内燃机的控制装置的制作方法

文档序号:18127409发布日期:2019-07-10 09:59阅读:194来源:国知局
内燃机的控制装置的制作方法

本发明涉及内燃机的控制装置,更详细地说,涉及控制具有流量比控制阀的内燃机的控制装置,该流量比控制阀通过阀芯的开度调整来控制在egr冷却器流动的egr气体的流量与绕过egr冷却器的egr气体的流量的流量比。



背景技术:

例如,专利文献1公开了具有egr装置的内燃机的控制装置。该egr装置具有配置于egr通路的egr冷却器以及绕过egr冷却器的egr冷却器旁通通路。并且,在egr冷却器旁通通路配置着流量比控制阀,该流量比控制阀调整通过egr冷却器的egr气体的流量与通过egr冷却器旁通通路的egr气体的流量的流量比。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2001-041110号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

专利文献1所记载的流量比控制阀配置于供egr气体流动的通路(在专利文献1所记载的例子中为egr冷却器旁通通路),所以,受到排气脉动的影响。结果,担心流量比控制阀因排气脉动而振动。

本发明是鉴于上述那样的课题而完成的,其目的在于提供一种能够抑制因排气脉动所导致的流量比控制阀的振动的内燃机的控制装置。

用于解决课题的手段

本发明的内燃机的控制装置控制具有egr装置的内燃机,所述egr装置具有:

连接所述内燃机的进气通路和排气通路的egr通路;配置于所述egr通路的egr冷却器;

在所述egr通路流动的egr气体的至少一部分绕过所述egr冷却器时供所述至少一部分的egr气体流动的egr冷却器旁通通路;以及

流量比控制阀,该流量比控制阀具有阀芯,能通过所述阀芯的开度调整来控制在所述egr冷却器流动的egr气体即冷却器通过气体的流量与在所述egr冷却器旁通通路流动的egr气体即旁通通过气体的流量的流量比。

所述控制装置在满足开度控制执行条件的情况下,执行振动抑制控制,在该振动抑制控制中,将所述流量比控制阀控制成所述阀芯的开度为比所述阀芯的开度控制范围内的最小开度大的振动抑制开度以上。

所述开度控制执行条件包括作用于所述阀芯的排气脉动越大则越大的参数为第1阈值以上。

所述egr装置可以包括在比所述冷却器通过气体与所述旁通通过气体的合流部靠下游侧配置于所述egr通路的egr阀。并且,所述开度控制执行条件可以是除了所述参数为所述第1阈值以上之外,还包括所述egr阀的开度为第2阈值以下。

可以是,在相同发动机运转条件下的比较中,所述振动抑制开度在所述egr阀的开度小的情况下与所述egr阀的开度大的情况相比大。

所述振动抑制开度可以是在所述参数大的情况下与所述参数小的情况相比大。

所述控制装置可以执行温度控制,在该温度控制中,将所述流量比控制阀控制成得到用于使从所述egr通路导入所述进气通路的egr气体的温度接近目标egr气体温度的目标开度。并且,可以是,所述振动抑制控制在所述温度控制的执行中满足所述开度控制执行条件的情况下,将所述流量比控制阀控制成所述阀芯的开度成为所述目标开度和所述振动抑制开度中的大的一方的开度。

所述振动抑制开度可以是比产生所述阀芯的颤振的开度的最大值大的开度。

发明效果

根据本发明,在满足包括作用于阀芯的排气脉动越大则越大的参数为第1阈值以上的开度控制执行条件的情况下,通过振动抑制控制的执行,将流量比控制阀控制成阀芯的开度为比该阀芯的开度控制范围内的最小开度大的振动抑制开度以上。由此,在满足了开度控制执行条件的情况下,确保阀芯的开度至少比最小开度大的状态。由此,与至少选择了最小开度的情况相比,由于排气脉动而作用于阀芯的各部的压力的差降低。因此,能够抑制排气脉动所导致的流量比控制阀的振动。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式1的系统的构成例的图。

图2是放大地表示图1所示的egr装置的主要部分的示意图。

图3是用于说明在流量比控制阀被控制为全旁通开度θb的状态下作用于阀芯的压力p4a、p4b和pc的图。

图4是表示图3所示的压力p4a、p4b和pc的时间波形的图。

图5是表示发动机运转条件(燃料喷射量q和发动机旋转速度ne)与脉动等级值的关系的一个例子的图。

图6是表示与egr阀的开度相应的振动抑制开度θv的设定例的图。

图7是表示与本发明的实施方式1的流量比控制阀的控制相关的处理的例程的流程图。

图8是用于说明以图2所示的流量比控制阀的阀芯为对象来执行的振动抑制控制的效果的图。

图9是放大地表示本发明的实施方式2的内燃机所具有的egr装置的主要部分的示意图。

图10是用于说明在图9所示的流量比控制阀被控制为全旁通开度的状态下作用于阀芯的压力p4a’和p4b’的图。

图11是表示图10(a)所示的压力p4a’和p4b’的时间波形的图。

图12是用于说明以图9所示的流量比控制阀的阀芯为对象来执行的振动抑制控制的效果的图。

标号说明

10内燃机

14汽缸

16进气通路

20空气流量传感器

24、30进气温度传感器

28进气压力传感器

32排气通路

32a排气歧管

40、70egr装置

42、72egr通路

42b、72a冷却器通过气体和旁通通过气体的合流部

44、74egr冷却器

46egr阀

48、76egr冷却器旁通通路

50、78流量比控制阀

50a、78a、78b流量比控制阀的阀芯

50a1、50a2、78a1、78a2阀芯的表面

50b、78c流量比控制阀的阀轴

52、54阀座

60电子控制单元(ecu)

62曲轴角传感器

64发动机水温传感器

66燃料喷射阀

具体实施方式

在以下说明的各实施方式中,对在各图中通用的要素赋予相同的标号并省略或简化重复的说明。另外,在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下,除了特别明示的情况、原理上明显特定为该数值的情况之外,所提及的数值并非用来限定本发明。另外,以下所示的实施方式中说明的结构、步骤等,除了特别明示的情况、原理上明显特定为该结构、步骤等的情况之外,对本发明并非必需的。

实施方式1.

首先,参照图1~图8,对本发明的实施方式1进行说明。

1-1.系统的构成例

图1是用于说明本发明的实施方式1的系统的构成例的图。图1所示的系统具有内燃机(作为一个例子,为柴油发动机)10。内燃机10例如搭载于车辆。内燃机10作为一个例子为直列4汽缸型发动机,但内燃机10的汽缸数和汽缸配置没有特别限定。

内燃机10作为一个例子为增压发动机。具体地说,内燃机10具有带涡轮机12a和压缩机12b的涡轮增压器12作为增压器的一个例子。

在内燃机10的各汽缸14,连通着进气通路16。具体地说,在进气通路16的入口附近,安装着空气滤清器18。在空气滤清器18的下游,设置着空气流量传感器20,该空气流量传感器20输出与取入到进气通路16的空气的流量(新气流量ga)相应的信号。

上述的压缩机12b在比空气滤清器18靠下游侧配置于进气通路16。在比压缩机12b靠下游侧的进气通路16,配置着水冷式的中间冷却器22。中间冷却器22构成为对由压缩机12b压缩了的进气(在图1所示的例子中为新气)进行冷却。

在中间冷却器22的出口附近,设置着进气温度传感器24,该进气温度传感器24输出与在该位置流动的进气(新气)的温度(新气温度ta)相应的信号。另外,在中间冷却器22的下游,设置着可调整在进气通路16流动的进气的流量的电子控制式的节气门26。在节气门26的下游,设置着用于向各汽缸14分配进气的进气歧管16a。进气歧管16a的内部通路作为进气通路16的一部分发挥作用。

在进气歧管16a的集合部,安装着输出与在该位置流动的进气的压力(增压压力(进气歧管压力))pb相应的信号的进气压力传感器28、以及输出与该进气歧管内气体的温度(进气温度tb)相应的信号的进气温度传感器30。另外,在各汽缸14,连通着排气通路32。来自各汽缸14的排气气体由具有作为排气通路32的一部分发挥作用的内部通路的排气歧管32a汇集。在比排气歧管32a靠下游侧的排气通路32,配置着上述的涡轮机12a。

而且,图1所示的内燃机10具有egr装置40。egr装置40作为一个例子为高压回路(hpl)式。因此,egr装置40具有连接比涡轮机12a靠上游侧的排气通路32和比压缩机12b靠下游侧的进气通路16的egr通路42。更详细地说,在图1所示的一个例子中,对于进气通路16的egr气体导入口42a设置于比中间冷却器22和节气门26靠下游侧的位置。

图2是放大地表示图1所示的egr装置40的主要部分的示意图。在egr通路42,设置着egr冷却器44和egr阀46。egr冷却器44为了对在egr通路42流动的egr气体进行冷却而配备,egr阀46为了对通过egr通路42而导入进气通路16的egr气体的量进行调整而配备。

egr装置40还具有egr冷却器旁通通路48(以下,仅简称为“旁通通路48”)和流量比控制阀50。流量比控制阀50作为一个例子被配置于egr冷却器44的端部,具有阀芯50a(所谓的蝶阀)和阀轴50b。阀轴50b与阀芯50a的旋转轴相当。

流量比控制阀50构成为能通过阀芯50a的开度θ的调整来控制在egr冷却器44流动的egr气体(以下,称为“冷却器通过气体”)的流量与在旁通通路48流动的egr气体(以下,称为“旁通通过气体”)的流量的流量比。此外,在后述的温度控制的例子中,采用与上述流量比相关的“egr冷却器比率r(即,冷却器通过气体流量相对于总egr气体流量(冷却器通过气体流量与旁通通过气体流量之和)gegr之比)”。

具体地说,流量比控制阀50构成为,为了egr冷却器比率r的控制而能连续地改变阀芯50a的开度θ。因此,流量比控制阀50作为一个例子由膜片(隔膜)式的负压调整阀(vrv)或电动马达驱动。图2中实线所绘的阀芯50a的开度θ表示中间开度的一个例子。

如图2所示,阀芯50a的开度控制范围是从全旁通开度θb至全冷却器开度θc为止的范围。在此所说的全旁通开度θb是指与冷却器通过气体的流量为0的全旁通状态(egr冷却器比率r=0)相对应的开度。另外,全冷却器开度θc是指与导入到egr通路42的egr气体的所有量通过egr冷却器44的全冷却器状态(egr冷却器比率r=1)相对应的开度。

在egr通路42,设置着一对阀座52和一对阀座54。如图2所示,在选择了全旁通开度θb时阀芯50a落座于一对阀座52,在选择了全冷却器开度θc时阀芯50a落座于一对阀座54。

如图2中箭头所示,在由全旁通开度θb实现的全旁通状态下,egr气体的所有量不通过egr冷却器44而通过旁通通路48,所以,仅形成旁通通过气流(气流cbp)。另一方面,在由全冷却器开度θc实现的全冷却器状态下,egr气体的所有量不通过旁通通路48而通过egr冷却器44,所以,仅形成冷却器通过气流(气流c)。并且,在选择了任意的中间开度的情况下,形成按照与选择的中间开度相应的流量的气流cbp和气流c。

而且,在图2所示的egr装置40的构成例中,旁通通路48被设置成包含于egr通路42内(换言之,两者一体地形成)。也就是说,旁通通路48通过选择全冷却器开度θc以外的开度而在阀芯50a与非egr冷却器侧的阀座54之间生成间隙时形成于egr通路42内。这样,旁通通路48是在egr通路42流动的egr气体的至少一部分作为阀芯50a的开度调整的结果而绕过egr冷却器44时供该至少一部分的egr气体流动的通路。另外,在该构成例中,在选择了全旁通开度θb的情况下,形成与egr气流(气流cbp)隔离的空间(egr冷却器44的内部空间)。

另外,如图2所示,egr阀46在比冷却器通过气体和旁通通过气体的合流部42b靠下游侧配置于egr通路42。

如图1所示,本实施方式的系统还具有电子控制单元(ecu)60。在ecu60,电连接有搭载于内燃机10和搭载该内燃机的车辆的各种传感器、以及用于控制内燃机10的运转的各种执行器。

上述的各种传感器除了上述的空气流量传感器20、进气温度传感器24、30、进气压力传感器28之外,还包括曲轴角传感器(曲轴转角传感器)62和发动机水温传感器64。曲轴角传感器62输出与曲轴角相应的信号。ecu60能够采用该信号来算出发动机旋转速度ne。发动机水温传感器64输出与发动机水温tw相应的信号。另外,上述的各种执行器除了上述的节气门26、egr阀46和流量比控制阀50之外,还包括燃料喷射阀66。

ecu60具有处理器、存储器和输入输出接口。输入输出接口从上述的各种传感器取入传感器信号并向上述的各种执行器输出操作信号。在存储器中存储着用于控制各种执行器的各种的控制程序和映射。处理器从存储器读出控制程序并执行。由此,实现本实施方式的“内燃机的控制装置”的功能。

1-2.实施方式1的流量比控制阀的控制

1-2-1.利用了流量比控制阀的温度控制的一个例子

在本实施方式中,作为利用了流量比控制阀50的与egr气体温度相关的“温度控制”的一个例子,执行以下的进气温度控制。该进气温度控制在egr气体导入运转的执行中通过将流量比控制阀50的阀芯50a的开度θ控制成使实际egr气体温度tegr接近目标egr气体温度tegrt,从而使实际进气温度tb接近目标进气温度tbt。成为该进气温度控制的对象的进气温度tb的一个例子是进气歧管内气体的温度。

更具体地说,在上述的进气温度控制中,算出满足目标进气温度tbt的目标egr气体温度tegrt。然后,将阀芯50a的开度θ调整成为与实现算出的目标egr气体温度tegrt的egr冷却器比率r的要求值(要求egr冷却器比率rt)相对应的目标开度θt。由此,实际egr气体温度tegr接近目标egr气体温度tegrt,结果,能够使实际进气温度tb接近目标进气温度tbt。

此外,进气温度控制中的开度调整例如能够如下进行。即,事先将与要求egr冷却器比率rt建立了关联的阀芯50a的目标开度θt的映射存储于ecu60。然后,将阀芯50a控制成得到从该映射算出的目标开度θt。另外,目标进气温度tbt例如能够采用映射或关系式而作为与发动机运转条件(例如燃料喷射量q(发动机转矩)、发动机旋转速度ne和发动机水温tw)相应的值算出。目标egr气体温度tegrt例如能够采用映射或关系式而作为与目标进气温度tbt、新气流量ga、新气温度ta和总egr气体流量gegr相应的值算出。

1-2-2.与流量比控制阀相关的课题

图3是用于说明在流量比控制阀50被控制为全旁通开度θb的状态下作用于阀芯50a的压力p4a、p4b和pc的图。流量比控制阀50配置于供egr气体流动的通路(在图3所示的例子中为egr通路42),所以,受到排气脉动(排气压力脉动)的影响。

将非egr冷却器侧的阀芯50a的表面称为“表面50a1”,将egr冷却器侧的阀芯50a的表面称为“表面50a2”。压力p4a是在比阀轴50b靠egr气流(图2所示的气流cbp)的上游侧的部位作用于表面50a1的egr气体压力(排气压力)的值。压力p4b是在比阀轴50b靠egr气流的下游侧作用于表面50a1的egr气体压力(排气压力)的值。压力pc是作用于表面50a2的egr气体压力的值。此外,压力p4a和p4b的大小与排气歧管内气体的压力同等。

图4是表示图3所示的压力p4a、p4b和pc的时间波形的图。排气脉动从上游侧(排气歧管32a侧)传播。因此,排气脉动的压力波到达阀芯50a的表面50a1上的各部的正时因表面50a1上的位置而异。另外,作用于阀芯50a的排气脉动的压力波也包括由egr阀46反射而生成的反射波。该反射波到达表面50a1上的各部的正时也因表面50a1上的位置而异。

由于上述原因,虽然压力p4a和压力p4b的振幅同等,但在两者的波形之间如图4所示产生相位差。另外,压力pc与通过全旁通开度θb的选择而封闭的空间内的压力相当,所以,压力pc的波形如图4所示变动少且比压力p4a和p4b低。

在由排气脉动的影响而使得上述那样的压力p4a、p4b和pc作用于阀芯50a时,在流量比控制阀50产生以下的振动。此外,与以下说明的振动相关的课题不仅在选择了全旁通开度θb的状态(即,阀芯50a落座于阀座52的状态)下、在选择了全旁通开度θb附近的开度的状态下也能产生。

1-2-2-1.阀芯的振动(抖动(fluttering))

如上述那样伴有相位差的压力p4a和p4b以将阀轴50b夹在其间的方式作用于阀芯50a的相同表面50a1上时,会产生阀芯50a的振动。更详细地说,由于上述相位差,压力p4a和压力p4b的大小关系随着时间的经过而反复变化(例如,图4中的时刻t1和时刻t2)。结果,压力p4a与压力pc的压力差(p4a-pc)和压力p4b与压力pc的压力差(p4b-pc)的大小关系也随着时间的经过而反复变化。

在由与如上述那样大小关系反复变化的压力差(p4a-pc)和(p4b-pc)相应的负载(载荷)按压表面50a1时,阀芯50a以阀轴50b为中心旋转而反复进行开关。也就是说,在此所说的振动是阀芯50a的抖动(在微小的动作范围内反复进行开关的动作)。并且,这样的阀芯50a的抖动的产生使阀芯50a敲打阀座52的现象(即颤振(chattering))产生。

1-2-2-2.阀轴的径向振动

另外,伴随于压力p4a、p4b和pc对阀芯50a的作用而会产生的振动不仅包括上述的阀芯50a的抖动,也包括以下的阀轴50b的径向振动。即,如上述那样,与作用于阀芯50a的表面50a1的压力p4a和p4b相比,作用于其相反侧的表面50a2的压力pc小。另外,压力p4a和p4b以不同的相位差、周期性地变动。因此,在阀轴50b的径向方向,从表面50a1侧(旁通通路48侧)朝向表面50a2侧(egr冷却器44侧),作用大小随着时间的经过而变化的负载(反复负载)。结果,阀轴50b在其径向方向振动。

1-2-3.振动抑制控制

在本实施方式中,鉴于上述的课题,在上述的“温度控制(进气温度控制)”的执行中满足如下的“开度控制执行条件”的情况下,执行用于抑制流量比控制阀50的上述振动(阀芯50a的抖动和阀轴50b的径向振动)的“振动抑制控制”。

1-2-3-1.开度控制执行条件的一个例子

作用于阀芯50a的排气脉动越大则作用于阀芯50a的负载越大,所以,流量比控制阀50的上述振动变大。于是,上述的开度控制执行条件包括作用于阀芯50a的排气脉动越大则越大的“参数”为“第1阈值”以上。本实施方式所采用的上述参数的一个例子是以下参照图5说明的脉动等级值。此外,脉动等级值被设为排气脉动的大小(振幅)越大则越高的值。

图5是表示发动机运转条件(燃料喷射量q和发动机旋转速度ne)和脉动等级值的关系的一个例子的图。发动机负荷越高,则排气歧管压力越高。因此,排气脉动(的振幅)基本上来说是发动机负荷越高则越大。另外,在排气脉动大时,如上述那样伴有相位差而作用于阀芯50a的表面50a1的压力p4a和p4b在各时刻的差变大。因此,排气脉动越大,则上述振动的课题变得越显著。另一方面,在排气脉动过小时,难以产生上述课题。

于是,在图5所示的关系中,与发动机负荷相关的燃料喷射量q少的低负荷区域a(比曲线c靠低负荷低旋转侧的区域)的脉动等级值被设定为0。在本实施方式中,该低负荷区域a的脉动等级值(即0)与上述的第1阈值的一个例子相当,以下称为“阈值thp”。

并且,在比该低负荷区域a靠高负荷高旋转侧的区域,相同发动机旋转速度ne下的脉动等级值被设定为,燃料喷射量q越多(发动机负荷越高)则越大。于是,本实施方式的开度控制执行条件被设定为,包括脉动等级值为阈值thp以上。

另外,egr阀46的开度越低,则从排气歧管32a侧传播到egr通路42内的脉动的压力波就越难以向外部散逸。因此,egr阀46的开度越低,则由egr阀46反射的压力波(反射波)就越不衰减而朝向阀芯50a返回,所以,排气脉动对阀芯50a的影响越变大。因此,egr阀46的开度越低,则流量比控制阀50的上述振动越容易变大。

于是,本实施方式所采用的开度控制执行条件除了上述脉动等级值为阈值thp以上之外,还包括egr阀46的开度为阈值thegr以下。此外,阈值thegr与本发明的“第2阈值”的一个例子相当。

1-2-3-2.振动抑制控制的一个例子

本实施方式的振动抑制控制在满足上述的开度控制执行条件的情况下,将流量比控制阀50控制成阀芯50a的开度θ为比全旁通开度θb大的振动抑制开度θv以上。此外,阀芯50a的全旁通开度θb与本发明的“阀芯的开度控制范围内的最小开度”的一个例子相当,振动抑制开度θv与本发明的“振动抑制开度”的一个例子相当。

具体地说,根据本实施方式的振动抑制控制,在满足开度控制执行条件的情况下,判断上述温度控制所采用的阀芯50a的目标开度θt和振动抑制开度θv中的哪一个大。然后,将流量比控制阀50控制成得到它们中大的一方的开度。由此,能够将流量比控制阀50控制成阀芯50a的开度θ为振动抑制开度θv以上。

图6(a)~图6(c)是表示与egr阀46的开度相应的振动抑制开度θv的设定例的图。此外,在本实施方式中,将全旁通开度θb设为0%,将全冷却器开度θc设为100%。另外,关于egr阀46的开度,将全关开度设为0%,将最大开度(打开最大时的开度)设为100%。

振动抑制开度θv是作为上述振动的抑制所需的开度θ的值而被决定的值。更详细地说,在本实施方式中,作为一个例子,振动抑制开度θv被决定为比产生阀芯50a的颤振的开度的最大值大的开度。

另外,如上述那样,egr阀46的开度越小,则上述振动的课题变得越显著。于是,在本实施方式中,振动抑制开度θv如以下说明的那样被决定为因egr阀46的开度而异。另外,本实施方式的开度控制执行条件所采用的与egr阀46相关的阈值thegr的一个例子是15%。因此,本实施方式的振动抑制控制在egr阀46的开度为15%以下的情况下执行。

图6(a)是在egr阀46的开度被控制为比10%高且15%以下的范围内的开度时采用的振动抑制开度θv的设定例。如图6(a)所示,在egr阀46的开度为15%的情况下,振动抑制开度θv的下限值被设定为比最小开度(0%)大的1%。并且,在比低负荷区域a靠高负荷高旋转侧的区域(即,振动抑制控制的对象区域),相同发动机旋转速度ne下的振动抑制开度θv被设定为,燃料喷射量q越多(即,发动机负荷越高)则越大。振动抑制开度θv的上限值为5%。

图6(b)是在egr阀46的开度被控制为比5%高且10%以下的范围内的开度时采用的振动抑制开度θv的设定例。如图6(b)所示,在egr阀46的开度为10%的情况下也同样地,振动抑制开度θv的下限值被设定为比最小开度(0%)大的1%。并且,与图6(a)所示的设定同样地,相同发动机旋转速度ne下的振动抑制开度θv被设定为,燃料喷射量q越多则越大。振动抑制开度θv的上限值是比图6(a)所示的设定的该值大的10%。

图6(c)是在egr阀46的开度被控制为0%以上且5%以下的范围内的开度时采用的振动抑制开度θv的设定例。如图6(c)所示,在egr阀46的开度为5%的情况下,振动抑制开度θv的下限值被设定为比最小开度(0%)大且比图6(a)和图6(b)所示的设定的值大的5%。并且,与图6(a)和图6(b)所示的设定同样地,相同发动机旋转速度ne下的振动抑制开度θv被设定为,燃料喷射量q越多则越大。振动抑制开度θv的上限值是比图6(b)所示的设定的该值还大的15%。

从上述的图6(a)~图6(c)所示的设定可以断言如下内容。即,在相同发动机运转条件(主要是燃料喷射量q和发动机旋转速度ne)下的比较中,振动抑制开度θv在egr阀46的开度小的情况下比egr阀46的开度大的情况大。

另外,参照图6(a)~图6(c)所示的各设定和图5可知,振动抑制开度θv在脉动等级值高(即,排气脉动大)的情况下比脉动等级值低的情况大。

1-2-4.与流量比控制阀的控制(主要是振动抑制控制)相关的ecu的处理

图7是表示与本发明的实施方式1的流量比控制阀50的控制相关的处理的例程的流程图。ecu60在内燃机10的运转中以预定的周期反复执行本例程。

在图7所示的例程中,ecu60首先判定egr阀46的开度是否为阈值thegr(例如15%)以下(步骤s100)。结果,在步骤s100的判定结果为否定的情况下,ecu60前进到步骤s102。

在步骤s102中,ecu60算出上述温度控制(进气温度控制)的目标开度θt。目标开度θt的算出方法的一个例子如上述那样。接着,ecu60将算出的目标开度θt指令给流量比控制阀50(步骤s104)。由此,将流量比控制阀50驱动成得到目标开度θt。

另一方面,在步骤s100的判定结果为肯定的情况下,ecu60前进到步骤s106。在步骤s106中,ecu60判定脉动等级值是否为阈值thp(例如0)以上。ecu60存储着图5所示的关系那样确定发动机运转条件(燃料喷射量q和发动机旋转速度ne)与脉动等级值的关系的映射。ecu60从这样的映射算出与当前的发动机运转条件相应的脉动等级值。

在步骤s106的判定结果为否定的情况下,ecu60前进到步骤s102。另一方面,在步骤s106的判定结果为肯定的情况下,即在能够判断为满足本实施方式所采用的开度控制执行条件的情况下,ecu60前进到步骤s108而算出目标开度θt。步骤s108的处理内容与步骤s102的处理内容相同。

接下来,ecu60算出振动抑制开度θv(步骤s110)。ecu60存储着图6(a)~图6(c)所示的关系那样确定发动机运转条件(燃料喷射量q和发动机旋转速度ne)及egr阀46的开度与振动抑制开度θv的关系的映射。ecu60从这样的映射算出与当前的发动机运转条件和egr阀46的开度相应的振动抑制开度θv。

接下来,ecu60执行最大值选择处理,在该最大值选择处理中,从在步骤s108和s110中算出的目标开度θt和振动抑制开度θv中选择大的值(步骤s112)。根据该最大值选择处理,在目标开度θt为振动抑制开度θv以上的情况下选择目标开度θt,而在目标开度θt比振动抑制开度θv小的情况下选择振动抑制开度θv。接着,ecu60将选择的目标开度θt或振动抑制开度θv指令给流量比控制阀50(步骤s104)。

1-2-5.与流量比控制阀的控制(振动抑制控制)相关的效果

如以上说明的那样,根据本实施方式的流量比控制阀50的控制,在满足开度控制执行条件的情况下(egr阀开度≤thegr且脉动等级值≥thp),执行振动抑制控制。根据振动抑制控制,在满足开度控制执行条件时选择的阀芯50a的开度θ被限制为振动抑制开度θv以上。

图8是用于说明以图2所示的流量比控制阀50的阀芯50a为对象来执行的振动抑制控制的效果的图。图8示出了:在与上述图4所示的波形相同大小的排气脉动传播到egr通路42内的条件下、通过振动抑制控制将阀芯50a打开到振动抑制开度θv以上的开度θ时得到的压力p4a、p4b和pc的时间波形。

在将阀芯50a打开到振动抑制开度θv以上的开度θ时,冷却器通过气体的流量增加。结果,如图8所示,egr冷却器44侧的压力pc上升,另外,压力p4a和p4b的振幅变小。因此,各时刻的压力差(p4a-pc)和压力差(p4b-pc)减少,所以,作用于阀芯50a的表面50a1的负载变小。由此,即使这些压力差的大小关系反复变化,也能够将阀芯50a的振动(抖动)抑制得小。并且,本实施方式所采用的振动抑制开度θv被决定为比产生阀芯50a的颤振的开度的最大值大的开度。因此,根据振动抑制控制,能够抑制阀芯50a的抖动而良好地避免颤振。

另外,根据振动抑制控制,如上述那样各时刻的压力差(p4a-pc)和压力差(p4b-pc)减少,所以,作用于阀轴50b的径向方向的反复负载降低。由此,也能够有效地抑制阀轴50b的径向振动。

而且,为了抑制流量比控制阀50的上述振动,也考虑在阀芯50a设置缺口。但是,在进行了这样的对策的情况下,即使在无需振动的抑制的条件下,也不再能够封闭阀芯50a。而与之相对地,根据本实施方式的振动抑制控制,既能够在无需上述振动的抑制的条件下避免由于阀芯50a的开度θ的扩大导致冷却器通过气流的产生,又能够仅在需要上述振动的抑制的情况下通过阀芯50a的开度θ的扩大来抑制该振动。

另外,本实施方式的开度控制执行条件不仅包括脉动等级值为阈值thp以上的条件,也包括egr阀46的开度为阈值thegr以下的条件。由此,能够更明确地特定由于egr阀46的开度小而使得上述振动的课题变得显著的条件,所以,能够高效(不徒劳)地执行振动抑制控制。

另外,egr阀46的开度越小,则上述振动的课题变得越显著。根据本实施方式的振动抑制控制,振动抑制开度θv被设定为在相同发动机运转条件下的比较中,在egr阀46开度小的情况下比egr阀46的开度大的情况大。因此,能够根据egr阀46的开度的控制状态来更适当地设定上述振动的抑制所需的振动抑制开度θv的值。

而且,排气脉动的大小(振幅)越大,则上述振动的课题变得越显著。根据本实施方式的振动抑制控制,振动抑制开度θv被设定为在脉动等级值高(即排气脉动大)的情况下比脉动等级值低的情况大。因此,能够根据排气脉动的大小来更适当地设定振动抑制开度θv的值。

实施方式2.

接下来,参照图9~图12,对本发明的实施方式2进行说明。

2-1.egr装置的构成例

实施方式2的系统构成的一个例子在具有以下的图9所示的egr装置70来代替egr装置40这一方面,与图1所示的构成不同。并且,本实施方式的egr装置70在以下说明的方面,与egr装置40不同。

图9是放大地表示本发明的实施方式2的内燃机所具有的egr装置70的主要部分的示意图。egr装置70如图9所示,具有egr阀46、egr通路72、egr冷却器74、egr冷却器旁通通路76和流量比控制阀78。

流量比控制阀78具有设置于同一阀轴78c上的2个阀芯78a、78b(蝶阀)。一方的阀芯78a设置于旁通通路76,另一方的阀芯78b设置于egr冷却器74的出口74a。与实施方式1的流量比控制阀50同样地,流量比控制阀78也由例如vrv驱动。也就是说,流量比控制阀78也构成为能选择任意的中间开度。图9中所绘的阀芯78a和78b的开度表示各自的中间开度的一个例子。

更详细地说,阀芯78a和78b各自相对于阀轴78c的安装角度被决定为,能实现全旁通状态和全冷却器状态。该全旁通状态通过在阀芯78a为全开开度时阀芯78b为全关开度来实现。另外,全冷却器状态通过在阀芯78b为全开开度时阀芯78a为全关开度来实现。

阀芯78a、78b的开度与阀轴78c的旋转角度联动地变化。因此,根据以上那样构成的流量比控制阀78,通过在从得到全旁通状态的旋转角度至得到全冷却器状态的旋转角度为止的旋转角度范围内调整阀轴78c的旋转角度,能够将egr冷却器比率r控制为任意的值。

而且,在通过阀轴78c的旋转角度的调整而选择了实现全旁通状态的阀芯78a、78b的开度即全旁通开度的状态下,egr气体的所有量不通过egr冷却器74而通过旁通通路76。因此,仅形成图9中的旁通通过气流(气流cbp)。另一方面,在选择了实现全冷却器状态的阀芯78a、78b的开度即全冷却器开度的状态下,egr气体的所有量不通过旁通通路76而通过egr冷却器74,所以,仅形成图9中的冷却器通过气流(气流c)。并且,在选择了任意的中间开度的情况下,形成按照与选择的中间开度相应的流量的气流cbp和气流c。

另外,如图9所示,egr阀46在比冷却器通过气体和旁通通过气体的合流部72a靠下游侧配置于egr通路42。

2-2.实施方式2的流量比控制阀的控制

在本实施方式中也同样地,作为前提,作为利用了流量比控制阀78的与egr气体温度相关的“温度控制”的一个例子,同样地执行上述的进气温度控制。另外,作为本实施方式中的“振动抑制控制”的对象的阀芯是阀芯78a。

2-2-1.与流量比控制阀相关的课题

图10(a)和图10(b)是用于说明在图9所示的流量比控制阀78被控制为全冷却器开度的状态下作用于阀芯78a的压力p4a’和p4b’的图。在流量比控制阀78被控制为全冷却器开度时,阀芯78a的开度为全关开度。

图10(b)是从阀轴78c的轴方向观察图10(a)中所示的阀芯78a的图。在如图10(a)所示选择了全冷却器状态的情况下,将作用于阀芯78a中的egr气流的上游侧的表面78a1的egr气体压力(排气压力)的值称为压力“p4a’”。另外,同样地,将作用于阀芯78a中的egr气流的下游侧的表面78a2的egr气体压力的值称为压力“p4b’”。

图11是表示图10(a)所示的压力p4a’和p4b’的时间波形的图。在具有图9所示的构成的egr装置70中,在相同的正时进入egr通路72的排气脉动分别到达阀芯78a的表面78a1和78a2为止的传播路径的长度存在不同。由于该不同,在各时刻分别作用于表面78a1和78a2的压力p4a’和p4b’的脉动波的相位如图11所示那样错开。

如上述那样,在egr装置70的例子中也同样地,如图11所示,由于上述相位差,压力p4a’和压力p4b’的大小关系随着时间的经过而反复变化(例如,图11中的时刻t3、t4)。因此,在该例子中,与压力p4a’和压力p4b’相应的负载(反复负载)在阀轴78c的径向方向作用。这样,在本实施方式的流量比控制阀78中也产生阀轴78c的径向振动。

此外,上述的说明着眼于阀芯78a,针对与选择了全冷却器开度的状态下的阀轴78c的径向振动相关的课题而做成。但是,该课题不仅在选择了全冷却器开度的状态下、在全冷却器开度的附近的开度下也能产生。

2-2-2.振动抑制控制

为了应对上述的阀轴78c的径向振动,与实施方式1同样地,在本实施方式中,在满足了“开度控制执行条件”的情况下执行“振动抑制控制”。“开度控制执行条件”和“振动抑制控制”的具体内容的一个例子与实施方式1的相同,所以,在此省略其详细说明。而且,作为本实施方式的振动抑制控制的对象的阀芯如上述那样是阀芯78a。因此,该振动抑制控制只要将选择了全冷却器开度时的阀芯78a的开度(即,全关开度)看做是本发明的阀芯的“最小开度”的一个例子来执行即可。

2-2-3.与流量比控制阀的控制(振动抑制控制)相关的效果

图12是用于说明以图9所示的流量比控制阀78的阀芯78a为对象来执行的振动抑制控制的效果的图。图12示出了:在与上述图11所示的波形相同大小的排气脉动传播到egr通路72内的条件下、通过振动抑制控制将阀芯78a打开到该阀芯78a的振动抑制开度θv以上的开度时得到的压力p4a’和p4b’的时间波形。

在以流量比控制阀78为对象来执行振动抑制控制的情况下,若选择了全冷却器开度或接近它的开度时满足开度控制执行条件,则根据需要将阀芯78a打开到振动抑制开度θv以上的开度。

在如上述那样打开阀芯78a时,旁通通过气体的流量(换言之,通过阀芯78a的egr气体的流量)增加。如图12所示,这样作用成使各时刻的压力p4a’和p4b’的脉动波的相位差缩小。由此,即使压力p4a’和p4b’的大小关系变化,也如图12所示那样两者的压力差变小。因此,作用于阀轴78c的径向方向的反复负载降低。由此,能够有效地抑制阀轴78c的径向振动。

2-3.与实施方式2相关的变形例(以阀芯78b为对象的振动抑制控制的例子)

在上述的实施方式2中,举出了在选择了全冷却器开度或其附近的开度时阀芯78a成为振动抑制控制的对象的例子。但是,在具有图9所示的构成的egr装置70中,在选择了全旁通开度的情况下,另一方的阀芯78b的开度为全关开度。于是,也可以代替上述的例子,振动抑制控制着眼于阀芯78b而以选择了全旁通开度或其附近的开度时的阀芯78b为对象来执行。更详细地说,该振动抑制控制只要将选择了全旁通开度时的阀芯78b的开度(全关开度)看做是本发明的阀芯的“最小开度”的一个例子来执行即可。

其它实施方式.

3-1.与本发明的“参数”的取得相关的其它例子

在上述的实施方式1和2中,作为上述参数,例示了与发动机负荷的增大相应地变大的脉动等级值。但是,该参数的取得也可以例如利用检测排气歧管32a内气体的压力的排气压力传感器来进行以代替上述的例子。具体地说,排气脉动的大小(振幅)如上述那样与排气歧管压力相关。因此,上述参数可以是例如由排气压力传感器检测的排气歧管压力自身。

3-2.开度控制执行条件的其它例子

上述的实施方式1和2所采用的开度控制执行条件的例子不仅包括脉动等级值为阈值thp以上的条件,也包括egr阀46的开度为阈值thegr以下的条件。但是,即使打开egr阀46,作用于阀芯50a(或者阀芯78a或78b)的各部位的压力也存在相位差。这是因为排气脉动到达的正时因各部位的位置的不同而异。因此,本发明的“开度控制执行条件”的其它例子例如可以仅是“作用于阀芯的排气脉动越大则越大的参数为第1阈值以上”。

另外,以上说明的各实施方式所记载的例子及其它各变形例除了明示的组合以外也可以在可能的范围内适当地组合,另外,也可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。

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