发动机系统及用于发动机系统的控制器、控制系统和控制方法
【专利摘要】一种控制器，用于发动机系统，其包括：排气驱动式涡轮增压器，该排气驱动式涡轮增压器包括压缩机和涡轮；排气再循环单元，该排气再循环单元被构造成使排气从排气通路中的涡轮的下游部分再循环至进气通路中的压缩机的上游部分；和冷却单元，该冷却单元被构造成冷却涡轮，控制器包括电子控制单元。电子控制单元被构造成基于预定条件来设置涡轮的冷却程度，在所述预定条件中压缩机的出口部分处的气体温度高于预定温度并且执行排气的再循环，并且与当所述预定条件不满足时的所述涡轮的冷却程度相比，当所述预定条件满足时设置较高的涡轮的冷却程度。
【专利说明】
发动机系统及用于发动机系统的控制器、控制系统和控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于发动机系统的控制器、控制系统和控制方法。
【背景技术】
[0002]已知一种安装在车辆等上的内燃机，该内燃机包括涡轮增压器和排气再循环(EGR)单元。涡轮增压器包括布置在进气通路中的压缩机和布置在排气通路中的涡轮。涡轮增压器使用排气的能量执行增压。EGR单元包括排气通路和进气通路通过其彼此连通的EGR通路。EGR单元使一部分排气在进气中再循环。如日本专利申请公开号2012-102617( JP2012-102617 A)中所述，已知一种内燃机，其中EGR通路的进气通路侧连接至进气通路中的压缩机的上游部分。
【发明内容】
[0003]在包括EGR单元的内燃机中，高温排气(EGR气体)返回至进气通路中的压缩机的上游部分。因而，与将EGR气体返回至进气通路中的压缩机的下游部分的单元中不同，压缩机内的气体温度可能升高，并且易于在压缩机上发生沉积物沉积，所述沉积物是EGR气体中所包括的油组分等暴露于高温而产生的。沉积物沉积可以引起压缩机的进气空气的压缩能力降低，以及涡轮增压器的增压效率降低。
[0004]本发明提供一种能够抑制压缩机内的沉积物沉积的用于发动机系统的控制器、控制系统和控制方法。
[0005]根据本发明的第一方面，一种用于发动机系统的控制器，该发动机系统包括:排气驱动式涡轮增压器，该排气驱动式涡轮增压器包括压缩机和涡轮，压缩机被布置在内燃机的进气通路中，并且涡轮被布置在内燃机的排气通路中；排气再循环单元，该排气再循环单元被构造成使排气从排气通路中的涡轮的下游部分再循环至进气通路中的压缩机的上游部分;和冷却单元，该冷却单元被构造成通过使冷却剂在被布置在涡轮中的冷却剂通路中循环而冷却涡轮，该控制器包括电子控制单元。电子控制单元被构造成基于预定条件通过冷却单元设置涡轮的冷却程度，预定条件是压缩机的出口部分处的气体温度高于预定温度并且由排气再循环单元执行排气的再循环的条件。电子控制单元被构造成与当预定条件不满足时的涡轮的冷却程度相比，当预定条件满足时设置较高的涡轮的冷却程度。
[0006]在该控制器中，当在进气通路中的压缩机的出口部分的气体温度高的状态下将排气(EGR气体)引入进气通路中的压缩机的上游部分时，在一些情况下可能易于发生沉积物在压缩机中的沉积。
[0007]根据该控制器，能够在上述状态下设置较高的冷却单元对涡轮的冷却程度。因而，由于涡轮的温度能够降低，并且因而穿过涡轮的排气的温度能够降低，所以能够降低从排气通路中的涡轮的下游部分返回至进气通路中的压缩机的上游部分的EGR气体的温度。因此，能够抑制压缩机中的气体温度升高，并且抑制沉积物在压缩机中的沉积。
[0008]在该控制器中，电子控制单元可以被构造成基于所设置的涡轮的冷却程度来计算气体温度，并且电子控制单元可以被构造成当所计算的气体温度变得更高时设置更高的涡轮的冷却程度。所设置的涡轮的冷却程度是基于冷却的程度恒定的假定设置的值。
[0009]在该控制器中，为了将出口部分的实际气体温度抑制为等于或者低于阈值温度(适当地抑制沉积物沉积的温度)，有必要在出口部分的所计算出的气体温度变得更高时将冷却单元对涡轮的冷却程度设置得更高。基于所设置的冷却程度计算所计算出的气体温度。根据该控制器，由于能够按这种必要性设置更高的冷却单元对涡轮的冷却程度，所以可能通过高效地冷却涡轮而适当地抑制压缩机内的气体温度升高。
[0010]在该控制器中，电子控制单元可以被构造成随着再循环至进气通路中的压缩机的上游部分的排气量变得更大而设置更高的冷却单元对涡轮的冷却程度。根据该控制器，由于被引入进气通路中的压缩机的上游部分的EGR气体量大，所以能够随着压缩机内的气体温度变得更高而设置更高的涡轮冷却程度。因此，能够通过高效地冷却涡轮而适当地抑制压缩机中的气体温度升高。
[0011 ]在该控制器中，电子控制单元可以被构造成通过增加每单位时间经过冷却剂通路的冷却剂的量而设置更高的冷却单元对涡轮的冷却程度。当控制器被应用于包括水栗的发动机系统时，能够简单地使用现有的水栗实现涡轮冷却程度的改变或者对沉积物沉积的抑制。
[0012]根据本发明的第二方面，一种发动机系统包括:内燃机;排气驱动式涡轮增压器，该排气驱动式涡轮增压器包括压缩机和涡轮，压缩机被布置在内燃机的进气通路中，并且涡轮被布置在内燃机的排气通路中；排气再循环单元，其被构造成使排气从排气通路中的涡轮的下游部分再循环至进气通路中的压缩机的上游部分;冷却单元，其被构造成通过使冷却剂在被布置在涡轮中的冷却剂通路中循环而冷却涡轮;和电子控制单元。电子控制单元被构造成基于预定条件设置涡轮的冷却程度，预定条件是压缩机的出口部分处的气体温度高于预定温度并且由排气再循环单元执行排气的再循环的条件。电子控制单元被构造成与当预定条件不满足时的涡轮的冷却程度相比，当预定条件满足时设置较高的冷却单元对涡轮的冷却程度。
[0013]根据本发明的第三方面，一种用于发动机系统的控制方法，该发动机系统包括:排气驱动式涡轮增压器，该排气驱动式涡轮增压器包括压缩机和涡轮，压缩机被布置在内燃机的进气通路中，并且涡轮被布置在内燃机的排气通路中；排气再循环单元，其被构造成使排气从排气通路中的涡轮的下游部分的排气再循环至进气通路中的压缩机的上游部分;和冷却单元，其被构造成通过使冷却剂在被布置在涡轮中的冷却剂通路中循环而冷却涡轮，该控制方法包括:基于预定条件设置冷却单元对涡轮的冷却程度，预定条件是压缩机的出口部分处的气体温度高于预定温度并且由排气再循环单元执行排气的再循环的条件;和与当预定条件不满足时的涡轮的冷却程度相比，当预定条件满足时设置较高的冷却单元对涡轮的冷却程度。
【附图说明】
[0014]下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同标记指示相同元件，并且其中:
[0015]图1是示意性地示出根据本发明的实施例的用于发动机系统的控制器的构造的视图；
[0016]图2是示意性地示出根据实施例的发动机系统的冷却系统的回路构造的视图；
[0017]图3是示出根据实施例的操作控制过程的过程流程的流程图；以及
[0018]图4是示意性地示出根据本发明的另一实施例的冷却系统的回路构造的视图。
【具体实施方式】
[0019]下面，将在下文中描述根据本发明的实施例的用于发动机系统的控制器。如图1中所示，从上游侧开始，内燃机10的进气通路11依次设有涡轮增压器20的压缩机21、中间冷却器12和进气节气门13。中间冷却器12冷却进气，进气节气门13改变进气通路11的通路横截面面积。从上游侧开始，内燃机10的排气通路14依次设有涡轮增压器20的涡轮22以及净化排气的排气控制器15。在涡轮增压器20中，被布置在压缩机21中的压缩机叶轮21A和被布置在涡轮22中的涡轮叶轮22A彼此连接。
[0020]内燃机10设有EGR单元30AGR单元30被构造成使排气通路14中的一部分排气作为排气再循环(EGR)气体返回至进气通路11 οEGR单元30包括EGR通路31，EGR通路31与排气通路14和进气通路11连通，作为用于使EGR气体再循环的通路。EGR通路31的排气通路14侧是排气通路14中的涡轮22的下游部分，并且被连接至排气控制器15的上游部分。另一方面，EGR通路31的进气通路11侧被连接至进气通路11中的压缩机21的上游部分。EGR通路31设有:EGR阀32，用于调节经过EGR通路31的EGR气体的量;和EGR冷却器33，用于冷却EGR气体。通过EGR阀32的操作控制，调节经过EGR通路31的EGR气体的量，S卩，调节EGR单元30的EGR体积。
[0021]内燃机10设有漏气处理单元40，用于将渗漏到曲柄箱17中的燃气即漏气排出并且处理到进气中。漏气处理单元40包括通气通路41，用于将来自曲柄箱17内部的漏气排出至进气通路11。通气通路41包括驱动气体通路42、喷射器43和气体引入通路44。驱动气体通路42以与进气通路11中的压缩机21的上游部分和下游部分连通的形状(特别地，处于中间冷却器12和进气节气门13之间)延伸，以便绕开压缩机21。喷射器43被布置在驱动气体通路42的中部，并且具有其中通过驱动气体通路42供应的进气空气穿过喷射器43的内部的一种结构。气体引入通路44以引起喷射器43的内部和曲柄箱17的内部彼此连通的形状延伸。
[0022]在漏气处理单元40中，经由驱动气体通路42供应的空气在内燃机10运行时穿过喷射器43的内部。此时，使用喷射器43内流动的空气的力，经由空气引入通路44将包括在曲柄箱17中的漏气的气体引入喷射器43内部。经由驱动气体通路42将所引入的气体与空气一起传送至进气通路11。
[0023]漏气处理单元40包括气体通路45，气体通路45以允许进气通路11内的压缩机21的上游部分和曲柄箱17的内部彼此连通的形状延伸。当曲柄箱17中的压力低时，经由气体通路45将空气从进气通路11引入曲柄箱17中。另一方面，当曲柄箱17中的压力高时，经由气体通路45将曲柄箱17中的气体排出至进气通路11。
[0024]如图2中所示，发动机系统设有冷却系统50，用于冷却内燃机10或者涡轮增压器20的涡轮22。冷却系统50包括在内燃机10中形成的水套18以及作为热交换器的散热器51。冷却系统50包括用于引导冷却剂从水套18流出至散热器51的发动机冷却剂通路52，以及用于使流出散热器51的冷却剂返回至水套18的发动机冷却剂通路53。冷却系统50也设有用于在冷却系统中馈送冷却剂的水栗54。
[0025]涡轮水通路23(本发明的冷却剂通路)在涡轮增压器20的涡轮22中形成。从水套18分支并且延伸的冷却剂供应通路55连接至涡轮水通路23。经由冷却剂供应通路55将水套18中的冷却剂供应至涡轮水通路23。冷却剂供应通路55设有控制阀56，用于调节流经冷却剂供应通路55的冷却剂的量。涡轮水通路23连接至与发动机冷却剂通路52汇合的冷却剂排出通路57。经由冷却剂排出通路57使流经涡轮水通路23的冷却剂返回至发动机冷却剂通路52。
[0026]在冷却系统50中，冷却剂通过水栗54的运行而在冷却系统中循环。因而，由于通过流经散热器51而降低温度的冷却剂流经水套18和涡轮水通路23。然后，内燃机10或涡轮22通过与流经内燃机10或涡轮22的冷却剂的热交换而被冷却。冷却系统50具有能够通过控制阀56的操作而改变冷却系统50对涡轮22的冷却程度的结构。特别地，控制阀56的开度越大，每单位时间经由冷却剂供应通路55从水套18流动至涡轮水通路23的冷却剂的量越大，并且因而涡轮22的冷却程度越高。
[0027]如图1中所示，发动机系统设有用于检测发动机系统的运行状态的各种传感器。传感器的示例包括速度传感器61、进气节气门13的开度传感器62以及EGR阀32的开度传感器63。速度传感器61检测内燃机1的输出轴(未不出)的转速(发动机转速NE) ο开度传感器62检测进气节气门13的开度(节气门开度TA)。开度传感器63检测EGR阀32的开度(EGR开度TE)。
[0028]内燃机10设有电子控制单元60，电子控制单元60包括例如微型计算机作为外部设备。电子控制单元60从传感器接收输出信号，基于输出信号执行各种计算，并且基于计算结果执行对内燃机10的运行的多种控制，诸如燃料喷射阀(未示出)、进气节气门13、EGR阀32、控制阀56等的操作控制。
[0029]在该实施例中，作为用于调节EGR单元30的EGR体积的EGR控制，执行EGR阀32的操作控制和进气节气门13的操作控制。在EGR控制中，首先由电子控制单元60基于被喷射到内燃机10中的燃料量以及发动机转速NE来计算用于进气节气门13的开度的目标控制值(目标节气门开度Tta)以及用于EGR阀32的开度的目标控制值(目标EGR开度Tte)。在该实施例中，基于实验或者模拟的结果提前计算并且在电子控制单元60中存储其中能够实现功率消耗降低或者内燃机10的排放特性退化抑制的发动机运行状态与目标控制值之间的关系。基于发动机运行状态从这些关系计算目标控制值。EGR阀32的操作被控制成目标EGR开度Tte和实际EGR开度TE彼此相等，并且进气节气门13的操作被控制成目标节气门开度Tta和实际节气门开度TA彼此相等。在该实施例中，基本上在其中由涡轮增压器20执行增压的发动机运行区(特别是其中所喷射的燃料量大并且发动机转速NE高的运行区)中，EGR阀32开启，并且由EGR单元30执行EGR气体到进气通路11的再循环。
[0030]在该实施例中，内燃机10中的排气(EGR气体)通过EGR单元30返回至进气通路11中的压缩机21的上游部分。EGR气体被EGR冷却器33冷却，但是温度高于进气空气。因而，在根据本实施例的发动机系统中，压缩机21的气体温度可能高于未设有EGR单元30的发动机系统中的温度。因而，可能引起EGR气体中所包括的油组分等暴露于高温产生的沉积物沉积在压缩机21上。特别地，当压缩机21的气体温度升高至高温状态(例如，约150°C至200°C)时，气体中的油组分蒸发。所蒸发的油组分可能作为沉积物而粘附至压缩机21的内表面。
[0031]在该实施例中，漏气被漏气处理单元40引入进气通路11中的压缩机21的上游部分。漏气包括油组分。因而，在根据该实施例的发动机系统中，油组分作为沉积的一个原因，并且可能发生沉积物在压缩机21中的沉积。
[0032]由于沉积物的沉积改变压缩机21的内表面的状态(例如，高温和高压气体在刚穿过压缩机叶轮21A:扩散器后流入的部分)，所以可能导致压缩机21对进气空气的压缩能力以及涡轮增压器20的增压效率退化。
[0033]因此，在该实施例中，当进气通路11中的压缩机21的出口部分的气体温度高于预定温度，并且EGR气体被EGR单元30再循环时，则与其它情况不同，控制阀56的开度被设置地更大。也就是说，与当预定条件不满足时的控制阀56的开度相比，当其中压缩机21的出口部分的气体温度高于预定温度并且EGR气体被EGR单元30再循环的预定条件满足时，控制阀56的开度被设置得较大。
[0034]下面将描述基于控制阀56的开度变化的操作。当在压缩机21的出口部分的气体温度高的状态下将EGR气体引入进气通路11中的压缩机21的上游部分时，可能导致沉积物在压缩机21内的沉积。
[0035]在该实施例中，由于在该状态下控制阀56的开度被设置得更高，所以每单位时间经过涡轮水通路23的冷却剂的量增大，并且冷却系统50对涡轮22的冷却程度变得更高。因而，当涡轮22的温度降低并且流经涡轮22的排气的温度也降低时，能够降低从排气通路14中的涡轮22的下游部分返回至进气通路11中的压缩机21的上游部分的EGR气体的温度。结果，能够抑制压缩机21中的温度升高，并且因而抑制沉积物在压缩机21中的沉积。
[0036]此时，由于EGR气体的温度降低，所以能够增大经过EGR通路31的EGR气体的量，并且因而实现栗送损耗的降低或者内燃机10的爆震的改善。
[0037]当存在其中存在沉积物将在压缩机21中发生沉积的高的可能性的发动机运行区(特定区域)时，有必要提前构造发动机控制的控制结构，从而发动机运行状态不处于特定区域中，以便抑制沉积物沉积导致的发动机系统的耐久性降低。在这种情况下，当特定区域缩窄时，内燃机1能够运行的区域扩大，并且因而内燃机1的输出功率提高。在该实施例中，在这种发动机系统中，由于能够通过提高冷却系统50对涡轮的冷却程度而缩窄特定区域，所以能够扩大内燃机10能够运行的区域，并且因而实现内燃机10的输出功率的提高。
[0038]下列方法能够被视为降低压缩机21中的气体温度的方法。也就是说，设置引起进气通路11中的压缩机21的上游部分和下游部分彼此连通的空气旁通通路，并且在空气旁通通路中设置开关阀。当气体温度高时，开关阀开启，以使来自进气通路11中的压缩机21的下游部分的高压进气经由空气旁通通路返回至其上游部分。通过采用这种方法，能够降低压缩机21内的气体温度。然而，另一方面，由于导致了涡轮增压器20的增压性能退化，所以存在内燃机10的输出功率将降低的可能性。在该实施例中，能够在不导致内燃机10的输出功率退化的情况下降低压缩机21中的气体温度。
[0039]这里，基于所设置的冷却系统50对涡轮22的冷却程度来计算压缩机21的出口部分的气体温度。所设置的冷却程度是假定冷却程度恒定的值。这种冷却程度被称为“虚拟气体温度”。特别地，在该实施例中，虚拟气体温度是在执行将控制阀56的开度设置为预定开度的控制(通常控制)而不执行为了降低压缩机21内的气体温度而提高控制阀56的开度的控制(强冷却控制)时的压缩机21的出口部分的气体温度。虚拟气体温度越高，就有必要将控制阀56的开度设置得越大，并且将冷却系统50对涡轮22的冷却程度设置得越高，以便将压缩机21的出口部分的气体温度抑制为等于或者低于阈值温度(特别地，其中适当地抑制沉积物沉积的温度范围的上限)。
[0040]在经过压缩机21的气体(包括空气、EGR气体和漏气的气体)的量恒定的条件下，EGR体积变得越大，每单位时间被引入进气通路11的EGR气体的热的总量就变得越大。因而，压缩机21内的气体温度趋向于变为更高的温度。因而，随着EGR体积变得更大，通过将控制阀56的开度设置得更大，并且将冷却系统50对涡轮的冷却程度设置得更高，能够适当地抑制压缩机21中的气体温度的升高。
[0041 ]基于该事实，在该实施例中，当控制阀56的开度被设置得更高，以便通过执行强冷却控制而将冷却系统50对涡轮22的冷却程度设置得更高时，取决于虚拟气体温度或者EGR阀32的开度而设置控制阀56的开度，而非简单地扩大控制阀56的开度。
[0042]特别地，虚拟气体温度变得越高，控制阀56的开度变得越大。因而，由于能够如上所述地将冷却系统50对涡轮22的冷却程度设置得更高，所以能够高效地冷却涡轮22，并且因而适当地抑制压缩机21中的气体温度的升高。
[0043]在该实施例中，EGR开度TE变得越大，则控制阀56的开度变得越大。因而，EGR体积越大并且压缩机21内的气体温度越高，则能够将冷却系统50对涡轮22的冷却程度设置得越高。因而，能够适当地抑制压缩机21中的气体温度的升高。
[0044]下面将详细地描述控制阀56的操作控制(操作控制过程)的相关过程的过程流程。图3示出操作控制过程的特定过程流程。通过电子控制单元60以预定周期执行图3的流程图中所示的一系列过程。
[0045]如图3中所示，在该过程流程中，首先确定压缩机21的出口部分的气体温度(出口气体温度)是否高于预定温度(步骤Sll)。在该实施例中，出口气体温度是进气通路11中的压缩机21的下游部分与压缩机21之间的连接部分附近的气体温度。基于此时的喷射燃料量以及内燃机10的发动机转速NE，通过使用由电子控制单元60周期性地执行的特殊过程来计算出口气体温度。预定温度是能够确实地判定是否存在压缩机21中的气体温度将变得高于预定温度(例如，150°C)的可能性的温度。基于多种实验或者模拟的结果提前计算预定温度并且在电子控制单元60中存储预定温度。
[0046]当判定出口气体温度高于预定温度(步骤Sll中为是)时，则判定EGR阀32是否开启(步骤SI2) ο当判定EGR阀32开启(步骤SI2中为是)时，则判定EGR气体被EGR单元30再循环至进气通路11，并且执行强冷却控制(步骤S13)。
[0047]按下文执行强冷却控制。也就是说，基于喷射的燃料量和内燃机10的发动机转速NE计算虚拟气体温度。在该实施例中，基于多种实验或者模拟的结果提前计算并且在电子控制单元60中存储取决于所喷射的燃料量和发动机转速NE确定的发动机运行区和虚拟气体温度之间的关系。在强冷却控制中，基于该关系计算虚拟气体温度。
[0048]基于虚拟气体温度和EGR开度TE，计算控制阀56的目标控制值(目标水通路开度)。在该实施例中，基于多种实验或者模拟的结果提前计算并且在电子控制单元60中存储控制阀56的开度(目标水通路开度)、虚拟气体温度以及EGR开度TE之间的关系，在所述EGR开度TE能够不过量并且充分地冷却涡轮22以便抑制沉积物在压缩机21内的沉积。在强冷却控制中，基于该关系计算目标水通路开度。特别地，虚拟气体温度越高并且EGR开度TE越大，则将目标水通路开度计算得越大。之后，控制阀56的操作被控制成目标水通路开度和控制阀56的实际开度彼此相等。
[0049]另一方面，当出口气体温度等于或者低于预定温度(步骤Sll中为否)时，或者当EGR阀32关闭(步骤S12中为否)时，则作为控制阀56的操作控制而执行代替强冷却控制的通常控制(步骤S14)。
[0050]在通常控制中，控制阀56的操作被控制成控制阀56的开度等于预定开度。预定开度是获得能够抑制涡轮22的温度过量升高的冷却剂流量的控制阀56的开度。基于多种实验或者模拟的结果提前计算并且在电子控制单元60中存储预定开度。在该实施例中，比执行强冷却控制时设置的控制阀56的开度范围的最小开度小的一定开度被设为预定开度。
[0051 ]如上所述，根据该实施例，能够实现下列效果。当出口气体温度高于预定温度并且EGR阀32开启时，则与其它情况下的控制阀56的开度相比，控制阀56的开度被设置成更大。因而，能够抑制压缩机21中的气体温度的升高，并且抑制沉积物在压缩机21中的沉积。
[0052]当控制阀56的开度被设置成更大，以便提高冷却系统50对涡轮22的冷却程度时，则虚拟气体温度变得越高，控制阀56的开度被设置得越大。因而，能够通过高效地冷却涡轮22而适当地抑制压缩机21中的气体温度的升高。
[0053]当控制阀56的开度被设置成更大，以便提高冷却系统50对涡轮22的冷却程度时，则EGR开度TE变得越高，控制阀56的开度被设置得越大。因而，能够适当地抑制压缩机21中的气体温度的升高。
[0054]通过扩大控制阀56的开度以提高每单位时间经过涡轮水通路23的冷却剂的量，冷却系统50对涡轮22的冷却程度被设置得更高。因而，当燃料供应控制器被应用于包括水栗的发动机系统时，则可能简单地实现冷却系统50对涡轮22的冷却程度的变化，或者使用现有的水栗抑制沉积物在压缩机21中的沉积。
[0055]上述实施例可以按如下变型。作为使用基于所喷射的燃料量以及内燃机10的发动机转速NE计算的温度的替代，可以使用由布置在压缩机21的出口部分中的温度传感器检测的温度作为出口气体温度。
[0056]在上述实施例中，采用进气通路11中的压缩机21的下游部分和压缩机21之间的连接部分附近的气体温度作为出口气体温度。可以采用压缩机叶轮21A的下游侧上的任何部分的气体温度，诸如压缩机21的扩散器中的气体温度作为出口气体温度。能够采用如其中沉积物在压缩机21中沉积的任何部分的气体温度的指标的温度作为出口气体温度。
[0057]在操作控制过程(图3)的步骤S12的过程中，作为判定EGR阀32是否开启的替代，可以判定取决于所喷射的燃料量以及发动机转速NE确定的发动机运行区是否是其中由EGR单元30执行将EGR气体再循环至进气通路11的运行区。在步骤S12的过程中，仅必须判定是否由EGR单元30执行将EGR气体再循环至进气通路11。
[0058]在上述实施例中，在控制阀56的开度被设置为预定开度(执行通常控制时设置的开度)时预测的压缩机21的出口部分的气体温度被定义为虚拟气体温度。本发明不限于这种定义，相反，在控制阀56的开度被设置为一定开度时预测的压缩机21的出口部分的气体温度被定义为虚拟气体温度。基于所设置的冷却系统50对涡轮22的冷却程度来计算压缩机21的出口部分的气体温度。所设置的冷却程度是假定冷却程度恒定的值，并且能够采用所设置的冷却程度作为虚拟气体温度。
[0059]作为使用虚拟气体温度作为计算目标水通路开度的参数的代替，可以使用出口气体温度，或者除了使用虚拟气体温度作为计算目标水通路开度的参数之外，还可以使用出口气体温度。在控制器中，出口气体温度越高，控制阀56的开度能够越大，并且冷却系统50对涡轮22的冷却程度能够越高。根据该控制器，能够每次都取决于压缩机21的出口部分的气体温度调节控制阀56的开度，并且通过高效地冷却涡轮22而适当地抑制压缩机21中的气体温度的升高。
[0060]在强冷却控制(图3中的步骤S13的过程)中，可以基于EGR开度TE来计算目标水通路开度，而不使用虚拟气体温度，或者可以基于虚拟气体温度来计算目标水通路开度，而不使用EGR开度TE。
[0061]EGR单元30的EGR体积或者EGR气体的温度可以被用作用于计算强冷却控制中的目标水通路开度的参数。EGR单元30的EGR体积越大并且EGR气体的温度越高，则每单位时间再循环至进气通路11的EGR气体的热的总量越大，并且因而压缩机21内的气体温度可能升高。因而，通过随着EGR体积变得更大而增大控制阀56的开度或者随着EGR气体的温度变得更高而增大控制阀56的开度，能够适当地抑制压缩机21中的气体温度的升高。能够基于内燃机10的运行状态高精确性地推定EGR单元30的EGR体积。能够基于内燃机10的运行状态推定EGR气体的温度，或者EGR气体的温度可以采用排气通路14中的排气的检测温度，或者可以由布置在EGR通路31中的温度传感器检测。
[0062]EGR气体的组分(油组分的量或者油烟的量)可以被用作用于计算强冷却控制中目标水通路开度的参数。在这种情况下，例如，EGR气体中所包括的油组分的量或者油烟的量越大，则控制阀56的开度能够被设置得越大。在发动机系统中，EGR气体中所包括的油组分或者油烟起沉积物主要成分的作用。因而，EGR气体中所包括的油组分的量或者油烟的量越大，则越易于导致沉积物沉积。从这种观点看，在强冷却控制中，通过随着EGR气体中所包括的油组分的量或者油烟的量越大而将目标水通路开度设置得越大，能够在存在将导致沉积物沉积或者所沉积的沉积物的量增大的高的可能性时抑制压缩机21中的气体温度的升高。因而，能够适当地抑制沉积物在压缩机21中的沉积。能够基于内燃机10的运行状态(所喷射的燃料量、发动机转速NE等)推定EGR气体的组分。
[0063]在强冷却控制中，控制阀56的开度可以变为大于通常控制时的控制阀56的开度的一定开度。通过这种构造，当压缩机21的出口部分的气体温度高于预定温度并且执行EGR单元30的EGR气体再循环时，与其它情况下不同地，能够通过提高控制阀56的开度而将冷却系统50对涡轮22的冷却程度设置得更高。
[0064]水栗54采用能够改变所循环的冷却剂的量的栗，诸如斜盘式栗或者电动栗，并且在强冷却控制中由栗循环的冷却剂的量可以被设置为大于通常控制中循环的冷却剂的量。通过这种构造，当压缩机21的出口部分的气体温度高于预定温度并且执行EGR单元30的EGR气体的再循环时，与其它情况下不同地，能够通过增大流经涡轮水通路23的冷却剂的量而将冷却系统50对涡轮22的冷却程度设置得更高。在这种控制器中，可以跳过使用控制阀56。
[0065]发动机系统的冷却系统的冷却剂回路可以被改变，以便在强冷却控制中流入涡轮水通路23的冷却剂的温度低于通常控制中流入涡轮水通路23的冷却剂的温度。通过这种构造，当压缩机21的出口部分的温度高于预定温度并且执行EGR单元30的EGR气体的再循环时，与其它情况下不同地，能够通过降低流经涡轮水通路23的冷却剂的温度而将冷却系统对涡轮22的冷却程度设置得更高。
[0066]图4示出能够实施这种构造的冷却系统70的示例。如图4中所示，冷却系统70包括旁通水通路78，旁通水通路78从发动机冷却剂通路53分支并且与冷却剂供应通路55汇合，以便绕过水套18。旁通水通路78设有开关阀79。冷却系统70未设有控制阀56(参见图2)。
[0067]冷却系统70的冷却回路能够按如下改变。也就是说，在通常控制中关闭开关阀79。因而，冷却系统70的冷却剂回路转换到其中流出散热器51的低温冷却剂流经水套18并且然后流入涡轮水通路23的状态。另一方面，在强冷却控制中开启开关阀79。因而，流出散热器51的低温冷却剂绕过水套18并且流入涡轮水通路23。
[0068]如图4中的单点划线所示，旁通水通路78可以设有冷却器80。根据这种冷却系统70，当冷却剂在执行强冷却控制中经由旁通水通路78流入涡轮水通路23中时，能够通过使用冷却器80将冷却剂冷却至低温，并且适当地将冷却系统70对涡轮22的冷却程度设置成高的。
[0069]根据上述实施例的控制器能够被应用于未设有EGR冷却器33的发动机系统。根据该实施例的控制器能够被应用于未设有漏气处理单元40的发动机系统，只要该发动机系统为其中存在沉积物将由于EGR气体中所包括的油组分而沉积在压缩机21中的可能性的发动机系统。
【主权项】
1.一种用于发动机系统的控制器，所述发动机系统包括: 排气驱动式涡轮增压器，所述排气驱动式涡轮增压器包括压缩机和涡轮，所述压缩机被布置在内燃机的进气通路中，并且所述涡轮被布置在所述内燃机的排气通路中； 排气再循环单元，所述排气再循环单元被构造成使排气从所述排气通路中的所述涡轮的下游部分再循环至所述进气通路中的所述压缩机的上游部分;和 冷却单元，所述冷却单元被构造成通过使冷却剂在被布置在所述涡轮中的冷却剂通路中循环而冷却所述涡轮， 所述控制器包括: 电子控制单元，所述电子控制单元被构造成基于预定条件来设置所述冷却单元对所述涡轮的冷却程度，所述预定条件是所述压缩机的出口部分处的气体温度高于预定温度并且由所述排气再循环单元执行排气的再循环的条件，并且 所述电子控制单元被构造成与当所述预定条件不满足时的所述涡轮的冷却程度相比，当所述预定条件满足时设置较高的所述涡轮的冷却程度。2.根据权利要求1所述的控制器，其中: 所述电子控制单元被构造成基于所设置的所述涡轮的冷却程度来计算所述气体温度，并且 所述电子控制单元被构造成当所计算出的气体温度变得更高时设置更高的所述涡轮的冷却程度。3.根据权利要求1或2所述的控制器，其中，所述电子控制单元被构造成随着再循环至所述进气通路中的所述压缩机的上游部分的排气量变得更大而设置更高的所述冷却单元对所述涡轮的冷却程度。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制器，其中，所述电子控制单元被构造成通过增加每单位时间经过所述冷却剂通路的冷却剂的量来设置更高的所述冷却单元对所述涡轮的冷却程度。5.一种发动机系统，包括: 内燃机； 排气驱动式涡轮增压器，所述排气驱动式涡轮增压器包括压缩机和涡轮，所述压缩机被布置在所述内燃机的进气通路中，并且所述涡轮被布置在所述内燃机的排气通路中； 排气再循环单元，所述排气再循环单元被构造成使排气从所述排气通路中的所述涡轮的下游部分再循环至所述进气通路中的所述压缩机的上游部分； 冷却单元，所述冷却单元被构造成通过使冷却剂在被布置在所述涡轮中的冷却剂通路中循环而冷却所述涡轮； 电子控制单元，所述电子控制单元被构造成基于预定条件来设置所述涡轮的冷却程度，所述预定条件是所述压缩机的出口部分处的气体温度高于预定温度并且由所述排气再循环单元执行排气的再循环的条件，并且 所述电子控制单元被构造成与当所述预定条件不满足时的所述涡轮的冷却程度相比，当所述预定条件满足时设置较高的所述涡轮的冷却程度。6.—种用于发动机系统的控制方法，所述发动机系统包括: 排气驱动式涡轮增压器，所述排气驱动式涡轮增压器包括压缩机和涡轮，所述压缩机被布置在内燃机的进气通路中，并且所述涡轮被布置在所述内燃机的排气通路中； 排气再循环单元，所述排气再循环单元被构造成使排气从所述排气通路中的所述涡轮的下游部分再循环至所述进气通路中的所述压缩机的上游部分;和 冷却单元，所述冷却单元被构造成通过使冷却剂在被布置在所述涡轮中的冷却剂通路中循环而冷却所述涡轮， 所述控制方法包括: 基于预定条件来设置所述涡轮的冷却程度，所述预定条件是所述压缩机的出口部分处的气体温度高于预定温度并且由所述排气再循环单元执行排气的再循环的条件；以及与当所述预定条件不满足时的所述涡轮的冷却程度相比，当所述预定条件满足时设置较高的所述涡轮的冷却程度。
【文档编号】F02D23/00GK105849386SQ201480070884
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月4日
【发明人】岩田昭寿
【申请人】丰田自动车株式会社