CN101311514A - 装配有伺服辅助蝶形阀的内燃机中发生故障时的控制方法 - Google Patents

装配有伺服辅助蝶形阀的内燃机中发生故障时的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种在内燃机(5)发生故障时的控制方法；该控制方法包括如下的阶段：周期性地检查电子控制单元(18)和电致动器(19)的电驱动器(24)之间的连接的正确运作，该电致动器(19)耦合到该蝶形阀(12)以控制该蝶形阀(12)的位置；在该电子控制单元(18)和该电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，关闭该电驱动器(24)，以使得该蝶形阀(12)自行设定在预定的跛行模式位置；以及在该电子控制单元(18)和该电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，引导该发动机(5)，以保持转数恒定并等于预定的紧急值。

Description

装配有伺服辅助蝶形阀的内燃机中发生故障时的控制方法
技术领域
本发明涉及一种在装配有伺服辅助蝶形阀的内燃机中发生故障时的控制方法。
本发明可有效地应用于机动车辆(或者更确切地，双轮车辆)的内燃机的控制，下面将对该控制方法进行参考性地描述，但又不失一般性。
背景技术
在当今的机动车辆中出现了越来越多的无源电子设备(探测控制量的传感器)和有源电子设备(用于直接操作机械部件的致动器)。例如，基本上所有的机动车辆均具有电子喷射器，即，燃料喷射器，其通过由电子控制单元引导(pilot)的电致动器而进行操作，且基本上所有的机动车辆均装配有能够探测废气成份的λ传感器，或者更确切地说探测器。最近提出了DBW(线控驱动)***的应用，在该应用中，加速器不再机械地连接到发动机油门控制器上，而仅连接到位置传感器上，该位置传感器探测加速器的位置并因此引导致动器，该致动器机械地操作蝶形阀。
DBW(线控驱动)***设置有电子控制单元，该电子控制单元接收来自位置传感器的读数，并操作电驱动器，该位置传感器探测加速器的位置，该电致动器对引导蝶形阀致动器的电驱动器进行控制。通常要求立即关闭发动机(或者更确切地，停止机动车辆)的特别危险的故障为：用于将电子控制单元连接到引导蝶形阀致动器的电驱动器上的线缆的断开，因为在这种情形下，电子控制单元无法控制蝶形阀的位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种在装配有伺服辅助蝶形阀的内燃机中发生故障时的控制方法，该控制方法是容易且经济的实施方式，并可允许车辆以低性能来驱动从而自行到达服务中心。
根据本发明，提供了一种在内燃机发生故障时的控制方法，该内燃机包括：
至少一个汽缸；
至少一个喷射器，用于喷射燃料；
至少一个蝶形阀，用于调节吸入到该汽缸中的空气流；
位置传感器，用来确定加速器控制(accelerator control)的位置；
电致动器，其耦合到该蝶形阀以控制该蝶形阀的位置；
电驱动器，其引导该电致动器；以及
电子控制单元，其连接到该位置传感器，以用于读取该加速器控制的位置，该电子控制单元还连接到该电驱动器，以将该蝶形阀的期望位置值发送到该电驱动器，
该控制方法的特征在于包括如下的阶段：
周期性地检查该电子控制单元和该电驱动器之间的该连接的正确运作；
在该电子控制单元和该电驱动器之间的连接中断的情形下，关闭该电驱动器，使得该蝶形阀自行设定在预定的跛行模式(limp-home)位置；以及
在该电子控制单元和该电驱动器之间的连接中断的情形下，引导该发动机，以保持转数恒定并等于预定的紧急值。
附图说明
以下将参考附图来描述本发明，所述附图示出了本发明实施例的非限制性示例，附图中：
图1为在发生故障中实施本发明的控制方法的摩托车的示意图；以及
图2为图1中的摩托车的内燃机的示意图。
具体实施方式
图1中，附图标记1表示摩托车整体，该摩托车包括底盘2，底盘2通过前悬架支撑前轮3，通过后悬架支撑后轮4，并支撑以汽油为燃料的内燃机5。
如图2所示，内燃机5装配有多个汽缸6(图2中仅示出其中一个)，每个汽缸通过两个进气阀8(图2中仅示出其中一个)连接到进气歧管7，并通过两个排气阀10(图2中仅示出其中一个)连接到排气歧管9。
进气歧管7通过由蝶形阀12调节的供给通路11来接收新鲜空气(或者更确切地说，来自外部环境的空气)，并通过相应的进气口13(图2中仅示出其中一个)连接到汽缸6，其中每个进气口13均由相应的进气阀8来调节。类似地，排气歧管9通过相应的排气口14(图2中仅示出其中一个)连接到汽缸6，每个排气口14均由相应的排气阀10来调节；终止于消音器的排气管15从排气歧管9延伸，以将燃烧产生的气体排放到大气中。
每个汽缸6均包括火花塞16，火花塞16置于汽缸6的顶部，且周期性地被引导以在压缩阶段结束时(其对应于TDC-上止点)点燃混合物。根据图2所示实施例，燃料(或者更确切地说，汽油)通过相应的喷射器1 7喷射到每个进气口13的内部，其中喷射器17靠近相应的进气阀8设置。根据未示出的另一实施例，喷射器17设置为将燃料直接喷射到每个汽缸6的内部。
电子控制单元18监督内燃机5的运行，并引导喷射器17和火花塞16。此外，电子控制单元18实施DBW(线控驱动)***；因此，蝶形阀12被伺服控制且由电致动器19操作，其中该电致动器19由电子控制单元18根据从位置传感器20接收的信号来进行控制，位置传感器20实时地探测摩托车1的加速器21的位置。出于安全原因，位置传感器20具有两个相互冗余的电位计，使得由一个电位计提供的读数总是可以由另一电位计提供的读数来确认。
根据图2所示的实施例，电子控制单元18通过电缆22连接到位置传感器20，并通过CAN/BUS(现场/总线)类型的电缆23连接到引导电致动器19的电驱动器24；换言之，电子控制单元18将蝶形阀12的期望位置通过CAN/BUS类型的电缆23发送到电驱动器24，且电驱动器24将所需电流(通过反馈控制)供应到电致动器19，以将蝶形阀12设定在所期望位置。根据图2所示实施例，电子控制单元18通过附加电缆25连接到电驱动器24，其中附加电缆25控制电驱动器24的开启和关闭。电子控制单元18还连接到速度传感器26，该速度传感器26确定内燃机5的速度(或者更确切地说，转数)。
电子控制单元18包括多个诊断算法，所述多个诊断算法被周期性地执行，以确定摩托车1的部件是否存在可能的故障。一些故障并不涉及摩托车1的主要部件，因此仅通过开启仪表盘27上专门设置的报警灯来告知摩托车1的骑乘者。相反，另一些故障涉及摩托车1的主要部件，并使得以最大性能驱动，对于骑乘者和/或机械部件而言是危险的，而以低性能来驱动该机动车辆是可行的(或者更确切地说，是相当安全的)，从而可驱动摩托车1到达服务中心。
特别地，电子控制单元18以及可能地连同电驱动器24一起，周期性地检查电子控制单元18和电驱动器24之间的连接的正确运作。如果电子控制单元18和电驱动器24之间的连接出现中断，则电子控制单元18无法将蝶形阀12的期望位置传递到电驱动器24；在这种情形下，电驱动器24被关闭，以使得蝶形阀12自行设定在预定的跛行模式(自我保护模式)位置，且引导该内燃机5，使其转数保持恒定，并等于预定的和可校准的紧急值(例如，介于2000rpm和3000rpm之间)。
相对于正常运行而言，为了保持转数恒定并等于预定紧急值，电子控制单元18通常切断燃料的喷射(即，对喷射器17采取动作)和/或停止汽缸6内部的混合物的点火火花(即，对火花塞16采取动作)。
在内燃机5的设计阶段，预先确定经过处于跛行模式位置的蝶形阀12的跛行模式空气的量，且将跛行模式空气的量存储于电子控制单元18内；因此，在电子控制单元18和电驱动器24之间的连接中断的情形下，确定待通过喷射器17喷射的燃料的量，其中待通过喷射器17喷射的燃料的量随着有效转数(或者更确切地，有效转数和期望转数之间的差值，其等于预定紧急值)的变化而变化，并且随着跛行模式空气的量的变化而变化。以这种方式，可以避免将过于充足的混合物(即，相对于所存在的空气而言燃料太多)或者将过于贫乏的混合物(即，相对于所存在的空气而言燃料太少)供给到汽缸6。
通常，在电子控制单元18和电驱动器24之间的连接中断的情形下(即，CAN/BUS类型的电缆23中断的情形)，电子控制单元18利用电缆25发送关闭命令到电驱动器24，其中该电缆25控制电驱动器24的开启和关闭。显然地，在电子控制单元18和电驱动器24之间的连接中断的情形下(即，CAN/BUS类型的电缆23中断的情形)，电驱动器24可以自行关闭，而不需要和/或等待来自电子控制单元18的特殊命令；这种可能性使得该***更鲁棒(robust)，这是因为该***不会受到电缆25的可能断裂的影响。可选择地，为了保持开启，电驱动器24需要使得：电缆25上的电压非零，且因此，在电缆25断裂的情形下，电驱动器24将自主地且自动地自行关闭。
如上所述的在电子控制单元18和电驱动器24之间的连接中断的情形下，内燃机5的控制方法具有如下的优点：制造简单且经济，且为摩托车1的骑乘者提供了高的安全等级，并使得摩托车1的骑乘者可以骑乘摩托车1(显然是以降低的速度)到服务中心而无需呼叫拖车。

Claims (8)

1.一种在内燃机(5)发生故障时的控制方法，所述内燃机(5)包括：
至少一个汽缸(6)；
至少一个喷射器(17)，用于喷射燃料；
至少一个蝶形阀(12)，用于调节吸入到所述汽缸(6)中的空气流；
位置传感器(20)，用来确定加速器控制的位置；
电致动器(19)，其耦合到所述蝶形阀(12)以控制所述蝶形阀(12)的位置；
电驱动器(24)，其引导所述电致动器(19)；以及
电子控制单元(18)，其连接到所述位置传感器(20)，以用于读取所述加速器控制的位置，所述电子控制单元(18)还连接到所述电驱动器(24)以将所述蝶形阀(12)的期望位置值发送到所述电驱动器(24)，
所述控制方法的特征在于包括如下的阶段：
周期性地检查所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接的正确运作；
在所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，关闭所述电驱动器(24)，以使得所述蝶形阀(12)自行设定在预定的跛行模式位置；以及
在所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，引导所述发动机(5)，以保持转数恒定并等于预定的紧急值。
2.如权利要求1所述的控制方法，还包括如下的附加阶段：
预先确定经过处于跛行模式位置的所述蝶形阀(12)的跛行模式空气的量；以及
在所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，确定待喷射的燃料的量，其中所述待喷射的燃料的量随着转数的变化而变化，并且随着跛行模式空气的量的变化而变化。
3.如权利要求1所述的控制方法，其中所述电子控制单元(18)通过CAN/BUS类型的第一电缆(23)连接到所述电驱动器(24)。
4.如权利要求3所述的控制方法，其中所述电子控制单元(18)还通过第二电缆(25)连接到所述电驱动器(24)，所述第二电缆(25)控制所述电驱动器(24)的开启和关闭。
5.如权利要求1所述的控制方法，其中在所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，所述电子控制单元(18)发送关闭命令到所述电驱动器(24)。
6.如权利要求1所述的控制方法，其中在所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，所述电驱动器(24)自行关闭。
7.如权利要求1所述的控制方法，其中在所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，通过切断燃料的喷射，使得转数保持恒定并等于预定的紧急值。
8.如权利要求1所述的控制方法，其中在所述电子控制单元(18)和所述电驱动器(24)之间的连接中断的情形下，通过中断所述汽缸(6)内部的混合物的点火火花，使得转数保持恒定并等于预定的紧急值。
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