CN101965447A - 用于柴油发动机的燃料控制系统 - Google Patents

Abstract

提供一种柴油发动机燃料控制系统，其能够通过EGR应用期间的甚至考虑EGR气体中的未燃烧空气量的简单控制而获得排气性能和发动机响应之间的协调性。柴油发动机燃料控制系统包括EGR装置，用于将发动机排气部分作为EGR气体重新回到进气系统。该控制系统的特征在于，包括估计空气过量百分比计算装置(47)，用于通过使用被燃料喷射阀(31)喷射到汽缸中的燃料量、吸入空气流速和重新回到进气系统的EGR气体中的未燃烧空气的流速来计算汽缸(3)中的估计空气过量百分比，还包括控制装置(33和51)，用于在快速加速下基于被估计空气过量百分比计算装置计算出的估计空气过量百分比控制燃料喷射量。

Description

用于柴油发动机的燃料控制系统

技术领域

本发明涉及用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，该柴油发动机设置有EGR(排气再循环)系统，通过该系统，一部分排气作为EGR气体返回到柴油发动机的进气系统。

背景技术

EGR(排气再循环)方法是一种已知的技术，用于减少从柴油发动机排出的排气中的成问题的NOx(氮氧化物)。另一方面，当使用EGR方法时且当发动机快速加速或发动机的燃料进入开口快速增大时，被发动机吸入的新鲜空气的量(新鲜吸入空气流速)较大地降低，这倾向于在发动机燃烧室中引起缺乏O₂(缺乏氧气)的气氛。

为了克服上述问题，通过限制EGR气体流速而增加新鲜吸入空气的量似乎是一种对策。但是，由于关于EGR系统的控制响应速度较低，控制EGR气体流速并不足够，且由此，需要提供关于燃料喷射系统控制(其具有更快的控制响应速度)的对策。

但是，必须考虑到，独立于发动机载荷控制或发动机速度控制的燃料进入(加速器开度)控制阻碍发动机速度稳定性。换句话说，确保排气性能发动机速度响应性能之间的协调性是技术前提。

例如，专利文献1(JP1999-36962)披露了一种燃料进入控制方法，通过该方法，加速时柴油发动机产生的排气黑烟的量没有超过目标密度。在文献1的方法中，最大燃料质量的量相对于新鲜吸入空气流速和发动机旋转速度(由此，排气黑烟没有产生)预先在图表中设定，且通过基于被检测新鲜吸入空气流速和被检测发动机旋转速度确定的最大燃料质量的量，排气黑烟的产生得到控制。

此外，专利文献2(JP1997-151761)披露了一种喷射逐渐(annealing)控制，其中，燃料流速以恒定增量逐渐增加到恒定增量，同时EGR阀开度被控制，从而由于EGR系统的慢响应而导致的排气黑烟在发动机加速期间没有产生，且发动机加速性能保持为令人满意。

但是，在专利文献1的技术中，建立规定最大燃料质量的量的图表需要大量工时；另一方面，在专利文献2的控制技术中，没有考虑从发动机排放系统回到燃烧室(或发动机的进气系统)的EGR气体中的残余O₂(氧气)，但是在前一发动机燃烧冲程中没有消耗的残余O₂(在燃烧燃料中没有使用的残余氧气)在下一燃烧冲程的烟气排放中具有重要影响。

发明内容

考虑到上述传统技术及其预计的方案，本发明目的在于提供一种燃料进入控制单元，来控制柴油发动机，利用该控制单元，可通过考虑EGR气体中的残余氧气的简单控制而确保排气性能(非过量排气温度性能，较低的烟气排放、较低的NOx排放等)与发动机速度响应性能相适。

为了获得上述目标，本发明披露了：

一种用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，该发动机具有EGR系统，该系统使一部分发动机排气返回到发动机的进气系统，该燃料进入控制单元包括：

估计过量空气比λ_s计算装置，该装置是运算部分，用于通过被燃料喷射阀喷射到汽缸中的燃料量、被气流计测量的吸入空气流速和流回到进气系统的EGR气体中的残余氧气的流速来计算估计过量空气比λ_s；和

燃料进入控制装置，在快速加速下基于估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s控制燃料流速。

根据诸如上述的本发明，估计过量空气比λ_s计算装置利用被燃料喷射阀喷射到汽缸中的燃料量、被气流计测量的吸入空气流速和返回到进气系统的EGR气体中的残余氧气的流速来计算估计过量空气比λ_s；由此，估计过量空气比λ_s考虑对发动机烟气排放具有影响的残余氧气(没有用于在汽缸中燃烧，且返回到进气道中的氧气)而被算出。

此外，由于加速器开度(燃料进入)基于估计过量空气比λ_s而被控制，可执行控制使得汽缸空气或气体中的氧气比可被反映到控制上。由此，即使在EGR系统操作期间进行猛烈加速(关于加速器开度的快速增加)，由于燃烧室中缺氧导致的烟气排放、Nox排放和发动机速度响应劣化可以被限制。

而且，优选的是，本发明的燃料进入控制设置有加速器开度控制装置，通过该装置，当估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s低于或等于预定水平时，加速器开度的变化率可被限制为小于或等于预定值。

根据上述本发明，当估计过量空气比λ_s存在于小于或等于恒定值的范围，加速器开度控制装置限制加速器开度的变化率，从而变化率没有超过限制水平；由此，即使在EGR系统操作期间进行猛烈加速(关于加速器开度的快速增加)，由于燃烧室中缺氧导致的烟气排放、NOx排放和发动机速度响应劣化可以被限制。

根据上述方面的优选例子，加速器开度控制装置使用预定表格，该表格规定了估计过量空气比λ_s和加速器开度的最大变化率之间的关系。

根据上述例子，关于加速器开度变化率的可允许的最大限制，可通过设置规定了估计过量空气比λ_s和加速器开度的最大变化率之间的关系的表格容易地调整。由此，可以容易地调整烟气排放和发动机速度响应之间的折衷关系。

根据本发明的优选方面，燃料进入控制装置设置有加速器开度控制装置，通过该控制装置，加速器开度被控制，从而估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s跟踪预编程或规定的目标过量空气比λ_m。

根据上述方面，控制单元设置有加速器开度控制装置，由此加速器开度被矫正(在反馈系统中改变)，从而估计过量空气比λ_s遵循预定目标过量空气比λ_m，该估计过量空气比λ_s通过估计过量空气比λ_s计算装置被计算；由此，与第一实施例相比，在第二实施例中进行关于加速器开度的变化率的更精细控制；以此方式，估计过量空气比λ_s被精确控制，从而考虑EGR气体中的空气或氧气含量，由此，空气或氧气含量在烟气排放水平上有直接的影响。因此，发动机烟气排放可以被限制。

此外，在加速期间的过渡状态，EGR阀出于烟气减少或响应改进的目的被关闭。但是，通过关闭阀，进气歧管中的空气或气体状态改变，导致燃烧温度和NOx排放水平快速增加。这个问题通过上述发明被解决，因为估计过量空气比λ_s被准确控制，EGR阀可被适当地(非快速地)关闭，估计过量空气比λ_s可通过燃料喷射控制(燃料进入控制)的快速响应而被控制。因此，烟气限制于NOx减小一起实现。

根据本发明的优选方面，在加速器开度的变化率在快速加速期间超过预定水平的条件下，以及在加速器开度的变化率不小于另一预定水平的条件下，燃料流速被控制。

根据上述方面，在过量空气比低的高载荷操作期间，发动机可不存在全面燃料限制(不加区别的限制)。

根据本发明优选实施例，燃料进入控制单元包括：

氧气浓度计，作为估计过量空气比λ_s计算装置的替代，该氧气浓度计在EGR通道与进气道汇合位置的下游侧处检测进气道的氧气浓度，和

在快速加速下的燃料流速基于被氧气浓度计检测的氧气浓度而被控制。

根据上述方面，包括吸入空气和EGR气体的气体中的氧气浓度通过氧气浓度计被直接检测，该氧气浓度计设置在进气歧管处，该进气歧管是EGR通道23和进气道13汇合点下游侧处的空气或气体通道；进行燃料喷射控制(燃料进入控制)，从而被检测氧气浓度准确反映在控制上；因而，与吸入气体压力和温度被检测从而估计过量空气比λ_s通过预定公式计算的前述方式相比，燃料喷射控制被简化。

另外，氧气浓度减少被直接评价，而该减少引起发动机烟气排放；由此，反映氧气浓度减少的燃料喷射控制必然可以限制烟气排放。

如上所述，本发明可提供燃料进入控制单元来控制柴油发动机，由此，控制是简单的；甚至还考虑了EGR气体中的残余氧气；排气性能与发动机速度响应性能相适。

附图说明

图1是构造图，显示了根据本发明第一实施例的用于柴油发动机的燃料控制单元的整体构造。

图2是根据第一实施例的控制单元的控制流程图。

图3是显示了加速器开度的要被限制的最大变化率相对于估计过量空气比的临界值的图表。

图4(a)至(e)是特征曲线图，示意性地显示了根据第一实施例的控制流程。

图5是构造图，显示了根据本发明第二实施例的构造。

图6是显示了根据第二实施例的控制单元的构造的框图。

图7是用于根据第二实施例的控制单元的控制流程图。

图8(a)至(d)是解释了关于第一实施例的验证试验结果的示意图。

图9是显示了根据本发明第三实施例的构造的构造图。

具体实施方式

在此之后，本发明将参考附图所示的实施例进行详细描述。但是，在这些实施例中描述的元件的尺寸、材料、形状、相对布置等不应视为将本发明的范围限制于此，除非特别指出。

图1是构造图，显示了根据本发明第一实施例的用于柴油发动机的燃料控制单元的整体构造。如图1所示，具有四冲程循环的柴油发动机1设置有活塞5，该活塞在汽缸3中进行往复运动，从而活塞5的外周边在汽缸3的内壁上滑动，柴油发动机还设置有曲轴(未示出)，该曲轴经由连杆7连接到活塞5，通过该连杆，活塞5的往复运动转换为旋转运动。

在发动机1中，燃烧室9形成在活塞5的顶表面上方并在汽缸3的内表面内；进气道13经由进气口连接至燃烧室9，该进气口通过进气阀15打开和关闭。此外，排气道19经由排气口连接至燃烧室9，该排气口通过排气阀21打开和关闭。

排气道19的途中，分叉有EGR(排气再循环)通道23，以便与进气道13在进气节流阀29的下游侧处合并。在EGR通道23上，设置有冷却EGR通道23中的EGR气体流的EGR冷却器25，还设置有EGR阀27用于调整EGR气体的流速。

进气节流阀29的开度被控制以便调整吸入到燃烧室9中的吸入空气的流速。在柴油发动机的情况下，当进行EGR控制时，进气节流阀29的开度沿关闭进气节流阀29的方向被控制，但是通常，节流阀29保持在其完全打开的条件下，并且过量空气比通过燃料流速控制。

燃料喷射阀31安装在发动机1的每个汽缸内，用于将通过燃料喷射泵(未示出)加压的燃料喷射到燃烧室9中，每次喷射的燃料量和喷射正时通过控制单元(燃料进入控制装置)33控制。控制单元33还控制燃料喷射正时，从而燃料在预定时间点被喷射；总而言之，喷射正时可以被可变地控制。

测量新鲜吸入空气(被吸入到燃烧室9中)流速的气流计35被安装在进气道13的途中，在空气节流阀29的上游；关于新鲜空气的流速的信号从气流计35输入到控制单元33中。类似地，测量EGR(体积)气体(从EGR气体通道23流入到进气道13中)流速的EGR气流计37被安装在EGR气体通道23的途中，在EGR阀27的上游；关于EGR气体流速的信号从EGR气流计37输入到控制单元33中。

此外，发动机设置有检测发动机进气歧管的压力的进气歧管压力传感器39和检测进气歧管的温度的进气歧管温度传感器41；压力信号和温度信号从传感器39和41被输入到控制单元33中。

此外，来自发动机速度传感器43(检测发动机速度)和加速度传感器45(检测加速轮的操作量或加速器的步进量(stepping amount))的信号等被输入到控制单元33。

在此之后，将解释控制单元33。根据第一实施例的控制单元33包括估计过量空气比λ_s计算装置47，该装置是运算部分，用于通过被燃料喷射阀31喷射到汽缸3中的燃料量、被气流计35测量的吸入空气流速和流回到进气道13的EGR气体中的残余氧气的流速来计算估计过量空气比λ。

此外，控制单元33包括估计过量空气比λ_s评价装置49，该装置是评价由估计过量空气比λ_s计算装置47计算的估计过量空气比λ_s是否小于或等于临界值，并且当估计过量空气比λ_s评价装置49判断出估计过量空气比λ_s低于或等于临界值时，设置在控制单元33中的加速器开度控制装置50将加速器开度的变化率限制在预定值之下。

通过图2的流程图，现在解释关于控制单元33中的加速器开度的限制的控制程序。

在加速器开度控制过程于步骤S1开始后，加速器开度信号在步骤S2被读取到单元33中。加速器开度信号基于小时改变，如图4(a)部分所示，由此，加速器开度信号从初始的固定开度开始，以便以斜率增加。在下一步骤S3处，关于加速器开度的变化率的临界值H1和H2被读取，以便确定加速器开度是否要被控制。如果加速器开度的变化率大于或等于值H1，则限制被保持在开(限制开)的条件下；如果变化率等于或小于H2，则限制被保持在关(限制关)的条件下。由此，H1＞H2的条件被设定，从而关于加速器开度或其变化率的不稳定行为可以被防止。不稳定行为由此意味着临界值的不规则振荡现象。

在步骤S4中，加速器开度的变化率基于已经在步骤S2中读取的加速器开度信号被计算。加速器开度的变化率对应于在图4(a)部分中示出的加速器开度曲线(线)的斜率(梯度)；该变化率作为诸如在图4(b)部分中示出的曲线被获得。但是，由此应注意到部分(b)并不作为部分(a)的函数的微分的例子；即，部分(a)和(b)仅是用于解释术语的例子。

在步骤S5中，基于临界值H1和H2，控制单元33确定加速器开度是否应被限制。更具体地，当加速器开度的变化率大于或等于值H1时，控制单元33确定限制应起作用，另一方面，当加速器开度的变化率小于或等于值H2，则控制单元33确定限制应不起作用；因此，起作用的标识或不起作用的标识被设定。在图4(c)部分中，示出了以矩形台阶凸起形式的起作用标识的例子。

以此方式，仅当加速器开度的变化率大于或小于恒定值时，执行加速器开度限制。因此，即使在过量空气比低的高载荷运行期间，发动机也可以不存在全面燃料限制(不加区别的限制)。

在步骤S6中，估计过量空气比λ_s利用下列公式(1)和(2)通过估计过量空气比λ_s计算装置47计算：

${\mathrm{\λ}}_s=\frac{G_a+G_{\mathrm{egra}}}{G_f\·L_{\mathrm{th}}}---\left(1\right)$

$G_{\mathrm{egra}}=\frac{G_{\mathrm{egr}}({\mathrm{\λ}}_s(n-1)-1)\·G_f\·L_{\mathrm{th}}}{G_a+G_f+G_{\mathrm{egr}}}---\left(2\right)$

其中，G_a是吸入空气质量流速；

G_egr是EGR气体质量流速；

G_egra是EGR气体流速中的空气质量流速；

G_f是一次喷射中喷射的燃料质量的量；

L_th是理论空气燃料比；和

(n-1)是指关于前一数据采样循环的前一计算步骤的指数。

公式(1)中的吸入空气质量流速G_a利用来自气流计35的检测信号被计算；EGR气体质量流速G_egr通过基于被EGR气流计37检测的EGR气体流速的数值计算被计算，或通过关于通过EGR冷却器25的EGR气体的压降的测量而被计算。在此需要指出，关于压降测量的单元在附图中并未示出。

EGR气体流速中的空气质量流速G_egra利用在前一步骤中的关于之前的数据采样的测量结果并使用公式(2)而被估计。在此，计算结果意味着估计过量空气比λ_s的结果。

在步骤S7中，估计过量空气比λ_s评价装置49作出关于被计算估计过量空气比λ_s是否小于或等于关于估计过量空气比的临界值K的判断。在估计过量空气比λ_s是否小于或等于临界值K的情况下，执行步骤8，其中，加速器开度的要被限制的最大变化率对应估计过量空气比λ_s而被计算。在此应指出，提到的临界值K是对应于估计过量空气比λ_s的可变值，而并非恒定值；由此，在步骤S8中计算的加速器开度的要被限制的最大变化率作为估计过量空气比λ_s的函数而被预先确定，或作为可变值K的函数而被预先确定。在下一步骤S9中，在步骤S8中计算的加速器开度的要被限制的最大变化率被限制在限制值(函数)P内，如图3所示。此外，在步骤S10中，对应比λ_s或可变值K的可允许最大限制值被用作控制(指令)信号。然后，在加速器开度限制过程中的一连串步骤在步骤11处结束。

在步骤S9和S10中的加速器开度最大变化率的限制过程通过控制单元33的加速器开度控制装置50被执行。

如图4(d)部分所示，由于燃料进入水平过量，发动机倾向于在估计过量空气比λ_s小于或等于临界值K时排放烟气，加速器开度的最大变化率降低到限制值P以下，如图4(e)部分所示。

另外，关于估计过量空气比λ_s的临界可变值K和关于加速器开度的最大变化率的限制值(函数)P在诸如图3所示的图表中预先确定。

如图3所示的图表，由于关于估计过量空气比λ_s的临界可变值K从1.7降低到1.5(即，在燃料与吸入空气流速相比增加时)，作为关于加速器开度最大变化率的可允许限制值的限制值P大大限制到较低水平的P；此外，当临界可变值K小于或等于1.5时，限制值P设定为恒定值，例如，最大可允许值(100％)的10％。

如上所述，关于估计过量空气比的上述临界值K是相应于估计过量空气比λ_s的可变值，且该可变值与关于加速器开度的变化率的限制值P有关；由此，限制值P通过调整图表容易地相对于关于估计过量空气比的临界值K调整。因此，可以容易地调整烟气排放和发动机速度响应之间的折衷关系。

由于发动机的烟气排放水平可以仅通过一个参数控制，即，估计过量空气比λ_s，因此，与引入多个参数的情况相比，控制逻辑变得更加简单，且控制调整可被简化。

如上所述，根据第一实施例，估计过量空气比λ_s计算装置47利用以下量计算汽缸3中的估计过量空气比λ_s：注射到汽缸3中的燃料的量，通过进气道13供应到汽缸3的进入空气流速，返回到进气道13中的EGR气体中的残余空气的流速；由此，估计过量空气比λ_s是考虑对发动机烟气排放有影响的残余氧气(没有用于在汽缸中燃烧，且返回到进气道中的氧气)而被计算。

此外，由于加速器开度(燃料进入)是基于估计过量空气比λ_s而被控制，可执行控制使得汽缸空气或气体的氧气比可被反映到控制上。此外，估计过量空气比λ_s存在于小于或等于恒定值的范围内，加速器开度控制装置50限制加速器开度的变化率，从而变化率没有超过限制水平；由此，即使在EGR系统操作期间进行猛烈加速(关于加速器开度的快速增加)，由于燃烧室9中缺氧导致的烟气排放、Nox排放和发动机速度响应劣化可以被限制。

图4(a)部分中的虚线R显示了在执行限制后加速器开度的轨迹。当设定起作用的标识(在开状态)时，加速器开度的变化率被限制，从而变化率不超过限制值P，所以，变化率变得平缓，且由于燃烧室9中缺氧排放的烟气可被限制，排放的Nox可被减少，且发动机速度响应劣化可被限制。

另外，包括四个部分(a)至(d)的图8解释了关于第一实施例效果的验证试验的结果。在部分(a)中，加速器开度改变，以便限制到实线；如部分(b)的实线所示，每次喷射的燃料喷射量(即，燃料流速)被限制；但是，如部分(c)中的实线所示，估计过量空气比λ_s轻微改变或增加。因此，可以证实，烟气排放可被减少，如部分(d)的实线所示。

接下来，接合图5至7解释第二实施例。第二实施例的构造类似于第一实施例；因此，第二实施例中与第一实施例中的元件等同的元件被给出共用标号，且关于共用元件的解释被省略。

在第一实施例中，估计过量空气比λ_s评价装置49判断被计算的估计过量空气比λ_s是否减小，加速器开度控制装置50执行关于加速器开度的变化率的控制限制；在另一方面，在第二实施例中，估计过量空气比λ_s评价装置49被目标过量空气比λ_m计算装置52代替，加速器开度控制装置50用加速度开度控制装置54代替。换句话说，第一实施例的控制单元33包括估计过量空气比λ_s评价装置49和加速器开度控制装置50，而第二实施例的控制单元51包括目标过量空气比λ_m计算装置52和加速度开度控制装置54，如图5和6所示。除了这点差别，第二实施例的构造与第一实施例的构造相同。

在图6中，显示了第二实施例中的控制单元51的框图；在目标过量空气比λ_m计算装置52中，规定了作为发动机速度和每次喷射的目标燃料注射值(即，燃料流速)的函数的目标过量空气比的λ_m图表。在此，在使用该图表时，发动机速度自变量和燃料喷射量自变量基于分别被发动机速度传感器43和加速度传感器45检测的信号而被设定。作为图表中的要被规定的函数的目标过量空气比λ_m，可包含优化结果(诸如通过实验预先获得)；由此，术语“优化”涉及在每个可能的发动机操作条件中的关于Nox排放和烟气排放之间的折衷关系的优化条件。

在加速度开度控制装置54(图5中)中，进行反馈控制，从而由估计过量空气比λ_s计算装置47计算的估计过量空气比λ_s遵循目标过量空气比λ_m；即，比λ_s追踪比λ_m，以便与比λ_m重合。

结合图7的流程，现在解释控制单元51的机制。

首先，在步骤S21，关于加速器开度的矫正动作开始；在步骤S22中，关于加速器开度的信号被从加速度传感器45中读取；在步骤S23中，发动机速度信号和加速器开度信号通过目标过量空气比λ_m计算装置52被读取；在步骤S24中，目标过量空气比λ_m通过目标过量空气比λ_m的图表被计算。

然后，在步骤S25中，估计过量空气比λ_s通过估计过量空气比λ_s计算装置47被计算。该计算通过使用公式(1)和(2)进行，以与第一实施例相同的方式。从估计过量空气比λ_s，目标过量空气比λ_m在图6中的加减器56中被剪去，运算操作结果被输入到具有抗饱和补偿功能的PI控制器58中；在PI控制器58中，步骤S26，即，进行PI控制计算。在步骤S26之后，进行步骤S27(程序A)，其中，最小值的选择由图6所示的最小值选择器60通过比较加速器开度和PI控制计算的输出而进行。

在程序B中，即，在步骤S28至S30中，估计加速器开度的变化率是否大于或等于预定临界值，如在第一实施例中的步骤S3至S5那样。然后，接着是矫正过程(诸如步骤S32和/或S33)。在步骤S31中，如果加速器开度的变化率大于或等于预定临界值，燃料输入限制(加速器开度限制)被视为起作用，然后步骤S32跟着步骤S31，在步骤S32中，过程A(步骤S27)的输出被设定为加速器开度矫正值；即，来自图6的最小值选择器60的输出Mi被输入到饱和元件62(具有饱和功能的元件62)。

在另一方面，在步骤S31中，如果燃料输入限制(加速器开度限制)被视为不起作用的，则步骤S33跟着步骤S31，在步骤S33中，加速器开度本身被设定为加速器开度矫正值；即，在图6中的关于加速器开度Ac的信号本身被输入到饱和元件62中，以便被设定为加速器开度矫正值。

在接着步骤S32或S33的步骤S34中，被输入到饱和元件62的信号通过该饱和元件被饱和；即，在元件62中，输入信号被转换为一信号，从而输出信号没有越过边界，即使在输入信号增加或减小超过一定界限时。由此，作为加速器开度矫正值的输出信号落入0％-100％的范围。此外，在步骤S35中，关于加速器开度的矫正信号被记录以便用于控制(指令)信号。由此，在流程图(图7)中的一系列步骤在步骤S36处终止。

根据上述第二实施例，由于加速器开度(燃料进入)基于估计过量空气比λ_s被控制，可执行使得汽缸空气或气体中的氧气比精确反映在控制上的控制，如在第一实施例中的情况那样。

此外，控制单元设置有加速度开度控制装置54，由此加速器开度被矫正，从而估计过量空气比λ_s遵循目标过量空气比λ_m，该估计过量空气比λ_s通过估计过量空气比λ_s计算装置47被计算；由此，与第一实施例相比，在第二实施例中进行关于加速器开度的变化率的更精细控制；以此方式，估计过量空气比λ_s被精确控制，从而考虑EGR气体中的空气或氧气含量，由此，空气或氧气含量在烟气排放水平上有直接的影响。因此，发动机烟气排放可以被限制。

在加速期间的过渡状态，EGR阀27出于烟气减少或响应改进的目的被关闭。但是，通过关闭阀27，进气歧管中的空气或气体状态改变，导致燃烧温度和Nox排放水平快速增加。这个问题通过第二实施例被解决，因为估计过量空气比λ_s被准确控制，EGR阀27可被适当地(非快速地)关闭，估计过量空气比λ_s可通过燃料喷射控制(燃料进入控制)的快速响应而被控制。因此，烟气限制与Nox减小一起实现。

参考图9，现解释第三实施例。第三实施例的构造类似于第一实施例的构造；由此，第三实施例中与第一实施例中的元件等同的元件被给出共用标号，且关于共用元件的解释被省略。

在第一实施例中，估计过量空气比λ_s评价装置49判断被计算的估计过量空气比λ_s是否减小，加速器开度控制装置50进行关于加速器开度的变化率的控制限制；在另一方面，在第三实施例中，估计过量空气比λ_s评价装置49被氧气浓度评价装置73代替，加速器开度控制装置50用加速度开度控制装置75代替。换句话说，第一实施例的控制单元33包括估计过量空气比λ_s评价装置49和加速器开度控制装置50，而第三实施例的控制单元71包括氧气浓度评价装置73和加速度开度控制装置75，如图9所示。除了这点差别，第三实施例的构造与第一实施例的构造相同。

如图9所示，发动机在进气歧管处设置有氧气浓度计77，该进气歧管是EGR通道23和进气道13汇合点下游侧处的空气或气体通道；基于氧气浓度测量，氧气浓度评价装置73作出被检测氧气浓度值是否小于或等于临界值的判断，如在第一实施例中，估计过量空气比λ_s评价装置49判断被计算的估计过量空气比λ_s是否减小；在被检测氧气浓度值小于或等于临界值时，加速度开度控制装置75控制关于加速器开度的指令信号，从而加速器开度的变化率不会超过限制值。

根据第三实施例，包括吸入空气和EGR气体的气体中的氧气浓度通过氧气浓度计77被直接检测。进行其中被检测氧气浓度准确反映在控制上的燃料喷射控制(燃料进入控制)。因而，与吸入气体压力和温度被检测从而估计过量空气比λ_s通过预定公式计算的前述方式相比，燃料喷射控制被简化。

此外，因为作为发动机烟气排放原因的氧气浓度减少被直接评价和控制，反映氧气浓度减少的燃料喷射控制必然可以限制烟气排放。

在自第一至第三实施例的上述解释中，控制指令信号被指向加速器开度；但是，指令信号自然可以是指向燃料喷射量的任意其它指令信号(在燃料喷射阀的情况下，燃料进入指数可以是喷射时间长度)。

工业实用性

根据本发明，可以提供具有EGR控制单元的四冲程循环发动机，其中，诸如快速启动性能的发动机启动性能通过能够避免关于发动机速度的速度在稳定速度操作期间明显降低而被改进。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，该发动机具有EGR系统，该EGR系统使一部分发动机排气返回到发动机的进气系统，该燃料进入控制单元包括：

估计过量空气比λ_s计算装置，该装置是运算部分，用于通过被燃料喷射阀喷射到汽缸中的燃料量、被气流计测量的吸入空气流速和流回到进气系统的EGR气体中的残余氧气的流速来计算估计过量空气比λ_s；和

燃料进入控制装置，在快速加速下基于估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s控制燃料流速，

其中，该燃料进入控制装置设置有加速器开度控制装置，通过该加速器开度控制装置，当估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s低于或等于预定水平时，加速器开度的变化率可被限制为小于或等于预定值。

2.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，加速器开度控制装置使用预定表格，该表格规定了估计过量空气比λ_s和加速器开度的最大变化率之间的关系。

3.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，燃料进入控制装置设置有加速器开度控制装置，通过该控制装置，加速器开度被控制，从而估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s跟踪预编程或规定的目标过量空气比λ_m。

4.如权利要求3所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，目标过量空气比λ_m关于发动机速度和作为作为发动机速度的函数的目标燃料喷射量被预编程或规定，以便限制烟气排放和NOx排放两者。

5.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，在加速器开度的变化率在快速加速期间超过预定水平的条件下，以及在加速器开度的变化率不小于另一预定水平的条件下，燃料流速被控制。

6.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，燃料进入控制单元包括：

氧气浓度计，作为估计过量空气比λ_s计算装置的替代，该氧气浓度计检测在EGR通道与进气道汇合位置的下游侧处的进气道的氧气浓度，和

在快速加速下的燃料流速基于被氧气浓度计检测的氧气浓度而被控制。

Claims (7)

1.一种用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，该发动机具有EGR系统，该EGR系统使一部分发动机排气返回到发动机的进气系统，该燃料进入控制单元包括：

估计过量空气比λ_s计算装置，该装置是运算部分，用于通过被燃料喷射阀喷射到汽缸中的燃料量、被气流计测量的吸入空气流速和流回到进气系统的EGR气体中的残余氧气的流速来计算估计过量空气比λ_s；和

燃料进入控制装置，在快速加速下基于估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s控制燃料流速。

2.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，该燃料进入控制装置设置有加速器开度控制装置，通过该加速器开度控制装置，当估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s低于或等于预定水平时，加速器开度的变化率可被限制为小于或等于预定值。

3.如权利要求2所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，加速器开度控制装置使用预定表格，该表格规定了估计过量空气比λ_s和加速器开度的最大变化率之间的关系。

4.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，燃料进入控制装置设置有加速器开度控制装置，通过该控制装置，加速器开度被控制，从而估计过量空气比λ_s计算装置计算出的估计过量空气比λ_s跟踪预编程或规定的目标过量空气比λ_m。

5.如权利要求4所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，目标过量空气比λ_m关于发动机速度和作为作为发动机速度的函数的目标燃料喷射量被预编程或规定，以便限制烟气排放和NOx排放两者。

6.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，在加速器开度的变化率在快速加速期间超过预定水平的条件下，以及在加速器开度的变化率不小于另一预定水平的条件下，燃料流速被控制。

7.如权利要求1所述的用于控制柴油发动机的燃料进入控制单元，

其中，燃料进入控制单元包括：

氧气浓度计，作为估计过量空气比λ_s计算装置的替代，该氧气浓度计检测在EGR通道与进气道汇合位置的下游侧处的进气道的氧气浓度，和

在快速加速下的燃料流速基于被氧气浓度计检测的氧气浓度而被控制。

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