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CN109661511B - 内燃机的控制方法以及控制装置 - Google Patents

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CN109661511B CN201680088942.7A CN201680088942A CN109661511B CN 109661511 B CN109661511 B CN 109661511B CN 201680088942 A CN201680088942 A CN 201680088942A CN 109661511 B CN109661511 B CN 109661511B
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八坂贤治
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

在比EGR通路(27)与进气通路(12)汇合的汇合位置(30)靠上游侧的进气通路(12)设置负压控制阀(44)。在通过EGR通路(27)使EGR气体向进气通路(12)回流的EGR区域(Regr)，对负压控制阀(44)进行控制以确保排气通路(13)与进气通路(12)之间的压差。而且，在比EGR区域(Regr)靠低负荷侧的运转区域(R2)，将负压控制阀(44)向关闭方向进行控制以抑制噪声的产生。

Description

内燃机的控制方法以及控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制。
背景技术
对于车辆用的内燃机、特别是汽油内燃机，当前，利用增压器使排气量降低而实现油耗性能的改善且兼顾输出性能的所谓小型化涡轮内燃机成为主流。在这种内燃机中，已知如下技术，即，利用使废气的一部分作为EGR气体向进气通路回流的EGR装置，在实现泵损失的改善的同时改善高负荷区域的爆震，由此改善油耗。特别是在近年来，根据改善油耗的观点，增大EGR率(EGR气体量相对于新气体量的比例)的请求逐渐提高，要求用于在大范围的内燃机运转区域(内燃机转速·负荷区域)获得较高的EGR率的技术。
但是，在专利文献1中，作为抑制缸内喷射型的柴油发动机的怠速运转时的燃烧噪声的技术，在进气通路设置进气节流阀，在怠速运转时将进气节流阀关闭而减少进气量，以使得气缸内的空燃比小于理论空燃比的方式进行控制，由此减弱怠速运转时的燃烧噪声。
专利文献1：日本特开2001-193538号公报
发明内容
上述专利文献1所记载的发明是限定为根据燃料喷射量而对扭矩进行控制的柴油发动机的技术，并不适合于根据吸入空气量而对扭矩进行控制的火花点火式的汽油内燃机。
但是，在比EGR通路与进气通路汇合的汇合位置靠上游侧的进气通路设置负压控制阀，由此在低负荷时也将负压控制阀向关闭方向进行控制而确保排气通路和进气通路的压差，从而能够将EGR气体吸引至进气通路，能够扩大进行EGR的运转区域。
本发明的目的在于利用这种负压控制阀而有效地抑制比进行EGR的运转区域靠低负荷侧的运转区域的燃烧噪声的产生。
本发明的一个技术方案在于一种内燃机的控制方法，该内燃机具有：
EGR通路，其将排气通路和进气通路连接，使作为废气的一部分的EGR气体向进气通路回流；以及
负压控制阀，其设置于比上述EGR通路与进气通路汇合的汇合位置靠上游侧的进气通路，对该进气通路进行开闭，其中，
在上述内燃机的运转状态处于通过上述EGR通路使上述EGR气体向进气通路回流的EGR区域时，对上述负压控制阀进行控制以确保上述排气通路与上述进气通路之间的压差，
并且，在上述内燃机的运转状态处于比上述EGR区域靠低负荷侧的运转区域时，将上述负压控制阀向关闭方向进行控制，且以使得从上述负压控制阀通过的空气量大于或等于基于上述内燃机的运转状态设定的目标吸入空气量的方式，对上述负压控制阀的开度进行控制。
本发明的另一个技术方案在于一种内燃机的控制装置，其具有：
EGR通路，其将排气通路和进气通路连接，使作为废气的一部分的EGR气体向进气通路回流；
负压控制阀，其设置于比上述EGR通路与进气通路汇合的汇合位置靠上游侧的进气通路；以及
控制部，其对上述负压控制阀的动作进行控制，
在通过上述EGR通路使上述EGR气体向进气通路回流的EGR区域，该控制部对上述负压控制阀进行控制以确保上述排气通路与上述进气通路之间的压差，
并且，在比上述EGR区域靠低负荷侧的运转区域，将上述负压控制阀向关闭方向进行控制，且在上述内燃机的运转状态处于比上述EGR区域靠低负荷侧的运转区域时，以使得从上述负压控制阀通过的空气量大于或等于基于上述内燃机的运转状态设定的目标吸入空气量的方式，对上述负压控制阀的开度进行控制。
发明的效果
根据本发明，能够有效地利用为了确保EGR区域的压差而设置的负压控制阀，而抑制比EGR区域靠低负荷侧的运转区域的噪声的产生，能够提高安静性。
附图说明
图1是简略地表示应用本发明的一个实施例所涉及的控制方法以及控制装置的内燃机的系统结构的结构图。
图2是表示上述实施例的控制流程的流程图。
图3是表示EGR区域的设定对应图的特性图。
图4是表示负压控制阀的动作的说明图。
具体实施方式
下面，利用图示实施例对本发明进行说明。图1简略地示出了应用本发明的一个实施例所涉及的控制方法以及控制装置的内燃机的系统结构。
该内燃机10是直列4气缸型的火花点火式汽油内燃机，在各气缸的燃烧室11连接有进气通路12和排气通路13。进气通路12经由进气岐管15的4个进气分支通路16而与各气缸的进气端口连接，排气通路13经由排气岐管17的4个排气分支通路18而与各气缸的排气端口连接。
在该内燃机10设置有涡轮式的增压器20。对于该增压器20而言，设置于排气通路13的涡轮机21、和设置于进气通路12的压缩机22以高度一致的方式同轴地设置于一个轴23上，涡轮机21利用排气能量对压缩机22进行驱动旋转而进行增压。在排气通路13设置有将涡轮机21旁通的旁通通路24，在该旁通通路24设置有对增压压力进行调整的废气门阀25。
另外，在该内燃机10设置有外部EGR装置，该外部EGR装置使废气的一部分作为EGR气体而向进气通路12回流。该外部EGR装置设置有：EGR通路27，其将进气通路12和排气通路13连接；EGR控制阀28，其设置于上述EGR通路27，通过对EGR通路27进行开闭而对EGR气体相对于新气体的比例即EGR率以及EGR气体的流量进行控制；以及EGR冷却器29，其对在EGR通路27内流动的EGR气体进行冷却。
另外，该外部EGR装置是作为EGR通路27与进气通路12连接的EGR导入口的汇合位置30配置为比压缩机22靠上游侧的所谓低压型的EGR装置。EGR通路27与排气通路13连接的EGR取出口31配置为比设置于涡轮机21的下游侧的三元催化器等催化器32更靠下游侧。
在进气通路12，在比压缩机22靠下游侧配置有：电子控制式的吸入空气量调整阀33(所谓的节流阀)，其对吸入空气量进行调整；以及中间冷却器34，其对吸入气体进行冷却。在吸入空气量调整阀33的上游侧设置有对增压压力进行检测的增压压力传感器35。
另外，将压缩机22的上游侧的进气通路12和下游侧的进气通路12连接的再循环通路36设置为使得在减速时等在压缩机22产生的压力释放，并且在该再循环通路36设置有用于对从该再循环通路36通过的吸入空气的流量进行调整的再循环阀37。另外，在压缩机22设置有对涡轮转速(涡轮速度)进行检测的涡轮速度传感器38。
在比上述EGR通路27的汇合位置30靠上游侧的进气通路12，从上游侧起按顺序设置有：空气滤清器41，其将吸入空气中的异物除去；空气流量计42，其对吸入空气量进行检测；大气压力传感器43，其对大气压力进行检测；以及负压控制阀44。
设置负压控制阀44的目的在于，基本上在EGR区域Regr对负压控制阀44的开度进行控制，从而在包含与EGR通路27连接的汇合位置30在内的负压控制阀44的下游侧的进气通路12生成负压而确保排气通路13与进气通路12的压差，由此确保EGR气体的导入稳定性，并且降低排气脉动的影响。
控制部50能够存储及执行各种控制，基于上述增压压力传感器35、空气流量计42、大气压力传感器43以及涡轮速度传感器38等对内燃机运转状态进行检测的各种传感器的检测信号，将控制信号向上述废气门阀25、EGR控制阀28、吸入空气量调整阀33、再循环阀37以及负压控制阀44等输出，并对其动作进行控制。
图2是表示负压控制阀44的控制流程的流程图，利用控制部50每隔规定期间(例如每隔10ms)而反复执行本流程。
在步骤S11中，判定负压控制阀44是否正常。如果判定为负压控制阀44正常，则进入步骤S12，基于表示内燃机10的运转状态的内燃机转速及内燃机负荷，参照预先设定的图3所示的EGR对应图，判定是否是进行通过EGR通路27使EGR气体向进气通路12回流的所谓EGR运转的规定的EGR区域Regr。如图3所示，EGR区域Regr设定为横跨中速旋转·中等负荷的范围较大的运转区域。在图3中，右下方的实线和点划线分别是以将吸入空气量相等的运转状态连结而构成的等空气量线。
在EGR区域Regr的情况下，进入步骤S13，判定根据内燃机运转状态而求出的目标吸入空气量是否小于或等于规定的设定空气量Q1。设定空气量Q1是预先设定的值，如图3所示，在将负压控制阀44向关闭方向进行控制的情况下，是相当于无法获得作为目标的吸入空气量的极限值的值。即，在目标吸入空气量超过设定空气量Q1的区域，为了确保吸入空气量，需要将负压控制阀44完全打开。
在目标吸入空气量小于或等于设定空气量Q1(图3中比表示设定空气量Q1的点划线靠左下方的区域)的情况下，进入步骤S14，以在排气通路13与进气通路12之间获得与目标EGR气体流量相应的规定的压差的方式对负压控制阀44的目标开度进行计算。如图3以及图4所示，内燃机转速以及内燃机负荷越低，换言之，目标空气量越小，越将该目标开度向关闭方向设定，即，以使得开度越减小的方式设定该目标开度。在步骤S15中，基于步骤S14中设定的目标开度而对负压控制阀44进行驱动控制。
在上述步骤S11中，在判定为负压控制阀44不正常的情况下，进入步骤S16，作为失效保护控制而禁止EGR控制阀28的动作，即，将EGR控制阀28完全关闭而禁止EGR气体向进气通路12的回流。另外，将负压控制阀44设为初始状态的完全打开。即，将EGR控制阀28完全关闭，将负压控制阀44完全打开。
在上述步骤S12中，在判定为并非EGR区域Regr的情况下，进入步骤S17，判定是否是比EGR区域Regr靠低负荷侧的运转区域R2。在是比EGR区域Regr靠低负荷侧的运转区域R2的情况下，进入步骤S18，以使得负压控制阀44向关闭方向进行动作的方式设定负压控制阀44的目标开度。即，如图3所示，无论是否是比EGR区域Regr靠低负荷侧的非EGR区域R2，都将负压控制阀44向关闭方向进行控制。此时，对于负压控制阀44的目标开度，后文中利用图4进行详细叙述，但基本上如图3所示，内燃机转速以及内燃机负荷越低，越向关闭方向进行设定，即，以使得开度越减小的方式进行设定。
这样，即使在比EGR区域Regr靠低负荷侧的非EGR区域R2，通过将负压控制阀44向关闭方向进行控制，从而也能够在负压控制阀44的下游侧的进气通路12产生负压而减弱来自进气侧的燃烧噪声，并且能够减弱在加速时、减速时从增压器20产生的气流音。另外，因气流音的减弱而能够实现应对音振部件的减轻、削减。
另外，以使得负压控制阀44的开口面积大于或等于基于内燃机运转状态设定的吸入空气量调整阀33的开口面积(开度)的方式设定此时的负压控制阀44的目标开度。由此，尽管将负压控制阀44向关闭方向进行控制，也能够抑制吸入空气量的减少，并且能够抑制泵损失变差。
在上述步骤S17中，在比EGR区域Regr靠高负荷侧的运转区域R1的情况下，进入上述步骤S16，禁止EGR控制阀28的动作，即，将EGR控制阀28完全关闭，禁止EGR气体向进气通路12的回流。另外，将负压控制阀44设为初始状态的完全打开。即，将EGR控制阀28完全关闭，将负压控制阀44完全打开。
在上述步骤S13中，在目标吸入空气量超过设定空气量Q1的情况下，进入步骤S19，使负压控制阀44的动作停止，即，将负压控制阀44完全打开。另外，由于是EGR区域Regr，因此以实现目标EGR率的方式将EGR控制阀28向打开方向进行控制。
参照图4，与图3相同地，符号Q1表示目标吸入空气量与设定空气量Q1相等的线，符号L0表示负压控制阀44的开口面积和吸入空气量调整阀33的开口面积相等的线。因此，在比该线L0靠右下方的区域，相对于吸入空气量调整阀33的下游侧的负压的绝对值，负压控制阀44的下游侧的负压的绝对值增大。
图4中的实线L1表示EGR区域Regr中的、目标空气量Q未超过设定空气量Q1的内燃机10的运转状态下的负压控制阀44的开度特性。在这种运转状态下，为了确保排气通路13与进气通路12的压差，将负压控制阀44的目标开度向关闭方向进行控制。具体而言，如实线L1所示，为了将泵损失抑制为最小限度且确保规定的压差，以沿着比负压控制阀44的开口面积和吸入空气量调整阀33的开口面积相等的线L0略微向关闭方向偏移的线L1而目标空气量越少则越向关闭侧偏移(开度减小)的方式设定目标开度。
图中的实线L2表示未应用本实施例的控制、且在比EGR区域Regr靠低负荷侧将负压控制阀44完全打开的对比例的特性。另一方面，图中的实线L3表示应用了在比EGR区域Regr靠低负荷侧将负压控制阀44向关闭方向进行控制的本实施例的控制的情况下的特性。如该图所示，此时的负压控制阀44的目标开度无需确保用于确保EGR气体的导入稳定性的压差，因此为了可靠地避免泵损失变差，在比上述线L0靠打开侧的位置，以目标空气量越少则越向关闭侧偏移的方式设定该目标开度。即，在比EGR区域Regr靠低负荷侧的区域R2，与EGR区域Regr的情况相比，即使是相同的目标空气量Q(其中，Q未超过设定空气量Q1的范围)，也向打开侧设定目标开度。由此，从负压控制阀44通过的空气量变为大于或等于基于内燃机的运转状态而设定的目标吸入空气量。另一方面，在Q超过设定空气量Q1的范围，将负压控制阀44完全打开而确保吸入空气量。
能够在目标空气量Q未超过设定空气量Q1的范围应用本实施例的控制(实线L3所示的特性)，在未超过设定空气量Q1的范围，考虑内燃机10的燃烧噪声、搭载内燃机10的车辆的安静性能要求等而能够对应用控制的目标空气量Q的最大值(图4中的实线L3的右端的位置)进行变更。
另外，在比EGR区域Regr靠高负荷侧的运转区域R1，如图4中的实线L4所示，将负压控制阀44完全打开。
[1]如上，在本实施例中，在EGR区域Regr，通过对负压控制阀44进行控制而确保排气通路13与进气通路12之间的压差。而且，在比EGR区域Regr靠低负荷侧的运转区域R2，将负压控制阀44向关闭方向进行控制，从而能够在比该负压控制阀44靠下游侧生成负压，抑制缸内压力的升高而减弱内燃机的燃烧噪声，并且能够减弱因增压器20而产生的气流音、再循环阀37的通过音，进而能够实现应对音振部件的削减化。特别是在低负荷侧的运转状态下，内燃机转速、车速也较低，因此内燃机的燃烧噪声、行驶的噪声本身也较小，即使是较小的噪声也容易引起注意，因此通过抑制这种低负荷侧的噪声的产生，从而能够有效地提高安静性。
另外，在例如运转状态从EGR区域Regr向低负荷侧的运转区域R2转换的情况下，使负压控制阀44从EGR区域Regr持续地向关闭方向进行动作，因此能够减弱因负压控制阀44急剧地从关闭状态进行打开动作而引起的音色变化。
[2]并且，在比EGR区域Regr靠低负荷侧的运转区域R2，以使得从负压控制阀44通过的空气量大于或等于基于内燃机运转状态设定的目标吸入空气量的方式对负压控制阀44的目标开度进行控制。因此，尽管将负压控制阀44向关闭方向进行控制，但也不担心会导致相对于目标吸入空气量而吸入空气量降低的状况。
[3]另外，在比EGR区域Regr靠低负荷侧的运转区域R2，如图4所示，将负压控制阀44的目标开度(L3)向与负压控制阀44的开口面积和吸入空气量调整阀33的开口面积相等的线L0相比更靠打开方向进行设定，即，以使得负压控制阀44的开口面积大于或等于吸入空气量调整阀33的开口面积的方式对负压控制阀44的目标开度(L3)进行控制。因此，不会使负压控制阀44的下游侧的负压变得过大，能够抑制泵损失变差。
[4]另外，将负压控制阀44配置为比空气流量计42靠下游侧，因此在将负压控制阀44向关闭方向进行控制时，能够抑制因吸入空气的回吹而引起空气流量计42污损。
[5]涡轮机式增压器20的压缩机22以及再循环通路36与进气通路12连接的位置配置于比EGR通路27的汇合位置30靠下游侧的进气通路12。在该情况下，虽然在减速时将再循环阀37打开而产生EGR气体的回吹，但如上所述如果将负压控制阀44配置为比空气流量计42靠下游侧，则能够抑制空气流量计42的污损。
如上，基于具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，包含各种变形·变更。例如，不具有涡轮机式增压器20的内燃机中也同样可以应用本发明。

Claims (6)

1.一种内燃机的控制方法，该内燃机具有：
EGR通路，其将排气通路和进气通路连接，使作为废气的一部分的EGR气体向进气通路回流；以及
负压控制阀，其设置于比上述EGR通路与进气通路汇合的汇合位置靠上游侧的进气通路，对该进气通路进行开闭，其中，
在上述内燃机的运转状态处于通过上述EGR通路使上述EGR气体向进气通路回流的EGR区域时，对上述负压控制阀进行控制以确保上述排气通路与上述进气通路之间的压差，
并且，在上述内燃机的运转状态处于比上述EGR区域靠低负荷侧的运转区域时，将上述负压控制阀向关闭方向进行控制，且以使得从上述负压控制阀通过的空气量大于或等于基于上述内燃机的运转状态设定的目标吸入空气量的方式，对上述负压控制阀的开度进行控制。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制方法，其中，
该内燃机在比上述汇合位置靠下游侧的进气通路设置有对该进气通路进行开闭的吸入空气量调整阀，
在上述内燃机的运转状态处于比上述EGR区域靠低负荷侧的运转区域时，将上述负压控制阀的开口面积控制为大于或等于上述吸入空气量调整阀的开口面积。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制方法，其中，
该内燃机具有对在上述进气通路流动的吸入空气量进行检测的空气流量计，
将上述负压控制阀配置为比上述空气流量计靠下游侧。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制方法，其中，
该内燃机具有：对吸入空气进行增压的增压器的压缩机；再循环通路，其将该压缩机旁通而将该压缩机的上游侧的进气通路和下游侧的进气通路连接；以及再循环阀，其配置于该再循环通路，
上述压缩机配置于比上述汇合位置靠下游侧的进气通路。
5.根据权利要求3所述的内燃机的控制方法，其中，
该内燃机具有：对吸入空气进行增压的增压器的压缩机；再循环通路，其将该压缩机旁通而将该压缩机的上游侧的进气通路和下游侧的进气通路连接；以及再循环阀，其配置于该再循环通路，
上述压缩机配置于比上述汇合位置靠下游侧的进气通路。
6.一种内燃机的控制装置，其具有：
EGR通路，其将排气通路和进气通路连接，使作为废气的一部分的EGR气体向进气通路回流；
负压控制阀，其设置于比上述EGR通路与进气通路汇合的汇合位置靠上游侧的进气通路；以及
控制部，其对上述负压控制阀的动作进行控制，
在通过上述EGR通路使上述EGR气体向进气通路回流的EGR区域，该控制部对上述负压控制阀进行控制以确保上述排气通路与上述进气通路之间的压差，
并且，在比上述EGR区域靠低负荷侧的运转区域，将上述负压控制阀向关闭方向进行控制，且以使得从上述负压控制阀通过的空气量大于或等于基于上述内燃机的运转状态设定的目标吸入空气量的方式，对上述负压控制阀的开度进行控制。
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