CN1055522C - 内燃机的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在不稳定现象等引起的切换信号频繁变化时也具有良好功能的连续的内燃机控制手段。其切换信息具有与上述切换信号相对应的滞后特性，而该滞后则至少根据一个位置信号来形成。

Description

内燃机的控制方法及装置

本发明涉及一种将可动部件的规定位置处改变切换状态的至少一个开关切换信号和表示可动部件位置的至少一个位置信号供入控制单元中，从而形成与上述切换信号相应的切换信息的内燃机控方法及其装置。

在例如加速踏板或者输出调整部件(节气阀、喷射泵)等的可动部件上连接的开关是用来进行内燃机控制的。该开关根据至少一个规定的状况、例如调整部件的规定位置或者位置范围而使其切换状态从开放状态变成闭合状态或者从闭合状态变为开放状态。根据该切换状态存在对内燃机的控制功能(例如怠速控制、发动机制动状态中的燃料供给进行断路控制、满负荷时的浓厚控制等)进行选择或活性化问题。因此，例如调整部件在切换点或者挡块开关处以高速与挡块相接时，依次连续的开放和闭合状态或者说切换状态下的“跳动”现象将会对内燃机的控制功能产生恶劣的影响。

本发明的目的是提供一种即使因不稳定等原因而使切换信号频繁变化时也能使内燃机的控制继续具有良好功能的手段。

本发明的上述问题是这样解决的。切换信息具有与上述切换信号相对应的滞后特性，该滞后根据至少一个位置信号而形成。

本发明的方法如欧洲专利378627号(美国专利503 195号)所记载的那样，适于与采用调整装置(可动部件)的内燃机怠速控制相关连。该调整装置是带有怠速开关的输出调整部件用的。这时调整部件通过机械连接与加速踏板相连，由驾驶员进行操作。这时的调整装置至少有一个开关，该开关在调整部件与调整装置相接时改变其切换状态。在与调整部件相接时，对开关信号的评价是以“驾驶员松开加速踏板”、“怠速的愿望”、“怠速控制功能的活性化”为前提的。通过对怠速的控制，调整部件或者调整装置的位置被控制成在闭环位置控制范图内实际转速与规定的目标转速相近似的形式。这时，位置传感器检测出调整部件的位置。这样，在例如加速踏板稍微踩入一点，或者调整部件向调整装置迅速退回时，就会产生上述的不妥之处。

根据本发明的方法使内燃机的控制得到了改善，其原因是从开关导出的切换信号被稳定化了。由此抑制了切换信号不希望有的变换，用较快的速度闭合开关时明显降低了切换频率。

一般情况下，通过本发明的方法有效地降低了开关的反向跳回或振荡、从而避开了切换信号的不稳定。

本发明的其它优选实施例有关的特点记载在从属权利要求中。

下面结合附图描述本发明的实施例。

图1是本发明实施例的内燃机用控制系统的方框图；

图2是本发明实施例的详细方框图；

图3是本发明方法的流程图；

图4a～c说明本发明方法的效果的信号过程图。

图中标号10为控制单元，12、14为输入线路，16、18为测定装置，20为输出线路，22为调整装置，24为马达，26为可动挡块，28为调整部件，32为加速踏板，36为位置传感器，40为第二位置传感器，50为怠速开关，102为触发器，106、112为存储元件，115为采样保持元件；122为存储元件，126为比较元件。

下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1是的内燃机的控制系统的简略方框图，该系统带有在加速踏板松开时用于连接调整部件的调整装置。这种情况下用附图标记10表示控制单元。该控制单元10通过输入线路12～14与测定装置16～18相连。通过输出线路20将控制单元10与调整装置22相连。该调整装置22在较佳实施例中是由马达24和可动挡块26构成。还设置有调整部件28。该调整部件28在较佳实施例中是图中未示出的那种内燃机吸气系统中设置的节气阀。该调整部件28通过机械连结体30连接在由驾驶员操纵的操纵部件32(最好是加速踏板)上。再通过连结体34将上述调整部件28连接在第一位置传感器36上。该第一位置传感器36在较佳实施例中是电位计，而其输出线路38则连接到控制单元10中。在较佳实施例中，调整装置22的位置状态如图中虚线所示、由连接在可动挡块26上的第二位置传感器40而求出。该第二位置传感器40的输出线路42也连接到控制单元10中。还设置有输出线路44。该输出线路44连接到调整部件46上，以便对内燃机的其它工作特性，如燃料用量和/或点火时间调整等进行控制。另处还设置有开关50。该开关50在调整部件28接触到调整装置22的可动挡块26时改变切换状态，顺利闭合。该开关50的输出线路52也连接在控制单元10上。

驾驶员通过与加速踏板相互机械连结的连结体30对调整部件28与发动机的输出进行调整。位置传感器36将调整部件28的位置、进而是加速踏板32的位置测出，通过输出线路38将测定值Up1向控制单元10输送。再经过线路12～14将内燃机和/或车辆工作特性(例如发动机温度、发动机转速、蓄电池电压、空气流量、带动的负载状态等)提供给控制单元10。而控制单元10根据公知的发动机转速及空气流量来决定喷射燃料量和/或调整点火角度。这时，相应的信号通过线路44向燃料喷射阀或分电器输送。

怠速时，即驾驶员将加速踏板完全或者差不多完全松开时，调整部件28便与调整装置22的可动挡块26相接。这就意味着调整装置与调整部件产生了相互作用。在这种动作状态下则会使开关50闭合，将相应的切换信号通过线路52供入控制单元10中，为了对调整部件28的怠速调整进行控制(例如对内燃机的怠速转速进行控制)，要向控制单元10中提供上述工作特性值。根据这时的发动机温度、所带负载的状态等形成发动机转速的目标调整值。该目标调整值与发动机转速的实际值是相关连的，这两个值的差值根据一定的控制策略(方式)变换到对应于调整部件28或者挡决26的目标值(位置目标值、空气流量目标值或者电压目标值)。对于较佳实施例，该目标值与通过线路38提供的调整部件28的位置信号值相关(或对于另一个较佳实施例来说与位置传感器40的位置信号值相关)。通过目标位置与实际位置之间带有的差异，控制单元根据一定的控制策略就会形成对于调整装置22的控制信号。该控制信号通过输出线路20输送，调整装置将发动机的转速向近似于目标转速的状态进行调整。

这时，上述怠速控制功能由于开关50的闭合而变得有效起来。这正表示了驾驶员对怠速所希望的想法。对于有选择的较佳实施例，通过位置传感器36与40的位置信号值的比较，检测出怠速所希望的意向。开关50在该实施例中用来检查比较结果和/或用于出现故障时冗长的怠速信号。

这时的怠速开关50由没有滞后现象的机械限制开关表示。该开关的切换点在调整部件接触到挡块时闭合或在其它实施例中打开。在调整部件28以比较快的速度与挡块26相接时，通过所谓“跳回”产生开关50的反复开闭或振荡(频繁切换状态)，进而在线路52上产生交替的切换信号。例如在将加速踏板轻轻踏入和/或通过控制的介入使调整部件一直与挡块相接，开关50一直不间断地进行开闭。这种状态会引起控制功能(例如怠速速度控制等)不间断的活性化和非活性化。从而导致怠速时工作特性的恶化，引起发动机转速的变化。

为了改善系统的性能，降低频繁的切换(开关的跳回)可以通过对控制单元10中从线路52来的切换信号和从线路38来的信号进行适当的评价来实现。这将根据图2的方框图和图3的流程方框图来进行说明。

这时的基本方案是在开关50的实际上没有滞后的切换信号中，为了重调怠速信息而将从位置传感器36的位置信号导出的滞后与之进行重叠。这样便会明显降低由怠速信息产生的切换频率。

图2部分表示出了控制单元10的详细。开关50通过线路52连接在触发器102的置位输入端。而触发器102的输出端Q通过线路104连接在存储怠速信息用的存储元件106上。该怠速信息由控制程序进行评价。而线路52通过线路110连接在信号边沿触发元件111上。该元件111的输出线路113连接在采样保持元件115上。而元件115则通过线路117连接有存储元件112上。存储元件112则通过线路38连接有位置传感器36。上述元件115的输出线路116连接在结合点118上。该结合点上通过线路120连接有存储元件122。结合点118的输出线路124则连接有比较元件126。该比较元件126上也连接有上述线路38。比较元件126的输出线路128连接在触发器102的复位输入端一侧。

怠速开关50闭合时，往线路52的信号电平置为高电平。该电平会引起触发器102的置位。因而输出端Q向高电平过渡，怠速信息由元件106调整。怠速开关再次开放时，产生负的边沿，线路52上的电位被降为低电平。由于这一个负的边沿，通过线路110使得边沿触发元件111产生作用。该元件111通过相应的脉冲让元件115作出相应的动作。

在存储元件112上按规定的时间点将来自线路38的瞬时位置信号值进行中间存储，对每个时间点进行改写。在上述元件115活性化时，正好存储值从元件115输送，供给固定的保持结合点118。该值与负的边沿发生之前检出的位置信号值相对应。该值与结合点118的滞后值(例如规定的位置信号值，(如1°的调整部件变位值)相对应的增加值或者电压值，其被存入存储元件122中)相叠加，再将这两个值的和供入比较元件126中。在来自线路38的瞬时位置信号值与只提高滞后宽度的中间存储位置信号值相比也大时，上述比校元件126向线路128输送输出信号。这时触发器102复位。线路104的电平降为低电平，元件106中的怠速信息被取消。

也就是说，调整部件的怠速信息在怠速开关开放之前根据切换信号负的边沿由触发脉冲在元件115中进行中间存储，只提高到规定的滞后宽度。怠速信息的复位由规定滞后相对于与开关的切换信号相关连的调整来进行，该滞后是根据调整部件的怠速位置而形成的。

实际上，怠速位置是在开关开放时得出的。开关闭合时，调整部件也可以通过与怠速位置相关的调整装置来开放(阻尼功能)。在检测出过大的位置信号值时，怠速相位最后在完全闭合的位置调整部件下产生不容许的大的滞后。

更有利的是，采用了开关开放之前的调整部件位置。这样怠速信息被适当地进行了调整。

上述方法可以采用较好的其它开关装置，例如为了控制怠速而采用带有旁通通道的系统中的加速踏板开关(怠速和/或全负荷开关)或者节气阀开关(怠速和/或全负荷开关)。上面所述的是以与可动部件(加速踏板、节气阀)的位置相关的至少一个连续的位置信息的存在为前提的。

这时连续的位置信息是电位计信号或者非接触式位置传感器的信号之外的另一种信号也可以。即可以是直接表示与供给发动机的空气相对应的尺度量和调整部件或操作元件的位置的信号。

另一个有利的是，为了适应其自身变化的周边条件上的这种方法，滞后的宽度依发动机温度、外界空气温度、蓄电池电压等工作特性来设定。

下面根据图3所示的流程方框图来详细说明本发明的方法。图3所示的程序部分是由对判断步骤200的怠速开关信号负的边沿的识别开始的。其后在后续步骤202之前的检测过程时，传送负的边沿出现之前存在并存储的位置信号值DK(N-1)。接着在步骤204中，从存储值DK(N-1)+滞后值Δ(依其工作特性而得)来形成阈值DK0后在步骤206中读出瞬时位置信号DK，在判断步骤208中，检查检测出的瞬时位置信号值DK是否比阈值DK0大。在检测出的瞬时位置信号值DK比阈值DK0小时，程序部分返回到步骤206。在步骤208识别出所检测的位置信号值大于所求得的阈值时，在步骤212中怠速信息复位，程序结束。

在图3所示的程序部分过程期间，在进行开关的新的闭合时，这个程序被中断。这个程序部分由新的负的边沿调用。

怠速信息的复位只有在产生负的边沿以及超过存储的界限值DK0的情况下才是可能的。这种复位不是因切换信号的跳动、开关的反向跳回而引起的。

图4中表示出用于说明本发明的方法的特性信号过程图。这时图4a～c的横轴上是各种时间曲线。图4a表示出位置信号DK、图4b表示怠速开关的切换信号S。相应的图4c则表示怠速信息LL的过程。

这些图是根据以下情况得出的。

驾驶员松开加速踏板。调整部件退回与挡块相接。图4a表示出位置踏板DK的相应过程。时间点t0处怠速开关闭合(参见图4b)。怠速信息由此在时间点t0处被置位。通过让调整部件在挡块上迅速碰撞，使该调整部件产生多次来回反向跳回直到时间点t1时落在一静止位置，通过设定每次开关开放的规定界限值DK0(此由图4a中的虚线所示)，图4b中时间点t0与t1之间来回反向跳回而不断发生的切换信号S的变化不会引起图4c中怠速信息的变化。从时间点t2起例如由驾驶员轻轻踩下踏板等原因则会引起怠速开关所不希望的开闭。位置信号值DK以及怠速信号LL的相应过程在图4a和b表示出来。而通过本发明的方法则在时间点t2到t3之间不会发生怠速信息的变化。该怠速信息的变化在位置信号值DK超过虚线所示的界限线DK0时才开始发生。通过图4c这一超越在时间点t3处被识别出、在这一时间点复位怠速信息。

除了用开放开关的正向电平的图示配置结构，本发明的方法在用于反向电平的配置结构时也可类似进行。

根据本发明，它具有因从开关导出的切换信号被稳定化而带来的内燃机控制的良好功能。由此抑制切换信号不希望有的转换，用较快的速度明显降低开关闭合时的切换频率。

Claims (11)

1、一种内燃机的控制方法，它将可动部件规定位置处改变切换状态的至少一个开关切换信号和表示可动部件的位置的至少一个位置信号供入控制单元中，从而形成与上述切换信号相应的切换信息，其特征在于：上述切换信息带有与上述切换信号相对应的滞后特性，该滞后根据至少一个位置信号而形成。

2、如权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于：在上述开关开放时，将在该开放之前所引起的位置信号值进行存储。

3、如权利要求1或2所述的内燃机的控制方法，其特征在于：将上述存储的位置信号值按规定的滞后大小进行改变。

4、如权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于：瞬时位置信号值在超过上述按滞后大小改变而存储的位置信号值时，识别上述开关的开放状态。

5、如权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于：上述滞后特性功能依开关的开放或闭合而活性化。

6、如权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于：上述开关是没有滞后的机械开关。

7、如权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于：上述可动部件是调整部件、可动挡块或者操作部件，上述开关是怠速开关或者满负荷开关，上述怠速开关可用来指示调整部件与调整装置相接的状态。

8.如权利要求7所述的内燃机的控制方法，其特征在于，上述调整部件是节气阀。

9.如权利要求7所述的内燃机的控制方法，其特征在于，上述调整装置是怠速调整器。

10、如权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于：通过上述调整部件控制内燃机的怠速转速。

11、一种内燃机的控制装置，它包括可动部件、在上述可动部件的规定位置上改变切换状态的开关、检测上述可动部件位置的位置传感器和依靠至少从开关切换信号导出的切换信息和位置信号而控制内燃机的控制单元，其特征在于：上述切换信息带有与上述切换信号相对应的滞后特性，该滞后根据位置信号而形成。

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