內(nèi)燃機(jī)的控制裝置制造方法
【專利摘要】一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，協(xié)調(diào)控制排放氣體再循環(huán)(EGR)裝置的EGR氣體供給量和帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的增壓量，具備：狀態(tài)量推定運(yùn)算部(77)，其基于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算缸內(nèi)氧過(guò)剩率；切換裝置(81)，其在基于該算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率判定內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)的情況下，切換各自的開度指令，使EGR閥的開度及增壓器具備的可變流量機(jī)構(gòu)的開度比平常狀態(tài)小。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，特別是涉及內(nèi)燃機(jī)的排放氣體再循環(huán)裝置(以下簡(jiǎn)稱為EGR)的EGR控制和帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的增壓器控制的協(xié)調(diào)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有一種內(nèi)燃機(jī)，其具備能夠控制帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器等的增壓量或增壓壓力的增壓器控制裝置，且具備使排放氣體的一部分向進(jìn)氣通路或氣缸內(nèi)回流的排放氣體再循環(huán)裝置(EGR)。這樣的內(nèi)燃機(jī)、特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，具有如下所述的EGR的控制和帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的控制相互影響的關(guān)系:如果帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的控制導(dǎo)致排氣壓力增大，則EGR帶來(lái)的排放氣體的回流量會(huì)增大，導(dǎo)致因不能確保向燃燒室的進(jìn)氣流量及供氣氧濃度而使煙塵(PM)的發(fā)生增多，此外，還會(huì)導(dǎo)致因排氣壓力的減少而不能確保EGR氣體的回流量，由此不能得到NOx降低效果等。
[0003]因此，已知有協(xié)調(diào)控制該EGR控制和增壓器控制的技術(shù)。作為這種協(xié)調(diào)控制之一，例如有專利文獻(xiàn)I。在專利文獻(xiàn)I中，在排氣回流(EGR)進(jìn)行的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中，一邊將可變流量機(jī)構(gòu)的開度調(diào)整在部分開度的規(guī)定范圍內(nèi)，一邊反饋控制EGR控制閥，使空燃比成為目標(biāo)空燃比，由此，可降低NOx及PM。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開2444 — 114574號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]但是，在專利文獻(xiàn)I中，是在部分負(fù)荷區(qū)域進(jìn)行排氣回流，因此，不能在其它負(fù)荷區(qū)域通過(guò)協(xié)調(diào)控制來(lái)降低NOx及PM。另外，雖然PM排出量非常依賴于缸內(nèi)氧過(guò)剩率，但在專利文獻(xiàn)I的協(xié)調(diào)控制中，缸內(nèi)氧過(guò)剩率未被作為控制參數(shù)考慮，因此仍有改良的余地。
[0009]這樣，不能說(shuō)EGR控制和增壓器控制的協(xié)調(diào)控制是充分的。特別是，關(guān)于各氣缸中的燃料噴射量因內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷變化而隨時(shí)間變動(dòng)的過(guò)渡狀態(tài)，存在下述的問(wèn)題。在此，圖8是表示過(guò)渡狀態(tài)下的燃料噴射量、供氣氧濃度、缸內(nèi)氧過(guò)剩率、NOx排出量、PM排出量的隨時(shí)間變化的圖表。如圖8(a)所示，伴隨著內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷在時(shí)刻Tl增加，燃料噴射量增力口，進(jìn)行反饋控制，以便成為新的目標(biāo)燃料噴射量。這樣，由于如果燃料噴射量增加，進(jìn)氣量也將增加，所以供氣氧濃度及缸內(nèi)氧過(guò)剩率也在暫時(shí)減少之后轉(zhuǎn)而增加，之后，進(jìn)行反饋控制，以便成為新的目標(biāo)供氣氧濃度。如圖8(b)所示，由于在過(guò)渡狀態(tài)下供氣氧濃度會(huì)暫時(shí)增加，所以產(chǎn)生排放氣體中含有的NOx增加的問(wèn)題。另外，如圖8(c)所示，由于在過(guò)渡狀態(tài)下缸內(nèi)氧過(guò)剩率會(huì)暫時(shí)減少，所以產(chǎn)生排放氣體中含有的PM增加的問(wèn)題。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而做出的，其目的在于，提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，能夠進(jìn)行EGR控制和增壓器控制的協(xié)調(diào)控制，以抑制內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷變動(dòng)的過(guò)渡狀態(tài)下的排放氣體中的NOx及PM。
[0011]用于解決課題的技術(shù)方案
[0012]為解決上述課題，本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其具備:排放氣體再循環(huán)(EGR)控制裝置，發(fā)送EGR指令信號(hào)來(lái)控制EGR閥的開度，使EGR裝置產(chǎn)生的EGR氣體供給量成為目標(biāo)EGR氣體供給量；增壓器控制裝置，發(fā)送增壓指令信號(hào)來(lái)控制所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度，使帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的增壓量成為目標(biāo)增壓量；該內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具備:缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置，其基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算缸內(nèi)氧過(guò)剩率；過(guò)渡狀態(tài)判定裝置，其基于所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率來(lái)判定所述內(nèi)燃機(jī)是否處于過(guò)渡狀態(tài)；切換裝置，其在通過(guò)所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置判定所述內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)的情況下，切換所述EGR指令信號(hào)及所述增壓指令信號(hào)，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度比平常狀態(tài)小。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，在基于缸內(nèi)氧過(guò)剩率探測(cè)到內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)的情況下，通過(guò)切換裝置切換EGR指令信號(hào)及增壓指令信號(hào)進(jìn)行控制，使EGR閥的開度及可變流量機(jī)構(gòu)的開度比平常狀態(tài)小。由此，過(guò)渡狀態(tài)下的暫時(shí)的供氣氧濃度的增加、缸內(nèi)氧過(guò)剩率的降低被抑制，因此能夠?qū)崿F(xiàn)可降低NOx及PM的排出量的協(xié)調(diào)控制。
[0014]所述切換裝置可以切換所述EGR指令信號(hào)及所述增壓指令信號(hào)，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度成為預(yù)先設(shè)定的下限值。據(jù)此，通過(guò)進(jìn)行控制，使EGR閥的開度及可變流量機(jī)構(gòu)的開度成為下限值，能夠抑制過(guò)渡狀態(tài)下的暫時(shí)的供氣氧濃度的增加、缸內(nèi)氧過(guò)剩率的降低，謀求NOx及PM的排出量的降低。
[0015]在這種情況下，所述EGR閥的開度的下限值可以根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定。由于不將EGR閥的開度下限值設(shè)為零，而是設(shè)為根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)規(guī)定的有限的下限值，從而能夠在良好地保持內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率的同時(shí)，抑制NOx及PM的排出量。
[0016]所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置具備:第一判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率是否為第一閾值以下；第二判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率和基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定的缸內(nèi)氧過(guò)剩率的最佳值之間的缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差是否為第二閾值以上；在所述第一判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率為所述第一閾值以下且所述第二判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差為所述第二閾值以上的情況下，判定所述內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)。
[0017]在第一判定裝置中，鑒于在過(guò)渡狀態(tài)下缸內(nèi)氧過(guò)剩率暫時(shí)減少，通過(guò)判斷在缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率是否為第一閾值以下，判定是否存在過(guò)渡狀態(tài)。另一方面，在第二判定裝置中，鑒于在過(guò)渡狀態(tài)下缸內(nèi)氧過(guò)剩率背離基于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)規(guī)定的最佳值，通過(guò)判斷缸內(nèi)氧過(guò)剩率和其最佳值之間的缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差是否為第二閾值以上，判定是否存在過(guò)渡狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，特別地，在這樣的第一判定裝置及第二判定裝置中均判定是過(guò)渡狀態(tài)的情況下，通過(guò)判定為是過(guò)渡狀態(tài)，能夠進(jìn)行高精度地判定。
[0018]在這種情況下，所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置可以具備第三判定裝置，該第三判定裝置判定所述增壓器的增壓壓力和基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定的增壓壓力的最佳值之間的增壓壓力偏差是否為第三閾值以上，且在所述第三判定裝置進(jìn)一步判定所述增壓壓力偏差為第三閾值以上的情況下，判定所述內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)。在第三判定裝置中，進(jìn)一步地，鑒于在過(guò)渡狀態(tài)下增壓壓力背離基于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)規(guī)定的最佳值，通過(guò)判斷增壓壓力和其最佳值之間的增壓壓力偏差是否為第三閾值以上，判定是否存在過(guò)渡狀態(tài)。由此，能夠高精度地進(jìn)行過(guò)渡狀態(tài)的探測(cè)。
[0019]在通過(guò)所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置判定所述內(nèi)燃機(jī)不在過(guò)渡狀態(tài)的情況下，所述切換裝置可以解除對(duì)所述EGR指令信號(hào)及所述增壓指令信號(hào)的切換控制。據(jù)此，在通過(guò)過(guò)渡狀態(tài)判定裝置判定為過(guò)渡狀態(tài)結(jié)束的情況下，解除切換裝置的切換控制，恢復(fù)為通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0020]在這種情況下，所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置具備:第四判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率是否比第四閾值大；第五判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率和基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定的缸內(nèi)氧過(guò)剩率的最佳值之間的缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差是否低于第五閾值；在所述第四判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率大于所述第四閾值的情況下，或者，在所述第五判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差低于所述第五閾值的情況下，判定所述內(nèi)燃機(jī)不在過(guò)渡狀態(tài)。據(jù)此，在上述的第四判定裝置或第五判定裝置中的任一個(gè)判定不在過(guò)渡狀態(tài)的情況下，可以迅速恢復(fù)為通常狀態(tài)。此外，第四閾值及第五閾值可以分別設(shè)為與上述的第一閾值及第二閾值相同，也可以設(shè)為不同。
[0021]所述切換裝置可以在解除所述切換控制時(shí)，將所述EGR指令信號(hào)復(fù)位，使所述EGR閥的開度成為比所述切換控制時(shí)的開度大的規(guī)定開度。在過(guò)渡狀態(tài)結(jié)束，恢復(fù)成通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，有時(shí)存在在過(guò)渡狀態(tài)時(shí)因被切換控制而關(guān)閉著的EGR閥的開度在打開為止發(fā)生延遲，導(dǎo)致供氣氧濃度上升，NOx增加的情況。在該實(shí)施方式下，通過(guò)在過(guò)渡狀態(tài)結(jié)束時(shí)進(jìn)行控制，使EGR閥的開度成為規(guī)定開度，由此，能夠迅速地增大EGR閥的開度，防止NOx的增加。
[0022]另外，還可以進(jìn)一步具備增壓指令信號(hào)限制裝置，其限制所述增壓指令信號(hào)，使所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度成為所述內(nèi)燃機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)下的開度。通常，在反饋控制增壓器的開度的情況下，在實(shí)際增壓壓力比目標(biāo)增壓壓力高時(shí)，生成增壓指令信號(hào)，以減小增壓壓力。這樣，在增壓指令信號(hào)為增壓壓力的減少指令的情況下，如果內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷增加的過(guò)渡狀態(tài)(例如車輛的緊急加速等)產(chǎn)生，則使增壓壓力轉(zhuǎn)而上升為止的時(shí)滯增大。于是，在過(guò)渡狀態(tài)下缸內(nèi)氧過(guò)剩率減少，排放氣體中的PM增加，成為問(wèn)題。在該實(shí)施方式中，限制所述增壓指令信號(hào)，使所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度成為所述內(nèi)燃機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)下的開度，由此，將可變流量機(jī)構(gòu)的開度預(yù)先確保在通常狀態(tài)的開度，使增壓壓力不會(huì)過(guò)度減小，以上述方式，能夠減輕過(guò)渡狀態(tài)發(fā)生時(shí)的時(shí)滯，抑制PM的增加。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，在基于缸內(nèi)氧過(guò)剩率檢測(cè)到內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)的情況下，利用切換裝置切換EGR指令信號(hào)及增壓指令信號(hào)，由此進(jìn)行控制，使EGR閥的開度及可變流量機(jī)構(gòu)的開度比平常狀態(tài)小。由此，過(guò)渡狀態(tài)下的暫時(shí)的供氣氧濃度的增加、缸內(nèi)氧過(guò)剩率的降低被抑制，所以能夠?qū)崿F(xiàn)可降低NOx及PM的排出量的協(xié)調(diào)控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026]圖2是第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；[0027]圖3是帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的主要部分剖視說(shuō)明圖；
[0028]圖4是與λ極限控制部的切換控制有關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；
[0029]圖5是與λ極限控制部的切換解除控制有關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；
[0030]圖6是第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置的PID控制部80的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；
[0031]圖7是第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置的VFT指令值限幅器周邊的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0032]圖8是表示現(xiàn)有例的過(guò)渡狀態(tài)下的燃料噴射量、供氣氧濃度、進(jìn)氣氧過(guò)剩率、NOx排出量、PM排出量的隨時(shí)間變化的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面，通過(guò)圖示的實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。但是，該實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)配置等只要沒有特別記載，就不具有僅將本發(fā)明的范圍限定于此的含義。
[0034](第一實(shí)施方式)
[0035]圖1是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))I具備具有排氣渦輪3和被與排氣渦輪3同軸驅(qū)動(dòng)的壓縮器5的排氣渦輪增壓器7，從該排氣渦輪增壓器7的壓縮器5排出的空氣通過(guò)進(jìn)氣通路9，進(jìn)入中間冷卻器11而將進(jìn)氣冷卻之后，由進(jìn)氣節(jié)流閥13控制進(jìn)氣流量，之后，從進(jìn)氣歧管15流入發(fā)動(dòng)機(jī)I的未圖示的燃燒室內(nèi)。
[0036]該排氣渦輪增壓器7是帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器(VFT)，圖3表示其具體的構(gòu)造。如圖3所示，排氣渦輪增壓器7具有以在周向連續(xù)地包圍渦輪轉(zhuǎn)子全周的方式延伸的內(nèi)側(cè)渦形管19和外側(cè)渦形管21，具備VFT控制閥23，該VFT控制閥23是切換僅在內(nèi)側(cè)渦形管19中使排放氣體流動(dòng)的狀態(tài)和在內(nèi)側(cè)渦形管19與外側(cè)渦形管21兩方使排放氣體流動(dòng)的狀態(tài)的切換裝置。通過(guò)使該VFT控制閥23工作，切換僅在內(nèi)側(cè)渦形管19中使排放氣體流動(dòng)的狀態(tài)和在內(nèi)側(cè)渦形管19與外側(cè)渦形管21兩方使排放氣體流動(dòng)的狀態(tài)。
[0037]另外，如圖1所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)I中設(shè)有控制來(lái)自燃料噴射閥27的燃料噴射時(shí)期及噴射量而向燃燒室內(nèi)進(jìn)行噴射的燃料噴射裝置29。在發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃燒室中燃燒過(guò)的燃燒氣體，即，排放氣體31，在設(shè)于各氣缸的排氣口集合，通過(guò)排氣歧管33及排氣通路35，驅(qū)動(dòng)上述排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪3而成為壓縮器5的動(dòng)力源之后，通過(guò)排氣通路35，并通過(guò)排放氣體后處理裝置(未圖示)而排出。
[0038]另外，從排氣通路35或排氣歧管33的中途分支出EGR通路37，并且設(shè)有排放氣體的一部分向進(jìn)氣節(jié)流閥13的下游側(cè)部位經(jīng)由EGR冷卻器39、EGR控制閥41被投入的EGR
裝置40。
[0039]在排氣渦輪增壓器7的上游側(cè)設(shè)有空氣流量計(jì)43、大氣溫度傳感器45，在進(jìn)氣歧管15內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣溫度傳感器47、增壓壓力傳感器49。另外，還設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器51、大氣壓傳感器53，來(lái)自各傳感器的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)變換器55被送入控制裝置(ECU) 57。
[0040]進(jìn)而，對(duì)于EGR控制閥41，經(jīng)由EGR閥控制裝置(EGR控制裝置)59向EGR控制閥41輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且向控制裝置57輸入EGR閥開度信號(hào)。對(duì)于進(jìn)氣節(jié)流閥13也同樣地，經(jīng)由節(jié)流閥驅(qū)動(dòng)電路61向進(jìn)氣節(jié)流閥13輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且向控制裝置57輸入節(jié)流閥閥開度信號(hào)。進(jìn)而，對(duì)于排氣渦輪增壓器7，經(jīng)由VFT閥控制裝置(增壓器控制裝置)63向構(gòu)成可變流量機(jī)構(gòu)的VFT控制閥23 (參照?qǐng)D3)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且，向控制裝置57輸入該VFT控制閥23的閥開度信號(hào)。
[0041 ] 圖2是第一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置57的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。在控制裝置57中，進(jìn)行EGR控制閥41的開度控制與VFT控制閥23之間的協(xié)調(diào)控制。
[0042]圖2中，在目標(biāo)增壓壓力設(shè)定裝置65，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器51的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料噴射裝置29的燃料噴射量，利用目標(biāo)增壓壓力脈譜圖67來(lái)求出目標(biāo)增壓壓力rl，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料噴射量表示發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，實(shí)際增壓壓力yl是基于來(lái)自增壓壓力傳感器49的信號(hào)來(lái)求出的。而且，在加減法器69計(jì)算該實(shí)際增壓壓力yl和由上述目標(biāo)增壓壓力設(shè)定裝置65設(shè)定的目標(biāo)增壓壓力rl之間的偏差el，將其作為增壓壓力控制量輸入PID控制部80。
[0043]另一方面，對(duì)于供氣氧濃度也相同地，通過(guò)目標(biāo)供氣氧濃度設(shè)定裝置73，從發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器51的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料噴射裝置29的燃料噴射量，利用目標(biāo)供氣氧濃度脈譜圖75來(lái)求出目標(biāo)供氣氧濃度J。
[0044]實(shí)際供氣氧濃度及缸內(nèi)氧過(guò)剩率使用通過(guò)狀態(tài)量推定運(yùn)算部77運(yùn)算的值。該狀態(tài)量推定運(yùn)算部77基于來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器51的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、來(lái)自燃料噴射裝置29的燃料噴射量、來(lái)自增壓壓力傳感器49的增壓壓力、來(lái)自進(jìn)氣溫度傳感器47的進(jìn)氣歧管溫度、來(lái)自空氣流量計(jì)43的進(jìn)氣流量，計(jì)算實(shí)際供氣氧濃度及缸內(nèi)氧過(guò)剩率，其中，上述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料噴射量、增壓壓力、進(jìn)氣歧管溫度、進(jìn)氣流量表示發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。而且，在加減法器79計(jì)算通過(guò)狀態(tài)量推定運(yùn)算部77推定的實(shí)際供氣氧濃度y2與通過(guò)上述目標(biāo)供氣氧濃度設(shè)定裝置73設(shè)定的目標(biāo)供氣氧濃度r2之間的偏差e2，并將其作為供氣氧濃度控制量輸入PID控制部80。
[0045]PID控制部80基于輸入的增壓壓力控制量el及供氣氧濃度控制量e2，生成EGR控制閥41的開度指令(以下，稱為“EGR開度指令”)及VFT控制閥23的開度指令(以下，稱為“VFT開度指令”)，使實(shí)際增壓壓力rl成為目標(biāo)增壓壓力yl且使實(shí)際供氣氧濃度r2成為目標(biāo)供氣氧濃度y2。這樣，PID控制部80對(duì)EGR控制閥41的控制和VFT控制閥23的控制進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
[0046]另一方面，向λ極限控制部81輸入由狀態(tài)量推定運(yùn)算部77推定的缸內(nèi)氧過(guò)剩率和來(lái)自增壓壓力傳感器49的實(shí)際增壓壓力。該λ極限控制部81基于后述的過(guò)渡狀態(tài)的判定結(jié)果，對(duì)在PID控制部80生成的EGR控制閥開度指令和VFT控制閥開度指令分別生成切換指令(EGR切換指令和VFT切換指令)。
[0047]PID控制部80生成的EGR控制指令根據(jù)在λ極限控制部81生成的EGR切換指令進(jìn)行了切換后，被EGR指令值限幅器91限制上下限值，作為EGR控制閥41的開度指令信號(hào)輸出。同樣地，PID控制部80生成的VFT控制指令根據(jù)在λ極限控制部81生成的VFT切換指令進(jìn)行了切換后，被VFT指令值限幅器97限制上下限值，作為VFT控制閥23的開度指令信號(hào)輸出。
[0048]圖4是有關(guān)本發(fā)明的λ極限控制部81的切換控制的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。如圖4所示，輸入到λ極限控制部81的缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ02被分別輸入到比較器101、102、104，并且，實(shí)際增壓壓力被輸入到加減法器106。
[0049]在第一判定部110中，在比較器101判定缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ O2是否為預(yù)先規(guī)定的λ O2極限值(例如2以下)以下。在此，λ O2極限值是本發(fā)明的“第一閾值”的一個(gè)例子，如在前面參照?qǐng)D10所述，是用于判定過(guò)渡狀態(tài)發(fā)生時(shí)的缸內(nèi)氧過(guò)剩率的減少的閾值。SP，在第一判定部110，鑒于在過(guò)渡狀態(tài)下缸內(nèi)氧過(guò)剩率暫時(shí)減少，通過(guò)判斷輸入的缸內(nèi)氧過(guò)剩率是否為第一閾值以下，由此判定是否存在過(guò)渡狀態(tài)。
[0050]在第二判定部112，λ O2脈譜圖107是規(guī)定對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的缸內(nèi)氧過(guò)剩率的最佳值的脈譜圖，雖然在圖4中省略了圖示，但λ O2脈譜圖107獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料噴射量等發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，輸出與此對(duì)應(yīng)的缸內(nèi)氧過(guò)剩率的最佳值，輸入到加減法器105。另一方面，向該加減法器105輸入作為本發(fā)明的“第二閾值”的一個(gè)例子的λ O2偏移值，生成與缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ02的最佳值之間的偏差，在比較器102判定缸內(nèi)氧過(guò)剩率入02是否為該偏差以上。即，在第二判定部112，鑒于在過(guò)渡狀態(tài)下缸內(nèi)氧過(guò)剩率背離基于發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所規(guī)定的最佳值，通過(guò)判斷缸內(nèi)氧過(guò)剩率和其最佳值之間的缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差是否為第二閾值以上，由此判定是否存在過(guò)渡狀態(tài)。
[0051]在第三判定部114，目標(biāo)增壓壓力脈譜圖108是規(guī)定對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的增壓壓力的最佳值的脈譜圖，雖然在圖4中省略了圖示，但目標(biāo)增壓壓力脈譜圖108獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料噴射量等發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，輸出與此對(duì)應(yīng)的目標(biāo)增壓壓力，輸入到加減法器106。另一方面，向該加減法器106輸入實(shí)際增壓壓力，生成與目標(biāo)增壓壓力的偏差，在比較器103判定該偏差是否為預(yù)先規(guī)定的增壓壓力偏差極限值(本發(fā)明的“第三閾值”的一個(gè)例子)以上。即，在第三判定裝置114，進(jìn)一步地，鑒于在過(guò)渡狀態(tài)下增壓壓力背離基于發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所規(guī)定的最佳值，通過(guò)判斷增壓壓力和其最佳值之間的增壓壓力偏差是否為第三閾值以上，由此判定是否存在過(guò)渡狀態(tài)。
[0052]第一判定部110、第二判定部112、及第三判定部114的判定結(jié)果被輸入到“與”電路(And circuit, T > F回路)118，在各判定部被判定為過(guò)渡狀態(tài)的情況下，經(jīng)過(guò)OR電路120輸出切換指令。這樣，在第一判定部110、第二判定部112及第三判定部114，基于不同的條件多重地判定過(guò)渡狀態(tài)，由此可高精度地判斷是否存在過(guò)渡狀態(tài)。
[0053]此外，在第四判定部116中，在比較器104輸入被輸入到λ極限控制部81的缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ O2和預(yù)先規(guī)定的λ O2下限值，判定缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ O2是否為λ O2下限值以下。在此，λ O2下限值是被設(shè)定為比第一判定部110的λ02極限值(第一閾值)小的閾值，是與第一判定部110、第二判定部112、及第三判定部114的判定結(jié)果無(wú)關(guān)地，在檢測(cè)到缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ O2的極端降低的情況下，用于判定成過(guò)渡狀態(tài)存在的閾值。由此，在檢測(cè)到缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ O2的極端降低的情況下，能夠迅速地判定過(guò)渡狀態(tài)。
[0054]在這樣判定為過(guò)渡狀態(tài)的情況下，切換指令生成部122分別生成EGR切換指令及VFT切換指令并輸出。EGR切換指令是利用EGR開度下限值脈譜圖124生成的，該EGR開度下限值脈譜圖124基于發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)規(guī)定EGR控制閥41的開度下限值。在此，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，生成切換EGR控制指令的EGR切換指令，使EGR控制閥41的開度成為基于EGR開度下限值脈譜圖124的開度下限值。另一方面，VFT切換指令與發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)無(wú)關(guān)地生成，使VFT控制閥23的開度成為開度下限值(典型地，成為零)。
[0055]在這樣探測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)I處于過(guò)渡狀態(tài)的情況下，通過(guò)切換EGR控制指令及VFT控制指令進(jìn)行控制，使EGR控制閥41的開度及VFT控制閥23的開度比平常狀態(tài)小。由此，過(guò)渡狀態(tài)下的暫時(shí)的供氣氧濃度的增加、缸內(nèi)氧過(guò)剩率的降低被抑制，所以能夠?qū)崿F(xiàn)可降低NOx及PM的排出量的協(xié)調(diào)控制。
[0056]接著，圖5是本發(fā)明的λ極限控制部81中與切換控制的解除控制有關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。在切換控制的解除控制中，在上述的第一判定部Iio及第二判定部112判定是否是過(guò)渡狀態(tài)。S卩，在第一判定部Iio中，在比較器101判定缸內(nèi)氧過(guò)剩率λ O2是否比預(yù)先規(guī)定的λ O2極限值(例如2以下)大。而且，在第二判定部112中，判定缸內(nèi)氧過(guò)剩率和其最佳值之間的缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差是否低于第二閾值。然后，通過(guò)將各判定部的判定結(jié)果輸入OR電路126，在任一判定部判定不是過(guò)渡狀態(tài)的情況下，解除上述的切換控制。由此，在從過(guò)渡狀態(tài)恢復(fù)到通常狀態(tài)時(shí)，能夠迅速地解除切換控制。
[0057]此外，圖5中第一判定部110及第二判定部112分別是本發(fā)明的“第四判定裝置”及“第五判定裝置”的例子。在本實(shí)施方式中，特別示例了以本發(fā)明的“第四閾值”及“第五閾值”分別與本發(fā)明的“第一閾值”及“第二閾值”相同的方式進(jìn)行設(shè)定的情況，但也可以設(shè)定為彼此不同。
[0058]如以上說(shuō)明，根據(jù)第一實(shí)施方式的控制裝置57，過(guò)渡狀態(tài)下的暫時(shí)的供氣氧濃度的增加、缸內(nèi)氧過(guò)剩率的降低被抑制，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可降低NOx及PM的排出量的協(xié)調(diào)控制。
[0059](第二實(shí)施方式)
[0060]接著，參照?qǐng)D6說(shuō)明第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。在第二實(shí)施方式中，對(duì)于與第一實(shí)施方式共同的部位標(biāo)注共同的符號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)說(shuō)明。
[0061]圖6是第二實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置的PID控制部80的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。如第一實(shí)施方式中所說(shuō)明，向PID控制部80輸入實(shí)際增壓壓力yl與由上述目標(biāo)增壓壓力設(shè)定裝置65設(shè)定的目標(biāo)增壓壓力rl之間的偏差el、及由狀態(tài)量推定運(yùn)算部77推定的供氣氧濃度12與由上述目標(biāo)供氣氧濃度設(shè)定裝置73設(shè)定的目標(biāo)供氣氧濃度r2之間的偏差e2。然后，在PID控制部80，基于所輸入的偏差el輸出VFT開度指令，并且基于偏差e2輸出EGR開度指令，而在圖6中，特別地表示了 EGR開度指令在基于偏差e2被施加了規(guī)定的增益130后，經(jīng)積分器132輸出的情況。
[0062]另一方面，從λ極限控制部81向PID控制部80輸入表示上述的切換控制是否處于實(shí)施狀態(tài)的λ極限控制信號(hào)。S/W134是在λ極限控制信號(hào)處于ON狀態(tài)的情況下(即，切換控制處于正被實(shí)施的狀態(tài)的情況下)，輸出復(fù)位信號(hào)的切換裝置。如果向積分器132輸入復(fù)位信號(hào)，則積分器132會(huì)將增益134的積算值復(fù)位，輸出EGR控制閥指令，使EGR控制閥41成為規(guī)定開度。
[0063]目前，在過(guò)渡狀態(tài)結(jié)束而恢復(fù)為通常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，有時(shí)存在在過(guò)渡狀態(tài)時(shí)因被切換而關(guān)閉著的EGR控制閥41的開度在打開為止發(fā)生延遲，導(dǎo)致供氣氧濃度上升，NOx增加的情況。在這種情況下，在過(guò)渡狀態(tài)結(jié)束時(shí)進(jìn)行控制，使EGR控制閥41的開度成為規(guī)定開度，由此能夠迅速地增加EGR控制閥41的開度，防止NOx的增加。
[0064](第三實(shí)施方式)
[0065]接著，參照?qǐng)D7說(shuō)明第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。在第三實(shí)施方式中，對(duì)于與第一及第二實(shí)施方式共同的部位標(biāo)注共同的符號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)說(shuō)明。
[0066]圖7是第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)控制裝置的VFT指令值限幅器97周邊的結(jié)構(gòu)方框圖。VFT指令值限幅器97是本發(fā)明的“增壓指令信號(hào)限制裝置”的例子，通過(guò)在上限值設(shè)定裝置136設(shè)定的上限值及在下限值設(shè)定裝置138設(shè)定的下限值，將VFT開度指令限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。在上限值設(shè)定裝置136及下限值設(shè)定裝置138設(shè)定的范圍是在發(fā)動(dòng)機(jī)I的穩(wěn)定狀態(tài)下容許的VFT控制閥23的開度范圍，其上限值及下限值分別通過(guò)VFT最大開度脈譜圖140及VFT最小開度脈譜圖142根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)規(guī)定。
[0067]通常，在反饋控制VFT控制閥23的開度的情況下，在實(shí)際增壓壓力比目標(biāo)增壓壓力高時(shí)，生成VFT開度指令，以減小增壓壓力。這樣，在VFT開度指令為增壓壓力的減小指令的情況下，如果發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)I的負(fù)荷增加的過(guò)渡狀態(tài)(例如，車輛的緊急加速等)，則使增壓壓力轉(zhuǎn)而上升為止的時(shí)滯增大。于是，過(guò)渡狀態(tài)下的缸內(nèi)氧過(guò)剩率減少，排放氣體中的PM增加，從而成為問(wèn)題。在本實(shí)施方式中，在VFT指令值限幅器97進(jìn)行限制，使VFT控制閥23的開度成為發(fā)動(dòng)機(jī)I的穩(wěn)定狀態(tài)下的開度，由此，使增壓壓力不會(huì)過(guò)度減少，能夠減輕過(guò)渡狀態(tài)發(fā)生時(shí)的時(shí)滯，抑制PM的增加。
[0068]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0069]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，尤其是能夠用于內(nèi)燃機(jī)的排放氣體再循環(huán)裝置(以下，簡(jiǎn)稱為EGR)的EGR控制和帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的增壓器控制的協(xié)調(diào)控制。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其具備:排放氣體再循環(huán)(EGR)控制裝置，其發(fā)送EGR指令信號(hào)來(lái)控制EGR閥的開度，使EGR裝置的EGR氣體供給量成為目標(biāo)EGR氣體供給量；增壓器控制裝置，其發(fā)送增壓指令信號(hào)來(lái)控制所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度，使帶可變流量機(jī)構(gòu)的增壓器的增壓量成為目標(biāo)增壓量；該內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具備: 缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置，其基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)算出缸內(nèi)氧過(guò)剩率； 過(guò)渡狀態(tài)判定裝置，其基于所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率來(lái)判定所述內(nèi)燃機(jī)是否處于過(guò)渡狀態(tài)； 切換裝置，其在通過(guò)所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置判定所述內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)的情況下，切換所述EGR指令信號(hào)及所述增壓指令信號(hào)，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度比平常狀態(tài)小。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述切換裝置切換所述EGR指令信號(hào)及所述增壓指令信號(hào)，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度成為預(yù)先設(shè)定的下限值。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述EGR閥的開度的下限值根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置具備: 第一判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率是否為第一閾值以下； 第二判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率和基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定的缸內(nèi)氧過(guò)剩率的最佳值之間的缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差是否為第二閾值以上； 在所述第一判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率為所述第一閾值以下且所述第二判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差為所述第二閾值以上的情況下，判定所述內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置具備第三判定裝置，該第三判定裝置判定所述增壓器的增壓壓力和基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定的增壓壓力的最佳值之間的增壓壓力偏差是否為第三閾值以上， 在所述第三判定裝置進(jìn)一步判定所述增壓壓力偏差為以上的情況下，判定所述內(nèi)燃機(jī)處于過(guò)渡狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述切換裝置在通過(guò)所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置判定所述內(nèi)燃機(jī)不在過(guò)渡狀態(tài)的情況下，解除對(duì)所述EGR指令信號(hào)及所述增壓指令信號(hào)的切換控制。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述過(guò)渡狀態(tài)判定裝置具備: 第四判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率是否比第四閾值大； 第五判定裝置，其判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率計(jì)算裝置算出的缸內(nèi)氧過(guò)剩率和基于所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定的缸內(nèi)氧過(guò)剩率的最佳值之間的缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差是否低于第五閾值； 在所述第四判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率大于所述第四閾值的情況下，或者，在所述第五判定裝置判定所述缸內(nèi)氧過(guò)剩率偏差低于所述第五閾值的情況下，判定所述內(nèi)燃機(jī)不在過(guò)渡狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述切換裝置在解除所述切換控制時(shí)，將所述EGR指令信號(hào)復(fù)位，使所述EGR閥的開度成為比所述切換控制時(shí)的開度大的規(guī)定開度。
9.如權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備增壓指令信號(hào)限制裝置，其限制所述增壓指令信號(hào)，使所述可變流量機(jī)構(gòu)的開度成為所述內(nèi)燃 機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)下的開度。
【文檔編號(hào)】F02B37/22GK103906908SQ201280053266
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月24日
【發(fā)明者】高柳恒 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社