CN106460734B - 内燃机以及内燃机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

内燃机(1)具备：内燃机主体(100)；进气通路(30)；排气通路(40)；增压器(50)，其设置于所述进气通路(30)以及所述排气通路(40)，对进气进行压缩并供给至所述内燃机主体(100)；进气回流通路(60)，其将所述进气通路(30)之中的所述增压器(50)的上游侧以及下游侧的部分连接；排气回流通路(80)，其将所述排气通路(40)与所述进气通路(30)之中的所述增压器(50)的上游侧的部分连接；进气回流阀(61)，其设置于所述进气回流通路(60)；排气回流阀(82)，其设置于所述排气回流通路(80)；以及控制部(90)，其与所述进气回流阀(61)的开阀相应地将所述排气回流阀(82)闭阀。

Description

内燃机以及内燃机的控制方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机以及内燃机的控制方法。
背景技术
在JP2007－278110A所公开的内燃机中，在将进气通路的压缩机下游和压缩机上游连通的再循环通路处设置有再循环阀。另外，在将排气通路和进气通路的压缩机上游连通的排气回流通路处设置有EGR阀。
发明内容
在EGR阀正在开阀时，如果再循环阀开阀，则含有排气的气体从再循环通路通过，从压缩机下游回流至压缩机上游。有时回流的气体被吹回至排气回流通路的合流部的上游。在以上述方式吹回的气体从合流部通过的情况下，含有排气的吹回气体和经由排气回流通路而回流的排气合流，因此存在导入至燃烧室的排气回流量会过剩的问题。
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够防止排气回流量过剩的内燃机以及内燃机的控制方法。
本发明的某个方式的内燃机具备：内燃机主体；进气通路，其使导入至所述内燃机主体的进气流通；排气通路，其使所述内燃机主体所排出的排气流通；增压器，其设置于所述进气通路以及所述排气通路，对进气进行压缩并供给至所述内燃机主体；进气回流通路，其将所述进气通路之中的所述增压器的上游侧以及下游侧的部分连接；排气回流通路，其将所述排气通路与所述进气通路之中的所述增压器的上游侧的部分连接；进气回流阀，其设置于所述进气回流通路；以及排气回流阀，其设置于所述排气回流通路。而且，还具备控制部，该控制部与所述进气回流阀的开阀相应地将所述排气回流阀闭阀。
附图说明
图1是第1实施方式涉及的内燃机的概略结构图。
图2是将第1实施方式的控制器所进行的控制的一个例子以流程图的方式表示的图。
图3是吹回量的说明图。
图4是将第2实施方式的控制器所进行的控制的一个例子以流程图的方式表示的图。
图5是将第3实施方式的控制器所进行的控制的一个例子以流程图的方式表示的图。
图6是表示图5所示的流程图的子程序的图。
图7是表示排气回流通路的合流部的配置的第1变形例的图。
图8是表示排气回流通路的合流部的配置的第2变形例的图。
具体实施方式
下面，参照附图而对本发明的实施方式进行说明。在几个附图中标注的相同的标号表示相同或者相应的结构。
(第1实施方式)
图1是第1实施方式涉及的内燃机1的概略结构图。除了主体100之外，内燃机1还具备进气通路30、排气通路40、增压器50以及控制器90。
主体100是具备气缸体10和气缸盖20的内燃机主体。在气缸体10形成气缸11。气缸11收容活塞2。燃烧室9由活塞2的冠顶面、气缸11的壁面和气缸盖20的下表面形成。在燃烧室9中混合气体进行燃烧。而且，活塞2承受燃烧压力而使气缸11往复移动。
气缸盖20配置于气缸体10的上侧。在气缸盖20形成进气端口3和排气端口4。进气端口3将进气供给至燃烧室9。排气端口4从燃烧室9将排气排出。
在气缸盖20设置进气阀5和排气阀6。进气阀5对进气端口3进行开闭。排气阀6对排气端口4进行开闭。进气阀5由进气侧凸轮5A进行驱动，排气阀6由排气侧凸轮6A进行驱动。
在气缸盖20之中的进气阀5与排气阀6之间的部分处设置点火塞7。点火塞7针对燃烧室9内的混合气体进行点火。
进气通路30使导入至主体100的进气流通。排气通路40使从主体100排出的排气流通。在进气通路30以及排气通路40中设置增压器50。
增压器50对进气进行压缩并供给至主体100。增压器50是涡轮增压器，具备压缩机51、涡轮52和轴53。压缩机51设置于进气通路30。涡轮52设置于排气通路40。轴53将压缩机51以及涡轮52连结。在增压器50中，涡轮52利用排气而进行旋转，由此经由轴53而使得压缩机51旋转，对进气进行压缩。
进气通路30经由进气岐管35而将进气引导至进气端口3。在进气通路30从上游侧起按顺序设置空气滤清器31、空气流量计32、压缩机51、节气阀33以及冷风机34。
空气滤清器31对导入至主体100的进气进行过滤。空气滤清器31设置于进气通路30的上游侧端部。空气流量计32对进气的流量进行测量。
节气阀33对导入至主体100的进气的量进行调整。节气阀33通过使进气通路30的进气流通面积发生变化而对进气的量进行调整。
冷风机34对利用压缩机51进行压缩而成为高温的进气进行冷却。从冷风机34通过后的进气经由进气岐管35而被分配至各气缸。
进气岐管35具备集气部35A和分支管35B。集气部35A是容积室。分支管35B将集气部35A以及各气缸的进气端口3连接。在分支管35B设置燃料喷射阀8。燃料喷射阀8对与内燃机运转状态相应的燃料进行喷射。燃料喷射阀8也可以配置为直接将燃料喷射至燃烧室9。
在进气通路30之中的压缩机51与节气阀33之间的部分处设置压力传感器36。压力传感器36对进气通路30中的增压器50的下游压力P进行检测。下游压力P是通过压缩机51后的进气的压力。因此，压力传感器36能够对增压压力进行检测。
排气通路40经由排气岐管42使从排气端口4排出的排气流通。在排气通路40从上游侧起按顺序设置涡轮52以及催化剂转化器41。被排气通路40排出后的排气在使涡轮52旋转之后，由催化剂转化器41进行净化，释放至外部。催化剂转化器41能够应用三元催化剂转化器。
内燃机1还具备进气回流通路60以及再循环阀61。下面，将再循环阀61称作R/V61。进气回流通路60设置于进气通路30。进气回流通路60将进气通路30之中的增压器50的、具体而言相对于压缩机51靠上游侧以及靠下游侧的部分连接。该下游侧的部分是进气通路30之中的比节气阀33靠上游侧的部分。
进气回流通路60使通过压缩机51后的进气的一部分回流至压缩机51的上游。在进气回流通路60设置R/V61。在R/V61使用对进气回流通路60进行开闭的开闭阀。R/V61在内燃机1的减速时等将节气阀33闭阀的情况下，经由进气回流通路60使进气回流，由此增压压力不会过高。
内燃机1还具备旁通通路70以及废气旁通减压阀71。下面，将废气旁通减压阀71称作WGV71。旁通通路70设置于排气通路40。旁通通路70将排气通路40之中的相对于涡轮52靠上游侧以及靠下游侧的部分连接。该下游侧的部分是比催化剂转化器41靠上游侧的部分。旁通通路70以绕过涡轮52的方式使排气流通。
WGV71设置于旁通通路70。WGV71对从旁通通路70流通的排气的流量进行调节。WGV71通过对排气的流量进行调节，从而对涡轮52以及压缩机51的转速、即增压器50的旋转速度进行调整。
内燃机1还具备排气回流通路80、EGR冷却器81以及EGR阀82。排气回流通路80将排气通路40和进气通路30连接。具体而言，排气回流通路80将排气通路40与进气通路30之中的增压器50的、具体而言相对于压缩机51靠上游侧的部分连接。排气回流通路80使从排气通路40流通的排气的一部分回流至进气通路30。
在排气回流通路80设置EGR冷却器81以及EGR阀82。EGR冷却器81是对外部EGR气体、即不经由燃烧室9而回流的排气进行冷却的冷却装置。EGR阀82对从排气回流通路80流通的排气的流量进行调节。进气通路30之中的排气回流通路80合流的合流部37与进气通路30之中的进气回流通路60合流的合流部38在进气的流通方向上设置于相同位置。
内燃机1还具备控制器90。控制器90是电子控制装置，作为各种传感器·开关类，除了空气流量计32、压力传感器36之外，在控制器90中还被输入来自曲轴转角传感器91、加速器踏板传感器92、开度传感器93以及开闭检测用传感器94的信号。
曲轴转角传感器91针对每个规定曲轴转角而生成曲轴转角信号。曲轴转角信号作为代表内燃机1的旋转速度NE的信号而使用。加速器踏板传感器92对搭载内燃机1的车辆所具备的加速器踏板的踏入量进行检测。加速器踏板的踏入量作为代表内燃机1的负荷KL的信号而使用。开度传感器93对节气阀33的开度进行检测。开度传感器93设置于节气阀33。开闭检测用传感器94对R/V61的开闭状态进行检测。开闭检测用传感器94设置于R/V61。
控制器90基于来自上述的各种传感器·开关类的输入信号而对R/V61、EGR阀82等控制对象进行控制。控制器90与内燃机运转状态相应地对R/V61、EGR阀82进行控制。内燃机运转状态例如为旋转速度NE、负荷KL。这种控制器90在内燃机1中，利用R/V61进行进气回流，利用EGR阀82进行排气回流。
在对R/V61进行开阀时，控制器90在例如内燃机运转状态从增压运转区域转换至增压运转区域外的区域、且在内燃机运转状态的转换前后进气流量的差的大小大于规定值的情况下，将R/V61开阀。规定值是用于判定在压缩机51的下游是否发生了朝向压缩机51的进气的喘振的值，是预先设定的值。上述进气流量能够使用与内燃机运转状态相应地预先以映射数据的方式设定的进气流量。
下面，使用图2所示的流程图对本实施方式中的控制器90所进行的控制的一个例子进行说明。在内燃机运转状态处于进行经由了排气回流通路80的排气回流的运转区域的情况下，进行图2所示的流程图的处理。
在步骤S1中，控制器90获取EGR阀82的目标开度。EGR阀82的目标开度可以通过运算而获取，也可以根据与内燃机运转状态相应地预先设定有目标开度的映射数据而获取。
在步骤S3中，控制器90判定R/V61是否处于开阀中。R/V61是否处于开阀中能够基于开闭检测用传感器94的输出进行判定。如果是肯定判定，则处理进入步骤S11。
在步骤S11中，控制器90对EGR阀82进行闭阀。在步骤S11中，控制器90取代将EGR阀82的开度设定为目标开度，而是对EGR阀82进行闭阀。
由此，与R/V61的开阀相应地EGR阀82被闭阀。在以上述方式将EGR阀82闭阀时，控制器90例如可以在基于节气阀33的开度将R/V61开阀的情况下，即，在R/V61即将开阀之前将EGR阀82闭阀。在步骤S11之后，处理返回至步骤S1。
在其后的处理流程中，R/V61开阀期间重复上述处理。而且，在R/V61已闭阀的情况下，步骤S3中为否定判定的结果，处理进入步骤S5。在该情况下，控制器90设定下文中说明的吹回量。
图3是吹回量的说明图。首先，如果R/V61开阀，则与R/V61的开阀相应地EGR阀82被闭阀。在R/V61开阀中，含有排气的气体经由进气回流通路60从进气通路30的压缩机51下游回流至压缩机51上游。而且，回流后的气体的一部分被吹回至合流部37的上游。
在上述说明中，在R/V61的开阀中经由进气回流通路60而回流至进气通路30、且被吹回至比合流部37靠上游处的气体的量是吹回量。而且，吹回量与作为影响吹回量的参数的R/V61的开阀时间、下游压力P相应地变化。
因此，控制器90在步骤S5中，基于R/V61的开阀时间以及下游压力P之中的至少任意者，对吹回量进行设定。控制器90所设定的吹回量可以通过运算而获取，也可以根据与R/V61的开阀时间、下游压力P相应地预先设定有吹回量的映射数据而获取。R/V61的开阀时间越长则吹回量越大。另外，下游压力P越高则吹回量越大。
接着步骤S5，在步骤S7中，控制器90判定进气的与吹回量相应的部分是否已从合流部37通过。已从合流部37通过具体而言是指，通过了进气通路30之中的设置有合流部37的部分的通路。进气的与吹回量相应的部分是否已从合流部37通过，能够基于空气流量计32的输出进行判定。如果为否定判定，则处理进入步骤S11。因此，EGR阀82保持闭阀的状态。如果为肯定判定，则处理进入步骤S9。在该情况下，控制器90将EGR阀82的开度设定为在步骤S1中获取到的目标开度。在步骤S9之后，处理返回至步骤S1。
下面，对本实施方式的主要作用效果进行说明。内燃机1具备主体100、进气通路30、排气通路40、增压器50、进气回流通路60、排气回流通路80、R/V61、EGR阀82和与R/V61的开阀相应地将EGR阀82闭阀的控制器90。
对于这种结构的内燃机1，含有排气的气体经由进气回流通路60而回流，被吹回至比合流部37靠上游处，然后从合流部37通过以返回至下游侧，在上述情况下能够防止与经由排气回流通路80而回流的排气相混合。因此，能够防止排气回流量变得过剩。
然而，为了防止排气回流量变得过剩，还能够对EGR阀82的目标开度进行校正，或者估算排气回流量变得过剩的情况而带有富余地对EGR阀82的目标开度进行设定。然而，在上述情况下，有时不能够高精度地进行校正，带有富余对目标开度进行设定，由此通过进行排气再循环而实现的改善燃油效果、废气排放的改善效果会下降。
鉴于这种情况，在本实施方式的内燃机1中，控制器90还在R/V61闭阀之后进气的与吹回量相应的部分已从合流部37通过的情况下，将EGR阀82开阀。在这样构成的内燃机1中，由于能够防止含有排气的吹回气体与经由排气回流通路80而回流的排气的混合，因此无需进行EGR阀82的目标开度的校正、带有富余的目标开度的设定。因此，在进行排气再循环的情况下，也能够确保通过进行排气再循环得到的改善燃油效果、废气排放的改善效果。
在本实施方式的内燃机1中，控制器90基于R/V61的开阀时间以及下游压力P之中的至少任意者对吹回量进行设定。由此，在R/V61闭阀之后与实际吹回的气体的吹回量相应的进气从合流部37通过的情况下，能够对EGR阀82进行开阀。因此，能够在与实际的气体的吹回量相应的适当的定时重新开始排气再循环。
控制器90基于R/V61的开阀时间以及下游压力P对吹回量进行设定，由此能够高精度地对吹回量进行设定。其结果，能够在与实际的气体的吹回量相应的更适当的定时重新开始排气再循环。
(第2实施方式)
在本实施方式的内燃机1中，控制器90取代对吹回量进行设定，而是将吹回量设为恒定值，具体而言，设为比合流部37靠上游处的通路空间容积。该通路空间容积是从合流部37朝向上游而直至空气滤清器31为止的通路空间的容积。该通路空间容积也可以是从合流部37朝向上游而直至进气通路30的上游端部为止的通路空间的容积。
如图4所示，本实施方式的控制器90与第1实施方式的控制器90相比较，进行将图2所示的步骤S5的处理省略的控制。
下面，对本实施方式的内燃机1的主要作用效果进行说明。这里，在发生了含有排气的气体的吹回的情况下，最迟在与比合流部37靠上游处的通路空间容积相应的进气从合流部37通过之后，新气体能够从合流部37通过。
鉴于这种情况，在本实施方式的内燃机1中，将吹回量设为比合流部37靠上游处的通路空间容积。即，将吹回量视为该通路空间容积。因此，对于本实施方式的内燃机1，无需进行吹回量的设定，由此实现控制的简化，并且能够防止排气回流量过剩。
这种结构的内燃机1在实际的吹回量大于或等于通路空间容积的情况下，还能够确保吹回量的精度。另外，在实际的吹回量大于或等于通路空间容积的情况下，与第1实施方式的内燃机1相比还能够实现EGR的尽早重新开始。
(第3实施方式)
在本实施方式的内燃机1中，控制器90以下面说明的方式对吹回量进行设定。即，如图5所示，接着前述的步骤S3的否定判定，在步骤S6中对吹回量进行设定。步骤S6中的吹回量的设定通过图6所示的子程序进行。
如图6所示，在步骤S61中，控制器90基于R/V61的开阀时间以及下游压力P之中的至少任意者，作为虚拟值而获取吹回量。作为虚拟值的吹回量与第1实施方式中所说明的吹回量的设定时相同地，可以通过运算而获取，也可以根据映射数据而获取。
接着，在步骤S62中，控制器90判定作为虚拟值的吹回量是否大于或等于比合流部37靠上游处的通路空间容积。作为虚拟值的吹回量为通路空间容积的情况可以包含于作为虚拟值的吹回量小于通路空间容积的情况。
如果在步骤S62中为肯定判定，则处理进入步骤S63。在该情况下，控制器90将通路空间容积设定为吹回量。如果在步骤S62中为否定判定，则处理进入步骤S64。在该情况下，控制器90将作为虚拟值的吹回量设定为吹回量。
在步骤S63或者步骤S64之后，设定吹回量的子程序结束。因此，处理返回至图5的流程图。在图5所示的流程图中，在步骤S7及其以后，进行与第1实施方式中利用图2所说明的处理相同的处理。
下面，对本实施方式的内燃机1的主要作用效果进行说明。在本实施方式的内燃机1中，控制器90基于R/V61的开阀时间以及下游压力P之中的至少任意者，作为虚拟值而获取吹回量。而且，在作为虚拟值的吹回量大于比合流部37靠上游处的通路空间容积的情况下，将通路空间容积设定为吹回量。另外，在作为虚拟值的吹回量小于通路空间容积的情况下，将作为虚拟值的吹回量设定为吹回量。
因此，本实施方式的内燃机1在作为虚拟值的吹回量大于比合流部37靠上游处的通路空间容积的情况下，如第2实施方式中所说明的那样，实现控制的简化，并且能够防止排气回流量过剩。另外，能够实现吹回量的精度确保、EGR的尽早重新开始。
本实施方式的内燃机1在作为虚拟值的吹回量小于通路空间容积的情况下，与第1实施方式的内燃机1相同地，能够防止排气回流量过剩，并且能够在与实际的气体的吹回量相应的适当的定时重新开始排气再循环。另外，在该情况下，与第2实施方式的内燃机1相比，能够实现吹回量的精度提高、EGR的尽早重新开始。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，主旨并不是将本发明的权利要求书限定于上述实施方式的具体结构。
在上述的实施方式中，对内燃机1具备控制器90、且具备控制部、设定部的情况进行了说明。然而，控制部、设定部例如可以由多个控制器实现。
在上述的实施方式中，对R/V61为开闭阀的情况进行了说明。然而，R/V61也可以为流量调节阀。在该情况下，控制器90还能够基于R/V61的开度，对吹回量进行设定。这是因为，R/V61的开度越大则吹回量越大。
在上述的实施方式中，说明了下述情况，即，在R/V61闭阀之后进气的与吹回量相应的部分从合流部37通过的情况下，控制器90将EGR阀82开阀。
然而，作为这种情况，控制器90也可以在R/V61闭阀之后经过了规定时间的情况下，将EGR阀82开阀。即，控制器90可以取代吹回量，而基于R/V61闭阀之后所经过的时间，对EGR阀82进行开阀。
上述规定时间可以是将吹回量换算为经过时间得到的时间。因此，上述规定时间与吹回量相同地，能够基于R/V61的开阀时间、下游压力P而进行设定。上述规定时间可以为恒定值。该恒定值能够设为使得R/V61闭阀之后新气体从合流部37通过的值。
在上述的实施方式中，说明了下述情况，即，合流部37在进气的流动方向上设置于与合流部38相同的位置，且吹回量为规定量。
然而，如图7所示，合流部37可以在进气的流动方向上设置于比合流部38靠上游处。在该情况下，能够取代将吹回量设为规定量，而是将从吹回量减去合流部37以及合流部38之间的进气通路的容积得到的值设为规定量。
如图8所示，合流部37可以在进气的流动方向上设置于比合流部38靠下游处。在该情况下，能够取代将吹回量设为规定量，而是将吹回量与合流部37以及合流部38之间的进气通路的容积的合计值设定为规定量。

Claims (7)

1.一种内燃机，其具备：
内燃机主体；
进气通路，其使导入至所述内燃机主体的进气流通；
排气通路，其使所述内燃机主体所排出的排气流通；
增压器，其设置于所述进气通路以及所述排气通路，对进气进行压缩并供给至所述内燃机主体；
进气回流通路，其将所述进气通路之中的所述增压器的上游侧以及下游侧的部分连接；
排气回流通路，其将所述排气通路与所述进气通路之中的所述增压器的上游侧的部分连接；
进气回流阀，其设置于所述进气回流通路；以及
排气回流阀，其设置于所述排气回流通路，
其特征在于，所述内燃机还具备控制部，其与所述进气回流阀的开阀相应地将所述排气回流阀闭阀，还在下述情况下将所述排气回流阀开阀，即，在所述进气回流阀闭阀之后，进气以规定量从所述进气通路之中的与所述排气回流通路合流的合流部通过。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，
所述控制部在下述情况下将所述排气回流阀开阀，即，在所述进气回流阀闭阀后经过了规定时间。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其中，
所述内燃机还具备设定部，该设定部基于所述进气回流阀的开阀时间而对所述规定量进行设定。
4.根据权利要求1所述的内燃机，其中，
所述内燃机还具备设定部，该设定部基于所述进气通路中的所述增压器的下游压力而对所述规定量进行设定。
5.根据权利要求1所述的内燃机，其中，
所述规定量是比所述合流部靠上游处的通路空间容积。
6.根据权利要求1所述的内燃机，其中，
基于所述进气回流阀的开阀时间以及所述进气通路中的所述增压器的下游压力之中的至少任意者，作为虚拟值而获取所述规定量，
还具备设定部，该设定部在作为虚拟值的所述规定量大于比所述合流部靠上游处的通路空间容积的情况下，将所述通路空间容积设定为所述规定量，在作为虚拟值的所述规定量小于所述通路空间容积的情况下，将作为虚拟值的所述规定量设定为所述规定量。
7.一种内燃机的控制方法，该内燃机具备增压器，该增压器设置于进气通路以及排气通路，对进气进行压缩并供给至内燃机主体，
在所述内燃机的控制方法中，
利用进气回流阀进行进气回流，该进气回流阀设置于将所述进气通路之中的所述增压器的上游侧以及下游侧的部分连接的进气回流通路，
利用排气回流阀进行排气回流，该排气回流阀设置于将所述排气通路与所述进气通路之中的所述增压器的上游侧的部分连接的排气回流通路，
与所述进气回流阀的开阀相应地将所述排气回流阀闭阀，还在下述情况下将所述排气回流阀开阀，即，在所述进气回流阀闭阀之后，进气以规定量从所述进气通路之中的与所述排气回流通路合流的合流部通过。
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