CN102889145A

CN102889145A - 发动机控制方法

Info

Publication number: CN102889145A
Application number: CN2012102542655A
Authority: CN
Inventors: 铃木崇义
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: CN102889145B; EP2549088A1; US20130024095A1; JP5751061B2; US9068525B2; JP2013024160A

Abstract

本发明的实施方式包括一种用于对具有辅助装置的发动机进行控制的发动机控制方法。在该方法中，预先存储与发动机的各转速相对应的受控变量与辅助装置的扭矩之间的关系。通过参考所述关系基于辅助装置的扭矩的计算值和发动机转速来计算受控变量的估计值。基于发动机转速、节气门开度、加速器开度和供气压力中的至少一个来计算受控变量的指令值。通过对受控变量的估计值与受控变量的指令值进行比较来确定计算出的差异。

Description

发动机控制方法

本申请要求序列号为2011-160590的日本专利申请的优先权，该专利申请的内容通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种发动机控制方法。

背景技术

日本公开特许公报10-288070公开一种用于控制柴油机中的燃料喷射量的技术。在该技术中，燃料喷射被控制以便将发动机的转速保持为目标数值。即使当向发动机施加负荷（例如具有辅助装置诸如空调机或者动力转向系统的发动机）时也仍然保持这种速度。基于开关的输出可以检测怠速状态。开关检测加速器的完全关闭位置。燃料喷射量是基于各种参数的输入条件来校正的以使得发动机的转速在发动机的怠速状态下保持为固定值。可基于校正后的燃料喷射量与实际的燃料喷射量之间的偏差来计算燃料喷射量的任何误差。在该技术中，在除了怠速状态之外的工作范围中的燃料喷射量也可以被校正。

然而，在上述的常规技术中，仅在怠速状态期间计算燃料喷射量的校正量，而且校正量是基于映射数据（map data）来确定的，其中，使用来自其它工作条件的测量值预先确定所述映射数据。因此，校正量对于在除了怠速阶段之外的工作范围中的使用是不充分的。特别地，在发动机工作期间的过渡时间，校正后的燃料喷射的指令值与实际的燃料喷射量之间的差异很大。因此空燃比很大程度上偏离目标空燃比并且因此使排放恶化。因此，需要下述发动机控制方法：在该发动机控制方法中，可以在除了怠速状态之外的工作范围中检测控制指令值与实际的控制值之间的差异。

发明内容

本发明的实施方式包括用于对具有辅助装置的发动机进行控制的发动机控制方法。在该方法中，预先存储和发动机的转速相对应的受控变量与辅助装置的扭矩之间的关系。可基于辅助装置的扭矩的计算值和发动机转速来确定受控变量的估计值。可基于发动机转速、节气门开度、加速器开度和/或供气压力中的至少一个来计算受控变量的指令值。然后计算受控变量的估计值与受控变量的指令值之间的差异。

根据该方法，能够在除了怠速状态之外的工作范围期间检测受控变量的指令值与受控变量的实际值之间的差异。

附图说明

图1是示出估计的进气量与发动机输出扭矩之间关系的图；

图2是发动机控制方法的流程图；

图3是初始输出扭矩映射（map）；

图4是在改写之前用于进气的指令校正值映射；

图5是在改写之后用于进气的指令校正值映射；

图6是示出第二实施方式的估计燃料喷射量与发动机输出扭矩之间的关系的图；

图7是第二实施方式的发动机控制方法的流程图；

图8是第二实施方式的初始输出扭矩映射；

图9是在改写之前用于燃料喷射的指令校正值映射；以及

图10是在改写之后用于燃料喷射的指令校正值映射。

具体实施方式

在上文和下文公开的每个另外的特征和教导都可以单独地利用或者结合其它的特征和教导来利用，以提供改进的发动机控制方法。将参照附图详细地描述本发明的典型示例，这些典型示例单独地以及互相结合地利用这些另外的特征和教导中的许多。这种详细描述仅仅意图教导本领域中普通技术人员用于实践本教导的优选方面的另外的细节，而并不意图限制本发明的范围。只有权利要求限定要求保护的发明的范围。因此，在以下详细描述中公开的特征和步骤的组合可能在最广的意义上对于实践本发明不是必需的，而是仅仅被教导用以具体地描述本发明的典型示例。此外，典型示例的各种特征和从属权利要求可以以没有具体列举出来的方式组合以便提供本教导的另外的有用配置。

结合图1至图5解释本发明的一个实施方式。根据实施方式的叉车可以包括汽油发动机和作为用于货物装卸的辅助装置的液压泵。液压泵的驱动扭矩可以用如下关系（1）表达。

（1）液压泵的驱动扭矩=液压泵的容量×液压泵的排放压力×增速比/（200∏×泵效率）

因此，液压泵的驱动扭矩能够通过测量液压泵的排放压力来计算。当叉车停止时货物装卸操作的发动机的输出扭矩可以用如下关系（2）建立。

（2）发动机的输出扭矩=液压泵的驱动扭矩

发动机的输出扭矩还可以包括发动机的摩擦扭矩。发动机的摩擦扭矩可以通过ECU（电子控制单元）预先存储。可以基于转速和油温度计算该摩擦扭矩。因此，发动机的摩擦扭矩可以从公式（2）中省略。发动机的输出扭矩与进气量（受控变量）之间的关系可以通过ECU预先存储为与多个转速相对应的多个映射。图1示出在1000rpm处发动机输出扭矩与进气量之间的关系的示例。

可以基于发动机转速、节气门开度和/或进气歧管的进气压力来计算进气量。通常对不包括空气流量计的汽油发动机进行这种计算。

结合图2至图5解释控制上述汽油发动机的方法。ECU判定从前一学习程序起是否经历了预先确定的时间并由此建立学习条件（步骤S1）。在其中建立学习条件的情况是下述情况：在该情况下，只有可以被估计的辅助装置被驱动并且学习条件等于通过ECU存储的在初始状态下的设定条件。在这种情况下，不必考虑发动机的摩擦扭矩。例如，当停止的叉车移动它的货物并且条件例如油温度等于初始状态下的条件时，可以建立学习条件。

在建立了学习条件的情况下（S1中为“是（YES）”），通过参考映射（见图3）基于液压泵的驱动扭矩的计算值和发动机转速（Ne）来计算进气的估计值（Gact）（步骤S2）。映射（见图3）示出在初始状态下在发动机转速处的进气量和液压泵的驱动扭矩。

在步骤S1中，当判定为“否（NO）”时，学习程序暂时停止。重复步骤S1中的判定直到从前一个学习程序起经历了预先确定的时间为止，并且建立学习条件。

接下来，ECU将进气的估计值（Gact）与进气的指令值（Gac）进行比较（步骤S3）。可以基于映射计算进气的指令值（Gac）。映射示出发动机转速和节气门的开度量之间的关系。该映射是通过实验等预先建立的。

接下来，ECU计算通过对进气的估计值与进气的指令值的比较所获取的差异（Gacd1=Gac-Gact）（步骤S4）。如图4和图5所示，对应于所述差异来改写映射（步骤S5）。映射示出在各进气的指令值（Gac）处和在各发动机转速（Ne）处的进气的指令校正值（Gcc）。以下，每次建立学习条件时都重复步骤S1至步骤S5。

更具体地，图4中的映射包括在学习程序之前在进气的指令值（Gac）和发动机转速（Ne）处的量。相对于计算出的差异（Gacd1）更新映射中的值，并且将该值存储为进气的指令校正值（Gcc），如图5所示。另外在任何随后的学习程序中，将进气的指令校正值（Gcc）以相同的方式更新并且存储在映射中。

因此，用于计算进气的指令校正值（Gcc）的映射在每次学习程序被执行时都被更新。在映射的所有格子中，每个进气的指令校正值（Gcc）的初始值都为0。ECU在学习程序之后通过将进气的指令值（Gac）与进气的指令校正值（Gcc）相加、或者通过从进气的指令值（Gac）中减去进气的指令校正值（Gcc）来计算进气的最终计算值（Gacf）。

ECU基于进气的最终计算值（Gacf）的结果来计算燃料喷射量（或喷射时间）和点火正时等。也就是说，ECU将其指令值与校正量相加。由于这样的操作，ECU计算最终燃料喷射值和最终点火正时并且对最终燃料喷射值和最终点火正时进行电子控制。该学习程序在进气的指令值（Gac）大于2mg/s且小于或等于4mg/s的条件下以及在发动机转速（Ne）大于3000rpm且小于或等于4000rpm的条件下发生。

如上所述，在对具有辅助装置的发动机进行控制的方法中，预先存储与发动机的各转速相对应的受控变量（例如，进气量）与辅助装置的扭矩之间的关系。受控变量的估计值是通过参考上述关系基于辅助装置的扭矩的计算值和发动机转速来计算的。可以基于发动机转速、节气门开度、加速器开度和/或供气压力中的至少一个（例如，发动机转速和节气门开度）来计算受控变量的指令值。可以通过对估计值与指令值进行比较而获得差异。

根据该方法，即使在除了怠速阶段之外的工作范围中也能够检测受控变量的指令值与受控变量的实际值之间的差异。

发动机优选地是汽油发动机。受控变量优选为进气量。可基于示出辅助装置的计算扭矩值和发动机的转速的映射（参考图3）来计算进气的估计量值。可基于示出发动机转速和节气门开度的映射来计算进气的指令值。基于进气的指令值与进气的估计值之间的差异来计算进气的指令校正值。可通过将进气的指令值与进气的指令校正值相加或者通过从进气的指令值中减去进气的指令校正值来确定进气的最终计算值。

根据该方法，在汽油发动机中，能够使进气的指令量与进气的实际量之间的差距变小。因此，在除了怠速之外的工作范围中，能够根据实际的车辆状态来控制发动机。

可以如上所述地执行对汽油发动机的控制。因此，可基于液压泵的排放压力来计算液压泵的驱动扭矩。可以基于该驱动扭矩来计算进气的估计量。因此，通过在不同的条件下重复进行学习程序，即使在除了怠速阶段之外的工作范围期间也能够获取优选的校正量。因此，能够使进气的指令值与进气的实际值之间的差距变小。此外，能够在不使用空气流量计的情况下执行遵循实际车辆状态的发动机控制，以防止排气性能的恶化。

例如，有可能由于进气系统零件例如阀门开口的直径的不规则而使得进气量减少。替代性地，进气系统可能变得阻塞或在空气过滤器元件中可能有压力损失等。即使在进气量减少时，也能够使进气的指令值与进气的实际值之间的差距变小。另外，在由于将上述的原因去除而使进气量恢复时，能够使进气的指令值与进气的实际值之间的差距变小。因此，能够优选地根据进气的实际量来控制发动机。由于这样的控制，还能够防止总负荷扭矩的降低。此外，能够防止排气的恶化。

此外，即使在由于喷射器的恶化、喷射器之间的不规则等而使燃料喷射的实际量与指令值相比增加或减少的情况下，也对发动机进行控制，使得燃料喷射的实际量与指令值之间的差距是小的。因此，能够防止排气的恶化。此外，能够产生与发动机的运转相对应的期望扭矩。

可以采用图6至图10中示出的配置来代替图1至图5中示出的配置。图6至图10中示出的配置是柴油发动机的控制方法而不是汽油发动机的控制方法。具有图6至图10中所示配置的叉车包括柴油发动机和构成用于起重作业的辅助装置的液压泵。

关于液压泵的驱动扭矩，用（1）表示的上述关系同样成立。关于发动机的输出扭矩，用（2）表示的上述关系同样成立。发动机的输出扭矩与燃料喷射量之间的关系通过ECU预先存储为多个映射。燃料喷射量优选地是受控变量。映射优选地与多个转速相对应。图6示出了在1000rpm处发动机的输出扭矩与燃料喷射量之间的关系。柴油发动机的燃料喷射的指令量不是直接测量到的，而是可基于燃料压力诸如共轨压力以及燃料喷射阀的通电时间来计算该指令量。

结合图7至图10解释对柴油发动机进行控制的方法。首先，ECU判定从前一学习程序起是否经历了预先确定的时间并建立学习条件（步骤S101）。在建立了学习条件的情况下（在步骤S101中为“是（YES）”），通过参考映射（见图8）基于发动机转速（Ne）和液压泵的驱动扭矩的计算值来计算燃料喷射的估计值（Qrc）（步骤S102）。图8的映射示出在初始状态下在发动机转速处的燃料喷射量和液压泵的驱动扭矩。在步骤S101中，当判定是“否（NO）”时，学习程序暂时停止，并且重复判定步骤S101直到从前一学习程序起经历了预先确定的时间为止，并建立学习条件。

接下来，ECU将计算出的燃料喷射的估计值（Qrc）与燃料喷射的指令值（Qc）进行比较。燃料喷射的指令值（Qc）是基于示出发动机转速和节气门开度彼此的映射来计算的（步骤S103）。接下来，ECU计算通过对估计值与指令值的比较所获取的差异（Qcd1=Qc-Qrc）（步骤S104）。如图9所示，映射示出在任意燃料喷射的指令值（Qc）处和在任意发动机转速（Ne）处的燃料喷射的指令校正值（Qcc）。对应于计算出的差异来改写燃料喷射的指令校正值（Qcc）（步骤S105）。以下，每次建立学习条件时都重复步骤S101至步骤S105。

图9的映射示出在执行学习程序之前与燃料喷射的指令值（Qc）和发动机转速（Ne）相对应的燃料喷射的指令校正量值（Qcc）。对应于计算出的差异（Qcd1）来更新燃料喷射的指令校正值（Qcc），如图10所示。另外，在随后的学习程序中，将燃料喷射的指令校正值（Qcc）以相同的方式更新并且存储在映射中。

因此，用于计算燃料喷射的指令校正值（Qcc）的映射在每次执行学习程序时都被更新。在映射的所有格子中，燃料喷射的指令校正值（Qcc）的初始值都为0。ECU通过将燃料喷射的指令值（Qc）与燃料喷射的指令校正值（Qcc）相加或者通过从燃料喷射的指令值（Qc）中减去燃料喷射的指令校正值（Qcc）来计算燃料喷射的最终计算值（Qcf）。ECU计算燃料喷射阀的通电时间的增加值/减少值作为校正值。由此，能够执行与燃料喷射的最终计算值（Qcf）相对应的燃料喷射。ECU执行对燃料喷射阀的电子控制。当前的学习程序是在燃料喷射的指令值（Qc）大于10mm³/st且小于或等于20mm³/st以及发动机转速（Ne）大于3000rpm且小于或等于4000rpm的条件下执行的。

如上所述，发动机优选地是柴油发动机。受控变量可以是燃料喷射量。如图8中所示，可以基于示出发动机的转速和辅助装置的扭矩的计算值的映射来计算燃料喷射的估计量。基于示出发动机转速和节气门开度的映射来计算燃料喷射的指令值。基于燃料喷射的指令值与燃料喷射的估计值之间的差异来计算燃料喷射的指令校正值。可以通过将燃料喷射的指令值与燃料喷射的指令校正值相加、或者通过从燃料喷射的指令值中减去燃料喷射的指令校正值来确定燃料喷射的最终计算值。

根据这种方法，在柴油发动机中，能够使燃料喷射的指令值与燃料喷射的实际值之间的差距变小。因此，能够产生与发动机的运转相对应的期望扭矩。

如上所述执行对柴油发动机的控制。相应地，总是测量液压泵的排放压力而且可以基于排放压力来计算液压泵的驱动扭矩。可基于驱动扭矩来计算燃料喷射的估计量。由于这样的操作，通过在不同的条件下重复学习程序，可以在除了怠速阶段之外的工作范围中获取优选的校正量。

因此，能够使燃料喷射的指令值与燃料喷射的实际值之间的差距变小。例如，有可能由于喷射器的恶化、喷射器的制造中的不规则等使燃料喷射的实际量相对于指令值增加或减少。即使当燃料喷射量增加或减少时，也能够使燃料喷射的实际量与燃料喷射的指令值之间的差距变小。因此，可以防止发动机扭矩的无意增大或减小。从而可以防止排气的恶化。

虽然已经参照具体的配置对本发明的实施方式进行了描述，但显而易见的是对于本领域技术人员来说，可以在没有偏离本发明范围的情况下进行许多替代、修改和改变。因此，本发明的实施方式意图包含所有这样的可能落入在所附权利要求的精神和范围内的替代、修改和改变。例如，本发明的实施方式不应该被限制于所述典型的配置，而是可以被修改，例如如下所述。

如图1至图5所示，可以基于发动机转速和辅助装置的扭矩来计算进气量的估计值。可以基于发动机转速和节气门开度来计算进气的指令值。可通过对估计值和指令值进行互相比较而获得差异。可基于计算出的差异来校正进气的指令校正值。代替这样的方法，可以基于发动机转速和辅助装置的扭矩来计算进气歧管的内部压力的估计值。可以基于发动机转速和节气门开度来计算进气歧管的内部压力的指令值。可通过对估计值和指令值进行比较而获得差异。可基于所述差异来校正内部压力的指令校正量值。代替所述差异，可基于比率来校正指令校正值。该比率可以通过对估计值和指令值进行比较来计算。例如，可通过乘以该比率来校正指令校正值。还可以使用上述的方法来代替图6至图10中所示的方法。

如上所述，ECU可以基于进气的最终计算值（Gacf）的结果来对燃料喷射量和点火正时进行电子控制。可替代地，ECU可以对节气门开度进行电子控制。

如上所述，辅助装置可以是用于货物装卸操作的液压泵。可替代地，辅助装置可以是另外的由发动机驱动的辅助装置。辅助装置可以是下述动力发电机，该动力发电机的扭矩可基于转速、电压、电流和/或效率来计算。辅助装置还可以是通过液压泵操作的动力转向装置。本发明的控制方法还能够应用于压缩机。压缩机可以用在制冷剂的排放压力是可测量的空调机中。

Claims

1.一种用于对带有辅助装置的发动机进行控制的发动机控制方法，包括如下步骤：

预先存储和所述发动机的各转速相对应的受控变量与所述辅助装置的扭矩之间的关系；

通过参考所述关系基于所述辅助装置的扭矩的计算值和所述发动机转速来计算所述受控变量的估计值；

基于所述发动机转速、节气门开度、加速器开度和供气压力中的至少一个来计算所述受控变量的指令值；以及

通过对所述受控变量的所述估计值和所述受控变量的所述指令值进行比较来计算差异。

2.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中：

所述发动机是汽油发动机，

所述受控变量是进气量，

基于示出所述关系的映射来计算进气的估计值，

基于示出所述发动机转速和所述节气门开度的映射来计算进气的指令值，

基于所述进气的指令值与所述进气的估计值之间的差异来计算进气的指令校正值，以及

通过将所述进气的指令值与所述进气的指令校正值相加、或者通过从所述进气的指令值减去所述进气的指令校正值来计算进气的最终计算值。

3.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中：

所述发动机是柴油发动机，

所述受控变量是燃料喷射量，

基于示出所述关系的映射来计算燃料喷射的估计值，

基于示出所述发动机转速和所述节气门开度的映射来计算燃料喷射的指令值，

基于所述燃料喷射的指令值与所述燃料喷射的估计值之间的差异来计算燃料喷射的指令校正值，以及

通过将所述燃料喷射的指令值与所述燃料喷射的指令校正值相加、或者通过从所述燃料喷射的指令值减去所述燃料喷射的指令校正值来计算燃料喷射的最终计算值。