专利名称：用于内燃机的排气再循环设备以及排气再循环流量推定方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的排气再循环设备以及排气再循环流量推定方法，所述内燃机具有在内燃机的排气通路和进气通路之间延伸的两个或更多个EGR通路。
背景技术：
日本专利申请公开No.2005-076456(JP-A-2005-076456)公开了一种内燃机，其具有第一EGR通路，其从排气管中催化转化器结合承载有排气净化催化剂的过滤器的部分延伸到进气管在涡轮增压器的压缩机上游的部分；第二EGR通路，其从排气歧管在涡轮增压器的涡轮上游的部分延伸到与内燃机的进气口连接的稳压罐；第一EGR控制阀，其设置在第一EGR通路中；以及第二EGR控制阀，其设置在第二EGR通路中。另外，日本专利申请公开10-141147(JP-A-10-141147)公开了一种内燃机，在所述内燃机中，在内燃机的进气通路和排气通路中分别设置有氧浓度传感器，并且EGR气体的实际流量通过由氧浓度传感器检测出的值判定。另外，日本专利申请公开No.06-21550(JP-06-21550)说明了一种与本发明相关的技术。
诸如在JP-A-2005-076456中说明的一种内燃机中，设置有两个或更多个EGR通路并且在相应的EGR通路中设置有用于控制待再循环到进气通路的排气(以下，必要时将称为“EGR气体”)的流量的EGR阀，典型地，所述EGR阀中的至少一个通过开环控制来控制。在开环控制中，根据提前设定的控制方式控制EGR阀的开度，然而，即使EGR阀的开度保持不变，其中设置有所述EGR阀的EGR通路中的EGR气体的流量也依据在EGR通路处的压力损失和EGR阀的个体差异而改变。例如，在该情况中，获得在相应的EGR通路处的EGR气体流量，并且基于已获得的EGR气体流量校正开环控制的控制方式，以便提高EGR阀的控制准确度。例如在JP-A-10-141147的内燃机中，可以基于由氧浓度传感器检测出的值判定EGR气体流量。然而，在JP-A-10-141147中说明的方法仅可应用于仅具有一个EGR通路的内燃机，不能应用于具有两个或更多个EGR通路的内燃机。
发明内容
本发明提供一种用于内燃机的排气再循环设备以及排气再循环流量推定方法，所述内燃机具有两个或更多个EGR通路，所述排气再循环流量推定方法能够推定经由各EGR通路再循环到进气通路的排气的流量。
本发明的第一方面涉及一种用于内燃机的排气再循环设备，其包括排气净化装置，其设置在内燃机的排气通路中；第一EGR通路，其从排气通路在排气净化装置上游的部分延伸到内燃机的进气通路；第二EGR通路，其从排气通路在排气净化装置下游的部分延伸到进气通路在排气从第一EGR通路输送到的部分上游的部分；第一EGR阀，其调节在第一EGR通路中流动的排气的流量；第二EGR阀，其调节在第二EGR通路中流动的排气的流量；以及控制装置，其用于通过开环控制而控制第一EGR阀和第二EGR阀中的至少一个。该排气再循环设备还具有新鲜空气量检测装置，其用于检测从外部吸入到内燃机的进气通路中的空气的流量；氧浓度检测装置，其用于检测进气通路在排气从第一EGR通路输送到的部分下游的部分处的气体中的氧浓度；以及流量获取装置，其用于获取通过排气净化装置的气体的流量。控制装置具有推定装置，所述推定装置用于基于由新鲜空气量检测装置检测出的空气流量、由氧浓度检测装置检测出的氧浓度、由流量获取装置检测出的气体流量和每单位时间供应至内燃机的气缸的燃料的量而推定在第一EGR通路中流动的气体的流量和在第二EGR通路中流动的气体的流量。
根据本发明的第一方面的排气再循环设备，因为氧浓度检测装置设置在排气从第二EGR通路所输送到的进气通路的部分的下游并设置在排气从第一EGR通路所输送到的进气通路的部分的下游，所以氧浓度检测装置可以检测在含有从外部吸入的空气(必要时将称为“新鲜空气”)、经由第一EGR通路再循环到进气通路的EGR气体(将称为“第一EGR气体”)和经由第二EGR通路再循环到进气通路的EGR气体(将称为“第二EGR气体”)的混合气体中的氧浓度。因为该混合气体中的氧浓度与再循环到进气通路的EGR气体的流量相关，即，与在第一EGR气体的流量加第二EGR气体的流量的总和与新鲜空气的流量之间的比率相关，所以可以基于由氧浓度检测装置检测出的氧浓度而推定所述比率。因此，可以基于推定出的比率和新鲜空气的流量而推定吸入到内燃机的气缸中的气体(必要时将称为“进气”)的流量，即，新鲜空气的流量、第一EGR气体的流量和第二EGR气体的流量的总和。另外，因为排气净化装置设置在第一EGR通路连接到的排气通路的部分的下游并设置在第二EGR通路连接到的排气通路的部分上游，所以通过排气净化装置的气体的量等于通过从内燃机的气缸排出的气体的量减去第一EGR气体的量所获得的值。从气缸排出的气体包括供应至气缸的燃料和进气(新鲜空气、第一EGR气体和第二EGR气体)。通常，供应至内燃机的气缸的燃料的量在控制中设定，因此可以从设定值获得所述燃料的量。如上所述，通过排气净化装置的气体(必要时将称为“通过气体”)并不含有第一EGR气体，因此可以基于通过气体的量、供应至内燃机的气缸的燃料的量和新鲜空气的流量而判定第二EGR气体的流量。可以通过从进气的流量减去EGR气体的流量和新鲜空气的流量而获得第一EGR气体的流量。正因如此，根据本发明的第一方面的排气再循环设备，可以基于新鲜空气的流量、由氧浓度检测装置检测出的氧浓度、由流量获取装置获取到的气体流量(通过气体的流量)和供应至内燃机的气缸的燃料的量而推定第一EGR气体的流量和第二EGR气体的流量。
为了如上所述推定第一EGR气体的流量和第二EGR气体的流量，本发明的第一方面的排气再循环设备可以如此首先，推定装置基于由新鲜空气量检测装置检测出的空气流量、由氧浓度检测装置检测出的氧浓度和供应至内燃机的气缸的燃料的量而推定吸入到内燃机的气缸中的进气的流量；然后，推定装置基于推定出的进气流量、由流量获取装置获取到的气体流量、由新鲜空气量检测装置检测出的空气流量和供应至内燃机的气缸的燃料的量而推定在第二EGR通路中流动的气体的流量；并且然后，推定装置基于推定出的在第二EGR通路中流动的气体的流量、进气的流量和由新鲜空气量检测装置检测出的空气流量而推定在第一EGR通路中流动的气体的流量。
另外，本发明的第一方面的排气再循环设备还可以具有压差检测装置，其用于检测排气净化装置的进口处的压力与排气净化装置的出口处的压力之间的差，并且流量获取装置可以基于由压差检测装置检测出的压力差而推定通过排气净化装置的气体的流量。通过排气净化装置的气体的流量依据在排气净化装置的进口处的压力与排气净化装置的出口处的压力之间的差而改变。因此，可以基于所述压力差推定通过气体的流量。另外，在用于捕集排气中的颗粒物质(PM)(例如含有炭烟的颗粒物质)的过滤器用作排气净化装置的情况下，经常设置有用于检测横跨该过滤器的压力差的压力差装置。在该情况中，在没有提供任何额外的部件的情况下可以获得流过排气净化装置的气体的流量。
根据本发明的第一方面的排气再循环设备，氧浓度检测装置设置在进气通路的在排气从第二EGR通路输送到的部分和排气从第一EGR通路输送到的部分二者下游的部分处，并且用于获取通过排气净化装置的气体的流量的流量获取装置设置在排气通路的在与第一EGR气体连接的部分下游且在与第二EGR通路连接的部分上游的部分处。因而，可以基于由氧浓度检测装置检测出的氧浓度、由流量获取装置获取到的通过气体的流量、新鲜空气的流量和供应到内燃机的气缸的燃料的量而推定经由相应的EGR通路再循环到进气通路的EGR气体的流量。
本发明的第二方面涉及一种用于内燃机的排气再循环设备的排气再循环流量推定方法，所述排气再循环设备包括排气净化装置，其设置在内燃机的排气通路中；第一EGR通路，其从排气通路在排气净化装置上游的部分延伸到内燃机的进气通路；第二EGR通路，其从排气通路在排气净化装置下游的部分延伸到进气通路在排气从第一EGR通路输送到的部分上游的部分；第一EGR阀，其调节在第一EGR通路中流动的排气的流量；第二EGR阀，其调节在第二EGR通路中流动的排气的流量；以及控制装置，其用于通过开环控制而控制第一EGR阀和第二EGR阀中的至少一个。该排气再循环流量推定方法包括检测从外部吸入到内燃机的进气通路中的空气的流量；检测进气通路的在排气从第一EGR通路输送到的部分下游的部分处的气体中的氧浓度；获取通过排气净化装置的气体的流量；以及，基于检测出的从外部吸入到内燃机的进气通路中的空气的流量、检测出的进气通路在排气从第一EGR通路输送到的部分下游的部分处的气体中的氧浓度、通过排气净化装置的气体的流量和每单位时间供应至内燃机的气缸的燃料的量，推定在第一EGR通路中流动的气体的流量和在第二EGR通路中流动的排气的流量。
本发明的前述和其它目的、特征以及优点将从以下参照附图的示例性实施例的说明变得明显，其中相同的附图标记用于表示相同的部件，其中图1是示出包含有根据本发明的示例性实施例的排气再循环设备的内燃机的视图；图2是说明由ECU执行的关系学习程序的流程图；以及图3是说明在内燃机的各部分处的气体流动的视图。
具体实施例方式 图1示出包括根据本发明的示例性实施例的排气再循环设备的内燃机。图1中所示的内燃机1是作为驱动动力源安装在车辆中的柴油机。内燃机1具有多个气缸2(图1中有四个气缸2)以及连接至相应的气缸2的进气通路3和排气通路4。在进气通路3中设置有用于过滤进入的空气的空气滤清器5；输出指示进入的空气量的信号的空气流量计6(“新鲜空气量检测装置”)；用于调节进入的空气量的节气门7；涡轮增压器8的压缩机8a；以及用于冷却进入的空气的中间冷却器9。另外，在形成进气通路3的一部分的进气歧管3a中，设置有输出指示进气歧管3a中的气体中的氧浓度的信号的氧浓度传感器10(“氧浓度检测装置”)。另一方面，在排气通路4中设置有涡轮增压器8的涡轮8b；用于净化排气的排气净化催化器单元11(“排气净化装置”)；以及用于调节排气的流量的排气节气门12。例如，排气净化催化器单元11由承载有存储还原类型的NOX催化剂的颗粒物质(PM)捕集过滤器构成。参照图1，在排气通路4中设置有压差传感器13(“压差检测装置”)，所述压差传感器13输出指示在排气净化催化器单元11的进口处的压力与排气净化催化器单元11的出口处的压力之间的差的信号。在相应的气缸2中，设置有燃料喷射阀14以向所述气缸2供给燃料。
排气通路4和进气通路3经由高压EGR通路20和低压EGR通路21相互连通。参照图1，高压EGR通路20从排气通路4在涡轮8b上游(即，在排气净化催化器单元11上游)的部分延伸至进气通路3在压缩机8a下游的部分，并且低压EGR通路21从排气通路4在排气净化催化器单元11下游的部分延伸至进气通路3在压缩机8a上游(即，在排气从高压EGR通路20所输送到的部分(必要时将称为“排气出口”)上游)的部分。因而，高压EGR通路20在实施例中与“第一EGR通路”相对应，并且低压EGR通路21在实施例中与“第二EGR通路”相对应。如图1中所示，高压EGR通路20和低压EGR通路21的排气出口都位于进气通路3中的进气歧管3a的上游。在高压EGR通路20中设置有用于调节在高压EGR通路20中流动的EGR气体(以下将称为“第一EGR气体”)的流量的高压EGR阀22(“第一EGR阀”)。另一方面，在低压EGR通路21中设置有用于调节在低压EGR通路21中流动的EGR气体(以下将称为“第二EGR气体”)的流量的低压EGR阀24(“第二EGR阀”)和用于冷却输送到进气通路3的EGR气体的EGR冷却器23。
高压EGR阀22和低压EGR阀24通过电子控制单元(ECU)30控制。ECU 30是由微处理器和诸如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等用于通过微处理器进行处理的多种外围部件构成的计算机单元。ECU 30基于从设置在内燃机1中的多种传感器输出的信号而控制内燃机1的操作。例如，ECU 30基于发动机转速和发动机负荷计算需要供应至相应的气缸2的燃料的量，并继而控制相应的燃料喷射阀14以喷射计算出的燃料的量。另外，当将EGR气体输送至进气通路3中时，ECU 30基于发动机转速和发动机负荷判定是通过高压EGR通路20输送EGR气体还是通过低压EGR通路21输送EGR气体，并且基于所述判定的结果控制高压EGR阀22的开度和低压EGR阀24的开度，以便使目标量的EGR气体输送至进气通路3。用于这种控制的传感器包括输出指示曲柄角的信号的曲柄角传感器31、输出指示加速器操作量的信号的加速器操作传感器32等，这些传感器全部都连接至ECU 30。此外，空气流量传感器6、氧浓度传感器10以及压差传感器13也都连接至ECU 30。应当注意到，有多种其它的传感器连接至ECU 30，但是在附图中没有示出这些传感器。
当如上所述控制高压EGR阀22和低压EGR阀24时，对于高压EGR阀22和低压EGR阀24，ECU 30使用不同的控制方法。即，ECU 30对控制高压EGR阀22执行反馈控制，以便使吸入到气缸2中的进入的空气中的氧浓度等于根据内燃机1的操作状态所设定的目标值。另一方面，关于低压EGR阀24的控制，ECU 30基于发动机转速和发动机负荷计算目标流量，并且继而ECU 30控制低压EGR阀24的开度，以便使第二EGR气体以目标流量经由低压EGR通路21输送至进气通路3中。即，ECU 30对低压EGR阀24执行开环控制。例如，对于这种开环控制，提前制备限定低压EGR阀24的开度与第二EGR气体的流量之间的关系的图表(map)，并且将该图表存储在ECU 30的RAM中，并且根据该图表控制低压EGR阀24的开度。如上所述，适于控制高压EGR阀22和低压EGR阀24的ECU 30在该实施例中用作“控制装置”。
低压EGR阀24的开度与第二EGR气体的流量之间的关系例如依据内燃机1已经运转了多久而改变。例如，低压EGR阀24的开度与第二EGR气体的流量之间的关系由于由粘附到低压EGR通路21的内壁或粘附到低压EGR阀24的阀体的颗粒物质所导致的压力损失的变化而改变。因而，ECU 30以给定时间间隔推定第一EGR气体的流量和第二EGR气体的流量，并且基于当进行推定时的低压EGR阀24的开度和推定出的第二EGR气体的流量而校正低压EGR阀24的开度与第二EGR气体的流量之间的关系。图2的流程图说明了ECU 30以给定时间间隔重复地执行校正低压EGR阀24的开度与第二EGR气体的流量之间的关系的关系学习程序。
参照图2，在该程序开始之后，首先，ECU 30在步骤S11中判定内燃机的操作状态。在该步骤中，ECU 30获得发动机转速、发动机负荷、加速器操作量等以判定内燃机1的操作状态。然后，在步骤S12中，ECU 30判定目前预定学习条件是否有效。当内燃机1的操作状态正在变化时，则表示第一EGR气体的流量和第二EGR气体的流量也正在变化。在该情况下，各EGR气体的流量的推定准确度较低。鉴于上述情况，例如，当内燃机1在稳定状态中运转并且高压EGR阀22和低压EGR阀24二者都打开时，则该学习条件被认为是有效的。如果该条件不是有效的，则ECU 30完成程序的本次循环。
另一方面，如果判定学习条件目前是有效的，则ECU 30继而进入步骤S13，并且推定第一EGR气体的流量和第二EGR气体的流量。在下文中，将参照图3说明推定的方法。图3示出了在图1中所示的内燃机1的各部分处的气体的流动。在图3中，为了便于说明，分别指示涡轮增压器8的压缩机8a和涡轮8b。以下所引用的流量是质量流量，并因此将“g/sec”用作它们的单位。
参照图3，高压EGR通路20所连接至的排气通路4的部分与低压EGR通路21所连接至的排气通路4的部分之间的流量被认为是恒定的，并且因此通过排气净化催化器单元11的气体(必要时将称为“通过气体”)的流量Gdpf表达为排气净化催化器单元11的出口处的压力与排气净化催化器单元11的进口处的压力之间的差ΔP的函数，如以下表示的方程(1)。如上所述，适于获得通过气体的流量Gdpf的ECU 30在实施例中用作“流量获取装置”。Gdpf＝F(Δp) (1) 另外，通过气体的流量Gdpf可以表达为使用吸入到相应的气缸2中的气体(进气)的流量Gc、每单位时间从燃料喷射阀14供应至相应的气缸2的燃料的流量Q(g/sec)和第一EGR气体的EGR比RH的方程(2)。应当注意到，EGR比RH通过将第一EGR气体流量Ghpl除以进气流量Gc来计算。Gdpf＝(Gc+Q)×(1-RH) (2) 通过第一EGR气体的流量Ghpl加第二EGR气体的流量Glpl的总和除以进气流量Gc得到总EGR比RA，并且通过从总EGR比RA减去第二EGR气体的EGR比RL得到第一EGR气体的EGR比RH。因此，第一EGR气体的EGR比RH可以表达为使用进气流量Gc、新鲜空气的流量Gafm和第二EGR气体的流量Glpl的方程(3)。
通过把方程(3)代入方程(2)得到以下表示的方程(4)。
然后，从方程(4)得到以下表示的方程(5)。
然后，通过将方程(1)代入方程(5)得到以下表示的方程(6)。
参照图3，由氧浓度传感器10检测出的氧浓度O2s表示进气中的氧浓度。因为进气是空气和EGR气体的混合物，所以进气中的氧浓度随着再循环到进气通路3的EGR气体的流量的增加而减小。因此，氧浓度O2s可以表达为使用空气中的氧浓度O2air、总EGR比RA和过量空气比λ的方程(7)。
因为方程(7)中的过量空气比λ可以使用对于每种类型的燃料特定的当量比M、新鲜空气的流量Gafm和燃料的量Q来表达，所以方程(7)可以修改成以下表示的方程(8)。
另外，总EGR比RA可以表达为使用第一EGR气体的流量Ghpl、第二EGR气体的流量Glpl、进气的流量Gc的方程(9)，或者可以表达为使用进气的流量Gc和新鲜空气的流量Gafm的方程(9)。
然后，通过把方程(9)代入方程(8)得到以下表示的方程(10)。
然后，从方程(10)得到以下表示的方程(11)。
关于方程(11)，可以通过从空气流量传感器6输出的信号得到新鲜空气的流量Gafm。另外，因为供应至相应的气缸2的燃料量由ECU 30设定，所以可以通过由ECU 30设定的燃料量得到表示每单位时间供应至相应的气缸2的燃料的量的燃料量Q。当量比M具体对于每种类型的燃料自身而言是常数。空气中的氧比率也是常数。空气中的氧浓度O2air也是常数。可以通过从氧浓度传感器10输出的信号得到进气中的氧浓度O2s。因此，进气的流量Gc可以由氧浓度传感器10的输出信号和空气流量传感器6的输出信号计算。
然后，通过把由压差传感器13检测出的压力差ΔP和计算出的进气的流量Gc代入方程(6)计算第二EGR气体的流量Glpl。然后，通过把计算出的第二EGR气体的流量Glpl和进气的流量Gc代入以下表示的方程(12)计算第一EGR气体的流量Ghpl。如上所述，适于计算第一EGR气体的流量Ghpl和第二EGR气体的流量Glpl的ECU 30用作本实施例的“推定装置”。Ghpl＝Gc-Gafm-Glpl(12) 以下，将参照图2进一步说明关系学习程序。在步骤S14中，ECU 30基于当进行所述推定时的低压EGR阀24的开度和推定出的第二EGR气体的流量Ghpl而校正低压EGR阀24的开度与第二EGR气体的流量之间的关系，此后ECU 30完成程序的本次循环。即，控制装置可以具有EGR气体量校正装置，所述EGR气体量校正装置用于基于在由开环控制所控制的第一EGR阀或第二EGR阀处的EGR气体流量(所述EGR气体流量已经通过推定装置被推定出)和当进行所述推定时的EGR阀的开度而校正所述EGR阀的开度与所述EGR气体的流量之间的关系。
从而，根据本发明的上述示例性实施例，氧浓度传感器10设置在位于进气通路3中的高压EGR通路20下游的进气歧管3a处，并且高压EGR通路20连接至排气通路4在排气净化催化器单元11上游的部分，并且低压EGR通路21连接至排气通路4在排气净化催化器单元11下游的部分。因此，可以从横跨排气净化催化器单元11的压力差ΔP、新鲜空气的流量Gafm、进气中的氧浓度O2s和供应至相应的气缸2的燃料量Q计算第一EGR气体的流量Ghpl和第二EGR气体的流量Glpl。然后，基于计算出的第二EGR气体的流量Glpl校正低压EGR阀24的开度与第二EGR气体的流量之间的关系。这样，提高了控制低压EGR阀24的开环控制的准确度。
本发明不受前述示例性实施例限制，而是可以以多种其它形式和结构进行实施。例如，本发明也可以像应用到柴油机一样应用到以包括汽油在内的其它燃料进行运转的多种其它内燃机。另外，可以在排气通路而不是排气净化催化器单元中设置用于在排气中捕集颗粒物质的特殊过滤器。
虽然在前述实施例中仅通过开环控制而控制低压EGR阀，但是因为也可以推定出第一EGR气体的流量，所以本发明也可以应用到其中高压EGR阀由开环控制所控制的内燃机。另外，本发明也可以应用到其中高压EGR阀和低压EGR阀二者都由开环控制所控制的内燃机。另外，使用计算出的各EGR气体的流量的方法不限于各EGR阀的控制的校正。例如，可以推定吸入到各气缸中的气体的温度，并且可以考虑到推定出的气体温度而判定再循环到进气通路的EGR气体的流量。即，控制装置可以具有EGR气体量校正装置，所述EGR气体量校正装置用于基于由推定装置推定出的各EGR气体的流量而推定吸入到气缸中的气体的温度并且基于推定出的温度而校正再循环到进气通路的EGR气体的流量。在该情况中，可以使不必要的EGR气体的再循环最小化，并从而进一步减少废气排放。
虽然在本发明的前述示例性实施例中，基于在排气净化催化器的进口和开口之间的压力差获得通过排气净化催化器单元的气体的流量，但是或者可以利用使用排气温度代替横过排气净化催化器的压力差的函数判定所述流量。在该情况中，可以更加准确地推定出通过排气净化催化器单元的气体的流量。另外，可以在排气中设置流量传感器以检测通过排气净化催化器单元的气体的流量。
权利要求
1.一种用于内燃机(1)的排气再循环设备，其包括排气净化装置(11)，其设置在所述内燃机(1)的排气通路(4)中；第一EGR通路(20)，其从所述排气通路(4)在所述排气净化装置(11)上游的部分延伸到所述内燃机(1)的进气通路(3)；第二EGR通路(21)，其从所述排气通路(4)在所述排气净化装置(11)下游的部分延伸到所述进气通路(3)在排气从所述第一EGR通路(20)输送到的部分上游的部分；第一EGR阀(22)，其调节在所述第一EGR通路(20)中流动的排气的流量；第二EGR阀(24)，其调节在所述第二EGR通路(21)中流动的排气的流量；以及控制装置，其用于通过开环控制而控制所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的至少一个，所述排气再循环设备的特征在于
所述排气再循环设备还具有新鲜空气量检测装置(6)，其用于检测从外部吸入到所述内燃机(1)的所述进气通路(3)中的空气的流量；氧浓度检测装置(10)，其用于检测所述进气通路(3)在排气从所述第一EGR通路(20)输送到的所述部分下游的部分处的气体中的氧浓度；以及流量获取装置(30)，其用于获取通过所述排气净化装置(11)的气体的流量，并且
所述控制装置(30)具有推定装置(30)，所述推定装置(30)用于基于由所述新鲜空气量检测装置(6)检测出的空气流量、由所述氧浓度检测装置(10)检测出的氧浓度、由所述流量获取装置(30)检测出的气体流量和每单位时间供应至所述内燃机(1)的气缸的燃料的量而推定在所述第一EGR通路(20)中流动的气体的流量和在所述第二EGR通路(21)中流动的气体的流量。
2.根据权利要求1所述的排气再循环设备，其中
首先，所述推定装置(30)基于由所述新鲜空气量检测装置(6)检测出的空气流量、由所述氧浓度检测装置(10)检测出的氧浓度和供应至所述内燃机(1)的所述气缸的燃料的量而推定吸入到所述内燃机(1)的所述气缸中的进气的流量，然后，所述推定装置(30)基于推定出的进气流量、由所述流量获取装置(30)获取到的气体流量、由所述新鲜空气量检测装置(6)检测出的空气流量和供应至所述内燃机(1)的所述气缸的燃料的量而推定在所述第二EGR通路(21)中流动的气体的流量，并且然后，所述推定装置(30)基于推定出的在所述第二EGR通路(21)中流动的气体的流量、进气的所述流量和由所述新鲜空气量检测装置(6)检测出的空气流量而推定在所述第一EGR通路(20)中流动的气体的流量。
3.根据权利要求1或2所述的排气再循环设备，还包括
压差检测装置(13)，其用于检测所述排气净化装置(11)的进口处的压力与所述排气净化装置(11)的出口处的压力之间的差，其中
所述流量获取装置(30)基于由所述压差检测装置(13)检测出的所述压差而推定通过所述排气净化装置(11)的气体的流量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的排气再循环设备，其中
所述控制装置(30)具有EGR气体量校正装置，所述EGR气体量校正装置用于基于在所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中由开环控制所控制的一个EGR阀处的已经由所述推定装置(30)推定的EGR气体流量和当由所述推定装置(30)进行所述推定时所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的所述一个EGR阀的开度，校正在所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的所述一个EGR阀的开度与在所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的所述一个EGR阀处的EGR气体流量之间的关系。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的排气再循环设备，其中
所述控制装置(30)具有EGR气体量校正装置，所述EGR气体量校正装置用于基于由所述推定装置(30)推定出的相应的EGR气体的流量而推定吸入到所述内燃机的所述气缸中的气体的温度，并且基于推定出的气体温度而校正待再循环到所述进气通路(3)的所述EGR气体的流量。
6.一种用于内燃机(1)的排气再循环设备的排气再循环流量推定方法，所述排气再循环设备包括排气净化装置(11)，其设置在所述内燃机(1)的排气通路(4)中；第一EGR通路(20)，其从所述排气通路(4)在所述排气净化装置(11)上游的部分延伸到所述内燃机(1)的进气通路(3)；第二EGR通路(21)，其从所述排气通路(4)在所述排气净化装置(11)下游的部分延伸到所述进气通路(3)在排气从所述第一EGR通路(20)输送到的部分上游的部分；第一EGR阀(22)，其调节在所述第一EGR通路(20)中流动的排气的流量；第二EGR阀(24)，其调节在所述第二EGR通路(21)中流动的排气的流量；以及控制装置，其用于通过开环控制而控制所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的至少一个，所述排气再循环流量推定方法包括
检测从外部吸入到所述内燃机(1)的所述进气通路(3)中的空气的流量；
检测所述进气通路(3)在排气从所述第一EGR通路(20)输送到的部分下游的部分处的气体中的氧浓度；
获取通过所述排气净化装置(11)的气体的流量；以及
基于检测出的从外部吸入到所述内燃机(1)的所述进气通路(3)中的空气的流量、检测出的所述进气通路(3)在排气从所述第一EGR通路(20)输送到的部分下游的部分处的气体中的氧浓度、通过所述排气净化装置(11)的气体的流量和每单位时间供应至所述内燃机(1)的气缸的燃料的量，推定在所述第一EGR通路(20)中流动的气体的流量和在所述第二EGR通路(21)中流动的排气的流量。
7.根据权利要求6所述的排气再循环流量推定方法，其中
首先，基于检测出的空气流量、检测出的氧浓度和供应至所述内燃机(1)的所述气缸的燃料的量而推定吸入到所述内燃机(1)的所述气缸中的进气的流量；
然后，基于推定出的进气流量、获取到的气体流量、检测出的空气流量和供应至所述内燃机(1)的所述气缸的燃料的量而推定在所述第二EGR通路(21)中流动的气体的流量；以及
然后，基于推定出的在第二EGR通路(21)中流动的气体的流量、进气的流量和检测出的空气流量而推定在所述第一EGR通路(20)中流动的气体的流量。
8.根据权利要求6或7所述的排气再循环流量推定方法，还包括
检测所述排气净化装置(11)的进口处的压力与所述排气净化装置(11)的出口处的压力之间的差，其中
基于检测出的压力差而推定通过所述排气净化装置(11)的气体的流量。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的排气再循环流量推定方法，还包括
基于推定出的在所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中由开环控制所控制的一个EGR阀处的EGR气体流量和当进行所述EGR气体流量的推定时所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的所述一个EGR阀的开度，校正在所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的所述一个EGR阀的开度与在所述第一EGR阀(22)和所述第二EGR阀(24)中的所述一个EGR阀处的所述EGR气体流量之间的关系。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的排气再循环流量推定方法，还包括
基于推定出的相应的EGR气体的流量而推定吸入到所述内燃机的所述气缸中的气体的温度，并且基于推定出的气体温度而校正待再循环到所述进气通路(3)的EGR气体的流量。
11.一种用于内燃机的排气再循环设备，其包括
排气净化单元，其设置在所述内燃机的排气通路中；
第一EGR通路，其从所述排气通路在所述排气净化单元上游的部分延伸到所述内燃机的进气通路；
第二EGR通路，其从所述排气通路在所述排气净化单元下游的部分延伸到所述进气通路在排气从所述第一EGR通路输送到的部分上游的部分；
第一EGR阀，其调节在所述第一EGR通路中流动的排气的流量；
第二EGR阀，其调节在所述第二EGR通路中流动的排气的流量；
控制部分，其通过开环控制而控制所述第一EGR阀和所述第二EGR阀中的至少一个；
新鲜空气量检测部分，其检测从外部吸入到所述内燃机的所述进气通路中的空气的流量；
氧浓度检测部分，其检测所述进气通路在排气从所述第一EGR通路输送到的部分下游的部分处的气体中的氧浓度；以及
流量获取部分，其获取通过所述排气净化单元的气体的流量，其中
所述控制部分具有推定部分，所述推定部分基于由所述新鲜空气量检测部分检测出的空气流量、由所述氧浓度检测部分检测出的氧浓度、由所述流量获取部分检测出的气体流量和每单位时间供应至所述内燃机的气缸的燃料的量而推定在所述第一EGR通路中流动的气体的流量和在所述第二EGR通路中流动的气体的流量。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的排气再循环设备，其具有高压EGR通路(20)、低压EGR通路(21)、高压EGR阀(22)和低压EGR阀(24)，并且该排气再循环设备对低压EGR阀(24)执行开环控制。基于在进气通路(3)在排气从高压EGR通路(2)输送到的部分下游的部分处的气体中的氧浓度(O2s)、通过设置在高压EGR通路(20)和低压EGR通路(21)的排气进口之间的排气通路中的排气净化催化器单元(11)的气体的流量(Gdpf)、新鲜空气的流量(Gafm)和每单位时间供应至内燃机的气缸(2)的燃料的量(Q)而推定在高压EGR通路(20)中流动的EGR气体的流量(Ghpl)和在低压EGR通路(21)中流动的EGR气体的流量(Glpl)。
文档编号F02D41/00GK101779025SQ200880016454
公开日2010年7月14日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月21日
发明者松永彰生, 中山茂树, 大西知美, 家村晓幸 申请人:丰田自动车株式会社