CN108626000B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的控制装置，即使在包括增压器及EGR装置的内燃机处于过渡运转状态时，也能够迅速且适当地确保缸内新气量，从而能够提高商品性。控制装置(1)包括ECU(2)。ECU(2)算出吸入空气量(GGAScyl)(步骤51)，设定上限目标新气量(GAIR_hisH)(步骤50)，在内燃机(3)的运转区处于预定的增压区时，对增压器(7)的增压动作进行控制(步骤3)，在处于预定的增压区的情况下，控制EGR装置(5)，使得在吸入空气量(GGAScyl)未达到上限目标新气量(GAIR_hisH)时，停止排气回流，并且在吸入空气量(GGAScyl)达到上限目标新气量(GAIR_hisH)时，执行排气回流(步骤30～步骤38)。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种包括增压器及排气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)装置的内燃机的控制装置。

背景技术

以往，已知有专利文献1所记载的内燃机的控制装置。所述内燃机作为动力源而搭载于车辆，且包括涡轮增压器(turbo charger)及EGR装置等。所述控制装置在内燃机的运转区处于增压区时，通过对涡轮增压器中的废气门阀(waste gate valve)的开度进行控制来执行增压控制，并且在内燃机的运转区处于应执行排气回流的运转区时，通过对EGR装置的EGR阀的开度进行控制来执行EGR控制。

此时，在内燃机的运转区处于增压区的情况下，当处于应开始进行EGR控制的状态时，预测与EGR阀的开度变更相伴的进气***在第一预定位置(节流阀的位置)的EGR率的变化，基于所述预测结果来对废气门阀的开度进行控制。具体来说，在内燃机以稳定运转状态处于增压区的情况下，当开始进行EGR控制时，以从EGR阀的开阀时序(timing)经过了响应时间Δt1后的时序，控制废气门阀闭阀(所述文献的段落[0020]～[0027]及图2)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第5672417号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

一般来说，涡轮增压器普遍具有响应延迟特性，因此，在内燃机处于过渡运转状态，应吸入至气缸内的新气量的目标值发生变化，且作为增压压力的目标的目标增压压力发生了变化的情况下，在实际的增压压力达到所述目标增压压力之前，会产生延迟。相对于此，在所述专利文献1的控制方法的情况下，当在增压区中开始进行EGR控制时，以比EGR阀的开阀时序更迟的时序，开始对废气门阀进行控制，因此，回流气体会比新气先流入至气缸内，由此，导致吸入至气缸内的新气量需要时间来达到其目标值。结果会导致增压的响应延迟即产生转矩的响应延迟，从而导致商品性下降。再者，在以下的说明中，将吸入至气缸内的新气量称为“缸内新气量”。

本发明是为了解决所述问题而成的发明，其目的在于提供如下内燃机的控制装置，即使在包括增压器及EGR装置的内燃机处于过渡运转状态时，也能够迅速且适当地确保缸内新气量，从而能够提高商品性。

[解决问题的技术手段]

为了实现所述目的，技术方案1的发明是包括增压器7及EGR装置5的内燃机3的控制装置1，其包括：进气量取得单元(ECU 2，步骤51)，取得流入至内燃机3的气缸内的气体量作为进气量GGAScyl；目标新气量设定单元(ECU 2，步骤2)，设定目标新气量GAIRcmd，目标新气量GAIRcmd作为流入至内燃机3的气缸内的新气量即缸内新气量GAIR的目标；增压控制单元(ECU 2，步骤3)，当内燃机3的运转区处于预定的增压区时，对增压器7的增压动作进行控制；以及EGR控制单元(ECU 2，步骤30～步骤38)，在内燃机3的运转区处于预定的增压区的情况下，控制EGR装置5，使得当进气量GGAScyl未达到目标新气量GAIRcmd(上限目标新气量GAIR_hisH)时，停止排气回流，并且在进气量GGAScyl达到目标新气量GAIRcmd(上限目标新气量GAIR_hisH)时，执行排气回流。

根据所述内燃机的控制装置，取得流入至内燃机的气缸内的气体量作为进气量，设定成为流入至内燃机的气缸内的新气量即缸内新气量的目标的目标新气量，并且当内燃机的运转区处于预定的增压区时，对增压器的增压动作进行控制。接着，在内燃机的运转区处于预定的增压区的情况下，控制EGR装置，使得在进气量未达到目标新气量时，停止排气回流，并且在进气量达到目标新气量时，执行排气回流。这样，在排气回流已停止的情况下，进气量变得与缸内新气量相等。因此，即使当内燃机处于过渡运转状态，目标新气量发生变化时，在进气量未达到目标新气量时，在排气回流已停止的状态下执行增压器的增压动作，由此，能够迅速地使进气量即缸内新气量达到目标新气量。结果是与专利文献1的情况不同，即使在内燃机处于过渡运转状态时，也能够迅速且适当地确保缸内新气量，从而能够使增压响应性即产生转矩的响应性提高。结果是能够提高商品性。

根据技术方案1所记载的内燃机的控制装置，在发明的技术方案2中：增压器7包括设置于内燃机3的进气通路4的压缩机7a、与设置于内燃机3的排气通路11的涡轮7b，EGR装置5包括EGR通路5a、用以变更在EGR通路5a内流动的回流气体量的EGR阀5b、及差压产生阀6a，所述EGR通路5a连接在排气通路11的比涡轮7b更靠下游侧的部位与进气通路4的比压缩机7a更靠上游侧的部位之间，所述差压产生阀6a设置于进气通路4的比与EGR通路5a之间的连接部更靠上游侧处，且用以使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压，EGR控制单元在进气量GGAScyl达到目标新气量GAIRcmd时，以使回流气体在EGR通路5a内流动的方式控制EGR阀5b，并且控制差压产生阀6a以产生差压。

根据所述内燃机的控制装置，EGR装置包括EGR通路、用以变更在EGR通路内流动的回流气体量的EGR阀、及差压产生阀，所述EGR通路连接在排气通路的比涡轮更靠下游侧的部位与进气通路的比压缩机更靠上游侧的部位之间，所述差压产生阀设置于进气通路的比与EGR通路之间的连接部更靠上游侧处，且用以使EGR阀的上游侧与下游侧之间产生差压，因此，在通过EGR装置使回流气体回流至进气通路的情况下，需要在将EGR阀设为开阀状态的同时，通过差压产生阀产生差压。相对于此，根据所述控制装置，在进气量达到目标新气量时，以使回流气体在EGR通路内流动的方式控制EGR阀，并且以产生差压的方式控制差压产生阀，因此，能够以进气量即缸内新气量达到目标新气量的时序，切实地开始导入回流气体。结果是在内燃机处于过渡运转状态时，能够确保高水平的增压响应性，并且获得因导入回流气体而产生的省油效果。

根据技术方案2所记载的内燃机的控制装置，在发明的技术方案3中：目标新气量设定单元设定基本目标新气量(目标新气量GAIRcmd)与上限目标新气量GAIR_hisH作为目标新气量GAIRcmd(步骤2、步骤50)，上限目标新气量GAIR_hisH比基本目标新气量(目标新气量GAIRcmd)大预定值DGAIR，EGR控制单元在内燃机3的运转区处于预定的增压区的情况下，控制EGR装置5，使得在进气量GGAScyl达到上限目标新气量GAIR_hisH之前的期间，停止排气回流，并且在进气量GGAScyl达到上限目标新气量GAIR_hisH以后，执行排气回流。预定值DGAIR被设定为如下值，所述值使得在执行差压产生阀6a的控制时，不会产生进气量GGAScyl低于基本目标新气量(目标新气量GAIRcmd)的状态。

如技术方案2的发明，将进气量是否达到目标新气量作为EGR阀及差压产生阀的控制开始条件及停止条件的情况下，随着差压产生阀的控制开始，在进气通路内流动的空气量减少，由此，缸内新气量有可能会暂时低于目标新气量，在此情况下，有可能会产生使差压产生阀的开度连续地反复增减的状态即游车(hunting)。相对于此，根据所述内燃机的控制装置，设定基本目标新气量、与比基本目标新气量大预定值的上限目标新气量作为目标新气量，在内燃机的运转区处于预定的增压区的情况下，控制EGR装置，使得在进气量达到上限目标新气量之前的期间，停止排气回流，并且在进气量达到上限目标新气量以后，执行排气回流。在此情况下，预定值被设定为如下值，所述值使得在执行差压产生阀的控制时，不会产生进气量低于基本目标新气量的状态，因此，通过将基本目标新气量设定为在所述时间点所要求的缸内新气量，能够在EGR装置的控制开始以后，避免产生所述游车，并且确保所要求的缸内新气量，从而能够进一步提高商品性。

根据技术方案2所记载的内燃机的控制装置，在发明的技术方案4中：EGR控制单元在进气量GGAScyl达到目标新气量GAIRcmd之前的期间，将差压产生阀6a的开度LPTH控制为不会产生差压的最大开度LPTHwot。

根据所述内燃机的控制装置，在进气量未达到目标新气量时，以使差压产生阀的开度达到不会产生差压的最大开度的方式进行控制，因此，能够抑制差压产生阀在增压器的工作过程中成为流路阻力，从而能够确保高水平的增压响应性。

根据技术方案2所记载的内燃机的控制装置，在发明的技术方案5中：EGR控制单元在进气量GGAScyl达到目标新气量GAIRcmd之前的期间，以达到预定的等候开度的方式控制差压产生阀6a的开度，预定的等候开度被设定为大于差压产生阀6a的有效开度且小于不会产生差压的最大开度LPTHwot的值。

根据所述内燃机的控制装置，在进气量未达到目标新气量时，以达到预定的等候开度的方式控制差压产生阀的开度，所述预定的等候开度被设定为大于差压产生阀的有效开度且小于不会产生差压的最大开度的值，因此，能够抑制差压产生阀在增压器的工作过程中成为流路阻力，从而能够确保高水平的增压响应性，并且能够使差压产生阀的控制开始时的响应性提高。结果是能够进一步提高商品性。

根据技术方案2所记载的内燃机的控制装置，在发明的技术方案6中：进气量取得单元根据内燃机3的运转状态来算出基本进气量GGAScyl_b，并且通过对基本进气量GGAScyl_b实施用以赋予预定的响应延迟特性的过滤处理(式(4))来算出进气量GGAScyl(步骤80～步骤81)。

在像技术方案2的发明那样，将进气量是否达到目标新气量作为EGR阀及差压产生阀的控制开始条件及停止条件的情况下，如上所述，有可能会产生使差压产生阀的开度连续地反复增减的状态即游车。相对于此，根据所述内燃机的控制装置，根据内燃机的运转状态来算出基本进气量，并且通过对基本进气量实施用以赋予预定的响应延迟特性的过滤处理来算出进气量，因此，进气量在相对于实际的值表现出响应延迟特性的状态下被算出。由此，成为如下状态，即，即使当在进气通路内流动的实际的空气量随着差压产生阀的控制开始而减少时，也需要时间来使所述减少情况反映于进气量的算出结果，由此，在进气量达到目标新气量后，即使当在进气通路内流动的实际的空气量随着差压产生阀的控制开始而减少时，也能够避免进气量的算出结果低于目标新气量，从而能够避免产生游车。结果是能够进一步提高商品性。

附图说明

图1是示意性地表示本发明第一实施方式的控制装置及应用了所述控制装置的内燃机的结构的图。

图2是表示控制装置的电气结构的方框图。

图3是表示进气控制处理的流程图。

图4是表示增压控制处理的流程图。

图5是表示TH控制处理的流程图。

图6是表示EGR控制处理的流程图。

图7是表示执行条件判定处理的流程图。

图8是表示目标差压阀开度的算出处理的流程图。

图9是表示用于算出流量函数的映射的一例的图。

图10是表示用于算出目标差压阀开度的映射的一例的图。

图11(a)～图11(c)是用以对第一实施方式的控制原理进行说明的时序图，图11(a)是在EGR控制已停止的状态下，开始进行增压控制时的时序图，图11(b)是同时开始进行EGR控制与增压控制时的时序图，图11(c)是在增压控制开始后，以缸内新气量达到目标新气量的时序开始进行EGR控制时的时序图。

图12是表示在增压控制开始后，以缸内新气量达到目标新气量的时序开始进行EGR控制时，产生了游车的状态的时序图。

图13是表示执行了第一实施方式的进气控制处理时的控制结果的一例的时序图。

图14是表示第二实施方式的执行条件判定处理的流程图。

图15是表示执行了第二实施方式的进气控制处理时的控制结果的一例的时序图。

[符号的说明]

1：控制装置

2：ECU(进气量取得单元、目标新气量设定单元、增压控制单元、EGR控制单元)

3：内燃机(发动机)

3a：燃料喷射阀

3b：火花塞

4：进气通路

5：EGR装置

5a：EGR通路

5b：EGR阀

5c：EGR冷却器

6：差压产生阀机构

6a：差压产生阀

6b：LPTH致动器

7：增压器

7a：压缩机

7b：涡轮

7c、WGV：废气门阀

7d：涡轮旁通路径

8：中间冷却器

9：节流阀机构

9a：节流阀

9b：TH致动器

11：排气通路

12：排气净化催化剂

20：曲轴角传感器

21：大气压力传感器

22：大气温度传感器

23：增压压力传感器

24：进气压力传感器

25：节流阀开度传感器

26：加速器开度传感器

DGAIR：预定值

DP：预定差压

DPac：空气滤清器压力损失

F_BOOST：增压标志

F_EGRair：EGR执行条件标志

GAIR：缸内新气量

GAIRcmd：目标新气量(基本目标新气量)

GAIR_hisH：上限目标新气量

GEGR：缸内EGR量

GEGR1：值

GEGRcmd：目标EGR量

GGAScyl：进气量(吸入空气量)

GGAScyl_b：基本进气量

KLPTH：有效开口面积

LPTH：差压产生阀的开度

LPTHcmd：目标差压阀开度

LPTHwot：最大开度

Plcmd：目标导入口压力

P3cmd：目标增压压力

PA：大气压PA1：上游侧压力

R_P：压力比

S1～S5、S10～S16、S20～S22、S30～S39、S50～S56、S60～S66、S80～S84：步骤

t1～t3、t11～t18、t21～t24、t31、t32：时刻

TRQ：要求转矩

Ψ：流量函数

具体实施方式

以下，参照附图对本发明第一实施方式的内燃机的控制装置进行说明。如图1所示，本实施方式的控制装置1适用于作为动力源而搭载于未图示的车辆的内燃机(以下称为“发动机”)3，且包括ECU 2。如下所述，通过所述ECU 2来执行进气控制处理等。

发动机3是四缸汽油发动机型的发动机，在所述发动机3中，按气缸设置有燃料喷射阀3a及火花塞3b(图2中仅图示了一个气缸)。这些燃料喷射阀3a电连接于ECU 2，ECU 2通过控制燃料喷射阀3a的开闭时序来对燃料喷射阀3a的燃料喷射量及喷射时期进行控制。另外，火花塞3b也电连接于ECU 2，通过ECU 2来控制所述火花塞3b的点火时序。

而且，在发动机3的进气通路4中，从上游侧依次设置有EGR装置5的差压产生阀机构6、增压器7的压缩机7a、中间冷却器(intercooler)8及节流阀机构9。

EGR装置5使排气通路11内的废气的一部分向进气通路4侧回流，在以下的说明中，将以所述方式向进气通路4侧回流的废气量称为“EGR量”。

所述EGR装置5包含EGR通路5a、EGR阀5b、EGR冷却器5c及差压产生阀机构6等。EGR通路5a的一端在排气通路11的比排气净化催化剂12更靠下游侧的部位开口，另一端在进气通路4的比压缩机7a更靠上游侧且比差压产生阀机构6更靠下游侧的部位开口。

EGR阀5b组合有蝶阀及电动致动器(均未图示)，且电连接于ECU 2。ECU 2通过使EGR阀5b的开度发生变化来控制EGR量。

另外，EGR冷却器5c是配置在EGR通路5a的比EGR阀5b更靠排气通路11侧处的水冷式冷却器，其利用发动机冷却水，对流经EGR通路5a的高温的回流气体进行冷却。

而且，差压产生阀机构6使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压(以下称为“回流用差压”)，以顺利地向进气通路4侧导入回流气体，所述差压产生阀机构6包括差压产生阀6a及对所述差压产生阀6a进行开闭驱动的LPTH致动器6b等。差压产生阀6a转动自如地设置在进气通路4的途中，通过使所述差压产生阀6a的开度从全开状态的最大开度变化为更小的开度来产生回流用差压。

LPTH致动器6b是将齿轮机构(均未图示)与连接于ECU 2的马达组合而成的致动器，ECU 2经由LPTH致动器6b来控制差压产生阀6a的开度，由此，控制回流用差压。

另一方面，所述增压器7是涡轮增压器型的增压器，且包括设置在进气通路4的途中的压缩机7a、设置在排气通路11的途中且与压缩机7a一体地旋转的涡轮7b及废气门阀7c等。

在所述增压器7中，涡轮7b因排气通路11内的废气而旋转驱动后，压缩机7a也会与所述涡轮7b一体地旋转，由此，对进气通路4内的吸入空气进行加压。即，执行增压动作。

另外，废气门阀7c设置在排气通路11的绕过涡轮7b的涡轮旁通路径7d的途中，使所述废气门阀7c的开度发生变化，由此，使绕过涡轮7b而流经涡轮旁通路径7d的废气的流量发生变化，换句话说，使驱动涡轮7b的废气的流量发生变化。由此，使增压压力发生变化。

所述废气门阀7c是电连接于ECU 2的电动型的废气门阀，ECU 2通过控制废气门阀7c的开度来控制增压压力。

另外，所述中间冷却器8是水冷式的冷却器，当进气在所述中间冷却器8的内部通过时，对温度因增压器7中的增压动作而上升的进气进行冷却。

而且，所述节流阀机构9包括节流阀9a及对所述节流阀9a进行开闭驱动的TH致动器9b等。节流阀9a转动自如地设置在进气通路4的途中，通过伴随其转动的开度的变化，使通过节流阀9a的进气的流量发生变化。

TH致动器9b是将齿轮机构(均未图示)与连接于ECU 2的马达组合而成的致动器，ECU2经由TH致动器9b来控制节流阀9a的开度，由此，对吸入至气缸内的气体量(以下称为“进气量”)进行控制。

另外，所述排气净化催化剂12对在排气通路11内流动的废气进行净化，且设置于排气通路11的所述涡轮7b的下游侧。

另一方面，如图2所示，曲轴角传感器20、大气压力传感器21、大气温度传感器22、增压压力传感器23、进气压力传感器24、节流阀开度传感器25及加速器开度传感器26电连接于ECU 2。

所述曲轴角传感器20随着未图示的曲轴的旋转，将脉冲信号即CRK信号输出至ECU2。所述CRK信号按预定曲轴角(例如30°)输出一个脉冲，ECU 2基于所述CRK信号，算出发动机3的转速(以下称为“发动机转速”)NE。

另外，大气压力传感器21设置在未图示的空气滤清器(air cleaner)内，对空气滤清器附近的大气的压力即大气压PA进行检测，并将表示所述大气压PA的检测信号输出至ECU 2。

而且，大气温度传感器22也设置在与大气压力传感器21相同的部位，对吸入至空气滤清器的大气的温度即大气温TA进行检测，并将表示所述大气温TA的检测信号输出至ECU 2。

另一方面，增压压力传感器23设置在进气通路4的比中间冷却器8更靠下游侧处，对因增压动作而升高的进气通路4内的压力(以下称为“增压压力”)P3进行检测，并将表示所述增压压力P3的检测信号输出至ECU 2。

而且，进气压力传感器24设置在进气通路4的比节流阀9a更靠下游侧处，对节流阀9a下游侧的进气通路4内的压力(以下称为“进气压力”)PB进行检测，并将表示所述进气压力PB的检测信号输出至ECU 2。

而且，节流阀开度传感器25对节流阀9a的开度(以下称为“节流阀开度”)TH进行检测，并将表示所述节流阀开度TH的检测信号输出至ECU 2。

另外，加速器开度传感器26对车辆的未图示的加速器踏板(accelerator pedal)的踩下量(以下称为“加速器开度”)AP进行检测，并将表示所述加速器开度AP的检测信号输出至ECU2。

另一方面，ECU 2包含微型计算机，所述微型计算机包含中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、随机存取存储器(Random Aeeess Memory，RAM)、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)及I/O接口(均未图示)等，根据所述各种传感器20～传感器26的检测信号等，以如下所述的方式执行进气控制处理等各种控制处理。再者，在本实施方式中，ECU 2相当于进气量取得单元、目标新气量设定单元、增压控制单元及EGR控制单元。

其次，参照图3来对进气控制处理进行说明。所述进气控制处理是通过控制EGR装置5、增压器7及节流阀机构9来控制进气量，ECU 2以预定的控制周期(例如10msec)执行所述进气控制处理。

如图3所示，首先，在步骤1(图中简称为“S1”，以下相同)中，根据发动机转速NE及加速器开度AP，在未图示的映射中进行检索，由此算出要求转矩TRQ。

其次，前进至步骤2，根据发动机转速NE及要求转矩TRQ，在未图示的映射中进行检索，由此算出目标新气量GAIRcmd。所述目标新气量GAIRcmd是吸入至气缸内的新气量的目标值，在本实施方式中，所述目标新气量GAIRcmd相当于基本目标新气量。

其次，前进至步骤3，执行增压控制处理。所述增压控制处理经由增压器7来控制增压压力P3，具体来说，以图4所示的方式执行所述增压控制处理。

如图3所示，首先，在步骤10中，判别发动机3的运转区是否处于增压区(即处于增压区及NA区中的哪一个区域)。具体来说，通过在未图示的映射中进行检索，判别发动机转速NE及要求转矩TRQ的组合是否处于预定的增压区。

当所述步骤10的判别结果为是(YES)，发动机3的运转区处于增压区时，为了表示所述情况，前进至步骤11，将增压标志F_BOOST设定为“1”。

另一方面，当步骤10的判别结果为否(NO)，发动机3的运转区不处于增压区时，即发动机3的运转区处于应使发动机3进行自然进气运转的NA区时，为了表示所述情况，前进至步骤12，将增压标志F_BOOST设定为“0”。

在接续以上的步骤11或步骤12的步骤13中，判别增压标志F_BOOST是否为“1”。当所述判别结果为是，发动机3的运转区处于增压区时，判定为应执行增压控制，前进至步骤14，根据发动机转速NE及要求转矩TRQ，在未图示的映射中进行检索，由此算出目标增压压力P3cmd。

其次，前进至步骤15，执行正常控制处理。在所述正常控制处理中，以使增压压力P3达到目标增压压力P3cmd的方式来控制废气门阀7c的开度。这样，在步骤15中执行正常控制处理后，结束本处理。

另一方面，当所述步骤13的判别结果为否，发动机3的运转区处于NA区时，判定为应停止增压控制，前进至步骤16，在将废气门阀(图中标记为“WGV”)7c控制为全开状态后，结束本处理。

返回至图3，在步骤3中，以所述方式执行增压控制处理后，前进至步骤4，执行TH控制处理。所述TH控制处理对节流阀开度TH进行控制，具体来说，以图5所示的方式执行所述TH控制处理。

如图5所示，首先，在步骤20中，判别所述增压标志F_BOOST是否为“0”。当所述判别结果为是，发动机3的运转区处于NA区时，前进至步骤21，执行正常控制处理。

在所述正常控制处理中，首先，根据所述目标新气量GAIRcmd及后述的目标EGR量GEGRcmd，通过预定的控制方法(映射检索等)算出目标节流阀开度THcmd。

接着，通过供应与所述目标节流阀开度THcmd对应的控制输入信号来驱动TH致动器9b。由此，以使节流阀开度TH达到目标节流阀开度THcmd的方式进行控制。如上所述，在步骤21中执行正常控制处理后，结束本处理。

另一方面，当所述步骤20的判别结果为否，发动机3的运转区处于增压区时，前进至步骤22，执行增压控制处理。

在所述增压控制处理中，首先，根据所述目标新气量GAIRcmd、目标增压压力P3cmd及目标EGR量GEGRcmd，通过预定的控制方法(映射检索等)算出目标节流阀开度THcmd。算出此时的目标节流阀开度THcmd作为接近于节流阀9a的最大开度(即全开状态)的值。

接着，通过供应与所述目标节流阀开度THcmd对应的控制输入信号来驱动TH致动器9b。由此，以使节流阀开度TH达到目标节流阀开度THcmd的方式进行控制。如上所述，在步骤22中执行增压控制处理后，结束本处理。

返回至图3，在步骤4中，以所述方式执行TH控制处理后，前进至步骤5，执行EGR控制处理。所述EGR控制处理经由EGR装置5来控制EGR量，具体来说，以图6所示的方式执行所述EGR控制处理。

如图6所示，首先，在步骤30中，判别所述增压标志F_BOOST是否为“1”。当所述判别结果为是，发动机3的运转区处于增压区时，前进至步骤31，执行执行条件判定处理。所述执行条件判定处理在增压控制的执行过程中，判定EGR控制的执行条件是否成立，具体来说，以图7所示的方式执行所述执行条件判定处理。

如图7所示，首先，在步骤50中，根据下式(1)算出上限目标新气量GAIR_hisH。

[式1]

GAIR_hisH＝GAIRcmd+DGAIR.....(1)

所述式(1)的DGAIR是预定值。如式(1)所示，通过将预定值DGAIR与目标新气量GAIRcmd相加，算出上限目标新气量GAIR_hisH。如下所述，在增压控制的执行过程中，开始进行EGR控制之后，要使进气量GGAScyl不会低于目标新气量GAIRcmd。因此，预定值DGAIR被设定为能够实现此种控制的值(正的固定值)。

其次，前进至步骤51，根据增压压力P3，在未图示的映射中进行检索，由此算出进气量GGAScyl。所述进气量GGAScyl相当于吸入至气缸内的气体量的推断值。

其次，在步骤52中，判别进气量GGAScyl是否为上限目标新气量GAIR_hisH以上。当所述判别结果为是时，判定为EGR控制的执行条件成立，为了表示所述情况，前进至步骤53，将EGR执行条件标志F_EGRair设定为“1”后，结束本处理。

另一方面，当步骤52的判别结果为否时，前进至步骤54，判别EGR执行条件标志F_EGRair是否为“1”。当所述判别结果为是时，即当按上一次的控制时序，EGR控制的执行条件成立时，前进至步骤55，判别进气量GGAScyl是否为目标新气量GAIRcmd以下。

当所述判别结果为否，GGAScyl＞GAIRcmd时，判定为EGR控制的执行条件成立，为了表示所述情况，执行所述步骤53后，结束本处理。

另一方面，当步骤55的判别结果为是时，判定为EGR控制的执行条件不成立，为了表示所述情况，前进至步骤56，将EGR执行条件标志F_EGRair设定为“0”后，结束本处理。

另一方面，当所述步骤54的判别结果为否，按上一次的控制时序，EGR控制的执行条件不成立时，执行所述步骤56后，结束本处理。

返回至图6，在步骤31中，以所述方式执行了执行条件判定处理后，前进至步骤32，判别EGR执行条件标志F_EGRair是否为“1”。

当所述判别结果为是，应执行EGR控制时，前进至步骤33，算出目标差压阀开度LPTHcmd。所述目标差压阀开度LPTHcmd是差压产生阀6a的开度的目标值，具体来说，以图8所示的方式算出所述目标差压阀开度LPTHcmd。

如图8所示，首先，在步骤60中，将目标导入口压力Plcmd设定为大气压PA与预定差压DP之间的差(PA-DP)。所述目标导入口压力Plcmd相当于进气通路4与EGR通路5a之间的合流部(即EGR导入口)的压力的目标值。另外，预定差压DP是差压产生阀6a所应产生的差压值，且被设定为正的固定值。

其次，前进至步骤61，根据目标新气量GAIRcmd，在未图示的映射中进行检索，由此算出空气滤清器压力损失DPac。所述空气滤清器压力损失DPac相当于从空气滤清器到差压产生阀6a为止的进气通路4中的压力损失。

其次，在步骤62中，将上游侧压力PA1设定为大气压PA与空气滤清器压力损失DPac之间的差(PA-DPac)。所述上游侧压力PA1相当于进气通路4中的差压产生阀6a附近的上游侧的压力。

在接续步骤62的步骤63中，根据下式(2)算出压力比R_P。

[式2]

其次，前进至步骤64，根据压力比R_P，在图9所示的映射中进行检索，由此算出流量函数Ψ。

其次，在步骤65中，根据下式(3)算出有效开口面积KLPTH。所述有效开口面积KLPTH相当于差压产生阀6a的有效开口面积，根据将差压产生阀6a视为喷嘴时的喷嘴公式，导出所述式(3)。另外，式(3)的R是气体常数。

[式3]

在接续步骤65的步骤66中，根据有效开口面积KLPTH，在图10所示的映射中进行检索，由此算出目标差压阀开度LPTHcmd后，结束本处理。

返回至图6，在步骤33中，以所述方式算出目标差压阀开度LPTHcmd后，前进至步骤34，算出目标EGR量GEGRcmd。所述目标EGR量GEGRcmd是与应通过EGR装置5回流的EGR量的目标值相当的值，其算出方法未图示，但通过与所述步骤33的目标差压阀开度LPTHcmd相同的方法，即，将EGR阀5b视为喷嘴且应用了喷嘴公式的方法，算出所述目标EGR量GEGRcmd。

另一方面，当所述步骤32的判别结果为否，应停止EGR控制时，前进至步骤35，将目标差压阀开度LPTHcmd设定为最大开度LPTHwot。所述最大开度LPTHwot被设定为使差压产生阀6a成为全开状态的开度，即不使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压的开度。

其次，前进至步骤36，将目标EGR量GEGRcmd设定为值0。

在接续以上的步骤34或步骤36的步骤37中，执行LPTH控制处理。在所述LPTH控制处理中，经由LPTH致动器6b，以使差压产生阀开度LPTH达到目标差压阀开度LPTHcmd的方式进行控制。

其次，前进至步骤38，执行EGRV控制处理。在所述EGRV控制处理中，根据目标EGR量GEGRcmd，在未图示的映射中进行检索，由此算出EGR阀5b的目标开度，以使EGR阀5b的开度达到所述目标开度的方式进行控制。如上所述，在步骤38中执行EGRV控制处理后，结束本处理。

另一方面，当所述步骤30的判别结果为否，发动机3的运转区处于NA区时，前进至步骤39，执行NA时控制处理。在所述NA时控制处理中，通过与所述步骤33、步骤37相同的方法来控制差压产生阀开度LPTH，并且通过与所述步骤34、步骤38相同的方法来控制EGR阀5b的开度。如上所述，在步骤39中执行NA时控制处理后，结束本处理。

返回至图3，在步骤5中，以所述方式执行EGR控制处理后，结束进气控制处理。

其次，参照图11(a)～图11(c)对利用所述方法执行本实施方式的进气控制处理的理由及其原理进行说明。图11(a)～图11(c)表示发动机3的运转区从NA区过渡至增压区，开始进行增压控制时的缸内新气量GAIR的变迁，更具体来说，图11(a)是在EGR控制已停止的状态下，开始进行增压控制时的图。

另外，图11(b)表示同时开始进行EGR控制与增压控制时的缸内新气量GAIR及气缸内的EGR量(以下称为“缸内EGR量”)GEGR的变迁，特别是图中的影线所示的区域表示缸内EGR量GEGR。所述点在图11(c)中也相同。而且，图11(c)是在增压控制开始后，以缸内新气量GAIR达到目标新气量GAIRcmd的时序开始进行EGR控制时的图。

如图11(a)所示，在EGR控制已停止的状态下，当在时刻t1仅开始进行增压控制时，伴随预定的响应延迟，在时刻t2，缸内新气量GAIR达到目标新气量GAIRcmd。

相对于此，如图11(b)所示，当在时刻t1同时开始进行EGR控制与增压控制时，因为回流气体及新气同时流入至气缸内，所以流入至气缸内的新气量会减少由回流气体排挤掉的部分。结果是在像本实施方式的发动机3那样的汽油发动机的情况下，例如在理论空燃比运转中，燃料喷射量会随着新气量的减少而减少，排气动能减少。随之，涡轮7b的作用减少，增压压力P3的上升延迟，由此，导致缸内新气量GAIR的上升延迟。根据以上的理由，按比EGR控制已停止的状态更迟的时序(t3)，缸内新气量GAIR达到目标新气量GAIRcmd。

为了避免此种缸内新气量GAIR达到目标新气量GAIRcmd时的延迟即增压的响应延迟，如图11(c)所示，只要在时刻t1，在EGR控制已停止的状态下开始进行增压控制，以缸内新气量GAIR达到目标新气量GAIRcmd的时序(时刻t2)，开始进行EGR控制即可。换句话说，可考虑使用如下控制方法，即，在EGR控制已停止的状态下开始进行增压控制，以缸内新气量GAIR达到目标新气量GAIRcmd的时序，开始进行EGR控制。

但是，在使用了如图11(c)所示的控制方法的情况下，有可能会产生如下所述的颤振(chattering)，导致进气控制变得不稳定。即，如图12所示，当在EGR控制已停止，差压产生阀开度LPTH被控制为最大开度LPTHwot的状态下执行增压控制时，缸内新气量GAIR会随之增大，在时刻t11达到目标新气量GAIRcmd后，在所述时序将目标EGR量GEGRcmd设定为与发动机3的运转状态对应的值GEGR1，由此，开始进行EGR控制。

由此，在时刻t11以后，以使差压产生阀开度LPTH从最大开度LPTHwot减少的方式进行控制，随之，在时刻t12以后，缸内新气量GAIR减少。接着，在时刻t13，缸内新气量GAIR低于目标新气量GAIRcmd后，随之停止EGR控制，并以使差压产生阀开度LPTH向最大开度LPTHwot增大的方式进行控制。随着此种差压产生阀开度LPTH的增大，在时刻t14以后，缸内新气量GAIR增大，在时刻t15达到目标新气量GAIRcmd后，在时刻t15～时刻t18期间，重复进行与所述时刻t11～时刻t14期间相同的动作。如上所述，在使用了所述图11(c)所示的控制方法的情况下，产生颤振，导致进气控制变得不稳定。

为了避免产生此种颤振，并确保进气控制的稳定性，在本实施方式的情况下，通过所述图3～图8所示的控制方法来执行进气控制处理。以下，参照图13对执行了本实施方式的进气控制处理时的控制结果进行说明。

如图13所示，在停止EGR控制，且差压产生阀开度LPTH被控制为最大开度LPTHwot的状态下执行增压控制后，进气量GGAScyl会随之增大。在此情况下，因EGR控制停止，进气量GGAScyl成为与缸内新气量GAIR相等的状态。接着，在时刻t21，尽管进气量GGAScyl达到目标新气量GAIRcmd，但是在所述时序下，GGAScyl＜GAIR_hisH成立，由此，保持于使EGR控制停止的状态。

然后，随着控制的进行，在时刻t22，GGAScyl≥GAIR_hisH成立后，将EGR执行条件标志F_EGRair设定为“1”，由此，开始进行EGR控制处理。即，将目标EGR量GEGRcmd从值0设定为与运转状态对应的值，由此，向开阀侧控制EGR阀5b。与此同时，为了使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压，设定目标差压阀开度LPTHcmd，以使差压产生阀开度LPTH从最大开度LPTHwot向目标差压阀开度LPTHcmd发生变化的方式进行控制。

以如下方式进行控制，即，尽管随着执行此种EGR控制时的差压产生阀开度LPTH的减少，在时刻t23以后，进气量GGAScyl减少，但是不使进气量GGAScyl低于目标新气量GAIRcmd。通过以所述方式设定预定值DGAIR来实现此种控制。

接着，在时刻t24，差压产生阀开度LPTH达到目标差压阀开度LPTHcmd以后，成为进气量GGAScyl增大的状态。即，可知能够一边保持GGAScyl＞GAIRcmd的状态，一边实施增压控制及EGR控制。

如上所述，根据第一实施方式的控制装置1，当发动机3的运转区处于增压区时，以使增压压力P3达到目标增压压力P3cmd的方式控制增压器7。在所述增压器7的控制过程中，当进气量GGAScyl未达到上限目标新气量GAIR_hisH时，停止EGR控制，因此，进气量GGAScyl变得与缸内新气量GAIR相等。

接着，当进气量GGAScyl(＝GAIR)达到上限目标新气量GAIR_hisH时，开始进行EGR控制。即，以开始使排气回流的方式打开EGR阀5b，同时以使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压的方式控制差压产生阀6a。在此情况下，将预定值DGAIR与目标新气量GAIRcmd相加来算出上限目标新气量GAIR_hisH，所述预定值DGAIR被设定为如下值，所述值能够在增压控制的执行过程中，在开始进行EGR控制以后，控制进气量GGAScyl不低于目标新气量GAIRcmd。因此，在EGR控制开始以后，能够避免差压产生阀6a产生游车，并且迅速确保所要求的缸内新气量GAIR。即，即使在发动机3处于过渡运转状态的情况下，也能够迅速且适当地确保缸内新气量GAIR，并能够使增压响应性即产生转矩的响应性提高。结果是能够提高商品性。

另外，如上所述，在打开EGR阀5b的同时，以使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压的方式控制差压产生阀6a，因此，在进气量GGAScyl达到上限目标新气量GAIR_hisH后，能够切实地开始导入回流气体。结果是即使在发动机3处于过渡运转状态时，也能够确保高水平的增压响应性，并且获得因导入回流气体而产生的省油效果。

而且，当进气量GGAScyl未达到上限目标新气量GAIR_hisH时，将目标差压阀开度LPTHcmd设定为最大开度LPTHwot，并以使差压产生阀开度LPTH达到最大开度LPTHwot的方式进行控制。所述最大开度LPTHwot被设定为使差压产生阀6a成为全开状态，且不使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压的开度，因此，能够抑制差压产生阀6a在增压器7的工作过程中成为流路阻力，从而能够确保高水平的增压响应性。

再者，第一实施方式是如下例子，即，在TH控制处理中，当增压标志F_BOOST＝1时，将目标节流阀开度THcmd设定为接近于预定的最大开度THwot的值，但也可以为如下结构，即，当增压标志F_BOOST＝1时，将目标节流阀开度THcmd设定为最大开度THwot。

另外，第一实施方式是将预定差压DP设定为固定值的例子，但也可以为如下结构，即，根据发动机3的运转状态(例如发动机转速NE及要求转矩TRQ)来设定所述预定差压DP。

而且，第一实施方式是将预定值DGAIR设定为固定值的例子，但也可以为如下结构，即，根据发动机3的运转状态(例如发动机转速NE及要求转矩TRQ)来设定所述预定值DGAIR。

另一方面，第一实施方式是如下例子，即，当步骤32的判别结果为否时，即当进气量GGAScyl未达到上限目标新气量GAIR_hisH时，在步骤35中，将目标差压阀开度LPTHcmd设定为最大开度LPTHwot，但取而代之，也可以在步骤35中，将目标差压阀开度LPTHcmd设定为预定的等候开度。在此情况下，等候开度只要设定为大于差压产生阀6a的有效开度且小于最大开度LPTHwot的值即可。在此种结构的情况下，能够抑制差压产生阀6a在增压器7的工作过程中成为流路阻力，能够确保高水平的增压响应性，并且能够使差压产生阀6a的控制开始时的响应性提高。结果是能够进一步提高商品性。

另外，第一实施方式是根据作为发动机3的运转状态的增压压力P3来算出进气量GGAScyl的例子，但也可以根据表示发动机3的运转状态的其他参数(例如发动机转速NE或要求转矩TRQ等)来算出进气量GGAScyl。

而且，第一实施方式是基于进气量GGAScyl与上限目标新气量GAIR_hisH的比较结果，决定增压控制执行过程中的EGR控制的开始的例子，但也可以为如下结构，即，在无需担心产生颤振的条件下，基于进气量GGAScyl与目标新气量GAIRcmd的比较结果，决定增压控制执行过程中的EGR控制的开始。

另一方面，第一实施方式是使用了涡轮增压器型的增压器7作为增压器的例子，但本发明的增压器不限于此，只要是执行增压动作的增压器即可。例如，也可以使用电动涡轮增压器型的增压机或增压机(supercharger)作为增压器。

另外，第一实施方式是将本发明的控制装置1应用于车辆用的内燃机3的例子，但本发明的控制装置不限于此，能够应用于包括增压器及EGR装置的内燃机。例如，也可以将本发明的控制装置应用于船舶用的内燃机或其他工业设备用的内燃机。

而且，第一实施方式是将本发明的控制装置1应用于汽油发动机型的内燃机3的例子，但本发明的控制装置不限于此，也能够应用于柴油发动机等内燃机。

其次，对第二实施方式的内燃机的控制装置进行说明。本实施方式的控制装置与第一实施方式的控制装置1相比较，机械结构及电气结构相同，与第一实施方式的控制装置1的不同点仅在于执行图14的执行条件判定处理来代替所述图7的执行条件判定处理，因此，以下，主要对所述图14的内容进行说明。另外，对与第一实施方式相同的结构使用相同符号。

再者，在本实施方式中，ECU 2相当于进气量取得单元、目标新气量设定单元、增压控制单元及EGR控制单元。

如图14所示，首先，在步骤80中，根据增压压力P3，在未图示的映射中进行检索，由此算出基本进气量GGAScyl_b。在此情况下，使用如下映射，所述映射将所述步骤51中用于算出进气量GGAScyl的映射中的进气量GGAScyl替换成了基本进气量GGAScyl_b。

其次，前进至步骤81，通过下式(4)所示的一次延迟过滤运算式，算出进气量GGAScyl。

[式4]

GGAScyl＝K·GGAScyl_z+(1-K)·GGAScyl_b.....(4)

上式(4)的K是以使0＜K＜1成立的方式设定的过滤系数，GGAScyl_z是进气量GGAScyl的上一值(以上一次的控制时序算出的值)。

其次，在步骤82中，判别进气量GGAScyl是否为目标新气量GAIRcmd以上。当所述判别结果为是时，判定为EGR控制的执行条件成立，为了表示所述情况，前进至步骤83，将EGR执行条件标志F_EGRair设定为“1”后，结束本处理。

另一方面，当步骤82的判别结果为否时，判定为EGR控制的执行条件不成立，为了表示所述情况，前进至步骤84，将EGR执行条件标志F_EGRair设定为“0”后，结束本处理。

其次，参照图15，对第二实施方式的控制装置执行进气控制处理时的控制结果进行说明。如图15所示，在停止EGR控制，且将差压产生阀开度LPTH控制为最大开度LPTHwot的状态下执行增压控制后，基本进气量GGAScyl_b及进气量GGAScyl会随之增大。

在此情况下，因EGR控制停止，基本进气量GGAScyl_b成为与缸内新气量GAIR相等的状态，但进气量GGAScyl在根据所述一次延迟过滤运算式(4)算出的关系上，相对于基本进气量GGAScyl_b表现出一次延迟特性并且发生变化。

接着，随着控制的进行，在时刻t31，GGAScyl≥GAIRcmd成立后，将EGR执行条件标志F_EGRair设定为“1”，并开始进行EGR控制处理。

即，将目标EGR量GEGRcmd从值0设定为与运转状态对应的值，由此，向开阀侧控制EGR阀5b。与此同时，为了使EGR阀5b的上游侧与下游侧之间产生差压，设定目标差压阀开度LPTHcmd，以使差压产生阀开度LPTH从最大开度LPTHwot向目标差压阀开度LPTHcmd发生变化的方式进行控制。

随着执行此种EGR控制时的差压产生阀开度LPTH的减少，基本进气量GGAScyl_b下降，在时刻t32以后，产生GGAScyl_b＜GAIRcmd的状态，但如上所述，进气量GGAScyl相对于基本进气量GGAScyl_b表现出一次延迟特性，因此，进气量GGAScyl成为不变迁为低于目标新气量GAIRcmd的状态。结果会避免产生游车。

如上所述，根据第二实施方式的控制装置，因为根据增压压力P3来算出基本进气量GGAScyl_b，并且通过对基本进气量GGAScyl_b实施一次延迟过滤运算处理来算出进气量GGAScyl，因此，进气量GGAScyl在相对于实际的值表现出响应延迟特性的状态下被算出。由此，即使当在进气通路4内流动的实际的空气量随着差压产生阀6a的控制开始而减少时，也需要时间来使所述减少状态反映于进气量GGAScyl的算出结果。结果是即使当在进气量GGAScyl达到目标新气量GAIRcmd后，在进气通路4内流动的实际的空气量随着差压产生阀6a的控制开始而减少时，也能够避免进气量GGAScyl的算出结果低于目标新气量GAIRcmd，从而能够避免产生游车。由此，能够提高商品性。

再者，第二实施方式是根据作为发动机3的运转状态的增压压力P3来算出基本进气量GGAScyl_b的例子，但本发明的基本进气量的算出方法不限于此，只要根据内燃机的运转状态来算出基本进气量即可。例如，也可以根据发动机转速NE或要求转矩TRQ等来算出基本进气量。

Claims (4)

1.一种内燃机的控制装置，其是包括增压器及排气再循环装置的内燃机的控制装置，其特征在于，包括：

进气量取得单元，取得流入至所述内燃机的气缸内的气体量作为进气量；

目标新气量设定单元，设定目标新气量，所述目标新气量作为流入至所述内燃机的所述气缸内的新气量即缸内新气量的目标；

增压控制单元，当所述内燃机的运转区处于预定的增压区时，对所述增压器的增压动作进行控制；以及

排气再循环控制单元，在所述内燃机的运转区处于所述预定的增压区的情况下，控制所述排气再循环装置，使得当所述进气量未达到所述目标新气量时，停止排气回流，并且，之后，在所述排气回流已停止的状态下，当所述进气量达到所述目标新气量时，执行排气回流；

所述增压器包括设置于所述内燃机的进气通路的压缩机、与设置于所述内燃机的排气通路的涡轮，

所述排气再循环装置包括排气再循环通路、用以变更在所述排气再循环通路内流动的回流气体量的排气再循环阀、及差压产生阀，所述排气再循环通路连接在所述排气通路的比所述涡轮更靠下游侧的部位与所述进气通路的比所述压缩机更靠上游侧的部位之间，所述差压产生阀设置于所述进气通路的比与所述排气再循环通路之间的连接部更靠上游侧处，且用以使所述排气再循环阀的上游侧与下游侧之间产生差压，

所述排气再循环控制单元在所述进气量达到所述目标新气量时，以使回流气体在所述排气再循环通路内流动的方式控制所述排气再循环阀，并且以产生所述差压的方式控制所述差压产生阀；

所述目标新气量设定单元设定基本目标新气量与上限目标新气量作为所述目标新气量，所述上限目标新气量比所述基本目标新气量大预定值，

所述排气再循环控制单元在所述内燃机的运转区处于所述预定的增压区的情况下，控制所述排气再循环装置，使得在所述进气量达到所述上限目标新气量之前的期间，停止排气回流，并且在所述进气量达到所述上限目标新气量以后，执行排气回流，

所述预定值根据所述内燃机的运转状态而被设定为如下值，所述值使得，在执行所述差压产生阀的控制时，不会产生所述进气量低于所述基本目标新气量的状态。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述排气再循环控制单元在所述进气量达到所述目标新气量之前的期间，将所述差压产生阀的开度控制为不会产生所述差压的最大开度。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述排气再循环控制单元在所述进气量达到所述目标新气量之前的期间，以达到预定的等候开度的方式控制所述差压产生阀的开度，

所述预定的等候开度被设定为大于所述差压产生阀的有效开度且小于不会产生所述差压的最大开度的值。

4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述进气量取得单元根据所述内燃机的运转状态来算出基本进气量，并且通过对所述基本进气量实施用以赋予预定的响应延迟特性的过滤处理来算出所述进气量。

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