CN101405501A - 用于内燃机的排气控制系统 - Google Patents

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Abstract

基于内燃机(1)的工作状态以及内燃机的燃料消耗率(SFC)与混合比(R)之间的相关关系，控制由高压EGR装置再循环的排气量和由低压EGR装置再循环的排气量之间的混合比(R)。由此，在燃料消耗率处于最小值或最小值附近时的混合比(最优混合比)下，执行高压EGR和低压EGR。

Description

用于内燃机的排气控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的排气控制系统。
背景技术
为了减少从内燃机中排出的排气中包含的氮氧化物(下文中称为“NOx”)的量，通常使用一种将部分排气返回至进气系统的排气再循环系统(下文中，将部分排气返回至内燃机的进气系统被称为“EGR”)。
为了使得能够在内燃机的更广的工作范围内执行EGR，通常采用以下技术。根据该技术，设有将涡轮增压器的涡轮上游的排气返回至进气通路的位于压气机下游的部分的高压EGR装置，以及将涡轮下游的排气返回至进气通路的位于压气机上游的部分的低压EGR装置。视内燃机的工作状态而定，所使用的EGR装置在高压EGR装置和低压EGR装置之间切换，或者将高压EGR装置和低压EGR装置结合起来使用。
日本专利申请公报No.2005-76456(JP-A-2005-76456)记载了一种引入了上述技术的EGR系统。根据该公报，当内燃机的负荷低时，通过高压EGR装置执行EGR。当内燃机的负荷高时，通过低压EGR装置执行EGR。在发动机负荷高的工作范围和发动机负荷低的工作范围之间的界限处或该界限附近，将低压EGR装置和高压EGR装置结合起来使用。
为了提高减少所排放的NOx的量(下文中称为“NOx排放量”)的效率，需要增大通过EGR装置被返回至内燃机的进气系统的排气的量(下文中称为“EGR气体量”)。即，为了提高减少NOx排放量的效率，需要在高EGR率下执行EGR。
然而，如果EGR率升高，由于EGR的执行不再被忽略，所以内燃机消耗燃料的比率(下文中称为“内燃机的燃料消耗率”)升高。
例如，当由高压EGR装置再循环的排气的量(下文中称为“高压EGR气体量”)增大时，流入内燃机的燃烧室内的气体的温度(下文中称为“入流气体温度”)升高，这会增大燃料消耗率。而且，燃料消耗率的还可能会由于诸如空燃比的减小、燃烧温度的升高以及烟尘(未燃燃料)量的增加等多种因素而增大。
如果高压EGR气体量增大，则驱动涡轮增压器的涡轮的排气量减少，从而降低了增压压力。相反地，在设有可变喷嘴涡轮增压器的内燃机中，通过减小可变喷嘴的开启量来抑制增压压力的降低。然而，如果可变喷嘴的开启量减小，则涡轮上游的排气和涡轮下游的排气之间的压力差增大。结果，由于这种压力差的增大而引起的泵送损失，燃料消耗率将增大。
另一方面，当由低压EGR装置再循环的排气的量(下文中称为“低压EGR气体量”)增大时，可以减小排气节气门或进气节气门的开启量，以增大涡轮下游的排气和压气机上游的进气之间的压力差。在这种情况下，排气节气门和进气节气门中的各个的上游的气体和其下游的气体之间的压力差(下文中称为“上游-下游压力差”)增大。结果，由于这种压力差的增大而引起的泵送损失，致使燃料消耗率增大。
低压EGR装置的EGR气体通路趋向于比高压EGR装置的EGR气体通路长。因此，如果低压EGR气体量增大，则由于EGR气体通路的通路阻力，致使燃料消耗率增大。
如上所述，存在导致内燃机燃料消耗率增大的多种因素(泵送损失、入流气体温度、可变喷嘴的开启量等，下文中，这些因素统称为“燃料消耗率增大因素”)。燃料消耗率增大因素与高压EGR气体量和低压EGR气体量的变化具有不同的相关关系。因此，当在高EGR率下执行EGR时，为了抑制燃料消耗率的增大，基于高压EGR气体和低压EGR气体的混合的比例(下文中称为“高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比”)和燃料消耗率之间的相关关系来控制该混合比很重要。
发明内容
本发明的一个目的是对于在高压EGR装置和低压EGR装置之间切换所使用的EGR装置时或者将高压EGR装置和低压EGR装置结合起来使用时执行EGR的用于内燃机的排气控制系统，使得其能够在尽可能地抑制内燃机的燃料消耗率的增大的同时，在高EGR率下执行EGR。
本发明的第一方面涉及一种用于内燃机的排气控制系统，所述排气控制系统包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器具有设于内燃机的进气通路的压气机和设于所述内燃机的排气通路的涡轮；高压EGR装置，所述高压EGR装置具有将所述排气通路的位于所述涡轮上游的部分与所述进气通路的位于所述压气机下游的部分相连接的高压EGR通路，并使部分排气通过所述高压EGR通路返回至所述内燃机；以及低压EGR装置，所述低压EGR装置具有将所述排气通路的位于所述涡轮下游的部分与所述进气通路的位于所述压气机上游的部分相连接的低压EGR通路，并使部分排气通过所述低压EGR通路返回。当在使用所述高压EGR装置和使用所述低压EGR装置之间切换所使用的EGR装置时，或者在将所述高压EGR装置和所述低压EGR装置结合起来使用时，所述排气控制系统执行排气再循环。根据本发明的上述方面，基于由所述高压EGR装置再循环的排气和由所述低压EGR装置再循环的排气之间的混合比与所述内燃机的燃料消耗率之间的相关关系，来控制所述混合比。
在根据本发明的上述方面的排气控制系统中，基于内燃机的燃料消耗率，设定高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比。在根据本发明的上述方面的排气控制系统中，可以仅使用高压EGR装置和低压EGR装置中的一者来执行EGR。在这种情况下，高压EGR气体和低压EGR气体不混合。当仅使用高压EGR装置时，所述混合比被定义为高压EGR气体与总EGR气体量的比例为100％时的混合比。当仅使用低压EGR装置时，所述混合比被定义为低压EGR气体与总EGR气体量的比例为100％时的混合比。
在本发明的上述方面中，所述混合比可以被控制为，在所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系中所述燃料消耗率为最优值时的混合比。即，高压EGR气体和低压EGR气体可以基于燃料消耗率关于混合比的改变而改变的方式，以燃料消耗率为最优值时的混合比混合。因此，能够在抑制内燃机的燃料消耗率增大的同时，在所要求的EGR率下执行EGR。下文中，燃料消耗率为最优值时的所述混合比被称为“最优混合比”。
燃料消耗率为最优值的表述是指在预定条件下燃料消耗率被最小化。燃料消耗率为最优值的表述不总是意味着燃料消耗率为最小值或者相当小的值。
例如，当所述预定条件为在内燃机的燃烧过程中所产生的NOx的量减小的条件时，所述最优混合比可以被设定为当燃料消耗率被尽可能减小至不牺牲NOx生成量的降低率的程度时的混合比。
高压EGR装置和低压EGR装置被控制成使得高压EGR气体和低压EGR气体在以上述方式设定的混合比下混合。因此，能够在尽可能地抑制燃料消耗率的增大的同时，在为获得NOx生成量的降低率所要求的EGR率下执行EGR。
在本发明的上述方面中，当所述预定条件为所述内燃机的燃料消耗率减小的条件时，所述最优混合比可以被设定为在所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系中，所述燃料消耗率为最小值或相当小值时的混合比。
高压EGR装置和低压EGR装置被控制成使得高压EGR气体和低压EGR气体在以上述方式设定的混合比下混合。因此，能够在尽可能地抑制燃料消耗率的增大的同时执行EGR。
而且，可以基于附加条件对为了优化燃料消耗率而设定的混合比进行多种校正。在这种情况下，高压EGR气体和低压EGR气体以偏离所述最优混合比的混合比而混合。然而，从所述最优混合比的偏离被限定为在小偏差范围内的值。因此，仍然能够保持燃料消耗率为小值。另外，通过满足附加条件还能带来一些优点。
例如，低压EGR通路较长，并且在执行改变低压EGR气体量的控制时和在低压EGR气体量实际发生改变时之间的时间滞后在某些情况下不能忽略。在这种情况下，如果低压EGR气体量与总EGR气体量的比例超过一定值，则对进气中的氧浓度的控制的响应恶化。结果，例如当车辆突然加速时，进气中的氧浓度可能不足。因此，可以设定低压EGR气体量与总EGR气体量的比例的上限值。从而，低压EGR气体量与总EGR气体量的比例不会超过对进气内的氧浓度的控制的响应恶化时的比例。因此，在抑制燃料消耗率为小值的同时，能够保持对进气内的氧浓度的控制的良好响应。
所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系可以根据内燃机的工作状态而变化。例如，在内燃机的负荷较大时和内燃机的负荷较小时，所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系可以用不同的函数形式来表示。在这种情况下，由于混合比和燃料消耗率之间的相关关系根椐内燃机的负荷而变化，燃料消耗率为最优值时的所述混合比可以不同。
在本发明的上述方面中，除了所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系之外，可以还基于内燃机的工作状态来控制所述混合比。从而，通过考虑内燃机的工作状态，能够以高精度控制所述混合比为最优混合比。
内燃机的燃料消耗率根据上述多种燃料消耗率增大因素而改变。即，内燃机的燃料消耗率受一个或多个根据各燃料消耗率增大因素而变化的分量(下文中称为“燃料消耗率分量”)的影响。
在本发明的上述方面中，可以基于所述混合比与影响所述燃料消耗率的各燃料消耗率分量之间的多种相关关系，来定义所述混合比与所述燃料消耗率之间的相关关系。
在本发明的上述方面中，除混合比与燃料消耗率分量之间的相关关系外，可以还基于所述内燃机的工作状态来定义所述混合比与所述燃料消耗率之间的相关关系。因此，通过将所述混合比和与所述混合比具有相对简单相关关系的各燃料消耗率分量之间的多种相关关系相结合，能够将所述混合比和内燃机的燃料消耗率之间的相关关系近似为所述混合比和所述燃料消耗率之间的实际的复杂相关关系。
利用这种结构，能够基于对所述燃料消耗率施加影响的所述燃料消耗率分量，来近似所述燃料消耗率与所述混合比之间的实际相关关系。
在本发明的上述方面中，因为所述最优混合比是基于所述燃料消耗率与所述混合比之间的相关关系得到的，所以近似表示所述混合比与所述燃料消耗率之间的相关关系的函数的实际形式是重要的。例如，如果所述燃料消耗率与所述混合比之间的相关关系由光滑函数形式来表达，则能够基于关于混合比的函数的偏微分系数获得最优混合比。
所述燃料消耗率分量与所述混合比之间的相关关系可以根据内燃机的工作状态而变化。这种燃料消耗率分量的示例包括对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的增大而增大的燃料消耗率分量，对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的减小而增大的燃料消耗率分量，以及基于对内燃机工作状态的复杂依赖性对所述燃料消耗率施加影响的燃料消耗率分量。
当通过将所述混合比与所述各燃料消耗率分量之间的多种相关关系相结合来近似所述燃料消耗率与所述混合比之间的实际相关关系时，也考虑燃料消耗率分量对内燃机工作状态的上述依赖性。因此，能够以更高的精度近似所述燃料消耗率与所述混合比之间的实际相关关系。
结果，能够更精确地控制混合比为最优混合比，使得能够可靠地获得高EGR率和低燃料消耗率。
可以基于所述混合比与由于EGR的执行而对所述燃料消耗率施加影响并对所述混合比具有不同依赖性的各燃料消耗率分量之间的多种相关关系，来定义所述混合比与所述内燃机的燃料消耗率之间的相关关系。
在上述方面中，可以基于所述混合比与对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着由所述低压EGR装置再循环的排气量的增加而增大的所述燃料消耗率分量(下文中称为“低压EGR正相关燃料消耗率分量”)之间的相关关系，以及所述混合比与对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着由所述高压EGR装置再循环的排气量的增加而增大的燃料消耗率分量(下文中称为“高压EGR正相关燃料消耗率分量”)之间的相关关系中的至少一者，来定义所述燃料消耗率与所述混合比之间的相关关系。
根据上述方面，将具有不同趋势的两个分量相互结合，即，将对燃料消耗率施加影响使得燃料消耗率趋向于随着低压EGR气体量与总EGR气体量的比例的增大而增大的分量与对燃料消耗率施加影响使得燃料消耗率趋向于随着高压EGR气体量与总EGR气体量的比例的增大而增大的分量相结合。因此，能够用简单的函数形式表达依赖于各种燃料消耗率增大因素的所述燃料消耗率与所述混合比之间的相关关系。
因此，基于以上述方式定义的燃料消耗率和混合比之间的相关关系对混合比进行控制使得能够设定最优混合比，在该最优混合比能够更可靠地抑制燃料消耗率的增大。
在上述方面，还基于所述内燃机的工作状态来定义所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系。除所述混合比和所述低压EGR正相关燃料消耗率分量或/和所述高压EGR正相关燃料消耗率分量之间的相关关系外，还基于所述燃料消耗率分量对所述内燃机的工作状态的依赖性，来近似所述燃料消耗率和所述混合比之间的实际相关关系。因此，能够获得更可靠地抑制燃料消耗率增大的混合比。
在上述方面中，可以基于所述混合比和对燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的增大而增大的燃料消耗率分量(下文中称为“低压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量”)之间的相关关系，以及所述混合比和对燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的减小而增大的燃料消耗率分量(下文中称为“低压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量”)之间的相关关系中的至少一者，来定义所述混合比和所述低压EGR正相关燃料消耗率分量之间的相关关系。
在上述方面中，可以基于所述混合比和对燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的增大而增大的燃料消耗率分量(下文中称为“高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量”)之间的相关关系，以及所述混合比和对燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的减小而增大的燃料消耗率分量(下文中称为“高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量”)之间的相关关系中的至少一者，来定义所述混合比和所述高压EGR正相关燃料消耗率分量之间的相关关系。
由于执行EGR而会对燃料消耗率施加较大影响的燃料消耗率增大因素的示例包括入流气体温度、排气节气门和进气节气门的上游-下游压力差、可变喷嘴涡轮的上游-下游差以及高压EGR通路和低压EGR通路的通路阻力。
随着入流气体温度而变化的燃料消耗率分量(下文中称为“入流气体温度燃料消耗率分量”)作为入流气体温度的增函数对燃料消耗率施加影响。所述入流气体温度随着高压EGR气体量的增大而升高。因此，所述入流气体温度燃料消耗率分量是高压EGR正相关燃料消耗率分量，其随着所述混合比的变化趋于增大从而使得高压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大。
当内燃机的负荷低时，即使入流气体温度高，所产生的烟尘量也不太可能增大。另一方面，当内燃机的负荷高时，如果入流气体温度高，则所产生的烟尘量很可能增大。
即，当内燃机的负荷低时，即使高压EGR气体量增大，所述入流气体温度燃料消耗率分量也不太可能增大。然而，当内燃机的负荷高时，如果高压EGR气体量增大，则所述入流气体温度燃料消耗率分量很可能增大。因此，所述入流气体温度燃料消耗率分量是高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量。
随着由可变喷嘴涡轮增压器的涡轮的上游-下游压力差所引起的泵损失而变化的燃料消耗率分量(下文中称为“可变喷嘴燃料消耗率分量”)作为涡轮上游-下游压力差的增函数对燃料消耗率施加影响。因为涡轮的可变喷嘴的开启量为了补偿由于高压EGR气体量的增加所导致的增压压力的降低而减小，所以涡轮上游-下游压力差随着高压EGR气体量的增加而增大。因此，所述可变喷嘴燃料消耗率分量是高压EGR正相关燃料消耗率分量，其随着所述混合比的变化趋于增大从而使得高压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大。
当内燃机的负荷低时，如果增压压力降低，则内燃机的输出稳定性恶化。因此，有必要通过减小可变喷嘴的开启量来保持增压压力。另一方面，当内燃机的负荷高时，即使增压压力降低至某种程度，内燃机的输出稳定性也不太可能恶化。可变喷嘴的开启量被减小较少的量。
即，当内燃机的负荷低时，如果高压EGR气体量增大，则可变喷嘴燃料消耗率分量很可能增大。然而，当内燃机的负荷高时，即使高压EGR气体量增大，可变喷嘴燃料消耗率分量也不太可能增大。因此，所述可变喷嘴燃料消耗率分量是高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量。
随着由于排气节气门或进气节气门的上游-下游压力差所引起的泵损失而变化的燃料消耗率分量(下文中称为“节气门燃料消耗率分量”)(下文中，排气节气门和进气节气门有时被统称为“节气门”)作为节气门上游-下游压力差的增函数对燃料消耗率施加影响。因为当低压EGR气体量增大时节气门的开启量减小，所以节气门上游-下游压力差随着低压EGR气体量的增大而增大。因此，所述节气门燃料消耗率分量是低压EGR正相关燃料消耗率分量，其随着所述混合比的变化趋于增大从而使得低压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大。
当内燃机的负荷低时，排气的压力低并且低压EGR通路内上游侧和下游侧之间的压力差不太可能发生。因此，为了获得足够的低压EGR气体量，有时需要减小节气门的开启量。另一方面，当内燃机的负荷高时，排气的压力高。因此，在不减小节气门的开启量的情况下，低压EGR气体量增大。
即，当内燃机的负荷低时，如果低压EGR气体量增大，则节气门燃料消耗率分量很可能增大。然而，当内燃机的负荷高时，即使低压EGR气体量增大，节气门燃料消耗率分量也不太可能增大。因此，所述节气门燃料消耗率分量是低压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量。
随着高压EGR通路或低压EGR通路的通路阻力而变化的燃料消耗率分量(下文中称为“通路阻力燃料消耗率分量”)作为通路长度的增函数对燃料消耗率施加影响。将排气通路的位于涡轮下游的部分与进气通路的位于压气机上游的部分相连接的低压EGR通路很可能比将靠近排气歧管的部分与靠近进气歧管的部分相连接的高压EGR通路长。因此，所述通路阻力燃料消耗率分量是低压EGR正相关燃料消耗率分量，其随着所述混合比的变化趋于增大从而使得低压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大。
随着内燃机的负荷的增大，排气的流量增大并且流经低压EGR通路的排气的流量增大。由于通路阻力所引起的泵损失随着流经所述通路的排气流量的增大而增大。因此，所述通路阻力燃料消耗率分量是低压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量。
在本发明的上述方面中，基于通过将混合比和各燃料消耗率分量之间的多种相关关系相结合所近似得到的燃料消耗率和混合比之间的实际相关关系来定义最优混合比。
在根据本发明的上述方面的排气控制系统中，可在所述排气通路的位于所述排气通路和所述低压EGR通路彼此相连接的位置下游的部分设置排气节气门，和/或在所述进气通路的位于所述进气通路和所述低压EGR通路彼此相连接的位置上游的部分设置进气节气门(在下文中，所述排气节气门和所述进气节气门统称为“节气门”)。在这种情况下，可以基于所述节气门燃料消耗率分量和所述混合比之间的相关关系以及所述入流气体温度燃料消耗率分量和所述混合比之间的相关关系来定义所述混合比和所述燃料消耗率分量之间的相关关系。
在根据本发明的上述方面的排气控制装置中，可在所述排气通路的位于所述排气通路和所述低压EGR通路彼此相连接的位置下游的部分设置排气节气门，和/或在所述进气通路的位于所述进气通路和所述低压EGR通路彼此相连接的位置上游的部分设置进气节气门(在下文中，所述排气节气门和所述进气节气门统称为“节气门”)。另外，所述涡轮增压器可以包括具有可变喷嘴涡轮的可变容量涡轮增压器。在这种情况下，可以基于所述节气门燃料消耗率分量和所述混合比之间的相关关系以及所述可变喷嘴燃料消耗率分量和所述混合比之间的相关关系来定义所述混合比和所述燃料消耗率分量之间的相关关系。
在上述的各种情况下，可以通过考虑所述节气门燃料消耗率分量是低压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量，所述入流气体温度燃料消耗率分量是高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量，以及所述可变喷嘴燃料消耗率分量是高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量，得到与所述内燃机的工作状态相对应的最优混合比。因此，能够得到更可靠地抑制燃料消耗率增大的最优混合比。
本发明的第二方面涉及用于内燃机的排气控制方法，所述内燃机设有：涡轮增压器，所述涡轮增压器具有设于内燃机的进气通路的压缩机和设于所述内燃机的排气通路的涡轮；高压EGR装置，所述高压EGR装置具有将所述排气通路的位于所述涡轮上游的部分与所述进气通路的位于所述压气机下游的部分相连接的高压EGR通路，并使部分排气通过所述高压EGR通路返回至所述内燃机；以及低压EGR装置，所述低压EGR装置具有将所述排气通路的位于所述涡轮下游的部分与所述进气通路的位于所述压气机上游的部分相连接的低压EGR通路，并使部分排气通过所述低压EGR通路返回。根据所述排气控制方法，当所使用的EGR装置在所述高压EGR装置和所述低压EGR装置之间切换时，或者在将所述高压EGR装置和所述低压EGR装置结合起来使用时，基于由所述高压EGR装置再循环的排气和由所述低压EGR装置再循环的排气之间的混合比与所述内燃机的燃料消耗率之间的相关关系，来控制所述混合比。
根据本发明第二方面的排气控制方法，可以执行如下步骤。获取所述内燃机的发动机转速和发动机负荷。利用空气流量计获得流经所述进气通路的进气量。设定目标EGR率。设定目标混合比。基于所述进气量、所述目标EGR率和所述目标混合比，计算低压EGR阀的目标开启量和高压EGR阀的目标开启量。基于所述低压EGR阀的目标开启量控制所述低压EGR阀的开启量。基于所述高压EGR阀的目标开启量控制所述高压EGR阀的开启量。检测所述内燃机的进气歧管内的气体的温度。判定所述气体的温度是否在目标温度范围内。如果所述气体的温度不在所述目标温度范围内，则校正所述低压EGR阀的开启量和所述高压EGR阀的开启量中的至少一者。
本发明涉及在高压EGR装置和低压EGR装置之间切换所使用的EGR装置时或者将高压EGR装置和低压EGR装置结合起来使用时执行EGR的用于内燃机的排气控制系统，使得其能够在尽可能地抑制内燃机的燃料消耗率增大的同时在高EGR率下执行EGR。
附图说明
从参照附图对实施例的以下说明中，本发明的前述的和/或其他的目的、特征和优点将变得更加显而易见，其中相同的参考符号表示相同或相应的部分，附图中：
图1是概略地示出根据本发明第一实施例的内燃机及其进/排气系统的结构的视图；
图2是示出在根据本发明第一实施例的内燃机的各工作范围内使用低压EGR装置和高压EGR装置执行EGR的图；
图3A和3B的曲线图示出NOx排放量与低压EGR气体量/根据本发明第一实施例的内燃机燃料消耗率之间的相关关系。
图4A、4B和4C的曲线图示出根据本发明的第一实施例，入流气体温度燃料消耗率分量、入流气体温度以及高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系；
图5A、5B和5C的曲线图示出根据本发明的第一实施例，节气门燃料消耗率分量、节气门上游-下游压力差以及高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系；
图6的曲线图示出根据本发明的第一实施例，入流气体温度燃料消耗率分量与高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系、节气门燃料消耗率分量和混合比之间的相关关系，以及通过将这两种相关关系相结合而近似得出的燃料消耗率和混合比之间的实际相关关系；
图7的曲线图示出根据本发明的第一实施例，入流气体温度燃料消耗率分量与在内燃机的各负荷下高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系；
图8的曲线图示出根据本发明的第一实施例，节气门燃料消耗率分量与在内燃机的各负荷下高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系；
图9的曲线图示出根据本发明的第一实施例，在内燃机的各负荷下燃料消耗率分量与高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系，通过将入流气体温度燃料消耗率和混合比之间的相关关系与节气门燃料消耗率和混合比之间的相关关系相结合而近似得出的实际相关关系；
图10的流程图示出根据本发明的第一实施例用于控制高压EGR阀和低压EGR阀的开启量的例程；
图11A、11B和11C的曲线图示出根据本发明的第一实施例，燃料消耗率、入流气体温度、节气门的上游-下游压力差以及高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系；
图12是概略地示出根据本发明的第二实施例的内燃机及其进/排气系统的结构的视图；
图13A、13B和13C的曲线图示出根据本发明的第二实施例，可变喷嘴燃料消耗率分量、涡轮上游-下游压力差以及高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系；
图14A、14B和14C的曲线图示出根据本发明的第二实施例，节气门燃料消耗率分量、节气门上游-下游压力差以及高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系；
图15的曲线图示出根据本发明的第二实施例，可变喷嘴燃料消耗率分量与高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系、节气门燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系以及通过将这两种相关关系相结合而近似得出的燃料消耗率和混合比之间的实际相关关系；
图16是概略性地示出节气门是本发明的第一实施例中的进气节气门的结构的视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地说明本发明的实施例。注意，除非另有说明外，关于本发明实施例中的尺寸、材料、形状以及部件的相对布置的说明并不限定本发明的技术范围。
第一实施例
图1是概略地示出本发明的第一实施例所应用的内燃机1的结构的视图。图1所示的内燃机1是包括四个气缸2的柴油机。在内燃机1中，各气缸2设有向气缸2的燃烧室直接喷射燃料的燃料喷射阀3。
进气歧管8与内燃机1相连接。进气歧管8的支管通过各进气口与各气缸2的燃烧室相连通。在进气歧管8和进气通路9相互连接的位置附近设有改变进气通路9的流道面积的节气门12。在进气通路9内，在节气门12的上游设有冷却流经进气通路9的气体的中间冷却器13。在进气通路9内，在中间冷却器13的上游设有使用排气能量作为驱动源而工作的涡轮增压器10的压气机壳体6。在进气通路9内，在压气机壳体6的上游设有空气滤清器4。节气门12经由电线与ECU 22相连接，ECU 22将在下文中详细说明。基于ECU 22发出的控制信号控制节气门12的开启量，从而调节流经进气通路9的气体量。ECU 22视为根据本发明的控制部。
排气歧管18与内燃机1相连接。排气歧管的支管通过各排气口与各气缸2的燃烧室相连通。涡轮增压器10的涡轮壳体7与排气歧管18相连接。排气通路19与涡轮壳体7相连接。在排气通路19内设有捕集排气中的颗粒物质(PM)的颗粒过滤器20(在下文中，简称为“过滤器20”)。在排气通路19内，在过滤器20的下游设有改变排气通路19的流道面积的排气节气门11。在排气节气门11下游侧，排气通路19暴露于大气中。排气节气门11经由电线与ECU 22相连接。基于ECU 22发出的控制信号控制节气门11的开启量，从而调节流经排气通路19的排气量。
代替过滤器20，可以在排气通路19内设置排气控制装置。这种排气控制装置的示例包括除去排气中的NOx的储存-还原型NOx催化剂和尿素选择性还原型NOx催化剂，以及氧化排气中的未燃烧燃料等的氧化催化剂。
低压EGR通路23在位于过滤器20下游和排气节气门11上游的排气通路19的部分和位于压气机壳体6上游和空气滤清器4下游的进气通路9的部分之间提供连通。在低压EGR通路23中，设有冷却流经低压EGR通路23的排气的低压EGR冷却器14和改变低压EGR通路23的流道面积的低压EGR阀5。低压EGR阀5经由电线连接至ECU 22。基于ECU 22发出的控制信号控制低压EGR阀5的开启量，从而调节流经低压EGR阀23的排气量(下文中称为“低压EGR气体量”)。
高压EGR通路15在排气歧管18和进气歧管8之间提供连通。高压EGR通路15内设有改变高压EGR通路15的流道面积的高压EGR阀21。高压EGR阀21经由电线连接至ECU 22。基于ECU 22发出的控制信号控制高压EGR阀21的开启量，从而调节流经高压EGR通路15的排气量(下文中称为“高压EGR气体量”)。
设置在驾驶员座椅附近的加速踏板31设有负荷传感器24，其检测加速踏板操作量作为内燃机1的负荷。内燃机1的曲轴(图未示)设有曲柄位置传感器25，其检测曲轴的转速作为内燃机1的转速。排气通路19内设有检测排气节气门11的上游-下游压力差的压力差传感器26。进气通路9内设有检测进气流量的空气流量计27。进气歧管8设有检测进气歧管内的气体温度(下文中，称为“入流气体温度”)的入流气体温度传感器28。这些传感器经由电线连接至ECU 22，并且ECU 22接收表示这些传感器的检测结果的信号。
内燃机1设有ECU 22并受ECU 22控制，ECU 22为电子控制计算机。ECU 22包括ROM、RAM、CPU、输入端口、输出端口等(图未示)。ECU 22基于内燃机1的工作状态以及由上述各种传感器所检测的来自驾驶员的指令来执行诸如燃料喷射控制之类的已知控制。ECU 22还向高压EGR阀21、低压EGR阀5、节气门12以及排气节气门11传递开启量指令信号。
在上述结构中，从空气滤清器4导入至进气通路9的空气的压力在压气机壳体6内升高，然后空气通过中间冷却器13和进气歧管8被导入至内燃机1的燃烧室内。
同时，从燃烧室排出的排气流经排气歧管18和接合通路16，然后流入涡轮壳体7来驱动涡轮。排气中的PM被捕集于过滤器20内。然后，排气流经排气通路19，最终被排出至大气。
当低压EGR阀5开启时，允许通过低压EGR通路23的连通。然后，经过过滤器20的部分排气通过低压EGR通路23流入进气通路9。流入进气通路9的低压EGR气体的压力在压气机壳体6内升高，并且低压EGR气体通过进气歧管8被导入内燃机1的燃烧室。下文中，通过低压EGR通路23的EGR被称为低压EGR。
ECU 22控制排气节气门11的开启量来升高或降低低压EGR通路23从排气通路19分支的位置处的排气压力。这样，低压EGR气体量被调节。例如，如果ECU 22执行减小排气节气门11的开启量的控制，则低压EGR通路23从排气通路19分支的位置处的排气压力升高。结果，低压EGR通路23上游侧和下游侧之间的压力差增大，这增大了低压EGR气体量。
当高压EGR阀21开启时，允许通过高压EGR通路15的连通。然后，经过排气歧管18的部分排气通过高压EGR通路15流入进气歧管8，然后返回内燃机1的燃烧室。下文中，通过高压EGR通路15的EGR被称为高压EGR。
ECU 22控制排气节气门12的开启量来升高或降低进气歧管8内的气体的压力。这样，高压EGR气体量被调节。例如，如果ECU 22执行减小节气门12的开启量的控制，则流入进气歧管8内的空气量减少。因此，在气缸2的进气冲程期间当进气歧管8内的气体被带入气缸2时，进气歧管8内的气体压力降低。结果，高压EGR通路15上游侧和下游侧之间的压力差增大，这增大了高压EGR气体量。
部分排气通过执行低压EGR和/或高压EGR被返回至内燃机1的燃烧室内。因此，混合气在燃烧室内燃烧时的温度(下文中称为“燃烧温度”)降低，从而在燃烧过程中产生的NOx的量减少。
以适当方式执行低压EGR的内燃机的工作状态与以适当方式执行高压EGR的内燃机的工作状态不同。因此，存在使得能够在内燃机的更广的工作范围内执行EGR的技术。根据该技术，根据内燃机的工作状态，EGR在高压EGR和低压EGR之间切换，或者将高压EGR和低压EGR相结合执行。
图2示出在内燃机1的各工作范围内执行低压EGR和高压EGR中的哪一个。在图2中，横轴表示内燃机1的转速(发动机转速)，纵轴表示喷射至内燃机1内的燃料量。燃料喷射量为表示内燃机1的负荷的参数。
在图2中的范围HPL中，内燃机1的负荷低，且内燃机1在低速下运转。在范围HPL中，主要执行高压EGR。在图2中的范围HPL+LPL中，内燃机1的负荷为中等负荷，且内燃机1在中速下运转。在范围HPL+LPL中，将高压EGR和低压EGR结合起来执行。在图2中的范围LPL中，内燃机1的负荷高，且内燃机1在高速下运转。在范围LPL中，主要执行低压EGR。
以上述方式将高压EGR和低压EGR结合起来执行，使得能够在更广的工作范围内执行EGR。这减少了燃烧时产生的NOx的量。
通过执行EGR实现的NOx量的减少效率随着EGR气体量的增大而升高。即，随着EGR率(EGR气体量/(EGR气体量+进气量))的升高，通过执行EGR实现的NOx量的减少效率升高。然而，如果EGR率升高，则内燃机的燃料消耗率由于EGR的执行而不能再被忽视。
例如，当增大低压EGR气体量来提高EGR率时，ECU 22可以执行控制来减小排气节气门11的开启量，由此增大低压EGR通路23内上游侧和下游侧之间的压力差。在这种情况下，排气节气门11的上游-下游压力差增大，这将增大排气节气门11处的泵送损失。结果，内燃机1的燃料消耗率将增大。
图3A和3B的曲线图示出NOx排放量和低压EGR气体量之间的相关关系，以及NOx排放量和燃料消耗率之间的相关关系。图3A的曲线图示出NOx排放量和低压EGR气体量之间的相关关系。在图3A中，横轴表示NOx排放量，纵轴表示低压EGR气体量。如图3A所示，随着低压EGR气体量的增加，燃烧时产生的NOx的量减少。当低压EGR气体量增加时，ECU 22执行控制来减小排气节气门11的开启量。因此，排气节气门11处的泵送损失增大，这将升高内燃机1的燃料消耗率。所以，如图3B所示，燃料消耗率趋向于随着燃烧时产生的NOx的量的减少而升高。
而且，当高压EGR气体量增加时，入流气体温度升高，这将增大所产生的烟尘的量。结果，燃料消耗率将会增大。
如上所述，多种因素对燃料消耗率的增大负有责任，这些因素与高压EGR气体量和低压EGR气体量的相关关系不同。因此，NOx减少率和燃料消耗率可能会互相偏离。因此，当在高EGR率下执行EGR来提高NOx减少率时，基于高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比与燃料消耗率之间的相关关系来设定该混合比从而使得尽可能抑制燃料消耗率的增大是很重要的。
因此，在根据本发明的第一实施例的排气控制系统中，如图2所示，基于内燃机的工作状态在高压EGR和低压EGR之间切换EGR，此外，还基于内燃机1的燃料消耗率与高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的相关关系来设定该混合比。
燃料消耗率与混合比之间的相关关系依据上述对燃料消耗率的增大负有责任的各种因素而变化。即，燃料消耗率取决于依据对燃料消耗率负有责任的各因素而变化的燃料消耗率分量。因此，燃料消耗率与混合比之间的相关关系取决于各个燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系。
因此，根据本发明的第一实施例，通过将混合比和由于EGR的执行而对燃料消耗率施加较大影响的燃料消耗率分量之间的相关关系相结合，即，通过将混合比和依据入流气体温度而变化的燃料消耗率分量(下文中，称为“入流气体温度燃料消耗率分量”)之间的相关关系与混合比和依据由于排气节气门11上游侧和下游侧之间压力差(下文中，称为“节气门上游-下游压力差”)所引起的泵损失而变化的燃料消耗率分量(下文中，称为“节气门燃料消耗率分量”)之间的相关关系相结合，来近似燃料消耗率与高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比之间的实际相关关系。
图4A至图4C的曲线图示出入流气体温度燃料消耗率分量、入流气体温度以及低压EGR气体与高压EGR气体之间的混合比之间的相关关系。图4A的曲线图示出入流气体温度TB与入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)之间的相关关系。在图4A中，横轴表示入流气体温度TB，纵轴表示入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)。随着入流气体温度升高，所产生的烟尘量增大，这会增大燃料消耗率。因此，如图4A所示，入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)随着入流气体温度TB的升高而增大。即，入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)作为入流气体温度TB的增函数对燃料消耗率SFC施加影响。
图4B的曲线图示出混合比R与入流气体温度TB之间的相关关系。混合比R是高压EGR气体量和低压EGR气体量之间的比例。混合比R随着高压EGR气体量与总EGR气体量的比例的增大而减小，并且混合比R随着低压EGR气体量与总EGR气体量的比例的增大而增大。在图4B中，横轴表示入流气体温度TB，纵轴表示混合比R。
因为高压EGR通路15的通路长度较短，并且在高压EGR通路15上没有设置EGR冷却器，所以经高压EGR通路15流入进气歧管8的排气的温度高。因此，随着高压EGR气体量的增加，入流气体温度TB升高。即，如图4B所示，随着高压EGR气体量与总EGR气体量的比例的增大，入流气体温度TB升高。
上述相关关系证明入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)具有随着使得高压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大的混合比R的变化而增大的趋势(下文中，这种趋势称为“高压EGR正相关趋势”)，如图4C所示。即，本发明第一实施例中的入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)被认为是根据本发明的高压EGR正相关燃料消耗率分量。
图5A至图5C的曲线图示出节气门燃料消耗率分量、节气门上游-下游压力差以及低压EGR气体与高压EGR气体之间的混合比之间的相关关系。图5A的曲线图示出节气门上游-下游压力差ΔP与节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)之间的相关关系。在图5A中，横轴表示节气门上游-下游压力差ΔP，纵轴表示节气门燃料消耗率分量SFCΔP)。
随着节气门上游-下游压力差ΔP的增大，排气节气门11处的泵损失增大。结果，燃料消耗率增大。即，如图5所示，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)随着节气门上游-下游压力差ΔP的增大而增大。即，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)作为节气门上游-下游压力差ΔP的增函数对燃料消耗率SFC施加影响。
图5B的曲线图示出低压EGR气体和高压EGR气体之间的混合比R与节气门上游-下游压力差ΔP之间的相关关系。混合比R随着高压EGR气体量与总EGR气体量的比例的增大而减小，并且随着低压EGR气体量与总EGR气体量的比例的增大而升高。在图5B中，横轴表示节气门上游-下游压力差ΔP，纵轴表示混合比R。
如果排气节气门11的开启量减小，则排气节气门11上游的排气压力升高。结果，低压EGR通路23上游侧和下游侧之间的压力差增大，从而低压EGR气体量增加。即，如图5B所示，节气门上游-下游压力差ΔP随着使得低压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大的混合比R的变化而增大。
上述相关关系证明节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)具有随着使得低压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大的混合比R的变化而增大的趋势(下文中，这种趋势称为“低压EGR正相关趋势”)，如图5C所示。即，根据本发明第一实施例中的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)被认为是根据本发明的低压EGR正相关燃料消耗率分量。
通过将与混合比R具有不同相关关系的两个燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系相结合，即通过将入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系和节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系相结合，来近似表示燃料消耗率SFC与混合比R之间的实际相关关系。
图6的曲线图示出入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系、节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系、以及通过将这两种相关关系相结合所近似得出的节气门燃料消耗率分量SFC与混合比R之间的实际相关关系。在图6中，横轴表示混合比R，纵轴表示燃料消耗率SFC或者各个燃料消耗率分量。
如图6所示，通过将混合比和与混合比具有不同相关关系的两个燃料消耗率分量之间的相关关系组合在一起，即，通过将混合比R与具有高压EGR正相关趋势的入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)之间的相关关系和混合比R与具有低压EGR正相关趋势的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)之间的相关关系组合在一起，来近似表示燃料消耗率SFC与混合比R之间的实际相关关系。燃料消耗率SFC与混合比R之间的相关关系由图6所示的向下凸的函数来表示。
控制高压EGR阀21、低压EGR阀5、节气门12、排气节气门11等的开启量，使得高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比R成为图6中的燃料消耗率SFC是最小值时的混合比Rtrg。这样，在尽可能地抑制燃料消耗率增大的同时，能够以期望的EGR率执行EGR。因此，即使当需要增大EGR率来提高NOx的减少效率时，也能够在尽可能地抑制燃料消耗率增大的同时增大EGR率。
可以依据内燃机的工作状态来改变入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系以及节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系。
图7的曲线图示出在内燃机的各种负荷下，入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系。在图7中，横轴表示混合比R，纵轴表示入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)。图7中的线1示出当内燃机的负荷低时，入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系。图7中的线2示出当内燃机的负荷为中等时的相关关系。图7中的线3示出当内燃机的负荷高时的相关关系。
随着内燃机的负荷的增大，排气的温度升高，并且入流气体温度TB也升高。如上所述，入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)是入流气体温度TB的增函数。因此，如图7所示，关于混合比R变化的入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)的变化率随着内燃机负荷的增大而增大。
图8的曲线图示出在内燃机的各种负荷下，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系。在图8中，横轴表示混合比R，纵轴表示节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)。图8中的线1示出当内燃机的负荷低时，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系。图8中的线2示出当内燃机的负荷为中等时的相关关系。图8中的线3示出当内燃机的负荷高时的相关关系。
随着内燃机的负荷的降低，排气的压力降低，并且低压EGR通路23内上游侧和下游侧之间的压力差减小。因此，为了保持恒定的低压EGR气体量，需要使排气节气门11的开启量减小较大量。随着排气节气门11的开启量减小，上游-下游压力差SFC(ΔP)的增大，并且节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)随着上游-下游压力差SFC(ΔP)的增大而增大。因此，如图8所示，关于混合比R变化的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)的变化率随着内燃机负荷的降低而增大。
图9的曲线图示出在内燃机的各种负荷下，上述的燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系。在图9中，横轴表示混合比R，纵轴表示燃料消耗率SFC。
图9中的线1示出当内燃机的负荷低时，燃料消耗率SFC与混合比R之间的相关关系。函数形式是通过组合图7中线1所示的入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系以及图8中线1所示的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系而得出的。
图9中的线2示出当内燃机的负荷为中等时，燃料消耗率SFC与混合比R之间的相关关系。函数形式是通过组合图7中线2所示的入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系以及图8中线2所示的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系而得出的。
图9中的线3示出当内燃机的负荷高时，燃料消耗率SFC与混合比R之间的相关关系。函数形式是通过组合图7中线3所示的入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系以及图8中线3所示的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系而得出的。
如图9中的线1至3所示，表示燃料消耗率与混合比之间相关关系的函数形式取决于内燃机的工作状态而变化。对于这样的变化，燃料消耗率为最小值时的混合比Rtrg也取决于内燃机的工作状态而变化。
在图9中，当内燃机的负荷低时，在混合比Rtrg1，燃料消耗率是最小值。当内燃机的负荷为中等时，在混合比Rtrg2，燃料消耗率是最小值。当内燃机的负荷高时，在混合比Rtrg3，燃料消耗率是最小值。当燃料消耗率为最小值时的混合比是在相应的发动机负荷下的最优混合比时，最优混合比趋于变化使得随着内燃机的负荷的增大，低压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大，如图9所示。
通过将燃料消耗率分量SFC与混合比R之间的相关关系对内燃机工作状态的依赖性考虑在内，以更高的精度来近似燃料消耗率SFC与混合比R之间的实际相关关系。这样，能够在更可靠地抑制燃料消耗率增大的高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比下，执行EGR。结果，能够实现高的EGR率和低的燃料消耗率。
可以事先通过实验等获得入流气体温度燃料消耗率分量SFC(TB)与混合比R之间的相关关系、节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系、这些相关关系对内燃机工作状态的依赖性、以及最优混合比等，并存储在ECU 22的ROM中。ECU 22读取基于内燃机的工作状态所限定的最优混合比，并控制高压EGR阀21、低压EGR阀5、节气门12、排气节气门11的开启量，以在最优的混合比下执行高压EGR和低压EGR。
下面，将参照图10中的流程图说明由ECU 22执行的高压EGR阀21和低压EGR阀5的开启量的控制。图10中的流程图示出了该控制的例程。ECU 22以预定的时间间隔执行该例程。
在步骤S101中，ECU 22检测内燃机1的工作状态。更具体地，ECU22基于由曲柄位置传感器25所检测的曲轴角度的值而获得内燃机1的发动机转速NE，并基于由加速踏板传感器24所检测的加速踏板操作量的值而获得内燃机1的发动机负荷QFIN。
在步骤S102中，ECU 22读取由空气流量计27所检测的进气量Gn的值，和目标EGR率ER。目标EGR率ER被事先设定并存储在ECU 22的ROM中。目标EGR率ER被设定为实现基于例如排气规定值和适合该规定值的容限设定的目标NOx减少率所需要的EGR率。
在步骤S103中，ECU 22读取高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比R的目标值Rtrg。如上所述，目标混合比Rtrg是基于内燃机1的工作状态(NE和QFIN)所限定的最优混合比。目标混合比Rtrg事先通过实验等获得，并作为与内燃机1的工作状态相关的函数或脉谱图存储在ECU 22的ROM中。
在步骤S104中，基于步骤S102中读入的进气量Gn和目标EGR率ER，和步骤S103中读入的目标混合比Rtrg，ECU 22计算高压EGR阀21的开启量DH的目标值DHtrg和低压EGR阀5的开启量DL的目标值DLtrg。
在步骤S105中，ECU 22使用在步骤S104中获得的高压EGR阀21的目标开启量DHtrg作为控制指令值，来控制高压EGR阀21的开启量。ECU 22还使用在步骤S104中获得的低压EGR阀5的目标开启量DLtrg作为控制指令值，来控制低压EGR阀5的开启量。
ECU 22执行步骤S101至S105。这样，通过使用以最优混合比混合的高压EGR气体和低压EGR气体执行EGR，获得实现目标NOx减少率所需要的EGR率。因此，能够在尽可能地抑制燃料消耗率增大的同时，实现目标NOx减少率。
实际上，由于各种因素，高压EGR气体量和低压EGR气体量可能会从基于高压EGR阀开启量和低压EGR阀开启量的控制指令值(即，目标高压EGR阀气体量和目标低压EGR阀气体量)所估计的量偏移。
例如，在本发明的第一实施例中，如果大量的PM累积在构成过滤器20的过滤器内，并且过滤器内的压力损失增加，则排气通路19内过滤器20下游的排气压力降低，并且低压EGR通路23内上游侧和下游侧之间的压力差可能会不足。在这种情况下，即使控制低压EGR阀开启量为目标低压EGR阀开启量，低压EGR气体量也可能没达到目标低压EGR气体量。在这种情况下，混合比R是高压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于目标混合比Rtrg的值。因此，可能不能适当地抑制燃料消耗率的增大。此外，因为EGR率可能减小，可能不能达到目标NOx减少率。
如果累积于过滤器20内的PM的量增加，则排气歧管18和过滤器20之间的排气的压力增大。因此，高压EGR气体量将会大于目标高压EGR气体量。同样在这种情况下，混合比R为高压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于目标混合比Rtrg时的值，这会升高入流气体温度TB。结果，不能适当地抑制燃料消耗率的增大。
为了解决上述问题，在根据本发明第一实施例的高压EGR阀开启量和低压EGR阀开启量控制例程中，执行用于校正高压EGR阀开启量和低压EGR阀开启量的校正例程。在该校正例程中，将由于在步骤S105中执行的控制而得到的实际混合比与目标混合比相比较，并基于比较结果校正高压EGR阀开启量和低压EGR阀开启量。
更具体地，ECU 22监测入流气体温度TB，并判定混合比R是否等于目标混合比Rtrg。然后，ECU 22基于判定结果对高压EGR阀开启量和低压EGR阀开启量进行微调。
ECU 22监测入流气体温度TB来检测实际混合比。这是因为，由于根据本发明的第一实施例的高压EGR气体通路15不设有EGR冷却器，认为入流气体温度TB相对精确地反映了高压EGR气体量。
图11A至11C的曲线图示出燃料消耗率SFC、入流气体温度TB、节气门上游-下游压力差ΔP与混合比R之间的相关关系。图11A的曲线图示出燃料消耗率SFC与混合比R之间的相关关系。图11B的曲线图示出入流气体温度TB与混合比R之间的相关关系。图11C的曲线图示出节气门上游-下游压力差ΔP与混合比R之间的相关关系。
如图11A和11B所示，目标混合比Rtrg被设定为燃料消耗率SFC为最小值时的混合比，目标入流气体温度TBtrg被设定为与目标混合比Rtrg相对应的入流气体温度。
当实际混合比为高压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于在目标混合比Rtrg时的高压EGR气体量与总EGR气体量的比例时的值时，如图11B中示出的线上的X点所示，入流气体温度TB高于目标入流气体温度TBtrg。另一方面，当实际混合比为低压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于在目标混合比Rtrg时的低压EGR气体量与总EGR气体量的比例时的值时，如图11B中示出的线上的Y点所示，入流气体温度TB低于目标入流气体温度TBtrg。
如上所述，ECU 22通过监测入流气体温度TB来判定实际混合比R是否偏离了目标混合比。
在高压EGR通路15设有EGR冷却器的结构中，为了判定实际混合比R是否偏离了目标混合比，ECU 22还可以监测入流气体温度TB之外的其他参数。
如图10所示，在步骤S106中，ECU 22读取由入流气体温度传感器28测得的入流气体温度TB的值。
在步骤S107中，ECU 22判定在步骤S106中读取的入流气体温度TB是否等于目标入流气体温度TBtrg。在这种情况下，目标入流气体温度TBtrg为当混合比等于目标混合比Rtrg时估计得到的入流气体温度。目标入流气体温度TBtrg通过实验等事先获得，并存储于ECU 22的ROM中。
入流气体温度TB等于目标入流气体温度TBtrg的表述是指入流气体温度TB在包括目标入流气体温度TBtrg的预定的温度范围内。更具体地，入流气体温度TB等于目标入流气体温度TBtrg的表述是指公式|TB-TBtrg|≤预定值δ(＞0)成立。
如果在步骤S107中做出肯定判定(|TB-TBtrg|≤δ)，则ECU 22判定为高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比等于目标混合比Rtrg，并结束例程。
另一方面，如果在步骤S107中做出否定判定(|TB-TBtrg|＞δ)，则ECU 22判定为高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比不等于目标混合比Rtrg，并执行步骤S108。
在步骤S108中，ECU 22判定入流气体温度TB是否高于目标入流气体温度TBtrg。
如果在步骤S108中做出否定判定(TB＜TBtrg-δ)，则入流气体温度TB低于目标入流气体温度TBtrg。所以，混合比R会偏离目标混合比Rtrg，并且低压EGR气体量与总EGR气体量的比例将会大于在目标混合比Rtrg时的比例(对应于图11B中的线上的Y点)。
在这种情况下，高压EGR气体量将比目标高压EGR气体量少。因此，在步骤S114中，ECU 22进行校正来增大高压EGR阀21的开启量DH。这样，高压EGR气体量增大，并且混合比接近目标混合比Rtrg。在进行增大高压EGR阀开启量DH的校正之后，ECU 22再次执行步骤S106。
另一方面，如果在步骤S108中做出肯定判定(TB＞TBtrg+δ)，则入流气体温度TB高于目标入流气体温度TBtrg。所以，混合比R会偏离目标混合比Rtrg，并且高压EGR气体量与总EGR气体量的比例将会大于在目标混合比Rtrg时的比例(对应于图11B中的线上的X点)。
在这种情况下，低压EGR气体量将比目标低压EGR气体量少。因此，ECU 22进行校正来增大低压EGR阀5的开启量DL，以增加低压EGR气体量。下面将说明用于校正低压EGR气体量的校正控制。
在步骤S109中，ECU 22判定低压EGR阀5的开启量DL是否为低压EGR阀5完全开启时的值。
基于以下原因判定低压EGR阀5是否完全开启。如果混合比R偏离目标混合比Rtrg，并且高压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于在目标混合比Rtrg时的比例，则在过滤器20的过滤器中大量PM的累积被视为其中一个因素。在这种情况下，即使低压EGR阀完全开启，取决于累积于过滤器中的PM的量，低压EGR气体量可能不会达到目标低压EGR气体量。在这种情况下，难以通过校正低压EGR阀的开启量将混合比从高压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于在目标混合比Rtrg时的比例时的混合比改变为目标混合比Rtrg。因此，有必要采取除了低压EGR阀开启量的校正以外的其他措施。
如果在步骤S109中做出了否定判定，则ECU 22进行校正来增大低压EGR阀5的开启量DL，由此增加低压EGR气体量。然后，ECU 22再次执行步骤S106。
另一方面，如果在步骤S109中做出了肯定判定，则尽管低压EGR阀完全开启，低压EGR气体量也会比目标低压EGR气体量少。在这种情况下，大量PM将累积于构成过滤器20的过滤器中，所以，压力损失将会很大。结果，将不能充分维持低压EGR通路23内的上游侧和下游侧之间的压力差。
为了使得低压EGR气体量接近目标值，需要执行用于氧化并除去过滤器内累积的PM的过滤器再生处理，以减小过滤器内的压力损失。然而，过滤器再生处理的频繁执行将影响过滤器的耐用性。因此，应仅当满足预定条件(下文中称为“过滤器再生条件”)时执行过滤器再生处理。
过滤器再生条件的示例为累积于过滤器内的PM的量等于或大于预定量的条件，从执行前一次的过滤器再生处理开始所经历的内燃机1的工作时间等于或长于预定时间的条件等。
因此，如果在步骤S109中做出了肯定判定，则ECU 22在步骤S111中判定过滤器再生条件是否成立。如果在步骤S111中做出肯定判定，则ECU 22执行步骤S112来执行过滤器再生处理。这样，累积于过滤器内的PM的量减少，从而减小了过滤器内的压力损失。结果，充分维持了低压EGR通路23内的上游侧和下游侧之间的压力差。所以，低压EGR气体量增大，使得允许混合比接近目标混合比Rtrg。
另一方面，如果在步骤S111中做出否定判定，则有必要通过过滤器再生处理以外的其他处理来产生低压EGR通路23内的上游侧和下游侧之间的足够大的压力差。在这种情况下，在步骤S113中，ECU 22执行控制来减小排气节气门11的开启量。
这样，低压EGR通路23内的上游侧和下游侧之间的足够大的压力差增大。在这种情况下，由于排气节气门11的开启量减小，排气节气门11处的泵送损失将增大，这将会增大燃料消耗率。然而，由于EGR气体量的短缺被补足，所以获得了目标EGR率。结果，获得了目标NOx减少率。
如上所述，在本发明的第一实施例中，预定条件为NOx减少率为目标NOx减少率(例如，基于排气的规定值和适用于该规定值的容限设定的目标NOx减少率)的条件。低压EGR气体和高压EGR气体之间的混合比被设定为使得在该条件下尽可能地抑制燃料消耗率的增大。因此，如在步骤S113中，低压EGR气体和高压EGR气体可以以从燃料消耗率为最小值时的混合比稍微偏离的混合比混合。
ii第二实施例
下面，将说明本发明的第二实施例。
图12概略地示出根据本发明的第二实施例的内燃机1及其进/排气系统的结构。该第二实施例在以下方面与所述第一实施例不同。
进气歧管8设有检测进气歧管8内的气体的压力(下文中称为“入流气体压力”)的入流气体压力传感器29。
在高压EGR气体通路15的中部设有冷却高压EGR气体的高压EGR冷却器17。
排气歧管18设有检测排气歧管18内的气体的压力(下文中称为“出流气体压力”)的出流气体压力传感器30。
涡轮增压器10的涡轮壳体7设有改变涡轮中流动的排气的量的喷嘴叶片32。涡轮增压器10的增压压力通过调节喷嘴叶片32的开启量而连续地变化。
入流气体压力传感器29和出流气体压力传感器30经由电线与ECU 22相连接。表示由这些传感器执行的检测的结果的信号被传送至ECU 22。喷嘴叶片32的驱动单元经由电线与ECU 22相连接，并且喷嘴叶片32的开启量基于来自ECU 22的控制信号而被调节。
在以下说明中，与本发明第一实施例中相同的内燃机1及其进/排气系统的部件用相同的名称及参考数字表示，并省略对此的详细说明。
在设有可变容量涡轮增压器，例如根据本发明第二实施例的涡轮增压器10的内燃机中，即使高压EGR气体量增加并且驱动涡轮的排气的量减少，也能通过减小喷嘴叶片32的开启量来抑制增压压力的降低。然而，在这种情况下，涡轮上游-下游压力差增大，这将增大涡轮内的泵送损失。结果，燃料消耗率将增大。
所以，对于根据本发明第二实施例的结构，当通过可变喷嘴涡轮增压器执行上述增压压力控制时，随着涡轮上游-下游压力差而改变的燃料消耗率分量(下文中称为“可变喷嘴燃料消耗率分量”)为由于执行EGR而对燃料消耗率的改变具有较大贡献的燃料消耗率分量之一。
因此，在本发明的第二实施例中，通过将可变喷嘴燃料消耗率分量和混合比之间的相关关系与节气门燃料消耗率分量和混合比之间的相关关系相结合，来近似表示由于执行EGR引起的内燃机1的燃料消耗率的实际变化。
图13A至13C的曲线图示出可变喷嘴燃料消耗率分量、涡轮上游-下游压力差以及混合比之间的相关关系。图13A的曲线图示出涡轮上游-下游压力差ΔP2与可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)之间的相关关系。在图13A中，横轴表示涡轮上游-下游压力差ΔP2，纵轴表示可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)。
如果涡轮上游-下游压力差ΔP2增大，则涡轮中的泵送损失增大。结果，燃料消耗率增大。即，如图13A所示，可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)随着涡轮上游-下游压力差ΔP2的增大而增大。可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)作为涡轮上游-下游压力差ΔP2的增函数对燃料消耗率SFC施加影响。
图13B的曲线图示出混合比R与涡轮上游-下游压力差ΔP2之间的相关关系。在图13B中，横轴表示涡轮上游-下游压力差ΔP2，纵轴表示混合比R。如上所述，如果喷嘴叶片32的开启量随着高压EGR气体量的增大而减小，则涡轮上游-下游压力差ΔP2增大。即，如图13B所示，随着混合比R变化从而使得高压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大，涡轮上游-下游压力差ΔP2增大。
基于上述相关关系，如图13C所示，可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)与混合比R具有高压EGR正相关趋势(随着混合比R变化从而使得高压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大，可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)趋向于增大)。即，根据本发明第二实施例的可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)被当作根据本发明的高压EGR正相关燃料消耗率分量。
图14A至14C的曲线图示出节气门燃料消耗率分量、节气门上游-下游压力差以及混合比之间的相关关系。图14A的曲线图示出节气门上游-下游压力差ΔP与节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)之间的相关关系。在图14A中，横轴表示节气门上游-下游压力差ΔP，纵轴表示节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)。
随着节气门上游-下游压力差ΔP的增大，排气节气门11中的泵送损失增大。结果，燃料消耗率增大。即，如图14A所示，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)随着节气门上游-下游压力差ΔP的增大而增大。即，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)作为节气门上游-下游压力差ΔP的增函数对燃料消耗率SFC施加影响。
图14B的曲线图示出混合比R与节气门上游-下游压力差ΔP之间的相关关系。在图14B中，横轴表示节气门上游-下游压力差ΔP，纵轴表示混合比R。如果排气节气门11的开启量减小，则排气节气门11上游的排气的压力升高。结果，低压EGR通路23内的上游侧和下游侧之间的压力差增大，并且低压EGR气体量增加。即，如图14B所示，随着混合比R变化从而使得低压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大，节气门上游-下游压力差ΔP增大。
基于上述相关关系，如图14C所述，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R具有低压EGR正相关趋势(随着混合比R变化从而使得低压EGR气体量与总EGR气体量的比例增大，节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)趋向于增大)。即，根据本发明第二实施例的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)被当作根据本发明的低压EGR正相关燃料消耗率分量。
通过将可变喷嘴燃料消耗率分量(ΔP2)和混合比R之间的相关关系与节气门燃料消耗率分量(ΔP)和混合比R之间的相关关系相结合，来近似表示燃料消耗率SFC与混合比R之间的实际相关关系。
图15的曲线图示出燃料消耗率SFC、可变喷嘴燃料消耗率分量(ΔP2)、节气门燃料消耗率分量(ΔP)以及混合比R之间的相关关系。在图15中，横轴表示混合比R，纵轴表示燃料消耗率SFC或燃料消耗率分量。
如图15所示，通过将混合比R和具有高压EGR正相关趋势的可变喷嘴燃料消耗率分量(ΔP2)之间的相关关系与混合比R和具有低压EGR正相关趋势的节气门燃料消耗率分量(ΔP)之间的相关关系相结合，来近似表示燃料消耗率SFC与混合比R之间的实际相关关系。用向下凸的函数来表达燃料消耗率SFC与混合比R之间的实际相关关系。
因此，高压EGR阀21、低压EGR阀5、节气门12、排气节气门11、喷嘴叶片32等的开启量被控制为使得高压EGR气体和低压EGR气体之间的混合比等于燃料消耗率SFC为图15中的线上的最小值时的混合比Rtrg。这样，能够在尽可能地抑制燃料消耗率增大的同时，以期望的EGR率执行EGR。因此，即使当需要增大EGR率来提高NOx减少效率时，也能够在尽可能地抑制燃料消耗率增大的同时增大EGR率。
可变喷嘴燃料消耗率分量(ΔP2)与混合比R之间的相关关系、节气门燃料消耗率分量(ΔP)与混合比R之间的相关关系、这些相关关系对内燃机工作状态的依赖度以及最优混合比等通过实验等事先获得，并存储于ECU 22的ROM中。ECU 22读取与内燃机1的工作状态相应的最优混合比，并控制高压EGR阀21和低压EGR阀5的开启量，以在最优混合比下执行高压EGR和低压EGR。
由ECU 22执行的高压EGR阀21和低压EGR阀5的开启量控制例程及开启量校正例程与根据第一实施例中的例程相同。因此，省略其详细说明。
在本发明的第二实施例中，高压EGR气体在高压EGR冷却器17中被冷却。因此，高压EGR气体量的增加/减少反映在入流气体温度TB上的可能性比在本发明的第一实施例中小。因此，在本发明的第二实施例中，可以监测入流温度TB之外的其他参数来检测实际的混合比。例如，可以基于入流气体压力、入流气体压力和出流气体压力之间的差值等，检测实际混合比相对于基于高压EGR阀开启量和低压EGR阀开启量的控制指令值估计出的混合比的偏差。
以上所述的本发明的实施例在所有方面均为示例性的而非限定性的。在本发明的含义和等同范围内的一切改变均包含在本发明中。例如，根据上述本发明的实施例，通过将多种相关关系相结合，例如通过将诸如入流气体温度燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系、节气门燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系以及可变喷嘴燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系之类的燃料消耗率分量与混合比之间的相关关系相结合，近似得出内燃机的燃料消耗率与混合比之间的实际的相关关系。然而，用于获得燃料消耗率与混合比之间的相关关系的燃料消耗率分量不限于上述分量。例如，可以使用随着高压EGR通路或低压EGR通路内的通路阻力而改变的通路阻力燃料消耗率分量。通路阻力燃料消耗率分量对在较长通路内执行的低压EGR中的燃料消耗率施加的影响比对在高压EGR中的燃料消耗率施加的影响大。
可以基于混合比和高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系以及混合比和高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系中的至少一者，来定义图13中所示的可变喷嘴燃料消耗率分量SFC(ΔP2)与混合比R之间的相关关系，所述高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量对燃料消耗率施加影响使得燃料消耗率随着内燃机负荷的增大而增大，所述高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量对燃料消耗率施加影响使得燃料消耗率随着内燃机负荷的减小而增大。
可以基于混合比和高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系以及混合比和高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系中的至少一者，来定义图14C中所示的节气门燃料消耗率分量SFC(ΔP)与混合比R之间的相关关系，所述高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量对燃料消耗率施加影响使得燃料消耗率随着内燃机负荷的增大而增大，所述高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量对燃料消耗率施加影响使得燃料消耗率随着内燃机负荷的减小而增大。
在用于校正高压EGR阀开启量和低压EGR阀开启量的校正控制中，由于高压EGR通路短，故高压EGR阀对校正控制的响应快(在本发明第一实施例中，入流气体温度TB响应于校正控制而迅速开始变化)。相反，由于低压EGR通路长，故低压EGR阀对校正控制的响应趋于慢(在本发明第一实施例中，入流气体温度TB响应于校正控制而慢慢开始变化)。因此，在用于校正阀开启量的校正控制中，可以通过执行反馈控制来校正高压EGR阀的开启量，通过执行开环控制来校正低压EGR阀开启量。
如上所述，低压EGR气体量不会响应于对低压EGR阀开启量的控制而迅速开始变化。因此，当混合比为低压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于高压EGR气体量与总EGR气体量的比例时的值时，如果内燃机的负荷突然变化，例如，如果车辆突然加速，则EGR率将不会达到要求的EGR率。在这种情况下，响应延迟，直至进气中的氧浓度达到要求的氧浓度，并且空气燃料混合气将不会以适当的方式燃烧。
因此，设定预定限值使得低压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于高压EGR气体量与总EGR气体量的比例时的混合比被限制。如果根据本发明的最优混合比为超过限值且低压EGR气体量与总EGR气体量的比例大于在该限制下的比例时的值，则可以将目标混合比设定为该限值而取代所述最优混合比。因此，能够尽可能地抑制燃料消耗率的增大。另外，能够在保持突然加速时的驱动性能的同时提高NOx减少率。
在上述实施例中，当需要增大低压EGR通路23内的上游侧和下游侧之间的压力差时，减小排气节气门11的开启量。然而，通过如图16所示在进气通路9内压气机壳6的上游设置进气节气门33，并减小进气节气门33的开启量，能够得到同样的效果。在这种情况下，由减小进气节气门33的开启量引起的泵送损失以及由于该泵送损失导致的燃料消耗率的增大与设置排气节气门11的情况具有相同的特征。
用于校正高压EGR阀和低压EGR阀的开启量的校正控制不限于上述实施例中的描述。可以以任意方式执行该控制，只要能够使得实际混合比接近目标混合比就可以。

Claims (18)

1.一种用于内燃机(1)的排气控制系统，包括：涡轮增压器(10)，所述涡轮增压器具有设于内燃机(1)的进气通路(9)的压气机(6)和设于所述内燃机(1)的排气通路(19)的涡轮(7)；高压EGR装置，所述高压EGR装置具有将所述排气通路(19)的位于所述涡轮(7)上游的部分与所述进气通路(9)的位于所述压气机(6)下游的部分相连接的高压EGR通路(15)，并使部分排气通过所述高压EGR通路(15)返回至所述内燃机(1)；以及低压EGR装置，所述低压EGR装置具有将所述排气通路(19)的位于所述涡轮(7)下游的部分与所述进气通路(9)的位于所述压气机(6)上游的部分相连接的低压EGR通路(23)，并使部分排气通过所述低压EGR通路(23)返回，当在使用所述高压EGR装置和使用所述低压EGR装置之间切换时，或者在将所述高压EGR装置和所述低压EGR装置结合起来使用时，所述排气控制系统执行排气再循环，其特征在于
基于由所述高压EGR装置再循环的排气和由所述低压EGR装置再循环的排气之间的混合比(R)与所述内燃机(1)的燃料消耗率(SFC)之间的相关关系，来控制所述混合比(R)。
2.根据权利要求1所述的排气控制系统，其中，所述混合比(R)被控制为，在所述混合比(R)和所述燃料消耗率(SFC)之间的相关关系中所述燃料消耗率(SFC)为最优值时的混合比。
3.根据权利要求2所述的排气控制系统，其中，所述燃料消耗率(SFC)的最优值实质上为在所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系中的最小值(Rtrg)。
4.根据权利要求1或2所述的排气控制系统，其中，设定由所述低压EGR装置再循环的排气量与再循环的总排气量的比例的上限。
5.根据权利要求1或2所述的排气控制系统，其中，还基于所述内燃机的工作状态来控制所述混合比。
6.根据权利要求1或2所述的排气控制系统，其中，基于所述混合比和影响所述燃料消耗率(SFC)的各燃料消耗率分量[SFC(ΔP)，SFC(TB)]之间的多种相关关系，来定义所述混合比(R)和所述燃料消耗率(SFC)之间的相关关系。
7.根据权利要求6所述的排气控制系统，其中，还基于所述内燃机(1)的工作状态来定义所述混合比(R)和所述燃料消耗率(SFC)之间的相关关系。
8.根据权利要求6所述的排气控制系统，其中，基于所述混合比和低压EGR正相关燃料消耗率分量[SFC(ΔP)]之间的相关关系以及所述混合比和高压EGR正相关燃料消耗率分量[SFC(TB)]之间的相关关系中的至少一者，来定义所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系，所述低压EGR正相关燃料消耗率分量为对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着由所述低压EGR装置再循环的排气量的增加而增大的燃料消耗率分量，所述高压EGR正相关燃料消耗率分量为对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着由所述高压EGR气体系统再循环的排气量的增加而增大的燃料消耗率分量。
9.根据权利要求8所述的排气控制系统，其中，还基于所述内燃机的工作状态来定义所述混合比和所述燃料消耗率之间的相关关系。
10.根据权利要求9所述的排气控制系统，其中，基于所述混合比(R)和低压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系以及所述混合比和低压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系中的至少一者，来定义所述混合比和所述低压EGR正相关燃料消耗率分量之间的相关关系，所述低压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的增大而增大，所述低压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的减小而增大。
11.根据权利要求9所述的排气控制系统，其中，基于所述混合比和高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系以及所述混合比和高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量之间的相关关系中的至少一者，来定义所述混合比和所述高压EGR正相关燃料消耗率分量之间的相关关系，所述高压EGR高负荷正相关燃料消耗率分量对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的增大而增大，所述高压EGR低负荷正相关燃料消耗率分量对所述燃料消耗率施加影响使得所述燃料消耗率随着所述内燃机的负荷的减小而增大。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的排气控制系统，还包括：
节气门(11；33)，所述节气门设于所述排气通路(19)的位于所述排气通路(19)和所述低压EGR通路(23)彼此相连接处下游的部分以及所述进气通路(9)的位于所述进气通路(9)和所述低压EGR通路(23)彼此相连接处上游的部分中的至少一者，
其中，所述低压EGR正相关燃料消耗率分量与所述节气门(11；33)的上游侧和下游侧之间的压力差相关，并对所述燃料消耗率施加影响，以及所述高压EGR正相关燃料消耗率分量与所述内燃机的燃烧室内流动的气体的温度相关，并对所述燃料消耗率施加影响。
13.根据权利要求8至11中任一项所述的排气控制系统，还包括：
节气门(11；33)，所述节气门设于所述排气通路(19)的位于所述排气通路(19)和所述低压EGR通路(23)彼此相连接处下游的部分以及所述进气通路(9)的位于所述进气通路(9)和所述低压EGR通路(23)彼此相连接处上游的部分中的至少一者，
其中，所述涡轮增压器(10)为具有可变喷嘴涡轮(7)的可变容量涡轮增压器(10)，所述低压EGR正相关燃料消耗率分量与所述节气门的上游侧和下游侧之间的压力差相关，并对所述燃料消耗率施加影响，以及所述高压EGR正相关燃料消耗率分量与所述可变喷嘴涡轮的上游侧和下游侧之间的压力差相关，并对所述燃料消耗率施加影响。
14.一种用于内燃机的排气控制方法，所述内燃机设有：涡轮增压器，所述涡轮增压器具有设于内燃机的进气通路(9)的压气机和设于所述内燃机的排气通路的涡轮(7)；高压EGR装置，所述高压EGR装置具有将所述排气通路(19)的位于所述涡轮(7)上游的部分与所述进气通路(9)的位于所述压气机(6)下游的部分相连接的高压EGR通路(15)，并使部分排气通过所述高压EGR通路返回至所述内燃机；以及低压EGR装置，所述低压EGR装置具有将所述排气通路的位于所述涡轮下游的部分与所述进气通路的位于所述压气机(6)上游的部分相连接的低压EGR通路(23)，并使部分排气通过所述低压EGR通路返回，所述排气控制方法的特征在于
当在使用所述高压EGR装置和使用所述低压EGR装置之间切换时，或者在将所述高压EGR装置和所述低压EGR装置结合起来使用时，基于由所述高压EGR装置再循环的排气和由所述低压EGR装置再循环的排气之间的混合比与所述内燃机的燃料消耗率之间的相关关系，来控制所述混合比。
15.根据权利要求14所述的排气控制方法，还包括：
(S101)获取所述内燃机的发动机转速(NE)和发动机负荷(QFIN)；
(S102)利用空气流量计(27)检测流经所述进气通路的进气量(GM)；
设定目标EGR率(ER)；
(S103)设定目标混合比(Rtrg)；
(S104)基于所述进气量、所述目标EGR率和所述目标混合比，计算低压EGR阀的目标开启量(DLtrg)和高压EGR阀的目标开启量(DHtrg)；
(S105)基于所述低压EGR阀的目标开启量控制所述低压EGR阀的开启量(DL)；
基于所述高压EGR阀的目标开启量控制所述高压EGR阀的开启量(DH)；
(S106)检测所述内燃机的进气歧管内的气体的温度(TB)；
判定所述气体的温度是否在目标温度范围内；以及
如果所述气体的温度不在所述目标温度范围内，则校正所述低压EGR阀的开启量(DL)和所述高压EGR阀的开启量(DH)中的至少一者。
16.根据权利要求15所述的排气控制方法，其中，如果所述气体的温度(TB)低于所述目标温度范围的下限，则增大所述高压EGR阀的开启量(DH)。
17.根据权利要求15所述的排气控制方法，其中，如果所述气体的温度(TB)高于所述目标温度范围的上限，则增大所述低压EGR阀的开启量(DL)。
18.一种用于内燃机(1)的排气控制系统，包括：
涡轮增压器(10)，所述涡轮增压器(10)包括设于内燃机的进气通路(9)内的压气机(6)和设于所述内燃机的排气通路(19)内的涡轮(7)；
高压EGR装置，所述高压EGR装置具有将所述排气通路(19)的位于所述涡轮(7)上游的部分与所述进气通路(9)的位于所述压气机(6)下游的部分相连接的高压EGR通路(15)，并使部分排气通过所述高压EGR通路返回至所述内燃机；
低压EGR装置，所述低压EGR装置具有将所述排气通路(19)的位于所述涡轮(7)下游的部分与所述进气通路(9)的位于所述压气机(6)上游的部分相连接的低压EGR通路(23)，并使部分排气通过所述低压EGR通路返回至所述内燃机(1)；以及
控制部(22)，当在使用所述高压EGR装置和使用所述低压EGR装置之间切换时，或者在将所述高压EGR装置和所述低压EGR装置结合起来使用时，所述控制部(22)基于由所述高压EGR装置再循环的排气和由所述低压EGR装置再循环的排气之间的混合比(R)与所述内燃机的燃料消耗率(SFC)之间的相关关系，来控制所述混合比(R)。
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