СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2019 года по МПК F02D23/00 F02B37/18 

Область техники

Настоящее изобретение относится к управлению рециркуляцией выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, который включает в себя турбонагнетатель и систему рециркуляции выхлопных газов.

Уровень техники

Известно устройство рециркуляции выхлопных газов (EGR: рециркуляции выхлопных газов), которое заставляет часть выхлопного газа рециркулировать во впускной канал, чтобы предотвращать детонацию и достигать таких преимуществ, как повышение экономии топлива вследствие уменьшения насосных потерь. Кроме того, JP 2012-7547 A раскрывает EGR-устройство с контуром низкого давления в качестве EGR-устройства, применяемого к двигателям внутреннего сгорания с турбонагнетателями, причем это устройство заставляет часть выхлопного газа (в дальнейшем в этом документе, также называемую "EGR-газом") рециркулировать во впускной канал в части выше по потоку от компрессора турбонагнетателя.

Это EGR-устройство с контуром низкого давления включает в себя клапан создания дифференциального давления для обеспечения дифференциального давления между впускным каналом и выхлопным каналом даже в рабочих областях с низкими впускными объемами. Кроме того, в рабочих областях с низкими впускными объемами, открытие и закрытие EGR-клапана, чтобы регулировать объем EGR-газа, управляется в состоянии, в котором клапан создания дифференциального давления управляется к стороне закрытия. Другими словами, дифференциальное давление формируется в клапане создания дифференциального давления, и объем EGR-газа регулируется посредством EGR-клапана. Кроме того, в вышеуказанном документе, порядок работы клапана создания дифференциального давления и EGR-клапана определяется для управления, в случае, если EGR-соотношение должно изменяться на величину, равную или большую предварительно определенной величины изменения.

Сущность изобретения

Когда EGR-соотношение изменяется, его распределение зажигания также изменяется в соответствии с EGR-соотношением. Распределение зажигания в этом случае типично изменяется с постоянным темпом изменения при условии, что EGR-соотношение изменяется с текущего EGR-соотношения на новое целевое EGR-соотношение с постоянным темпом изменения.

Тем не менее, если клапан создания дифференциального давления и EGR-клапан регулируются с возможностью открываться и закрываться отдельно, как указано в вышеприведенном документе, невозможно не допускать внезапного изменения EGR-соотношения. Например, когда EGR-соотношение уменьшается, в вышеуказанном документе, EGR-клапан управляется в направлении закрытия после того, как клапан создания дифференциального давления является полностью открытым. Согласно этому, EGR-соотношение резко падает, когда клапан создания дифференциального давления становится полностью открытым. С другой стороны, когда EGR-соотношение увеличивается, вышеуказанный документ управляет EGR-клапаном к открытию в соответствии с целевым EGR-соотношением после управления клапаном создания дифференциального давления в направлении закрытия. Согласно этому, EGR-соотношение увеличивается резко, когда клапан создания дифференциального давления управляется в направлении закрытия.

В отличие от изменения распределения зажигания с постоянным темпом изменения, как описано выше, когда EGR-соотношение резко изменяется, распределение зажигания не представляет собой надлежащее распределение для фактического EGR-соотношения и может вызывать ухудшение характеристик в стабильности сгорания.

Соответственно, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы изменять EGR-соотношение без вызывания ухудшения стабильности сгорания.

Согласно одному варианту осуществления этого изобретения, предусмотрен способ управления рециркуляцией выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания содержит: турбонагнетатель; канал для рециркуляции выхлопных газов, обеспечивающий сообщение выхлопного канала с впускным каналом в части выше по потоку от компрессора турбонагнетателя; клапан регулирования объема рециркуляции выхлопных газов, расположенный в канале для рециркуляции выхлопных газов; клапан создания дифференциального давления, расположенный выше по потоку от участка слияния смеси свежего воздуха и газа и выхлопного газа во впускном канале; и контроллер, адаптированный с возможностью управлять открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления. В способе, контроллер совместно управляет открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления таким образом, чтобы инструктировать соотношению рециркуляции выхлопных газов изменяться на целевое соотношение рециркуляции выхлопных газов с темпом изменения, который предотвращает анормальное сгорание в двигателе внутреннего сгорания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является принципиальной схемой системы двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 2 является EGR-картой, показывающей EGR-соотношения для каждой рабочей области.

Фиг. 3 является видом для описания предыстории изменений EGR-соотношения.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления первого варианта осуществления.

Фиг. 5 является временной диаграммой случая, в котором EGR-соотношение уменьшается в первом варианте осуществления.

Фиг. 6 является временной диаграммой случая, в котором EGR-соотношение увеличивается в первом варианте осуществления.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления второго варианта осуществления.

Фиг. 8 является временной диаграммой случая, в котором EGR-соотношение уменьшается во втором варианте осуществления.

Фиг. 9 является временной диаграммой случая, в котором EGR-соотношение увеличивается во втором варианте осуществления.

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления третьего варианта осуществления.

Фиг. 11 является видом для описания способа вычисления области открытия EGR-клапана в третьем варианте осуществления.

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления четвертого варианта осуществления.

Фиг. 13 является видом для описания способа вычисления области открытия клапана создания дифференциального давления в четвертом варианте осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Далее описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Первый вариант осуществления

Фиг. 1 является принципиальной схемой системы с использованием настоящего варианта осуществления.

Впускной канал 2 двигателя 1 внутреннего сгорания размещает, в порядке со стороны впуска впускного потока, клапан 12 создания дифференциального давления, компрессор 4A турбонагнетателя 4 и дроссельный клапан 5 для регулирования нагрузки двигателя. Клапан 12 создания дифференциального давления и дроссельный клапан 5 представляют собой клапаны, которые открываются и закрываются посредством электромотора и управляются посредством нижеописанного контроллера 100. Фиг. 1 показывает клапаны-бабочки в качестве клапана 12 создания дифференциального давления и дроссельного клапана 5; тем не менее, они также могут представлять собой другие типы клапанов.

Выхлопной канал 3 двигателя 1 внутреннего сгорания размещает, в порядке со стороны впуска потока выхлопных газов, турбину 4B турбонагнетателя 4 и катализатор 6 очистки выхлопных газов. Катализатор 6 очистки выхлопных газов, например, представляет собой трехкомпонентный катализатор.

Двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя перепускной канал 7, который обеспечивает сообщение части выхлопного канала 3 выше по потоку от турбины 4B с частью выхлопного канала 3 ниже по потоку от турбины 4B. Перепускной канал 7 размещает запорный клапан 8 регулирования давления наддува, который открывает и закрывает перепускной канал 7. Запорный клапан 8 регулирования давления наддува представляет собой клапан, который открывается и закрывается посредством электромотора и управляется посредством нижеописанного контроллера 100. Когда запорный клапан 8 регулирования давления наддува открывается, часть выхлопного газа протекает посредством перепуска турбины 4B. Следовательно, посредством управления открытием запорного клапана 8 регулирования давления наддува, может регулироваться давление наддува. А именно, в рабочей области, в которой дроссельный клапан 5 не может управлять количеством всасываемого воздуха вследствие того, что давление наддува превышает давление воздуха, нагрузка двигателя должна управляться посредством запорного клапана 8 регулирования давления наддува.

Фиг. 1 показывает поворотный клапан в качестве запорного клапана 8 регулирования давления наддува; тем не менее, он может представлять собой другие типы клапанов.

Кроме того, система включает в себя EGR-устройство для рециркуляции части выхлопного газа во впускной канал 2. В дальнейшем в этом документе, выхлопной газ, который должен рециркулировать, называется "EGR-газом".

EGR-устройство сконфигурировано с включением в себя EGR-канала 9, который обеспечивает сообщение выхлопного канала 3A в части на выпуске катализатора 6 очистки выхлопных газов с впускным каналом 2 в части выше по потоку от компрессора 4A, EGR-клапан 10, который открывает и закрывает EGR-канал 9, и EGR-охладитель 11, который охлаждает выхлопной газ, проходящий через EGR-канал 9. А именно, EGR-устройство представляет собой то, что называется EGR-устройством с контуром низкого давления. EGR-клапан 10 представляет собой клапан, который открывается и закрывается посредством электромотора и управляется посредством нижеописанного контроллера 100. Фиг. 1 показывает случай клапана-бабочки, служащего в качестве EGR-клапана 10; тем не менее, он может представлять собой другие типы клапанов. EGR-охладитель 11 может иметь воздушное охлаждение или жидкостное охлаждение.

Двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя механизм 13 управления фазами газораспределения для изменения фаз газораспределения впускного клапана и выпускного клапана. Общеизвестный механизм может использоваться для механизма 13 управления фазами газораспределения; например, используется механизм для того, чтобы изменять фазу поворота относительно коленчатого вала впускного распределительного вала.

Контроллер 100 задает такие элементы, как объем впрыска топлива, регулирование впрыска топлива, распределение зажигания и EGR-соотношение, на основе определенных значений из датчиков угла поворота коленчатого вала, датчиков позиции акселератора, датчиков давления на впуске, расходомеров воздуха и аналогичных компонентов (не проиллюстрированы). Кроме того, на их основе, контроллер 100 управляет открытием и закрытием клапана 12 создания дифференциального давления, дроссельного клапана 5, EGR-клапана 10 и запорного клапана 8 регулирования давления наддува и управляет фазами газораспределения посредством приведения в действие механизма 13 управления фазами газораспределения.

Далее описывается управление рециркуляцией выхлопных газов (в дальнейшем в этом документе, также называемое "EGR-управлением").

Фиг. 2 является EGR-картой, показывающей рабочие области и EGR-соотношения, которые выполняют EGR-управление. Горизонтальная ось на фиг. 2 представляет частоту вращения двигателя, и вертикальная ось представляет нагрузку двигателя. EGR-соотношение представляет собой количественное соотношение EGR-газа к смеси свежего воздуха и газа.

EGR-область на фиг. 2 представляет собой область, в которой выполняется EGR-управление. EGR-область разделяется на три области, E1, E2 и E3, в соответствии с EGR-соотношением. EGR-соотношение задается выше по мере того, как частота вращения и нагрузка становится более низкой. Например, область E1 составляет 10%, область E2 составляет 15%, и область E3 составляет 20%.

Сплошные линии A1-A3 области E3 даже открывают линии клапана 12 создания дифференциального давления. Открытие сплошной линии A1 задается как SA1, открытие сплошной линии A2 задается как SA2, и открытие сплошной линии A3 задается SA3. Размеры открытий составляют SA1>SA2>SA3. В EGR-устройстве с контуром низкого давления, части впускного канала 2, в которые вводится EGR-газ, имеют главным образом давление воздуха; в силу этого дифференциальное давление между впускной стороной и выхлопной стороной EGR-клапана 10 (в дальнейшем в этом документе, также называемое "продольным дифференциальным давлением") меньше традиционного EGR-устройства, которое вводит EGR-газ в часть с отрицательным давлением на выпуске дроссельного клапана 5 (EGR-устройства с контуром высокого давления). В частности, поскольку расход выхлопных газов является низким в области область низкой нагрузки и низких частот вращения, и в силу этого давление выхлопного канала не увеличивается, продольное дифференциальное давление EGR-клапана 10 снижается. С учетом этого, посредством управления клапаном 12 создания дифференциального давления в основном в направлении закрытия по мере того, как объем впуска воздуха снижается, давление на выпуске клапана 12 создания дифференциального давления уменьшается, чтобы обеспечивать продольное дифференциальное давление EGR-клапана 10.

Сплошная линия A3 совпадает даже с линией объема свежего воздуха верхнего предела для объема свежего воздуха, который не принимает эффектов, даже когда клапан создания дифференциального давления 3 управляется к стороне закрытия. В областях, в которых объем всасываемого воздуха является небольшим, а также в области низкой нагрузки и низких частот вращения, хотя эффект не обеспечивается для объема свежего воздуха при управлении клапаном 12 создания дифференциального давления к стороне закрытия, если объем всасываемого воздуха увеличивается, насосные потери возникают в клапане 12 создания дифференциального давления, и объем свежего воздуха снижается. С учетом этого, в областях E2 и E1, в которых он превышает верхний предел объема свежего воздуха, в котором эффект не обеспечивается посредством управления клапаном 12 создания дифференциального давления к стороне закрытия, клапан 12 создания дифференциального давления является полностью открытым.

В областях E1 и E2, клапан 12 создания дифференциального давления управляется к полностью открытому состоянию. Это обусловлено тем, что давление выхлопного канала увеличивается, и продольное дифференциальное давление EGR-клапана 10 развивается в достаточной степени, даже когда клапан 12 создания дифференциального давления является полностью открытым.

Контроллер 100 считывает частоту вращения двигателя и нагрузку двигателя в качестве рабочего режима двигателя и задает целевое EGR-соотношение и целевое открытие клапана 12 создания дифференциального давления посредством обращения к карте по фиг. 2. Контроллер 100 затем задает целевую область открытия EGR-клапана 10 на основе целевого EGR-соотношения и управляет открытием, чтобы достигать этой области открытия. Частота вращения двигателя вычисляется из определенного значения датчика угла поворота коленчатого вала (не проиллюстрирован). Нагрузка двигателя может вычисляться из определенного значения расходомера воздуха (не проиллюстрирован) или может вычисляться из определенного значения датчика позиции акселератора (не проиллюстрирован).

За исключением нижеописанного переходного состояния, в котором EGR-соотношение изменяется, EGR-соотношение управляется посредством открытия EGR-клапана 10. Клапан 12 создания дифференциального давления формирует окружение, в котором EGR-соотношение изменяется в соответствии с открытием EGR-клапана 10, и непосредственно не управляет EGR-соотношением.

Фиг. 3 является видом для описания состояния изменения EGR-соотношения в случае, если рабочая точка изменяется с области E3 на сплошной линии A1 на область E2. Горизонтальная ось на фиг. 3 представляет область открытия EGR-клапана 10 (EGR/V), и вертикальная ось представляет EGR-соотношение. Кроме того, пунктирные линии на фиг. 3 показывают открытие клапана 12 создания дифференциального давления (ADM/V).

Когда рабочая точка изменяется с области E3 на область E2, EGR-соотношение изменяется с Regr3 на Regr2, область EGR/V-открытия изменяется с Segr3 на Segr2, и открытие клапана 12 создания дифференциального давления изменяется с SA1 на полностью открытое.

В это время, посредством управления EGR-клапаном 10 при полном открытии клапана 12 создания дифференциального давления, предыстория изменений при EGR-соотношении становится такой, как показано в качестве L2 на фиг. 3. С другой стороны, посредством управления клапаном 12 создания дифференциального давления при задании области EGR/V-открытия равной Segr2, предыстория изменений при EGR-соотношении становится такой, как показано в качестве L3 на фиг. 3.

Любая предыстория включает в себя участок, в котором резко снижается EGR-соотношение. Когда рабочее состояние изменяется, распределение зажигания также изменяется; тем не менее, распределение зажигания в переходе изменения задается, в общем, при условии изменения с постоянным темпом изменения с точки E3 на точку E2 на фиг. 3 (предыстория L1 на фиг. 3). Следовательно, если возникает изменение, включающее в себя часть, в которой EGR-соотношение резко изменяется, аналогично предыстории L2 и предыстории L3, стабильность сгорания может ухудшаться. Например, в предыстории L2, EGR-соотношение резко снижается больше EGR-соотношения предыстории L1, когда клапан 12 создания дифференциального давления становится полностью открытым, и возникает такая ситуация, что фактическое EGR-соотношение ниже допущенного EGR-соотношения. В этой ситуации, в случае зажигания на основе предыстории L1, а именно, при распределении зажигания, заданном на основе такого предположения, что вводится большее количество EGR-газа, может возникать детонация. Кроме того, в предыстории L3, возникает такая ситуация, что EGR-соотношение выше предыстории L1 до тех пор, пока клапан 12 создания дифференциального давления не будет полностью открытым. В случае зажигания при распределении зажигания, заданном на основе предыстории L1 в этой ситуации, поскольку вводится большее количество EGR-газа, чем допущенное количество EGR-газа, огонь может потухать.

Как описано выше, если EGR-соотношение изменяется посредством предыстории L2 и L3, может ухудшаться стабильность сгорания. То же применимо в случае, если рабочая точка изменяется с области E2 на область E3. Кроме того, в случае одновременного начала работы клапана 12 создания дифференциального давления и EGR-клапана 10 независимо, аналогично возникает внезапное изменение EGR-соотношения.

Соответственно, в настоящем варианте осуществления, EGR-соотношение изменяется аналогично предыстории L1 посредством следующего управления.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления, выполняемую посредством контроллера 100, когда целевое EGR-соотношение изменяется. Эта управляющая процедура повторно выполняется с короткими интервалами, например, приблизительно 10 миллисекунд.

Настоящая управляющая процедура совместно управляет клапаном 12 создания дифференциального давления и EGR-клапаном 10 таким образом, что предыстория изменений при EGR-соотношении становится вышеуказанной L1. Далее приводится описание в соответствии с этапами на блок-схеме последовательности операций способа.

На этапе S100, контроллер 100 задает предысторию изменений EGR-соотношения. Здесь, аналогично предыстории L1 по фиг. 3, предыстория задается без части, в которой резко изменяется EGR-соотношение.

На этапе S110, контроллер 100 задает целевое открытие клапана 12 создания дифференциального давления (целевое ADM/V-открытие) посредством выполнения поиска на карте, показанной на фиг. 2, с частотой вращения двигателя и нагрузкой двигателя. Это целевое ADM/V-открытие является целевым открытием в рабочей точке после перемещения.

На этапе S120, контроллер 100 задает целевое значение темпа изменения открытия с текущего ADM/V-открытия равным целевому ADM/V-открытию (целевому темпу изменения ADM/V-открытия). Целевой темп изменения ADM/V-открытия может задаваться равным любому значению. Клапан 12 создания дифференциального давления не перемещается в значительной степени к стороне закрытия, чтобы предотвращать возникновение насосных потерь, и в силу этого может задаваться темп изменения, который сразу достигает целевого значения.

На этапе S130, контроллер 100 начинает управление клапаном 12 создания дифференциального давления на основе целевого темпа изменения ADM/V-открытия.

На этапе S140, контроллер 100 задает область открытия EGR-клапана 10. Здесь, как показано, таблицы, которые задают взаимосвязи EGR-соотношения с областью открытия EGR-клапана 10, создаются заранее для каждого открытия клапана 12 создания дифференциального давления и сохраняются в контроллере 100, и открытие EGR-клапана 10 задается посредством обращения к таблице при EGR-соотношении, определенном из предыстории EGR-соотношения и открытия клапана 12 создания дифференциального давления. Другими словами, на настоящем этапе, задается область открытия EGR-клапана 10 для формирования EGR-соотношения в соответствии с предысторией EGR-соотношения.

На этапе S150, контроллер 100 задает открытие EGR-клапана 10 посредством выполнения поиска в проиллюстрированной таблице с областью открытия EGR-клапана 10, заданной на этапе S140. Таблица, используемая здесь, представляет собой таблицу, в которой взаимосвязь области открытия EGR-клапана 10 с открытием EGR-клапана 10 исследуется и создается заранее и сохраняется в контроллере 100.

На этапе S160, контроллер 100 управляет EGR-клапаном 10 на основе открытия EGR-клапана 10, заданного на этапе S150.

Фиг. 5 является временной диаграммой в случае, если управляющая процедура по фиг. 4 выполняется в переходном состоянии, в котором рабочая точка перемещается из области E3 в область E2, как и в случае с фиг. 3. Сплошная линия на фиг. 5 показывает случай, когда управляющая процедура выполняется в настоящем варианте осуществления. Кроме того, фиг. 5 показывает случай, когда клапан 12 создания дифференциального давления и EGR-клапан 10 независимо начинают работу одновременно, в качестве сравнительного примера с пунктирной линией. Хотя EGR-клапан 10 фактически начинает работу после того, как клапан 12 создания дифференциального давления начинает работу, разность времен является несущественной, и в силу этого, на фиг. 5 они показаны как одновременно начинающие работу.

Когда рабочая точка, намеченная во время T1, переключается на область E2, предыстория EGR-соотношения, которая изменяется с постоянным темпом изменения, задается так, как показано, и целевое ADM/V-открытие задается равным полностью открытому (S100, S110). В настоящем варианте осуществления, контроллер 100 задает целевой темп изменения ADM/V-открытия равным темпу, который задает клапан 12 создания дифференциального давления полностью открытым пошагово во время T1 (S120), и начинает управление клапаном 12 создания дифференциального давления (S130).

Открытие EGR-клапана 10 увеличивается сразу после начала работы EGR-клапана 10 и затем постепенно снижается к B2 (S140-S160). Сразу после начала работы EGR-клапана 10, EGR-газ становится затруднительно вводить вследствие полного открытия клапана 12 создания дифференциального давления, и в силу этого, когда EGR-клапан 10 принудительно управляется к B2 вместе с началом работы, EGR-соотношение снижается резко, аналогично сравнительному примеру. Для сравнения, в настоящем варианте осуществления, эффект, вызываемый посредством задания полностью открытым клапана 12 создания дифференциального давления, деактивируется посредством увеличения открытия EGR-клапана 10 сразу после начала работы и в силу этого предоставляет возможность изменения EGR-соотношения с постоянным темпом изменения.

Фиг. 6 является временной диаграммой в случае, если управляющая процедура по фиг. 4 выполняется в переходном состоянии, в котором рабочая точка перемещается из области E2 в область E3, в отличие от фиг. 5. Как и в случае с фиг. 5, сплошная линия показывает случай, когда выполняется настоящий вариант осуществления, и пунктирная линия показывает сравнительный пример.

Когда рабочая точка, намеченная во время T1, переключается на область E3, предыстория EGR-соотношения, которая изменяется с постоянным темпом изменения, задается так, как показано, и целевое ADM/V-открытие задается равным SA1 (S100, S110). В настоящем варианте осуществления, контроллер 100 задает целевой темп изменения ADM/V-открытия, который заставляет клапан 12 создания дифференциального давления становиться SA1 пошагово во время T1 (S120), и начинает управление клапаном 12 создания дифференциального давления (S130).

Открытие EGR-клапана 10 снижается сразу после начала работы EGR-клапана 10 и затем постепенно увеличивается (S140-S160). Сразу после начала работы EGR-клапана 10, EGR-газ становится легко вводить вследствие становления открытия клапана 12 создания дифференциального давления равным SA1, и в силу этого, когда EGR-клапан 10 принудительно управляется к B1 вместе с началом работы, EGR-соотношение увеличивается резко, аналогично сравнительному примеру. Для сравнения, в настоящем варианте осуществления, эффект, вызываемый посредством становления небольшим открытия клапана 12 создания дифференциального давления, деактивируется посредством уменьшения открытия EGR-клапана 10 сразу после начала работы и в силу этого может предоставлять возможность изменения EGR-соотношения с постоянным темпом изменения.

При EGR-управлении, описанном выше, задается предыстория EGR-соотношения, в которой EGR-соотношение изменяется с постоянным темпом изменения; тем не менее, ограничения на это отсутствуют. При условии, что темп изменения имеет диапазон, в котором не возникает анормальное сгорание в двигателе 1 внутреннего сгорания, такое как детонация или потухание, темп изменения может изменяться в середине.

Как описано выше, в настоящем варианте осуществления, контроллер 100 совместно управляет открытием EGR-клапана 10 (регулирующего клапана для обеспечения рециркуляции выхлопных газов) и открытием клапана 12 создания дифференциального давления и инструктирует EGR-соотношению (отношению рециркуляции выхлопных газов) изменяться на целевое соотношение рециркуляции выхлопных газов с темпом изменения, который предотвращает анормальное сгорание в двигателе 1 внутреннего сгорания. Соответственно, внезапное изменение EGR-соотношения может предотвращаться, и в силу этого EGR-соотношение может изменяться без ухудшения стабильности сгорания.

В настоящем варианте осуществления, в случае уменьшения EGR-соотношения, контроллер 100 начинает управлять клапаном 12 создания дифференциального давления в направлении открытия заранее и управляет EGR-клапаном 10 в направлении закрытия в соответствии с открытием работающего клапана 12 создания дифференциального давления. С другой стороны, в случае увеличения EGR-соотношения, контроллер 100 начинает управлять клапаном 12 создания дифференциального давления в направлении закрытия заранее и управляет EGR-клапаном 10 в направлении открытия в соответствии с открытием работающего клапана 12 создания дифференциального давления. Как описано выше, в силу начала управления клапаном 12 создания дифференциального давления заранее и выполнения совместного управления, которое заставляет EGR-клапан 10 работать в соответствии с открытием клапана 12 создания дифференциального давления, можно предотвращать внезапное изменение EGR-соотношения.

Второй вариант осуществления

Настоящий вариант осуществления является аналогичным первому варианту осуществления в том аспекте, что в переходном состоянии, в котором EGR-соотношение изменяется, внезапное изменение EGR-соотношения предотвращается посредством совместного управления клапаном 12 создания дифференциального давления и EGR-клапаном 10. Тем не менее, порядок, в котором работают клапан 12 создания дифференциального давления и EGR-клапан 10, отличается от первого варианта осуществления. Далее главным образом поясняются аспекты, отличающиеся от первого варианта осуществления.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления, выполняемую посредством контроллера 100 настоящего варианта осуществления, когда целевое EGR-соотношение изменяется. Эта управляющая процедура повторно выполняется с короткими интервалами, например, приблизительно 10 миллисекунд.

На этапе S200, контроллер 100 задает предысторию EGR-соотношения. Этот этап является идентичным этапу S100 на фиг. 4, и в силу этого его пояснение опускается.

На этапе S210, контроллер 100 задает целевое открытие EGR-клапана 10 (целевое EGR/V-открытие) посредством выполнения поиска на карте, показанной на фиг. 2, с частотой вращения двигателя и нагрузкой двигателя. Это целевое EGR/V-открытие является целевым открытием в рабочей точке после перемещения.

На этапе S220, контроллер 100 задает целевое значение темпа изменения открытия с текущего EGR/V-открытия равным целевому EGR/V-открытию (целевому темпу изменения EGR/V-открытия). Целевой темп изменения EGR/V-открытия может задаваться равным любому значению.

На этапе S230, контроллер 100 начинает управление EGR-клапаном 10 на основе целевого темпа изменения EGR/V-открытия.

На этапе S240, контроллер 100 задает область открытия клапана 12 создания дифференциального давления. Здесь, как показано, таблицы, которые задают взаимосвязь EGR-соотношения с областью открытия клапана 12 создания дифференциального давления (областью ADM/V-открытия), создаются заранее для каждого открытия EGR-клапана 10 и сохраняются в контроллере 100, и открытие клапана 12 создания дифференциального давления задается посредством обращения к таблице при EGR-соотношении, определенном из предыстории EGR-соотношения и открытия EGR-клапана 10. Другими словами, на настоящем этапе, задается область открытия клапана 12 создания дифференциального давления для формирования EGR-соотношения в соответствии с предысторией EGR-соотношения.

На этапе 250, контроллер 100 задает открытие клапана 12 создания дифференциального давления посредством выполнения поиска в проиллюстрированной таблице с областью открытия клапана 12 создания дифференциального давления, заданной на этапе S240. Таблица, используемая здесь, представляет собой таблицу, в которой взаимосвязь области открытия клапана 12 создания дифференциального давления с открытием клапана 12 создания дифференциального давления исследуется и создается заранее и сохраняется в контроллере 100.

На этапе S260, контроллер 100 управляет клапаном 12 создания дифференциального давления на основе открытия клапана 12 создания дифференциального давления, заданного на этапе S250.

Фиг. 8 является временной диаграммой в случае, если управляющая процедура по фиг. 7 выполняется в переходном состоянии, в котором рабочая точка перемещается из области E3 в область E2, как и в случае с фиг. 3. Сплошная линия на фиг. 8 показывает случай, когда управляющая процедура выполняется в настоящем варианте осуществления. Кроме того, фиг. 8 показывает случай, когда клапан 12 создания дифференциального давления и EGR-клапан 10 независимо начинают работу одновременно, в качестве сравнительного примера, показанного посредством пунктирной линии. Хотя клапан 12 создания дифференциального давления фактически начинает работу после того, как EGR-клапан 10 начинает работу, разность времен является несущественной, и в силу этого, на фиг. 8 они показаны как одновременно начинающие работу.

Когда рабочая точка, намеченная во время T1, переключается на область E2, предыстория EGR-соотношения, которая изменяется с постоянным темпом изменения, задается так, как показано, и целевое EGR/V-открытие задается равным B1 (S200, S210). В настоящем варианте осуществления, контроллер 100 задает целевой темп изменения EGR/V-открытия, с которым открытие EGR-клапана 10 снижается с постоянным темпом изменения (S220), и инструктирует EGR-клапану 10 начинать работу (S230).

Открытие клапана 12 создания дифференциального давления постепенно увеличивается от момента сразу после начала работы клапана 12 создания дифференциального давления (S240-S260). Если клапан 12 создания дифференциального давления становится полностью открытым пошагово вместе с началом работы, EGR-соотношение снижается резко, аналогично сравнительному примеру. Для сравнения, в настоящем варианте осуществления, открытие клапана 12 создания дифференциального давления постепенно увеличивается и в силу этого может предотвращать внезапное изменение EGR-соотношения.

Фиг. 9 является временной диаграммой в случае, если управляющая процедура по фиг. 7 выполняется в переходном состоянии, в котором рабочая точка перемещается из области E2 в область E3, в отличие от фиг. 8. Как и в случае с фиг. 8, сплошная линия показывает случай, когда выполняется настоящий вариант осуществления, и пунктирная линия показывает сравнительный пример.

Когда рабочая точка, намеченная во время T1, переключается на область E3, предыстория EGR-соотношения, которая изменяется с постоянным темпом изменения, задается так, как показано, и целевое EGR/V-открытие задается равным B2 (S200, S210). В настоящем варианте осуществления, контроллер 100 задает целевой темп изменения EGR/V-открытия, с которым открытие EGR-клапана 10 увеличивается с постоянным темпом изменения, как показано (S220), и инструктирует EGR-клапану 10 начинать работу (S230).

Открытие клапана 12 создания дифференциального давления постепенно снижается от момента сразу после начала работы клапана 12 создания дифференциального давления (S240-S260). Если клапан 12 создания дифференциального давления становится SA1 пошагово вместе с началом работы, EGR-соотношение увеличивается резко, аналогично сравнительному примеру. Для сравнения, в настоящем варианте осуществления, открытие клапана 12 создания дифференциального давления уменьшается постепенно, и в силу этого может предотвращаться внезапное изменение EGR-соотношения.

Как описано выше, в настоящем варианте осуществления, в случае уменьшения EGR-соотношения, контроллер 100 начинает управлять EGR-клапаном 10 в направлении закрытия заранее и управляет клапаном 12 создания дифференциального давления в направлении открытия в соответствии с открытием работающего EGR-клапана 10. С другой стороны, в случае увеличения EGR-соотношения, контроллер 100 начинает управлять EGR-клапаном 10 в направлении открытия заранее и управляет клапаном 12 создания дифференциального давления в направлении закрытия в соответствии с открытием работающего EGR-клапана 10. Как описано выше, в силу начала управления EGR-клапаном 10 заранее и выполнения совместного управления, которое заставляет клапан 12 создания дифференциального давления работать в соответствии с открытием EGR-клапана 10, можно предотвращать внезапное изменение EGR-соотношения.

Третий вариант осуществления

Настоящий вариант осуществления является по существу идентичным первому варианту осуществления; тем не менее, часть процедуры EGR-управления отличается. Далее описываются, главным образом, аспекты, отличающиеся от первого варианта осуществления.

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления, выполняемую посредством контроллера 100 настоящего варианта осуществления, когда целевое EGR-соотношение изменяется. Эта управляющая процедура повторно выполняется с короткими интервалами, например, приблизительно 10 миллисекунд.

Этапы S300-S330, S350-S360 являются идентичными этапам S100-S130, S150-S160 на фиг. 4, и в силу этого их пояснения опускаются.

На этапе S340, контроллер 100 вычисляет область открытия EGR-клапана 10 (область EGR/V-открытия) с помощью формулы (1) и задает следующее:

Область EGR/V-открытия=Базовая область EGR/V-открытия x f(область ADM/V-открытия) ... (1)

Базовая область EGR/V-открытия по формуле (1) является областью EGR/V-открытия, вычисленной из взаимосвязи области EGR/V-открытия с EGR-соотношением при условии, что клапан 12 создания дифференциального давления имеет любое предварительно определенное открытие. F(область ADM/V-открытия) в формуле (1) является компенсационным членом для компенсации базовой области EGR/V-открытия в соответствии с открытием клапана 12 создания дифференциального давления. Процессы настоящих этапов описываются со ссылкой на фиг. 11.

Фиг. 11 является видом для описания состояния изменения EGR-соотношения в случае, если рабочая точка изменяется с области E3 на сплошной линии A1 на область E2, как и в случае с фиг. 3. Здесь, область EGR/V-открытия при условии, что предварительно определенное открытие клапана 12 создания дифференциального давления является полностью открытым, задается с возможностью служить в качестве базовой области EGR/V-открытия. Другими словами, взаимосвязь между областью EGR/V-открытия с EGR-соотношением представляет собой прямую линию A1, показанную посредством сплошной линии на фиг. 11, для момента, когда клапан 12 создания дифференциального давления является полностью открытым.

Например, когда EGR-соотношение, вычисленное из предыстории L1 изменения EGR-соотношения и открытия SA4 клапана 12 создания дифференциального давления, составляет Regr4, базовая область EGR/V-открытия становится Segr4'. В это время, фактическое открытие клапана 12 создания дифференциального давления составляет SA4, и в силу этого взаимосвязь EGR-соотношения с областью EGR/V-открытия должна становиться сплошной линией A2. С учетом этого, базовая область EGR/V-открытия компенсируется с помощью вышеуказанного компенсационного члена в соответствии с разностью наклона между сплошной линией A1 и сплошной линией A2, чтобы получать область Segr4 EGR/V-открытия.

Предварительно определенное открытие клапана 12 создания дифференциального давления во время задания базовой области EGR/V-открытия не должно обязательно быть полностью открытым.

Даже посредством вычисления области EGR/V-открытия так, как описано выше, получается преимущество, идентичное преимуществу первого варианта осуществления.

Четвертый вариант осуществления

Настоящий вариант осуществления является по существу аналогичным второму варианту осуществления; тем не менее, часть процедуры EGR-управления отличается. Далее описываются, главным образом, аспекты, отличающиеся от второго варианта осуществления.

Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру EGR-управления, выполняемую посредством контроллера 100 настоящего варианта осуществления, когда целевое EGR-соотношение изменяется. Эта управляющая процедура повторно выполняется с короткими интервалами, например, приблизительно 10 миллисекунд.

Этапы S400-S430, S450-S460 являются идентичными этапам S200-S230, S250-S260 на фиг. 7, и в силу этого их пояснения опускаются.

На этапе S440, контроллер 100 вычисляет область открытия клапана 12 создания дифференциального давления (область ADM/V-открытия) с помощью формулы (2) и задает следующее:

Область ADM/V-открытия=базовая область ADM/V-открытия x f(область EGR/V-открытия) ... (2)

Базовая область ADM/V-открытия по формуле (2) является областью ADM/V-открытия, вычисленной из взаимосвязи области ADM/V-открытия с EGR-соотношением при условии, что EGR-клапан 10 имеет любое предварительно определенное открытие. F(область EGR/V-открытия) по формуле (2) является компенсационным членом для компенсации базовой области ADM/V-открытия в соответствии с открытием EGR-клапана 10. Процессы настоящих этапов описываются со ссылкой на фиг. 13.

Фиг. 13 является видом для описания состояния изменения EGR-соотношения в случае, если рабочая точка изменяется с области E3 на сплошной линии A1 на область E2, как и в случае с фиг. 3. Здесь, область ADM/V-открытия при условии предварительно определенного открытия EGR-клапана 10 в качестве Segr1 задается с возможностью служить в качестве базовой области EGR/V-открытия. Другими словами, взаимосвязь области ADM/V-открытия с EGR-соотношением представляет собой прямую линию B1, показанную посредством сплошной линии на фиг. 13, когда открытие EGR-клапана 10 составляет Segr1.

Например, когда EGR-соотношение, вычисленное из предыстории L1 EGR-соотношение изменяется, и открытие Segr4 EGR-клапана 10 составляет Regr4, базовая область ADM/V-открытия составляет Sadm4'. В это время, фактическое открытие EGR-клапана 10 составляет Segr4, и в силу этого взаимосвязь EGR-соотношения с областью ADM/V-открытия должна становиться сплошной линией B2. С учетом этого, базовая область ADM/V-открытия компенсируется с помощью вышеуказанного компенсационного члена в соответствии с разностью наклона между сплошной линией B1 и сплошной линией B2, чтобы получать область Segr4 ADM/V-открытия. Предварительно определенное открытие EGR-клапана 10 во время задания базовой области ADM/V-открытия может задаваться в качестве любого значения.

Даже посредством вычисления области ADM/V-открытия так, как описано выше, может получаться преимущество, идентичное преимуществу второго варианта осуществления.

В вышеописанных вариантах осуществления, контроллер 100 имеет конфигурацию с использованием дроссельного клапана 5 и запорного клапана 8 регулирования давления наддува, чтобы регулировать нагрузку двигателя; тем не менее, ограничения на это отсутствуют. Например, при условии, что механизм 13 управления фазами газораспределения имеет конфигурацию, в которой величина подъема клапана и фазы газораспределения являются регулируемо управляемыми, нагрузка двигателя может регулироваться с помощью механизма 13 управления фазами газораспределения. Конфигурация, допускающая переменное управление величиной подъема клапана и фазами газораспределения, является общеизвестной, и в силу этого ее пояснение опускается.

Нагрузка двигателя регулируется посредством дроссельного клапана 5, запорного клапана 8 регулирования давления наддува или механизма 13 управления фазами газораспределения, и в силу этого изменение открытия клапана 12 создания дифференциального давления и EGR-клапана 10 не обеспечивает преимущество в отношении нагрузки двигателя. Следовательно, рабочие характеристики ускорения не снижаются посредством выполнения процедуры EGR-управления вышеуказанных вариантов осуществления.

Выше описаны варианты осуществления изобретения; тем не менее, настоящие варианты осуществления просто показывают одну часть вариантов применения настоящего изобретения и не имеют намерение ограничивать объем настоящего изобретения конкретными конфигурациями в вышеописанных вариантах осуществления.

Способ управления рециркуляцией выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания включает в себя: турбонагнетатель; канал для рециркуляции выхлопных газов, обеспечивающий сообщение выхлопного канала с впускным каналом в части выше по потоку от компрессора турбонагнетателя; клапан регулирования объема рециркуляции выхлопных газов, расположенный в канале для рециркуляции выхлопных газов; клапан создания дифференциального давления, расположенный выше по потоку от участка слияния смеси свежего воздуха и газа и выхлопного газа во впускном канале; и контроллер, адаптированный с возможностью управлять открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления, при этом в способе контроллер совместно управляет открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления таким образом, чтобы инструктировать соотношению рециркуляции выхлопных газов изменяться на целевое соотношение рециркуляции выхлопных газов с темпом изменения, который предотвращает анормальное сгорание в двигателе внутреннего сгорания. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащего:

турбонагнетатель;

канал для рециркуляции выхлопных газов, обеспечивающий сообщение выхлопного канала с впускным каналом в части выше по потоку от компрессора турбонагнетателя;

клапан регулирования объема рециркуляции выхлопных газов, расположенный в канале для рециркуляции выхлопных газов;

клапан создания дифференциального давления, расположенный выше по потоку от участка слияния смеси свежего воздуха и газа и выхлопного газа во впускном канале; и

контроллер, выполненный с возможностью управления открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления,

при этом согласно способу:

контроллер совместно управляет открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления таким образом, чтобы изменять соотношение рециркуляции выхлопных газов на целевое соотношение рециркуляции выхлопных газов с темпом изменения, который предотвращает анормальное сгорание в двигателе внутреннего сгорания, и

контроллер, в качестве совместного управления:

управляет одним из клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов или клапана создания дифференциального давления на основе целевого соотношения рециркуляции выхлопных газов; и

управляет другим из клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов или клапана создания дифференциального давления в соответствии с открытием упомянутого одного из работающего клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов или клапана создания дифференциального давления.

2. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов по п. 1, при котором:

в случае уменьшения соотношения рециркуляции выхлопных газов контроллер:

начинает управление клапаном создания дифференциального давления в направлении открытия заранее; и

управляет клапаном регулирования объема рециркуляции выхлопных газов в направлении закрытия в соответствии с открытием работающего клапана создания дифференциального давления.

3. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов по п. 1, при котором:

в случае уменьшения соотношения рециркуляции выхлопных газов контроллер:

начинает управление клапаном регулирования объема рециркуляции выхлопных газов в направлении закрытия заранее; и

управляет клапаном создания дифференциального давления в направлении открытия в соответствии с открытием работающего клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов.

4. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов по п. 1, при котором:

в случае увеличения соотношения рециркуляции выхлопных газов контроллер:

начинает управление клапаном создания дифференциального давления в направлении закрытия заранее; и

управляет клапаном регулирования объема рециркуляции выхлопных газов в направлении открытия в соответствии с открытием работающего клапана создания дифференциального давления.

5. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов по п. 1, при котором:

в случае увеличения соотношения рециркуляции выхлопных газов контроллер:

начинает управление клапаном регулирования объема рециркуляции выхлопных газов в направлении открытия заранее; и

управляет клапаном создания дифференциального давления в направлении закрытия в соответствии с открытием работающего клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов.

6. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов по любому из пп. 1-5, при котором:

двигатель внутреннего сгорания содержит дроссельный клапан, расположенный на выпуске клапана создания дифференциального давления во впускном канале, и

контроллер регулирует нагрузку двигателя внутреннего сгорания посредством управления открытием дроссельного клапана.

7. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов по п. 6, при котором:

двигатель внутреннего сгорания содержит запорный клапан регулирования давления наддува, выполненный с возможностью открывания и закрывания перепускного канала, который перепускает турбину турбонагнетателя, и

контроллер регулирует нагрузку двигателя внутреннего сгорания посредством управления запорным клапаном регулирования давления наддува.

8. Способ управления рециркуляцией выхлопных газов по п. 7, при котором:

двигатель внутреннего сгорания содержит механизм управления фазами газораспределения, выполненный с возможностью изменения фазы газораспределения, и

контроллер регулирует нагрузку двигателя внутреннего сгорания посредством управления механизмом управления фазами газораспределения.

9. Устройство управления рециркуляцией выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащего:

турбонагнетатель;

канал для рециркуляции выхлопных газов, обеспечивающий сообщение выхлопного канала с впускным каналом в части выше по потоку от компрессора турбонагнетателя;

клапан регулирования объема рециркуляции выхлопных газов, расположенный в канале для рециркуляции выхлопных газов;

клапан создания дифференциального давления, расположенный выше по потоку от участка слияния смеси свежего воздуха и газа и выхлопного газа во впускном канале; и

контроллер, выполненный с возможностью управления открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления,

при этом в устройстве:

контроллер совместно управляет открытием клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов и открытием клапана создания дифференциального давления таким образом, чтобы изменять соотношение рециркуляции выхлопных газов на целевое соотношение рециркуляции выхлопных газов с темпом изменения, который предотвращает анормальное сгорание в двигателе внутреннего сгорания, и

контроллер, в качестве совместного управления, управляет одним из клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов или клапана создания дифференциального давления на основе целевого соотношения рециркуляции выхлопных газов и управляет другим из клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов или клапана создания дифференциального давления в соответствии с открытием указанного одного из работающего клапана регулирования объема рециркуляции выхлопных газов или клапана создания дифференциального давления.