Способ управления двигателем и устройство управления - RU2708759C1
Код документа: RU2708759C1
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к управлению двигателем, включающему в себя EGR-устройство для рециркуляции части выхлопного газа во всасываемый воздух, и, в частности, к области техники для коррекции открытия (степени открытия) регулирующего EGR-клапана.
Уровень техники
[0002] Патентный документ 1 раскрывает уровень техники для устройства EGR (рециркуляции выхлопных газов) двигателя для рециркуляции части выхлопного газа во всасываемый воздух, при этом точность оценки расхода EGR-газа повышается посредством вычисления с учетом пульсации EGR-газа. В частности, для EGR-устройства, оно выполнено с возможностью: использовать датчики для того, чтобы считывать давления на сторонах выше и ниже по потоку от EGR-клапана, предоставленного в EGR-канале; выполнять преобразование в синусоидальную волну из флуктуаций коэффициента давления в течение предварительно определенного периода времени; вычислять функцию давления на основе синусоидальной волны, при этом функция давления используется для того, чтобы вычислять расход EGR-газа из коэффициента давления в качестве переменной; и вычислять расход EGR-газа, протекающего в EGR-канале в течение предварительно определенного периода времени, путем использования функции давления.
Документы предшествующего уровня техники
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1. Патентный документ Японии номер 5420489
Сущность изобретения
Задачи, решаемые изобретением
[0004] Если современный уровень техники, описанный выше, используется для того, чтобы получать характеристики пульсации EGR-газа путем использования датчиков давления и корректировать открытие регулирующего EGR-клапана на основе полученных характеристик, имеется проблема, состоящая в том, что датчики давления с высокой скоростью отклика имеют большие ошибки и меньшую точность.
[0005] Настоящее изобретение осуществлено с учетом проблемы, описанной выше, и предназначено для того, чтобы точно корректировать открытие регулирующего EGR-клапана.
Средство для решения задач
[0006] Согласно настоящему изобретению, способ управления двигателем содержит: открытие и закрытие EGR-канала посредством регулирующего EGR-клапана, при этом EGR-канал выполнен с возможностью обеспечивать рециркуляцию части выхлопного газа из выпускного канала во впускной канал; задание базового открытия регулирующего EGR-клапана на основе текущего рабочего состояния двигателя; считывание фактической температуры системы выпуска выхлопных газов, которая представляет собой текущую температуру системы выпуска выхлопных газов; вычисление дифференциального давления в регулирующем EGR-клапане на основе фактической температуры системы выпуска выхлопных газов; вычисление опорного дифференциального давления, которое представляет собой дифференциальное давление в регулирующем EGR-клапане в установившемся состоянии, соответствующем текущему рабочему состоянию двигателя; вычисление опорной амплитуды пульсации, которая представляет собой амплитуду пульсации опорного дифференциального давления; и коррекцию базового открытия на основе дифференциального давления, опорного дифференциального давления и опорной амплитуды пульсации.
Преимущества изобретения
[0007] Согласно настоящему изобретению, признак коррекции открытия регулирующего EGR-клапана, в зависимости от дифференциального давления на основе фактической температуры системы выпуска выхлопных газов, опорного дифференциального давления, соответствующего текущему рабочему состоянию двигателя, и опорной амплитуды пульсации, служит для того, чтобы подавлять варьирование расхода EGR-газа, вызываемое посредством временного изменения температуры системы выпуска выхлопных газов и в силу этого повышать точность коррекции открытия регулирующего EGR-клапана.
Краткое описание чертежей
[0008] Фиг. 1 является схемой конфигурации, показывающей пример двигателя, включающего в себя EGR-устройство, согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции проходного сечения регулирующего EGR-клапана, согласно первому варианту осуществления настоящего варианта осуществления.
Фиг. 3 является иллюстративной схемой, иллюстрирующей такое допущение, что система впуска/выпуска является эквивалентной системе, состоящей из диафрагм с точки зрения динамики жидкостей и газов.
Фиг. 4 является иллюстративной схемой, иллюстрирующей пример вычисления коэффициента компенсации дифференциального давления.
Фиг. 5 является иллюстративной схемой, иллюстрирующей пример вычисления коэффициента компенсации пульсации.
Фиг. 6 является иллюстративной схемой, иллюстрирующей варьирование расхода EGR-газа, вызываемое посредством пульсации дифференциального давления в регулирующем EGR-клапане.
Фиг. 7A является характеристической схемой, показывающей изменения EGR-пропорции при ускорении, тогда как фиг. 7B является характеристической схемой, показывающей изменения EGR-пропорции при замедлении.
Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции открытия регулирующего EGR-клапана, согласно второму варианту осуществления настоящего варианта осуществления.
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции открытия регулирующего EGR-клапана, согласно третьему варианту осуществления настоящего варианта осуществления.
Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции открытия регулирующего EGR-клапана, согласно четвертому варианту осуществления настоящего варианта осуществления.
Режим(ы) осуществления изобретения
[0009] Далее описываются устройство управления двигателем и способ управления двигателем согласно настоящему изобретению со ссылкой на варианты осуществления, показанные на чертежах. Фиг. 1 является схемой конфигурации, схематично показывающей пример двигателя, включающего в себя EGR-устройство, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
[0010] Двигатель 10 включает в себя турбонагнетатель 11. Турбонагнетатель 11 включает в себя турбину 14, компрессор 15 и общий вал 16, при этом турбина 14 располагается в выпускном канале 12, и компрессор 15 располагается во впускном канале 13, и турбина 14 и компрессор 15 коаксиально размещаются на валу 16. Поток выхлопного газа вращательно приводит в действие турбину 14 для того, чтобы вращать компрессор 15, за счет этого создавая повышенное давление и нагнетая всасываемый воздух. Выпускной канал 12 содержит перепускной канал 18, который шунтирует турбину 14. Перепускной канал 18 содержит клапан 17 регулирования давления наддува для регулирования давления наддува.
[0011] Двигатель 10 дополнительно включает в себя устройство EGR (рециркуляции выхлопных газов) для рециркуляции части EGR-газа во всасываемый воздух. EGR-устройство включает в себя EGR-канал 21, соединяющий выпускной канал 12 с впускным каналом 13, при этом EGR-газ в качестве части выхлопного газа рециркулирует из выпускного канала 12 во впускной канал 13 через EGR-канал 21. EGR-канал 21 содержит регулирующий EGR-клапан 22 и EGR-охладитель 23. Регулирующий EGR-клапан 22 выполнен с возможностью открывать и закрывать EGR-канал 21 и в силу этого управлять расходом EGR-газа, протекающего в EGR-канале 21, и в силу этого управлять EGR-пропорцией (отношением количества EGR-газа относительно объема свежего всасываемого воздуха). EGR-охладитель 23 выполнен с возможностью охлаждать EGR-газ.
[0012] EGR-устройство представляет собой так называемое низконапорное EGR-устройство, в котором место слияния, в котором EGR-канал 21 стыкуется со впускным каналом 13, размещается выше по потоку от компрессора 15. Клапан 24 регулирования расхода всасываемого воздуха предоставляется в части впускного канала 13 выше по потоку от места слияния EGR-канала 21 для регулирования объема свежего всасываемого воздуха.
[0013] Дроссельный клапан 25 располагается в части впускного канала 13 ниже по потоку от компрессора 15 и выполнен с возможностью электронно управляться таким образом, чтобы открывать и закрывать впускной канал 13. Промежуточный охладитель 26 располагается в части впускного канала 13 ниже по потоку от дроссельного клапана 25 и выполнен с возможностью охлаждать всасываемый воздух, включающий в себя свежий всасываемый воздух, и EGR-газ, введенный через EGR-канал. Кроме того, датчик 27 концентрации кислорода располагается в части впускного канала 13 ниже по потоку от компрессора 15 и выше по потоку от дроссельного клапана 25 и выполнен с возможностью считывать концентрацию кислорода во всасываемом воздухе.
[0014] Из дроссельного клапана 25 и клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха, управление объемом всасываемого воздуха выполняется по существу посредством дроссельного клапана 25. Тем не менее, когда в рабочей EGR-области для введения EGR-газа во впускной канал 13, клапан 24 регулирования расхода всасываемого воздуха управляется в направлении закрытия таким образом, чтобы подавлять объем свежего всасываемого воздуха.
[0015] Выпускной канал 12 содержит расположенный выше по потоку катализатор 31 и расположенный ниже по потоку катализатор 32, при этом расположенный выше по потоку катализатор 31 располагается выше по потоку от места, соединенного с EGR-каналом 21, и расположенный ниже по потоку катализатор 32 располагается ниже по потоку от места, соединенного с EGR-каналом 21. Датчик 33 температуры выхлопных газов располагается в окрестности места, соединенного с EGR-каналом 21, и выполнен с возможностью служить в качестве части считывания температуры системы выпуска выхлопных газов, чтобы считывать текущую температуру системы выпуска выхлопных газов.
[0016] Вспомогательный глушитель 34 и основной глушитель 35 в качестве звукопоглотителей размещаются последовательно в части выпускного канала 12 ниже по потоку от расположенного ниже по потоку катализатора 32.
[0017] Секция 40 управления выполнена с возможностью выводить управляющие сигналы в клапан 17 регулирования давления наддува, регулирующий EGR-клапан 22, клапан 24 регулирования объема всасываемого воздуха, дроссельный клапан 25 и т.д., чтобы управлять их операциями на основе считывающих сигналов из различных датчиков, таких как датчик 27 концентрации кислорода и датчик 33 температуры выхлопных газов.
[0018] Фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции проходного сечения регулирующего EGR-клапана 22, при этом проходное сечение регулирующего EGR-клапана 22 соответствует открытию (степени открытия) регулирующего EGR-клапана 22. Эта процедура многократно выполняется посредством секции 40 управления с интервалами в предварительно определенный очень короткий период времени (например, 10 мс). Хотя настоящий вариант осуществления выполнен с возможностью корректировать проходное сечение регулирующего EGR-клапана 22, он может быть выполнен с возможностью корректировать непосредственно открытие (степень открытия) регулирующего EGR-клапана 22. В настоящем варианте осуществления, термин "давление" по существу означает среднее флуктуации давления, а именно, центральное значение колебания давления.
[0019] На этапе S10, секция 40 управления определяет то, присутствует или нет EGR-запрос, а именно, то, находится она или нет в рабочей EGR-области, в которой EGR-газ рециркулирует во впускной канал 13. Например, это определение основано на частоте вращения двигателя и нагрузке на двигатель со ссылкой на подготовленную карту для задания рабочей EGR-области. Для повышения эффективности использования топлива, рабочая EGR-область задается с такой шириной, что она включает в себя область частичной нагрузки.
[0020] На этапе S11, секция 40 управления служит в качестве части задания базового проходного сечения, чтобы задавать и считывать базовое проходное сечение A0 регулирующего EGR-клапана 22, соответствующее базовому открытию (степени открытия) регулирующего EGR-клапана 22, при этом базовое проходное сечение A0 задается на основе частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель со ссылкой на подготовленную карту для задания проходного сечения. Базовое проходное сечение A0 задается таким образом, чтобы достигать целевой EGR-пропорции (отношения расхода для расхода EGR-газа относительно объема всасываемого воздуха), соответствующей текущему состоянию частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель.
[0021] На этапе S12, секция 40 управления определяет и считывает фактическую температуру T1 системы выпуска выхлопных газов на основе считывающего сигнала из датчика 33 температуры выхлопных газов, при этом фактическая температура T1 системы выпуска выхлопных газов представляет собой фактическую температуру системы выпуска выхлопных газов. На этапе S13, секция 40 управления определяет и считывает опорную температуру T0 системы выпуска выхлопных газов со ссылкой на подготовленную карту для задания опорной температуры системы выпуска выхлопных газов для каждого состояния частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель, при этом опорная температура T0 системы выпуска выхлопных газов представляет собой температуру системы выпуска выхлопных газов в установившемся состоянии, соответствующем текущему состоянию частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель. На этапе S14, секция 40 управления вычисляет разность ΔT температур между фактической температурой T1 системы выпуска выхлопных газов и опорной температурой T0 системы выпуска выхлопных газов.
[0022] На этапе S15, секция 40 управления определяет то, имеет либо нет разность ΔT температур абсолютное значение, большее или равное предварительно определенному пороговому значению. Когда абсолютное значение разности ΔT температур меньше предварительно определенного порогового значения, секция 40 управления определяет то, что она находится в установившемся состоянии, в котором фактическая температура T1 системы выпуска выхлопных газов находится близко к опорной температуре T0 системы выпуска выхлопных газов, и варьирование проходного сечения (открытия) регулирующего EGR-клапана 22 вследствие неравновесности температуры системы выпуска выхлопных газов является небольшим, и в силу этого завершает настоящую процедуру без коррекции проходного сечения регулирующего EGR-клапана 22. Соответственно, открытие регулирующего EGR-клапана 22 управляется на основе базового проходного сечения A0, вычисленного на этапе S11.
[0023] С другой стороны, когда абсолютное значение разности ΔT температур превышает или равно предварительно определенному пороговому значению, секция 40 управления определяет то, что она находится в состоянии термической неравновесности, в котором фактическая температура T1 системы выпуска выхлопных газов отличается от опорной температуры T0 системы выпуска выхлопных газов, и варьирование проходного сечения (открытия) регулирующего EGR-клапана 22 вследствие неравновесности температуры системы выпуска выхлопных газов является большим, и в силу этого переходит к этапу S16 и далее, на которых операция коррекции выполняется для проходного сечения регулирующего EGR-клапана 22.
[0024] Во-первых, на этапе S16, секция 40 управления вычисляет фактическое давление P1exh выше по потоку на основе фактической температуры T1 системы выпуска выхлопных газов, при этом фактическое давление P1exh выше по потоку представляет собой текущее давление на стороне выше по потоку от регулирующего EGR-клапана 22. Ниже описывается конкретный пример этого вычисления. На этапе S17, секция 40 управления определяет и считывает опорное давление P0exh выше по потоку на основе текущей частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель со ссылкой на подготовленную карту для задания опорного давления выше по потоку, при этом опорное давление P0exh выше по потоку представляет собой давление на стороне выше по потоку от регулирующего EGR-клапана 22 в установившемся состоянии.
[0025] На этапе S18, секция 40 управления определяет и считывает давление Pin ниже по потоку на основе текущей частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель со ссылкой на подготовленную карту для задания давления ниже по потоку, при этом давление Pin ниже по потоку представляет собой давление на стороне ниже по потоку от регулирующего EGR-клапана 22.
[0026] На этапе S19, секция 40 управления служит в качестве части вычисления дифференциального давления, чтобы вычислять и считывать дифференциальное давление ΔP1 на основе фактического давления P1exh выше по потоку и давления Pin ниже по потоку, при этом дифференциальное давление ΔP1 соответствует дифференциальному давлению в регулирующем EGR-клапане 22. В частности, давление Pin ниже по потоку вычитается из фактического давления P1exh выше по потоку, чтобы получать дифференциальное давление ΔP1 (=P1exh-Pin).
[0027] На этапе S20, секция 40 управления служит в качестве части вычисления опорного дифференциального давления, чтобы вычислять и считывать опорное дифференциальное давление ΔP0 на основе опорного давления P0exh выше по потоку и давления Pin ниже по потоку, при этом опорное дифференциальное давление ΔP0 соответствует дифференциальному давлению в регулирующем EGR-клапане 22 в установившемся состоянии. В частности, давление Pin ниже по потоку вычитается из опорного давления P0exh выше по потоку, чтобы получать опорное дифференциальное давление ΔP0.
[0028] На этапе S21, секция 40 управления вычисляет коэффициент K1 компенсации дифференциального давления для проходного сечения регулирующего EGR-клапана 22 на основе дифференциального давления ΔP1 и опорного дифференциального давления ΔP0. Ниже описывается конкретный пример вычисления коэффициента K1 компенсации дифференциального давления.
[0029] На этапе S22, секция 40 управления служит в качестве части вычисления опорной амплитуды пульсации, чтобы определять и считывать опорную амплитуду D0 пульсации на основе частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель со ссылкой на подготовленную карту для задания опорной амплитуды пульсации, при этом опорная амплитуда D0 пульсации представляет собой амплитуду пульсации дифференциального давления в регулирующем EGR-клапане 22 в установившемся состоянии, а именно, амплитуду пульсации опорного дифференциального давления. На этапе S23, секция 40 управления вычисляет период W пульсации опорного дифференциального давления ΔP0 на основе частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель.
[0030] На этапе S24, секция 40 управления оценивает фактический расход Q'1 относительно пульсации на основе периода W пульсации, опорной амплитуды D0 пульсации и дифференциального давления ΔP1, при этом фактический расход Q'1 относительно пульсации представляет собой расход относительно пульсации с учетом пульсации дифференциального давления ΔP1 и соответствует удельному массовому расходу EGR-газа в расчете на каждый период пульсации дифференциального давления ΔP1. На этапе S25, секция 40 управления оценивает опорный расход Q'0 относительно пульсации на основе периода W пульсации, опорной амплитуды D0 пульсации и опорного дифференциального давления ΔP0, при этом опорный расход Q'0 относительно пульсации представляет собой расход относительно пульсации с учетом пульсации опорного дифференциального давления ΔP0 и соответствует удельному массовому расходу EGR-газа в расчете на каждый период пульсации опорного дифференциального давления ΔP0.
[0031] На этапе S26, секция 40 управления служит в качестве части вычисления коэффициента компенсации пульсации, чтобы вычислять коэффициент K2 компенсации пульсации для базового проходного сечения A0 регулирующего EGR-клапана 22 таким образом, что фактический расход Q'1 относительно пульсации становится равным опорному расходу Q'0 относительно пульсации. Ниже описывается конкретный пример этого вычисления со ссылкой на фиг. 5.
[0032] Содержание этапов S24 и S25 не обязательно предназначено для фактического применения к двигателю, а предназначено для пояснения с фактическим расходом Q'1 относительно пульсации и опорным расходом Q'0 относительно пульсации для простоты понимания теоретических основ для получения коэффициента K2 компенсации пульсации.
[0033] На этапе S27, секция 40 управления вычисляет общий коэффициент K3 компенсации для базового проходного сечения A0 регулирующего EGR-клапана 22 на основе коэффициента K1 компенсации дифференциального давления и коэффициента K2 компенсации пульсации. В частности, общий коэффициент K3 компенсации получается посредством умножения коэффициента K1 компенсации дифференциального давления и коэффициента K2 компенсации пульсации между собой.
[0034] На этапе S28, секция 40 управления служит в качестве части коррекции, чтобы корректировать базовое проходное сечение A0 регулирующего EGR-клапана 22 путем использования общего коэффициента K3 компенсации. В частности, секция 40 управления получает конечное проходное сечение A1 регулирующего EGR-клапана 22 посредством умножения базового проходного сечения A0 на общий коэффициент K3 компенсации. Когда этап S16 и следующие этапы выполняются, секция 40 управления управляет открытием регулирующего EGR-клапана 22 на основе конечного проходного сечения A1.
[0035] На фиг. 3-5, каждая ссылка с номером, включающая в себя 0, указывает параметр в установившемся состоянии при опорной температуре T0 системы выпуска выхлопных газов, тогда как каждая ссылка с номером, включающая в себя «1», указывает параметр в состоянии термической неравновесности, в котором фактическая температура T1 системы выпуска выхлопных газов отличается на предварительно определенное значение или более от опорной температуры T0 системы выпуска выхлопных газов.
[0036] Далее описывается пример вычисления фактического давления P1exh выше по потоку на этапе S16 со ссылкой на фиг. 3. При условии, что система впуска/выпуска является эквивалентной системе, состоящей из диафрагм, концентрация выхлопного газа выше по потоку от регулирующего EGR-клапана 22 выражается посредством следующих уравнений для установившегося состояния и для состояния термической неравновесности.
Фактическая температура системы выпуска выхлопных газов T1cat на стороне ниже по потоку от расположенного ниже по потоку катализатора 32 получается из фактической температуры T1 системы выпуска выхлопных газов. Соответственно, фактическое давление P1exh выше по потоку выражается посредством следующего уравнения.
[0037] В дальнейшем описывается пример вычисления коэффициента K1 компенсации дифференциального давления на этапе S21 со ссылкой на фиг. 4. При условии, что система впуска/выпуска выхлопных газов является эквивалентной системе, состоящей из диафрагм, уравнение Бернулли заключается в следующем.
При условии, что скорость потока выше по потоку от регулирующего EGR-клапана 22 равна нулю, выводится следующее уравнение.
Уравнение продолжения заключается в следующем.
Подстановка уравнения (1) дает в результате следующее уравнение.
Подстановка
Когда ΔP=P0exh-Pin, расход EGR-газа, проходящего через EGR-канал 21 в установившемся состоянии, выражается посредством следующего уравнения.
Аналогично, расход EGR-газа в состоянии термической неравновесности выражается посредством следующего уравнения.
Чтобы достигать Q0=Q1, выводится следующее уравнение.
При допущении
Следовательно, коэффициент K1 компенсации дифференциального давления выражается посредством следующего уравнения.
Когда
[0038] В дальнейшем описывается пример вычисления коэффициента K2 компенсации пульсации на этапе S26 со ссылкой на фиг. 5. При условии, что регулирующий EGR-клапан 22 является эквивалентным системе, состоящей из диафрагмы, расход EGR-газа, протекающего в EGR-канале 21, а именно, удельный массовый расход, проходящий в регулирующем EGR-клапане 22, Q, выражается посредством следующего уравнения.
где Q: удельный массовый расход EGR-газа (кг/с),
Cd: коэффициент расхода регулирующего EGR-клапана (-),
ρ: концентрация EGR-газа (кг/м3), и
ΔP: дифференциальное давление в регулирующем EGR-клапане (кПа).
Когда C=Cd×(2×ρ)1/2, выводится следующее уравнение.
Под влиянием пульсации выхлопного газа, вводимого в EGR-канал 21, дифференциальное давление ΔP в регулирующем EGR-клапане 22 также пульсирует. Поскольку пульсация дифференциального давления ΔP преобразуется в синусоидальную волну, и амплитуда пульсации представляется посредством D, фактический расход Q' относительно пульсации, который представляет собой средний удельный массовый расход EGR-газа в расчете на каждый период пульсации дифференциального давления, выражается посредством следующего уравнения.
где ΔP: (центр колебаний) дифференциальное давление в регулирующем EGR-клапане (кПа),
D: амплитуда пульсации дифференциального давления (кПа), и
ω: угловая скорость пульсации (=2π/W) (рад/секунда).
[0039] Соответственно, поскольку Q'1 представляет собой фактический расход относительно пульсации дифференциального давления ΔP1 в состоянии термической неравновесности, и Q'0 представляет собой опорный расход относительно пульсации опорного дифференциального давления ΔP0 в установившемся состоянии, выводится следующее уравнение.
Чтобы задавать фактический расход Q'1 относительно пульсации равным опорному расходу Q'0 относительно пульсации посредством коррекции базового проходного сечения A0 регулирующего EGR-клапана 22, выводится следующее уравнение.
Следовательно, проходное сечение A1 регулирующего EGR-клапана для Q'1=Q'0 выражается посредством следующего уравнения.
Следовательно, коэффициент K2 компенсации пульсации для Q'1=Q'0 выражается посредством следующего уравнения.
[0040] Во втором и третьем вариантах осуществления, описанных ниже, вычисляется фактическая амплитуда D1 пульсации для пульсации дифференциального давления, для которой используются уравнения (3) в (5). Тем не менее, в первом варианте осуществления, значение опорной амплитуды D0 пульсации используется для простой оценки фактической амплитуды D1 пульсации таким образом, что уравнения (3) и (5) преобразуются в следующие уравнения (3)' и (5)'.
Таким образом, настоящий вариант осуществления выполнен с возможностью вычислять дифференциальное давление ΔP1 при фактической температуре T1 системы выпуска выхлопных газов и опорное дифференциальное давление ΔP0 при опорной температуре T0 системы выпуска выхлопных газов и корректировать базовое проходное сечение A0 регулирующего EGR-клапана 22 посредством коэффициента K1 компенсации дифференциального давления с учетом этих дифференциальных давлений и коэффициента K2 компенсации пульсации с учетом пульсации дифференциального давления. Это служит для того, чтобы точно корректировать базовое проходное сечение A0 регулирующего EGR-клапана 22, даже в состоянии термической неравновесности, в котором температура системы выпуска выхлопных газов изменяется быстро, например, при ускорении или замедлении. Такой признак, что коэффициент K1 компенсации дифференциального давления и коэффициент K2 компенсации пульсации получаются без использования датчиков давления, служит для того, чтобы предотвращать отрицательные эффекты ошибок датчиков давления.
[0041] Фиг. 6 показывает взаимосвязь между расходом Q EGR-газа и пульсацией дифференциального давления ΔP в состоянии термической неравновесности. Как показано на фиг. 6, в нелинейной области, в которой дифференциальное давление ΔP является небольшим, даже если плюсовая боковая амплитуда и минусовая боковая амплитуда пульсации являются симметричными, фактический расход Q1 EGR-газа при фактической температуре T1 системы выпуска выхлопных газов отклоняется к минусовой стороне от опорного расхода Q0. Соответственно, требуется корректировать базовое проходное сечение A0 регулирующего EGR-клапана 22 в направлении увеличения. С другой стороны, в линейной области, в которой дифференциальное давление ΔP является большим, если плюсовая боковая амплитуда и минусовая боковая амплитуда пульсации являются симметричными, фактический расход Q1 незначительно отклоняется от опорного расхода Q0. Соответственно, не требуется корректировать базовое проходное сечение A0. Таким образом, в состоянии термической неравновесности, фактический расход Q1 отклоняется от опорного расхода Q0 этим конкретным способом под влиянием пульсации дифференциального давления, но такой признак настоящего варианта осуществления, что коэффициент K2 компенсации пульсации вычисляется, чтобы задавать фактический расход Q'1 относительно пульсации равным опорному расходу Q'0 относительно пульсации, и базовое проходное сечение A0 корректируется путем использования коэффициента K2 компенсации пульсации, служит для того, чтобы подавлять вызывание варьирования расхода EGR-газа посредством пульсации дифференциального давления в состоянии термической неравновесности и в силу этого точно корректировать проходное сечение A1 регулирующего EGR-клапана 22.
[0042] Фиг. 7A показывает изменения EGR-пропорции регулирующего EGR-клапана 22 при ускорении. При ускорении, в частности, на начальной стадии ускорения, задержка повышения температуры системы выпуска выхлопных газов относительно повышения частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель приводит к тому, что фактическая температура T1 системы выпуска выхлопных газов кратковременно ниже опорной температуры T0 системы выпуска выхлопных газов. Соответственно, без коррекции согласно настоящему варианту осуществления, в частности, на начальной стадии ускорения, проходное сечение регулирующего EGR-клапана 22 имеет тенденцию становиться относительно небольшим таким образом, что фактическая EGR-пропорция ниже целевой EGR-пропорции. Напротив, с помощью коррекции на основе коэффициента K1 компенсации дифференциального давления, описанной выше, на начальной стадии ускорения, на которой температура системы выпуска выхлопных газов находится в состоянии термической неравновесности, проходное сечение корректируется в направлении увеличения таким образом, что фактическая EGR-пропорция увеличивается и вплотную приближается к целевой EGR-пропорции. Кроме того, с помощью коррекции на основе как коэффициента K1 компенсации дифференциального давления, так и коэффициента K2 компенсации пульсации согласно настоящему варианту осуществления, на начальной стадии ускорения, на которой температура системы выпуска выхлопных газов находится в состоянии термической неравновесности, проходное сечение дополнительно корректируется в направлении увеличения таким образом, что фактическая EGR-пропорция дополнительно увеличивается и в большей степени приближается к целевой EGR-пропорции.
[0043] Фиг. 7B показывает изменения EGR-пропорции регулирующего EGR-клапана 22 при замедлении. При замедлении, в частности, на начальной стадии замедления, задержка падения температуры системы выпуска выхлопных газов относительно падения частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель приводит к тому, что фактическая температура T1 системы выпуска выхлопных газов кратковременно выше опорной температуры T0 системы выпуска выхлопных газов. Соответственно, без коррекции согласно настоящему варианту осуществления, в частности, на начальной стадии замедления, проходное сечение регулирующего EGR-клапана 22 имеет тенденцию становиться относительно большим таким образом, что фактическая EGR-пропорция выше целевой EGR-пропорции. Напротив, с помощью коррекции на основе коэффициента K1 компенсации дифференциального давления, описанной выше, на начальной стадии замедления, на которой температура системы выпуска выхлопных газов находится в состоянии термической неравновесности, проходное сечение корректируется в направлении понижения таким образом, что фактическая EGR-пропорция снижается и вплотную приближается к целевой EGR-пропорции. Кроме того, с помощью коррекции на основе как коэффициента K1 компенсации дифференциального давления, так и коэффициента K2 компенсации пульсации согласно настоящему варианту осуществления, на начальной стадии замедления, на которой температура системы выпуска выхлопных газов находится в состоянии термической неравновесности, проходное сечение дополнительно корректируется в направлении понижения таким образом, что фактическая EGR-пропорция дополнительно снижается и приближается к целевой EGR-пропорции.
[0044] Варианты осуществления, описанные ниже, основаны на первом варианте осуществления. Далее описываются признаки, отличающиеся от первого варианта осуществления, при этом избыточное описание опускается.
[0045] Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции базового проходного сечения A0 регулирующего EGR-клапана 22, согласно второму варианту осуществления настоящего варианта осуществления. Для дополнительного повышения точности коррекции, второй вариант осуществления выполнен с возможностью вычислять фактическую амплитуду D1 пульсации посредством коррекции опорной амплитуды D0 пульсации на основе разности ΔT температур и вычислять фактический расход Q'1 относительно пульсации и коэффициент K2 компенсации пульсации путем использования фактической амплитуды D1 пульсации, как показано в уравнениях (3) и (5).
[0046] В частности, со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 8, операции этапов S10-S22 являются идентичными этапам в первом варианте осуществления. После этапа S22, на этапе S22A, секция 40 управления вычисляет коэффициент Da коррекции амплитуды для опорной амплитуды D0 пульсации на основе разности ΔT температур между фактической температурой T1 системы выпуска выхлопных газов и опорной температурой T0 системы выпуска выхлопных газов. Затем, на этапе S22B, секция 40 управления вычисляет фактическую амплитуду D1 пульсации при текущей фактической температуре T1 системы выпуска выхлопных газов на основе опорной амплитуды D0 пульсации и коэффициента Da коррекции амплитуды. В частности, фактическая амплитуда D1 пульсации получается посредством умножения опорной амплитуды D0 пульсации на коэффициент Da коррекции амплитуды. На этапе S23, секция 40 управления вычисляет период W пульсации дифференциального давления аналогично первому варианту осуществления. На этапе S24A, секция 40 управления вычисляет фактический расход Q'1 относительно пульсации EGR-газа, проходящего через EGR-канал 21, на основе периода W пульсации, фактической амплитуды D1 пульсации и дифференциального давления ΔP1. Операции следующих этапов S25-S28 являются идентичными этапам в первом варианте осуществления.
[0047] Согласно второму варианту осуществления, описанному выше, признак вычисления фактической амплитуды D1 пульсации при фактической температуре T1 системы выпуска выхлопных газов и вычисления фактического расхода Q'1 относительно пульсации и коэффициента K2 компенсации пульсации при фактической температуре T1 системы выпуска выхлопных газов путем использования фактической амплитуды D1 пульсации служит для того, чтобы дополнительно повышать точность коррекции по сравнению с первым вариантом осуществления.
[0048] Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции базового проходного сечения A0 регулирующего EGR-клапана 22, согласно третьему варианту осуществления настоящего варианта осуществления. Для дополнительного повышения точности коррекции, третий вариант осуществления выполнен с возможностью корректировать опорную амплитуду D0 пульсации на основе открытия AWG клапана 17 регулирования давления наддува, чтобы получать фактическую амплитуду D1 пульсации, которая представляет собой амплитуду пульсации дифференциального давления ΔP1.
[0049] В частности, со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 9, операции этапов S10-S22 являются идентичными этапам в первом варианте осуществления. После этапа S22, на этапе S22C, секция 40 управления считывает открытие AWG клапана 17 регулирования давления наддува. Затем, на этапе S22D, секция 40 управления вычисляет коэффициент Dwg коррекции амплитуды на основе открытия AWG клапана 17 регулирования давления наддува. На этапе S22E, секция 40 управления вычисляет текущую фактическую амплитуду D1 пульсации на основе опорной амплитуды D0 пульсации и коэффициента Dwg коррекции амплитуды. В частности, фактическая амплитуда D1 пульсации получается посредством умножения опорной амплитуды D0 пульсации на коэффициент Dwg коррекции амплитуды. На этапе S23, секция 40 управления вычисляет период W пульсации дифференциального давления аналогично первому варианту осуществления. Затем на этапе S24B, секция 40 управления вычисляет фактический расход Q'1 относительно пульсации EGR-газа на основе периода W пульсации, фактической амплитуды D1 пульсации и дифференциального давления ΔP1. Операции следующих этапов S25-S28 являются идентичными этапам в первом варианте осуществления.
[0050] Согласно третьему варианту осуществления, описанному выше, признак вычисления фактической амплитуды D1 пульсации путем использования открытия AWG клапана 17 регулирования давления наддува и вычисления фактического расхода Q'1 относительно пульсации и коэффициента K2 компенсации пульсации путем использования фактической амплитуды D1 пульсации служит для того, чтобы дополнительно повышать точность коррекции по сравнению с первым вариантом осуществления.
[0051] Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления для коррекции базового проходного сечения A0 регулирующего EGR-клапана 22, согласно четвертому варианту осуществления настоящего варианта осуществления. Когда EGR-запрос присутствует, объем свежего воздуха уменьшается посредством регулирования нагрузки клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха, в зависимости от EGR-пропорции (либо открытия (степени открытия), либо проходного сечения регулирующего EGR-клапана 22), при этом клапан 24 регулирования расхода всасываемого воздуха располагается в части впускного канала 13 выше по потоку от EGR-канала 21. Четвертый вариант осуществления выполнен с возможностью ожидать условия, при котором приведение в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха в направлении закрытия завершается, чтобы фактически обеспечивать возможность вхождения EGR-газа и после этого выполнять управление, идентичное управлению в первом варианте осуществления.
[0052] В частности, со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 10, при определении на этапе S10 того, что EGR-запрос присутствует, секция 40 управления переходит к этапу S10A, на котором секция 40 управления задает целевое открытие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха. Это целевое открытие задается равным значению в направлении закрытия для уменьшения объема свежего воздуха в зависимости от EGR-пропорции.
[0053] На этапе S10B, секция 40 управления управляет приведением в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха до целевого открытия. На этапе S10C, секция 40 управления определяет то, завершается или нет приведение в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха до целевого открытия. Это определение может реализовываться посредством простого определения того, истек или нет предварительно определенный период времени, при этом предварительно определенный период времени соответствует завершению приведения в действие либо посредством прямого считывания условия посредством датчика, либо посредством оценки условия на основе рабочего состояния двигателя. При определении того, что приведение в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха не завершается, секция 40 управления завершает настоящую процедуру.
[0054] При определении того, что приведение в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха завершается, секция 40 управления переходит к этапу S11. На этапе S11, секция 40 управления задает и считывает базовое проходное сечение A0 регулирующего EGR-клапана 22, соответствующее базовому открытию (степень открытия) регулирующего EGR-клапана 22, при этом базовое проходное сечение A0 задается на основе частоты вращения двигателя и нагрузки на двигатель со ссылкой на подготовленную карту для задания проходного сечения, аналогично первому варианту осуществления. Операции следующих этапов S12-S28 являются идентичными этапам в первом варианте осуществления.
[0055] Согласно четвертому варианту осуществления, описанному выше, признак осуществления управления коррекцией проходного сечения после завершения приведения в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха служит для того, чтобы надежно предотвращать ситуацию, когда чрезмерный объем EGR-газа входит во впускной канал 13 до уменьшения объема свежего воздуха.
[0056] Далее перечисляются отличительные конфигурации, операции и преимущества вариантов осуществления, описанных выше.
[0057] 1. Он включает в себя: задание базового открытия (базового проходного сечения A0) регулирующего EGR-клапана 22 на основе текущего рабочего состояния двигателя; вычисление дифференциального давления ΔP1 в регулирующем EGR-клапане 22 на основе фактической температуры T1 системы выпуска выхлопных газов; вычисление опорного дифференциального давления ΔP0, которое представляет собой дифференциальное давление в регулирующем EGR-клапане 22 в установившемся состоянии, соответствующем текущему рабочему состоянию двигателя; вычисление опорной амплитуды D0 пульсации, которая представляет собой амплитуду пульсации опорного дифференциального давления ΔP0; вычисление коэффициента K2 компенсации пульсации на основе дифференциального давления ΔP1, опорного дифференциального давления ΔP0 и опорной амплитуды D0 пульсации; и коррекцию базового открытия (A0) путем использования коэффициента K2 компенсации пульсации, как показано в следующем уравнении (5)'.
Другими словами, он вычисляет коэффициент K2 компенсации пульсации таким образом, что фактический расход Q'1 относительно пульсации равен опорному расходу Q'0 относительно пульсации, при этом фактический расход Q'1 относительно пульсации определяется с учетом пульсации дифференциального давления ΔP1, как показано в следующем уравнении (3)', и при этом опорный расход Q'0 относительно пульсации определяется с учетом пульсации опорного дифференциального давления ΔP0.
Как описано выше со ссылкой на фиг. 6, в состоянии термической неравновесности, фактический расход Q1 отклоняется от опорного расхода Q0 этим конкретным способом под влиянием пульсации дифференциального давления, но признак коррекции базового проходного сечения A0 путем использования коэффициента K2 компенсации пульсации служит для того, чтобы подавлять вызывание варьирования расхода EGR-газа за счет пульсации дифференциального давления в состоянии термической неравновесности и в силу этого точно корректировать открытие (проходное сечение) регулирующего EGR-клапана 22.
[0058] 2. Предпочтительно, он включает в себя: вычисление коэффициента компенсации пульсации таким образом, что фактический расход относительно пульсации равен опорному расходу относительно пульсации, при этом фактический расход относительно пульсации представляет собой средний расход EGR-газа в расчете на каждый период пульсации дифференциального давления, и при этом опорный расход относительно пульсации представляет собой средний расход EGR-газа в расчете на каждый период пульсации опорного дифференциального давления; и коррекцию базового открытия путем использования коэффициента компенсации пульсации.
[0059] 3. Он дополнительно включает в себя: вычисление коэффициента K1 компенсации дифференциального давления таким образом, что расход EGR-газа при фактической температуре T1 системы выпуска выхлопных газов равен расходу EGR-газа в установившемся состоянии; и коррекцию базового открытия (базового проходного сечения A0) путем использования коэффициента K1 компенсации дифференциального давления. Это служит для того, чтобы повышать точность коррекции посредством подавления негативного влияния на точность управления посредством отклонения между дифференциальным давлением ΔP1 и опорным дифференциальным давлением ΔP0 в состоянии термической неравновесности.
[0060] 4. Предпочтительно, он включает в себя: вычисление опорной температуры T0 системы выпуска выхлопных газов, которая представляет собой температуру системы выпуска выхлопных газов в установившемся состоянии, соответствующем текущему рабочему состоянию двигателя; и коррекцию базового открытия в ответ на такое условие, что разность ΔT температур между фактической температурой T1 системы выпуска выхлопных газов и опорной температурой T0 системы выпуска выхлопных газов превышает или равна предварительно определенному пороговому значению.
[0061] 5. Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 8, для повышения точности коррекции, он включает в себя: вычисление фактической амплитуды D1 пульсации на основе опорной амплитуды D0 пульсации и разности ΔT температур между фактической температурой системы выпуска выхлопных газов и опорной температурой системы выпуска выхлопных газов (см. этапы S22A и S22B); и вычисление коэффициента K2 компенсации пульсации путем использования фактической амплитуды пульсации (D1), как показано в уравнении (5).
[0062] 6. В третьем варианте осуществления, показанном на фиг. 9, для повышения точности коррекции, он включает в себя: вычисление фактической амплитуды D1 пульсации на основе опорной амплитуды D0 пульсации и открытия AWG клапана 17 регулирования давления наддува (см. этапы S22C в S22E); и вычисление коэффициента K2 компенсации пульсации путем использования фактической амплитуды D1 пульсации, как показано в уравнении (5).
[0063] 7. В четвертом варианте осуществления, показанном на фиг. 10, как показано на этапах S10 и S10A-10C, он включает в себя: приведение в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха в направлении закрытия, в ответ на присутствие запроса на EGR, при этом клапан 24 регулирования расхода всасываемого воздуха располагается в части впускного канала 13 выше по потоку от места, в котором EGR-канал 21 соединяется с впускным каналом 13; и выполнение управления коррекцией, а именно, выполнение введения EGR-газа, после завершения приведения в действие клапана 24 регулирования расхода всасываемого воздуха в направлении закрытия таким образом, что объем свежего всасываемого воздуха дросселируется.
[0064] 8. Посредством применения управления коррекцией, описанного выше, базовое открытие (проходное сечение) регулирующего EGR-клапана 22 корректируется посредством увеличения базового открытия (проходное сечение) в ответ на ускорение транспортного средства. При ускорении, в частности, на начальной стадии ускорения, это служит для того, чтобы увеличивать фактическую EGR-пропорцию таким образом, что она находится близко к целевой EGR-пропорции, и в силу этого подавлять задержку отклика EGR-пропорции, как показано на фиг. 7A.
[0065] 9. С другой стороны, базовое открытие регулирующего EGR-клапана 22 корректируется посредством уменьшения базового открытия в ответ на замедление транспортного средства. При замедлении, в частности, на начальной стадии замедления, это служит для того, чтобы уменьшать фактическую EGR-пропорцию таким образом, что она находится близко к целевой EGR-пропорции, и в силу этого подавлять перерегулирование EGR-пропорции, как показано на фиг. 7B.
[0066] Хотя настоящее изобретение описывается выше со ссылкой на конкретные варианты осуществления, настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, но включает в себя различные варьирования и модификации. Например, настоящее изобретение применяется к двигателю, содержащему турбонагнетатель в вариантах осуществления, но может применяться к двигателю без наддува, не содержащему турбонагнетатель.
Реферат
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с системами рециркуляции выхлопных газов (EGR). Способ управления двигателем (10) заключается в том, что открывают и закрывают EGR-канал (21) посредством регулирующего EGR-клапана (22). EGR-канал (21) обеспечивает рециркуляцию части выхлопного газа из выпускного канала (12) во впускной канал (13). Задают базовое открытие регулирующего EGR-клапана (22) на основе текущего рабочего состояния двигателя (10). Считывают фактическую температуру системы выпуска выхлопных газов, которая представляет собой текущую температуру системы выпуска выхлопных газов. Вычисляют дифференциальное давление в регулирующем EGR-клапане (22) на основе фактической температуры системы выпуска выхлопных газов. Вычисляют опорное дифференциальное давление, которое представляет собой дифференциальное давление в регулирующем EGR-клапане (22) в установившемся состоянии, соответствующем текущему рабочему состоянию двигателя (10). Вычисляют опорную амплитуду пульсации, которая представляет собой амплитуду пульсации опорного дифференциального давления. Корректируют базовое открытие на основе дифференциального давления, опорного дифференциального давления и опорной амплитуды пульсации. Раскрыто устройство управления двигателем. Технический результат заключается в повышении точности корректировки открытия регулирующего EGR-клапана. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.
