在碳罐的怠速清理期间控制发动机的方法和装置与流程

本申请要求2017年10月16日提交的韩国专利申请no.10-2017-0133963的权益，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

本发明的示例性实施方案涉及在碳罐的怠速清理期间控制发动机的方法和装置，更具体地，涉及这样在碳罐的怠速清理期间控制发动机的方法和装置，所述方法和装置不同于在部分负载状态期间的发动机控制并且能够保证特定情况(比如，清理浓度)下的燃烧稳定性。

背景技术：

通常，由于在政府规制要求下，关于蒸发气体的管理加强，所以在怠速和行驶期间对碳罐的清理量增加了最大量。

2004年2月27日公开的韩国专利申请公开第10-2004-0017635号中公开了在怠速期间用于碳罐的清理控制的装置和方法。如在该公开的专利申请中所公开的，车辆设计为收集对人体有害并且在燃料罐中产生的蒸发气体(hc)，之后将所收集的蒸发气体(hc)通过清理阀供应到发动机调压箱，从而将其发送到燃烧室。

当燃料罐中剩余的燃料挥发时产生的蒸发气体(hc)最多，因此，重要的是，收集碳罐中挥发所产生的蒸发气体(hc)并且通过恰当地将所收集的蒸发气体(hc)供应到发动机而防止碳罐饱和。

根据可适用的关于蒸发气体(hc)的政府规制，进行控制，从而使碳罐清理阀的清理量(也即，清理阀的打开比)最大。

如上所述，为了控制碳罐中所收集的蒸发气体(hc)的清理，通过根据排放气体中氧的量(浓度)(排放气体中氧的量(浓度)由氧传感器所检测)确定燃料量的反馈水平来确定碳罐中所收集的蒸发气体(hc)的量(浓度)，之后确定清理阀的打开比，从而进行控制。

然而，在碳罐清理时，清理率和清理气体浓度可能是错误的，因此，厂商必须通过增加用于燃烧稳定性的反向扭矩来处理供应到发动机的清理气体导致的突然的扰动。

技术实现要素：

如上所述，在相关技术中，为了燃烧稳定，在碳罐的每个清理操作时，请求用于发动机的扭矩控制器增加反向扭矩。然而，出于燃料效率而不是燃料控制的目的，优选的是使反向扭矩最小，或者如果需要，最少地利用反向扭矩。

此外，在相关技术中，不对部分负载状态期间(具有相当大量的进气)所需要的反向扭矩和具有少量进气的怠速情况下所需要的反向扭矩进行区分。然而，需要根据情况选择性地确定反向扭矩的量以及是否应用不同的反向扭矩，从而提高燃料效率。

例如，当使反向扭矩最小从而提高燃料效率时，会产生如下问题。

图5显示如下的现象：在碳罐中具有高浓度的蒸发气体的情况下，在完成清理浓度学习之前，当完成怠速清理时，发动机rpm(revolutionsperminute，每分钟转数)从700rpm快速地下降到610rpm。在这种状态下，驾驶员可能不舒服，随后发动机可能会停止。

具体地，原因在于：在较浓燃料空气比控制期间，由于较浓的清理气体而立即关闭清理阀，停止较浓的清理气体的流动，并且在应该仅仅通过来自拉姆达传感器的反馈喷射燃料而对燃料空气比进行控制的过渡时期，发动机rpm由于稀薄峰值而波动。关于该问题，需要通过精确映射来消除燃料空气比的稀薄峰值，但是，在清理阀之间具有根本的差别，因此，仅仅通过映射来解决问题是具有限制的。

图6显示如下的现象：在碳罐中具有高浓度的蒸发气体的情况下，为了蒸发气体泄漏诊断，怠速清理期间由于过浓的燃料空气比而产生rpm波动。

因为在碳罐中高浓度蒸发气体的情况下，为了蒸发气体泄漏诊断，由于高浓度清理气体在碳罐清理期间的流入而使得燃料空气比变得过大，所以产生了发动机的rpm波动。为了解决该问题，需要增加反向扭矩或发动机rpm，但是在相关技术中还未提出用于该问题的技术方案。

本发明提供了控制发动机的方法和装置，所述控制发动机的方法和装置可以消除由于怠速清理期间发动机的rpm波动而导致的不稳定状态并且提高燃料效率。

本发明的其他目标和优点可以通过如下的描述得以理解，并且参照本发明的实施方案会变得明显。而且，对于本发明所属领域中的技术人员明显的是，可以通过所要求保护的装置及其组合来实现本发明的目标和优点。

根据本发明的实施方案，控制发动机的方法包括：确定车辆的当前操作信息是否满足怠速清理条件；当满足清理操作条件时，确定部分负载状态期间进行的碳罐清理学习时间是否为设置时间或者更长；以及当部分负载状态期间进行的碳罐清理学习时间为设置时间或者更长时，进行碳罐的怠速清理。

根据本发明的另一个实施方案，在碳罐的怠速清理期间控制发动机的方法包括：确定车辆的当前操作信息是否满足怠速清理条件；当满足清理操作条件时，进行碳罐的怠速清理；确定是否在进行关于燃料蒸发气体是否泄漏的诊断；根据是否在进行关于燃料蒸发气体是否泄漏的诊断来设置反向扭矩量；以及请求发动机扭矩控制单元保证设置的反向扭矩量。

所述方法可以进一步包括：确定是否满足怠速清理完成条件；当满足怠速清理完成条件时，计算完成怠速清理时的怠速清理减少率；以及根据所计算的完成怠速清理时的怠速清理减少率来控制清理阀的关闭，其中，怠速清理减少率与部分负载状态期间的清理减少率不同。

所述方法可以进一步包括：当碳罐的清理浓度学习时间比预先确定的设置时间短时，设置用于抑制完成清理时发动机rpm的波动的反向扭矩；以及当完成怠速清理时，请求发动机扭矩控制单元保证设置的反向扭矩量。

所述方法可以进一步包括：当拉姆达控制的输出值超过预先确定的范围时，设置用于抑制完成清理时发动机rpm的波动的反向扭矩；以及当完成怠速清理时，请求发动机扭矩控制单元保证设置的反向扭矩量。

怠速清理期间设置的反向扭矩量可以与完成怠速清理时设置的反向扭矩量不同。

根据本发明的另一个实施方案，控制发动机的装置包括：碳罐清理系统，其收集燃料罐中的蒸发气体，通过清理阀连接到发动机的进气系统，并且将所收集的蒸发气体清理到发动机的进气系统；操作信息检测单元，其检测发动机的操作状态；以及控制器，其确定是否进行怠速清理，并且根据车辆的操作信息和碳罐的清理浓度学习时间来控制清理阀，从而控制碳罐清理系统。

当车辆的当前操作信息满足怠速清理条件并且碳罐的清理浓度学习时间为设置时间或者更长时，控制器可以打开清理阀，从而进行怠速清理。

装置可以进一步包括发动机扭矩控制单元，其中，在清理期间控制器可以确定是否在进行关于燃料蒸发气体是否泄漏的诊断，根据确定结果设置反向扭矩量，并且请求发动机扭矩控制单元保证设置的反向扭矩量。

控制器计算完成怠速清理时的怠速清理减少率，并且根据所计算的怠速清理减少率调节清理阀的关闭量，从而完成怠速清理。

当碳罐中蒸发气体的浓度是预先确定的水平或者更大时，控制器可以设置用于抑制完成清理时发动机rpm的波动的反向扭矩；并且请求发动机扭矩控制单元保证设置的反向扭矩量，并且怠速清理期间设置的反向扭矩量可以与完成怠速清理时设置的反向扭矩量不同。

装置可以进一步包括氧传感器，该氧传感器用于检测排放气体的氧浓度，其中，当利用氧传感器的拉姆达控制的输出值超出预先确定的范围时，可以设置用于抑制完成清理时发动机rpm的波动的反向扭矩量，并且可以请求发动机扭矩控制单元保证设置的反向扭矩量。

根据本发明的控制发动机的方法和装置，由于消除停止怠速清理时的发动机rpm的降低，消除驾驶员由于噪声和振动而感受到的不安的感觉，因此，车辆的舒适性和商品质量提高。

此外，根据控制发动机的方法和装置，当在怠速高浓度碳罐状态下未完成清理浓度的学习时，可以选择性地请求另外的清理反向扭矩，因此，与正常清理期间所需要的反向扭矩相比，可以减少所需要的反向扭矩的量。

也即，在相关技术中，在清理操作期间对增加反向扭矩进行简单地控制从而稳定地控制燃烧，但是，根据本发明，可以仅仅在需要增加清理反向扭矩时增加所请求的扭矩量，但是，如果不是这样，则可以使所请求的反向扭矩的量最小，因此，可以在车辆行驶时减少清理反向扭矩的总的使用，从而可以提高燃料效率。

附图说明

图1为示出根据本发明的实施方案的控制发动机的装置的结构的方框图；

图2a和图2b为示出根据本发明的实施方案的控制发动机的方法的流程图；

图3为示出当应用根据本发明的实施方案的控制发动机的方法时、怠速清理期间发动机rpm(revolutionsperminute，每分钟转数)的变化的信号图；

图4为示意性地示出进行怠速清理的碳罐清理系统的结构的视图；

图5为示出在清理气体的浓度较高的情况下、在完成清理浓度学习之前完成怠速清理时发动机rpm快速下降的信号图；以及

图6为示出在清理气体的浓度较高的情况下，为了蒸发气体泄漏诊断，怠速清理期间发动机rpm波动的信号图。

具体实施方式

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非化石的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本文中所使用的术语仅出于描述具体实施方案的目的并且并不旨在限制本发明。此处所使用的单数形式“一个”和“这个”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚指明了另外的情况。应该进一步理解的是，当被用在该说明书中时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”，指定存在陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或零件，但不排除存在或增加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、零件、和/或其组合。此处所使用的术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列出的项目的任何和全部组合。全文中，除非明确地记载了相反的情况，词语“包括(comprise)”及其变型(比如，“包括(comprises)”或“包括(comprising)”)，将会理解成表示包括所述元件而不排斥任何其他元件。另外，本说明书中描述的术语“单元”、“器(er)”、“…设备(or)”、“模块”指的是用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以通过硬件组件、软件组件及其组合来实现。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为在包含通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质也可以分布在网络联接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式进行存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(can)。

下文中，将参考所附附图对本发明的实施方案进行描述。

图1为示出根据本发明的实施方案的控制发动机的装置的结构的方框图。

首先，操作信息检测单元110利用各种传感器检测关于车辆发动机的操作状态的信息，并且将该信息发送到控制器100。操作信息检测单元110检测的操作信息是比如发动机的冷却温度、发动机rpm(revolutionsperminute，每分钟转数)和发动机负载的信息，它们是确定是否开始怠速清理或者确定清理期间清理阀的打开比的因素。

氧传感器120是通过检测排放气体的氧浓度来测量排放气体的密度的组件。氧传感器120通常设置在三元催化器的前面和后面，通过测量排放气体的氧浓度来检测燃烧密度，并且将该密度发送到控制器100。

清理气体量检测单元130检测当清理气体阀(下面要进行描述的第二阀40)打开时流到进气歧管中的清理气体的量。具体地，清理气体量检测单元130利用清理气体阀的打开比以及碳罐和进气歧管之间的压力差来计算清理气体量。

清理浓度检测单元140是用于检测从碳罐清理系统通过清理管道扩散到发动机的进气系统中的清理气体的浓度的组件。清理浓度检测单元140利用拉姆达值或通过氧传感器在清理期间测量的燃料空气比的浓/稀程度来测量清理气体的浓度，并且控制器100利用测量结果进行清理学习。例如，在当前的清理学习值为10时，从燃料喷射量中减去与清理率中的值对应的hc量，其中，通过氧传感器测量的排放气体较浓，这意味着实际清理率高于10，因此，调节(增加)学习值。

发动机扭矩控制单元150是响应于来自控制器100的请求而保证反向扭矩的组件。发动机扭矩控制单元150基于保证由控制器100请求的反向扭矩量所需要的反向扭矩量来调节内燃发动机的进气量和内燃机的点火正时，并且由于依据反向扭矩增加进气量而保证输出扭矩增加。

如下所述，通过在碳罐的怠速清理期间减少发动机rpm的波动，发动机扭矩控制单元150保证的反向扭矩被用来使燃烧稳定。

碳罐清理系统160是如下的单元：收集燃料罐中产生的蒸发气体中的hc(碳氢化合物成分)，并且当清理阀打开时，将与进气歧管和碳罐之间的压力差一样多的所收集的清理气体发送到发动机的进气系统。

图4示出碳罐清理系统160的代表示例。参照图4，碳罐清理系统160包括燃料罐10、碳罐20、第一阀30、第二阀40和进气系统80。

燃料罐10容纳用作车辆的燃料的挥发油，而碳罐20清理并通过收集管道11收集在燃料罐10中通过蒸发产生的蒸发气体。

第一阀30通过控制器100使其保持打开而使得新鲜空气从大气流入碳罐20，其中，第一阀30是设置在大气管道中的碳罐止回阀。

当对燃料系统进行泄漏诊断时，通过控制器100使第一阀30关闭。

第二阀40通过控制器100使其打开/关闭而使碳罐20中所收集的蒸发气体清理到发动机的进气系统80中或者阻断蒸发气体，其中，第二阀40是将碳罐20和发动机的进气系统80彼此连接的清理管道21中设置的清理阀。

在清理条件下，控制器100使第二阀40打开，并且第二阀40使碳罐20中所收集的蒸发气体清理到发动机的进气系统80中，但是，不在清理条件下时，控制器100使第二阀40关闭，并且第二阀40使碳罐20中所收集的蒸发气体停止扩散到发动机的进气系统80中。

根据设计，第一阀30、第二阀40和第三阀50可以是电磁阀，并且可以是各种类型的阀。

控制器100接收操作信息检测单元110、氧传感器120、清理气体量检测单元130和清理浓度检测单元140检测的信息，并且在怠速期间，控制器100控制碳罐清理系统160、计算燃烧稳定所需要的反向扭矩量，并且请求发动机扭矩控制单元150保证反向扭矩。下文中将参照图2a和图2b对通过控制器100执行的详细的控制方法进行详细的描述。

图2a和图2b为示出根据本发明的实施方案的控制发动机的方法的流程图。

参照图2a和图2b，首先，控制器100从操作信息检测单元110接收车辆的当前的操作信息，并且确定是否满足怠速清理条件(s10)。

也即，控制器100根据来自操作信息检测单元110的信息(根据发动机的冷却剂温度、发动机rpm、进气空气温度、发动机负载和空气量)确定是否开始怠速清理，并且根据对应的信息确定怠速清理所需要的碳罐清理系统160的第二阀(清理阀)40的打开比。

接下来，控制器100根据所计算的打开比打开第二阀40，并且在进行清理到发动机的进气系统之前，在怠速状态之前的部分负载状态期间检查清理浓度的学习时间，之后将学习时间与预先确定的设置时间进行比较(s20)。

通过实验确定，在相同的条件下在部分负载期间进行清理浓度学习时，在完成清理之后，燃料空气比的稀薄峰值减少，并且发动机rpm的降低减少。

结果如图3中所示。如图3中所示，可以看出，随着清理浓度的学习时间过去，当完成清理时，清理燃料空气比的稀薄峰值减少，并且发动机的rpm(682rpm)几乎接近于怠速rpm(700rpm)。

因此，期望控制器100首先确定部分负载状态期间的清理浓度学习时间是预先确定的设置时间还是更长，从而能够抑制燃料空气比的稀薄峰值和发动机的rpm的减少(s20)。如果部分负载状态期间的清理浓度学习时间比预先确定的设置时间短，则控制器100停止清理。反之，当部分负载状态期间的清理浓度学习时间是预先确定的设置时间或者更长时，停止清理时发动机rpm的降低不大，因此，控制器100控制碳罐清理系统160进行怠速清理。

同时，根据本发明的实施方案，当进行怠速清理时，控制器确定是否进行蒸发气体的泄漏诊断。

蒸发气体的泄漏诊断通常包括：测量蒸发压力、将负压应用到燃料罐、在所应用的负压下等待预先确定的时间，并且检查泄漏量，其中，蒸发气体的泄漏诊断是用于确定蒸发气体是否从包括燃料罐的燃料供应管道泄漏的诊断。

在测量蒸发压力时，关闭碳罐清理系统160的第二阀40和第一阀30，从而测量燃料罐10中的自然蒸发气体的压力值，该值为预先确定的输入值。

在应用负压时，通过慢慢地打开第二阀40而使得燃料罐10的内部压力变成预先确定的设置负压。

在等待状态下，在燃料罐10的内部压力变成预先确定的设置负压之后，关闭第二阀40，直到内部压力达到目标负压为止。

在检查泄漏量时，利用压力改变的斜率确定蒸发气体是否泄漏，直到达到目标负压为止。

当在蒸发气体的泄漏诊断期间进行怠速清理时，高浓度清理气体流入发动机中，因此，燃料空气比变得过浓，从而使得产生发动机rpm的波动(参照图5)。因此，与不进行蒸发气体的泄漏诊断时的怠速清理相比，由怠速清理引起的发动机rpm的波动增加，因此，需要保证更多反向扭矩。

因此，当确定出在蒸发气体的泄漏诊断期间进行怠速清理时，控制器设置用于泄漏诊断的清理反向扭矩并且请求发动机扭矩控制单元150保证设置的反向扭矩(s50)。此外，当确定出不进行蒸发气体的泄漏诊断时，控制器100设置用于通常怠速清理的反向扭矩量并且请求发动机扭矩控制单元150保证设置的反向扭矩(s50)。

在部分负载状态期间，由于较大的进气量而产生较大的扭矩，因此，不需要较大的反向扭矩，但是在怠速时由于较小的进气量而产生较小的扭矩，因此，容易发生突然的扰动(例如，刮水器或窗户的操作)。因此，需要利用反向扭矩预防这种扰动。

如上所述，通过区分用于部分负载状态和怠速的反向扭矩，可以使燃烧稳定并且提高燃料效率。

在开始怠速清理之后，控制器100根据操作信息检测单元110检测的信息确定是否完成怠速清理(s70)。此外，当根据所检测的信息完成怠速清理时，控制器100根据目标拉姆达值和实际控制的拉姆达值之间的差来计算怠速清理减少率(s90)。根据本发明，在部分负载和怠速期间分别设置清理减少率。

如果怠速减少率格外大，则供应到发动机的进气系统的高浓度清理气体的量快速减少，这会影响发动机rpm。因此，需要对清理减少率进行设置，使得当停止怠速清理时清理率平稳地减少，从而防止清理率快速减少的问题。同时，如上所述，部分负载期间的空气量比怠速期间的空气量大，因此，清理率减少引起的影响是不同的。因此，优选的是，在部分负载状态和怠速期间将清理减少率设置为不同。

当确定怠速清理减少率时，控制器100根据所确定的怠速清理减少率，通过逐渐地降低第二阀40的打开比而完成怠速清理(s100)。

同时，如上所述，当关闭第二阀40并且停止清理气体的流动时，出现应该仅仅通过喷射(凭借拉姆达传感器反馈)来控制燃料空气比的过渡时期，因此，在该时期极有可能出现燃料空气比的稀薄峰值。此外，当碳罐中的蒸发气体的浓度较高或者还未正常地进行清理浓度学习时，该问题变得更糟。

因此，根据本发明的实施方案，当停止怠速清理时确定是否满足预先确定的条件(s100)，并且当满足条件时，请求发动机扭矩控制单元150保证反向扭矩的预先确定的幅值，从而能够防止发动机rpm由于燃料空气比的稀薄峰值而波动(s120)。

在本发明的实施方案中，控制器100请求根据清理气体的浓度区分的反向扭矩。当尽管清理气体的浓度过高但是也还未正常地进行清理浓度学习时，拉姆达控制值变成预先确定的值或者更小，因此，在这种情况下，在完成清理之后，为预先确定的时间请求与清理期间的反向扭矩不同的反向扭矩。控制器100设置被区分的反向扭矩并且请求发动机扭矩控制单元150保证被区分的反向扭矩。

在本发明的另一个实施方案中，发动机碳罐清理系统160的清理浓度学习时间用作停止怠速清理时请求保证反向扭矩的条件。当还未正常地进行清理浓度学习时，不能估计清理气体对燃料空气比的精确影响，因此，在停止怠速清理之后，当仅仅通过喷射而进行燃料空气比控制时，发动机rpm极有可能发生波动。

因此，当碳罐的清理浓度学习时间比设置的时间短时，控制器100设置用于抑制发动机rpm波动的反向扭矩并且请求发动机扭矩控制单元150保证反向扭矩。

在本发明的另一个实施方案中，拉姆达控制的输出值用作停止怠速清理时请求保证反向扭矩的条件。

当利用氧传感器的拉姆达控制值超出预先确定的设置参考范围时，燃料空气比控制变得不稳定，因此，在停止怠速清理之后，当仅仅通过喷射来进行燃料空气比控制时，发动机rpm极有可能发生波动。

因此，当利用氧传感器的拉姆达控制值超出预先确定的设置参考范围时，控制器100设置用于抑制发动机rpm波动的反向扭矩并且请求发动机扭矩控制单元150保证反向扭矩。

同时，用于在怠速清理期间防止发动机rpm快速变化的反向扭矩量和用于在停止怠速清理时防止发动机rpm快速变化的反向扭矩量是不同的。因此，在本发明的实施方案中，控制器100设置的反向扭矩量与怠速清理期间设置的反向扭矩量是不同的。

按照根据本发明的实施方案的控制发动机的方法和装置，当在怠速高浓度碳罐状态下未完成清理浓度的学习时，可以选择性地请求另外的清理反向扭矩，因此，与正常清理期间所请求的反向扭矩相比，可以减少所请求的反向扭矩的量。

此外，当清理反向扭矩用于消除在停止怠速清理时发动机rpm降低的问题时，可以仅仅在需要增加清理反向扭矩时增加所需要的扭矩量，但是，如果不需要增加清理反向扭矩，则可以使所要求的反向扭矩的量最小，因此，可以在车辆行驶时减少清理反向扭矩的总的使用，从而可以提高燃料效率

前面的示例性实施方案仅仅是使本发明所属领域的技术人员(下文中，称作本领域技术人员)能够简单地实践本发明的示例。因此，本发明不限于前面的示例性实施方案和附图，因此，本发明的范围不限于前面的示例性实施方案。因此，对于本领域技术人员来说，明显的是，可以进行替换、修改和变型，而不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围，并且也可以属于本发明的范围。