CN85101210A

CN85101210A - 内燃机控制装置

Info

Publication number: CN85101210A
Application number: CN 85101210
Authority: CN
Inventors: 佐佐木昭二; 毛利康典; 杉浦登
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1987-01-24

Abstract

本发明涉及一种内燃机控制装置，适用于根据吸入空气速率传感器(20)和空气——燃油比传感器(22)提供的信号，测量基础燃油加注速率(Tp)，然后确定燃油加注速率(Ti)。在本发明中，根据最末和倒数第二的燃油加注速率(Tin-1，Tin-2)，首先计算吸入空气流率数据(QAn-1，QAn-2)然后，根据这些空气流率，计算用于校正空气流率传感器(20)特性所需要的系数A和B。在本发明中，根据这些系数最终确定燃油加注速率。

Description

本发明涉及内燃机诸如车辆的汽油内燃机的一种控制装置，更确切地说，是一种电子控制的内燃机控制装置，适宜测量吸入内燃机汽体的流率，从而控制燃油加注速率。

在电子控制燃油喷射系统的内燃机，表征运行状态的各种数据可以从传感器中得到，并据此控制喷油器（燃油喷射阀），使喷油器以所需的加油速率供油，从而保持预定的空气-燃油比（A/F）。

为了在各种传感器的传动机构和喷油器的性能非常不规则地变化（随时间推移而变化）的情况下，也能一直维持合适的A/F值，采取了一种解决办法，就是用A/F传感器（例如氧气传感器）检测内燃机输出的A/F值，然后通过反馈进行闭环控制。

然而，在这种常用的闭环A/F控制系统中响应的延迟很可观，以致于使在内燃机改变运行状态的过渡区，不能对A/F值进行控制。

为了消除这些不利因素，有人提出一种内燃机控制装置-所谓的学习控制系统，它表示在一九七九年五月八日的日本专利公报（专利号57029/1979）图4之中。在用基于反馈控制的闭环控制方法控制A/F时，使这种内燃机控制装置不断地适应存贮控制的校正速率，并读出这些存贮的控制校正速率，把它们反映到过渡区的A/F控制中。这样，即使内燃机运行状态处于过渡区，也可得到合适的A/F值。

当节气阀几乎完全旋开时，配有氧气传感器的A/F传感器在全负荷区不能胜任。因此，在全负荷区，必须中断基于反馈控制操作的闭环A/F控制。即使基于反馈控制操作的闭环A/F控制效果得到反映，这种常用的内燃机控制装置仍不能在所有的运行区控制内燃机。

内燃机的钥匙开关处于启动位置，或者内燃机自身的力使其转动时，输油泵才运转。

节气阀34和角度传感器或节气阀开关35装在一起，这样，当节气阀34处于空转位置，也就是说，节气阀34处于回位，加速踏板完全松开时，节气阀旋开的角度数据QTH或者旋开信号ID输入微型机Z。

在图1实施方案中，燃油喷射阀30装在吸气通道区，该区位于节气阀34的下游边，燃油喷射阀装在节气阀34的上游边的系统是众所周知的。本发明可以在这两种系统中的任何一个中实施。

虽然图1没有详细示出内燃机结构，但是几乎所有的这类具有多个缸的内燃机都称为多缸内燃机，因此很显然，所谓的进气支管10M都装在进气管的下游边，排气支管以类似的方式装在排气管13的上游边。

现将这种内燃机控制装置工作情况介绍如下：

控制装置1里的微型机用于处理来自AFS的数据AF，计算每单位时间内吸入空气的流率QA，并根据流率QA和内燃机的每分钟转数N，确定燃油喷射阀30的基本喷射时间TF：

TF＝K· (QA)/(N) （1）

式中，K是由燃油喷射阀特性确定的常数。那么，利用上述各类数据，例如TW、TA和入，可对基础喷射时间TF进行修正;喷射时间Ti则由下式给出：

Ti＝TF·α·（1+KTW+KTA）（2）

式中，是空气-燃油比，即由入确定的系数;KTW是由内燃机水冷管道中水温传感器读出的温度，即基于数据TW的修正系数;KTA是由进气管内的吸入空气温度传感器读出的吸入空气温度，即基于数据TA的一个修正系数。

本发明的目的是提供一种内燃机控制装置，在内燃机的所有运行区都能足够准确地反映基于反馈的闭环A/F控制的效果;而且在任何时候都能保持准确的A/F值。

本发明的特征是，将基于反馈的那种闭环A/F控制，用于传感器的性能参数校正（该传感器用于测量内燃机吸入气体的流率），从而扩展能反映上述效果的运行区。这将在下面详细说明。

图1是根据本发明的内燃机控制装置的结构简图;

图2是表示内燃机运行区曲线;

图3是本发明一实施例的工作流程图;

图4是以时间为参变量的空气流率与空气流率传感器（加热电阻线）性能参数的关系曲线图。

图1示出本发明的内燃机控制装置，它适用于燃油喷入吸油管的汽油内燃机。在图1中，序号1表示内燃机控制装置，它包括微型计算机2和外围控制电路3，适宜接收来自空气流率传感器AFS的空气流率（AF）数据，AFS由装在吸气管10的外函道11里的加热电阻线20构成，由水温传感器21测量水温数据TW，它装在内燃机水冷管道12里;A/F数据，由A/F传感器22测量，它装在内燃机排气管13里;吸入气体温度数据TA，由吸入气体温度传感器23测量，它装在吸气管10里;内燃机的每分钟转数N，由转数表即曲柄角度传感器测量（图中未画出）。根据这些数据，可以确定控制信号Ti，对此下面将另作介绍，把这个控制信号Ti加到燃油喷射阀30、旁通阀31，废气回流控制阀32、输油泵33和点火线圈（图中未画出）。油箱14的供油速率由燃油喷射阀30控制;内燃机空转的每分钟转数由旁通阀31控制，它控制空转期间的空气流率;废气回流由废气回流控制阀32控制，它控制废气的环流量;微型机通过是否向点火线圈供电，来控制点火。输油泵33由微型机控制，所以，仅当在控制装置1中，对于预定的周期（例如每隔10米/秒，或者与内燃机的转动同步地每隔其预定的转数），用公式（1）和（2）计算喷射时间Ti。这样，不断地确定新的喷射时间，按该时间打开燃油喷射阀30，得到一个预定的A/F值。燃油喷射阀的这样喷射操作通常是与内燃机转动同步的。

公式（2）中的系数α是取决于A/F的数据入，而入由空气-燃油传悉器22测得。由于公式（2）中含有系数α，所以可以把喷射时间Ti控制到某一值，这个值使基于反馈的闭环A/F控制得以进行，从而准确控制A/F值。构成部件的精度的分散以及它们的性能随时间推移的变化都得到了补偿，所以在任何时候A/F都能被准确控制。如前所述，基于反馈的闭环A/F控制，在内燃机运行状态变化很大的区域，以及高的工作输出区域，必须中断。把系数α调至预定值，例如10，这种控制可以进行。

在图2所示的A区，基于反馈的闭环A/F控制可以进行;但在B区，就内燃机负荷为L，每分钟转数为N而言，这种控制被中断。图中的两条虚线表示用吸入气体流率QA作参变量时，负荷L和转数N之间的关系。

上述结构的内燃机控制装置类似于早先的内燃机控制装置，但后者不能在内燃机所有的运行区进行反馈A/F控制。在本发明的实施方案中，实行了图3所示的包括用公式（1）和（2）计算喷射时间Ti的过程。因此，通过反馈A/F控制的修正结果反映在内燃机所有的运行区，在任何运行状态的任何时候都能准确地控制A/F。

下面介绍流程图3所示过程。

如图3所示的处理过程，在一定周期，例如每隔10米/秒，重复执行一次。首先，在步骤S1和S2（下面简写为S1、S2……“步骤”一词略去）中，按顺序获取数据Vo和N，然后在S3中，微型机根据运算公式（1）计算确定内燃机的负荷是否在图2的B区。如果“是”字则进行显示，即若内燃机负荷是在B区，把计数器C在S4中清零;计数器C是含于微型机2中的，用于计数内燃机负荷进入负荷较小的A区的连续的次数。在S5中，特征位归零，就不重写非易失性随机存取存贮器（RAM）表（该表在微型机里，下面再介绍）。此后进行步骤S6～S8。

如果S3计算后显示“否”字，即如果内燃机的运行状态处于图2中的A区，那么在S9中计数器C数值增大。在S10中，计数器的值被检核，确定基是否≥3;如果是＜3，那么在S11中，特征位置1，以便重写RAM表。接着，在执行完S6～S8后，执行S13～S15。

只有当S10中的结果显示为“是”，即仅当S3的结果至少连续三次显示“否”字，则S16～S21进行。

S6～S8是计算燃油喷射时间Ti的例行步骤。在S6中，存于微型机的非易失性RAM表（S21）中（S21将在下面介绍）的系数A和B，根据AFS的输出电压被读出。在S7中，用这两个系数和Vo值计算流率QA。最后，在S8中，应用公式（1）和（2）做计算，以确定喷射时间Ti。S6～S8总要被执行，不管内燃机的运行状态如何，总要执行S6～S8。当过程按流程图进行时，与内燃机吸入气体流率及其每分钟转数对应的新的喷射时间Ti，按10米/秒间隔连续地计算出来。于是，通过Ti控制燃油喷射阀30，使燃油适量地输进内燃机。

S13～S15是在上述过程中存贮Von-1、Tin-1，Nn-1值的例行步骤，在这以前，存贮Von-2、Tin-2和Nn-2等值;这里，Von、Tin和Nn表示Vo、Ti和N的实际值。为了进行这些步骤，在微型机中准备了对应这些值的6个存贮区M1～M6。每次的上述数据总是存在这些存贮区。S12是识别特征位F的步骤。当S3的结果显示为“是”时，继执行S6～S8之后，执行S12，而不执行S13～S15。当内燃机负荷高时，在S12之后，最后步骤马上进行。

S16～S21是用于确定系数A和B的例行步骤，然后把它们写在RAM表上与Vo的组成单元相应的区里。这两个系数是根据AFS的输出电压Vo来计算吸入气体流率QA所需要的。在S16-S18中，当S16～S18开始以前，首先把已经执行的S13～S15步骤中存贮在存贮区M1-M6里的三种6组数据-Von-1，Von-2，Tin-1，Tin-2，Nn-1和Nn-2读出来。在S19中，根据上述三类数据中Tin-1，Tin-2;Nn-1，Nn-2，计算吸入气体流率的两组数据QAn-1和QAn-2。在S20中，微型机用数据QAn-1，QAn-2，Von-1、Von-2求解二元联立方程，以便确定系数A和B。在S21中，系数A和B被写在RAM表上与Vo组成单元相应的区里。

因此，当在S16～S21中的操作重复时，根据AFS的输出电压Vo，来确定流率QA的公式（3）里面的常数A、B。

QA＝A·Vo⁴+B （3）

可以反过来根据QA、Vo，并应用RAM表（由非易变的RAM组合）来计算，并把它们存贮在与Vo组成单元相对应的区里，从而更新了数据。

根据AFS的输出电压Vo确定流率QA的公式（3）的详细形式为：

QA＝A·Vo⁴+B·Vo³+C·Vo²+D·Vo+E （4）

式中，A、B、C、D和E都是系数。

由于公式（4）中的B、C和D都接近于零，所以公式（3）可用于描述本发明的实施方案。

在本发明中，为了应用公式（4）确定流率QA，可用S16～S18中过去五次运算时所得到的数据，在S20中算出该公式中的系数A、B、C、D和E。这些数据可重写为Von-1、Von-2，Von-3，Von-4，Von-5，Tin-1，Tin-2，Tin-3，Tin-4，Tin-5，Nn-1，Nn-2，Nn-3，Nn-4，Nn-5。在例行步骤S13～S15中，必须准备预先确定的存贮区M1～M15。

现在要研究用系数A＝A10，B＝B10计算流率QA的情况，在用公式（3）确定AFS的特性曲线（见图4中的（1）时，选定A＝A10、B＝B10。虽然正常的流率应是QA1和QA2，但由于AFS值的随机性，而且它的准确度随时间而变化，其特性曲线实际是图4中的（2）时，那么与AFS输出电压Vo1和Vo2相应的流率则测得为QA1和QA2，因而不能正确计算喷射时间Ti。

但是，参照图1，当内燃机处于图2A的运行区时，由于A/F传感器的入输出，公式（2）中的系数α在变化，因而把内燃机输出A/F控制到预定值的反馈控制功率实际上是产生了。因此，即使确定AFS特性所需的系数A和B的值分别为对应于图4（1）所示的特征的A10和B10喷射时间也可调至某一值，从而准确选定A/F。

当执行图3中的S19和S20的A/F反馈控制操作时，如果根据所用的数据Tin-1和Tin-2确定了数据QAn-1和QAn-2，就可求得内燃机吸入气体的流率。将QA1和QA2与AFS输出电压Vo1和Vo2作比较，可求得如图4中（2）所示的AFS特性曲线。如果在S20中求得系数A和B，就能确定A20和B20。

如果把与系数A20和B20对应的系数A1-Am和B1-Bm在S21中写在非易变RAM表上与Vo组成单元相应的区里，那么使用从RAM表读出的系数，如图所示在S6和S7中可算出喷射时间Ti。即使在进行A/F反馈控制的区域，公式（2）中的也能基本上维持为1。即使在没有进行反馈A/F控制的区域，也一直可以得到准确的喷射时间。在S21中，把系数A和B写于同AFS输出电压Vo的组成单元对应的区里，其理由如下：AFS的特性曲线并不总是与公式（2）一致，如果系数A和B根据AFS输出电压Vo划出的各确定值来决定，那么正确的AFS特性曲线总是可以得到，无论AFS特性曲线是否与公式（2）符合。

在图3所示的实施方案中，内燃机的负荷只在S3中确定。实际上，最好要核对A/F反馈控制，以使S9仅在A/F反馈控制总起作用的区域进行。

在上述实施方案中，仅介绍加热电阻线AFS，而本发明中的AFS不局限于这一种。显然，本发明能适用于活瓣AFS，以及任何其它类型的AFS。校正AFS性能所需的那些系数可以相应调定。

在以上说明中，数据QA是通过系数A和B进行修正后得到的，因此确定吸入气体的实际流率，这样使本发明容易被理解。从以上说明可以清楚了解，在输出的A/F保持在合适的值以后，再对系数A和B进行修正。于是，这些修正值被显示，作为数据QA的修正值，它们包括燃油喷射阀和其它部件的执行机构性能变化的修正值。因此，本装置不仅校正AFS性能的变化，而且校正整个系统性能的变化。所以在任何时候都能准确地控制A/F。

在本发明中，基于反馈准确调定A/F的闭环A/F控制的效果，持续地反映于吸入气体流率传感器性能校正上。本发明消除了先有技术中的内燃机控制装置的缺点，控制A/F就象反馈A/F控制那样准确。这种有效的控制遍及内燃机所有运行区，包括反馈A/F控制不能进行的运行区。本发明提供的内燃机控制装置，能准确、持续地控制A/F，不受随机值和装置组成部件性能随时间间隔变化的影响。

④文件名称页行补正前补正后

说明书 1 4 燃油喷射系统的内燃机燃油喷射系统的内燃机中

1 12 运行状态的过渡区运行状态的过渡区内

1 16 存贮控制的校正速率存贮的控制校正速率

2 12 燃油喷入吸油管燃油喷入吸气管

2 15 在吸气管10的外函道11里在吸气管10的支道11里

④文件名称页行补正前补正后

说明书 2 17 A/F数据， A/F数据入

3 6 Z 2

3 22 是空气-燃油比 α是空气-燃油比

4 1 每隔10米/秒每隔10ms

4 24 10米/秒 10ms

5 19 10米/秒 10ms

7 13 QA1和QA2 QA′1和QA′2

Claims

1、本发明的内燃机控制装置，具有一个测量吸入空气流率的传感器20，一个测量输出空气-燃油比值的传感器，从而根据上述吸入空气流率，测量标称的燃油加注速率，然后根据上述输出空气-燃油比来校正基础燃油加注速率，从而最终确定燃油加注速率，其特征在于包括：装置S19，根据最终确定的燃油加注速率，计算吸入空气的实际流率；装置S20，根据吸入空气的实际流率，来计算用于校正测量吸气流率传感器(20)的性能所需的系数；装置S7，从测量吸气流率的传感器(20)取得与吸入空气流率有关的电压数据(Vc)以前，根据上述的系数校正吸入空气的流率；装置S8，根据卫校正的吸入空气流率(QA)，计算燃油加注速率(Ti)。

2、根据权项1的内燃机控制装置，其特征在于所说的计算吸入空气流率装置含有一个运算电路，它根据所记录的内燃机每分钟转数和燃油喷射时间来计算用于校正传感器（20）的性能所需的系数。

3、根据权项1的内燃机控制装置，其特征在于所述的用于计算为校正测量吸入空气流率传感器（20）的性能所需的系数的装置，是由运算电路组成的，它根据所记录的吸入空气流率来计算校正传感器（20）的性能所需的系数。

4、根据权项1的内燃机控制装置，其特征在于所述的用于校正吸入入空气流率的装置，由运算电路组成，它根据与吸入空气流率有关的当前数据（Vo）和上述系数，计算实际流率（QA）。

5、根据权项1的内燃机控制装置，其特征在于所述的用于测定燃油加注速率的装置，由运算电路组成，用此运算电路来确定内燃机负荷（TP＝K·QA/N，式中，N是内燃机当前的每分钟转数），然后，计算燃油加注速率〔T_i＝T_p·α-（1+K_TW+K_TA）〕，式中，α是根据与空气燃油比相关的数据λ所确定的系数，K_TW是基于水温数据的修正系数，水温数据由装在内燃机水冷通道里的水温传感器测得，K_TA是基于吸入空气温度数据T_A的修正系数，T_A由装在吸气管里的吸入空气温度传感器测得。

6、根据权项1的内燃机控制装置，其特征在于所述的用于计算为校正测量吸入空气流率的传感器（20）性能所需的系数的装置，它具有存贮器（S21），以分组形式存贮校正上述传感器性能所需的系数，这里的空气流率是指对应于其上的不同数据（Vo₁、Vo₂、Vo₃……Vom）的。

7、根据权项6的内燃机控制装置，其特征在于所述的对应于上述存贮器中的吸入空气流率数据的系数，当内燃机负菏低时重写。

8、根据权项6的内燃机控制装置，其特征在于所述的对应于上述存贮器中吸入空气流率数据的系数，当内燃机负菏高时不重写。

9、根据权项6的内燃机控制装置，其特征在于所述的对应于上述存贮器中吸入空气流率数据的系数，在内燃机负菏由高变低时不马上重写。