СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВПУСКОМ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПУСКОМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2020 года по МПК F02D41/02 F02M26/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к управлению впуском для двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

[0002] Известен двигатель внутреннего сгорания, оснащенный устройством рециркуляции выхлопных газов (далее в данном документе также называемым EGR-устройством), которое осуществляет рециркуляцию доли выхлопных газов обратно во впускную линию для улучшения характеристики топливной экономичности и экологических характеристик. Японский патент №3511849 раскрывает управление впуском для двигателя внутреннего сгорания, оснащенного EGR-устройством. В этом документе, во-первых, вычисляется суммарный объем свежего воздуха, который является суммой объема всасываемого воздуха и объема эквивалента свежего воздуха, который получается преобразованием объема рециркулировавших выхлопных газов (далее в данном документе также называемого EGR-газом) в объем воздуха (далее в данном документе также называемого свежим воздухом) в атмосфере. Далее, суммарное проходное сечение впускной дроссельной заслонки и EGR-клапана вычисляется на основе суммарного объема свежего воздуха. Суммарное проходное сечение назначается при отношении между объемом всасываемого воздуха и объемом эквивалента свежего воздуха, чтобы, тем самым, определять проходное сечение впускной дроссельной заслонки и проходное сечение EGR-клапана. Согласно управлению в этом документе, объем всасываемого воздуха и пропорция введенного EGR-газа (далее в данном документе также называемая EGR-коэффициентом) могут точно управляться, независимо от температуры, давления или другого состояния EGR-газа.

Сущность изобретения

[0003] Управление в вышеупомянутом документе предназначается для так называемой EGR-системы высокого давления (далее в данном документе также называемой HP-EGR-системой), в которой EGR-газ вводится в фрагмент ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки во впускном потоке. В фрагменте ниже по потоку от впускной дроссельной заслонки во впускном потоке развивается отрицательное давление, когда степень открытия впускной дроссельной заслонки уменьшается. Соответственно, в НР-EGR-системе, дифференциальное давление между выпускной стороной и впускной стороной, необходимое для рециркуляции EGR-газа, обеспечивается посредством отрицательного давления, которое развивается с уменьшением в степени открытия впускной дроссельной заслонки.

[0004] С другой стороны, для предоставления возможности EGR-управления в более широком рабочем диапазоне, была недавно предложена так называемая EGR-система низкого давления (далее в данном документе также называемая LP-EGR-системой), в которой EGR-газ вводится в фрагмент выше по потоку от впускной дроссельной заслонки во впускном потоке. Фрагмент выше по потоку от впускной дроссельной заслонки во впускном потоке имеет приблизительно атмосферное давление, таким образом, дифференциальное давление между впускной стороной и выпускной стороной является небольшим в LP-EGR-системе по сравнению с НР-EGR-системой. Таким образом, например, в рабочей области с низкой нагрузкой, где давление на выпускной стороне уменьшается, давление на выпускной стороне может становиться ниже по сравнению с впускной стороной вследствие пульсации выхлопа, возможно вызывающей обратный поток EGR-газа. Это вызывает необходимость, в LP-EGR-системе, предусматривать дополнительную дроссельную заслонку (далее в данном документе также называемую клапаном формирования отрицательного давления) в позиции выше по потоку от впускной дроссельной заслонки во впускном потоке, с тем, чтобы обеспечивать дифференциальное давление между впускной стороной и выпускной стороной, необходимое для введения EGR-газа.

[0005] Впрочем, изменение степени открытия клапана формирования отрицательного давления вызывает изменение давления (далее в данном документе также называемое давлением на впуске) внутри впускного канала от клапана формирования отрицательного давления к впускной дроссельной заслонке. Т.е. даже если степень открытия впускной дроссельной заслонки и степень открытия EGR-клапана для регулировки EGR-коэффициента являются неизменными, объем всасываемого воздуха и EGR-коэффициент изменяются в зависимости от степени открытия клапана формирования отрицательного давления. Следовательно, трудно точно управлять объемом всасываемого воздуха и EGR-коэффициентом, просто применяя управление в вышеописанном документе, как оно есть, к LP-EGR-системе.

[0006] Принимая во внимание вышесказанное, задачей настоящего изобретения является точное управление объемом всасываемого воздуха и EGR-коэффициентом в EGR-системе, оснащенной клапаном формирования отрицательного давления.

[0007] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предоставляется способ управления впуском для двигателя внутреннего сгорания, содержащего впускную дроссельную заслонку, расположенную во впускном канале и имеющую целевую степень открытия, заданную в соответствии с целевым объемом всасываемого свежего воздуха, определенным для каждой рабочей точки двигателя внутреннего сгорания, EGR-канал, предусмотренный для сообщения между фрагментом во впускном канале выше по потоку, во входящем потоке, от впускной дроссельной заслонки и выпускным каналом, EGR-клапан, расположенный в EGR-канале и имеющий целевую степень открытия, заданную в соответствии с целевым объемом EGR-газа, определенным для каждой упомянутой рабочей точки, и клапан формирования отрицательного давления, расположенный в позиции во впускном канале выше по потоку, во впускном потоке, от слияния с EGR-каналом. Способ управления содержит задание целевого давления на впуске, которое является целевым значением давления на впуске во впускном канале между клапаном формирования отрицательного давления и впускной дроссельной заслонкой, необходимого для выполнения EGR-управления в состоянии давления на выпуске, определенного для каждой упомянутой рабочей точки. Способ управления также содержит задание целевого суммарного проходного сечения, которое является суммой целевого проходного сечения EGR-клапана и целевого проходного сечения клапана формирования отрицательного давления, на основе целевого давления на впуске, целевого объема свежего воздуха и целевого объема EGR-газа, и задание целевого проходного сечения EGR-клапана, которое является проходным сечением EGR-клапана для достижения целевого объема EGR-газа, предполагая, что клапан формирования отрицательного давления является полностью открытым. Дополнительно, способ управления содержит задание значения, полученного вычитанием целевого проходного сечения EGR-клапана из целевого суммарного проходного сечения, как целевого проходного сечения клапана формирования отрицательного давления, которое является целевым значением проходного сечения клапана формирования отрицательного давления.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг. 1 - это схематичный чертеж конфигурации системы двигателя внутреннего сгорания;

Фиг. 2 - это блок-схема, иллюстрирующая основную концепцию управления впуском согласно настоящему варианту осуществления;

Фиг. 3 - это блок-схема последовательности операций программы управления впуском согласно настоящему варианту осуществления;

Фиг. 4 показывает примерную EGR-карту;

Фиг. 5 показывает примерный профиль давления на впуске;

Фиг. 6 является графиком, показывающим соотношение между целевым проходным сечением EGR-клапана и целевым давлением на впуске;

Фиг. 7 является графиком, показывающим соотношение между целевым проходным сечением дроссельной заслонки и целевым давлением на впуске; и

Фиг. 8 - это график, показывающий результат настоящего варианта осуществления.

Описание вариантов осуществления

[0009] Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.

[0010] Фиг. 1 - это схематичный чертеж конфигурации системы 100 двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления.

[0011] Впускной канал 2 размещает в себе, со стороны выше по потоку во впускном потоке, расходомер воздуха (не показан), клапан 19 формирования отрицательного давления (далее в данном документе также называемый ADM/V), компрессор 5А турбонагнетателя 5, дроссельную заслонку (далее в данном документе также называемую TH/V) 4 и промежуточный охладитель 6.

[0012] В то время как объем всасываемого воздуха обнаруживается с помощью расходомера воздуха в настоящем варианте осуществления, не ограничиваясь этим, объем всасываемого воздуха может быть обнаружен или оценен произвольным образом. Например, он может быть оценен на основе, например, давления во впускном канале 2 ниже по потоку от TH/V 4 и степени открытия TH/V 4.

[0013] Выпускной канал 3 размещает в себе, со стороны выше по потоку в выпускном потоке, турбину 5В турбонагнетателя 5, устройство 7 очистки выхлопных газов и датчик 11 температуры выхлопных газов. Устройство 7 очистки выхлопных газов является, например, трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором или окислительным нейтрализатором.

[0014] Хотя описание предоставляется в настоящем варианте осуществления для случая использования турбонагнетателя 5, который приводится в действие энергией выхлопных газов двигателя 1 внутреннего сгорания, не ограничиваясь этим, могут быть применены механический нагнетатель или электрический нагнетатель, например.

[0015] Система 100 двигателя внутреннего сгорания включает в себя канал рециркуляции выхлопных газов (далее в данном документе также называемый EGR-каналом) 8, который обеспечивает сообщение между фрагментом в выпускном канале 3 ниже по потоку от устройства 7 очистки выхлопных газов и фрагментом во впускном канале 2 выше по потоку от компрессора 5А. EGR-канал 8 размещает в себе EGR-охладитель 9, который охлаждает выхлопные газы, протекающие по EGR-каналу 8, и EGR-клапан (далее в данном документе также называемый EGR/V) 10, который регулирует расход выхлопных газов, протекающих по EGR-каналу 8. EGR-канал 8, EGR-охладитель 9 и EGR/V 10 совокупно называются EGR-устройством.

[0016] Контроллер 20 в качестве блока управления считывает обнаруженное значение расходомера, а также считывает обнаруженные значения датчика угла поворота коленчатого вала, датчика положения акселератора и других (которые не показаны). На основе этих обнаруженных значений контроллер 20 выполняет управления, включающие в себя управление степенями открытия ADM/V 19, TH/V 4 и EGR/V 10, управление впрыском топлива и управление моментом зажигания.

[0017] Контроллер 20 состоит из микрокомпьютера, который включает в себя центральный процессор (CPU), постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM) и интерфейс ввода/вывода (I/O-интерфейс). Контроллер 20 может состоять из множества микрокомпьютеров.

[0018] EGR-устройство в настоящем варианте осуществления является так называемым EGR-устройством низкого давления (далее в данном документе также называемым LP-EGR-устройством), в котором EGR-канал 8 соединяется с позицией выше по потоку от компрессора 5А. Следует отметить, что EGR-коэффициент ссылается на отношение EGR-газа относительно суммарного объема газа, втекающего в двигатель 1 внутреннего сгорания. Управление для осуществления рециркуляции EGR-газа называется EGR-управлением.

[0019] Известно, что, когда EGR-газ рециркулирует, степень открытия TH/V 4 увеличивается посредством объема введенного EGR-газа, что уменьшает насосную потерю, приводя в результате к улучшенной характеристике топливной экономичности. Также известно, что, когда EGR-газ рециркулирует, температура сгорания снижается, и сопротивление детонации улучшается, таким образом, интервал задержки момента зажигания для предотвращения детонации уменьшается, приводя в результате к улучшенной характеристике топливной экономичности. Следовательно, желательно, для улучшения характеристики топливной экономичности, выполнять EGR-управление в более широком рабочем диапазоне.

[0020] EGR-устройство использует дифференциальное давление между выпускной стороной и впускной стороной, или, другими словами, дифференциальное давление на концах EGR-клапана 10, чтобы предоставлять возможность введения EGR-газа из выпускного канала 3 во впускной канал 2. Таким образом, для выполнения EGR-управления, давление на впускной стороне должно быть ниже давления на выпускной стороне. В традиционно хорошо известном EGR-устройстве высокого давления (также называемом HP-EGR-устройстве), т.е., в EGR-устройстве, осуществляющем рециркуляцию EGR-газа в фрагмент ниже по потоку от дроссельной заслонки, давление на впускной стороне становится положительным давлением в области наддува, делая невозможным выполнение EGR-управления.

[0021] Напротив, LP-EGR-устройство, осуществляющее рециркуляцию EGR-газа в фрагмент выше по потоку от компрессора 5А, приспособлено для выполнения EGR-управления даже в области наддува, таким образом, LP-EGR-устройство, можно сказать, должно быть устройством, которое подходит для улучшения характеристики топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания с наддувом.

[0022] Отметим, что давление на выпуске двигателя 1 внутреннего сгорания пульсирует. В LP-EGR-устройстве, в котором дифференциальное давление на концах EGR-клапана 10 является небольшим по сравнению с дифференциальным давлением в HP-EGR-устройстве, давление на выпускной стороне может становиться ниже давления на впускной стороне в области низкой нагрузки, где среднее давление выхлопных газов уменьшается. В этом случае, EGR-газ может протекать обратно, затрудняя достижение целевого объема EGR-газа, который будет описан позже. Следовательно, для того, чтобы предотвращать обратный поток EGR-газа, ADM/V 19 используется для формирования отрицательного давления между ADM/V 19 и компрессором 5А.

[0023] Теперь будет предоставлено описание управления для ADM/V 19, EGR/V 10 и TH/V 4 посредством контроллера 20.

[0024] Когда выполняется EGR-управление, свежий воздух, забираемый из атмосферы, и EGR-газ протекают в двигатель 1 внутреннего сгорания.

[0025] Целевое значение объема свежего воздуха (целевой объем свежего воздуха) определяется в соответствии с положением акселератора (степенью открытия акселератора). Например, таблица, задающая целевой объем свежего воздуха для каждой нагрузки двигателя 1 внутреннего сгорания, создается заранее и сохраняется в контроллере 20, и нагрузка используется для поиска в таблице для задания целевого объема свежего воздуха. В настоящем варианте осуществления положение акселератора используется в качестве индекса, указывающего нагрузку.

[0026] Целевое значение объема EGR-газа (целевой объем EGR-газа) определяется в соответствии с целевым объемом свежего воздуха и целевым значением (целевым EGR-коэффициентом) EGR-коэффициента, который является отношением объема EGR-газа относительно суммарного объема газа. Целевой EGR-коэффициент определяется в соответствии с работой двигателя. Например, карта, задающая целевой EGR-коэффициент для каждой рабочей точки, создается заранее и сохраняется в контроллере 20, и обнаруженная скорость вращения и нагрузка используются для поиска по карте.

[0027] Контроллер 20 задает целевую степень открытия TH/V 4 в соответствии с целевым объемом свежего воздуха, определенным для каждой рабочей точки двигателя 1 внутреннего сгорания, и управляет степенью открытия TH/V 4 на основе целевой степени открытия. Дополнительно, контроллер 20 задает целевую степень открытия EGR/V 10 в соответствии с целевым объемом EGR-газа, определенным для каждой рабочей точки двигателя 1 внутреннего сгорания, и управляет степенью открытия EGR/V 10 на основе целевой степени открытия. Однако, когда степень открытия ADM/V 19 изменяется давление во впускном канале 2 (далее в данном документе также называемое давлением на впуске) между ADM/V 19 и TH/V 4 изменяется. Когда давление на впуске изменяется, объем свежего воздуха и объем EGR-газа изменяются, даже если степень открытия TH/V 4 и степень открытия EGR/V 10 не изменяются. Т.е. важно то, как управлять ADM/V 19, EGR/V 10 и TH/V 4 для точного выполнения EGR-управления.

[0028] Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей основную идею управления ADM/V 19, EGR/V 10 и TH/V 4 в настоящем варианте осуществления. Фиг. 2 просто иллюстрирует основную идею; конкретное содержимое управления показано на фиг. 3, который будет описан ниже.

[0029] В настоящем варианте осуществления, когда существует запрос для активации ADM/V 19, или, когда EGR-управление должно выполняться в области низкой нагрузки, где среднее давление выхлопных газов является низким, и давление на выпускной стороне может становиться ниже давления на впускной стороне, как объяснено ранее, контроллер 20 устанавливает целевое давление на впуске в блоке задания целевого давления на впуске. Контроллер 20 также задает целевой объем свежего воздуха и целевой объем EGR-газа, объясненные выше.

[0030] Контроллер 20 затем задает целевые степени открытия ADM/V 19, EGR/V 10 и TH/V 4, на основе целевого давления на впуске, целевого объема свежего воздуха и целевого объема EGR-газа. Это делает возможным точное управление целевым объемом свежего воздуха и целевым объемом EGR-газа, в то же время добиваясь целевого давления на впуске.

[0031] Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций программы управления, выполняемой посредством контроллера 20 на основе вышеописанной идеи. Когда выполняется EGR-управление, эта программа управления повторяется с короткими временными интервалами порядка нескольких миллисекунд, например. Следует отметить, что ADM/V 19 полностью открывается, когда EGR-управление не выполняется.

[0032] На этапе S100 контроллер 20 считывает положение АРО акселератора и скорость NE вращения двигателя 1 внутреннего сгорания. Положение АРО акселератора используется в качестве индекса, указывающего величину нагрузки двигателя 1 внутреннего сгорания, как объяснено ранее.

[0033] На этапе S110 контроллер 20 вычисляет целевой объем свежего воздуха и целевой EGR-коэффициент. Целевой объем свежего воздуха вычисляется посредством поиска в таблице, созданной заранее, как объяснено ранее. В таблице, больший целевой объем свежего воздуха задается, когда степень АРО открытия акселератора становится большей.

[0034] Целевой EGR-коэффициент вычисляется посредством поиска по карте, созданной заранее, как объяснено ранее. Фиг. 4 является примером карты целевого EGR-коэффициента. EGR-диапазон задается пропорционально рабочей области, определенной по нагрузке и скорости вращения. Внутри EGR-области более высокий целевой EGR-коэффициент задается, когда скорость вращения становится ниже, и когда нагрузка становится меньшей.

[0035] На этапе S120 контроллер 20 вычисляет целевой объем EGR-газа, умножая целевой объем свежего воздуха на целевой EGR-коэффициент.

[0036] На этапе S130 контроллер 20 вычисляет целевой суммарный объем газа. Целевой суммарный объем газа является суммой целевого объема свежего воздуха и целевого объема EGR-газа.

[0037] На этапе S140 контроллер 20 задает целевое давление на впуске следующим образом. Сначала, контроллер 20 вычисляет давление в выпускном канале 3 (далее в данном документе также называемое давлением на выпуске), предполагая, что свежий воздух объемом в рабочей точке, определенной по положению АРО акселератора и скорости NE вращения, считанных на этапе S100, был сожжен. Затем, давление на впуске, необходимое для выполнения EGR-управления в вычисленном состоянии давления на выпуске, задается в качестве целевого давления Pt на впуске. Например, давление, которое ниже на несколько Паскалей по сравнению с вычисленным давлением на выпуске, задается в качестве целевого давления Pt на впуске. Следует отметить, что давление, которое ниже на несколько Паскалей по сравнению с атмосферным давлением, может быть задано в качестве целевого давления Pt на впуске, без выполнения вышеописанного вычисления. Дополнительно, когда вычисленное давление на выпуске является достаточно высоким, целевое давление Pt на впуске становится почти равным атмосферному давлению, в таком случае ADM/V 19 может быть в полностью открытом состоянии.

[0038] Контроллер 20 задает, не только целевое давление Pt на впуске, но также профиль изменения давления на впуске, когда оно изменяется из текущего состояния (приблизительно атмосферного давления) в целевое давление Pt на впуске. Фиг. 5 показывает пример такого профиля, в котором EGR-управление начинается в момент Т1 времени. Перед моментом Т1 времени ADM/V 19 является полностью открытым, без выполняемого EGR-управления. Давление на впуске, следовательно, является приблизительно атмосферным давлением. С момента Т1 времени до момента Т2 времени, давление на впуске изменяется с атмосферного давления в целевое давление Pt на впуске. Это занимает несколько десятых секунды, например, с момента Т1 времени до момента Т2 времени. Задание такого профиля изменения для целевого давления Pt на впуске может пресекать отклонение фактического давления на впуске от целевого давления Pt на впуске вследствие времени задержки с момента, когда ADM/V 19 активизируется, до момента, когда фактическое давление на впуске изменяется. В результате, возможно предотвращать погрешность управления, свойственную такому отклонению.

[0039] На этапе S150, на основе целевого суммарного объема газа и целевого давления на впуске, контроллер 20 вычисляет суммарную площадь открытия, которая является суммой площади открытия ADM/V 19 и площади открытия EGR/V 10, следующим образом.

[0040] Суммарный объем газа, протекающего в двигатель 1 внутреннего сгорания, является суммой объема свежего воздуха, прошедшего через ADM/V 19, и объема EGR-газа, прошедшего через EGR/V 10. В состоянии, когда давление на выпуске является низким до такой степени, что существует необходимость формировать отрицательное давление с помощью ADM/V 19, дифференциальное давление на концах EGR/V 10 и дифференциальное давление на концах ADM/V 19 могут считаться равными друг другу. Таким образом, в широко известном выражении (1), касающемся текучей среды, протекающей через клапан, задавая целевой суммарный объем газа в качестве расхода Q и дифференциальное давление между целевым давлением на впуске и атмосферным давлением в качестве дифференциального давления Δр, вычисляется эффективное проходное сечение А, и оно задается в качестве суммарного проходного сечения.

[0041]

где Q: расход, Cv: коэффициент расхода, А: эффективное проходное сечение, Δр: дифференциальное давление и ρ: плотность.

На этапе S160 контроллер 20 вычисляет целевые проходные сечения EGR/V 10, ADM/V 19 и TH/V 4 следующим образом.

[0042] Сначала, контроллер 20 вычисляет целевое проходное сечение EGR/V 10. Проходное сечение EGR/V 10, обеспечивающее целевой объем EGR-газа, предполагая, что ADM/V 19 находится в полностью открытом состоянии, оценивается заранее для каждой рабочей точки, определенной по нагрузке (например, положению АРО акселератора) и скорости NE вращения двигателя 1 внутреннего сгорания и сохраняется в качестве целевого проходного сечения EGR/V в контроллере 20. Контроллер 20 корректирует целевое проходное сечение EGR/V в соответствии с целевым давлением на впуске и текущим давлением на впуске, на основе профиля, заданного на этапе S140.

[0043] Здесь, описание будет предоставлено для вышеупомянутой корректировки. Когда целевое давление на впуске является более низким, дифференциальное давление с давлением в выпускном канале увеличивается, вынуждая EGR-газ более надежно циркулировать. Следовательно, проходное сечение EGR/V, когда давление на впуске достигает целевого давления на впуске, корректируется, чтобы быть меньшим, когда целевое давление на впуске является более низким. Аналогично, во время процесса, посредством которого давления на впуске достигает целевого давления на впуске, дифференциальное давление с давлением в выпускном канале постепенно уменьшается, таким образом, корректировка применяется в направлении постепенного уменьшения проходного сечения.

[0044] Фиг. 6 иллюстрирует соотношение между целевым давлением на впуске и целевым проходным сечением EGR/V, после того как вышеописанная корректировка была применена, с горизонтальной осью, указывающей целевое давление на впуске, и вертикальной осью, указывающей целевую степень проходного сечения EGR/V, когда давление на впуске достигает целевого давления на впуске. В то время как характеристическая линия целевого проходного сечения EGR/V относительно целевого давления на впуске является прямой линией на фиг. 6, это является просто примером; характеристическая линия может становиться кривой с целевым проходным сечением EGR/V, монотонно увеличивающимся, когда целевое давление на впуске становится более высоким.

[0045] Проходное сечение и степень открытия EGR/V 10 имеют соответствие, что проходное сечение увеличивается с увеличением степени открытия. Таким образом, вертикальная ось на фиг. 6 может быть заменена целевой степенью открытия EGR/V. Т.е., корректировка, описанная выше, может быть перефразирована так, что степень открытия EGR/V, когда давление на впуске достигает целевого давления на впуске, корректируется, чтобы быть меньшим, когда целевое давление на впуске является более низким.

[0046] Далее, контроллер 20 вычитает целевое проходное сечение EGR/V из суммарного проходного сечения, чтобы получать целевое проходное сечение ADM/V.

[0047] Способ вычисления целевого проходного сечения TH/V, в основном, является идентичным способу вычисления целевого проходного сечения EGR/V. Контроллер 20 хранит, в качестве целевого проходного сечения TH/V, проходное сечение TH/V 4, которая обеспечивает целевой объем свежего воздуха, предполагая, что ADM/V 19 находится в полностью открытом состоянии, для каждой рабочей точки, определенной по нагрузке (например, положению АРО акселератора) и скорости NE вращения двигателя 1 внутреннего сгорания. Контроллер 20 корректирует целевое проходное сечение TH/V в соответствии с целевым давлением на впуске и текущим давлением на впуске.

[0048] Здесь, описание будет предоставлено для вышеупомянутой корректировки. Когда целевое давление на впуске является более низким, степень открытия ADM/V 19 управляется, чтобы быть меньшей, затрудняя прохождение свежего воздуха через него. Следовательно, проходное сечение TH/V, когда давление на впуске достигает целевого давления на впуске, корректируется, чтобы быть большим, когда целевое давление на впуске является более низким. Аналогично, во время процесса, посредством которого давление на впуске достигает целевого давления на впуске, степень открытия ADM/V 19 постепенно уменьшается, таким образом, корректировка применяется в направлении постепенного увеличения проходного сечения.

[0049] Фиг. 7 иллюстрирует соотношение между целевым давлением на впуске и целевым проходным сечением TH/V, после того как вышеописанная корректировка была применена, с горизонтальной осью, указывающей целевое давление на впуске, и вертикальной осью, указывающей целевое проходное сечение TH/V, когда давление на впуске достигает целевого давления на впуске. В то время как характеристическая линия целевого проходного сечения TH/V относительно целевого давления на впуске является прямой линией на фиг. 7, это является просто примером; характеристическая линия может становиться кривой с целевым проходным сечением TH/V, монотонно уменьшающимся, когда целевое давление на впуске становится более высоким.

[0050] Проходное сечение и степень открытия TH/V 4 имеют соответствие, что проходное сечение увеличивается с увеличением степени открытия. Таким образом, вертикальная ось на фиг. 7 может быть заменена целевой степенью открытия TH/V. Т.е. корректировка, описанная выше, может быть перефразирована так, что степень открытия TH/V, когда давление на впуске достигает целевого давления на впуске, корректируется, чтобы быть большей, когда целевое давление на впуске является более низким.

[0051] После вычисления целевых проходных сечений для EGR/V 10, ADM/V 19 и TH/V 4, как описано выше, на этапе S170, контроллер 20 управляет EGR/V 10, ADM/V 19 и TH/V 4, чтобы добиваться их соответствующих целевых проходных сечений. В этом управлении, например, целевые проходные сечения преобразуются в целевые степени открытия на основе соотношения между степенью открытия и проходным сечением соответствующих клапанов 10, 19 и 4, оцененным заранее, и степени открытия клапанов 10, 19 и 4 делаются согласующимися с их соответствующими целевыми степенями открытия.

[0052] Фиг. 8 иллюстрирует действия и результаты программы управления на фиг. 3; она показывает соотношение между давлением на выпуске и давлением на впуске в области низкой нагрузки двигателя 1 внутреннего сгорания, с вертикальными осями, представляющими давление, и горизонтальной осью, представляющей время.

[0053] В состоянии, когда давление на выпуске является низким, как в области низкой нагрузки, давление на выпуске может падать ниже атмосферного давления во впадинах пульсации на выпуске, как показано на фиг. 8. В отсутствие ADM/V 19, или когда ADM/V 19 является полностью открытым, давление на впуске LP-EGR-устройства может считаться приблизительно атмосферным давлением, хотя оно может изменяться вследствие пульсации на впуске. Таким образом, во впадинах пульсации на выпуске, давление на выпуске может становиться более низким по сравнению с давлением на впуске (затененные фрагменты на чертеже). С давлением на выпуске, более низким по сравнению с давлением на впуске, EGR-газ будет протекать обратно от впускной стороны к выпускной стороне, затрудняя выполнение точного EGR-управления.

[0054] В отличие от этого, в настоящем варианте осуществления, ADM/V 19 используется, чтобы понижать давление на впуске, чтобы предохранять давление на выпуске от становления более низким по сравнению с давлением на впуске, таким образом, обратного потока EGR-газа не существует. Дополнительно, для понижения давления на впуске, степени открытия ADM/V 19, EGR/V 10 и TH/V 4 регулируются на основе целевого давления на впуске и целевого суммарного объема газа, или, принимая во внимание влияние степени открытия (проходного сечения) ADM/V 19 на основе целевого давления на впуске. Следовательно, возможно точно выполнять EGR-управление, в то же время обеспечивая крутящий момент, требуемый водителем.

[0055] Как описано выше, в настоящем варианте осуществления, в качестве способа управления двигателем 1 внутреннего сгорания, оборудованного LP-EGR-устройством, контроллер 20 задает целевое давление на впуске, которое является целевым значением давления на впуске во впускном канале 2 между ADM/V 19 и TH/V 4, и целевой объем свежего воздуха, который является целевым значением объема свежего воздуха, который должен забираться из атмосферы, согласно рабочей точке двигателя 1 внутреннего сгорания. Контроллер 20 дополнительно задает целевой объем EGR-газа, который является целевым значением объема EGR-газа, который должен рециркулировать из выпускного канала 3 во впускной канал 2 через EGR-канал 8, согласно рабочей точке двигателя 1 внутреннего сгорания. Затем, задавая сумму целевого объема свежего воздуха и целевого объема EGR-газа в качестве целевого суммарного объема газа, контроллер 20 управляет TH/V 4, EGR/V 10 и ADM/V 19 на основе целевого давления на впуске и целевого суммарного объема газа. Таким образом, возможно точно выполнять EGR-управление, в то же время обеспечивая крутящий момент, требуемый водителем.

[0056] В настоящем варианте осуществления контроллер 20 задает целевое суммарное проходное сечение, которое является суммой целевого проходного сечения EGR/V 10 и целевого проходного сечения ADM/V 19, на основе целевого давления на впуске и целевого суммарного объема газа. Дополнительно, контроллер 20 задает целевое проходное сечение EGR-клапана, которое является проходным сечением EGR/V 10 для достижения целевого объема EGR-газа, предполагая, что ADM/V 19 является полностью открытым. Контроллер 20 задает значение, полученное вычитанием целевого проходного сечения EGR-клапана из целевого суммарного проходного сечения, в качестве целевого проходного сечения ADM/V, которое является целевым значением проходного сечения ADM/V 19. При этом перемещения ADM/V 19 и EGR/V 10 могут координироваться друг с другом. В результате, возможно добиваться целевого EGR-коэффициента и целевого объема свежего воздуха, в то же время добиваясь целевого давления на впуске.

[0057] В настоящем варианте осуществления контроллер 20 применяет корректировку так, что целевая степень открытия TH/V становится больше, а целевая степень открытия EGR/V становится меньше, когда целевое давление на впуске является более низким. Это делает возможным точное управление объемом свежего воздуха и объемом EGR-газа в соответствии с целевым давлением на впуске.

[0058] В настоящем варианте осуществления контроллер 20 корректирует целевое проходное сечение EGR-клапана так, что оно становится меньше, когда давление на впуске становится более низким. Другими словами, контроллер 20 корректирует целевое проходное сечение EGR/V в соответствии с профилем, посредством которого давление на впуске достигает целевого давления на впуске. При этом, возможно выполнять точное EGR-управление даже в переходном состоянии, пока не будет достигнуто целевое давление на впуске.

[0059] В настоящем варианте осуществления контроллер 20 корректирует проходное сечение TH/V 4, так что оно становится больше, когда давление на впуске становится ниже. Другими словами, контроллер 20 корректирует целевое проходное сечение TH/V в соответствии с профилем, посредством которого давление на впуске достигает целевого давления на впуске. При этом, возможно точно управлять суммарным объемом газа даже в переходном состоянии, пока целевое давление на впуске не будет достигнуто.

[0060] В частности, в настоящем варианте осуществления, контроллер 20 корректирует целевое проходное сечение EGR/V и целевое проходное сечение TH/V в соответствии с профилем, посредством которого давление на впуске достигает целевого давления на впуске. Таким образом, даже в переходном состоянии, возможно точно управлять целевым объемом свежего воздуха, вместе с суммарным объемом газа и объемом EGR-газа, и добиваться крутящего момента, требуемого водителем.

[0061] Хотя описание было предоставлено выше для варианта осуществления настоящего изобретения, вариант осуществления показывает только часть примера применения настоящего изобретения и не предназначается, чтобы ограничивать технические рамки настоящего изобретения конкретными конфигурациями в варианте осуществления.

Изобретение относится к области эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для управления впускным потоком газа ДВС, который содержит впускную дроссельную заслонку, расположенную во впускном канале ДВС, EGR-канал, расположенный между участком впускного канала и выпускным каналом, EGR-клапан, расположенный в EGR-канале и клапан формирования отрицательного давления, расположенный во впускном канале выше во впускном потоке от соединения с EGR-каналом. Способ управления включает определение целевой степени открытия впускной дроссельной заслонки в соответствии с целевым объемом наружного воздуха, а также соответствующие определения целевого давление на впуске, целевого суммарного проходного сечения потоков наружного воздуха и EGR-газа, целевого проходного сечения EGR-клапана и целевого значения проходного сечения клапана формирования отрицательного давления, после чего управляют степенью открытия впускной дроссельной заслонки, EGR-клапана и клапана формирования отрицательного давления на основании упомянутых выше целевых значений. Использование изобретения позволяет повысить точность управления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ управления впускным потоком газа двигателя внутреннего сгорания (ДВС), который содержит

впускную дроссельную заслонку, расположенную во впускном канале ДВС и имеющую целевую степень открытия, заданную в соответствии с целевым объемом наружного воздуха, определенным для каждой рабочей точки ДВС,

EGR-канал, расположенный между участком впускного канала, находящемся выше во впускном потоке от впускной дроссельной заслонки, и выпускным каналом с обеспечением их сообщения,

EGR-клапан, расположенный в EGR-канале и имеющий целевую степень открытия, заданную в соответствии с целевым объемом EGR-газа, определенным для каждой упомянутой рабочей точки, и

клапан формирования отрицательного давления, расположенный во впускном канале выше во впускном потоке от соединения с EGR-каналом,

включающий этапы, на которых:

- определяют целевую степень открытия впускной дроссельной заслонки в соответствии с целевым объемом наружного воздуха,

- определяют целевое давление на впуске, которое является целевым значением давления на впуске во впускном канале между клапаном формирования отрицательного давления и впускной дроссельной заслонкой, необходимым для выполнения EGR-управления при давлении на выпуске, определенном для каждой упомянутой рабочей точки ДВС,

- определяют целевое суммарное проходное сечение потоков наружного воздуха и EGR-газа, которое является суммой целевого проходного сечения EGR-клапана и целевого проходного сечения клапана формирования отрицательного давления, на основе целевого давления на впуске, целевого объема наружного воздуха и целевого объема EGR-газа,

- определяют целевое проходное сечение EGR-клапана, которое является проходным сечением EGR-клапана для достижения целевого объема EGR-газа, при условии, что клапан формирования отрицательного давления является полностью открытым,

- определяют целевое значение проходного сечения клапана формирования отрицательного давления посредством вычитания целевого проходного сечения EGR-клапана из целевого суммарного проходного сечения и

- управляют степенью открытия впускной дроссельной заслонки, EGR-клапана и клапана формирования отрицательного давления на основании упомянутых выше целевых значений.

2. Способ по п. 1, в котором

осуществляют корректировку целевой степени открытия впускной дроссельной заслонки в большую сторону, а целевой степени открытия EGR-клапана в меньшую сторону при снижении целевого давления на впуске.

3. Способ по п. 2, в котором

осуществляют корректировку целевого проходного сечения EGR-клапана в меньшую сторону при снижении целевого давления на впуске.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором

осуществляют корректировку проходного сечения впускной дроссельной заслонки в большую сторону при снижении целевого давления на впуске.

5. Устройство для управления впускным потоком газа ДВС, содержащее

впускную дроссельную заслонку, расположенную во впускном канале и имеющую целевую степень открытия, заданную в соответствии с целевым объемом наружного воздуха, определенным для каждой рабочей точки ДВС,

EGR-канал, расположенный между участком впускного канала, находящемся выше во впускном потоке от впускной дроссельной заслонки, и выпускным каналом с обеспечением их сообщения,

EGR-клапан, расположенный в EGR-канале и имеющий целевую степень открытия, заданную в соответствии с целевым объемом EGR-газа, определенным для каждой упомянутой рабочей точки,

клапан формирования отрицательного давления, расположенный во впускном канале выше во впускном потоке от соединения с EGR-каналом, и

блок управления, выходы которого соединены с элементами управления впускной дроссельной заслонкой, EGR-клапаном и клапаном формирования отрицательного давления,

при этом блок управления выполнен с возможностью

определения целевой степени открытия впускной дроссельной заслонки в соответствии с целевым объемом наружного воздуха,

определения целевого давления на впуске, которое является целевым значением давления на впуске во впускном канале между клапаном формирования отрицательного давления и впускной дроссельной заслонкой, необходимым для выполнения EGR-управления при давлении на выпуске, определенном для каждой упомянутой рабочей точки ДВС,

определения целевого суммарного проходного сечения потоков наружного воздуха и EGR-газа, которое является суммой целевого проходного сечения EGR-клапана и целевого проходного сечения клапана формирования отрицательного давления, на основе целевого давления на впуске, целевого объема наружного воздуха и целевого объема EGR-газа,

определения целевого проходного сечения EGR-клапана, которое является проходным сечением EGR-клапана для достижения целевого объема EGR-газа, при условии, что клапан формирования отрицательного давления является полностью открытым,

определения целевого значения проходного сечения клапана формирования отрицательного давления посредством вычитания целевого проходного сечения EGR-клапана из целевого суммарного проходного сечения, и

управления степенью открытия впускной дроссельной заслонки, EGR-клапана и клапана формирования отрицательного давления на основании упомянутых выше целевых значений.