专利名称：电子节流控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子节流控制器，所述电子节流控制器根据从节流位置传感器输出的节流开口程度信号与控制目标值之间的偏差驱动DC马达，从而控制节流阀的开口程度。更具体地说，本发明涉及一种电子节流控制器，用于以减小目标节流开口程度信号与从节流位置传感器输出的节流开口程度信号之间的偏差的这种方式反馈控制DC马达。
背景技术：
传统来说，装有废气再循环管的废气再循环设备被安装在内燃机中，同时所述废气再循环管用于将内燃机的一部分废气从发动机排气管中再循环到发动机吸气管中。这是这样一种系统，即，由于内燃机的这部分废气与吸入空气相混合，因此最大燃烧温度被降低，从而减少包含在废气中的有害物质(例如NOx)。
近来，在这样一种情况下，响应于以使得通过所述废气再循环管再循环到发动机吸气管中的大量再循环废气(EGR气)进入到发动机吸气管中的这种方式进一步提高废气性能的这样一种需求，甚至在柴油机中也已开始使用节流阀(也就是，进气节流阀)。进气节流阀以这样一种方式控制新吸入的空气量，所述方式即，当用以调节EGR气的再循环量(EGR量)所废气再循环量控制阀(EGR控制阀)的阀体被打开时，可减小新吸入的空气量。另外，一般来说，为了防止在加速操作期间出现烟尘，使用可在快速控制响应特性下操作的DC马达作为用于执行这些进气节流阀的打开/关闭控制操作的致动器。
另一方面，电子节流控制器(电子节流系统)在该技术领域中是公知的，而这些电子节流控制器响应于加速器踏板的下压量驱动DC马达，从而控制节流阀的开度。在该电子节流控制器中，根据从用于检测加速器踏板的下压量(加速器开度)的加速器位置传感器输出的加速器开度信号，驱动电流被供应到DC马达。这样，由于DC马达被驱动，因此节流阀的打开/关闭操作被控制以使得被吸入到发动机的气缸中的空气量可保持最优进气值。这样，DC马达装备有能够检测节流开度的节流位置传感器以便于执行节流阀的位置控制。因此，根据相对于DC马达的比例积分和微分控制(PID)，以这样一种方式执行反馈控制，所述方式即，使得从节流位置传感器输出的节流开度信号(位置传感器信号)与从加速器位置传感器输出的加速器开度信号之间的偏差减小到零。
当在用于检测节流开度的节流位置传感器中偶然出现异常状态时，不能在更好的条件下执行节流阀的位置控制操作。例如，当节流位置传感器处于表现出小开度(线路中断、短路、输出固定)的故障中时，由于反馈控制而使得节流阀越来越被打开，因此可能出现这样一个难题。即，内燃机的输出功率变得过高。另外，例如，当节流位置传感器处于表现出大开度(线路中断、短路、输出固定)的故障中时，由于反馈控制而使得节流阀越来越被关闭，因此可能出现这样一个难题。即，内燃机处于发动机停机状态。为了解决这些难题，立刻停止对于DC马达的通电操作，并且例如使用默认弹簧将节流阀固定到机械预定开度。这样，内燃机的输出功率被限制，并且可实现节约驱动。然而，甚至在节流位置传感器瞬间处于异常状态中时，由于对于致动器的通电操作立刻停止，因此存在另一个问题，即，减弱了关于机动车的驾驶性能。
因此，为了解决这样一个问题，在该技术领域中以下所述的电子节流控制器(例如，参考JP-2001-303976A。第1到第7页，图1到图4)是已知的。在该电子节流控制器中，甚至当节流位置传感器中偶然出现异常状态时，也继续进行对于致动器的通电操作，直到经过了预定时间；并且当节流位置传感器的异常状态持续了超过或等于所检测的预定时间的时间周期时，停止对于致动器的通电操作，然后，例如使用默认弹簧将节流阀固定到机械预定开度。因此，当节流位置传感器中的异常状态偶然出现，同时未减弱驾驶性能时，该电子节流控制器能够避免内燃机的输出功率变得过高，并且内燃机处于发动机停机状态。然而，在该传统电子节流控制器中，如果所述预定时间被设定为长时间周期的话，当节流位置传感器处于表现出大开度(线路中断、短路、输出固定)的故障中时，由于反馈控制而使得节流阀越来越被关闭，因此内燃机处于发动机停机状态。
发明内容
本发明具有这样一个目的，即，提供一个电子节流控制器，所述电子节流控制器能够稳定地检测有关于节流阀、致动器以及节流位置传感器中的至少一个的异常状态，同时避免发动机停机状态。
根据本发明，以这样一种方式执行避免发动机停止控制操作，即，当进气量传感器所检测的进气量小于根据内燃机的驱动状态所设定的防止停机判断值(例如，防止停机目的每个气缸进气量)时，在忽略通过第一节流开度控制装置进行的反馈控制操作的同时驱动致动器，从而控制成沿阀打开方向进一步打开节流阀的开度。然后，当第二节流开度控制装置每单位时间的避免发动机停止控制的执行频率(例如，执行次数)大于或等于异常状态判断值(例如，一到五次)时，检测出有关节流阀、致动器以及节流位置传感器中的至少一个的异常状态。异常状态相当于例如，节流阀的固定故障、致动器的异常状态故障或节流位置传感器的异常状态故障。因此，在避免发动机停机状态时，可稳定地检测有关节流阀、致动器以及节流位置传感器中的至少一个的异常状态。另外，甚至当节流阀、致动器以及节流位置传感器中的至少一个瞬时处于异常状态时，由于对于致动器的通电操作未被停止，因此本发明的电子节流控制器不会对内燃机的驱动状态造成不利影响，而且也不减弱机动车的可操作性。
从参照附图所作的以下详细描述中将更加明白本发明的其它目的、特征和优点，在附图中相似的零件用相似的附图标记表示，其中
图1是根据本发明第一实施例的发动机和设备的示意图；图2是根据第一实施例的节流阀控制器的透视图；图3是示出了根据第一实施例的控制逻辑的框图；图4是示出了根据第一实施例的控制逻辑的框图；图5是示出了根据第一实施例的发动机停机防止控制的流程图；图6是示出了根据第一实施例的发动机停机防止控制的流程图；图7是示出了根据第一实施例的位置传感器信号开度“大”异常状态控制的流程图；以及图8是示出了根据第一实施例的位置传感器信号开度“大”异常状态控制的流程图。
具体实施例方式
根据执行本发明的最佳模式，通过在每单位时间的避免发动机停止控制的执行频率大于或等于异常判断值时，使用用于检测节流阀、致动器以及节流位置传感器中的至少一个的异常状态的异常状态检测装置，可实现在避免发动机停机的同时稳定地检测有关于节流阀、致动器以及节流位置传感器中的至少一个的异常状态这样一个目的。
图1到图8示出了本发明的第一实施例，也就是说，是用于表示发动机和其外围装置的视图。
根据该实施例的发动机控制系统装有共轨类型的喷射设备(未示出)、废气再循环设备(EGR设备，未示出)、电子节流控制器、以及发动机控制单元(在下文中，电子控制单元将被称作“ECU”)7。共轨类型的喷射设备将高压燃料喷射/供应到内燃机(在下文中将称之为“发动机”)1的每个气缸的燃烧室2中，所述内燃机为诸如安装在机动车例如汽车上的多气缸柴油机。废气再循环设备调节从发动机排气管再循环到发动机进气管3的发动机1的一部分废气的废气再循环量。电子节流控制器调节被吸入到发动机1的每个气缸的燃烧室2中的空气的进气量。发动机控制单元7电子地控制共轨类型的喷射设备、废气再循环设备以及电子节流控制器的各个致动器。
共轨类型的喷射设备装有共轨(未示出)、供给泵(燃料供给泵，未示出)、以及多个喷射器(“INJ”，未示出)。所述共轨积聚相当于燃料喷射压力的高压燃料。供给泵对已通过用作致动器的进气控制阀(SCV，未示出)吸入到施压腔中的燃料加压以便于产生高压燃料，之后，在压力作用下将该高压燃料供应到共轨。多个喷射器将已被积聚在共轨中的高压燃料喷射到发动机1的各个气缸的燃烧室2中。应该注意的是，用于沿阀打开方向驱动喷嘴针(阀体)的致动器诸如电磁阀被设在多个喷射器中。另外，废气再循环设备装有废气再循环管(未示出)、以及废气再循环量控制阀(EGR控制阀，未示出)。废气再循环管用于使得流过发动机排气管的废气通道的一部分废气被引导到发动机进气管3的进气通道4中。废气再循环量控制阀可变地控制流过该废气再循环管的废气再循环流动路径的EGR气的再循环量(EGR量)。应该注意的是，用于沿阀打开方向驱动阀(阀体)的致动器诸如电磁阀被设在EGR控制阀中。
接下来，将参照图1和图2描述该第一实施例的电子节流控制器的示意性布置。在该示例中，图2是用于示出电子节流控制器的主要结构的透视图。电子节流控制器对应于内燃目的的进气控制设备，所述进气控制设备装有发动机进气管3、节流阀5、诸如默认(default)弹簧的阀激励装置(未示出)、电动马达(在下文中将被称作“DC马达”)6、以及上述ECU7。使用发动机进气管3以便于将所吸入的空气供应到发动机1的各个气缸的燃烧室2中。节流阀5调节流过发动机进气管3的进气通道4的新吸入的空气量。阀激励装置沿阀打开方向激励节流阀5。DC马达6用作用于沿阀打开方向驱动节流阀5的致动器。ECU7电子地控制DC马达6。应该理解的是，所述默认弹簧构成用于保持相当于当停止对DC马达6的电力供应时节流阀5被机械地打开处于阀完全打开状态这样一个位置的节流开度的完全打开位置保持装置。
用于打开/关闭进气口的进气(吸气)阀(未示出)和用于打开/关闭排气口的排气阀(未示出)被安装在发动机1的气缸盖上。然后，以这样一种方式构成发动机1的进气口，即，EGR气和新吸入的空气都通过发动机进气管3的进气通道4被供应。另外，以这样一种方式构成发动机1的排气口，即，废气被排出到发动机排气管的排气通道。在这种情况下，空气滤清器壳体12被安装在发动机进气管3上游侧，同时该空气滤清器壳体12将用于过滤新吸入空气的空气滤清器11储存在其中。
发动机进气管3拥有节流阀体13、以及进气歧管(空气进气歧管)14。节流阀体13在自由打开/关闭的状态下将节流阀5储存在其中。进气歧管14被设在比该节流阀体13的更下游侧上。进气歧管14将发动机进气管3中的进气通道4与发动机1的每个气缸的进气口相连接，并且将新吸入的空气从进气通道4中分配到发动机1的各个气缸的燃烧室2中。应该注意的是，用于填充新吸入的空气的涡轮增压机可被替代地设在空气滤清器壳体12与节流阀体13之间。另外，废气再循环设备的废气再循环管的输出口可被替代地设在比该节流阀体13的更下游侧(或上游侧)上。
通过采用金属材料或树脂材料制造节流阀5并且将其制成为基本的圆盘形状。该节流阀5相当于用于控制被吸入到发动机1的每个气缸的燃烧室2中的新吸入的空气量的蝶形阀。使用螺丝在使得该蝶形阀已被插入到形成在轴15中的阀插入孔中的情况下将该蝶形阀紧固以便于将其固定于轴15上。轴15拥有阀固定部分，所述阀固定部分固定节流阀5，并且已用金属材料形成为杆状。应该理解的是，轴15的阀固定部分的两侧以可转动的方式被支撑于节流阀体13的轴支承部分。
之后，由于DC马达6被通电，因此节流阀5被控制，使得通过DC马达6的驱动力将节流阀5的开度(节流开度)控制在从阀完全关闭位置到阀完全打开位置的阀驱动范围内。另外，当节流阀5被停止在阀完全关闭位置(参照图2)时，新吸入的空气可被中断，并且可减小当发动机1停止时发生的发动机振动。还应该注意的是，在该实施例中，甚至当执行空运转时，也可由DC马达6的驱动力控制节流开度。因此，新吸入的空气量被控制，并且被如此控制，使得发动机1的转数与目标空转数相一致。在该第一实施例中，当停止对DC马达6的电力供应时，默认弹簧的激励力使得节流阀5返回到阀完全打开位置，因此，阀开度处于完全打开状态。
DC马达6为由转子和定子构成的无刷DC马达，同时具有永久磁铁的转子芯装备有转子，并且其上已缠绕有电枢线圈的定子芯装备有定子。转子以与动力轴(马达轴)整体的形式被形成。定子被布置得与该转子的外周侧相对。还应该注意的是，减速齿轮机构可被替代地设置在DC马达6的动力轴与节流阀5的轴之间，并且该减速齿轮机构将DC马达6的动力轴的转动速度变为预定减速比。或者，取代无刷DC马达，也可使用装有刷的DC马达、以及AC马达诸如三相感应马达。
在这种情况下，如图1所示，ECU7装备有微型计算机、泵驱动电路、喷射器驱动电路、EGR驱动电路、以及马达驱动电路9。使用公知配置布置微型计算机，所述公知配置诸如用于执行控制程序操作和计算程序操作的CPU8；将各种程序和数据储存在其中的储存装置(各种存储器，例如，ROM、EEPROM、RAM或备用RAM)；以及诸如输入电路、输出电路、以及动力供应电力等各种功能。泵驱动电路向供给泵的进气量控制阀供应SCV驱动电流。喷射器驱动电路向喷射器的电磁阀供应INJ驱动电流。EGR驱动电路向EGR控制阀的致动器供应EGR驱动电流。马达驱动电路9向节流阀5的DC马达6供应马达驱动电流。之后，ECU7被布置成用于以这样一种方式执行反馈控制操作，所述方式即，例如当点火开关被接通(IG·ON)时，共轨中的燃料压力(共轨压力)、废气再循环量(EGR量)以及新吸入的空气量可基于储存在储存器中的控制程序和控制逻辑变成各种控制指令值。
ECU7以这种方式被布置，即，使得来自于各种传感器的传感器信号通过A/D转换器被A/D转换，之后使得数字传感器数据进入到安装在ECU7中的微型计算机中。这些传感器由提升量传感器(未示出)、曲柄角传感器(未示出)、加速器位置传感器(未示出)、冷却水温度传感器(未示出)、燃料温度传感器(未示出)、空气流量计21、节流位置传感器22等构成。提升量传感器将EGR控制阀的阀提升量转换为电信号(阀提升量信号)。曲柄角传感器检测发动机1的曲柄轴的转动角。加速器位置传感器通过汽车驾驶员检测加速器踏板的下压量(即，加速器操作量)。冷却水温度传感器检测发动机冷却水的温度(THW)。燃料温度传感器检测燃料的温度(THF)。曲柄角传感器是由耦合线圈构成的，所述耦合线圈将发动机1的曲柄轴的转动角转换为电信号(NE脉冲信号)，并且例如每30℃A(曲柄角)输出一个NE脉冲信号。之后，ECU7可用作用于通过测量从曲柄角传感器输出的NE脉冲信号的时间间隔检测发动机1的转动速度(在下文中将称之为“发动机转数”，即，NE)的转动速度检测装置。
CPU8拥有计算功能(喷射量设定装置)，所述计算功能通过将喷射量校正量加到基础喷射量而计算指令喷射量(Q)。喷射量校正量对应于冷却水温度传感器检测的发动机冷却水的温度(THW)和燃料温度传感器检测的燃料的温度(THF)。另外，ECU7拥有计算功能(喷射时间设定装置)，所述计算功能根据燃料压力传感器所检测的共轨中的燃料压力(共轨压力PC)以及基础喷射量或指令喷射量(Q)中的任意一个计算与喷射器的电磁阀的激励时间相对应的喷射指令脉冲长度(指令喷射时间周期TQFIN)。然后，CPU8拥有计算功能(燃料压力设定装置)，所述计算功能使用发动机转数(NE)以及基础喷射量或指令喷射量(Q)中的任意一个计算目标燃料压力(PF IN)。
另外，安装在ECU7中的泵驱动电路被布置成用于根据本领域中公知的比例积分和微分控制(PID)或比例积分控制(PI)相对于供给泵的进气量控制阀执行反馈控制操作，使得共轨压力(PC)与目标燃料压力(PFIN)之间背离的方式获得目标燃料压力(PF IN)。另外，CPU8具有计算功能(目标节流开度设定装置)，所述计算功能根据发动机转数(NE)以及基础喷射量或指令喷射量(Q)中的任意一个计算控制目标值(目标节流开度)。
另外，安装在ECU7中的马达驱动电路9相当于这样一种电路，所述电路从被计算为已被PWM转换的能率比信号的输出DUTY(控制量)产生输出电流DUTY之后，将该输出电流DUTY输出到DC马达6中，而PWM是由脉宽调制缩写而来。也就是说，马达驱动电路9基于依照发动机1的驱动状态设定的控制目标值(目标节流开度)与实际节流开度(位置传感器信号)之间的开度偏差产生输出电流DUTY，以便于减小该偏差。这意味着马达驱动电路9根据目标节流开度与实际节流开度之间的开度偏差调节每单位时间控制脉冲信号的ON/OFF状态的比率。控制脉冲信号相当于脉冲形状的马达驱动信号，并且ON/OFF比率意味着能率比。因此，在DC马达6中，产生了与输出电流DUTY相对应的驱动力(马达动力轴转矩)，因此，最终使得节流阀5的实际节流开度与目标节流开度相一致。
在该示例中，空气流量计21相当于进气量传感器，所述空气流量计21被安装在比空气滤清器壳体12更下游侧的发动机进气管3上。空气流量计21将新吸入的空气量(例如，每个气缸的进气量AFSYLF)转换为电信号(进气量信号)，以便于输出多少空气量被吸入到ECU7中的这样的信息。空气流量计21相当于这样一种进气量传感器(电位计类型的空气流量计)，通过所述传感器例如借助于电位计将流过发动机进气管3的进气通道4的吸入空气量转换成电压比以便于被检测。还应该注意的是，取代本实施例的空气流量计21，也可使用速度密度系统。也就是说，在该速度密度系统中，设在比节流阀5更下游侧上的进气管的负压由半导体类型的压力传感器检测，那么，通过用ECU7计算进气管的负压和发动机转数可间接获得进气量。此外，也可使用其它进气量检测方法，诸如卡门涡街类型的传感器方法或热金属丝法。
节流位置传感器22相当于节流开度传感器，通过所述传感器将节流阀5的阀开度转换成电信号(位置传感器信号)，并且该传感器向ECU7输出节流阀5被打开多少度这样的信息。该节流位置传感器22包含整体安装在轴15上的磁场产生源，以及用于根据磁场产生源所产生的磁场产生电动势的非接触类型的磁检测元件。还应该注意的是，可使用霍耳效应IC、霍耳效应元件或磁阻元件作为磁检测元件。取代本实施例的节流位置传感器22也可使用这样一种电位计系统，其中电位计与节流阀5一起移动，以便于输出与节流开度成正比的电压信号。
(第一实施例的控制方法)
现在参照图1到图8，将作出对于根据第一实施例的用于控制电子节流控制器的控制方法的简单描述。现在，在图3和图4的控制逻辑中示出了用于计算对于DC马达6的输出电压负载(输出DUTY)的方法。该第一实施例的ECU7中所使用的CPU8是由目标节流开度设定装置31；开度偏差计算装置(计算器)32；第一和第二停机防止/增加装置(加法器)33；第一节流开度控制装置34；第二节流开度控制装置(避免发动机停止控制要求装置(ESACRM)35、避免发动机停止控制装置(ESACM)36)；异常状态检测装置(ACDM)37；用于阻止对马达的动力供应的装置38(即，马达动力供应阻止装置)；以及用于向汽车驾驶员通报异常状态的装置39(即，异常状态警告装置)等构成。
首先，目标节流开度设定装置31执行计算程序操作。在该目标节流开度设定装置31中，从诸如曲柄角传感器的转动速度检测装置获得了发动机转数(NE)；从喷射量设定装置获得了指令喷射量(Q)；以及从诸如ROM或EEPROM的存储器读出二维图。已通过执行试验等通过预先测量发动机转数(NE)、指令喷射量(Q)以及目标节流开度之间的关系形成了该二维图。然后，在该目标节流开度设定装置31中，通过使用该二维图设定进气节流目标节流开度。
在该情况下，如下所述在该二维图中已设定了进气节流目标节流开度。也就是说，在发动机转数(NE)小于或等于空转转数(例如，850rpm)的这种情况下，已将进气节流目标节流开度设定为相当于节流阀5的阀完全打开位置的这种阀开度。另外，在其它情况下，以这样一种趋势设定进气节流目标节流开度，即，发动机转数(NE)增加得越高，并且指令喷射量(Q)增加得越大，进气节流目标节流开度基本上增加得越大。
接着，计算器32执行计算程序操作。在该计算器32中，从进气节流目标节流开度和节流位置传感器22输出的位置传感器信号计算出进气节流开度偏差。接着，加法器33执行计算操作。在该加法器33中，在从图4的控制逻辑(即，本发明)的避免发动机停止控制要求装置(ESACRM)35输出用于避免发动机停机的要求的情况下，从图4的控制逻辑的避免发动机停止控制装置(ESACM)36输出的第一和第二停机防止增加量都被增加到进气节流开度。
在用于避免发动机停机的要求被输出的情况下，由于执行了该计算程序操作，因此进气节流开度偏差以与ECU7实际确认的进气节流开度偏差无关的方式增加，然后，使用DC马达6的驱动力可迫使节流阀5被打开，同时忽略从节流位置传感器22输出的节流位置传感器信号(位置传感器信号)。
另一方面，当进气节流控制执行标志已被设为“1”时，从第一节流开度控制装置34向安装在ECU7中的马达驱动电路9输出控制信号。然后，马达驱动电路9产生输出电流DUTY并且通过该输出电流DUTY驱动(电力的供应)DC马达6。马达驱动电路9从输出DUTY(控制量)产生该输出电流DUTY，所述输出电流DUTY已基于目标节流开度和实际节流开度(位置传感器信号)之间的开度偏差被计算为PWM(脉宽调制)-转换能率比信号，以便于将该偏差减小到零。因此，在DC马达6中，产生了与输出电流DUTY相对应的驱动力(即，马达动力轴转矩)，并且最终使得节流阀5的实际节流开度与目标节流开度相一致。还应该理解的是，通过执行这样一种反馈控制操作可替代地布置马达驱动电路9，所述反馈控制操作即，相对于DC马达6执行本领域中公知的比例积分和微分控制(PID)或比例积分控制(PI)中的任意一个，以便于将目标节流开度和实际节流开度之间的开度偏差减小到零。
在图4的控制逻辑(即，本发明)中，首先，避免发动机停止控制要求装置(第二节流开度控制装置)35执行计算程序操作。在该避免发动机停止控制要求装置(ESACRM)35中，从诸如曲柄角传感器的转动速度检测装置获得了发动机转数(NE)；以及从诸如ROM或EEPROM的存储器读出一维图。已通过执行试验等通过预先测量发动机转数(NE)与每个气缸的停机防止判断-目的进气量1(第一停机防止判断值STLCHK1)之间的关系形成了该一维图。然后，ECU7使用第一每个气缸进气量设定装置41中的该一维图设定每个气缸的停机防止判断-目的进气量1(STLCHK1)。
另外，在该避免发动机停止控制要求装置(ESACRM)35中，从转动速度检测装置(诸如曲柄角传感器)中获得了发动机转数(NE)；以及从存储器(诸如ROM或EEPROM)中读出一维图。已通过执行试验等通过预先测量发动机转数(NE)与每个气缸的停机防止判断-目的进气量2(STLCHK2)之间的关系形成了该一维图。然后，ECU7使用第二每个气缸进气量设定装置42中的该一维图设定每个气缸的停机防止判断-目的进气量2(第二停机防止判断值STLCHK2)。应该理解的是，STLCHK1＜STLCHK2。在这种情况下，以这样一种趋势设定每个气缸的停机防止判断-目的进气量1和2(STLCHK1和2)，所述趋势即，发动机转数(NE)增加得越高，这些进气量1和2增加得越大。
接下来，在避免发动机停止控制要求装置(ESACRM)35中，获得了通过空气流量计21检测的每个气缸进气量(AFSYLF)。然后，第一比较器43针对每个气缸进气量(AFSYLF)是否小于停机防止判断-目的每个气缸进气量1(STLCHK1)进行比较。作为该比较的结果，在每个气缸进气量(AFSYLF)小于停机防止判断-目的每个气缸进气量1(STLCHK1)的情况下，停机防止判断标志1(XSTLCHK1)被设定为“1”(停机防止判断成功)，之后，从避免发动机停止控制要求装置(ESACRM)35输出用于避免发动机停止的要求。
另外，第二比较器44针对每个气缸进气量(AFSYLF)是否小于停机防止判断-目的每个气缸进气量2(STLCHK2)进行比较。作为该比较的结果，在每个气缸进气量(AFSYLF)小于停机防止判断-目的每个气缸进气量2(STLCHK2)的情况下，停机防止判断标志2(XSTLCHK2)被设定为“1”(停机防止判断成功)，之后，从避免发动机停止控制要求装置(ESACRM)35输出用于避免发动机停止的要求。
接下来，当从避免发动机停止控制要求装置35输出用于避免发动机停止的要求时，避免发动机停止控制装置(ESACM)36执行计算程序操作。换句话说，在停机防止判断标志1(XSTLCHK1)被设定为“1”这样一种情况下，或者在停机防止判断标志2(XSTLCHK2)被设定为“1”这样一种情况下，避免发动机停止控制装置(ESACM)36执行计算程序操作。在该避免发动机停止控制装置(ESACM)36中，计算第一停机防止增加量和第二停机防止增加量，以便通过接收DC马达6的驱动力使得节流阀5被迫打开，同时忽略从节流位置传感器22输出的位置传感器信号。之后，这些第一和第二停机防止增加量被输出到图3的上述加法器33。因此，在上述加法器33中，第一和第二停机防止增加量被增加到进气节流开度偏差上。
另一方面，当未从避免发动机停止控制要求装置35输出用于避免发动机停止的要求时，换句话说，在停机防止判断标志1(XSTLCHK1)被设定为“0”并且停机防止判断标志2(XSTLCHK2)被设定为“0”这样一种情况下，避免发动机停止控制装置(ESACM)36不计算第一和第二停机防止增加量，而且停机防止增加量也不被输出到图3的加法器33。因此，在上述加法器33中，停机防止增加量未被增加到进气节流开度偏差上。
另外，在避免发动机停止控制装置(ESACM)36计算停机防止增加量这样一种情况下，异常状态检测装置(ACDM)37执行判断程序操作。在该异常状态检测装置(ACDM)37中，避免发动机停止控制装置(ESACM)36监控强制阀打开操作的总执行次数。在预定时间周期内节流阀5的强制阀打开操作执行了大于或等于预定次数(例如，3)的多次情况下，即，在每单位时间避免发动机停止控制操作的执行频率(执行次数)大于或等于异常状态判断值的情况下，该异常状态检测装置(ACDM)37检测这样一种异常故障(线路中断、短路、输出固定)，所述异常故障即，从节流位置传感器22输出的位置传感器信号表现出大开度、或检测节流阀5的打开阀的固定(机械固定)、或者检测DC马达6在异常状态下被驱动的这样一种异常故障。
当异常状态检测装置(ACDM)37检测出异常状态时，用于阻止马达通电操作的要求被输出到用于阻止对马达的动力供应的装置38(PSPM)。因此，用于阻止对马达的动力供应的装置38的进气节流控制执行判断标志被设定为“0”，或者在其它情况下被设定为“1”。之后，在进气节流控制执行判断标志(ITCEJ-FLAG)已被设定为“0”的情况下，输出电压变为零伏，因此对马达的动力供应被阻止，默认弹簧的激励力使得节流阀5返回到完全打开状态，并且可避免发动机1的停止。
与上述操作有关，当异常状态检测装置(ACDM)37检测出异常状态时，由于用于向汽车驾驶员通报异常状态的装置39，可将异常状态通报给汽车驾驶员。作为用于向汽车驾驶员通报异常状态的装置39，可考虑以下方法，所述方法即，其中诸如异常状态警告灯(指示灯)的视觉显示装置被接通以便于将异常状态通报给汽车驾驶员的警告方法；其中通过使用用于将特征信息显示在安装在机动车上的监控器的屏幕上的这样一种视觉显示装置将异常状态通报给汽车驾驶员的另一警告方法；或通过使用声学显示装置诸如异常状态警告蜂鸣器和声音将异常状态通报给汽车驾驶员的另一警告方法。
现在参照图5和图6中所示的流程图，作出有关于当异常状态偶然发生例如当位置传感器信号开度较大时，ECU7中所使用的CPU8的避免发动机停止控制装置(ESACM)36所执行的避免发动机停止控制操作的程序顺序操作的描述。在点火开关被接通(IG·ON)之后，由CPU8在每个预定时限(例如，16msec计算时间周期)重复地执行图5和图6的避免发动机停止控制程序。在已经接通点火开关(IG·ON)之后关闭该(IG·OFF)点火开关的情况下，连续地执行图5和6的避免发动机停止控制程序一定时间周期，直到可满足预定条件(直到已过了预定时间的时间周期)。
在该工艺程序中，在每个气缸进气量(AFSCYLF)小于由发动机转数(NE)的一维图确定的停机防止判断-目的每个气缸进气量1和2(STLCHK1和2)的情况下，由于最终停机防止增加量(ITHRSTL)被加到进气节流开度偏差(ITHROPDEL)，节流阀5被迫打开以便于避免发动机停机。随后，下面将描述根据图5和图6所示的流程图的避免发动机停止控制的工艺程序。
首先，在步骤S1中作出发动机停止标志(XENST)是否已被设定为“0”的判断(即，未出现发动机停机)。在该判断结果为YES的情况下，在步骤S2中作出有关于点火开关是否被接通(IG·ON)的另一个判断。当该判断结果为YES时，在步骤S3中作出有关于发动机停止要求标志(XEUSTRQ)是否已被设定为“0”(未作出停止发动机的要求)的检查。在该判断结果为YES的情况下，也就是说当所有判断结果为YES时，程序操作前进到步骤S5。另外，在步骤S1中判断结果为NO的情况下，或者在步骤S2中判断结果为NO的情况下，或者在步骤S3中判断结果为NO的情况下，换句话说，甚至当这些判断结果中的任意一个为NO时，在步骤S4中停机防止增加量(ITHRSTLB)被清除(设定为“0”)。之后，从图5和图6的工艺程序中退出程序操作，并且完成了避免发动机停止控制操作的程序操作。
接下来，在步骤S5中作出有关于停机防止判断标志(XSTLCHK1)是否已被设定为“1”的检查。在该判断结果为YES的情况下，也就是说当作出了该判断时，将停机防止增加量“大”(第一停机防止增加量KSTLBUP)增加到停机防止增加量(ITHRSTLB)上，以便于更新停机防止增加量(ITHRSTLB)(第一停机防止增加装置步骤S6)。之后，该程序操作前进到步骤S10。
另外，在步骤S5的判断结果为NO的情况下，在步骤S7中作出有关于停机防止判断标志2(XSTLCHK2)是否已被设定为“1”的检查。在该判断结果为YES的情况下，也就是说当作出了该判断时，将停机防止增加量“小”(第二停机防止增加量KSTLSUP)增加到停机防止增加量(ITHRSTLB)上，以便于更新停机防止增加量(ITHRSTLB)(第二停机防止增加装置步骤S8)。之后，该程序操作前进到步骤S10。应该注意的是，第一停机防止增加量(KSTLBUP)＞第二停机防止增加量(KSTLSUP)。
另外，在步骤S7的判断结果为NO的情况下，也就是说，当不能作出所有这些判断时，在步骤S9中减去停机防止减去量(KSTLSDN)以便于更新停机防止增加量(ITHRSTLB)。
接下来，在步骤S10中作出停机防止增加量(ITHRSTLB)是否大于或等于“1”的判断。在判断结果为NO的情况下，也就是说，当不能作出所有这些判断时，在步骤S11中停机防止增加量(ITHRSTLB)被清除(即，设定为“0”)。之后，程序操作前进到步骤S12。
另外，在步骤S10的判断结果为YES的情况下，也就是说，当能作出所有判断时，在步骤S12中作出停机防止增加量(ITHRSTLB)是否小于或等于停机防止增加量“最大值”(KITHRSTLBMAX)的判断。在判断结果为NO的情况下，也就是说，当不能作出所有这些判断时，在步骤S13中将停机防止增加量(ITHRSTLB)设定为停机防止增加量“最大值”(KITHRSTLBMAX)。之后，程序操作前进到步骤S14。
另外，在步骤S12的判断结果为YES的情况下，也就是说，当能作出所有判断时，在步骤S14中将最终停机防止增加量(ITHRSTL)设定为停机防止增加量(ITHRSTLB)。之后，从图5和图6的工艺程序中退出程序操作，随后，结束了避免发动机停止控制的程序操作。
现在参照图7和图8中所示的流程图，作出有关于当异常状态偶然发生例如当位置传感器信号开度较大时，ECU7中所使用的CPU8的异常状态避免控制装置37所执行的位置传感器打开信号程度“大”异常状态判断控制的程序顺序操作的描述。在点火开关被接通(IG·ON)之后由CPU8在每个预定时限(例如，128msec计算时间周期)重复地执行图7和图8的位置传感器信号开度“大”异常状态控制程序。在已经接通点火开关(IG·ON)之后关闭点火开关(IG·OFF)的情况下，连续地执行图7和图8的位置传感器信号开度“大”异常状态判断控制程序一定时间周期直到可满足预定条件(直到已过了预定时间的时间周期)。
在该工艺程序中，在停机判断监控时间适当值(KCPASSITHRSTL例如，3到4秒)之内的每单位时间内多次(所述多次大于或等于停机防止控制飞跃时间异常状态判断值(KCFAILITHRSTL例如，三次))执行上述避免发动机停止控制的情况下，检测出系统异常状态。随后，下面将描述根据图7和图8中所示的流程图的有关于位置传感器信号开度“大”异常状态判断控制的工艺程序。
首先，在步骤S21中作出有关于其计算方法已被描述的最终停机防止增加量的当前值(ITHRSTLi)是否大于先前值(ITHRSTLi-1)的判断。在该判断结果为NO的情况下，也就是说当不能作出判断的情况下，在步骤S22中停机防止控制飞跃时间(CFAILITHRSTL)保持先前值。之后，程序操作前进到步骤S24。
另外，在步骤S21的判断结果为YES的情况下，也就是说当能作出判断的情况下，CPU8判断程序操作进入到停机防止控制，之后，在步骤S23中将停机防止控制飞跃时间(CFAILITHRSTL)增加“+1”。
接下来，在步骤S24中作出有关于停机防止控制飞跃时间(CFAILITHRSTL)是否大于或等于停机防止控制飞跃时间异常状态判断值(KCFAILITHRSTL)的检查。在该判断结果为NO的情况下，也就是说当不能作出判断时，在步骤S25中将停机防止控制飞跃标志(XITHRSTLCNTB)设定为“0”。接下来，在步骤S26中作出有关于停机判断监控时间(CPASSITHRSTL)是否大于或等于停机判断监控时间适当值(KCPASSITHRSTL)的检查。在该判断结果为YES的情况下，也就是说当能作出判断时，程序操作前进到步骤S31。
另外，在该判断结果为NO的情况下，也就是说当不能作出判断时，在步骤S27中将停机防止控制连续临时标志(t-XITHRSTLCNT)设定为“0”。接下来，在步骤S28中将停机判断监控时间(CPASSITHRSTL)增加“+0.128”。接下来，在步骤S29中将停机防止控制连续标志(XITHRSTLCNT)保持为先前值。之后程序操作前进到步骤S35。
另外，在步骤S24的判断结果为YES的情况下，也就是说当能作出判断时，将停机防止控制飞跃标志(XITHRSTLCNTB)设定为“1”(步骤S30)。接下来，CPU8清除停机判断监控时间(CPASSITHRSTL)，也就是说在步骤S31中将其设定为“0”。接着，在步骤S32中CPU8设定停机防止控制连续临时标志(t-XITHRSTLCNT)。随后，在步骤S33中CPU8确定停机防止控制连续临时标志的先前值(t-XITHRSTLCNT-1)是否等于“0”，以及停机防止控制连续临时标志的当前值(t-XITHRSTLCNT)是否等于“1”。在该判断结果为NO的情况下，也就是说当不能作出确定时，程序步骤前进到步骤S29。在该步骤S29中，停机防止控制连续标志(XITHRSTLCNT)被保持为先前值。
另外，在步骤S33的判断结果为YES的情况下，也就是说当作出了该判断时，在步骤S34中CPU8将停机防止控制连续标志(XITHRSTLCNT)设定为停机防止控制飞跃标志(XITHRSTLCNTB)的值。接下来，在步骤S35中CPU8确定停机防止控制连续标志(XITHRSTLCNT)是否已被设定为“1(出现异常状态)”。在该判断结果为NO的情况下，也就是说当不能作出确定时，在步骤S36中CPU8检测出正常状态。之后，程序操作从图7和图8的位置传感器信号开度“大”异常判断控制程序中退出，随后，完成了位置传感器信号开度“大”异常判断控制操作的程序操作。
另外，在步骤S35的判断结果为YES的情况下，也就是说当能作出判断时，在步骤S37中CPU8检测出位置传感器信号开度“大”异常状态。之后，程序操作从图7和图8的位置传感器信号开度“大”异常判断控制程序中退出，随后，完成了位置传感器信号开度“大”异常判断控制操作的程序操作。
如前面所述的，在该第一实施例的电子节流控制器中，如图3和图4中所示的，作出了如下布置。即，当空气流量计21所检测的每个气缸进气量(AFSCYLF)小于停机防止判断目的每个气缸进气量1(STLCHK1)时，停机防止增加量“大”(第一停机防止增加量KSTLBUP)被增加到进气节流开度偏差上，并且在忽略反馈控制(进气节流开度偏差和位置传感器信号)的同时DC马达被通电(驱动)，之后，以这样一种方式要求避免发动机停止控制操作，所述方式即使得节流阀5的开度(实际节流开度)被控制得沿阀打开方向从实际先前控制位置处进一步打开。
另外，当空气流量计21所检测的每个气缸进气量(AFSCYLF)小于停机防止判断目的每个气缸进气量2(STLCHK2)时，停机防止增加量“小”(第二停机防止增加量KSTLSUP)被增加到进气节流开度偏差上，并且在忽略反馈控制(进气节流开度偏差和位置传感器信号)的同时DC马达被通电(驱动)，之后，以这样一种方式要求避免发动机停止控制操作，所述方式即使得节流阀5的开度(实际节流开度)被控制得沿阀打开方向从实际先前控制位置处进一步打开。因此，甚至在表现出大开度的异常状态信号从节流位置传感器22被输出这样一种假定情况下，由于所要求的用于保持预定发动机转动速度的这样一种进气量，因此节流开度也不可能沿阀关闭方向被过度关闭，并且可避免使得发动机1处于发动机停机状态中。
此外，由于提供了异常状态检测装置(ACDM)37，因此可稳定地检测出节流位置传感器22的异常故障，同时可避免发动机停机。在发动机停机避免控制的执行次数被监控的情况下，该异常状态检测装置(ACDM)37检测异常故障(例如，位置传感器信号开度“大”异常状态)，之后在预定时间周期内多次(所述多次大于或等于预定次数(例如，3))执行发动机停机避免控制。另外，甚至当节流位置传感器22输出的位置传感器信号处于瞬时异常状态时，由于不存在对DC马达6的电力供应不被停止的可能性，因此不会对发动机1的驱动状态产生不利影响，而且也不会减弱可驱动性。
与上述情况相关，可交替地执行以下反馈控制。也就是说，在已执行了一次或两次避免发动机停止控制之后，如果空气流量计21所检测的每个气缸进气量(AFSCYLF)大于或等于停机防止判断目的每个气缸进气量1(STLCHK1)时，那么CPU8可交替地确定节流位置传感器22处于瞬时异常状态，以及该节流位置传感器22再次返回到正常状态，因此，CPU8可交替地重新开始这样一种反馈控制操作，即，DC马达6基于目标节流开度与实际节流开度(位置传感器信号)之间的开度偏差以使得该开度偏差减小到零从而控制节流开度的方式被驱动。
另外，由于提供了马达通电阻止装置38和默认弹簧，甚至当电力被供应到DC马达6时，发动机1的动力也不受限制。当对DC马达6的电力供应被停止时，该默认弹簧将节流阀5保持在相当于以机械方式的阀完全打开位置的节流开度处。当由异常状态检测装置(ACDM)37在更高精密度下检测出节流位置传感器22的异常状态故障时，马达通电阻止装置38阻止对于DC马达6的通电操作。因此，可获得保持所期望转动速度所要求的进气量，从而可保持发动机1的稳定的驱动操作。
另外，甚至在发动机1启动的这样一种情况下，也可获得保持空转速度所需的进气量，因此，可获得稳定的发动机启动状态。因此，不会引起发动机停机，并且发动机1不会处于启动失败和/或启动故障下。另外，使用在由异常状态检测装置(ACDM)37在高精密度下检测出节流位置传感器22的异常状态故障的情况下用于向汽车驾驶员通报节流位置传感器22的异常状态的装置39。因此，该通报装置39可提示汽车驾驶员修理和/或更换诸如将节流位置传感器22与ECU7相连接的配线等部件，以及提示汽车驾驶员用新节流位置传感器更换出现故障的节流位置传感器22。
(修正)在上述第一实施例中，已提供了目标节流开度设定装置31，作为用于响应于发动机1的驱动状态计算控制目标值(目标节流开度)的控制目标值设定装置，所述目标节流开度设定装置31基于发动机转数(NE)和基本喷射量或指令喷射量(Q)中任意一个计算目标控制值(目标节流开度)。或者，可提供目标节流开度设定装置(31)，所述目标节流开度设定装置(31)基于从用于检测加速器踏板的下压量(加速器操作量)的加速器位置传感器输出的加速器开度信号计算目标控制值(目标节流开度)。
权利要求
1.一种电子节流控制器，包括用于打开/关闭进气通道的节流阀(5)，所述进气通道与内燃机(1)的气缸连通；用于改变节流阀(5)的开度的致动器(6)；用于检测节流阀(5)的开度的节流位置传感器(22)；用于检测被吸入到内燃机(1)的气缸中的空气量的进气量传感器(21)；用于基于节流位置传感器(22)所检测的节流开度与根据内燃机(1)的驱动状态所设定的目标控制值之间的偏差驱动致动器(6)、从而执行用于控制节流阀(5)的开度的反馈控制操作的第一节流开度控制装置(34)；第二节流开度控制装置(35、36)，第二节流开度控制装置以这样一种方式被操作，即，当进气量传感器(21)所检测的进气量小于根据内燃机(1)的驱动状态所设定的停机防止判断值时，在忽略由第一节流开度控制装置(34)进行的反馈控制操作的同时驱动致动器(6)，从而执行用于控制进一步打开节流阀(5)的开度的避免发动机停止控制；以及异常状态检测装置(37)，所述异常状态检测装置(37)用于当每单位时间由第二节流开度控制装置(35、36)所执行的避免发动机停止控制的执行频率大于或等于异常状态判断值时检测有关节流阀(5)、致动器(6)和节流位置传感器(22)中的至少一个的异常状态。
2.根据权利要求1所述的电子节流控制器，其特征在于，还包括反馈重新开始装置，用于当每单位时间由第二节流开度控制装置所执行的避免发动机停止控制的执行频率小于异常状态判断值时重新开始由第一节流开度控制装置进行的反馈控制操作。
3.根据权利要求1或2所述的电子节流控制器，其特征在于，还包括通电阻止装置，所述通电阻止装置用于在异常状态检测装置检测到有关节流阀、致动器和节流位置传感器中的至少一个的异常状态的情况下阻止对致动器的通电操作；以及完全打开位置储存装置，所述完全打开位置储存装置用于当对致动器的通电操作停止时将所述节流阀保持在相当于以机械方式阀完全打开位置的节流开度下。
4.根据权利要求1到3任意一项所述的电子节流控制器，其特征在于，还包括异常状态警告装置(39)，所述异常状态警告装置(39)用于在所述异常状态检测装置检测出有关节流阀、致动器和节流位置传感器中的至少一个的异常状态的情况下向汽车驾驶员通报有关节流阀、致动器和节流位置传感器中的至少一个的异常状态。
5.根据权利要求1到4任意一项所述的电子节流控制器，其特征在于，第二节流开度控制装置包括用于检测发动机转动速度的转动速度检测装置(7)；第一停机防止增加装置(33)，所述第一停机防止增加装置(33)以这样一种方式被操作，即，当进气量传感器所检测的进气量小于已根据转动速度检测装置所检测的发动机转动速度设定的第一停机防止判断值时，第一停机防止增加量被增加到节流开度与目标控制值之间的偏差上；以及第二停机防止增加装置(33)，所述第一停机防止增加装置(33)以这样一种方式被操作，即，当进气量传感器所检测的进气量小于已根据转动速度检测装置所检测的发动机转动速度设定的第二停机防止判断值时，第二停机防止增加量被增加到节流开度与目标控制值之间的偏差上；并且其中第一停机防止判断值被设定成小于第二停机防止判断值，以及第一停机防止增加量被设定成大于第二停机防止增加量。
全文摘要
在电子节流控制器中，当空气流量计(21)所检测的进气量小于停机防止判断－目的每个气缸进气量时，停机防止增加量“大”被增加到进气节流开度偏差上，在忽略反馈控制操作的同时DC马达(6)被驱动，并且节流阀(5)的开度被控制成从实际先前控制位置处进一步打开。在预定周期内当避免发动机停止控制的执行次数大于预定次数时，检测出节流位置传感器(22)的异常状态，因此，停止DC马达的通电操作。在避免发动机停机的同时可稳定地检测出节流位置传感器的异常状态故障。
文档编号F02D45/00GK1664333SQ200510006570
公开日2005年9月7日 申请日期2005年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者秦浩司, 内山贤 申请人:株式会社电装