CN1261680C - 发动机燃料的控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种发动机燃料的控制方法和系统，当燃料的基本量的降低补偿大于一预定量时，根据基于氧传感器信号的一个或多个补偿变量对燃料的基本量进行补偿，节气门的变化率大于一预定变化率时，在补偿变量初始化之后，根据初始化的补偿变量重复计算燃料量直到预定时间过去。这样有可能在车辆加速开始时防止稀空/燃比并稳定的控制发动机。

Description

发动机燃料的控制方法和系统
技术领域
本发明涉及一种发动机燃料的控制方法和系统，特别涉及一种在突然加速之初能够防止稀空/燃比从而使发动机的驱动状态保持稳定的燃料控制方法和系统。
背景技术
车辆的燃料系统由一种控制燃料的蒸发气体并能聚集该蒸发气体的系统组成，该蒸发气体是根据燃料箱中燃料的流动和内部温度而蒸发和产生的，将其经管路排入发动机的进气系统再次燃烧以防止污染空气。
聚集的燃料蒸气可通过如下方式流入到进气系统中：根据车辆的驱动状态对蒸气控制系统中的净化控制电磁阀进行控制。
如图1所示的一个具体例子，在驱动过程中利用进气系统中的负压将在燃料箱2中产生并在碳罐4中聚集的燃料蒸气吸入到进气管道8中，被吸入的蒸气的量由净化控制阀10进行控制，而上述控制阀10则由发动机控制单元进行控制。
然而，由于蒸发气体包括空气成分和燃料成分，仅根据由吸入空气质量传感器12(HFM)检测到的空气量而计算出的燃料喷射量是不能保持理论空/燃比不变的。因此，为了保持空/燃比不变，则需要考虑吸入空气中蒸发气体内的燃料量，据此，该燃料量可根据氧气传感器信号的空/燃比反馈增益而被估算出来，这样根据上述补偿后的燃料量由喷油器喷射出燃料。
即，当冷却液温度高于预定温度时，如图5所示发动机控制单元通过一个预定的、由RPM和发动机负载确定的负载表(duty map)对净化控制阀10进行负载控制(duty control)，在步骤300中，通过根据氧传感器信号计算反馈增益(FG)来对燃料喷油器进行控制，在步骤310中，根据反馈增益偏离标准值1.0的程度计算求得的降低值(Kprg)(learned reduction value)，在步骤320中利用反馈增益(FG)来计算燃料量，在步骤330中利用求得的降低值(Kprg)计算燃料量。
然而，由于在确定废气的空/燃比之后求得的降低值(Kprg)可通过计算来改变，因此会发生时间延迟，这样就很难迅速地适应由于驱动条件突然变化而导致的空/燃比改变，这是因为过虑过程该值改变得很慢。
即，发动机的驱动条件(如发动机的RPM，吸入管道中随负载状态变化而变化的负压状态)在任一时刻都会改变允许通过净化控制阀的燃料蒸气量，但是该变化不能迅速的适应在前计算求得的降低值(Kprg)。
例如在减速之后的加速情况下，从吸气管道中的高负压条件如停车空转状态过渡到负压降低的状态如加速的初期，就可发生从蒸气流过顺畅的状态过渡到流动蒸气量减少的过渡状态。
在此时，如果加速之前求得的降低值低于1.0并且反馈增益由于富燃料蒸气的原因也小于1.0，则负压变小，这样当加速时蒸气流量会降低。因此如图4B所示，由于稀空/燃比的叠加效应，最终的空/燃比会变得极端偏离正常值，所以发动机的驱动性能降低并且有害气体的排放量增加。
而且，当空/燃比严重偏离正常值时，发动机会停车，并可能使驱动状况变得很危险。
在本发明背景技术部分所披露的信息仅是为更好的理解本发明的背景，而不能认为是声明或任何形式的建议，即该信息构成了本领域技术人员都公知的现有技术。
发明内容
本发明旨在改进现有技术中发动机燃料的控制方法和系统，其提供了一种发动机燃料的控制方法和系统从而在下述情况下可以防止稀空/燃比并可稳定发动机的驱动状态：例如当进入到发动机内的燃料蒸气流量突然降低而导致喷射的燃料量与吸入的空气量相比不足时，则需燃料量迅速变化为正常值的情况。
本发明的一例控制发动机燃料的系统包括：一个节气门开角检测器，其用来检测节气门的开角；一个氧浓度检测器，其用来检测废气中氧的浓度；一个吸入空气量检测器，其用来检测吸入发动机内的空气量；燃料喷油器，其用来喷射燃料以便将燃料供应到发动机中；以及一个电子控制单元，其根据供应到发动机中的燃料量、由检测器的信号计算出来的燃料量来控制该燃料喷油器，所述电子控制单元执行一种方法指令以便对本发明发动机的燃料进行控制，这将在下面论述。
本发明的一例发动机燃料的控制方法包括：当燃料的基本量被降低补偿大于一预定量时，则根据氧传感器信号计算出的一个或多个补偿变量对燃料的基本量进行补偿；确定节气门开角的变化率大于一预定变化率时；对补偿变量进行初始化；然后根据初始化的补偿变量对燃料量进行重复计算，直到预定时间过去。
上述对一个或多个补偿变量进行初始化的过程是将该变量初始化为不影响计算燃料量的值。
上述一个或多个补偿变量优选地包括一个根据所述氧传感器信号计算出来的反馈增益以及一个根据所述反馈增益计算求得的降低值；并且一个或多个补偿变量的上述初始化步骤分别将反馈增益和求得的降低值初始化为不影响计算燃料量的值。
特别是根据一个或多个补偿变量对燃料量通过如下方式进行补偿：将反馈增益和求得的降低值与燃料的基本量相乘；此时对一个或多个补偿变量进行初始化可是分别将反馈增益和求得的降低值初始化为“1”。
在根据初始化的补偿变量对燃料量进行重复计算时，作为优选本发明方法可确定为：节气门开角当前变化率的降低值是否大于一预定变化率；当在确定过程中确定出节气门开角当前变化率的降低值大于预定变化率时，本发明就中止根据所述初始化的补偿变量对燃料量的重复计算。
附图说明
图1为控制燃料蒸发气体的常规系统的示意图；
图2为根据本发明的一个优选实施例的发动机燃料的控制系统的方块图；
图3为根据本发明的一个优选实施例的发动机燃料的控制方法的流程图；
图4A和4B为表示本发明以及现有技术的燃料控制效果的图；
图5为现有技术中发动机燃料控制方法的流程图。
具体实施方式
在下文中将参考附图对本发明的一个优选实施例进行详细说明。
首先，参考图2，该图为本发明一个优选实施例中的一个控制发动机燃料的系统。
本发明一个优选实施例中发动机燃料的控制系统包括检测装置，该检测装置具有多个将发动机驱动状态的变量转换为电信号的传感器；一个电子控制单元15(在下文中称之为ECU)，该控制单元根据检测装置发送的信号而计算出供应到发动机中的燃料量并传送出一个燃料供应信号；喷油器14，该喷油器根据ECU15所传送出的燃料供应信号而将燃料供应到发动机中。
ECU15可包括一个或多个运行预定程序的微处理器，该预定程序包括用于下述本发明的一个实施例中的发动机燃料的控制方法的指令。
检测装置包括一个节气门开角传感器(throttle open-angle sensor)22，该传感器用来检测节气门的开角(open-angle)；一个氧传感器24，该氧传感器用来检测废气中氧的浓度；一个吸入空气量传感器26，该吸入空气量传感器用来检测吸入到发动机中的空气的量，该检测装置还包括一个用来检测发动机的冷却液温度的冷却液温度传感器16；一个发动机速度传感器18，该速度传感器用来检测发动机单位时间内的转速；以及一个用来检测车辆速度的车辆速度传感器20。
在下文中将参考图3对本发明的发动机燃料的控制方法进行详细说明，本发明一个实施例的发动机燃料控制系统用来实施上述方法。
首先，当根据发动机的旋转和负载条件通过预定负载(duty)对净化控制阀10进行控制时，在步骤100中将来自氧传感器24和节气门开角传感器22的检测信号输入到ECU15中。
在步骤110中根据这些信号计算出一个反馈增益(FG)，并根据反馈增益(FG)计算出一个求得的降低值(Kprg)。
在步骤120中，根据来自节气门开角传感器22的信号，ECU15计算出节气门开角的变化率(ΔTPS)，即单位时间内节气门的变化量。
在步骤130中，ECU15确定出下述情况是否存在：燃料的基本量的降低补偿大于一预定量，上述燃料的基本量是根据反馈增益(FG)和求得的降低值(Kprg)进行补偿的。
在步骤130的确定过程中，例如当反馈增益(FG)小于预定参考反馈增益(FGth)并且求得的降低值(Kprg)小于预定求得的降低参考值(Kth)时，需确定出燃料基本量的降低补偿是否大于预定标准。
预定参考反馈增益(FGth)以及预定求得的降低参考值(Kth)的参考作用在于：当反馈增益(FG)以及求得的值(Kprg)降低大于参考值时，空/燃比可能失调并且驱动性能可能会降低，上述值可以由本领域技术人员很容易的进行设定。
在步骤130内的上述确定过程中，当燃料基本量的降低补偿大于预定标准时，在步骤140中而要确定出步骤120中计算出的节气门开角的变化率(ΔTPS)是否大于一预定变化率(DTth)。因为驾驶员想将车辆突然加速时，他会将节气门猛然打开，此时可根据节气门的开角变化率确定出是否有意要突然加速车辆。
当燃料基本量的降低补偿大于预定标准并且节气门开角的变化率大于预定变化率时，在步骤150中对反馈增益(FG)和求得的降低值(Kprg)进行初始化。
补偿变量的上述初始化分别将反馈增益和求得的降低值设定为不影响计算燃料量的值，并且在按比例补偿燃料量的情况下可将初始化的值设为1.0。
在步骤150中对变量(FG，Kprg)初始化之后，计算出经过的时间(T)以便在步骤160中确定出在预定时间(Tth)期间该初始化值是否保持不变。
然后在步骤165中，根据上述初始化变量(FG，Kprg)计算出燃料量，喷油器14根据计算出来的燃料量进行工作。
在步骤167中对节气门开角的变化率重新进行计算，然后在步骤170中确定节气门开角变化率的下降幅度是否大于预定的变化率。
在步骤170中的确定过程采用如下方式判定：节气门开角变化率的负值(-ΔTPS)是否小于一预定值(DTNth)。
在步骤170中当节气门开角变化率的下降幅度不大于预定变化率时，在步骤180中即要确定出变量(FG，Kprg)初始化之后预定时间(Tth)是否过去。在步骤180中的上述确定过程也可以通过如下方式判定：在变量初始化之后经过的时间(T)是否小于预定时间(Tth)。
该预定时间(Tth)是通过试验来确定的，这样可以根据稀空/燃比来提高驱动性能并根据反馈控制的中止来将有害气体的排放减至最少。
在步骤180内上述确定过程中在变量初始化之后当预定时间(Tth)尚未过去时，为了保持初始化的变量不变，程序进到计算经过的时间(T)的步骤160中。
在步骤180的上述确定过程中在变量初始化之后当预定时间(Tth)已经过去时，在步骤190中将反馈增益(FG)应用到燃料量中，在步骤200中将求得的降低值(Kprg)应用到燃料量中。
为了将反馈增益(FG)应用到燃料量中，反馈增益与根据吸入发动机内的空气量计算出来的燃料基本量相乘，其中上述吸入发动机的空气量是由吸入空气量检测器进行检测的。
为了将求得的降低值(Kprg)应用到燃料量中，求得的降低值(Kprg)与由反馈增益(FG)计算出燃料量相乘。
当变量(FG，Kprg)初始化之后的预定时间已经过去时，可利用控制燃料的常规方法对燃料进行控制。
在步骤130的确定过程中，当根据变量(FG，Kprg)燃料的基本量的降低补偿不大于预定标准时，或者在步骤140的确定过程中，当节气门开角的变化率小于预定变化率时，则程序进到步骤190中对反馈增益(FG)进行应用，并根据控制燃料的常规方法对燃料进行控制。
虽然变量已被初始化，但是在步骤170中当确定出节气门开角的降低幅度大于预定变化率时，则在步骤171中计算出反馈增益(FG)，并在步骤172中根据上述计算出的反馈增益(FG)计算出求得的降低值(Kprg)。然后程序进行到步骤190中时，反馈增益(FG)进行应用，并根据控制燃料的常规方法对燃料进行控制。
如图4A所示，在预定时间(Tth)期间当节气门的开角变化率大于临界值时，通过中止空/燃比反馈控制可以防止稀空/燃比，并且如图4B所示，通过与现有技术相比更为稳定的控制空/燃比可以防止驱动性能的降低。
利用本发明的实施例，当富燃料蒸气流动时，在开始加速的情况下可以防止稀空/燃比，也可以防止由于稀空/燃比而导致的驱动性能降低和有害气体排放量的增加。
虽然这里利用最实用、优选的实施例对本发明进行了说明，但可以理解的是，本发明不限于在此披露的实施例，而是覆盖了包括在附后的权利要求书的精神和范围之内的的各种变化和等同设置。
在本说明书以及在后的权利要求书中，除非明确的指出，术语“包括”应该理解为意味着包括所述的部件，但并不排除任何其它的部件。

Claims (12)

1、一种发动机燃料的控制方法，其特征在于，包括：
确定燃料基本量的降低补偿是否大于一预定量，该燃料基本量是根据氧传感器信号计算出的一个或多个补偿变量进行补偿的；
确定出节气门的开角变化率是否大于一预定变化率；
当燃料基本量的降低补偿大于预定量以及节气门开角变化率大于预定变化率时，对所述一个或多个补偿变量进行初始化；
补偿变量初始化之后，根据初始化的补偿变量对燃料量进行重复计算，直到预定时间过去。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述一个或多个补偿变量进行初始化的步骤是将该变量初始化为不影响燃料量计算的值。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿变量包括一个根据所述氧传感器信号计算出来的反馈增益以及一个根据所述反馈增益计算求得的降低值；以及
所述补偿变量的所述初始化步骤是分别将所述反馈增益和所述求得的降低值初始化为不影响燃料量计算的值。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定出燃料量的降低补偿是否大于预定量的步骤包括：
将所述反馈增益与一预定增益值相比较；以及
将所述求得的降低值与一预定值相比较。
5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述补偿变量对燃料量通过如下方式进行补偿：将反馈增益和求得的降低值与燃料的基本量相乘；以及
对所述补偿变量进行初始化的步骤是分别将所述反馈增益和所述求得的降低值初始化为“1”。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据初始化的补偿变量对燃料量进行重复计算的步骤包括：
确定出节气门开角当前变化率的降低值是否大于一预定变化率；以及
当在上述确定步骤中确定出节气门开角当前变化率的降低值大于预定的变化率时，中止根据所述初始化的补偿变量对燃料量的重复计算。
7、一种发动机燃料的控制系统，其特征在于，包括：
一个节气门开角检测器，其用来检测节气门的开角；
一个氧浓度检测器，其用来检测废气中氧的浓度；
一个吸入空气量检测器，其用来检测吸入发动机内的空气量；
燃料喷油器，其用来喷射燃料以便将燃料供应到发动机中；以及
一个电子控制单元，其根据供应到发动机中的燃料量、由检测器的信号计算出来的燃料量来控制所述燃料喷油器，所述电子控制单元执行指令以便：
确定出燃料基本量的降低补偿是否大于一预定量，燃料基本量是根据一个或多个由氧传感器信号计算出来的补偿变量进行补偿的；
确定出节气门开角的变化率是否大于一预定变化率；
当燃料基本量的降低补偿大于预定量并且节气门开角的变化率大于预定变化率时，对所述一个或多个补偿变量进行初始化；以及
在对补偿变量初始化之后，根据初始化的补偿变量对燃料量进行重复计算，直到预定时间过去。
8、如权利要求7所述的系统，其特征在于，将所述一个或多个补偿变量进行初始化的步骤是将该变量初始化为不影响燃料量计算的值。
9、如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述补偿变量包括一个根据所述氧传感器信号计算来的反馈增益以及一个根据所述反馈增益计算求得的降低值；以及
所述补偿变量的所述初始化步骤分别将所述反馈增益和所述求得的降低值初始化为不影响燃料量计算的值。
10、如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述确定出燃料量的降低补偿是否大于预定量的步骤包括：
将所述反馈增益与一预定增益值相比较；以及
将所述求得的降低值与一预定值相比较。
11、如权利要求9所述的系统，其特征在于，根据补偿变量对燃料基本量通过如下方式进行补偿：将反馈增益和求得的降低值与燃料的基本量相乘；以及
对所述补偿变量进行初始化步骤是分别将所述反馈增益和所述求得的降低值初始化为“1”。
12、如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述根据初始化的补偿变量对燃料量进行重复计算的步骤包括：
确定出节气门开角当前变化率的降低值是否大于一预定变化率；以及
当在上述确定步骤中确定出节气门开角当前变化率的降低值大于预定的变化率时，中止根据所述初始化的补偿变量对燃料量的重复计算。
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