УСТРОЙСТВО EGR-УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ EGR-УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F02D21/08 F02D41/00 F02M26/47 F02M26/52 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления и к способу управления для EGR-устройства, которое осуществляет рециркуляцию части отработавшего воздуха во впускной канал в качестве газа рециркуляции отработавших газов (рециркуляции отработавших газов: далее в данном документе называемой "EGR").

Уровень техники

[0002] Известно EGR-устройство, которое предоставляет возможность предотвращения детонации и улучшения характеристики топливной экономичности посредством рециркуляции части отработавшего воздуха на его впускную сторону в качестве EGR-газа. EGR-устройство, в целом, выполнено включающим в себя: EGR-канал, ответвляющийся от выхлопного канала и соединяющийся с впускным каналом; и EGR-клапан, расположенный в EGR-канале, приспособленный, чтобы открываться и закрываться, чтобы управлять объемом EGR-газа. При выполнении EGR-управления, в котором EGR-газ примешивается, контроллер двигателя внутреннего сгорания открывает EGR-клапан, чтобы добиваться целевого EGR-отношения, заданного в соответствии с рабочим состоянием двигателя. Однако, возникает задержка от момента, когда EGR-клапан открывается, до момента, когда фактическое EGR-отношение достигает целевого EGR-отношения; следовательно, если момент зажигания переключается на момент согласно целевому EGR-отношению одновременно с открытием EGR-клапана, будет возникать детонация. Соответственно, контроллер вычисляет расчетное EGR-отношение на основе, например, позиции EGR-клапана и скорости вращения двигателя и управляет моментом зажигания в ответ на расчетное EGR-отношение, чтобы предотвращать детонацию.

[0003] Когда состояние без выполнения EGR-управления продолжается, часть EGR-канала от элемента соединения с впускным каналом до EGR-клапана заполняется свежим воздухом. Когда EGR-управление начинается в этом состоянии, вначале только свежий воздух будет выталкиваться наружу во впускной канал, даже если EGR-клапан открыт, и EGR-газ не будет примешиваться во впускной канал. Следовательно, до тех пор, пока трубопровод от EGR-клапана до элемента соединения не будет заполнен EGR-газом, будет формироваться расхождение между фактическим EGR-отношением (истинным EGR-отношением) и расчетным EGR-отношением; в момент зажигания, заданный на основании предположения наличия более высокого расчетного EGR-отношения, чем истинное EGR-отношение, будет возникать детонация.

[0004] В JP2007-278116A, для того, чтобы предотвращать вышеописанное расхождение между истинным EGR-отношением и расчетным EGR-отношением, дополнительно предусматривается клапан в элементе соединения EGR-канала и впускного канала, чтобы заполнять трубопровод между этим клапаном и EGR-клапаном EGR-газом. Это примешивает EGR-газ во впускной канал непосредственно после начала EGR-управления и, таким образом, предоставляет возможность предотвращения расхождения между расчетным EGR-отношением и фактическим EGR-отношением.

Сущность изобретения

[0005] Однако, в конфигурации вышеописанного документа, требуется дополнительный клапан в дополнение к EGR-клапану; это приводит к увеличению стоимости, и управление клапанами также усложняется. Более того, когда в элементе соединения впускного канала и EGR-канала используется резиновая соединительная муфта в качестве противодействия вибрации или т.п., представляется затруднительным предусматривать клапан из вышеописанного документа, и, как само собой разумеется, также трудно предусматривать EGR-клапан.

[0006] С учетом этого, задачей настоящего изобретения является предоставление устройства EGR-управления и способа EGR-управления, которые предоставляют возможность точного расчета истинного EGR-отношения.

Краткое описание чертежей

[0007] Фиг. 1 - это блок-схема системы двигателя внутреннего сгорания, которая применяет вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - это вид, показывающий один пример графика целевого EGR-отношения.

Фиг. 3 - это вид, показывающий EGR-канал в состоянии без примешанного EGR.

Фиг. 4 - это вид, показывающий EGR-канал в состоянии примешанного EGR.

Фиг. 5 - это вид, показывающий характеристику отклонения EGR-отношения.

Фиг. 6 - это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру обработки корректировки расчетного EGR-отношения первого варианта осуществления.

Фиг. 7 - это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру для определения того, остается или нет EGR-газ.

Фиг. 8 - это блок-схема, показывающая подробности обработки для вычисления расчетного значения EGR-отношения элемента соединения первого варианта осуществления.

Фиг. 9 - это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру обработки корректировки расчетного EGR-отношения второго варианта осуществления.

Фиг. 10 - это блок-схема, показывающая подробности обработки для вычисления расчетного значения EGR-отношения элемента соединения второго варианта осуществления.

Фиг. 11 - это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру обработки корректировки расчетного EGR-отношения третьего варианта осуществления.

Фиг. 12 - это блок-схема, показывающая подробности обработки для вычисления расчетного значения EGR-отношения элемента соединения третьего варианта осуществления.

Фиг. 13 - это временная диаграмма в случае выполнения процедуры на фиг. 11.

Описание вариантов осуществления

[0008] Описанное ниже является вариантом осуществления настоящего изобретения, со ссылкой на чертежи.

[0009] (Первый вариант осуществления)

Фиг. 1 - это блок-схема системы двигателя внутреннего сгорания, которая применяет вариант осуществления настоящего изобретения.

[0010] Впускной канал 2 двигателя 1 внутреннего сгорания выполнен с возможностью иметь, со стороны выше по потоку для потока всасываемого воздуха, расходомер 3 воздуха, компрессор 4A турбонагнетателя 4, смесительную камеру 5 и коллекторный бак 6 на внутренней стороне промежуточного охладителя.

[0011] Настоящая система включает в себя канал 13 рециркуляции, который связывает сторону выше по потоку и сторону ниже по потоку компрессора 4A, и клапан 14 рециркуляции, который открывается, при замедлении, чтобы возвращать всасываемый воздух со стороны ниже по потоку от компрессора 4A на сторону выше его по потоку.

[0012] Между тем, выхлопной канал 7 выполнен с возможностью иметь, со стороны выше по потоку для потока выхлопа, турбину 4B турбонагнетателя 4, каталитический нейтрализатор 8 коллектора и расположенный под днищем каталитический нейтрализатор 9. Настоящая система включает в себя перепускной канал 15, который связывает сторону выше по потоку и сторону ниже по потоку турбины 4B, и клапан 16, который открывает и закрывает проходное сечение перепускного канала 15.

[0013] Каталитический нейтрализатор 8 коллектора и расположенный под днищем каталитический нейтрализатор 9, оба являются каталитическим устройством для очистки отработавшего газа. Каталитический нейтрализатор 8 коллектора размещается в позиции близко к турбине 4B на стороне ниже ее по потоку, так что отработавший газ может протекать в нем при высокой температуре. Расположенный под днищем каталитический нейтрализатор 9 является большим по объему, чем каталитический нейтрализатор 8 коллектора, и размещается под днищем транспортного средства.

[0014] Кроме того, настоящая система включает в себя устройство рециркуляции отработавших газов (далее в данном документе также называемое "EGR-устройством"). EGR-устройство конфигурируется включающим в себя канал 10 рециркуляции отработавших газов (далее в данном документе также называемый "EGR-каналом"), который ответвляется от места между каталитическим нейтрализатором 8 коллектора и расположенным под днищем каталитическим нейтрализатором 9 выхлопного канала 7 и соединяется с впускным каналом 2 в позиции выше по потоку компрессора 4A и ниже по потоку расходомера 3 воздуха, и клапан 11 рециркуляции (далее в данном документе также называемый "EGR-клапаном"), который регулирует объем выхлопного газа (далее в данном документе также называемого "EGR-газом"), проходящего через EGR-канал 10. Кроме того, устройство может включать в себя EGR-охладитель 12 для охлаждения EGR-газа.

[0015] Как описано выше, EGR-устройство настоящего варианта осуществления является тем, что называется EGR-устройством низкого давления, которое осуществляет рециркуляцию части отработавшего газа со стороны ниже по потоку турбины 4B в сторону выше по потоку компрессора 4A и ниже по потоку расходомера 3 воздуха.

[0016] Система двигателя внутреннего сгорания, описанная выше, дополнительно включает в себя: датчик 18 угла поворота коленчатого вала для определения частоты вращения двигателя 1 внутреннего сгорания (далее в данном документе также называемой частотой вращения двигателя); датчик 19 позиции педали акселератора; и датчик 20 температуры отработавшего воздуха, и обнаруженные значения этих датчиков и расходомера 3 воздуха считываются в контроллер 100. Контроллер 100 выполняет, на основе обнаруженных считанных значений, управления, такие как управление впрыском топлива, управление позицией дроссельной заслонки и управление EGR-устройством (EGR-управление).

[0017] Контроллер 100 может также функционировать как элемент вычисления расчетного EGR-отношения и элемент расчета EGR-отношения для элемента соединения, в EGR-управлении. Ниже описывается EGR-управление.

[0018] В EGR-управлении, контроллер 100 сначала определяет целевое EGR-отношение посредством исследования графика или т.п. на основе рабочего состояния двигателя (например, скорости вращения двигателя и нагрузки) и управляет позицией EGR-клапана в соответствии с целевым EGR-отношением. График, используемый в определении целевого EGR-отношения, задается как имеющий большее целевое EGR-отношение по мере того как нагрузка увеличивается и по мере того как частота вращения двигателя увеличивается, в области, в которой выполняется EGR-управление (далее в данном документе также называемой "EGR-областью"), например, как показано на фиг. 2.

[0019] Позиция EGR-клапана в соответствии с целевым EGR-отношением находится посредством сопоставления соотношения между целевым EGR-отношением и позицией EGR-клапана заранее для каждого объема всасываемого воздуха и исследования графика. Сопоставление выполняется для каждого объема всасываемого воздуха, поскольку требуемая позиция, чтобы добиваться одинакового целевого EGR-отношения, отличается между областью, имеющей низкий перепад давления до и после EGR-клапана 11 в качестве области с низкой частотой вращения и низкой нагрузкой, и областью, имеющей высокий перепад давления до и после EGR-клапана 11 в качестве области с высокой частотой вращения и высокой нагрузкой. Т.е., в случае идентичных целевых EGR-отношений, в области, имеющей низкий перепад давления спереди и сзади, позиционирование EGR-клапана 11 должно быть больше, чем в области, имеющей высокий перепад давления спереди и сзади.

[0020] Далее описывается случай, в котором рабочая точка переключается с области, в которой EGR-управление не выполняется (далее в данном документе "область без EGR"), на EGR-область.

[0021] Фиг. 3 и фиг. 4 являются видами, которые упрощают EGR-канал 10. Фиг. 3 показывает случай, в котором рабочая точка находится в области без EGR (далее в данном документе также называемый "состоянием без примешанного EGR"), а фиг. 4 показывает случай, в котором рабочая точка находится в EGR-области (далее в данном документе также называемый "состоянием примешанного EGR"). Заштрихованные части на фиг. 3 и 4 указывают отработавший газ.

[0022] Непосредственно после переключения из состояния примешанного EGR в состояние без примешанного EGR, часть в EGR-канале 10 на стороне впускного канала 2 кроме EGR-клапана 11 (далее в данном документе также называемая "каналом 30 примешивания") заполняется EGR-газом. Однако вместе с прохождением времени с момента, когда EGR-клапан 11 закрывается, заполненный EGR-газ высасывается во впускной канал 2 за счет свежего воздуха, протекающего внутри впускного канала 2, и в конечном счете канал 30 примешивания будет заполнен свежим воздухом, как показано на фиг. 3.

[0023] Когда EGR-клапан 11 открывается из состояния на фиг. 3, только свежий воздух в канале 30 примешивания выталкивается во впускной канал 2 EGR-газом, как показано на фиг. 4, и EGR-газ не примешивается во впускной канал 2. Т.е., до тех пор пока канал 30 примешивания не заполнится EGR-газом, после того как EGR-клапан 11 открывается, EGR-газ не будет примешиваться во впускной канал 2. Следовательно, расчет EGR-отношения в элементе соединения впускного канала 2 с EGR-каналом 10 без учета объема Vd канала 30 примешивания будет вызывать расхождение между фактическим EGR-отношением и расчетным EGR-отношением.

[0024] Фиг. 5 - это временная диаграмма, показывающая характеристику отклонения EGR-отношения. Сплошная линия на чертеже показывает расчетное EGR-отношение, вычисленное на основе целевого EGR-отношения и объема EGR-газа, проходящего через EGR-клапан 11, без учета объема Vd канала 30 примешивания, а прерывистая линия показывает фактическое EGR-отношение.

[0025] Когда EGR-клапан 11 открывается в момент T1, расчетное EGR-отношение увеличивается в пропорции к прошедшему времени и достигает целевого EGR-отношения. Уклон в расчетном EGR-отношении до достижения целевого EGR-отношения, т.е., скорость примешивания EGR, увеличивается, когда позиционирование EGR-клапана 11 открывается в большую позицию. В целом, для того, чтобы достигать целевого EGR-отношения быстро, желательна большая скорость примешивания EGR.

[0026] С другой стороны, фактическое EGR-отношение вначале медленно увеличивается по сравнению с расчетным EGR-отношением, поскольку непосредственно после открытия свежий воздух внутри канала 30 примешивания только выталкивается во впускной канал 2, как описано выше. Следовательно, когда момент зажигания управляется на основе расчетного EGR-отношения, может возникать детонация, пока фактическое EGR-отношение ниже расчетного EGR-отношения.

[0027] Детонация, вызванная расхождением между расчетным EGR-отношением и фактическим EGR-отношением, может быть минимизирована за счет снижения в скорости примешивания EGR. Это обусловлено тем, что, поскольку скорость примешивания EGR уменьшается, расхождение между расчетным EGR-отношением и фактическим EGR-отношением в течение времени задержки до того момента, когда фактическое EGR-отношение начинает увеличиваться, становится небольшим. Однако, когда скорость примешивания EGR уменьшается, время, требуемое, чтобы достигать целевого EGR-отношения, продлевается; это вынуждает уменьшаться время, задействуемое при целевом EGR-отношении. Т.е., время, за которое эффект от примешивания EGR-газа достигается, сокращается.

[0028] С учетом этого, контроллер 100 выполняет EGR-управление, как описано ниже, чтобы предотвращать детонацию, вызванную расхождением между расчетным EGR-отношением и фактическим EGR-отношением, без уменьшения скорости примешивания EGR.

[0029] Фиг. 6 - это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру обработки корректировки расчетного EGR-отношения, выполняемую посредством контроллера 100.

[0030] На этапе S100 контроллер 100 определяет, остается или нет EGR-газ внутри канала 30 примешивания, и заканчивает процесс, если он остается, и выполняет процесс этапа S110, если он не остается.

[0031] Остается или нет EGR-газ в канале 30 примешивания, может быть определено различными способами; в этом варианте осуществления способ определения на основе прошедшего времени после закрытия EGR-клапана 11 описывается в качестве одного примера, со ссылкой на фиг. 7.

[0032] Фиг. 7 - это блок-схема последовательности операций, показывающая процедуру управления, выполняемую посредством контроллера 100, для определения того, остается или нет EGR-газ. Настоящая процедура управления выполняется повторяющимся образом в коротких интервалах, например, около нескольких миллисекунд.

[0033] На этапе S200 контроллер 100 определяет, выполняется или нет EGR-управление, и если EGR-управление выполняется, процесс заканчивается, а если EGR-управление не выполняется, процесс этапа S210 выполняется.

[0034] На этапе S210 контроллер 100 измеряет прошедшее время с момента, когда EGR-клапан 11 закрывается, с помощью встроенного таймера вентиляции.

[0035] На этапе S220 контроллер 100 определяет, меньше или нет прошедшее время с момента, когда EGR-клапан 11 закрывается, чем время вентиляции, заданное заранее. Время вентиляции - это время с момента, когда EGR-клапан 11 закрывается, до момента, когда канал 30 примешивания приходит в провентилированное состояние, в котором его внутреннее пространство полностью замещается свежим воздухом, и вычисляется посредством эксперимента и т.п. для каждого двигателя 1 внутреннего сгорания, к которому настоящая процедура управления применяется.

[0036] Контроллер 100 заканчивает процесс, если прошедшее время с момента, когда EGR-клапан 11 закрывается, находится в пределах времени вентиляции, и выполняет процесс этапа S230, если равно или больше времени вентиляции.

[0037] На этапе S230 контроллер 100 определяет, что внутреннее пространство канала 30 примешивания находится в провентилированном состоянии, т.е., замещается свежим воздухом.

[0038] Как описано выше, в настоящем варианте осуществления, внутреннее пространство определяется как находящееся в провентилированном состоянии, когда внутреннее пространство канала 30 примешивания полностью замещается свежим воздухом.

[0039] Возвратимся обратно к описанию для фиг. 6.

[0040] На этапе S110 контроллер 100 определяет, больше или нет результат умножения величины объемного расхода EGR-газа, проходящего через EGR-клапан 11(далее в данном документе также называемой "суммарным объемом проходящего через EGR-клапан газа"), чем объем Vd канала 30 примешивания, т.е., заполнено или нет внутреннее пространство канала 30 примешивания EGR-газом. Контроллер 100 заканчивает текущую процедуру, когда суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа больше объема Vd, и выполняет процесс этапа S120, если меньше.

[0041] Суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа может быть вычислен хорошо известным способом. Например, принимая во внимание, что EGR-клапан 11 является проходным отверстием, в котором сечение проточного канала для EGR-канала 10 сужается, объем проходящего через EGR-клапана газа вычисляется на основе позиции EGR-клапана 11, перепада давления между впускной стороной и выпускной стороной, между которыми помещен EGR-клапан 11, и температуры EGR-газа, проходящего через EGR-клапан 11, и суммируется.

[0042] Температура EGR-газа, проходящего через EGR-клапан 11, используемая здесь, является температурой, рассчитываемой из обнаруженного значения датчика 20 температуры отработавшего воздуха, предусмотренного в выхлопном канале 7, и величины уменьшения температуры, рассчитанной из характеристики охлаждения EGR-охладителя 12. Это также может быть определено посредством предоставления датчика для определения температуры, после того как EGR-газ проходит через EGR-охладитель 12.

[0043] Кроме того, суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа может также быть найден посредством умножения объема проходящего через EGR-клапан газа, вычисленного на основе целевого EGR-отношения, и объема свежего воздуха, определенного посредством расходомера 3 воздуха. Это обусловлено тем, что объем EGR-газа, необходимый для достижения целевого EGR-отношения, находится на основе объема свежего воздуха и целевого EGR-отношения, и позиция EGR-клапана 11 управляется так, что вышеупомянутый объем EGR-газа проходит через него.

[0044] На этапе S120 контроллер 100 корректирует расчетное EGR-отношение и вычисляет расчетное значение EGR-отношения в элементе соединения, как описано позже, и выполняет этап S110 снова. Т.е., контроллер 100 повторно выполняет корректировку расчетного EGR-отношения до тех пор, пока внутреннее пространство канала 30 примешивания полностью не заместится EGR-газом.

[0045] После того как настоящая процедура заканчивается, расчетное значение EGR-отношения в элементе соединения вычисляется на основе объема проходящего через EGR-клапан газа, как и с общим способом вычисления расчетного EGR-отношения.

[0046] Фиг. 8 - это блок-схема, показывающая подробности обработки для вычисления вышеупомянутого расчетного значения EGR-отношения в элементе соединения. Элемент B20 обработки значения корректировки расчетного EGR-отношения и элемент B30 обработки корректировки соответствуют этапу S120 на фиг. 7.

[0047] Элемент B10 обработки расчетного базового EGR-отношения элемента соединения вычисляет, на основе позиции EGR-клапана, расчетное EGR-отношение в элементе соединения впускного канала 2 с EGR-каналом 10 (далее в данном документе также называемое "расчетным базовым EGR-отношением элемента соединения"). Расчетное базовое EGR-отношение элемента соединения является EGR-отношением, вычисленным на основе объема свежего воздуха, протекающего через впускной канал 2, и объема проходящего через EGR-клапан газа, без учета объема Vd канала 30 примешивания, и соответствует EGR-отношению, показанному сплошной линией на фиг. 5.

[0048] Элемент B20 обработки величины корректировки расчетного EGR-отношения вычисляет величину корректировки расчетного EGR-отношения на основе объема Vd канала 30 примешивания и объема проходящего через EGR-клапан газа. Объем Vd канала 30 примешивания определяется из спецификации двигателя 1 внутреннего сгорания, к которому настоящий вариант осуществления применяется. Объем проходящего через EGR-клапан газа является значением, используемым для вычисления суммарного объема проходящего через EGR-клапан газа на этапе S110.

[0049] В элементе B20 обработки скорректированной величины расчетного EGR-отношения величина корректировки расчетного EGR-отношения для корректировки расчетного EGR-отношения в фактическое EGR-отношение определяется, как описано ниже, из суммарного объема проходящего через EGR-клапан газа, суммированного с объемом проходящего через EGR-клапан газа, и объема Vd канала 30 примешивания.

[0050] Здесь, описание предоставляется для способа вычисления величины корректировки расчетного EGR-отношения.

[0051] В момент открытия EGR-клапана 11, EGR-газ не присутствует внутри канала 30 примешивания, но находится в газообразном состоянии, в котором только свежий воздух присутствует в нем; объем свежего воздуха и объем EGR-газа в канале 30 примешивания определяется из объема Vd канала 30 примешивания и суммарного объема проходящего через EGR-клапан газа. Кроме того, расчетное EGR-отношение вычисляется как отношение, в котором проходящий через EGR-клапан газ примешивается во впускной канал 2, и, таким образом, различие между расчетным EGR-отношением и фактическим EGR-отношением определяется на основе газообразного состояния внутри канала 30 примешивания и объема проходящего через EGR-клапан газа. После того как разница между расчетным EGR-отношением и фактическим EGR-отношением найдена, определяется величина корректировки EGR-отношения.

[0052] С меньшим объемом EGR-газа в канале 30 примешивания, т.е., с более коротким прошедшим временем с момента, когда EGR-клапан 11 открывается, разница между расчетным EGR-отношением и фактическим EGR-отношением увеличивается, и, таким образом, величина корректировки расчетного EGR-отношения увеличивается.

[0053] В элементе B30 обработки корректировки расчетное значение EGR-отношения элемента соединения вычисляется из расчетного базового EGR-отношения элемента соединения и величины корректировки расчетного EGR-отношения. Т.е., расчетное значение EGR-отношения элемента соединения вычисляется вычитанием величины корректировки расчетного EGR-отношения из расчетного базового EGR-отношения элемента соединения.

[0054] Далее описывается эффект настоящего варианта осуществления.

[0055] (1) В настоящем варианте осуществления контроллер 100 вычисляет расчетное EGR-отношение из величины расхода свежего воздуха в элементе соединения впускного канала 2 с EGR-каналом 10 и объема EGR-газа, который проходит через EGR-клапан 11. Кроме того, контроллер 100 вычисляет расчетное значение EGR-отношения элемента соединения, корректируя расчетное EGR-отношение на основе газообразного состояния внутри канала 30 примешивания, в случае, в котором EGR-клапан 11 переключается из закрытого состояния в открытое состояние. Это минимизирует расхождение между расчетным значением EGR-отношения элемента соединения и фактическим EGR-отношением. Следовательно, посредством контроллера 100, управляющего моментом зажигания на основе расчетного значения EGR-отношения элемента соединения, представляется возможным предотвращать детонацию без вызова уменьшения скорости примешивания EGR.

[0056] (2) В настоящем варианте осуществления контроллер 100 выполняет корректировку расчетного EGR-отношения до тех пор, пока суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа не превысит объем Vd канала 30 примешивания. Это делает возможным оценку с хорошей точностью фактического EGR-отношения в течение периода, в котором только свежий воздух выталкивается изнутри канала 30 примешивания, и не происходит увеличения в EGR-отношении.

[0057] (3) В настоящем варианте осуществления контроллер 100 вычисляет суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа на основе позиции EGR-клапана, перепада давления до и после EGR-клапана и температуры EGR-газа, и, таким образом, представляется возможным улучшать точность вычисления суммарного объема проходящего через EGR-клапан газа.

[0058] (4) В настоящем варианте осуществления контроллер 100 управляет позицией EGR-клапана 11 на основе целевого EGR-отношения и объема свежего воздуха, вычисленного на основе рабочего состояния двигателя; таким образом, представляется возможным добиваться целевого EGR-отношения, без зависимости от перепада давления между впускной стороной и выпускной стороной, между которыми располагается EGR-клапан 11.

[0059] (5) В настоящем варианте осуществления контроллер 100 может вычислять суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа на основе целевого EGR-отношения и объема свежего воздуха, определенного посредством расходомера воздуха, вместо способа вычисления из вышеописанного результата (3). В этом случае также представляется возможным улучшать точность вычисления суммарного объема проходящего через EGR-клапан газа, как и в случае с вышеописанным результатом (3).

[0060] (6) В настоящем варианте осуществления контроллер 100 корректирует расчетное EGR-отношение только в случае, в котором внутреннее пространство канала 30 примешивания находится в состоянии вентиляции, в котором он наполняется свежим воздухом, когда EGR-клапан 11 открыт. Это предоставляет возможность недопущения снижения расчетного значения EGR-отношения элемента соединения ниже фактического EGR-отношения. В результате, момент зажигания не будет чрезмерно задержан, таким образом, предоставляя возможность предотвращения ухудшения в характеристике топливной экономичности.

[0061] (7) В настоящем варианте осуществления контроллер 100 определяет состояние как провентилированное после того как EGR-клапан 11 находится в закрытом состоянии в течение предварительно определенного времени или более; это предоставляет возможность облегчения операционной нагрузки, требуемой в решении того, является или нет состояние провентилированным.

[0062] (Второй вариант осуществления)

Второй вариант осуществления имеет ту же конфигурацию системы двигателя внутреннего сгорания, что и первый вариант осуществления, однако, отличается в способе вычисления расчетного значения EGR-отношения элемента соединения.

[0063] Фиг. 9 - это блок-схема последовательности операций процедуры управления посредством контроллера 100 при переключении из состояния без примешанного EGR-газа в состояние с примешанным EGR-газом в настоящем варианте осуществления. Этапы S300-S320 являются такими же, что и этапы S100-S120 на фиг. 6, таким образом, их объяснения были опущены.

[0064] Контроллер 100 выполняет процесс этапа S330, когда определяет на этапе S300, что EGR-газ остается внутри канала 30 примешивания.

[0065] На этапе S330 контроллер 100 оценивает газообразное состояние внутри канала 30 примешивания в момент времени, когда EGR-клапан 11 открывается, т.е., объем свежего воздуха внутри канала 30 примешивания. Например, создавая модель изменения во времени объема свежего воздуха с момента, когда канал 30 примешивания находится полностью в состоянии наполнения EGR-газом, до момента, после того как EGR-клапан 11 закрыт, и канал 30 примешивания приходит в провентилированное состояние, например, посредством экспериментов заранее, представляется возможным оценивать объем свежего воздуха с помощью вычисленных значений таймера вентиляции, используемого в процедуре управления на фиг. 7. Кроме того, может быть подготовлено множество моделей в соответствии с величиной расхода свежего воздуха впускного канала 2.

[0066] После оценки газообразного состояния внутри канала 30 примешивания, как описано выше, контроллер 100 определяет на этапе S340, превысил или нет суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа объем свежего воздуха внутри канала 30 примешивания. Когда суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа больше объема свежего воздуха внутри канала 30 примешивания, эта процедура заканчивается, а когда он меньше, выполняется процесс этапа S350.

[0067] На этапе S350 контроллер 100 корректирует расчетное EGR-отношение, как описано ниже, и вычисляет расчетное значение EGR-отношения элемента соединения. Контроллер 100 повторно выполняет процесс этапа S350 до тех пор, пока суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа не станет больше объема свежего воздуха внутри канала 30 примешивания.

[0068] После того как настоящая процедура заканчивается, расчетное значение EGR-отношения элемента соединения вычисляется на основе объема проходящего через EGR-клапан газа, как и в случае с первым вариантом осуществления.

[0069] Фиг. 10 - это блок-схема, показывающая подробности обработки для вычисления вышеупомянутого расчетного значения EGR-отношения элемента соединения. Отличием от фиг. 8 является то, что в элементе B20 обработки величины корректировки расчетного EGR-отношения газообразное состояние внутри канала 30 примешивания в момент времени, когда EGR-клапан 11 открывается, считывается в отличие от объема Vd канала 30 примешивания и объема проходящего через EGR-клапан газа.

[0070] В настоящем варианте осуществления элемент B20 обработки величины корректировки расчетного EGR-отношения оценивает газообразное состояние внутри канала 30 примешивания из суммарного объема проходящего через EGR-клапан газа и объема Vd канала 30 примешивания, имея газообразное состояние в момент времени, когда EGR-клапан 11 открывается, служащее в качестве своего первоначального состояния. После этого, как и с первым вариантом осуществления, элемент B20 обработки величины корректировки расчетного EGR-отношения вычисляет значение корректировки расчетного EGR-отношения на основе газообразного состояния внутри канала 30 примешивания и объема газа, проходящего через EGR-клапан. Как описано выше, рассматривая газообразное состояние в момент времени, когда EGR-клапан 11 открывается, при вычислении скорректированной величины расчетного EGR-отношения, представляется возможным вычислять более точно величину корректировки расчетного EGR-отношения.

[0071] Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, контроллер 100 изменяет величину корректировки расчетного EGR-отношения в соответствии с объемом свежего воздуха внутри канала 30 примешивания в момент времени, когда EGR-клапан 11 открывается; таким образом, точность оценки расчетного значения EGR-отношения элемента соединения улучшается.

[0072] (Третий вариант осуществления)

Третий вариант осуществления имеет ту же конфигурацию системы двигателя внутреннего сгорания, что и первый вариант осуществления, однако, отличается в способе вычисления расчетного значения EGR-отношения элемента соединения.

[0073] Фиг. 11 показывает процедуру для вычисления расчетного значения EGR-отношения элемента соединения, которую контроллер 100 выполняет, в блок-схеме последовательности операций.

[0074] На этапе S400 контроллер 100 определяет, находится или нет внутреннее пространство канала 30 примешивания в провентилированном состоянии, и если оно находится в провентилированном состоянии, процесс этапа S410 выполняется, а если не находится в провентилированном состоянии, эта процедура заканчивается. Настоящий этап является таким же процессом, что и этап S100 на фиг. 6. Т.е., находится оно или нет в провентилированном состоянии, определяется посредством выполнения процедуры управления на фиг. 7.

[0075] На этапе S410 контроллер 100 измеряет время, прошедшее с момента, когда EGR-клапан 11 открывается, с помощью встроенного таймера заполнения.

[0076] На этапе S420 контроллер 100 определяет, прошло или нет время заполнения; если прошло, настоящая процедура заканчивается, а если не прошло, процесс этапа S430 выполняется. Время заполнения является временем, требуемым, чтобы внутреннее пространство канала 30 примешивания пришло в заполненное состояние, заполненное EGR-газом, и задается заранее на основе объема проходящего через EGR-клапан газа, предполагаемого из площади открытия EGR-клапана 11, и объема Vd канала 30 примешивания.

[0077] На этапе S430 контроллер 100 корректирует расчетное EGR-отношение, как описано ниже, и вычисляет расчетное значение EGR-отношения элемента соединения.

[0078] Т.е., в настоящем варианте осуществления, контроллер 100 выполняет корректировку расчетного EGR-отношения, именно когда EGR-клапан 11 открывается в провентилированном состоянии. Дополнительно, период, когда эта корректировка выполняется, существует от момента, когда EGR-клапан 11 открывается, до тех пор, когда время заполнения, заданное заранее, истекает.

[0079] Кроме того, после того как настоящая процедура заканчивается, расчетное значение EGR-отношения элемента соединения вычисляется на основе объема проходящего через EGR-клапан газа, как и в случае с первым вариантом осуществления.

[0080] Фиг. 12 - это блок-схема, показывающая подробности обработки для вычисления вышеупомянутого EGR-отношения элемента соединения.

[0081] Элемент B100 определения включения/выключения EGR считывает позицию EGR-клапана и определяет, находится ли EGR-клапан 11 в открытом состоянии или закрытом состоянии, т.е., выполняется или нет EGR-управление, на этой основе. Т.е., это эквивалентно этапу S200 на фиг. 7. Результаты определения элемента B100 определения включения/выключения EGR считываются в элемент B110 определения вентиляции-заполнения.

[0082] Элемент B110 определения вентиляции-заполнения определяет, находится или нет канал 30 примешивания в провентилированном состоянии во время выполнения EGR-управления, и определяет, находится или нет канал 30 примешивания в заполненном состоянии, пока не выполняется EGR. Это определение является таким же, что и процессы этапа S400, S420 на фиг. 11. Определение здесь выполняется на основе того, превышает или нет значение счетчика таймера вентиляции время вентиляции, и превышает или нет значение счетчика таймера заполнения время заполнения. Следовательно, после того как EGR-клапан 11 закрывается, в случае, в котором EGR-клапан 11 открывается перед приходом в провентилированное состояние, это определяется как заполненное состояние. С другой стороны, после того как EGR-клапан 11 открывается, в случае, в котором EGR-клапан 11 закрывается перед приходом в заполненное состояние, это определяется как провентилированное состояние.

[0083] Элемент B120 обработки расчетного базового EGR-отношения элемента соединения, как и с элементом B10 обработки расчетного базового EGR-отношения элемента соединения на фиг. 8 и фиг. 10, вычисляет характеристику отклонения расчетного базового EGR-отношения элемента соединения на основе позиции EGR-клапана, т.е., характеристику отклонения, эквивалентную сплошной линии на фиг. 5.

[0084] Элемент B130 расчета EGR-профиля элемента соединения корректирует расчетное базовое EGR-отношение элемента соединения на основе результата определения элемента B110 определения вентиляции-заполнения и расчетного базового EGR-отношения элемента соединения и вычисляет расчетное значение EGR-отношения элемента соединения. Например, в случае, в котором внутреннее пространство канала 30 примешивания находится в состоянии вентиляции в момент времени, когда EGR-клапан 11 открывается, расчетное значение EGR-отношения элемента соединения вычисляется посредством корректировки, аналогичной корректировке первого варианта осуществления, до тех пор, пока он не придет в заполненное состояние. С другой стороны, в случае, в котором внутреннее пространство канала 30 примешивания находится в заполненном состоянии в момент времени, когда EGR-клапан 11 открывается, корректировка не выполняется, и расчетное базовое EGR-отношение элемента соединения служит в качестве расчетного значения EGR-отношения элемента соединения, как оно есть.

[0085] В элементе B130 расчета EGR-профиля элемента соединения, в случае, в котором выполняется определение о нахождении в провентилированном состоянии, целевая величина расхода свежего воздуха, определенная из рабочего состояния двигателя, считывается, и наклон характеристики отклонения расчетного базового EGR-отношения элемента соединения может быть скорректирован, чтобы ограничиваться на основе целевой величины расхода свежего воздуха, до тех пор, пока канал 30 примешивания не придет в заполненное состояние. В этом случае, посредством поиска и сохранения заранее, для каждой из целевых величин расхода свежего воздуха, характеристики отклонения расчетного базового EGR-отношения элемента соединения, которая имеет ограниченный наклон, чтобы предоставлять возможность детонации, представляется возможным вычислять расчетное значение EGR-отношения элемента соединения, которое предоставляет возможность предотвращения детонации, из сохраненной характеристики отклонения и момента открытия EGR-клапана.

[0086] Фиг. 13 - это временная диаграмма в случае выполнения процедуры вычисления, показанной на фиг. 11.

[0087] В момент T1, когда EGR-управление начинается в провентилированном состоянии, таймер вентиляции сбрасывается, и таймер заполнения начинает свой подсчет.

[0088] После того как EGR-управление начинается, до тех пор, пока не определится в момент T2 как заполненное состояние, расчетное значение EGR-отношения элемента соединения вычисляется посредством корректировки расчетного базового EGR-отношения элемента соединения, как описано выше. Кроме того, с момента T2 и далее, расчетное значение EGR-отношения элемента соединения вычисляется на основе объема проходящего через EGR-клапан газа. В результате, расчетное значение EGR-отношения секции соединения начинает увеличиваться медленнее, чем значение для расчетного базового EGR-отношения элемента соединения.

[0089] Кроме того, когда EGR-управление заканчивается, и EGR-клапан 11 закрывается в момент T3, таймер вентиляции начинает свой подсчет, а таймер заполнения сбрасывается. Кроме того, когда определяется как провентилированное состояние в момент T4, и EGR-управление повторно запускается, и EGR-клапан 11 открывается в момент T5, корректировка расчетного базового EGR-отношения элемента соединения выполняется до момента T6, в который снова возникает заполненное состояние.

[0090] Предположим, что в случае, в котором EGR-управление повторно запускается перед моментом T4, внутреннее пространство канала 30 примешивания будет определено как имеющее заполненное состояние, таким образом, вышеописанная корректировка не будет выполняться. Это обусловлено тем, что, поскольку EGR-газ остается внутри канала 30 примешивания, расхождение между расчетным значением EGR-отношения элемента соединения и фактическим EGR-отношением является небольшим, по сравнению со случаем, в котором он находится в провентилированном состоянии, и вышеописанная корректировка не выполняется.

[0091] Согласно настоящему варианту осуществления, как описано выше, как и с первым вариантом осуществления, расхождение между расчетным значением EGR-отношения элемента соединения и фактическим EGR-отношением минимизируется, таким образом, предоставляя возможность предотвращения детонации без уменьшения скорости примешивания EGR. Кроме того, определение о том, находится или нет в провентилированном состоянии, и определение о том, находится или нет в заполненном состоянии, выполняются с помощью значений счетчиков таймеров, таким образом, вышеописанный результат достижим без увеличения операционной нагрузки.

[0092] Вышеприведенное описание описывает вариант осуществления настоящего изобретения, однако, вышеприведенный вариант осуществления просто показывает одну часть примененного примера настоящего изобретения и не имеет намерения ограничивать технические рамки настоящего изобретения конкретными конфигурациями, раскрытыми в вышеприведенном варианте осуществления.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, снабженных устройствами рециркуляции отработавших газов (EGR). Устройство EGR-управления выполнено с возможностью управлять EGR-устройством. EGR-устройство включает в себя EGR-канал (10) и EGR-клапан (11). EGR-канал (10) ответвляется от выхлопного канала (7) двигателя (1) внутреннего сгорания и соединяется с впускным каналом (2). EGR-клапан (11) расположен в EGR-канале (10). Устройство (100) EGR-управления содержит элемент вычисления расчетного EGR-отношения. Элемент вычисления расчетного EGR-отношения выполнен с возможностью вычислять расчетное EGR-отношение из величины расхода свежего воздуха в элементе соединения впускного канала (2) с EGR-каналом (10) и объема EGR-газа, проходящего через EGR-канал (10). Элемент расчета EGR-отношения элемента соединения выполнен с возможностью корректировки расчетного EGR-отношения на основе газообразного состояния внутри EGR-канала (10) от EGR-клапана (11) до элемента соединения с впускным каналом (2), когда EGR-клапан (11) переключается с закрытого состояния в открытое состояние. Элемент расчета EGR-отношения элемента соединения задает расчетное EGR-отношение в качестве EGR-отношения элемента соединения, являющегося пропорцией объема EGR-газа относительно свежего воздуха в элементе соединения. Раскрыт способ EGR-управления для управления EGR-устройством. Технический результат заключается в повышении точности расчета истинного EGR-отношения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство EGR-управления (EGR, Exhaust Gas Recirculation, Рециркуляция Выхлопных Газов), выполненное с возможностью управлять EGR-устройством, при этом EGR-устройство выполнено посредством включения в себя:

EGR-канал, ответвляющийся от выхлопного канала двигателя внутреннего сгорания и соединяющийся с впускным каналом; и

EGR-клапан, расположенный в EGR-канале,

устройство EGR-управления содержит:

элемент вычисления расчетного EGR-отношения, выполненный с возможностью вычислять расчетное EGR-отношение из величины расхода свежего воздуха в элементе соединения впускного канала с EGR-каналом и объема EGR-газа, проходящего через EGR-клапан; и

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения, выполненный с возможностью корректировать расчетное EGR-отношение на основе газообразного состояния внутри EGR-канала от EGR-клапана до элемента соединения с впускным каналом, когда EGR-клапан переключается с закрытого состояния в открытое состояние, и задает расчетное EGR-отношение в качестве EGR-отношения элемента соединения, являющегося пропорцией объема EGR-газа относительно свежего воздуха в элементе соединения.

2. Устройство EGR-управления по п. 1, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения выполняет корректировку расчетного EGR-отношения до тех пор, пока суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа не превысит объем EGR-канала от EGR-клапана до элемента соединения с впускным каналом, суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа является суммарным значением объемной величины расхода EGR-газа, проходящего через EGR-клапан, с момента после того, как EGR-клапан переключился из закрытого состояния в открытое состояние.

3. Устройство EGR-управления по п. 2, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения вычисляет суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа на основе позиции EGR-клапана, перепада давления через EGR-клапан и температуры EGR-газа.

4. Устройство EGR-управления по п. 3, при этом

позиция EGR-клапана управляется на основе целевого EGR-отношения, заданного на основе рабочего состояния двигателя для двигателя внутреннего сгорания и объема свежего воздуха, вычисленного на основе рабочего состояния двигателя для двигателя внутреннего сгорания.

5. Устройство EGR-управления по п. 2, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения вычисляет суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа на основе целевого EGR-отношения, заданного на основе рабочего состояния двигателя для двигателя внутреннего сгорания, и объема свежего воздуха, определенного посредством расходомера воздуха.

6. Устройство EGR-управления по п. 2, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения определяет, на основе прошедшего времени с момента, в который EGR-клапан открывается, превышает ли суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа объем внутри EGR-канала от EGR-клапана до элемента соединения с впускным каналом, суммарный объем проходящего через EGR-клапан газа является суммарным значением EGR-газа, проходящего через EGR-клапан.

7. Устройство EGR-управления по любому из пп. 1-6, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения корректирует расчетное EGR-отношение, только когда внутреннее пространство впускного канала от EGR-клапана до элемента соединения во время, в которое EGR-клапан открывается, из провентилированного состояния наполняется свежим воздухом.

8. Устройство EGR-управления по п. 7, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения определяет, находится или нет внутреннее пространство впускного канала в провентилированном состоянии, на основе прошедшего времени с момента, в который EGR-клапан закрывается.

9. Устройство EGR-управления по любому из пп. 1-6, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения изменяет величину корректировки расчетного EGR-отношения в соответствии с объемом свежего воздуха внутри EGR-канала от EGR-клапана до элемента соединения с впускным каналом во время, в которое EGR-клапан открывается.

10. Устройство EGR-управления по любому из пп. 1-6, при этом

элемент расчета EGR-отношения элемента соединения вычисляет EGR-отношение элемента соединения на основе степени отклонения в единицу времени для расчетного EGR-отношения, ограниченной для того, чтобы предоставлять возможность предотвращения детонации в соответствии с целевой величиной расхода свежего воздуха, определенной по рабочему состоянию двигателя, и прошедшего времени с момента открытия EGR-клапана.

11. Способ EGR-управления для управления EGR-устройством, включающим в себя:

EGR-канал, ответвляющийся от выхлопного канала двигателя внутреннего сгорания и соединяющийся с впускным каналом, и

EGR-клапан, расположенный в EGR-канале,

при этом способ EGR-управления содержит этапы, на которых:

вычисляют расчетное EGR-отношение из объема свежего воздуха в элементе соединения впускного канала с EGR-каналом и объема EGR-газа, проходящего через EGR-клапан, и

корректируют расчетное EGR-отношение, чтобы уменьшаться с меньшим объемом EGR-газа внутри EGR-канала от EGR-клапана до элемента соединения, на основе газообразного состояния внутри EGR-канала от EGR-клапана до элемента соединения с впускным каналом, когда EGR-клапан переключается из закрытого состояния в открытое состояние, чтобы инструктировать использование расчетного EGR-отношения в качестве EGR-отношения элемента соединения, являющегося пропорцией объема EGR-газа относительно свежего воздуха в элементе соединения.