专利名称：内燃机的冲程确定方法和采用该方法的冲程确定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于确定气缸数量较少的(特别是，单缸)内燃机中冲程的冲程确定方法，以及采用上述方法的冲程确定器件。特别是，本发明适用于能够减少系统成本以及体积和重量的内燃机的冲程确定方法以及采用该方法的冲程确定器件。
(2)背景技术在常规的四缸引擎中，引擎的各个冲程(进气冲程，压缩冲程，燃烧和膨胀冲程，以及排气冲程)是籍助于用于测量曲柄轴相位的曲柄轴角度传感器和用于测量凸轮轴相位的凸轮轴角度传感器来确定的。这是因为这类冲程确定可以使注入系统和点火系统的控制条件从两次旋转(冲程)的两次注入和两次点火的一种条件改变成两次旋转(冲程)的一次注入和一次点火的另一种条件。这就可以减少点火系统的负载，并提高其耐久性，以及减小点火所需的电流，从而减小点火系统的电性能负载。特别是，上述控制有利于改善采用小型电池的机动车(例如，摩托车)的燃料消耗。
然而，在诸如摩托车之类气缸数较少的引擎中，在引擎顶部周围并没有足够的空间，因此难以在此安装凸轮轴角度传感器。凸轮轴角度传感器的安装也会进一步引起系统成本增加的问题。
在日本未审查的公开专利No.2001-207902中揭示了一种解决上述问题的技术。该技术构成使得在单缸四冲程引擎中，如果在原先曲柄轴角度信号断开时进气压力信号和最后曲柄轴角度信号断开时进气压力信号之间的差值是一个在引擎的一个周期中先被减去一个预定数值(例如，1130Pa)或更大的数值，则可以断定该引擎正处于进气冲程(ATDC 15℃A)。于是，在解决上述问题时，就无需用于确定冲程所需的凸轮轴角度传感器。值得注意的是，ATDC是一个“在上死点之后”的缩写，而CA则是“曲柄轴角度”的缩写。
发明内容
然而，在日本未审查公开的专利No.2001-207902中所揭示的技术中存在着不能准确地确定冲程的缺点。在该项技术中，冲程是根据TDC检测时间和ATDC15℃A检测时间之间的进气压力之差来确定的。其中，在与排出值有关的重叠区域内包括该ATDC 15℃A。因此，如果爆炸、逆弧或类似的发生，ATDC 15℃A的进气压力就可以由于爆炸和逆弧而增加到大于正常数值。在TDC检测时间和ATDC 15℃A检测时间之间进气压力变化的关系也因此而扰乱，从而产生不准确的冲程确定。
在这种条件下，本发明的申请人发现在四个周期往返引擎中，随进气空气波动而变化的进气压力的下限值，即，在进气冲程中下死点周围检测到的进气压力的数值是一个最能充分反应实际进气空气量的进气压力。因此，本申请人利用这一发现就能够实现冲程的确定。
本发明已充分考虑了上述的条件和具有克服上述问题的目标以及提供了内燃机的冲程确定方法，从而能够在不采用凸轮轴角度传感器的条件下准确地进行内燃机的冲程确定；能够采用与冲程确定之后实际进气空气量高的相关性来精确控制引擎，以及采用该方法的冲程确定器件。
(5)具体实施方式
为了能达到上述目的，本发明的权利要求1所讨论了内燃机冲程确定方法的特征是具有下列步骤检测在引擎的一个周期中至少一个上死点(TDC)信号和检测在引擎工作状态中波动进气压力的下限值；以及根据TDC信号的检测时间和波动进气压力的下限值的检测时间之间的关系来确定引擎的冲程。
根据上述发明，在压缩冲程中将产生波动进气压力的下限值，从而能够通过检测内燃机工作状态中波动进气压力的下限值来检测压缩冲程。此外，在内燃机的一个周期中检测至少一个TDC(上死点)信号。因此，引擎的冲程能够根据TDC信号的检测时间和波动进气压力的下限值的检测时间之间的关系来确定。通过波动进气压力的下限值的检测，就能够准确地进行引擎的冲程确定。
就波动进气压力的检测数值来说，较低极限是最充分反应实际进气空气量的进气压力。所检测到的下限是用于控制引擎进气压力的计算数值。尽管是波动进气压力，但仍有可能防止引擎的控制量成为不稳定的数值。于是，能够采用相对于冲程确定之后实际进气空气量所具有的高相关性来精确控制引擎。
为了能达到上述目的，本发明的权利要求2所讨论了内燃机冲程确定方法的特征是具有下述步骤检测在引擎的一个周期中至少一个上死点(TDC)信号和检测在引擎工作状态中波动进气压力的下限值；以及确定所检测TDC的时间是适用于在检测到对应于压缩上死点的下限值之后的第一时间。
根据上述发明，所检测TDC的时间确定为在检测引擎压缩冲程过程中压缩上死点所发生进气压力波动下限值之后的第一时间。于是，可以在不使用凸轮轴角度传感器的条件下，准确地确定压缩TDC。
波动进气压力检测数值的较低极限是最能充分反应实际进气空气量的进气压力。使用该检测下限值作为控制引擎所使用的进气压力的计算数值时，尽管波动进气压力，但引擎的控制量可以避免成为不稳定数值。于是，能够采用相对于冲程确定之后实际进气空气量具有的高相关性来精确控制引擎。
为了得到上述目的，本发明权利要求3所讨论的内燃机冲程确定器件，其特征包括用于检测在引擎的一个周期中至少一个上死点(TDC)信号的信号检测部件；用于检测引擎进气压力的进气压力检测部件；用于根据进气压力检测部件的检测数值来检测在引擎工作状态中波动进气压力的下限值的下限值检测部件；以及根据下限值检测部件的下限值的检测时间和信号检测部件的检测信号的检测时间来确定引擎冲程的冲程确定部件。
根据上述发明，籍助于信号检测部件可以检测到在引擎一个周期中至少一个TDC(上死点)的信号。根据进气压力检测部件的检测数值，下限值检测部件可以检测到在引擎工作状态中波动进气压力的下限值。该下限值是在引擎的压缩冲程中检测到的。根据下限检测部件的下限值检测时间和信号检测部件的TDC信号检测时间，冲程确定部件进行引擎的冲程确定。这类籍助于下限检测部件的进气压力的下限值的检测使得能够不使用凸轮轴角度传感器对引擎进行精确的冲程确定。
此外，采用最能反应实际进气空气量的下限值作为进气压力的计算数值，尽管波动进气压力，但可以避免引擎的控制量成为不稳定的数值。同样，可以采用相对于冲程确定之后实际进气空气量具有的高相关性来精确控制引擎。
为了得到上述目的，本发明权利要求4所讨论的内燃机冲程确定器件，其特征包括了权利要求3所述特征，冲程确定部件将信号检测部件检测TDC信号的时间确定为检测对应于压缩上死点的波动进气压力的下限值之后的第一时间。
根据上述发明，除了权利要求3所讨论的本发明的效果之外，冲程确定部件将信号检测部件所检测到的TDC时间确定为下限值检测部件所检测到的对应于压缩上死点的进气压力波动的下限值之后的第一时间。即使不使用凸轮轴角度传感器，也能够准确地确定压缩TDC。
(4)
图1是一个实施例的引擎系统结构示意图；图2是应用于进气压力(下限值)确定控制的程序流程图；图3是显示波动进气压力和其AD数值以及其它的示意图；图4是显示固定在曲柄轴上齿的位置的示意图；图5是用于冲程确定的程序流程图；图6是显示本实施例引擎系统中各种参数性能的时序图；图7是显示最佳燃油注入时序的示意图；图8是用于燃油注入控制的程序流程图；图9是用于点火时序控制的程序流程图；图10是显示第二实施例引擎系统中固定在曲柄轴上齿的位置的示意图；图11是用于第二实施例引擎系统的冲程确定的程序流程图；图12是显示第二实施例引擎系统中各种参数性能的时序图。
(5)具体实施方式
现在将参照附图详细地讨论本发明所包含的内燃机冲程确定方法，使用该确定方法的冲程确定器件，以及采用该冲程确定器件的引擎控制单元。
图1是显示本实施例的引擎系统结构示意图。安装在机动车上的引擎系统提供了一个存储燃料的油箱1。设置在油箱1中的油泵2起着从油箱1注入燃料的作用。往返式单缸引擎3包括燃油注入阀(注入器)4。从油泵2所释放出的燃油通过油路5提供给注入器4。当注入器4工作时，所提供的燃油就注入到进气通道6。空气通过空气净化器7从外部进入到该进气通道6。在进气通道6中的空气和注入器4所注入到进气通道6中的燃油就混合形成了易燃的燃油-空气混合物，该混合物被进气到燃烧室8。
在进气通道6中，设置了节流阀9，它可由预定的加速器件(未示出)来操作。节流阀9的开启和关闭可调节从进气通道6进气到燃烧室8的空气量(进气空气量)。所设置的进气通道6还提供了绕过节流阀9的旁路通道10。在旁路通道10中，设置了一个空载速度控制阀(ISC阀)11。该ISC阀11的工作一般是用于控制在节流阀9全关闭的状态中处于空载的引擎的空载速度。
设置在燃烧室8中的点火塞12产生响应点火线圈13所输出点火信号的火花。点火塞12和点火线圈13构成了一个点火器件，它用于点燃提供给燃烧室8的易燃性燃油-空气混合物。点火塞12产生火花，使得易燃性混合物爆炸和燃烧。从燃烧室8释放出的燃烧后的排出气体通过废气通道14向外面排出。在废气通道14中，设置了三向的催化式排气净化器15，用于净化所排出的气体。根据在燃烧室8中易燃性混合物的燃烧，活塞16工作，旋转曲柄轴17，从而使得引擎能产生机动车工作所需的驱动力。
机动车设置了点火开关18，它可以用于启动引擎3的工作。机动车也包括电子控制单元(ECU)20，它可以用于控制引擎3的各种操作。电池19作为机动车的电源籍助于点火开关18与ECU 20相连接。当点火开关18开启时，电池19就向ECU20提供电源功率。
在引擎3中所设置的各种传感器21，22，23，和24都可以用于检测与引擎的工作状态有关的各种驱动参数。这些传感器21-24都分别与ECU 20相连接。更确切地说，进气压力传感器21作为设置在进气通道6中的进气压力部件，用于检测进气通道6的节流阀9下游部分的进气压力pm以及输出表示该检测数值的电信号。水温传感器22设置在引擎3中，用于检测流过引擎3的冷却水的水温(冷却水的温度)THW并且输出表示该检测数值的电信号。旋转速度传感器23作为设置在引擎3中的旋转速度检测部件和TDC信号检测部件，用于检测曲柄轴17的旋转速度(引擎旋转速度)NE并且输出表示该检测数值的电信号，以及检测TDC信号。氧气传感器24检测排放到废气通道14中的废气中的氧气浓度(输出电压)Ox并且输出表示该检测数值的电信号。该氧气传感器24用于获得提供给引擎3的燃烧室8的易燃性燃油-空气混合物的空气-燃油比例A/F。
在本实施例中，ECU 20接受上述各传感器21-24输出的各种信号。根据这些信号，ECU 20分别控制燃油泵2，注入器4，ISC阀11，点火线圈13，而其它装置执行进气压力检测控制、燃油注入控制和点火时间控制，以及其它的控制。同时，ECU 20完成冲程的确定。在本实施例中，ECU 20构成了本发明的下极限检测部件和冲程确定部件。
在本实施例中，“进气压力检测控制”部件用于控制获得进气压力的计算数值，根据进气压力传感器21所检测到的进气压力pm可以从上述计算数值中消除进气波动的影响。“燃油注入控制”部件用于根据引擎3的工作状态来调整注入器4燃油注入的量和时间的控制。“点火时间控制”部件用于根据引擎3的工作状态控制点火线圈13，从而控制火花塞12的点火时间。
众所周知，ECU 20包括中央处理单元(CPU)，只读存储器(ROM)，随机存储器(RAM)，备用RAM，外部输入电路，外部输出电路，等等。ECU 20构成了由CPU、ROM、RAM以及备用RAM组成的逻辑运算电路并分别通过总线连接外部输入电路和外部输出电路。ROM预先存储着用于引擎3各种控制的预定控制程序。RAM临时存储着CPU计算的结果。备用RAM保存预先存储的数据。CPU根据传感器21-24通过输入电路所输入的检测信号在预定控制程序下完成上述的各种控制。
下面说明在ECU 20所完成的各种控制中进气压力检测控制的处理过程。在该项处理中，需要检测进气压力的下限值。图2是用于进气压力检测(下限值pmlo检测)控制的程序流程图。ECU20以预定的时间间隔定期执行图2所示的流程。在该实施例中，流程是以1ms的时间间隔来执行。
首先，在步骤100中，ECU 20读取由进气压力传感器21所检测到的进气压力pm的当前AD数值pmad。
在步骤101中，ECU 20确定当前的AD数值pmad是否大于前一次的AD数值pmado。如果在该步骤中作出的是肯定判定，则表明进气压力是增加的，ECU 20就在步骤102中将表示压力增加的标志XPMUP设置为“1”。
在步骤103中，ECU 20确定前一次压力增加标志XPMUPO是否为“0”。如果获得的是否定判定，则表明从前一次确定时间以来进气压力pm持续增加，于是，ECU 20就将流程转至步骤107。相反，如果在步骤103得到是肯定判定，则表明进去压力pm已经从降低状态改变为增加状态，于是，ECU 20就将流程转至步骤104。
在步骤104中，ECU 20确定前一次AD数值pmado是否小于AD数值pmad的上限值pmhi。如果得到的是否定判定，则表明由于进气的波动，进气压力pm降低，于是，ECU 20就转至步骤107。相反，如果在步骤104得到的是肯定判定，ECU 20就在步骤105中将前一次AD数值pmado作为AD数值pmad的下限值pmlo。在紧跟着步骤105的步骤105a中，ECU 20将下限值pmlo的检测标志开启到ON的状态。于是，就可以检测下限值pmlo。
在步骤106中，ECU 20将下限值pmlo设置成进气压力PM的最终计算数值。
另一方面，如果在步骤101中获得的是否定判定，则表明进气压力pm是降低的，于是，ECU 20就在步骤111中将前一次压力增加标志XPMUP设置为“0”。
在紧跟着步骤111的步骤112中，ECU 20确定前一次压力增加标志XPMUPO是否为“0”。如果该判定结果是肯定的，则表明从前一次确定时间以来进气压力pm是持续降低的，ECU 20就转至步骤107。如果在步骤112中的判定结果是否定的，则表明进气的压力pm已经从增加变成为降低，于是，ECU 20就在步骤113中将前一次AD数值pmado设置成AD数值上限值pmhi。
随后，在步骤103，104，106，112，或113后面的步骤107中，ECU 20将当前AD数值pmad设置为前一次AD数值pmado。
在步骤108中，ECU 20确定当前压力增加标志XPMUP是否为“1”。如果得到的是肯定判定，则ECU 20在步骤109中将前一次压力增加标志XPMUPO设置为“1”。如果是否定的，则ECU 20就将前一次压力增加标志XPMUPO设置为“0”。在109，110的两个步骤中，ECU暂时停止该流程的处理。
在上述流程中，在引擎3的工作过程中计算进气压力pm的波动下限值pmlo，并且将计算的下限值pmlo确定为最终的进气压力PM，该进气压力PM是用于控制引擎3所使用的进气压力pm的计算数值。因此，正如图3所示，采样并比较与波动进气压力pm有关的前一次AD数值pmado和当前AD数值pmad，以确定进气压力pm的降低或增加并且还确定进气压力pm从增加到降低或者从降低到增加。从增加变化到降低时的前一次AD数值pmado设置为上限值pmhi，从降低变化到增加时的前一次AD数值pmado设置为下限值pmlo。将该下限值pmlo确定为最终的进气压力PM。
在本实施例的引擎系统中，通过使用上述检测到的进气压力PM来进行冲程确定。
在本实施例中的引擎系统的构成用以根据来自固定在曲柄轴17上的5个齿的信号而检测TDC(上死点)，正如图4所示。对这些齿25来说，其中，四个齿是以90℃A的间隔排列在曲柄轴17的外围，而剩余的一个齿则以与四个齿中任意一个相差(延迟)30℃A设置。
图5显示了适用于冲程确定的程序的流程图，在该程序中进行了上述TDC确定。图6是显示引擎系统中各参数变化的图形。在图6中，沿着时间序列显示了旋转信号、进气压力、进气压力下限值检测标志，以及曲柄的数量。要注意的是，ECU 20以预定的间隔定期地进行图5所示的流程。
在步骤150中，首先ECU 20确定TDC判断是否已经结束。如果该判定结构是肯定的，则表明TDC判断已经结束，ECU 20就转至步骤150。如果在步骤150所判定结构是否定的，则表明TDC判断还没有进行，ECU 20就转至步骤157进行适用于TDC确定的各个TDC判断程序。
在步骤151中，ECU 20确定当前信号是否对应于断续的TDC信号。如果获得的是肯定判定，则表明检测到了TDC信号，流程就转至步骤152。更确切地说，正如图6所示，所检测到的TDC信号分别在0℃A和360℃A，因此ECU 20就在步骤151中产生肯定的判定。如果在步骤151产生否定的判定，则表明没有检测到TDC信号，流程就转至步骤158。
在步骤152中，ECU 20判断进气压力下限值pmlo的检测标志是否处于ON(开启)状态。如果该判定是肯定的，则ECU 20就在步骤153中将下限值pmlo的检测标志转变为OFF状态。此外，在步骤154中，曲柄的数量设置为“0”。在步骤155中，ECU 20确定当前的时间对应于压缩TDC以及将冲程确定标志转变为ON状态并且暂时终止后续的处理。在本实施例中，在图6所示的压缩冲程中检测进气压力下限值pmlo，并且随后将进气压力下限值pmlo的标志设置为ON。当检测到该状态的TDC信号时，就能够确定信号检测时间对应于压缩TDC。于是ECU 20就能够根据上述处理来准确地确定压缩TDC。
另一方面，如果步骤152的判定结果是否定的，则表明进气压力没有达到下限值，ECU 20就在步骤156中将曲柄的数量设置为“4”。在步骤155中，ECU 20确定当前的时间对应于排出TDC并且将冲程确定的标志置于ON状态，并且暂时终止后续的处理。在本实施例中，正如图6所示，检测在压缩冲程中的进气压力下限值pmlo，并将下限值pmlo转变为ON，而在压缩TDC将下限值pmlo的检测标志转变为OFF。因此，当在下限值pmlo的检测标志为OFF的状态中检测到TDC信号时，就能够确定该信号检测时间对应于排出TDC。这样，ECU 20就能够根据上述处理准确地确定排放TDC。
在步骤158中，ECU 20判断当前的信号是否对应于上述所提及的以30℃A偏移相位所设置的额外齿的断续信号。如果得到肯定的判定，则表明检测到了额外齿的信号，流程就转至步骤159，在步骤159曲柄的数量增加1。如果在步骤158得到否定的判定，则显示了额外齿的信号没有断续，ECU 20暂时终止后续的处理。
正如以上所述，本实施例构成的引擎系统使得能够根据进气压力下限值pmlo的检测标志以及TDC信号来进行冲程的确定。因此，可以控制注入系统和点火系统来实现一次注入和一次点火持续两次旋转(冲程)。这就可以减小点火系统的负载从而提高它的持久性，并且减小点火所需的电流使之减小点火系统的电负载。特别是，在机动车(例如，摩托车)采用较少电池的情况下，燃油消耗性能将随电负载的增加而变差，能够获得上述所提及的电负载减小就能提高燃油性能的改善。也能消除一般冲程确定所需的凸轮轴角度传感器。因此，能够在减小成本和体积和重量方面改善引擎系统。
此外，还可以准确地区分压缩TDC和排放TDC之间的冲程确定，使得能够高精度地进行燃油注入时序的控制。换句话说，可以根据加温状态或工作状态设置不同的燃油注入时序。为了能达到更加精确，在引擎的启动处于低温状态和在大范围开启节流阀(WOT)的过程中，可在开启进气阀的同时控制进气时序来注入燃油，在加温之后的引擎正常工作状态中，可在关闭进气阀的同时控制进气时序来注入燃油。采用这种燃油注入时序的控制可以根据引擎的工作状态提供所需的不同燃油注入时序，例如，加温的条件或工作状态。
根据上述燃油注入时序的控制，在引擎的低温状态中，在开启进气阀的同时注入燃油。该燃油的注入是与进气的控制气流同步的。于是，燃油的雾化可以快速并且可以防止粘结在进气通道6壁表面的燃油大量的跌落在里面。这就可以改善燃烧状态，并且因此而减小在排气中HC(碳氢化合物)的浓度，正如图7所示。这就改善了低温启动特性和在低温状态中的燃油消耗。
在加温之后的引擎正常工作状态中，与低温状态相反，燃油是在关闭进气阀的同时注入的。这是因为注入的时序使得燃油能更加有效地被已经充分加温的引擎主体的热量所加热，从而进一步提高燃油的雾化(气化)。因此，改善了燃烧的状态，并因此能够减小排气中的HC浓度，如图7所示。
在大范围开启节流阀(WOT)的情况下，燃油是在进气阀开启的同时注入的。空气的密度会因为注入到进气空气气流中燃油的气化潜在热量而增加。于是，就能够提高引擎的充填效率。这就可以如图7所示那样提高轴的扭矩(输出)以及驱动性能和燃油消耗性能。
在本实施例的引擎系统中，采用上述检测到的进气压力PM来进行燃油注入量的控制。因此，以下将说明该燃油注入量控制的处理细节。图8是燃油注入量控制的程序流程图。ECU 20以预定的间隔周期性地执行图8所示的流程。
在步骤200中，首先，ECU 20首先读取基于由旋转速度传感器23所检测到数值的引擎旋转速度NE的数值。
在步骤210中，ECU 20读取最终的进气压力PM的数值，一般来说，波动进气压力pm的下限值pmlo作为最终的进气压力PM。这在步骤210中读取的处理是采用上述流程的中断方式来实现的，如图2所示。
在步骤220中，ECU 20根据已经读取的引擎旋转速度NE和进气压力PM的数值计算出基本燃油注入量TAUBSE。ECU 20参照预定功能数据(注入量的图)来完成基本燃油注入量TAUBSE的计算。在该功能数据中，可根据进气量PM和引擎旋转速度NE的数值来确定吸入引擎燃烧室8的进气空气的量，以及确定对应于所确定的进气空气量的基本燃油注入量TAUBSE。
在步骤230中，ECU 20读取基于水温传感器22检测到的数值的冷却水温THW的数值。在步骤240中，ECU 20根据引擎3的加温条件计算出将用于基本燃油注入量TAUBSE校正的加温校正系数KTHW。
在步骤250中，ECU 20读取空气-燃油比例校正系数FAF，该系数用于对提供给燃烧室8的易燃性燃油-空气混合物的空气-燃油比例A/F的校正。可以根据氧气浓度数值Ox在另一个流程中计算空气-燃油比例校正系数FAF，其中氧气浓度数值Ox是由氧气传感器24检测到的数值。
在步骤260中，ECU 20基于加温校正系数KTHW和空气-燃油比例校正系数FAF等通过校正以上计算的基本燃油注入量TAUBSE计算出最终燃油注入量TAU的数值。
随后，在步骤270中，ECU20根据最终燃油注入量TAU的数值来控制注入器4，从而控制从注入器4所注入燃油的量。
在本实施例的引擎系统中，通过上述检测到的最终进气压力PM的使用来进行点火时序的控制。以下将解释该点火时序控制的处理细节。图9是适用于点火时序控制的程序流程图。ECU 20以预定的时间间隔周期性地执行图9所示的流程。
在步骤300中，ECU 20首先读取基于旋转速度传感器23检测数值的引擎旋转速度NE的数值。
在步骤310中，ECU 20读取最终进气压力PM的数值，一般来说，将波动进气压力的下限值pmlo作为最终进气压力PM。在步骤310中的读取处理是采用上述流程的中断方式来实现的，正如图2所示。
在步骤320中，ECU 20根据已经读取的引擎3旋转速度NE和进气压力PM的数值计算基本点火时序ITBSE。ECU 20参照预定的功能数据(点火时序图)进行基本点火时序ITBSE的计算。在该功能数据中，根据进气压力PM和引擎3旋转速度NE的数值来确定吸入到引擎3燃烧室8的进气空气的量，以及确定对应于所确定的进气空气量的基本点火时序ITBSE。
在步骤330中，ECU 20根据水温传感器22检测到的数值来读取冷却水温数值。在步骤340中，根据所读取的冷却水温THW，ECU 20根据引擎3的加温条件进行适用于基本点火时序ITBSE的校正所需的加温校正系数K1的计算。
在步骤350中，ECU 20根据加温校正系数K1等通过校正上述计算的基本点火时序ITBSE来计算最终点火时序IT的数值。
随后，在步骤360中，ECU 20通过根据上述所计算的最终点火时序IT控制点火线圈13来控制火花塞12的点火时序。
正如以上所说明的那样，在本实施例的引擎系统中，在引擎3的工作过程中会在进气通道6中产生进气空气的波动，使得进气压力传感器21所检测的进气压力pm包含波动。因此，当波动的进气压力pm作为引擎3的各种控制驱动参数中的一个参数时，控制就会出现不稳定的因素。
因此，本发明申请人发现在波动进气压力pm的检测数值中的下限值pmlo是最能准确发应实际吸入燃烧室8的空气量的进气压力数值。因此，在本引擎系统中，检测波动进气压力pm(进气压力波动)的下限值pmlo，并作为最终进气压力PM的计算数值。此外，下限值pmlo的检测时间(检测标志)用于确定引擎的冲程。尽管波动进气压力pm，但仍可以提供合适数值的最终进气压力PM并且其性能可采用进气空气量来校正，并准确地进行冲程确定。因此，可以以非常高的精度进行引擎的各种控制，例如，燃油注入量的控制、燃油注入时序的控制、以及点火时序的控制。
在上述实施例中，在曲柄轴17上固定了五个齿25，四个是以90℃A的间隔排列并另加一个。另一种设计是将单个齿25固定在曲柄轴17上，如图10所示。也可以将本发明应用于该设计中，这样就可以简单地进行引擎3的冲程确定。换句话说，根据本发明，如果仅仅是只有一个齿固定的曲柄轴上的话，也能够得到引擎的冲程确定。因此，以下简要地说明了在仅仅只有一个齿固定在曲柄轴的情况下冲程确定的处理细节。
图11是第二实施例冲程确定的程序流程图。图12显示了在该实施例引起系统中各个参数的变化。在图12中，沿着时间序列显示了旋转信号、进气压力、以及进气压力下限值检测标志。值得注意的是，ECU 20以预定的时间间隔周期性地执行图11所示的流程。
ECU 20确定进气压力下限值pmlo的检测标志是否处于ON的状态。如果该判定结果是肯定的，则ECU 20就将下限值pmlo的检测标志改变为OFF状态，并且确定当前时间对应于压缩TDC。在本实施例中，正如图12所示，在压缩冲程过程中检测进气压力下限值pmlo，并随后开启下限值pmlo的检测标志。当在该状态中检测到TDC信号时，就能够确定该信号的检测时间对应于压缩TDC。于是，ECU 20就能够根据上述的处理过程准确地确定压缩TDC。
另一方面，如果上述的判定结果是否定的，则表明进气压力达不到下限值，ECU 20就确定当前的时间对应于排放TDC。在本实施例中，正如图12所示，在压缩冲程过程中检测进气压力下限值pmlo，并随后开启下限值pmlo的检测标志，但是，当压缩TDC时，下限值pmlo的检测标志关闭。于是，当在下限值pmlo的检测标志OFF状态中检测TDC信号时，就能够确定信号的检测时间对应于排放TDC。这样，ECU 20能够根据上述处理过程准确地确定排放TDC。
正如以上所讨论的那样，即使仅仅只有一个齿固定在曲柄轴17上，但下限值pmlo检测标志的使用能够准确地进行压缩TDC和排放TDC之间的确定，提供了类似上述实施例的相同效果。
本发明并非局限于上述实施例，并且可以以其它的形式来实现，而不脱离上述精神和基本特征。例如，也可以采用以下其它方式。
(1)在上述实施例中，根据本发明的冲程确定方法和冲程确定器件是以包括单缸引擎3的引擎系统来实现的。另外，该系统也可以以双缸、三缸、或更多的气缸引擎的其它引擎系统来实现。
(2)在上述实施例中，五个齿(四个齿以90℃A间隔排列并另加一个)或单个齿固定在曲柄轴17上，用于TDC的检测。固定在曲柄轴17上齿的数目可以是两个、三个、四个、或六个以及更多个。如果齿是以较大的数目固定在曲柄轴17上的话，就可以以更高的精度来控制引擎，但这引起成本方面的缺点。综合所要求的控制精度和成本，就能确定齿的最适合的数目。值得注意的是，在两个齿的情况下，如果这两个齿是以对称关系固定的，那么就不能检测到TDC。因此就必须以非对称的关系来固定这两个齿。
(3)在上述实施例中，在图2的流程图中，检测了波动AD数值pmad的实际下限值pmlo和实际上限值pmli。另一方面，由于在引擎的满负载状态中产生的燃烧室回冲而不能准确地得到上限值pmli和下限值pmlo，在这种情况下，可以设置与上限值pmli和下限值pmlo有关的监视数值，使得可以检测到在监视数值内的上限值pmli和下限值pmlo，从而避免进气压力PM的误差检测。
本发明的效果根据权利要求1所述的发明，可以在不使用凸轮轴角度传感器的条件下确定内燃机的冲程，并且可以采用与实际进气空气量有关的高相关性来准确地进行内燃机的控制，从而提供了优异的稳定性和可靠性。
根据权利要求2所述的发明，可以在不使用凸轮轴角度传感器的条件下确定内燃机的压缩上死点，并且可以采用与实际进气空气量有关的高相关性来准确地进行内燃机的控制，从而提供了优异的稳定性和可靠性。
根据权利要求3所述的发明，可以在不使用凸轮轴角度传感器的条件下确定内燃机的冲程，并且可以采用与实际进气空气量有关的高相关性来准确地进行内燃机的控制，从而提供了优异的稳定性和可靠性。
根据权利要求4所述的发明，可以在不使用凸轮轴角度传感器的条件下确定内燃机的压缩上死点，并且可以采用与实际进气空气量有关的高相关性来准确地进行内燃机的控制，从而提供了优异的稳定性和可靠性。
权利要求
1.一种内燃机冲程确定方法，其特征在于，它包含下述步骤在引擎一个周期过程中检测至少一个上死点(TDC)信号以及检测在引擎工作状态中的波动进气压力的下限值；以及根据TDC信号的检测时间和波动进气压力的下限值的检测时间之间的关系来确定引擎的冲程。
2.一种内燃机冲程确定方法，其特征在于，它包含下述步骤检测在引擎一个周期过程中至少一个上死点(TDC)信号以及检测在引擎工作状态中的波动进气压力的下限值；以及确定在检测到波动进气压力下限值以后的第一时间里所检测的TCD信号的时间对应于压缩上死点。
3.一种内燃机冲程确定装置，其特征在于，它包括用于在引擎的一个周期中检测至少一个上死点(TDC)信号的信号检测装置；用于检测引擎进气压力的进气压力检测装置；用于根据进气压力检测装置的检测数值来检测引擎工作状态中波动进气压力的下限值的下限值检测装置；以及用于根据下限值检测装置检测的下限值的检测时间和信号检测装置检测的TDC信号的检测时间来确定引擎冲程的冲程确定装置。
4.根据权利要求3所述冲程确定器件，其特征在于，所述冲程确定装置确定在检测到波动进气压力下限值以后的第一时间里所述信号检测装置检测到TDC信号的时间对应于压缩上死点。
全文摘要
提供了一种内燃机的冲程确定方法，其中，能够在不使用凸轮轴角度传感器的条件下准确地进行引擎的冲程确定，还能在冲程确定之后采用与实际进气空气量有关的高相关性精确地进行内燃机的控制，并且还提高了采用该方法的冲程确定器件。进气压力传感器21检测在引擎3工作过程中进气通道6中进气空气波动所引起的进气压力。ECU 20检测波动进气压力的下限值并将其检测标志改变为On状态。ECU 20也检测来自旋转速度传感器23的引擎3TDC(上死点)信号。一旦在较低极限检测标志处于ON状态的同时检测到TDC信号，ECU 20就确定检测时间对应于压缩上死点。
文档编号F02D45/00GK1470756SQ0314303
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月13日 优先权日2002年6月13日
发明者近藤清二, 西尾俊雄, 雄 申请人:爱三工业株式会社