专利名称：发动机控制设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于发动机的控制设备。更具体地，本发明涉及用来防止带有涡轮增压器和EGR部件的发动机的涡轮增压器压缩机中的喘振(surging)的技术。
背景技术：
使用包括安装在排气通道中的并由排气驱动的涡轮机以及安装在进气通道中并由该涡轮机驱动的压缩机的涡轮增压器部件(涡轮增压器)对发动机增压的思想是周知的。当使用涡轮增压器时，存在取决于涡轮机的转速或增压压力的压缩机最小允许流率。如果涡轮增压器以低于该最小允许流率的压缩机流率运转，会间歇地出现从压缩机的下游沿上游方向移动的进气的回流。这种间歇回流称为“喘振”。已知当燃料喷射量减小并且排气压力下降时发生喘振。避免喘振的常规方法是，提供一个把压缩机的上游侧连接到其下游侧的旁路，并且当燃料喷射量下降时打开该旁路，从而把压缩机流率至少固定到和该最小允许流率一样大。这种控制方法的一个例子在日本专利公开06-069331号中公开(参见段0005)。
还周知除了涡轮增压器之外通过设置进气节流阀对发动机增压的思想。可以和加速器下压量无关地驱动进气节流阀并且把它配置成当沿关闭方向被驱动时减小进气通道的打开面积。在这种类型的发动机里，当燃料喷射量下降时，通过沿关闭方向驱动进气节流阀来减小增压压力。这种控制方法的一个例子在日本专利公开2000-170588号公开(参见段0012)。
还周知带有涡轮增压器和排气再循环(以下称为“EGR”)部件从而用于把排气的一部分再循环到进气通道中的发动机。EGR部件通常包括一个把排气通道和进气通道连接到一起的EGR通道以及一个设置在该EGR通道内并配置成控制再循环排气的流率的EGR阀。
鉴于上述本领域技术人员从本公开清楚存在对改进型发动机控制设备的需求。本发明解决技术上的该需求以及本领域技术人员会从本公开清楚的其它需求。
发明内容
已经发现当采用上面说明的第一相关技术时，为了提供该旁路必须对发动机设计添加特殊构件。这些附加构件提高发动机成本并且消耗额外的空间，在可利用的空间很小的轿车的情况下这是特别麻烦的。
在采用上面说明的第二相关技术时，当沿关闭方向驱动进气阀以及润滑油从压缩机漏到进气通道时，压缩机内的负压加大。
当燃料喷射量减小时，排气压力迅速下降并且进气压力以延迟的方式在排气压力下降后下降。从而，有时排气压力变成暂时低于进气压力。当此在带有EGR部件的发动机中出现时，如果EGR通道保持额定打开状态，存在进气经由EGR通道流入排气通道的可能性。
本发明是鉴于上述设计的。本发明的一个目的是防止装有涡轮增压器和EGR部件的发动机中的喘振，并且同时通过利用已有设备和避免不希望的二次效应来抑制成本。
为了达到本发明的上述确定的目的以及其它目的，提供一种发动机控制设备，基本包括一个发动机操作状态检测部分、一个EGR量控制部分和一个转速控制部分。该发动机操作状态检测部分配置成判定带有涡轮增压器的发动机是否在规定的发动机操作状态下操作，其中该状态造成至少按每单位时间的规定量减小燃料喷射量。该EGR量控制部分配置成在一旦检测出该规定的发动机操作状态时把EGR部件发送的EGR量减小到比额定量小的量。该转速控制部分配置成在一旦检测出该规定的发动器操作状态时把涡轮增压器的涡轮转速减小到比额定值低的速度。
从下面的详细说明本领域技术人员会清楚本发明的这些以及其它目的、特征、方面和优点，该详细说明在连带各附图下公开本发明的各优选实施例。
现参照构成本原始公开的一部分的附图图1示意说明备有依据本发明的一实施例的电子控制单元的发动机；图2是示出依据该第一实施例的电子控制单元的操作状态检测部分的功能方块图；图3是示出依据该第一实施例的电子控制单元的EGR控制部分的功能方块图；图4是示出依据该第一实施例的电子控制单元的增压控制部分的功能方块图；图5是示出依据该第一实施例的电子控制单元的燃料喷射控制部分的功能方块图；图6是排气流率对燃料减少喷嘴开度的曲线图；图7是示出车辆减速时该电子控制单元的操作的定时图；图8是示出完成NOx捕集催化转换器的再生后减小燃料喷射量时该电子控制单元的操作的定时图；图9是示出减小燃料喷射量时排气压力和进气压力的改变的定时图；图10是示出依据第二实施例的操作状态检测部分的功能方块图；以及图11是示出依据第三实施例的操作状态检测部分的功能方块图。
具体实施例方式
现参照附图解释本发明的选定实施例。从本公开本领域技术人员会清楚，对本发明的实施例的下述说明仅是出于示例提供的并且不具有限制由附后权利要求书及其等同物定义的本发明的目的。
先参照图1，柴油汽车发动机1示成备有依据本发明的第一实施例的发动机燃料喷射控制系统。在该实施例中，发动机1是直接燃料喷射发动机。该发动机燃料喷射控制系统包括一个配置成充当发动机控制器的电子控制单元(ECU)10。后面会更详细地讨论该电子控制单元10。
发动机1还配备有安装在进气通道11的入口部分的空气滤清器(未示出)以去掉进气中的灰尘和颗粒。可变喷嘴涡轮增压器12操作上和柴油发动机1耦合。涡轮增压器12包括安装在空气滤清器下游进气通道11中的压缩机部分12a以及安装在歧管部分下游排气通道13中的涡轮部分12b。压缩机部分12a用来压缩输送到各汽缸的进气。具体地，穿过空气滤清器的进气由压缩机部分12a压缩并且馈送到平衡罐14中，在该罐中通过柴油发动机1的歧管部分把进气分配到各个汽缸。涡轮部分12b由排气驱动并且因此转动压缩机12a。电子控制单元10根据发动机的发动机操作状态控制涡轮增压器12的增压压力。具体地，电子控制单元10通过控制涡轮部分12b上设置的可动叶片的角度来控制在涡轮部分12b的排气入口部分上形成的喷射喷嘴开口。这些可动叶片的角度是通过电子控制单元10根据发动机操作状态发出的信号控制的。当沿打开方向驱动可动叶片时，加宽喷嘴开口并且减小涡轮部分12b的转速，从而造成涡轮增压器12增压压力下降。当沿关闭方向驱动可动叶片时，喷嘴开口变窄并且涡轮12b的转速提高，从而造成涡轮增压器12增压压力上升。
发动机1最好还装备着一个具有多个燃料喷射喷嘴或喷射器21以及一个储蓄器或公用轨道22的公用轨道燃料喷射部件。这些喷射器21每个汽缸一个安装在发动机本体的汽缸头上。在该公用轨道燃料喷射部件中，在燃料由高压燃料泵(未示出)加压后，通过一个高压燃料供给管馈送燃料从而把燃料积蓄在公用轨道22。接着从该公用轨道22把燃料分配到各喷射器21。通过来自电子控制单元10的信号控制各喷射器21。这样，燃料从公用轨道22提供到各喷射器21并从喷射器21喷射到燃烧室中。根据发动机1的操作状态把公用轨道22内的燃料压力(以下称为“轨道压力”)控制到规定压力上。
控制单元10配置成控制每个喷射器21的喷嘴的打开和关闭以把燃料喷射到发动机汽缸中。通过压力调节器(未示出)可变地调整公用轨道22内的燃料压力，并在公用轨道22内设置用来检测燃料压力的燃料压力传感器。把该燃料压力传感器配置成输出表示公用轨道22内的轨道压力的、并由控制单元10接收的燃料压力信号。
发动机1的排气系统还包括一个NOx捕集催化转换器32，其配置成处理涡轮部分12b下游侧上排气通道13中的NOx。该NOx捕集催化转换器32配置成当流入NOx捕集催化转换器32的排气的排气燃料比贫(其高于理想配比(stoichiometric)空气燃料比)时吸收NOx。从而，流入NOx捕集催化转换器32中的排气的氧浓度下降。相反，当排气中的氧浓度下降从而流入NOx捕集催化转换器32中的排气具有比理想配比空气燃料比低的富空气燃料比时，该NOx捕集催化转换器32则释放吸收的NOx并且通过催化反应清洁排气从而进行净化处理。换言之，在释放捕集到的NOx期间，通过烃以及排气中含有的其它去氧成分清洁NOx。
发动机1的排气系统还包括一个设置在涡轮部分12b和NOx捕集催化转换器32的下游的柴油颗粒过滤器33以便后处理排气。当排气通过柴油颗粒过滤器33时从排气去掉排气中的颗粒。这样，柴油颗粒过滤器33带有用来过滤排气并从排气中去掉颗粒的多孔过滤元件。
在排气通道13和进气通道11(在本实施例中即平衡罐14)之间连接用来再循环排气(EGR)的EGR管34。在EGR管34中安装EGR控制阀35以控制再循环排气的流率。根据EGR控制阀11的开度，适当量的排气再循环到进气通道2中，其中该阀11响应来自电子控制单元21的EGR控制信号操作。EGR管34和EGR阀35构成EGR部分或部件。
发动机1还包括多个传感器，包括但不限于气流计51，加速器传感器52，曲柄角传感器53，车速传感器54，空气燃料比传感器55和压力差传感器56。发动机1带有为进气流率配置的气流计51。加速器传感器52是为司机压下加速器的量配置的。配置曲柄角传感器53以检测单位曲柄角和基准曲柄角。配置车速传感器54以检测车辆速度。配置空气燃料比传感器55以检测排气的空气燃料比。配置压力差传感器56以检测柴油颗粒过滤器33二端间的压力差。来自这些传感器51-56的信号馈送到电子控制单元10。
电子控制单元10根据从曲柄角传感器53接收的信号计算发动机的转速。电子控制单元10根据诸如加速器压下量和发动机速度的发动机操作条件设定燃料喷射量并且对各喷射器21发送基于该设定的燃料喷射量的操作命令值。
电子控制单元10最好包括一个具有如后面讨论那样控制各燃料喷射器21的控制程序的微计算机。电子控制单元10还可以包括其它常见部分，例如输入接口电路，输出接口电路，以及诸如ROM(只读存储器)部件和RAM(随机存取存储器)部件的存储部件。电子控制单元10的微计算机编程为控制各燃料喷射器21。存储器电路存储处理结果和由处理器电路运行的控制程序。电子控制单元10操作上按常规方式和各传感器51-56耦合。电子控制单元10的内部RAM存储操作标志的状态和各种控制数据。电子控制单元10的内部ROM存储各种需要的和/或期望的操作。从本公开本领域技术人员清楚电子控制单元10的准确结构和算法可以是任何能完成本发明的各项功能的硬件和软件或其组合。换言之，说明书和权利要求书中使用的短语“装置加功能”应包括任何可用来完成该“装置加功能”短语的任务的结构或硬件和/或算法或软件。
在本实施例中，确定NOx捕集催化转换器32和/或柴油颗粒过滤器33的操作状态并且根据这些确定的状态改变控制燃料喷射的方式。更具体地，本实施例中，在平衡罐13的上游设置进气节流阀15，并且当NOx捕集催化转换器32中捕集的NOx量达到上限时，按规定量关闭进气节流阀15的开口以便再生该NOx捕集催化转换器。从而把过量空气比减小到一个比等同于理想配比空气燃料比的值要小的值并且把燃料喷射量提高到大于额定值的值，以便达到相同的转矩。同时，当柴油颗粒过滤器33中积累的颗粒量达到一个限时，延迟燃料喷射定时并把过量空气比提高到一个略大于和理想配比空气燃料比等同的值的值，以便再生柴油颗粒过滤器33。
现参照图2说明电子控制单元10的组成特征和操作。图2示出电子控制单元10的发动机操作状态检测部分的组成特征。该发动机操作状态检测部分判定发动机1是否处于其中应按规定量减小燃料喷射量的规定发动机操作状态。若发动机处于该规定的发动机操作状态，电子控制单元10按规定的时间周期把标志FDEC置成值1。通常把标志FDEC置成等于0。
利用本发明，当燃料喷射量减少时，减少EGR量以抑制压缩机流率的减少并且减小涡轮部分12b的转速以降低增压压力。从而，可以降低压缩机流率的最小允许值。这样，利用现有设备可在无须添加专用设备并且不会导致诸如润滑油漏出的不希望副作用的情况下防止喘振。此外，当为减小EGR量关闭EGR阀35时本发明可以达到防止进气经EGR管34回流的积极效果。
减法部分101接收加速器压下量APO和上一个控制周期中检测的加速器压下量APOZ并且计算当前加速器压下量APO和在前加速器压下量APOZ之间的差DLTAPO(即，DLTAPO＝APO-APOZ)。比较部分102对差DLTAPO和规定值SLDECAPO进行比较，若差DLTAPO小于或等于该规定值SLDECAPO则输出值1，而若差DLTAPO大于该规定值SLDECAPO则输出值0。规定值SLDECAPO用来判定车辆是否正在减速并被置为小于0的值。换言之，比较部分102基于差DLTAPO判定车辆是否正在减速(其指示可能要减小燃料喷射量)，并且若判定车辆正在减速则输出值1。
比较部分103对差DLTAPO和规定值SLACCAPO进行比较，若差DLTAPO大于该规定值SLACCAPO则输出值1，而若差DLTAPO小于或等于该规定值SLACCAPO则输出值0。规定值SLACCAPO用来判定车辆是否正在加速并被置为大于0的值。换言之，比较部分103基于差DLTAPO判定车辆是否正在加速(这指示正在加大燃料喷射量)并且若判定车辆正在加速输出值1。
同时，减法部分104接收燃料喷射量Qf以及上一个控制周期中计算的燃料喷射量Qfz并且计算二者之间的差DLTQF(即，DLTQF＝Qf-Qfz)。本实施例中提及的燃料喷射量Qf是基于发动机的发动机操作状态的基本燃料喷射量Qf0或者是该基本燃料喷射量Qf0和空转补偿量之和。
比较部分105对差DLTQF和规定值SLDECQF进行比较，若差DLTQF小于或等于该规定值SLDECQF则输出值1。如果差DLTQF大于规定值SLDECQF则输出值0。规定值SLDECQF用来判定燃料喷射量是否正在减小并被置为小于0的值。
比较部分106对差DLTQF和规定值SLACCQF进行比较，若差DLTQF大于该规定值SLACCQF则输出值1，而若差DLTQF小于或等于该规定值SLACCQF则输出值0。规定值SLACCQF用来判定燃料喷射量是否正在增加并被置为大于0的值。
当比较部分102和105之一的输出值为1时，“或”电路107启动计数器108。取决于后续“或”电路110的输出，计数器108接收值1或接收规定值DECTIME。从等于该规定值DECTIME的计数器值CNT开始，计数器108每个控制周期按1递减计数器值CNT。在计数器值CNT递减达到1(比较部分109)之前，把标志FDEC的值置为1。
通常“或”电路110对切换部分111输出规定值DECTIME。仅当比较部分103和106之一具有等于1的输出值时“或”电路110输出值1，在此情况下计数器108的计数器值CNT立即到达1。
尽管本实施例中规定值DECTIME是常数，根据操作状态(例如车速)改变该值也是可接受的。图3示出EGR控制部分的组成特征。
基本ERG率计算部分201根据诸如加速器压下量APO和发动机转速Ne的操作条件计算基本ERG率MEGR0。通过搜索根据加速器压下量APO和发动机转速Ne分配基本EGR率的映射图完成对基本EGR率MEGR0的计算。按照当加速器压下量APO较小和发动机转速Ne低时得到较大值的方式计算基本EGR率MEGR0。
切换部分202接收标志FDEC并且根据标志FDEC的值切换目标EGR率MEGR。简言之，切换部分202在标志FDEC的值置为0时把基本EGR率MEGR0输出为目标EGR率MEFR，而当标志FDFC的值置为1时输出值1。
EGR阀开口计算部分203根据目标EGR率MEGR计算EGR阀35的EGR阀开度Aegr。通过根据进气流率Qafm(从气流计51得到)把目标EGR率MEGR转换成每单位时间的EGR气流率Qegr，并且用流率Qegr除以EGR气的流速Cegr计算EGR阀开度Aegr，从而完成该计算。流速Cegr是根据排气流率Qexh和涡轮喷嘴开度Trav估算的。
图4示出增压控制部分的组成特征。基本开度计算部分301根据发动机速度Ne、目标EGR率MEGR和排气压力计算涡轮喷嘴开度的基本值Trav0(以下称为基本涡轮喷嘴开度Trav0)。通过对基于发动机速度Ne和目标EGR率MEGR的基本因子Travb加上基于排气压力(本实施例中用燃料喷射量Qf0替代)的补偿因子KTrav来完成对基本喷嘴开度Trav0的计算。按照当发动机速度较低和目标EGR率MEGR较高时得到较小值的方式计算基本因子Travb。按照当燃料喷射量Qf0较大时得到较大值的方式计算补偿因子Trav。
燃料减少喷嘴开口计算部分302计算当减小燃料喷射量时要采用的涡轮喷嘴开度Trav1(以下称为燃料减少喷嘴开度Trav1)。通过利用排气流率Qexh搜索图6中示出的表完成燃料减少喷嘴开度Trav1的计算。按照对于给定的排气流率Qexh该值大于额定涡轮喷嘴开度(即，基本喷嘴开度Trav0)的方式，以及按照排气流率Qexh越大对燃料减少喷嘴开度Trav1得到的值越大的方式来计算燃料减少喷嘴开度Trav1。可以通过计算EGR流率Qegr以及作为每单位时间量的汽缸进气流率Qcyl、计算由燃料造成的流率增加并把这些流率加在一起来计算排气流率Qexh。通过对从气流计51得到的流率Qafm施加补偿计算以便补偿空气流入汽缸的延迟来计算汽缸进气流率Qcyl。
切换部分303接收标志FDEC并且根据FDEC的值切换喷嘴目标开度Trav。当标志FDEC的值为0时切换部分303把基本喷嘴开度Trav0输出作为喷嘴目标开度，而当标志FDEC的值为1时输出燃料减少喷嘴开度Trav1。
图5示出燃料喷射控制部分的组成特征。基本喷射量计算部分401接收诸如加速器压下量APO和发动机转速Ne的发动机操作条件并且还接收NOx捕集催化转换器32和柴油颗粒过滤器33的检测状态。根据这些信息，它计算基本喷射量Qf0。通常基于这些操作条件，利用根据加速器压下量和发动机转速Ne指定基本喷射量的映射图计算基本喷射量Qf0。该映射图配置成对于给定的发动机速度Ne，当加速器压下量APO较大时把基本喷射量Qf0置成较大的值。还把喷射基量Qf0计算成当再生排气清洁部件之一时其值大于额定值。更具体地，基本喷射量Qf0是以这样的方式计算的，即，当正在再生NOx捕集催化转换器32时使过量空气比小于1，而当正在再生柴油颗粒过滤器33时使过量空气比略大于1。
加法部分402对基本喷射量Qf0加上空转补偿量Qidle并用得到的和作为基本喷射量Qf0的替代值(Qf0＝Qf0+Qidle)。
同时，时间常数设定部分403接收标志FDEC和自动变速器(未示出)的齿轮比RATIO。当标志FDEC的值为1时，时间常数设定部分403根据接收到的齿轮比RATIO设定时间常数KTCASD。当标志FDEC的值为0时，时间常数设定部分403把时间常数KTCASD置为0。根据自动变速器的锁定部件是啮合还是释放改变时间常数KTCASD也是可接受的。齿轮比RATIO是自动变速器的输入滑轮转速和输出滑轮转速之间的比。
限制器404把时间常数KTCASD的值限制在规定范围内。换言之，当时间常数KTCASD超过上限值时，限制器404用该上限值替代时间常数KTCASD的值。而当时间常数KTCASD降成低于下限值时，限制器404用该下限值替代时间常数KTCASD的值。
延迟处理部分405利用时间常数KTCASD对基本喷射量Qf0施加一阶延迟处理。更具体地，当燃料喷射量减少时延迟处理部分405把延迟处理后的基本喷射量输出作为最终燃料喷射量Qffin，而当燃料喷射量不减少时把燃料喷射基量Qf0输出作为最终燃料喷射量Qffin。
图7和8示出目标EGR率MEGR、目标喷嘴开度Trav和燃料喷射量Qffin的时间图。
图7说明车辆正在减速并且燃料喷射量减小的情况。当压下加速器踏板时(时间t1)，随加速器压下量APO的增加燃料喷射量Qffin增加。同时，目标EGR率MEGR减小并且目标喷嘴开度Trav加大。然后，当释放加速器踏板时(时间t2)，随加速器压下量APO的减小燃料喷射量Qffin减小。通过时间常数KTCASD缓和燃料喷射量Qffin的减小。这里，如果按常规方式设定目标EGR率MEGR和目标喷嘴开度Trav，则应随着加速器压下量APO的减小而增大目标EGR率MEGR(＝MEGR 0)并且减小目标喷嘴开度Trav(Trav 0)。涡轮增压器12的涡轮12b会以高速转动并且燃料喷射量会减小，同时得到稍高的增压压力。结果是，压缩机流率会降到与涡轮的该转速对应的最小允许值(以下简称为“最小允许值”)之下，并且会在压缩机12a内出现喘振。如在各图中用A指示那样，喘振在气流计51的输出中显示。但是，在本实施例中，当燃料喷射量减少时，在时段DETIME期间目标EGR率MEGR置为0同时把标志FDEC置成1，从而减小EGR量。
另外，把目标喷嘴开度Trav加大到额定值之上并且减小涡轮12b的转速。结果是，在本实施例中，按与EGR量的减小对应的量增加压缩机流率，从而抑制压缩机流率的下降。此外，通过减小涡轮12b的速度，最小允许值减小，并且防止涡轮增压器12在喘振区工作。
图8说明完成NOx捕集催化转换器32的再生后减小燃料喷射量的情况。在NOx捕集催化转换器32的再生期间，加速器压下量APO基本恒定。按规定量关闭进气节流阀14并且过量空气比下降到小于1的值。为了保持转矩不变，加大燃料喷射量Qffin(时间t1)。此外，减小目标EGR率MEGR并且因此还减小目标喷嘴开度Trav。当结束NOx捕集过滤器的再生时，打开进气节流阀14以使过量空气比回到它的额定较高值上，并且燃料喷射量Qffin减小(时间t2)。如前面所述那样，通过时间常数KTCASD缓和燃料喷射量Qffin的减小。这里，如果按额定方式设定目标EGR率MEGR和目标喷嘴开度Trav，则随着再生的结束目标EGR率MEGR(＝MEGR 0)和目标喷嘴开度Trav(Trav 0)两者都会增加，并且压缩机流率必然会经历快速下降，从而造成压缩机流率下降到低于最小允许值并且出现喘振。
但是在本实施例中，当再生结束后燃料喷射量减小时在规定时段DECTIME内把目标EGR率MEGR置为0，并且把目标喷嘴开度Trav提高到比额定值大的值。结果是，保持足够的压缩机流率并且防止涡轮增压器12在喘振区中工作。
图9示出燃料喷射量减少时排气压力Pexh和进气压力Pint的变化。
排气压力Pexh和燃料喷射量之间紧密关联，并且当加速器压下量APO减小时排气压力Pexh急剧下降。同时，由于涡轮增压器12的增压作用，进气压力Pint从延迟的方式在排气压力Pexh之后下降。由此，在减小过程期间，排气压力Pexh低于进气压力Pint。在这样的条件下如果按常规方式打开EGR阀35，进气会通过EGR管34回流并且进入排气通道13。然后进气会和NOx捕集催化转换器32的催化成分过度反应并且造成NOx捕集催化转换器32的退化。但是在本实施例中，当减小燃料喷射量时把目标EGR率MEGR置为0并且完全关闭EGR阀35。从而，可靠地防止进气的回流。
在本实施例中，比较部分102、105和“或”电路107(图2)构成发动机操作状态检测部分。切换部分202(图3)构成EGR量控制部分或EGR量减小部分。燃料减小喷嘴开口计算部分302和切换部分303(图4)构成转速控制部分。燃料喷射控制部分整体(图5)构成燃料喷射量控制部分。现在说明该实施例的效果。
首先，减速期间或者当再生NOx捕集催化转换器32后减小燃料喷射量时，目标EGR率MEGR的值减小为小于额定值，从而减小EGR量并且保证足够的压缩机流率。此外，目标喷嘴开度Trav的值增大到大于额定值，从而减小涡轮12b的速度并且减小最小允许值。结果是，本发明能在不增加专用构件情况下利用现有设备防止喘振。
第二，当减小燃料喷射量时，目标EGR率MEGR置为0并且完全关闭EGR阀。从而可以防止进气回流到排气通道11。
第三，当燃料喷射量减小时，缓和燃料喷射量Qffin的改变。从而，可以防止压缩机流率的急剧减小并且可以更加可靠地防止喘振。
第二实施例现参照图10说明依据第二实施例的操作状态检测部分。鉴于第一和第二实施例之间的相似性，第二实施例的和第一实施例相同的部分将赋予和第一实施例的部分相同的参考号。另外，出于简明，可能省略和第一实施例的部分相同的第二实施例的部分的说明。
减法部分501接收汽缸进气流率Qcyl和上一周期的汽缸进气流率Qcylz，并且计算当前汽缸进气流率Qcyl和上一周期汽缸进气流率Qcylz之间的差DQCYL(即，DQCYL＝Qcyl-Qcylz)。
比较部分502比较差DQCYL和规定值SLDQCYL1，若差DQCYL大于该规定值SLDQCYL1则输出值1，或者若差DQCYL小于或等于规定值SLDQCYL1则输出值0。该规定值SLDQCYL1是一个指示由喘振造成的气流计52的输出增大的值(图7)并且置为大于0的值。简言之，比较部分502根据差DQCYL判定压缩机12a中是否出现喘振，并且当判定出现喘振时输出值1。
“与”电路503仅当“或”电路107输出值1并且比较部分502输出值1时输出值1。反之，“与”电路503输出值0。更具体地，当出现喘振、并且车辆正在减速或者完成NOx捕集催化转换器32的再生后正在减少燃料喷射量时，“与”电路503输出值1。
操作状态存储部分504包括一张通过排气流率Qexh和增压压力(＝Pint/Pa)划区的操作区映射图。操作状态存储部分504配置成存储“与”电路503的输出值并且将该值分配到该映射图中与目前操作状态对应的区。换言之，操作状态存储部分504相对于适当的操作区在出现喘振时存储值1，而在不出现喘振时存储值0。对判定特定操作区中出现喘振的次数计数，并且当该出现喘振的次数达到规定值时存储值1。在本实施例中，用压缩机12a下游进气通道11内的压力Pint对大气压力Pa的比表达增压压力。
仅当“或”电路107输出值1并且操作状态存储部分504已相对于当前操作状态存储值1时才启动计数器108。从和规定值DECTIME相等的计数器值CNT开始，每个控制周期计数器108对计数器值CNT递减1。在计数器值CNT递减后达到1之前，把标志FDEC的值置为1。
在本实施例中，比较部分502构成喘振判定部分并且操作状态存储部分504构成操作状态存储部分。
利用本实施例，操作状态存储部分504学习出现喘振的操作状态，并且当发动机正在过去已经出现了喘振的操作状态下操作时才减小目标EGR率MEGR并且加大目标喷嘴开度Trav。因此，除了防止喘振外，本实施例消除目标EGR率MEGR的不必要的减小以及目标喷嘴开度Trav的不必要的增大，从而减少排放。
第三实施例现参照图11解释依据第三实施例的操作状态检测部分。鉴于前面的实施例和第三实施例之间的相似性，第三实施例和前面实施例相同的部分将赋予和前面实施例的部分相同的参考号。另外，出于简明，可能省略和前面实施例的部分相同的第三实施例的部分的说明。
比较部分601对汽缸进气流率Qcyl及Qcylz之间的差DQCYL的绝对值和规定值SLDQCYL2进行比较。在比较部分502的输出改变到1后，当差DQCYL达到该比较小的规定值SLDQCYL2时比较部分601输出值1。规定值SLDQCYL2指示何时喘振已收敛并被置成比SLDQCYL1小的值。简言之，根据差DQCYL，比较部分601判定压缩机12a内出现的喘振是否已收敛并且当喘振已收敛时输出值1。
计时器部分602在比较部分502输出值1时启动，并在比较部分601输出值1时停止。当它停止时，计时器602输出它停止的时刻达到的值。
时间存储部分603包括一张通过排气流率Qexh和增压压力划区的操作区映射图，并且时间存储部分603配置成存储计时器部分602的输出值作为喘振持续时间并把它分配到该映射图中与目前操作状态对应的区里。
仅当“或”电路107输出值1并且操作状态存储部分504相对于目前操作状态存储值1时才启动计数器108。计数器108从时间存储部分603接收喘振持续时间作为规定值DECTIME，并且在该喘振持续时间时段内把标志FDEC的值置为1。
在本实施例中，比较部分601和计时器部分602构成时间测量部分。
利用本实施例，除了出现喘振的操作状态外还学习喘振持续的时间量。仅当发动机正在过去已发生喘振的操作状态下操作时才减小目标EGR率MEGR和加大目标喷嘴开度Trav，并且在该学习到的时段上执行该减小和加大。从而，该实施例能在和每个涡轮增压器的个体差异无关的情况下优化减小目标EGR率MEGR和加大目标喷嘴开度Trav的时段。
如本文中说明本发明所使用那样，下述方向术语“前、后、上、下、垂直、水平、下面和横向”以及其它类似方向术语是对装着本发明的车辆表示这些方向的。因此，当用来说明本发明时应相对装备着本发明的车辆解释这些术语。本文中用来说明由构件、部分、部件等完成的操作或功能的术语“检测”包括不需要物理检测的构件、部分、部件等，而是包含判定或比较等等以完成该操作或功能。本文中用来说明构件、部分或部件的一部分的术语“配置成”包含构建成和/或编程成实现期望功能的硬件和/或软件。此外，权利要求书中用“装置加功能”表达的术语应包括任何可以使用的以实现本发明的该部分的功能的结构。本文中使用的诸如“基本”、“大约”和“接近”之类的程度术语意味着被修饰项的不会明显改变最终结果的合理偏差量。例如，这些术语可以构建成包括被修饰项至少±5％的偏差，如果该偏差不会否定该被修饰词的意义的话。
尽管为了说明本发明只选择了一些选定的实施例，从本公开本领域技术人员理解，在不背离附后权利要求书定义的本发明的范围下可以做出各种改变和修改。此外，上面对依据本发明的各实施例的说明仅是出于示意提供的，其不带有限制通过附后权利要求书和其等同物定义的本发明的目的。本发明的范围不受这些公开的实施例的限制。
权利要求
1.一种发动机控制设备，包括发动机操作状态检测部分，其被配置成判定带有涡轮增压器的发动机是否正在规定的发动机操作状态中操作，其中该状态造成至少按每单位时间的规定量减小燃料喷射量；EGR量控制部分，其被配置成一旦检测出该规定的发动机操作状态，则把由EGR部件传送的EGR量减小到比额定量小的量；以及转速控制部分，其被配置成一旦检测出该规定的发动机操作状态，则把涡轮增压器的涡轮转速减小到比额定值低的速度。
2.如权利要求1所述的发动机控制设备，其中该发动机操作状态检测部分还被配置成通过检测车辆减速来检测该规定的发动机操作状态。
3.如权利要求1所述的发动机控制设备，其中该发动机操作状态检测部分被配置成通过检测加速器压下量基本恒定以及检测与该加速器压下量无关地被控制的进气节流阀已从关闭方向朝着打开方向驱动，从而检测该规定的发动机操作状态。
4.如权利要求3所述的发动机控制设备，其中该发动机操作状态检测部分还被配置成通过检测在释放NOx捕集催化转换器捕集的NOx的再生方式下操作后发动机何时返回到具有贫空气燃料混合物的额定操作来检测该规定的发动机操作状态。
5.如权利要求1所述的发动机控制设备，还包括被配置成控制喷射到发动机中的燃料量的燃料喷射量控制部分，该燃料喷射量控制部分被配置成一旦检测出该规定的发动机操作状态并且已相对该规定的发动机操作状态改变了燃料喷射量，则该燃料喷射量控制部分在设定最终燃料喷射量之前对改变燃料喷射量施加规定的延迟。
6.如权利要求1所述的发动机控制设备，其中EGR量控制部分被配置成一旦检测到该规定的发动机操作状态，则完全关闭EGR阀。
7.如权利要求1所述的发动机控制设备，其中转速控制部分被配置成一旦检测到该规定的发动机操作状态，则通过把涡轮增压器的涡轮的喷嘴开口加大到比额定值大的开口来控制该涡轮的转速。
8.如权利要求1所述的发动机控制设备，还包括喘振判定部分，其被配置成一旦检测出该规定的发动机操作状态则判定是否出现喘振；以及操作状态存储部分，其被配置成把检测到的发动机操作状态存储为指示正出现喘振的喘振操作状态，该EGR量控制部分和该转速控制部分被配置成仅当检测出该规定的发动机操作状态并且该发动机处于在该操作状态存储部分中存储的喘振操作状态中时才减小EGR量并降低涡轮转速。
9.如权利要求8所述的发动机控制设备，还包括时间测量部分，其被配置成一旦判定出现喘振则测量喘振持续的时间量，该EGR量控制部分和该转速控制部分被配置成在从检测出该规定的发动机操作状态直到该测得的时间量期满的时段内减小EGR量并降低涡轮转速。
10.如权利要求4所述的发动机控制设备，还包括被配置成控制喷射到发动机中的燃料量的燃料喷射量控制部分，该燃料喷射量控制部分被配置成一旦检测出现规定的发动机操作状态并且已相对该规定的发动机操作状态改变了燃料喷射量，则该燃料喷射量控制部分在设定最终燃料喷射量之前对改变燃料喷射量施加规定的延迟。
11.如权利要求10所述的发动机控制设备，其中EGR量控制部分被配置成一旦检测到该规定的发动机操作状态则完全关闭EGR阀。
12.如权利要求11所述的发动机控制设备，其中该转速控制部分被配置成一旦检测到该规定的发动机操作状态，则通过把涡轮增压器的涡轮的喷嘴开口加大到比额定值大的开口来控制该涡轮的转速。
13.如权利要求12所述的发动机控制设备，还包括喘振判定部分，其被配置成一旦检测出该规定的发动机操作状态则判定是否已出现喘振；以及操作状态存储部分，其被配置成把检测到的发动机操作状态存储为指示正出现喘振的喘振操作状态，该EGR量控制部分和该转速控制部分被配置成仅当检测出该规定的发动机操作状态并且该发动机处于在该操作状态存储部分中存储的喘振操作状态下时才减小EGR量并降低涡轮转速。
14.如权利要求13所述的发动机控制设备，还包括时间测量部分，其被配置成一旦判定出现喘振则测量喘振持续的时间量，该EGR量控制部分和该转速控制部分被配置成在从检测出该规定的发动机操作状态直到该测得的时间量期满的时段内减小EGR量并降低涡轮转速。
15.一种发动机控制设备，包括发动机操作状态检测装置，用于检测带有涡轮增压器的发动机是否正在规定的发动机操作状态下操作，其中该状态造成至少按每单位时间的规定量减小燃料喷射量；EGR量控制装置，用于一旦检测出该规定的发动机操作状态，则把由EGR部件传送的EGR量减小到比额定量小的量；以及转速控制装置，用于一旦检测出该规定的发动机操作状态，则把涡轮增压器的涡轮转速减小到比额定值低的速度。
16.一种控制发动机的方法，包括检测带有涡轮增压器的发动机是否正在规定的发动机操作状态下操作，其中该状态造成至少按每单位时间的规定量减小燃料喷射量；一旦检测出该规定的发动机操作状态，则把由EGR部件传送的EGR量减小到比额定量小的量；以及一旦检测出该规定的发动机操作状态，则把涡轮增压器的涡轮转速减小到比额定值低的速度。
17.如权利要求16所述的方法，其中检测该规定的发动机操作状态包括检测车辆减速以指示该规定的发动机操作状态。
18.如权利要求16所述的方法，其中检测该规定的发动机操作状态包括检测加速器压下量基本恒定以及检测与该加速器压下量无关地被控制的进气节流阀已从关闭方向朝着打开方向驱动，以便指示该规定的发动机操作状态。
19.如权利要求18所述的方法，其中检测该规定的发动机操作状态包括检测在释放由NOx捕集催化转换器捕集的NOx的再生方式下操作后发动机何时返回到具有贫空气燃料混合物的额定操作，以便指示该规定的发动机操作状态。
全文摘要
一种发动机控制设备，配置成防止装有可变喷嘴涡轮增压器和EGR部件的发动机中的喘振，并且同时通过利用已有设备和避免不希望的二次效应抑制成本。当发动机处于其中应减小燃料喷射量的规定发动机操作状态时，把EGR部件传送的EGR量减小到比额定值低的值并且加大涡轮增压器的涡轮喷嘴的开度。该规定的发动机操作状态被定义为当车辆减速时和当NO
文档编号F02B37/24GK1661222SQ20051005216
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者白河晓 申请人:日产自动车株式会社