內燃機的控制方法及裝置的製作方法
2023-05-23 23:29:41
專利名稱：內燃機的控制方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將可動部件的規定位置處改變切換狀態的至少一個開關切換信號和表示可動部件位置的至少一個位置信號供入控制單元中，從而形成與上述切換信號相應的切換信息的內燃機控制方法及其裝置。
在例如加速踏板或者輸出調整部件(節氣閥、噴射泵)等的可動部件上連接的開關是用來進行內燃機控制的。該開關根據至少一個規定的狀況、例如調整部件的規定位置或者位置範圍而使其切換狀態從開放狀態變成閉合狀態或者從閉合狀態變為開放狀態。根據該切換狀態存在對內燃機的控制功能(例如怠速控制、發動機制動狀態中的燃料供給進行斷路控制、滿負荷時的濃厚控制等)進行選擇或活性化問題。因此，例如調整部件在切換點或者擋塊開關處以高速與擋塊相接時，依次連續的開放和閉合狀態或者說切換狀態下的「跳動」現象將會對內燃機的控制功能產生惡劣的影響。
本發明的目的是提供一種即使因不穩定等原因而使切換信號頻繁變化時也能使內燃機的控制繼續具有良好功能的手段。
本發明的上述問題是這樣解決的。切換信息具有與上述切換信號相對應的滯後特性，該滯後根據至少一個位置信號而形成。
本發明的方法如歐洲專利378627號(美國專利503195號)所記載的那樣，適於與採用調整裝置(可動部件)的內燃機怠速控制相關連。該調整裝置是帶有怠速開關的輸出調整部件用的。這時調整部件通過機械連接與加速踏板相連，由駕駛員進行操作。這時的調整裝置至少有一個開關，該開關在調整部件與調整裝置相接時改變其切換狀態。在與調整部件相接時，對開關信號的評價是以「駕駛員鬆開加速踏板」、「怠速的願望」、「怠速控制功能的活性化」為前提的。通過對怠速的控制，調整部件或者調整裝置的位置被控制成在閉環位置控制範圍內實際轉速與規定的目標轉速相近似的形式。這時，位置傳感器檢測出調整部件的位置。這樣，在例如加速踏板稍微踩入一點，或者調整部件向調整裝置迅速退回時，就會產生上述的不妥之處。
根據本發明的方法使內燃機的控制得到了改善，其原因是從開關導出的切換信號被穩定化了。由此抑制了切換信號不希望有的變換，用較快的速度閉合開關時明顯降低了切換頻率。
一般情況下，通過本發明的方法有效地降低了開關的反向跳回或振蕩、從而避開了切換信號的不穩定。
本發明的其它優選實施例有關的特點記載在從屬權利要求中。
下面結合附圖描述本發明的實施例。
圖1是本發明實施例的內燃機用控制系統的方框圖;
圖2是本發明實施例的詳細方框圖;
圖3是本發明方法的流程圖;
圖4a～c說明本發明方法的效果的信號過程圖。
圖中標號10為控制單元，12、14為輸入線路，16、18為測定裝置，20為輸出線路，22為調整裝置，24為馬達，26為可動擋塊，28為調整部件，32為加速踏板，36為位置傳感器，40為第二位置傳感器，50為怠速開關，102為觸發器，106、112為存儲元件，115為採樣保持元件，122為存儲元件，126為比較元件。
下面參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
圖1是的內燃機的控制系統的簡略方框圖，該系統帶有在加速踏板鬆開時用於連接調整部件的調整裝置。這種情況下用附圖標記10表示控制單元。該控制單元10通過輸入線路12～14與測定裝置16～18相連。通過輸出線路20將控制單元10與調整裝置22相連。該調整裝置22在較佳實施例中是由馬達24和可動擋塊26構成。還設置有調整部件28。該調整部件28在較佳實施例中是圖中未示出的那種內燃機吸氣系統中設置的節氣閥。該調整部件28通過機械連結體30連接在由駕駛員操縱的操縱部件32(最好是加速踏板)上。再通過連結體34將上述調整部件28連接在第一位置傳感器36上。該第一位置傳感器36在較佳實施例中是電位計，而其輸出線路38則連接到控制單元10中。在較佳實施例中，調整裝置22的位置狀態如圖中虛線所示、由連接在可動擋塊26上的第二位置傳感器40而求出。該第二位置傳感器40的輸出線路42也連接到控制單元10中。還設置有輸出線路44。該輸出線路44連接到調整部件46上，以便對內燃機的其它工作特性，如燃料用量和/或點火時間調整等進行控制。另處還設置有開關50。該開關50在調整部件28接觸到調整裝置22的可動擋塊26時改變切換狀態，順利閉合。該開關50的輸出線路52也連接在控制單元10上。
駕駛員通過與加速踏板相互機械連結的連結體30對調整部件28與發動機的輸出進行調整。位置傳感器36將調整部件28的位置、進而是加速踏板32的位置測出，通過輸出線路38將測定值Up1向控制單元10輸送。再經過線路12～14將內燃機和/或車輛工作特性(例如發動機溫度、發動機轉速、蓄電池電壓、空氣流量、帶動的負載狀態等)提供給控制單元10。而控制單元10根據公知的發動機轉速及空氣流量來決定噴射燃料量和/或調整點火角度。這時，相應的信號通過線路44向燃料噴射閥或分電器輸送。
怠速時，即駕駛員將加速踏板完全或者差不多完全鬆開時，調整部件28便與調整裝置22的可動擋塊26相接。這就意味著調整裝置與調整部件產生了相互作用。在這種動作狀態下則會使開關50閉合，將相應的切換信號通過線路52供入控制單元10中，為了對調整部件28的怠速調整進行控制(例如對內燃機的怠速轉速進行控制)，要向控制單元10中提供上述工作特性值。根據這時的發動機溫度、所帶負載的狀態等形成發動機轉速的目標調整值。該目標調整值與發動機轉速的實際值是相關連的，這兩個值的差值根據一定的控制策略(方式)變換到對應於調整部件28或者擋塊26的目標值(位置目標值、空氣流量目標值或者電壓目標值)。對於較佳實施例，該目標值與通過線路38提供的調整部件28的位置信號值相關(或對於另一個較佳實施例來說與位置傳感器40的位置信號值相關)。通過目標位置與實際位置之間帶有的差異，控制單元根據一定的控制策略就會形成對於調整裝置22的控制信號。該控制信號通過輸出線路20輸送，調整裝置將發動機的轉速向近似於目標轉速的狀態進行調整。
這時，上述怠速控制功能由於開關50的閉合而變得有效起來。這正表示了駕駛員對怠速所希望的想法。對於有選擇的較佳實施例，通過位置傳感器36與40的位置信號值的比較，檢測出怠速所希望的意向。開關50在該實施例中用來檢查比較結果和/或用於出現故障時冗長的怠速信號。
這時的怠速開關50由沒有滯後現象的機械限制開關表示。該開關的切換點在調整部件接觸到擋塊時閉合或在其它實施例中打開。在調整部件28以比較快的速度與擋塊26相接時，通過所謂「跳回」產生開關50的反覆開閉或振蕩(頻繁切換狀態)，進而在線路52上產生交替的切換信號。例如在將加速踏板輕輕踏入和/或通過控制的介入使調整部件一直與擋塊相接，開關50一直不間斷地進行開閉。這種狀態會引起控制功能(例如怠速速度控制等)不間斷的活性化和非活性化。從而導致怠速時工作特性的惡化，引起發動機轉速的變化。
為了改善系統的性能，降低頻繁的切換(開關的跳回)可以通過對控制單元10中從線路52來的切換信號和從線路38來的信號進行適當的評價來實現。這將根據圖2的方框圖和圖3的流程方框圖來進行說明。
這時的基本方案是在開關50的實際上沒有滯後的切換信號中，為了重調怠速信息而將從位置傳感器36的位置信號導出的滯後與之進行重疊。這樣便會明顯降低由怠速信息產生的切換頻率。
圖2部分表示出了控制單元10的詳細。開關50通過線路52連接在觸發器102的置位輸入端。而觸發器102的輸出端Q通過線路104連接在存儲怠速信息用的存儲元件106上。該怠速信息由控制程序進行評價。而線路52通過線路110連接在信號邊沿觸發元件111上。該元件111的輸出線路113連接在採樣保持元件115上。而元件115則通過線路117連接有存儲元件112上。存儲元件112則通過線路38連接有位置傳感器36。上述元件115的輸出線路116連接在結合點118上。該結合點上通過線路120連接有存儲元件122。結合點118的輸出線路124則連接有比較元件126。該比較元件126上也連接有上述線路38。比較元件126的輸出線路128連接在觸發器102的復位輸入端一側。
怠速開關50閉合時，往線路52的信號電平置為高電平。該電平會引起觸發器102的置位。因而輸出端Q向高電平過渡，怠速信息由元件106調整。怠速開關再次開放時，產生負的邊沿，線路52上的電位被降為低電平。由於這一個負的邊沿，通過線路110使得邊沿觸發元件111產生作用。該元件111通過相應的脈衝讓元件115作出相應的動作。
在存儲元件112上按規定的時間點將來自線路38的瞬時位置信號值進行中間存儲，對每個時間點進行改寫。在上述元件115活性化時，正好存儲值從元件115輸送，供給固定的保持結合點118。該值與負的邊沿發生之前檢出的位置信號值相對應。該值與結合點118的滯後值(例如規定的位置信號值，(如1°的調整部件變位值)相對應的增加值或者電壓值，其被存入存儲元件122中)相疊加，再將這兩個值的和供入比較元件126中。在來自線路38的瞬時位置信號值與只提高滯後寬度的中間存儲位置信號值相比也大時，上述比較元件126向線路128輸送輸出信號。這時觸發器102復位。線路104的電平降為低電平，元件106中的怠速信息被取消。
也就是說，調整部件的怠速信息在怠速開關開放之前根據切換信號負的邊沿由觸發脈衝在元件115中進行中間存儲，只提高到規定的滯後寬度。怠速信息的復位由規定滯後相對於與開關的切換信號相關連的調整來進行，該滯後是根據調整部件的怠速位置而形成的。
實際上，怠速位置是在開關開放時得出的。開關閉合時，調整部件也可以通過與怠速位置相關的調整裝置來開放(阻尼功能)。在檢測出過大的位置信號值時，怠速相位最後在完全閉合的位置調整部件下產生不容許的大的滯後。
更有利的是，採用了開關開放之前的調整部件位置。這樣怠速信息被適當地進行了調整。
上述方法可以採用較好的其它開關裝置，例如為了控制怠速而採用帶有旁通通道的系統中的加速踏板開關(怠速和/或全負荷開關)或者節氣閥開關(怠速和/或全負荷開關)。上面所述的是以與可動部件(加速踏板、節氣閥)的位置相關的至少一個連續的位置信息的存在為前提的。
這時連續的位置信息是電位計信號或者非接觸式位置傳感器的信號之外的另一種信號也可以。即可以是直接表示與供給發動機的空氣相對應的尺度量和調整部件或操作元件的位置的信號。
另一個有利的是，為了適應其自身變化的周邊條件上的這種方法，滯後的寬度依發動機溫度、外界空氣溫度、蓄電池電壓等工作特性來設定。
下面根據圖3所示的流程方框圖來詳細說明本發明的方法。圖3所示的程序部分是由對判斷步驟200的怠速開關信號負的邊沿的識別開始的。其後在後續步驟202之前的檢測過程時，傳送負的邊沿出現之前存在並存儲的位置信號值DK(N-1)。接著在步驟204中，從存儲值DK(N-1)+滯後值△(依其工作特性而得)來形成閾值DK0。其後在步驟206中讀出瞬時位置信號DK，在判斷步驟208中，檢查檢測出的瞬時位置信號值DK是否比閾值DK0大。在檢測出的瞬時位置信號值DK比閾值DK0小時，程序部分返回到步驟206。在步驟208識別出所檢測的位置信號值大於所求得的閾值時，在步驟212中怠速信息復位，程序結束。
在圖3所示的程序部分過程期間，在進行開關的新的閉合時，這個程序被中斷。這個程序部分由新的負的邊沿調用。
怠速信息的復位只有在產生負的邊沿以及超過存儲的界限值DK0的情況下才是可能的。這種復位不是因切換信號的跳動、開關的反向跳回而引起的。
圖4中表示出用於說明本發明的方法的特性信號過程圖。這時圖4a～c的橫軸上是各種時間曲線。圖4a表示出位置信號DK、圖4b表示怠速開關的切換信號S。相應的圖4c則表示怠速信息LL的過程。
這些圖是根據以下情況得出的。
駕駛員鬆開加速踏板。調整部件退回與擋塊相接。圖4a表示出位置信號DK的相應過程。時間點t0處怠速開關閉合(參見圖4b)。怠速信息由此在時間點t0處被置位。通過讓調整部件在擋塊上迅速碰撞，使該調整部件產生多次來回反向跳回直到時間點t1時落在一靜止位置。通過設定每次開關開放的規定界限值DK0(此由圖4a中的虛線所示)，圖4b中時間點t0與t1之間來回反向跳回而不斷發生的切換信號S的變化不會引起圖4c中怠速信息的變化。從時間點t2起例如由駕駛員輕輕踩下踏板等原因則會引起怠速開關所不希望的開閉。位置信號值DK以及怠速信號LL的相應過程在圖4a和b表示出來。而通過本發明的方法則在時間點t2到t3之間不會發生怠速信息的變化。該怠速信息的變化在位置信號值DK超過虛線所示的界限線DK0時才開始發生。通過圖4c這一超越在時間點t3處被識別出、在這一時間點復位怠速信息。
除了用開放開關的正向電平的圖示配置結構，本發明的方法在用於反向電平的配置結構時也可類似進行。
根據本發明，它具有因從開關導出的切換信號被穩定化而帶來的內燃機控制的良好功能。由此抑制切換信號不希望有的轉換，用較快的速度明顯降低開關閉合時的切換頻率。
權利要求
1.一種內燃機的控制方法，它將可動部件規定位置處改變切換狀態的至少一個開關切換信號和表示可動部件的位置的至少一個位置信號供入控制單元中，從而形成與上述切換信號相應的切換信息，其特徵在於上述切換信息帶有與上述切換信號相對應的滯後特性，該滯後根據至少一個位置信號而形成。
2.如權利要求1所述的內燃機的控制方法，其特徵在於在上述開關開放時，將在該開放之前所引起的位置信號值進行存儲。
3.如權利要求1或2所述的內燃機的控制方法，其特徵在於將上述存儲的位置信號值按規定的滯後大小進行改變。
4.如權利要求1至3之一所述的內燃機的控制方法，其特徵在於瞬時位置信號值在超過上述按滯後大小改變而存儲的位置信號值時，識別上述開關的開放狀態。
5.如權利要求1至4之一所述的內燃機的控制方法，其特徵在於上述滯後特性功能依開關的開放或閉合而活性化。
6.如權利要求1至5之一所述的內燃機的控制方法，其特徵在於上述開關是沒有滯後的機械開關。
7.如權利要求1至6之一所述的內燃機的控制方法，其特徵在於上述可動部件是調整部件、可動擋塊或者操作部件，上述開關是怠速開關或者滿負荷開關，上述怠速開關是用來指示與例如調整部件(節氣閥)的調整裝置(怠速調整器)相接的狀態的。
8.如權利要求1至7之一所述的內燃機的控制方法，其特徵在於通過上述調整部件控制內燃機的怠速轉速。
9.一種內燃機的控制裝置，它包括可動部件、在上述可動部件的規定位置上改變切換狀態的開關、檢測上述可動部件位置的位置傳感器和依靠至少從開關切換信號導出的切換信息和位置信號而控制內燃機的控制單元，其特徵在於上述切換信息帶有與上述切換信號相對應的滯後特性，該滯後根據位置信號而形成。
全文摘要
本發明提供了一種在不穩定現象等引起的切換信號頻繁變化時也具有良好功能的連續的內燃機控制手段。其切換信息具有與上述切換信號相對應的滯後特性，而該滯後則至少根據一個位置信號來形成。
文檔編號F02D45/00GK1109138SQ9411895
公開日1995年9月27日 申請日期1994年11月22日 優先權日1993年11月22日
發明者C·蒂舍爾 申請人:羅伯特-博希股份公司