CN110945222A

CN110945222A - 内燃机的控制装置及内燃机的控制方法

Info

Publication number: CN110945222A
Application number: CN201880048664.1A
Authority: CN
Inventors: 冈崎敦; 成田和义
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2038-07-26
Also published as: CN110945222B; JP2019027305A; WO2019022172A1; JP7021467B2

Abstract

一种内燃机的控制装置，该内燃机包括涡轮增压器、绕过涡轮增压器的压缩机的旁路通道、以及被设置于旁路通道的泄压阀，该控制装置包括被构成为控制泄压阀的控制单元。控制单元基于泄压阀的动作即将开始前的预定时间内的油门开度的最大值来设定泄压阀的动作时间。

Description

内燃机的控制装置及内燃机的控制方法

技术领域

本公开涉及内燃机的控制装置及内燃机的控制方法。

背景技术

已知一种车辆用的内燃机，包括：涡轮增压器；旁路通道，其绕过涡轮增压器的压缩机；以及泄压阀，其被设置于旁路通道(例如，参照专利文献1－3)。

泄压阀是用于抑制因内燃机减速时发生的压缩机的喘振而产生的喘振声(也称大笑声，日文“ボフ音”)的阀。即，当减速时节气门阀被急速关闭时，节气门阀与压缩机之间的进气压会上升，有时会发生进气在压缩机内逆流的喘振。由于该喘振，会产生让乘客不快的喘振声这样的噪音。因此，在这样的减速时，使泄压阀动作即开阀，并使进气在旁路通道内而非压缩机内逆流，从而抑制喘振和喘振声的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-280144号公报

专利文献2：日本特开2006-266216号公报

专利文献3：日本特开2007-77897号公报

发明内容

发明要解决的课题

使泄压阀动作的定时优选为发生喘振那样的内燃机的减速时。因此，背景技术例如基于节气门阀开度及进气压的减少速度来决定泄压阀的动作定时(参照专利文献1)。

但是，就泄压阀的动作开始后的动作时间而言，未看到有效的提案，留有改善的余地。

本公开提供一种可将泄压阀的动作时间设定得最佳的内燃机的控制装置。

用于解决课题的手段

根据本公开的一个方案，为一种内燃机的控制装置，该内燃机包括涡轮增压器、旁路通道、以及泄压阀，该旁路通道绕过上述涡轮增压器的压缩机，该泄压阀被设置于上述旁路通道，上述控制装置包括被构成为控制上述泄压阀的控制单元，上述控制单元基于上述泄压阀的动作即将开始前的预定时间内的油门开度的最大值来设定上述泄压阀的动作时间。

也可以是，上述油门开度的最大值越大，上述控制单元就将上述动作时间设定得越长。

发明效果

根据本公开，能够将泄压阀的动作时间设定得最佳。

附图的简要说明

图1是表示本公开的实施方式的构成的概略图。

图2是主例程的流程图。

图3是用于判断许可条件的成立、非成立的子例程的流程图。

图4是用于判断禁止条件的成立、非成立的子例程的流程图。

图5是用于判断开始条件的成立、非成立的子例程的流程图。

图6是表示油门开度的变化的时序图。

图7是用于设定动作时间的设定图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。另外，应注意的点是，本公开不被限定于以下的实施方式。

图1是表示本公开的实施方式的构成的概略图。内燃机(也称引擎)1是被搭载于车辆(未图示)的多汽缸引擎。在本实施方式中，车辆为货车等大型车辆，作为被搭载于其上的车辆动力源的引擎1为直列4汽缸CNG引擎。然而，车辆及内燃机的种类、形式、用途等没有特别的限定，例如车辆也可以为乘用车等小型车辆，引擎1也可以为汽油引擎或柴油引擎(压缩点火式内燃机)。另外，CNG引擎为与汽油引擎同样的火花点火式内燃机的一种。

引擎1包括：引擎本体2；进气通道3及排气通道4，其被连接于引擎本体2；涡轮增压器14；以及喷射器7。引擎本体2包含汽缸盖、汽缸体、曲轴箱等构造部件、以及被收容于其内部的活塞、曲轴、阀等可动部件。

喷射器7被设置于各汽缸，向进气口内喷射燃料即CNG。此外，在各汽缸上设置有火花塞5。

进气通道3主要由进气歧管10、以及进气管11界定，该进气歧管10被连接于引擎本体2(尤其是汽缸盖)，该进气管11被连接于进气歧管10的上游端。进气歧管10将从进气管11送来的进气分配供给到各汽缸的进气口。在进气管11上，从上游侧起依次设置有空气滤清器12、空气流量计13、涡轮增压器14的压缩机14C、中冷器15、以及电子控制式的进气节气门阀16。空气流量计13为用于检测引擎1的每单位时间的吸入空气量即进气流量的传感器，也称为MAF传感器等。

排气通道4主要由排气歧管20、以及排气管21界定，该排气歧管20被连接于引擎本体2(尤其是汽缸盖)，该排气管21被配置于排气歧管20的下游侧。排气歧管20聚集从各汽缸的排气口送来的排气气体。在排气管21上、或排气歧管20与排气管21之间，设置有涡轮增压器14的涡轮14T。在比涡轮14T靠下游侧的排气管21上，设置有由三元催化剂构成的催化剂22。

引擎1也包括EGR装置30。EGR装置30包括：EGR通道31，其用于使排气通道4内(尤其是排气歧管20内)的排气气体的一部分(称为“EGR气体”)回流到进气通道3内(尤其是进气歧管10内)；EGR冷却器32，其对在EGR通道31中流动的EGR气体进行冷却；以及EGR阀33，其用于调节EGR气体的流量。

此外，引擎1包括：旁路通道8，其绕过涡轮增压器14的压缩机14C；以及泄压阀18，其被设置于旁路通道8。旁路通道8连结压缩机14C附近的上下游侧的进气通道3。泄压阀18在可发生压缩机14C的喘振那样的状况下动作即开阀，为用于防止或抑制该喘振的阀。泄压阀18为在关闭时成为停止即闭阀状态的常闭式，在打开时成为动作即开阀状态。

另一方面，本实施方式的控制装置包括：电子控制单元(以下称为“ECU”)100，其构成控制单元或控制器；以及后述的传感器类。ECU100包含CPU、ROM、RAM、输入/输出口及存储装置等。ECU100被构成为控制喷射器7、火花塞5、进气节气门阀16、EGR阀33、以及泄压阀18，并被编程。

关于传感器类，除了上述的空气流量计13以外，还设置有：转速传感器40，其用于检测引擎的转速(具体而言，每单位时间的转速(rpm))；以及油门开度传感器41，其用于检测油门开度。此外，设置有λ传感器42，该λ传感器42用于检测流入到催化剂22的排气气体的空气过剩率λ。这些传感器类的输出信号被发送到ECU100。

此外，设置有用于检测增强压力或增压压力的增压压力传感器47，其输出信号也会被发送到ECU100。增压压力传感器47在本实施方式中被设置于进气节气门阀16的下游侧且紧挨进气歧管10之前的进气管11，但该设置位置是任意的，例如也可以被设置于进气歧管10。

接着，针对本实施方式的控制进行说明。由ECU100每隔预定的运算周期τ(例如10msec)反复执行控制。

ECU100首先按照图2所示的主例程来执行控制。

在步骤S101中，ECU100判断许可泄压阀18的动作的许可条件是否成立。

在非成立的情况下，ECU100前进到步骤S108，将泄压阀18设为停止(闭阀)状态，在步骤S109中，将阀动作标志FG设为关闭(OFF)，并结束例程。

另一方面，在成立的情况下，ECU100前进到步骤S102，判断禁止泄压阀18的动作的禁止条件是否成立。

在成立的情况下，ECU100前进到步骤S108。另一方面，在非成立的情况下，ECU100前进到步骤S103，判断阀动作标志FG是否开启(ON)。

在关闭的情况下，ECU100前进到步骤S104，判断开始泄压阀18的动作的开始条件(或触发条件)是否成立。

在非成立的情况下，ECU100前进到步骤S108。另一方面，在成立的情况下，ECU100前进到步骤S105，将泄压阀18设为动作(开阀)状态，在步骤S106中，将阀动作标志FG设为开启。

接着，ECU100前进到步骤S107，将泄压阀18的动作时间Top如后述那样设定，并且判断是否经过了该被设定的动作时间Top。在未经过的情况下，结束例程，在经过的情况下，前进到步骤S108。另外，动作时间Top的开始时期为泄压阀18的动作开始时期。

另一方面，在步骤S103中，阀动作标志FG开启的情况下，ECU100前进到步骤S107。

根据该主例程，在许可条件成立(S101：是)且禁止条件非成立(S102：否)的情况下，因为阀动作标志FG在初始状态下为关闭(S103：否)，所以前进到步骤S104，在此，若开始条件成立(S104：是)，则在步骤S105中开始泄压阀18的动作，在步骤S106中关闭阀动作标志FG。然后，因为未经过动作时间Top(S107：否)，所以结束本次的例程。

在下次例程执行时期(运算时期)中，因为步骤S103为“是”，所以维持着泄压阀18的动作状态地到达步骤S107，并进行步骤S107的判断。直到在步骤S107中经过动作时间Top(S107：是)为止，维持泄压阀18的动作。

在步骤S107中，当经过动作时间Top(S107：是)时，前进到步骤S108，停止泄压阀18，在步骤S109中，关闭阀动作标志FG。以上，泄压阀18的1次动作结束。

接着，针对用于判断前述的各条件的成立、非成立的子例程进行说明。

图3是用于判断步骤S101中的许可条件的成立、非成立的子例程。ECU100在步骤S201～S204的各条件(逻辑与条件)全部被满足时，在步骤S205中，将许可条件设为成立，在步骤S201～S204的各条件中哪怕仅一个不满足的情况下，也在步骤S206中，将许可条件设为非成立。

在步骤S201中，ECU100判断由转速传感器40检测到的引擎转速Ne是否为预定的阈值Neth以上。

在为“是”的情况下，在步骤S202中，ECU100判断由增压压力传感器47检测到的增压压力Pb是否为预定的阈值Pbth以上。

在为“是”的情况下，在步骤S203中，ECU100判断在上述各传感器中是否存在异常。另外，ECU100一直通过ECU100所具备的诊断功能来掌握各传感器有无异常。

在为“是”的情况下，在步骤S204中，ECU100判断在泄压阀18中是否存在异常。该异常的有无也一直由ECU100掌握。尤其是，ECU100判断在驱动泄压阀18的阀体的阀继电器中是否存在异常。

在为“是”的情况下，在步骤S205中，ECU100将许可条件设为成立。另一方面，在步骤S201～S204中的任何一个为“否”的情况下，ECU100在步骤S206中将许可条件设为非成立。

阈值Neth、Pbth被设为表示引擎至少不为怠速运转状态，而是以略高于怠速运转状态的转速以上的转速运转那样的值。其原因在于，如果不为这样的状况，则即使在减速时节气门阀16被闭阀，也不会发生喘振，认为无需使泄压阀18动作。具体而言，阈值Neth被设定为比预定的怠速转速(例如约550rpm)略高的值(例如约1000rpm)，阈值Pbth被设定为引擎转速为阈值Neth时的增压压力附近的值(例如约110kPa)。

因为在各传感器中不存在异常且泄压阀18中也不存在异常的情况下，设为许可条件成立，所以能够预先排除以异常状态为前提的控制，从而能够提高控制的可靠性。

图4为用于判断步骤S102中的禁止条件的成立、非成立的子例程。ECU100在步骤S301、S302的各条件(逻辑或条件)中的任何一个被满足的情况下，在步骤S303中，将禁止条件设为成立，在步骤S301、S302的各条件都未被满足的情况下，在步骤S304中，将禁止条件设为非成立。

在步骤S301中，ECU100判断由油门开度传感器41检测到的油门开度Ac是否为预定的阈值Acth以上。在为“是”的情况下，ECU100前进到步骤S303，并将禁止条件设为成立。

另一方面，在为“否”的情况下，在步骤S302中，ECU100判断进气节气门阀16的节气门开度TH是否为预定的阈值THth以上。在为“是”的情况下，ECU100前进到步骤S303，并将禁止条件设为成立。另一方面，在为“否”的情况下，ECU100前进到步骤S304，并将禁止条件设为非成立。

阈值Acth、THth被设为表示引擎为加速中或高负载运转中那样的值。其原因在于，在这样的状况下，当泄压阀18动作时，增压压力会降低，引擎输出会降低，驾驶性能(driveability)会恶化。具体而言，阈值Acth被设定在引擎为加速中或高负载运转中时的油门开度的最小值附近。阈值THth也被设定在引擎为加速中或高负载运转中时的节气门开度的最小值附近。

在此，除了执行了特殊的控制的情况以外，节气门开度TH通常由ECU100以追随油门开度Ac的方式控制。因此，节气门开度TH可与油门开度Ac大致一致。然而，在油门开度Ac急剧变化的情况下，会发生节气门开度TH完全无法追随油门开度Ac的响应延迟。

节气门开度TH是ECU100对进气节气门阀16指示的目标开度，为ECU100的内部值。然而，也可以是，在对进气节气门阀16设置有开度传感器且节气门开度被反馈控制的情况下，将该开度传感器的值设为节气门开度TH。

图5是用于判断步骤S104中的开始条件的成立、非成立的子例程。ECU100在步骤S401、S402的各条件(逻辑与条件)两者被满足，或步骤S403、S404的各条件(逻辑与条件)两者都被满足的情况下，在步骤S405中，将开始条件设为成立，否则，在步骤S406中，将开始条件设为非成立。

在步骤S401中，ECU100判断由油门开度传感器41检测到的油门开度Ac是否为预定的阈值Acth2以下。在为“是”的情况下，ECU100前进到步骤S402，判断每预定时间的油门开度的减少量ΔAc，即油门开度减少速度ΔAc是否为预定的阈值ΔActh以上。在为“是”的情况下，ECU100前进到步骤S405，将开始条件设为成立。

另一方面，在步骤S401、S402中的任何一个为“否”的情况下，ECU100前进到步骤S403，判断节气门开度TH是否为预定的阈值THth2以下。在为“是”的情况下，ECU100前进到步骤S404，判断每预定时间的节气门开度的减少量ΔTH，即节气门开度减少速度ΔTH是否为预定的阈值ΔTHth以上。在为“是”的情况下，ECU100前进到步骤S405，将开始条件设为成立。在为“否”的情况下，ECU100前进到步骤S406，将开始条件设为非成立。

阈值Acth2、ΔActh、THth2、ΔTHth均被设为表示引擎为减速中那样的值。例如，当驾驶员从将油门踏板从踩下的状态解除(let-off)从而节气门阀16被急速关闭时，引擎会成为减速状态，且会成为压缩机14C与节气门阀16之间的进气压较高且进气流速较少的状态。由此，会发生喘振，并产生喘振声。在该情况下，减速前的油门开度越大，减速开始时的进气压越大，喘振就越显著。

然而，在本实施方式中，阈值Acth2、ΔActh、THth2、ΔTHth被设定为：在这样的状况时，开始条件成立。因此，能够使泄压阀18动作，使压缩机14C与节气门阀16之间的进气通过旁路通道8而逆流，并将其放出到压缩机14C的上游侧，从而防止或抑制喘振的发生及喘振声的发生。

在此使用的油门开度的阈值Acth2被设为比前述阈值Acth(图4)更小的值，例如被设为约50％。此外，如图6所示，当前t_n的油门开度减少速度ΔAc_n由式：ΔAc_n＝Ac_n-3－Ac_n算出。τ为运算周期。在此，将预定时间定为3个运算周期(3τ)，并将该3个运算周期期间的油门开度减少量定义为油门开度减少速度ΔAc。然而，预定时间不限于3个运算周期，能够任意设定。另外，图6表示在t_n的时点，开始条件成立的情况(即，满足Ac≦Acth2且ΔAc≧ΔActh的情况)。

针对节气门开度也是同样。在此使用的节气门开度的阈值THth2被设为比前述阈值THth(图4)更小的值，例如被设为约50％或比其更小的值。此外，当前t_n的节气门开度减少速度ΔTH_n由式：ΔTH_n＝TH_n-3－TH_n算出，并被定义为3个运算周期期间的油门开度减少量。

接着，对在步骤S107(图2)的最初执行时被设定的动作时间Top的设定方法进行说明。

ECU100基于泄压阀18的动作即将开始前的预定时间内的油门开度的最大值来设定泄压阀18的动作时间Top。即，ECU100基于步骤S104的动作开始条件即将成立前的油门开度的最大值来设定动作时间Top。

如图6所示，ECU100将从当前t_n起到5个运算周期(5τ)前t_n-5为止的每个运算时期的油门开度Ac的检测值存储于缓冲器。并且，将该期间的油门开度Ac的最大值Acmax_n定为当前t_n的油门开度的最大值。

在图示例中，在当前t_n的时点，动作开始条件成立，开始泄压阀18的动作。因此，泄压阀18的动作即将开始前的预定时间5τ内的油门开度的最大值为Acmax_n。另外，预定时间不限于5τ，能够任意设定。

接着，ECU100根据预先存储的如图7所示的设定图来决定与油门开度的最大值Acmax对应的动作时间Top。在设定图中，油门开度的最大值Acmax越大，就设定越长的动作时间Top。因此，油门开度的最大值Acmax越大，ECU100就将动作时间Top设定得越长。

具有如下倾向：泄压阀18的动作即将开始前的油门开度的最大值Acmax越大，泄压阀18的动作开始时的压缩机下游侧(压缩机14C与节气门阀16之间)的进气压就越高。因此，能够通过该最大值Acmax越大，就使泄压阀18的动作时间Top越长，从而将更多量的进气从压缩机下游侧通过旁路通道18而放出到压缩机上游侧，使进气压可靠地降低，从而可靠地抑制喘振的发生及喘振声的发生。

另一方面，当使进气过度放出时，进气压会过度下降，下次加速时增压压力的上升会恶化，从而会损害驾驶性能。在本实施方式中，因为最大值Acmax越小，就使泄压阀18的动作时间Top越短，所以能够抑制这样的进气压的过度降低所导致的驾驶性能恶化。即，根据本实施方式，能够谋求兼顾驾驶性能与喘振及喘振声的抑制。

如图7所示，ECU100在最大值Acmax为预定的边界油门开度Ac1以下的小开度区域中，设定与最大值Acmax大致成比例的动作时间Top。另一方面，ECU100在最大值Acmax大于边界油门开度Ac1的大开度区域中，使最大值Acmax所对应的动作时间Top的増加率(斜率)大于小开度区域，且基于随着最大值Acmax的増大而増加率逐渐降低的特性来设定动作时间Top。

因为在小开度区域中，泄压阀18的动作开始时的压缩机下游侧的进气压没有那么高，所以设为増加率较小的比例特性就足够。另一方面，因为在大开度区域中，泄压阀18的动作开始时的压缩机下游侧的进气压比较高，所以需要使増加率比小开度区域更大。不过，因为具有最大值Acmax变得越高则进气压就越饱和的倾向，所以根据该特性而使得増加率还逐渐降低。通过按照这样的设定图来设定动作时间Top，从而能够设定适合泄压阀18的动作开始时的进气压的大小的最佳的动作时间Top。

如此，根据本实施方式，因为基于泄压阀18的动作即将开始前的预定时间内的油门开度的最大值来设定泄压阀18的动作时间Top，所以能够将泄压阀的动作时间设定得最佳。并且，能够比以往更可靠地抑制喘振及喘振声。

此外，根据本实施方式，因为油门开度的最大值Acmax越大，就将动作时间Top设定得越长，所以能够将泄压阀的动作时间设定得更佳。

此外，根据本实施方式，因为并非基于对油门开度存在响应延迟的节气门开度，而是基于无时滞地反映驾驶员的意思的油门开度的最大值，来设定动作时间Top，所以能够排除响应延迟的影响，从而将动作时间设定得最佳。

以上，虽然对本公开的实施方式详细地进行了叙述，但本公开的实施方式也可以考虑其它各种方案。

(1)例如，图5所示的开始条件是可变的，也可以仅保留步骤S401、S402的关于油门开度的条件与步骤S403、S404的关于节气门开度的条件中的一者而省略另一者。在该情况下，优选保留针对驾驶员响应较好的关于油门开度的条件。

(2)图3所示的许可条件也是可变的。例如，也可以省略步骤S203、S204的条件。也可以是，省略步骤S201、S202中的一者。或者，省略许可条件自身(图1的步骤S101)的变形例也是可能的。

(3)图4所示的禁止条件也是可变的。例如，也可以仅保留步骤S301、S302的条件中的一者而省略另一者。在该情况下，优选保留确定了针对驾驶员响应较好的关于油门开度的条件的步骤S301。或者，省略禁止条件自身(图1的步骤S102)的变形例也是可能的。

(4)图7所示的最大值Acmax与动作时间Top的关系也是可变的。例如，也可以是，无论最大值Acmax如何，都将动作时间Top设为固定。

本公开的实施方式并非仅限于前述实施方式，由权利要求书限定的本公开的思想所包含的所有变形例或应用例、等同物均被包含在本公开之中。因此，本公开不应被限定性地解释，也能够适用于归属于本公开的思想范围内的其它任意技术。

本申请基于2017年7月26日申请的日本专利申请(特愿2017-144784)，并将其内容作为参照援引于此。

工业可利用性

根据本公开，能够将泄压阀的动作时间设定得最佳。

附图标记说明

1 内燃机(引擎)

8 旁路通道

14 涡轮增压器

14C 压缩机

18 泄压阀

100 电子控制单元(ECU)

Claims

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机包括涡轮增压器、旁路通道、以及泄压阀，该旁路通道绕过上述涡轮增压器的压缩机，该泄压阀被设置于上述旁路通道；

上述控制装置包括被构成为控制上述泄压阀的控制单元；

上述控制单元基于上述泄压阀的动作即将开始前的预定时间内的油门开度的最大值来设定上述泄压阀的动作时间。

2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，

上述油门开度的最大值越大，上述控制单元就将上述动作时间设定得越长。

3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，

还包括检测油门开度的油门开度传感器；

上述控制单元判断由油门开度传感器检测到的油门开度是否为预定油门开度以下；

上述控制单元判断被检测到的油门开度减少速度是否为预定油门开度减少速度以上；

上述控制单元在判断为上述被检测到的油门开度为上述预定油门开度以下且上述被检测到的油门开度减少速度为上述预定油门开度减少速度以上的情况下，基于上述泄压阀的动作即将开始前的预定时间内的油门开度的最大值来设定上述泄压阀的动作时间。

4.一种内燃机的控制方法，该内燃机包括涡轮增压器、旁路通道、以及泄压阀，该旁路通道绕过上述涡轮增压器的压缩机，该泄压阀被设置于上述旁路通道；

该控制方法包括基于上述泄压阀的动作即将开始前的预定时间内的油门开度的最大值来设定上述泄压阀的动作时间的步骤。