CN104956062A - 内燃机的排气回流控制装置及排气回流控制方法 - Google Patents

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Abstract

在EGR控制阀(21)发生固着且EGR控制阀(21)的阀开度(EGRVO)比阀开度阈值(EGRVOth)大的情况下，将吸入空气量的限制值(Qlim)设定为规定量(Qlim1)。另外，在EGR控制阀(21)发生固着且EGR控制阀(21)的阀开度(EGRVO)小于或等于阀开度阈值(EGRVOth)的情况下，将吸入空气量的限制值(Qlim)设定为规定量(Qlim2)。

Description

内燃机的排气回流控制装置及排气回流控制方法
技术领域
本发明涉及使排气的一部分向增压器的上游侧回流的内燃机的排气回流控制装置以及排气回流控制方法。
背景技术
当前已知如下结构，即，在使与运转状态相对应的量的废气向进气***回流这样的内燃机中，针对在用于使排气从排气***向进气***回流的EGR通路中设置的EGR控制阀实施故障诊断。
例如，专利文献1中公开有如下技术，即，针对在将排气通路和进气通路连接的EGR通路中设置的EGR控制阀实施故障诊断，其结果，如果判定为产生了EGR控制阀以打开的状态固着的打开故障，则进行限制内燃机的输出的失效保护控制。
在该专利文献1中，通过进行上述失效保护控制，在EGR控制阀以打开的状态发生固着时避免内燃机的高输出运转，因此，EGR控制阀、进气***不会被高温的EGR气体过度地加热，能够防止EGR控制阀的二次故障、内燃机的性能恶化。
但是，在该专利文献1中，存在如下问题，即，在EGR控制阀以打开的状态发生固着时，无法防止因EGR率变得过大而产生的燃烧恶化、由失火导致的发动机熄火。
专利文献1：日本特开平9-25852号公报
发明内容
因此，本发明的特征在于，在如下内燃机的排气回流装置中，即，如果吸入空气量比规定量大，则与EGR控制阀的阀开度相对应的量的排气回流，如果吸入空气量小于或等于上述规定量，则无论上述EGR控制阀的阀开度如何排气都几乎不回流，在上述EGR控制阀发生固着时，对吸入空气量施加限制，以使得内燃机不失火。
根据本发明，在判定为EGR控制阀发生固着时，对吸入空气量施加限制，向进气***回流的排气的量(EGR量)减少，从而能够防止内燃机的失火，并能够避免发动机熄火、内燃机陷入无法起动的状态。
附图说明
图1是表示应用了本发明的内燃机的整体结构的***图。
图2是示意性地示出吸入空气量和EGR率的关联的说明图。
图3是规定量Qlim2的计算表。
图4是示意性地示出吸入空气量的限制值Qlim设定为规定量Qlim2的情况下的EGR率的减速时的变化的特性图。
图5是示意性地示出吸入空气量的限制值Qlim设为规定量Qlim2的情况下的EGR率的减速时的变化的特性图。
图6是表示用于使EGR率不超过失火临界EGR率的控制的流程的一个例子的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。图1是表示应用了本发明的内燃机1的整体结构的***图。
内燃机1作为驱动源而搭载于汽车等车辆上，其与进气通路2以及排气通路3连接。在经由进气歧管4而与内燃机1连接的进气通路2中设置有节流阀5，并且在该进气通路2的上游侧设置有对吸入空气量进行检测的空气流量计7。在经由排气歧管8而与内燃机1连接的排气通路3中设置有用于净化排气的三元催化剂等的排气催化剂9。
另外，该内燃机1具有涡轮增压器10，该涡轮增压器10同轴地具备压缩机11和涡轮机12，其中，压缩机11配置于进气通路2中，涡轮机12配置于排气通路3中。压缩机11与节流阀5相比位于上游侧，并且与空气流量计7相比位于下流侧。涡轮机12与排气催化剂9相比位于上游侧。此外，图1中的13是在节流阀5的下流侧设置的中间冷却器。
在进气通路2上连接有再循环通路14，该再循环通路14绕过压缩机11而将压缩机的上游侧和下流侧连接。在再循环通路14中设置有再循环阀15，该再循环阀15对再循环通路14内的进气流量进行控制。
在排气通路3上连接有排气旁通通路16，该排气旁通通路16绕过涡轮机12而将涡轮机12的上游侧和下流侧连接。在排气旁通通路16中设置有废气旁通阀17，该废气旁通阀17对排气旁通通路16内的排气流量进行控制。
另外，内燃机1能够实施排气回流(EGR)，在排气通路3和进气通路2之间设置有EGR通路20。EGR通路20的一端在排气催化剂9的下流侧的位置与排气通路3连接，其另一端在空气流量计7的下流侧且压缩机11的上游侧的位置与进气通路2连接。在该EGR通路20中设置有EGR控制阀21和EGR冷却器22。为了获得与运转条件相对应的规定的EGR率，利用控制单元25对EGR控制阀21的阀开度进行控制。
除了上述的空气流量计7的检测信号以外，控制单元25还输入有对曲轴(未图示)的曲轴转角进行检测的曲轴转角传感器26、对加速器踏板(未图示)的踩踏量进行检测的加速器开度传感器27、对EGR控制阀21的阀开度进行检测的EGR控制阀开度传感器28等的传感器类的检测信号。
并且，控制单元25基于这些检测信号，对内燃机1的吸入进气量、点火时期、空燃比等实施控制，并且实施如下排气回流控制(EGR控制)，即，以上述方式对EGR控制阀21的阀开度进行控制而使排气的一部分从排气通路3向进气通路2回流。此外，节流阀5、再循环阀15、废气旁通阀17的阀开度也由控制单元25控制。作为再循环阀15，也可以并不是利用控制单元25对其进行开闭控制，而是使用仅在压缩机11下流侧的压力大于或等于规定压力时开阀这样的所谓的止回阀。
在上述的内燃机1中，形成为将排气的一部分作为EGR气体并使其从涡轮机12的下流侧向压缩机11的上游侧回流的结构，只要处于稳定状态，则基本上由EGR控制阀21的阀开度(开口率)决定EGR率。
详细而言，在上述的内燃机1中，如图2所示，如果吸入空气量比规定量Qlim1大，则无论吸入空气量的多少，均仅由EGR控制阀21的阀开度决定EGR率，如果吸入空气量变为小于或等于上述规定量Qlim1的极小量，则无论EGR控制阀21的阀开度如何均使得排气(EGR气体)几乎不回流，EGR率大致变为零。
图2示意性地示出了使EGR控制阀21的阀开度不同的3种阀开度(大、中、小)的情况下的吸入空气量和EGR率的关联。其中，如果吸入空气量比上述规定量Qlim1大，则该图2中的3种阀开度中的、相对最大的阀开度时的EGR率超过导致内燃机1失火的规定的失火临界EGR率。另外，即使吸入空气量比上述规定量Qlim1大，在稳定状态下，该图2中的3种阀开度中的、处于中间的阀开度时的EGR率和相对最小的阀开度时的EGR率也比上述失火临界EGR率小。
这里，在EGR控制阀21发生固着的情况下，在发生固着的阀开度下，如果吸入空气量比上述规定量Qlim1大时的EGR率小于上述失火临界EGR率，则在稳定状态下内燃机不会失火。
但是，在减速时，节流阀5的阀开度减小，吸入空气量减少，尽管如此，在排气***中，即将减速之前的排气压力因排气的响应滞后而暂时被维持，因此在该期间内，即使EGR控制阀21的阀开度恒定，EGR量也会相对地增加，从而EGR率暂时增大。
即，在稳定状态下，在EGR控制阀21以阀开度为使得EGR率低于上述失火临界EGR率这样的阀开度发生固着的情况下，在这种减速过渡时，EGR率有可能会暂时比上述失火临界EGR率大，从而内燃机1有可能会失火。
另外，在EGR控制阀21中，在发生固着的阀开度下，只要吸入空气量比上述规定量Qlim1大时的EGR率大于或等于上述失火临界EGR率，则即使在稳定状态下，如果吸入空气量比上述规定量Qlim1大，则内燃机1也会失火。
因此，在本实施例中，进行如下控制，即，在EGR控制阀21发生固着的情况下，通过对吸入空气量施加限制，使得向进气通路2回流的排气的量(EGR量)减少，即使在减速时，内燃机1的EGR率也不会超过上述失火临界EGR率。
即，在EGR控制阀21以比预先设定的规定的阀开度阈值EGRVOth(详情在后文中叙述)大的阀开度发生固着的情况下，将吸入空气量的限制值Qlim设为上述规定量Qlim1，以使得吸入空气量的上限变为上述规定量Qlim1。另外，在EGR控制阀21以小于或等于上述阀开度阈值EGRVOth的阀开度发生固着的情况下，将吸入空气量的限制值Qlim设为上述规定量Qlim2，以使得吸入空气量的上限变为作为第2规定量的规定量Qlim2(详情在后文中叙述)。
这里，在吸入空气量比上述规定量Qlim1大的情况下，上述阀开度阈值EGRVOth相当于使得EGR率在稳定状态下成为上述失火临界EGR率的阀开度。
此外，在图2中，上述规定量Qlim1设定为比使得EGR率开始急剧上升的吸入空气量略小的值，其理由在于，即使在稳定状态下，实际的吸入空气量也有可能在严格意义上产生微小的变动，即便吸入空气量因稳定状态下的微小变动而超过上述规定量Qlim1，EGR率也不会变为大于或等于上述失火临界EGR率。
另外，上述规定量Qlim2是比上述规定量Qlim1大的值，EGR控制阀21发生固着时的阀开度越大，则上述规定量Qlim2设定为越小的值。利用EGR控制阀21发生固着时的阀开度，并且，例如根据如图3所示的规定量Qlim2计算表而对该规定量Qlim2进行计算。
如上所述，即使是使稳定状态下的EGR率低于上述失火临界EGR率的阀开度，在减速时，EGR率也会暂时增大，因此，有时减速时的EGR率也会比上述失火临界EGR率大，但是，该减速时的EGR率的暂时的增加量与吸入空气量的变化相关，呈现出如下趋势，即，减速时的吸入空气量的变化越大，该减速时的EGR率的暂时的增加量越大。
因此，考虑到该减速过渡时的EGR率的暂时的增加，EGR控制阀21发生固着时的阀开度越大，则本实施例中的上述规定量Qlim2设定为越小。即，只要EGR控制阀21发生固着时的阀开度是在稳定状态下使得EGR率小于上述失火临界EGR率这样的阀开度，则与EGR控制阀21发生固着的阀开度相对应地，使针对吸入空气量的限制缓和。
详细而言，在EGR控制阀21发生固着的阀开度小于或等于规定的微小开度即第1阀开度EGRVO1的情况下，上述规定量Qlim2设定为内燃机1的最大吸入空气量。即，只要EGR控制阀21发生固着时的阀开度是微小开度，则实质上不对吸入空气量进行限制。另外，在EGR控制阀21发生固着的阀开度大于上述第1阀开度EGRVO1且小于或等于上述阀开度阈值EGRVOth的情况下，上述规定量Qlim2设定为比内燃机1的最大吸入空气量小，并且，发生固着的阀开度越大，上述规定量Qlim2设定为越小。即，在EGR控制阀21发生固着时的阀开度大于上述第1阀开度EGRVO1且小于或等于上述阀开度阈值EGRVOth的情况下，对吸入空气量进行限制。
此外，对于上述规定量Qlim1和上述规定量Qlim2，由于如上所述以互不相同的状况为前提而对它们进行设定，因此在EGR控制阀21发生固着的阀开度为上述阀开度阈值EGRVOth时，变得不连续。
图4、图5是示意性地示出吸入空气量的限制值Qlim设定为上述规定量Qlim2的情况下的EGR率的减速时的变化的特性图。
图4示出了EGR控制阀21发生固着的阀开度是比上述第1阀开度EGRVO1略大的第2阀开度EGRVO2的情况。在EGR控制阀21发生固着的阀开度为上述第2阀开度EGRVO2的情况下，对减速前的吸入空气量(节流阀开度)进行限制的程度不太大，减速前后的吸入空气量变化较大，因此，减速时的EGR率的暂时的增加量也增大，但是，原来的EGR率较小，因此，EGR率不会超过上述失火临界EGR率。
图5示出了EGR控制阀21发生固着的阀开度是与上述第1阀开度EGRVO1相比接近上述阀开度阈值EGRVOth的第3阀开度EGRVO3的情况。在EGR控制阀21发生固着的阀开度为上述第3阀开度EGRVO3的情况下，减速前的吸入空气量(节流阀开度)被上述规定量Qlim2限制，减速前后的吸入空气量变化减小，因此，减速时的EGR率的暂时的增加量也减小，使该EGR率不会超过上述失火临界EGR率。
如以上说明，在EGR控制阀21发生固着的情况下，以即使在减速时内燃机1也不会失火的方式对吸入空气量施加限制，由此能够防止内燃机1失火，并能够避免发动机熄火、内燃机1陷入无法起动的状态。另外，即使EGR控制阀21临时发生固着，内燃机1也能够运转，因此，为了对EGR控制阀21的固着进行修理，以该内燃机1为驱动源的车辆能够安全地自行行驶到维修工厂等。
并且，与EGR控制阀21发生固着的阀开度相对应地，对用于吸入空气量的限制值Qlim的上述规定量Qlim1和上述规定量Qlim2进行区分使用，从而，只要EGR控制阀21发生固着的阀开度是在稳定状态下使得EGR率小于上述失火临界EGR率的阀开度，则能够实现对与EGR控制阀21的固着相伴的内燃机失火的防止，并且能够相对地提高EGR控制阀21发生固着时的内燃机的输出。因此，EGR控制阀21发生固着的开度越小，越能够为了对EGR控制阀21的固着进行修理而迅速地前往修理工厂等。
此外，在EGR控制阀21发生固着的情况下，只要例如通过将警报灯等点亮的方式而向驾驶者通知该情况，就能够尽可能迅速地在修理工厂等处进行修理。
图6是表示用于实现如下目的的控制的流程的一个例子的流程图，即，即使EGR控制阀21发生固着，也不会使EGR率超过上述失火临界EGR率。例如，在内燃机1运转的过程中，每隔规定时间就在控制单元25内执行图6所示的控制程序。
在S1中，读入内燃机1的内燃机转速Ne、EGR控制阀21的阀开度EGRVO。基于上述的曲轴转角传感器26的输出信号而对内燃机转速Ne进行计算。阀开度EGRVO是由上述的EGR控制阀开度传感器28检测出的EGR控制阀21的阀开度。
在S2中，对EGR控制阀21是否发生固着进行判定。EGR控制阀21的固着判定，例如，在检测出的阀开度EGRVO背离目标EGR控制阀开度、且检测出的上述阀开度EGRVO在规定时间内不变时，判定为EGR控制阀21发生固着。如果判定为EGR控制阀21发生固着，则进入S3，如果未发生固着，则使此次的程序结束。
在S3中，对检测出的EGR控制阀21的阀开度EGRVO是否大于上述阀开度阈值EGRVOth进行判定，在上述阀开度EGRVO大于上述阀开度阈值EGRVOth的情况下进入S4，在上述阀开度EGRVO小于或等于上述阀开度阈值EGRVOth的情况下进入S5。
在S4中，将吸入空气量的限制值Qlim设定为上述规定量Qlim1。由此，吸入空气量的上限值变为上述规定量Qlim1。
在S5中，基于检测出的EGR控制阀21的阀开度EGRVO，对上述规定量Qlim2进行计算。如上所述，EGR控制阀21发生固着的阀开度越大，上述规定量Qlim2设定为越小的值，例如，通过将如上述图3所示的规定量Qlim2计算表预先存储于控制单元25内而进行计算。并且，进入S6，将吸入空气量的限制值Qlim设定为上述规定量Qlim2。
并且，在S7中，基于内燃机转速Ne、在S4或者S6中设定的吸入空气量的限制值Qlim，对吸入空气量变为上述限制值Qlim时的节流阀开度限制值TVOlim进行计算。
在S8中，对基于加速器踏板的踩踏量而设定的目标节流阀开度tTVO、和在S7中计算出的节流阀开度限制值TVOlim进行比较，在上述目标节流阀开度tTVO大于节流阀开度限制值TVOlim的情况下，以节流阀开度限制值TVOlim对目标节流阀开度tTVO进行限制。
即，在上述目标节流阀开度tTVO大于节流阀开度限制值TVOlim的情况下，以节流阀开度限制值TVOlim作为目标节流开度，对节流阀5进行控制。

Claims (6)

1.一种内燃机的排气回流控制装置，其用于内燃机的排气回流装置中，该内燃机的排气回流装置具有：增压器，其位于节流阀的上游侧；EGR通路，其用于使排气的一部分向所述增压器的上游侧回流；EGR控制阀，其配置于所述EGR通路的中途；以及EGR控制阀开度检测单元，其能够对所述EGR控制阀的阀开度进行检测，如果吸入空气量比规定量大，则与所述EGR控制阀的阀开度相对应的量的排气回流，如果吸入空气量小于或等于所述规定量，则无论所述EGR控制阀的阀开度如何，排气均几乎不回流，
所述内燃机的排气回流控制装置具有：
EGR控制阀固着判定单元，其对所述EGR控制阀是否发生固着进行判定；以及
吸入空气量限制单元，其在所述EGR控制阀发生固着时，对吸入空气量施加限制，以使得内燃机不会失火。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气回流控制装置，其中，
在所述EGR控制阀以比内燃机发生失火的规定的失火临界EGR率大的阀开度发生固着的情况下，将吸入空气量限制为所述规定量。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气回流控制装置，其中，
在所述EGR控制阀以小于或等于内燃机发生失火的规定的失火临界EGR率的阀开度发生固着的情况下，将吸入空气量限制为比所述规定量大的第2规定量。
4.根据权利要求3所述的内燃机的排气回流控制装置，其中，
所述EGR控制阀发生固着的阀开度越大，所述第2规定量设定为越小。
5.根据权利要求3或4所述的内燃机的排气回流控制装置，其中，
如果所述EGR控制阀发生固着的阀开度是微小开度，则所述第2规定量设定为该内燃机的最大吸入空气量。
6.一种内燃机的排气回流控制方法，
在该内燃机中，如果吸入空气量比规定量大，则与在EGR通路的中途配置的EGR控制阀的阀开度相对应的量的排气向增压器的上游侧回流，如果吸入空气量小于或等于所述规定量，则无论所述EGR控制阀的阀开度如何，排气均几乎不向所述增压器的上游侧回流，
在所述内燃机的排气回流控制方法中，
在所述EGR控制阀发生固着时，通过对吸入空气量进行限制而控制向增压器的上游侧回流的排气回流量，以使得该内燃机不会失火。
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