CN1644900A - 发动机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机控制系统。如果增压压力(VNT)控制中的第一反馈量在单位时间内的振荡频率超过一判断值，或者如果废气再循环(EGR)控制中的第二反馈量在单位时间内的振荡频率超过一判断值，则判定一VNT开度目标值或EGR开度目标值处于振荡状态。在检测到VNT开度目标值或EGR开度目标值出现振荡的情况下，将与第一或第二反馈量相乘的第一或第二增益修正系数改变为一个数值，以减小第一或第二反馈量的绝对值。

Description

发动机控制系统
技术领域
本发明涉及一种发动机控制系统，该控制系统能同时执行两项控制：利用对一变喷嘴涡轮增压器的可变喷嘴开度的反馈控制来实现对增压压力的控制；以及利用对一废气再循环装置中废气再循环量控制阀开度的反馈控制来实现对废气再循环量的控制。
背景技术
如在专利文件JP 2000-170588A中所公开的那样，现有技术中存在这样的发动机控制系统：其包括一增压压力控制单元，其通过对一变喷嘴涡轮增压器的可变叶片(可变喷嘴)执行控制来实现对增压压力的控制；并包括一个EGR(废气再循环)控制单元，其通过对废气再循环装置中一废气再循环量控制阀(EGR控制阀)进行控制来实现对废气再循环量的控制(EGR控制)。顺便提及，增压压力控制被设计成这样的形式：基于实际增压压力与增压压力目标值之间的偏差，对可变叶片的开度执行反馈控制，从而使实际增压压力(由进气压力传感器检测到的实际进气压力)与增压压力目标值(目标进气压力)基本上保持一致，其中的增压压力目标值是根据发动机的工况而设定的。废气再循环量控制被设计成这样的形式：基于新鲜空气实际进气量与新气进气量目标值之间的偏差来对EGR控制阀的开度执行反馈控制，以使得由进气量传感器检测到的实际新气进气量与根据发动机工况设定的新气进气量目标值基本上保持一致。
但是，如图1所示，在这种现有的发动机控制系统中，当EGR控制阀开启时，“A”区域处的压力就会降低，所述“A”区域包括从发动机排气口通向变喷嘴涡轮增压器的可变喷嘴的排气道、以及EGR控制阀位于排气道一侧的一部分废气再循环通道。因而，废气从发动机排气道吹入到涡轮中的流动速度就会降低，涡轮的转速也随之降低。
如果涡轮的转速降低，则与涡轮同轴连接的压气机叶轮的转速也会下降，从而使实际增压压力降低。为了确保达到目标进气压力，需要根据实际增压压力与目标增压压力之间的偏差关闭可变喷嘴。
如果可变喷嘴被关闭，则区域“A”处的压力就会上升，废气再循环通道的废气再循环量(EGR体积)受压力升高的影响则会增加，从而减少了新气的实际进气量。因而，为了确保新气进气量的目标值，需要根据实际新气进气量与目标新气进气量之间的偏差关闭EGR控制阀。
如上所述，如果EGR控制系统和增压压力控制系统相互独立地执行各自的反馈控制，则就会出现这样的问题：控制过程无法实现稳定，而且，随着具体的情况，可变喷嘴的控制指令值和EGR控制阀的控制指令值会出现振荡(以特定的频率摆振)。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种发动机控制系统，在该系统中，在检测到第一控制指令值与第二控制指令值中的之一出现振荡的情况下，降低一反馈量的绝对值，从而可阻止第一控制指令值与第二控制指令值中之一的振荡，其中，第一控制指令值是一变喷嘴涡轮增压器的可变喷嘴的控制指令值，第二控制指令值是一废气再循环装置中流量控制阀的控制指令值。
根据本发明，在一表征值超过一判断值的情况下，用一个修正系数与第一反馈量和第二反馈量中的一个进行相乘，以减小反馈量的绝对值，并求得一第一控制指令值或一第一控制指令值，其中，所述表征值代表的是第一控制指令值和第二控制指令值中之一的特定振荡状态，第一、第二控制指令值分别是利用第一反馈量和第二反馈量求得的，第一反馈量根据由一进气压力检测单元检测到的实际进气压力与一目标进气压力之间的偏差进行更新，第二反馈量根据由一进气量检测单元检测到的实际进气量与目标进气量之间的偏差进行更新。因而，本发明可限制变喷嘴涡轮增压器可变喷嘴的第一控制指令值、或废气再循环装置流量控制阀的第二控制指令值的振荡。
附图说明
从下文参照附图所作的详细描述，可清楚地认识到本发明其它的目的、特征和优点，在附图中，同类部件由相同的数字标号指代，在附图中：
图1中的示意图表示了根据本发明第一实施方式的发动机控制系统的总体结构；
图2中的原理框图表示了根据第一实施方式的发动机控制系统中的控制系统的大致构造；
图3中的原理框图表示了根据第一实施方式的ECU的控制逻辑；
图4A和图4B中的图线用于解释根据第一实施方式的、利用一振荡检测单元确定振荡状态的方法；
图5A和图5B中的图线用于解释利用一根据本发明第二实施方式的振荡检测单元确定振荡状态的方法；
图6中的图线用于解释根据本发明第三实施方式的、相对于一振荡检测参数计算增益量的方法；以及
图7中的图线用于解释根据本发明第四实施方式的、相对于一振荡检测参数计算增益量的方法。
具体实施方式
按照本发明的最佳执行模式，在检测到变喷嘴涡轮增压器(VNT)的可变喷嘴的第一控制指令值和废气再循环装置流量控制阀的第二控制指令值中的一个发生振荡的情况下，通过减小一反馈量的绝对值，而实现了阻止可变喷嘴的第一控制指令值与流量控制阀的第二控制指令值中之一发生振荡的目的。
(第一实施方式)
图1到图4表示了本发明的第一实施方式，其中，图1表示了发动机控制系统的总体结构，图2表示了发动机控制系统中一控制系统的大致构造。
该实施方式的发动机控制系统包括一蓄压型燃油喷射装置，其用于将高压燃油喷射、输送到一内燃机1(下文称为发动机)各个气缸的燃烧室2中，其中的内燃机例如是安装在车辆上的柴油机，该车辆例如是一汽车。该发动机控制系统包括：可变喷嘴的涡轮增压器，其用于对发动机1的进气进行增压；废气再循环装置，其用于将发动机1的一部分再循环到发动机的进气侧；以及电子控制单元(下文称之为ECU)9，其用于对蓄压型燃油喷射装置的各个作动器、变喷嘴涡轮增压器、废气再循环装置执行电子控制。
活塞10通过连杆与曲轴相连，活塞被可滑动地布置在发动机1的各个气缸中。在发动机1的缸盖上设置了用于开闭发动机1进气口11的进气阀12、以及用于开闭发动机1排气口21的排气阀22。发动机1的进气口11被设计成能使新鲜空气流经发动机1进气管24到26中的进气道。发动机1的排气口21被设计成能使废气排出到排气管34到36的排气道中。此处，标号27指代一过滤元件(空气过滤器)，其被安装在一空气净化器壳体23中，该壳体被设置在进气管24到26的上游侧。
蓄压型燃油喷射装置包括：一用于蓄积高压燃油的共轨(图中未示出)，其中的压力对应于被喷射和输送到发动机1各个气缸的燃烧室2中的燃油喷射压力；一供油泵(图中未示出)，其用于对吸入的燃油加压，以提高燃油的压力，并用于将高压燃油泵送到共轨中；以及喷油器3，其用于将蓄积在共轨中的高压燃油喷射、输送到发动机1各个气缸的燃烧室2中。供油泵上设置有一公知的输油泵，其用于将燃油从燃料箱抽吸出来，并设置有一个用于对抽吸来的燃油执行加压的加压室。在输油泵与加压室之间燃油流路的中点处，设置了一个泵吸逆止电磁阀(泵吸逆止阀)4，其作为一作动器，用于改变从供油泵向共轨排送的燃油量。
喷油器3被连接到发动机1的缸盖上，并与各个气缸相对应。喷油器是一个电磁燃油喷射阀，其是由如下部件组成的：一燃油喷嘴，其中带有一针阀和一控制滑塞；一电磁阀5，其作为一作动器，用于在启阀方向上驱动针阀；以及一针阀促动单元，其例如是一弹簧，用于促使针阀在闭阀方向上移动。顺便提及，高压燃油从供油泵、经共轨和供油管输送到喷油器3内部的燃油流路中，其中，供油泵由发动机1的曲轴驱动。通过向电磁阀5施加能量或停止施能，来控制与针阀相连的控制滑塞的背压控制室中的燃油压力，以此来实现燃油被从喷油器3喷射到发动机1各个气缸燃烧室中的操作。也就是说，当喷油器3的电磁阀5被开启时，蓄积在共轨中的高压燃油就被喷射/输送到发动机1各个气缸的燃烧室2中。
可变喷嘴涡轮增压器包括：压气机壳体29，其用于将进气管24和25连接起来；以及一涡轮壳体39，其将排气管35和36连接起来。在压气机壳体29的内部形成一进气通道41，其与进气管24-26的流道相连通。涡轮壳体39的内部形成一排气通道42，其与排气管34-36的流道相通。一转轴43被压气机壳体29和涡轮壳体39可转动地支撑着，并能绕其自身中心轴线转动。
在转轴43中心轴线的方向(轴向上)，转轴43的一端安装有一压气机叶轮44，其具有多个压气机叶片(桨叶、翼片)。压气机叶轮44可转动地容纳在压气机壳体29中，从而能对进气通道41中流动的进气执行增压。在转轴43的另一轴向端上安装了一个涡轮45，其具有多个涡轮叶片(桨叶、翼片)。涡轮45被可转动地包容在涡轮壳体39中，从而在废气排气通道42中流动的废气能推动该涡轮45而使其转动。
进气通道41被制成沿压气机叶轮44旋转方向的螺旋形，从而环绕着压气机叶轮44的外圆周。废气排气通道42被制成沿涡轮45旋转方向的螺旋形，从而环绕着涡轮45的外周面。该实施方式中的废气排气通道42中设置有一个可变喷嘴46，其用于改变废气排气通道42的废气通流面积，由此使吹入到涡轮45中的废气流量发生变化。可利用一个作动器6改变可变喷嘴46的开度，作动器6例如是一步进电机。例如，当可变喷嘴46被关闭时，吹入到涡轮45中的废气流量就会增大。当可变喷嘴46被开启时，吹入到涡轮45中的废气流量减小。
废气再循环装置包括：废气再循环管51，其用于将在发动机1排气管34中流动的一部分废气引流到发动机1进气管26的进气流道中；以及一废气再循环量控制阀(下文称之为EGR控制阀)53，其用于调节在废气再循环管51的再循环通道52中流动的EGR气体的体积(EGR体积)。废气再循环管51的上游端是从排气管34与35之间的连接部位处分出的，其下游端被连接到进气管25和26之间的连接部位处。EGR控制阀53包括：一阀(阀体)54，其通过改变废气再循环通道52的通流面积而使得再循环废气(EGR气体)的再循环量(EGR体积)成为可变的，其中的EGR气体是发动机1废气的一部分，其被混入到进气中；电磁或电气作动器7，其用于在开启阀方向上驱动阀体54；以及一阀促动单元(图中未示出)，其例如是一弹簧，用于在关闭阀方向上对阀54施加促动。
ECU9包括一结构公知的微计算机，其包括：一用于执行控制处理和运算处理的CPU；一存储装置(例如ROM或EEPROM、以及RAM或备用RAM等的存储器)，用于保存各种程序和数据；各个功能模块，例如输入电路、输出电路、电源电路等；一泵驱动电路，其用于向供油泵的泵吸逆止阀4提供SCV驱动电流(泵驱动电流)；一喷油器驱动电路，其用于向喷油器3的电磁阀5输送INJ驱动电流(喷油器驱动电流)；一可变喷嘴驱动电路，其用于向可变喷嘴46的作动器6提供VNT驱动电流；以及一EGR驱动电路，其用于向EGR控制阀53的作动器7输送EGR驱动电流。
当点火开关被接通(IG·ON)时，ECU获得供电，ECU9基于存储在储存器中的控制程序开始执行反馈控制，由此，例如将进气的增压压力或废气再循环量(EGR体积)转化为控制指令值。ECU9被设计成这样：当点火开关被关断时(IG·OFF)时，ECU的供电被切断，基于储存器中所存储的控制程序而执行的控制操作被强制中止。ECU9还被设置成这样：在从车辆上安装的各个传感器输送来的信号、以及从某一局部开关输送来的开关信号被一A/D转换器执行模/数变换之后，将这些信号输入到ECU9中的微计算机中。微计算机输入电路与一曲轴转角传感器61、一加速器开度传感器62、一冷却水温度传感器63、一进气压力传感器64、一空气流量传感器65、以及其它一些传感器相连接，这些传感器作为工况检测单元，用于检测发动机1的工作状态和工作条件。
曲轴转角传感器61作为检测曲轴转角的单元，用于检测发动机1曲轴的转动角度。曲轴转角传感器61是由一电磁拾波线圈构成的，其正对着一个NE正时转子(图中未示出)外圆周，其中的正时转子被连接到发动机1的曲轴上。在NE正时转子的外周面上，以规定的转角间隔设置了多个凸齿。在曲轴转角传感器61中，NE正时转子上的凸齿反复地接近/远离曲轴转角传感器61，从而在电磁感应的作用下，可输出脉冲状的转动位置信号(NE信号脉冲)。ECU9通过对曲轴转角传感器61输出的NE信号脉冲的时间间隔进行测量，而相当于检测发动机转速(下文也被称为发动机转数：NE)的转速检测单元。
加速器位置传感器62作为一加速器开度检测单元，用于检测加速器的动作量(下文称之为加速器开度)，该动作量即为加速踏板的踩踏量。冷却水温度传感器63作为冷却水温度检测单元，用于检测发动机冷却水的温度。进气压力传感器64起到一进气压力检测单元的作用，用于检测压气机壳体29下游侧进气管25的流道内流动的新鲜进气的压力(下文称之为实际进气压力)。空气流量传感器65作为进气量检测单元，用于检测空气净化器壳体23下游侧进气管24的流道内流动的新鲜进气的流量(下文称之为实际新气进气量)。
(第一实施方式的控制方法)
下面将参照图1到图4简要描述执行增压压力控制和EGR控制的控制方法，其中的增压压力控制是通过对该实施方式中变喷嘴涡轮增压器的可变喷嘴46执行开度控制而实现的，EGR控制是通过对废气再循环装置中EGR控制阀53的开度执行控制来完成的。
ECU9包括：转速检测单元，用于通过测量曲轴转角传感器61输出的NE信号脉冲的时间间隔来计算出发动机转速(NE)；一喷射量确定单元，其通过将一喷射量修正值加到一基础喷射量(Q)上而计算出指令喷射量(QFIN)，其中的喷射量修正值是考虑到由冷却水温度传感器63检测到的发动机冷却水温度(THW)和其它因素而得出的，基础喷射量是根据转速检测单元测得的发动机转速(NE)和加速器开度传感器62测得的加速器开度(ACCP)而设定的，其中的转速检测单元例如是曲轴转角传感器61；以及一喷射正时确定单元，其利用指令喷射量(QFIN)和发动机转速(NE)计算出发动机1各个气缸的指令喷射时刻(TFIN)。
ECU9还包括：一喷射时长确定单元，其根据指令喷射量(QFIN)和由共轨压力传感器(图中未示出)检测到的实际燃油压力(共轨压力：PC)计算出向喷油器3电磁阀5供电的时间(指令喷射脉冲时刻、指令喷射时长：TQ)；以及喷油器驱动单元，其通过借助于喷油器驱动电路向发动机1各个气缸喷油器3中的电磁阀5施加一个脉冲状的INJ驱动电流(喷射指令脉冲)，来驱动喷油器3，从而开启喷射阀。ECU9还包括：一燃油压力确定单元，其利用发动机转速(NE)和加速器开度(ACCP)计算出一个目标燃油压力(PFIN)；以及一排量控制单元，其基于燃油实际压力(PC)与目标燃油压力(PFIN)之间的偏差(ΔP)对向供油泵的泵吸逆止阀4输送的SCV驱动电流值执行反馈控制，由此使燃油实际压力(PC)与目标燃油压力(PFIN)基本上一致。
此处，图3中的控制逻辑表示了一种计算方法，该方法通过采用公知的PID(比例+积分+微分)控制计算出变喷嘴涡轮增压器的VNT开度目标值(可变喷嘴46开度的目标值或废气排出通道的开启面积)、以及废气再循环装置的EGR开度目标值(EGR控制阀53的目标开度或废气再循环通道52的开启面积)。
ECU9包括一增压压力(VNT)控制单元，用于基于实际进气压力与目标进气压力之间的偏差(ΔAP)对变喷嘴涡轮增压器可变喷嘴46的开度(废气排出通道42的通流面积)执行反馈控制，从而使由进气压力传感器64检测到的实际进气压力与根据发动机1工况设定的目标进气压力基本上保持一致。该控制单元是由如下几个分单元构成的：基础VNT开度确定单元101，其对应着发动机1的工作状态而设定一个基础VNT开度(第一基础受控变量)；反馈量计算单元102，其基于实际进气压力与目标进气压力之间的偏差(ΔAP)计算出基础VNT开度的一第一反馈量；振荡检测单元103，其基于第一反馈量的变化来判断VNT开度目标值(第一控制指令值)是否处于振荡状态；以及增益修正系数计算单元104，其用于计算出一第一增益修正系数(α)。
ECU9包括一废气再循环量(EGR)控制单元，其基于实际新气进气量与目标新气进气量之间的偏差对废气再循环装置中EGR控制阀53的开度(废气再循环通道52的通流面积)执行反馈控制，由此使由空气流量传感器65检测到的实际新气进气量与根据发动机1工况设定的目标新气进气量基本上保持一致。该控制单元是由如下几个分单元构成的：基础EGR开度确定单元201，其根据发动机1的工况设定一基础EGR开度(第二受控变量)；反馈量计算单元202，其基于实际新气进气量与目标新气进气量之间的偏差计算出基础EGR开度的一第二反馈量；振荡检测单元203，其根据第二反馈量的变化来判断目标EGR开度(第二控制指令值)是否处于振荡状态；以及增益修正系数计算单元204，其用于计算出一第二增益修正系数。
首先，例如根据发动机转速(NE)和加速器开度(ACCP)设定基础VNT开度和目标进气压力。作为备选方案，也可根据指令喷射量(QFIN)和发动机转速(NE)来设定上述两数值。可利用一特征曲线或一算法表达式计算出基础VNT开度和目标进气压力，可通过事先进行试验等途径以测出各参数之间的关系来获得其中的特征曲线和算法式。
然后，按照如下的公式(1)计算出第一反馈量：
第一反馈量＝Kpa×ΔAP+Kia×∫ΔAP+Kda×d/dtΔAP(1)
公式中，Kpa指代比例项的增益(也被称为比例增益)，Kia指代积分项的增益(也被称为积分增益)，Kda代表微分项的增益(也被称为微分增益)。此外，ΔAP代表实际进气压力与目标进气压力之间的偏差{(实际进气压力)-(目标进气压力)或(目标进气压力)-(实际进气压力)}。
而后，按照下面列出的公式(2)，通过将第一反馈量与一第一增益修正系数(α)进行相乘而计算出第一反馈修正值：
第一反馈修正值＝第一反馈量×α(2)
其中，在第一反馈量的绝对值增大的情况下，第一增益修正系数(α)等于或大于1.0(例如1.0到1.9)。
然后，按照下面列出的公式(3)，将第一反馈修正值与基础VNT开度相加，从而计算出VNT开度目标值(第一控制指令值)：
VNT开度目标值＝基础VNT开度+第一反馈修正值(3)
此处，如果代表VNT开度目标值特定振荡状态的表征值A超过一预定值，则振荡检测单元103就判断出VNT开度目标值处于振荡状态，并向增益修正系数计算单元104输出一个信号，以改变增益修正系数。在该实施方式中，在VNT开度目标值的变化频率超过预定值的情况下一也就是说，在用于计算VNT开度目标值的第一反馈量在单位时间内的振荡频率超过该预定值时，就可判断出VNT开度目标值处于振荡状态。
具体来讲，如图4A和4B所示，检测出第一反馈量在每一恒定时长内的变化方向，并对第一反馈量在限定时间内变化方向(增加方向和减小方向)的逆反次数进行计数。也就是说，如果第一反馈量的变化方向从增加方向逆反向减小方向，则设立一控制标记A，并执行一次累加(计数器C+1)，当第一反馈量的变化方向从减小方向逆反为增加方向，则设立一控制标记B，并执行一次累加(计数器C+1)。将第一反馈量在限定时间内增加方向和减小方向的逆反次数(计数次数)作为振荡检测参数(表征值A)，该参数代表了VNT开度目标值的振荡状态。
在第一反馈量在限定时间内增加方向和减小方向的逆反次数(计数次数)超过判断值Nv(例如6)的情况下，判定VNT开度目标值处于振荡状态，并为VNT开度目标值设立一第一振荡标记，其中，判断值Nv是一个预先确定的定值。附带地，一旦检测出VNT开度目标值处于振荡状态、且设立了第一振荡标记之后，对第一反馈量在每一定长时间内的变化方向进行检测，并对第一反馈量增加方向和减小方向在限定时间内的逆反次数进行计数。将第一反馈量增加方向和减小方向在限定时间Tp内的逆反次数(计数次数)作为振荡检测参数(表征值B)，用该参数来表达VNT开度目标值的振荡是否处于收敛状态。
如果第一反馈量增加/减小方向在限定时间Tp内的逆反次数(计数次数)下降到等于或小于被事先设定为定值的判断值Nv(例如为6)，则判定VNT开度目标值的振荡处于收敛状态，此时清除第一振荡标记。附带提及，在限定时间Tp内计数的判断值(振荡检测参数)Nv并不限于6，而是可随意设定的，例如可以在2到5之间，或者在7到10之间。判断值Nv可被设计成具有迟滞性。例如，如果第一反馈量增加/减小方向在限定时间内的逆反次数(计数)超过6，则认为VNT开度目标值处于振荡状态，而当第一反馈量在限定时间内增加/减小方向的逆反次数变得小于或等于5时，才判定VNT开度目标值的振荡处于收敛状态。
而后，在振荡检测单元103检测到VNT开度目标值处于振荡态的情况下，设立第一振荡标记，增益修正系数计算单元104将第一增益修正系数(α)设定为一个增益量(固定值)，用于减小第一反馈量的绝对值。在希望将第一反馈量的绝对值设定得小一些的情况下，采用一个小于1.0的数值(例如0.1到0.9)作为第一增益修正系数(α)。如上所述，由于第一反馈修正值被修正为能减小第一反馈修正量的绝对值，所以VNT开度目标值也被修正而使绝对值减小，其中，第一反馈修正值是通过将第一反馈量与第一增益修正系数(α)进行相乘而求得的。也就是说，即使VNT开度目标值以特定的频率发生摆振(振荡)，VNT开度目标值的幅值也会被减小。
在该实施方式中，利用一特定的转换系数将由VNT控制单元计算出的VNT开度目标值(第一控制指令值)转换为一个驱动电流目标值。利用一特定的转换系数将该目标驱动电流被转变为控制脉冲信号(脉冲状的VNT驱动信号)。脉冲状的VNT驱动信号(VNT驱动电流)被施加到可变喷嘴46的作动器6上，从而实现了通过反馈控制实施对增压压力(VNT)控制。
因此，ECU9基于实际进气压力和目标进气压力之间的偏差(ΔAP)对作动器6实施驱动控制，从而使由进气压力传感器64检测到的实际进气压力与按照发动机1工作状态设定的目标进气压力基本上保持一致，并开启/闭合可变喷嘴46，使吹入到涡轮45中的废气流量成为可调的。如上所述，通过对废气吹入到涡轮45中的流量进行调节，可将涡轮45、转轴43、以及压气机叶轮44的转速调节到规定的转速。被强制输送到发动机1燃烧室2中的新气进气量是可调的，且发动机1的进气受到了增压，从而能提高发动机的输出功率。
首先，例如根据发动机转速(NE)和加速器开度(ACCP)设定了基础EGR开度和新气进气量的目标值。作为备选方案，也可根据指令喷射量(QFIN)和发动机转速(NE)来设定上述两参数。顺便提及，可利用一特征曲线或一算法表达式计算出基础EGR开度和目标新气进气量，可通过事先进行试验等途径以测出各参数之间的关系来获得其中的特征曲线和算法式。
然后，按照如下的公式(4)计算出第二反馈量：
第二反馈量＝Kpb×ΔAQ+Kib×∫ΔAQ+Kdb×d/dtΔAQ(4)
公式中，Kpb指代比例项的增益(也被称为比例增益)，Kib指代积分项的增益(也被称为积分增益)，Kdb代表微分项的增益(也被称为微分增益)。此外，ΔAQ代表实际新气进气量与目标新气进气量之间的偏差{(实际新气进气量)-(目标新气进气量)或(目标新气进气量)-(实际新气进气量)}。
而后，按照下面列出的公式(5)，通过将第二反馈量与一第二增益修正系数(β)进行相乘而计算出第二反馈修正值：
第二反馈修正值＝第二反馈量×β(5)
其中，在第二反馈量的绝对值增大的情况下，第二增益修正系数(β)等于或大于1.0(例如1.0到1.9)。
然后，按照下面列出的公式(6)，将第二反馈修正值与基础EGR开度相加，从而计算出EGR开度目标值(第二控制指令值)：
EGR开度目标值＝基础EGR开度+第二反馈修正值(6)
此处，如果代表EGR开度目标值特定振荡状态的表征值超过一判断值，则振荡检测单元203就判断出EGR开度目标值处于振荡状态，并向增益修正系数计算单元204输出一个信号，以改变增益修正系数。在该实施方式中，在EGR开度目标值的变化频率超过判断值的情况下—也就是说，在用于计算EGR开度目标值的第二反馈量在单位时间内的振荡频率超过该判断值时，就可判断出EGR开度目标值处于振荡状态。
具体来讲，如图4A和4B所示，检测出第二反馈量在每一恒定时长内的变化方向，并对第二反馈量在一限定时间Tp内变化方向(增加方向和减小方向)的逆反次数进行计数。也就是说，如果第二反馈量的变化方向从增加方向逆反向减小方向，则设立一控制标记A，并执行一次累加(计数器C+1)，当第二反馈量的变化方向从减小方向逆反为增加方向，则设立一控制标记B，并执行一次累加(计数器C+1)。然后，将第二反馈量在限定时间内增加方向和减小方向的逆反次数(计数次数)作为振荡检测参数(表征值A)，该参数代表了EGR开度目标值的振荡状态。
在第二反馈量在限定时间内增加方向和减小方向的逆反次数(计数次数)超过判断值(例如6)的情况下，判定EGR开度目标值处于振荡状态，并为EGR开度目标值设立一第二振荡标记，其中，所述判断值是一个预先确定的定值。附带地，一旦检测出EGR开度目标值处于振荡状态、且设立了第二振荡标记之后，对第二反馈量在每一定长时间内的变化方向进行检测，并对第二反馈量增加方向和减小方向在限定时间内的逆反次数进行计数。将第二反馈量增加方向和减小方向在限定时间内的逆反次数(计数次数)作为振荡检测参数(表征值B)，用该参数来表达EGR开度目标值的振荡是否处于收敛状态。
如果第二反馈量增加/减小方向在限定时间内的逆反次数(计数次数)下降到等于或小于被事先设定为定值的判断值(例如为6)，则判定EGR开度目标值的振荡处于收敛状态，此时清除第二振荡标记。附带提及，在限定时间内计数的判断值(振荡检测参数)并不限于6，而是可随意设定的，例如可以在2到5之间，或者在7到10之间。判断值可被设计成具有迟滞性。例如，如果第二反馈量增加/减小方向在限定时间内的逆反次数(计数)超过6，则认为EGR开度目标值处于振荡状态。而当第二反馈量在限定时间内增加/减小方向的逆反次数变得小于或等于5时，才判定EGR开度目标值的振荡处于收敛状态。
而后，在振荡检测单元203检测到EGR开度目标值处于振荡状态的情况下，增益修正系数计算单元204这样来计算第二增益修正系数(β)使得第二反馈量的绝对值相对于第二反馈量减小。顺便说来，在希望减小第二反馈量绝对值的情况下，采用一个小于1.0的数值(例如0.1到0.9)作为第二增益修正系数(β)。第二反馈修正值被修正为能减小第二反馈修正量的绝对值，所以EGR开度目标值也被修正而使绝对值减小。也就是说，即使EGR开度目标值以特定的频率发生摆振(振荡)，EGR开度目标值的幅值也会被减小。
在该实施方式中，利用一特定的转换系数将由EGR控制单元计算出的EGR开度目标值(第二控制指令值)转换为一个驱动电流目标值。利用一特定的转换系数将该目标驱动电流被转变为控制脉冲信号(脉冲状的驱动信号)。脉冲状的EGR驱动信号(EGR驱动电流)被施加到EGR控制阀53的作动器7上，从而实现了通过反馈控制对废气再循环量(EGR)控制过程。
因而，ECU9基于实际新气进气量和目标新气进气量之间的偏差(ΔAQ)对作动器7实施驱动控制，从而使由空气流量传感器65检测到的实际新气进气量与按照发动机1工作状态设定的目标新气进气量基本上保持一致，并开启/闭合EGR控制阀53的阀件54，使在废气再循环管51的再循环通道52中流动的再循环废气(EGR气体)的体积(EGR体积)是可调的。由此，作为发动机1一部分废气的EGR气体被混入到在进气管25和26的进气流道内流动的进气中，从而能降低发动机1燃烧室2中的最高燃烧温度，从而降低废气中所含的有害物质(例如氧化氮)。被循环返送到进气管25和26的进气流道中的EGR气体体积被调节到一个最佳的数值上，从而可抑止发动机1输出功率的下降程度和发动机1驱动性能的下降程度。
(第一实施方式的效果)
如上所述，在该实施方式的发动机控制系统中，在检测到VNT开度目标值出现振荡的情况下，可将分别与第一、第二反馈量相乘的第一、第二增益修正系数(α、β)改变为这样的数值：使得第一、第二反馈量的绝对值变小。因此，第一、第二反馈量与这样的第一、第二增益修正系数(α、β)相乘能使第一、第二反馈量的绝对值变小，并求得了第一、第二反馈修正值，另外，第一、第二反馈修正值分别与基础VNT开度和EGR开度相加，以求得VNT开度目标值和EGR开度目标值。因而，可防止VNT控制中的VNT开度目标值和EGR控制中的EGR开度目标值发生振荡。
如上所述，在该实施方式的发动机控制系统中，在检测到EGR开度目标值出现振荡的情况下，分别与第一、第二反馈量相乘的第一、第二增益修正系数(α、β)被改变为这样的数值：使得第一、第二反馈量的绝对值变小。因此，第一、第二反馈量与这样的第一、第二增益修正系数(α、β)相乘能使第一、第二反馈量的绝对值变小，并求得了第一、第二反馈修正值，另外，第一、第二反馈修正值分别与基础VNT开度和EGR开度相加，以求得VNT开度目标值和EGR开度目标值。因而，可防止VNT控制中的VNT开度目标值和EGR控制中的EGR开度目标值发生振荡。
因此，在该实施方式的发动机控制系统中，在检测到VNT开度目标值或EGR开度目标值出现振荡的情况下，即使基于实际新气进气量与目标新气进气量之间的偏差开启了EGR控制阀53的阀件54，EGR控制阀53中阀件54的开度也是受限的，进而也能限制“A”区域处压力的下降程度，其中的“A”区域包括从发动机1排气口21通向变喷嘴涡轮增压器的可变喷嘴46的排气道、以及EGR控制阀53位于排气道一侧的一部分废气再循环通道52。因此，从发动机1排气道吹入到涡轮45中的废气流速不会变得太慢，从而可阻止涡轮45转速的下降。
因而，还能阻止通过转轴43与涡轮45相连的压气机叶轮44的转速出现下降，进而也能限制实际进气压力(等于实际增压压力)的下降程度，因此，可减小可变喷嘴46开度的减小量，其中，可变喷嘴46开度的减小量是基于实际进气压力与目标进气压力之间的偏差，目的在于确保目标进气压力。结果就是，即使可变喷嘴46的开度减小了，也能降低“A”区域内压力的升高量，进而还能减小流经废气再循环通道52的再循环量(EGR体积)的增加量。由此，由于实际新气进气量的减少量受到了抑止，阀件54或EGR控制阀53不容易发生振荡。
因此，可防止出现这样的情况：由于可变喷嘴46以恒定的时间间隔开启、关闭，发动机1进气的增压压力会变得不稳，另外，还能防止可变喷嘴46出现振荡。还能防止由于以恒定的时间间隔将EGR控制阀53驱动向开启一侧或关闭一侧而使EGR体积变得不稳，并能防止EGR控制阀53的阀件54发生振荡。
如果在检测到VNT开度目标值和EGR开度目标值出现振荡之后，检测到VNT开度目标值和EGR开度目标值的振荡处于收敛状态，在此情况下，分别提高第一、第二反馈量的第一、第二增益修正系数，并解除对第一、第二反馈量绝对值的限制，从而恢复了VNT控制中实际进气压力相对于目标进气压力的跟随性(随动性)、以及EGR控制中实际新气进气量相对于目标新气进气量的跟随性(随动性)。
顺便地讲，可将第一、第二增益修正系数设为变量，该变量根据VNT控制中第一反馈量在单位时间内的振荡频率的幅值、以及EGR控制中第二反馈量在单位时间内的振荡频率的幅值进行变化。作为备选方案，在检测到VNT开度目标值和EGR开度目标值的振荡处于收敛状态的情况下，可取消与第一、第二反馈量相乘的第一、第二增益修正系数。
(第二实施方式)
图5A和图5B表示了本发明的第二实施方式，其中，图5A和图5B表示了利用一振荡检测单元来判断振荡状态的方法。
如果一个代表VNT开度目标值是否处于特定振荡系统的振荡检测参数(表征值A)超过一判断值Nv时，该实施方式中的振荡检测单元103判断出VNT开度目标值处于振荡状态，并向一增益修正系数计算单元104输出一信号，以改变一增益修正系数。如果一代表VNT开度目标值的振荡是否处于收敛状态的振荡检测参数(表征值B)等于或小于一判断值，则判定VNT开度目标值的振荡正处于收敛状态，并向增益修正系数计算单元104输出一信号，以解除与增益修正系数的相乘或改变增益修正系数。
具体来讲，如图5A和图5B所示，对第一反馈量在每一定长时间内的变化量执行积分运算。将在限定时间内的积分量作为振荡检测参数(表征值A和表征值B)。如果该限定时间内的积分量超过判断值，则判定在此情况下VNT开度目标值处于振荡状态。如果限定时间内的积分量小于或等于判断值，则认为VNT开度目标值的振荡处于收敛状态。
如果一个代表EGR开度目标值是否处于特定振荡系统的振荡检测参数(表征值A)超过一判断值时，振荡检测单元203判定EGR开度目标值处于振荡状态，并向增益修正系数计算单元204输出一信号，以改变增益修正系数。如果代表EGR开度目标值的振荡是否处于收敛状态的振荡检测参数(表征值B)小于或等于判断值，则就判定EGR开度目标值的振荡正在收敛，且向增益修正系数计算单元204输出一个信号，或者改变增益修正系数。
具体来讲，如图5A和图5B所示，对第二反馈量在每一定长时间内的变化量执行积分运算。将在限定时间内的积分量作为振荡检测参数(表征值A和表征值B)。如果该限定时间内的积分量超过判断值，则判定在此情况下EGR开度目标值处于振荡状态。如果限定时间内的积分量小于或等于判断值，则认为EGR开度目标值的振荡处于收敛状态。
顺便来说，如同在本实施方式中那样，对于在(VNT开度目标值或EGR开度目标值振荡量的积分值)/(单位时间)的指标，频率组分(代表振荡的严重程度)被混加到VNT开度目标值或EGR开度目标值的振荡幅值中了，这样也能求得振荡检测参数。
(第三实施方式)
图6表示了本发明的第三实施方式，该附图表示了为振荡检测参数计算一增益量的方法。
在该实施方式中，根据一个代表VNT开度目标值或EGR开度目标值是否处于特定振荡状态的振荡检测参数(表征值A)的幅值设立一标记，并基于标记的状态选用一第一增益修正系数(修正量)和一第二增益修正系数。
具体来讲，在振荡检测参数(表征值A)超过一判断值的情况下一也就是说，如果第一或第二反馈量增加/减小方向在限定时间内的逆反次数(对应于第一实施方式)、或第一或第二反馈量的变化量在限定时间内的积分量(对应于第二实施方式)超过判断值，则求得振荡检测参数在限定时间内的幅值。
随着振荡检测参数在限定时间内的变大，则第一或第二增益修正系数(增益量)被设定为一个小值(例如0.1到0.4)。随着振荡检测参数(表征值)在限定时间内的变小，则第一或第二增益修正系数(增益量)被设定为一个大值(例如0.5到0.9)。此情况对应于这样的实例：将用于减小第一、第二反馈量绝对值的第一、第二增益修正系数(增益量)设置成随振荡检测参数(表征值A)的幅值进行变化的变量。
根据一个代表VNT开度目标值或EGR开度目标值的振荡是否处于收敛状态的振荡检测参数(表征值B)的幅值设立一标记，并基于标记的状态选用一第一增益修正系数(修正量)和一第二增益修正系数。
具体来讲，在振荡检测参数(表征值B)小于或等于一判断值的情况下—也就是说，如果第一或第二反馈量增加/减小方向在限定时间内的逆反次数(对应于第一实施方式)、或第一或第二反馈量的变化量在限定时间内的积分量(对应于第二实施方式)小于或等于判断值，则求得振荡检测参数在限定时间内的幅值。
随着振荡检测参数在限定时间内的变大，第一或第二增益修正系数(增益量)则被设定为一个小值(例如1.0到1.4)。随着振荡检测参数(表征值)在限定时间内的变小，则第一或第二增益修正系数(增益量)被设定为一个大值(例如1.5到1.9)。此情况对应于这样的实例：将用于增大第一、第二反馈量绝对值的第一、第二增益修正系数(增益量)设置成随振荡检测参数(表征值B)的幅值进行变化的变量。
(第四实施方式)
图7表示了本发明的第四实施方式，该附图表示了为振荡检测参数计算一增益量的方法。
在该实施方式中，采用一特征图线(见图7中的映射图)，利用插值法来计算第一、第二增益修正系数(增益量)，其中的图线表示了第一、第二增益修正系数(增益量)相对于一振荡检测参数(表征值A)幅值的变化关系，其中的振荡检测参数代表着VNT开度目标值或EGR开度目标值是否处于特定振荡状态。
具体来讲，在振荡检测参数(表征值A)超过判断值的情况下—也就是说，如果第一或第二反馈量增加/减小方向在限定时间内的逆反次数(对应于第一实施方式)、或第一或第二反馈量的变化量在限定时间内的积分量(对应于第二实施方式)超过判断值，则求得振荡检测参数在限定时间内的幅值。随着振荡检测参数在限定时间内变大，第一或第二增益修正系数(增益量)则被设定为小值。此情况对应于这样的实例：将用于减小第一、第二反馈量绝对值的第一、第二增益修正系数(增益量)设置成随振荡检测参数(表征值A)的幅值进行变化的变量。
采用一特征图线(映射图)，利用插值法来计算第一、第二增益修正系数(增益量)，其中的图线表示了第一、第二增益修正系数(增益量)相对于一振荡检测参数(表征值B)幅值的变化关系，其中的振荡检测参数代表着VNT开度目标值或EGR开度目标值的振荡是否处于收敛状态。
具体来讲，在振荡检测参数(表征值B)等于或小于判断值的情况下—也就是说，如果第一或第二反馈量增加/减小方向在限定时间内的逆反次数(对应于第一实施方式)、或第一或第二反馈量的变化量在限定时间内的积分量(对应于第二实施方式)等于或小于判断值，则求得振荡检测参数在限定时间内的幅值。随着振荡检测参数在限定时间内变大，第一或第二增益修正系数(增益量)则被设定为小值。此情况对应于这样的实例：将用于增大第一、第二反馈量绝对值的第一、第二增益修正系数(增益量)设置成随振荡检测参数(表征值B)的幅值进行变化的变量。
(改型实例)
在上述的实施方式中，在检测到VNT开度目标值或EGR开度目标值发生振荡的情况下，与用于减小第一、第二反馈量绝对值的第一、第二增益修正系数(增益量)进行相乘来获得VNT开度目标值和EGR开度目标值。但是，在检测到VNT开度目标值出现振荡的情况下，可通过与只用于减小第一反馈量的第一增益修正系数(增益量)相乘来获得VNT开度目标值。在检测到EGR开度目标值出现振荡的情况下，可通过与只用于减小第二反馈量的第二增益修正系数(增益量)相乘来获得EGR开度目标值。
在这些实施方式中，本发明被应用于一种发动机控制系统，该发动机控制系统包括：至少一蓄压型燃油喷射装置，该燃油喷射装置用于将高压燃油喷射/输送到发动机1各个气缸的燃烧室2中；可变喷嘴涡轮增压器，其用于对发动机1的进气执行增压；废气再循环装置，其用于将发动机1的一部分废气循环返送到发动机进气侧；以及用于对各组成部分执行电子控制的ECU9。但是，本发明也可被应用于这样的发动机控制系统，其包括：至少一可变喷嘴涡轮增压器；一废气再循环装置；以及一用于对各部分执行电子控制的ECU9。本发明也可应用于这样的燃油喷射装置：其用在不带有共轨的内燃机类型中，而并非蓄压型燃油喷射装置，在这种燃油喷射装置中，高压燃油被从供油泵直接输送到燃油喷嘴中。
在这些实施方式中，本发明被应用于这样的方法：利用PID控制原理，对发动机1进气的增压压力执行反馈控制、并对废气再循环量(EGR体积)执行反馈控制。但是，本发明也可应用于这样的方法：利用PI(比例+积分)控制原理或PD(比例+微分)控制原理，对发动机1进气的增压压力执行反馈控制、并对废气再循环量(EGR体积)执行反馈控制。此条件下，不采用与第一、第二反馈量相乘的上述第一、第二增益修正系数(增益量)，采用的是用于减小比例项或积分项绝对值的反馈增益(比例增益或积分增益)。
顺便提及，希望利用占空比(DUTY)控制方法来完成对供油泵的泵吸逆止阀(SVC)4的泵(SCV)驱动电流的控制。也就是说，采用了占空比控制方法，在该控制方法中，通过根据实际燃油压力(PC)与目标燃油压力(PFIN)之间的偏差(ΔP)来调节一控制脉冲信号(脉冲状SCV驱动信号)在单位时间内的通/断比(加电时间比、占空率)，来改变泵吸逆止阀4的升程和泵吸逆止阀4的通流面积，从而可实现高精度的数字控制。因而，可改善实际燃油压力(PC)相对于目标燃油压力(PFIN)的控制响应性和随动性。
希望利用占空比(DUTY)控制方法来完成对变喷嘴涡轮增压器可变喷嘴46作动器6的VNT驱动电流的控制。也就是说，采用了占空比控制方法，在该控制方法中，通过根据实际进气压力(等于实际增压压力)与目标进气压力(等于目标增压压力)之间的偏差(ΔAP)来调节一控制脉冲信号(脉冲状VNT驱动信号)在单位时间内的通/断比(加电时间比、占空率)，以此改变可变喷嘴46的开度和废气排流通道42的通流面积，从而可实现高精度的数字控制。因而，可改善实际进气压力(等于实际增压压力)相对于目标进气压力(等于目标增压压力)的控制响应性和随动性。
希望利用占空比(DUTY)控制方法来完成对废气再循环装置EGR控制阀53作动器7的EGR驱动电流的控制。也就是说，采用了占空比控制方法，在该控制方法中，通过根据实际新气进气量与目标新气进气量之间的偏差(ΔAQ)来调节一控制脉冲信号(脉冲状EGR驱动信号)在单位时间内的通/断比(加电时间比、占空率)，以此改变EGR控制阀53的升程和废气再循环通道52的通流面积，从而可实现高精度的数字控制。因而，可改善实际新气进气量相对于目标新气进气量的控制响应性和随动性。
在上述实施方式中，采用空气流量传感器65作为进气量传感器(进气量检测单元)，用来检测被泵吸到发动机1气缸燃烧室2中的新鲜空气的流量(新气进气量)。但是，进气管压力系统也可被用作进气量传感器(进气量检测单元)，在该系统中，利用一压力传感器检测出节气阀下游侧进气管的负压，并利用ECU9对该负压值和发动机转速执行数学运算，从而间接地求得进气量。也可采用电位器式气流计、Karman型涡流检测系统、或电热丝型系统作为进气量传感器(进气量检测单元)。

Claims (8)

1、一种发动机控制系统，包括：
可变喷嘴涡轮增压器(44、45)，其通过改变可变喷嘴(46)的开度来调节在一废气排气道(42)中流动的废气的流量，其中的可变喷嘴被设置在废气排气道(42)中，并用于将发动机(1)的废气吹入到一涡轮(45)中；
废气再循环装置(53、54)，其通过改变一流量控制阀(54)的开度来调节在废气再循环通道(52)中流动的废气的再循环量，其中的流量控制阀被设置在废气再循环通道(52)中，并用于将发动机(1)的部分废气循环返送到发动机进气侧(25、26)；
进气压力检测单元(64)，其用于检测发动机(1)的进气压力；
进气量检测单元(65)，其用于检测发动机(1)进气的流量；以及
发动机控制单元(9)，该电子控制单元利用一第一反馈量求得一第一控制指令值，其中的第一反馈量根据由进气压力检测单元(64)检测到的实际进气压力与一目标进气压力之间的偏差进行更新，且控制单元根据所获得的第一控制指令值对可变喷嘴的开度执行反馈控制，控制单元还利用一第二反馈量求得一第二控制指令值，其中的第二反馈量根据由进气量检测单元(65)检测到的实际进气量与一目标进气量之间的偏差进行更新，且控制单元根据所获得的第二控制指令值对流量控制阀(54)的开度执行反馈控制；
其中：在一代表第一控制指令值和第二控制指令值中之一的特定振荡状态的表征值超过一预定值的情况下，发动机控制单元(9)通过将第一反馈量和第二反馈量中的一个与一修正系数进行相乘来求得第一控制指令值和第一控制指令值中的一个，以减小反馈量的绝对值。
2、根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于：
修正系数根据代表特定振荡状态的所述表征值的幅值进行变化。
3、根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于：
如果代表第一控制指令值和第二控制指令值中的一个的振荡是否处于收敛状态的一表征值变为等于或小于预定值，发动机控制单元(9)取消与第一反馈量和第二反馈量中的一个相乘的修正系数，并求得第一控制指令值和第二控制指令值的其中之一。
4、根据权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于：
如果代表第一控制指令值和第二控制指令值中的一个的振荡是否处于收敛状态的一个表征值变为等于或小于预定值，发动机控制单元将第一反馈量和第二反馈量中的一个与一修正系数相乘，以增大反馈量的绝对值，并求得第一控制指令值和第二控制指令值的其中之一。
5、根据权利要求1到4之一所述的发动机控制系统，其特征在于：
所述表征值是第一控制指令值和第二控制指令值中之一的频率。
6、根据权利要求1到4之一所述的发动机控制系统，其特征在于：
所述表征值是第一反馈量和第二反馈量中的一个的幅宽值或单位时间内的振荡频率。
7、根据权利要求1到4之一所述的发动机控制系统，其特征在于：
所述表征值是一个单位时间内的积分量，该积分量是通过对第一控制指令值和第二控制指令值中的一个的振荡量执行积分运算而获得的。
8、根据权利要求1到4之一所述的发动机控制系统，其特征在于：
所述表征值是一个单位时间内的积分量，该积分量是通过对第一反馈量和第二反馈量之一的振荡量执行积分运算而获得的。
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