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CN1982689A - 柴油机中的废气再循环 - Google Patents

柴油机中的废气再循环 Download PDF

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CN1982689A
CN1982689A CNA2006101640439A CN200610164043A CN1982689A CN 1982689 A CN1982689 A CN 1982689A CN A2006101640439 A CNA2006101640439 A CN A2006101640439A CN 200610164043 A CN200610164043 A CN 200610164043A CN 1982689 A CN1982689 A CN 1982689A
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exhaust gas
gas recirculation
egr
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egr gas
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CNA2006101640439A
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中村彰秀
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Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

柴油机(1)通过与EGR冷却器(7)中的冷却剂进行热交换冷却具有EGR阀(6)的EGR通道(4)中的再循环废气。借助流量控制阀(14)来调节通过冷却剂通道(11－13)的冷却剂的流量，其中冷却剂通道(11－13)使冷却剂循环到EGR冷却器(7)。控制器(31)计算EGR阀(6)的入口温度和再循环废气中所含的可溶性有机成分的浓度，并且根据这些值来确定再循环废气的沉积物是否积聚在EGR阀(6)中。当确定结果为是时，控制器(31)控制流量控制阀(14)以减小冷却剂流量，从而防止再循环废气的成分的沉积物在EGR阀(6)和EGR冷却器(7)中形成。

Description

柴油机中的废气再循环
技术领域
本发明涉及柴油机中再循环废气的冷却。
背景技术
在把来自柴油机的废气的一部分作为再循环废气再循环到进气通道的废气再循环(EGR)系统中，如果再循环废气的温度过度升高，那么发动机进气中再循环废气的比例变得过大，导致进入发动机汽缸中的新鲜空气量的减少。其结果是，空气-燃料混合物的燃烧速度和燃烧温度不能充分减小。相反，如果再循环废气的温度过低，那么当发动机处于冷态或者类似情况时，利用再循环废气的热量不能升高燃烧室内的进气温度和环境温度，其结果是，空气-燃料混合物的完全燃烧变得困难。
因此，在废气再循环期间，再循环废气的温度必须保持在合适的温度上。2004年日本专利局所公开的JP2004-183549A提出设置EGR冷却器，用于通过在再循环废气和循环冷却剂之间执行热交换来冷却再循环废气，并且通过利用控制阀来调节冷却剂的流量把再循环废气的温度保持在合适范围内。
发明内容
再循环废气是柴油机废气的一部分，因此再循环废气含有颗粒物质。颗粒物质可以分成在有机溶剂中能够溶解的可溶性有机成分(SOF)和不可溶性有机成分(ISF)。SOF成分由碳氢化合物(HC)和润滑油构成，而ISF成分由固态碳或者烟炱和氧化硫构成。
当含有这些成分的再循环废气通过EGR冷却器来冷却时，这些成分会积聚在EGR冷却器中，从而导致再循环废气通道的再循环废气流动阻力的增大。此外，这些成分会积聚在EGR阀的内部中，从而对EGR阀的工作产生了不利影响。
在现有技术中，认为当再循环废气中的未燃烧燃料，它的主要成分是烟炱或者碳氢化合物，粘附到EGR通道的壁表面上时，会产生这些沉积物。相应地，现有技术提出，当有待在柴油机中进行燃烧的空气-燃料混合物的空-燃稀薄时，通过打开控制阀来使冷却剂循环到EGR冷却器再循环废气会得以冷却，而当空-燃比较浓时，控制阀被关闭，使得再循环废气不由冷却剂冷却。这样做的原因在于，当空气-燃料混合物的空-燃较稀薄时，几乎没有烟炱和碳氢化合物被排出，但是当空气-燃料混合物的空-燃浓时，大量的烟炱和碳氢化合物被排出。现有技术的目的是，通过在空-燃比浓时停止向EGR冷却器给到冷却剂使得再循环废气的温度升高来抑制沉积物积聚。
本发明人在各种柴油机运转条件下研究了SOF浓度Xsof，或者换句话说每预定时间的SOF排出量，与EGR阀入口温度Tinegr，或者换句话说EGR阀入口处的再循环废气的温度，之间的关系，并且获得了图3所示的结果。附图的纵坐标示出了EGR阀入口温度Tinegr，而横坐标示出了SOF浓度Xsof。
附图中的三个白色正方形表示在再循环废气不由EGR冷却器冷却时所获得的结果。附图中的白色三角形和偏菱形示出了在EGR阀和EGR冷却器中没有沉积物时所获得的结果。附图中的黑色三角形和圆形示出了当在EGR阀和EGR冷却器中具有沉积物时所获得的结果。
根据这些结果，本发明人认为，附图中由虚线表示的曲线是分界线，该分界线将在EGR阀和EGR冷却器中形成沉积物的区域与没有形成沉积物的区域分开。更加具体地说，曲线的上侧是无沉积区域，且在这个区域中，沉积物不太可能在EGR阀和EGR冷却器中形成。另一方面，曲线的下侧是沉积区域，在这个区域中，沉积物易于形成在EGR阀和EGR冷却器中。
尽管相关于沉积物积聚在EGR阀和EGR冷却器中的情况只获得四组数据，但是该少量情况的意义不容忽视。在横坐标上使用可溶性有机成分SOF的浓度的原因在于，在实际分析沉积物的成分时，发现可溶性有机成分SOF成分的比例高。
当由EGR阀入口温度Tinegr和可溶性有机成分SOF的浓度Xsof所确定的EGR条件处于沉积区域时，通过升高EGR阀入口温度Tinegr，可以避免在EGR阀或者EGR冷却器中形成沉积物。
参照图4，当EGR条件处于沉积区域中的点A时，即使可溶性有机成分SOF的浓度Xsof保持相同，通过升高EGR阀入口温度Tinegr，EGR条件可以转变到无沉积区域中的点B。
通过把循环通过EGR冷却器的冷却剂的量减小到较低值或者0来升高EGR阀入口温度Tinegr。
在本发明人所获得的实验结果中，发现沉积物的主要成分是可溶性有机成分SOF，并且该发现不同于现有技术，在现有技术中，烟炱或者HC被认为占沉积物的主要成分比例。
假设本发明人所获得的研究结果是正确的，当具有浓空-燃比的空气-燃料混合物被燃烧时，甚至通过关闭控制阀使得再循环废气不被冷却，也不能避免沉积物积聚在EGR阀或者EGR冷却器中。
参照图9，即使在空气-燃料混合物的空-燃比保持相同时，本发明人所进行的研究中所获得的SOF浓度Xsof也随柴油机负荷和转速的不同而发生较大变化。在图4所示的情况下，其中空-燃比较浓并且EGR条件处于点C使得可以避免在EGR阀或者EGR冷却器中形成沉积物，当柴油机的运转条件从低负荷、低速度条件改变到图9中的低负荷、高速度条件时，废气的SOF浓度Xsof增大。类似地，当柴油机的运转条件从高负荷、高速度条件改变到低负荷、高速度条件时，SOF浓度Xsof也增大。
换句话说，即使当燃烧在相同的空-燃比下进行时，例如由于柴油机运转条件的改变，SOF浓度Xsof也会从图4中的点C增大到点D。在这种情况下，如果只根据空-燃比来控制EGR冷却器的冷却剂供给，那么不可能避免在EGR阀或者EGR冷却器中形成沉积物。
因此，本发明的目的是防止沉积物形成在EGR阀或者EGR冷却器中，不论EGR阀入口温度Tinegr和SOF浓度Xsof如何变化。
为了实现上述目的，本发明提供了一种柴油机的废气再循环装置的控制方法。该柴油机具有：进气通道，排气通道；废气再循环装置包括：废气再循环通道，该废气再循环通道把所述排气通道中的一部分废气作为再循环废气引向所述进气通道；废气再循环阀，该废气再循环阀调节所述废气再循环通道中的流量；废气再循环冷却器，该废气再循环冷却器通过所述废气再循环通道中的所述再循环废气与冷却剂之间的热交换来冷却所述再循环废气；冷却剂通道，所述冷却剂通道使所述冷却剂循环到所述废气再循环冷却器；及流量控制阀，该流量控制阀调节所述冷却剂通道中的冷却剂流量。
所述控制方法包括：确定所述柴油机的运转条件；确定所述废气再循环通道的预定部位处的所述再循环废气的温度；根据所述运转条件计算所述再循环废气的可溶性有机成分的浓度；根据所述预定部位处的所述再循环废气的所述温度和所述可溶性有机成分的所述浓度确定在所述废气再循环通道的所述预定部位处是否形成所述再循环废气的成分的沉积物；及当确定在所述废气再循环通道的预定部位处形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，控制所述流量控制阀以减小所述冷却剂通道中的冷却剂流量。
优选地，所述预定位置包括所述废气再循环冷却器和所述废气再循环阀中的一个或者两者。
优选地，所述方法还包括：当所述可溶性有机成分的浓度恒定而所述再循环废气的温度降低时，确定在所述废气再循环通道的预定位置更有可能形成所述再循环废气的所述成分的沉积物。
优选地，所述方法还包括：当所述再循环废气的温度恒定而所述可溶性有机成分的浓度增大时，确定在所述废气再循环通道的预定位置更有可能形成所述再循环废气的所述成分的沉积物。
优选地，所述方法还包括：当确定在所述废气再循环通道的预定位置形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，把所述流量控制阀的开度设定到0。
优选地，所述方法还包括：当确定在所述废气再循环通道的预定位置形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，计算在所述废气再循环通道的所述预定位置没有形成所述再循环废气的所述成分的沉积物的所述再循环废气的温度，作为相对于所述可溶性有机成分的恒定浓度的基准温度，并根据所述基准温度和所述再循环废气的温度之差设定所述流量控制阀的开度。
优选地，所述方法还包括：当所述基准温度和所述预定位置的所述再循环废气的所述温度之差增大时，将所述流量控制阀的开度顺变地设定得更较小。
优选地，所述方法还包括：当所述再循环废气的所述温度低于预定温度时，把所述流量控制阀的所述开度设定为0。
优选地，所述方法还包括：根据所述柴油机的所述运转条件确定所述再循环废气的所述温度。
优选地，所述运转条件是所述柴油机的转速和负荷。
本发明还提供一种柴油机的废气再循环装置，包括：废气再循环通道，该废气再循环通道把所述排气通道中的一部分废气作为再循环废气引向所述进气通道；废气再循环阀，该废气再循环阀调节所述废气再循环通道中的流量；废气再循环冷却器，该废气再循环冷却器通过所述废气再循环通道中的所述再循环废气与冷却剂之间的热交换来冷却所述再循环废气；冷却剂通道，该冷却剂通道使所述冷却剂循环到所述废气再循环冷却器；流量控制阀，该流量控制阀调节所述冷却剂通道中的冷却剂流量；和可编程的控制器。
该控制器予以编程以确定所述柴油机的运转条件；确定所述再循环废气的温度；根据所述运转条件计算所述再循环废气的可溶性有机成分的浓度；根据所述再循环废气的所述温度和所述可溶性有机成分的所述浓度确定在所述废气再循环通道的预定部位处是否形成所述再循环废气的成分的沉积物；以及在确定在所述废气再循环通道的所述预定部位处形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，控制所述流量控制阀以减小所述冷却剂通道中的所述冷却剂流量。
优选地，所述运动条件是所述柴油机的转速和负荷；以及所述废气再循环装置还包括：
检测所述柴油机的所述转速的传感器；以及检测所述柴油机的所述负荷的传感器。
优选地，所述预定位置包括所述废气再循环冷却器和所述废气再循环阀中的一个或者两者。
优选地，所述废气再循环装置还包括温度传感器，该温度传感器设置在位于所述废气再循环冷却器和所述废气再循环阀之间的所述废气再循环通道中，其中所述控制器进一步予以编程，用以根据所述温度传感器所检测到的温度确定所述废气再循环通道的所述预定位置的温度。
这些细节和本发明的其它特征和优点在说明书的其余部分中说明并且示出在附图中。
附图说明
图1是包括本发明EGR装置的柴油机的示意图。
图2是EGR冷却器的示意图。
图3是曲线图，图示根据本发明人所进行的研究的EGR阀入口温度Tinegr和SOF浓度Xsof之间的关系。
图4是曲线图，图示根据本发明人所进行的研究的基于EGR阀入口温度Tinegr和SOF浓度Xsof确定的沉积区域和无沉积区域。
图5是流程图，示出了本发明由控制器所执行的流量控制阀控制程序。
图6是曲线图，示出了控制器所储存的、再循环废气温度Tegr的图表的特性。
图7是曲线图，示出了控制器所储存的EGR阀入口温度Tinegr的图表的特性。
图8是曲线图，示出了控制器所储存的目标EGR率的图表的特性。
图9是控制器所储存的、SOF浓度Xsof的特性曲线图。
图10是曲线图，示出了控制器所储存的流量控制阀开度校正量的图表的特性。
具体实施方式
参照附图中的图1，附图1中的一些附图标记说明如下：
7EGR冷却器
26、44膜片致动器
27、45压力控制阀
32油门踏板下压传感器
33曲轴转角传感器
34水温传感器
35空气流量计
36压差传感器
37、38温度传感器
车辆柴油机1包括EGR隔膜阀6，该阀根据控制压力操作并且设置在EGR通道4中，该EGR通道4连接排气通道2和进气通道3的收集部分3a。
附图中没有示出的压力控制阀根据发动机控制器31输出的工作信号产生控制压力。发动机控制器31由微型计算机构成，微型计算机包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取储存器(RAM)和输入/输出接口(I/O接口)。发动机控制器31可以由若干微型计算机构成。
通过使发动机控制器31通过工作信号来控制所述控制压力，可以获得与柴油机运转状况相对应的EGR率。另一种类型的阀，例如由步进电动机驱动的阀，可以用作EGR阀6。
柴油机1包括共用给油管(common rail)燃料喷射装置40。燃料喷射装置40包括燃料箱、低压泵、高压供给泵15、共用给油管16和为柴油机1的每个气缸设置的喷射器17。在附图中没有示出燃料箱和低压泵。
来自高压供给泵15的加压燃料暂时储存在共用给油管16中。共用给油管16中的燃料的压力被控制于预期状态，因此高压供给泵15必须泵送仅只所需量的燃料。为此，高压供给泵15包括单线性进入量控制电磁阀(singlelinear solenoid type intake amount control valve)，该阀改变高压供给泵15的进口的表面面积，以控制供给到高压供给泵15的柱塞腔室的燃料量。
共用给油管16中的高压燃料被供给到每个气缸的喷射器17，喷射器17根据来自发动机控制器31的喷射信号开启。其结果是，共用给油管16中的高压燃料直接喷入每个气缸。
喷射器17由诸如电磁线圈、二通阀、出口孔、入口孔、指令活塞(commandpiston)和喷嘴针阀等零件构成。当电磁线圈没有通电时，二通阀借助弹簧力保持出口孔处于关闭状态。当在这种状态下试图向下推动指令活塞时，位于指令活塞上端处的控制室内的压力变得等于试图向上推动喷嘴针阀的压力，由于受压面积差和喷嘴弹簧的弹力，喷嘴针阀抵靠于座靠部分上，以保持阀的关闭状态。相应地，没有进行燃料喷射。
当电磁线圈通电时，二通阀由电磁线圈的吸力向上拉动，因此打开出口孔，使得控制室中的燃料向上流动。当燃料流出时，向下作用在指令活塞上的控制室压力减小，使指令活塞和喷嘴针阀升高，并且因此通过喷射孔进行燃料喷射。当电磁线圈继续地通电时，喷嘴针阀达到最大升程，并获得最大喷射率。
当电磁线圈的通电被切断时，二通阀下降，因此关闭出口孔，其结果是，燃料通过进口孔流入到控制室中，使得控制室压力升高。相应地，喷嘴针阀快速下降并且抵靠于座靠部分。其结果是，喷射孔关闭并且燃料喷射结束。
因此，根据电磁线圈被通电的正时来控制燃料喷射正时，并且燃料喷射量根据电磁线圈通电的时间来控制。通过在活塞的单一冲程循环期间重复地给电磁线圈通电和断电，可以实现多级喷射。
柴油机1包括变几何形状的涡轮增压器(variable geometryturbocharger)21。该变几何形状的涡轮增压器21包括：涡轮22，它设置在位于EGR通道4的开口部分下游的排气通道2中，把废气热能转化成转动能；及压缩机23，连接到位于相同旋转轴线上的涡轮22，利用转动能来压缩进气通道3中的进气。由致动器25驱动的可调喷嘴24设置在涡轮22的涡形入口(scroll inlet)处。借助来自发动机控制器31的开启信号来控制可调喷嘴24的开度。换句话说，可调喷嘴24的开度在柴油机1的低转速区域被调节以增大流入涡轮22的废气的流速，因此在低转速区域可以获得预定的增压压力(supercharging pressure)。在高转速区域，可调喷嘴24完全打开，使得废气没有阻力地流入到涡轮22。
致动器25由膜片致动器26和压力控制阀27构成，该膜片致动器根据控制压力驱动可调喷嘴24，该压力控制阀27调节供给膜片致动器26的控制压力。发动机控制器31产生使可调喷嘴24的实际开度与目标喷嘴开度相一致的工作控制信号，并且把工作控制信号输出到压力控制阀27。
由致动器43驱动的进气节气门42设置在通向收集部分3a的入口处。致动器43由膜片致动器44和压力控制阀45构成，该膜片致动器44根据控制压力驱动进气节气门42，该压力控制阀45调节供给膜片致动器44的控制压力。发动机控制器31产生把进气节气门42设定于目标开度的工作控制信号，并且向压力控制阀45输出工作控制信号。
来自检测设置在车辆中的油门踏板的下压量的油门踏板下压传感器32、检测柴油机1的旋转速度Ne和曲轴转角的曲轴转角传感器33、检测柴油机1的冷却水温度的水温传感器34和检测进气通道3中新鲜进气流速的空气流量测量计35的检测数据作为信号分别输入发动机控制器31。
发动机控制器31根据由油门踏板下压量表示的发动机负荷和发动机转速Ne来计算燃料喷射正时和燃料喷射量，并且输出相应的喷射指令信号给喷射器17。
发动机控制器31根据发动机负荷和发动机转速Ne来计算目标共用给油管燃料压力，并控制高压泵15的进气量控制阀，使得共用给油管16中的燃料压力与目标共用给油管燃料压力相匹配。
此外，发动机控制器31以协调方式执行EGR控制和增压压力控制，以获得目标EGR率和目标增压压力。
捕获废气中所含的颗粒物质的柴油颗粒物过滤器41设置在排气通道2中。当过滤器41中的颗粒物质积聚量到达预定阈值时，过滤器41的再生过程开始，使得通过燃烧来除去积聚在过滤器41中的颗粒物质。
为了对过滤器41执行再生过程，用来检测过滤器41中的压力损失、或者换句话说用来检测过滤器41的上游和下游之间的压差ΔP的压差传感器36设置在压差检测通道中，该压差检测通道旁通过滤器41，还分别设置有用来检测过滤器41的入口温度T1和过滤器41的出口温度T2的温度传感器37、38。来自这些传感器的检测数据作为信号分别输入发动机控制器31。
根据这些数据，发动机控制器31确定过滤器41的再生正时，当确定到达再生正时时，发动机控制器31通过使用已知的废气温度升高手段来将过滤器41的温度升高到目标温度来对过滤器41进行再生过程。例如，已知的废气温度升高手段包括把供给柴油机1的空气-燃料混合物的过量空气系数控制到烟度极限附近的值。
为了执行过滤器41的所谓完全再生使得通过燃烧除去积聚在过滤器41中的所有颗粒物质，颗粒物质的燃烧温度必须在不超过过滤器41的允许温度的范围内尽可能地升高。为此，过滤器41优选地涂有氧化催化剂。氧化催化剂促进颗粒物质的氧化反应，因此显著地升高过滤器41的床温并且促进过滤器41中颗粒物质的燃烧。
与载有氧化催化剂的过滤器41相关，发动机控制器31检测过滤器41的床温Tbed并且累计床温Tbed达到或者超过目标床温Tx的各时间段以获得有效再生持续时间te。根据有效再生持续时间te，发动机控制器31推算出颗粒物质再生量PMr，该颗粒物质再生量是过滤器41中捕获的、已经通过燃烧除去的的颗粒物质的量。
发动机控制器31然后根据颗粒物质再生量PMr计算颗粒物质再生效率ηPM，并且根据再生效率ηPM把目标入口温度Td设定得尽可能高。
从美国专利系列号No.6973778中可以知道过滤器41的上述再生操作。
由发动机控制器31执行的过滤器41的再生控制方法不局限于上述方法，可以使用任何再生控制方法。
柴油机1包括于EGR通道4中位于EGR阀6上游的EGR冷却器7。
参照图2，EGR冷却器7构成如下：入口室8，再循环的废气流入其中；出口室9，再循环的废气收集其中；若干直管10，它们连接入口室8和出口室9；冷却水室11，填充有用作冷却剂的冷却水，该冷却水室11设置在直管10的周围；冷却水引入管12，把冷却水引入到冷却水室11中；及冷却水排出管13，把冷却水室11中的冷却水排出。
EGR冷却器7在流过直管10的高温再循环废气和室11内的冷却水之间执行热交换。在由这个热交换过程冷却之后，直管10内的再循环废气被收集到出口室9中并且被引至直接设置在下游的EGR阀6。其温度通过热交换过程升高了的冷却水通过冷却水排出管13排出。尽管没有示出在附图中，但是排出的冷却水在散热器中被再次冷却并且被重新供给到冷却水引入管12。
当再循环废气的温度以上述方法由EGR冷却器7降低时，柴油机1的进气充填效率提高了，因此，柴油机1废气中的氧化氮(NOx)的量可以减少。
根据来自发动机控制器31的工作控制信号控制冷却水流量的流量控制阀14设置在冷却水排出管13中。当流量控制阀14的开度增大时，循环通过EGR冷却器7的冷却水的流量增大并且再循环废气的温度下降。流量控制阀14可以设置在冷却水引入管12中，而非设置在冷却水排出管13中。
发动机控制器31根据由柴油机1的负荷和转速Ne确定的运转状况来推算再循环废气温度Tegr。发动机控制器31将再循环废气温度Tegr和预定值T0相比较。如果再循环废气温度Tegr低于预定值T0，那么发动机控制器31确定不需要使用EGR冷却器7来冷却再循环废气，因此完全关闭流量控制阀14。
当再循环废气温度Tegr等于或者高于预定值T0时，发动机控制器31确定再循环废气需要使用EGR冷却器7来冷却，因此完全地打开流量控制阀14。
再循环废气是来自柴油机1的废气中的一部分，因此含有颗粒物质。颗粒物质可以分成在有机溶剂中能够溶解的可溶性有机成分SOF和在有机溶剂中不能溶解的不可溶性有机成分ISF。可溶性有机成分SOF成分由碳氢化合物和润滑油构成，而不可溶性有机成分ISF成分由固体碳和氧化硫构成。
当含有这些成分的再循环废气通过EGR冷却器7进行冷却时，这些成分作为沉积物会积聚在直管10的靠近出口室9部分中，因此阻塞直管10。此外，这些成分作为沉积物会积聚在EGR阀6的内部，因此阻塞EGR阀6。
如上所述，发明人获得了图3和4所示的、关于沉积物产生的研究结果。
根据这些研究结果，发动机控制器31根据发动机负荷和转速Ne推算可溶性有机成分SOF的浓度和EGR阀入口温度，并且确定由EGR阀入口温度和可溶性有机成分SOF的浓度限定的EGR条件是否处于图4的沉积区域。
当EGR条件处于图4的沉积区域中时，发动机控制器31通过减小流量控制阀14的开度，把冷却水流量减小到低值或者0。这样作的结果是，可以防止EGR阀6或者EGR冷却器7中形成沉积物。
参照图5，描述由发动机控制器31执行的来实现这种控制的流量控制阀控制程序。在柴油机1工作时，发动机控制器31以10毫秒间隔来执行该程序。
在步骤S1中，发动机控制器31读取发动机转速Ne和发动机负荷，该发动机负荷由油门踏板下压量表示。
在步骤S2中，发动机控制器31通过参照具有图6所示特性的、事先被储存在ROM中的图表，根据转速Ne和发动机负荷来计算再循环废气温度Tegr(℃)。该图表基本上示出了与发动机转速Ne和发动机负荷相对应的柴油机1的废气温度，且在这个实施例中，柴油机1的废气温度被用作再循环废气温度Tegr。
如图6中所示，当柴油机1的转速Ne恒定时，再循环废气温度Tegr随着负荷的增大而稳定地增大。当柴油机1的负荷恒定时，再循环废气温度Tegr随着转速Ne的增大而稳定地增大。燃料喷射量可以用作发动机负荷来代替油门踏板下压量。
在步骤S3中，发动机控制器31确定冷却标志是否为1。在下面描述冷却标志。冷却标记的初始值是0。
当冷却标志不是1时，发动机控制器31在步骤S4中比较再循环废气温度Tegr和预定值T0(℃)。这里，预定值T0是再循环废气温度的最小值，在该值下需要冷却。如果再循环废气温度Tegr小于预定值T0，那么再循环废气不需要冷却。在这种情况下，发动机控制器31立即终止该程序。在这种情况下，与完全关闭位置相对应的工作控制信号被输出到流量控制阀14。
当在步骤S4中再循环废气温度Tegr等于或者大于预定值T0时，再循环废气需要被冷却。在这种情况下，在步骤S5中，发动机控制器31把与完全开启相对应的开度设定为流量控制阀14的目标开度。继步骤S5的过程之后，发动机控制器31在步骤S6中把冷却标志设定1，然后结束该程序。在这种情况下，与完全打开位置相对应的工作控制信号被输出到流量控制阀14。
如果执行步骤S5，那么下一流程中步骤S3的确定结果变成是。
在这种情况下，在步骤S7中，发动机控制器31比较再循环废气温度Tegr和预定值T0(℃)。
如果在步骤S7中再循环废气温度Tegr仍然等于或者大于预定值T0，那么在步骤S8中，发动机控制器31通过参照具有图7所示特性的、事先储存在ROM中的图表，根据发动机转速Ne和发动机负荷来推算EGR阀入口温度Tinegr(℃)。该图表根据发动机转速Ne和发动机负荷通过实验预先设定。
如图7所示，EGR阀入口温度Tinegr在柴油机1的中等负荷、中间转速区域中最高，并且当发动机负荷从这个区域增大或者减小时降低。类似地，当发动机转速Ne从这个区域增大或者减小时，EGR阀入口温度Tinegr降低。这个特性作为以图8所示的方式确定目标EGR率的结果而获得。
更加具体地说，目标EGR率设定得在柴油机1的中等负荷、中间旋转速度区域内到达最大，并且设定得当发动机负荷从这个区域增大或者减小时，或者当发动机转速从这个区域增大或者减小时，减小。借助以这种方式来设定目标EGR率，EGR阀入口温度Tinegr在目标EGR率到达最大的柴油机1的操作区域中到达最高。
接下来，在步骤S9中，发动机控制器31通过参照具有图9所示的特性的、事先储存在ROM中的图表，根据发动机转速Ne和发动机负荷来确定SOF浓度Xsof(克/小时)。该图表也根据发动机转速Ne和发动机负荷通过实验预先设定。根据图9，SOF浓度Xsof在小负荷、高转速区域内最大，而当柴油机1负荷增大而超过这个区域或者柴油机1的转速减小而低于这个区域时减小。
接下来，在步骤S10中，发动机控制器31通过参照具有图4所示的特性的、事先储存在ROM中的图表，根据在步骤S9中获得的SOF浓度Xsof和在步骤S8中获得的EGR阀入口温度Tinegr来确定由SOF浓度Xsof和EGR阀入口温度Tinegr限定的EGR条件是否对应于沉积区域或者无沉积区域，并且设定区域确定标志。这里假设当EGR条件对应于沉积区域时，区域确定标志被设置为1，而当EGR条件对应于无沉积区域时，区域确定标志被设定成0。
接下来，在步骤S11中，发动机控制器31确定区域确定标志是否为1。当区域确定标志不为1时，发动机控制器31立即终止该程序。在这种情况下，在前次执行程序期间所设定的开度被保持，并且相应的工作控制信号被输出给流量控制阀14。
另一方面，当区域确定标志为1时，发动机控制器31在步骤S12-S14中为流量控制阀14设定目标开度。
首先，在步骤S12中，发动机控制器31参照具有图4所示特性的图表，以确定与目前SOF浓度Xsof相对应的EGR阀入口温度作为位于附图中用虚线来表示的、沉积区域和无沉积区域之间的边界线上的基准温度，并且计算所确定的基准温度和目前EGR阀入口温度Tinegr之间的温差ΔT。
在步骤S13中，发动机控制器31通过参照具有图10所示特性的、事先储存在ROM中的图表，根据温差ΔT确定流量控制阀14的开度校正量。该图表也通过实验事先设定。
在步骤S14中，发动机控制器31通过从完全开启开度中减去开度校正量，计算流量控制阀14的目标开度，然后终止程序。在这种情况下，与目标开度相对应的工作控制信号被输出给流量控制阀14。
流量控制阀14的开度校正量是用来把流量控制阀14的开度校正为更小开度的一个值。如图10所示，当温差ΔT增大时，流量控制阀14的开度校正量取更大的值。如果当处于沉积区域中的EGR条件要转变到图4中的无沉积区域时温差ΔT较大，则较之温差ΔT较小时所需的增加量而言，再循环废气温度必须以更大的量增加。因此，当温差ΔT增大时，通过EGR冷却器7的冷却水的流量必须减小，其结果是，开度校正量增大。
这里，EGR条件可以通过仅只一次应用开度校正量而从沉积区域转变到无沉积区域，或者，EGR条件可以通过把开度校正量分成多个部分并且分开地应用每个部分而从沉积区域转变到无沉积区域。
在前一种情况下，具有图10所示特性的图表中的直线预先设定成较大地倾斜。其结果是，步骤S12-S14的过程在该程序的单一一次执行中被执行，而在下次执行的步骤S11中，确定结果变成否。
在后一种情况下，具有图10所示特性的图表上的直线预先设定成较小地倾斜。其结果是，步骤S12-S14的过程在该程序的多次次执行中被执行，而步骤S11的确定结果仅在此之后才变成否。
当步骤S11的确定结果为是时立即完全关闭流量控制阀14的步骤可以设置原来代替根据温差ΔT设定目标开度的步骤S12-S14。
当在步骤S7中再循环废气温度Tegr小于预定值T0时，发动机控制器31确定再循环废气不需要通过EGR冷却器进行冷却，并且在步骤S15中把与完全关闭相对应的开度设定为流量控制阀14的目标开度。其结果是，与完全关闭位置相对应的工作控制信号被输出给流量控制阀14。
接下来，在步骤S16中，发动机控制器31把冷却标志重置为0，因此该程序被结束。
借助执行上述程序，即使在包括EGR阀入口温度Tinegr和SOF浓度Xsof的EGR条件根据柴油机1运转条件的变化而变化时，也可以抑制在EGR阀6和EGR冷却器7中形成沉积物。
2005年12月13日在日本提交的Tokugan2005-358998的内容在这里引入以作参考。
尽管在上面参照本发明的特定实施例描述了本发明，但是本发明不局限于上面所描述的实施例。在权利要求的范围内，本领域普通技术人员可以对上述实施例进行各种改进和变化。
例如，在上面实施例中，根据发动机转速Ne和发动机负荷推算EGR阀入口温度Tinegr，但是温度传感器46可以设置在位于EGR冷却器7和EGR阀6之间的EGR通道4中，使得可以直接检测EGR阀入口温度Tinegr。
在图5所示的程序中，基于步骤S3和S7的确定及其确定结果的步骤S4-S6和S15-S16的过程是以最佳方式实施本发明的选择性步骤。在图5所示的程序中，实现本发明的最小构成是步骤S1，其后紧接步骤S8。
其中要求保护独占所有权或者特权的本发明的实施例由权利要求限定。

Claims (14)

1.一种用于柴油机(1)的废气再循环装置的控制方法，该柴油机(1)具有进气通道(3)，排气通道(2)，所述装置包括废气再循环通道(4)，该废气再循环通道把所述排气通道(2)中的一部分废气作为再循环废气引向所述进气通道(3)；废气再循环阀(6)，该废气再循环阀调节所述废气再循环通道(4)中的流量；废气再循环冷却器(7)，该废气再循环冷却器通过所述废气再循环通道(4)中的所述再循环废气与冷却剂之间的热交换来冷却所述再循环废气；冷却剂通道(11-13)，所述冷却剂通道使所述冷却剂循环到所述废气再循环冷却器(7)；及流量控制阀(14)，该流量控制阀调节所述冷却剂通道(11-13)中的冷却剂流量；所述方法包括：
确定所述柴油机(1)的运转条件(S1)；
确定所述废气再循环通道(4)的预定位置的所述再循环废气的温度(S8)；
根据所述运转条件计算所述再循环废气的可溶性有机成分的浓度(S9)；
根据所述预定位置的所述再循环废气的所述温度和所述可溶性有机成分的所述浓度确定在所述废气再循环通道(4)的所述预定位置是否形成所述再循环废气的成分的沉积物(S11)；及
当确定在所述废气再循环通道(4)的预定位置形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，控制所述流量控制阀以减小所述冷却剂通道(11-13)中的冷却剂流量(S12-S14)。
2.如权利要求1所述的废气再循环方法，其特征在于，所述预定位置包括所述废气再循环冷却器(7)和所述废气再循环阀(6)中的一个或者两者。
3.如权利要求1所述的废气再循环方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述可溶性有机成分的浓度恒定而所述再循环废气的温度降低时，确定在所述废气再循环通道的预定位置更有可能形成所述再循环废气的所述成分的沉积物(S10)。
4.如权利要求1所述的废气再循环方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述再循环废气的温度恒定而所述可溶性有机成分的浓度增大时，确定在所述废气再循环通道的预定位置更有可能形成所述再循环废气的所述成分的沉积物(S10)。
5.如权利要求1所述的废气再循环方法，其特征在于，所述方法还包括：当确定在所述废气再循环通道(4)的预定位置形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，把所述流量控制阀的开度设定到0。
6.如权利要求1所述的废气再循环方法，其特征在于，所述方法还包括：当确定在所述废气再循环通道的预定位置形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，计算在所述废气再循环通道的所述预定位置没有形成所述再循环废气的所述成分的沉积物的所述再循环废气的温度，作为相对于所述可溶性有机成分的恒定浓度的基准温度，并根据所述基准温度和所述再循环废气的温度之差设定所述流量控制阀的开度(S12-S14)。
7.如权利要求6所述的废气再循环方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述基准温度和所述预定位置的所述再循环废气的所述温度之差增大时，将所述流量控制阀的开度顺变地设定得更较小(S13)。
8.如权利要求1所述的废气再循环方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述再循环废气的所述温度低于预定温度时，把所述流量控制阀(14)的所述开度设定为0(S15)。
9.如权利要求1所述的废气再循环方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述柴油机(1)的所述运转条件确定所述再循环废气的所述温度(S2)。
10.如权利要求1-9中任一所述的废气再循环方法，其特征在于，所述运转条件是所述柴油机的转速和负荷。
11.一种柴油机(1)的废气再循环装置，该柴油机(1)具有进气通道(3)和排气通道(2)，所述装置包括：
废气再循环通道(4)，该废气再循环通道把所述排气通道(2)中的一部分废气作为再循环废气引向所述进气通道(3)；
废气再循环阀(6)，该废气再循环阀调节所述废气再循环通道(4)中的流量；
废气再循环冷却器(7)，该废气再循环冷却器通过所述废气再循环通道(4)中的所述再循环废气与冷却剂之间的热交换来冷却所述再循环废气；
冷却剂通道(11-13)，该冷却剂通道使所述冷却剂循环到所述废气再循环冷却器(7)；
流量控制阀(14)，该流量控制阀调节所述冷却剂通道(11-13)中的冷却剂流量；和
可编程的控制器(31)，该可编程的控制器予以编程用以：
确定所述柴油机(1)的运转条件；
确定所述再循环废气的温度(S8)；
根据所述运转条件计算所述再循环废气的可溶性有机成分的浓度(S9)；
根据所述再循环废气的所述温度和所述可溶性有机成分的所述浓度确定在所述废气再循环通道(4)的预定位置是否形成所述再循环废气的成分的沉积物；以及
在确定在所述废气再循环通道(4)的所述预定位置形成所述再循环废气的所述成分的沉积物时，控制所述流量控制阀(14)以减小所述冷却剂通道(11-13)中的所述冷却剂流量。
12.如权利要求11所述的废气再循环装置，其特征在于，所述运动条件是所述柴油机的转速和负荷；以及所述废气再循环装置还包括：
检测所述柴油机的所述转速的传感器(33)；以及检测所述柴油机的所述负荷的传感器(32)。
13.如权利要求11所述的废气再循环装置，其特征在于，所述预定位置包括所述废气再循环冷却器(7)和所述废气再循环阀(6)中的一个或者两者。
14.如权利要求11-13中任一所述的废气再循环装置，其特征在于，还包括温度传感器(46)，该温度传感器设置在位于所述废气再循环冷却器(7)和所述废气再循环阀(6)之间的所述废气再循环通道(4)中，其中所述控制器(31)进一步予以编程，用以根据所述温度传感器(46)所检测到的温度确定所述废气再循环通道(4)的所述预定位置的温度。
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