CN1003662B - 内燃机的燃料注入控制方法 - Google Patents

Abstract

在内燃机燃料注入控制方法中，有热线气流仪和与正常时使注入器正常喷油的基本阀门开启脉冲产生装置无关的，为增加燃料而设的阀门开启脉冲产生装置。该阀门开启脉冲工作时间取决于单位时间空气吸入体积、节流阀的怠速开关闭合信号、指示引擎转数的信号等变量中选出的一个，与基本阀门开启脉冲的工作时间无关。根据该阀门开启脉冲，就能实现加速调整。并根据间断调整条件变化来调节以获最优加速，并能使减速和正常运行的加速协调。

Description

内燃机的燃料注入控制方法

本发明是用于内燃机的燃料注入控制方法，特别是对应用热线气流计的汽车内燃机的燃料注入控制法，这种内燃机在加速的时候可以调节燃料注入比率。

对于汽车内燃机燃料注入装置中常规的加速调整已经提供了为增加燃料的阀门开启脉冲发生手段，这种手段与正常条件下造成注油器正常喷油的基本阀门开启脉冲无关，而且已确定这个为增加燃料的阀门开启脉冲的工作持续时间取决于内燃机水温。（日本专利公开号No.5841/1984）。

然而，上进燃料注入装置中的加速调整没有提供对取决于除水温之外运转引擎状态的燃料增加脉冲的细调节。

上述电子燃料注入器（MPI系统）利用了一个叶片气流计，因此当加速时它不能突然增加吸入引擎的空气比率。由于这个原因，在加速开始时就给出了相对的富油混合。

然而，因为在空气吸入引擎过程中存在着固有的延迟，要想做到突然加速是不可能的。以从怠速变到无负载的全开状态而作的急剧加速来说，升速时间（T₀）大概是200毫秒（参见图4）。

此外，在气流计上用到的热线气流仪要求加速时的细调整，因为它没有象在叶片型气流计中所看到的元件来阻碍空气吸入，因此就造成了一般瞬时的进入引擎的空气流。

检测空气体积的热线气流仪的优点在于：因为它没有节流阀元件，所以允许在加速时把空气更急速地供给引擎。但是它还是有延迟供油的问题的，也即响应时间上的滞后。这个在供油响应时间上的延迟要求作出基于加速和其他参数的精细调整。

本发明的目的是提供一种具有优越加速特性的内燃机燃料注入控制方法，它能根据除水温信号外的引擎运转状态：a）减速的燃料中断，或，b）怠速开关在正常运行下的关位，或c），怠速开关在怠速时的开位和空气吸入体积的正向变化率△Qa/Qa，适时输出增量阀门开启脉冲和宽度，以达最佳加速性能。

本发明目的是这样实现的：

一种内燃机的燃料注入控制方法，包括以下步骤：

在空气吸入体积转速和引擎温度等各种引擎运行参数的基础上，根据预先存储的控制程序控制燃料注入器阀门的阀门开启时间，

用热线气流仪测量空气吸入体积Qa，

产生怠速开关的一个开位和一个关位信号，检测节流阀的被闭合状态;

依据节流闭合位置信号检测加速状态，

基于被测量的空气吸入体积检测加速幅度，

在引擎正常运行期间，为正常的燃料注入产生一个基本阀门开启脉冲，

根据加速幅度，为增加燃料注入产生一个增量阀门开启脉冲，

其特征在于：

所述增量阀门开启脉冲是独立于基本阀门开启脉冲而产生的，它是在检测到一个加速状态时立即产生的，这个脉冲起动一个与基本燃料注入不同步的附加燃料注入;

所述增量阀门开启脉冲是依据引擎的下列预加速运行条件产生的：

a）减速的燃料中断，或，

b）怠速开关在正常运行条件下的关位，或

c）怠速开关在怠速条件下的开位，

以及引擎的加速幅度;

引擎的加速幅度是根据在一个预定时间△t内空气吸入体积Qa的正向变化率△Qa/Qa所确定的。

根据本发明的燃料注入控制方法还在于增量阀门开启脉冲的脉冲宽度值在a）情况和c）情况下，首先在产生节流闭合位置信号时按预定值设置，然后分别根据空气吸入体积正向变化率△Qa/Qa确定。

根据本发明的燃料注入控制方法，还在于增量阀门开启脉冲的脉冲宽度值在b）情况下，只根据空气吸入体积的正向变化率△Qa/Qa来确定。

根据本发明的燃料注入控制系统，还在于由空气吸入体积正向变化率△Qa/Q所确定的增量阀门开启脉冲的宽度在慢加速条件下设置得短些，而在快加速条件下设置得长些。

根据本发明的燃料注入控制方法，还在于基于空气吸入体积的正向化变化率△Qa/Q确定其脉冲宽度的强量燃料注入脉冲对每个加速只产生一次。

本发明提供的内燃机燃料注入控制方法的工作原理是：先根据基于包括空气吸入体积、转数和引擎温度等各种不同运行参数而事先编好程序的控制内容控制燃料注入器的开启时间;再用一个热线气流仪量测空气吸入体积;再产生一个为检测用来控制收入空气总量的节流阀闭合状态的怠速开关信号;并产生一个用于增加燃料的阀门开启脉冲，此脉冲与在正常情况下造成注入器正常注油的阀门开启脉冲无关;这个为增加燃料的阀门开启脉冲有一个工作持续时间，该时间取决于在单位时间内吸入的空气体积、节流阀的闭合信号、指示内燃机转数的信号等等因素的变化中选出的至少一个因素，而与基本阀门开启脉冲的工作时间无关。

这就有可能用根据不同条件来变化加速过程中的间断调整以获得最优的加速。进而，由于应用了对减速造成的燃料削减后的调整条件进行判别的方法，便有可能把减速后状态下和正常运转后状态下的加速过程协调起来。

图1是实施本发明的引擎系统图。

图2是阐明图1所描述的输入输出关系的方块图。

图3是引擎注入时序的说明图。

图4是对分别根据本发明和先有技术两者所作的升速时间实验结果的说明图。

图5是为实现本发明的加速调整方法的说明性流程图。

这里要说明本发明的一种实施方案。图1表示应用本发明的一个引擎系统。引擎1有吸入管2，以及供给它的相应于汽缸数目的燃料注入阀（注入器）3，这些吸入管2又在进汽侧的收集器4那里汇总成一个单管。并有一个节流阀5来确定引擎更前面进汽部分的吸入总量。

用于引擎1的吸入总量是用更靠近进汽一边的热线气流仪6来量测的。引擎的转数是用转数传感器13来计数的。此外，控制单元（CU）12也接收由引擎温度来的信号11、由氧气浓度量测元件10来的废气信号、由怠速开关14来的信号等等。

燃料是靠打开在每个燃料注入器3上的阀门来供给引擎1的，燃料的总量则是根据阀门开启时间来度量的，燃料由燃料泵8和调节器9来加压和调节。

图2是表示在图1中说明的输入输出问关系的方块图。相对于控制单元CU来说，其左侧包括了所有传感器，而右侧则是执行机构。

在控制单元CU中，波形整形电路和AD（模-数）转换器被安排在左侧，为执行输入/输出交换和算术过程的I/O大规模集成电路（LSI）部分以及为给I/O大规模集成电路部分指令的CPU（中央处理单元）放在中间，而输出执行机构的驱动电路则放在右侧。

下面，以一个四汽缸冲程循环引擎为例照着图3来说明注入时序。在四汽缸四冲程循环的引擎中，燃料通常是每转注入一次，也就是对所有四个汽缸都定时在A和C。

A段和C段分别是在正常条件下使注入器正常注油的基本阀门开启脉冲。

在本发明中所述的燃料增加脉冲（间断脉冲）是表示在B段上的一个脉冲，这个脉冲是在检测到加速时立即产生的，以便在那个时间注入燃料。

在本发明中，加速可以用例如根据怠转开关14的开-关的信号来检测，或者用指示出节流阀5已经被从怠速状态打开的怠转开关14的闭合信号，还可用单位时间内空气吸入体积Qa的变化率（△Qa）来检测。用基于一段预定时间（△t）中空气吸入体积Qa变化率的数值（△Qa/Qa）可以检测加速的幅度。

表1显示了根据加速幅度对一台开动中的车辆设置燃料增加脉冲（间断脉冲）的例子。

表1

加速 前进	加速 幅度	间断脉冲（ms毫秒）
				怠速后	ΔQa
为降速削减 燃料	5%＜ΔQa＜37.5% （轻载）	9ms	3ms
				ΔQa≥37.5%	9ms	9ms（最大4倍）
	正常（怠速开关 断开）	5%＜ΔQa＜10% （轻载）	－				3ms
ΔQa≥10%				－	6ms
		正常（怠速开 关合上）	5%＜ΔQa＜10% （轻载）			3ms	3ms
ΔQa≥10%	3ms			6ms

作为一个例子，其加速后的过程按照加速前的条件而区分开了;更准确地说，当减速而削减供油之后，必须供给大量燃料以补偿在燃料减少时吸入系统中的干运转;在正常条件之后，对加速的调整也需要有一些变化以适应节流阀的全关闭状态和那种条件下的其他一些状态。

还有，可以把加速当作单位时间内空气吸入体积的变化率（△Qa）与怠速开关调定的合成结果来检测。在表1中，“怠速后”表示应用怠速开关检测加速而产生的间断脉冲。

其所以要用怠速开关和单位时间内空气吸入体积的变化率两者检测加速，是因为用怠速开关的检测常常比用单位时间内空气吸入体积的变化率（△Qa）的检测要早出现一些。实验表明这可以归因于在吸入系统中检测单位时间内空气吸入体积变化率时出现的滞后。虽然这个滞后是比较短的，但还是比节流阀开启时出现的延迟长些。

现在再对照不同情况下的典型例子来作些说明。并要说明因减速而削减燃料后根据单位时间内空气吸入体积变化率（△Qa）而产生的间断脉冲。

首先，因减速而减少燃料后，其过程分成了慢加速（轻载，5%＜△Qa＜37.5%）和快加速（△Qa≥37.5%）。对慢加速，产生了一个3ms的间断脉冲，对快加速，产生了9ms的间断脉冲（对每个被检测到的加速比率有一个脉冲）。

上述间断脉冲的幅度最好分别设置成对慢加速取1.5～5ms左右的宽度，而对快加速取6～12ms左右的宽度。

作为例子，根据惰转开关产生的间断脉冲设置成有比较长的9ms工作时间。而对于惰转后的上述间断脉冲的幅度最好设置成6～12ms左右的时间宽度。

根据在正常条件下每单位时间空气吸入体积变化率（△Qa）而产生的间断脉冲，分别被设置成对慢加速（5%＜△Qa＜10%）为3ms宽，而快加速（△Qa≥10%）为6ms宽，来注入燃料。上述间断脉冲的幅度最好分别对慢加速设置为1.5～5ms左右，对快加速为4～8ms以上的幅度。

在正常条件后惰转开关合上，这是因为吸入管没有象前面说到的那样干涸，于是可以把根据惰转开关产生的间断脉冲的时间宽度设置成比减速时更短一些，譬如3ms;上述间断脉冲的幅度最好设置成1.5～5ms宽。

此外，在从惰转开关打开状态开始的加速中，也就是节流阀处在打开状态，这与节流阀在闭合状态开始的加速相比条件要好些，此时在吸入管中的混合更均匀，从而就不需要基于怠速开关产生的加速调整。

图4表示了应用上述调整所获得的实验结果。图4中的曲线代表了一个从怠速到无载全开状态快加速的例子。从图4中显然可以看到作为在加速时有附加间断脉冲调整的结果，其升速时间从先有技术的200ms左右的T₀加快到本发明中的120ms左右的T。

图5显示了为实现按表1描述的调整所用的流程图。首先，在正常条件后的加速中其“过程流”通过了右边的环路。当单位时间内空气吸入体积的变化率（△Qa）小于A1时，不产生间断脉冲;当△Qa大于A1时就产生了间断脉冲TA1。注意，由于根据不等式A₁′＞△Qa＞A₁″一定会自然产生一个判定，使得附加脉冲可以被分成间断脉冲（在表1中6ms的）TA1″和（在表1中3ms的）TA1″，这个过程已经在所有下面有关的流程中省略掉了。

接着，在代表了从惰转开始加速的中间环路中，由惰转后的条件而设置了间断脉冲TA2（3ms），此后是根据△Qa设置了间断脉冲TA3。这里也可以自然地分成两个类型-间断脉冲TA3″（在表1中为3ms）和TA3″（在表1中为6ms）。

左边的环路表示了从减速状态开始的加速。在这情况中，由于怠速后状态产生了间断脉冲TA4（9ms），然后在△Qa的基础上确定了加速。假如A5＞△Qa＞A6就产生间断脉冲TA6（3ms），于是就完成了调整。

在所有这些调整中，由△Qa定的间断脉冲对每次加速只产生一次;由于在运转引擎上的试验已经揭示了当快加速时会产生不适当加速的问题，即在因减速而削减燃料后加速要受影响的问题。

本发明可克服这问题，也就是说，当△Qa＞A5时，设置间断脉冲TA5。而将已经产生脉冲TA5这一事实存入存储器中，这样就可能仅仅在上述条件下才用根据△Qa＞A5所产生的间断脉冲TA5来重复调整。

Claims (20)

1、一种内燃机的燃料注入控制方法，包括以下步骤：

在空气吸入体积转速和引擎温度等各种引擎运行参数的基础上，根据预先存储的控制程序控制燃料注入器阀门的阀门开启时间，

用热线气流仪测量空气吸入体积Qa，

产生怠速开关的一个开位和一个关位信号，检测节流阀的被闭合状态;

依据节流闭合位置信号检测加速状态，

基于被测量的空气吸入体积检测加速幅度，

在引擎正常运行期间，为正常的燃料注入产生一个基本阀门开启脉冲，

根据加速幅度，为增加燃料注入产生一个增量阀门开启脉冲，

其特征在于：

所述增量阀门开启脉冲是独立于基本阀门开启脉冲而产生的，它是在检测到一个加速状态时立即产生的，这个脉冲起动一个与基本燃料注入不同步的附加燃料注入;

所述增量阀门开启脉冲是依据引擎的下列预加速运行条件产生的：

a）减速的燃料中断，或，

b）怠速开关在正常运行条件下的关位，或

c）怠速开关在怠速条件下的开位，

以及引擎的加速幅度;

引擎的加速幅度是根据在一个预定时间△t内空气吸入体积Qa的正向变化率△Qa/Qa所确定的。

2、根据权利要求1的燃料注入控制方法，其特征在于增量阀门开启脉冲的脉冲宽度值在a）情况和c）情况下，首先在产生节流闭合位置信号时按预定值设置，然后分别根据空气吸入体积正向变化率△Qa/Qa确定。

3、根据权利要求1或2的燃料注入控制方法，其特征在于增量阀门开启脉冲的脉冲宽度值在b）情况下，只根据空气吸入体积的正向变化率△Qa/Qa来确定。

4、根据权利要求1的燃料注入控制方法，其特征在于由空气吸入体积正向变化率△Qa/Q所确定的增量阀门开启脉冲的宽度在慢加速条件下设置得短些，而在快加速条件下设置得长些。

5、根据权利要求1的燃料注入控制方法，其特征在于基于空气吸入体积的正向化变化率△Qa/Q确定其脉冲宽度的增量燃料注入脉冲对每个加速只产生一次。

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