柴油發(fā)動機(jī)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油發(fā)動機(jī)及其控制方法，在具備渦輪式增壓系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)中，在發(fā)動機(jī)加速時能夠避免渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速上升到所需以上，能夠防止渦輪式增壓器的故障。
【背景技術(shù)】
[0002]從保全地球環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，汽車的廢氣限制正在不斷加強(qiáng)。尤其是，在車輛搭載的柴油發(fā)動機(jī)中要求微粒狀物質(zhì)(PM)、氮氧化物(NOx)的減少，在NOx減少中進(jìn)行EGR (排氣再循環(huán))，該EGR通過將從氣缸(缸體)排出的廢氣的一部分朝氣缸進(jìn)行再循環(huán)而使氣缸內(nèi)的燃燒溫度降低，由此減少NOx的產(chǎn)生量。
[0003]此外，在柴油發(fā)動機(jī)中，具備渦輪式增壓器而進(jìn)行如下的渦輪增壓:通過廢氣的能量對設(shè)置于排氣通路的渦輪進(jìn)行驅(qū)動，通過與該渦輪連結(jié)且設(shè)置于進(jìn)氣通路的壓縮機(jī)對吸入空氣進(jìn)行壓縮，使朝氣缸內(nèi)送入的空氣量增多而使燃燒效率良好。
[0004]關(guān)于該渦輪增壓與EGR的關(guān)系，例如日本特開2007-85258號公報(bào)所記載的那樣，提出有一種內(nèi)燃機(jī)的增壓壓力控制裝置，在內(nèi)部EGR系統(tǒng)的汽油發(fā)動機(jī)中，在渦輪增壓時，進(jìn)行EGR或者使增壓時的EGR量與未增壓時相比較增加EGR量，由此將氣缸內(nèi)的當(dāng)前循環(huán)的能量的一部分在下次以后的循環(huán)中使用，在下次以后的循環(huán)中使能量的總量以及排氣的能量增加而提高渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速，由此使增壓壓力更迅速地上升，由此，提高渦輪式增壓器的增壓壓力上升的響應(yīng)性而抑制駕駛性能的惡化。
[0005]另一方面，在柴油發(fā)動機(jī)中，在增加朝氣缸內(nèi)的燃料噴射量而使發(fā)動機(jī)加速的情況下，為了提高發(fā)動機(jī)的加速性能，進(jìn)行如下控制:關(guān)閉EGR閥而不使從氣缸排出的廢氣的一部分流入EGR通路，而使從氣缸排出的廢氣的全部流入渦輪式增壓器，由此使朝渦輪式增壓器的廢氣流量增加，對渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速的上升進(jìn)行輔助，由此促進(jìn)增壓壓力的上升而增加朝氣缸內(nèi)的新氣的供給量，使發(fā)動機(jī)的加速性提高。
[0006]但是，在該控制中，僅根據(jù)發(fā)動機(jī)是否處于加速狀態(tài)、即燃料噴射量是否急劇地增加來進(jìn)行是否關(guān)閉EGR閥的判定，因此會進(jìn)行如下控制:與渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速無關(guān)，都要關(guān)閉EGR閥而進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速。
[0007]因此，在發(fā)動機(jī)加速時，在已經(jīng)處于渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速較高的狀態(tài)的情況下，當(dāng)根據(jù)發(fā)動機(jī)加速的請求來增加燃料噴射量并關(guān)閉EGR閥時，存在如下問題:朝渦輪式增壓器流入的廢氣量急增，渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速急劇上升到容許轉(zhuǎn)速以上，渦輪式增壓器發(fā)生故障。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-85258號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]本發(fā)明是鑒于上述情況而進(jìn)行的，其目的在于提供柴油發(fā)動機(jī)及其控制方法，在具備渦輪式增壓系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)中，在發(fā)動機(jī)加速時能夠使朝渦輪式增壓器流入的廢氣量收斂到適當(dāng)范圍內(nèi)，由此在發(fā)動機(jī)加速時，能夠避免渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速上升到容許轉(zhuǎn)速以上，能夠防止渦輪式增壓器的故障。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]用于實(shí)現(xiàn)上述那樣的目的的本發(fā)明的柴油發(fā)動機(jī)為，具備渦輪式增壓系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)，其構(gòu)成為，具有燃料噴射量檢測單元、增壓壓力檢測單元、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元以及EGR控制單元，該EGR控制單元為，在發(fā)動機(jī)加速時，在由上述燃料噴射檢測單元檢測到的燃料噴射量的增加量大于預(yù)先設(shè)定的第一閾值、且由上述增壓壓力檢測單元檢測到的增壓壓力低于預(yù)先設(shè)定的第二閾值、且由上述發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元檢測到的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在預(yù)先設(shè)定的高旋轉(zhuǎn).高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)區(qū)域之外的情況下，關(guān)閉EGR閥而停止EGR。
[0015]根據(jù)該構(gòu)成，在發(fā)動機(jī)加速時，在不僅通過燃料噴射量的增加量的判定、而且通過增壓壓力和發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的判定來判斷渦輪式增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的同時，判定是進(jìn)行還是停止EGR，在渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速有可能成為容許轉(zhuǎn)速以上的情況下停止EGR，因此在發(fā)動機(jī)加速時，能夠使朝渦輪式增壓器流入的廢氣量收斂到適當(dāng)范圍內(nèi)，由此在發(fā)動機(jī)加速時，能夠避免渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速上升到容許轉(zhuǎn)速以上，能夠防止渦輪式增壓器的故障。
[0016]在上述柴油發(fā)動機(jī)中，在上述EGR控制單元中，當(dāng)基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和燃料噴射量來設(shè)定上述第二閾值時，能夠更高精度地判定在當(dāng)前的發(fā)動機(jī)加速時、渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速是否有可能成為容許轉(zhuǎn)速以上，能夠進(jìn)行EGR直至渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速不超過容許轉(zhuǎn)速的極限的限度，能夠在抑制廢氣中的NOx的產(chǎn)生量的同時提高燃料消耗率。
[0017]并且，用于實(shí)現(xiàn)上述目的的柴油發(fā)動機(jī)的控制方法為，上述柴油發(fā)動機(jī)具備渦輪式增壓系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)，該柴油發(fā)動機(jī)的控制方法的特征在于，在發(fā)動機(jī)加速時，在燃料噴射量的增加量大于預(yù)先設(shè)定的第一閾值、且增壓壓力低于預(yù)先設(shè)定的第二閾值、且發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)在預(yù)先設(shè)定的高旋轉(zhuǎn).高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)區(qū)域之外的情況下，關(guān)閉EGR閥而停止EGR0
[0018]根據(jù)該方法，在不僅觀察燃料噴射量的變化、而且觀察增壓壓力和發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的同時，判定是進(jìn)行還是停止EGR，因此在渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速有可能成為容許轉(zhuǎn)速以上的情況下能夠停止EGR。由此，在發(fā)動機(jī)加速時，能夠使朝渦輪式增壓器流入的廢氣量收斂到適當(dāng)范圍內(nèi)，因此能夠避免渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速上升到容許轉(zhuǎn)速以上，能夠防止渦輪式增壓器的故障。
[0019]另外，該第一閾值、第二閾值、以及該情況下的高旋轉(zhuǎn).高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)區(qū)域，根據(jù)柴油發(fā)動機(jī)的規(guī)格、渦輪式增壓器的規(guī)格而變化，能夠根據(jù)預(yù)先進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果等來設(shè)定，與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、燃料噴射量等均有關(guān)系，但是能夠按照數(shù)值、函數(shù)值、映射數(shù)據(jù)等形式來設(shè)定。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明的柴油發(fā)動機(jī)及其控制方法，在具備渦輪式增壓系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)中，在發(fā)動機(jī)加速時，在不僅觀察燃料噴射量的變化、而且觀察增壓壓力和發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的同時，判定是進(jìn)行還是停止EGR，因此能夠使朝渦輪式增壓器流入的廢氣量收斂到適當(dāng)范圍內(nèi)，由此在發(fā)動機(jī)加速時，能夠避免渦輪式增壓器的轉(zhuǎn)速上升到容許轉(zhuǎn)速以上，能夠防止渦輪式增壓器的故障。
【附圖說明】
[0022]圖1是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的具備渦輪式增壓系統(tǒng)和EGR系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)的構(gòu)成的圖。
[0023]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的柴油發(fā)動機(jī)的控制方法的控制流程的一例的圖。
[0024]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的柴油發(fā)動機(jī)的控制裝置的構(gòu)成的圖。
[0025]圖4是示意性地表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的柴油發(fā)動機(jī)的控制方法中在發(fā)動機(jī)加速時不關(guān)閉EGR閥的區(qū)域Ra、Rb和關(guān)閉EGR閥的區(qū)域Re的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式的柴油發(fā)動機(jī)及其控制方法進(jìn)行說明。此處，表示具有EGR通路的一部分設(shè)置在氣缸蓋內(nèi)的EGR系統(tǒng)的柴油發(fā)動機(jī)的例子，但并不限定于此，既可以是外部EGR系統(tǒng)、也可以是內(nèi)部EGR系統(tǒng)。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的柴油發(fā)動機(jī)10構(gòu)成為，具有發(fā)動機(jī)主體11、進(jìn)氣通路12、排氣通路13和EGR通路14。在發(fā)動機(jī)主體11設(shè)置有多個氣缸(缸體)Ila和活塞Ilb等，在進(jìn)氣通路12上從上游側(cè)起依次設(shè)置有空氣濾清器15、未圖示的進(jìn)氣量傳感器、以及渦輪式增壓器16的壓縮機(jī)16a。
[0028]此外，在排氣通路13上從上游側(cè)起依次設(shè)置有渦輪式增壓器16的渦輪16b以及廢氣凈化裝置17。EGR通路14從發(fā)動機(jī)主體11與渦輪16b之間的排氣通路13分支，經(jīng)由EGR冷卻器18、設(shè)置于氣缸蓋Ilc內(nèi)部的內(nèi)部EGR通路14a以及EGR閥19，合流到壓縮機(jī)16a與發(fā)動機(jī)主體11之間的進(jìn)氣通路12。
[0029]該廢氣凈化裝置17是用于對從發(fā)動機(jī)主體11排出的廢氣G中的PM (微粒狀物質(zhì))、NOx (氮氧化物)進(jìn)行凈化的后處理裝置，由前級氧化催化劑裝置、PM捕集用過濾裝置、NOx吸藏還原型催化劑裝置、尿素供給噴嘴以及尿素SCR裝置等幾個廢氣凈化單元的組合構(gòu)成。
[0030]此外，設(shè)置有對柴油發(fā)動機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)整體進(jìn)行控制的控制裝置(ECM:發(fā)動機(jī)控制模塊)30，如圖3所示，該控制裝置30構(gòu)成為具有燃料噴射量檢測單元31S、增壓壓力檢測單元32S、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元33S以及EGR控制單元34S。
[0031]并且，EGR控制單元34S構(gòu)成為，在發(fā)動機(jī)加速時，在如下情況下關(guān)閉EGR閥19而停止EGR，即:由燃料噴射檢測單元3IS檢測到的燃料噴射量Q的增加量△ Q大于預(yù)先設(shè)定的第一閾值A(chǔ)Qc ;并且，增壓壓力檢測單元32S具有配置于進(jìn)氣通路12的增壓壓力傳感器21，由該增壓壓力傳感器21檢測到的增壓壓力Pb低于預(yù)先設(shè)定的第二閾值Pbc ;并且，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元33S輸入發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和燃料噴射量Q的值，根據(jù)該發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和燃料噴射量Q來參照表示發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的映射數(shù)據(jù)等而檢測到的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)