CN1954141A - 混合动力车中双喷射型内燃机空燃比的学习控制方法 - Google Patents

Abstract

在由双喷射型内燃机(100)和辅助动力驱动的混合动力车中，双喷射型内燃机(100)包括缸内喷射的喷射器和进气道喷射的喷射器，为了控制内燃机的空燃比学习值学习以学习发动机的空燃比，当控制所述空燃比学习时，内燃机稳定运行，喷射器中仅仅任何一个允许喷射燃油。当控制所述空燃比学习时和在学习控制完成之后，仅仅另一个喷射器允许喷射燃油。

Description

混合动力车中双喷射型内燃机空燃比的学习控制方法

技术领域

本发明一般而言涉及混合动力车中双喷射型内燃机的空燃比学习控制方法，更具体地，本发明涉及的方法所针对的双喷射型内燃机包括用于将燃料喷入缸内进行缸内喷射的喷射器和将燃料喷入进气歧管或进气口进行进气道内喷射的喷射器，双喷射型内燃机安装在混合动力车中，由辅助动力驱动。

背景技术

公知的混合动力车由内燃机和电动机或类似辅助动力驱动。

而且，也公知所谓的双喷射型内燃机。更具体地，双喷射型内燃机包括将燃料喷入缸内进行缸内喷射的喷射器和将燃料喷入进气歧管或进气口进行进气道内喷射的喷射器，根据发动机的运行状况切换喷射器，以例如在低负荷驱动范围获得分层燃烧，在高负荷范围获得均质燃烧。根据发动机的驱动状况，施加预定的分配比喷射燃料，以例如提高燃料效率和输出特性。

而且，内燃机具有自己的输出、排气和其它特性，以及驾驶性能和其它类似各种的性能，这些性能通过控制供应到发动机的空气燃料混合物的空燃比而得以校正。通过反馈将该空燃比校正为匹配所关注的驱动状况的目标空燃比，可以实现对上述性能的校正。为了提供精度提高了的反馈校正控制，要控制空燃比的学习值学习或空燃比学习，并且将该值反映在反馈校正控制中。

如果如上所述空燃比通过反馈校正，因而得到控制，空燃比学习得到控制，则在安装在混合动力车中的内燃机中会出现下面问题：取决于车辆的行驶状况，一类型的混合动力车会使内燃机停机，此时不进行空燃比学习控制。结果，在早期阶段没有预期完成空燃比学习控制，没有进行精确的空燃比反馈校正控制。日本专利公开No.2000-291471解决了这样的缺点。更具体地，空燃比学习值在对应于驱动状况而被分成多个子区的学习区中学习，对于至少一个子区，该值在子区的中心附近得到学习，为此，确定要求输出到内燃机和辅助动力的比率，还强制执行反馈操作以在早期阶段完成空燃比学习控制。

然而，在日本专利公开No.2000-291471中描述的技术关于包括仅仅一个喷射器的内燃机，没有考虑到包括将燃料喷入缸内进行缸内喷射的喷射器和将燃料喷入进气歧管或进气口进行进气道内喷射的喷射器的双喷射型内燃机。如果针对仅仅一个喷射器在早期阶段中完成空燃比学习控制，即，对于两个喷射器没有都完成控制，则难以知道是哪一个喷射器喷射的燃料量导致空燃比变化。因而，对于双喷射型内燃机，需要早期地和精确地控制两个喷射器的每一个喷射器的空燃比学习。

发明内容

因而本发明考虑了在混合动力车的双喷射内燃机中针对两个喷射器中每一个早期和精确控制空燃比学习的方法。

上述目的在本发明的一个实施例中由混合动力车中双喷射内燃机的空燃比学习控制方法实现，其特征在于：在由双喷射型内燃机和辅助动力驱动的混合动力车中，双喷射型内燃机包括缸内喷射的喷射器和进气道内喷射的喷射器，为了控制内燃机的空燃比学习值学习以学习发动机的空燃比，内燃机稳定运行，喷射器中仅仅有一个允许喷射燃料，同时控制空燃比的学习。当上述的所述空燃比学习控制完成后，只允许另一个喷射器喷射燃料，同时控制空燃比的学习。

在针对两个喷射器完成所述学习控制之后，两个喷射器都允许喷射燃料进行双喷射。

根据本方法，为了控制内燃机的空燃比学习值学习以学习发动机的空燃比，使内燃机稳定运行，喷射器中仅仅有一个允许喷射燃料，同时控制所述空燃比的学习。当对所述学习的控制完成之后，只有另一个喷射器允许喷射燃料，同时控制空燃比的学习。由于在发动机处于稳定运转的状态下进行空燃比学习控制，燃料能够以不变化的量喷射，学习可以精确地和快速地控制。而且，空燃比学习能够分别针对缸内喷射的喷射器和进气道内喷射的喷射器中任何一个一次一个地进行控制。因而，空燃比学习能够针对两个喷射器中每一个早地期和精确地进行控制。

附图说明

图1是示出应用了本发明的混合动力车布置的框图；

图2是以剖视图示意示出应用了本发明的双喷射型内燃机布置的示意框图；

图3示出本发明一个实施例的一个控制程序示例的流程图；

图4是表示应用了本发明的双喷射型内燃机的一个燃料分配比示例的曲线图；

图5是表示本发明一个实施例中用于控制空燃比学习的一个示例程序的流程图。

具体实施方式

首先，本发明应用于具有如在图1中示意示出的布置的混合动力车。

图1中的混合动力车由内燃机100和辅助动力或电动机2构成的驱动源驱动。混合动力车还具有从发动机100接收输出以发电的发电机。发动机100、电动机2和发电机3由分动机构4互连，分动机构4例如由行星齿轮系统构成，用来例如将发动机100的输出分配到发电机3、驱动轮7等，并且接收电动机2的输出以传递到轮子7，以及用来作为变速器将驱动力经由差动齿轮5和驱动轴6传递到轮子7。

电动机2例如是由交流电驱动的交流(AC)同步电动机。逆变器9将蓄积在电池8中的电力从直流电转换成交流电，然后将该交流电供应到电动机2，还将由发电机3产生的电力从交流电转换成直流电。转换成直流电的电力蓄积在电池8中。发电机3基本上也具有大致与电动机2相同的布置，并且具有起着交流同步电动机的作用。电动机2主要运行输出驱动力，而发电机3主要运行接收发动机100的输出以产生电力。

注意，尽管电动机2主要运行输出驱动力，但电动机2还能够利用轮子7的旋转再生发电。当电动机再生发电时，再生制动驱动轮7，通过利用再生制动，连同踩踏脚制动器或发动机制动，能够制动混合动力车。相反，尽管发电机3主要运行接收发动机100的输出以产生电力，但发电机3还能够经由逆变器9接收来自电池8的电力以起着电动机的作用。

如现在参照图2描述，本发明应用到双喷射型内燃机100。发动机100包括多个气缸，每一个气缸经由相应的进气歧管102连接到公共的稳压罐103，稳压罐103经由进气管104连接到空气滤清器105，流量计118和由步进电动机106驱动并且大致与踩下加速器踏板110同步地控制开启和关闭进气管104的节流阀107布置在进气管104中。气缸还连接到公共的排气歧管108，排气歧管108连接到三元催化转换器109。燃烧室的顶部设置有火化塞119。

每一个气缸设置有将燃料喷入缸内进行缸内喷射的喷射器111和将燃料喷入进气口或进气歧管进行进气道内喷射的喷射器112。喷射器111、112由从后述的发动机电子控制单元(以下称为“发动机ECU”)20输出的信号控制。用来在每一个缸内进行喷射的喷射器111连接到公共的燃料分配管(未示出)，该燃料分配管经由允许向管流通的止回阀连接到发动机驱动的高压燃料泵。

用来在每一个进气歧管内进行喷射的喷射器112也连接到公共的燃料分配管(未示出)，该燃料分配管和高压燃料泵经由公共燃料压力调节器连接到电动机驱动的低压燃料泵，该低压燃料泵经由燃料过滤器连接到油箱。当低压燃料泵泵送出压力高于预设定燃料压力的燃料时，燃料压力调节器使从低压燃料泵泵送出的一部分燃料回流到油箱中。因而，用于进气管内喷射的喷射器112和高压燃料泵接收压力被防止高于设定燃料压力的燃料。

当这样构造的混合动力车例如在轻负荷下驱动或行驶，能够利用在低转速下能够产生高扭矩的电动机2，即，电动机2仅仅由从电池8提供的电力驱动，以用驱动力使混合动力车行驶。当车辆获得一定水平的速度，并且还在增加的负荷下行驶时，那么发动机100被驱动，发动机100的驱动力和由通过发动机100的输出而由发电机3产生的电力驱动的电动机2的驱动力使混合动力车行驶。而且，如果车辆在节流阀全开加速或需要进一步的输出时，电动机2由来自发电机3的电力和来自电池8的电力驱动，发动机100的驱动力也增加，使得发动机100的驱动力和电动机2的驱动力都用于使混合动力车行驶。当车辆减速、制动等时，利用驱动轮7的旋转力以允许电动机2再生发电以再生制动混合动力车。而且，如果电池8的充电量降低，那么即使车辆在轻负荷下行驶发动机100也被驱动，发动机100的输出能够利用来允许发电机3发电，并且经由逆变器9对电池8充电。

再参照图1，描述如上述控制混合动力车的一些电子控制单元(ECU)。作为混合动力车特征的发动机100的驱动和电动机2(和发电机3)的电驱动一般由主ECU10控制。对于正常的驱动状况，主ECU10确定输出到发动机100和电动机2的分配以获得最佳的能量效率，并且根据所要求的输出分配控制发动机100、电动机2和发电机3，每一个控制指令输出到发动机ECU20和电动机ECU30。

发动机ECU20和电动机ECU30还将发动机100、电动机2和发电机3的信息传输到主ECU10。控制电池8的电池ECU40、控制制动器的制动器ECU50等也连接到主ECU。电池ECU40监视电池8充电状态，并且如果电池充电量不足，则电池ECU40输出指令到主ECU10以请求主ECU10对电池充电。已经收到请求的ECU10控制发电机2发电对电池充电。制动器ECU50控制制动混合动力车，并且与主ECU一起协作通过电动机2控制再生制动。

这些ECU由数字计算机构成，并且包括由双向总线互连的只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、CPU(或微处理器)、输入和输出端口等。各种传感器连接到发动机ECU，该传感器如下所描述：产生与节流阀106开度成比例的输出电压的节流阀开度传感器113，附着于稳压罐103并且产生与吸入压力成比例的吸入压力传感器113，附着于发动机气缸体并且产生与冷却发动机的水温成比例的输出电压的水温传感器115，附着于催化器109上游的排气歧管108的空燃比传感器116，连接到加速器踏板110并且产生与踏板踩踏量成比例的输出电压的加速踏板位置传感器117，产生与进气量成比例的输出电压的空气流量计118，每一个都经由AC转换器(未示出)连接到发动机ECU20的输入端口。转速传感器120连接到输入端口以产生表示发动机转速的输出脉冲。

在本实施例中，空燃比传感器116是O₂传感器，并且提供随废气中含有的氧的浓度变化而变化的输出，从空燃比传感器116的输出，能够以开/关的方式判断发动机100燃烧具有相对于理论空燃比是浓还是稀的空燃比的空气燃料混合气。空燃比传感器116可以由产生与在发动机100中燃烧的空气燃料混合气的空燃比成比例的输出电压的全量程空燃比传感器(线性空燃比传感器)构成。基于从加速踏板位置传感器117、流量计118和转速传感器120获得的发动机负荷率和转速，对应于发动机驱动状态而设定的燃料喷射量(燃料喷射时间，用数字表示)、分配比等，和基于冷却发动机的水温的校正值等预先做成图并存储在发动机ECU20的ROM中。

这样构造的混合动力车一起使用发动机100和电动机2作为其驱动源。因而，如果车辆要求一定水平的驱动力，则发动机100的输出和电动机2的输出之间的比率能够变化，使得能够在不改变车辆所需的总输出下变化。更具体地，当车辆要求一定水平的驱动力时，增加电动机2的输出能够因而减少发动机100的输出。本实施例提供利用该特性的控制空燃比学习的方法。

现在参照图3流程图来描述控制空燃比学习的方法的一个实施例，采用该方法来学习如所述构造的发动机100的空燃比学习值。该控制在例如混合动力车通过电动机2的驱动力而启动前进之后的混合动力车行驶的预定时间中，在发动机100启动之后立即进行。

首先当程序开始时，进行到S301以确定发动机100是否能够稳定运转。能够例如通过电池ECU40是否通知电池8的充电量充足和电动机2能够使车辆行驶来进行这种确定。优选地，当通过来自加速踏板位置传感器117、水温传感器115等的信号，发动机100所要求的负荷超过预定值，冷却发动机100的水具有等于或小于预定值的值的温度时，做出发动机不能够稳定运转的判断，这是因为这些不能确保发动机100稳定运转。因而，当做出发动机不能够稳定运转的判断时，该程序暂时结束。

如果在S301做出发动机能够稳定运行的判断，则程序进行到步骤S302以将发动机100设定在稳定运转状态，稳定运转状态指的是这样一种状态：基于从加速踏板位置传感器113输出的信号而控制发动机100的例如节流阀107的开度为恒定，并且燃料喷射量控制为恒定，使得负荷率和转速不变化，即不在过渡状态下运转。注意，针对不同的运行范围，可以设定多于一个稳定的运行状态。对于每一个范围，能够以提高的精确度控制空燃比学习。

对于本发明的发动机100，根据例如图4所示的运行范围或条件，缸内喷射的喷射器111和进气道内喷射的喷射器112以预定比率喷射燃料。更具体地，在图4中，“直喷100％”表示仅仅缸内喷射的喷射器111喷射燃料的范围(X＝100)。“直喷0-20％”表示缸内喷射的喷射器111的喷射占0-20％的范围(X＝0至20)。例如，对于“直喷40％”的范围，缸内喷射的喷射器111的喷射占40％，进气道内喷射的喷射器112的喷射占60％，使得它们的分配比为40∶60。

再参考图3流程图，在步骤S302发动机100设定在稳定状态下之后，在步骤S303，上述控制为恒定的燃料喷射总量仅仅通过缸内喷射的喷射器111喷射，即，进行“直喷100％”的操作，在步骤S304，进行后述的空燃比学习控制，空燃比学习包括学习缸内喷射的喷射器111的特性和空气流量计的特性等。而且，程序进行到步骤S305以判断空燃比学习控制是否完成，如果没有，则程序返回步骤S304，继续空燃比学习控制。将在下面更具体地描述空燃比学习控制是否已经完成的判断。

当缸内喷射的喷射器111的空燃比学习控制完成时，程序进行到步骤S306，上述的控制为恒定的燃料喷射总量仅仅通过进气道内喷射的喷射器112喷射，即，进行“直喷0％”或“进气道内喷射100％”的操作，在步骤S307，包括学习进气道内喷射的喷射器112的特性等的空燃比学习得到控制。而且，程序进行到步骤S308，来判断空燃比控制是否已经完成，如果没有，那么程序进行到步骤S307以继续该控制。注意，如果发动机100在稳定运转的状态下，同时控制空燃比学习，并且混合动力车同时请求进一步输出，那么如上所述，主ECU10能够将每一个控制指令发送到发动机ECU20和电动机ECU30，以维持发动机100输出恒定，同时以增加的比率提供电动机2的输出。

如参照图5流程图所描述，基于控制空燃比反馈和空燃比学习而进行包括学习缸内喷射的喷射器111或者进气道内喷射的喷射器112的特性的空燃比学习是否已经得到控制的判断。对于每一个预定的时间(或旋转)执行图5的程序。首先在S501，判断所关注的范围是否在预定的空燃比反馈控制范围内。更具体地，例如从对应于均质化学计算燃烧和不是全开节流阀范围进行该判断。如果不是空燃比反馈范围，本程序结束(此时空燃比反馈校正系数γ保持前次值)，仅仅当成立时，程序进行到下面的步骤S502。

此处，空燃比反馈校正系数γ应用到由空燃比传感器116从废气的含氧量检测到的空燃比，以通过反馈校正所检测的空燃比来获得目标空燃比。例如，如果校正空燃比获得理论空燃比，并且空燃比传感器116检测空燃比比理论空燃比浓，则空燃比反馈校正系数γ用逐渐减少喷射量的值提供，当空燃比传感器116检测从浓过渡到稀的空燃比时，由于考虑提高响应性以跳跃的方式提供增加喷射量的值。

相反，在空燃比传感器116检测空燃比比理论空燃比稀时，空燃比反馈校正系数γ用逐渐增加喷射量的值提供，当空燃比传感器116检测到空燃比从稀过渡到浓时，由于考虑提高响应性以跳跃的方式提供减少喷射量的值。因而产生以恒定地将空燃比维持为理论空燃比的空燃比反馈校正系数γ。

因而，在步骤S502，从空燃比传感器116的输出判断空燃比是否是浓或者稀。如果空燃比是浓的，那么程序进行到步骤S503，以相对于前次值减少空燃比反馈校正系数γ一个预定的积分值I。相反，如果空燃比是稀的，那么程序进行到S504，以相对于前次值增加空燃比反馈校正系数γ一个预定的积分值I。注意，尽管为了简化描述没有示出，浓稀转化时，空燃比反馈校正系数γ相对于前次值增加/减少一个预定的比例P(P＞＞I)。

接着，在步骤S505，计算空燃比反馈校正系数γ′的平均值γave。更具体地，例如，从在浓→稀转化时空燃比反馈校正系数的最新的存储值γ1和在稀→浓转化时空燃比反馈校正系数的最新的存储值γ2，计算平均值γ＝(γ1+γ2)/2。然后在步骤S506，计算偏差Δγ，偏差Δγ等于空燃比反馈校正系数平均值γave减去基准值“1”。

接着，在步骤S507，当前空燃比学习值Lγ加上偏差Δγ的预定比例G，以计算新的空燃比学习值Lγ：

Lγ＝Lγ+Δγ×G

其中，G表示大于0和小于1的学习增益。

接着，程序进行到步骤S508，以1递增学习次数计数器来计算学习次数值“n”。程序进一步进行到S509，以确判断学习次数计数值“n”是否至少为预定的次数(例如30次)。如果学习次数计数值“n”超过预定的次数(在S509中的“是”)，则程序进行到步骤510，以更新空燃比学习值。更具体地，在步骤S507计算的空燃比学习值“Lγ”表示为反映学习结果的空燃比反映值。接着，在步骤S511，空燃比学习完成标记F设定为ON(＝1)。如果没有超过预定次数，即，对于“否”，做出学习精度不足的判断，程序进行到步骤S512以禁止空燃比学习值被更新，在步骤S513，标记F设定为OFF(＝0)。

因而，在图3的流程图的步骤S305或S308，可以从标记F设定为ON或OFF来判断控制包括缸内喷射的喷射器111或进气道内喷射的喷射器112的特性的空燃比学习是否已经完成。

在对于缸内喷射的喷射器11和进气道内喷射的喷射器112的两者已经完成空燃比学习控制之后，程序进行到图3流程图的步骤S309以设定表示允许以正常的分配比喷射的ON标记，然后完成该程序。一旦这个允许的标记已经被设定为ON，缸内喷射的喷射器111和进气道内喷射的喷射器112都能够以预定的分配比喷射，分配比取决于例如运转驱动条件。

因而，在本发明中，在发动机100喷射量不变化或者在稳定状态下进行空燃比学习控制，因而空燃比学习控制是精确的和快速的。而且，能够针对缸内和进气道内喷射的喷射器中的任何一个分别一次一个地进行空燃比学习控制。因而，针对两个喷射器中每一个都能够早期地和精确地进行空燃比学习控制。

尽管本发明已经详细地描述和图示，可以清楚理解到本发明仅仅通过示例的方式而不是通过限制的方式进行描述和图示，本发明的要旨和范围仅仅由权利要求的条款限定。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种对空燃比的学习进行控制的方法，用于对混合动力车中双喷射型内燃机空燃比的学习进行控制，所述混合动力车由所述双喷射型内燃机和辅助动力驱动，所述双喷射型内燃机包括缸内喷射的喷射器和进气道内喷射的喷射器，为了对所述内燃机空燃比的学习值的学习进行控制，所述方法包括步骤：

使所述内燃机稳定运行，并且使所述喷射器中的一个喷射器喷射燃料，同时对所述空燃比的学习进行控制；

在完成对所述学习的控制之后，使所述喷射器中的另一个喷射器喷射燃料，同时对空燃比的学习进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在针对所述两个喷射器都完成学习控制之后，所述两个喷射器都允许喷射燃料以进行双喷射。

Claims (2)

1.一种对空燃比的学习进行控制的方法，用于对混合动力车中双喷射型内燃机空燃比的学习进行控制，所述混合动力车由所述双喷射型内燃机和辅助动力驱动，所述双喷射型内燃机包括缸内喷射的喷射器和进气道内喷射的喷射器，为了对所述内燃机空燃比的学习值的学习进行控制，所述方法包括步骤：

使所述内燃机稳定运行，并且使所述喷射器中任何一个喷射器喷射燃料，同时对所述空燃比的学习进行控制；

在完成对所述学习的控制之后，仅仅使所述喷射器中的另一个喷射器喷射燃料，同时对空燃比的学习进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在针对所述两个喷射器都完成学习控制之后，所述两个喷射器都允许喷射燃料以进行双喷射。

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