内燃机及其控制方法技术

一种内燃机，具备在EGR通路(Eg)上具有EGR阀(12)和导向阀(13)的EGR系统(10)，其具备控制装置(20)，使用通过EGR阀(12)的喷嘴的等熵流的式子来表示的EGR气体的第1体积流量(V1)、以及通过导向阀(13)抽出的EGR气体的第2体积流量(V2)，来表示EGR阀(12)的开度(xegr)与EGR气体的质量流量(megr)之间的关系，因此即使在EGR通路上设置有导向阀(止回阀)，也能够高精度地计算EGR气体的质量流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机及其控制方法
本专利技术涉及一种内燃机及其控制方法，该内燃机具备EGR(废气再循环)系统，控制回流的EGR气体的流量。
技术介绍
在现有技术中，设置EGR(废气再循环)系统来将柴油发动机等内燃机的废气中的NOx(氮氧化物)抑制得较低。此时，反馈能够检测的物理量，将EGR通路上所设置的EGR阀控制成使得该物理量与预先设定的物理量的目标值一致，调节回流的EGR气体的质量流量。因此，有如下装置，即将设定为质量流量的目标排气回流量转换为体积流量，根据作为该体积流量的目标排气回流量，决定上述排气回流路径的目标面积(例如，参照专利文献1)。该装置根据运转条件能够设定废气的质量流量，能够实现排气回流路径的目标面积的高精度控制。在上述装置中，EGR气体的体积流量在排气回流路径一定的通路面积中与前后差压的1/2次方成比例，因此根据作为体积流量的目标排气回流量、以及吸气压与排气压的差压，来求出得到目标排气回流量的目标面积。在现有技术中，难以直接检测EGR气体的质量流量，因此像上述装置那样，通过由计算来求出发动机吸排气系统状态量的内部运算模型的控制逻辑，来计算EGR气体的质量流量。通常情况下，经过EGR阀的EGR气体的质量流量可以作为喷嘴的等熵流来处理，因此能够通过下述的数学式(8)来表示。[数学式8]在此，将megr设为经过EGR阀的EGR气体的质量流量([kg/s])，将μ设为流量系数([-])，将A设为EGR阀的有效开口面积([m2])，将Pin设为EGR阀的入口的压力([Pa])，将Pout设为EGR阀的出口的压力([Pa])，将Tin设为EGR阀的入口的温度([K])，将R设为气体常数([J/kgK])，将k设为比热比([-])。通过实验求出EGR气体的流量系数μ乘以EGR阀的有效开口面积A的μ·A(以下，称为喷嘴的等熵流的系数)，作为EGR阀开度xegr和阀间差压Pin-Pout的函数，能够通过下述的数学式(9)来表示。[数学式9]μ·A＝f(xegr，Pin-Pout)…(9)实质上该函数作为与预先通过实验结果求出的映射之间的插值而被提供。根据发动机的规格，存在EGR阀的出入口的差压小，因运转状态而成为负压的情况。在这种发动机中，在EGR通路内设置导向阀(止回阀)，防止EGR气体的逆流，并且利用因气缸吸排气冲程的波动而产生的周期性的差压变动来抽出EGR气体。这样，在EGR阀的出入口的差压小，或成为负压的状态下，导向阀有效地工作，通过抽出EGR气体的泵送动作而产生EGR气体的流动，因此无法通过喷嘴的等熵流来表现，无法通过上述数学式(8)来计算质量流量。此外，前述的专利文献1的方法也是根据作为体积流量的目标排气回流量、以及吸气压与排气压的差压来进行控制的方法，但通过喷嘴的等熵流来表现EGR气体的质量流量是其条件，因此在还设置有导向阀的内燃机中无法适用专利文献1的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-18918号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种内燃机及其控制方法，在EGR通路上即使设置有导向阀(止回阀)，也能够高精度地计算EGR气体的质量流量。用于解决课题的方案用于实现上述目的的本专利技术的一种内燃机，具备在EGR通路上具有EGR阀和止回阀的EGR系统，并具备控制装置，该控制装置使用通过上述EGR阀的喷嘴的等熵流的式子来表示的EGR气体的第1体积流量、以及通过上述止回阀抽出的EGR气体的第2体积流量，来表示上述EGR阀的开度与EGR气体的质量流量之间的关系。根据该结构，即使在EGR通路上设置有止回阀，无法仅通过喷嘴的等熵流来表示EGR气体的质量流量的情况下，也能够准确地表示EGR阀的开度与EGR气体的质量流量之间的关系。此外，在上述内燃机中，上述控制装置中设置有下述的数学式(1)及数学式(2)，上述数学式(1)表示上述第1体积流量(V1)，是上述喷嘴的等熵流的式子除以气体密度的数学式，上述数学式(2)表示上述第2体积流量(V2)，是将每一气缸的EGR气体抽出体积流量(Vegr_pump)和每单位时间的差压变动的次数相乘的数学式。[数学式1][数学式2]在此，将流量系数设为μ([-])，将EGR阀的有效开口面积设为A([m2])，将EGR阀的入口的压力设为Pin([Pa])，将EGR阀的出口的压力设为Pout([Pa])，将EGR阀的入口温度设为Tin([K])，将气体比热设为R([J/kgK])，将比热比设为k([-])，将发动机转速设为neng([rpm])，将根据曲柄形式求出的值设为B([-])，将气缸数设为Ncyl([-])。在此所说的根据曲柄形式求出的值B在曲柄形式为α°曲柄的情况下是360/α的值。例如，在内燃机的气缸排列为直列四缸的情况下，曲柄形式为180°曲柄，因此B为2，此外，若是直列六缸，则曲柄形式为120°曲柄，因此B为3。根据该结构，能够根据EGR阀的开度准确地计算EGR气体的质量流量，或根据EGR气体的质量流量准确地计算EGR阀的开度。由此，即使在EGR通路上设置有止回阀的内燃机中，也能够控制EGR气体的质量流量。此外，在上述内燃机中，上述控制装置具备第1机构、第2机构及第3机构，在将上述EGR阀控制为与内燃机的状态量的目标值相应的开度(xegr)时，上述第1机构根据基于喷嘴的等熵流的式子的系数及EGR阀的前后的压力比的EGR阀的第1开度映射，求出与上述开度(xegr)及当前压力比(Pout/Pin)相应的喷嘴的等熵流的式子的系数(μ·A)，并通过上述数学式(1)计算上述第1体积流量(V1)，上述第2机构根据基于每一气缸的EGR气体的抽出体积流量及EGR阀的前后的压力比的EGR阀的第2开度映射，求出与上述开度(xegr)及当前压力比(Pout/Pin)相应的内燃机的每一气缸的EGR气体的抽出体积流量(Vegr_pump)，并通过上述数学式(2)计算上述第2体积流量(V2)，在上述第1机构和上述第2机构之后，上述第3机构在上述第1体积流量(V1)和上述第2体积流量(V2)中的较大的一方乘上气体密度来计算上述质量流量(megr)，此时，能够根据EGR阀的开度准确地计算EGR气体的质量流量。由此，在所谓反馈控制中能够使用上述的EGR气体的质量流量的计算模型，因此能够提高EGR系统的控制性。此外，在上述内燃机中，上述控制装置具备第4机构、第5机构及第6机构，在将上述EGR阀控制为与内燃机的状态量的目标值相应的EGR气体的质量流量(megr)时，将上述质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机，具备在EGR通路上具有EGR阀和止回阀的EGR系统，其特征在于，具备控制装置，该控制装置使用通过上述EGR阀的喷嘴的等熵流的式子来表示的EGR气体的第1体积流量、以及通过上述止回阀抽出的EGR气体的第2体积流量，来表示上述EGR阀的开度与EGR气体的质量流量之间的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.10 JP 2012-1083541.一种内燃机，具备在EGR通路上具有EGR阀和止回阀的EGR系统，其特征在于，具备控制装置，该控制装置使用通过上述EGR阀的喷嘴的等熵流的式子来表示的EGR气体的第1体积流量、以及通过上述止回阀抽出的EGR气体的第2体积流量，来表示上述EGR阀的开度与EGR气体的质量流量之间的关系。2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，上述控制装置中设置有下述的数学式(1)及数学式(2)，上述数学式(1)表示上述第1体积流量(V1)，是上述喷嘴的等熵流的式子除以气体密度的数学式，上述数学式(2)表示上述第2体积流量(V2)，是将每一气缸的EGR气体抽出体积流量(Vegr_pump)和每单位时间的差压变动的次数相乘的数学式，[数学式1][数学式2]其中，μ：流量系数([-])A：EGR阀的有效开口面积([m2])Pin：EGR阀的入口的压力([Pa])Pout：EGR阀的出口的压力([Pa])Tin：EGR阀的入口的温度([K])R：气体比热([J/kgK])k：比热比([-])neng：发动机转速([rpm])B：根据曲柄形式求出的值([-])Ncyl：气缸数([-])。3.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，上述控制装置具备第1机构、第2机构及第3机构，在将上述EGR阀控制为与内燃机的状态量的目标值相应的开度(xegr)时，上述第1机构根据基于喷嘴的等熵流的式子的系数及EGR阀的前后的压力比的EGR阀的第1开度映射，求出与上述开度(xegr)及当前压力比(Pout/Pin)相应的喷嘴的等熵流的式子的系数(μ·A)，并通过上述数学式(1)计算上述第1体积流量(V1)，上述第2机构根据基于每一气缸的EGR气体的抽出体积流量及EGR阀的前后的压力比的EGR阀的第2开度映射，求出与上述开度(xegr)及当前压力比(Pout/Pin)相应的内燃机的每一气缸的EGR气体的抽出体积流量(Vegr_pump)，并通过上述数学式(2)计算上述第2体积流量(V2)，在上述第1机构和上述第2机构之后，上述第3机构在上述第1体积流量(V1)和上述第2体积流量(V2)中的较大的一方乘上气体密度来计算上述质量流量(megr)。4.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，上述控制装置具备第4机构、第5机构及第6机构，在将上述EGR阀控制为与内燃机的状态量的目标值相应的EGR气体的质量流量(megr)时，将上述质量流量(megr)除以气体密度来计算出的值用作上述第1体积流量(V1)和上述第2体积流量(V2)，上述第4机构根据基于喷嘴的等熵流的式子的系数及EGR阀的前后的压力比的EGR阀的第1开度映射，求出与根据上述第1体积流量(V1)通过上述数学式(1)计算的喷嘴的等熵流的式子的系数(μ·A)、及当前压力比(Pout/Pin)相应的第1目标开度(xegr_1)，上述第5机构根据基于每一气缸的EGR气体的抽出体积流量及EGR阀的前后的压力比的EGR阀的第2开度映射，求出与根据上述第2体积流量(V2)通过上述数学式(2)计算的每一气缸的EGR气体的抽出体积流量(Vegr_pump)、及当前压力比(Pout/Pin)相应的第2目标开度(xegr_2)，在上述第4机构和上述第5机构之后，上述第6机构将上述第1目标开度(xegr_1)和上述第2目标开度(xegr_2)中较小...

【专利技术属性】
技术研发人员：花村良文，阿曾充宏，
申请(专利权)人：五十铃自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP