專利名稱：內(nèi)燃機系統(tǒng)及控制其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機系統(tǒng)和控制該系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
諸如汽車之類的一般車輛都設(shè)有燃油蒸氣處理單元，該處理單元用炭罐收集在燃油箱等中產(chǎn)生的燃油蒸氣，并利用內(nèi)燃機的進氣壓力(負壓)將燃油蒸氣與空氣一起供應(yīng)到進氣系統(tǒng)，以使得燃油蒸氣在燃燒室中燃燒。在這樣一種燃油蒸氣處理單元中，因為燃油箱中產(chǎn)生的大多數(shù)燃油蒸氣都被炭罐收集，所以必須將大量所收集的燃油蒸氣供應(yīng)到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)，以防止炭罐中燃油蒸氣飽和。當將燃油蒸氣供應(yīng)到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)時，基于從炭罐供應(yīng)到進氣系統(tǒng)的氣體(凈化氣體)的流率(凈化流率)和包括在該氣體中的燃油濃度(蒸氣濃度)來校正內(nèi)燃機中的燃油噴射量，以抑制內(nèi)燃機中空燃比的波動。
另一方面，在內(nèi)燃機中進行用于將部分廢氣送回進氣系統(tǒng)的廢氣再循環(huán)(EGR)，以改善廢氣排放和燃油消耗。但是，進行EGR意味著在存在對燃燒室中的燃燒沒有貢獻的氣體的情況下燃燒空氣燃油混合氣。因此，如果燃燒期間燃燒室中的廢氣比例(EGR率)過高，則燃燒變得不穩(wěn)定。于是，基于諸如發(fā)動機速度和發(fā)動機負載的發(fā)動機工作情況，來將內(nèi)燃機的EGR率控制為在不過分惡化燃燒的范圍內(nèi)最大。
當在執(zhí)行EGR的同時將炭罐中的燃油蒸氣與空氣一起供應(yīng)到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)時，內(nèi)燃機中的進氣壓力由于執(zhí)行EGR而可能接近大氣壓，這可能降低凈化流率。因此，日本早期公開專利申請No.10-115258公開了一種技術(shù)，用于控制EGR率以使得執(zhí)行EGR不會變成對凈化流率的外部干擾，從而保持凈化流率。從改善廢氣排放和燃油消耗的角度，還優(yōu)選地使在此情況下的EGR率在使得EGR率不會變成對凈化流率的外部干擾的范圍內(nèi)最大化。
近來已采用箱密封系統(tǒng)來抑制燃油蒸氣從燃油箱逸出。箱密封系統(tǒng)被設(shè)計成使得燃油箱在正常狀態(tài)下密封關(guān)閉，并當燃油箱中的壓力增大時將箱中的氣體釋放到炭罐。在這樣一種箱密封系統(tǒng)中，當發(fā)動機在運行并且炭罐中的燃油蒸氣被供應(yīng)到進氣系統(tǒng)時，即當燃油蒸氣被凈化時，燃油箱中的氣體就被釋放到炭罐。因此，當燃油箱中的氣體被釋放到炭罐時，氣體中所含的燃油蒸氣從炭罐供應(yīng)到進氣系統(tǒng)。這防止了炭罐中燃油蒸氣飽和。
但是，如果當將炭罐中收集的燃油蒸氣與空氣一起供應(yīng)到進氣系統(tǒng)，即當燃油蒸氣被凈化時燃油箱中的壓力增大并且箱中的氣體被釋放到炭罐，則該氣體流入進氣系統(tǒng)并使得內(nèi)燃機中的空燃比波動。這的原因首先在于燃油箱中的氣體所含的燃油蒸氣的濃度不清楚。此外，當隨著氣體從燃油箱釋放而突然流入炭罐和進氣系統(tǒng)時，無法通過基于上述凈化流率校正燃油噴射量來充分抑制由于引入氣體而導(dǎo)致的空燃比的波動。當空燃比波動時，由于EGR而使燃燒不穩(wěn)定的趨勢變得很顯著。因此，如果如上所述在從燃油箱釋放氣體時控制EGR率最大化，則燃燒由于從燃油箱釋放氣體所導(dǎo)致的空燃比波動而變得不穩(wěn)定。因此，驅(qū)動性能的惡化可能變得不可忽略。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機系統(tǒng)和控制該系統(tǒng)的方法，其即使在釋放燃油箱中的氣體時執(zhí)行EGR也穩(wěn)定燃燒。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機系統(tǒng)。該內(nèi)燃機系統(tǒng)包括內(nèi)燃機，其具有燃燒室和連接到所述燃燒室的進氣通道。燃油箱存儲燃油。炭罐存儲所述燃油箱中所產(chǎn)生的燃油蒸氣。當所述內(nèi)燃機在運行時允許燃油蒸氣從所述炭罐流到所述進氣通道。當燃油蒸氣流到所述進氣通道時，校正噴射到所述內(nèi)燃機的燃油量，以抑制由于所述燃油蒸氣所導(dǎo)致的所述內(nèi)燃機中空燃比的波動。EGR機構(gòu)將從所述內(nèi)燃機排出的部分廢氣引入到所述進氣通道。所述EGR機構(gòu)可變地設(shè)置EGR率，所述EGR率是在引入到所述燃燒室的氣體中所含的廢氣比例。箱密封系統(tǒng)密封所述燃油箱。當所述燃油箱中的壓力大于或等于預(yù)定值時，如果燃油蒸氣正從所述炭罐流到所述進氣通道，則所述密封系統(tǒng)將含有燃油蒸氣的氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐。在氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐時，控制器控制所述EGR機構(gòu)減小所述EGR率。
另外，本發(fā)明提供了一種用于控制內(nèi)燃機系統(tǒng)的方法，所述內(nèi)燃機系統(tǒng)配備有內(nèi)燃機和EGR機構(gòu)。所述EGR機構(gòu)將從所述內(nèi)燃機排出的部分廢氣引入到進氣通道。所述方法包括將燃油箱中產(chǎn)生的燃油蒸氣存儲在炭罐中。當所述內(nèi)燃機在運行時允許燃油蒸氣從所述炭罐流到所述進氣通道。當燃油蒸氣流到所述進氣通道時，校正噴射到所述內(nèi)燃機的燃油量，以抑制由于燃油蒸氣所導(dǎo)致的所述內(nèi)燃機中空燃比的波動。當所述燃油箱中的壓力小于預(yù)定值時密封所述燃油箱。當所述燃油箱中的壓力大于或等于所述預(yù)定值時，如果燃油蒸氣正從所述炭罐流到所述進氣通道，則將含有燃油蒸氣的氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐。當將氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐時，控制所述EGR機構(gòu)減小EGR率，所述EGR率是在引入到所述燃燒室的氣體中所含的廢氣比例。
結(jié)合作為示例圖示本發(fā)明原理的附圖，從以下說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將變得清楚。


通過與附圖一起參考對給出的優(yōu)選實施例的以下說明，可以最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，附圖中圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的內(nèi)燃機系統(tǒng)的燃油蒸氣處理單元和燃油供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖；圖2(a)至2(f)是時序圖，示出了在圖1所示發(fā)動機系統(tǒng)執(zhí)行了壓力釋放處理之前和之后的凈化控制的性能、燃油箱中的壓力變化、EGR閥的開度變化、壓力控制閥的打開和關(guān)閉狀態(tài)、發(fā)動機中空燃比的波動以及發(fā)動機的燃燒情況；圖3是示出圖1所示發(fā)動機系統(tǒng)執(zhí)行的壓力釋放處理的過程的流程圖；圖4的曲線圖示出了在執(zhí)行圖3所示壓力釋放處理之前燃油箱中的壓力和在壓力釋放處理期間壓力控制閥的閥門開啟時間TO之間的關(guān)系；圖5的曲線圖示出了在執(zhí)行圖3所示壓力釋放處理之前凈化流率和在壓力釋放處理期間壓力控制閥的閥門開啟時間TO之間的關(guān)系；圖6的曲線圖示出了在執(zhí)行圖3所示壓力釋放處理之前燃油箱中的壓力和在壓力釋放處理期間EGR閥的開度減小量OD之間的關(guān)系；和圖7的曲線圖示出了在執(zhí)行圖3所示壓力釋放處理之前凈化流率和在壓力釋放處理期間EGR閥的開度減小量OD之間的關(guān)系。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考圖1至7來描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的內(nèi)燃機系統(tǒng)。該內(nèi)燃機系統(tǒng)配備有用于汽車的汽油發(fā)動機1。根據(jù)圖1所示作為本實施例中的發(fā)動機1的內(nèi)燃機，燃油箱2中的燃油通過燃油泵3被供應(yīng)到噴油閥4。從噴油閥4噴射的燃油和通過進氣通道5吸入的空氣被供應(yīng)到燃燒室6。在燃燒室6中燃燒空氣燃油混合氣之后產(chǎn)生的廢氣被排放到排氣通道7。部分廢氣通過EGR機構(gòu)8作為EGR氣體被供應(yīng)到進氣通道5。EGR機構(gòu)8包括EGR通道9和EGR閥11，EGR通道9將排氣通道7中的部分廢氣引入到進氣通道5。調(diào)節(jié)EGR閥11的開度來控制經(jīng)過EGR通道9的廢氣(EGR氣體)的流率。
配備有發(fā)動機1的汽車包括燃油蒸氣處理單元，用于處理在燃油箱2等中產(chǎn)生的燃油蒸氣。燃油蒸氣處理單元包括炭罐12、蒸氣通道13、大氣通道14和凈化通道15。炭罐12設(shè)有諸如活性碳之類的用于吸附燃油蒸氣的吸附劑。蒸氣通道13將燃油箱2中產(chǎn)生的燃油蒸氣引入到炭罐12。大氣通道14將空氣引入到炭罐12。凈化通道15將炭罐12中的燃油蒸氣和空氣傳送到進氣通道5在節(jié)氣門10下游的部分。壓力控制閥16位于蒸氣通道13和燃油箱2之間。壓力控制閥16被選擇性地打開和關(guān)閉，以選擇性地將蒸氣通道13連接到燃油箱2和與其斷開連接。大氣截止閥17位于大氣通道14中。大氣截止閥17被操作來選擇性地打開和關(guān)閉大氣通道14。凈化控制閥18位于凈化通道15中?？刂苾艋刂崎y18的開度，以調(diào)節(jié)從炭罐12供應(yīng)到進氣通道5的氣體(凈化氣體)的流率。
基于正常狀態(tài)下燃油箱2中的壓力等等來對壓力控制閥16進行電控。當燃油箱2中的液面增高時，例如當汽車正在加油時，強制性地以機械方式將壓力控制閥16打開。當壓力控制閥16被打開時，燃油箱2中產(chǎn)生的燃油蒸氣流入蒸氣通道13并被炭罐12中的吸附劑暫時吸附。當大氣截止閥17被打開并且凈化控制閥18被打開時，利用發(fā)動機1的進氣負壓將由吸附劑吸附的燃油蒸氣與空氣一起傳送到進氣通道5。在供應(yīng)到進氣通道5之后，含有燃油蒸氣的空氣(凈化氣體)在發(fā)動機1中燃燒。
安裝在汽車上來控制發(fā)動機1操作的電子控制單元19通過噴油閥4的致動來執(zhí)行燃油噴射量控制，通過節(jié)氣門10的致動來執(zhí)行節(jié)氣門開度控制，通過EGR閥11的致動來執(zhí)行EGR控制。電子控制單元19用作控制器。另外，電子控制單元19還通過凈化控制閥18的致動來執(zhí)行凈化氣體的流率控制(凈化控制)，執(zhí)行壓力控制閥16和大氣截止閥17的控制。電子控制單元19從下述各種傳感器接收檢測信號曲軸位置傳感器20，其發(fā)送與曲軸1a的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的信號，曲軸1a是發(fā)動機1的輸出軸；油門踏板位置傳感器22，用于檢測油門踏板21的下壓程度，該油門踏板21當汽車駕駛員踩下油門踏板21時被操作；節(jié)氣門位置傳感器23，用于檢測節(jié)氣門10的開度；真空傳感器24，用于檢測進氣通道5在節(jié)氣門10下游的部分處的壓力；氧氣傳感器25，其發(fā)送與經(jīng)過排氣通道7的廢氣中的氧氣濃度相對應(yīng)的信號；和箱壓力傳感器26，用于檢測燃油箱2中的壓力。
現(xiàn)在將描述由電子控制單元19所執(zhí)行的發(fā)動機1的燃油噴射量控制。
燃油噴射量控制通過這樣來實現(xiàn)，即控制噴油閥4以使得噴射與由下式(1)所計算的最終燃油噴射量Qfin相對應(yīng)的量的燃油。
Qfin＝Qbase×(FAF×KG(i)-PGR×BG(k))(1)Qfin最終燃油噴射量Qbase基本燃油噴射量FAF反饋補償系數(shù)KG(i)空燃比學(xué)習值PGR目標凈化率BG(k)蒸氣濃度學(xué)習值下面分別描述式(1)中所用的基本燃油噴射量Qbase、反饋補償系數(shù)FAF、空燃比學(xué)習值KG(i)、目標凈化率PGR和蒸氣濃度學(xué)習值BG(k)。
基本燃油噴射量Qbase是表示使得燃燒室6中空氣燃油混合氣的空燃比接近化學(xué)當量空燃比的理論燃油噴射量的值。基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載來計算基本燃油噴射量Qbase。基于來自曲軸位置傳感器20的檢測信號得到發(fā)動機速度。基于與發(fā)動機1的進氣量相應(yīng)的參數(shù)和發(fā)動機速度來計算發(fā)動機負載。與發(fā)動機1的進氣量相應(yīng)的參數(shù)可以是進氣壓力、節(jié)氣門開度、油門踏板下壓量等等。
反饋補償系數(shù)FAF是用于使得發(fā)動機1的空燃比接近化學(xué)當量空燃比的燃油噴射量的反饋補償(空燃比反饋控制)的值。根據(jù)來自氧氣傳感器25的檢測信號對應(yīng)于比與化學(xué)當量空燃比相應(yīng)的值更濃的值還是更稀的值，而在1.0附近選擇性地增大或減小反饋補償系數(shù)FAF。例如，如果來自氧氣傳感器25的檢測信號對應(yīng)于比與化學(xué)當量空燃比相應(yīng)的值更濃的值，則反饋補償系數(shù)FAF被減小以減少燃油噴射量。如果來自氧氣傳感器25的檢測信號對應(yīng)于比與化學(xué)當量空燃比相應(yīng)的值更稀的值，則反饋補償系數(shù)FAF被增大以增加燃油噴射量?；诜答佈a償系數(shù)FAF對燃油噴射量的校正使得發(fā)動機1中空氣燃油混合氣的空燃比接近化學(xué)當量空燃比。
空燃比學(xué)習值KG(i)是這樣的值，其被選擇性地增大和減小來校正燃油噴射量，以使得反饋補償系數(shù)FAF的平均值FAFAV在空燃比反饋控制期間收斂在中心為1.0的預(yù)定范圍內(nèi)?？杖急葘W(xué)習值KG(i)在平均值FAFAV大于預(yù)定范圍時逐漸增大，并在平均值FAFAV小于預(yù)定范圍時逐漸減小。如上所述，根據(jù)平均值FAFAV來選擇性地增大和減小空燃比學(xué)習值KG(i)，以使得平均值FAFAV收斂在預(yù)定范圍內(nèi)。當平均值FAFAV已收斂在預(yù)定范圍內(nèi)時的空燃比學(xué)習值KG(i)，被學(xué)習(更新)為與發(fā)動機1中的空燃比和化學(xué)當量空燃比之間的偏差相對應(yīng)的值。對根據(jù)發(fā)動機負載所劃分的每個空燃比學(xué)習部分i(i＝0，1，2，3，4…)設(shè)置空燃比學(xué)習值KG(i)。就是說，在每個空燃比學(xué)習部分i處學(xué)習空燃比學(xué)習值KG(i)。
目標凈化率PGR是凈化率的目標值，其是表示發(fā)動機1的凈化氣體量對進氣量的比例的值?；诜答佈a償系數(shù)FAF等的最新值來計算目標凈化率PGR。目標凈化率PGR例如隨著反饋補償系數(shù)FAF降低而增加。這是因為當反饋補償系數(shù)FAF小的時候，空氣燃油反饋處于穩(wěn)定狀態(tài)并且燃燒的惡化不太可能發(fā)生，即使大量的凈化氣體供應(yīng)到進氣通道5。因此，可以處理炭罐12中吸附的大量燃油蒸氣。
基于當進行空氣燃油反饋控制和凈化控制時由于將凈化氣體引入進氣通道5所導(dǎo)致的反饋補償系數(shù)FAF的變化，作為與凈化氣體的燃油蒸氣濃度相應(yīng)的值來學(xué)習(更新)蒸氣濃度學(xué)習值BG(k)。在每個預(yù)定周期使用下式(2)來學(xué)習(更新)蒸氣濃度學(xué)習值BG(k)。
BG(k)＝BG(k-1)+(FAF-1)/PGR(2)BG(k)最新的蒸氣濃度學(xué)習值BG(k-1)前一個蒸氣濃度學(xué)習值FAF反饋補償系數(shù)PGR目標凈化率由式(2)所計算的最新蒸氣濃度學(xué)習值BG(k)被用于計算式(1)中的項“PGR×BG(k)”。該項用于將從噴油閥4噴射的燃油量減少一個與包括在供應(yīng)到進氣通道5的凈化氣體中的燃油量相對應(yīng)的量。因此，當通過凈化控制將凈化氣體供應(yīng)到進氣通道5時，由項“PGR×BG(k)”來校正發(fā)動機1的燃油噴射量，以抑制由凈化控制所導(dǎo)致的空燃比的波動。
現(xiàn)在將描述電子控制單元19所執(zhí)行的凈化控制。
當滿足各種要求時執(zhí)行凈化控制。這些要求例如有未在進行發(fā)動機1的斷油，正在進行空燃比反饋控制，以及已在當前空燃比學(xué)習部分i學(xué)習了空燃比學(xué)習值KG(i)。通過選擇性地增大和減小用于控制凈化控制閥18以調(diào)節(jié)凈化控制閥18開度的驅(qū)動負荷比DPG，來進行通過凈化控制對凈化氣體流率的調(diào)節(jié)。控制凈化控制閥18以使得隨著驅(qū)動負荷比DPG的增加而增加開度，即增加凈化氣體的流率。驅(qū)動負荷比DPG基于下式(3)來計算。
DPG＝(PGR/PGRmax)×100(3)DPG驅(qū)動負荷比PGR目標凈化率PGRmax最大凈化率式(3)中所使用的最大凈化率PGRmax是基于當前進氣量和發(fā)動機速度所計算的凈化率的最大允許值。目標凈化率PGR是基于例如上述反饋補償系數(shù)FAF的最新值所計算出的值。從式(3)很清楚驅(qū)動負荷比DPG隨著目標凈化率PGR的增加而增加。因此，當目標凈化率PGR的設(shè)定值增加時，控制凈化控制閥18以使得開度增加，這就增加了凈化氣體的流率。
燃油蒸氣處理單元的炭罐12接納大量含燃油蒸氣的氣體。因此，為了防止炭罐12的吸附劑中燃油蒸氣飽和，就必須通過凈化控制向進氣通道5供應(yīng)大量凈化氣體并高效地處理炭罐12中的燃油蒸氣。于是，計算驅(qū)動負荷比DPG和目標凈化率PGR，以使其在沒有不利地影響發(fā)動機1中燃油燃燒的范圍內(nèi)最大化。
現(xiàn)在將描述電子控制單元19所執(zhí)行的EGR控制。
通過基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載來調(diào)節(jié)EGR閥11的開度以獲得按照當前工作情況所要求的EGR率(燃燒室6中廢氣的比例)，而實現(xiàn)EGR控制。換言之，EGR率是引入到燃燒室6的氣體中所含的廢氣的比例。但是，當在凈化控制期間通過EGR控制向進氣通道5供應(yīng)EGR氣體時，發(fā)動機1中的進氣壓力接近大氣壓。這不利地影響了凈化氣體的流率。因此，當在凈化控制期間進行EGR控制時，考慮目標凈化率等等來控制EGR率，以使得在控制凈化氣體的流率時將EGR氣體引入到進氣通道5不會變成外部干擾。在不過分惡化發(fā)動機1的燃燒的范圍內(nèi)使如上所述控制的EGR率最大化，以實現(xiàn)對排放的最大改善。
現(xiàn)在將描述在本優(yōu)選實施例的汽車中所采用的箱密封系統(tǒng)，其用于限制燃油箱2中的燃油蒸氣釋放到大氣。
箱密封系統(tǒng)在正常狀態(tài)下密封關(guān)閉燃油箱2并僅在必要時使燃油箱2放氣。箱密封系統(tǒng)包括壓力控制閥16、大氣截止閥17、凈化控制閥18以及控制閥門16、17和18的電子控制單元19。電子控制單元19除了需要使燃油箱2放氣時以外都關(guān)閉壓力控制閥16，使得燃油箱2保持密封關(guān)閉。當在燃油箱2密封關(guān)閉的時候執(zhí)行凈化控制時，電子控制單元打開大氣截止閥17，以將外面的空氣引入炭罐12。另外，電子控制單元19調(diào)節(jié)凈化控制閥18的開度，以控制供應(yīng)到進氣通道5的凈化氣體的流率。
另一方面，需要使密封關(guān)閉的燃油箱2放氣的狀態(tài)包括燃油箱2中的壓力增大的狀態(tài)，例如當汽車在加油時。
當汽車在加油時，電子控制單元19首先通過打開壓力控制閥16而使燃油箱2放氣。隨后打開燃油箱2的加油開口2a，以使得可以對燃油箱2加油。當從加油開口2a向燃油箱2供應(yīng)燃油時，燃油箱2中含有燃油蒸氣的氣體通過打開的壓力控制閥16流到炭罐12。然后燃油蒸氣被炭罐12的吸附劑吸附，使得含有燃油蒸氣的氣體被分離成燃油蒸氣和空氣。
當燃油箱2中的壓力變得大于預(yù)定值時，電子控制單元19基于例如正在進行凈化控制的情況而執(zhí)行壓力釋放處理，以降低燃油箱2中的壓力。就是說，電子控制單元19打開壓力控制閥16并使燃油箱2放氣。當燃油箱2被放氣時，燃油箱2中含有燃油蒸氣的氣體被釋放到炭罐12。因為在凈化控制期間這些壓力釋放處理，所以釋放到炭罐12的氣體立即流到進氣通道5。這防止了炭罐12中燃油蒸氣飽和。
現(xiàn)在將參考圖2的時序圖來描述啟動壓力釋放處理時發(fā)動機1的工作情況。圖2(a)示出了執(zhí)行壓力釋放處理之前和之后的凈化控制的性能。圖2(b)示出了燃油箱2中的壓力變化，圖2(c)示出了EGR閥11的開度變化，圖2(d)示出了壓力控制閥16的打開和關(guān)閉狀態(tài)，圖2(e)示出了發(fā)動機1中空燃比的波動，圖2(f)示出了發(fā)動機1的燃燒情況的一個示例。
圖2(c)示出了由EGR控制所調(diào)節(jié)的EGR閥11的開度。假定EGR氣體由EGR控制引入進氣通道5。在此情況下，當燃油箱2中的壓力變得高于預(yù)定值并且啟動凈化控制時(時間T1)，執(zhí)行壓力釋放處理。已被關(guān)閉的壓力控制閥16被壓力釋放控制打開，由此使燃油箱2放氣。結(jié)果，燃油箱2中的氣體通過蒸氣通道13、炭罐12和凈化通道15而釋放到進氣通道5。因此，燃油箱2中的壓力被降低到預(yù)定值以下。
因為燃油箱2中的氣體被釋放到進氣通道5，所以圖2(e)所示的發(fā)動機1的空燃比的波動增加就不可避免了。此情形的原因在于燃油箱2中氣體的燃油蒸氣濃度不清楚，并且無法通過空燃比反饋控制及通過用式(1)的項“PGR×BG(k)”校正燃油噴射量，來充分抑制發(fā)動機1中空燃比的波動，這種波動是在使燃油箱2放氣而將燃油箱2中的氣體突然供應(yīng)到進氣通道5時所引起的。因此，當空燃比的波動增大時，在EGR氣體被EGR控制引入進氣通道5時燃燒更可能變得不穩(wěn)定。如上所述，EGR控制調(diào)節(jié)EGR閥11的開度，以使得在不過分惡化發(fā)動機1的燃燒的范圍內(nèi)使EGR率最大化。因此當空燃比的波動由于執(zhí)行壓力釋放處理而增大時，燃燒就變得不穩(wěn)定，如圖2(f)所示。由于不穩(wěn)定燃燒所導(dǎo)致的驅(qū)動性能的惡化變得不可忽略。
為了避免這樣的問題，除了在壓力釋放處理中使燃油箱2放氣，本優(yōu)選實施例的電子控制單元19還減小EGR率。更具體而言，如圖2(c)的實線所示，在啟動壓力釋放處理時(時間T1)減小EGR閥11的開度。這限制了將EGR氣體引入進氣通道5。因此，防止了燃燒由于空燃比的波動而不穩(wěn)定。
現(xiàn)在將參考圖3的流程圖描述本優(yōu)選實施例的由于壓力釋放處理的過程，該圖示出了壓力釋放例程。該過程包括使燃油箱2放氣并減小EGR率。由電子控制單元19以例如預(yù)定時間間隔作為中斷來執(zhí)行壓力釋放控制例程。
執(zhí)行該例程的步驟S101、S102來判斷是否滿足執(zhí)行壓力釋放處理的要求。就是說，在步驟S101，電子控制單元19判斷釋放在執(zhí)行凈化控制。在步驟S102，電子控制單元19判斷燃油箱2中的壓力釋放大于預(yù)定值。如果步驟S101、S102的判斷結(jié)果是肯定的，則電子控制單元19確定滿足執(zhí)行壓力釋放處理的要求。然后電子控制單元19執(zhí)行步驟S103和后續(xù)步驟，以使燃油箱2放氣并減小EGR率。另一方面，如果步驟S101或S102的判斷結(jié)果是否定的，則電子控制單元19確定不滿足執(zhí)行壓力釋放處理的要求。在此情況下，不執(zhí)行壓力釋放處理，并在步驟S108處執(zhí)行正常狀態(tài)下的EGR控制。
在步驟S103和以下步驟中，相繼進行對閥門開啟時間TO的計算(步驟S103)和對開度減小量OD的計算(步驟S104)，其中閥門開啟時間TO是打開壓力控制閥16以使燃油箱2放氣期間的時間，開度減小量OD是為減小EGR率而將EGR閥11的開度從當前開度所減小的量。接著，在步驟S105將EGR閥11的開度減小計算出的開度減小量OD，并進一步在步驟S106將壓力控制閥16打開達閥門開啟時間TO。在經(jīng)過了閥門開啟時間TO之后，壓力控制閥16又被關(guān)閉，并且在步驟S107將EGR閥11的開度恢復(fù)成進行正常EGR控制的情況下的值。就是說，選擇性地增大和恢復(fù)EGR閥11的開度。
下面分別描述步驟S103對閥門開啟時間TO的計算和步驟S104對開度減小量OD的計算。
在步驟S103，基于釋放氣體前燃油箱2中的壓力和釋放氣體前的凈化流率對閥門開啟時間TO進行計算。如上所述計算的閥門開啟時間TO隨著燃油箱2中壓力的增大而縮短，并隨著凈化流率的增大而縮短。此情形的原因如下。
當壓力控制閥16打開時燃油箱2中的壓力越高，則從燃油箱2釋放到炭罐12的氣體流率就變得越快。因此，每單位時間從燃油箱2釋放到炭罐12的氣體量增加。隨著釋放氣體量的增加，發(fā)動機1中空燃比的波動也增大。為了抑制空燃比的大的波動，閥門開啟時間TO被計算為隨著釋放氣體前燃油箱2中的壓力變得更高而更短，如圖4所示。
在燃油箱2中的氣體被釋放之前從炭罐12供應(yīng)到進氣通道5的燃油蒸氣量越大，即凈化控制閥18的開度越大，則在通過打開壓力控制閥16而釋放氣體時燃油箱2中的氣體變得更容易流到進氣通道5。就是說，當壓力控制閥16打開時從燃油箱2釋放并供應(yīng)到進氣通道5的氣體量增大。隨著供應(yīng)到進氣通道5的氣體量的增大，發(fā)動機1中空燃比的波動增大。為了抑制空燃比的大的波動，閥門開啟時間TO被計算為隨著釋放氣體前凈化流率(凈化率×進氣量)的增大而更短，如圖5所示。凈化流率是與從炭罐12供應(yīng)到進氣通道5的燃油蒸氣量相關(guān)的參數(shù)。燃油蒸氣量趨向于隨著凈化流率的增大而增大。
電子控制單元19如上所述地計算閥門開啟時間TO。因此，防止了在壓力釋放處理期間打開壓力控制閥16時從燃油箱2釋放的氣體量增加到不利地影響空燃比波動的量。同時，從燃油箱2釋放的氣體量可以增大到最大。
在步驟S104，同樣基于釋放氣體前燃油箱2中的壓力和釋放氣體前的凈化流率對開度減小量OD進行計算。如上所述計算的開度減小量OD隨著燃油箱2中壓力的增大而增大，并隨著凈化流率的增大而增大。這的原因如下。
當壓力控制閥16打開時燃油箱2中的壓力越高，則從每單位時間從燃油箱2釋放到炭罐12的氣體量就變得越大。隨著氣體量的增加，發(fā)動機1中空燃比的波動也增大。就是說，當EGR氣體引入進氣通道5時燃燒變得不穩(wěn)定的趨勢由于空燃比的大的波動而變得明顯。為了抑制燃燒的不穩(wěn)定，開度減小量OD被計算為隨著釋放氣體前燃油箱2中的壓力變得更高而更大，如圖6所示。
在關(guān)閉壓力控制閥16時從炭罐12供應(yīng)到進氣通道5的燃油蒸氣越多，則在打開壓力控制閥16時從燃油箱2釋放并供應(yīng)到進氣通道5的氣體量變得越大。隨著氣體量的增大，發(fā)動機1中空燃比的波動增大。就是說，當EGR氣體引入進氣通道5時燃燒變得不穩(wěn)定的趨勢由于供應(yīng)到進氣通道5的燃油蒸氣的增多而變得明顯。為了抑制燃燒的不穩(wěn)定，開度減小量OD被計算為隨著釋放氣體前凈化流率(凈化流率＝凈化率×進氣量)的增大而更小，如圖7所示。如上所述，凈化流率是與從炭罐12供應(yīng)到進氣通道5的燃油蒸氣量相對應(yīng)的參數(shù)。
電子控制單元19如上所述地計算開度減小量OD。因此，防止了通過將EGR氣體引入進氣通道5而導(dǎo)致的燃燒室6中燃燒的不穩(wěn)定狀態(tài)，由于空燃比的波動而變得顯著。同時，EGR率可以增大到最大。
本實施例提供以下優(yōu)點。
(1)除了作為用于降低燃油箱2中壓力的壓力釋放處理而通過打開壓力控制閥16來使燃油箱2放氣之外，EGR率被降低。因此，即使當壓力控制閥16打開時燃油箱2中的氣體流入進氣通道5并使得空燃比波動，也防止了由于將EGR氣體引入進氣通道5而導(dǎo)致的燃燒室6中燃燒的不穩(wěn)定狀態(tài)變得顯著。
(2)隨著釋放氣體前燃油箱2中壓力的增大，縮短用于在壓力釋放處理中使燃油箱2放氣的壓力控制閥16的閥門開啟時間TO。隨著釋放燃油箱2中氣體之前的凈化流率的增大而縮短壓力控制閥16的閥門開啟時間TO。因此，防止了在壓力釋放處理期間打開壓力控制閥16時從燃油箱2釋放的氣體量增加到不利地影響空燃比波動的量。同時，氣體量可以增大到最大。
(3)用于在壓力釋放處理中減小EGR率的EGR閥11的開度減小量OD隨著釋放氣體前燃油箱2中壓力的增大而增大，并隨著釋放氣體前凈化流率的增大而增大。換言之，從燃油箱2釋放氣體前燃油箱2中的壓力越高，則電子控制單元19將EGR率減小得越多，并且釋放氣體前凈化流率越大，則電子控制單元19將EGR率減小得越多。因此，防止了通過將EGR氣體引入進氣通道5而導(dǎo)致的燃燒室6中燃燒的不穩(wěn)定狀態(tài)，由于空燃比的波動而變得顯著。同時，EGR率可以增大到最大。
本發(fā)明可以以下形式實現(xiàn)。
當通過壓力釋放處理減小EGR率時，EGR閥11的開度可以被設(shè)成零，而非通過開度減小量OD來減小EGR閥11的開度。就是說，EGR率可以減小到零。在此情況下，即使在釋放燃油箱2中的氣體時空燃比波動，也可靠地防止了燃燒由于將EGR氣體引入進氣通道5而變得不穩(wěn)定。
可以僅僅基于燃油箱2中的壓力和凈化流率之一來計算壓力釋放處理中壓力控制閥16的閥門開啟時間TO。
可以僅僅基于燃油箱2中的壓力和凈化流率之一來計算壓力釋放處理中EGR閥11的開度減小量OD。
本發(fā)明可以應(yīng)用于柴油發(fā)動機。在此情況下，通過調(diào)節(jié)EGR閥的開度和調(diào)節(jié)進氣節(jié)氣門的開度來實現(xiàn)EGR控制。通過調(diào)節(jié)EGR閥的開度和調(diào)節(jié)進氣節(jié)氣門的開度而在壓力釋放處理中減小EGR率。
因此，這些示例和實施例應(yīng)看作解釋性的而非限制性的，并且本發(fā)明并不限于這里給出的細節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍和等同物內(nèi)進行修改。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機系統(tǒng)包括內(nèi)燃機，其具有燃燒室和連接到所述燃燒室的進氣通道；用于存儲燃油的燃油箱；用于存儲所述燃油箱中所產(chǎn)生的燃油蒸氣的炭罐，當所述內(nèi)燃機在運行時允許燃油蒸氣從所述炭罐流到所述進氣通道，并且當燃油蒸氣流到所述進氣通道時校正噴射到所述內(nèi)燃機的燃油量，以抑制由于所述燃油蒸氣所導(dǎo)致的所述內(nèi)燃機中空燃比的波動；和廢氣再循環(huán)機構(gòu)，用于將從所述內(nèi)燃機排出的部分廢氣引入到所述進氣通道，所述廢氣再循環(huán)機構(gòu)可變地設(shè)置廢氣再循環(huán)率，所述廢氣再循環(huán)率是在引入到所述燃燒室的氣體中所含的廢氣比例，所述內(nèi)燃機系統(tǒng)的特征在于用于密封所述燃油箱的箱密封系統(tǒng)，當所述燃油箱中的壓力大于或等于預(yù)定值時，如果燃油蒸氣正從所述炭罐流到所述進氣通道，則所述密封系統(tǒng)將含有燃油蒸氣的氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐；和控制器，用于在氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐時，控制所述廢氣再循環(huán)機構(gòu)減小所述廢氣再循環(huán)率。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機系統(tǒng)，其特征在于所述箱密封系統(tǒng)包括將所述燃油箱連接到所述炭罐的通道和位于所述通道中的壓力控制閥，當所述壓力控制閥打開時，氣體從所述燃油箱被釋放到所述炭罐，并且其中當釋放氣體之前所述燃油箱中的壓力增大時，所述控制器縮短所述壓力控制閥的閥門開啟時間。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機系統(tǒng)，其特征在于所述箱密封系統(tǒng)包括將所述燃油箱連接到所述炭罐的通道和位于所述通道中的壓力控制閥，當所述壓力控制閥打開時，氣體從所述燃油箱被釋放到所述炭罐，并且其中當從所述燃油箱釋放氣體之前從所述炭罐流到所述進氣通道的燃油蒸氣變得更多時，所述控制器縮短所述壓力控制閥的閥門開啟時間。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃機系統(tǒng)，其特征在于在從所述燃油箱釋放氣體之前所述燃油箱中的壓力越高，所述控制器就將所述廢氣再循環(huán)率降低得越多。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃機系統(tǒng)，其特征在于在從所述燃油箱釋放氣體之前從所述炭罐流到所述進氣通道的燃油蒸氣量越大，所述控制器就將所述廢氣再循環(huán)率降低得越多。
6.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃機系統(tǒng)，其特征在于當從所述燃油箱向所述炭罐釋放氣體時，所述控制器控制所述廢氣再循環(huán)機構(gòu)以使得所述廢氣再循環(huán)率變成零。
7.一種車輛，其特征在于包括如權(quán)利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃機系統(tǒng)。
8.一種用于控制內(nèi)燃機系統(tǒng)的方法，所述內(nèi)燃機系統(tǒng)配備有內(nèi)燃機和廢氣再循環(huán)機構(gòu)，所述廢氣再循環(huán)機構(gòu)將從所述內(nèi)燃機排出的部分廢氣引入到進氣通道，所述方法包括將燃油箱中產(chǎn)生的燃油蒸氣存儲在炭罐中；當所述內(nèi)燃機在運行時允許燃油蒸氣從所述炭罐流到所述進氣通道；以及當燃油蒸氣流到所述進氣通道時，校正噴射到所述內(nèi)燃機的燃油量以抑制由于燃油蒸氣所導(dǎo)致的所述內(nèi)燃機中空燃比的波動，所述方法的特征在于當所述燃油箱中的壓力小于預(yù)定值時密封所述燃油箱，并且當所述燃油箱中的壓力大于或等于所述預(yù)定值時，如果燃油蒸氣正從所述炭罐流到所述進氣通道，則將含有燃油蒸氣的氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐；以及當將氣體從所述燃油箱釋放到所述炭罐時，控制所述廢氣再循環(huán)機構(gòu)減小廢氣再循環(huán)率，所述廢氣再循環(huán)率是在引入到所述燃燒室的氣體中所含的廢氣比例。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機系統(tǒng)及控制其的方法。當燃油蒸氣從炭罐流到進氣通道時，校正噴射到內(nèi)燃機的燃油量，以抑制由于所述燃油蒸氣所導(dǎo)致的發(fā)動機中空燃比的波動。EGR機構(gòu)可變地設(shè)置EGR率。當燃油箱中的壓力大于或等于預(yù)定值時，如果燃油蒸氣正從炭罐流到進氣通道，則密封系統(tǒng)將含有燃油蒸氣的氣體從燃油箱釋放到炭罐。當氣體從燃油箱釋放到炭罐時，控制器控制EGR機構(gòu)減小EGR率。因此，即使在釋放燃油箱中的氣體時執(zhí)行EGR，也可以穩(wěn)定燃燒。
文檔編號F02D43/00GK1690399SQ20051006634
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者鈴木直人 申請人:豐田自動車株式會社