CN103375278A - 控制柴油发动机的方法 - Google Patents

Abstract

一种控制柴油发动机的方法，包括感测柴油发动机的速度，以及当柴油发动机的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度时关闭柴油发动机的节流阀，以阻止氧气进入柴油发动机的进气歧管，由此阻止燃烧并停止柴油发动机的操作。排气再循环（EGR）阀被促动，以调节排气从柴油发动机通过进气歧管的循环，以控制进气歧管内的压力，来阻止过量的正压力或负压力对其他发动机部件造成的损害。

Description

控制柴油发动机的方法

技术领域

本发明大体涉及一种控制车辆的柴油发动机的操作的方法。

背景技术

柴油发动机通过在燃烧腔室中使用活塞将空气（包括氧气）压缩，以及随后将燃料（其包括碳氢化合物）喷射到压缩空气中而操作。因为空气在压缩过程中升温，燃料在被喷射到压缩空气中时点燃。

柴油发动机的各部件（诸如涡轮增压器）的一些故障模式，可将碳氢化合物引入到被提供至进气歧管的空气流中，其随后被循环至燃烧腔室并被燃烧。替换地，燃料喷射系统可失效并被卡住常开，继续将燃料喷射到燃烧腔室中。一些其他条件还可以导致至燃烧腔室中的不可控碳氢化合物引入。这些其他调节可以包括但不限于起动流体的过度剂量、发动机润滑油的溢出、或严重的润滑油/燃料稀释。这些基于碳氢化合物的污染物可允许柴油发动机继续操作，甚至在至发动机的受控燃料供应解除之后。该情况可引起柴油发动机旋转速度持续加速，并可被称为“失控”（runaway）情况。

发明内容

提供了一种控制车辆的柴油发动机的方法。该方法包括感测柴油发动机的速度。当柴油发动机的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度时，柴油发动机的节流阀被关闭，以阻止氧气进入柴油发动机的进气歧管。另外，排气再循环（EGR）阀被促动，以调节排气从柴油发动机通过进气歧管的循环，以控制进气歧管内的压力。当节流阀响应于柴油发动机的感测速度等于或大于最大可允许发动机速度而被关闭时，EGR阀被促动。

还提供了一种控制具有柴油发动机的车辆的方法。该方法包括提供控制模块，所述控制模块可操作以控制柴油发动机的操作。控制模块配置为感测柴油发动机的速度，并确定柴油发动机的感测到的速度是否小于、等于或大于最大可允许发动机速度。当柴油发动机的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度时，柴油发动机的节流阀被关闭，以阻止氧气进入进气歧管。当节流阀响应于柴油发动机的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度而关闭时，排气再循环（EGR）阀被促动，以调节排气从柴油发动机通过进气歧管的循环，以控制进气歧管内的压力。节流阀被保持在关闭位置以阻挡氧气流进入进气歧管，以及继续EGR阀的促动，以调节排气从柴油发动机通过进气歧管的循环，以控制进气歧管内的压力，直到发动机的感测到的速度处于一下限以下。节流阀被关闭以及EGR阀被调节，直到发动机速度处于该下限以下，以停止柴油发动机的操作。

因而，当柴油发动机的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度，由此指示失控事件时，控制模块关闭节流阀，以使柴油发动机缺乏氧气，阻止燃烧，即时在存在碳氢化合物的情况下。节流阀被保持关闭，直到柴油发动机的感测到的速度掉落在该下限以下，由此停止柴油发动机的操作。EGR阀被促动以控制在发动机操作时通过关闭节流阀产生的进气歧管内的压力，其可为正压或负压，由此阻止过多的进气歧管真空或压差累积对其他发动机部件的损坏。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是柴油发动机的示意性局部横截面图。

图2是示出控制柴油发动机的方法的流程图。

具体实施方式

具有本领域常规技术的人将认识到，诸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等的术语用来描述附图，且不表示对本发明的范围的限制，所述范围如由所附的权力要求所限定的。

参考附图，其中相同的附图标记在几幅图中指向相同的部件，柴油发动机大致示出在20处。柴油发动机20用于车辆，并以已知方式包括用于柴油发动机20的所有部件和操作。

大体上，柴油发动机20包括发动机本体22，发动机本体22限定多个孔24，每一个孔24具有可在其中运动的活塞26。进气歧管28可操作，以供应压缩空气至每一个孔24的燃烧腔室30，如对于柴油发动机20已知的。进气歧管28包括节流阀32，该节流阀32调节到达每一个燃烧腔室30的压缩空气流。如对柴油发动机20已知的，燃料独立于燃烧空气经由燃料喷射器33被喷射到燃烧腔室30中，并当活塞26精确地定位在孔内时响应于压缩空气的热量而燃烧。节流阀32可运动至完全打开位置和完全关闭位置之间的包括完全打开位置和完全关闭位置在内的任何位置。当节流阀32处于完全关闭位置中时，节流阀32关闭与燃烧腔室30的流体连通，以阻止空气流和氧气供应通过进气歧管28并进入到每一个燃烧腔室30中。

来自燃烧腔室30的排气通过排气系统34排出。排气系统34可包括排气再循环（EGR）阀36，排气再循环阀36调节排气系统34和进气歧管28之间的流体连通，以允许流动通过排气系统34的排气的一部分被引导通过进气歧管28并回到燃烧腔室30，如现有技术中已知的。EGR阀36可运动至完全打开位置和完全关闭位置之间的包括完全打开位置和完全关闭位置在内的任何位置。当EGR阀处于完全关闭位置中时，EGR阀36关闭排气系统34和进气歧管28之间的流体连通，以阻止排气流从排气系统34进入进气歧管28。

车辆可以包括控制模块38，诸如但不限于发动机控制单元，以控制柴油发动机20的操作，包括燃料到燃烧腔室30中的喷射，以及节流阀32和EGR阀36的操作。控制模块38可以包括计算机和/或处理器，以及包括管理和控制柴油发动机20的操作所必要的所有软件、硬件、存储器、算法、连接件、传感器等。这样，下面描述且大体在图2中40处示出的方法可体现为可在控制模块38上运行的程序。应意识到，控制模块38可包括能够分析来自各传感器的数据、比较数据、做出控制柴油发动机20的操作所需的必要决定、和执行控制柴油发动机20的操作所必要的请求任务的任何装置。

参考图2，控制柴油发动机20的操作的方法大体示出在40处。该方法包括提供控制模块38，控制模块38可操作以控制柴油发动机20的操作。如上所述，控制模块38包括管理和控制柴油发动机20的操作所必要的所有软件、硬件、存储器、算法、连接件、传感器等。控制模块38配置为执行下述方法的各任务。

下述方法目标在于当检测到失控事件时控制柴油发动机20的操作。如在此处限定的，失控事件包括当控制模块38检测到在任何可能的正常操作条件下柴油发动机20的速度（即，柴油发动机20的每分钟转数）大于预期时的任何情形。作为示例，失控事件可响应于涡轮增压器39的故障而发生，在该故障中，涡轮增压器39不可控地将基于碳氢化合物的流体泄漏至被引导至燃烧腔室30中的压缩空气流中。在这样的情况下，柴油发动机20可燃烧来自故障涡轮增压器的不可控的泄漏的碳氢化合物，导致柴油发动机20继续运转或加速，甚至当燃料的喷射已经停止时。失控事件可以导致柴油发动机20加快转速至机械故障。尽管上述情况是失控事件的示例，应意识到失控事件可以被许多其他事情造成。下述方法提供了当柴油发动机20处于失控事件情况下，在对柴油发动机20的任何损坏发生之前停止柴油发动机20的操作的策略。

为了识别失控事件，该方法包括定义最大可允许发动机速度，其大体由框42指示。最大可允许发动机速度被定义为包括大于预期最大临界发动机速度的一值。最大临界发动机速度是不被预期在正常操作条件期间发生的柴油发动机20的速度，包括如下陡坡时超速这样的条件。最大可允许发动机速度可被定义为存储在控制模块38的存储器中的常数，并可被定义为适合于特定车辆和发动机的值。因而，具有不同尺寸的柴油发动机20的不同尺寸和/或型号的车辆可各自具有不同的最大可允许发动机速度值。

柴油发动机20的速度被感测，大体由框44指示，并被发送至控制模块38。柴油发动机20的速度可以以任何合适的方式被感测，包括但不限于使用传感器感测速度。替换地，柴油发动机20的速度可从车辆的一些其他计算机和/或处理器发送至控制模块38。

控制模块38随后确定柴油发动机20的感测到的速度是否小于、等于或大于最大可允许发动机速度，大体由框46指示。如果感测到的速度小于最大可允许发动机速度，大体在48处指示，则控制模块38确定失控事件不存在，且不采取行动，大体由框50指示。如果感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度，大体在52处示出，则控制模块38确定柴油发动机20处于失控事件中，并实施下述策略以停止柴油发动机20的操作。

当柴油发动机20的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度时，由此指示失控事件，则控制模块38停止燃料至燃烧腔室30中的喷射，大体由框54指示，并关闭柴油发动机20的节流阀32，大体由框56指示，以阻止氧气，即燃烧空气，进入柴油发动机20的进气歧管28。关闭节流阀32使燃烧腔室30缺乏燃烧需要的氧气。没有氧气，燃烧腔室30内的燃烧不能发生，由此允许柴油发动机20停止操作。但是，在活塞26仍在孔24内往复运动时完全关闭节流阀32以阻挡所有空气进入进气歧管28可在进气歧管28中产生真空，或在节流阀32的相对侧之间产生高的压差。该真空或高的压差，如果不被调节，可损坏柴油发动机20的各部件，诸如进气歧管28，或进气节流阀32。

因而，当节流阀32响应于柴油发动机20的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度而关闭时，EGR阀36被促动，大体由框58指示，以调节排气从柴油发动机20通过进气歧管28的循环，以控制进气歧管28内的压力。因为来自排气系统34的排气已经通过燃烧循环，排气理论上没有任何可燃氧气。因而，使排气循环通过进气歧管28将不为燃烧腔室30提供任何用于燃烧的氧气。促动EGR阀36包括连续地调整EGR阀36，以将进气歧管28中的压力保持在最小可允许压力限制以上。调整EGR阀36包括打开EGR阀36以允许更多排气进入进气歧管28来增加进气歧管28内的压力，和关闭EGR阀36以约束排气进入进气歧管28来允许进气歧管28内的压力减小。EGR阀36连续地调节到EGR阀36的完全打开位置和完全关闭位置之间的包括完全打开位置和完全关闭位置在内的一位置。这样，EGR阀36可定位在完全打开位置、完全关闭位置、或完全打开位置和完全关闭位置之间的任何位置中，以便提供正确量的排气至进气歧管28，以调节其中的压力。控制模块38控制EGR阀36的位置，使得进气歧管28内的压力停留在最小压力处或以上。

控制模块38继续将节流阀32保持在关闭位置，以阻挡氧气流进入进气歧管28，以及继续促动EGR阀36以调节排气从柴油发动机20通过进气歧管28的循环，直到控制模块38确定发动机的速度在一下限以下，大体由框60指示。该下限是柴油发动机20将不重新起动情况下所处于的柴油发动机20的速度。这样，如果柴油发动机20的速度大于该下限，如在62处指示的，则存在柴油发动机20可重新起动并再次出现失控事件，以及控制模块38维持控制策略，以停止柴油发动机20的操作的可能性。但是，如果柴油发动机20的速度处于该下限以下，大体在64处指示，则柴油发动机20不能重新起动，以及失控事件被停止。例如，该下限可以定义为包括0和100每分钟转数范围之间的发动机速度。但是更优选地，该下限定义为等于零每分钟转数。

当柴油发动机20的速度低于该下限时，大体在64处指示，则方法包括，在柴油发动机20的操作已经响应于车辆的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度而停止之后，阻止柴油发动机20的至少一个运转后（after-run）功能的启动，大体由框66指示。在这里使用时，运转后功能定义为当发动机速度掉落至零且点火钥匙处于关闭位置时发生的功能，并包括发动机控制单元保持活动持续一段时间并执行一些特别的静态功能。运转后功能的示例包括但不限于一些促动器位置偏移学习；气压传感器（baro-sensor），增压传感器或DPF德尔塔压力传感器偏移学习；诊断；和将烟灰/NH3负载、SCR适应性/老化因子存在存储器中。取决于失控事件的原因，运转后功能如果启动可损坏车辆的各部件或重新起动柴油发动机20。因而，阻止运转后功能中的至少一个或一些启动，直到失控事件的原因可被确定和纠正。

详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。

Claims (10)

1.一种控制车辆的柴油发动机的方法，该方法包括：

感测柴油发动机的速度；

当柴油发动机的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度时关闭柴油发动机的节流阀，以阻止氧气进入柴油发动机的进气歧管，和

当节流阀响应于柴油发动机的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度而关闭时，促动排气循环（EGR）阀以调节排气从柴油发动机通过进气歧管的循环，来控制进气歧管内的压力。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括定义最大可允许发动机速度。

3.如权利要求2所述的方法，其中，定义最大可允许发动机速度进一步被定义为将最大可允许发动机速度定义为包括大于预期最大临界发动机速度的一值。

4.如权利要求1所述的方法，其中，促动EGR阀包括调整EGR阀，以将进气歧管中的压力保持在最小可允许压力限制以上。

5.如权利要求4所述的方法，其中，调整EGR阀包括打开EGR阀以允许更多排气进入进气歧管，来增加进气歧管内的压力。

6.如权利要求5所述的方法，其中，调整EGR阀包括关闭EGR阀以限制排气进入进气歧管，来允许进气歧管内的压力降低。

7.如权利要求4所述的方法，其中，调整EGR阀包括连续地调节EGR阀至完全打开位置和完全关闭位置之间的位置。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括持续地将节流阀保持在关闭位置以阻挡氧气流进入进气歧管，以及持续地促动EGR阀以调节排气从柴油发动机通过进气歧管的循环，直到发动机的速度低于一下限，以停止柴油发动机的操作。

9.如权利要求8所述的方法，其中，发动机速度的该下限处于0和100每分钟转数范围之间。

10.如权利要求8所述的方法，进一步包括在柴油发动机的操作已经停止之后，响应于车辆的感测到的速度等于或大于最大可允许发动机速度而阻止柴油发动机的至少一个运转后功能的启动。

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