CN115698490A - 内燃机的控制方法以及控制装置 - Google Patents

Abstract

内燃机(1)具有：排气回流装置，其具有排气回流控制阀(9)；曲轴转角传感器(11)，其用于对作为内燃机(1)的燃烧稳定度的指标的图示平均有效压力变动率(cPi)进行检测；以及控制器(10)，其基于燃烧稳定度而对排气回流装置的EGR率进行校正。如果图示平均有效压力变动率(cPi)小于阈值的状态持续了规定周期数，则控制器(10)以规定量对EGR率进行增加校正。如果图示平均有效压力变动率(cPi)大于或等于阈值，则立即对EGR率进行减小校正。

Description

内燃机的控制方法以及控制装置

技术领域

本发明涉及基于燃烧稳定度而对排气回流率进行校正的内燃机的控制方法以及控制装置。

背景技术

关于使从内燃机的排气系统向进气系统排出的排气的一部分回流的排气回流装置，越提高排气回流率越有利于油耗的改善等，相反地，燃烧稳定度下降。即，排气回流率由燃烧稳定度限制。

专利文献1中公开了如下技术，即，对与图示平均有效压力的波动相关的转矩变动进行检测，每隔规定周期、具体而言为每隔16个周期将转矩变动与阈值进行对比，如果转矩变动小于或等于阈值，则以规定量提高排气回流率，如果转矩变动超过阈值，则以规定量降低排气回流率。

然而，关于这种当前的控制方法，在燃烧不稳定时，在直至经过规定数量的周期为止的期间，燃烧不稳定的状态持续，并非优选方式。

专利文献1：日本特开昭60-104754号公报

发明内容

在本发明中，求出表示内燃机的燃烧稳定度的指标，基于该燃烧稳定度而对排气回流率进行校正。在燃烧稳定度满足规定等级的情况下，每当经过规定周期数时以规定量对排气回流率进行增加校正，在检测出燃烧稳定度比规定等级差时立即对排气回流率进行减小校正。

这样，在对排气回流率进行增加校正时，每当经过规定周期数时以规定量进行增加校正，由此能够避免排气回流率增加之后延迟出现的燃烧的急剧的恶化且将排气回流率提高至极限。由此，能够实现油耗的改善。

另一方面，在检测出燃烧恶化时，不等待规定周期数的经过而立即将排气回流率校正为较低，因此能够将恶化状态的燃烧的持续抑制至最小限度。

附图说明

图1是应用本发明的一个实施例的内燃机的结构说明图。

图2是表示一个实施例的排气回流率的校正控制的流程图。

图3是表示一个实施例的动作的时序图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。

图1是应用本发明的一个实施例的车辆用的内燃机1的结构说明图。内燃机1例如是以汽油为燃料的火花点火式内燃机，作为增压器而具有涡轮增压器2。即，在内燃机1的排气通路3设置有涡轮增压器2的涡轮机2A，在内燃机1的进气通路4设置有由该涡轮机2A驱动的同轴上的压缩机2B。涡轮机2A在排气通路3中位于催化剂转换器5的上游侧。另外，电子控制型的节流阀6位于进气通路4的比压缩机2B更靠下游侧的位置。在进气通路4的入口侧设置有未图示的空气滤清器，并且在比该空气滤清器更靠下游的位置设置有对吸入空气量进行检测的空气流量计7。

另外，作为使排气的一部分向进气系统回流的排气回流装置，具有从排气通路3至进气通路4的排气回流通路8、以及设置于该排气回流通路8的排气回流控制阀9。在一个实施例中，排气回流通路8在催化剂转换器5的下游侧从排气通路3分支。另外，排气回流通路8的前端在进气通路4的比空气流量计7更靠下游且比压缩机2B更靠上游侧的位置与进气通路4汇合。即，图示例的排气回流装置构成为即使在内燃机1的增压区域中，也使排气从涡轮机2A下游侧向压力较低的压缩机2B的上游侧回流的所谓低压EGR形式。在排气回流通路8的排气回流控制阀9上游侧设置有对排气进行冷却的EGR气体冷却器12。

排气回流控制阀9的开度由发动机控制器10控制。此外，排气回流控制阀9可以是任意形式的结构。根据空气流量计7检测出的吸入空气量等对排气回流控制阀9的开度进行控制，以实现目标EGR率。

为了内燃机2的控制通常所需的各种传感器类与发动机控制器10连接，另外，与车辆内的未图示的其他控制器之间进行信号的收发。发动机控制器10基于上述输入信号而进行节流阀6的开度控制、基于未图示的燃料喷射阀的燃料喷射量、燃料喷射时机的控制、基于未图示的火花塞的点火时机的控制、经由排气回流控制阀9的排气回流控制等。

这里，图示例的内燃机1具有随着曲轴的旋转，针对每个单位曲轴转角而输出脉冲信号的曲轴转角传感器11，发动机控制器10基于对该曲轴转角传感器11的输出信号进行处理而获得的角速度变化，作为表示内燃机1的燃烧稳定度的指标而对图示平均有效压力变动率cPi进行运算。而且，如后所述，基于该图示平均有效压力变动率cPi而对目标EGR率进行校正。此外，图示平均有效压力变动率cPi是根据日本特开平9-14028号公报、日本特开2014-177911号公报等而公知的指标，值越大表示燃烧越不稳定。作为利用适当的周期数(例如100个周期)的数据的移动平均(也可以是加权平均)，针对每个周期而求出该图示平均有效压力变动率cPi。此外，作为求出燃烧稳定度的方法还已知利用缸内压传感器的方法，在本发明中，可以利用缸内压传感器而获得表示燃烧稳定度的指标。

在一个实施例中，内燃机1用于串联混合动力车。并未特别图示，串联混合动力车构成为以如下部件为主体：发电用电动发电机，其主要作为发电机而进行动作；内燃机1，其用作根据电力请求而对该发电用电动发电机进行驱动的发电用内燃机；行驶用电动发电机，其主要作为电机进行动作而对驱动轮进行驱动；电池，其暂时对发电所得的电力进行积蓄；以及逆变器装置，其在电池与各电动发电机之间进行电力变换。内燃机1对发电用电动发电机进行驱动而获得的电力经由逆变器装置而积蓄于电池。利用电池的电力经由逆变器装置而对行驶用电动发电机进行驱动控制。行驶用电动发电机的再生时的电力依旧经由逆变器装置而积蓄于电池。

在这种串联混合动力车中，对发电用电动发电机进行驱动的内燃机1根据包含电池的充电状态(SOC)等在内的电力请求而间歇地运转。即，如果发动机控制器10根据车辆的加速器踏板开度、车速以及SOC等从车辆侧控制器接收到电力请求，则根据该电力请求将内燃机1启动而进行发电。如果SOC达到规定的等级，则内燃机1停止。因此，内燃机1在车辆的运转中形成为反复启动/停止的形式。内燃机1通常以在最佳油耗点附近的特定运转区域内进行运转的方式，对内燃机1的负荷以及旋转速度进行控制。即，与以内燃机的输出机械地对车辆进行驱动的情况相比，在串联混合动力车用的内燃机1中，运转点(旋转速度以及负荷)的变化频率相对较小。

此外，在本发明中，并不限定于串联混合动力车用的内燃机，可以广泛应用于以机械方式对车辆进行驱动的内燃机等。

图2是表示一个实施例的排气回流率控制的处理流程的流程图。在发动机控制器10中，在内燃机1的每个燃烧周期内反复执行该流程图所示的流程。换言之，假设如果内燃机1是3气缸内燃机，则每隔240°CA而执行图2的流程。

在最初的步骤1中，判定内燃机1的旋转速度以及负荷各自的变化量是否小于阈值。换言之，判别内燃机1的运转点是否发生了变化、或者是否是稳定运转。在运转点发生变化的情况下，进入步骤2，将目标EGR率降低经验标志清零(设为0)。如后所述，目标EGR率降低经验标志是表示是否经历了基于燃烧稳定度的恶化的目标EGR率的减小校正的标志，在运转点刚发生变化之后为0。

如果在步骤1中为YES，则进入步骤3，判定目标EGR率的变化是否小于阈值。即，判别是否处于刚产生大于阈值的目标EGR率的变化之后。这里的目标EGR率的变化包含增加/减小这两者。如果在步骤3中为NO、即发生目标EGR率的变化，则直接结束此次的流程。此外，步骤3是用于将目标EGR率刚变化之后的过渡状态从燃烧稳定度判定的对象排除的处理，因此，如后述的时序图所示，在目标EGR率阶梯式地发生变化之后，在短暂的期间(适当的周期数或时间)内判定为NO。

如果在步骤3中为YES，则进入步骤4，读出作为表示燃烧稳定度的指标的图示平均有效压力变动率cPi的值、以及表示周期数的计数值n的值。通过不同的流程，针对每个周期作为移动平均而计算出图示平均有效压力变动率cPi。

接下来，在步骤5中，将图示平均有效压力变动率cPi与规定的阈值进行对比，判定是否小于阈值。如果图示平均有效压力变动率cPi小于阈值，则表示燃烧稳定度满足规定等级。在该情况下，进入步骤6，判定目标EGR率降低经验标志是否为1。如果目标EGR率降低经验标志为1，则结束此次的流程。

目标EGR率降低经验标志在运转点刚发生变化之后为0，在该情况下，从步骤6进入步骤7，判定表示周期数的计数值n是否达到规定周期数(例如100个周期)。如果为NO，则进入步骤8，使计数值n递增而结束流程。另外，如果计数值n达到规定周期数，则在步骤9中对计数值n进行重置，并且进入步骤10，以较小的规定量对目标EGR率进行增加校正。此外，针对每个各运转点而预先设定基准的目标EGR率，在步骤10中，使针对基准的目标EGR率的校正量以规定量而增加。

这样，图示平均有效压力变动率cPi小于规定的阈值的状态持续，如果进入步骤5、6、7的燃烧周期的次数达到规定周期数，则在该时刻以规定量对目标EGR率进行增加校正。而且，在达到规定周期数时对计数值n进行重置，因此在图示平均有效压力变动率cPi小于阈值的状态长期持续时，每当经过规定的周期数就以规定量进行增加校正。

另一方面，如果图示平均有效压力变动率cPi在步骤5中大于或等于阈值，则表示燃烧稳定度比规定等级差，从步骤5进入步骤11，判定目标EGR率降低经验标志是否为1。目标EGR率降低经验标志在运转点刚发生变化之后为0，在该情况下，从步骤11进入步骤12，对计数值n进行重置，并且进入步骤13，将目标EGR率降低经验标志设定为1。而且，从步骤13进入步骤17而以规定量对目标EGR率进行减小校正。即，在图示平均有效压力变动率cPi在某个燃烧周期内大于或等于阈值的情况下，不等待经过规定周期数而立即对目标EGR率进行减小校正。

如果经过步骤13而使得目标EGR率降低经验标志变为1，则在下一次的流程中，在步骤5中判定为图示平均有效压力变动率cPi大于或等于阈值的情况下，步骤11的目标EGR率降低经验标志的判定结果变为YES。因此，从步骤11进入步骤14，判定表示周期数的计数值n是否达到规定周期数(例如100个周期)。如果为NO，则进入步骤15，使计数值n递增而结束流程。另外，如果计数值n达到规定周期数，则在步骤16中对计数值n进行重置，并且进入步骤17，以较小的规定量对目标EGR率进行减小校正。

即，如果最初图示平均有效压力变动率cPi大于或等于阈值而通过步骤17进行目标EGR率的减小校正，则通过步骤13将目标EGR率降低经验标志设定为1，因此此后即使假设图示平均有效压力变动率cPi在某个燃烧周期内大于或等于阈值，也不进行目标EGR率的减小校正，在该图示平均有效压力变动率cPi大于或等于阈值的状态持续了规定周期数时，再次进行目标EGR率的减小校正。另外，假设在图示平均有效压力变动率cPi大于或等于阈值的状态长期地持续的情况下，每当经过规定周期数就进行目标EGR率的减小校正。

图3是对上述目标EGR率的校正控制的动作进行说明的时序图。在该图中，从上开始按顺序示出了(a)稳定判定状态、(b)图示平均有效压力变动率cPi、(c)EGR率校正量、(d)目标EGR率降低经验标志。(a)稳定判定状态的脉冲波形根据上述步骤1的判定以及步骤2的判定一并表示内燃机旋转速度、负荷以及目标EGR率是否处于稳定状态。该(a)的波形的上升沿的定时在图2的流程图中为从步骤3进入步骤4以后的步骤的定时。

在该例子中，在直至时间t5为止的期间，图示平均有效压力变动率cPi小于规定的阈值，在时间t5之后的短暂的期间变为大于或等于阈值，然后再次小于阈值。

因此，在该例子中，从时间t1起反复执行图2的步骤5、6、7、8的处理，在该状态持续了规定周期数的时间t2，如(c)所示，以规定量对目标EGR率进行增加校正。随着该增加校正，图2的步骤3的判定结果为NO。在略微延迟之后，在时间t3再次反复执行图2的步骤5，6、7、8的处理，在该状态持续了规定周期数的时间t4，如(c)所示，进一步以规定量对目标EGR率进行增加校正。即，如果图示平均有效压力变动率cPi小于阈值的状态持续，则每当经过规定周期数，使得目标EGR率以微小量阶梯式地增加。直至目标EGR率的变化反映至图示平均有效压力变动率cPi为止而存在滞后，因此等待经过规定周期数而进行接下来的增加校正，由此能够避免因急剧的EGR率的增加而引起的燃烧恶化且使得EGR率接近极限附近。特别地，如果作为移动平均而求出图示平均有效压力变动率cPi，则残留有此前不久的周期(EGR率仍旧较低的周期)的燃烧状态的影响，因此无法准确地获得进行了增加校正之后的EGR率下的燃烧稳定度。等待经过规定周期数而进行接下来的增加校正，由此能够避免急剧的燃烧恶化。

这种EGR率的增加导致烧稳定度下降，因此不久之后图示平均有效压力变动率cPi变为大于或等于阈值。在附图的例子中，图示平均有效压力变动率cPi在时间t5变为大于或等于阈值。此时，通过前述的图2的步骤5、11、12、13、17的处理流程而立即对目标EGR率进行减小校正。同时，通过步骤13的处理而使得目标EGR率降低经验标志变为1。换言之，在目标EGR率降低经验标志为0时，如果图示平均有效压力变动率cPi大于或等于阈值，则不等待周期数的经过而目标EGR率立即降低。由此，燃烧恶化状态长期持续的情况得到抑制。

如果在时间t5进行目标EGR率的减小校正，则在判定为过渡状态的略微滞后之后，在时间t6，从图2的步骤3进入步骤4以后的处理。图示平均有效压力变动率cPi在该时间t6大于或等于阈值，但此时目标EGR率降低经验标志为1，因此从步骤11进入步骤14以后的处理。因此，在该时间t6的时刻，不对目标EGR率进行减小校正。如果图示平均有效压力变动率cPi大于或等于阈值的状态持续规定了周期数，则在时间t7再次对目标EGR率进行减小校正。这样，等待规定周期数的经过而进行第2次以后的减小校正，由此使得目标EGR率降低至最小限度。换言之，能够将时间t5以前而EGR率仍旧较高的周期的影响排除。

在图示例子中，通过目标EGR率的2次减小校正而提高燃烧稳定度，例如图示平均有效压力变动率cPi在时间t8小于阈值、且图示平均有效压力变动率cPi在时间t9小于阈值的状态经过了规定周期数。然而，此时目标EGR率降低经验标志为1，因此禁止目标EGR率的增加校正。即，经由图2的步骤6而结束流程，从而不进行目标EGR率的校正。这是因为，因在同一运转点(内燃机旋转速度以及负荷)提高EGR率而实际产生燃烧恶化，因此能够预先防止因EGR率再次增加而产生燃烧恶化。

如前所述，如果运转点发生变化则目标EGR率降低经验标志变为0。因此，只要停留在同一运转点，则因无用的EGR率的增加引起的燃烧恶化得到避免。

此外，在图示例子中，为了简化附图而表示为EGR率的增加校正时的校正量与减小校正时的校正量相等，但各校正量也可以是不同的大小。另外，可以将初次的减小校正时的校正量设为与第2次以后的减小校正时的校正量不同的大小，例如还可以增大初次的减小校正量等。

另外，目标EGR的增加校正时的规定周期数与减小校正时的规定周期数也可以不是相同的周期数。同样地，上述周期数与用于图示平均有效压力变动率cPi的移动平均的计算的周期数可以是不同的值。在一个实施例中，增加校正时的规定周期数与减小校正时的周期数彼此相等，另外，这实质上与用于图示平均有效压力变动率cPi的移动平均的计算的周期数相等。

Claims (5)

1.一种内燃机的控制方法，求出表示内燃机的燃烧稳定度的指标，基于该燃烧稳定度而对排气回流率进行校正，其中，

在燃烧稳定度满足规定等级的情况下，每当经过规定周期数时以规定量对排气回流率进行增加校正，

在检测出燃烧稳定度比规定等级差时立即对排气回流率进行减小校正。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制方法，其中，

在以规定量对排气回流率进行减小校正之后，如果燃烧稳定度比规定等级差的状态持续了规定周期数，则进一步以规定量对排气回流率进行减小校正。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制方法，其中，

在内燃机停留于恒定的运转点的期间，当在该运转点已经进行了基于燃烧稳定度的排气回流率的减小校正时，禁止基于燃烧稳定度的排气回流率的增加校正。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制方法，其中，

针对每个周期而判定燃烧稳定度是否满足规定等级，

如果燃烧稳定度满足规定等级的周期持续了规定周期数，则以规定量对排气回流率进行增加校正，

在燃烧稳定度在某个周期不满足规定等级的情况下，立即以规定量对排气回流率进行减小校正，

在该减小校正之后，如果燃烧稳定度不满足规定等级的周期持续了规定周期数，则进一步以规定量对排气回流率进行减小校正。

5.一种内燃机的控制装置，其中，

所述内燃机的控制装置具有：排气回流装置，其具有排气回流控制阀；至少1个传感器，其对与内燃机的燃烧稳定度关联的旋转变动或缸内压进行检测；以及控制器，其基于燃烧稳定度而对排气回流装置的排气回流率进行校正，

在燃烧稳定度满足规定等级的情况下，每当经过规定周期数时，上述控制器以规定量对排气回流率进行增加校正，

在检测出燃烧稳定度比规定等级差时，上述控制器立即对排气回流率进行减小校正。

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