CN101152841A

CN101152841A - 提高低速和小开度节气门动力性能的巡航怠速控制

Info

Publication number: CN101152841A
Application number: CNA2006101357632A
Authority: CN
Inventors: P·A·鲍尔勒; M·斯奎伊; J·M·斯特尼克; S·L·斯托奇; D·A·斯塔姆; K·T·沙普勒斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-09-30
Filing date: 2006-09-30
Publication date: 2008-04-02

Abstract

一种关于调节机动车的发动机的操作的发动机控制系统，其包括第一模块和第二模块，所述第一模块确定所述的机动车的节气门是否关闭，所述第二模块确定在巡航控制为激活状态时，所述的发动机是否处于怠速。如果所述的节气门关闭，并且当所述的巡航控制为激活状态时所述的发动机为怠速，则第三模块可选择地禁止所述发动机的基于RPM的怠速控制。

Description

提高低速和小开度节气门动力性能的巡航怠速控制

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地说涉及一种巡航怠速控制系统。

背景技术

内燃机燃烧气缸内的燃料和空气的混合物，驱动活塞而产生驱动转矩。发动机通过一个联轴装置驱动变速箱。空气被引入到发动机内，并通过一个节气门计量。发动机根据需求的空气燃料(A/F)比进行工作。在一些情况下，A/F比是贫的(即减少燃料)，而在一些其它情况下，A/F比是富的(即增加燃料)。点火系统点燃气缸内的A/F混合物进行燃烧。在车辆运行过程中，常出现发动机怠速时期。发动机怠速发生在发动机低载荷和几乎没有或根本没有操作者节气门输入(即操作者没有加速发动机)时。

传统的发动机控制系统包括一个显示节气门处于关闭位置时的节气门关闭信号。在使用巡航控制期间(即自适应的或者标准的)，节气门关闭信号和巡航控制之间的相互作用可以引起动力性能和商业运行问题。更准确地说，在发动机轻载荷下节气门关闭信号为未选中(NOT TRUE)状态时(即节气门被认定为非关闭)，怠速控制以节气门随动器模式操作。在节气门随动器模式中使用点火提前将导致较高的发动机转矩输出。如果节气门关闭信号变为选中(TRUE)状态(即节气门在关闭位置)时，怠速控制转换到下降模式(coast down mode)，这将推迟点火从而提供一个发动机转矩的储备并减少发动机的排放。

无论什么时候执行巡航控制并且有小开度节气门输入，由于节气门关闭信号转换为选中(TRUE)状态，发动机转矩输出都能迅速改变。那么，发动机控制系统打开节气门补偿和恢复控制转矩值，导致反复的转换。这种所述的转换引起商业和发动机RPM振荡的方面的考虑。

发明内容

因此，本发明将提供一种调节机动车的发动机的操作的发动机控制系统，所述的发动机控制系统包括第一模块和第二模块，所述第一模块确定所述的机动车的节气门是否关闭，所述第二模块确定在巡航控制为激活状态时，所述的发动机是否处于怠速。如果所述的节气门关闭，以及当所述的巡航控制为激活状态时所述的发动机为怠速，则第三模块可选择地禁止所述发动机的基于RPM的怠速控制。

一个特征是，如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值小，则所述的第一模块设置节气门关闭信号为选定(TRUE)。

另一个特征是，如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值和面积补偿的总和大，则所述的第一模块设置节气门关闭信号为未选定(FALSE)。

再一个特征是，如果所述的巡航控制没有处于激活状态，则所述的第二模块设置怠速信号为未选定(FALSE)。

其它特征是，所述的第二模块确定车速差，并且以所述的速度差为基础设置怠速信号。所述的速度差确定为实际车速和巡航控制设定速度的差值。如果所述的巡航控制处于激活状态并且所述的速度差比第一速度差临界值小，则所述的第二模块设置怠速信号为选定(TRUE)。

本发明更大的适用范围将在下面的详细描述中变得清楚。可以理解，虽然只展示了本发明的优选实施例，以下的详细描述和具体例子只是为了更好地阐述本发明的目的，并不能将其理解为限制本发明的范围。

附图说明

通过详细的描述和附随的附图，本发明将更容易理解，其中：

图1是示例性的发动机系统的原理框图，其中所述的发动机系统通过使用本发明的巡航怠速控制操作；

图2是流程图，它阐明了通过本发明的巡航怠速控制执行的示例性步骤；

图3是示例性模块的原理框图，所述的示例性模块执行本发明的巡航怠速速度控制；

图4是图解曲线图，它阐明了使用传统的怠速控制的示例性发动机的操作参数的轨迹；以及

图5是图解曲线图，它阐明了使用本发明的巡航怠速控制的示例性发动机的操作参数的轨迹。

具体实施方式

事实上，接下来的优选的实施例的描述在性质上只是示例性的，决不能认为上为了限制本发明、它的用途或者使用。为了清楚，在图中将使用相同的参考标号来标示相同的元件。在这里使用的术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或者多个软件或者固件程序的处理器(共享的、专用的或者成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或其它的提供所述功能的适合元件。

现在参看图1，示出了一个示例性的车辆系统10。车辆系统包括一个发动机12，所述的发动机通过一个转矩变换器16驱动变速箱14。更准确地说，空气通过一个节气门18被引入到进气歧管20中，其分配空气到气缸内(未示出)。空气以需求的空气燃料(A/F)比与燃料混合，并且A/F混合物在气缸内燃烧并产生驱动转矩。燃烧产物通过排气歧管22从发动机12排出，并且燃烧产物在被排放到大气之前会在一个催化转化器23中被处理。

控制模块24以各种发动机操作参数为基准调整发动机12的操作。质量气流(MAF)传感器产生一个以发动机12中的MAF为基础的MAF信号。发动机RPM传感器30产生以发动机12的曲轴(未示出)转速为基础的RPM信号。节气门位置传感器34产生节气门位置信号(TPS)表示驾驶人员的节气门输入。车速传感器36产生车速信号(V_VEH)。可以预测车速传感器36可以包括，但并不局限于，对车轮(未示出)旋转敏感的ABS传感器。

控制模块24可以在节气门随动器模式和怠速RPM控制模式之一中操纵发动机。节气门随动器模式阻止发动机12在节气门从开的位置到关闭的位置过程中发生失速。在发动机怠速时期，控制模块24调节节气门维持一个需求的发动机怠速转速(RPM_IDLE)。然而，当节气门打开更大且发动机RPM超过目标怠速速度时，节气门驱动器完全关闭节气门试图将发动机的速度带回到它的目标值。当以节气门随动器模式操作时，用节气门随动器设置一个最低节气门位置(即向外延伸节气门止动器)。在公开的美国专利No.4,848,189，题目为发动机节气门停止控制系统(Engine Throttle Stop Control System)中对一个示例性的节气门随动器有更详细地描述，该文公开的内容结合在本文中作为参考。节气门随动器逐渐地收缩以便提供一个需求的下降的节气门角，直到发动机操作转换到怠速RPM控制模式。

控制模块24也可根据操作者输入，以巡航控制模式(例如自适应的或者标准的)调节发动机12的操作。更准确地说，当操作者使用巡航控制时(即接通ON)时，控制模块24调节发动机12的操作，维持需求的车速(V_DES)。

本发明的巡航怠速控制可选择地禁止转换到怠速RPM控制。更准确地说，本发明的巡航怠速控制包括一个节气门关闭信号(FLAG_THRCLOSED)和一个怠速信号(FLAG_IDLE)。当一个需求的节气门面积(A_DES)比预先定义的关闭节气门(A_CLOSED)面积小时，FLAG_THRCLOSED为选定(TRUE)。A_DES是由巡航控制产生的最终选定的节气门面积，而且不包括怠速节气门面积(A_IDLE)。A_IDLE是发动机12处于怠速时的最小节气门开度。当巡航控制为接通(ON)并且车速差(V_DIFF)比第一车速差临界值(ΔV_THR1)小时，FLAG_IDLE为选定(TRUE)。计算V_DIFF为实际车速(V_VEH)和巡航给定速度(V_CRUISE)之间的差值。当A_DES比A_CLOSED和补偿(offset)节气门面积(A_OFFSET)的总和大时，FLAG_THRCLOSED为未选定(FALSE)。当巡航控制为断开(OFF)或者V_DIFF比第二车速差临界值(ΔV_THR2)大时，FLAG_IDLE为未选定(FALSE)。当FLAG_THRCLOSED和FLAG_IDLE都被设定为选定(TRUE)时，怠速RPM控制将被禁止。照这样，重复地在发动机12的操纵模式之间转换，将防止引起的振荡。

现在参看图2，将详细地描述由本发明的巡航怠速控制执行的示例性的步骤。在步骤200中，控制决定A_DES是否比A_CLOSED和A_OFFSET的总和大。如果A_DES比A_CLOSED和A_OFFSET的总和大，那么控制继续步骤202。如果A_DES不比A_CLOSED和A_OFFSET的总和大，那么控制继续步骤204。在步骤202中控制设定FLAG_THECLOSED为未选定(FALSE)，表示节气门没有关闭。在步骤204中，控制决定是否A_DES比A_CLOSED小。如果A_DES比A_CLOSED小，在步骤206中控制设定FLAG_THRCLOSED等于选定(TRUE)，表示节气门关闭。如果A_DES不比A_CLOSED小，控制回路回到步骤200。

在步骤208中，控制决定巡航控制信号(FLAG_CRUISE)是否为选定(TRUE)。如果FLAG_CRUISE不为选定，控制继续步骤210。如果FLAG_CRUISE为选定(TRUE)，控制继续步骤212。在步骤210中，控制设定FLAG_IDLE为未选定(FALSE)并且继续步骤214。在步骤212中控制决定V_DIFF是否比ΔV_THR1小。如果V_DIFF比ΔV_THR1小，在步骤216中控制设定FLAG_IDLE为选定(TRUE)并且继续步骤214。如果V_DIFF不比ΔV_THR1小，在步骤218中控制决定V_DIFF是否比ΔV_THR2大。如果V_DIFF比ΔV_THR2大，在步骤210中控制设定FLAG_IDLE为未选定(FALSE)并且继续步骤214。如果V_DIFF不比ΔV_THR1小，控制继续步骤214。

在步骤214中，控制决定FLAG_THRCLOSED和FLAG_IDLE是否都为选定。如果FLAG_THRCLOSED和FLAG_IDLE都为选定(TRUE)，在步骤220中控制禁止RPM怠速控制并且终止。如果FLAG_THRCLOSED或FLAG_IDLE不是选定(TRUE)，控制终止。当发动机工作时，预计本发明的巡航怠速控制是以处理循环回路(例如每12.5ms一循环)为基础进行连续操纵的。

现在参看图3，将详细地描述执行巡航怠速控制的示例性的模块。示例性的模块包括巡航模块300、怠速模块302、节气门模块304和RPM怠速控制模块306。巡航模块300根据驾驶人员的输入可选择地产生巡航接通(ON)或者断开(OFF)信号(例如当驾驶人员启动巡航控制时，产生巡航接通信号)。怠速模块302根据上面详细描述的巡航接通(ON)/断开(OFF)信号和车速(V_VEH)设置FLAG_IDLE为选定(TRUE)和未选定(FALSE)之一。

节气门模块304根据上面详细讨论的A_DES设置FLAG_THRCLOSED)为选定(TRUE)和未选定(FALSE)之一。RPM ISC模块根据FLAG_IDLE和FLAG_THRCLOSED可选择地产生禁止信号。更准确地说，如果FLAG_IDLE和FLAG_THRCLOSED都是选定(TRUE)，则RPM ISC被禁止。

现在参看图4和5，曲线图分别表示使用传统的怠速控制(参看图4)和本发明的巡航怠速控制(参看图5)的示例性发动机操作参数。单独参考图4，因为小开度的节气门输入和/或轻的发动机负载，发动机RPM较大地振荡。更准确地说，由于在怠速操作模式下因FLAG_THRCLOSED变为选定(TRUE)(即，当FLAG_THRCLOSED为选定时，打开节气门来补偿并恢复控制转矩值)而产生的改变，所以发动机的转矩输出突然降低。单独参考图5，使用本发明的巡航怠速控制减少了发动机RPM振荡。当FLAG_THRCLOSED和FLAG_IDLE都是选定(TRUE)时，巡航怠速控制禁止怠速RPM控制，导致了RPM振荡的减少。

本领域技术人员可以从先前的描述中明白本发明的广意教导可用各种形式实现。因此，虽然本发明已经相对于具体示例进行了描述，但本发明的实际保护范围不应只局限于此，因为其它的修改在附图、说明书和以下所附的权利要求的基础上对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims

1.一种调节机动车发动机的操作的发动机控制系统，包括：

第一模块，所述第一模块确定所述的机动车的节气门是否关闭；

第二模块，所述第二模块确定在巡航控制为激活状态时，所述的发动机是否处于怠速；以及

第三模块，如果所述的节气门关闭，并且当所述的巡航控制为激活状态时所述的发动机为怠速，则所述第三模块可选择地禁止所述发动机的基于RPM的怠速控制。

2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值小，则所述的第一模块设置节气门关闭信号为选定。

3.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值和面积补偿的总和大，则所述的第一模块设置节气门关闭信号为未选定。

4.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中如果所述的巡航控制没有处于激活状态，则所述的第二模块设置怠速信号为未选定。

5.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述的第二模块确定车速差，并且以所述的速度差为基础设置怠速信号。

6.如权利要求5所述的发动机控制系统，其中所述的速度差确定为实际车速和巡航控制设定速度的差值。

7.如权利要求5所述的发动机控制系统，其中如果所述的巡航控制处于激活状态并且所述的速度差比第一速度差临界值小，则所述的第二模块设置怠速信号为选定。

8.一种调节机动车的发动机的操作的方法，所述的方法是以巡航接通模式和巡航断开模式操作，包括：

确定所述的机动车是否以所述的巡航接通模式工作；

确定所述的机动车的节气门是否关闭；

确定所述的发动机是否处于怠速；以及

如果所述的节气门关闭，所述的发动机是怠速并且所述的机动车以所述的巡航接通模式操作，则禁止所述的发动机的基于RPM的怠速控制。

9.如权利要求8所述的方法，其中还包括，如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值小，则设置节气门关闭信号为选定。

10.如权利要求8所述的方法，其中还包括，如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值和面积补偿的总和大，则设置节气门关闭信号为未选定。

11.如权利要求8所述的方法，其中还包括，如果所述的机动车以所述的巡航断开模式操作，则设置怠速信号为未选定。

12.如权利要求8所述的方法，其中还包括：

确定机动车速度差；以及

设置以所述的速度差为基础的怠速信号。

13.如权利要求12所述的方法，其中确定所述的速度差为实际车速和巡航控制设定速度的差值。

14.如权利要求12所述的方法，还包括如果所述的机动车以所述的巡航接通模式操作并且所述的速度差比第一速度差临界值小，则设置怠速信号为选定。

15.一种调节机动车的发动机的操作以禁止发动机速度振荡的方法，包括：

确定所述的机动车是否以巡航接通模式和巡航断开模式之一操作；

以所述的发动机的节气门的位置为基础，可选择地设置节气门关闭信号为选定和未选定之一；

至少部分地以车速和所述的巡航接通和巡航断开模式之一为基础，可选择地设置怠速信号为选定和未选定之一；以及

如果所述的节气门信号为选定并且所述的怠速信号为选定，则禁止所述的发动机的基于RPM的怠速控制。

16.如权利要求15所述的方法，其中如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值小，则设置节气门关闭信号为选定。

17.如权利要求15所述的方法，其中如果需求的节气门面积比关闭的面积临界值和面积补偿的总和大，则设置所述的节气门关闭信号为未选定。

18.如权利要求15所述的方法，其中如果所述的机动车以所述的巡航断开(OFF)模式操作，则设置怠速信号为未选定。

19.如权利要求15所述的方法，其中还包括：

确定机动车速度差；以及

设置以所述的速度差为基础的所述的怠速信号。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述的速度差确定为实际车速和巡航控制设定速度的差值。

21.如权利要求19所述的方法，其中如果所述的机动车以所述的巡航接通模式操作并且所述的速度差比第一速度差临界值小，则设置所述的怠速信号为选定。