内燃机的EGR装置
阅读：1018发布：2020-07-16
专利汇可以提供内燃机的EGR装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种具有令EGR气体从 发动机 的排气通路向供气通路返回的EGR机构的 内燃机 的EGR装置，利用 发动机转速 和发动机负荷来确定目标EGR率，并且利用向发动机的吸入空气量和压 力 缸吸入气体量来算出推定EGR率，从目标EGR率与推定EGR率的差来检测EGR气体的响应性迟缓。，下面是内燃机的EGR装置专利的具体信息内容。
1. 一种内燃机的EGR装置，具有令EGR气体从发动机的排气通路向供气通路返回的EGR机构，
该内燃机的EGR装置构成为，利用发动机转速和发动机负荷来确定目标EGR率，并且利用向发动机的吸入空气量和压力缸吸入气体量来算出推定EGR率，从目标EGR率与推定EGR率的差来检测EGR气体的响应性迟缓。
2. 如权利要求1所述的内燃机的EGR装置，其特征在于，
在目标EGR率与推定EGR率的差大于基准值、且上述差大于基准值的状态在判定基准时间以上时，判断存在EGR气体的响应性迟缓。
3. 如权利要求1所述的内燃机的EGR装置，其特征在于，
在目标EGR率与推定EGR率的差变得大于基准值时开始判定计数，在目标EGR率与推定EGR率的差变得小于基准值时结束判定计数，将判定计数的计数数与判定基准时间进行比较。
4. 如权利要求2所述的内燃机的EGR装置，其特征在于，
在目标EGR率与推定EGR率的差变得大于基准值时开始判定计数，在目标EGR率与推定EGR率的差变得小于基准值时结束判定计数，将判定计数的计数数与判定基准时间进行比较。
5. 如权利要求1所述的内燃机的EGR装置，其特征在于，
推定EGR率由下式算出：EGR率＝（压力缸吸入气体量－吸入空气量）×100／压力缸吸入气体量，
压力缸吸入气体量由下式算出：压力缸吸入气体量＝体积效率×（发动机转速／
120）×排气量×密度。
6. 如权利要求2所述的内燃机的EGR装置，其特征在于，
推定EGR率由下式算出：EGR率＝（压力缸吸入气体量－吸入空气量）×100／压力缸吸入气体量，
压力缸吸入气体量由下式算出：压力缸吸入气体量＝体积效率×（发动机转速／
120）×排气量×密度。
内燃机的EGR装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种供给EGR气体而有效地降低NOx的产生的内燃机的EGR装置。
背景技术
[0002] 以往以来，在内燃机中广泛使用排气再循环装置（EGR装置），其令排气气体的一部分（以下称作“EGR气体”）回流到供气系统而减缓燃烧，令燃烧速度下降从而实现NOx的降低。
[0003] 图1是表示带增压机的内燃机的一例的图，该内燃机中具有与发动机1的进气歧管2连接的供气通路3以及与排气歧管4连接的排气通路5。在上述排气通路5中具有被排气气体6驱动的涡轮7，且在上述供气通路3中设有借助该涡轮7生成压缩空气9的压缩机8，由涡轮7及压缩机8构成由涡轮加载器构成的增压机10，将由增压机10的压缩机8压缩的压缩空气9供给到上述供气通路3。图1中，符号11是空气滤清器，12是中间冷却器，13是发动机1的气缸，14是燃料喷射装置。
[0004] 在上述供气通路3和排气通路5之间设置EGR机构15。图1的EGR机构15为，利用EGR配管16连接进气歧管2与上述排气歧管4之间，在该EGR配管16中具有EGR冷却器17，并且设置有借助促动器18而开闭的EGR阀19。
[0005] 在未图示的驾驶座位的油门踏板处，具有作为发动机1的负荷而对油门踏板开度进行检测的油门踏板传感器（负荷传感器）20，并且在发动机1中装备有检测其转速的旋转传感器21，来自这些油门踏板传感器20及旋转传感器21的油门踏板开度信号20a及转速信号21a被输入到成为发动机控制计算机（ECU：Electronic Control Unit）的控制装置22中。
[0006] 另一方面，在控制装置22中，对EGR阀19的促动器18输出对开度进行指令的开度指令信号18a。此外，向对各气缸13喷射燃料的燃料喷射装置14输出对燃料的喷射时机及喷射量进行指令的燃料喷射信号14a。
[0007] 在发动机1运转时，基于油门踏板开度信号20a及转速信号21a而从控制装置22对EGR阀19进行控制，将EGR阀19的开度保持在与发动机1的运转状态对应的位置，从而，EGR气体在供气通路3中再循环而实现排气气体的NOx的降低。
[0008] 在此，控制装置22基于发动机1的转速等确定目标EGR率，以沿着该目标EGR率的方式控制EGR阀19等，此外，近年，还存在用于诊断EGR阀的不良所导致的EGR机构的故障的技术（例如，参照专利文献1）。
[0009] 专利文献1：日本特开平10－141150号公报但是，在控制装置22基于目标EGR率而对EGR阀19的促动器18发出开度指令信号
18a时，在由于EGR阀19的固着等而EGR阀19缓慢地开闭时产生EGR气体的响应性迟缓，另一方面，基于EGR阀19到达目标开度而判定为正常，因此存在无法认知EGR气体的响应性迟缓的问题。
18a时，在由于EGR阀19的固着等而EGR阀19缓慢地开闭时产生EGR气体的响应性迟缓，另一方面，基于EGR阀19到达目标开度而判定为正常，因此存在无法认知EGR气体的响应性迟缓的问题。
发明内容
[0010] 本发明鉴于上述的情况而提出，目的在于提供一种能够认识EGR气体的响应性迟缓的内燃机的EGR装置。
[0011] 本发明为一种内燃机的EGR装置，具有令EGR气体从发动机的排气通路向供气通路返回的EGR机构，其中，根据发动机转速和发动机负荷确定目标EGR率，并且根据向发动机的吸入空气量和压力缸吸入气体量算出推定EGR率，从目标EGR率与推定EGR率的差检测EGR气体的响应性迟缓。
[0012] 在本发明中，优选构成为，在目标EGR率与推定EGR率的差大于基准值、且上述差大于基准值的状态为判定基准时间以上时，判断为存在EGR气体的响应性迟缓。
[0013] 在本发明中，优选构成为，在目标EGR率与推定EGR率的差变得大于基准值时开始判定计数，在目标EGR率与推定EGR率的差变得小于基准值时结束判定计数，将判定计数的计数数与判定基准时间进行比较。
[0014] 在本发明中，优选推定EGR率由下式计算：EGR率＝（压力缸吸入气体量－吸入空气量）×100／压力缸吸入气体量，压力缸吸入气体量由下式计算：压力缸吸入气体量＝体积效率×（发动机转速／
120）×排气量×密度。
120）×排气量×密度。
[0015] 进而，基于发动机转速和发动机负荷来确定目标EGR率，并且基于向发动机的吸入空气量和压力缸吸入气体量来算出推定EGR率，从目标EGR率与推定EGR率的差来检测EGR气体的响应性迟缓，因此，能够认识到以往无法认识到的响应性迟缓。
[0016] 根据上述本发明的内燃机的EGR装置，从目标EGR率和推定EGR率的差来检测EGR气体的响应性迟缓，因此能够实现下述优异的效果：即便是EGR阀缓慢地开闭而到达目标开度的情况下，也能够适当地认识到EGR气体的响应性迟缓。附图说明
[0017] 图1是表示以往的内燃机的EGR装置的整体概略图。
[0018] 图2是表示本发明的实施例的整体概略图。
[0019] 图3是表示本发明的实施例中的处理的流程图。
[0020] 图4是示意地表示EGR的响应性迟缓的判断的图表。
具体实施方式
[0021] 以下，参照附图说明本发明的实施例。
[0022] 图2～图4表示本发明的实施例，图中，标注与图1相同的符号的部分表示同一物。
[0023] 实施例所示的内燃机的EGR装置中，在供气通路3与排气通路5之间设有EGR机构15以便令EGR气体从发动机1的排气通路5向供气通路3返回。EGR机构15中，供气通路3为，利用EGR配管16连接进气歧管2与排气歧管4之间，EGR机构15的EGR配管16中具有EGR冷却器17，并且设有借助促动器18而开闭的EGR阀19。
[0024] 在压缩机8的上游侧，具有检测向发动机1的吸入空气量的空气流动传感器（AFM：Air Flow Meter）23。此外，在供气通路3的自中间冷却器12的下游侧直到EGR配管16的出口部16a之间，设有检测吸入管压力的吸入管压力传感器24，并且，在供气通路3中从EGR配管16的出口部16a直到进气歧管2之间，具有检测进气歧管2的温度的进气歧管温度传感器25。在此，吸入管压力传感器24配置在中间冷却器12的附近，并且进气歧管温度传感器25配置在进气歧管2的附近。此外，在发动机1中，装备有检测冷却水的温度的水温传感器26。
[0025] 此外，在未图示的运转座位的油门踏板处，具有作为发动机1的负荷而检测油门踏板开度的油门踏板传感器（负荷传感器）20，并且在发动机1中装备有检测其转速的旋转传感器21。
[0026] 进而，对于成为发动机控制计算机（ECU：Electronic Control Unit）的控制装置27输入下述信号：来自空气流动传感器23的吸入空气量信号23a、来自吸入管压力传感器
24的吸入管压力信号24a、来自进气歧管温度传感器25的进气歧管温度信号25a、来自水温传感器26的冷却水温度信号26a、及来自油门踏板传感器20及旋转传感器21的油门踏板开度信号20a及转速信号21a。
24的吸入管压力信号24a、来自进气歧管温度传感器25的进气歧管温度信号25a、来自水温传感器26的冷却水温度信号26a、及来自油门踏板传感器20及旋转传感器21的油门踏板开度信号20a及转速信号21a。
[0027] 另一方面，在控制装置27中，自输入的信号对EGR阀19的促动器18输出进行开度的指令的开度指令信号18a，并且向故障灯等的显示机构28输出显示信号28a。此外，向对各气缸13喷射燃料的燃料喷射装置14输出对燃料的喷射时机及喷射量进行指令的燃料喷射信号14a。进而，在控制装置27中，具有检测大气压的大气压传感器29，输入来自大气压传感器29的大气压信号（未图示）。
[0028] 此外，控制装置27基于输入的信号来确定目标EGR率，并且算出推定EGR率，进而，设定为进行如图3所示的流程那样的控制。
[0029] 以下，说明本发明的实施例的作用。
[0030] 在降低NOx的发生时，基于发动机1的运转域中的油门踏板开度信号20a及转速信号21a等，控制装置27向EGR阀19的促动器18发出开度指令信号18a，调节EGR配管16的开度而令排气G的一部分从排气歧管4经由EGR配管16而流入进气歧管2，实现气缸
13内的燃烧温度的降低而降低NOx的产生。
13内的燃烧温度的降低而降低NOx的产生。
[0031] 此外，控制装置27伴随发动机启动而按照图3的顺序检测EGR气体的响应性迟缓的有无。
[0032] 具体而言，作为检测前的前提条件而求得EGR的开度偏差从而判断开度偏差是否超过既定值（步骤S1），确认EGR阀19的变化的状态。在开度偏差没有超过既定值时（步骤S1的NO），判断为EGR机构15等不存在异常而向无需系统确认的阶段移行，无需确认EGR气体的响应性迟缓的有无而结束（步骤S2）。另一方面，在开度偏差超过既定值时（步骤S1的YES），向系统确认的阶段移行，确认EGR气体的响应性迟缓的有无（步骤S3）。
[0033] 向确认EGR气体的响应性迟缓的有无的阶段（步骤S3）移行后，求得目标EGR率与推定EGR率的差的绝对值，判断差是否超过基准值（既定值）（步骤S4）。
[0034] 在此，目标EGR率根据转速信号（发动机转速）21a和油门踏板开度信号（发动机负荷）20a而基于MAP处理等确定，并且利用来自水温传感器26的冷却水温度信号26a及来自大气压传感器29的大气压信号而进行环境补正。
[0035] 同时，推定EGR率根据向发动机1的吸入空气量和压力缸吸入气体量以下式算出：EGR率＝（压力缸吸入气体量－吸入空气量）×100／压力缸吸入气体量。
[0036] 此外，吸入空气量从空气流动传感器23的吸入空气量信号（吸入空气量）23a获得，并且此外，压力缸吸入气体量由下式算出：
压力缸吸入气体量＝体积效率ηｖ×（发动机转速／120）×排气量×密度ρ。
压力缸吸入气体量＝体积效率ηｖ×（发动机转速／120）×排气量×密度ρ。
[0037] 进而，体积效率ηｖ通过来自吸入管压力传感器24的吸入管压力信号（吸入管压力）24a的函数处理而获得。此外，（发动机转速／120）×排气量作为每一秒的吸入气体量而从来自旋转传感器21的转速信号（发动机转速）21a及由发动机1排出的排气量获得。进而密度ρ通过进气歧管温度传感器25的进气歧管温度信号（进气歧管温度）25a、和吸入管压力传感器24的吸入管压力信号（吸入管压力）24a的函数处理而获得。在此，与差进行比较的基准值以EGR阀19的开度及其他的处理条件作为基准而设定。
[0038] 然后，在差与基准值比较而差小于基准值时（步骤S4的NO），向系统正常的阶段移行，判断为不存在EGR气体的响应性迟缓的可能性而结束（步骤S5）。另一方面，在差与基准值比较而差大于基准值时（步骤S4的YES），判断为存在EGR气体的响应性迟缓的可能性而向下一个阶段移行。
[0039] 在下一个阶段中，以目标EGR率与推定EGR率的差变得大于基准值的时刻（图4的图表中a）作为开始点而开始判定计数（步骤S6），之后，检测差变成基准值（既定值）以下的情况，以差移行至基准值（既定值）以下的时刻（图4的图表中ｂ）作为终点而结束判定计数（步骤S7）。在此，也可以在即便经过了既定时间而差没有变为基准值以下的情况下判断并不是EGR气体的响应性迟缓而是存在其他的故障及异常而结束处理。
[0040] 在结束了判定计数后，求得自开始时至结束时的判定计数的计数数Δt而与判定基准时间（既定值）进行比较，判断判定计数的计数数Δt是否超过了判定基准时间（既定值）（步骤S8）。
[0041] 在计数数Δt没有超过判定基准时间（既定值）时（步骤S8的NO），向系统正常的阶段移行，判断为不存在EGR气体的响应性迟缓而结束（步骤S5）。另一方面，在判定计数数Δt超过了判定基准时间（既定值）时（步骤S8的YES），向系统异常的阶段移行，判断为存在EGR气体的响应性迟缓（步骤S9）。
[0042] 在向系统异常的阶段移行时（步骤S9），控制装置27向故障灯等的显示机构28输出显示信号28a，在显示机构28中进行点亮等的显示而通知存在异常的主旨。
[0043] 进而，根据这样的实施例，即便在由于EGR阀19缓慢地开闭而到达目标开度的状态而存在EGR气体的响应性迟缓时，也能从目标EGR率与推定EGR率的差检测到EGR气体的响应性迟缓，能够恰当地认识到EGR气体的响应性迟缓。
[0044] 在实施例中构成为，在目标EGR率与推定EGR率的差大于基准值，且上述差大于基准值的状态在判定基准时间以上时，判断为存在EGR气体的响应性迟缓，由于经由差及判定基准时间来适当地判别EGR气体的响应性迟缓，所以能够适宜地认识EGR气体的响应性迟缓。
[0045] 在实施例中构成为，目标EGR率与推定EGR率的差大于基准值时开始判定计数，在目标EGR率与推定EGR率的差变得小于基准值时结束判定计数，将判定计数的计数数Δt与判定基准时间进行比较，经由判定计数的计数数Δt来确切地判别EGR气体的响应性迟缓，因此能够适宜地认识EGR气体的响应性迟缓。
[0046] 在实施例中，推定EGR率通过下式算出：EGR率＝（压力缸吸入气体量－吸入空气量）×100／压力缸吸入气体量，压力缸吸入气体量由下式算出：压力缸吸入气体量＝体积效率ηｖ×（发动机转速／
120）×排气量×密度ρ，经由其他的数据更确切地判别EGR气体的响应性迟缓，因此能够最适宜地认识EGR气体的响应性迟缓。
120）×排气量×密度ρ，经由其他的数据更确切地判别EGR气体的响应性迟缓，因此能够最适宜地认识EGR气体的响应性迟缓。
[0047] 另外，本发明的内燃机的EGR装置并不仅限定于上述的实施例，当然能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变更。
[0048] 附图标记说明1 发动机
3 供气通路
5 排气通路
15 EGR机构
Δt 计数数
ηｖ 体积效率
ρ 密度
3 供气通路
5 排气通路
15 EGR机构
Δt 计数数
ηｖ 体积效率
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