TWI414675B - Engine control system and method - Google Patents

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TWI414675B TW099132371A TW99132371A TWI414675B TW I414675 B TWI414675 B TW I414675B TW 099132371 A TW099132371 A TW 099132371A TW 99132371 A TW99132371 A TW 99132371A TW I414675 B TWI414675 B TW I414675B
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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引擎控制系統與方法
本發明係關於一種引擎控制系統與方法，尤指一種適用於修正噴射式機車引擎噴油量之引擎控制系統與方法。
含氧感知器(Oxygen Sensor或簡稱O2 Sensor)的主要目的是在控制引擎中汽油與空氣的「空燃比」，含氧感知器會自動將在排氣管中所偵測廢氣中氧氣的含量訊息傳回電子控制單元(ECU：Electronic Control Unit)，如此在電子控制單元快速的運作管控下，很快地就可調整出一個最適當的空燃比，讓每一滴油都發揮最佳效率，達到省油又環保之效果。
請參閱圖1係含氧感知器輸出電壓與空燃比之特性曲線，一般而言，最適當的理想空燃比(A/F：Air/Fuel)為14.7，空燃比等於14.7即表示完全燃燒，空燃比大於14.7表示稀油狀態，空燃比小於14.7表示濃油狀態。而當空燃比等於14.7時，含氧感知器之輸出電壓大約為0.45V。
含氧感知器之主要功能即為修正空燃比，使空燃比趨近理想值14.7，其作法係利用含氧感知器輸出電壓之高低來進行噴油量修正，例如當含氧感知器輸出電壓處於高電壓即大於0.45V時，表示空燃比小於14.7，亦即表示濃油狀態，電子控制單元(ECU)則會進行減少燃油之修正；而當含氧感知器輸出電壓處於低電壓即小於0.45V時，表示空燃比大於 14.7，亦即表示稀油狀態，電子控制單元(ECU)則會進行增加燃油之修正，以期望有較佳的燃燒效率，而能符合環保規定，並達到經濟節約能源之目的。
請繼續參閱圖2、及圖3，其分別為空燃比不進行修正之開迴路控制與空燃比進行修正之閉迴路控制示意圖。一般而言，含氧感知器進行空燃比修正時稱為閉迴路控制，其作動方式如圖3所示，電子控制中心91輸出一訊號控制噴油嘴92提供一噴油量供引擎93燃燒運轉，而含氧感知器94則將在排氣管中所偵測廢氣中氧氣的含量訊息傳回電子控制中心91，在電子控制中心91快速的運作管控下，很快地就可調整出一個最適當的空燃比，閉迴路控制之主要目的即可修正空燃比，使空燃比趨近14.7，亦即使含氧感知器94之輸出電壓位於0.45V處。至於開迴路控制則不論含氧感知器94之輸出電壓為高電壓或低電壓，電子控制中心91皆不作任何噴油量之補償修正，其作動方式如圖2所示，電子控制中心91輸出一訊號控制噴油嘴92提供一噴油量供引擎93燃燒運轉，電子控制中心91不修正噴油量。
一般當油門開度大於50%或引擎轉速高於6000轉/分(RPM)時，即稱為開迴路控制區域，其噴油量的多寡是以實驗方式所推算出來的。當引擎於開迴路控制區域下運轉時，噴油量完全取決於實驗上所建立的基本噴油量，不作任何補償修正，含氧感知器之輸出電壓係處於一個固定值，此固定值若為高電壓即代表空燃比處於濃油狀態；反之，此固定值若為低電壓即代表空燃比處於稀油狀態。 引擎於開迴路控制區域運轉，若是因為生產與製造上的變異，或是當內燃機引擎使用一段時間之後，燃油注入系統(EFI：Electronic Fuel Injection)零件劣化(如燃油泵劣化、壓力調節閥壓力不足、噴油嘴異物阻塞、電線劣化等等)，造成噴油量不足，將導致空燃比過於稀薄，即稀油狀態，而空燃比過於稀薄將產生如下之缺點：(1)引擎工作溫度過高，容易燒毀，(2)廢氣溫度過高，排氣管容易燒毀，(3)廢氣溫度過高，觸媒轉換器(Catalyst Converter)容易燒毀。因此，當引擎於開迴路控制區域下運轉時，目前此種依賴實驗上所建立的基本噴油量，不作任何補償修正之方式，容易使引擎工作溫度過高，不利於引擎長時間運轉之耐久性，且排氣管也容易燒毀，並非十分理想，尚有改善之空間。
發明人緣因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可以解決上述問題之引擎控制系統與方法，幾經研究實驗終至完成本發明。
本發明之主要目的係在提供一種可修正引擎噴油量之引擎控制系統與方法，俾能當內燃機引擎在開迴路控制運轉下，可依據含氧感知器之輸出電壓特性，當其訊號位於低電壓時，即稀油狀態時，進行增加噴油量修正，俾避免引擎工作溫度或廢氣溫度過高，導致引擎、排氣管、及觸媒轉換器容易燒毀之缺失。
為達成上述目的，本發明之引擎控制系統包括有：一用以量測引擎所排放廢氣中氧氣含量之含氧感知器、一用以提供引擎所需燃油之噴油嘴、一用以量測油門開度之油門開度感知器、一用以量測引擎轉速之引擎轉速感知器、及一電連接於含氧感知器、噴油嘴、油門開度感知器、及引擎轉速感知器之電子控制中心。其中，當油門開度大於50%或引擎轉速高於6000轉/分(Revolution Per Minute：RPM)，亦即當引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域運轉，且含氧感知器之輸出電壓低於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，電子控制中心輸出一訊號，用以控制噴油嘴增加噴油量。
此外，上述引擎控制系統之引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域運轉，而含氧感知器之輸出電壓高於或等於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，則電子控制中心不輸出用以控制噴油嘴增加噴油量之訊號，即不修正噴油量。
本發明另提供一種可修正引擎噴油量之引擎控制方法，包括有以下步驟：一油門開度感知器量測一油門開度之資訊；一引擎轉速感知器量測一引擎轉速之資訊；一含氧感知器依其量測引擎廢氣中氧氣的含量而輸出一電壓之資訊；以及一電子控制中心依據該油門開度、該引擎轉速與該電壓之資訊而選擇是否輸出一訊號，其中，當油門開度大於 50%或引擎轉速高於6000轉/分，亦即引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域運轉，且含氧感知器之輸出電壓低於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，電子控制中心輸出一訊號，用以控制噴油嘴增加噴油量。
此外，上述引擎控制方法當引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域運轉，而含氧感知器之輸出電壓高於或等於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，則電子控制中心不輸出用以控制噴油嘴增加噴油量之訊號，即不修正噴油量。
請參考圖4係本發明一較佳實施例之閉迴路控制系統架構圖，本實施例之可修正引擎噴油量之引擎控制系統包括有：一油門開度感知器11、一引擎轉速感知器12、一含氧感知器13、一噴油嘴15、及一電子控制中心20。含氧感知器13用以量測引擎所排放廢氣中氧氣的含量，噴油嘴15用以提供引擎所需之燃油，油門開度感知器11用以量測油門開度，引擎轉速感知器12用以量測引擎轉速，而電子控制中心20則電連接於含氧感知器13、噴油嘴15、油門開度感知器11、及引擎轉速感知器12。
其中，當油門開度大於50%或引擎轉速高於6000轉/分(RPM)，亦即引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域，且含氧感知器13之輸出電壓低於0.3V(其對應之空然比 約為15.5)時，電子控制中心20輸出一控制噴油嘴15增加噴油量之訊號。
請參閱圖5係本發明之開、閉迴路控制區域示意圖，並並請一併參閱圖4。依圖5之引擎轉速與油門開度之開、閉迴路控制區域示意圖，就A點而言，因油門開度小於50%或等於、或者也可說因引擎轉速低於或等於6000轉/分(RPM)，其所圍成之矩形區域內，稱為閉迴路控制區域，而矩形區域外，則稱為開迴路控制區域，習知技術當引擎於開迴路控制區域運轉時，電子控制中心對噴油量並不作任何補償修正，而本實施例之引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域運轉時，當含氧感知器13之輸出電壓低於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，即稀油狀態時，電子控制中心20則輸出一控制噴油嘴15增加噴油量之訊號，俾避免引擎工作溫度或廢氣溫度過高，導致引擎、排氣管、及觸媒轉換器容易燒毀之缺失。
此外，當引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域運轉，而含氧感知器13之輸出電壓高於或等於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，則電子控制中心20不輸出控制噴油嘴15增加噴油量之訊號，即不修正噴油量。亦即，此時引擎之工作溫度不會過高，尚屬正常狀態。
請參考圖6係本發明一較佳實施例之開迴路控制方法流程圖，並請一併參閱圖4。本之實施例引擎控制方法包括有以下步驟：首先，一油門開度感知器11量測一油門開度之資訊、及一引擎轉速感知器12量測一引擎轉速之資訊， 當油門開度大於50%或引擎轉速高於6000轉/分時，即表示引擎位於空燃比不進行修正之開迴路控制區域；接著，一含氧感知器13依其量測引擎廢氣中氧氣的含量而輸出一電壓之資訊，當該電壓低於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，即稀油狀態時，電子控制中心20輸出一控制噴油嘴15增加噴油量之訊號，俾避免引擎工作溫度或廢氣溫度過高，導致引擎、排氣管、及觸媒轉換器容易燒毀之缺失。
倘若含氧感知器13之輸出電壓高於或等於0.3V(其對應之空然比約為15.5)時，則電子控制中心20不輸出控制噴油嘴15增加噴油量之訊號，即不修正噴油量。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
11‧‧‧油門開度感知器
12‧‧‧引擎轉速感知器
13‧‧‧含氧感知器
15‧‧‧噴油嘴
20‧‧‧電子控制中心
91‧‧‧電子控制中心
92‧‧‧噴油嘴
93‧‧‧引擎
94‧‧‧含氧感知器
圖1係含氧感知器輸出電壓與空燃比之特性曲線。
圖2係空燃比不進行修正之開迴路控制示意圖。
圖3係空燃比進行修正之閉迴路控制示意圖。
圖4係本發明一較佳實施例之閉迴路控制系統架構圖。
圖5係本發明之開、閉迴路控制區域示意圖。
圖6係本發明一較佳實施例之開迴路控制方法流程圖。
11‧‧‧油門開度感知器
12‧‧‧引擎轉速感知器
13‧‧‧含氧感知器
15‧‧‧噴油嘴
20‧‧‧電子控制中心

Claims (4)

  1. 一種引擎控制系統，包括：一含氧感知器，用以量測引擎所排放廢氣中氧氣的含量；一噴油嘴，用以提供引擎所需之燃油；一油門開度感知器，用以量測油門開度；一引擎轉速感知器，用以量測引擎轉速；以及一電子控制中心，電連接於該含氧感知器、該噴油嘴、該油門開度感知器、及該引擎轉速感知器；其中，當油門開度大於50%或引擎轉速高於6000轉/分(RPM)，且該含氧感知器之輸出電壓低於0.3V時，該電子控制中心輸出一訊號，用以控制該噴油嘴增加噴油量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之引擎控制系統，其中，該含氧感知器之輸出電壓高於或等於0.3V時，該電子控制中心不輸出用以控制該噴油嘴增加噴油量之訊號。
  3. 一種引擎控制方法，包括有以下步驟：一油門開度感知器量測一油門開度之資訊；一引擎轉速感知器量測一引擎轉速之資訊；一含氧感知器依其量測引擎廢氣中氧氣的含量而輸出一電壓之資訊；以及一電子控制中心依據該油門開度、該引擎轉速與該電壓之資訊而選擇是否輸出一訊號，其中，當該油門開度大於50%或該引擎轉速高於6000轉/分，且該電壓低於0.3V 時，該電子控制中心輸出一訊號，用以控制噴油嘴增加噴油量。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之引擎控制方法，其中，該電壓高於或等於0.3V時，該電子控制中心不輸出用以控制噴油嘴增加噴油量之訊號。
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