内燃机用排气再循环装置及控制排气再循环装置的方法

摘要

本发明涉及内燃机用排气再循环装置及控制排气再循环装置的方法。设有可变容量型涡轮增压器(5)和低压EGR通路(31)。可变容量型涡轮增压器包括设置在排气通路(4)内的涡轮(5b)和设置在进气通路(3)内的压缩机(5a)。在可变容量型涡轮增压器中，排气所经过的通路的横截面积通过调节喷嘴叶片(51)的开度而被调节。低压EGR通路将排气通路的在涡轮下游的区域与进气通路的在压缩机上游的区域相连接。EGR气体经低压EGR通路被再循环至进气通路。当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，引导EGR气体流过低压EGR通路。当EGR气体流过低压EGR通路时，通过调节喷嘴叶片的开度将进气通路内的压力向目标压力调节。

权利要求

1.一种内燃机用排气再循环装置，其特征在于包括：

可变容量型涡轮增压器(5)，所述涡轮增压器包括设置在排气通路(4)内的涡轮(5b)和设置在进气通路(3)内的压缩机(5a)，其中，排气所经过的通路的横截面积通过调节喷嘴叶片(51)的开度而被调节；

低压EGR通路(31)，所述低压EGR通路将所述排气通路(4)的在所述涡轮(5b)下游的区域与所述进气通路(3)的在所述压缩机(5a)上游的区域相连接，并且作为从内燃机(1)排出的排气的一部分的EGR气体经过所述低压EGR通路被再循环至所述进气通路(3)；

减速EGR装置，当车辆减速时或者当向所述内燃机(1)的燃料供给被切断时，所述减速EGR装置引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)；以及减速增压装置，当所述减速EGR装置引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)时，所述减速增压装置通过调节所述喷嘴叶片(51)的开度来将所述进气通路(3)内的压力向目标压力调节。

2.根据权利要求1所述的内燃机用排气再循环装置，其中，当所述减速EGR装置引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)时，所述减速增压装置减小所述喷嘴叶片(51)的开度。

3.根据权利要求1所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

低压EGR阀(32)，所述低压EGR阀调节流过所述低压EGR通路(31)的EGR气体量；以及排气节流阀(12)，所述排气节流阀调节流过所述排气通路(4)的在所述低压EGR通路(31)与所述排气通路(4)相连接处下游的区域的排气量，其中，所述减速EGR装置通过使所述低压EGR阀(32)的开度大于所述低压EGR阀(32)完全关闭时的开度，并使所述排气节流阀(12)的开度小于所述排气节流阀(12)完全打开时的开度，来引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)。

4.根据权利要求3所述的内燃机用排气再循环装置，其中，当所述车辆减速时或者当向所述内燃机(1)的所述燃料供给被切断时，所述减速EGR装置完全打开所述低压EGR阀(32)并完全关闭所述排气节流阀(12)。

5.根据权利要求1所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

低压EGR阀(32)，所述低压EGR阀调节流过所述低压EGR通路(31)的EGR气体量；以及第一进气节流阀(9)，所述第一进气节流阀调节流过所述进气通路(3)的在所述低压EGR通路(31)与所述进气通路(3)相连接处上游的区域的进气量，其中，所述减速EGR装置通过使所述低压EGR阀(32)的开度大于所述低压EGR阀(32)完全关闭时的开度，并使所述第一进气节流阀(9)的开度小于所述第一进气节流阀(9)完全打开时的开度，来引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)。

6.根据权利要求5所述的内燃机用排气再循环装置，其中，当所述车辆减速时或者当向所述内燃机(1)的所述燃料供给被切断时，所述减速EGR装置完全打开所述低压EGR阀(32)并完全关闭所述第一进气节流阀(9)。

7.根据权利要求1所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

低压EGR阀(32)，所述低压EGR阀调节流过所述低压EGR通路(31)的EGR气体量；

排气节流阀(12)，所述排气节流阀调节流过所述排气通路(4)的在所述低压EGR通路(31)与所述排气通路(4)相连接处下游的区域的排气量；以及第一进气节流阀(9)，所述第一进气节流阀调节流过所述进气通路(3)的在所述低压EGR通路(31)与所述进气通路(3)相连接处上游的区域的进气量，其中，所述减速EGR装置通过使所述低压EGR阀(32)的开度大于所述低压EGR阀(32)完全关闭时的开度，使所述排气节流阀(12)的开度小于所述排气节流阀(12)完全打开时的开度，并使所述第一进气节流阀(9)的开度小于所述第一进气节流阀(9)完全打开时的开度，来引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)。

8.根据权利要求7所述的内燃机用排气再循环装置，其中，当所述车辆减速时或者当向所述内燃机(1)的所述燃料供给被切断时，所述减速EGR装置完全打开所述低压EGR阀(32)并完全关闭所述排气节流阀(12)和所述第一进气节流阀(9)。

9.根据权利要求1所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

高压EGR通路(41)，所述高压EGR通路将所述排气通路(4)的在所述涡轮(5b)上游的区域与所述进气通路(3)的在所述压缩机(5a)下游的区域相连接，并且所述EGR气体经过所述高压EGR通路被再循环至所述进气通路(3)；以及高压EGR阀(42)，所述高压EGR阀调节流过所述高压EGR通路(41)的EGR气体量，其中，所述减速EGR装置使所述高压EGR阀(42)的开度小于所述高压EGR阀(42)完全打开时的开度。

10.根据权利要求9所述的内燃机用排气再循环装置，其中，当所述车辆减速时或者当向所述内燃机(1)的所述燃料供给被切断时，所述减速EGR装置完全关闭所述高压EGR阀(42)。

11.根据权利要求9所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

空燃比存储装置，所述空燃比存储装置存储在所述车辆即将开始减速之前或在向所述内燃机(1)的所述燃料供给即将被切断之前的空燃比；以及空燃比调节装置，所述空燃比调节装置通过基于由所述空燃比存储装置所存储的所述空燃比调节所述高压EGR阀(42)的开度，来将实际的空燃比向目标空燃比调节。

12.根据权利要求1所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

高压EGR通路(41)，所述高压EGR通路将所述排气通路(4)的在所述涡轮(5b)上游的区域与所述进气通路(3)的在所述压缩机(5a)下游的区域相连接，并且所述EGR气体经过所述高压EGR通路被再循环至所述进气通路(3)；

高压EGR阀(42)，所述高压EGR阀调节流过所述高压EGR通路(41)的EGR气体量；

空燃比存储装置，所述空燃比存储装置存储在所述车辆即将开始减速之前或在向所述内燃机(1)的所述燃料供给即将被切断之前的空燃比；以及空燃比调节装置，所述空燃比调节装置通过基于由所述空燃比存储装置所存储的所述空燃比调节所述高压EGR阀(42)的开度，来将实际的空燃比向目标空燃比调节。

13.根据权利要求11或12所述的内燃机用排气再循环装置，其中，在燃料喷射开始后，所述空燃比调节装置通过调节所述高压EGR阀(42)的开度来使得已燃气体流过所述高压EGR通路(41)。

14.根据权利要求11或12所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

第二进气节流阀(10)，所述第二进气节流阀调节流过所述进气通路(3)的在所述压缩机(5a)下游的区域的进气量，其中所述空燃比调节装置基于所存储的所述空燃比来控制所述第二进气节流阀(10)的开度。

15.根据权利要求11或12所述的内燃机用排气再循环装置，还包括：

第二进气节流阀(10)，所述第二进气节流阀调节流过所述进气通路(3)的在所述压缩机(5a)下游的区域的进气量，其中：所述空燃比调节装置基于由所述空燃比存储装置所存储的所述空燃比来控制所述第二进气节流阀(10)的开度；并且在燃料喷射开始后，所述空燃比调节装置减小所述第二进气节流阀(10)的开度。

16.一种控制内燃机(1)用排气再循环装置的方法，所述排气再循环装置包括：可变容量型涡轮增压器(5)，所述涡轮增压器包括设置在排气通路(4)内的涡轮(5b)和设置在进气通路(3)内的压缩机(5a)，其中，排气所经过的通路的横截面积通过调节喷嘴叶片(51)的开度而被调节；以及低压EGR通路(31)，所述低压EGR通路将所述排气通路(4)的在所述涡轮(5b)下游的区域与所述进气通路(3)的在所述压缩机(5a)上游的区域相连接，并且作为从内燃机(1)排出的排气的一部分的EGR气体经过所述低压EGR通路被再循环至所述进气通路，所述方法的特征在于包括：当车辆减速时或者当向所述内燃机(1)的燃料供给被切断时，引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)；以及当所述EGR气体被引导流过所述低压EGR通路(31)时，通过调节所述喷嘴叶片(51)的开度来将所述进气通路(3)内的压力向目标压力调节。

17.根据权利要求16所述的控制内燃机用排气再循环装置的方法，还包括：

通过使低压EGR阀(32)的开度大于所述低压EGR阀(32)完全关闭时的开度，并使排气节流阀(12)的开度小于所述排气节流阀(12)完全打开时的开度，来引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)，其中，所述低压EGR阀(32)调节流过所述低压EGR通路(31)的EGR气体量，并且所述排气节流阀(12)调节流过所述排气通路(4)的在所述低压EGR通路(31)与所述排气通路(4)相连接处下游的区域的排气量。

18.根据权利要求16所述的控制内燃机用排气再循环装置的方法，还包括：

通过使低压EGR阀(32)的开度大于所述低压EGR阀(32)完全关闭时的开度，并使第一进气节流阀(9)的开度小于所述第一进气节流阀(9)完全打开时的开度，来引导所述EGR气体流过所述低压EGR通路(31)，其中，所述低压EGR阀(32)调节流过所述低压EGR通路(31)的EGR气体量；并且所述第一进气节流阀(9)调节流过所述进气通路(3)的在所述低压EGR通路(31)与所述进气通路(3)相连接处上游的区域的进气量。

19.根据权利要求16所述的控制内燃机用排气再循环装置的方法，还包括：

当所述车辆减速时或者当向所述内燃机(1)的所述燃料供给被切断时，使高压EGR阀(42)的开度小于所述高压EGR阀(42)完全打开时的开度，其中，所述高压EGR阀(42)调节流过高压EGR通路(41)的EGR气体量；并且所述高压EGR通路(41)将所述排气通路(4)的在所述涡轮(5b)上游的区域与所述进气通路(3)的在所述压缩机(5a)下游的区域相连接，并且所述EGR气体经过所述高压EGR通路(41)被再循环至所述进气通路(3)。

20.根据权利要求19所述的控制内燃机用排气再循环装置的方法，还包括：

存储在所述车辆即将开始减速之前或在向所述内燃机(1)的所述燃料供给即将被切断之前的空燃比；以及通过基于所存储的所述空燃比调节所述高压EGR阀(42)的开度，来将实际的空燃比向目标空燃比调节。

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机用排气再循环装置及控制排气再循环装置的方法。

背景技术

现有一种内燃机用排气再循环装置。该排气再循环装置包括涡轮增压器及低压EGR通路。涡轮增压器包括设置在排气通路内的涡轮，以及设置在进气通路内的压缩机。低压EGR通路将排气通路的在涡轮下游的区域与进气通路的在压缩机上游的区域相连接。作为从内燃机排出的排气的一部分的EGR气体经过低压EGR通路被再循环至进气通路。现有另一种包括高压EGR通路的排气再循环装置。高压EGR通路将排气通路的在涡轮上游的区域与进气通路的在压缩机下游的区域相连接。
日本专利申请公报No.2004-150319(JP-A-2004-150319)记载了基于发动机转速及发动机负荷选择低压EGR通路或高压EGR通路，并通过所选择的EGR通路供给EGR气体。
然而，当在车辆减速之后或者在向发动机的燃料供给被切断之后车辆开始加速时，空燃比会暂时增大并且会排放出NOx。当燃料供给被切断时，空气流入发动机气缸内。因此，进气管、气缸或排气管内的气体的空燃比逐渐增大。因此，当在车辆减速之后或者在向发动机的燃料供给被切断之后车辆开始加速时，所供给的EGR气体几乎与外界空气相同。所以，该EGR气体不能有效地抑制NOx的产生。因此，当车辆开始加速时会排放出NOx。
另外，当车辆减速时或者当向发动机的燃料供给被切断时，涡轮增压器的转速降低。结果，增压压力会降低。当在增压压力降低之后压下加速踏板时，车辆的加速会很慢。

发明内容

本发明提供了一种内燃机用排气再循环装置以及控制排气再循环装置的方法，当在车辆减速之后或者在向发动机的燃料供给被切断之后车辆开始加速时，其能够在抑制NOx排放的同时使车辆迅速加速。
本发明的第一方面涉及一种内燃机用排气再循环装置，所述排气再循环装置包括可变容量型涡轮增压器、低压EGR通路、减速EGR装置以及减速增压装置。可变容量型涡轮增压器包括设置在排气通路内的涡轮以及设置在进气通路内的压缩机。在该可变容量型涡轮增压器中，排气所经过的通路的横截面积通过调节喷嘴叶片的开度而被调节。低压EGR通路将排气通路的在涡轮下游的区域与进气通路的在压缩机上游的区域相连接。作为从内燃机排出的排气的一部分的EGR气体经过低压EGR通路被再循环至进气通路。当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，减速EGR装置引导EGR气体流过低压EGR通路。当减速EGR装置引导EGR气体流过低压EGR通路时，减速增压装置通过调节喷嘴叶片的开度，来将进气通路内的压力向目标压力调节。
根据第一方面，当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，减速EGR装置引导EGR气体流过低压EGR通路。因此，在车辆即将开始减速之前或在向内燃机的燃料供给即将被切断之前从气缸中排出的已燃气体被再循环至进气通路。即，已燃气体被反复再循环。结果，已燃气体累积于再循环通路内。因此，当车辆开始加速时，已燃气体被迅速供给至气缸内。
由于减速EGR装置引导EGR气体流过低压EGR通路，所以经过涡轮的排气量增加。即，由于低压EGR通路与排气通路的在涡轮下游的区域相连接，所以EGR气体在经过涡轮之后流入低压EGR通路内。换言之，当EGR气体流过低压EGR通路时，该EGR气体(排气)已经经过了涡轮。
在第一方面中，当减速EGR装置引导EGR气体流过低压EGR通路时，减速增压装置可以减小喷嘴叶片的开度。
当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，不能通过燃烧燃料来获得能量。因此，增压压力降低。根据上述方面，当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，可变容量型涡轮增压器的喷嘴叶片被关闭以增加涡轮中气体的流速。结果，可变容量型涡轮增压器的转速增加。这抑制了增压压力的降低。
由于减速增压装置将进气通路内的压力向目标压力调节，所以在加速踏板被压下时车辆迅速加速。目标压力被预先设定成使得车辆在加速踏板被压下时迅速加速。可以通过例如反馈控制来将增压压力向目标压力调节。
在本发明中，用语“车辆减速”表示车辆由于加速踏板已被释放以及内燃机转速降低而减速。即，在本发明中，用语“车辆减速”不包括车辆由于施加至该车辆的负荷的增加而减速的情况。在本发明中，用语“向内燃机的燃料供给被切断”表示在内燃机工作时例如通过释放加速踏板而停止燃料供给。
第一方面的排气再循环装置还可以包括低压EGR阀和排气节流阀。低压EGR阀调节流过低压EGR通路的EGR气体量。排气节流阀调节流过排气通路的在低压EGR通路与排气通路相连接处下游的区域的排气量。减速EGR装置可以通过使低压EGR阀的开度大于该低压EGR阀完全关闭时的开度，并使排气节流阀的开度小于该排气节流阀完全打开时的开度，来引导EGR气体流过低压EGR通路。
在上述方面中，通过调节低压EGR阀的开度来调节EGR气体的流量。减速EGR装置通过使低压EGR阀的开度大于该低压EGR阀完全关闭时的开度或通过完全打开该低压EGR阀，来引导EGR气体流过低压EGR通路。此外，减速EGR装置通过使排气节流阀的开度小于该排气节流阀完全打开时的开度或通过完全关闭该排气节流阀，来增加排气通路的在排气节流阀的发动机侧(即排气节流阀上游)的区域内的压力。这增加了低压EGR通路内靠近排气通路的区域与靠近进气通路的区域之间的压力差。因此，能够增加流过低压EGR通路的EGR气体量。
根据本发明的第一方面的排气再循环装置还可以包括低压EGR阀和第一进气节流阀。低压EGR阀调节流过低压EGR通路的EGR气体量。第一进气节流阀调节流过进气通路的在低压EGR通路与进气通路相连接处上游的区域的进气量。减速EGR装置可以通过使低压EGR阀的开度大于该低压EGR阀完全关闭时的开度，并使第一进气节流阀的开度小于该第一进气节流阀完全打开时的开度，来引导EGR气体流过低压EGR通路。
在上述方面中，当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，减速EGR装置可以完全关闭第一进气节流阀并完全打开低压EGR阀。
在上述方面中，减速EGR装置通过使低压EGR阀的开度大于该低压EGR阀完全关闭时的开度，来引导EGR气体流过低压EGR通路。此外，减速EGR装置通过使第一进气节流阀的开度小于该第一进气节流阀完全打开时的开度或通过完全关闭该第一进气节流阀，来减小进气通路的在第一进气节流阀的发动机侧(即第一进气节流阀下游)的区域内的压力。这增加了低压EGR通路内靠近排气通路的区域与靠近进气通路的区域之间的压力差。结果，能够增加流过低压EGR通路的EGR气体量。
排气再循环装置还可以包括排气节流阀。排气节流阀调节流过排气通路的在低压EGR通路与排气通路相连接处下游的区域的排气量。因此，减速EGR装置可以通过使低压EGR阀的开度大于该低压EGR阀完全关闭时的开度，使排气节流阀的开度小于该排气节流阀完全打开时的开度，并使第一进气节流阀的开度小于该第一进气节流阀完全打开时的开度，来使得EGR气体流过低压EGR通路。
在上述方面中，当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，减速EGR装置可以完全关闭排气节流阀并完全打开低压EGR阀。
根据上述方面的排气再循环装置还可以包括高压EGR通路和高压EGR阀。高压EGR通路将排气通路的在涡轮上游的区域与进气通路的在压缩机下游的区域相连接。EGR气体经过高压EGR通路被再循环至进气通路。高压EGR阀调节流过高压EGR通路的EGR气体量。减速EGR装置使高压EGR阀的开度小于该高压EGR阀完全打开时的开度。
在上述方面中，当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，减速EGR装置可以完全关闭高压EGR阀。
在上述方面中，EGR气体的流量是通过调节高压EGR阀的开度而被调节的。减速EGR装置通过使高压EGR阀的开度小于该高压EGR阀完全打开时的开度或通过完全关闭该高压EGR阀，来抑制EGR气体向高压EGR通路流动。这增加了流过排气通路的在高压EGR通路下游的区域的排气量。因此，通过增加经过涡轮的排气量，抑制了增压压力的降低。
由于高压EGR通路的温度较高，因此在该高压EGR通路内的EGR气体的温度降低至较小程度。因此，如果当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时EGR气体流过高压EGR通路，则当车辆加速时高温EGR气体被供给至气缸。结果，当车辆加速时，将排放碳烟。但是，根据本发明，经过涡轮等的低温EGR气体流过低压EGR通路。因此，由于当车辆开始加速时流过低压EGR通路的EGR气体被供给至气缸内，所以几乎不会产生碳烟。因此，由于减速EGR装置通过控制高压EGR阀的开度来引导EGR气体流过低压EGR通路，所以当车辆开始加速时抑制了碳烟的产生。
当EGR气体流过高压EGR通路时，流过排气通路的在高压EGR通路下游的区域的排气量减少。因此，流过低压EGR通路的EGR气体量也减少。所以，根据本发明，当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，在EGR气体流过低压EGR通路的同时，排气向高压EGR气体通路的流动被抑制。这抑制了流过低压EGR通路的EGR气体量的减少。因此，当车辆加速时抑制了碳烟的产生。
因此，由于当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时减速EGR装置关闭高压EGR阀，所以，当车辆加速时抑制了增压压力的降低及碳烟的产生。
根据上述方面的排气再循环装置还可以包括空燃比存储装置和空燃比调节装置。空燃比存储装置存储在车辆即将开始减速之前的空燃比或在向内燃机的燃料供给即将被切断之前的空燃比。空燃比调节装置通过基于由空燃比存储装置所存储的空燃比调节高压EGR阀的开度，来将实际的空燃比向目标空燃比调节。
在上述方面中，燃料喷射开始后，空燃比调节装置可以通过调节高压EGR阀的开度来使得已燃气体流过高压EGR通路。排气再循环装置还可以包括调节流过进气通路的在压缩机下游的区域的进气量的第二进气节流阀。空燃比调节装置可以基于所存储的空燃比来控制第二进气节流阀的开度。在燃料喷射开始后，空燃比调节装置可以减小第二进气节流阀的开度。
当在车辆减速之后或者在向内燃机的燃料供给被切断之后车辆开始加速时，通过迅速地使实际的EGR率等于目标EGR率，抑制了NOx的产生。但是，当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，经低压EGR通路被再循环的EGR气体的空燃比由于空气的流入而逐渐增大。因此，当车辆开始加速时，尽管EGR气体被供给至气缸内，实际的空燃比也不会被迅速地调节至所期望的空燃比。
在上述方面中，高压EGR通路与排气通路相连接的位置位于低压EGR通路与排气通路相连接的位置的上游。即，当车辆开始加速时，已燃气体在到达低压EGR通路之前先到达高压EGR通路。因此，在车辆开始加速之后，相比于通过低压通路，通过高压通路能够更快地将已燃气体供给至气缸内。此外，空燃比调节装置通过调节EGR气体量将实际空燃比向目标空燃比调节。因此，当车辆开始加速时，空燃比被迅速调节至适当的空燃比。这抑制了碳烟及NOx的产生。
在上述方面中，在燃料喷射开始之后，第二进气节流阀的开度减小。因此，在进气管的在第二进气节流阀下游的区域内的压力降低。这促使EGR气体流过高压EGR通路。
本发明的第二方面涉及一种控制内燃机用排气再循环装置的方法。所述排气再循环装置包括可变容量型涡轮增压器和低压EGR通路。可变容量型涡轮增压器包括设置在排气通路内的涡轮和设置在进气通路内的压缩机。在该可变容量型涡轮增压器中，排气所经过的通路的横截面积通过调节喷嘴叶片的开度而被调节。低压EGR通路将排气通路的在涡轮下游的区域与进气通路的在压缩机上游的区域相连接。作为从内燃机排出的排气的一部分的EGR气体经过低压EGR通路被再循环至进气通路。所述方法包括：当车辆减速时或者当向内燃机的燃料供给被切断时，引导EGR气体流过低压EGR通路；以及在EGR气体被引导流过低压EGR通路时，通过调节喷嘴叶片的开度，来将进气通路内的压力向目标压力调节。
当在车辆减速之后或者向发动机的燃料供给被切断之后车辆开始加速时，根据本发明的内燃机用排气再循环装置以及控制该排气再循环装置的方法能够在抑制NOx排放的同时使车辆迅速加速。

附图说明

从下面参照附图对实施例的说明中，本发明的前述和/或其他目的、特征及优点将更加显而易见，附图中相同的标记用于表示相同的部件，其中：
图1是示出内燃机及其进/排气系统的结构的示意图，其中采用了根据本发明实施例的排气再循环装置；
图2A和2B是示出可变容量型涡轮增压器的示意图；
图3是示出当车辆减速时或者向发动机的燃料供给被切断时，根据图1中所示实施例来执行的控制流程的流程图。

具体实施方式

下面，将参照附图说明根据本发明的实施例的内燃机用排气再循环装置。
图1中的内燃机1是包括四个气缸2的水冷式四冲程柴油发动机。
进气管3和排气管4连接到内燃机(下文中简称为“发动机”)1。在进气管3内设置涡轮增压器5的压缩机壳体5a。涡轮增压器5由排气的能量驱动。在进气管3内在压缩机壳体5a的上游设置空气流量计7。空气流量计7输出表示流入进气管中的进气的流量的信号。用该空气流量计7测定进入发动机1中的空气量。
在进气管3内在压缩机壳体5a的下游设置中间冷却器8。在该中间冷却器8中，在进气与外界空气之间进行热交换。在进气管3内在空气流量计7的下游且在压缩机壳体5a的上游设置第一进气节流阀9。第一进气节流阀9调节流入进气管3内的进气的流量。第一进气节流阀9由电动致动器操纵。此外，在进气管3内在中间冷却器8的下游设置第二进气节流阀10。第二进气节流阀10调节流入进气管3内的进气的流量。第二进气节流阀10由电动致动器操纵。
在排气管4内设置涡轮增压器5的涡轮壳体5b。在排气管4内在涡轮壳体5b的下游设置颗粒过滤器(下文中简称为“过滤器”)11。该过滤器11支承有NOx催化剂。
在该实施例中，涡轮增压器5为可变容量型涡轮增压器。图2A示出了喷嘴叶片51打开的情况。图2B示出了喷嘴叶片51关闭的情况。
如图2A和2B所示，可变容量型涡轮增压器5构造为，在涡轮壳体5b内围绕排气涡轮5c设置多个喷嘴叶片51。喷嘴叶片51由致动器52操纵。当致动器52转动喷嘴叶片51以减小该喷嘴叶片51的开度时，在相邻的喷嘴叶片51之间的空间(即通路)减小，然后通路关闭。当致动器52转动喷嘴叶片51以增大该喷嘴叶片51的开度时，在相邻的喷嘴叶片51之间的空间(即通路)增大，然后通路打开。
在具有上述结构的可变容量型涡轮增压器中，致动器52控制喷嘴叶片51转动的方向以及喷嘴叶片51转动的量，从而调节在相邻的喷嘴叶片51之间的通路的方向及所述通路的宽度。即，致动器52控制喷嘴叶片51转动的方向以及喷嘴叶片51转动的量，从而调节流至排气涡轮5c的排气的方向、流速及流量。下文中，喷嘴叶片51的开度被表示为“VN开度”。
在排气管4内在过滤器11的下游设有排气节流阀12。排气节流阀12调节流过排气管4的排气流量。排气节流阀12由电动致动器操纵。
发动机1设有在低压下使排气的一部分从排气管4返回到进气管3的低压EGR装置30。低压EGR装置30包括低压EGR通路31、低压EGR阀32和低压EGR冷却器33。
低压EGR通路31将排气管4的在过滤器11下游且在排气节流阀12上游的区域与进气管3的在压缩机壳体5上游且在第一进气节流阀9下游的区域相连接。排气在低压下经低压EGR通路31被再循环。在本实施例中，经低压EGR通路31被再循环的排气被称为“低压EGR气体”。低压EGR阀32调节低压EGR通路31的横截面积，从而调节流过低压EGR通路31的低压EGR气体量。在低压EGR冷却器33中，在经过该低压EGR冷却器33的低压EGR气体与发动机1的冷却剂之间进行热交换。因此，低压EGR冷却器33使低压EGR气体的温度降低。
发动机1还设有使排气的一部分从排气管4返回到进气管3的高压EGR装置40。高压EGR装置40包括高压EGR通路41、高压EGR阀42和高压EGR冷却器43。
高压EGR通路41将排气管4的在涡轮壳体5b上游的区域与进气管3的在压缩机壳体5a下游的区域相连接。排气在高压下经高压EGR通路41被再循环。在本实施例中，经高压EGR通路41被再循环的排气被称为“高压EGR气体”。高压EGR阀42调节高压EGR通路41的横截面积，从而调节流过高压EGR通路41的高压EGR气体量。在高压EGR冷却器43中，热量从经过高压EGR冷却器43的高压EGR气体传递到发动机1的冷却剂。因此，高压EGR冷却器43使高压EGR气体的温度降低。
在排气管4的在过滤器11下游且在低压EGR通路31与排气管4相连接处上游的区域内设置空燃比传感器13。该空燃比传感器13测定排气管4内的排气空燃比。在进气管3内第二进气节流阀10的下游设置进气压力传感器17。该进气压力传感器17测定进气管3内的压力。
设有电子控制单元(下文中称为ECU)20来控制发动机1。更具体地，ECU 20根据发动机1的工作条件以及驾驶员的动作来控制发动机1的工作状态。
ECU 20与上述空气流量计7、空燃比传感器13和进气压力传感器17相连接。另外，ECU 20经由电线与加速踏板操作量传感器15和曲柄位置传感器16相连接。加速踏板操作量传感器15输出表示加速踏板14被下压的量的信号。基于该电信号确定发动机负荷。曲柄位置传感器16检测发动机转速。
ECU 20还经由电线与用于第一进气节流阀9、第二进气节流阀10、排气节流阀12、低压EGR阀32、高压EGR阀42和喷嘴叶片51的致动器连接。因此，ECU 20控制所述各阀和喷嘴叶片。
在本实施例中，当车辆减速时或者当向发动机1的燃料供给被切断时，ECU 20完全关闭排气节流阀12，完全打开低压EGR阀32，并完全关闭高压EGR阀42。
当车辆减速时或者当向发动机1的燃料供给被切断时，气缸2、进气管3、排气管4、低压EGR通路31和高压EGR通路41中的气体的空燃比较高。ECU 20根据本实施例控制排气节流阀12、低压EGR阀32和高压EGR阀42来抑制上述部件中的气体的空燃比的增加。
当车辆减速时或者当向发动机1的燃料供给被切断时，由于ECU 20完全关闭排气节流阀12，所以在排气管4的在该排气节流阀12上游的区域内的压力上升。这增大了低压EGR通路31内靠近排气管4的区域与靠近进气管3的区域之间的压力差。另外，由于ECU 20完全关闭了高压EGR阀42，所以排气管4中的排气不流入高压EGR通路41。这进一步增加了排气管4内的压力。结果，低压EGR气体流过低压EGR通路31。
此外，由于ECU 20完全关闭排气节流阀12，所以抑制了已燃气体向排气节流阀12的下游区域的流动。即，当车辆减速时或者当向发动机1的燃料供给被切断时，已燃气体被反复地再循环。结果，已燃气体累积在低压EGR通路31、气缸2、进气管3和排气管4内。
另外，喷嘴叶片51的开度根据增压压力而被控制。更具体地，随着增压压力降低，VN开度也被减小。当车辆减速时或者当向发动机1的燃料供给被切断时，增压压力由于发动机转速的降低或进气量的减少而降低。但是，通过减小VN开度可以抑制增压压力的降低。在本实施例中，执行反馈控制从而使通过进气压力传感器17测定的实际增压压力等于目标值(下文中有时称为“目标增压压力”)。
排气节流阀12可以不被完全关闭。即，排气节流阀12的开度可以小于该排气节流阀12完全打开时的开度，以使得EGR气体流过低压EGR通路31。排气节流阀12的开度可以小于在车辆即将开始减速之前或者在向发动机1的燃料供给即将被切断之前的开度。同样，低压EGR阀32可以不被完全打开。即，低压EGR阀32的开度可以大于该低压EGR阀32完全关闭时的开度。低压EGR阀32的开度可以大于在车辆即将开始减速之前或者在向发动机1的燃料供给即将被切断之前的开度。高压EGR阀42可以不被完全关闭。即，高压EGR阀42的开度可以小于该高压EGR阀42完全打开时的开度。高压EGR阀42的开度可以小于在车辆即将开始减速之前或者在向发动机1的燃料供给即将被切断之前的开度。因此，能够增加低压EGR通路31内靠近排气管4的区域与靠近进气管3的区域之间压力差。
下面，将说明当车辆减速时或者当燃料供给被切断时根据本实施例执行的控制流程。图3是示出当车辆减速时或者当燃料供给被切断时根据本实施例执行的控制流程的流程图。该例程以预定的时间间隔被反复执行。
在步骤S101中，判定是否执行了减速和燃料供给切断中的至少一者。即，判定低压EGR气体是否需要被反复地再循环。例如，当发动机转速和发动机负荷都减小时，判定为车辆在减速。另外，例如，当发动机1的转速等于或大于指定的发动机转速，并且加速踏板没有被压下时，判定为向发动机1的燃料供给被切断。所述指定的发动机转速高于发动机1的怠速转速。
当在步骤S101中做出肯定判断时(即，当判定为执行了减速和燃料供给切断中的至少一者时)，例程进行至步骤S102。当在步骤S101中做出否定判断时(即，判定为车辆没有在减速并且向发动机1的燃料供给没有被切断时)，例程进行至步骤S103。
在步骤S102中，低压EGR阀32被完全打开，且高压EGR阀42被完全关闭。这促进了低压EGR气体的流动。
在步骤S103中，空燃比被存储。空燃比传感器13检测空燃比。即，当车辆没有在减速并且向发动机1的燃料供给没有被切断时，所存储的空燃比被更新。在本实施例中，执行在步骤S103中的处理的ECU 20起空燃比存储装置的作用。
在步骤S104中，排气节流阀12被完全关闭。即使在排气节流阀12尽可能关闭的情况下，在排气节流阀12与排气管4之间也可存在空间，并且排气可经过该空间。在这种情况下，当排气节流阀12尽可能关闭时，该排气节流阀12可被视为完全关闭。
步骤S104中的处理增大了低压EGR通路31内靠近排气管4的区域与靠近进气管3的区域之间的压力差。结果，大量的低压EGR气体流过低压EGR通路31。在本实施例中，执行步骤S102和S104中的处理的ECU20起根据本发明的减速EGR装置的作用。
在步骤S105中，通过反馈来控制喷嘴叶片51的开度。即，控制VN开度以使得由进气压力传感器17检测到的实际增压压力等于目标增压压力。例如，目标增压压力是经验性地确定的，并且被预先设定成使得在压下加速踏板14时车辆迅速加速。在本实施例中，执行步骤S105中的处理的ECU 20起根据本发明的减速增压装置的作用。
在步骤S106中，判定车辆是否在车辆已减速之后或者在向发动机1的燃料供给已被切断之后加速。即，判定低压EGR气体是否应当继续被再循环，或是否应当起动对车辆加速的控制。
当在步骤S106中做出肯定判定时，例程进行至步骤S107。当在步骤S106中做出否定判定时，例程返回至步骤S105。
在步骤S107中，燃料喷射开始。因此，从气缸中排出已燃气体。同时，排气节流阀12打开。此时，排气节流阀12可以完全打开。或者，排气节流阀12的开度可以根据发动机1的工作状态而被设定。
在步骤S108中，通过反馈来控制高压EGR阀42的开度。即，控制高压EGR阀42的开度，以使得实际空燃比(即流入气缸2内的气体的空燃比)等于目标空燃比。实际空燃比是基于由空燃比传感器13检测到的空燃比和由空气流量计7检测到的进气量而确定的。目标空燃比被设定为在车辆即将开始减速之前或者在燃料供给即将被切断之前检测到的空燃比。即，目标空燃比被设定为在步骤S103中所存储的空燃比。传感器可以直接测定流入气缸2内的气体的实际空燃比。
当低压EGR气体经低压EGR通路31被再循环时，空气可以经过第一进气节流阀9和第二进气节流阀10。在这种情况下，低压EGR气体的空燃比逐渐升高。但是，由于在燃料喷射开始之后在气缸2内新产生的已燃气体经高压EGR通路41被再循环，所以气缸2内的气体的空燃比能够迅速降低。在本实施例中，执行步骤S108中的处理的ECU 20起根据本发明的空燃比调节装置的作用。
在步骤S108中，除了高压EGR阀42的开度外，还可以控制第二进气节流阀10的开度。在这种情况下，通过减小第二进气节流阀10的开度，在进气管3的在第二进气节流阀10下游的区域中的压力降低。这促进了高压EGR气体的流动。
可以基于当前的发动机1工作状态(例如，基于发动机转速和发动机负荷)来确定目标空燃比。
在步骤S109中，判定实际的空燃比是否等于目标空燃比。
当在步骤S109中做出肯定判定时，例程进行至步骤S110。当在步骤S109中做出否定判定时，例程返回至步骤S108。
在步骤S110中，通常地控制低压EGR阀32、高压EGR阀42、第一进气节流阀9、第二进气节流阀10、排气节流阀12和喷嘴叶片51。例如，基于发动机转速、发动机负荷等控制所述各部件。
因此，当车辆减速时或者当向发动机1的燃料供给被切断时，低压EGR气体流过低压EGR通路31。因此，在车辆即将开始减速之前或在向发动机1的燃料供给即将被切断之前产生的排气保留在进气管3、排气管4和低压EGR通路31内。当在车辆减速之后或者在向发动机1的燃料供给被切断之后车辆开始加速时，保留的排气被供给至气缸2内。因此，实际的空燃比可以被迅速调节至目标空燃比。此外，当车辆开始加速时，通过EGR气体减少了NOx的量。另外，由于低压EGR气体的温度较低，所以当车辆加速时抑制了碳烟的产生。
此外，当车辆减速时或者当向发动机1的燃料供给被切断时，通过抑制流过高压EGR通路41的气体量，增加了流过低压EGR通路31的低压EGR气体量，从而增加了经过涡轮壳体5b的气体量。这抑制了增压压力的降低。另外，通过调节喷嘴叶片51的开度，更有效地抑制了增压压力的降低。
当车辆开始加速时，由于高压EGR气体流过高压EGR通路41，所以实际的空燃比迅速降低。
在本实施例中，当低压EGR气体流过低压EGR通路31时，排气节流阀12关闭。取代关闭排气节流阀12、或者除关闭排气节流阀12外，可以关闭第一进气节流阀9。即，在步骤S104中，可以关闭第一进气节流阀9，而不是排气节流阀12。或者，排气节流阀12和第一进气节流阀9可以都被关闭。通过关闭第一进气节流阀9，可以增大低压EGR通路31内上游区域与下游区域之间的压力差。结果，低压EGR气体流过低压EGR通路31。关闭第一进气节流阀9的条件与关闭排气节流阀12的条件相同。
当仅关闭第一进气节流阀9时，无需设置排气节流阀12。排气节流阀12可以设置在排气管4的在低压EGR通路31与排气管4相连接处的发动机侧(即上游侧)的区域中。在这种情况下，也能够增大低压EGR通路31内的压力差。对设置排气节流阀12的位置的选择具有很大的灵活性。
此外，当仅关闭排气节流阀12时，无需设置第一进气节流阀9。第一进气节流阀9可以设置在进气管3的在低压EGR通路31与进气管3相连接处的发动机侧(即下游侧)的区域中。在这种情况下，也能够增大低压EGR通路31内的压力差。对设置第一进气节流阀9的位置的选择具有很大的灵活性。