專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)裝置以及用于該裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[OOOl本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)裝置以及該廢氣再
循環(huán)裝置的控制方法，該廢氣再循環(huán)裝置包括連接排氣通道和進(jìn)氣通
道的低壓EGR通道，以及將位于該排氣通道和低壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道與位于該進(jìn)氣通道和低壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道相連接的高壓EGR通道。
背景技術(shù)：
00021已知一種內(nèi)燃機(jī)包括連接位于渦輪增壓器的渦輪下游的排氣通道和位于渦輪增壓器壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣通道的低壓廢氣再循環(huán)通道；連接位于渦輪上游的排氣通道和位于壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣通道的高壓廢氣再循環(huán)通道；能夠控制在低壓廢氣再循環(huán)通道中流動的再循環(huán)廢氣的流量的第一再循環(huán)廢氣控制閥；以及能夠控制在高壓廢氣再循環(huán)通道中流動的再循環(huán)廢氣的流量的第二再循環(huán)廢氣控制閥，其中基于要求的發(fā)動機(jī)負(fù)荷控制在低壓廢氣再循環(huán)通道中流動的廢氣量以及在高壓廢氣再循環(huán)通道中流動的廢氣量(參見日本專利申請公開No.2005-076456 ( JP-A-2005-076456 ))。還已知一種發(fā)動機(jī)的控制裝置，該控制裝置包括連接排氣通道和進(jìn)氣通道的第一 EGR通道和第二EGR通道，并且分別控制在兩個EGR通道中提供的EGR閥，以便經(jīng)由EGR通道再循環(huán)實現(xiàn)由發(fā)動機(jī)負(fù)荷和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定的目標(biāo)EGR率的EGR氣體流量(參見日本專利申請公開No.2000-130265(JP-A-2000-130265))。此外，已知一種內(nèi)燃機(jī)，其中排氣通道或排氣通道和進(jìn)氣通道設(shè)有氧濃度傳感器，并且其中基于一個或多個氧濃度傳感器的檢測值得到實際再循環(huán)的EGR氣體流量(參見日本專利申請公開No.08-121261 ( JP-A-08-121261 )和日本專利申請公開No.10-141147 ( JP-A-10-141147))。
[00031日本專利申請公開No.2000-130265 ( JP-A-130265 )的控
制裝置基于發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)即通過所謂的開環(huán)控制來控制每個EGR閥的開度。然而，就EGR閥而言，其開度和通過其的氣體流量之間的對應(yīng)關(guān)系由于時間相關(guān)或老化變化、產(chǎn)品變化等而改變。因此，目標(biāo)流量的EGR氣體可能不會再循環(huán)到進(jìn)氣通道。在這種情況下，必須得到經(jīng)由EGR通道實際再循環(huán)到進(jìn)氣通道的EGR氣體的流量，并且基于EGR氣體的再循環(huán)流量校正EGR閥的開度和通道流量之間的對應(yīng)關(guān)系或者校正EGR閥的開度，以便再循環(huán)目標(biāo)流量的EGR氣體。如日本專利申請公開No.08-121261 ( JP-A善121261 )或日本專利申請公開No,10-141147 (JP-A-10-141147)所述，可以基于氧濃度傳感器的檢測值得到實際的EGR氣體流量。然而，在任一公開中描述的技術(shù)都是應(yīng)用于僅具有一個EGR通道的內(nèi)燃機(jī)的方法，而沒有考慮應(yīng)用于具有多個EGR通道的內(nèi)燃機(jī)的方法。如果每個EGR通道設(shè)有檢測EGR氣體流量的傳感器，則成本會增加。

發(fā)明內(nèi)容
0004本發(fā)明提供一種用于具有多個EGR通道的內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)裝置，該廢氣再循環(huán)裝置能夠估計經(jīng)由設(shè)置為估計目標(biāo)的EGR通道再循環(huán)到進(jìn)氣通道的廢氣的流量，同時抑制成本的增加，以及一種用于該廢氣再循環(huán)裝置的控制方法。
100051根據(jù)本發(fā)明第 一個方面的內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)裝置是一種內(nèi)燃機(jī)廢氣再循環(huán)裝置，該內(nèi)燃機(jī)包括連接排氣通道和進(jìn)氣通道的低壓EGR通道；將位于該排氣通道和低壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道與位于該進(jìn)氣通道和低壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道相連接的高壓EGR通道；調(diào)節(jié)在該低壓EGR通道中流動的廢氣的流量的低壓EGR閥；調(diào)節(jié)在該高壓EGR通道中流動的廢氣的流量的高壓EGR閥；以及布置在位于該進(jìn)氣通道和高壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中或位于該排氣通道和低壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道中的氧濃度獲取設(shè)備，該氧濃度獲取設(shè)備獲取在其中布置有該氧濃度獲取設(shè)備的通道中流動的氣體的氧濃度，該廢
氣再循環(huán)裝置的特征在于包括EGR氣體量估計設(shè)備，如果滿足預(yù)
定的EGR氣體量估計條件，則基于在經(jīng)由至少一個估計目標(biāo)EGR通
道再循環(huán)到進(jìn)氣通道中的廢氣到達(dá)氧濃度獲取設(shè)備的時刻由該氧濃度
獲取設(shè)備獲取的氧濃度，該EGR氣體量估計設(shè)備估計在設(shè)置為至少
一個估計目標(biāo)EGR通道的、該低壓EGR通道和高壓EGR通道中的至少一個中流動的廢氣的流量。
[0006包含經(jīng)由EGR通道再循環(huán)的廢氣的氣體的氧濃度與經(jīng)由EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量具有對應(yīng)關(guān)系。由于氧濃度獲取設(shè)備布置在位于該進(jìn)氣通道和高壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中，因而可以獲取包含經(jīng)由高壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的氣體和包含經(jīng)由低壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的氣體的氧濃度，以便可以估計經(jīng)由每個EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量。在氧濃度獲取設(shè)備布置在位于該排氣通道和低壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道中的情況下，例如可以在燃料切斷控制時獲取包含經(jīng)由高壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的氣體和包含經(jīng)由低壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的氣體的氧濃度，在燃料切斷控制時，停止將燃料供給到內(nèi)燃機(jī)，并且將進(jìn)氣通道中的氣體經(jīng)由氣缸等引導(dǎo)到排氣通道。因此，可以估計經(jīng)由每個EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量。因而，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，能夠獲取包含經(jīng)由估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)的廢氣的氣體的氧濃度，同時抑制所提供的氧濃度獲取設(shè)備的數(shù)量。因此，能夠估計經(jīng)由EGR通道再循環(huán)到進(jìn)氣通道中的廢氣的流量，同時抑制成本的增加。
0007在本發(fā)明的第一個方面，該廢氣再循環(huán)裝置還可以包括存儲設(shè)備，其用于存儲經(jīng)由估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)到進(jìn)氣通道中的廢氣的流量與在該估計目標(biāo)EGR通道中設(shè)置的EGR閥的開度之間的對應(yīng)關(guān)系；以及學(xué)習(xí)設(shè)備，當(dāng)滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件時，該學(xué)習(xí)設(shè)備基于由EGR氣體量估計設(shè)備估計的廢氣的流量與要經(jīng)由估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)的廢氣的目標(biāo)流量之間的差異修正在該存儲設(shè)備中存儲的對應(yīng)關(guān)系。在這種情況下，由于基于由EGR氣體量估計設(shè)備估計的廢氣的流量校正EGR閥的開度和廢氣的流量之間的對應(yīng)關(guān)系，因而即使EGR閥具有時間相關(guān)或老化變化或產(chǎn)品變化，也可以將目標(biāo)流量的廢氣經(jīng)由估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)到進(jìn)氣通道中。
[00081在本發(fā)明的第一個方面中該內(nèi)燃機(jī)還可以包括第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥，該第一節(jié)流閥設(shè)置在位于進(jìn)氣通道與低壓EGR通
道的連接位置上游的進(jìn)氣通道中，并且能夠調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，該第二節(jié)流閥設(shè)置在位于進(jìn)氣通道與低壓EGR通道的連接位置下游和進(jìn)氣通道與高壓EGR通道的連接位置上游的進(jìn)氣通道中，并且能夠調(diào)節(jié)進(jìn)氣量；該內(nèi)燃機(jī)可以是燃料切斷控制的應(yīng)用對象，在該燃料切斷控制中，如果滿足預(yù)定的燃料切斷條件，則停止將燃料供給到內(nèi)燃機(jī)；該預(yù)定的EGR氣體量估計條件就是預(yù)定的燃料切斷條件；可以將該低壓EGR通道和高壓EGR通道設(shè)置為估計目標(biāo)EGR通道；該氧濃度獲取設(shè)備布置在位于該排氣通道與低壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道中；如果滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件，則該EGR氣體量估計設(shè)備首先完全關(guān)閉該低壓EGR閥和高壓EGR閥，并且完全打開該第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥，然后在滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件時在位于該進(jìn)氣通道和高壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中存在的氣體到達(dá)該氧濃度獲取設(shè)備的時間點(diǎn)，將由該氧濃度獲取設(shè)備獲取的氧濃度保持為第一氧濃度，并且在當(dāng)滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件時在位于該進(jìn)氣通道與高壓EGR通道的連接位置上游和該進(jìn)氣通道與低壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中存在的氣體到達(dá)該氧濃度獲取設(shè)備的時間點(diǎn)，將由該氧濃度獲取設(shè)備獲取的氧濃度保持為第二氧濃度，并且當(dāng)滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件時，基于該第一氧濃度和第二氧濃度估計經(jīng)由低壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量以及經(jīng)由高壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量。
00091在燃料切斷期間，在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中不執(zhí)行燃燒，通過完全關(guān)閉EGR閥，可以將進(jìn)氣通道中的氣體直接引導(dǎo)到排氣通道。因此，在開始燃料切斷的時間點(diǎn)，可以通過設(shè)置在排氣通道中的氧濃度獲取設(shè)備獲取進(jìn)氣通道中的氣體的氧濃度。進(jìn)氣通道中的氧濃度在進(jìn)
氣通道的三個部分之間是不同的，即位于進(jìn)氣通道與低壓EGR通道的連接位置上游的部分(在下文中有時稱作上游部分)；位于進(jìn)氣通道與低壓EGR通道的連接位置下游和位于進(jìn)氣通道與高壓EGR通道的連接位置上游的部分(下文中有時稱作中間部分)；以及位于進(jìn)氣通道與高壓EGR通道的連接位置下游的部分(下文中有時稱作下游部分)。由于上游部分位于廢氣再循環(huán)位置的上游，因而上游部分中的氧濃度與空氣的氧濃度相同。在中間部分中，由于空氣與經(jīng)由低壓EGR通道再循環(huán)的廢氣混合，因而氧濃度低于上游部分中的氧濃度。在下游部分中，由于來自中間部分的氣體與經(jīng)由高壓EGR通道再循環(huán)的廢氣進(jìn)一步混合，因而氧濃度進(jìn)一步下降。因而，氧濃度在上游部分、中間部分和下游部分中變化，氧濃度的變化與再循環(huán)到該三個部分中的廢氣的量以及廢氣中的氧濃度具有對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件時，可以由氧濃度獲取設(shè)備獲取廢氣的氧濃度。除此之外，在燃料切斷期間，進(jìn)氣通道中的氣體直接排放到排氣通道中，
分、中間部分和下游部分中的氧濃度。因此，當(dāng)滿足EGR氣體量估計條件時，可以基于獲取的氧濃度估計經(jīng)由低壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量以及經(jīng)由高壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量。
00101此外，在前述廢氣再循環(huán)裝置中，在當(dāng)滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件時在位于該進(jìn)氣通道與高壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中存在的氣體到達(dá)該氧濃度獲取設(shè)備的時間點(diǎn)，該EGR氣體量估計設(shè)備完全關(guān)閉第二節(jié)流閥，并且在獲取第 一氧濃度之后完全打開該第二節(jié)流閥。通過完全關(guān)閉笫二節(jié)流閥，可以限制吸入內(nèi)燃機(jī)氣缸的氣體的量，從而可以限制從氣缸排放到排氣通道中的氣體的量。因此，通過在上述時刻完全關(guān)閉第二節(jié)流閥，能夠延長當(dāng)滿足EGR氣體量估計條件時在進(jìn)氣通道的下游部分中存在的氣體存在于氧濃度獲取設(shè)備周圍的持續(xù)時間。因此，可以更可靠地獲取在進(jìn)氣通道的下
ii游部分中存在的氣體的氧濃度。
00111除此之外，在廢氣再循環(huán)裝置中，該氧濃度獲取設(shè)備布置在位于該排氣通道與高壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道中，并且在當(dāng)滿足EGR氣體量估計條件時在位于進(jìn)氣通道與高壓EGR通道的連接位置上游和進(jìn)氣通道與低壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中存在的氣體到達(dá)氧濃度獲取設(shè)備的時間點(diǎn)，EGR氣體量估計設(shè)備可以完全關(guān)閉第二節(jié)流閥且完全打開高壓EGR閥，然后在獲取第二氧濃度之后完全打開第二節(jié)流閥且完全關(guān)閉高壓EGR閥。通過完全關(guān)閉第二節(jié)流閥且完全打開高壓EGR閥，從氣缸排放的氣體可以經(jīng)由高壓EGR通道再循環(huán)到進(jìn)氣通道的下游部分，因此可以再次吸入氣缸中。也就是說，可以經(jīng)由高壓EGR通道循環(huán)氣體。因此，通過在上述時刻完全關(guān)閉第二節(jié)流閥且完全打開高壓EGR閥，當(dāng)滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件時可以循環(huán)在進(jìn)氣通道的中間部分中存在的氣體。由于氧濃度獲取設(shè)備布置在位于排氣通道與高壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道中，因而可以通過氧濃度獲取設(shè)備獲取循環(huán)氣體的氧濃度。因此，可以可靠地獲取在進(jìn)氣通道的中間部分中存在的氣體的氧濃度。除此之外，由于可以通過循環(huán)氣體抑制氣缸中壓力的過度下降，因而可以抑制油的上升，其中油通過活塞和氣缸之間的間隙進(jìn)入燃燒室。
[0012在本發(fā)明的第一個方面中可以將該低壓EGR通道設(shè)置為估計目標(biāo)EGR通道；該氧濃度獲取設(shè)備可以布置在位于進(jìn)氣通道與高壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中；當(dāng)供給到內(nèi)燃機(jī)的燃料的量變化時，如果燃料的變化量大于或等于預(yù)設(shè)的預(yù)定量，則可以確定滿足EGR氣體量估計條件；以及如果滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件，則在維持高壓EGR閥的開度和低壓EGR閥的開度的條件下，該EGR氣體量估計設(shè)備獲取從滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件的時刻到在滿足該預(yù)定的EGR氣體量估計條件之后在氧濃度變化的情況下由氧濃度獲取設(shè)備獲取的氧濃度的變化量最初超過預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值的時刻的時間段，作為高壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間，并且獲取從滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件的時刻到在滿足預(yù)定的EGR氣體 量估計條件之后由氧濃度獲取設(shè)備在氧濃度變化的情況下獲取的氧濃
度的變化量第二次超過標(biāo)準(zhǔn)值的時刻的時間段，作為低壓EGR氣體 再循環(huán)持續(xù)時間，然后基于高壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間和低壓 EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間估計經(jīng)由低壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的流 量。由于高壓EGR通道和低壓EGR通道與進(jìn)氣通道和排氣通道的連 接位置彼此不同，因而供給到內(nèi)燃機(jī)的燃料的變化量對進(jìn)氣通道的中
濃i的影響時;。'除丄之外，^ :料供給量的變化對不同部分;氧濃度
的影響時間還取決于EGR通道的EGR氣體流量而變化。例如，在低 壓EGR通道中的EGR氣體流量較大的情況下，進(jìn)氣通道的中間部分 中氧濃度的時間早于低壓EGR通道中的EGR氣體流量較小的情況。 在這種形式下，氧濃度獲取設(shè)備布置在位于進(jìn)氣通道與高壓EGR通 道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中。因此，在燃料的供給量變化且廢氣 中的氧濃度也變化的情況下，可以通過氧濃度獲取設(shè)備獲取進(jìn)氣通道 的下游部分中氧濃度的變化，然后可以通過氧濃度獲取設(shè)備獲取進(jìn)氣 通道的中間部分中氧濃度的變化。如上所述，這些變化出現(xiàn)的時間與 EGR通道中的EGR氣體流量具有對應(yīng)關(guān)系。因此，可以基于這些變 化出現(xiàn)的時間估計在EGR通道中流動的EGR氣體的流量。
00131此外，在廢氣再循環(huán)裝置中，在從滿足EGR氣體量估計 條件到獲取低壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間期間，如果供給到內(nèi)燃機(jī) 的燃料的量波動超過預(yù)設(shè)的容許范圍，則該EGR氣體量估計設(shè)備停 止估計經(jīng)由低壓EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量。因而，如果燃料的 量在獲取EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間時改變，則燃料量的變化影響進(jìn) 氣通道的上述部分中的氧濃度，從而獲取不正確的EGR氣體再循環(huán) 持續(xù)時間。因此，在這種情況下，停止估計廢氣的流量。這將抑制估 計不正確的廢氣流量。
[00141如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，可以通過在進(jìn)氣通 道或排氣通道中設(shè)置的氧濃度獲取設(shè)備獲取在進(jìn)氣通道的不同部分中的氧濃度。因此，可以約束估計廢氣的流量所需的氧濃度獲取設(shè)備的 數(shù)量，從而可以抑制成本的增加。除此之外，由于在進(jìn)氣通道的不同
部分中的氧濃度受到經(jīng)由EGR通道再循環(huán)的廢氣的流量的影響，可 以基于由氧濃度獲取設(shè)備獲取的氧濃度估計經(jīng)由EGR通道再循環(huán)到 進(jìn)氣通道中的廢氣的流量。
[0015本發(fā)明的第二個方面是一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)方法，該 內(nèi)燃機(jī)包括連接排氣通道和進(jìn)氣通道的低壓EGR通道；將位于排 氣通道和低壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道與位于進(jìn)氣通道 和低壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道相連接的高壓EGR通 道；調(diào)節(jié)在低壓EGR通道中流動的廢氣的流量的低壓EGR閥；調(diào)節(jié) 在高壓EGR通道中流動的廢氣的流量的高壓EGR閥；以及布置在位 于進(jìn)氣通道和高壓EGR通道的連接位置下游的進(jìn)氣通道中或位于排 氣通道和低壓EGR通道的連接位置上游的排氣通道中的氧濃度獲取 設(shè)備，該氧濃度獲取設(shè)備獲取在其中布置有氧濃度獲取設(shè)備的通道中 流動的氣體的氧濃度，該廢氣再循環(huán)方法的特征在于如果滿足預(yù)定 的EGR氣體量估計條件，則基于在經(jīng)由至少一個估計目標(biāo)EGR通道
取設(shè)備獲取的氧濃度，估計在設(shè)置為至少一個目標(biāo)EGR通道的低壓 EGR通道和高壓EGR通道中的至少一個中流動的廢氣的流量。


通過下面參照附圖對范例實施方式的描述，本發(fā)明的上述以及進(jìn) 一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中相同的附圖標(biāo)記用于 表示相同的元件，其中
附圖1是表示合并了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的廢氣再循環(huán)裝置 的內(nèi)燃機(jī)的示意附圖2是描述在附圖1所示的內(nèi)燃機(jī)的不同部分中氣體的流動的 示意附圖3A和3B是表示根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的EGR氣體量估計程序的流程附圖4是表示在燃料切斷的開始時刻不同部分中氣體的狀態(tài)的示
意附圖5是表示當(dāng)中間部分氣體移動到空燃比傳感器的位置時不同 部分中氣體的狀態(tài)的示意附圖6是表示合并了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的廢氣再循環(huán)裝置 的內(nèi)燃機(jī)的示意附圖7是表示根據(jù)第二實施方式的EGR氣體量估計程序的一部 分的流程附圖8是表示當(dāng)中間部分氣體移動到空燃比傳感器的位置時根據(jù) 第二實施方式的內(nèi)燃機(jī)的不同部分中氣體的狀態(tài)的示意附圖9是表示合并了根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的廢氣再循環(huán)裝置 的內(nèi)燃機(jī)的示意附圖IO是描述第三實施方式中用于EGR氣體量的估計方法的示 意附圖11是表示供給的燃料量和進(jìn)氣的氧濃度的時間相關(guān)變化的 例子的示意附圖12A和12B是表示根據(jù)第三實施方式的EGR氣體量估計程 序的流程附圖13是表示根據(jù)第三實施方式的開度學(xué)習(xí)程序的流程圖；以及 附圖14是表示低壓EGR閥的開度與通過低壓EGR通道的氣體 的流量之間的對應(yīng)關(guān)系的例子的示意圖。
具體實施例方式
0016(第一實施方式)附圖l表示內(nèi)燃機(jī)的例子，其中結(jié)合有 根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的廢氣再循環(huán)裝置。如圖1所示的內(nèi)燃機(jī)(在 下文中有時稱作發(fā)動機(jī))是安裝在車輛中作為行進(jìn)動力源的柴油發(fā)動 機(jī)，并且具有多個氣缸2 (附圖1中是四個氣缸)以及連接到氣缸2 的進(jìn)氣通道3和排氣通道4。進(jìn)氣通道3設(shè)有用于過濾進(jìn)入空氣的空氣濾清器5、輸出與該進(jìn)入空氣的量對應(yīng)的信號的空氣流量計6、用于 調(diào)節(jié)進(jìn)入空氣量的第一節(jié)流閥7、渦輪增壓器8的壓縮機(jī)8a、用于冷 卻進(jìn)氣的中間冷卻器9以及用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的第二節(jié)流閥10。排氣通 道4設(shè)有渦輪增壓器8的渦輪8b、用于凈化排氣的排氣凈化催化器11、 作為輸出與在排氣通道4中流動的氣體的空燃比對應(yīng)的信號的氧濃度 獲取設(shè)備的空燃比傳感器12，以及用于調(diào)節(jié)排氣的流量的排氣節(jié)流閥 13。除此之外，如圖1所示，每個氣缸2設(shè)有用于將燃料注入氣缸2 的噴射器14。將噴射器14連接到共軌15，其中存儲要供給到噴射器 14的高壓燃料。
0017排氣通道4和進(jìn)氣通道3通過低壓EGR通道20和高壓 EGR通道21互相連接。如圖1所示，低壓EGR通道20將位于排氣 凈化催化器11下游的排氣通道4與位于壓縮機(jī)8a上游的進(jìn)氣通道3 相連接。另一方面，高壓EGR通道21將位于渦輪8b上游的排氣通 道4與位于壓縮機(jī)8a下游的進(jìn)氣通道3相連接。低壓EGR通道20 設(shè)有用于調(diào)節(jié)引導(dǎo)到進(jìn)氣通道3的廢氣即經(jīng)由低壓EGR通道20再循 環(huán)到進(jìn)氣通道3的EGR氣體的流量的低壓EGR閥23，以及用于冷卻 EGR氣體(下文中有時稱作第一 EGR氣體)的EGR冷卻器22。高 壓EGR通道21設(shè)有用于調(diào)節(jié)經(jīng)由高壓EGR通道21再循環(huán)到進(jìn)氣通 道3的EGR氣體(下文中有時稱作第二 EGR氣體)的流量的高壓 EGR閥24。
[0018第一節(jié)流閥7、笫二節(jié)流閥10、低壓EGR閥23和高于 EGR閥24的操作由電子控制單元(ECU) 30控制。ECU 30是公知 的計算機(jī)單元，其構(gòu)成為包括微處理器和該微處理器操作所需的外圍 設(shè)備如RAM、 ROM等的計算機(jī)，并且基于發(fā)動機(jī)l設(shè)有的不同傳感 器的輸出信號控制發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。ECU 30例如根據(jù)發(fā)動機(jī)1 的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷計算從每個噴射器14噴射的燃料的量，并且控制每個噴 射器14的操作，以便將計算量的燃料供給到每個氣缸2中。除此之外， ECU30控制每個噴射器14的操作以便執(zhí)行所謂的燃料切斷，其中在 滿足預(yù)定的燃料切斷條件如在發(fā)動機(jī)1減速期間發(fā)動機(jī)1的轉(zhuǎn)速高于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值的條件的情況下，停止將燃料供給到氣缸。將適用于這
種控制的傳感器連接到ECU 30，例如輸出與曲柄角對應(yīng)的信號的曲 柄角傳感器31、空氣流量計6、空燃比傳感器12等。
0019ECU30通過不同的控制方法控制低壓EGR閥23和高壓 EGR閥24的操作。高壓EGR閥24是反饋控制的，以便吸入氣缸2 中的進(jìn)氣的氧濃度達(dá)到根據(jù)發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)置的目標(biāo)值。另一 方面，將低壓EGR閥23控制到基于發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如發(fā)動機(jī)1 的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等設(shè)置的目標(biāo)開度。也就是說，低壓EGR閥24以開環(huán) 控制方式控制。經(jīng)由低壓EGR通道20再循環(huán)到進(jìn)氣通道3的EGR 氣體的流量隨著排氣凈化催化器11的壓力損失和排氣節(jié)流閥13的開 度而變化。除此之外，由于作為低壓EGR閥23提供的閥受各個產(chǎn)品 的差異如有效開口面積的變化等的支配，因而相同的目標(biāo)開度可能造 成不同的EGR氣體的再循環(huán)流量。因此，必須獲取EGR閥23、 24 的開度以及在該閥的開度下EGR通道20、 21中EGR氣體的流量， 并且校正每個EGR閥23、 24的開度與通過EGR通道的氣體的流量 之間的對應(yīng)關(guān)系。在這種情況下，首先必須獲取EGR通道20、 21中 EGR氣體的流量。
00201參照附圖2，描述第一實施方式中估計第一 EGR氣體的 流量和第二 EGR氣體的流量的方法。附圖2是描述在圖1所示的發(fā) 動機(jī)l的不同部分中氣體的流動的示意圖，附圖2和附圖l之間共有 的部分由相同的附圖標(biāo)記表示。附帶地，在附圖2中，為了方便說明， 渦輪增壓器8的壓縮機(jī)8a和渦輪8b是分開表示的。
[0021可以從附圖2中A至D點(diǎn)處的二氧化碳(C02)濃度以 及從外側(cè)新獲得的空氣(下文中有時稱作新鮮空氣)的流量Gn估計 第一 EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl。如圖2所 示，A點(diǎn)設(shè)置在位于進(jìn)氣通道與低壓EGR通道20的連接位置上游的 進(jìn)氣通道中(下文中有時稱作上游進(jìn)氣通道點(diǎn)3a); B點(diǎn)設(shè)置在位于 進(jìn)氣通道與低壓EGR通道20的連接位置下游和位于進(jìn)氣通道與高壓 EGR通道21的連接位置上游的進(jìn)氣通道中(下文中有時稱作中間進(jìn)氣通道部分3b); C點(diǎn)設(shè)置在進(jìn)氣通道與高壓EGR通道21的連接位 置下游的進(jìn)氣通道中(下文中有時稱作下游進(jìn)氣通道部分3c );以及D 點(diǎn)設(shè)置在排氣通道4中。除此之外，下面的公式(1)至(4)限定了 總EGR率Regr，該總EGR率Regr是EGR氣體占吸入發(fā)動機(jī)1氣 缸2的總進(jìn)氣量Gcyl的比例；LPL EGR率Regrl,該LPL EGR率 Regrl是第一 EGR氣體占總進(jìn)氣量Gcyl的比例；HPL EGR率Regrh， 該HPL EGR率Regrh是第二 EGR氣體占總進(jìn)氣量Gcyl的比例；以 及總的進(jìn)氣量Gcyl。數(shù)學(xué)表達(dá)式1
Re gr = ~￡:-
數(shù)學(xué)表達(dá)式2
數(shù)學(xué)表達(dá)式3
數(shù)學(xué)表達(dá)式4
= ~ = Grt + , + G/7/ / ( 4 )
1 —Reg廠
00221附帶地，由于流過附圖2中C點(diǎn)的氣體是新鮮空氣、第 一 EGR氣體和第二 EGR氣體的混合物，因而如/>式(5)所示，可 以由新鮮空氣的流量Gn、第一EGR氣體的流量Glpl、第二 EGR氣 體的流量Ghpl、新鮮空氣中C02的濃度C02N以及第一和第二EGR 氣體中C02的濃度即廢氣中C02的濃度C02EH，來計算點(diǎn)C處C02 的濃度C02NLH。
數(shù)學(xué)表達(dá)式5
[0023通過變化公式(5)以及基于公式(4)將第一EGR氣體 的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl的和表示為總的進(jìn)氣量Gcyl 減去新鮮空氣的流量Gn，可以由公式(5)導(dǎo)出下面的公式(6)。因
(1)
(2)
(3)
18而，可以由新鮮空氣的流量Gn、新鮮空氣中C02的濃度C02N、廢 氣中C02的濃度C02EH以及C點(diǎn)處氣體中C02的濃度C02NLH計 算總的進(jìn)氣量Gcyl。
數(shù)學(xué)表達(dá)式6
C麵—證G" (6)
[0024此外，由于新鮮空氣和第一 EGR氣體的混合氣體流過附 圖2中的B點(diǎn)，因而如下面的公式(7)所示，可以由新鮮空氣的流 量Gn、第一 EGR氣體的流量Glpl、新鮮空氣中C02的濃度C02N、 第一EGR氣體中C02的濃度即廢氣中C02的濃度C02EH計算B點(diǎn) 處C02的濃度C02NL。
數(shù)學(xué)表達(dá)式7
Q9皿=Gw C02W + G/p/ + C<92￡// ( 了 )
[0025通過變化公式(7)，可以在下面的公式(8)中表示第一 EGR氣體的流量Glpl。
數(shù)學(xué)表達(dá)式8
c艦-謹(jǐn)-G (8)
0026由于如在公式(4)中限定的，總的進(jìn)氣量Gcyl是新鮮空 氣的流量Gn、第一 EGR氣體的流量Glpl以及笫二 EGR氣體的流量 Ghpl的和，因而可以在下面的公式(9)中計算第二EGR氣體的流量 Ghpl。
數(shù)學(xué)表達(dá)式9
G/ ; / = Gqy/ - G/p/ - G" ( 9 )
[00271然后，通過將公式(6)和公式(8)代入公式(9)，獲得 下面的公式(10)，其中可以由新鮮空氣的流量Gn、新鮮空氣中C02 的濃度C02N、廢氣中C02的濃度C02EH、 B點(diǎn)處氣體中<:02的濃 度C02NL以及C點(diǎn)處氣體中C02的濃度C02NLH計算笫二 EGR氣 體的流量Ghpl。
數(shù)學(xué)表達(dá)式10[00281如上所述，可以由新鮮空氣的流量Gn、新鮮空氣中C02 的濃度C02N、廢氣中C02的濃度C02EH、中間進(jìn)氣通道部分3b的 氣體中C02的濃度C02NL以及下游進(jìn)氣通道部分3c的氣體中C02 的濃度C02NLH計算第一 EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR氣體的 流量Ghpl?？梢酝ㄟ^空氣流量計6檢測新鮮空氣的流量Gn。由于新 鮮空氣是空氣，因而新鮮空氣中C02的濃度C02N就是空氣中C02 的濃度。因此，可以通過獲取廢氣中C02的濃度C02EH、中間進(jìn)氣 通道部分3b的氣體中C02的濃度C02NL以及下游進(jìn)氣通道部分3c 的氣體中C02的濃度C02NLH計算第一 EGR氣體的流量Glpl以及 第二 EGR氣體的流量Ghpl。
0029因此，為了通過獲取中間進(jìn)氣通道部分3b、下游進(jìn)氣通 道部分3c和排氣通道4中C02的濃度估計第一EGR氣體的流量Glpl 和第二EGR氣體的流量Ghpl，ECU 30執(zhí)行如圖3A和3B所示的EGR 氣體量估計程序。在發(fā)動機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，該程序在每個預(yù)定的循環(huán) 周期重復(fù)執(zhí)行。附帶地，附圖3B是接續(xù)圖3A的流程圖。通過執(zhí)行該 程序，ECU30在本發(fā)明中起到EGR氣體量估計設(shè)備的作用。
[0030J如圖3A所示的程序，在步驟Sll中ECU 30首先獲取發(fā) 動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。獲取的發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)例如包括發(fā)動機(jī)1的 轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量、從每個噴射器14噴射的燃料量、低壓EGR閥23的 開度、高壓EGR閥24的開度、廢氣的空燃比等。在隨后的步驟S12 中，ECU 30確定是否執(zhí)行發(fā)動機(jī)1的燃料切斷?；诖_定是否滿足 前述預(yù)定的燃料切斷條件足以執(zhí)行這種確定。如果滿足預(yù)定的燃料切 斷條件，則確定執(zhí)行燃料切斷。
0031如果確定執(zhí)行燃料切斷，則程序進(jìn)入步驟S13，其中ECU 30確定是否在燃料切斷的開始時刻已經(jīng)獲取廢氣中C02的濃度 C02EH。如果確定已經(jīng)獲取廢氣中C02的濃度，則程序跳過步驟S14 至S16，進(jìn)入步驟S17。另一方面，如果確定未獲取廢氣中C02的濃度C02EH，則程序進(jìn)入步驟S14，其中ECU30獲取廢氣中C02的濃 度。在燃料在氣缸中完全燃燒的情況下，廢氣中包含的成分可以僅認(rèn) 為是C02、氮(N2)、氧(02)和水(H20)。與上述四種成分相比， 廢氣中包含的其它成分的濃度非常小，因此可以忽略。與燃料燃燒產(chǎn)
生的C02的濃度相比，大氣中C02的濃度也很小，因此也可以忽略。
當(dāng)燃料燃燒時，根據(jù)燃料的碳(C)和氫(H)的比產(chǎn)生C02和H20。 如果忽略大氣中C02的濃度，則在燃料燃燒中廢氣中包含的C02可以 認(rèn)為是由進(jìn)氣中消耗的02產(chǎn)生的。也就是說，可以認(rèn)為02從進(jìn)氣 02濃度中減少的量和C02增加的量具有比例關(guān)系。除此之外，由燃料 燃燒產(chǎn)生的1120可以以基本上相同的方式考慮。在這種情況下，可以 將 化 學(xué) 式 表 示 為
Ow//rt +JFx(/w + ;j/4)x02 + ^Fx(79/21)x(/n + "/4)XiV2 —附092+("/2)><//2(9 + 0^ — 1^(仿+ /1/4)><02+(79/21)x(w + "/4)xW2 j
其中m是基于燃料中碳(C)的比率確定的常數(shù)，n是基于燃料中氫 (H)的比率確定的常數(shù)，AF是空燃比。在該公式中，(79/21)是空 氣中的N2與空氣中的02成的比例。使用基于燃料中碳和氬的比率確 定的常數(shù)m、 n以及廢氣的空燃比AF，可以在單一公式中表示廢氣中 包含的成分C02、 N2、 02以及1120的比例。然后，可以從該公式導(dǎo) 出用于基于02的濃度計算空燃比AF的公式以及用于基于空燃比AF 計算C02的濃度的公式。因此，對于廢氣中包含的成分即C02、氮(N2 )、 氧(02)和水(H20)的濃度來說，通過假定燃料在氣缸2中完全燃 燒，可以由其它成分的濃度估計這些成分中任意三種的濃度。因此， 基于由空燃比傳感器12檢測的廢氣的空燃比獲取廢氣中02的濃度， 并且基于獲取的02濃度估計廢氣的CO;t濃度C02EH。該估計方法是 足夠公知的方法，因此在下面省略對其詳細(xì)的描述。
[0032然后，在步驟S15中，在開始燃料切斷之后，ECU 30設(shè) 置初始值0,即復(fù)位用于計算氣缸2的活塞往復(fù)運(yùn)動的次數(shù)即其沖程 數(shù)的計數(shù)器Fcsc。之后，在步驟S16中，ECU 30通過計數(shù)器Fcsc開 始計數(shù)。附帶地，如下所述，提供用于計數(shù)的計數(shù)器Fcsc,以便確定 測量目標(biāo)氣體是否從進(jìn)氣通道3移動到排氣通道4，因此，沖程數(shù)是所有氣缸而不是一個氣缸的計數(shù)。在隨后的步驟S17中，ECU 30完 全關(guān)閉低壓EGR閥23和高壓EGR閥24，并且完全打開第一節(jié)流閥 7和第二節(jié)流閥10。附帶地，在將閥已經(jīng)控制到所述開度的情況下， 維持閥當(dāng)前的狀態(tài)。附圖4表示在燃料切斷的開始時刻不同部分中氣 體的狀態(tài)。在燃料切斷期間，由于停止將燃料供給到氣缸2，因而進(jìn) 氣通道3中的氣體可以經(jīng)由氣缸2移動到排氣通道4中。如果此時EGR 閥23、 24打開，則將廢氣引導(dǎo)到進(jìn)氣通道3中，因此，要使得EGR 閥23、 24處于完全關(guān)閉的狀態(tài)。另一方面，如果關(guān)閉節(jié)流閥7、 10， 則不容易將氣體吸入氣缸2中。因此，節(jié)流閥7、 IO完全打開。這能 夠使氣體從進(jìn)氣通道3移動到排氣通道4。特別地，通過控制EGR閥 23、 24和節(jié)流閥7、 10，在燃料切斷的開始時刻存在于下游進(jìn)氣通道 部分3c中的氣體(下文中有時稱作下游部分氣體)和在燃料切斷的開 始時刻存在于中間進(jìn)氣通道部分3b中的氣體(下文中有時稱作中間部 分氣體)可以相繼移動到空燃比傳感器12的位置。
[0033在隨后的步驟S18中，ECU30確定計數(shù)器Fcsc的值是否 大于預(yù)設(shè)的第一標(biāo)準(zhǔn)值FcscSl。將第一標(biāo)準(zhǔn)值FcscSl設(shè)置為在燃料 切斷的開始時刻存在于下游進(jìn)氣通道部分3c中的氣體移動到空燃比 傳感器12的位置所用的沖程數(shù)。該沖程數(shù)基于氣缸2的直徑、每個氣 缸2中插入的活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)的距離即沖程長度以及排氣通道 從氣缸2到空燃比傳感器12的容積設(shè)置。如果確定計數(shù)器Fcsc的值 小于或等于第一標(biāo)準(zhǔn)值FcscSl，則結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。另一方面， 如果確定計數(shù)器Fcsc的值大于第一標(biāo)準(zhǔn)值FcscSl，則程序進(jìn)入步驟 S19，其中ECU30確定是否已經(jīng)獲取在燃料切斷的開始時刻存在于下 游進(jìn)氣通道部分3c中的氣體(即下游部分氣體)的CO;t濃度C02NLH。 如果確定已經(jīng)獲取下游部分氣體的C02濃度C02NLH，則程序跳過 S20至S22，進(jìn)入步驟S23。另一方面，如果確定未獲取下游部分氣體 的C02濃度C02NLH，則程序進(jìn)入步驟S20,其中ECU30完全關(guān)閉 第二節(jié)流閥10。通過以這種方式完全關(guān)閉第二節(jié)流閥10，可以限制氣 體流入氣缸2，從而可以延長下游部分氣體通過空燃比傳感器12的位置所用的時間。
[00341在隨后的步驟S21中，ECU30獲取下游部分氣體的C02 濃度C02NLH。對于下游部分氣體來說，與前述廢氣一樣，獲取下游 部分氣體的C02濃度、N2濃度、02濃度和H20濃度之一，就可以從 獲取的濃度估計其它成分的濃度。因此，當(dāng)下游部分氣體通過空燃比 傳感器12的位置時，通過空燃比傳感器12獲取氣體的02濃度。然后， 基于02濃度估計下游部分氣體的C02濃度C02NLH。也可以與廢氣
的C02濃度類似地估計進(jìn)氣的C02濃度。例如，在再循環(huán)廢氣的情況
下，廢氣與進(jìn)入空氣混合；然而，從另一個觀點(diǎn)來看，可以認(rèn)為大量 的進(jìn)入空氣與廢氣混合。因而，可以認(rèn)為將大量的新鮮空氣引入廢氣 增加了廢氣的空燃比。因此，獲取氣體的02濃度，并且基于02濃度 計算氣體的空燃比。之后，使用計算的空燃比以及燃料的碳和氫之間
的比，可以基于上述C02濃度的估計方法估計氣體的C02濃度。附帶
地，C02濃度的估計方法不限于上述方法。例如，可以使用常用的co2 濃度的估計方法估計C02濃度。在隨后的步驟S22中，ECU 30完全 打開第二節(jié)流閥10。
[00351之后，在附圖3B的步驟S23中，ECU 30確定計數(shù)器Fcsc 的值是否大于預(yù)設(shè)的第二標(biāo)準(zhǔn)值FcscS2。將第二標(biāo)準(zhǔn)值FcscS2設(shè)置 為在燃料切斷的開始時刻存在于中間進(jìn)氣通道部分3b中的氣體(即中 間部分氣體)移動到空燃比傳感器12的位置所用的沖程數(shù)。因此，將 第二標(biāo)準(zhǔn)值FcscS2設(shè)置成比第一標(biāo)準(zhǔn)值FcscSl更大的值。如果確定 計數(shù)器Fcsc的值小于或等于笫二標(biāo)準(zhǔn)值FcscS2，則結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的 程序。
[0036另一方面，如果確定計數(shù)器Fcsc的值大于笫二標(biāo)準(zhǔn)值 FcscS2，則程序進(jìn)入步驟S24，其中ECU 30完全關(guān)閉低壓EGR閥23、 高壓EGR閥24、第一節(jié)流閥7以及第二節(jié)流閥10。在計數(shù)器Fcsc 的值大于笫二標(biāo)準(zhǔn)值FcscS2的情況下，可以確定中間部分氣體已經(jīng)移 動到空燃比傳感器12的位置；因此，通過完全EGR閥23、 24和節(jié) 流閥7、 10，可以延長氣體通過空燃比傳感器12所用的時間。附圖5
23表示在中間部分氣體移動到空燃比傳感器12的位置時發(fā)動機(jī)1的不同 部分中氣體的狀態(tài)。在步驟S24之后的步驟S25中，ECU 30獲取中 間部分氣體的C02濃度C02NL。類似于上述下游部分氣體的C02濃 度C02NLH，也可以基于中間部分氣體的02濃度估計中間部分氣體 的C02濃度C02NL。因此，從空燃比傳感器12獲取中間部分氣體的 02濃度，并且基于02濃度估計C02濃度C02NL。
0037j其次，在步驟S26中，ECU30基于估計的廢氣的C02濃 度C02EH、估計的下游部分氣體的C02濃度C02NLH以及估計的中 間部分氣體的C02濃度C02NL估計在燃料切斷的開始時刻第一 EGR 氣體的流量Glpl以及第二 EGR氣體的流量Ghpl。在隨后的步驟S27 中，ECU 30通過設(shè)置初始值0復(fù)位C02濃度C02EH、 C02NLH、 C02NL,以便建立不獲取C02濃度的狀態(tài)，并且ECU30還通過設(shè)置 初始值0復(fù)位計數(shù)器Fcsc。之后，ECU30結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。
00381如果在附圖3A的步驟S12中確定未執(zhí)行燃料切斷，則程 序進(jìn)入步驟S28，其中ECU 30通過設(shè)置初始值0復(fù)位廢氣的C02濃 度C02EH、下游部分氣體的COz濃度C02NLH、中間部分氣體的 C02濃度C02NL的值，以便重新建立不獲取C02濃度的狀態(tài)，并且 還復(fù)位計數(shù)器Fcsc。在隨后的步驟S29中，ECU 30根據(jù)發(fā)動機(jī)1的 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制每個EGR閥23、 24和節(jié)流閥7、 10的開度。下文中， 有時將這種控制稱作常規(guī)控制。之后，結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。
0039如上所述，根據(jù)第一實施方式，通過在燃料切斷期間調(diào)節(jié) EGR閥23、 24和節(jié)流閥7、 10的開度，在燃料切斷的開始時刻存在 于下游進(jìn)氣通道部分3c中的氣體(即下游部分氣體)和在燃料切斷的 開始時刻存在于中間進(jìn)氣通道部分3b中的氣體(即中間部分氣體)相 繼移動到空燃比傳感器12的位置，以便可以獲取每種氣體的C02濃 度。因此，可以估計在燃料切斷的開始時刻第一 EGR氣體的流量Glpl 以及第二EGR氣體的流量Ghpl。除此之外，可以基于如上估計的第 一 EGR氣體的流量Glpl、第二 EGR氣體的流量Ghpl以及在燃料切 斷的開始時刻EGR閥23、 24的開度校正EGR閥23、 24的開度與通過其的氣體的流量之間的對應(yīng)關(guān)系。因此，可以較精確地調(diào)節(jié)笫一
EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl。附帶地，由于
以這種方式估計EGR氣體的流量，因而預(yù)定的燃料切斷條件對應(yīng)于
本發(fā)明中的EGR氣體量估計條件。此外，下游部分氣體的02濃度對
應(yīng)于本發(fā)明中的第一氧濃度，而中間部分氣體的02濃度對應(yīng)于本發(fā)明 中的第二氧濃度。
0040(第二實施方式)其次，參照附圖6至8描述本發(fā)明的第 二實施方式。如圖6所示，在第二實施方式中，在形成排氣通道4的 一部分的排氣歧管40中設(shè)置空燃比傳感器12。也就是說，在第二實 施方式中，在位于排氣通道與高壓EGR通道21的連接位置上游的排 氣通道4中設(shè)置空燃比傳感器12。第二實施方式在這個方面與第一實
施方式不同，而在其他方面，基本上與第一實施方式相同。因此，第 一和第二實施方式之間共有的部分由相同的附圖標(biāo)記表示，并且在下
面省略對其的描述。附圖7表示在第二實施方式中在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn) 期間ECU 30以每個預(yù)定的循環(huán)周期重復(fù)執(zhí)行的EGR氣體量估計程序 的一部分。附帶地，附圖7對應(yīng)于附圖3B中所示的第一實施方式的 EGR氣體量估計程序的一部分。其它部分與第一實施方式相同，并且 省略附圖中的說明及其描述。附帶地，附圖7和3B中相同的程序由 相同的附圖標(biāo)記表示，并且在下面省略對其的描述。
[0041在第二實施方式的EGR氣體量估計程序中，ECU 30 — 直到步驟S23進(jìn)行與第一實施方式相同的程序。如果在步驟S23中確 定計數(shù)器Fcsc大于第二標(biāo)準(zhǔn)值FcscS2，則程序進(jìn)入步驟S31，其中 ECU30完全打開高壓EGR閥24，并且完全關(guān)閉低壓EGR閥23、第 一節(jié)流閥7和第二節(jié)流閥10。在這種情況下，如圖8所示，可以將通 過空燃比傳感器12的氣體經(jīng)由高壓EGR通道21引導(dǎo)到進(jìn)氣通道3 中，并且又經(jīng)由氣缸2引導(dǎo)到空燃比傳感器12。也就是說，可以通過 使用高壓EGR通道21循環(huán)中間部分氣體。
[0042其次，在步驟S25中，ECU30估計中間部分氣體的C02 濃度C02NL。之后，進(jìn)行與如圖3B所示的第一實施方式相同的程序。之后，結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。
[00431根據(jù)第二實施方式，可以經(jīng)由高壓EGR通道21循環(huán)在燃 料切斷的開始時刻存在于中間進(jìn)氣通道部分3b中的氣體(即中間部分 氣體)。由于在循環(huán)通路中設(shè)置空燃比傳感器12，因而可以可靠地獲 取該氣體的02濃度。除此之外，由于可以以這種方式將氣體循環(huán)和吸 入氣缸2中，因而抑制了氣缸中壓力的過度下降，從而可以抑制油損 失，其中油通過活塞和氣缸2之間的間隙進(jìn)入燃燒室。
[00441 (第三實施方式)參照附圖9至14描述本發(fā)明的第三實施 方式。附圖9表示其中合并了根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的廢氣再循環(huán) 裝置的發(fā)動機(jī)。附帶地，附圖9和l之間共有的部分由相同的附圖標(biāo) 記表示，并且在下面省略對其的描述。如圖9所示，第三實施方式與 其它實施方式的不同之處在于在位于進(jìn)氣通道與高壓EGR通道21 的連接位置下游的進(jìn)氣通道3中設(shè)置作為用于輸出與作為測量目標(biāo)氣 體的氧的濃度對應(yīng)的信號的氧濃度獲取設(shè)備的02傳感器50。附帶地， 如圖9所示，在形成進(jìn)氣通道3的一部分的進(jìn)氣歧管51中設(shè)置02傳 感器50。除此之外，高壓EGR通道21設(shè)有排氣凈化催化器52,并 且省略第二節(jié)流閥10。省略對排氣通道4的排氣凈化催化器11的說 明。
00451參照附圖10，描述在第三實施方式中估計第一 EGR氣體 的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl的方法。附圖IO是描述在 如圖9所示的發(fā)動機(jī)1的不同部分中氣體的流動的示意圖。附圖10 和附圖9之間共有的部分由相同的附圖標(biāo)記表示。附帶地，在附圖10 中，為了便于說明，渦輪增壓器8的壓縮機(jī)8a和渦輪8b是分開表示 的。
0046為了描述EGR氣體流量的估計方法，在如圖IO所示的發(fā) 動機(jī)l的氣體通道上設(shè)置a至g點(diǎn)。附帶地，a點(diǎn)設(shè)置在低壓EGR通 道20和進(jìn)氣通道3的連接位置，b點(diǎn)設(shè)置在高壓EGR通道21和進(jìn)氣 通道3的連接位置，c點(diǎn)設(shè)置在布置空燃比傳感器12的位置，d點(diǎn)設(shè) 置在進(jìn)氣通道3和氣缸2之間的位置。除此之外，e點(diǎn)設(shè)置在氣缸2和排氣通道4之間的連接位置，f點(diǎn)設(shè)置在高壓EGR通道21和排氣 通道4之間的連接位置，g點(diǎn)設(shè)置在低壓EGR通道20和排氣通道4 之間的連接位置。a至g點(diǎn)指定的間隔限定為間隔A至G。附帶地， 間隔A設(shè)置為進(jìn)氣通道3從a點(diǎn)延伸到b點(diǎn)的部分，間隔B設(shè)置為進(jìn) 氣通道3從b點(diǎn)延伸到c點(diǎn)的部分，間隔C設(shè)置為進(jìn)氣通道3從c點(diǎn) 延伸到d點(diǎn)的部分。除此之外，間隔D設(shè)置為排氣通道4從e點(diǎn)延伸 到f點(diǎn)的部分，間隔E設(shè)置為排氣通道4從f點(diǎn)延伸到g點(diǎn)的部分， 間隔F設(shè)置為高壓EGR通道21從f點(diǎn)延伸到b點(diǎn)的部分，以及間隔 G設(shè)置為低壓EGR通道20從g點(diǎn)延伸到a點(diǎn)的部分。
[0047在附圖9所示的發(fā)動機(jī)1中，如果供給到發(fā)動機(jī)l的燃料 的量變化，則廢氣的氧濃度根據(jù)燃料供給量的變化而變化。在將具有 如此變化的氧濃度的廢氣經(jīng)由低壓EGR通道20和高壓EGR通道21 再循環(huán)到進(jìn)氣通道3的情況下，由于高壓EGR通道21在位于排氣通 道與低壓EGR通道20的連接位置上游的位置連接到排氣通道4，因 而具有變化氧濃度的廢氣首先經(jīng)由高壓EGR通道21再循環(huán)到進(jìn)氣通 道3，然后經(jīng)由低壓EGR通道20再循環(huán)到進(jìn)氣通道3。因此，由02 傳感器50檢測的氧濃度在如圖11所示的兩個步驟中變化。在附圖11 中時間Tl處的第一步驟的氧濃度的變化是經(jīng)由高壓EGR通道21再 循環(huán)的廢氣影響的結(jié)果，在時間T2處的第二步驟的氧濃度的變化是 經(jīng)由低壓EGR通道20再循環(huán)的廢氣影響的結(jié)果。從供給到發(fā)動機(jī)l 的燃料的量變化的時間TO到氧濃度出現(xiàn)變化的第一步驟的時間Tl的 持續(xù)時間Thpl(下文中有時稱作HPL延遲時間)與第二EGR氣體的 流量Ghpl具有對應(yīng)關(guān)系。除此之外，從時間TO到氧濃度變化的第二 步驟的時間T2的持續(xù)時間Tlpl (下文中有時稱作LPL延遲時間)與 笫一EGR氣體的流量Glpl具有對應(yīng)關(guān)系。因此，在第三實施方式中， 基于延遲時間Thpl、Tlpl估計第一 EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR 氣體的流量Ghpl。
00481如下面的公式(ll)，可以使用氣體通過附圖10中的間隔 A至G的通行時間Ta至Tg表示LPL延遲時間Tlpl。附帶地，通行時間ta表示氣體通過間隔A所需的持續(xù)時間。同樣，每個通行時間 Tb至Tc表示氣體通過由相同的下標(biāo)表示的一個對應(yīng)間隔所需的持續(xù) 時間。下文中，為在數(shù)學(xué)表達(dá)式中使用的變量添加下標(biāo)A至G，以便 區(qū)分該間隔。此外，當(dāng)不需要區(qū)分時，省略下標(biāo)。數(shù)學(xué)表達(dá)式11
37p/ = 7b+&+ 7^+7^+7^ ( 11 )
[0049如下面的公式(12)，可以使用通行時間Ta至T(j類似地 表示HPL延遲時間Thpl。數(shù)學(xué)表達(dá)式12
(12)
00501通過從公式(11)減去公式(12)，導(dǎo)出公式(13)。數(shù)學(xué)表達(dá)式13
77p/ —W = 7"￡ + rG+7^—(13)
00511通常，如下面的公式(14)，可以由平均氣體質(zhì)量流量G、 間隔中氣體的平均溫度t、平均氣體密度p以及間隔容積V計算氣體 通過間隔所需的通行時間T。附帶地，由于平均氣體密度p根據(jù)溫度 t變化，因而在公式(14)中將平均氣體密度p表示為溫度t的函數(shù)。
數(shù)學(xué)表達(dá)式14
00521如果將公式(14)的關(guān)系應(yīng)用于公式(13),則導(dǎo)出下面 的公式(15)。
數(shù)學(xué)表達(dá)式15
G五 GG Gf
P￡ (化)Pg "g )" (" )PF (^")
00531如果確定其值，每個間隔A至G的容積Va至Vtj可以預(yù) 先由如圖10所示的發(fā)動機(jī)1的進(jìn)氣通道3、排氣通道4、低壓EGR 通道20以及高壓EGR通道21的直徑和長度得到。除此之外，可以 通過假定流過每個間隔的氣體的成分預(yù)先得到氣體密度p和氣體的平均溫度t之間的關(guān)系。此外，也可以通過經(jīng)由溫度傳感器等檢測或者 通過基于發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)估計得到氣體的溫度1。氣體溫度t的 估計方法是足夠公知的方法，因此省略對該估計方法的詳細(xì)描述。然
后，通過如公式(16)所示的常數(shù)K替換如上所述得到的因數(shù)。數(shù)學(xué)表達(dá)式16
a: = w) ( 16 )
[00541然后，使用常數(shù)K，可以將公式(15)寫成公式(17)。數(shù)學(xué)表達(dá)式17
T7p/一rAp" ^ + m (17) GgGG(^4 G/r
[00551在該公式的因數(shù)之間，考慮到EGR氣體的分配，如在公 式(18)中可以使用流量gd和HPLEGR率Regrh表示流量ge。數(shù)學(xué)表達(dá)式18
[0056假定從進(jìn)氣通道3吸入氣缸和供給到氣缸的氣體是所有 從氣缸2排放到排氣通道4中的氣體，如在公式(19)中，可以使用 流量Gc和供給的燃料量Q表示流量GD。
數(shù)學(xué)表達(dá)式19
(19)
0O571因此，通過應(yīng)用公式(19)的關(guān)系，可以將公式(18)變 成公式(20)。
數(shù)學(xué)表達(dá)式20
(20)
[0O58除此之外，如在公式(21)中，可以使用間隔G中的流 量Gc和由空氣流量計6檢測的新鮮空氣的流量G幽表示流量GA。數(shù)學(xué)表達(dá)式21
G,=G。/m+GG (21)
[0059在公式(22 )中，可以使用間隔D中的流量Gd和HPL EGR 率Regrh表示流量GF。數(shù)學(xué)表達(dá)式22(22)
[0060然后，可以通過應(yīng)用公式(19)的關(guān)系將公式(22)變成 公式(23 )。
數(shù)學(xué)表達(dá)式23
Gf =(Gc+0xRegrA ( 23 )
0061順便，如在/>式(24)中，可以使用間隔C中的流量Gc 和間隔G中的流量G(j表示LPLEGR率Regrl。
數(shù)學(xué)表達(dá)式24
Reg〃=&( 24 )
[00621 HPL EGR率Regrh是通過從總的EGR率Regr減去LPL EGR率Regrl獲得的值，也是通過用間隔C中的流量Gc除間隔F中 的流量GF獲得的值。由于間隔F中的流量Gp是通過從間隔C中的流 量Gc減去間隔G中的流量Gc和新鮮空氣的流量G幽獲得的值，因 而如在公式(25)中，可以使用間隔C中的流量Gc、間隔G中的流 量Gc和新鮮空氣的流量Gaftn表示HPLEGR率Regrh。
數(shù)學(xué)表達(dá)式25
R—勿勿/，G咖—Gg ( 25 )
0063可以基于由在進(jìn)氣通道3中設(shè)置的02傳感器50檢測的值
計算間隔C中的流量Gc?；谛迈r空氣的氧濃度和再循環(huán)到進(jìn)氣通
道中的廢氣的氧濃度確定間隔C中氣體的氧濃度02s。因此，如在公
式(26)中，可以使用空氣的氧濃度02^、總的EGR率Regr和空氣
過量率k表示間隔C中氣體的氧濃度02s。
數(shù)學(xué)表達(dá)式26
02, 平) (26)
[00641在該公式中，可以使用化學(xué)計算的空燃比、供給的燃料量 和新鮮空氣的流量表示空氣過量率3u也就是說，空氣過量率是通過 用供給的燃料量除化學(xué)計算的空燃比、然后用除得的結(jié)果乘以新鮮空 氣的流量獲得的值。使用為通過用氧濃度02air除化學(xué)計算的空燃比獲 得的值的常數(shù)P，以及供給的燃料量Q和新鮮空氣的流量G^，將公式(26)變成z^式(27)。數(shù)學(xué)表達(dá)式27
[0065除此之外，如公式(28)所示，可以通過間隔C中的流 量Gc和新鮮空氣的流量Gafm表示總的EGR率Gegr。數(shù)學(xué)表達(dá)式28
Regr = Regr"Regf/，GG = Gc—G。> ( 28 )
0066因此，通過將公式(28)代入公式(27)，導(dǎo)出公式(29)。數(shù)學(xué)表達(dá)式29
Gc — G咖
化L-(29)
02mr a'r
00671然后，通過重新排列公式(29)，導(dǎo)出公式(30)。數(shù)學(xué)表達(dá)式30
G =_^_ (30)
02。,/ g
[0068因而，可以基于新鮮空氣的流量Gafm、進(jìn)氣的氧濃度025
以及供給的燃料量Q計算間隔C中的流量Gc。然后，在將公式(20 )、 公式(21 )、公式(23 )、公式(24 )、公式(25 )和公式(30 )代入公 式(17)之后，公式(17)中未知的量僅僅是間隔G中的流量GG、 LPL延遲時間Tlpl以及HPL延遲時間Thpl。因此，為了獲取LPL 延遲時間Tlpl和HPL延遲時間Thpl，并且基于獲取的延遲時間估計 流量GG即第一 EGR氣體的流量Ghpl，在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，ECU 30在每個預(yù)定的循環(huán)周期重復(fù)執(zhí)行附圖12A和12B中所示的EGR氣 體量估計程序。附圖12B是延續(xù)附圖12A的流程圖。附帶地，附圖 12A中與附圖3A中相同的程序由相同的附圖標(biāo)記表示，并且下面省 略對其的描述。
0069在附圖12A中所示的程序中，在步驟S11中，ECU30首 先獲取發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在該程序中，還經(jīng)由02傳感器50獲取
31進(jìn)氣的氧濃度。在隨后的步驟S41中，ECU 30確定表示已經(jīng)獲取LPL 延遲時間Tlpl和HPL延遲時間Thpl的學(xué)習(xí)標(biāo)記是否切斷。如果確定 該學(xué)習(xí)標(biāo)記是接通的，則程序跳過步驟S42至S44,進(jìn)入步驟S45。 另一方面，如果確定學(xué)習(xí)標(biāo)記是切斷的，則程序進(jìn)入步驟S42，其中 ECU30確定要從每個噴射器14噴射的燃料的量的變化量(下文中有 時稱作燃料的變化量)是否大于預(yù)設(shè)的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)量a。在燃料的變化 量小的情況下，如果在燃料的量變化之后產(chǎn)生的廢氣再循環(huán)到進(jìn)氣通 道3，則進(jìn)氣通道3中氣體的氧濃度基本上沒有變化，因而氧濃度的 變化不能由02傳感器50檢測。因此，例如將預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)量a設(shè)置為 可靠地允許02傳感器50檢測進(jìn)氣通道3中氣體的氧濃度的變化的燃 料的變化量。該值根據(jù)02傳感器50的性能等適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。如果確定 燃料的變化量小于或等于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)量a，則結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。
0070另一方面，如果確定燃料的變化量大于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)量a， 則程序進(jìn)入步驟S43，其中ECU30接通學(xué)習(xí)標(biāo)志。在隨后的步驟S44 中，ECU 30將用于測量延遲時間Tlpl、 Thpl的計時器Tn的值設(shè)置 成初始值O，并且從該初始值開始計時。
[0071在隨后的步驟S45中，ECU30確定從噴射器14噴射的燃 料的量是否在預(yù)定的容許范圍內(nèi)，該容許范圍的中心是燃料變化后的 量.換句話說，ECU 30確定在燃料變化后的量中的波動是否在預(yù)定 的容許范圍內(nèi)。在延遲時間測量期間燃料的量進(jìn)一 步變成更大的程度 的情況下，燃料量的變化影響進(jìn)氣通道3中氣體的氧濃度，因而在由 02傳感器50檢測的值中出現(xiàn)測量目標(biāo)之外的變化。為了避免這樣， 設(shè)置預(yù)定的容許范圍，并且如果燃料變化之后的量進(jìn)一步超出預(yù)定的 容許范圍，則停止延遲時間的測量。將預(yù)定的容許范圍的上限和下限 值設(shè)置成燃料的變化量，使得只要燃料的量在容許的范圍內(nèi)變化，再
如果確定在燃料變化之后的量中的波動在容許范圍內(nèi)，則程序進(jìn)入步 驟S46。在步驟S46中，ECU 30確定低壓EGR閥23的開度變化是 否小于預(yù)設(shè)的容許值Yl，以及高壓EGR閥24的開度變化是否小于預(yù)設(shè)的容許值Y2。如果在延遲時間的測量期間，EGR閥23、 24的開度 較大地變化，則第一 EGR氣體的流量和第二 EGR氣體的流量也會變 化，因而出現(xiàn)測量目標(biāo)之外的變化。因此，為了避免這樣，設(shè)置容許 值yl、 丫2，并且如果EGR閥23、 24的開度的變化量等于或大于容許 值yl、 y2，則停止延遲時間的測量。將容許值設(shè)置成低壓EGR閥 23開度的變化量，使得只要閥開度的變化小于容許值y1，第一egr 氣體的流量就基本上沒有變化。還基于高壓EGR閥24開度的變化和 第二 EGR氣體的流量之間的關(guān)系設(shè)置容許值Y2。
[00721如果在步驟S45中作出否定確定或在步驟S46中作出否定 確定，則程序進(jìn)入步驟S47，其中ECU30通過將計時器Tn的值設(shè)置 成初始值O復(fù)位計時器Tn，并且還切斷學(xué)習(xí)標(biāo)志。之后，結(jié)束當(dāng)前循 環(huán)的程序。
00731另一方面，如果在步驟S46中作出肯定確定，則程序進(jìn)入 步驟S48，其中ECU 30確定在由02傳感器50檢測的值中的變化量 是否大于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值8。將預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值3設(shè)置為用于確定由02傳 感器50檢測的氧濃度的變化是否是由于再循環(huán)到進(jìn)氣通道3中的廢氣 的氧濃度的變化造成的基準(zhǔn)。因此，例如將預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值6設(shè)置為變 化量，該變化量允許確定該變化明顯是時間測量目標(biāo)的變化。如果確 定由02傳感器50檢測的值的變化量小于或等于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值5，則 結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。
0074另一方面，如果確定由02傳感器50檢測的值的變化量大 于預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值6，則程序進(jìn)入附圖12B中的步驟S49，其中ECU 30 確定用于表示已經(jīng)測量的HPL延遲時間Thpl的測量標(biāo)志是否切斷。 如果確定測量標(biāo)志切斷，則程序進(jìn)入步驟S50，其中ECU30用那時 提供的計時器Tn的值代替HPL延遲時間Thpl，因而獲取HPL延遲 時間Thpl。在隨后的步驟S51中，ECU30接通測量標(biāo)志。之后，結(jié) 束當(dāng)前循環(huán)的程序。
00751另一方面，如果確定測量標(biāo)志是接通的，則程序進(jìn)入步驟 S52,其中ECU 30用那時提供的計時器Tn的值代替LPL延遲時間
33Tlpl，因而獲取LPL延遲時間Tlpl。其次，在步驟S53中，ECU 30 基于獲取的LPL延遲時間Tlpl、 HPL延遲時間Thpl以及前述估計方 法計算間隔G中的流量GG,即第一 EGR氣體的流量Glpl。此外，基 于計算的流量Gc以及公式(23)、公式(25)和公式(30)計算間隔 F中的流量GF，即第二 EGR氣體的流量Ghpl。在隨后的步驟S54中， ECU 30復(fù)位HPL延遲時間Thpl和LPL延遲時間Tlpl的值以及計時 器Tn的值，通過將這些值設(shè)置成0。除此之外，ECU30切斷學(xué)習(xí)標(biāo) 志和測量標(biāo)志。此外，ECU 30接通學(xué)習(xí)完成標(biāo)志，用于表示已經(jīng)計 算了第一 EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl。之后， 結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。
[00761如上所述，根據(jù)第三實施方式，可以基于LPL延遲時間 Tlpl和HPL延遲時間Thpl計算笫一 EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl。附帶地，由于以這種方式估計EGR氣體的流 量，因而燃料的變化量大于預(yù)設(shè)的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)量a的條件對應(yīng)于本發(fā)明 的EGR氣體量估計條件。此外，LPL延遲時間對應(yīng)于本發(fā)明中的低 壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間，而HPL延遲時間對應(yīng)于本發(fā)明中的高 壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間。
[0077在校正EGR閥23、24的開度與通過其的氣體的流量之間 的對應(yīng)關(guān)系中使用在如附圖12A和12B所示的程序中計算的第一 EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl以及在計算流量 Glpl、 Ghpl時EGR閥23、 24的開度。附圖13表示開度學(xué)習(xí)程序， 在發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，ECU 30在每個預(yù)定的循環(huán)周期重復(fù)執(zhí)行該 程序，以便校正EGR閥23、 24的開度與通過該閥的氣體的流量之間 的對應(yīng)關(guān)系。通過執(zhí)行該程序，ECU 30在本發(fā)明中起到學(xué)習(xí)設(shè)備的 作用。
0078在附圖13所示的程序中，在步驟S61中，ECU30首先確 定學(xué)習(xí)完成標(biāo)志是否是接通的。如果確定學(xué)習(xí)完成標(biāo)志是切斷的，則 結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。另一方面，如果確定學(xué)習(xí)完成標(biāo)志是接通的， 則程序進(jìn)入步驟S62，其中ECU 30校正EGR閥23、 24的開度與通過該閥的氣體的流量之間的對應(yīng)關(guān)系?；谠陬A(yù)校正的對應(yīng)關(guān)系的基
礎(chǔ)上得到的第一 EGR氣體的流量與由延遲時間Tlpl、 Thpl計算的第 一 EGR氣體的流量Glpl之間的差異執(zhí)行這種校正。附圖14表示低壓 EGR閥23的開度與通過低壓EGR閥23的氣體的流量之間的對應(yīng)關(guān) 系的例子。除此之外，附圖14中的線Ll表示預(yù)校正對應(yīng)關(guān)系的例子。 該對應(yīng)關(guān)系在ECU30的RAM中存儲為脈語圖。因此，ECU30對應(yīng) 于本發(fā)明中的存儲設(shè)備。如果在附圖12A和12B中所示的程序中計算 的第一 EGR氣體的流量Glpl與在計算流量時閥的開度之間的對應(yīng)關(guān) 系是附圖14中的Z點(diǎn)，則如附圖14中線L2所示地校正低壓EGR閥 23的開度與通過該閥的氣體的流量之間的對應(yīng)關(guān)系。高壓EGR閥24 的對應(yīng)關(guān)系也以相同的方式校正。
[00791此外，校正方法不限于前述方法。在下文中，描述其它校 正方法。例如，在通過反饋控制控制高壓EGR閥24并且基于發(fā)動機(jī) 1的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷通過開環(huán)控制控制低壓EGR閥23的情況下，僅容許 對低壓EGR閥23的開度的校正。在這種情況下，基于發(fā)動機(jī)l的運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)置第一 EGR氣體的流量和第二 EGR氣體的流量的混合比， 并且設(shè)置第一 EGR氣體的目標(biāo)流量，以實現(xiàn)設(shè)置的混合比。此外， 設(shè)置低壓EGR閥23的目標(biāo)開度P，以便將第一 EGR氣體的流量調(diào) 節(jié)成目標(biāo)流量。然后，使用計算的第一 EGR氣體的流量Glpl和第二 EGR氣體的流量Ghpl計算混合比Mc (下文中有時稱作計算的混合 比)。然后，基于計算的混合比Mc和由ECU30設(shè)置的混合比M(下 文中有時稱作"目標(biāo)混合比")之間的差異校正目標(biāo)開度。在這種情況
下，例如，如在下面的公式(31)中，通過用轉(zhuǎn)換因數(shù)X乘以計算的 混合比Mc和目標(biāo)混合比M之間的差異得到校正量AP。數(shù)學(xué)表達(dá)式31
<formula>formula see original document page 35</formula>
00801然后，如公式(32)所示，將通過校正量AP加上預(yù)校正 目標(biāo)開度P獲得的值設(shè)置為新的目標(biāo)開度即校正后的目標(biāo)開度P。數(shù)學(xué)表達(dá)式32<formula>formula see original document page 36</formula>(32)
[00811在以這種方式設(shè)置目標(biāo)開度P的情況下，可以通過在每個計算第一 EGR氣體的流量Glpl和笫二 EGR氣體的流量Ghpl的時間重復(fù)執(zhí)行校正來收斂校正量AP。因此，可以較精確地調(diào)節(jié)第一 EGR氣體。
[0082回到附圖13，在步驟S63中，ECU30切斷學(xué)習(xí)完成標(biāo)志。之后，結(jié)束當(dāng)前循環(huán)的程序。
[0083因而，由于可以通過執(zhí)行附圖13中所示的開度學(xué)習(xí)程序校正低壓EGR閥23和高壓EGR24的開度與通過這些閥的氣體的流量之間的對應(yīng)關(guān)系，因而可以較精確地控制第一 EGR氣體的流量和第二 EGR氣體的流量。除此之外，由于可以通過精確且穩(wěn)定地控制第二 EGR氣體的流量穩(wěn)定流入渦輪8b的廢氣的流量，因而可以提高驅(qū)動性能。在使用笫一 EGR氣體的流量與第二 EGR氣體的流量之間的混合比執(zhí)行校正的情況下，可以穩(wěn)定該混合比。如從附圖9顯而易見的，第二EGR氣體的溫度高于第一EGR氣體的溫度。因此，通過較精確地控制混合比，可以將進(jìn)氣的溫度精確地控制成目標(biāo)溫度。在這種情況下，抑制了進(jìn)氣中的變化，因而可以改善廢氣排放。
0084!此外，在基于發(fā)動機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)置進(jìn)氣歧管51中進(jìn)氣的目標(biāo)溫度，以及基于進(jìn)氣的目標(biāo)溫度控制第一 EGR氣體的流量和第二 EGR氣體的流量的情況下，也可以基于進(jìn)氣歧管51中進(jìn)氣的溫度而不是混合比校正低壓EGR閥23的開度。如在公式(33)中所示，可以基于計算的第一EGR氣體的流量Glpl、第二EGR氣體的流量Ghpl以及新鮮空氣的溫度t由、第一 EGR氣體的溫度t,p,和第EGR氣體的溫度thp,計算進(jìn)氣歧管51中進(jìn)入空氣的溫度tim。
數(shù)學(xué)表達(dá)式33
<formula>formula see original document page 36</formula>( 33 )
0085由于可以通過傳感器或已知的估計方法容易地獲取新鮮空氣的溫度tafm、第一 EGR氣體溫度t,p,和第二 EGR氣體溫度thpl，因而可以容易地從公式(33)計算進(jìn)氣歧管51中進(jìn)入空氣的溫度。然后，基于計算的進(jìn)入空氣的溫度tim和目標(biāo)溫度之間的差異，與前述 方法類似地校正低壓EGR閥23的開度。通過以這種方式基于進(jìn)入空 氣的溫度校正低壓EGR閥23的開度，可以進(jìn)一步精確地控制進(jìn)氣歧 管51中進(jìn)入空氣的溫度，因而可以進(jìn)一步改善廢氣排放。
[0086j本發(fā)明不限于前述實施方式，也可以以不同的其他實施方 式實現(xiàn)。例如，本發(fā)明不限于柴油機(jī)，也可以將其應(yīng)用于不同種類的 使用汽油或其它類型的燃料的內(nèi)燃機(jī)。除此之外，本發(fā)明應(yīng)用的內(nèi)燃 機(jī)的氣缸的數(shù)量不限于四個，其排列的類型也不限于直列式。例如， 本發(fā)明也可以應(yīng)用于例如具有3、 6、 8、 IO或12個氣缸的內(nèi)燃才幾，并 且也可以應(yīng)用于V型內(nèi)燃機(jī)。此外，本發(fā)明不限于氣缸內(nèi)直噴式內(nèi)燃 機(jī)，其中燃料直接噴射到氣缸中，也可以應(yīng)用于所謂的進(jìn)氣口噴射式 內(nèi)燃機(jī)，其中燃料噴射到進(jìn)氣口。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)(1)的廢氣再循環(huán)裝置，所述內(nèi)燃機(jī)(1)包括連接排氣通道(4)和進(jìn)氣通道(3)的低壓EGR通道(20)；將位于所述排氣通道(4)和所述低壓EGR通道(20)的連接位置上游的所述排氣通道(4)與位于所述進(jìn)氣通道(3)和所述低壓EGR通道(20)的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道(3)相連接的高壓EGR通道(21)；調(diào)節(jié)在所述低壓EGR通道(20)中流動的廢氣的流量的低壓EGR閥(23)；調(diào)節(jié)在所述高壓EGR通道(21)中流動的廢氣的流量的高壓EGR閥(24)；以及布置在位于所述進(jìn)氣通道(3)和所述高壓EGR通道(21)的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道(3)中或位于所述排氣通道(4)和所述低壓EGR通道(20)的連接位置上游的所述排氣通道(4)中的氧濃度獲取設(shè)備(12，50)，所述氧濃度獲取設(shè)備獲取在其中布置有所述氧濃度獲取設(shè)備的通道中流動的氣體的氧濃度，所述廢氣再循環(huán)裝置的特征在于EGR氣體量估計設(shè)備(30)，如果滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件，則基于在經(jīng)由至少一個估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)到所述進(jìn)氣通道(3)中的廢氣到達(dá)所述氧濃度獲取設(shè)備(12，50)的時刻由所述氧濃度獲取設(shè)備(12，50)獲取的氧濃度，所述EGR氣體量估計設(shè)備(30)估計在設(shè)置為所述至少一個估計目標(biāo)EGR通道的、所述低壓EGR通道(20)和所述高壓EGR通道(21)中的至少一個中流動的廢氣的流量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢氣再循環(huán)裝置，還包括 存儲設(shè)備(30 )，其用于存儲經(jīng)由所述估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)到所述進(jìn)氣通道(3)中的廢氣的流量與在所述估計目標(biāo)EGR通道中 *沒置的EGR閥的開度之間的對應(yīng)關(guān)系；以及學(xué)習(xí)設(shè)備(30)，當(dāng)滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件時，所 述學(xué)習(xí)設(shè)備基于由所述EGR氣體量估計設(shè)備(30)估計的廢氣的流 量與要經(jīng)由所述估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)的廢氣的目標(biāo)流量之間的差異修正在所述存儲設(shè)備(30)中存儲的所述對應(yīng)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢氣再循環(huán)裝置，其中所述內(nèi)燃 機(jī)(1)還包括第一節(jié)流閥(7)和第二節(jié)流閥(10)，所述第一節(jié)流閥 (7)設(shè)置在位于所述進(jìn)氣通道(3)與所述低壓EGR通道(20)的連 接位置上游的所述進(jìn)氣通道(3)中，并且能夠調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，所述第二 節(jié)流閥(10 )設(shè)置在位于所述進(jìn)氣通道(3 )與所述低壓EGR通道(20 ) 的連接位置下游和所述進(jìn)氣通道(3)與所述高壓EGR通道(21)的 連接位置上游的所述進(jìn)氣通道(3)中，并且能夠調(diào)節(jié)所述進(jìn)氣量；所 述內(nèi)燃機(jī)(1)是燃料切斷控制的應(yīng)用對象，在所述燃料切斷控制中， 如果滿足預(yù)定的燃料切斷條件，則停止將燃料供給到所述內(nèi)燃機(jī)(l); 所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件就是所述預(yù)定的燃料切斷條件；所 述低壓EGR通道(20)和所迷高壓EGR通道(21)設(shè)置為所迷估計 目標(biāo)EGR通道；所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)布置在位于所迷排 氣通道(4)與所述低壓EGR通道(20)的連接位置上游的所述排氣 通道(4)中；如果滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件，則所述EGR 氣體量估計設(shè)備(30)首先完全關(guān)閉所述低壓EGR閥(23)和所述 高壓EGR閥(24)，并且完全打開所述第一節(jié)流閥(7)和所述第二 節(jié)流閥(10),然后在當(dāng)滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件時在位 于所述進(jìn)氣通道(3)與所述高壓EGR通道(21)的連接位置下游的 所述進(jìn)氣通道(3)中存在的氣體到達(dá)所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50) 的時間點(diǎn)，將由所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)獲取的氧濃度保持為 第一氧濃度，并且在當(dāng)滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件時在位 于所述進(jìn)氣通道(3)與所述高壓EGR通道(21)的連接位置上游和 所述進(jìn)氣通道(3)與所述低壓EGR通道(20)的連接位置下游的所 述進(jìn)氣通道(3)中存在的氣體到達(dá)所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)的 時間點(diǎn)，將由所述氧濃度獲取設(shè)備(12, 50)獲取的氧濃度保持為第 二氧濃度，并且當(dāng)滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件時，基于所 述第一氧濃度和所述第二氧濃度估計經(jīng)由所述低壓EGR通道(20) 再循環(huán)的廢氣的流量以及經(jīng)由所述高壓EGR通道(21)再循環(huán)的廢氣的流量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢氣再循環(huán)裝置，其中在當(dāng)滿足所述預(yù) 定的EGR氣體量估計條件時在位于所述進(jìn)氣通道(3)與所述高壓 EGR通道(21)的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道(3)中存在的氣體 到達(dá)所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)的時間點(diǎn)，所述EGR氣體量估 計設(shè)備(30)完全關(guān)閉所述第二節(jié)流閥(10)，并且在獲取所述第一氧 濃度之后完全打開所述第二節(jié)流閥(10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的廢氣再循環(huán)裝置，其中所述氧濃度 獲取設(shè)備(12, 50)布置在位于所述排氣通道(4)與所述高壓EGR 通道(21)的連接位置上游的所述排氣通道(4)中，并且其中在當(dāng)滿 足所述EGR氣體量估計條件時在位于所述進(jìn)氣通道(3)與所述高壓 EGR通道(21)的連接位置上游和所述進(jìn)氣通道(3 )與所述低壓EGR 通道(20)的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道(3)中存在的氣體到達(dá)所 述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)的時間點(diǎn)，所述EGR氣體量估計設(shè)備 (30 )完全關(guān)閉所述第二節(jié)流閥(10 )且完全打開所述高壓EGR閥(24 )， 然后在獲取所迷第二氧濃度之后完全打開所述第二節(jié)流閥(10)且完 全關(guān)閉所述高壓EGR閥(24)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢氣再循環(huán)裝置，其中所述低壓 EGR通道(20 )設(shè)置為所述估計目標(biāo)EGR通道；所述氧濃度獲取設(shè) 備(12， 50 )布置在位于所述進(jìn)氣通道(3 )與所述高壓EGR通道(21) 的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道(3)中；當(dāng)供給到所述內(nèi)燃機(jī)(1) 的燃料的量變化時，如果燃料的變化量大于或等于預(yù)設(shè)的預(yù)定量，則 確定滿足所述EGR氣體量估計條件；以及如果滿足所述預(yù)定的EGR 氣體量估計條件，則在維持所述高壓EGR閥(24)的開度和所述低 壓EGR岡(23)的開度的條件下，所述EGR氣體量估計設(shè)備(30) 獲取從滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件的時刻到在滿足所述預(yù) 定的EGR氣體量估計條件之后在所述氧濃度變化的情況下由所述氧 濃度獲取設(shè)備(12, 50)獲取的所述氧濃度的變化量最初超過預(yù)設(shè)的 標(biāo)準(zhǔn)值的時刻的時間段，作為高壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間，并且獲取從滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件的時刻到在滿足所述預(yù)定的EGR氣體量估計條件之后由所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)在所述氧濃度變化的情況下獲取的所述氧濃度的變化量第二次超過所述標(biāo)準(zhǔn)值的時刻的時間段，作為低壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間，然后基于所述高壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間和所述低壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間估計經(jīng)由所述低壓EGR通道(20)再循環(huán)的廢氣的流量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢氣再循環(huán)裝置，其中在從滿足所述EGR氣體量估計條件到獲取所述低壓EGR氣體再循環(huán)持續(xù)時間期間，如果供給到所述內(nèi)燃機(jī)(1)的燃料的量波動超過預(yù)設(shè)的容許范圍，則所述EGR氣體量估計設(shè)備(30)停止估計經(jīng)由所述低壓EGR通道(20)再循環(huán)的廢氣的流量。
8. —種內(nèi)燃機(jī)(l)的廢氣再循環(huán)方法，所迷內(nèi)燃機(jī)(l)包括連接排氣通道(4 )和進(jìn)氣通道(3 )的低壓EGR通道(20 );將位于所述排氣通道(4)和所述低壓EGR通道(20)的連接位置上游的所述排氣通道(4 )與位于所述進(jìn)氣通道(3 )和所述低壓EGR通道(20 )的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道(3)相連接的高壓EGR通道(21);調(diào)節(jié)在所述低壓EGR通道(20)中流動的廢氣的流量的低壓EGR閥(23);調(diào)節(jié)在所述高壓EGR通道(21)中流動的廢氣的流量的高壓EGR閥(24);以及布置在位于所述進(jìn)氣通道(3)和所述高壓EGR通道(21)的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道(3)中或位于所述排氣通道(4)和所述低壓EGR通道(20)的連接位置上游的所述排氣通道(4)中的氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)，所述氧濃度獲取設(shè)備獲取在其中布置有所述氧濃度獲取設(shè)備的通道中流動的氣體的氧濃度，所述廢氣再循環(huán)方法的特征在于包括如果滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件，則基于在經(jīng)由至少一個估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)到所述進(jìn)氣通道(3 )中的廢氣到達(dá)所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)的時刻由所述氧濃度獲取設(shè)備(12， 50)獲取的氧濃度，估計在設(shè)置為所述至少一個估計目標(biāo)EGR通道的所述低壓EGR通道(20)和所述高壓EGR通道(21)中的至少一個中流動的廢氣的流量。
9. 一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)裝置，包括連接排氣通道和進(jìn)氣通道的低壓EGR通道；將位于所述排氣通道和所述低壓EGR通道的連接位置上游的所述排氣通道與位于所述進(jìn)氣通道和所述低壓EGR通道的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道相連接的高壓EGR通道；調(diào)節(jié)在所述低壓EGR通道中流動的廢氣的流量的低壓EGR閥；調(diào)節(jié)在所述高壓EGR通道中流動的廢氣的流量的高壓EGR閥；氧濃度獲取裝置，所述氧濃度獲取設(shè)備布置在位于所述進(jìn)氣通道和所述高壓EGR通道的連接位置下游的所述進(jìn)氣通道或位于所述排氣通道和所述低壓EGR通道的連接位置上游的所述排氣通道中，所述氧濃度獲取裝置獲取在其中布置有所述氧濃度獲取裝置的通道中流動的氣體的氧濃度；以及EGR氣體量估計裝置，如果滿足預(yù)定的EGR氣體量估計條件，則基于在經(jīng)由至少一個估計目標(biāo)EGR通道再循環(huán)到所述進(jìn)氣通道(3 )中的廢氣到達(dá)所述氧濃度獲取裝置的時刻由所述氧濃度獲取裝置獲取的氧濃度，所述EGR氣體量獲取裝置估計在設(shè)置為所述至少一個估計目標(biāo)EGR通道的所述低壓EGR通道和所述高壓EGR通道中的至少 一 個中流動的廢氣的流量。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)的(1)的廢氣再循環(huán)裝置，該內(nèi)燃機(jī)包括低壓EGR通道(20)、高壓EGR通道(21)、低壓EGR閥(23)和高壓EGR閥(24)，該廢氣再循環(huán)裝置進(jìn)一步包括布置在位于排氣通道與低壓EGR通道(20)的連接位置上游的排氣通道(4)中的空燃比傳感器(12)。在滿足預(yù)定的燃料切斷條件的情況下，基于在經(jīng)由低壓EGR通道(20)和經(jīng)由高壓EGR通道(21)再循環(huán)到進(jìn)氣通道(3)中的廢氣分別到達(dá)空燃比傳感器(12)的時刻由該空燃比傳感器(12)獲取的氧濃度，ECU(30)估計在低壓EGR通道(20)和高壓EGR通道(21)中流動的廢氣的流量。
文檔編號F02D41/00GK101688484SQ200880010951
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者中山茂樹, 大西知美, 家村曉幸, 松永彰生 申請人:豐田自動車株式會社