內燃機的控制裝置制造方法
【專利摘要】一種內燃機的控制裝置，協調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構的增壓器的增壓量，具備：狀態(tài)量推定運算部(77)，其基于內燃機的運轉狀態(tài)計算缸內氧過剩率；切換裝置(81)，其在基于該算出的缸內氧過剩率判定內燃機處于過渡狀態(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構的開度比平常狀態(tài)小。
【專利說明】內燃機的控制裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置，特別是涉及內燃機的排放氣體再循環(huán)裝置(以下簡稱為EGR)的EGR控制和帶可變流量機構的增壓器的增壓器控制的協調控制。
【背景技術】
[0002]已知有一種內燃機，其具備能夠控制帶可變流量機構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氣通路或氣缸內回流的排放氣體再循環(huán)裝置(EGR)。這樣的內燃機、特別是柴油發(fā)動機，具有如下所述的EGR的控制和帶可變流量機構的增壓器的控制相互影響的關系:如果帶可變流量機構的增壓器的控制導致排氣壓力增大，則EGR帶來的排放氣體的回流量會增大，導致因不能確保向燃燒室的進氣流量及供氣氧濃度而使煙塵(PM)的發(fā)生增多，此外，還會導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，已知有協調控制該EGR控制和增壓器控制的技術。作為這種協調控制之一，例如有專利文獻I。在專利文獻I中，在排氣回流(EGR)進行的運轉區(qū)域中，一邊將可變流量機構的開度調整在部分開度的規(guī)定范圍內，一邊反饋控制EGR控制閥，使空燃比成為目標空燃比，由此，可降低NOx及PM。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:(日本)特開2444 — 114574號公報
【發(fā)明內容】
[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]但是，在專利文獻I中，是在部分負荷區(qū)域進行排氣回流，因此，不能在其它負荷區(qū)域通過協調控制來降低NOx及PM。另外，雖然PM排出量非常依賴于缸內氧過剩率，但在專利文獻I的協調控制中，缸內氧過剩率未被作為控制參數考慮，因此仍有改良的余地。
[0009]這樣，不能說EGR控制和增壓器控制的協調控制是充分的。特別是，關于各氣缸中的燃料噴射量因內燃機的負荷變化而隨時間變動的過渡狀態(tài)，存在下述的問題。在此，圖8是表示過渡狀態(tài)下的燃料噴射量、供氣氧濃度、缸內氧過剩率、NOx排出量、PM排出量的隨時間變化的圖表。如圖8(a)所示，伴隨著內燃機的負荷在時刻Tl增加，燃料噴射量增力口，進行反饋控制，以便成為新的目標燃料噴射量。這樣，由于如果燃料噴射量增加，進氣量也將增加，所以供氣氧濃度及缸內氧過剩率也在暫時減少之后轉而增加，之后，進行反饋控制，以便成為新的目標供氣氧濃度。如圖8(b)所示，由于在過渡狀態(tài)下供氣氧濃度會暫時增加，所以產生排放氣體中含有的NOx增加的問題。另外，如圖8(c)所示，由于在過渡狀態(tài)下缸內氧過剩率會暫時減少，所以產生排放氣體中含有的PM增加的問題。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述問題點而做出的，其目的在于，提供一種內燃機的控制裝置，能夠進行EGR控制和增壓器控制的協調控制，以抑制內燃機的負荷變動的過渡狀態(tài)下的排放氣體中的NOx及PM。
[0011]用于解決課題的技術方案
[0012]為解決上述課題，本發(fā)明提供一種內燃機的控制裝置，其具備:排放氣體再循環(huán)(EGR)控制裝置，發(fā)送EGR指令信號來控制EGR閥的開度，使EGR裝置產生的EGR氣體供給量成為目標EGR氣體供給量；增壓器控制裝置，發(fā)送增壓指令信號來控制所述可變流量機構的開度，使帶可變流量機構的增壓器的增壓量成為目標增壓量；該內燃機的控制裝置的特征在于，具備:缸內氧過剩率計算裝置，其基于所述內燃機的運轉狀態(tài)計算缸內氧過剩率；過渡狀態(tài)判定裝置，其基于所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率來判定所述內燃機是否處于過渡狀態(tài)；切換裝置，其在通過所述過渡狀態(tài)判定裝置判定所述內燃機處于過渡狀態(tài)的情況下，切換所述EGR指令信號及所述增壓指令信號，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機構的開度比平常狀態(tài)小。
[0013]根據本發(fā)明，在基于缸內氧過剩率探測到內燃機處于過渡狀態(tài)的情況下，通過切換裝置切換EGR指令信號及增壓指令信號進行控制，使EGR閥的開度及可變流量機構的開度比平常狀態(tài)小。由此，過渡狀態(tài)下的暫時的供氣氧濃度的增加、缸內氧過剩率的降低被抑制，因此能夠實現可降低NOx及PM的排出量的協調控制。
[0014]所述切換裝置可以切換所述EGR指令信號及所述增壓指令信號，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機構的開度成為預先設定的下限值。據此，通過進行控制，使EGR閥的開度及可變流量機構的開度成為下限值，能夠抑制過渡狀態(tài)下的暫時的供氣氧濃度的增加、缸內氧過剩率的降低，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所述內燃機的運轉狀態(tài)預先設定。由于不將EGR閥的開度下限值設為零，而是設為根據內燃機的運轉狀態(tài)規(guī)定的有限的下限值，從而能夠在良好地保持內燃機的運轉效率的同時，抑制NOx及PM的排出量。
[0016]所述過渡狀態(tài)判定裝置具備:第一判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率是否為第一閾值以下；第二判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率和基于所述內燃機的運轉狀態(tài)預先設定的缸內氧過剩率的最佳值之間的缸內氧過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氧過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氧過剩率偏差為所述第二閾值以上的情況下，判定所述內燃機處于過渡狀態(tài)。
[0017]在第一判定裝置中，鑒于在過渡狀態(tài)下缸內氧過剩率暫時減少，通過判斷在缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率是否為第一閾值以下，判定是否存在過渡狀態(tài)。另一方面，在第二判定裝置中，鑒于在過渡狀態(tài)下缸內氧過剩率背離基于內燃機的運轉狀態(tài)規(guī)定的最佳值，通過判斷缸內氧過剩率和其最佳值之間的缸內氧過剩率偏差是否為第二閾值以上，判定是否存在過渡狀態(tài)。在本實施方式中，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渡狀態(tài)的情況下，通過判定為是過渡狀態(tài)，能夠進行高精度地判定。
[0018]在這種情況下，所述過渡狀態(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燃機的運轉狀態(tài)預先設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，判定所述內燃機處于過渡狀態(tài)。在第三判定裝置中，進一步地，鑒于在過渡狀態(tài)下增壓壓力背離基于內燃機的運轉狀態(tài)規(guī)定的最佳值，通過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，判定是否存在過渡狀態(tài)。由此，能夠高精度地進行過渡狀態(tài)的探測。
[0019]在通過所述過渡狀態(tài)判定裝置判定所述內燃機不在過渡狀態(tài)的情況下，所述切換裝置可以解除對所述EGR指令信號及所述增壓指令信號的切換控制。據此，在通過過渡狀態(tài)判定裝置判定為過渡狀態(tài)結束的情況下，解除切換裝置的切換控制，恢復為通常的運轉狀態(tài)。
[0020]在這種情況下，所述過渡狀態(tài)判定裝置具備:第四判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率是否比第四閾值大；第五判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率和基于所述內燃機的運轉狀態(tài)預先設定的缸內氧過剩率的最佳值之間的缸內氧過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氧過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氧過剩率偏差低于所述第五閾值的情況下，判定所述內燃機不在過渡狀態(tài)。據此，在上述的第四判定裝置或第五判定裝置中的任一個判定不在過渡狀態(tài)的情況下，可以迅速恢復為通常狀態(tài)。此外，第四閾值及第五閾值可以分別設為與上述的第一閾值及第二閾值相同，也可以設為不同。
[0021]所述切換裝置可以在解除所述切換控制時，將所述EGR指令信號復位，使所述EGR閥的開度成為比所述切換控制時的開度大的規(guī)定開度。在過渡狀態(tài)結束，恢復成通常的運轉狀態(tài)時，有時存在在過渡狀態(tài)時因被切換控制而關閉著的EGR閥的開度在打開為止發(fā)生延遲，導致供氣氧濃度上升，NOx增加的情況。在該實施方式下，通過在過渡狀態(tài)結束時進行控制，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，還可以進一步具備增壓指令信號限制裝置，其限制所述增壓指令信號，使所述可變流量機構的開度成為所述內燃機的穩(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，在實際增壓壓力比目標增壓壓力高時，生成增壓指令信號，以減小增壓壓力。這樣，在增壓指令信號為增壓壓力的減少指令的情況下，如果內燃機的負荷增加的過渡狀態(tài)(例如車輛的緊急加速等)產生，則使增壓壓力轉而上升為止的時滯增大。于是，在過渡狀態(tài)下缸內氧過剩率減少，排放氣體中的PM增加，成為問題。在該實施方式中，限制所述增壓指令信號，使所述可變流量機構的開度成為所述內燃機的穩(wěn)定狀態(tài)下的開度，由此，將可變流量機構的開度預先確保在通常狀態(tài)的開度，使增壓壓力不會過度減小，以上述方式，能夠減輕過渡狀態(tài)發(fā)生時的時滯，抑制PM的增加。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據本發(fā)明，在基于缸內氧過剩率檢測到內燃機處于過渡狀態(tài)的情況下，利用切換裝置切換EGR指令信號及增壓指令信號，由此進行控制，使EGR閥的開度及可變流量機構的開度比平常狀態(tài)小。由此，過渡狀態(tài)下的暫時的供氣氧濃度的增加、缸內氧過剩率的降低被抑制，所以能夠實現可降低NOx及PM的排出量的協調控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是表示第一實施方式的內燃機控制裝置的整體結構的示意圖；
[0026]圖2是第一實施方式的內燃機控制裝置的內部結構方框圖；[0027]圖3是帶可變流量機構的增壓器的主要部分剖視說明圖；
[0028]圖4是與λ極限控制部的切換控制有關的內部結構方框圖；
[0029]圖5是與λ極限控制部的切換解除控制有關的內部結構方框圖；
[0030]圖6是第二實施方式的內燃機控制裝置的PID控制部80的內部結構方框圖；
[0031]圖7是第三實施方式的內燃機控制裝置的VFT指令值限幅器周邊的結構方框圖；
[0032]圖8是表示現有例的過渡狀態(tài)下的燃料噴射量、供氣氧濃度、進氣氧過剩率、NOx排出量、PM排出量的隨時間變化的圖表。
【具體實施方式】
[0033]下面，通過圖示的實施方式詳細說明本發(fā)明。但是，該實施方式所記載的結構部件的尺寸、材質、形狀、其相對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](第一實施方式)
[0035]圖1是表示第一實施方式的內燃機控制裝置的整體結構的示意圖。柴油發(fā)動機(發(fā)動機)I具備具有排氣渦輪3和被與排氣渦輪3同軸驅動的壓縮器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排出的空氣通過進氣通路9，進入中間冷卻器11而將進氣冷卻之后，由進氣節(jié)流閥13控制進氣流量，之后，從進氣歧管15流入發(fā)動機I的未圖示的燃燒室內。
[0036]該排氣渦輪增壓器7是帶可變流量機構的增壓器(VFT)，圖3表示其具體的構造。如圖3所示，排氣渦輪增壓器7具有以在周向連續(xù)地包圍渦輪轉子全周的方式延伸的內側渦形管19和外側渦形管21，具備VFT控制閥23，該VFT控制閥23是切換僅在內側渦形管19中使排放氣體流動的狀態(tài)和在內側渦形管19與外側渦形管21兩方使排放氣體流動的狀態(tài)的切換裝置。通過使該VFT控制閥23工作，切換僅在內側渦形管19中使排放氣體流動的狀態(tài)和在內側渦形管19與外側渦形管21兩方使排放氣體流動的狀態(tài)。
[0037]另外，如圖1所示，在發(fā)動機I中設有控制來自燃料噴射閥27的燃料噴射時期及噴射量而向燃燒室內進行噴射的燃料噴射裝置29。在發(fā)動機I的燃燒室中燃燒過的燃燒氣體，即，排放氣體31，在設于各氣缸的排氣口集合，通過排氣歧管33及排氣通路35，驅動上述排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪3而成為壓縮器5的動力源之后，通過排氣通路35，并通過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，并且設有排放氣體的一部分向進氣節(jié)流閥13的下游側部位經由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的上游側設有空氣流量計43、大氣溫度傳感器45，在進氣歧管15內設有進氣溫度傳感器47、增壓壓力傳感器49。另外，還設有發(fā)動機轉速傳感器51、大氣壓傳感器53，來自各傳感器的信號經由信號變換器55被送入控制裝置(ECU) 57。
[0040]進而，對于EGR控制閥41，經由EGR閥控制裝置(EGR控制裝置)59向EGR控制閥41輸出驅動信號，并且向控制裝置57輸入EGR閥開度信號。對于進氣節(jié)流閥13也同樣地，經由節(jié)流閥驅動電路61向進氣節(jié)流閥13輸出驅動信號，并且向控制裝置57輸入節(jié)流閥閥開度信號。進而，對于排氣渦輪增壓器7，經由VFT閥控制裝置(增壓器控制裝置)63向構成可變流量機構的VFT控制閥23 (參照圖3)輸出驅動信號，并且，向控制裝置57輸入該VFT控制閥23的閥開度信號。
[0041 ] 圖2是第一實施方式的內燃機控制裝置57的內部結構方框圖。在控制裝置57中，進行EGR控制閥41的開度控制與VFT控制閥23之間的協調控制。
[0042]圖2中，在目標增壓壓力設定裝置65，基于發(fā)動機轉速傳感器51的發(fā)動機轉速、燃料噴射裝置29的燃料噴射量，利用目標增壓壓力脈譜圖67來求出目標增壓壓力rl，其中，所述發(fā)動機轉速、燃料噴射量表示發(fā)動機I的運轉狀態(tài)。另外，實際增壓壓力yl是基于來自增壓壓力傳感器49的信號來求出的。而且，在加減法器69計算該實際增壓壓力yl和由上述目標增壓壓力設定裝置65設定的目標增壓壓力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，對于供氣氧濃度也相同地，通過目標供氣氧濃度設定裝置73，從發(fā)動機I的運轉狀態(tài)、例如發(fā)動機轉速傳感器51的發(fā)動機轉速、燃料噴射裝置29的燃料噴射量，利用目標供氣氧濃度脈譜圖75來求出目標供氣氧濃度J。
[0044]實際供氣氧濃度及缸內氧過剩率使用通過狀態(tài)量推定運算部77運算的值。該狀態(tài)量推定運算部77基于來自發(fā)動機轉速傳感器51的發(fā)動機轉速、來自燃料噴射裝置29的燃料噴射量、來自增壓壓力傳感器49的增壓壓力、來自進氣溫度傳感器47的進氣歧管溫度、來自空氣流量計43的進氣流量，計算實際供氣氧濃度及缸內氧過剩率，其中，上述發(fā)動機轉速、燃料噴射量、增壓壓力、進氣歧管溫度、進氣流量表示發(fā)動機I的運轉狀態(tài)。而且，在加減法器79計算通過狀態(tài)量推定運算部77推定的實際供氣氧濃度y2與通過上述目標供氣氧濃度設定裝置73設定的目標供氣氧濃度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”)，使實際增壓壓力rl成為目標增壓壓力yl且使實際供氣氧濃度r2成為目標供氣氧濃度y2。這樣，PID控制部80對EGR控制閥41的控制和VFT控制閥23的控制進行協調控制。
[0046]另一方面，向λ極限控制部81輸入由狀態(tài)量推定運算部77推定的缸內氧過剩率和來自增壓壓力傳感器49的實際增壓壓力。該λ極限控制部81基于后述的過渡狀態(tài)的判定結果，對在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控制指令根據在λ極限控制部81生成的EGR切換指令進行了切換后，被EGR指令值限幅器91限制上下限值，作為EGR控制閥41的開度指令信號輸出。同樣地，PID控制部80生成的VFT控制指令根據在λ極限控制部81生成的VFT切換指令進行了切換后，被VFT指令值限幅器97限制上下限值，作為VFT控制閥23的開度指令信號輸出。
[0048]圖4是有關本發(fā)明的λ極限控制部81的切換控制的內部結構方框圖。如圖4所示，輸入到λ極限控制部81的缸內氧過剩率λ02被分別輸入到比較器101、102、104，并且，實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判定缸內氧過剩率λ O2是否為預先規(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”的一個例子，如在前面參照圖10所述，是用于判定過渡狀態(tài)發(fā)生時的缸內氧過剩率的減少的閾值。SP，在第一判定部110，鑒于在過渡狀態(tài)下缸內氧過剩率暫時減少，通過判斷輸入的缸內氧過剩率是否為第一閾值以下，由此判定是否存在過渡狀態(tài)。
[0050]在第二判定部112，λ O2脈譜圖107是規(guī)定對于發(fā)動機I的運轉狀態(tài)的缸內氧過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)動機轉速、燃料噴射量等發(fā)動機I的運轉狀態(tài)，輸出與此對應的缸內氧過剩率的最佳值，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”的一個例子的λ O2偏移值，生成與缸內氧過剩率λ02的最佳值之間的偏差，在比較器102判定缸內氧過剩率入02是否為該偏差以上。即，在第二判定部112，鑒于在過渡狀態(tài)下缸內氧過剩率背離基于發(fā)動機I的運轉狀態(tài)所規(guī)定的最佳值，通過判斷缸內氧過剩率和其最佳值之間的缸內氧過剩率偏差是否為第二閾值以上，由此判定是否存在過渡狀態(tài)。
[0051]在第三判定部114，目標增壓壓力脈譜圖108是規(guī)定對于發(fā)動機I的運轉狀態(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，但目標增壓壓力脈譜圖108獲取發(fā)動機轉速、燃料噴射量等發(fā)動機I的運轉狀態(tài)，輸出與此對應的目標增壓壓力，輸入到加減法器106。另一方面，向該加減法器106輸入實際增壓壓力，生成與目標增壓壓力的偏差，在比較器103判定該偏差是否為預先規(guī)定的增壓壓力偏差極限值(本發(fā)明的“第三閾值”的一個例子)以上。即，在第三判定裝置114，進一步地，鑒于在過渡狀態(tài)下增壓壓力背離基于發(fā)動機I的運轉狀態(tài)所規(guī)定的最佳值，通過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渡狀態(tài)的情況下，經過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渡狀態(tài)，由此可高精度地判斷是否存在過渡狀態(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的缸內氧過剩率λ O2和預先規(guī)定的λ O2下限值，判定缸內氧過剩率λ O2是否為λ O2下限值以下。在此，λ O2下限值是被設定為比第一判定部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的判定結果無關地，在檢測到缸內氧過剩率λ O2的極端降低的情況下，用于判定成過渡狀態(tài)存在的閾值。由此，在檢測到缸內氧過剩率λ O2的極端降低的情況下，能夠迅速地判定過渡狀態(tài)。
[0054]在這樣判定為過渡狀態(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)動機I的運轉狀態(tài)規(guī)定EGR控制閥41的開度下限值。在此，獲取發(fā)動機I的運轉狀態(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)動機I的運轉狀態(tài)無關地生成，使VFT控制閥23的開度成為開度下限值(典型地，成為零)。
[0055]在這樣探測到發(fā)動機I處于過渡狀態(tài)的情況下，通過切換EGR控制指令及VFT控制指令進行控制，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，過渡狀態(tài)下的暫時的供氣氧濃度的增加、缸內氧過剩率的降低被抑制，所以能夠實現可降低NOx及PM的排出量的協調控制。
[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的內部結構方框圖。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判定是否是過渡狀態(tài)。S卩，在第一判定部Iio中，在比較器101判定缸內氧過剩率λ O2是否比預先規(guī)定的λ O2極限值(例如2以下)大。而且，在第二判定部112中，判定缸內氧過剩率和其最佳值之間的缸內氧過剩率偏差是否低于第二閾值。然后，通過將各判定部的判定結果輸入OR電路126，在任一判定部判定不是過渡狀態(tài)的情況下，解除上述的切換控制。由此，在從過渡狀態(tài)恢復到通常狀態(tài)時，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”相同的方式進行設定的情況，但也可以設定為彼此不同。
[0058]如以上說明，根據第一實施方式的控制裝置57，過渡狀態(tài)下的暫時的供氣氧濃度的增加、缸內氧過剩率的降低被抑制，因此，能夠實現可降低NOx及PM的排出量的協調控制。
[0059](第二實施方式)
[0060]接著，參照圖6說明第二實施方式的內燃機的控制裝置。在第二實施方式中，對于與第一實施方式共同的部位標注共同的符號，適當地省略重復說明。
[0061]圖6是第二實施方式的內燃機控制裝置的PID控制部80的內部結構方框圖。如第一實施方式中所說明，向PID控制部80輸入實際增壓壓力yl與由上述目標增壓壓力設定裝置65設定的目標增壓壓力rl之間的偏差el、及由狀態(tài)量推定運算部77推定的供氣氧濃度12與由上述目標供氣氧濃度設定裝置73設定的目標供氣氧濃度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施狀態(tài)的λ極限控制信號。S/W134是在λ極限控制信號處于ON狀態(tài)的情況下(即，切換控制處于正被實施的狀態(tài)的情況下)，輸出復位信號的切換裝置。如果向積分器132輸入復位信號，則積分器132會將增益134的積算值復位，輸出EGR控制閥指令，使EGR控制閥41成為規(guī)定開度。
[0063]目前，在過渡狀態(tài)結束而恢復為通常的運轉狀態(tài)時，有時存在在過渡狀態(tài)時因被切換而關閉著的EGR控制閥41的開度在打開為止發(fā)生延遲，導致供氣氧濃度上升，NOx增加的情況。在這種情況下，在過渡狀態(tài)結束時進行控制，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](第三實施方式)
[0065]接著，參照圖7說明第三實施方式的內燃機的控制裝置。在第三實施方式中，對于與第一及第二實施方式共同的部位標注共同的符號，適當地省略重復說明。
[0066]圖7是第三實施方式的內燃機控制裝置的VFT指令值限幅器97周邊的結構方框圖。VFT指令值限幅器97是本發(fā)明的“增壓指令信號限制裝置”的例子，通過在上限值設定裝置136設定的上限值及在下限值設定裝置138設定的下限值，將VFT開度指令限制在規(guī)定的范圍內。在上限值設定裝置136及下限值設定裝置138設定的范圍是在發(fā)動機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VFT最大開度脈譜圖140及VFT最小開度脈譜圖142根據發(fā)動機I的運轉狀態(tài)規(guī)定。
[0067]通常，在反饋控制VFT控制閥23的開度的情況下，在實際增壓壓力比目標增壓壓力高時，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)動機I的負荷增加的過渡狀態(tài)(例如，車輛的緊急加速等)，則使增壓壓力轉而上升為止的時滯增大。于是，過渡狀態(tài)下的缸內氧過剩率減少，排放氣體中的PM增加，從而成為問題。在本實施方式中，在VFT指令值限幅器97進行限制，使VFT控制閥23的開度成為發(fā)動機I的穩(wěn)定狀態(tài)下的開度，由此，使增壓壓力不會過度減少，能夠減輕過渡狀態(tài)發(fā)生時的時滯，抑制PM的增加。
[0068]產業(yè)上的利用可能性
[0069]本發(fā)明涉及內燃機的控制裝置，尤其是能夠用于內燃機的排放氣體再循環(huán)裝置(以下，簡稱為EGR)的EGR控制和帶可變流量機構的增壓器的增壓器控制的協調控制。
【權利要求】
1.一種內燃機的控制裝置，其具備:排放氣體再循環(huán)(EGR)控制裝置，其發(fā)送EGR指令信號來控制EGR閥的開度，使EGR裝置的EGR氣體供給量成為目標EGR氣體供給量；增壓器控制裝置，其發(fā)送增壓指令信號來控制所述可變流量機構的開度，使帶可變流量機構的增壓器的增壓量成為目標增壓量；該內燃機的控制裝置的特征在于，具備: 缸內氧過剩率計算裝置，其基于所述內燃機的運轉狀態(tài)算出缸內氧過剩率； 過渡狀態(tài)判定裝置，其基于所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率來判定所述內燃機是否處于過渡狀態(tài)； 切換裝置，其在通過所述過渡狀態(tài)判定裝置判定所述內燃機處于過渡狀態(tài)的情況下，切換所述EGR指令信號及所述增壓指令信號，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機構的開度比平常狀態(tài)小。
2.如權利要求1所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述切換裝置切換所述EGR指令信號及所述增壓指令信號，使所述EGR閥的開度及所述可變流量機構的開度成為預先設定的下限值。
3.如權利要求2所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述EGR閥的開度的下限值根據所述內燃機的運轉狀態(tài)預先設定。
4.如權利要求1~3中任一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述過渡狀態(tài)判定裝置具備: 第一判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率是否為第一閾值以下； 第二判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率和基于所述內燃機的運轉狀態(tài)預先設定的缸內氧過剩率的最佳值之間的缸內氧過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氧過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氧過剩率偏差為所述第二閾值以上的情況下，判定所述內燃機處于過渡狀態(tài)。
5.如權利要求4所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述過渡狀態(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燃機的運轉狀態(tài)預先設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一步判定所述增壓壓力偏差為以上的情況下，判定所述內燃機處于過渡狀態(tài)。
6.如權利要求1~5中任一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述切換裝置在通過所述過渡狀態(tài)判定裝置判定所述內燃機不在過渡狀態(tài)的情況下，解除對所述EGR指令信號及所述增壓指令信號的切換控制。
7.如權利要求6所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述過渡狀態(tài)判定裝置具備: 第四判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率是否比第四閾值大； 第五判定裝置，其判定所述缸內氧過剩率計算裝置算出的缸內氧過剩率和基于所述內燃機的運轉狀態(tài)預先設定的缸內氧過剩率的最佳值之間的缸內氧過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氧過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氧過剩率偏差低于所述第五閾值的情況下，判定所述內燃機不在過渡狀態(tài)。
8.如權利要求6或7所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 所述切換裝置在解除所述切換控制時，將所述EGR指令信號復位，使所述EGR閥的開度成為比所述切換控制時的開度大的規(guī)定開度。
9.如權利要求1~8中任一項所述的內燃機的控制裝置，其特征在于， 進一步具備增壓指令信號限制裝置，其限制所述增壓指令信號，使所述可變流量機構的開度成為所述內燃 機的穩(wěn)定狀態(tài)下的開度。
【文檔編號】F02B37/22GK103906908SQ201280053266
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權日:2012年1月24日
【發(fā)明者】高柳恒 申請人:三菱重工業(yè)株式會社