Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя



Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя
Устройство управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя

 


Владельцы патента RU 2445485:

МИЦУБИСИ ХЭВИ ИНДАСТРИЗ, ЛТД. (JP)

Изобретение относится к устройствам для рециркуляции отработавших газов дизельных двигателей. Устройство управления рециркуляцией отработавших газов (EGR) для управления дизельным двигателем содержит клапан EGR, посредством которого регулируется расход EGR двигателя, дроссельный клапан всасываемого воздуха, посредством которого регулируется расход всасываемого воздуха двигателя, и механизм, в котором открывание клапана EGR задействуется в соединении с открыванием воздушного дроссельного клапана. Каждая из определяющих линий (характеристических кривых) открывания и в отношении открывания клапана EGR и воздушного дроссельного клапана имеет участок мертвой зоны, где расход остается неизменным, даже когда открывание клапана увеличивается сверх некоторого предела открывания. Устройство управления EGR оснащено средством оценки мертвой зоны, которое рассчитывает расчетный коэффициент λ избытка воздуха, принимая во внимание остаточный кислород в газе EGR. Делается вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне, на основании скорости изменения рассчитанного расчетного коэффициента λ избытка воздуха, когда скорость изменения расчетного коэффициента λ избытка воздуха является меньшей, чем предписанный уровень. Устройство управления EGR оснащено средством компенсации мертвой зоны, которое производит исправления касательно командных сигналов открывания в отношении клапана EGR и дроссельного клапана всасываемого воздуха, так что мертвые зоны не мешают механизму касательно операции совместного открывания, когда средство оценки мертвой зоны делает вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне, а двигатель находится в состоянии переходного процесса. Технический результат заключается в упрощении управления открывания клапана. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Эта заявка относится к устройству управления EGR (рециркуляцией отработавших газов) для дизельного двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Способ EGR (рециркуляции отработавших газов) известен в качестве технологии, которая используется для снижения проблематичного NOx (оксида азота) в выхлопном газе, испускаемом из дизельного двигателя.

Более того, когда применяется способ EGR, объем чистого воздуха (расход чистого всасываемого воздуха), засасываемого двигателем, относительно снижается, что предрасположено вызывать O2-обедненную (обедненную кислородом) атмосферу в камере сгорания двигателя, когда двигатель быстро разгоняется или быстро увеличивается отверстие подачи топлива двигателя.

Более точно, когда клапан EGR и дроссельный клапан всасываемого воздуха двигателя используются одновременно, для того чтобы поднять скорость EGR (вообще, отношение газа EGR в воздушно-газовой смеси, засасываемой в цилиндры двигателя), достаточная скорость EGR не может достигаться только полным открыванием клапана EGR. Таким образом, кроме клапана EGR, дроссельный клапан всасываемого воздуха приводится в действие в направлении закрывания, с тем чтобы уменьшить засасываемый чистый воздух и улучшить скорость EGR (расход газа EGR). Как результат, O2-обедненная (обедненная кислородом) атмосфера предрасположена возникать в камере сгорания двигателя.

В случае одновременного использования клапана EGR и дроссельного клапана всасываемого воздуха двигателя, управление клапаном EGR и управление дроссельным клапаном традиционно выполняются независимо, а именно в несвязанном режиме. Например, примерная технология раскрыта в патентной ссылке 1 (JP2006-90204), в соответствии с чем клапан EGR и дроссельный клапан всасываемого воздуха независимо управляются разными командными сигналами. Таким образом, в технологии по ссылке 1 число степеней свободы в связи с операциями управления клапанами становится большим. Поэтому трудозатраты в человеко-часах на калибровку для определения оптимальных режимов управления должны быть увеличены.

Для того чтобы упростить работу по калибровке, известно, что перемещение клапана EGR ассоциативно связано с перемещением дроссельного клапана, как если бы два клапана были объединены в один клапан; то есть как показано на фиг.11 и 12, набор команды открывания клапана EGR и команды дроссельного клапана пересылается в ответ на простой командный сигнал управления.

Фиг.12 (в отношении известной технологии) показывает пример вышеупомянутого простого командного сигнала управления, который соответствует сигналу θ на фигуре; в соответствии с чем сигнал θ является командным сигналом управления на структурной схеме управления (см. фиг.12), которая является частью системы обратной связи, в которой сигнал целевого расхода всасываемого воздуха, вместе с сигналом фактического расхода всасываемого воздуха, создает командный сигнал управления. Чтобы быть более точным, средство 01 расчета целевого расхода воздуха рассчитывает целевой расход воздуха в ответ на частоту вращения двигателя, количество впрыска топлива за длительность впрыска; целевой расход воздуха сравнивается с фактическим расходом воздуха, который детектируется расходомером 02 воздуха; разность между расходами выдается через сумматор-вычитатель 03; на основании разности средство 04 расчета ПИ-регулирования выдает командный сигнал θ управления; выдаваемый командный сигнал θ управления преобразуется в командный сигнал открывания клапана EGR благодаря генератору 05 команды открывания клапана (см. фиг.12); сигнал θ также преобразуется в командный сигнал открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха благодаря генератору 06 команды открывания дроссельного клапана (см. фиг.12).

Однако взаимоблокировка перемещений клапана EGR и дроссельного клапана всасываемого воздуха посредством простого командного сигнала управления, с тем чтобы задействовать оба клапана как один, как показано на фиг.11 и 12, содержит некоторые трудности, как описано ниже.

Каждая функция (зависимость между открыванием и расходом воздуха/газа) клапанов имеет мертвую зону (фиг.11), в которой расход воздуха/газа не изменяется, когда открывание превышает некоторый уровень; соответственно в случае, где дроссельный клапан всасываемого воздуха открывается, командный сигнал управления перемещается вправо от точки θ x на фиг.11, и дроссельный клапан приводится в действие в направлении открывания из точки P2 (фиг.11) до точки полного открывания; в силу чего открывание клапана EGR перемещается вправо от точки P1 (фиг.11) и продолжает быть полностью открытым в мертвой зоне Q (фиг.11) на некоторое время; таким образом, если открывание клапана EGR не сужается до некоторой степени, расход газа EGR не может уменьшаться; при этом способе, даже когда дроссельный клапан всасываемого воздуха приводится в действие в направлении полного открывания, достаточное количество воздуха не может быстро засасываться в камеру сгорания; как результат, есть затруднение, что двигатель страдает от недостаточных характеристик реакции.

Более того, в случае, где клапан EGR открывается, командный сигнал управления перемещается влево от точки θ Y на фиг.11, и клапан EGR приводится в действие в направлении открывания от точки P2' (фиг.11) до точки полного открывания; в силу чего открывание дроссельного клапана перемещается влево от точки P1' (фиг.11) и продолжает быть полностью открытым в мертвой зоне Q (фиг.11) на некоторое время; таким образом, если открывание дроссельного клапана не сужается до некоторой степени, расход всасываемого воздуха не может уменьшаться; в этом способе, даже когда клапан EGR приводится в действие по направлению к полному открыванию, достаточное количество газа EGR (достаточная скорость EGR) не может быстро увеличиваться; как результат, есть затруднение, что двигатель страдает от недостаточных характеристик реакции.

Таким образом, в случае, где перемещение клапана EGR ассоциативно связано перемещением дроссельного клапана, как если бы два клапана были объединены в один клапан, характеристики реакции в отношении разгона двигателя, а также расход газа EGR склонны ухудшаться вследствие характеристик мертвой зоны, присущих клапану EGR и дроссельному клапану всасываемого воздуха.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ввиду вышеизложенной традиционной технологии и ожидаемых ее решений, настоящее раскрытие нацелено на предоставление устройства управления EGR, устройство является сконфигурированным, с тем чтобы управлять клапаном EGR и клапаном всасываемого воздуха с помощью простого командного сигнала управления, который делает оба клапана задействованными в связанном режиме, в соответствии с чем характеристики реакции в отношении частоты вращения двигателя во время разгона, а также расхода газа EGR улучшаются посредством компенсации касательно мертвых зон, присущих дроссельному клапану всасываемого воздуха и клапану EGR.

Это раскрытие, в частности, нацелено на устройство управления EGR для двигателей внутреннего сгорания, в соответствии с чем система EGR может останавливаться, в ответ на сильное ускорение, в пределах доли секунд от момента состояния большего расхода EGR. Таким образом отмечено, что состояние большего расхода EGR означает состояние, где клапан EGR полностью открыт, дроссельный клапан всасываемого воздуха приводится в действие в направлении закрывания, с тем чтобы уменьшить засасываемый чистый воздух, и значительное количество газа EGR засасывается в двигатель.

Для того чтобы достичь целей, которые упомянуты, настоящее описание изобретения раскрывает устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, при этом двигатель содержит:

клапан EGR, посредством которого регулируется расход EGR двигателя,

дроссельный клапан всасываемого воздуха, посредством которого регулируется расход всасываемого воздуха двигателя, и

механизм, в котором открывание клапана EGR задействуется в соединении с открыванием воздушного дроссельного клапана; при этом

каждая из определяющих линий (характеристических кривых) открывания и в отношении открывания клапана EGR и воздушного дроссельного клапана имеет участок мертвой зоны, где расход остается неизменным, даже когда открывание клапана увеличивается сверх некоторого предела открывания;

устройство управления EGR оснащено средством оценки мертвой зоны, которое рассчитывает расчетный коэффициент λ избытка воздуха, принимая во внимание остаточный кислород в газе EGR; в силу чего делается вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне, на основании скорости изменения рассчитанного расчетного коэффициента λ избытка воздуха, когда скорость изменения расчетного коэффициента λ избытка воздуха является меньшей, чем предписанный уровень; и

устройство управления EGR оснащено средством компенсации мертвой зоны, которое производит исправления касательно командных сигналов открывания в отношении клапана EGR и дроссельного клапана всасываемого воздуха, так что мертвые зоны не мешают механизму касательно операции совместного открывания, когда средство оценки мертвой зоны делает вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне, а двигатель находится в состоянии переходного процесса.

Согласно этому изобретению оценивается, задействуются или нет клапаны в мертвой зоне, посредством использования скорости изменения в отношении расчетного коэффициента λ избытка воздуха, который рассчитывается, принимая во внимание остаточный воздух (кислород) в газе EGR, который возвращается в систему всасываемого воздуха из системы отработавших газов двигателя; а именно оценка делается, принимая во внимание не только расход газа EGR, но также (расхода) остаточного воздуха в газе EGR; таким образом, точность детектирования в отношении изменения расхода может быть улучшена и может выполняться точная оценка в отношении мертвой зоны.

Кроме того, предусмотрено средство компенсации мертвой зоны, в силу этого, средство производит исправления в отношении командных сигналов открывания в отношении клапана EGR и дроссельного клапана всасываемого воздуха, так что мертвые зоны не мешают механизму касательно операции совместного открывания в случае, когда средство оценки мертвой зоны делает вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в положении в мертвой зоне; например, в случае, где дроссельный клапан всасываемого воздуха открывается, командный сигнал управления перемещается влево от точки θ Y на фиг.11, и дроссельный клапан приводится в действие в направлении открывания от точки P2' (фиг.11) до точки полного открывания; в силу чего открывание клапана EGR перемещается вправо от точки P1 (фиг.11) и продолжает быть полностью открытым в мертвой зоне Q (фиг.11) на некоторое время; таким образом, если открывание клапана EGR не сужается до некоторой степени, расход газа EGR не может уменьшаться; в этом способе, даже когда дроссельный клапан всасываемого воздуха приводится в действие по направлению к полному открыванию, достаточное количество воздуха не может быстро засасываться в камеру сгорания; как результат, было затруднение, что двигатель страдает от недостаточных характеристик реакции. Согласно этому изобретению, однако, средство компенсации мертвой зоны, производит исправления касательно командных сигналов открывания в отношении клапана EGR, так что клапан EGR перемещается из точки P1 без влияния мертвой зоны Q; таким образом, характеристики реакции улучшаются посредством быстрого закрывания клапана EGR наряду с тем, что дроссельный клапан всасываемого воздуха открывается.

Более того, например, в случае, где клапан EGR открывается, командный сигнал управления перемещается влево от точки θ Y на фиг.11, и клапан EGR приводится в действие в направлении открывания от точки P2' (фиг.11) до точки полного открывания; в силу чего открывание дроссельного клапана перемещается влево от точки P1' (фиг.11) и продолжает быть полностью открытым в мертвой зоне Q (фиг.11) на некоторое время; таким образом, если открывание дроссельного клапана не сужается до некоторой степени, расход всасываемого воздуха не может уменьшаться; в этом способе, даже когда клапан EGR приводится в действие по направлению к полному открыванию, достаточное количество газа EGR (достаточная скорость EGR) не может быстро увеличиваться; как результат, было затруднение, что двигатель страдает от недостаточных характеристик реакции. Согласно этому изобретению, однако, средство компенсации мертвой зоны, производит исправления командных сигналов открывания в отношении дроссельного клапана всасываемого воздуха, так что дроссельный клапан всасываемого воздуха перемещается из точки P1' без влияния мертвой зоны Q; таким образом, характеристики реакции улучшаются (с плавным течением газа EGR в камеру сгорания) посредством быстрого закрывания дроссельного клапана всасываемого воздуха наряду с тем, что клапан EGR открывается.

Наилучшим вариантом согласно вышеприведенному варианту осуществления является устройство управления EGR для управления s дизельным двигателем, устройство дополнительно содержит средство установки уровня открывания клапана EGR и дроссельного клапана, в котором командный сигнал открывания клапана EGR и командный сигнал открывания воздушного дроссельного клапана формируются из простого командного сигнала управления, в соответствии с чем определяющая линия команды открывания для каждого из клапанов задана в качестве функции простого командного сигнала управления; при этом

определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха продолжает свою линейную направленную вверх траекторию по мере того, как простой командный сигнал управления возрастает,

наряду с тем, что определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR продолжает свою линейную направленную вниз траекторию по мере того, как возрастает простой командный сигнал управления;

направленный вверх участок линии командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха и направленный вниз участок линии командного сигнала открывания клапана EGR пересекаются друг с другом;

в средстве компенсации мертвой зоны, определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха и определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR сдвигаются в ответ на увеличение или уменьшение простого командного сигнала управления по направлению оси в отношении простого командного сигнала управления.

Согласно вышеприведенному предпочтительному варианту в средстве компенсации мертвой зоны определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха и определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR формируются в качестве функций в отношении простого командного сигнала управления; кроме того, определяющие линии открывания пересекаются друг с другом; и определяющие линии сдвигаются в ответ на увеличение или уменьшение простого командного сигнала управления, по направлению оси в отношении простого командного сигнала управления; таким образом, влияние мертвых зон в отношении дроссельного клапана всасываемого воздуха и клапана EGR может быть устранено.

Предпочтительным вариантом согласно каждому вышеприведенному варианту является устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR в направлении, в котором мертвая зона клапана EGR сужается, в ответ на увеличение открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха до открывания, которое перемещается вдоль его определяющей линии открывания, на основании порядка простого командного сигнала управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха.

Дополнительным предпочтительным вариантом в связи с каждым вышеприведенным вариантом является устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR обратно в исходное положение, где мертвая зона в отношении клапана EGR не сужается после того, как простой командный сигнал управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха достигает точки, где направленный вниз участок линии в отношении определяющей линии открывания клапана EGR, мертвая зона которой сужается, пересекается с горизонтальной осью в отношении простого командного сигнала управления, а также после того, как простой командный сигнал управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха проходит через точку в направлении возрастания.

Согласно вышеприведенным предпочтительным вариантам определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR сдвигается влево на величину SE, как изображено на фиг.3, в силу чего пунктирная линия показывает исправленную определяющую линию в отношении клапана EGR; согласно порядку управления, на основании этой исправленной линии, перемещение открывания клапана EGR может быть свободным от влияния мертвой зоны Q; поэтому клапан EGR может ускорять начало закрывания сам по себе, без действия мертвой зоны. Этим способом перемещение закрывания клапана EGR ускоряется, так что течение воздуха через воздушный дроссельный клапан может выполняться плавно; как результат, реакция частоты вращения двигателя во время открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха может улучшаться.

Если открывание клапана EGR превращается в профиль убывания из профиля возрастания в случае, где клапан EGR полностью закрыт по мере того, как простой командный сигнал управления возрастает после того, как сдвигается определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR, так что мертвая зона определяющей линии открывания клапана EGR сужается, то требуется, чтобы открывание клапана EGR возрастало; однако, в упомянутом случае, где простой командный сигнал управления собирается уменьшаться в зоне θθ b на фиг.3, а уровень команды открывания EGR остается нулевым; как результат, вызывается проблема, что клапан EGR не будет открываться, даже если клапану требуется открываться.

Согласно последнему варианту, который описан выше, эта проблема может быть решена. Причина является следующей. В вышеупомянутом случае, где простой командный сигнал θ управления становится большим чем или равным θ b, определяющая линия открывания клапана EGR возвращается в исходное положение (см.фиг.4) в ответ на значение простого командного сигнала управления. Другими словами, когда простой командный сигнал θ управления продолжает находиться на горизонтальной оси на фиг.4, над точками θ b, например, последовательно, в точках θ c, θ d,..., то определяющая линия открывания клапана EGR возвращается в исходное положение в ответ на перемещение простого командного сигнала θ управления, как показано на фиг.4; таким образом, даже когда открывание клапана EGR превращается в профиль убывания из профиля возрастания, клапан EGR может открываться немедленно. Поэтому характеристики реакции в отношении скорости EGR (расхода газа EGR) улучшаются и улучшаются характеристики выделения выхлопных газов.

Предпочтительным вариантом согласно описанному прежде варианту является устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывании в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха в направлении, в котором мертвая зона дроссельного клапана всасываемого воздуха сужается, в ответ на увеличение открывания клапана EGR до открывания, которое проходит по его определяющей линии открывания, на основании порядка простого командного сигнала управления в качестве сигнала для клапана EGR.

Дополнительным предпочтительным вариантом в связи с каждым вышеприведенным вариантом является устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха обратно в исходное положение, где мертвая зона в отношении дроссельного клапана всасываемого воздуха не сужается после того, как простой командный сигнал управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха достигает точки, где направленный вверх участок линии в отношении определяющей линии открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха, мертвая зона которой сужается, пересекается с горизонтальной осью в отношении простого командного сигнала управления, а также после того, как простой командный сигнал управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха проходит через точку в направлении уменьшения.

Согласно вышеприведенным предпочтительным вариантам, определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха сдвигается вправо на величину ST, как изображено на фиг.5, в силу чего сплошная линия показывает исправленную определяющую линию в отношении дроссельного клапана всасываемого воздуха; согласно порядку управления на основании этой исправленной линии перемещение открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха может быть свободным от влияния мертвой зоны Q; поэтому дроссельный клапан всасываемого воздуха может ускорять начало закрывания сам по себе, без действия мертвой зоны. Этим способом перемещение закрывания дроссельного клапана всасываемого воздуха ускоряется, так что течение газа EGR в камеру сгорания может выполняться плавно; как результат, реакция частоты вращения двигателя в отношении скорости EGR (расхода газа EGR) может улучшаться. Если открывание дроссельного клапана всасываемого воздуха превращается в профиль убывания из профиля возрастания в случае, где дроссельный клапан всасываемого воздуха полностью закрыт по мере того, как простой командный сигнал управления возрастает после того, как сдвигается определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха, так что мертвая зона определяющей линии открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха сужается, то требуется, чтобы открывание дроссельного клапана всасываемого воздуха возрастало; однако, в упомянутом случае, где простой командный сигнал управления собирается уменьшаться в зоне θθ b на фиг.6, а уровень команды открывания дросселя всасываемого воздуха остается нулевым; как результат, вызывается проблема, что дроссельный клапан всасываемого воздуха не будет открываться, даже если клапану требуется открываться.

Согласно последнему варианту дроссельного клапана всасываемого воздуха, как описано выше, эта проблема может быть решена. Причина является следующей.

В вышеупомянутом случае, где простой командный сигнал θ управления становится меньшим чем или равным θ b, определяющая линия открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха возвращается в исходное положение (см. фиг.6) в ответ на значение простого командного сигнала управления. Другими словами, когда простой командный сигнал θ управления продолжает находиться на горизонтальной оси на фиг.6, под точками θ b, например, последовательно, в точках θ c, θ d,..., то определяющая линия открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха возвращается в исходное положение в ответ на перемещение простого командного сигнала θ управления, как показано на фиг.6; таким образом, даже когда открывание дроссельного клапана всасываемого воздуха превращается в профиль убывания из профиля возрастания, дроссельный клапан всасываемого воздуха может открываться немедленно. Поэтому характеристики реакции в отношении открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха и характеристики разгона двигателя улучшаются.

Предпочтительным вариантом согласно описанному прежде варианту осуществления является устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, устройство является оснащенным измерителем концентрации кислорода в воздушном или газовом канале на стороне ниже по потоку от места слияния в отношении канала EGR и канала всасываемого воздуха, в котором средство оценки мертвой зоны, благодаря использованию рассчитанного расчетного коэффициента избытка воздуха, заменено средством оценки мертвой зоны, которое оценивает, задействован или нет по меньшей мере один из дроссельного клапана всасываемого воздуха и клапана EGR в мертвой зоне, на основании не рассчитанного расчетного коэффициента избытка воздуха, а концентрации кислорода, детектированной измерителем концентрации кислорода.

Согласно вышеприведенному варианту изобретения концентрация кислорода у воздуха или газа, засасываемого в камеру сгорания, детектируется измерителем концентрации кислорода, который предусмотрен во впускном коллекторе, который является воздушным или газовым каналом на стороне ниже по потоку от места слияния в отношении канала EGR и канала всасываемого воздуха; кроме того, на основе скорости изменения концентрации кислорода оценивается, задействованы или нет клапаны в своих мертвых зонах; а именно оценка основана не на изменении потока воздуха/газа, который втекает в камеру сгорания, а основана на скорости изменения детектированной концентрации кислорода потока воздуха/газа. Поэтому может достигаться точная оценка.

Кроме того, при выполнении вышеописанной оценки применяются сигналы только из измерителя концентрации кислорода; таким образом, управление открыванием клапана может упрощаться по сравнению со способом, в котором детектируются давление и температура всасываемого воздуха/газа, так что расчетный коэффициент λs избытка воздуха рассчитывается через предопределенные формулы.

Согласно настоящему изобретению может быть предложено устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, устройство является сконфигурированным, с тем чтобы управлять клапаном EGR и клапаном всасываемого воздуха с помощью простого командного сигнала управления, который делает оба клапана задействованными в связанном режиме, в соответствии с чем характеристики реакции в отношении частоты вращения двигателя во время разгона, а также расхода газа EGR улучшаются посредством компенсации касательно мертвых зон, присущих дроссельному клапану всасываемого воздуха и клапану EGR.

Настоящее изобретение, в частности, может предоставить устройство управления EGR для двигателей внутреннего сгорания, в соответствии с чем система EGR может останавливаться, в ответ на сильное ускорение, в пределах доли секунд от момента состояния большего расхода EGR. Таким образом, вновь отмечено, что состояние большего расхода EGR означает состояние, где клапан EGR полностью открыт, дроссельный клапан всасываемого воздуха приводится в действие в направлении закрывания, с тем чтобы уменьшить засасываемый чистый воздух, и значительное количество газа EGR засасывается в двигатель.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает полную конфигурацию устройства управления EGR (рециркуляции отработавших газов) для дизельного двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 показывает базовые типовые линии команд управления в отношении открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха и открывания клапана EGR;

фиг.3 показывает процедуру сдвига в отношении линии команды управления открыванием клапана EGR;

фиг.4 показывает процедуру обратного сдвига в отношении линии команды управления открыванием клапана EGR;

фиг.5 показывает процедуру сдвига в отношении линии команды управления открыванием дроссельного клапана всасываемого воздуха;

фиг.6 показывает процедуру обратного сдвига в отношении линии команды управления открыванием дроссельного клапана всасываемого воздуха;

фиг.7 показывает основную блок-схему последовательности операций способа управления в отношении процедуры сдвига линии команды управления открыванием клапана EGR и линию команды управления открыванием дроссельного клапана всасываемого воздуха;

фиг.8 показывает блок-схему последовательности операций способа управления в отношении процедуры сдвига линии команды управления открыванием клапана EGR;

фиг.9 показывает блок-схему последовательности операций способа управления в отношении процедуры сдвига линии команды управления открыванием дроссельного клапана всасываемого воздуха;

фиг.10 показывает полную конфигурацию еще одного варианта осуществления в отношении средства оценки мертвой зоны;

фиг.10 поясняет известную технологию;

фиг.11 поясняет известную технологию.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В дальнейшем настоящее изобретение будет подробно описано при обсуждении вариантов осуществления, показанных на фигурах. Однако размеры, материалы, форма, относительное расположение и так далее у компонентов, описанных в этих вариантах осуществления, не должны интерпретироваться в качестве ограничивающих объем изобретения ими, если специальное упоминание не приведено особо.

Фиг.1 показывает полную конфигурацию устройства управления рециркуляцией отработавших газов для дизельного двигателя согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как изображено на фиг.1, дизельный двигатель 1 четырехтактного цикла оснащен поршнем 5, который выполняет возвратно-поступательное движение в цилиндре 3, так что внешняя периферия поршня 5 скользит по внутренней стенке цилиндра 3; двигатель также оснащен коленчатым валом (не показан), присоединенным к поршню 5 через шатун 7, благодаря которому возвратно-поступательное движение поршня 5 преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

В двигателе 1 камера 9 сгорания сформирована над верхней поверхностью поршня 5 и в пределах внутренней поверхности цилиндра; канал 13 всасываемого воздуха присоединен к камере 9 сгорания через порт всасываемого воздуха (газа), который открывается и закрывается впускным клапаном 15. Кроме того, канал 19 выхлопного газа присоединен к камере 9 сгорания через порт выхлопного газа, который открывается и закрывается выпускным клапаном 21.

На частичной направляющей канала 19 выхлопного газа, ответвляется канал 23 EGR (рециркуляции отработавших газов), так что канал 23 соединяется с каналом 13 всасываемого воздуха на стороне ниже по потоку от дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха; в силу чего в канале 23 предусмотрен охладитель 25 EGR, который охлаждает газ EGR, протекающий через канал 23; к тому же в канале на стороне ниже по потоку от охладителя 25 EGR предусмотрен клапан 27 EGR, который регулирует расход газа EGR.

Двигатель 1 оснащен турбонагнетателем 12 выхлопного газа, компрессор которого нагнетает окружающий воздух и отправляет нагнетенный воздух во внутренний охладитель 33 через канал 13 всасываемого воздуха; нагнетенный воздух, охлажденный внутренним охладителем, засасывается в двигатель (то есть камеру 9 сгорания) через канал 13 всасываемого воздуха.

Уровень открывания дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха управляется, с тем чтобы регулировать расход всасываемого воздуха, засасываемого в камеру 9 сгорания. В случае дизельных двигателей дроссельный клапан 29 обычно удерживается в своем состоянии полного открывания; и открывание воздушного дроссельного клапана задействуется в направлении, которое закрывает клапан 29, когда выполняется управление EGR. Уровень открывания дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха, а также таковой у клапана 27 EGR, управляется устройством 40 управления рециркуляцией отработавшего газа, как описано позже.

Камера 9 сгорания оснащена клапаном 42 впрыска топлива, установленным в каждом цилиндре двигателя 1, так что клапан впрыска топлива может впрыскивать топливо, нагнетаемое насосом впрыска топлива (не показанным), в камеру 9 сгорания; количество впрыска топлива за длительность впрыска и привязка по времени впрыска топлива управляются устройством 44 управления подачей топлива.

Расходомер 50 воздуха, который измеряет расход чистого всасываемого воздуха, который засасывается в камеру 9 сгорания через канал 13 всасываемого воздуха, вмещен в частичную направляющую канала 13 всасываемого воздуха выше по потоку от компрессора турбонагнетателя 12; из расходомера 50 воздуха сигналы в отношении расхода чистого воздуха вводятся в устройство 40 управления EGR (рециркуляцией отработавших газов). Подобным образом, расходомер 52 EGR, который измеряет (объемный) расход газа EGR, который втекает в канал 13 всасываемого воздуха через канал 23 газа EGR, вмещен в частичную направляющую канала 23 газа EGR выше по потоку от клапана 27 EGR.

Кроме того, двигатель оснащен датчиком 54 давления впускного коллектора, который детектирует давление во впускном коллекторе двигателя, а также датчиком 56 температуры впускного коллектора, который детектирует температуру во впускном коллекторе, и датчиком 58 частоты вращения двигателя, который детектирует частоту вращения двигателя; с датчиков 54, 56 и 58 сигналы давления, сигналы температуры и сигналы частоты вращения двигателя вводятся в устройство 40 управления EGR (рециркуляцией отработавших газов).

Затем, далее пояснено устройство 40 управления EGR (рециркуляцией отработавших газов). Устройство 40 управления EGR (рециркуляцией отработавших газов) содержит средство 60 установки уровня открывания клапана EGR и дроссельного клапана, средство 62 вычисления расчетного коэффициента λ избытка воздуха, средство 64 оценки мертвой зоны, средство 66 компенсации мертвой зоны.

В средстве 60 установки уровня открывания клапана EGR и дроссельного клапана, из простого командного сигнала θ управления в качестве параметра, формируются командный сигнал открывания клапана EGR и командный сигнал открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха, в соответствии с чем открывание клапана 27 EGR задействуется в соединении с открыванием дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха; при формировании командного сигнала открывания клапана EGR и командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха привлекаются определяющие линии (функции) команды открывания; другими словами, две функции используются, так что одна преобразует простой командный сигнал θ управления в командный сигнал открывания клапана EGR, наряду с тем что другая преобразует простой командный сигнал θ управления в командный сигнал открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха.

Как имеет место на фиг.12, которая поясняет традиционную технологию, командный сигнал θ управления является командным сигналом, который выводится из устройства управления EGR (рециркуляцией отработавших газов) в ответ на состояние работы двигателя, точно подобным командным сигналам управления, которые формируются, когда управление с обратной связью применяется к фактическому расходу воздуха, чтобы соответствовал целевому расходу воздуха, который рассчитывается на основании частоты вращения двигателя и расхода топлива (количества впрыска топлива).

Кроме того, фиг.2 показывает определяющую линию L1 (функцию) открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана, а также определяющую линию L2 (функцию) открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR; фиг.2 также изображает зависимость между определяющими линиями L1 и L2 открывания, которые рассматриваются в качестве базового профиля в отношении открывания клапана по настоящему изобретению. На фиг.2 поперечная ось и вертикальная ось обозначают командный сигнал θ управления и уровень открывания клапана, соответственно; на вертикальной оси числа 1 (100%) и 0 (0%) соответствуют полностью открытому и закрытому состояниям, соответственно. Как изображено сплошной линией на фиг.2, определяющая линия L1 (функция) открывания в отношении командного сигнала открывания воздушного дроссельного клапана продолжает свою линейную направленную вверх траекторию (то есть открывание увеличивается) по мере того, как параметр θ (командный сигнал управления) возрастает от θ 0 до θ 1; при θ=θ 1 воздушный дроссельный клапан находится в полностью открытом состоянии; когда θθ 1 полностью открытое состояние продолжается. С другой стороны, определяющая линия L2 (функция) открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR находится на плоском уровне, который соответствует полностью открытому состоянию, по мере того как параметр θ (командный сигнал управления) возрастает от θ 0 до θ 1; когда θθ 1 линия L2 в отношении командного сигнала открывания клапана EGR продолжает свою линейную направленную вниз траекторию через θ 1; при θ=θ 2 воздушный дроссельный клапан находится в полностью закрытом состоянии; когда θθ 2 продолжается полностью закрытое состояние.

Как показывает фиг.2, каждая из определяющих линий L1 и L2 (функций) открывания в отношении открывания клапана 27 EGR и воздушного дроссельного клапана 29 имеет участок мертвой зоны, где расход остается неизменным, даже когда открывание клапана увеличивается сверх некоторого предела открывания.

Для того чтобы выявить мертвую зону, средство 64 оценки мертвой зоны рассчитывает расчетный коэффициент λ избытка воздуха, учитывающий остаточный воздух (неиспользованный при сгорании воздух [кислород]) в газе EGR. На основании скорости изменения рассчитанного расчетного коэффициента λ избытка воздуха, когда скорость изменения расчетного коэффициента λ избытка воздуха является меньшей, чем предписанный уровень, делается вывод, что по меньшей мере один из клапана 27 EGR и дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха находится в состоянии мертвой зоны. Расчет расчетного коэффициента λ избытка воздуха выполняется средством 62 вычисления расчетного коэффициента λ избытка воздуха посредством использования следующих формул:

(1)

(2),

в соответствии с чем,

Ga - массовый расход всасываемого воздуха;

Gegr - массовый расход газа EGR;

Gegra - массовый расход воздуха в расходе газа EGR;

Gf - массовое количество топлива, впрыскиваемое за длительность впрыска;

Lth - теоретическое соотношение компонентов топливовоздушной смеси; и

(n-1) - индекс, который указывает ссылкой на предшествующий результат расчета в отношении предшествующего цикла выборки данных. Массовый расход Ga всасываемого воздуха в формуле (1) рассчитывается посредством использования детектированного сигнала из расходомера 50 воздуха; массовый расход Gegr газа EGR рассчитывается через численные вычисления на основании расхода газа EGR, детектированного расходомером 52 газа EGR или измерения в отношении падения давления газа EGR вследствие охладителя 25 EGR. Таким образом, отмечено, что устройство в отношении измерения падения давления не показано на прилагаемых чертежах.

Массовый расход Gegra воздуха в расходе газа EGR оценивается посредством использования результата расчета, расчетного коэффициента λ(n-1) избытка воздуха, полученного из арифметической обработки предшествующих отсчетов данных на предшествующем этапе в отношении предшествующей выборки данных с использованием формулы (2).

В средстве 64 оценки мертвой зоны рассчитывается дифференциальный коэффициент λ по отношению к θ, а именно dλ/dθ; когда значение dλ/dθ является меньшим, чем предписанное значение α, делается вывод, что по меньшей мере один из клапана 27 EGR и дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха находится в состоянии мертвой зоны.

В устройстве управления EGR (рециркуляцией отработавших газов), как описано выше, находятся или нет уровни открывания клапанов в отношении клапана EGR и воздушного дроссельного клапана в мертвой зоне, оценивается посредством использования скорости изменения расчетного коэффициента λ избытка воздуха, который рассчитывается, принимая во внимание остаточный воздух (неиспользованный при горении воздух [кислород]) в газе EGR, который возвращается в систему всасываемого воздуха из системы выхлопных газов; кроме того, расход не только газа EGR, но также и остаточного воздуха (кислорода), учитывается при расчете; поэтому, в мертвой зоне или нет, может точно оцениваться вследствие улучшенного детектирования расхода.

Вышеприведенное пояснение в отношении средства 64 оценки мертвой зоны далее сопровождается пояснением в отношении средства 66 компенсации мертвой зоны при обсуждении блок-схемы последовательности операций способа по фиг.1.

На этапе S1 цепочка последовательностей операций начинается; считывается командный сигнал θ(t) и θ(t-1) управления, в соответствии с чем θ(t) обозначает текущий командный сигнал управления клапаном, а θ(t-1) обозначает командный сигнал управления клапаном на предшествующем этапе расчета, на один цикл работы (или выборки) раньше.

На этапе S3 расчетный коэффициент λ избытка воздуха рассчитывается средством 62 вычисления расчетного коэффициента λ избытка воздуха на основе формулы (1). На этапе S4 оценивается, является или нет дифференциальный коэффициент λ по отношению к θ, а именно описанный выше dλ/dθ, меньшим, чем описанное выше предписанное значение α.

На этапе S4, если результатом оценки является Да, то этап S4 сопровождается этапом S5, на котором оценивается, является или нет вышеприведенный θ(t) меньшим чем или равным θ 1 по фиг.2; если вышеприведенным результатом оценки является Нет, то этап S10 сопровождает этап S4.

На этапе S5, когда оценено, что θ(t) является меньшим чем или равным θ 1, то этап 5 сопровождается этапом S6, на котором величина (θ 1-θ(t)) устанавливается в качестве величины SE (см. фиг.3) сдвига по отношению к линии L2 (см. фиг.2); и на этапе S7 признак 1 устанавливается в качестве признака FE по отношению к линии L2. Отмечено, что линия L2 является определяющей линией L2 (функцией) открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR, как уже описано.

Другими словами, когда θ=θ(t) на фиг.2, оценивается, что клапан EGR находится в мертвой зоне (поскольку воздушный дроссельный клапан находится на частичном пути по направлению к состоянию полного открывания, а именно θ(t) возрастает); в силу чего открывание воздушного дроссельного клапана не достигает состояния полного открывания сам по себе; кроме того, линия L2 в отношении командного сигнала открывания клапана EGR сдвигается в направлении стрелки (см. фиг.3) на величину SE=(θ 1-θ(t)), так что действие мертвой зоны, благодаря которому λ не может изменяться, может устраняться.

Вышеприведенным образом, как показано на фиг.3, клапан 27 EGR начинает закрываться при θ=θ(t), который имеет место перед тем, как θ достигает θ 1 . Таким образом, привязка по времени закрывания клапана 27 EGR может продвигаться вперед; поэтому клапан 27 EGR может ускорять начало закрывания сам по себе без действия мертвой зоны L2 (в отношении командного сигнала открывания клапана EGR). Этим способом перемещение закрывания клапана EGR ускоряется, так что поток воздуха через дроссельный клапан 29 всасываемого доступа может выполняться плавно; как результат, реакция частоты вращения двигателя во время резкого увеличения θ(t) (а именно во время сильного ускорения) может улучшаться.

С другой стороны, на этапе S5, когда оценено, что θ(t) превышает θ 1, то этап S5 сопровождается этапом S8, где величина (θ 1-θ(t)) устанавливается в качестве величины ST (см. фиг.5) перемещения сдвига по отношению к линии L1 (см. фиг.5); и на следующем этапе S97 признак 1 устанавливается в качестве признака FT по отношению к линии L1. Отмечено, что линия L1 является определяющей линией L1 (функцией) открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана (всасываемого) воздуха, как уже описано.

Другими словами, когда θ=θ(t) [правая сторона θ(t)] на фиг.2, оценивается, что дроссельный клапан 29 всасываемого воздуха находится в мертвой зоне (поскольку клапан EGR находится на пути по направлению к состоянию полного открывания [влево на фиг.2], а именно θ(t) возрастает); в силу чего открывание клапана EGR не достигает состояния полного открывания; кроме того, линия L1 в отношении командного сигнала открывания воздушного дроссельного клапана сдвигается в направлении стрелки (см. фиг.5) на величину ST=(θ 1-θ(t)), так что действие мертвой зоны, благодаря которому λ не может изменяться, может устраняться.

Вышеприведенным образом, как показано на фиг.5, дроссельный клапан 29 всасываемого воздуха начинает закрываться при θ=θ(t), который имеет место до того, как θ достигает θ 1; в силу чего отмечено, что θ(t) теперь перемещается влево на правой половине горизонтальной оси. Таким образом, привязка по времени закрывания дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха может продвигаться вперед; поэтому дроссельный клапан 29 всасываемого воздуха может ускорять начало закрывания сам по себе, без действия мертвой зоны L1 (в отношении командного сигнала открывания воздушного дроссельного клапана). Этим способом перемещение закрывания воздушного дроссельного клапана ускоряется, так что течение газа EGR в камеру сгорания может выполняться плавно; как результат, реакция в отношении скорости EGR или расхода газа EGR может улучшаться.

Затем на этапе S10 уровень командного сигнала в отношении открывании клапана EGR рассчитывается в ответ на командный сигнал θ управления на основе линии L2' (см. фиг.3); в силу чего линия L2' определена в качестве линии, которая получена описанным выше сдвигом определяющей линии L2 (функции) открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR. Кроме того, на этапе S11 уровень командного сигнала в отношении открывании воздушного дроссельного клапана рассчитывается в ответ на командный сигнал θ управления на основе линии L1' (см. фиг.5); в силу чего линия L1' определена в качестве линии, которая получена описанным выше сдвигом определяющей линии L1 (функции) открывания в отношении командного сигнала открывания воздушного дроссельного клапана. На следующем этапе 12 рассчитанные уровни командных сигналов запоминаются с тем, чтобы использовать в качестве командного сигнала управления для клапана EGR и воздушного дроссельного клапана. На этапе 13 цепочка последовательностей операций завершается.

Как изображено на фиг.3, в случае, где θ(t) возрастает, если определяющая линия L2 открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR сдвигается и работа клапана 27 EGR продвигается, то клапан EGR полностью закрывается (открывание=0) до того, как θ(t) достигает θ 2. Предположим, что θ(t) равен θ b, когда клапан EGR полностью закрыт, в таком случае открывание клапана EGR должно быть в состоянии, где открывание не может увеличиваться, при условии, что θ(t) является большим, чем или равным θ b; в этом случае, пока θ(t) не становится меньшим, чем θ b, открывание клапана EGR не может быть открытым. Таким образом, в случае, где θ(t) превращается в профиль убывания, линия L2' команды управления клапаном EGR превращается в стандартную линию L2, в настоящем изобретении. Эта процедура называется процедурой возврата в этом описании изобретения.

Вышеприведенная процедура возврата упоминается в качестве процедуры A на фиг.8 и далее пояснена с обсуждением фиг.4 и блок-схемы последовательности операций способа на фиг.8.

На фиг.8, после того, как последовательность операций обработки начата на этапе S21, командные сигналы θ(t) и θ(t-1) управления считываются на этапе S22; на этапе S23 командный уровень открывания в отношении клапана EGR рассчитывается на основании θ(t) и линии L2', которая является той, на которую была сдвинута линия L2.

На следующем этапе S24 оценивается, имеет или нет признак FE в отношении линии команды открывания клапана EGR значение 1, и если FE=1 (в случае, где был выполнен сдвиг линии [с L2 в L2'], и признак FE установлен на этапе 7 по фиг.7), этап S24 сопровождается этапом S25. На этапе S25 оценивается, имеет или нет уровень команды открывания клапана EGR значение 0 (полностью закрыт). Если уровень имеет значение 0 (полностью закрыт), то этап S25 сопровождается этапом S26. На этапе S26 оценивается, является или нет значение (θ(t)-θ(t-1)) положительным, если значение положительно, то оценивается, что командные сигналы θ(t) управления являются возрастающими. Если значение θ(t)-θ(t-1)) является возрастающим, этап S26 сопровождается этапом S27, на котором величина SE сдвига в отношении линии команды открывания клапана EGR переустанавливается значением (θ 2-θ(t-1)). На следующем этапе S28 оценивается, является или нет положительным величина SE сдвига, которая равна (θ 2 (t)); а именно оценивается, достигает ли θ(t) θ 2 или нет; если SE не достигает θ 2, выполняется (продолжается) возврат на этап 22 наряду с тем, что доля SE не достигает θ 2; таким образом, итеративные расчеты в отношении определения величины SE сдвига повторяются каждый цикл вычислении (каждое импортирование в отношении θ(t) или θ(t-1)). Когда θ(t), в заключение, достигает θ 2, этап S28 сопровождается этапом S29, на котором признак FE в отношении линии команды открывания клапана EGR сбрасывается в ноль. На этапе S30 последовательность операций обработки завершается.

Подробная ситуация касательно описанной выше процедуры A пояснена с обсуждением по фиг.4.

Величина SE (=θ 2-θ(t)) сдвига в отношении линии команды открывания клапана EGR повторно рассчитывается в каждом цикле вычисления; величина SE меняется с SEb на SEc, SEd,...; таким образом, линия L2' после завершения сдвига возвращается обратно к стандартной линии L2; в силу чего точка θ b проекции линии, где открывание клапана EGR становится нулевым, перемещается вправо, проходя через точки, такие как θ c и θ d; таким образом, линия L2' перемещается вправо по мере того как θ(t) перемещается вправо. Поэтому, даже если перемещение θ(t) превращается в левое направление (а именно в направление уменьшения), нет опасения, что клапан EGR не может открываться достаточно и немедленно. Таким образом, может достигаться быстрота реакции открывания и закрывания клапана EGR. Как результат, могут достигаться характеристики низкого выброса в отношении двигателя.

Концепция описанной выше процедуры A в отношении открывании клапана EGR применяется к процедуре B в отношении дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха. Процедура B далее пояснена с обсуждением по фиг.6 и блок-схеме последовательности операций способа на фиг.9.

Как изображено на фиг.6, в случае, где θ(t) возрастает, если определяющая линия L1 открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха сдвигается, и работа дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха продвигается, то дроссельный клапан 29 всасываемого воздуха полностью закрывается (открывание=0) до того, как θ(t) достигает θ 0.

Предположим, что θ(t) равен θ b, когда дроссельный клапан 29 всасываемого воздуха полностью закрыт, в таком случае открывание воздушного дроссельного клапана должно быть в состоянии, где открывание не может увеличиваться, при условии, что θ(t) является меньшим, чем или равным θ b; в этом случае, пока θ(t) не превышает θ b, открывание воздушного дроссельного клапана не может быть открытым. Таким образом, в случае, где θ(t) превращается в профиль возрастания, линия L1' команды управления воздушным дроссельным клапаном превращается в стандартную линию L1 в настоящем изобретении. Эта процедура также называется процедурой возврата в этом описании изобретения.

На фиг.9, после того как последовательность операций обработки начата на этапе S41, командные сигналы θ(t) и θ(t-1) управления считываются на этапе S42; на этапе S43 командный уровень открывания в отношении дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха рассчитывается на основании θ(t) и линии L1', которая является той, на которую была сдвинута линия L1.

На следующем этапе S44 оценивается, имеет или нет признак FT в отношении линии команды открывания воздушного дроссельного клапана значение 1, и если FT=1 (в случае, где был выполнен сдвиг линии [с L1 в L1'], и признак FT установлен на этапе 9 по фиг.7), этап S44 сопровождается этапом S45. На этапе S45, оценивается, имеет или нет уровень команды открывания воздушного дроссельного клапана значение 0 (полностью закрыт), и если уровень имеет значение 0 (полностью закрыт), то этап S45 сопровождается этапом S46. На этапе S46 оценивается, является или нет значение (θ(t)-θ(t-1)) отрицательным, и если значение отрицательно, то оценивается, что командные сигналы θ(t) управления являются убывающими. Если значение θ(t)-θ(t-1)) является убывающим, этап S46 сопровождается этапом S47, на котором величина ST сдвига в отношении линии команды открывания дроссельного клапана переустанавливается значением (θ(t)-θ 0).

На следующем этапе S48 оценивается, является или нет неположительной величина ST сдвига, которая равна (θ(t) 0); а именно оценивается, достигает θ(t) или нет θ 0. Если SE не достигает θ 0, выполняется (продолжается) возврат на этап 42 наряду с тем, что ST не достигает θ 0. Таким образом, итерационные расчеты в отношении определения величины ST сдвига повторяются каждый цикл вычисления (каждое импортирование в отношении θ(t) или θ(t-1)). Когда θ(t), в заключение достигает θ 0, этап S48 сопровождается этапом S49, на котором признак FT в отношении линии команды открывания воздушного дроссельного клапана сбрасывается в ноль. На этапе S50 последовательность операций обработки завершается.

Подробная ситуация касательно описанной выше процедуры B пояснена с обсуждением по фиг.6. Величина (=θ(t) 0) сдвига в отношении линии команды открывания воздушного дроссельного клапана повторно рассчитывается в каждом цикле вычисления. Величина ST изменяется с STb на STc, STd,..., таким образом, линия L1' после завершения сдвига возвращается к стандартной линии L1, в силу чего точка θ b проекции линии, где открывание дроссельного клапана становится нулевым, перемещается вправо, проходя через точки, такие как θ c и θ d; таким образом, линия L2' перемещается вправо по мере того, как θ(t) перемещается вправо. Поэтому, даже если перемещение θ(t) превращается в левое направление (а именно в направление увеличения), нет опасения, что дроссельный клапан не может открываться достаточно и немедленно. Таким образом, может достигаться быстрота реакции открывания и закрывания дроссельного клапана. Как результат, могут достигаться характеристики низкого выброса в отношении двигателя.

В дальнейшем, далее пояснен еще один вариант осуществления в связи со средством 64 оценки мертвой зоны. Как описано раньше, в средстве 64 оценки мертвой зоны рассчитывается расчетный коэффициент λ избытка воздуха и также рассчитывается дифференциальный коэффициент λ по отношению к θ, а именно dλ/dθ. Другими словами, когда скорость изменения расчетного коэффициента λ избытка воздуха является меньшей, чем предписанный уровень α, а именно, когда скорость изменения расхода в отношении клапана 27 EGR или дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха по существу ничтожна, то делается вывод, что по меньшей мере один из клапана 27 EGR и дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха находится в положении в мертвой зоне. Однако в варианте осуществления, который описан таким образом (в средстве 100 оценки мертвой зоны), концентрация кислорода, детектированная измерителем 102 концентрации кислорода, используется взамен рассчитанного расчетного коэффициента λ избытка воздуха, для того чтобы оценить, задействованы или нет клапаны в своих мертвых зонах.

Фиг.10 изображает конфигурацию настоящего варианта осуществления. Измеритель 102 концентрации кислорода предусмотрен во впускном коллекторе, который является воздушным или газовым каналом на стороне ниже по потоку от места слияния в отношении канала 23 EGR и канала 13 всасываемого воздуха. Как изображено на фиг.10, средство 100 оценки мертвой зоны в устройстве 104 управления EGR (рециркуляцией отработавших газов) оценивает, является или нет скорость изменения концентрации кислорода, детектированная измерителем 102, меньшей чем или равной предписанному пороговому уровню. Если детектированная концентрация кислорода является меньшей чем или равной пороговому уровню, то средство 100 оценки делает вывод, что по меньшей мере один из клапанов 27 и 29 задействован в своей мертвой зоне. Средство 66 компенсации мертвой зоны в средстве 100 оценки мертвой зоны производит исправления в отношении линии L1 команды открывания для дроссельного клапана 29 всасываемого воздуха и линии L2 команды открывания для клапана 27 EGR.

Таким образом, концентрация кислорода у воздуха или газа, засасываемого в камеру сгорания, детектируется измерителем 102 концентрации кислорода, который предусмотрен во впускном коллекторе, который является воздушным или газовым каналом на стороне ниже по потоку от места слияния в отношении канала 23 EGR и канала 13 всасываемого воздуха; в силу чего принимается во внимание остаточный воздух (воздух [или кислород], который не использован при сгорании). Кроме того, на основе скорости изменения концентрации кислорода оценивается, задействованы или нет клапаны в своих мертвых зонах; а именно оценка основана не на изменении потока воздуха/газа, который втекает в камеру сгорания, но основана на скорости изменения детектированной концентрации кислорода у потока воздуха/газа. Поэтому может достигаться точная оценка.

В настоящем варианте осуществления при выполнении описанной выше оценки, необходимы сигналы только с измерителя 102 концентрации кислорода. Таким образом, управление открыванием клапана может упрощаться по сравнению со способом, при котором детектируются давление и температура засасываемого воздуха/газа, и расчетный коэффициент λs избытка воздуха рассчитывается через предопределенные формулы.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Согласно настоящему изобретению может быть предложено устройство управления EGR для управления дизельным двигателем, устройство является сконфигурированным, с тем чтобы управлять клапаном EGR и клапаном всасываемого воздуха с помощью простого командного сигнала управления, который делает оба клапана задействованными в связанном режиме, в соответствии с чем характеристики реакции в отношении частоты вращения двигателя во время разгона, а также расхода газа EGR, улучшаются посредством компенсации касательно мертвых зон, присущих дроссельному клапану всасываемого воздуха и клапану EGR. В частности, настоящее изобретение может предложить устройство управления EGR для двигателей внутреннего сгорания, в соответствии с чем система EGR может быть остановлена в ответ на сильный разгон в пределах доли секунды с момента состояния большего расхода EGR, состояние большего расхода EGR означает состояние, где клапан EGR полностью открыт, дроссельный клапан всасываемого воздуха приводится в действие в направлении закрывания с тем, чтобы уменьшать засасываемый чистый воздух, и значительный объем газа EGR засасывается в двигатель. Таким образом, настоящее изобретение применимо к двигателям внутреннего сгорания, таким как дизельные двигатели.

1. Устройство управления рециркуляцией отработавших газов (EGR) для управления дизельным двигателем, который содержит:
клапан EGR, посредством которого регулируется расход EGR двигателя,
дроссельный клапан всасываемого воздуха, посредством которого регулируется расход всасываемого воздуха двигателя, и
механизм, в котором открывание клапана EGR задействуется в соединении с открыванием воздушного дроссельного клапана; при этом
каждая из определяющих линий (характеристических кривых) открывания и в отношении открывания клапана EGR и воздушного дроссельного клапана имеет участок мертвой зоны, где расход остается неизменным, даже когда открывание клапана увеличивается сверх некоторого предела открывания;
устройство управления EGR оснащено средством оценки мертвой зоны, которое рассчитывает расчетный коэффициент λ избытка воздуха, принимая во внимание остаточный кислород в газе EGR; в силу чего делается вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне на основании скорости изменения рассчитанного расчетного коэффициента λ избытка воздуха, когда скорость изменения расчетного коэффициента λ избытка воздуха является меньшей, чем предписанный уровень; и
устройство управления EGR оснащено средством компенсации мертвой зоны, которое производит исправления касательно командных сигналов открывания в отношении клапана EGR и дроссельного клапана всасываемого воздуха, так что мертвые зоны не мешают механизму касательно операции совместного открывания, когда средство оценки мертвой зоны делает вывод, что по меньшей мере один из клапана EGR и воздушного дроссельного клапана задействован в мертвой зоне, а двигатель находится в состоянии переходного процесса.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее средство установки уровня открывания клапана EGR и дроссельного клапана, в котором командный сигнал открывания клапана EGR и командный сигнал открывания воздушного дроссельного клапана формируются из простого командного сигнала управления, в соответствии с чем определяющая линия команды открывания для каждого из клапанов задана в качестве функции простого командного сигнала управления; при этом
определяющая линия открывания в отношении командного сигнала дроссельного клапана всасываемого воздуха продолжает свою линейную направленную вверх траекторию по мере того, как простой командный сигнал управления возрастает, наряду с тем, что определяющая линия командного сигнала открывания в отношении клапана EGR продолжает свою направленную вниз траекторию по мере того, как возрастает простой командный сигнал управления;
направленный вверх участок линии командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха и направленный вниз участок линии командного сигнала открывания клапана EGR пересекаются друг с другом;
в средстве компенсации мертвой зоны определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха и определяющая линия открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR сдвигаются в ответ на увеличение или уменьшение простого командного сигнала управления по направлению оси в отношении простого командного сигнала управления.

3. Устройство по п.2, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR в направлении, в котором мертвая зона клапана EGR сужается, в ответ на увеличение открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха до открывания, которое перемещается вдоль его определяющей линии открывания, на основании порядка простого командного сигнала управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха.

4. Устройство по п.3, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывания в отношении командного сигнала открывания клапана EGR обратно в исходное положение, где мертвая зона в отношении клапана EGR не сужается, после того, как простой командный сигнал управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха достигает точки, где направленный вниз участок линии в отношении определяющей линии открывания клапана EGR, мертвая зона которой сужается, пересекается с горизонтальной осью в отношении простого командного сигнала управления по мере того, как сигнал для дроссельного клапана всасываемого воздуха проходит через точку в направлении увеличения.

5. Устройство по п.2, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха в направлении, в котором мертвая зона дроссельного клапана всасываемого воздуха сужается, в ответ на увеличение открывания клапана EGR до открывания, которое проходит по его определяющей линии открывания, на основании порядка простого командного сигнала управления в качестве сигнала для клапана EGR.

6. Устройство по п.5, в котором средство компенсации мертвой зоны сдвигает определяющую линию открывания в отношении командного сигнала открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха обратно в исходное положение, где мертвая зона в отношении дроссельного клапана всасываемого воздуха не сужается, после того, как простой командный сигнал управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха достигает точки, где направленный вверх участок линии в отношении определяющей линии открывания дроссельного клапана всасываемого воздуха, мертвая зона которой сужается, пересекается с горизонтальной осью в отношении простого командного сигнала управления, а также после того, как простой командный сигнал управления в качестве сигнала для дроссельного клапана всасываемого воздуха проходит через точку в направлении уменьшения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе для двигателя (2) внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащей первую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, вторую систему охлаждения с циркулирующим хладагентом, который во время нормальной работы двигателя (2) внутреннего сгорания находится при более низкой температуре, чем хладагент в первой системе охлаждения, и охладитель (10, 15), в котором газообразная среда, которая содержит пары воды, охлаждается с помощью хладагента во второй системе охлаждения.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателю внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия с распылением топливного воздуха с помощью эфира для транспортных средств.

Изобретение относится к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. .
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с турбонаддувом. .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с системой выпуска отработавших газов, в которую вводятся отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания и внутри которой предусмотрен блок переноса тепла, с помощью которого из системы выпуска отработавших газов можно отводить тепло и подавать в технологическую камеру системы обработки отработавших газов.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах для охлаждения выхлопных газов. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двухтактных и четырехтактных дизелях. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности способу и устройству рециркуляции части выхлопных газов, к клапану, который используется в способе и устройстве в соответствии с изобретением, а также к способу и устройству регулирования дизельного двигателя.

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС). .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к устройству для обеспечения приточным воздухом поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), оснащенного турбонаддувом, снабженного пневмоаккумулятором, и способу эксплуатации такого устройства.

Изобретение относится к устройству управления и способу управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС), установленным на транспортном средстве. .
Наверх