CN1105420A - 柴油机的烟尘降低装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有加速时根据运转状态使燃料喷射时期 超前的超前角控制装置的柴油机的烟尘降低装置，其 特征在于包括：用于检测自由加速的自由加速检测器 和用于在检测到自由加速时使由上述超前角控制装 置对燃料喷射时间超前角的控制缓和的缓冲控制 器。

Description

本发明涉及用以在柴油机自由加速时降低烟尘的装置。
在柴油机中，如所周知有一种为了在踩动加速器时得到顺利的加速而将燃料喷射时间控制到超前角方向的装置（如特开昭60-201051号所公开的那样）。
这种先有的技术是通常的加速技术，即，是发动机在正常的负载状态下为了顺利地进行加速而控制超前角量的技术。所以，在自由加速时即发动机在无负载状态下加速（发动）时，该通常加速用的超前角量过大，从而将增加烟尘。
另外，为了减少加速时排出气体中的氮氧化物，将排出气体的一部分送回发动机吸气口、称之为再循环（EGR）的控制也是人们熟知的，但是，这和超前角控制的情况一样，自由加速时排出气体的返回率（EGR率）过多，也容易增加烟尘。
因此，本发明的目的是：在为了改善加速时的加速特性或排出气体成分而进行的燃料喷射时间的超前角控制或EGR控制的柴油机中，充分抑制采取这种控制所带来的弊病（即自由加速时产生烟尘的弊病）。
本发明的烟尘降低装置具有用于检测自由加速度的检测器和用于在检测到自由速度时将燃料喷射时间的超前角或ERG率的增加向比正常加速度时减缓的方向进行控制的缓冲控制器。
在正常加速时，按照先有技术增加燃料喷射时期的超前角或者增加ERG率，以便获得顺利的加速及改善排出气体成分。另一方面，在自由加速时，与正常加速时相比，抑制燃料喷射时间的超前角或ERG率的增加。
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1是本发明的一个实施例的功能结构框图。
图2是该实施例的TPS（时间位置传感器）目标值缓冲的情况。
图3是该实施例燃料喷射时间控制的全部动作的流程图，
图4是图3中的缓冲控制处理的详细情况的流程图
图5是本发明其他实施例的功能结构框图。
图6是该实施例的ERG率的缓冲情况。
部件编号：
1-TPS目标值运算器
2，41-自由加速检测器
3-TPS目标值缓冲器
4-修正器
42-定时及EGR缓冲控制器
43-定时及EGR通常控制器
图1是本发明烟尘降低装置的一个实施例的功能框图。图1所示的功能方框可以利用编程的微机实现。
在图1中，TPS目标值运算器1用来决定时间位置传感器（TPS）的输出信号的目标值。
这里，如所周知，TPS是用来检测柴油机的燃料喷射时刻的部件即定时活塞的位置的传感器，对定时活塞的位置进行反馈控制以使该TPS的输出信号值与TPS目标值TPS_S一致，这是从来就有的燃料喷射时间控制的基本动作。
TPS目标值运算器1输入发动机转数N及加速器开度A等信号，计算TPS目标值TPS_S。该计算利用例如根据预先准备的图进行求解等的方法进行，由于是人们熟知的技术，所以省略详细说明。
TPS目标值TPS_S周期性地（例如每隔20ms）进行一次计算，并传送给修正器4。修正器4在正常时将该TPS目标值TPS_S直接作为最终的TPS目标值而输出，但在由后面将述及的自由加速检测器2操作的缓冲标志DMP为接通状态时，就将选择从后面将述及的TPS目标值缓冲器3输入的TPS缓冲目标值TPS_D作为最终的TPS目标值而输出。从该修正器4输出的最终TPS目标值作为上述定时活塞位置控制的目标值使用。
本实施例的主要特征在于自由加速检测器2和TPS目标值缓冲器3。
自由加速检测器2每隔20毫秒从TPS目标值运算器1接收TPS目标值TPS_S，判断那时的发动机是否处于自由加速状态，当判定处于自由加速状态时，使缓冲标志DMP成为接通状态。
下面，给出缓冲标志接通时的条件和断开时的条件。
A）接通条件
当缓冲标志DMP处于断开状态时，如果以下a）-e）的全部条件同时成立，则断定为开始自由加速，从而使缓冲标志DMP接通。
a）发动机转数N≤指定的常用上限转数N_D（例如，小于6000rpm的固定值或与此相应的变化值）;
b）前一周期的TPS目标值TPS_Sn-1<指定的第2缓冲目标值切换阈值TPS_DH（参见图2）;
c）加速器开度变化量△A>指定的加速器变化量阈值△A_D;
d）发动机转数变化量△N>指定的发动机转数变化量阈值△N_D;
e）TPS目标值变化量△TPS_S≥指定的第1缓冲目标值超前角率K1（参见图2）;
B）断开条件
在缓冲标志DMP处于接通状态时，如果以下f）-h）的条件之一成立，就判定为自由加速状态已解除或者后面所述的缓冲控制已结束，从而使缓冲标志DMP断开;
f）发动机转数N>上述常用上限转数N_D;
g）前一周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn-1≥上述第2缓冲目标值切换阈值TPS_DH（参见图2）;
h）现在周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn≥现在周期的TPS目标值TPS_Sn。
根据以上的条件判断，自由加速检测器2使缓冲标志DMP接通或断开。在该缓冲标志DMP处于接通期间，TPS目标值缓冲器3计算TPS缓冲目标值TPS_D，并向修正器4输出。如前所述，修正器4在缓冲标志DMP处于接通期间，选择TPS缓冲目标值TPS_D作为最终的TPS目标值，取代TPS目标值TPS_S。
图2是TPS缓冲目标值TPS_D的一个例子。
在图2中，用虚线表示的是自由加速时TPS目标值TPS_S的变化，随着加速器的快速踩动，基本上以阶跃状急速地进行超前。与此相反，TPS缓冲目标值TPS_D则如实践所示，例如以3个阶段的超前角率比较缓和地进行超前。通过这种缓和地进行超前，可以克服自由加速时超前角过大的问题，从而可以降低烟尘。
图3是本实施例的喷射时间控制的全部动作的流程图。
在实际的微机进行的喷射时间控制过程中，还进行与本实施例无直接关系的各种处理动作，由于它们只会使说明复杂化，所以，在图3中设有示出。
在图3中，首先，输入发动机转数及加速器开度等运算所需要的变量（步骤11），并根据它们计算TPS目标值（步骤12）。然后，进行缓冲控制处理，决定最终的TPS目标值（步骤12）。然后，进行缓冲控制处理，决定最终的TPS目标值（步骤13）。在该缓冲控制处理中，包括前面所述的图1的自由加速检测器2、TPS目标值缓冲器3和修正器4的动作。
如果决定了最终的TPS目标值，就使用它与TPS的反馈信号的偏差进行PID运算（步骤14），根据其结果生成定时活塞的驱动器或定时控制阀的驱动脉冲并输出（步骤15）。以此调整定时活塞位置，控制燃料喷射时间。
以上的处理，每隔20毫秒反复进行。
图4是图3的缓冲控制处理（步骤13）的详细情况的流程图。
在图4中，先判断上述缓冲标志DMP的接通条件中的a）和b）（步骤21，22），如果两者都满足，然后检查缓冲标志DMP的状态（步骤23）。如果缓冲标志DMP为断开状态，接着就判断上述接通条件的c），d）和e）（步骤24，25，26），如果都满足，则断定为开始自由加速，从而使缓冲标志DMP接通（步骤27）。
另外，在以上从步骤21到步骤26的过程中，只要接通条件中的任何一个条件不满足，就判断为不是进行自由加速，从而使缓冲标志DMP断开（如果已是断开状态，就维持断开状态）（步骤24）。
在上述步骤27中，如果已使缓冲标志DMP接通，接着便进入图2所示的TPS缓冲目标值TPS_D的运算。先判断前一周期的TPS目标值TPS_Sn-1是否小于图2所示的第1缓冲目标值切换阈值TPS_DL（步骤28），如果小于它（即，处于延迟角一侧），就将图2所示的第1超前角率K1与前一周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn-1相加后的值作为现在周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn（步骤30）;如果大于它（即，处于超前角一侧），就将图2所示的第2超前角率K2与前一周期的TPS缓冲目标TPS_Dn-1相加后的值作为现在周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn（步骤31）。
另外，在上述步骤23中，当缓冲标志DMP已处于接通状态时，也进入TPS缓冲目标值TPS_D的运算。这时，先判断前一周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn-1是否小于图2所示的第1缓冲目标值切换阈值TPS_DL（步骤29），和上述情况一样，根据其结果进入步骤30或步骤31，计算现在周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn。
在步骤30或31中，如果求出了现在周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn，接着便检查该TPS缓冲目标值TPS_Dn是否超过现在周期的TPS目标值TPS_Sn（步骤32），如果未超过，就将现在周期的TPS目标值TPS_Sn的数值修正为现在求出的TPS缓冲目标值TPS_Dn的数值（步骤33），将该修正过的TPS目标值TPS_Sn作为最终的TPS目标值从缓冲控制处理输出。另一方面，如果已超过，就判断为缓冲控制结束，进入步骤34，使缓冲标志DMP断开。
在步骤34中，如果使缓冲标志DMP断开，接着在将TPS缓冲目标值TPS_Dn的数值修正为与TPS目标值TPS_Sn相同的数值后（步骤35），将TPS目标值TPS_Sn作为最终的TPS目标值从缓冲控制处理输出。
下面，说明本发明的其他实施例。图5是该实施例的功能结构的简图。
在本实施例中，自由加速检测器41除了作为用于自由加速检测的判断要素输入发动机转数N和加速器开度A以外，还输入从检测燃料喷射泵的空操纵杆位置的空载开关输出的信号ID_SW、从检测传动装置的中间位置的中间开关输出的信号NT_SW和从检测离合器的断开状态的离合器开关输出的信号CL_SW。通过利用这些开关信号，与只根据发动机转数N和加速器开度A的大小及变化进行判断的情况进行比较，可以更正确地区别正常的加速和自由加速。
另外，在本实施例中，不仅进行燃料喷射时的超前角控制，而且还利用通常的控制器43进行EGR控制，在自由加速时，由缓冲控制器42同时对燃料喷射时的超前角和EGR率进行缓冲控制。
图6是EGR率的缓冲控制的例子。若按照通常的EGR控制，则如虚线所示，在自由加速时，基本上呈阶跃状迅速增加EGR率。另一方面，若按照缓冲控制，则如实践所示，使EGR率缓慢地增加，或者如点画线所示，将EGR率的上限值制限制为较小的值。这样，由于减小了自由加速时排出气体的返回量，所以，烟尘就降低了。
以上，说明了本发明的实施例，但是，除此之外，还可以用各种不同的形式来实施本发明。
例如，为了检测燃料喷射的时间，在第一个实施例中是利用TPS信号，但是，也可以利用燃料喷嘴的针阀的上升检测信号，检测曲柄旋转周期中的上升时间作为燃料喷射时间。另外，作为用于检测自由加速的判断要素，在实施例中举出了各种要素，但是，既可以只用这些要素进行判断，也可以利用别的要素进行判断。
如上所述，按照本发明，在自由加速时将燃料喷射时间的超前角或EGR率抑制得小于正常加速时的数值，所以，可以降低自由加速时的烟尘。

Claims (12)

1、一种具有加速时根据运转状态使燃料喷射时间超前的超前角控制装置的柴油机的烟尘降低装置，其特征在于包括：用于检测自由加速的自由加速检测器和用于在检测到自由加速时使由上述超前角控制装置对燃料喷射时间超前角的控制缓和的缓冲控制器。
2、按权利要求1所述的柴油机的烟尘降低装置，其特征在于，
上述缓冲控制器包括：根据运转状态计算并输出燃料喷射时间控制量的目标值即TPS目标值的TPS运算器、计算并输出燃料喷射时间控制量的缓冲目标值即TPS缓冲目标值的缓冲器、和根据加速状态从TPS目标值与TPS缓冲目标值中选择其中一个值作为最终的TPS目标值而输出的选择器;
另外，进行反馈控制以使TPS的输出信号与最终的TPS目标值一致。
3、按权利要求2所述的柴油机的烟尘降低装置，其特征在于，上述选择器在上述自由加速检测器检测到正常的加速时选择TPS目标值;在检测到自由加速时选择TPS缓冲目标值。
4、按权利要求2所述的柴油机的烟尘降低装置，其特征在于，上述选择器具有在检测到自由加速时使缓冲标志接通以及在检测到正常的加速时使缓冲标志断开的标志器;根据标志的接通或断开输出TPS目标值和TPS缓冲目标值当中之一。
5、按权利要求1所述的柴油机的烟尘降低装置，其特征在于;上述运转状态包括发动机转数和加速器开度。
6、一种具有加速时根据运转状态使EGR率增加的EGR控制装置的柴油机的烟尘降低装置，其特征在于包括：
用于检测自由加速的自由加速检测器和用于在检测到自由加速时使由上述EGR控制装置对EGR率的增加的控制缓和的缓冲控制器。
7、一种具有在加速时使燃料喷射时间超前的超前角控制装置的柴油机的烟尘降低方法，其特征在于，
输入运转状的数据;根据运转状态的数据计算TPS目标值;检测是否处于自由加速状态;计算用于使燃料喷射时间的超前角缓和的TPS缓冲目标值;根据运转状态从TPS目标值和TPS缓冲目标值中选择一个作为用于进行缓冲控制的最终的TPS目标值而输出。
8、按权利要求7所述的柴油机的烟尘降低方法，其特征在于;还包括当处于自由加速时使缓冲标志成为接通状态以及未处于自由加速时使缓冲标志成为断开状态的程序，当缓冲标志处于接通状态时，选择TPS目标值作为最终的TPS目标值;而当缓冲标志处于断开状态时，选择TPS缓冲目标值作为最终的TPS目标值。
9、按权利要求8所述的柴油机的烟尘降低方法，其特征在于还具有以下程序，即，当缓冲标志处于断开状态时，判断以下所有的条件是否满足：
a）发动机转数N≤指定的常用上限转数N_D;
b）前一周期的TPS目标值TPS_Sn-1<指定的第2缓冲目标值切换阈值TPS_DH;
c）加速器开度变化量△A>指定的加速器开度变化量阈值△A_D;
d）发动机转数变化量△N>指定的发动机转数变化量阈值△N_D;
e）TPS目标值变化量△TPS_S≥指定的第1缓冲目标值超前角系数K1;
当缓冲标志处于接通状态时，判断以下所有的条件是否满足：
f）发动机转数N>指定的常用上限转数N_D;
g）前一周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn-1≥上述第2缓冲目标值切换阈值TPS_DH;
h）现在周期的TPS缓冲目标值TPS_Dn≥现在周期的TPS目标值TPS_Sn;
当缓冲标志处于断开状态时，如果a）-e）的全部条件都满足，则判断为自由加速已开始;当缓冲标志处于接通状态时，如果f）-h）的全部条件都满足，则判断为已解除自由加速。
10、按权利要求7所述的柴油机的烟尘降低方法，其特征在于，还具有以下程序，即，计算最终的TPS目标值与TPS的反馈值的偏差;根据该偏差进行PID计算，并根据PID计算结果判断用以调整燃料喷射时间的TPS的位置。
11、按权利要求7所述的柴油机的烟尘降低方法，其特征在于，上述运转状态包括发动机转数和加速器开度。
12、一种具有在加速时使EGR率增加的EGR控制装置的柴油机的烟尘降低方法，其特征在于，
输入运转状态原数据;根据运转状态的数据计算TPS目标值;检测是否处于自由加速状态;计算用于使EGR率的增加缓和的TPS缓冲目标值;根据运转状态从TPS目标值和TPS缓冲目标值选择其中的一个作为用于进行缓冲控制的最终的TPS目标值而输出。
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