CN101201023A - 内燃机的节流阀控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种内燃机的节流阀控制装置，目的是通过设定下限限幅，在节流阀向机械的全闭位置高速运动时等，确保能够避免下冲等冲击全闭位置引起的节流阀破损、变形的富余空间，即可以同时实现上述低耗油、高燃油效率。解决上述课题的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，具备：由电动机驱动的节流阀；根据车辆或内燃机的运转状态求出所述节流阀的目标开度的装置；以及设定装置，其具有作为所述目标开度的下限的、预先设定的第一下限限幅值，并且在所述求得的目标开度或者内燃机转速中的至少任一个小于预先设定值时，设定小于所述第一下限限幅值的第二限幅值。

Description

内燃机的节流阀控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的节流阀控制装置。
背景技术
在专利文献1中描述有如下技术：将下限限幅(limiter)设为2级，当节流阀实际开度从开状态向全闭状态移动时，在下降到设定为略开的限幅后，以一定的速度，下降至设定为略闭的下限限幅值的技术。
专利文献1：日本特开平8-74639号公报
如果使节流阀向机械的全闭位置高速运动，由于下冲冲击全闭位置时产生很大的冲击力，容易引起破损、变形等故障。为了避免上述破损、变形等，在距离机械全闭位置的充分确保节流阀打开的富余空间的位置，设定柔性的目标开度下限限幅。另一方面，在发动机的输出控制范围广的车辆，特别是在包括HEV车、CVT采用车等的低耗油车中，为了谋求进一步提高燃油效率，有较低地控制空转时等的转速，即降低所需空气量、降低下限限幅的要求。
发明内容
本发明的目的在于，同时实现确保能够避免上述节流阀在全闭位置处的破损、变形的富余空间，以及谋求上述低耗油、高燃油效率。
上述课题如下解决，提供一种内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，具有：由电动机驱动的节流阀；根据车辆或内燃机的运转状态求出所述节流阀的目标开度的装置；以及设定装置，其具有作为所述目标开度的下限的、预先设定的第一下限限幅值，并且在所述求得的目标开度或者内燃机转速中的至少任一个小于预先设定值时，设定小于所述第一下限限幅值的第二限幅值。
另外，上述课题如下解决，提供一种内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，具有：由电动机驱动的节流阀；根据车辆或内燃机的运转状态求出所述节流阀的目标开度和目标开度变化速度的装置；以及设定装置，其具有作为所述目标开度的下限的、预先设定的第一下限限幅值，并且在所述求得的目标开度变化速度低于预先设定值时，设定小于所述第一下限限幅值的第二限幅值。
发明效果
本发明使用以往的节流阀，即，没有因追加零件、加工等而提高成本，可以将目标开度的下限限幅值设定为即使有下冲也能确保不冲击的富余空间，可以将空转等的节流阀开度设定到极限的开度，可以减小最小控制流量。由此，可以提高发动机的输出控制范围广的低燃油车、HEV车、CVT采用车的运转性。
附图说明
图1是发动机控制系统的构成；
图2是控制单元；
图3是空转转速反馈控制装置；
图4是目标转速设定装置；
图5是ISC控制修正量计算装置；
图6是ISC关闭判定装置；
图7是节流阀控制的流程图；
图8是节流阀目标开度计算的详细流程图；
图9是目标开度下限限幅处理的详细流程图；
图10是下限限幅处理的条件判定的详细流程图；
图11是下限限幅值计算的详细流程图；
图12是下限限幅处理的条件判定的第二方法；
图13是下限限幅处理的条件判定的第三方法；
图14是下限限幅处理的条件判定的第四方法；
图15是不设定成第二下限限幅值的方法；
图16是经过规定时间后允许第二下限限幅的选择的方法；
图17是根据冷却水温计算出第二下限限幅值的方法；
图18是下限限幅、冷却水温和吸气温度的关系；
图19是根据冷却水温以及吸气温度计算第二下限限幅的流程图；
图中，
1-节流阀传感器(throttle sensor)；2-气流传感器；3-水温传感器；7-曲柄角传感器；14-油门开度传感器；17-空档开关；18-空调开关；19-辅机负载开关；23-注入器；30-功率晶体管；42-节流阀驱动电动机
具体实施方式
通过图1～图11，说明本发明的实施例1。
实施例1
作为图1所示的一个实施例，说明所谓的MPI(多气缸燃料喷射)方式的串联四气缸内燃机。吸入至内燃机65的空气，通过空气净化器60，被导入热线式气流传感器2。该热线式气流传感器2使用热线式空气流量传感器。从该热线式气流传感器2输出相当于吸入空气量的信号，并且输出由使用热敏电阻的吸气温度传感器测量的吸气温度信号。接着，吸入空气通过连接的管路61、和控制空气流量的节流阀40，进入收集器62。还有，所述节流阀通过由ECU71驱动的节流阀驱动电动机42驱动。进入所述收集器62的空气被分配给与发动机直接连接的各吸气管，被吸入至工作缸内。阀驱动系中具备阀时刻可变机构，向目标角度进行反馈控制。另外，从安装于工作缸座的曲柄角传感器7，每隔规定的曲柄角输出脉冲，这些输出被输入到控制单元71。
燃料从燃料箱21被燃料泵20吸引、加压，被压力调整器(pressureregulator)22调整为一定压力，从设于吸气管的注入器23喷射向所述吸气管内。
在节流阀40安装有检测节流阀开度的节流阀传感器1，该传感器信号被输入到控制单元71，进行节流阀40的开度的反馈控制、全闭位置的检测以及加速的检测等。并且，反馈的目标开度，是根据油门开度传感器14求出的驾驶员的油门踏入量和空转转速控制、即ISC控制量而求得的。
在内燃机65安装有用于检测出冷却水温的水温传感器3，该传感器信号被输入到控制单元71，检测出内燃机65的暖机状态，进行燃料喷射量的增量或火点时刻的修正、以及散热器风扇75的ON/OFF或空转时的目标转速的设定。另外，为了计算出空转时的目标转速或负载修正量，安装有监视空调离合器状态的空调开关18、以及监视驱动系状态的内置于变速装置的空档开关17。
空燃比传感器8安装于发动机的排气管，输出对应于废气的氧浓度的信号。该信号被输入到控制单元71，调整燃料喷射脉冲宽度，成为对应于运转状况求出的目标空燃比。
控制单元71，如图2所示，由CPU78和电源IC79构成。此处，对于输入到该控制单元71中的信号等，如果利用该图进行整理，则输入来自气流传感器和内置吸气温度传感器2、曲柄角传感器7、节流阀传感器1、空燃比传感器8、水温传感器3等的信号。还有，来自控制单元71的输出信号，被输入向具有注入器23、燃料泵20、点火火花塞33等点火开关的功率晶体管30。
下面根据图3详细说明ISC控制处理。在步骤90，基于根据由水温传感器6检测出的发动机水温从图4所示的特性表格中检索出目标转速的结果、空档开关、辅机负载检测值，计算出所求的目标转速NSET。在步骤91，根据目标转速NSET与发动机转速N的差，计算出发动机转速偏差ΔN。在步骤92中，通过ΔN从图5所示的特性表格中检索出反馈量ISCI。在步骤93，计算出与空调负载开关、电负载开关的检测结果相对应的负载修正量ISCLOD。在步骤94，求出ISCI和ISCLOD的和、即ISC控制量目标开度。
ISC控制是在空转时进行的控制，基于图6的流程进行ISC控制许可判定。在步骤80，在油门位置传感器的开度为全闭时，判定空转开关ON，空转开关ON条件成立。接下来在步骤81中判断车速是否为规定值以下，在步骤82判定发动机转速是否低，当步骤80～82全部成立时，ISCCLOSED控制条件成立，进行ISC控制。
图7是适用本发明的节流阀控制的流程图。图中，读取油门开度传感器14的电压(步骤100)，读取节流阀传感器1的电压(步骤101)，进行油门开度的计算(步骤102)，进行节流阀开度的计算(步骤103)。接着进行节流阀目标开度的计算(步骤104)，判定节流阀控制是否为许可状态(步骤105)。如果为“是”，则决定反馈控制用的常数(步骤106)，进行节流阀反馈控制(步骤107)。进行电动机驱动指令值计算(步骤108)，进行电动机驱动输出(步骤109)，结束。如果为“否”，使电动机驱动输出为0(步骤110)，结束。
图8是图7的节流阀目标开度计算(步骤104)的详细流程图。
在图中计算油门开度量的目标开度(步骤200)，接着利用图3的处理计算空转转速控制量目标开度(步骤201)。然后计算下限限幅处理前的目标开度(步骤202)。该计算可以通过简单地将油门开度量目标开度与空转转速控制量目标开度相加来实现。然后，进行有关本发明的目标开度的下限限幅处理(步骤203)，结束。
图9是图8的目标开度下限限幅处理(步骤203)的详细流程图。
在图中实施下限限幅处理的条件判定(步骤300)，接着计算下限限幅的值(步骤301)。然后比较下限限幅前的目标开度和下限限幅值(步骤302)，在下限限幅前的目标开度大于下限限幅值时(为“是”时)，将限幅后的目标开度作为限幅前的目标开度(步骤303)，结束。在下限限幅前的目标开度小于下限限幅值时(为“否”时)，将限幅后的目标开度作为下限限幅值(步骤304)，结束。
接着对图9的下限限幅处理的条件判定(步骤300)的详细流程图即图10进行说明。计算目标开度的变化(步骤400)，接着比较目标开度的变化、与节流阀开度的关系为没有下冲的关系的预先设定的固定下限限幅切换判定值，判断目标开度的变化是否小于固定的下限限幅切换判定值(步骤401)。在目标开度的变化小于下限限幅切换判定值时，(为“是”时)，设置许可选择第二下限限幅的标记(步骤403)，结束。在目标开度的变化在下限限幅切换判定值以上时(为“否”时)，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤402)，结束。
接着对图9的下限限幅值计算(步骤301)的流程即图11进行说明。
在图中，判定是否设置了选择第二下限限幅的许可标记(步骤501)，在设置有选择第二下限限幅的许可标记时(为“是”时)，将下限限幅值作为预先设定为小于第一下限限幅值的第二下限限幅值(步骤503)，结束处理。
在没有设置选择第二下限限幅的许可标记时(为“否”时)，将下限限幅值作为预先设定为大于第二下限限幅值的第一下限限幅值(步骤502)，结束处理。
通过以上处理，在节流阀目标开度变化没有下冲的小的条件下，将下限限幅值设为小值，从而不会冲击于机械全闭位置，可以扩大全闭位置侧的控制范围。
下面说明本发明的实施例2。
实施例2涉及实施例1的图9的下限限幅处理的条件判定(步骤300)方法。根据图12对其流程进行说明。
判定节流阀开度不会下冲的条件、即ISC关闭控制条件是否成立(步骤410)。在成立时(为“是”时)，设置许可选择第二下限限幅的标记(步骤412)，结束。在不成立时(为“否”时)，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤411)，结束。
下面说明本发明的实施例3。
实施例3涉及实施例1的图8的下限限幅处理的条件判定(步骤300)方法。根据图13对其流程进行说明。
将目标开度与节流阀开度为不会下冲的范围的预先设定的规定开度进行比较，判定目标开度是否小于规定开度(步骤420)。在目标开度小于规定开度时(为“是”时)，设置许可选择第二下限限幅的标记(步骤422)，结束。在目标开度在规定开度以上时(为“否”时)，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤421)，结束。
下面说明本发明的实施例4。
实施例4涉及实施例1的图8的下限限幅处理的条件判定(步骤300)方法。根据图14对其流程进行说明。
将发动机转速与节流阀开度为不会下冲的范围的预先设定的规定转速进行比较，判定发动机转速是否小于规定转速(步骤430)。在发动机转速小于规定转速时(为“是”时)，设置许可选择第二下限限幅的标记(步骤432)，结束。在发动机转速在规定转速以上时(为“否”时)，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤431)，结束。
在以上的实施例1～4中的下限限幅处理条件判定中发动机负载高，通过图15说明在没有必要使节流阀开度变小的变速杆为N或P区域以外时，将下限限幅作为第一下限限幅值的方法。
判定ISC关闭控制条件是否成立(步骤440)。在不成立时(为“否”时)，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤441)，结束。
在ISC关闭控制条件成立时(为“是”时)，判定变速杆的状态表示N或P以外的空档开关17是否关闭(步骤443)，在关闭时(为“是”时)，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤441)，结束。
如果为开(为“否”时)，设置许可选择第二下限限幅的标记(步骤442)，结束。
作为上述那样发动机负载高、没有必要使节流阀开度变小的条件，代替空档开关17关闭，也可以在空调开关18开启时或辅机负载为规定值以上时进行判定。
并且，作为没有必要使节流阀开度变小的条件，也可以在节流阀40的机械限位位置的学习没有结束时、或检测出节流阀控制装置的异常时进行判定。
上述举出了通过清除许可选择第二下限限幅的标记来达到第一下限限幅值的例子，但代替第一下限限幅值，也可以用大于第一下限限幅值的第三下限限幅值(未图示)。
该第三下限限幅值，考虑：(a)检测节流阀的传感器的偏差；(b)节流阀的安装的偏差；(c)节流阀的安装偏差的富余度；(d)节流阀的默认位置中的至少一个，通过设为预先设定的值，可以避免包含机械误差、偏差的节流阀的冲突。
另外，在实施例1～4中，在下限限幅处理条件在短时间内重复成立与不成立时，为了使第二下限限幅值不进行急剧的变化，利用图16说明在经过规定时间后许可第二下限限幅的情况。
判定ISC关闭控制条件是否成立(步骤450)。在不成立时(为“否”时)，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤451)，结束。
在ISC关闭控制条件成立时(为“是”时)，判定是否经过了规定时间(步骤453)，如果为“否”，清除许可选择第二下限限幅的标记(步骤451)，结束，如果为“是”，设置许可选择第二下限限幅的标记(步骤452)，结束。
代替上述那样判定是否经过了规定时间，也可以使第二下限限幅值以规定的衰减率下降，防止第二下限限幅值的急剧变化。
下面，利用图17说明采用根据冷却水温计算出第二下限限幅的结果的方法。
作为下限限幅值的计算方法，判定是否设置了许可选择第二下限限幅的标记(步骤521)，在设置有选择第二下限限幅的许可标记时(为“是”时)，读取冷却水温(步骤523)，对应于水温参照预先设定的第二下限限幅水温表来确定第二下限限幅值，使其在发动机的负载高且冷却水温低时变大，在发动机负载低且冷却水温高时变小(步骤524)。然后将下限限幅值设定为第二下限限幅值(步骤525)，结束处理。
在没有设置选择第二下限限幅的许可标记时(为“否”时)，将下限限幅值设定为第一下限限幅值(步骤522)，结束处理。
下面，利用图18、19说明根据冷却水温以及吸气温度计算第二下限限幅的方法。
首先，通过图18说明下限限幅、冷却水温和吸气温度的关系。由于节流阀40的构成零件即阀1000和主体1001的线膨胀系数的差，在低温时和高温时，彼此的间隙变化。这意味着一直到干涉为止节流阀的开度变化，在图示例中，高温侧可以减小下限限幅的开度，低温时可以加大下限限幅的开度。还有，阀1000的温度依存于空气通路的温度，主体1001的温度较大地依存于节流阀40的周边温度。此处，节流阀的周边温度由于与发动机冷却水相接，因此与冷却水温相关，空气通路的温度与吸气温度相关。
由以上可知，相比于温度低时，可以减小冷却水温高时的下限限幅值，相比于发动机吸气温度高时，可以进一步减小发动机吸气温度低时的下限限幅值。
下面根据图19，说明根据冷却水温以及吸气温度计算第二下限限幅的计算流程。
作为下限限幅值的计算方法，判定是否设置了第二下限限幅选择许可标记(步骤531)，如果设置有选择第二下限限幅的许可标记(为“是”时)，读取冷却水温(步骤533)，读取吸气温度(步骤534)，对应于冷却水温、吸气温度，参照预先设定的第二下限限幅的冷却水温、吸气温度图，设定第二下限限幅值，使其在冷却水温低时变大，在冷却水温高时变小，并且在吸气温度低时变小，在吸气温高时变大(步骤536)。但是，由于吸气温度的影响也依存于吸入空气量，所以也可以加入吸入空气量的修正。然后将下限限幅值设定为第二下限限幅值(步骤525)，结束处理。
在没有设置选择第二下限限幅的许可标记时(为“否”时)，将下限限幅值设定为第一下限限幅值(步骤532)，结束处理。
如上所述，根据本发明，不容易发生下冲的以下条件，例如在节流阀动作慢时、空转状态时、节流阀几乎没有打开时、发动机转速低时，通过减小目标开度的下限限幅，可以在避免下冲引起冲突的同时，节流阀开度不受下限限幅限制而实现控制。
还有，在发动机的负载处于不容易下降的状态时，例如，在变速杆的区域是转矩控制的负载施加的P或N以外时、打开空调时、有电负载等辅机负载时，因为有提高发动机输出的必要，所以通过不降低目标开度的下限限幅，可以实现避免下冲引起的冲突的控制。
还有，在节流阀进行到达全闭位置的学习之前，或在节流阀控制装置的异常时，因为节流阀有冲突于全闭位置的可能性，所以通过不降低或提高下限限幅，可以实现避免节流阀控制引起的冲突的控制。
对于上述装置，进一步通过上述装置的开始条件成立后经过规定时间后，降低节流阀的目标开度的下限限幅，可以根据目标节流阀开度，补充实际开度的延迟量。
另外，作为降低下限限幅时的限幅值的计算方法，可以通过对应于冷却水温、吸气温度计算，来修正节流阀热膨胀引起的全闭位置的差。

Claims (15)

1.一种内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
具有：
由电动机驱动的节流阀；
根据车辆或内燃机的运转状态求出所述节流阀的目标开度的装置；以及
设定装置，其具有作为所述目标开度的下限的、预先设定的第一下限限幅值，并且在所述求得的目标开度或者内燃机转速中的至少任一个小于预先设定值时，设定小于所述第一下限限幅值的第二限幅值。
2.一种内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，具备：
由电动机驱动的节流阀；
根据车辆或内燃机的运转状态求出所述节流阀的目标开度和目标开度变化速度的装置；以及
设定装置，其具有作为所述目标开度的下限的、预先设定的第一下限限幅值，并且在所述求得的目标开度变化速度低于预先设定的值时，设定小于所述第一下限限幅值的第二限幅值。
3.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
具有将所述求得的目标开度与所述第一下限限幅值进行比较并且在所述目标开度大于所述第一下限限幅值时，将所述目标开度作为最终的目标开度进行设定的装置。
4.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
具有将所述求得的目标开度与所述第一下限限幅值进行比较并且在所述目标开度小于所述第一下限限幅值时，将所述下限限幅值作为最终的目标开度进行设定的装置。
5.如权利要求3所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
具有检测所述节流阀的开度的传感器、和反馈控制对所述电动机的控制量以使由所述传感器检测出的节流阀开度与所述最终的目标开度一致的装置。
6.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
设有在ISC关闭控制条件成立时，将所述下限限幅设定为低于第一下限限幅值的第二下限限幅值的装置。
7.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
在变速杆为N或P区域以外时、或空调打开时、或辅机负载为预先设定的规定以上时的至少任一个条件成立时，即使在设定所述第二下限限幅值的条件下，也设定所述第一下限限幅值、或大于所述第一下限限幅值的第三下限限幅值。
8.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
具有限位位置学习装置，其进行低于所述节流阀的第二限幅的机械限位位置的学习，
在所述限位位置学习装置的学习没有结束时，即使在设定所述第二下限限幅值的条件下，也设定所述第一下限限幅值、或大于所述第一下限限幅值的第三下限限幅。
9.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
具有检测节流阀控制装置的异常的异常检测装置，在由所述异常检测装置检测异常时、或检测出了异常时，即使在设定所述第二下限限幅值的条件下，也设定所述第一下限限幅值、或大于所述第一下限限幅值的第三下限限幅。
10.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
在设定所述第一下限限幅值后，在所述第二下限限幅条件成立时，经过预先设定的规定时间后设定所述第二下限限幅值。
11.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
根据冷却水温或吸气温度中的至少任一个，决定所述第二下限限幅值。
12.如权利要求1所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
根据车辆或内燃机的运转状态，决定所述预先设定的值。
13.如权利要求7所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
所述第三下限限幅值，是考虑检测所述节流阀的传感器的偏差、或所述节流阀的安装偏差、或所述节流阀安装偏差的富余度之中的至少任一个而预先设定的值。
14.如权利要求9所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
所述第三下限限幅值，是考虑检测所述节流阀的传感器的偏差、或所述节流阀的安装偏差、或所述节流阀安装偏差的富余度、或所述节流阀的默认位置之中的至少任一个而预先设定的值。
15.如权利要求10所述的内燃机的节流阀控制装置，其特征在于，
根据车辆或内燃机的运转状态，决定所述预先设定的规定时间。
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