設在發動機7上的燃料噴射閥19，向發動機7的氣缸供給燃料。向燃料噴射閥19的燃料供給，通過燃料配管18，由燃料泵17進行。此外，燃料噴射閥19的噴射量，由ECU21控制，ECU21向燃料噴嘴19供給燃料噴射量信號FINJ。
在發動機7結束燃燒的排氣，被排氣歧管8收集，在通過渦輪增壓器的渦輪機9後，通過催化劑10、排氣管11，排到大氣中。在排氣歧管8上設置分歧部12，分歧來自發動機7的排氣的一部。分歧的排氣，作為環流氣體，由環流管13a導入。在環流管13a上設置環流氣體冷卻器14。由環流氣體冷卻器14冷卻的環流氣體，通過環流管13b、環流氣體控制閥16，向吸氣歧管6環流。
環流氣體控制閥16的開度，由從排氣環流控制器20輸出的環流氣體控制閥16的開度控制信號CEG控制。環流氣體控制閥16，例如，是提升閥式的閥，檢測提升閥的行程量，作為行程信號STEG，存入排氣環流控制器20。作為環流氣體控制閥16，例如，在採用蝶閥式的閥的時候，蝶閥的開度信號，存入排氣環流控制器20。
在環流管13b上，設置環流氣體流量檢測器15，測定流通環流管內部的環流氣體流量G2。測定的環流氣體流量G2，輸入給排氣環流控制器20。另外，環流氣體冷卻器14，為降低環流氣體的溫度而設置，但也可省略。
向ECU21，輸入發動機7的旋轉數信號NE、或來自吸氣流量檢測器2的吸氣流量信號G1等其它表示未圖示的發動機或車輛的狀態的信號。ECU21，基於這些信號進行運算等，作為給各種設備的控制指令發送給各種設備。ECU21，基於發動機7的旋轉數信號NE或吸氣流量信號G1等信號，判定發動機7的運轉狀態。ECU21，根據該運轉狀態，向排氣環流控制器20輸出環流氣體環流率指令值RSET。
排氣環流控制器20，從吸氣流量G1和環流氣體流量G2求出排氣環流率R。然後，排氣環流控制器20，以求出的環流率R與環流氣體環流率指令值RSET一致的方式反饋控制吸氣流量控制閥5及/或環流氣體控制閥16的開度。即，在本實施方式中，其特徵在於，為了使排氣的環流量達到目標值，不僅控制環流氣體控制閥16，也控制吸氣流量控制閥5。
下面，採用圖2及圖3，說明根據本實施方式的內燃機的排氣環流裝置中的排氣環流控制器的控制內容。
圖2是根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的控制系的框圖。圖3是表示根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置中的排氣環流控制器的控制內容的流程圖。另外，與圖1相同的符號，表示相同的部分。
如圖2所示，向排氣環流控制器20，輸入ECU21輸出的環流氣體環流率指令值RSET、由吸氣流量檢測器2檢測的吸氣流量信號G1及由環流氣體流量檢測器15檢測的環流氣體流量G2。排氣環流控制器20，以排氣環流率R達到目標值RSET的方式，輸出吸氣流量控制信號CTH，控制上述閥16、閥5。另外，排氣環流控制器20，從吸氣流量信號G1及環流氣體流量G2，以(G2/(G1+G2))的關係算出排氣環流率R。
另外，在以下的說明中，將吸氣流量控制閥5的應答性規定為比環流氣體控制閥16的應答性快。具體是，如果吸氣流量控制閥5，例如，規定為孔徑Φ50的蝶閥，環流氣體控制閥16，例如，規定為提升經Φ30的提升閥，此時，吸氣流量控制閥5的應答性快於環流氣體控制閥16的應答性。
下面，參照圖3，說明排氣環流控制器的控制內容，以下的控制內容，全部由排氣環流控制器20執行。
在圖3的步驟s100中，排氣環流控制器20，從吸氣流量信號G1及環流氣體流量G2，以(G2/(G1+G2))的關係算出排氣環流率R。
接著，在步驟s110中，判定從ECU21輸入的排氣環流率R的目標值RSET的變化量ΔRSET是否大於標準值ΔR0。在變化量ΔRSET大於標準值ΔR0的情況下，進入步驟s120，在不大於的情況下進入步驟s150。即，在步驟s110，判定排氣環流率R的目標值RSET是否較大變化。在有內燃機的瞬變的運轉條件變化時，為降低排氣中的有害物質，判定是否需要急變排氣環流率。
在變化量ΔRSET大於標準值ΔR0的時候，即，在需要急變排氣環流率的情況下，在步驟s120，判定在步驟s110算出的排氣環流率R，是否等於排氣環流率R的目標值RSET。
在環流率R大於目標值RSET的情況下，在步驟s130進行控制，減少輸出給吸氣流量控制閥5的開度控制信號CTH，減小吸氣流量控制閥5的開度。然後，返回到步驟s120，重複到環流率R等於目標值RSET。
另外，在環流率R小於目標值RSET的情況下，在步驟s140進行控制，增加輸出給吸氣流量控制閥5的開度控制信號CTH，加大吸氣流量控制閥5的開度。然後，返回到步驟s120，重複到環流率R等於目標值RSET。
如上所述，通過重複步驟s120、s130、140的處理，反饋控制到環流率R等於目標值RSET。此時，由於吸氣流量控制閥5的應答性快於環流氣體控制閥16的應答性，所以即使在需要急速變化排氣環流率時，也能夠迅速將排氣環流率變更到規定的目標值。
另外，在步驟s110的判定中，在判定變化量ΔRSET在標準值ΔR0以下時，即，排氣環流率的變化不那麼大的情況下，在步驟s150中，判定在步驟s110算出的排氣環流率R，是否等於排氣環流率R的目標值RSET。
在環流率R大於目標值RSET的情況下，在步驟s160中進行控制，減少輸出給環流氣體控制閥16的開度控制信號CEG，減小環流氣體控制閥16的開度。然後，返回到步驟s150，重複到環流率R等於目標值RSET。
另外，在環流率R小於目標值RSET的情況下，在步驟s170中進行控制，增加輸出給環流氣體控制閥16的開度控制信號CEG，增大環流氣體控制閥16的開度。然後，返回到步驟s150，重複到環流率R等於目標值RSET。
如上所述，通過重複步驟s150、s160、170的處理，反饋控制到環流率R等於目標值RSET。此時，環流氣體控制閥16的應答性慢於吸氣流量控制閥5的應答性，也就是說能夠進行更微妙的開度控制，能夠正確地將排氣環流率變更到規定的目標值。
另外，在以上的說明中，吸氣流量控制閥5的應答性，快於環流氣體控制閥16的應答性，但是，相反，也有時環流氣體控制閥16的應答性快於吸氣流量控制閥5的應答性。具體是，如果吸氣流量控制閥5，例如，規定為孔徑Φ30的蝶閥，環流氣體控制閥16，例如，規定為提升經Φ50的提升閥，此時，為環流氣體控制閥16的應答性快於吸氣流量控制閥5的應答性。在如此的情況下，在需要急變排氣環流率時，控制應答性快的環流氣體控制閥16，在不需要急變時，通過控制應答性慢的吸氣流量控制閥5，能夠提高控制精度。
如上所述，在需要急變排氣環流率的情況下，通過控制應答性快的一方的控制閥，也能夠與急劇的變化對應，另外，在不需要急變時，通過控制應答性慢的一方的控制閥，能夠提高控制精度。
接著，採用圖4，說明根據本實施方式的內燃機的排氣環流裝置中的排氣環流控制器的反饋控制方法。
圖4是在根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置中，從發動機7的吸氣側的吸氣流量控制閥5模型化到排氣測的渦輪增壓器的渦輪機9的圖示。另外，與圖1相同的符號，表示相同的部分。
在圖4中，將通過吸氣流量控制閥5的流量和壓力分別設定為G1、p1，將通過渦輪增壓器的渦輪機9的流量和壓力分別設定為G3、p3，在環流氣體控制閥16中，將以發動機7為基準，通過發動機的排氣側即環流管13a的流量和壓力分別設定為G2、p2，此系的關係，能夠用以下的公式(1)、公式(2)、公式(3)的連立方程式表示。
G1+G2＝G3＝f3(ne、ηv、p2)...(1)G1＝f1(p1、p2、ξ) ...(2)G2＝f2(p2、p3、ξ』) ...(3)此處，表示ne發動機旋轉數、η發動機的體積效率、v發動機排氣量、p1吸氣壓力、p2發動機的背壓、p3渦輪增壓器的渦輪機背壓、ξ吸氣流量控制閥損失係數、ξ』環流氣體控制閥損失係數、f1吸氣流量控制閥流量特性、f2環流氣體控制閥流量特性。
另外，環流氣體環流率R，如上所述，按R＝G2/(G1+G2)給出。即，只要求出通過吸氣流量控制閥5的流量G1和通過環流氣體控制閥的流量G2的值，就可一義地確定。
此處，如公式(2)所示，通過吸氣流量控制閥5的流量G1，能夠通過損失係數ξ，即吸氣流量控制閥5的閥開度進行控制。同樣，如公式(3)所示，通過環流氣體控制閥16的流量G2，能夠通過損失係數ξ』，即環流氣體控制閥16的閥開度進行控制。即，通過以流量G1、G2的值為基礎，在吸氣流量控制閥5的閥開度和環流氣體控制閥16的閥開度的指令系中組合反饋系，能夠控制環流氣體環流率R。
另外，此時通過預先把握吸氣流量控制閥5及環流氣體控制閥14的流量特性，能夠提高控制速度。即，例如，預先把握驅動吸氣流量控制閥5，變化吸氣流量時的單位時間的流量變化量、和驅動環流氣體控制閥14，變化吸氣流量時的單位時間的流量變化量。另外，在驅動吸氣流量控制閥5，變化吸氣流量時的單位時間的流量變化量，快於驅動環流氣體控制閥14，變化吸氣流量時的單位時間的流量變化量時，即，在吸氣流量控制閥5的應答性快於環流氣體控制閥16的應答性的情況下，在需要急變排氣環流率時，通過控制吸氣流量控制閥5，能夠迅速將排氣環流率變更到規定的目標值，提高控制速度。
接著，採用圖5及圖6，說明根據本實施方式的內燃機的排氣環流裝置所用的環流氣體流量檢測器15的構成。
圖5是表示用於根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的環流氣體流量檢測器的第1構成的局部剖面圖。圖6是表示用於根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的環流氣體流量檢測器的第2構成的局部剖面圖。
圖5所示的環流氣體流量檢測器15，利用環流管內部的壓力，測定環流氣體流量。在環流管13b的內壁面的局部上形成深衝部153。低壓側壓力檢測器152，以開口檢測部的方式設置在深衝部153上。高壓側壓力檢測器151，以開口檢測部的方式設置在未設置深衝部153的地方的環流管13b上。利用低壓側壓力檢測器152和高壓側壓力檢測器151，測定環流管13b的內部的壓力。通過在深衝部153上設置低壓側壓力檢測器152，能夠利用根據伯努利定理的文丘裡效果。排氣環流控制器20，從2個壓力檢測器151、152的壓力差，能夠檢測環流管13b的內部的環流氣體流量G2。另外，具備用於檢測流通環流管13b的內部的環流氣體的溫度的溫度傳感器154。排氣環流控制器20，根據溫度傳感器154檢測的環流氣體溫度，修正從壓力檢測器151、152的壓力差求出的環流氣體流量G2。另外，在環流氣體流量檢測器15的內部具有電路元件，用於從壓力檢測器151、152的壓力差求出環流氣體流量G2，另外，根據溫度傳感器154檢測的環流氣體溫度進行修正，環流氣體流量檢測器15，也可以向排氣環流控制器20輸出環流氣體流量G2的檢測信號。
圖6所示的環流氣體流量檢測器15A，利用熱線式檢測器測定環流氣體流量。環流氣體流量檢測器156，設在環流管13b的壁面上。此外，在環流氣體流量檢測器156中，設置檢測元件157，測定環流管13b的內部的環流氣體流量。向檢測元件157流通電流，加熱到一定溫度。根據環流氣體的流量，變化從檢測元件157吸取的熱量。此時，通過以檢測元件157的溫度達到一定的方式進行控制，流通檢測元件157的電流成為表示環流氣體流量的信號。在此方式中，由於採用熱線式檢測器，所以能夠直接測定質量流量即G2。
以上，是環流氣體流量檢測器15的構成的說明，但是，作為吸氣流量檢測器2，也能夠採用圖5所示的檢測壓力的檢測器，或圖6所示的熱線式的檢測器。
下面，採用圖7及圖8，說明根據本實施方式的內燃機的排氣環流裝置所用的吸氣流量控制閥5的特性。
圖7、圖8是表示用於根據本發明的一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的吸氣流量控制閥的不同驅動方式的特性的圖示。在圖7、圖8中，橫軸表示時間，縱軸表示吸氣流量控制閥的閥開度。縱軸的閥開度，將最大開度時規定為100％，按百分率表示。
在圖7中，實線X1表示作為吸氣流量控制閥5採用電子控制方式的節流閥執行器時的閥開度的特性。實線X2表示作為吸氣流量控制閥5採用負壓式的節流閥執行器時的閥開度的特性。
在實線X2所示的負壓式節流閥執行器中，只能控制閥開度A和全開點即B的2個開度，難按上述反饋控制環流氣體環流率。
另外，如實線X1所示，在採用電子控制方式的節流閥執行器時，從閥開度0到全開點B能夠無階段地控制，能夠容易實現反饋控制。因此，作為本實施方式所用的吸氣流量控制閥5，優選採用電子控制方式的節流閥執行器。
接著，圖8說明電子控制方式的節流閥執行器的不同的驅動方式形成的不同的特性。實線Y1表示利用直流電機驅動節流閥的方式的節流閥執行器的應答性。實線Y2表示利用步進電機驅動節流閥的方式的節流閥執行器的應答性。
步進電機，由於可進行與驅動脈衝相符的旋轉，因此，可進行開環控制，但是，如圖中的實線Y2所示的特性，與直流電機方式相比，應答速度慢。一般，步進電機由於受迴避失步等的制約，高速化困難，在謀求高速化，導致步進電機的大型化，進而導致高成本。
對此，直流電機，容易得到小型、高旋轉方式的，另外，通過進行位置的反饋控制，更適合作為小型、高速、低成本的驅動源。
此外，在從控制分解能的觀點考慮時，在步進電機中，驅動步進為控制分解能，與高速化相反。另外，在直流電機方式時，由用於反饋控制的位置檢測傳感器的分解能決定，只要使用電位計等連續輸出方式的直流電機，就容易成立高分解能的反饋系。
因此，作為電子控制方式的節流閥執行器的驅動源，優選直流電機。另外，即使在採用無電刷電機時，也能夠得到與直流電機相同的結果。
如以上說明，根據本實施方式，即使在需要急變排氣環流率時，通過控制應答性快的一方的控制閥，也能夠與急劇的變化對應，另外，在不需要急變時，通過控制應答性慢的一方的控制閥，也能夠提高控制精度。
接著，採用圖9～圖11，說明根據本發明的另一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的構成及工作。另外，採用根據本實施方式的內燃機的排氣環流裝置的發動機系統的構成，與圖1所示的構成相同。
圖9是根據本發明的另一實施方式的內燃機的排氣環流裝置的控制系的框圖。另外，與圖1相同的符號表示相同的部分。圖10是根據本發明的另一實施方式的內燃機的排氣環流裝置所用的圖形的構成圖。圖11是根據本發明的另一實施方式的內燃機的排氣環流裝置中的排氣環流控制器的控制內容的流程圖。另外，與圖1相同的符號表示相同的部分。
如圖9所示，在本實施方式中，排氣環流控制器20A，在其內部具備3維圖形20B。向排氣環流控制器20A，輸入ECU21輸出的環流氣體環流率指令值RSET、由吸氣流量檢測器2檢測的吸氣流量信號G1、由環流氣體流量檢測器15檢測的環流氣體流量G2、來自吸氣流量控制閥5的開度信號θTH及來自環流氣體控制閥16的提升信號STEG。
排氣環流控制器20A，從吸氣流量信號G1及環流氣體流量G2，以(G2/(G1+G2))的關係算出排氣環流率R。排氣環流控制器20A，以排氣環流率R達到目標值RSET的方式，最初採用圖形20B，向環流氣體控制閥16輸出開度控制信號CEG，或向吸氣流量控制閥5輸出吸氣流量控制信號CTH，另外，通過反饋控制，向環流氣體控制閥16輸出開度控制信號CEG，向吸氣流量控制閥5輸出吸氣流量控制信號CTH，控制上述閥16、閥5。
接著，採用圖10，說明3維圖形20B的內容。圖形20B，是新氣通路開度θTH(％)、環流通路開度STEG(％)、環流率R(％)的3維圖形。新氣通路開度θTH(％)，在吸氣流量控制閥5是蝶閥式的閥時，將最大開度規定為100％，用百分率表示開度信號θTH。環流通路開度STEG(％)，在環流氣體控制閥16是提升式的閥時，將提升閥的最大提升量規定為100％，用百分率表示提升信號RTEG。
圖10表示，在某發動機的運轉狀態下，解開公式(1)、公式(2)、公式(3)的結果。此處，按圖示的關係，吸氣流量控制閥5的指示範圍為從開度5％到25％，同樣環流氣體控制閥14的指示範圍為從開度0％到60％。3維的圖形上的格子點，表示滿足環流氣體環流率的吸氣流量控制閥5及環流氣體控制閥的閥開度的關係。3維圖形20B，設置與發動機的各運轉狀態對應的多個3維圖形。另外，通過使用適合發動機的運轉狀態的圖形，選擇該圖形上的格子點，也能夠通過開環控制，控制環流氣體環流率。
此處，在看相對於圖10所示的吸氣流量控制閥5和環流氣體控制閥16的閥開度變化的氣體環流率的變化時，相對於吸氣流量控制閥5的開度變化的氣體環流率的變化比例，大於相對於吸氣流量控制閥5(環流氣體控制閥16)的開度變化的氣體環流率的變化比例。此外，在電子控制方式的渦輪增壓器中，對於閥開度從0％工作到100％，100msec以下的開始實用化，圖10中的從5％到25％的區域可在20msec左右工作。因此，在圖10所示的例中，吸氣流量控制閥5的應答性，比環流氣體控制閥16的應答性快，環流氣體環流率指令值RSET，例如即使在脈衝急變時，只要主要使電子控制方式的渦輪增壓器即吸氣流量控制閥5工作，也能夠與脈衝的指令值的變動對應。即，也能夠與瞬變的發動機運轉狀態的變化對應。
接著，採用圖11，說明排氣環流控制器20B的控制內容。另外，以下的控制內容，全部由排氣環流控制器20B執行。與圖3相同的步驟號碼，表示相同的處理內容。在本實施方式中，對於圖3的處理，追加步驟s210～s240的處理。
在圖11的步驟s100中，排氣環流控制器20B，從吸氣流量信號G1及環流氣體流量G2，以(G2/(G1+G2))的關係算出排氣環流率R。
接著，在步驟s110中，判定從ECU21輸入的排氣環流率R的目標值RSET的變化量ΔRSET是否大於預設的標準值ΔR0。在變化量ΔRSET大於標準值ΔR0的情況下，進入步驟s210，在不大於的情況下進入步驟s230。即，在步驟s110，判定排氣環流率R的目標值RSET是否較大變化。在有內燃機的瞬變的運轉條件變化時，為降低排氣中的有害物質，判定是否需要急變排氣環流率。
在變化量ΔRSET大於標準值ΔR0時，即，在需要急變排氣環流率的情況下，在步驟s210，採用與此時的發動機的運轉狀態相應的3維圖形20B，從與環流氣體環流率指令值RSET對應的環流率R、環流通路開度STEG(％)，求出作為目標的新氣通路開度θTH(％)。
另外，在步驟s220中，向吸氣流量控制閥5輸出用於達到作為目標的新氣通路開度θTH(％)的開度控制信號CTH，進行開環控制，使吸氣流量控制閥5的開度達到作為目標的新氣通路開度θTH(％)。如此，通過開環控制吸氣流量控制閥5的開度，達到新氣通路開度θTH(％)，能夠迅速控制在作為目標的新氣通路開度θTH(％)附近。
接著，在步驟s120中，判定在步驟s110算出的排氣環流率R，是否等於排氣環流率R的目標值RSET。
在環流率R大於目標值RSET的情況下，在步驟s130進行控制，減少輸出給吸氣流量控制閥5的開度控制信號CTH，減小吸氣流量控制閥5的開度。然後，返回到步驟s120，重複到環流率R等於目標值RSET。
另外，在環流率R小於目標值RSET的情況下，在步驟s140進行控制，增加輸出給吸氣流量控制閥5的開度控制信號CTH，加大吸氣流量控制閥5的開度。然後，返回到步驟s120，重複到環流率R等於目標值RSET。
如上所述，通過重複步驟s120、s130、140的處理，反饋控制到環流率R等於目標值RSET。如上所述，由於吸氣流量控制閥5的應答性快於環流氣體控制閥16的應答性，所以即使在需要急變排氣環流率時，也能夠迅速將排氣環流率變更到規定的目標值。
另外，在步驟s110的判定中，在判定變化量ΔRSET在標準值ΔR0以下時，即，排氣環流率的變化不那麼大時，在步驟s230中，採用與此時的發動機的運轉狀態相應的3維圖形20B，從與環流氣體環流率指令值RSET對應的環流率R、新氣通路開度θTH(％)，求出作為目標的環流通路開度STEG(％)。
另外，在步驟s240中，為達到作為目標的環流通路開度STEG(％)，向環流氣體控制閥16輸出開度控制信號CEG，進行開環控制，使環流氣體控制閥16的開度達到作為目標的環流通路開度STEG(％)。
接著，在步驟s150中，判定在步驟s110算出的排氣環流率R，是否等於排氣環流率R的目標值RSET。
在環流率R大於目標值RSET的情況下，在步驟s160進行控制，減少輸出給環流氣體控制閥16的開度控制信號CEG，減小環流氣體控制閥16的開度。然後，返回到步驟s150，重複到環流率R等於目標值RSET。
另外，在環流率R小於目標值RSET的情況下，在步驟s170進行控制，增加輸出給環流氣體控制閥16的開度控制信號CEG，加大環流氣體控制閥16的開度。然後，返回到步驟s150，重複到環流率R等於目標值RSET。
如上所述，通過重複步驟s150、s160、170的處理，反饋控制到環流率R等於目標值RSET。此時，環流氣體控制閥16的應答性慢於吸氣流量控制閥15的應答性，也就是說能夠進行更微妙的開度控制，能夠正確地將排氣環流率變更到規定的目標值。
另外，在以上的說明中，規定吸氣流量控制閥5的應答性，快於環流氣體控制閥16的應答性，但是，相反，也有時環流氣體控制閥16的應答性快於吸氣流量控制閥5的應答性。在如此的情況下，在需要急變排氣環流率時，最初開環控制應答性快的環流氣體控制閥16，然後進行反饋控制，在不需要急變時，通過控制應答性慢的吸氣流量控制閥5，能夠提高控制精度。
如上所述，根據本實施方式，即使在需要急變排氣環流率時，通過最初開環控制應答性快的控制閥，能夠迅速向目標開度附近移動閥，接著，通過進行反饋控制，通過收束在目標開度，也能夠與急劇的變化對應，另外不需要急變時，通過控制應答性慢的控制閥，能夠提高控制精度。
根據本發明，能夠提高內燃機的排氣環流流量控制的應答速度及精度。
權利要求
1.一種內燃機的排氣環流裝置，其具備控制內燃機的排氣環流通路的環流流量的環流氣體控制閥、和控制內燃機的吸氣通路的流量的吸氣控制閥，其特徵是，具備檢測所述吸氣通路的流量的吸氣量檢測器；檢測所述排氣環流通路的排氣環流流量的環流量檢測器；控制機構，其以使基於所述吸氣流量檢測器和所述環流流量檢測器的輸出而求出的排氣環流率達到目標環流率的方式，對所述吸氣控制閥及/或所述環流氣體控制閥進行反饋控制。
2.如權利要求1所述的內燃機的排氣環流裝置，其特徵是所述控制機構，在所述環流率的目標值急劇變化時，對所述吸氣控制閥及所述環流氣體控制閥中的應答性快的一方的閥進行反饋控制。
3.如權利要求1所述的內燃機的排氣環流裝置，其特徵是還具備多個根據所述環流氣體控制閥開度、所述吸氣控制閥開度、以及所述環流率的組合狀態定義的3維圖形；所述控制機構，以選擇與內燃機的運轉狀態相應的所述3維圖形，基於所述吸氣流量檢測器和所述環流流量檢測器的輸出而求出的排氣環流率達到目標環流率的方式，控制所述吸氣控制閥及/或所述環流氣體控制閥。
4.如權利要求2所述的內燃機的排氣環流裝置，其特徵是所述控制機構，在所述環流率的目標值急劇變化時，控制所述吸氣控制閥及所述環流氣體控制閥中的應答性快的一方的閥。
5.如權利要求1所述的內燃機的排氣環流裝置，其特徵是所述排氣環流量檢測器，是以所述排氣環流通路的至少2個地點以上的壓力差為基礎而檢測環流量的檢測器或檢測所述排氣環流通路的質量流量的檢測器；所述吸氣量檢測器，是以所述吸氣通路的至少2個地點以上的壓力差為基礎而檢測吸氣量的檢測器或檢測所述吸氣通路的質量流量的檢測器。
6.如權利要求1所述的內燃機的排氣環流裝置，其特徵是所述吸氣控制閥，是電子控制方式的節流閥執行器。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種排氣環流裝置，其能夠提高內燃機的排氣環流流量控制的應答速度及精度。環流氣體控制閥(16)控制內燃機(7)的排氣環流通路(13a、13b)的環流流量。吸氣控制閥(5)控制內燃機(7)的吸氣通路(4)的流量。吸氣量檢測器(2)檢測吸氣通路(4)的流量。環流流量檢測器(15)檢測排氣環流通路(13)的排氣環流流量。排氣環流控制器(20)，以使基於吸氣量檢測器(2)和環流流量檢測器(15)的輸出求出的排氣環流率達到目標環流率的方式，反饋控制吸氣控制閥(5)及/或環流氣體控制閥(16)。
文檔編號F02D41/24GK1839255SQ200380110509
公開日2006年9月27日 申請日期2003年10月23日 優先權日2003年10月23日
發明者嶺岸輝彥, 中野泰之 申請人:株式會社日立製作所, 日立汽車技術有限公司