內燃機的廢氣閥門控制裝置及內燃機的廢氣閥門控制方法
2023-05-29 07:34:16 2
內燃機的廢氣閥門控制裝置及內燃機的廢氣閥門控制方法
【專利摘要】本發明獲得一種內燃機的廢氣閥門控制裝置以及內燃機的廢氣閥門控制方法，即使在基準位置相對於廢氣閥門（WGV）的全封閉位置產生了偏離的情況下，也能以低成本將WGV控制成所希望的開閉狀態。在WGV目標開度（控制目標值）在閥值開度以下的情況下，基於WGV目標開度，使WGV進行開閉動作，同時將WGV目標開度加上或者減去規定的開度，通過對節流上遊壓力或者WGV致動器的驅動電流的變化進行監視，從而來確定與基準位置相對於WGV的全封閉位置的偏離相對應的最合適的WGV目標開度。
【專利說明】內燃機的廢氣閥門控制裝置及內燃機的廢氣閥門控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及裝載於車輛(例如，增壓式發動機車輛)的內燃機的廢氣閥門控制裝置及內燃機的廢氣閥門控制方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，出於提高內燃機(下面稱為發動機)的輸出等目的，已知一種將增壓器裝載在發動機的進氣通路上的渦輪增壓器，該增壓器利用廢氣使渦輪旋轉進行工作。
[0003]在如上所述的渦輪增壓器中，當旋轉負載處於高旋轉高負載時，有可能因增壓壓力增加到所需壓力以上而導致發動機損壞，因此，通常具備與渦輪並列的排氣旁通通路。並且，利用設置於該排氣旁通通路上的廢氣閥門，使在排氣通路內流動的一部分廢氣分流到旁通通路，從而調節流入渦輪的廢氣流入量，將發動機的進氣路徑的壓力(增壓壓力)控制在適當的等級。
[0004]此外，廢氣閥門通常通過致動器(例如正壓型致動器)的驅動來進行動作(開閉動作)。具體而言，具有如下結構:在發動機的進氣通路(特別是壓力上升的節流閥上遊部)的壓力變得大於大氣壓的情況下，致動器進行驅動，由此使廢氣閥門進行動作。
[0005]此外，通常在直到致動器能進行驅動為止的期間內，廢氣閥門處於全封閉狀態。下文中，將廢氣閥門稱為WGV，將使WGV進行動作的廢氣閥門致動器稱為WGA。
[0006]此處，以往，若發動機的進氣通路的壓力不高於閥值，則無法使WGV進行動作。即，在該壓力為閥值以下的情況下，無法使WGV進行動作，因此無法變更WGV的開度量(WGV開度)。
[0007]因此，近年來提出了如下系統:使WGV電動化，不依賴於發動機的進氣通路的壓力，而是根據需要來驅動WGV，能利用渦輪增壓器來限制增壓。然而，在如上所述的系統中，由於WGV的開閉動作經過長期的反覆實施而隨著時間發生的變化、以及WGV開度傳感器的溫度特性或構成WGV的結構物的熱膨脹等影響，導致WGV開度傳感器的檢測值與真正的WGV開度(實際的WGV開度)之間產生誤差。
[0008]其結果是，WGV的基準位置(WGV開度傳感器的檢測值為0%時的WGV位置)相對於WGV的全封閉位置(真正的WGV開度為0%時的WGV位置)所有偏離。因此，即使以相同的控制量使WGA進行動作，WGV開度也可能會產生偏離，因而無法將WGV控制成所希望的開閉狀態。此外，由於節流上遊壓力未達到控制目標值，或WGV從全封閉狀態進一步向封閉側動作，導致WGA的驅動電流有可能會成為過電流。因此，在現有技術中，考慮基準位置相對於WGV的全封閉位置的偏離所產生的影響，來校正WGA的控制量。
[0009]具體而言，在執行增壓壓力反饋控制的過程中，根據目標增壓壓力與實際的增壓壓力的偏差，計算WGV開度校正量，並基於所計算出的WGV開度校正量來學習WGV的基準位置。(例如,參照專利文獻I)。
[0010]此外，分別利用模型來計算與WGV的操作量相對應的WGV開度的推測值、基於該WGV開度的推測值和進氣流量的測量值而計算得到的渦輪轉速的推測值、以及基於該渦輪轉速和節流上遊壓力的測量值而計算得到的壓縮機流量的推測值。然後，將壓縮機流量的推測值與進氣流量的測量值進行比較，並基於該比較結果，來調整WGV開度的推測值與WGV的操作量之間的關係(例如，參照專利文獻2、3 )。
現有技術文獻專利文獻
[0011]專利文獻1:日本專利第4434057號公報
專利文獻2:日本專利特開2012 - 225181號公報專利文獻3:日本專利特開2012 - 241625號公報
【發明內容】
發明所要解決的技術問題
[0012]然而，現有技術中存在以下問題。
專利文獻I所記載的現有技術中，未考慮相對於相同的節流上遊壓力的變化量的、WGV開度的變化量不同的情況。因此，有可能無法基於WGV開度處於中間區域時所獲得的WGV開度校正量，來準確地校正WGV的全封閉位置相對於基準位置的偏離。其結果是，具有以下問題:即，有可能無法將WGV控制成所希望的開閉狀態。
[0013]此外，在專利文獻2、3所記載的現有技術中，由於求出較多的參數推測值，因此使用多個複雜的模型。因此，為了應對處理負載或者所需的存儲器容量的增加，需要昂貴的CPU，其結果是會導致成本提高的問題。
[0014]本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在於獲得一種內燃機的廢氣閥門控制裝置以及內燃機的廢氣閥門控制方法，即使在WGV的全封閉位置相對於基準位置產生了偏差的情況下，也能以低成本將WGV控制成所希望的開閉狀態。
解決技術問題所採用的技術方案
[0015]本發明中的內燃機的廢氣閥門控制裝置包括控制部，為了進行控制，以使得相當於設置在內燃機的進氣通路上的節流閥的上遊部的壓力的、由節流上遊壓力檢測部檢測到的實際節流上遊壓力成為目標節流上遊壓力，該控制部執行廢氣閥門的開度控制，以使得由廢氣閥門開度傳感器所檢測到的檢測開度成為目標開度，該內燃機的廢氣閥門控制裝置還包括:節流上遊壓力判定部，在目標節流上遊壓力與實際節流上遊壓力之間的差分在允許範圍內的情況下，該節流上遊壓力判定部判定為控制部所進行的開度控制處於恰當的控制狀態，在差分不在允許範圍內的情況下，該節流上遊壓力判定部判定為控制部所進行的開度控制處於不恰當的控制狀態，並且該節流上遊壓力判定部判定是處於實際節流上遊壓力大於目標節流上遊壓力的狀態、還是處於實際節流上遊壓力小於目標節流上遊壓力的狀態；以及目標開度計算部，在目標開度在預先規定的閥值開度以下、且節流上遊壓力判定部判定為處於不恰當的控制狀態的情況下，該目標開度計算部以規定的開度、在實際節流上遊壓力向目標節流上遊壓力接近的方向上對目標開度進行校正，通過使用了校正後的目標開度的控制部所進行的開度控制，反覆地校正目標開度，直至節流上遊壓力判定部判定為處於恰當的控制狀態為止，由此生成用於獲得恰當的控制狀態的校正目標開度。
[0016]本發明中的內燃機的廢氣閥門控制方法是利用內燃機的廢氣閥門控制裝置執行的內燃機的廢氣閥門控制方法，該內燃機的廢氣閥門控制裝置包括控制部，為了進行控制，以使得相當於設置在內燃機的進氣通路上的節流閥的上遊部的壓力的、由節流上遊壓力檢測部檢測到的實際節流上遊壓力成為目標節流上遊壓力，該控制部執行廢氣閥門的開度控制，以使得由廢氣閥門開度傳感器所檢測到的檢測開度成為目標開度，該內燃機的廢氣閥門控制方法還包括:節流上遊壓力判定步驟，在該節流上遊壓力判定步驟中，在目標節流上遊壓力與實際節流上遊壓力之間的差分在允許範圍內的情況下，判定為控制部所進行的開度控制處於恰當的控制狀態，在差分不在允許範圍內的情況下，判定為控制部所進行的開度控制處於不恰當的控制狀態，並且判定是處於實際節流上遊壓力大於目標節流上遊壓力的狀態、還是處於實際節流上遊壓力小於目標節流上遊壓力的狀態；以及目標開度計算步驟，在該目標開度計算步驟中，在目標開度在預先規定的閥值開度以下、且由節流上遊壓力判定步驟判定為處於不恰當的控制狀態的情況下，以規定的開度、在實際節流上遊壓力向目標節流上遊壓力接近的方向上對目標開度進行校正，通過使用了校正後的目標開度的控制部所進行的開度控制，反覆地校正目標開度，直至由節流上遊壓力判定步驟判定為處於恰當的控制狀態為止，由此生成用於獲得恰當的控制狀態的校正目標開度。
發明效果
[0017]根據本發明，在WGV目標開度(控制目標值)在預先規定的閥值開度以下的情況下，基於WGV目標開度來使WGV進行開閉動作，同時將WGV目標開度加上或減去預先規定的開度，從而來確定與基準位置相對於WGV的全封閉位置的偏離相對應的最合適的WGV目標開度。由此，能夠獲得一種內燃機的廢氣閥門控制裝置以及內燃機的廢氣閥門控制方法，即使在基準位置相對於WGV的全封閉位置產生了偏離的情況下，也能以低成本將WGV控制成所希望的開閉狀態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是應用了本發明的實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置的內燃機系統的整體結構圖。
圖2是本發明的實施方式I中的廢氣閥門致動器的結構圖。
圖3是本發明的實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置的結構框圖。
圖4是表示在本發明的實施方式I中、用於計算目標節流上遊壓力的目標節流上遊壓力映射的一個示例的說明圖。
圖5是表示在本發明的實施方式I中、用於計算WGV目標開度的WGV目標開度映射的一個示例的說明圖。
圖6是表示本發明的實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置所進行的WGV控制處理的流程圖。
圖7是表示在本發明的實施方式I中、目標節流上遊壓力(控制目標值)以及死區的動作的一個示例的說明圖。
圖8是表示應用了現有技術時、節流上遊壓力相對於WGV開度的變化的一個例示的說明圖。
【具體實施方式】
[0019]下面，使用附圖，根據理想的實施方式對本發明所涉及的內燃機的廢氣閥門控制裝置及內燃機的廢氣閥門控制方法進行說明。另外，在附圖的說明中，對相同要素標註相同標號，並省略重複的說明。
[0020]實施方式1.首先，為了明確本發明申請的技術特徵，參照圖8對上述現有技術中的問題進行詳細說明。圖8是表示應用了現有技術時、節流上遊壓力相對於WGV開度的變化的一個例示的說明圖。
[0021]另外，WGV開度是指表示WGV的開閉裝置的指標，取0%?100%的值，例如在WGV開度為O %的情況下，WGV處於全封閉狀態，在WGV開度為100%的情況下，WGV處於全開放狀態。即，隨著WGV開度增大，WGV向開放側動作。
[0022]圖8中示出了節流上遊壓力(縱軸)相對於WGV開度(橫軸)的變化。此外，如圖8所示，能確認表示節流上遊壓力相對於WGV開度的曲線的斜率隨著WGV開度的不同而不同。
[0023]具體而言，例如，假設為在WGV開度處於全封閉附近(0%附近)時所對應的節流上遊壓力的變化量a、與WGV開度處於中間區域時所對應的節流上遊壓力的變化量b是相等的情況(a=b)。
[0024]在如上所述的情況下，若將相對於節流上遊壓力的變化量a的WGV開度的變化量C、與相對於節流上遊壓力的變化量b的WGV開度的變化量d進行比較，則變化量d較大(c< d)。即，相對於相同的節流上遊壓力的壓力變化量的WGV開度的開度變化量在WGV開度處於中間區域時較大。
[0025]因此，在現有技術中，基準位置相對於WGV開度處於中間區域時所獲得的WGV的全封閉位置的偏離量、與基準位置相對於WGV開度處於全封閉附近時所獲得的WGV的全封閉位置的偏離量是不同的。因此，有可能無法基於WGV開度處於中間區域時所獲得的WGV開度校正量，來準確地校正基準位置相對於WGV的全封閉位置的偏離。
[0026]此處，本發明人員為了解決現有技術中如上所述的問題，歷經潛心的研究，發現通過按以下順序來重複步驟(I)?(3)，能確定與基準位置相對於WGV的全封閉位置的偏離相對應的、且最合適的WGV目標開度，從而控制成所希望的開閉狀態。
[0027]步驟(I)
在WGV目標開度(控制目標值)在預先規定的閥值開度以下的情況下，基於WGV目標開度來使WGV進行開閉動作。另外，將開度變化量相對於上述壓力變化量較小的全封閉附近的WGV開度規定為閥值開度即可。
步驟(2)
在WGV的開閉動作時，基於對WCA的驅動電流進行檢測的電流檢測部、或者對節流上遊壓力進行檢測的節流上遊壓力檢測部的檢測結果，對WGV目標開度加上或減去規定的開度。
步驟(3)
將經過加法或減法運算後WGV目標開度作為新的WGV目標開度，返回至步驟(I)。
[0028]接著，參照圖1對本實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置進行說明。圖1是應用了本發明的實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置的內燃機系統100的整體結構圖。另外，本實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置包括在ECU200內。
[0029]圖1中，向內燃機系統100內的空氣淨化器I提供外界氣體(空氣)。提供給空氣淨化器I的外界氣體通過增壓機2的旋轉而被增壓。此外，增壓機2經由渦輪軸3與排氣渦輪4相連接。排氣渦輪4利用廢氣的能量來進行旋轉。
[0030]由增壓機2進行了增壓後的外界氣體流過進氣通路。具體而言，按中間冷卻器5、對進氣量進行調節的節流閥6、以及氣室7的順序流過，與由來自噴射器8的燃料噴射所提供的燃料進行混合，形成為混合氣體。此外，該混合氣體經由進氣閥9被提供給燃燒室10。
[0031]在連接增壓機2的上遊側以及下遊側的旁通通路上設置有對流過該旁通通路的外界氣體的流量進行控制的空氣旁通閥11。此外，在連接中間冷卻器5以及氣室7的通路上設置有對節流閥6的上遊部的壓力(增壓機2的下遊側的壓力)進行檢測的節流閥上遊壓力傳感器12。並且，氣室7中設置有對箱體內的壓力進行檢測的進氣管內壓傳感器13。
[0032]通過利用火花塞14進行點火，使提供給燃燒室10的混合氣體燃燒，從而產生燃燒氣體。此外，燃燒室10中設置有與曲柄軸16相連接的活塞15。利用所產生的燃燒氣體來使活塞15上下運動，從而曲柄軸16發生旋轉。
[0033]曲柄軸16上安裝有曲柄盤(未圖示)，該曲柄盤(未圖示)中設置有突起。此外，曲柄角傳感器17通過檢測該突起，來檢測曲柄軸16的轉速以及曲柄角度位置。
[0034]燃燒室10內的燃燒氣體經由排氣閥18而排出。該燃燒氣體在作為廢氣被排出時，使排氣渦輪4旋轉。此外，在連接排氣渦輪4的上遊側以及下遊側的旁通通路上設置有對提供給排氣渦輪4的廢氣流量進行控制的廢氣閥門(WGV) 19。
[0035]WGV19與廢氣閥門致動器(WGA) 20相連接，通過由該WGA20進行驅動，WGV19進行動作，與此同時調整旁通通路的開口面積(即，流過旁通通路的廢氣流量)。由此，通過由WGV19進行動作，來調整對排氣渦輪4的驅動力，從而能任意地變更節流閥6的上遊部的壓力(上遊壓力)。
[0036]此外，在內燃機系統100內還設置有檢測進氣溫度的進氣溫度傳感器21、檢測節流閥6的開度的節流位置傳感器22、檢測內燃機的冷卻水溫的水溫傳感器23、以及檢測駕駛員的油門踩踏量(油門開度)的加速位置傳感器24。
[0037]E⑶200通過包括各種I/F電路以及微型計算機而構成，該微型計算機具有A/D轉換器，並且還具有ROM區域以及RAM區域等來作為存儲部。此外，A/D轉換器將模擬信號轉換為數位訊號，ROM區域中存儲了控制程序以及控制常數，RAM區域中存儲了執行控制程序時的變量。
[0038]E⑶200基於上述各種傳感器的檢測結果，來進行內燃機系統100的統一控制。具體而言，ECU200對發動機轉速(轉速)，點火時期、燃料噴射量等這樣的各種參數進行計算。並且，E⑶200對節流閥6、空氣旁通閥11、WGV19這樣的各種閥以及WGA20等的驅動進行控制。
[0039]接下來，參照圖2說明WGA20的結構例。圖2是本發明的實施方式I中的WGA20的結構圖。另外，圖2中的WGA20是電動式致動器。
[0040]圖2中，WGA20包括電動機91、電動機齒輪92、螺釘機構93、以及杆94。此外，設置有用於檢測杆94的位置的位置傳感器(WGV開度傳感器)95。
[0041 ] 電動機91與電動機齒輪92相連接，該電動機齒輪92與螺釘機構93相接，螺釘機構93與杆94相連接。根據電動機齒輪92的旋轉，螺釘機構93進行運動，從而使杆94在上下方向(紙面的上下方向)上進行運動。此外，杆94的前端與WGV19相連接，通過杆94在上下方向上進行運動，使WGV19進行開閉動作。
[0042]如上所述，E⑶200對WGA20的驅動進行控制。具體而言，基於來自E⑶200的控制指令，向電動機91提供正或者負的驅動電流，與此同時電動機齒輪92旋轉，從而使螺釘機構93進行運動。在該情況下，通過杆94在上下方向上進行運動，使WGV19進行開閉動作。此外，ECU200檢測出提供給電動機91的驅動電流(WGA20的驅動電流)。
[0043]由此，由於杆94的上下方向的動作和WGV19的開閉動作相對應，因此，能基於WGV開度傳感器95所檢測到的杆94的位置，來檢測出WGV19的WGV開度。此外，E⑶200取得WGV開度傳感器95的檢測結果。
[0044]接著，參照圖3對內燃機的廢氣閥門控制裝置所進行的WGV開度的調整控制(WGV19的開閉動作控制)進行說明。圖3是本發明的實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置的結構框圖。另外，圖3中還一併示出了節流閥上遊壓力傳感器12、曲柄角傳感器
17、WGV19、WGA20、加速位置傳感器24、以及WGV開度傳感器95。
[0045]E⑶200內所包括的內燃機的廢氣閥門控制裝置具有WGV目標開度計算部25、轉速計算部26、目標節流上遊壓力計算部27、WGV動作指示部28、節流上遊壓力判定部29、驅動電路30、WGA電流判定部31、以及WGA電流檢測部32。
[0046]首先，轉速計算部26基於曲柄角傳感器17的檢測結果,計算曲柄軸16的轉速(發動機轉速)。此外，目標節流上遊壓力計算部27基於由轉速計算部26計算得到的發動機轉速、和由加速位置傳感器24檢測得到的油門開度，計算目標節流上遊壓力(控制目標值)。
[0047]此處，參照圖4，具體說明目標節流上遊壓力計算部27對目標節流上遊壓力進行計算的方法的一個示例。圖4是表示在本發明的實施方式I中、用於計算目標節流上遊壓力的目標節流上遊壓力映射的一個示例的說明圖。另外，在圖4所示的映射中，將目標節流上遊壓力的單位設為[kPa]。
[0048]如圖4所示，使目標節流上遊壓力映射與發動機轉速[r/min]、油門開度[% ]、目標節流上遊壓力[kPa]建立關聯。目標節流上遊壓力計算部27根據該映射，計算出與由轉速計算部26計算得到的發動機轉速、以及由加速位置傳感器24檢測到的油門開度相對應的目標節流上遊壓力(進行選擇)。
[0049]具體而言，例如假設發動機轉速為2000[r/min]，並且油門開度為50[% ]的情況。在該情況下，目標節流上遊壓力計算部27根據該映射所計算出的目標節流上遊壓力為140[kPa]。另外，目標節流上遊壓力計算部27也可以不利用目標節流上遊壓力映射，而例如根據預先規定的物理模型來計算目標節流上遊壓力。
[0050]WGV目標開度計算部25基於由轉速計算部26計算得到的發動機轉速。、和由目標節流上遊壓力計算部27計算出的目標節流上遊壓力，計算WGV目標開度(控制目標值)。
[0051]此處，參照圖5說明WGV目標開度計算部25對WGV目標開度進行計算的方法的一個示例。圖5是表示在本發明的實施方式I中、用於計算WGV目標開度的WGV目標開度映射的一個示例的說明圖。
[0052]如圖5所示，使WGV目標開度映射與發動機轉速[r/min]、目標節流上遊壓力[kPa]、WGV目標開度[% ]建立關聯。此外，WGV目標開度計算部25根據該映射，計算出與由轉速計算部26計算得到的發動機轉速、以及由目標節流上遊壓力計算部27計算出的目標節流上遊壓力相對應的WGV目標開度(進行選擇)。
[0053]具體而言，例如假設發動機轉速為2000[r/min]，並且目標節流上遊壓力為140[kPa]的情況。在上述情況下，WGV目標開度計算部25根據該映射所計算出的WGV目標開度為10[% ]。另外，WGV目標開度計算部25也可以不利用WGV目標開度映射，而例如根據預先規定的物理模型，計算WGV目標開度。此外，WGV目標開度映射中所包含的WGV目標開度根據後面闡述的WGV開度學習值計算部33存儲於存儲部中的學習值來進行校正。
[0054]WGV動作指示部28通過對驅動電路30提供驅動電流，從而驅動WGA20，以使得由WGV目標開度計算部25計算出的WGV目標開度、和由WGV開度傳感器95檢測到的WGV開度(WGV檢測開度)相一致。通過如上所述的反饋控制，WGV檢測開度被控制為WGV目標開度。上述內容為內燃機的廢氣閥門控制裝置在通常狀態下的WGV開度的控制動作。
[0055]此處，假設為WGV19的基準位置相對於全封閉位置而向開放側偏離的情況，在該情況下，需要以與基準位置相對於WGV19的全封閉位置的偏離相對應的方式，對由WGV目標開度計算部25計算得到的WGV目標開度進行校正。因此，若基於校正前的WGV目標開度來對WGV19進行動作控制，則真正的WGV開度會與WGV目標開度(WGV檢測開度)發生偏離。因此，可能未基於目標節流上遊壓力對實際節流上遊壓力(由節流閥上遊壓力傳感器12檢測到的節流上遊壓力)進行適當的控制。
[0056]另一方面，假設為WGV19的基準位置相對於全封閉位置向封閉側偏離的情況。在上述情況下，也需要以與基準位置相對於WGV19的全封閉位置的偏離相對應的方式，對由WGV目標開度計算部25計算得到的WGV目標開度進行校正。因此，若基於校正前的WGV目標開度來對WGV19進行動作控制，則即使真正的WGV開度為0%，WGV19仍進一步向封閉側動作，從而可能使WGA20的驅動電流成為過電流。
[0057]因此，為解決如上所述的問題，本實施方式I中的廢氣閥門控制裝置還要進行如下所述的WGV開度的控制動作。
[0058]節流上遊壓力判定部29將由目標節流上遊壓力計算部27計算到的目標節流上遊壓力和實際節流上遊壓力進行比較，從而判定兩者中哪一方較大。
[0059]此處，假設由WGV目標開度計算部25計算出的WGV目標開度在閥值開度以下，並且實際節流上遊壓力相對於目標節流上遊壓力較小的情況。在上述情況下，通過使WGV19向封閉側動作，使真正的WGV開度減少，從而使實際節流上遊壓力增大，並向接近目標節流上遊壓力的方向變化。
[0060]具體而言，WGV目標開度計算部25從自身計算得到的WGV目標開度減去用於向開度的減少方向作微調整而預先規定的第I開度(例如0.5%)，從而獲得第IWGV校正目標開度。此外，WGV動作指示部28基於第IWGV校正目標開度，使WGA20進行驅動，從而使WGV19向封閉側動作。
[0061]此外，即使在WGV19的動作之後，在實際節流上遊壓力相對於目標節流上遊壓力較小的情況下，WGV目標開度計算部25從第IWGV校正目標開度中進一步減去第I開度，從而獲得第2WGV校正目標開度。此外，WGV動作指示部28基於第2WGV校正目標開度，使WGA進行驅動，從而使WGV19進一步向封閉側動作。
[0062]WGV目標開度計算部25反覆地執行如上所述的步驟，直到實際節流上遊壓力與目標節流上遊壓力相等為止。通過如上所述的反覆處理，實際節流上遊壓力不斷增大，直到最終與目標節流上遊壓力相等為止。其結果是，通過利用最合適的WGV校正目標開度來對WGV開度進行控制，從而基於目標節流上遊壓力，對實際節流上遊壓力進行適當的控制。
[0063]另一方面，假設由WGV目標開度計算部25計算出的WGV目標開度在閥值開度以下，並且實際節流上遊壓力相對於目標節流上遊壓力較大的情況。在上述情況下，通過使WGV19向開放側動作，使真正的WGV開度增加，從而使實際節流上遊壓力變小，並向接近目標節流上遊壓力的方向變化。
[0064]具體而言，WGV目標開度計算部25將自身計算得到的WGV目標開度加上用於向開度的減少方向作微調整而預先規定的第2開度(例如0.5% )，從而獲得第IWGV校正目標開度。此外，WGV動作指示部28基於第IWGV校正目標開度，使WGA20進行驅動，從而使WGV19向開放側動作。之後，如上所述，反覆地執行與目標節流上遊壓力比實際節流上遊壓力要大時相同的步驟。
[0065]WGV目標開度計算部25反覆地執行如上所述的步驟，直到實際節流上遊壓力與目標節流上遊壓力相等為止。通過如上所述的反覆處理，實際節流上遊壓力不斷減小，直到最終與目標節流上遊壓力相等為止。其結果是，通過利用最合適的WGV校正目標開度來對WGV開度進行控制，從而基於目標節流上遊壓力，對實際節流上遊壓力進行適當的控制。
[0066]如上所述，即使在WGV19的基準位置相對於全封閉位置而向開放側偏離的情況下，通過對WGV目標開度加上或減去開度來進行調整，從而能獲得對實際節流上遊壓力進行適當控制的最合適的WGV校正目標開度。即，抑制了基於最合適的WGV校正目標開度所控制的WGV開度和真正的WGV開度之間的偏離，因此能夠對實際節流上遊壓力進行適當的控制。
[0067]此外，使WGV進行開閉動作，直到WGA20被直接驅動以對實際節流上遊壓力進行適當的控制為止，因此無需推測真正的WGV開度。因此，無需進行用於推測真正的WGV開度而進行的複雜的運算處理，所以能將處理負載以及存儲器容量抑制為較小，因此，即使是便宜的CPU也能實現本發明申請。
[0068]此處，假設由WGV目標開度計算部25計算得到的WGV目標開度在預先規定的閥值開度以下，且WGA20的驅動電流成為過電流的情況。在如上所述的情況下，即使真正的WGV開度為0%，WGV19仍進一步向封閉側動作，因此，通過使WGV19向開放側動作來消除該過電流狀態。
[0069]具體而言，WGV目標開度計算部25將自身計算得到的WGV目標開度加上用於向開度的增加方向作微調整而預先規定的第3開度(例如0.5%)，從而獲得第IWGV校正目標開度。此外，WGV動作指示部28基於第IWGV校正目標開度，使WGA20進行驅動，從而使WGV19向開放側動作。於是,通過該動作,WGA20的驅動電流接近正常狀態。之後,如上所述,反覆地執行與目標節流上遊壓力比實際節流上遊壓力要大時相同的步驟。
[0070]WGV目標開度計算部25通過反覆地執行如上所述的步驟，最終獲得消除了過電流狀態的最合適的WGV校正目標開度。
[0071]如上所述，即使在WGV19的基準位置相對於全封閉位置而向開放側偏離、從而導致產生過電流狀態的情況下，通過對WGV目標開度加上或減去開度來進行調整，從而也能獲得消除了過電流狀態的最合適的WGV校正目標開度。即，抑制了基於最合適的WGV校正目標開度所控制的WGV開度和真正的WGV開度之間的偏離，因此能夠消除過電流狀態。因而，能保護WGA20不受過電流狀態的影響，因此，例如不會給WGA20內的電動機91帶來過大的負載，導致使其被燒毀。此外，由於抑制了基於最合適的WGV校正目標開度所控制的WGV開度和真正的WGV開度之間的偏離，因此，同樣地能夠對實際節流上遊壓力進行適當的控制。
[0072]此外，在WGV目標開度計算部25所進行的WGV目標開度的校正已完成的情況下，WGV開度學習值計算部33對WGV開度傳感器95進行校正學習，以使得當前時刻的WGV開度傳感器95的檢測值(WGV檢測開度)與當前時刻的WGV校正目標開度相一致。並且，WGV開度學習值計算部33將校正WGV開度傳感器95時的校正值作為學習值，存儲在存儲部中。另外，作為存儲部的一個示例，例如可舉出備用存儲器或者EEPROM等非易失性存儲器。
[0073]此外，在WGV目標開度計算部25通過將存儲在存儲部的學習值使用於下次以後的WGV19的開閉動作時，從而對WGV檢測開度和真正的WGV開度之間的偏離進行校正。由此，在下次進行WGV19的開閉動作時，能從最開始就以高精度且可靠地對實際節流上遊壓力進行控制。
[0074]接著，參照圖6的流程圖，對本實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置一系列的動作步驟進行說明。圖6是表示本發明的實施方式I中的內燃機的廢氣閥門控制裝置所進行的WGV控制處理的流程圖。
[0075]此處，具體而言，圖6的流程圖中進行如下處理:即基於實際節流上遊壓力和目標節流上遊壓力的偏差、以及WGA20的驅動電流，來對WGV開度進行調整控制，並且學習WGV19的基準位置。此外，該流程圖的一系列處理是利用ECU200按預先規定的處理周期而反覆執行的。
[0076]首先，在步驟SlOl中，WGV目標開度計算部25判定WGV開度的調整控制以及WGV19的基準位置學習的實施條件是否成立。具體而言，在步驟SlOl中，WGV目標開度計算部25在自身計算(校正)得到的WGV目標開度在閥值開度以下的情況下，判定為實施條件成立，在大於閥值開度的情況下，判定為實施條件不成立。
[0077]然後，在步驟SlOl中，在WGV目標開度計算部25在判定為實施條件不成立(即，否)的情況下，結束一系列的處理，前進至下一個處理周期。另一方面，在WGV目標開度計算部25在判定為實施條件成立(B卩，是)的情況下，前進至步驟S102。
[0078]接下來，在步驟S102中，WGA電流判定部31判定WGA電流檢測部32所檢測到的WGA20的驅動電流是否為過電流。另外，無論WGV19是否處於全封閉狀態，在要進一步向封閉側驅動的情況下，WGA20的驅動電流會增加，其結果是會成為過電流。
[0079]具體而言，在步驟S102中，WGA電流判定部31在WGA20的驅動電流在預先規定的閥值電流以上的情況下，判定為過電流狀態，在WGA20的驅動電流比預先規定的閥值電流要小的情況下，判定為不處於過電流狀態。另外，例如，根據電動機91的動作特性，將可能造成損壞的電流值規定為閥值電流即可。
[0080]然後，在步驟S102中，WGA電流判定部31在判定為WGA20的驅動電流在預先規定的閥值電流以上(即，否)的情況下，前進至步驟S103。在該情況下，WGV19無論是否處於全封閉狀態，均進一步向封閉側動作。
[0081]接下來，在步驟S103中，WGV目標開度計算部25將自身計算得到的WGV目標開度加上第3開度，並前進至步驟S105。在該情況下，通過使WGV19從封閉側向開放側改變方向並進行動作，從而減少WGA20的驅動電流，逐漸接近正常狀態。
[0082]接下來，在步驟S105中，WGV開度學習值計算部33在消除了過電流狀態的情況下，將校正WGV開度傳感器95時的校正值作為學習值，更新並存儲到存儲部中。此外，在步驟S105中，WGV目標開度計算部25基於新更新到存儲部中的學習值，對WGV檢測開度和真正的WGV開度之間的偏離進行校正。之後，結束一系列的處理，前進至下一個處理周期。
[0083]另一方面，在步驟S102中，WGA電流判定部31在判定為WGA20的驅動電流小於預先規定的閥值電流(即，是)的情況下，前進至步驟S104。
[0084]接下來，在步驟S104中，節流上遊壓力判定部29判定WGV動作指示部28所指示的開度控制是否是恰當的控制狀態。
[0085]此處，參照圖7對由節流上遊壓力判定部29進行的該判定進行具體說明。圖7是表示在本發明的實施方式I中、目標節流閥上遊壓力(控制目標值)以及死區的動作的一個示例的說明圖。另外，圖7所示的各參數的特性是WGV19處於全封閉狀態時的一個示例。如圖7所示，示出了伴隨著排氣流量的上升、節流上遊壓力也隨之上升的傾向，排氣流量越大，則上升斜率也越大。
[0086]於是，在步驟S104中，在目標節流上遊壓力與實際節流上遊壓力的差分在允許範圍內的情況下，節流上遊壓力判定部29判定為WGV動作指示部28所指示的開度控制處於恰當的控制狀態(即，是)。在該情況下，實際節流上遊壓力被控制在死區的範圍內，因此，可以說實際節流上遊壓力與目標節流上遊壓力相等。
[0087]接著，在步驟S105中，WGV開度學習值計算部33將校正WGV開度傳感器95時的校正值作為學習值，更新並存儲在存儲部中。此外，在步驟S105中，WGV目標開度計算部25基於新更新到存儲部中的學習值，來校正WGV檢測開度和真正的WGV開度之間的偏離。之後，結束一系列的處理，前進至下一個處理周期。
[0088]另一方面，在步驟S104中，在目標節流上遊壓力與實際節流上遊壓力的差分不在允許範圍內的情況下，節流上遊壓力判定部29判定為WGV動作指示部28所指示的開度控制處於不恰當的控制狀態(即，否)。在該情況下，實際節流上遊壓力未被控制在死區的範圍內，因此，不能說實際節流上遊壓力與目標節流上遊壓力相等。
[0089]接下來，在步驟S106中，節流上遊壓力判定部29判定實際節流上遊壓力是否小於目標節流上遊壓力。並且，在步驟S106中，在節流上遊壓力判定部29判定為實際節流上遊壓力小於目標節流上遊壓力(即，是)的情況下，前進至步驟S107。在該情況下，實際節流上遊壓力未達到目標節流上遊壓力。
[0090]接下來，在步驟S107中，WGV目標開度計算部25將自身計算得到的WGV目標開度減去第I開度，並結束一系列的處理，前進至下一個處理周期。在該情況下，由於WGV19向封閉側動作，因此實際節流上遊壓力會增大，逐漸接近目標節流上遊壓力。
[0091]另一方面，在步驟S106中，在WGV目標開度計算部25判定為實際節流上遊壓力大於目標節流上遊壓力(即，否)的情況下，前進至步驟S108。在該情況下，實際節流上遊壓力超過了目標節流上遊壓力。
[0092]接下來，在步驟S108中，WGV目標開度計算部25將自身計算得到的WGV目標開度加上第2開度，並結束一系列的處理，前進至下一個處理周期。在該情況下，由於WGV19向開放側動作，因此實際節流上遊壓力會減小，逐漸接近目標節流上遊壓力。
[0093]以上，根據本實施方式1，當不應對於基準位置相對於WGV的全封閉位置的偏離的WGV目標開度在預先規定的閥值開度以下時，基於加上或減去預先規定的開度(規定的開度)後的WGV目標開度，來進行WGV的開閉動作，並且對節流上遊壓力或者WGA的驅動電流的變化進行監視，從而來確定與基準位置相對於WGV的全封閉位置的偏離相對應的最合適的WGV目標開度。由此，即使在基準位置相對於WGV的全封閉位置產生了偏離的情況下，也能以低成本將WGV控制成所希望的開閉狀態，因此，能在適當地控制節流上遊壓力的同時，保護WGA不受過電流狀態的影響。
標號說明
[0094] I空氣淨化器 2增壓機 3渦輪軸 4排氣渦輪 5中間冷卻器 6節流閥 7氣室 8噴射器 9進氣閥 10燃燒室 11空氣旁通閥
12節流閥上遊壓力傳感器(節流閥上遊壓力檢測部)
13進氣管內壓傳感器
14火花塞
15活塞
16曲柄軸
17曲柄角傳感器
18排氣閥
19廢氣閥門(WGV)
20廢氣閥門致動器(WGA)
21進氣溫度傳感器 22節流位置傳感器 23水溫傳感器 24加速位置傳感器
25 WGV目標開度計算部(目標開度計算部)
26轉速計算部
27目標節流上遊壓力計算部
28 WGV動作指示部(控制部)
29節流上遊壓力判定部 30驅動電路
31WGA電流判定部
32WGA電流檢測部
33WGV開度學習值計算部91電動機92電動機齒輪93螺釘機構94桿
95 WGV開度傳感器(位置傳感器)100內燃機系統200 ECU
【權利要求】
1.一種內燃機的廢氣閥門控制裝置，包括控制部，為了進行控制，以使得相當於設置在內燃機的進氣通路上的節流閥的上遊部的壓力的、由節流上遊壓力檢測部檢測到的實際節流上遊壓力成為目標節流上遊壓力，該控制部執行廢氣閥門的開度控制，以使得由廢氣閥門開度傳感器所檢測到的檢測開度成為目標開度，其特徵在於，還包括: 節流上遊壓力判定部，在所述目標節流上遊壓力與所述實際節流上遊壓力之間的差分在允許範圍內的情況下，該節流上遊壓力判定部判定為所述控制部所進行的所述開度控制處於恰當的控制狀態，在所述差分不在所述允許範圍內的情況下，該節流上遊壓力判定部判定為所述控制部所進行的所述開度控制處於不恰當的控制狀態，並且該節流上遊壓力判定部判定是處於所述實際節流上遊壓力大於所述目標節流上遊壓力的狀態、還是處於所述實際節流上遊壓力小於所述目標節流上遊壓力的狀態；以及 目標開度計算部，在所述目標開度在預先規定的閥值開度以下、且所述節流上遊壓力判定部判定為處於所述不恰當的控制狀態的情況下，該目標開度計算部以規定的開度、在所述實際節流上遊壓力向所述目標節流上遊壓力接近的方向上對所述目標開度進行校正，通過使用了所述校正後的目標開度的所述控制部所進行的所述開度控制，反覆地校正所述目標開度，直至所述節流上遊壓力判定部判定為處於所述恰當的控制狀態為止，由此生成用於獲得所述恰當的控制狀態的校正目標開度。
2.如權利要求1所述的內燃機的廢氣閥門控制裝置，其特徵在於， 所述目標開度在所述閥值開度以下，並且所述節流上遊壓力判定部判定為處於所述不恰當的控制狀態、且處於所述實際節流上遊壓力小於所述目標節流上遊壓力的狀態，在此情況下，所述目標開度計算部通過將所述目標開度減去規定的開度，以使得所述實際節流上遊壓力接近所述目標節流上遊壓力，從而對所述目標開度進行校正。
3.如權利要求1所述的內燃機的廢氣閥門控制裝置，其特徵在於， 所述目標開度在所述閥值開度以下，並且所述節流上遊壓力判定部判定為處於所述不恰當的控制狀態、且處於所述實際節流上遊壓力大於所述目標節流上遊壓力的狀態，在此情況下，所述目標開度計算部通過將所述目標開度加上規定的開度，以使得所述實際節流上遊壓力接近所述目標節流上遊壓力，從而對所述目標開度進行校正。
4.如權利要求1所述的內燃機的廢氣閥門控制裝置，其特徵在於， 還包括電流判定部，該電流判定部判定是否處於用於使所述廢氣閥門進行動作的致動器的驅動電流小於預先規定的閥值電流的狀態， 在所述目標開度在所述閥值開度以下、且所述電流判定部判定為處於所述過電流狀態的情況下，所述目標開度計算部以規定的開度、在所述致動器的驅動電流向所述正常狀態接近的方向上對所述目標開度進行校正，通過使用了所述校正後的目標開度的所述控制部所進行的所述開度控制，反覆地校正所述目標開度，直至所述電流判定部判定為處於所述正常狀態為止，由此生成用於獲得所述恰當的控制狀態的校正目標開度。
5.如權利要求2所述的內燃機的廢氣閥門控制裝置，其特徵在於， 還包括電流判定部，該電流判定部判定是否處於用於使所述廢氣閥門進行動作的致動器的驅動電流小於預先規定的閥值電流的狀態， 在所述目標開度在所述閥值開度以下、且所述電流判定部判定為處於所述過電流狀態的情況下，所述目標開度計算部以規定的開度、在所述致動器的驅動電流向所述正常狀態接近的方向上對所述目標開度進行校正，通過使用了所述校正後的目標開度的所述控制部所進行的所述開度控制，反覆地校正所述目標開度，直至所述電流判定部判定為處於所述正常狀態為止，由此生成用於獲得所述恰當的控制狀態的校正目標開度。
6.如權利要求3所述的內燃機的廢氣閥門控制裝置，其特徵在於， 還包括電流判定部，該電流判定部判定是否處於用於使所述廢氣閥門進行動作的致動器的驅動電流小於預先規定的閥值電流的狀態， 在所述目標開度在所述閥值開度以下、且所述電流判定部判定為處於所述過電流狀態的情況下，所述目標開度計算部以規定的開度、在所述致動器的驅動電流向所述正常狀態接近的方向上對所述目標開度進行校正，通過使用了所述校正後的目標開度的所述控制部所進行的所述開度控制，反覆地校正所述目標開度，直至所述電流判定部判定為處於所述正常狀態為止，由此生成用於獲得所述恰當的控制狀態的校正目標開度。
7.如權利要求1至6中任一項所述的內燃機的廢氣閥門控制裝置，其特徵在於， 還包括開度學習值計算部，該開度學習值計算部在所述目標開度計算部進行的所述目標開度的校正已完成的情況下，將用於使當前時刻的所述廢氣閥門開度傳感器的檢測值和當前時刻的所述目標開度相一致的校正值作為學習值，並存儲在存儲部中， 所述目標開度計算部使用存儲於所述存儲部中的所述學習值，對所述廢氣閥門開度傳感器所檢測到的所述檢測開度進行校正。
8.一種內燃機的廢氣閥門控制方法，該內燃機的廢氣閥門控制方法利用內燃機的廢氣閥門控制裝置來執行，該內燃機的廢氣閥門控制裝置包括控制部，為了進行控制，以使得相當於設置在內燃機的進氣通路上的節流閥的上遊部的壓力的、由節流上遊壓力檢測部檢測到的實際節流上遊壓力成為目標節流上遊壓力，該控制部執行廢氣閥門的開度控制，以使得由廢氣閥門開度傳感器所檢測到的檢測開度成為目標開度，其特徵在於，該內燃機的廢氣閥門控制方法包括: 節流上遊壓力判定步驟，在該節流上遊壓力判定步驟中，在所述目標節流上遊壓力與所述實際節流上遊壓力之間的差分在允許範圍內的情況下，判定為所述控制部所進行的所述開度控制處於恰當的控制狀態，在所述差分不在允許範圍內的情況下，判定為所述控制部所進行的所述開度控制處於不恰當的控制狀態，並且判定是處於所述實際節流上遊壓力大於所述目標節流上遊壓力的狀態、還是處於所述實際節流上遊壓力小於所述目標節流上遊壓力的狀態；以及 目標開度計算步驟，在該目標開度計算步驟中，在所述目標開度在預先規定的閥值開度以下、且由所述節流上遊壓力判定步驟判定為處於所述不恰當的控制狀態的情況下，以規定的開度、在所述實際節流上遊壓力向所述目標節流上遊壓力接近的方向上對所述目標開度進行校正，通過使用了所述校正後的目標開度的所述控制部所進行的所述開度控制，反覆地校正所述目標開度，直至由所述節流上遊壓力判定步驟判定為處於所述恰當的控制狀態為止，由此生成用於獲得所述恰當的控制狀態的校正目標開度。
【文檔編號】F02B37/18GK104131884SQ201310746292
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年5月1日
【發明者】丸尾敏明, 橫野道久, 大野隆彥 申請人:三菱電機株式會社