CN103541834A - 发动机的排气回流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供发动机的排气回流装置。不使驱动器大型化或高性能化,抑制EGR阀的向汽车搭载的搭载性的恶化、EGR装置的成本增加。EGR装置具有EGR通路(17)和EGR阀(18)。EGR阀包括阀座(32)、阀芯(33)和步进马达(34)。在EGR阀处于阀芯落位于阀座的全闭状态时,利用空气流量计(54)检测阀芯的前侧压力,并利用进气压力传感器(51)检测阀芯的后侧压力。电子控制装置(ECU)(50)求出前侧压力与后侧压力的压力差来作为前后差压,在前后差压小于规定的基准值时,容许EGR阀自全闭状态进行开阀,容许步进马达进行驱动。另外,ECU也能根据向步进马达供给电源的蓄电池(30)的电压校正上述基准值。
Description
技术领域
本发明涉及一种使自发动机排出到排气通路中的排气的一部分流动到进气通路中而回流到发动机中的发动机的排气回流装置。
背景技术
以往,例如在汽车用发动机中采用这种技术。排气回流装置(Exhaust GasRecirculation(EGR)装置)将自发动机的燃烧室排出到排气通路内的燃烧后的排气的一部分经由EGR通路引导到进气通路中,使其与在进气通路中流动的进气混合而回流到燃烧室中。利用设置在EGR通路上的EGR阀调节在EGR通路中流动的EGR气体。利用该EGR装置主要能够减少存在于排气中的氮氧化物(NOx),能够谋求提高发动机在非满负荷时的燃料效率。
发动机的排气中不含氧或者处于氧稀薄的状态。因而,通过利用EGR使排气的一部分与进气混合,降低进气中的氧浓度。因此,在燃烧室中,燃料在氧浓度较低的状态下燃烧,所以燃烧时的峰值温度降低,能够抑制NOx的产生。在汽油发动机中,在一定程度上关闭了节气门的状态下,也能利用EGR不会使进气中的含氧量增加就降低发动机的泵送损失。
这里,最近为了谋求使发动机的燃料效率进一步提高,考虑在发动机的整个运转区域内进行EGR,希望实现大量EGR。为了实现大量EGR,需要对以往的技术扩大EGR通路的内径或增大EGR阀的阀芯、阀座的流路开口面积。即,需要使EGR阀大型化。
另外,作为EGR阀,有利用马达等驱动器来开闭阀芯、甚至能将该阀芯控制为微小开度的EGR阀。例如在下述专利文献1中公开了使用了这种EGR阀的EGR装置。在带增压器的发动机中,当欲使该装置的EGR阀从全闭状态开始开阀时,若作用于阀芯的排气上游侧(排气侧)的压力与作用于阀芯的排气下游侧(进气侧)的压力之间的压力差增大,则可能使过剩的EGR气体在EGR通路中流动。因此,为了抑制该过剩的EGR气体的流动,在欲使EGR阀从全闭状态向目标开度开阀时,使EGR阀先暂且开阀为比目标开度小的小开度,然后再开阀为目标开度。
专利文献1:日本特开2004-36413号公报
但是,在专利文献1所述的装置中,当EGR阀随着大量EGR化而大型化时,作用于阀芯的排气侧的压力与作用于阀芯的进气侧的压力之间的压力差有增大的倾向。因此,为了使EGR阀从全闭状态暂且在小开度区域内进行开阀,需要以能够将增大了的压力差克服的驱动力来保持阀芯。结果,要求驱动器具有较大的驱动力,需要使驱动器大型化或高性能化,EGR阀的向汽车搭载的搭载性的恶化、EGR装置的成本增加成为问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况做成的,其目的在于提供一种不会使驱动器大型化或高性能化而能够抑制EGR阀的向汽车搭载的搭载性的恶化、EGR装置的成本增加的发动机的排气回流装置。
为了达到上述目的,技术方案1所述的发明的发动机的排气回流装置包括:排气回流通路,其使自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分流动到进气通路中而回流到燃烧室中;排气回流阀,其设置在排气回流通路上,用于调节排气回流通路中的排气流量,排气回流阀包括阀座、以能落位于阀座的方式设置的阀芯以及用于驱动阀芯的驱动器,该发动机的排气回流装置的主旨在于,该发动机的排气回流装置具备:前侧压力检测部件,其用于在排气回流阀处于阀芯落位于阀座的全闭状态时检测作用于阀芯的排气上游侧的压力来作为前侧压力;后侧压力检测部件,其用于在排气回流阀处于全闭状态时作用于检测阀芯的排气下游侧的压力来作为后侧压力;开阀控制部件,其求出前侧压力与后侧压力之间的压力差来作为前后差压,在前后差压小于规定的基准值时,该开阀控制部件容许驱动器进行驱动而容许排气回流阀自全闭状态进行开阀。
采用上述发明的构成,自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分经由排气回流通路流动到进气通路中,回流到燃烧室内。通过控制排气回流阀来调节排气回流通路中的排气流量。排气回流阀通过控制驱动器来驱动阀芯,调节阀芯相对于阀座的位置、即开度。这里,在排气回流阀处于全闭状态时,利用前侧压力检测部件检测作用于阀芯的排气上游侧的压力来作为前侧压力,利用后侧压力检测部件检测作用于阀芯的排气下游侧的压力来作为后侧压力。并且,利用开阀控制部件求出前侧压力与后侧压力之间的压力差来作为前后差压,在前后差压小于规定的基准值时,容许驱动器进行驱动,容许排气回流阀自全闭状态进行开阀。因而,在前后差压小于规定的基准值时且要求排气回流阀开阀时,能通过使驱动器以比较小的力进行驱动来驱动阀芯,使排气回流阀自全闭状态进行开阀。
为了达到上述目的,技术方案2所述的发明的主旨在于,在技术方案1所述的发明中,该发动机的排气回流装置还具有为了驱动阀芯而向驱动器供给电源的蓄电池,开阀控制部件根据蓄电池的电压校正基准值。
采用上述发明的构成,除了获得技术方案1所述的发明的作用以外,由于根据蓄电池的电压校正前后差压的基准值,所以能够与蓄电池的电压的变化相应地改变驱动器所要求的驱动力。
为了达到上述目的,技术方案3所述的发明的发动机的排气回流装置包括:排气回流通路,其使自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分流动到进气通路中而回流到燃烧室中;排气回流阀,其设置在排气回流通路上,用于调节排气回流通路中的排气流量,排气回流阀包括阀座、以能落位于阀座的方式设置的阀芯以及用于驱动阀芯的步进马达,该发动机的排气回流装置的主旨在于,该发动机的排气回流装置具备:通电控制部件,其为了使排气回流阀开阀而以规定的驱动频率对步进马达进行通电控制;前侧压力检测部件,其用于在排气回流阀处于阀芯落位于阀座的全闭状态时检测作用于阀芯的排气上游侧的压力来作为前侧压力;后侧压力检测部件,其用于在排气回流阀处于全闭状态时检测作用于阀芯的排气下游侧的压力来作为后侧压力,通电控制部件求出前侧压力与后侧压力之间的压力差来作为前后差压,在前后差压大于规定的基准值时,在使排气回流阀自全闭状态进行开阀的至少初期以低于通常的值的驱动频率对步进马达进行通电控制。
采用上述发明的构成,使自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分经由排气回流通路流到进气通路中,回流到燃烧室内。通过控制排气回流阀来调节排气回流通路中的排气流量。排气回流阀通过对驱动器进行通电控制来驱动阀芯,调节阀芯相对于阀座的位置、即开度。这里,在排气回流阀处于全闭状态时,利用前侧压力检测部件检测作用于阀芯的排气上游侧的压力来作为前侧压力,利用后侧压力检测部件检测作用于阀芯的排气下游侧的压力来作为后侧压力。并且,利用通电控制部件求出前侧压力与后侧压力之间的压力差来作为前后差压,在前后差压大于规定的基准值时,在使排气回流阀自全闭状态进行开阀的至少初期以低于通常的值的驱动频率对步进马达进行通电控制。因而,由于在前后差压大于规定的基准值时以低于通常的值的驱动频率对步进马达进行通电控制,所以步进马达的驱动力比通常的情况大,能够以较大的驱动力使排气回流阀自全闭状态进行开阀。
这里,步进马达的驱动频率是指在步进马达所使用的磁体转子沿旋转方向移动时对定子的线圈进行通电并保持的时间。若将通常的驱动频率设定为例如“250(PPS)”,则就是指每个节距中向线圈通电的通电时间为“1/250(秒)”。当驱动频率过高时,利用线圈的磁力移动、保持磁体转子的时间变短,磁体转子的旋转不能追随驱动频率。相反,当驱动频率较低时,利用线圈的磁力移动、保持磁体转子的时间变长,所以不易发生失步,作为步进马达的输出转矩增大。
采用技术方案1所述的发明,不会使驱动器大型化或高性能化,能够抑制EGR阀的向汽车搭载的搭载性的恶化、EGR装置的成本增加。
采用技术方案2所述的发明,除了能够获得技术方案1所述的发明的效果以外,即使万一蓄电池的电压下降,也能使EGR阀自全闭状态进行开阀,能够保障EGR阀的开阀。
采用技术方案3所述的发明,不会使步进马达大型化或高性能化,能够抑制EGR阀的向汽车搭载的搭载性的恶化、EGR装置的成本增加。
附图说明
图1涉及第1实施方式,是表示包括发动机的EGR装置的带增压器的发动机***的概略结构图。
图2涉及该第1实施方式,是表示EGR阀的概略结构的剖视图。
图3涉及该第1实施方式,是表示“EGR阀前后差压计算例程”的处理内容的一例的流程图。
图4涉及该第1实施方式,是表示“EGR阀开阀控制例程”的处理内容的一例的流程图。
图5涉及该第1实施方式,是为了求出排气压力而参照的预先设定的映射。
图6涉及该第1实施方式,是表示EGR阀前后差压的大小与EGR的开、关之间的关系的图表。
图7涉及第2实施方式,是表示“EGR阀开阀控制例程”的处理内容的一例的流程图。
图8涉及该第2实施方式,是为了求出基准值而参照的预先设定的映射。
图9涉及第3实施方式,是表示“EGR阀开阀控制例程”的处理内容的一例的流程图。
图10涉及该第3实施方式,是为了求出开阀驱动频率而参照的预先设定的映射。
图11涉及第4实施方式,是表示包括发动机的EGR装置的带增压器的发动机***的概略结构图。
具体实施方式
第1实施方式
下面,参照附图详细说明将本发明中的发动机的排气回流装置具体化的第1实施方式。
图1利用概略结构图表示包括本实施方式中的发动机的排气回流装置(EGR装置)的带增压器的发动机***。该发动机***具有往复式的发动机1。在发动机1的进气口2上连接有进气通路3,在排气口4上连接有排气通路5。在进气通路3的入口上设置有空气滤清器6。在进气通路3的比空气滤清器6靠下游的部分,在进气通路3与排气通路5之间设置有增压器7,该增压器7用于使进气通路3中的进气升压。
增压器7包括配置在进气通路3上的压缩机8、配置在排气通路5上的涡轮9以及将压缩机8和涡轮9连结为能一体地旋转的旋转轴10。增压器7利用在排气通路5中流动的排气使涡轮9旋转,借助旋转轴10使压缩机8与该涡轮9一体地旋转,从而使进气通路3中的进气升压,即进行增压。
以与增压器7相邻的方式在排气通路5上设有绕过涡轮9的排气旁路11。在该排气旁路11上设有废气旁通阀12。通过利用废气旁通阀12调节在排气旁路11中流动的排气,从而调节被供给到涡轮9的排气流量,调节涡轮9及压缩机8的转速,调节由增压器7产生的增压压力。
在进气通路3上,在增压器7的压缩机8与发动机1之间设置有中间冷却器13。该中间冷却器13用于将被压缩机8升压而达到高温的进气冷却到适当温度。在进气通路3的处于中间冷却器13与发动机1之间的部分设置有稳压箱3a。另外,在中间冷却器13的下游侧且稳压箱3a的上游侧设置有作为电动式节气门的电子节气装置14。该电子节气装置14包括配置在进气通路3上的蝶形的节气门21、用于对该节气门21进行开闭驱动的步进马达22、和用于检测节气门21的开度(节气开度)TA的节气门传感器23。该电子节气装置14构成为利用步进马达22根据驾驶人对油门踏板26进行的操作来对节气门21进行开闭驱动,从而调节该电子节气装置14的开度。作为该电子节气装置14的结构,例如能够采用日本特开2011–252482号公报的图1和图2所述的“节气门装置”的基本结构。在排气通路5的位于涡轮9的下游侧的部分上设置有用于净化排气的作为排气催化器的催化净化器15。
在发动机1中设置有用于向燃烧室16喷射供给燃料的喷射器25。自燃料箱(省略图示)将燃料供给到喷射器25中。
在本实施方式中,用于实现大量EGR的EGR装置包括:排气回流通路(EGR通路)17,其使自发动机1的燃烧室16排出到排气通路5中的排气的一部分流动到进气通路3中而回流到燃烧室16中;排气回流阀(EGR阀)18,其设置在EGR通路17上,以便调节EGR通路17中的排气流量(EGR流量)。EGR通路17设置在排气通路5的位于涡轮9的上游侧的部分与稳压箱3a之间。即,为了使在排气通路5中流动的排气的一部分作为EGR气体通过EGR通路17流动到进气通路3中而回流到燃烧室16中,使EGR通路17的出口17a在节气门21的下游侧与稳压箱3a相连接。另外,EGR通路17的入口17b与排气通路5的位于涡轮9的上游侧的部分相连接。
在EGR通路17的入口17b附近设置有用于净化EGR气体的EGR用催化净化器19。另外,在EGR通路17的比EGR用催化净化器19靠下游的部分设置有用于将在该通路17中流动的EGR气体冷却的EGR冷却器20。在本实施方式中,EGR阀18配置在EGR通路17的比EGR冷却器20靠下游的部分。
图2中用剖视图表示EGR阀18的概略结构。如图2所示,EGR阀18由提动阀且是电动阀的提动阀构成。即,EGR阀18包括外壳31、设置在外壳31中的阀座32、以能落位于阀座32且能相对于阀座32进行移动的方式设置在外壳31中的阀芯33、以及用于使阀芯33进行行程运动的作为本发明的驱动器的步进马达34。外壳31包括自排气通路5侧(排气侧)导入EGR气体的导入口31a、向进气通路3侧(进气侧)导出EGR气体的导出口31b、以及连通导入口31a和导出口31b的连通路31c。阀座32设在连通路31c的中间。这里,排气通路5中的发动机1的排气压力的脉动作用于EGR通路17的入口17b,稳压箱3a中的发动机1的进气压力的脉动作用于EGR通路17的出口17a。因而,EGR通路17的上游侧的排气压力的脉动通过导入口31a作用于EGR阀18的阀芯33,EGR通路17的下游侧的进气压力的脉动通过导出口31b作用于EGR阀18的阀芯33。
步进马达34具有构成为能以直线前进的方式往复运动(行程运动)的输出轴35,在该输出轴35的顶端固定有阀芯33。借助设置于外壳31的轴承36以输出轴35能进行行程运动的方式支承该输出轴35。在输出轴35的上端部形成有外螺纹部37。在输出轴35的中间(外螺纹部37的下端附近)形成有弹簧支座38。弹簧支座38的下表面构成为压缩弹簧39的支承面,在弹簧支座38的上表面形成有止挡部40。
阀芯33呈圆锥形状,阀芯33的圆锥面与阀座32抵接或与阀座32分开。利用设置在弹簧支座38与外壳31之间的压缩弹簧39向步进马达34侧、即沿落位于阀座32的闭阀方向对阀芯33施力。并且,利用步进马达34的输出轴35使闭阀状态的阀芯33克服压缩弹簧39的作用力而进行行程运动,从而使阀芯33与阀座32分开而开阀。即,在开阀时,阀芯33向EGR通路17的上游侧(排气侧)移动。这样,EGR阀18成为如下类型的EGR阀:自阀芯33落位于阀座32的闭阀状态使阀芯33克服发动机1的排气压力或进气压力而向EGR通路17的上游侧移动,从而使EGR阀18开阀。另一方面,利用步进马达34的输出轴35使阀芯33自开阀状态沿压缩弹簧39的作用方向进行行程运动,从而使阀芯33靠近阀座32而闭阀。即,在闭阀时,阀芯33向EGR通路17的下游侧(进气侧)移动。
并且,通过使步进马达34的输出轴35进行行程运动,调节阀芯33相对于阀座32的开度。EGR阀18的输出轴35设置为能够在从阀芯33落位于阀座32的全闭状态到阀芯33与阀座32最大限度地分开的全开状态之间以规定的行程进行行程运动。在本实施方式中,为了实现大量EGR,与以往的技术相比,将阀座32的流路开口面积扩大。相对应地使阀芯33大型化。
步进马达34包括线圈41、磁体转子42和转换机构43。对步进马达34的线圈41通电而对该线圈进行励磁,从而使磁体转子42以规定的马达节距数(motor step数)Mst(n)进行旋转,利用转换机构43将磁体转子42的旋转运动转换为输出轴35的行程运动,从而使阀芯33进行行程运动。
磁体转子42包括树脂制的转子主体44和圆环状的塑料磁体45。在转子主体44的中心形成有用于与输出轴35的外螺纹部37螺纹接合的内螺纹部46。并且,在转子主体44的内螺纹部46与输出轴35的外螺纹部37螺纹结合的状态下,通过转子主体44旋转,将该旋转运动转换为输出轴35的行程运动。这里,利用外螺纹部37和内螺纹部46构成上述的转换机构43。在转子主体44的下部形成有用于与弹簧支座38的止挡部40抵接的抵接部44a。在EGR阀18全闭时,止挡部40的端面与抵接部44a的端面进行面接触,限制输出轴35的初始位置。
在本实施方式中,通过分级地改变步进马达34的马达节距数Mst(n),能够在全闭~全开之间分级地微小调节EGR阀18的阀芯33的开度。
在本实施方式中,为了根据发动机1的运转状态分别执行燃料喷射控制、进气量控制和EGR控制等,利用电子控制装置(ECU)50根据发动机1的运转状态分别控制喷射器25、电子节气装置14的步进马达22和EGR阀18的步进马达34。ECU50包括中央处理装置(CPU)、预先存储规定的控制程序等或暂时存储CPU的运算结果等的各种存储器、以及与上述各部分相连接的外部输入电路和外部输出电路。ECU50相当于本发明的开阀控制部件。外部输出电路与喷射器25及各步进马达22、34相连接。在外部输入电路上连接有包括节气门传感器23在内的用于检测发动机1的运转状态的相当于运转状态检测部件的各种传感器27、51~55,将各种发动机信号输入到外部输入电路中。另外,ECU50为了控制步进马达34而向步进马达34输出规定的指令信号。
这里,作为各种传感器,除了节气门传感器23以外,还设置有加速传感器27、进气压力传感器51、转速传感器52、水温传感器53、空气流量计54和空燃比传感器55。加速传感器27用于检测作为油门踏板26的操作量的油门开度ACC。油门踏板26相当于用于操作发动机1的动作的操作部件。进气压力传感器51用于检测稳压箱3a中的进气压力PM。即,进气压力传感器51相当于本发明的后侧压力检测部件,如后所述,在EGR阀18的阀芯33落位于阀座32的全闭状态时,进气压力传感器51检测作用于阀芯33的EGR气体下游侧的压力来作为后侧压力。转速传感器52用于检测发动机1的曲轴1a的旋转角度(曲轴转角),并且用于检测该曲轴转角的变化来作为发动机1的转速(发动机转速)NE。水温传感器53用于检测发动机1的冷却水温THW。即,水温传感器53相当于本发明的温度状态检测部件,用于检测表示发动机1的温度状态的冷却水温THW。空气流量计54用于检测在进气通路3的处于空气滤清器6的最邻接的下游的部分中流动的进气量Ga。空气流量计54和ECU50构成本发明的前侧压力检测部件,如后所述,在阀芯33处于全闭状态时,检测作用于阀芯33的EGR气体上游侧的压力来作为前侧压力。空燃比传感器55设置在排气通路5的处于催化净化器15的最邻接的上游的部分,用于检测排气中的空燃比A/F。
ECU50与蓄电池30相连接。蓄电池30与包括EGR阀18的步进马达34在内的各种设备相连接,自蓄电池30向上述设备供给电源。
在本实施方式中,ECU50为了在发动机1的整个运转区域根据发动机1的运转状态控制EGR而控制EGR阀18。另一方面,在发动机1减速时且向发动机1的燃料供给被切断的减速燃料停止供给时,ECU50为了切断EGR的流动而将EGR阀18控制为全闭。另外,在减速燃料停止供给时,在规定的条件下,ECU50为了执行后述的各种控制而控制EGR阀18。
这里,当EGR阀18随着大量EGR化而大型化时,EGR阀18的阀芯33的EGR气体上游侧(排气侧)的压力与阀芯33的EGR气体下游侧(进气侧)的压力之间的压力差有增大的倾向。因此,为了使EGR阀18自全闭状态进行开阀,需要以能够克服上述的压力差的驱动力来使阀芯33开阀。因此,在本实施方式中,为了通过使用具有与以往的类型相同的步进马达34的EGR阀18来应对增大了的压力差以使EGR阀18自全闭状态开阀,ECU50执行以下这样的EGR阀开阀控制。
图3中用流程图表示ECU50所执行的“EGR阀前后差压计算例程”的处理内容的一例。“EGR阀前后差压”是指在EGR阀18的阀芯33落位于阀座32的全闭状态时,该阀芯33的EGR气体上游侧(前侧)的压力与阀芯33的EGR气体下游侧(后侧)的压力之间的压力差。图4中用流程图表示ECU50所执行的“EGR阀开阀控制例程”的处理内容的一例。
当处理转移到图3的例程时,首先,在步骤100中,ECU50根据进气压力传感器51的检测值读取进气压力PM。这里,进气压力PM相当于EGR阀18的阀芯33的EGR气体下游侧(后侧)的压力。
接着,在步骤110中,ECU50根据空气流量计54的计量值读取进气量Ga。
接着,在步骤120中,ECU50根据进气量Ga求出排气压力Pex。这里,排气压力Pex相当于EGR阀18的阀芯33的EGR气体上游侧(前侧)的压力。ECU50例如能够通过参照图5所示那样的预先设定的映射求出排气压力Pex。在该映射中,设定为排气压力Pex随着进气量Ga的增加而呈直线性增加。
接着,在步骤130中,ECU50通过从排气压力Pex中减掉进气压力PM,求出EGR阀18的前后差压ΔPegr,使处理返回到步骤100。ECU50将求得的前后差压ΔPegr暂时存储在存储器中。
采用上述的“EGR阀前后差压计算例程”的处理,ECU50在发动机1运转时按照规定的处理周期求出EGR阀18的阀芯33的前后差压ΔPegr。
另一方面,当处理转移到图4的例程时,首先,在步骤200中,ECU50根据水温传感器53的检测值读取冷却水温THW。
接着,在步骤210中,ECU50判断冷却水温THW是否高于“60℃”。在该判断结果为否定的情况下,ECU50使处理返回到步骤200。在该判断结果为肯定的情况下,ECU50视发动机1处于预热状态而使处理转移到步骤220。
然后,在步骤220中,ECU50读取发动机转速NE和发动机负荷KL。这里,ECU50能够根据发动机转速NE与进气量Ga之间的关系、或者发动机转速NE与进气压力PM之间的关系求出发动机负荷KL。
接着,在步骤230中,ECU50根据发动机转速NE和发动机负荷KL求出EGR阀18的目标开度Tegr。ECU50能够参照预先设定的目标开度映射(省略图示)进行该处理。
接着,在步骤240中,ECU50判断EGR阀18是否为全闭。ECU50能够根据作为步进马达34的指令值的马达节距数Mst进行该判断。在该判断结果为否定的情况下,ECU50使处理跳到步骤280。在该判断结果为肯定的情况下,ECU50使处理转移到步骤250。
然后,在步骤250中,ECU50读取EGR阀18全闭时的前后差压ΔPegr。该前后差压ΔPegr是由图3所示的例程求得的值。
接着,在步骤260中,ECU50判断前后差压ΔPegr是否小于规定的基准值A1。该基准值A1例如相当于在发动机1进行高速旋转高负荷时设想的前后差压ΔPegr的“10%~30%”的值。在该判断结果为否定的情况下,ECU50在步骤270中使EGR阀18继续保持全闭,使处理返回到步骤200。在该判断结果为肯定的情况下,ECU50使处理转移到步骤280。
并且,自步骤240或步骤260转移到步骤280后,在步骤280中,ECU50使EGR阀18开阀为目标开度Tegr并使处理返回到步骤200。
采用上述的“EGR阀开阀控制例程”,ECU50求出EGR阀18的阀芯33的前侧压力与后侧压力之间的压力差来作为前后差压ΔPegr,根据该前后差压ΔPegr容许步进马达34进行驱动,容许EGR阀18自全闭状态进行开阀。详细而言,如图6所示,在前后差压ΔPegr小于规定的基准值A1时,ECU50EGR阀18容许步进马达34进行驱动,容许自全闭状态进行开阀,。另一方面,如图6所示,在前后差压ΔPegr不比规定的基准值A1小时,ECU50禁止EGR阀18自全闭状态进行开阀,禁止步进马达34进行驱动。图6中用图表表示EGR阀前后差压ΔPegr的大小与EGR的开、闭之间的关系。
采用以上说明的本实施方式的发动机的EGR装置,自发动机1的燃烧室16排出到排气通路5中的排气的一部分经由EGR通路17流动到进气通路3中,并回流到燃烧室16内。通过控制EGR阀18,调节EGR通路17中的EGR流量。在EGR阀18中,通过控制步进马达34而驱动阀芯33,调节阀芯33相对于阀座32的位置、即EGR开度。这里,在EGR阀18为全闭状态时,利用空气流量计54和ECU50检测作用于阀芯33的EGR气体上游侧的压力(排气压力Pex)来作为前侧压力,利用进气压力传感器51检测作用于阀芯33的EGR气体下游侧的压力(进气压力PM)来作为后侧压力。并且,利用ECU50求出前侧压力(排气压力Pex)与后侧压力(进气压力PM)之间的压力差来作为前后差压ΔPegr。在该前后差压ΔPegr小于规定的基准值A1时,容许步进马达34进行驱动,容许EGR阀18自全闭状态进行开阀。另一方面,在前后差压ΔPegr不比规定的基准值A1小时,禁止EGR阀18自全闭状态进行开阀,禁止步进马达34进行驱动,继续保持全闭状态。因而,在前后差压ΔPegr小于规定的基准值A1时,且在要求EGR阀18开阀时,通过使步进马达34以比较小的力进行驱动来驱动阀芯33,使EGR阀18自全闭状态进行开阀。因此,不会要求步进马达34具有较大的驱动力,不必使步进马达34大型化或高性能化,能使用以往类型的步进马达34,能够抑制EGR阀18的向汽车搭载的搭载性的恶化、EGR装置的成本增加。
第2实施方式
接下来,参照附图详细说明将本发明中的发动机的排气回流装置具体化的第2实施方式。
另外,在以下的说明中,对于与上述第1实施方式相同的构成要素,标注与上述第1实施方式相同的附图标记而省略说明,以与上述第1实施方式的不同之处为中心进行说明。
在本实施方式中,与第1实施方式的构成的不同之处在于“EGR阀开阀控制例程”的处理内容。图7中用流程图表示在本实施方式中由ECU50执行的“EGR阀开阀控制例程”的处理内容的一例。
图7所示的流程图与图4所示的流程图的不同之处在于,其步骤300、310和步骤320的处理内容。图7中的其他步骤200~250、270、280的处理内容与图4的流程图的步骤相同。
如图7所示,自步骤250转移到步骤300后,在步骤300中,ECU50读取蓄电池30的电压(蓄电池电压)Begr。
接着,在步骤310中,ECU50根据蓄电池电压Begr求出用于容许EGR阀18自全闭状态进行开阀的、前后差压ΔPegr的基准值A2。ECU50例如通过参照图8所示那样的预先设定的映射求出该基准值A2。在该映射中,设定为基准值A2随着蓄电池电压Begr的增高而呈曲线性增加。
接着,在步骤320中,ECU50判断前后差压ΔPegr是否小于求得的基准值A2。在该判断结果为否定的情况下,ECU50使处理转移到步骤270,在判断结果为肯定的情况下,ECU50使处理转移到步骤280。
因而,在本实施方式中,在“EGR阀开阀控制例程”的处理中,根据蓄电池30所具有的蓄电池电压Begr来校正前后差压ΔPegr的基准值A2,所以能够与蓄电池电压Begr的变化相应地改变步进马达34所需的驱动力。例如在蓄电池电压Begr相对性下降时,将基准值A2校正得相对较小。由此,在要求EGR阀18开阀时,通过使步进马达34以更小的力进行驱动来驱动阀芯33,使EGR阀18自全闭状态进行开阀。因此,除了获得第1实施方式的作用效果以外,即使万一蓄电池电压Begr下降,也能使EGR阀18自全闭状态进行开阀,能够保障EGR阀18的开阀。
第3实施方式
接下来,参照附图详细说明将本发明中的发动机的排气回流装置具体化的第3实施方式。
在本实施方式中,与第1实施方式及第2实施方式的构成的不同之处在于“EGR阀开阀控制例程”的处理内容。图9中用流程图表示ECU50所执行的“EGR阀开阀控制例程”的处理内容的一例。在本实施方式中,ECU50相当于本发明的通电控制部件。
图9所示的流程图与图4所示的流程图的不同之处在于其步骤400~460的处理内容。图9中的其他步骤200~240的处理内容与图4的流程图的步骤相同。
如图9所示,自步骤240转移到步骤400后,在步骤400中,ECU50判断EGR阀18的目标开度Tegr是否大于“0”。即,ECU50判断是否有使EGR阀18开阀的要求。在该判断结果为否定的情况下,ECU50使处理返回到步骤200。在该判断结果为肯定的情况下,ECU50使处理转移到步骤410。
然后,在步骤410中,ECU50读取EGR阀18的闭阀时的前后差压ΔPegr。
接着,在步骤420中,ECU50根据求得的前后差压ΔPegr求出EGR阀18的开阀驱动频率Fegr。该开阀驱动频率Fegr是用于使EGR阀18自全闭状态进行开阀的特別的驱动频率,将该开阀驱动频率Fegr设定为低于通常的开阀驱动频率的频率。ECU50例如能够通过参照图10所示那样的预先设定的映射求出该开阀驱动频率Fegr。在该映射中,在对EGR阀18进行开阀控制的过程中,无论前后差压ΔPegr的大小如何,都将开阀驱动频率Fegr设定为规定的恒定值F1。相对于此,在使EGR阀18自全闭状态进行开阀的初期阶段,将开阀驱动频率Fegr设定为随着前后差压ΔPegr变得比规定的基准值A3大而呈直线性降低。
这里,步进马达34的开阀驱动频率Fegr是指在步进马达34所使用的磁体转子42沿旋转方向移动时对定子的线圈41通电并保持的时间。若将通常的开阀驱动频率设定为例如“250(PPS)”,则就是指每个节距中向线圈41通电的通电时间为“1/250(秒)”。当开阀驱动频率Fegr过高时,利用线圈41的磁力移动、保持磁体转子42的时间变短,磁体转子42的旋转不能追随开阀驱动频率。相反,当开阀驱动频率Fegr较低时,利用线圈41的磁力移动、保持磁体转子42的时间变长,所以不易发生失步,作为步进马达34的输出转矩增大。
接着,在步骤430中,ECU50以所求得的开阀驱动频率Fegr使EGR阀18向目标开度Tegr开阀。
接着,在步骤440中,ECU50求出EGR阀18的实际的开度(实际开度)Tra。ECU50能够根据向EGR阀18的步进马达34发出的指令值(马达节距数Mst(n))求出该实际开度Tra。
然后,在步骤450中,ECU50判断该实际开度Tra是否大于规定的基准值T1。能够应用例如“全开的3%”作为该基准值T1。在该判断结果为否定的情况下,ECU50使处理返回到步骤410,反复进行步骤410~450的处理。即,在EGR阀18的实际开度Tra小于基准值T1的情况下,ECU50根据与前后差压ΔPegr相对应的开阀驱动频率Fegr使EGR阀18自全闭状态进行开阀。
另一方面,在步骤450的判断结果为肯定的情况下,ECU50在步骤460中使EGR阀18以通常的开阀驱动频率Fegr进行开阀,在步骤470中将EGR阀18控制为目标开度Tegr,使处理返回到步骤200。
采用上述的“EGR阀开阀控制例程”,在前后差压ΔPegr大于规定的基准值A3时,ECU50在使EGR阀18自全闭状态进行开阀的初期阶段以低于通常的值的开阀驱动频率Fegr对步进马达34进行通电控制。
因而,在本实施方式中,在“EGR阀开阀控制例程”的处理中,当前后差压ΔPegr大于规定的基准值A3时,在利用ECU50使EGR阀18自全闭状态进行开阀的初期阶段,以低于通常的值的开阀驱动频率Fegr对步进马达34进行通电控制。因而,由于在前后差压ΔPegr大于规定的基准值A3时以低于通常的值(例如低于“250(PPS)”)的开阀驱动频率Fegr对步进马达34进行通电控制,所以步进马达34的驱动力比通常的值的情况大,以较大的驱动力使EGR阀18自全闭状态进行开阀。因此,不会要求步进马达34具有较大的驱动力,不必使步进马达34大型化或高性能化,能使用以往类型的步进马达34,能够抑制EGR阀18的向汽车搭载的搭载性的恶化、EGR装置的成本增加。
第4实施方式
接下来,参照附图详细说明将本发明中的发动机的排气回流装置具体化的第4实施方式。
图11中用概略结构图表示具有本实施方式中的EGR装置的带增压器的发动机***。如图11所示,在本实施方式中,与第1实施方式及第2实施方式的构成的不同之处在于EGR装置的配置。即,在本实施方式中,EGR通路17的入口17b与排气通路5的比催化净化器15靠下游的部分相连接,EGR通路17的出口17a与进气通路3的比增压器7的压缩机8靠上游的部分相连接。本实施方式的其他构成与上述各实施方式的构成相同。
因而,采用本实施方式,在发动机1运转时,且当在增压器7工作时EGR阀18开阀时,由增压进气压产生的负压在进气通路3的比压缩机8靠上游的部分作用于EGR通路17的出口17a,流动到排气通路5的比催化净化器15靠下游的部分的排气的一部分经由EGR通路17、EGR冷却器20和EGR阀18而被引入到进气通路3中。这里,即使是高增压区域,催化净化器15成为阻力而在一定程度上使排气压力在催化净化器15的下游侧降低。因此,到高增压区域为止,都能够使由增压进气压产生的负压作用于EGR通路17来进行EGR。另外,被催化净化器15净化的排气气体的一部分被导入到EGR通路17中,所以与第1实施方式相比,能够从EGR通路17中省掉EGR用催化净化器19。本实施方式中的其他作用效果与上述各实施方式的作用效果相同。
另外,本发明并不限定于上述各实施方式,能够在不脱离发明主旨的范围内适当地改变构成的一部分而实施本发明。
(1)在上述各实施方式中,将本发明的EGR装置具体化为具有增压器7的发动机1,但也能够将本发明的EGR装置具体化为不具有增压器的发动机。
(2)在上述第1实施方式和第2实施方式中,作为构成EGR阀18的驱动器,使用了步进马达34,但也能够使用除步进马达以外的DC马达。
(3)在上述第3实施方式中,在使EGR阀18自全闭状态进行开阀的初期阶段,以低于通常的值的开阀驱动频率Fegr对步进马达34进行通电控制,但也能够不仅在开阀的初期阶段还在开阀的整个期间内以低于通常的值的开阀驱动频率对步进马达进行通电控制。
产业上的可利用性
本发明能够利用在车辆用的汽油发动机或柴油发动机中。
附图标记说明
1、发动机;3、进气通路;3a、稳压箱(进气通路);5、排气通路;16、燃烧室;17、EGR通路(排气回流通路);18、EGR阀(排气回流阀);30、蓄电池;32、阀座;33、阀芯;34、步进马达(驱动器);50、ECU(前侧压力检测部件、开阀控制部件、通电控制部件);51、进气压力传感器(后侧压力检测部件);54、空气流量计(前侧压力检测部件);A1、基准值;A2、基准值;A3、基准值。
Claims (3)
1.一种发动机的排气回流装置,其包括:
排气回流通路,其使自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分流动到进气通路中而回流到上述燃烧室中;
排气回流阀,其设置在上述排气回流通路上,用于调节上述排气回流通路中的排气流量,
上述排气回流阀包括阀座、以能落位于上述阀座的方式设置的阀芯以及用于驱动上述阀芯的驱动器,
该发动机的排气回流装置的特征在于,
该发动机的排气回流装置具备:
前侧压力检测部件,其用于在上述排气回流阀处于上述阀芯落位于上述阀座的全闭状态时检测作用于上述阀芯的排气上游侧的压力来作为前侧压力;
后侧压力检测部件,其用于在上述排气回流阀处于上述全闭状态时检测作用于上述阀芯的排气下游侧的压力来作为后侧压力;
开阀控制部件,其求出上述前侧压力与上述后侧压力之间的压力差来作为前后差压,在上述前后差压小于规定的基准值时,该开阀控制部件容许上述驱动器进行驱动而容许上述排气回流阀自上述全闭状态进行开阀。
2.根据权利要求1所述的发动机的排气回流装置,其特征在于,
该发动机的排气回流装置还具有为了驱动上述阀芯而向上述驱动器供给电源的蓄电池,上述开阀控制部件根据上述蓄电池的电压校正上述基准值。
3.一种发动机的排气回流装置,其包括:
排气回流通路,其使自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分流动到进气通路中而回流到上述燃烧室中;
排气回流阀,其设置在上述排气回流通路上,用于调节上述排气回流通路中的排气流量,
上述排气回流阀包括阀座、以能落位于上述阀座的方式设置的阀芯以及用于驱动上述阀芯的步进马达,
该发动机的排气回流装置的特征在于,
该发动机的排气回流装置具备:
通电控制部件,其为了使上述排气回流阀开阀而以规定的驱动频率对上述步进马达进行通电控制;
前侧压力检测部件,其用于在上述排气回流阀处于上述阀芯落位于上述阀座的全闭状态时检测作用于上述阀芯的排气上游侧的压力来作为前侧压力;
后侧压力检测部件,其用于在上述排气回流阀处于上述全闭状态时检测作用于上述阀芯的排气下游侧的压力来作为后侧压力,
上述通电控制部件求出上述前侧压力与上述后侧压力之间的压力差来作为前后差压,在上述前后差压大于规定的基准值时,在使上述排气回流阀自上述全闭状态进行开阀的至少初期以低于通常的值的驱动频率对上述步进马达进行通电控制。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140129 |