带涡轮增压器的发动机的制作方法_2

文档序号:8905771阅读:来源:国知局
0与进气通道10通过EGR通道45而相连接。该EGR通道45是用于将从发动机主体I排出的排气的一部分送回至进气侧的通道,即进行所谓的废气再循环(Exhaust Gas Recirculat1n)的通道。EGR通道45的一端部连接于与祸轮22相比位于上游侧的排气通道30,更具体而言,连接于排气汇合部32,EGR通道45的另一端部连接于与压缩机23相比位于下游侧的进气通道,更具体而言,连接于平衡箱12。
[0036]在EGR通道45设置有用于冷却EGR气体(被送回进气系统的排气)的EGR冷却器46和用于控制通过EGR通道45的EGR气体的流量的能够开闭的EGR阀47。在EGR阀47设置有用于检测其开度的EGR开度传感器SN5。
[0037](2)控制系统
[0038]接下来,使用图3说明发动机的控制系统。本实施方式的发动机的各部由ECU(发动机控制单元)50进行总合控制。E⑶50如已周知是由CPU、ROM、RAM等构成的微处理器,是相当于权利要求的“控制单元”的部分。
[0039]来自各种传感器的信息逐次被输入至E⑶50。具体而言,E⑶50与设置在发动机的各部的上述发动机速度传感器SNl、气流传感器SN2、进气压传感器SN3、排气压传感器SM以及EGR开度传感器SN5电连接。此外,本实施方式的车辆中设置有用于检测由驾驶者操作的图外的加速踏板的开度(加速器开度)的加速器开度传感器SN6,ECU50也与该加速器开度传感器SN6电连接。E⑶50基于来自这些传感器SNl?SN6的输入信号,取得发动机转速、吸入空气量、增压压力(压缩机23下游的吸入空气的压力)、排气压(涡轮22上游的排气的压力)、EGR阀47的开度以及加速器开度等各种信息。
[0040]E⑶50基于来自这些传感器SNl?SN6的输入信号执行各种运算等,并控制发动机的各部。即,E⑶50与点火塞8、喷射器9、节流阀14、废气旁通阀43以及EGR阀47电连接,基于上述运算的结果等,向这些设备分别输出驱动用的控制信号。
[0041](3)增压压力控制
[0042]接下来,参照图4的映射说明E⑶50进行的发动机控制的具体例。
[0043]在图4中,WOT表示发动机的全负荷线(加速器全开时的发动机转矩)。在本实施方式中,由于发动机具有涡轮增压器20,因此,发动机的全负荷线WOT被设定为高于自然进气时(无增压时)的发动机转矩的上限、即自然进气线NA。
[0044]存在于全负荷线WOT上的点IC是所谓的截止点。截止点是由涡轮增压器20的压缩机23加压的吸入空气的压力、即增压压力达到预先规定的极限压(为了保护发动机以及涡轮增压器而设定的上限增压压力)的运转点,是为防止增压压力上升至极限压以上而开始增压压力控制的点。另外,在以下说明中,将与截止点IC对应的发动机转速Ni称为“截止转速Ni”。截止转速Ni相当于权利要求中的“第一转速”。
[0045]在图4的映射中,发动机转速达到截止转速Ni以上的速度区域中的高负荷侧的区域被设为第一运转区域R1。此外,发动机转速低于截止转速Ni的速度区域中的高负荷侧的区域被设为第二运转区域R2。换言之,可以说第一运转区域Rl是发动机的全负荷线TOT中包含与截止转速Ni相比位于高速侧的范围的高速且高负荷的区域,第二运转区域R2是发动机的全负荷线WOT中包含与截止转速Ni相比位于低速侧的范围的低速且高负荷的区域。另外,除第一运转区域Rl以及第二运转区域R2以外的剩下的区域被设为第三运转区域R3。
[0046]高速且高负荷的第一运转区域Rl是相当于权利要求的“特定运转区域”。在该第一运转区域R1,排气流量多于其他运转区域(R2、R3),增压压力容易变高。对此,在第一运转区域R1,作为增压压力控制,执行调整EGR阀47以及废气旁通阀43的开度的控制,以使增压压力不超过上述极限压。详细内容将在后面叙述,在第一运转区域Rl,EGR阀47至少打开,废气旁通阀43关闭或打开。
[0047]在低速且高负荷的第二运转区域R2,EGR阀47以及废气旁通阀43均关闭。
[0048]在除第一运转区域R1、第二运转区域R2以外的第三运转区域R3,只有EGR阀47打开,废气旁通阀43维持关闭状态。但是,此时的EGR阀47的打开并不是为了控制增压压力,而是为了满足排气排放方面的要求且减少泵浦损失而进行。
[0049]进一步详细说明在上述第一运转区域Rl执行的增压压力控制。本实施方式的增压压力控制包含:使EGR阀47打开且使废气旁通阀43关闭的第一增压压力控制和使废气旁通阀43以及EGR阀47均打开的第二增压压力控制。这些第一增压压力控制和第二增压压力控制基于EGR率的大小而分开使用。此外,EGR率是被导入到各气缸2的EGR气体量除以全部气体量(被导入到各气缸2的吸入空气量和EGR气体量之和)的值乘100的值,也就是说,是用百分率表示相对于全部气体量的EGR气体量的比例的值。
[0050]当发动机的运转点转移到高速且高负荷的第一运转区域Rl时,伴随于此,增压压力上升至上述极限压。E⑶50基于从进气压传感器SN3输入的信息(增压压力的实测值)检测到该情况。于是,E⑶50首先执行在维持废气旁通阀43的关闭状态下打开EGR阀47的第一增压压力控制。该第一增压压力控制只要EGR率不达到预先规定的上限值则继续执行。之后,如果EGR率达到上限值,E⑶50将控制切换到不仅使EGR阀47打开,而且使废气旁通阀43打开的第二增压压力控制,以使不让EGR率上升至该上限值以上。
[0051]在此,作为分开使用第一增压压力控制和第二增压压力控制的基准的EGR率可由EGR阀47的开度和EGR阀47前后的压力差来推定。具体而言,在发动机的运转过程中,ECU50基于由发动机速度传感器SNl和加速器开度传感器SN6等的检测值确定的发动机的运转状态(转速、负荷),从规定的映射数据读取EGR阀47的目标开度,并且,控制EGR阀47的开度以使EGR阀47的开度与该目标开度一致。而且,E⑶50确定排气压传感器SM检测出的排气汇合部32的压力与进气压传感器SN3检测出的平衡箱12的压力之差来作为EGR阀47前后压力差,并基于该确定的压力差和EGR开度传感器SN5检测出的EGR阀47的开度,推定通过EGR通道45的EGR气体的流量。而且,E⑶50由气流传感器SN2的检测值确定将吸入空气以及EGR气体这两者的流量相加的值、即全部气体量,并基于该全部气体量和上述推定的EGR气体流量计算出EGR率。
[0052]如上所述,E⑶50在发动机的运转过程中基于从各种传感器获得的信息并通过运算逐次推定EGR率。并且,在需要抑制增压压力的上述第一运转区域Rl运转时,根据推定的上述EGR率是否上升到预先规定的上限值,择一执行只让EGR阀47打开的第一增压压力控制和让EGR阀47以及废气旁通阀43均打开的第二增压压力控制中的任一个控制。
[0053]图5是表示发动机的运转点沿着全负荷线WOT从低速侧移动至高速侧时的废气旁通阀43以及EGR阀47的开度、EGR率、进气压(压缩机23下游的吸入空气的压力,即增压压力)以及排气压(涡轮22上游的排气的压力)的变化的图。如该图所示,在发动机的运转点处于与截止点IC相比低的速度区域的期间,进气压和排气压与发动机转速成比例上升。艮P,在与截止点IC相比位于低速侧的全负荷线WOT上运转时,EGR阀47以及废气旁通阀43均被设定为全闭,因此,从各气缸2排出的排气全部被导入至涡轮22。因此,如果发动机转速上升而排气的流量增大,伴随于此,排气压上升且压缩机23的增压能力提高,压缩机23下游的进气压即增压压力上升。
[0054]另一方面,如果发动机的运转点到达截止点1C,增压压力上升至极限压(图5的进气压的曲线图中所记的Pi),以此为时机,EGR阀47打开。也就是说,开始使废气旁通阀43维持关闭状态而只让EGR阀47打开的第一增压压力控制。在该第一增压压力控制中,通过使EGR阀47打开,从各气缸2排出的排气的一部分通过连接于排气汇合部32的EGR通道45而返回到进气通道10。据此,流入与排气汇合部32相比设置在下游侧的涡轮22的排气量减少,因此,增压压力的上升停止,增压压力维持极限压Pi。
[0055]如果运转点进一步转移到与截止点IC相比位于高速侧的区域,为了将增压压力维持在极限压Pi,EGR阀47的开度与发动机转速成比例增大。据此,通过EGR通道45从排气通道30返回进气通道10的排气(EGR气体)的量增加,因此,压缩机23的增压能力得到抑制,而EGR率上升。然后,如果EGR率上升至上限值(图5的EGR率的曲线图中所记的V),以此为时机,追加打开废气旁通阀43。也就是说,开始E
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