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用于內燃機的控制裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380073793.3

申請日:

2013.12.27

公開號:

CN105026722A

公開日:

2015.11.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F02B 37/18申請日:20131227|||公開
IPC分類號: F02B37/18; F02B37/12 主分類號: F02B37/18
申請人: 三菱自動車工業株式會社
發明人: 三原法行
地址: 日本國東京都港區芝5丁目33番8號
優先權: 2013-040926 2013.03.01 JP
專利代理機構: 上海市華誠律師事務所31210 代理人: 彭里
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380073793.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.01.11|||2015.12.02|||2015.11.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

在車輛處于穩定行駛狀態或者處于緩慢加速狀態的情況下,設置電動廢氣門閥(31)的開度,以致實際的空氣流量變得最少。然后,反饋控制被應用于電子控制的節流閥(21)的開度,以使吸入空氣的實際量生成對應于發動機負荷的發動機(1)的輸出扭矩。當電子控制的節流閥(21)被完全打開時,在保持電子控制的節流閥(21)的開度的同時,反饋控制被應用于電動廢氣門閥(31)的開度,以使發動機(1)的輸出扭矩對應于發動機負荷,或者吸入空氣的實際量變成吸入空氣的目標量。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于內燃機的控制裝置,其特征在于,所述控制裝置包括:
增壓單元,所述增壓單元包括渦輪和壓縮機,所述渦輪被設置在安裝在車輛上的所述內燃機的排氣通道中,所述壓縮機被設置在所述內燃機的進氣通道中并且被所述渦輪驅動;
吸入空氣量調整單元,所述吸入空氣量調整單元被設置在所述進氣通道中并且調整實際吸入空氣的量;
吸入空氣量檢測單元,所述吸入空氣量檢測單元被設置在所述進氣通道中,并且檢測吸入空氣的實際量;
廢氣門閥,所述廢氣門閥被設置在繞過所述渦輪的旁路通道中,并且調整流到所述旁路通道的廢氣的流量;
吸入空氣目標量計算單元,所述吸入空氣目標量計算單元基于施加到所述內燃機的負荷,來計算所述內燃機的吸入空氣的目標量;以及
操作控制單元,所述操作控制單元響應于所述車輛的行駛狀態和所述內燃機的操作狀態,控制所述吸入空氣量調整單元和所述廢氣門閥的開度,
其中,所述操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以便在通過隨著施加到所述內燃機的所述負荷的增加而增加所述開度,所述吸入空氣量調整單元的開度變成完全打開之后,所述內燃機的吸入空氣的所述實際量變成所述目標量。

2.  如權利要求1所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,該操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以致在所述車輛以預定第一加速度以下行駛的同時,在隨著施加到所述內燃機的所述負荷的增加而增加所述吸入空氣量調整單元的開度之前,所述吸入空氣的實際量變成最小。

3.  如權利要求2所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,在所述車輛以大于所述預定第一加速度的預定第二加速度以上行駛的同時,在隨著施加到所述內燃機的所述負荷的增加而增加所述吸入空氣量調整單元的開度之前,所述操作控制單元允許所述廢氣門閥朝向閉側進行操作。

4.  如權利要求1到3中任一項所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,在施加到所述內燃機的所述負荷相當于所述內燃機的滿負荷的情況下,所述操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以致所述吸入空氣的實際量變成所述目標量。

說明書

說明書用于內燃機的控制裝置
技術領域
本發明涉及用于內燃機的控制裝置,并且更加特別地涉及廢氣門閥的操作控制。
背景技術
迄今為止,內燃機已經設置有諸如渦輪增壓器的增壓器,以提高輸出性能和燃料效率。在這種包含增壓器的內燃機中,設置有增壓壓力調整裝置,該增壓壓力調整裝置用于調整被引入到內燃機的燃燒室中的吸入空氣的壓力或者增壓壓力。增壓壓力調整裝置包括:旁路通道,該旁路通道被設置在排氣管中,以使被引入到渦輪增壓器的排氣渦輪中的廢氣被允許繞行排氣渦輪的下游;用于調整流到旁路通道的廢氣的流量的廢氣門閥;用于調整廢氣門閥的開度的正壓式致動器;以及用于調整被導入致動器的空氣的壓力的壓力控制閥。
在由正壓式致動器調整廢氣門閥的開度的這種增壓壓力調整裝置中,壓力控制閥調整由渦輪增壓器增壓的一部分吸入空氣的壓力,以使廢氣門閥的開度被設置為目標增壓壓力,而且其壓力已經被調整的空氣被導入致動器。通過將其壓力已經被調整的空氣導入致動器中來控制要被引入發動機的燃燒室中的吸入空氣的壓力或者增壓壓力。
然而,在如上所述的由正壓式致動器控制廢氣門閥的開度情況下,例如,如果在所需的增壓壓力低的情況下,廢氣門閥需要被完全地打開,那么不可能增加要導入致動器的空氣的壓力。因此,難以允許廢氣門閥被完全地打開。
因此,在專利文獻1中,廢氣門閥由電動致動器所驅動,該電動致動器能夠在不使用增壓空氣的情況下控制廢氣門閥的開度。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利第2006-274831號公報
發明內容
本發明要解決的問題
在如上所述的專利文獻1中的用于具有渦輪增壓器的內燃機的控制裝置中,在諸如車輛的加速的過渡期間,基于目標增壓壓力和實際的增壓壓力之間的差來計算廢氣門閥的目標開度,以使電動致動器將廢氣門閥的開度調整到目標開度。
然而,如果類似的控制被施加到車輛以等速行駛的穩態行駛以及緩慢加速,那么依據目標增壓壓力,節流閥開度可以是小的并且增壓壓力可以是高的。結果,可能增加節流閥部分的壓力損失。
因此,節流閥部分之內的泵氣損失可能增加,導致燃料效率惡化。那不是較佳的。
已經做出本發明來解決如上所述的問題,并且本發明的目的是提供用于內燃機的控制裝置,該控制裝置能夠允許車輛獲得極好的加速性能以及極好的燃料效率。
解決問題的手段
為了獲得上述的目的,根據權利要求1的用于內燃機的控制裝置包含:增壓單元,所述增壓單元包括渦輪和壓縮機,所述渦輪被設置在安裝在車輛上的所述內燃機的排氣通道中,所述壓縮機被設置在所述內燃機的進氣通道中并且被所述渦輪驅動;吸入空氣量調整單元,所述吸入空氣量調整單元被設置在所述進氣通道中并且調整實際吸入空氣的量;吸入空氣量檢測單元,所述吸入空氣量檢測單元被設置在所述進氣通道中,并且檢測吸入空氣的實際量;廢氣門閥,所述廢氣門閥被設置在繞過所述渦輪的旁路通道中,并且調整流到所述旁路通道的廢氣的流量;吸入空氣目標量計算單元,所述吸入空氣目標量計算單元基于施加到所述內燃機的負荷,來計算所述內燃機的吸入空氣的目標量;以及操作控制單元,所述操作控制單元響應于所述車輛的行駛狀態和所述內燃機的操作狀態,控制所述吸入空氣量調整單元和所述廢氣門閥的開度,其中,所述操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以便在通過隨著施加到所述內燃機的所述負荷增加而增加所述開度,所述吸入空氣量調整單元的開度變成完全打開之后,所述內燃機的吸入空氣的所述實際量變成所述目標量。
此外,在根據權利要求2的用于內燃機的控制裝置中,權利要求1中的操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以致在所述車輛以預定第一加速度以下行駛的同時,在 隨著施加到所述內燃機的所述負荷增加而增加所述吸入空氣量調整單元的開度之前,所述吸入空氣的實際量變成最小。
此外,在根據權利要求3的用于內燃機的控制裝置中,在所述車輛以大于所述預定第一加速度預定第二加速度以上行駛的同時,在隨著施加到所述內燃機的所述負荷增加而增加所述吸入空氣量調整單元的開度之前,權利要求2中的操作控制單元允許所述廢氣門閥朝向閉側進行操作。
此外,在根據權利要求4的用于內燃機的控制裝置中,在施加到所述內燃機的所述負荷相當于所述內燃機的滿負荷的情況下,權利要求1到3中任一項所述的操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以致所述吸入空氣的實際量變成所述目標量。
本發明的有益的效果
根據權利要求1的發明,因為吸入空氣量調整單元調整內燃機的吸入空氣的實際量、或者輸出扭矩,直到吸入空氣量調整單元變成完全打開,所以有可能增加繞過增壓單元的渦輪的廢氣的流量,并且通過吸入空氣量調整單元,將由增壓單元增壓的空氣量減少到目標量,來以及防止不必要的增壓。結果,有可能減小由吸入空氣量調整單元生成的負壓的增加所導致的泵氣損失,因此可以提高燃料效率。
此外,根據權利要求2的發明,在車輛以預定第一加速度以下行駛的同時,在設置廢氣門閥的開度以使吸入空氣的實際量變成最少,即被設置為完全打開或者相當于完全打開之后,施加到內燃機的負荷增加的情況下,繞過增壓單元的廢氣的流量被增加,同時通過隨著負荷增加而增加吸入空氣量調整單元的開度,內燃機的輸出扭矩被增加。結果,內燃機的排氣壓力的提高被降低,因此有可能在沒有使車輛的加速性能惡化的情況下,提高燃料效率。
進一步,根據權利要求3的發明,在車輛以大于預定第一加速度預定第二加速度以上行駛同時,在廢氣門閥朝向閉側被操作之后,施加到內燃機的負荷增加的情況下,通過隨著負荷增加而增加吸入空氣量調整單元的開度,從內燃機排出的廢氣被主動地引入增壓單元的渦輪。結果,有可能通過增加增壓壓力而增加吸入空氣的實際量,以增加內燃機的輸出扭矩,因此可以提高車輛的加速性能。
進一步,根據權利要求4的發明,在施加到內燃機的負荷相當于內燃機的滿負荷的情況下,因為廢氣門閥的開度被調整,以使吸入空氣的實際量變成目標量,所以有可 能防止增壓單元由于沖擊、超速等等而被損壞。
附圖說明
圖1是直噴汽油發動機的示意圖,根據本發明的用于內燃機的控制裝置適用于該直噴汽油發動機。
圖2是由發動機控制單元進行的電子控制的節流閥和電動廢氣門閥的操作控制的控制流程圖。
圖3顯示在車輛的穩態行駛或者緩慢加速期間的電子控制的節流閥和電動廢氣門閥的操作的實例。
圖4顯示在車輛的急劇加速期間的電子控制的節流閥和電動廢氣門閥的操作的實例。
圖5是在車輛的穩態行駛或者緩慢加速期間的電動廢氣門閥的控制圖。
圖6按時間順序顯示在車輛的穩態行駛或者緩慢加速期間的電子控制的節流閥和電動廢氣門閥的操作的實例。
圖7按時間順序顯示在車輛的急劇加速期間的電子控制的節流閥和電動廢氣門閥的操作的實例。
具體實施方式
在下文中,將基于附圖描述本發明的實施例。
圖1是直噴汽油發動機的示意圖,用于內燃機的控制裝置適用于該直噴汽油發動機(以下稱為發動機1)(內燃機)。
如圖1所示,發動機1是直噴式的四沖程直列四缸汽油發動機,其中,燃料從設置在汽缸蓋3中的燃料噴射閥16噴射到燃燒室8中。圖1顯示發動機1的一個汽缸的縱切面。因為認為其他汽缸具有相同的結構,所以沒有顯示它們,并且對于它們沒有重復的描述。
如圖1所示,發動機1由汽缸體2組成,汽缸蓋3被安裝在汽缸體2上。
汽缸體2設置有汽缸2a。在汽缸2a中,活塞4被垂直可滑動地設置。活塞4經由連桿5被連接到曲柄軸6。此外,汽缸體2設置有檢測發動機1的轉動速度以及曲柄軸6的相位的曲柄角傳感器7。由汽缸蓋3、汽缸2a以及活塞4來限定燃燒室8。
在汽缸蓋3中,火花塞9被設置為面對燃燒室8。此外,汽缸蓋3設置有進氣口3a,進氣口3a從燃燒室8延伸到汽缸蓋3的一個側面。進一步,汽缸蓋3設置有排氣 口3b,排氣口3b從燃燒室8延伸到汽缸蓋3的另一個側面。汽缸蓋3包括進氣閥10和排氣閥11,進氣閥10允許燃燒室8和進氣口3a互相連通以及阻擋它們,排氣閥11允許燃燒室8和排氣口3b互相連通以及阻擋它們。此外,在汽缸蓋3的上部,設置有具有驅動進氣閥10的進氣凸輪12的進氣凸輪軸14。進一步,在汽缸蓋3的上部,設置有具有用于驅動排氣閥11的排氣凸輪13的排氣凸輪軸15。此外,在汽缸蓋3的上部,設置有檢測進氣凸輪軸14和排氣凸輪軸15中的每一個的相位的凸輪角傳感器(未顯示)。進氣凸輪軸14和排氣凸輪軸15包括可變凸輪相位機構(未顯示),該可變凸輪相位機構改變進氣凸輪12和排氣凸輪13中的每一個的相位。有進氣歧管(進氣通道)17連接到汽缸蓋3的一個側面,該進氣歧管17將吸入的空氣分配到每個汽缸,以便與進氣口3a連通。在連接進氣歧管17的汽缸蓋3的一側上,燃料噴射閥16被設置為面對燃燒室8。
進氣歧管17設置有緩沖罐17a。緩沖罐17a臨時地存儲吸入的空氣。緩沖罐17a設置有檢測吸入空氣的壓力的進氣壓力傳感器18、和檢測吸入空氣的溫度的進氣溫度傳感器19。兩個傳感器都突出到緩沖罐17a中。此外,在進氣歧管17的上游端,設置有進氣管(進氣通道)20和調整吸入空氣量的電子控制的節流閥(進氣量調整單元)21。電子控制的節流閥21包括檢測節流閥的開度的節流閥位置傳感器22。
在電子控制的節流閥21的上游側上的進氣管20中,空氣凈化器23、渦輪增壓器(增壓單元)24的壓縮機殼體(壓縮機)24a、和中間冷卻器25被設置為經由進氣管20被連接到進氣歧管17。在渦輪增壓器24的壓縮機殼體24a和空氣凈化器23之間的進氣管20中,設置有檢測吸入空氣的流量或者吸入空氣量的氣流傳感器(吸入空氣量檢測單元)26、和檢測新鮮空氣的溫度的吸入空氣溫度傳感器27,以使傳感器突出到進氣管20中。空氣凈化器23去除從最上游吸入的新鮮空氣中的污染。
渦輪增壓器24被配置為通過使用由稍后描述的渦輪殼體24b噴射的廢氣來使它的渦輪轉動,以通過使用與渦輪同軸設置的它的壓縮機來壓縮吸入空氣。
中間冷卻器25使得通過渦輪增壓器24的壓縮機被壓縮而導致在高溫下的新鮮空氣冷卻。
此外,旁路通道20a被設置為允許渦輪增壓器24的壓縮機殼體24a的上游側上的進氣管20和其下游側上的進氣管20互相連通。旁路通道20a被設置有旁路閥28,該旁路閥28調整流經旁路通道20a的吸入空氣量。旁路通道20被配置為允許由渦輪增壓器24的壓縮機所壓縮的吸入空氣繞行壓縮機殼體24a的上游。
另一方面,排氣歧管(排氣通道)29被連接到與連接進氣歧管17的汽缸蓋3的側面相對的汽缸蓋3的側面,以便與排氣口3b連通。在排氣歧管29的下游端,連接有排氣管(排氣通道)30,以便與排氣歧管29連通。此外,在排氣管30的下游,設置有渦輪殼體(渦輪)24b,該渦輪殼體24b將廢氣噴射到渦輪增壓器24中,以便與排氣管30連通。進一步,旁路通道(對應于本發明的旁路通道)30a被設置為允許渦輪增壓器24的渦輪殼體24b的上游側上的排氣管30和其下游側上的排氣管30互相連通。在旁路通道30a中,設置有電動廢氣門閥(對應于本發明的廢氣門閥)31。旁路通道30a被配置為允許流到渦輪增壓器24的渦輪殼體中的廢氣繞行渦輪殼體24b的下游。
電動廢氣門閥31允許蝶形閥通過使用馬達等等的電力而進行操作,以調整流到旁路通道30a中的廢氣的流量,也就是說,電動廢氣門閥31調整流到渦輪增壓器24的渦輪殼體24b中的廢氣的流量。電動廢氣門閥31包括檢測廢氣門的開度的位置傳感器。
設置在渦輪增壓器24的渦輪殼體24b的下游的排氣管30包括三效催化劑32,三效催化劑32具有凈化廢氣中的CO、HC和NOx的功能。在排氣管30的三效催化劑32的上游側上,檢測流到三效催化劑32中的廢氣的氧濃度的空燃比傳感器33被設置為突出到排氣管30中。此外,在排氣管30的三效催化劑32的下游側上,檢測穿過三效催化劑32的廢氣的氧濃度的O2傳感器34被設置為突出到排氣管30中。
在進氣歧管17和排氣歧管29中,設置使一部分廢氣返回到進氣側或者使廢氣再循環到進氣側的廢氣再循環通道35,以便允許歧管互相連通。廢氣再循環通道35經由廢氣再循環閥36被連接到設置在緩沖罐17a的上游的進氣歧管17,廢氣再循環閥36調整返回到進氣側的廢氣量或者要再循環的廢氣的流量。此外,廢氣再循環通道35設置有廢氣再循環冷卻器37,廢氣再循環冷卻器37使得要引入到進氣歧管17中的廢氣冷卻。
進一步,設置有發動機控制單元50,發動機控制單元50是用于進行包含發動機1的操作控制的全面控制的控制裝置,而且包括輸入輸出裝置、存儲裝置(諸如ROM,RAM和非易失RAM)、中央處理單元(CPU)等等。
在發動機控制單元50的輸入側上,電連接有諸如曲柄角傳感器7、進氣壓力傳感器18、吸入空氣溫度傳感器19和27、節流閥位置傳感器22、氣流傳感器26、空燃比傳感器33、O2傳感器34和檢測作為油門踏板38的操縱量的加速器開度的加速器位置傳感器39的傳感器,和諸如旁路閥28、電動廢氣門閥31、廢氣再循環閥36的各種裝置,以及諸如檢測車輛的速度的車速傳感器(未顯示)的各種傳感器。因此,由以上傳感器檢 測的信息被輸入到發動機控制單元50中。
另一方面,在發動機控制單元50的輸出側上,電連接有如上所述的各種裝置,諸如火花塞9、燃料噴射閥16、電子控制的節流閥21、旁路閥28、電動廢氣門閥31和廢氣再循環閥36。上述的各種裝置接收基于由各種傳感器檢測的信息計算出的各個信息,諸如點火時刻、燃料噴射量、燃料噴射時刻、節流閥開度、旁路閥開度、廢氣門閥開度、和廢氣再循環閥開度。
發動機控制單元50被配置為基于由加速器位置傳感器39供給的加速器開度來計算吸入空氣的目標量,并且基于由進氣壓力傳感器18、吸入空氣溫度傳感器19和27、以及氣流傳感器26供給的吸入空氣的壓力(增壓壓力)、吸入空氣的溫度、吸入空氣量、和新鮮的吸入空氣的溫度,來計算要引入燃燒室8的吸入空氣的實際量。基于吸入空氣的實際量和發動機轉速,由發動機控制單元50計算發動機1的實際扭矩。此外,基于吸入空氣的目標量,由發動機控制單元50計算發動機1的目標扭矩。
此外,發動機控制單元50基于發動機1的操作狀態和車輛的行駛狀態以及駕駛員的請求,進行電子控制的節流閥21和電動廢氣門閥31的操作控制。
在下文中,將描述如上配置的由根據本發明的用于內燃機的控制裝置的發動機控制單元50進行的電子控制的節流閥21和電動廢氣門閥31的操作控制。
圖2是由發動機控制單元50進行的電子控制的節流閥21和電動廢氣門閥31的操作控制的控制流程圖。圖3顯示在車輛的穩態行駛或者緩慢加速(以預定第一加速度以下行駛)期間的電子控制的節流閥21和電動廢氣門閥31的操作的實例。圖4顯示在車輛的急劇加速(以大于預定第一加速度的預定第二加速度以上行駛)期間的電子控制的節流閥和電動廢氣門閥的操作的實例。圖3和圖4中的每個圖的縱軸顯示發動機負荷(對應于施加到本發明的內燃機的負荷),或者施加到發動機1的負荷。圖3和4中的節流閥開度顯示電子控制的節流閥21的開度,并且廢氣門閥開度顯示電動廢氣門閥31的開度,而且縱軸顯示發動機負荷。此外,圖3和圖4中的每個圖的柱狀圖中的描述“完全打開”和“完全閉合”顯示每個閥的開度。進一步,圖3中的從沒有負荷到預定負荷的范圍之內的節流閥的柱;圖3中的從預定負荷到滿負荷的范圍之內的廢氣門閥的柱;以及圖4中的從沒有負荷到滿負荷的范圍之內的節流閥的柱的以下說明,顯示電子控制的節流閥21或者電動廢氣門閥31各自的開度根據發動機負荷而變化。也就是說,在圖3中的電子控制的節流閥21的情況下,例如,如果發動機負荷從沒有負荷變化到預定負荷,那么電子控制 的節流閥21的開度從完全閉合變成完全打開。圖3和圖4顯示了在車輛的穩態行駛、緩慢加速、或者急劇加速期間處于發動機負荷的電子控制的節流閥21或者電動廢氣門閥31的開度。
圖5是在車輛的穩態行駛或者緩慢加速期間的電動廢氣門閥31的控制圖。在圖5中,橫軸顯示發動機轉速,并且縱軸顯示發動機負荷。此外,在圖5中,描述“完全閉合”、“50%開度”、和“完全打開”顯示電動廢氣門閥31的開度。進一步,圖5的陰影區域顯示電動廢氣門閥31的開度根據發動機負荷或者發動機轉速變化的區域,或者與從圖3中的預定負荷到滿負荷的范圍相對應的范圍。圖5表示根據發動機轉速和發動機負荷的電動廢氣門閥31的開度。
圖6按時間順序顯示在車輛的穩態行駛或者緩慢加速期間的電子控制的節流閥21和電動廢氣門閥31的操作的實例。圖7按時間順序顯示在車輛的急劇加速期間的電子控制的節流閥21和電動廢氣門閥31的操作的實例。圖6和圖7中的每一個圖的上面部分顯示增壓壓力,或者由進氣壓力傳感器18檢測的進氣壓力,而且其下面部分顯示開度。在圖6和圖7中的每一個圖的下面部分,實線、虛線、以及雙點劃線分別表示電動廢氣門閥31的開度、電子控制的節流閥21的開度、以及加速踏板38的操縱量或者加速器開度。在圖6和7中,為了使得每條線的重疊部分清楚,描述每條線,以使線彼此移位,諸如圖7中的電子控制的節流閥21的開度和加速器開度。
如圖2所示,在步驟S10中,判定是否有加速請求。具體地,判定駕駛員是否操作加速踏板38,以使加速器開度每單位時間的增加量變成預定量以上,以快速地使車輛加速。如果判定結果是真的(是),也就是說,駕駛員操作加速踏板38以使加速器開度每單位時間中的增加量變成預定量以上,用于請求加速,以便快速地使車輛加速,如圖7所示,那么處理進行到步驟S12。相反地,如果判定結果是假的(否),也就是說,駕駛員沒有操作加速踏板38以使加速器開度每單位時間中的增加量變成預定量以上,以便快速地使車輛加速,或者沒有加速請求,如圖6所示,那么處理進行到步驟S16。盡管通過使用加速器開度每單位時間中的增加量來判定加速請求,但是所需扭矩在每單位時間中的增加量同樣是可用的。
在步驟S12中,進行急劇加速期間的閥控制。具體地,如圖4和7所示,電動廢氣門閥31被完全閉合,而不管發動機負荷。然后,反饋控制被應用于電子控制的節流閥21的開度,以使吸入空氣的實際量生成對應于發動機負荷的發動機1的輸出扭矩。在 電子控制的節流閥21被完全打開、以及施加到發動機1的負荷相當于發動機1的滿負荷、并且吸入空氣的實際量超過吸入空氣的目標量的情況下,反饋控制被應用于電動廢氣門閥31的開度,以使吸入空氣的實際量變成吸入空氣的目標量,然后處理進行到步驟S14。盡管電動廢氣門閥31不管發動機負荷被完全閉合,但是如果滿足駕駛員的加速請求的輸出扭矩可以被生成,那么電動廢氣門閥31可以被操作為閉側,而不是完全閉合。
在高速和高負荷期間,因為每單位時間的吸入空氣量大,所以排出的廢氣量(廢氣的流量)同樣變大。因此,渦輪增壓器24的渦輪的轉速變高,并且與渦輪同軸的壓縮機的轉速變高。因此,壓縮機殼體24a中的吸入空氣的計算出的流速超過聲速,以導致壓縮機殼體24a之內的廣泛的壓力波動和沖擊波出現的沖擊狀態。如果壓縮機落在沖擊狀態中,那么增壓壓力不能提高并且壓縮機可能被損壞。因此,在施加到發動機1的發動機負荷相當于發動機1的滿負荷的情況下,反饋控制被應用于電動廢氣門閥31的開度,以使吸入空氣的實際量變成吸入空氣的目標量,然后電動廢氣門閥31被適當地打開以調整渦輪的轉速,以使壓縮機沒有落在沖擊狀態中,借此,可以防止渦輪增壓器24由于超速等等而被損壞。
在步驟S14中,判定加速請求是否結束。具體地,判定借助于駕駛員的加速踏板38的操縱量、或者加速器開度是否小于預定值。也就是說,在當前的判定中,判定駕駛員的加速請求是否丟失。如果判定結果是真的(是),也就是說,加速踏板38被操作為允許加速器開度小于預定值,以使加速請求結束,當前的程序被返回。相反地,如果判定結果是假的(否),也就是說,加速踏板38被操作為允許加速器開度等于或大于預定值,那么判定加速請求持續,然后處理返回到步驟S12。
在步驟S16中,進行在穩態行駛和緩慢加速期間的閥控制。具體地,如圖3、5和6所示,首先,電動廢氣門閥31被完全打開,或者被設置在渦輪增壓器24沒有進行增壓的開度、或者實際的空氣流量變得最少的開度。然后,反饋控制被應用于電子控制的節流閥21,以使其開度允許吸入空氣的實際量生成對應于發動機負荷的發動機1的輸出扭矩。當電子控制的節流閥21被完全打開時,在保持電子控制的節流閥21的開度的同時,基于圖6的圖,反饋控制被應用于電動廢氣門閥31的開度,以使發動機1的輸出扭矩對應于發動機負荷,或者吸入空氣的實際量變成吸入空氣的目標量。因此,就像車輛的急劇加速期間的情況,在電子控制的節流閥21被完全打開、以及施加到發動機1的負荷相當于發動機1的滿負荷、并且吸入空氣的實際量超過吸入空氣的目標量的情況下,電動廢氣門閥 31的開度被調整,以使吸入空氣的實際量變成吸入空氣的目標量,然后當前的程序被返回。
如上所述,在用于根據本發明的內燃機的控制裝置中,在車輛處于穩定行駛狀態或者處于緩慢加速狀態的情況下,也就是說,處于車輛以預定第一加速度以下行駛的情況下,電動廢氣門閥31被完全打開,或者被設置在渦輪增壓器24沒有進行增壓的開度、或者實際的空氣流量變成最少的開度。然后,反饋控制被應用于電子控制的節流閥21,以使其開度允許吸入空氣的實際量生成對應于發動機負荷的發動機1的輸出扭矩。當電子控制的節流閥21被完全打開時,在保持電子控制的節流閥21的開度的同時,基于圖6的圖,反饋控制被應用于電動廢氣門閥31的開度,以使發動機1的輸出扭矩對應于發動機負荷,或者吸入空氣的實際量變成吸入空氣的目標量。此外,在車輛處于急劇加速狀態的情況下,也就是說,處于車輛以大于預定第一加速度的預定第二加速度以上行駛的情況下,電動廢氣門閥31被完全閉合,而不管發動機負荷。然后,反饋控制被應用于電子控制的節流閥21,以使其開度允許吸入空氣的實際量生成對應于發動機負荷的發動機1的輸出扭矩。在電子控制的節流閥21被完全打開、以及施加到發動機1的負荷相當于發動機1的滿負荷、并且吸入空氣的實際量超過吸入空氣的目標量的情況下,反饋控制被應用于電動廢氣門閥31的開度,以使吸入空氣的實際量變成吸入空氣的目標量。
因此,直到電子控制的節流閥21變成完全打開,通過使用電子控制的節流閥21調整發動機1的吸入空氣的實際量或者輸出扭矩,有可能增加繞過渦輪增壓器24的渦輪殼體24b的廢氣的流量。結果,隨著流到通過閉合電動廢氣門閥31所導致的流到渦輪增壓器24的渦輪殼體24b中的廢氣的流量的增加,有可能減小排氣壓力的提高,以致在沒有使車輛的加速性能惡化的情況下,車輛的燃料效率可以被改進。
此外,在本發明中,直到電子控制的節流閥21變成完全打開,電動廢氣門閥31維持完全打開或者完全打開區域。結果,渦輪增壓器24的渦輪的轉動被減少,以使與渦輪同軸設置的壓縮機的轉動被降低從而使得增壓壓力能夠降低。如果通過節流電子控制的節流閥21(電子控制的節流閥21的開度被降低),由渦輪增壓器24增壓的空氣被調整到空氣的目標量,那么出現在電子控制的節流閥21的負壓增加,以使泵氣損失出現,以進行不必要的增壓,然而,本發明可以防止這個問題。
進一步,在車輛處于穩定行駛狀態或者處于緩慢加速狀態的情況下,也就是說,在車輛正以預定第一加速度以下行駛的情況下,如果在電動廢氣門閥31被設置在吸入空氣的 實際量變成最少的開度、或者設置為完全打開或者相當于完全打開之后,施加到發動機1的發動機負荷增加,那么隨著發動機負荷增加,電子控制的節流閥21的開度被增加,以在增加發動機1的輸出扭矩的同時,增加旁路渦輪增壓器24的廢氣的流量。結果,發動機1的排氣壓力的提高被降低,因此有可能在沒有使車輛的加速性能惡化的情況下,提高車輛的燃料效率。
此外,在車輛處于急劇加速狀態的情況下,也就是說,處于車輛以大于預定第一加速度的預定第二加速度以上行駛的情況下,電動廢氣門閥31被完全閉合。然后,如果施加到發動機1的發動機負荷增加,那么電子控制的節流閥21的開度隨著發動機負荷增加而變化,以使從發動機1排出的廢氣被主動地引入渦輪增壓器24的渦輪殼體24b中,以增加增壓壓力。結果,吸入空氣的實際量被增加,以使得發動機1的輸出扭矩能夠被增加,因此可以提高車輛的加速性能。
本發明的方面不局限于如上所述的實施例。
例如,在當前的實施例中,發動機1是直噴汽油發動機,其中,燃料從燃料噴射閥16被噴入燃燒室8中。然而,發動機1并不局限于這個類型。不用說,其中燃料被噴入進氣口3a的氣口噴射式汽油發動機當然是可用的。
此外,盡管當前的實例使用由馬達等等驅動的蝶形類型的電動廢氣門閥31,但是例如,可以通過使用多個隔膜式的驅動器等等來進行本發明的控制。
參考符號的說明
1 發動機(內燃機)
17 進氣歧管(進氣通道)
20 進氣管(進氣通道)
21 電子控制的節流閥(吸入空氣量調整單元)
24 渦輪增壓器(增壓單元)
24a 壓縮機殼體(壓縮機)
24b 渦輪殼體(渦輪)
26 氣流傳感器(吸入空氣量檢測單元)
29 排氣歧管(排氣通道)
30 排氣管(排氣通道)
30a 旁路通道
31 電動廢氣門閥(廢氣門閥)
50 ECU(吸入空氣的目標量計算單元,操作控制單元)。
權利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種用于內燃機的控制裝置,其特征在于,所述控制裝置包括:
增壓單元,所述增壓單元包括渦輪和壓縮機,所述渦輪被設置在安裝在車輛上的所述內燃機的排氣通道中,所述壓縮機被設置在所述內燃機的進氣通道中并且被所述渦輪驅動;
吸入空氣量調整單元,所述吸入空氣量調整單元被設置在所述進氣通道中,并且調整吸入空氣的實際量;
廢氣門閥,所述廢氣門閥被設置在旁路所述渦輪的旁路通道中,并且調整流到所述旁路通道的廢氣的流量;
吸入空氣目標量計算單元,所述吸入空氣目標量計算單元基于施加到所述內燃機的負荷,來計算所述內燃機的吸入空氣的目標量;以及
操作控制單元,所述操作控制單元響應于所述車輛的行駛狀態和所述內燃機的操作狀態,控制所述吸入空氣量調整單元和所述廢氣門閥的開度,
其中,在所述車輛以預定第一加速度以下行駛的同時,所述操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以便在通過隨著施加到所述內燃機的所述負荷的增加而增加所述開度,所述吸入空氣量調整單元的開度變成完全打開之后,所述內燃機的吸入空氣的所述實際量變成所述目標量,以及
其中,在所述車輛以大于所述預定第一加速度的預定第二加速度以上行駛的同時,在隨著施加到所述內燃機的所述負荷的增加而增加所述吸入空氣量調整單元的開度之前,所述操作控制單元允許所述廢氣門閥朝向閉側進行操作。
2.如權利要求1所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,所述操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以致在所述車輛以預定第一加速度以下行駛的同時,在隨著施加到所述內燃機的所述負荷增加而增加所述吸入空氣量調整單元的開度之前,所述吸入空氣的所述實際量變成最小。
3.如權利要求2所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,所述吸入空氣量調整單元是節流閥,并且其中,在所述車輛以所述預定第一加速度以下行駛的同時,所述操作控制單元調整所述節流閥,以使所述節流閥的開度允許吸入空氣的所述實際量變成吸入空氣的所述目標量,并且其中,在保持所述節流閥的所述開度的同時,所述操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以致在完全打開所述節流閥之后,所述內燃機的吸入空氣的所述實際量變成吸入空氣的所述目標量。
4.如權利要求3所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,在所述車輛以所述預定第二加速度以上行駛的同時,所述操作控制單元允許所述廢氣門閥被完全閉合,而不管所述負載,并且調整所述節流閥的開度,以致吸入空氣的所述實際量變成吸入空氣的所述目標量。
5.如權利要求4所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,所述預定第一加速度以下是緩慢加速度狀態,并且所述預定第二加速度以上是急劇加速狀態,并且其中,所述操作控制單元基于加速器開度每單位時間的變化,而在所述緩慢加速度狀態和所述急劇加速狀態之間進行區分。
6.如權利要求5所述的用于內燃機的控制裝置,其特征在于,在施加到所述內燃機的所述負荷相當于所述內燃機的滿負荷的情況下,所述操作控制單元調整所述廢氣門閥的開度,以致吸入空氣的所述實際量變成所述目標量。

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