专利名称：发动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制发动机的发动机控制装置，特别是涉及适合于具备喷射燃料的燃料喷射装置的发动机的控制的发动机控制装置。
背景技术：
近年来，随着称之为喷射器的燃料喷射装置的普及，使喷射燃料的定时或燃料喷射量，即空燃比等的控制变得容易了，同时能够促进高输出、低燃耗、排气清洁化等。其中，特别是关于喷射燃料的定时，严格的时候检测吸气阀门的状态，即一般的时候检测凸轮轴的相位状态，配合该状态喷射燃料是一般的做法。但是，用来检测凸轮轴的相位状态的所谓凸轮传感器价格高，特别是在两轮车辆中，具有会使汽缸盖大型化的问题，大多都不能采用。为此，例如在日本公开专利特开平10-227252号公报中提出了一种检测曲轴的相位状态和吸气压力，并由此检测出汽缸的冲程状态的发动机控制装置。因此，通过使用这种现有技术，不检测凸轮轴的相位状态就能够检测出冲程状态，所以，配合该冲程状态就能够控制燃料的喷射定时等。
可是，在控制从上面所述的燃料喷射装置喷射的燃料喷射量时，例如设定对应于发动机转数或节流阀的开启度的目标空燃比，检测实际的空气吸入量，再乘以目标空燃比的倒数，就能够计算出目标燃料喷射量。
在该空气吸入量的检测中，一般是使用热线式气流传感器或卡门涡流传感器分别作为测定质量流量和体积流量的传感器，但是，为了排除因逆流空气引起的主要误差原因，必须要有抑制压力脉动的容积罐(缓冲罐)，而且必须安装在逆流空气不侵入的位置。但是，多个两轮车辆的发动机要么每个汽缸是所谓独立的吸气系统，要么发动机本身就是单缸发动机，多半都不能充分满足这些必要的条件，即使使用这些流量传感器也不能正确地检测出空气吸入量。
而且，空气吸入量的检测是在吸气冲程的终盘或压缩冲程的初期，因为燃料已经喷射出来，所以使用该空气吸入量的空燃比控制只能在下一个循环中进行。这样，在直到下一个循环之前的期间，例如尽管运转者打开节流阀进行加速，但是仍然按以前的目标空燃比进行空燃比控制，所以，无法得到与加速相当的转矩或输出，也感觉不到满意的加速，感到不协调。为解决这种问题，使用检测节流阀状态的节流阀阀门传感器或节流阀姿态传感器，就能够检测出运转者在加速，但是，特别是在两轮车的情况下，这些传感器都是大型的，价格高，所以不能采用，当前的状态是仍然未能解决问题。
因此，考虑检测出发动机的吸气管内的吸气压力，再把该检测出来的与上次同一冲程的相同曲轴相位时的吸气压力，即1个循环前的吸气压力，在4循环发动机中曲轴转2圈前的吸气压力与当前的吸气压力进行比较，如果其差值大于规定值，就是加速状态，设定与该加速状态相当的燃料喷射量。具体地说，如果从所述吸气压力检测到加速状态，就立即喷射燃料等。另外，还考虑通过考虑发动机的运转状态，来设定加速时燃料喷射量。这特别是从吸气冲程或该冲程前的排气冲程的吸气压力与节流阀阀门的开启度相对应而导出的，但是，可以判明按照发动机的运转状态，有可能很难从吸气压力检测到加速状态。
为检测上述的曲轴的相位状态，必须在曲轴本身或与曲轴同步转动的零件的外周上形成齿，用磁传感器等检测该齿的接近而送出脉冲信号，检测出该脉冲信号作为曲柄脉冲。对这样检测到的曲柄脉冲进行编号等，来检测出曲轴的相位状态，但是，为了进行这种编号等大多都要把所述齿设置为不等的间隔。即，对被检测的曲柄脉冲设置特征，作成标记。从带有该特征的曲柄脉冲检测出曲轴的相位，比较曲轴的2转中同相位的吸气压力，由此来检测出冲程，根据该冲程和曲轴的相位来控制燃料的喷射定时或点火定时。
但是，例如在发动机起动时，曲轴最低必须转2圈以上才能检测到冲程。特别是小排气量、单缸的两轮车辆等中，发动机的起动初期，曲轴的转动状态不稳定，而且所述曲柄脉冲的状态也不稳定，所以容易出现冲程检测困难的情况。所述加速状态的检测中，必须有一个循环前的吸气压力，另外，该吸气压力必须是吸气冲程的吸气压力，或者必须是吸气冲程前的排气冲程的吸气压力。因此，如上所述，如果检测到冲程后，就开始存储吸气压力，然后仅用所存储的吸气压力来检测所述加速状态，则不能利用冲程检测以前的吸气压力，因此，具有就该部分的加速状态的检测晚。
发明内容
为解决上述的各种问题，本发明的目的在于提供一种在难以从吸气压力检测到加速状态时禁止加速状态的检测的发动机控制装置，以及提供一种在发动机起动时等能够进一步提前检测加速状态的发动机控制装置。
为实现上述目的，按照本发明中的权利要求1的发动机控制装置的特征在于设置有检测4循环发动机的曲轴相位的相位检测装置、检测所述发动机的吸气通路内的吸气压力的吸气压力检测装置、由该吸气压力检测装置检测出来的与上次相同的冲程的相同曲轴相位时的吸气压力与当前的吸气压力的差值大于规定值时检测为加速状态的加速状态检测装置、该加速状态检测装置检测到加速状态时，设定从燃料喷射装置喷射的加速时燃料喷射量的加速时燃料喷射量设定装置、检测发动机的运转状态的发动机运转状态检测装置、根据所述发动机运转状态检测装置检测到的发动机的运转状态，禁止由所述加速状态检测装置进行加速状态检测的加速状态检测禁止装置。
按照本发明中的权利要求2的发动机控制装置的特征在于，在所述权利要求1记载的发明中，设置作为所述发动机运转状态检测装置的检测发动机负荷的发动机负荷检测装置；在所述发动机负荷检测装置检测到的发动机负荷大时，所述加速状态检测禁止装置禁止所述加速状态的检测。
按照本发明中的权利要求3的发动机控制装置的特征在于，在所述权利要求1或2记载的发明中，设置作为所述发动机运转状态检测装置的检测发动机转数的发动机转数检测装置；在所述发动机转数检测装置检测到的发动机转数的变动大时，所述加速状态检测禁止装置禁止所述加速状态的检测。
按照本发明中的权利要求4的发动机控制装置的特征在于，设置有检测曲轴相位的曲轴相位检测装置、检测发动机的吸气通路内的吸气压力的吸气压力检测装置、根据所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴的相位和吸气压力检测装置检测到的吸气压力，检测发动机的冲程的冲程检测装置、根据所述冲程检测装置检测到的发动机的冲程，控制发动机的运转状态的发动机控制装置、把由所述吸气压力检测装置检测到的吸气压力存储到对应于由所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴的相位的存储区域的吸气压力存储装置；所述吸气压力存储装置将在由所述冲程检测装置检测到发动机的冲程之前的期间内由所述吸气压力检测装置检测到的吸气压力存储到对应于由所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴相位的假想存储区域，同时从所述冲程检测装置检测发动机的冲程开始把由所述吸气压力检测装置检测到的吸气压力存储到对应于由所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴相位的正规存储区域，在由所述冲程检测装置检测到发动机的冲程，而对应于所述曲轴相位的假想存储区域与正规存储区域不一致时，把存储在相应的假想存储区域内的吸气压力转移到相应的正规存储区域中。
图1是电机循环用的发动机及其控制装置的概略构成图。
图2是说明图1的发动机中送出曲柄脉冲的原理的说明图。
图3是表示本发明的发动机控制装置的一个实施例的框图。
图4是从曲轴的相位和吸气压力检测冲程状态的说明图。
图5是表示在图3的冲程检测许可部中进行的运算处理的流程图。
图6是表示在图3的吸气压力存储部中进行的运算处理的流程图。
图7是说明图6的运算处理作用的说明图。
图8是空气吸入量计算部的框图。
图9是从吸气压力求出吸入空气的质量流量的控制曲线图。
图10是燃料喷射量计算部和燃料举动模型的框图。
图11是表示用于检测加速状态和计算加速时燃料喷射量的运算处理流程图。
图12是表示图11的运算处理的作用的时序图。
图13是发动机转数变动大时的吸气压力的说明图。
图14是发动机负荷大时的吸气压力的说明图。
具体实施例方式
下面来说明本发明的实施例。
图1是表示例如电机循环用的发动机及其控制装置的一个实施例的概略构成图。该发动机1是排气量较小的单缸4循环发动机，设置有缸体2、曲轴3、活塞4、燃烧室5、吸气管(吸气通路)6、吸气阀门7、排气管8、排气阀门9、火花塞10、点火线圈11。在吸气管6内，设置有根据加速器开启度开闭的节流阀阀门12，在该节流阀阀门12的下流侧的吸气管6内设置有作为燃料喷射装置的喷射器13。该喷射器13连接着配置在燃料箱19内的过滤器18、燃料泵17、压力控制阀门16。
该发动机1的运转状态由发动机控制单元15来控制。作为检测该发动机控制单元15的控制输入，即发动机1的运转状态的装置，设置有用来检测曲轴3的转角，即相位的曲柄角度传感器20、检测缸体2的温度或冷却水温度，即发动机机身的温度的冷却水温度传感器21、检测排气管8内的空燃比的排气空燃比传感器22、检测吸气管6内的吸气压力的吸气压力传感器24、检测吸气管6内的温度，即吸气温度的吸气温度传感器25。所述发动机控制单元15输入这些传感器的检测信号，把控制信号输出到所述燃料泵17、压力控制阀门16、喷射器13、点火线圈11。
在这里，说明从所述曲柄角度传感器20输出的曲柄角度信号的原理。如图2a所示，在本实施例中，把多个齿23大体等间隔地设置在曲轴3的外周，用磁传感器等曲柄角度传感器20检测其接近，然后实施适宜的电处理再送出脉冲信号。各齿23沿圆周方向的齿距作为曲轴3的相位(转角)，且该相位为30°，由此来决定，各齿23沿圆周方向的宽度作为曲轴3的相位(转角)，且该相位取为10°。但是，只有一处不按照该齿距，是其他齿23的齿距的2倍齿距。如图2a的双点划线所示，此处构成为特殊设定，本来有齿的地方没有齿，该部分相当于不等间隔。以下，将该部分记述为缺齿部。
因此，图2b上表示出了曲轴3等速转动时的各齿23的脉冲信号串，图2a表示的是压缩上死点时的状态(排气冲程上死点也是同样的状态)，该压缩上死点时的前一个脉冲信号图示为“0”号，其下一个脉冲信号编号为“1”，再下一个脉冲信号编号为“2”，按这样的顺序一直编号到“4”。相当于图示的脉冲信号“4”的齿23的下一个齿为缺齿部，所以，宛如有齿存在的情况一样，也把它计数1齿，下一个齿23的脉冲信号编号为图示的“6”。重复进行下去，这次图示“16”的脉冲信号的后面接近于缺齿部，所以与上述的情况一样也计数1齿，把下一个齿23的脉冲信号编号为图示的“18”。在曲轴3转2圈时，因为完成了整个4个冲程的循环，所以如果一直编号到了图示的“23”，就再次把下一个齿23的脉冲信号编号为图示的“0”。原则上讲，被编号为该图示的“0”的齿23的脉冲信号之后刚好就达到压缩上死点，这样，就把所检测到的脉冲信号串或其单体的脉冲信号定义为曲柄脉冲。而且，根据该曲柄脉冲按照后述的方式进行冲程检测时，能够检测到曲柄定时。另外，即使所述齿23设置在与曲轴3同步转动的零件的外周上，也完全相同。
另一方面，所述发动机控制单元15由未图示的微计算机等构成，图3是表示由该发动机控制单元15内的微计算机进行的发动机控制运算处理的实施例的框图。在该运算处理中，设置有从所述曲柄角度信号计算发动机转数的发动机转数计算部26、从相同的曲柄角度信号和所述吸气压力信号检测曲柄定时信号，即冲程状态的曲柄定时检测部27、冲程检测许可部39、读取由该冲程检测许可部39输出的冲程检测信息并存储所述吸气压力信号的吸气压力的吸气压力存储部37、读入由所述曲柄定时检测部27检测到的曲柄定时信息并从所述吸气温度信号和所述吸气管压信号计算空气吸入量的空气吸入量计算部28、燃料喷射量设定部29、喷射脉冲输出部30、点火时期设定部31和点火脉冲输出部32；其中，所述冲程检测许可部39读入由所述发动机转数计算部26计算出来的发动机转数，并把冲程许可信息输出到所述曲柄定时检测部27的同时，取入并输出从曲柄定时检测部27得到的相应的冲程检测信息；所述燃料喷射量设定部29根据由所述发动机转数计算部26计算出来的发动机转数和由所述空气吸入量计算部28计算出来的空气吸入量设定目标空燃比，同时检测加速状态，由此来计算并设定燃料喷射量和燃料喷射时期；所述喷射脉冲输出部30读入由所述曲柄定时检测部27检测到的曲柄定时信息，并向所述喷射器13输出对应于由所述燃料喷射量设定部29设定的燃料喷射量和燃料喷射时期的喷射脉冲；所述点火时期设定部31读入由曲柄定时检测部27检测到的曲柄定时信息，并根据由所述发动机转数计算部26计算出来的发动机转数和由所述燃料喷射量设定部29设定的燃料喷射量设定点火时期；所述点火脉冲输出部32读入由曲柄定时检测部27检测到的曲柄定时信息，并向所述点火线圈11输出对应于由所述点火时期设定部31设定的点火时期的点火脉冲。
所述发动机转数计算部26从所述曲柄角度信号的时间变化率计算作为发动机的输出轴的曲轴的转动速度，并作为发动机的转数。具体地说，计算出所述相邻的齿23间的相位除以对应的脉冲检测所需要的时间得到的发动机转数的瞬间值和由其移动平均值构成的发动机转数的平均值。
所述曲柄定时检测部27具有与日本专利特开平10-227252号公报中所记载的冲程判别装置同样的构成，由此，检测出如图4所示的每个汽缸的冲程状态并把它作为曲柄定时信息输出。即，在4循环发动机中，曲轴和凸轮轴始终按规定的相位差持续转动，所以，如图4所示，在读入曲柄定时时，从所述缺齿部数起第四个图示的“9”或“21”的曲柄脉冲是排气冲程或是压缩冲程中的一个。众所周知，在排气冲程中，排气阀门关闭，且吸气阀门关着，所以吸气压力高；压缩冲程的初期，因为吸气阀门还开着，所以吸气压力低，或者即使吸气阀门关着，由于先进行的冲程也使吸气压力降低。因此，吸气压力低时的图示“21”的曲柄脉冲表示处于压缩冲程，得到图示“0”曲柄脉冲之后就达到压缩上死点。这样，如果能够检测出哪个冲程状态，只要以曲轴的转动速度插补该冲程的间隙就能够更详细地检测出当前的冲程状态。
所述冲程检测许可部39按照图5所示的运算处理，输出对所述曲柄定时检测部27的冲程检测许可信息。如上所述，为了从所述曲柄脉冲检测出冲程，曲轴最低也要转2圈。其间包含所述缺齿部的曲柄脉冲必须稳定。但是，像本实施例这样的排气量较小的单缸发动机中，起动时的所谓曲柄起动时发动机的转动状态并不稳定，因此，由图5所示的运算处理进行发动机的转动状态的判定，并许可冲程检测。
在每个与图3的运算处理等同的取样时间ΔT，用定时中断处理进行该图5的计算处理，在该流程图中，虽然未特别设置用来进行通信的步骤，但是，由运算处理所得到的信息被更新存储在随机存储装置中，且从随机存储装置中读出运算处理所必要的信息或程序。
在该运算处理中，首先在步骤S11，读入由所述发动机转数计算部26算出的发动机转数的平均值。
然后转移到步骤S12，判定在所述步骤S11读入的发动机转数的平均值是否大于相当于初爆时的转数以上的预先设定的冲程检测许可规定转数，该发动机转数平均值大于冲程检测许可规定转数的情况下，转移到步骤S13，否则转移到步骤S14。
在所述步骤S13，输出意旨“许可冲程检测的信息”之后，返回到主程序。
在所述步骤S14，输出意旨“不许可冲程检测的信息”之后，返回到主程序。
按照该运算处理，因为发动机转数的平均值至少达到大于相当于初爆时的转数以上的冲程检测许可规定转数之后才许可进行冲程检测，所以能够稳定曲柄脉冲，并进行正确的冲程检测。
所述吸气压力存储部37按照图6所示的运算处理把这时检测到的吸气压力存储到如图4所示的对应于各曲柄脉冲的编号“0，1，2，…”的地址(存储区域)“P0，P1，P2，…”上。在每个与图3的运算处理等同的取样时间ΔT，用定时中断处理进行该图6的计算处理，在该流程图中，虽然未特别设置用来进行通信的步骤，但是，由运算处理所得到的信息被更新存储在随机存储装置中，且从随机存储装置中读出运算处理所必要的信息或程序。所述地址仅是1个冲程循环的大小，即曲轴转2圈的大小，此前的吸气压力被消除。
在该运算处理中，首先在步骤S21，读入从所述冲程检测许可部39输出的冲程检测信息。
然后转移到步骤S22，判定由所述曲柄定时检测部27进行的冲程检测是否未结束，如果冲程检测未结束，转移到步骤S23，否则转移到步骤S24。
在所述步骤S23，判定是否检测到了所述曲柄脉冲中对应于缺齿部的曲柄脉冲，在检测到缺齿部的情况下，转移到步骤S25，否则返回到主程序。
在所述步骤S25，把吸气压力存储到冲程检测未结束时的假想地址上之后，返回主程序。
另一方面，在所述步骤S24，判定所述假想地址与对应于所检测出的冲程的正规地址是否不一致，在假想地址与对应于所检测出的冲程的正规地址不一致的情况下转移到步骤S26，否则转移到步骤S27。
在所述步骤S27，把吸气压力存储到对应于所检测出的冲程的正规地址上之后，返回主程序。
相对于此，在所述步骤S26，把存储在所述假想地址上的吸气压力转移到对应于冲程的正规地址上之后，返回主程序。
按照该运算处理，例如如图7所示，在检测到冲程之前的期间，把所检测到的吸气压力存储到假想地址上，但是在检测出冲程时，如果假想地址与对应于所检测出的冲程的正规地址不一致，把存储在相应的假想地址上的吸气压力转移到对应于冲程的正规地址上，然后把吸气压力存储到正规地址上。因此，在检测到冲程时，就能够立即把当前的吸气压力与此前的循环的吸气压力相比较。
如图8所示，所述空气吸入量计算部28设置有从所述吸气压力信号和曲柄定时信息检测吸气压力的吸气压力检测部281、存储用来从吸气压力检测吸入空气的质量流量的曲线的质量流量曲线存储部282、计算对应于使用该质量流量曲线检测出的吸气压力的质量流量的质量流量计算部283、从所述吸气温度信号检测吸气温度的吸气温度检测部284、从由所述质量流量计算部283计算出来的吸入空气的质量流量和由所述吸气温度检测部284检测到的吸气温度修正吸入空气的质量流量的质量流量修正部285。总之，为了用20℃的吸气温度时的质量流量作成所述质量流量曲线，用实际的吸气温度(绝对温度比)修正吸气质量流量，来计算出空气吸入量。
在本实施例中，用从压缩冲程中的下死点到关闭吸气阀门的定时之间的吸气压力值计算出空气吸入量，即，因为释放吸气阀门时吸气压力与汽缸内压力几乎相等，所以只要清楚吸气压力和汽缸内容积以及吸气温度就能够求出汽缸内空气质量。但是，因为吸气阀门在压缩冲程开始后也只是暂时打开，所以此期间空气在汽缸内和吸气管之间出入，从下死点以前的吸气压力求出来的空气吸入量有可能与实际吸入到汽缸内的空气量不同。因此，即使在同样的吸气阀门释放时间，也使用在汽缸内和吸气管之间没有空气出入的压缩冲程的吸气压力来计算空气吸入量。为了更加严密起见，也可以使用已经考虑到燃气分压的影响而与此相关的发动机的高转数，根据实验求得的发动机转数进行修正。
在独立的吸气系统的本实施例中，如图9所示，用来计算空气吸入量的质量流量曲线采用与吸气压力呈较好的线性关系的曲线，这是因为基于波义耳-查理定律(PV＝nRT)来求空气质量。相对于此，在吸气管全都连结在汽缸上的情况下，因为其他汽缸的压力的影响使吸气压力汽缸内压力的前提不成立，所以必须使用在图上用虚线表示的曲线。
如图3所示，所述燃料喷射量设定部29设置有稳态时目标空燃比计算部33、稳态时燃料喷射量计算部34、燃料举动模型35、加速状态检测部41、加速时燃料喷射量计算部42；其中，所述稳态时目标空燃比计算部33根据由所述发动机转数计算部26计算出来的发动机转数和所述吸气压力信号，计算稳态时目标空燃比；所述稳态时燃料喷射量计算部34根据由该稳态时目标空燃比计算部33计算出来的稳态时目标空燃比和由所述空气吸入量计算部28计算出来的空气吸入量，计算稳态时燃料喷射量和燃料喷射时期；所述燃料举动模型35用于由该稳态时燃料喷射量计算部34计算稳态时燃料喷射量和燃料喷射时期；所述加速状态检测部41根据所述曲柄角度信号和吸气压力信号以及由曲柄定时检测部27检测到的曲柄定时信息，检测加速状态；所述加速时燃料喷射量计算部42根据由该加速状态检测部41检测到的加速状态，计算对应于由所述发动机转数计算部26计算出来的发动机转数的加速时燃料喷射量和燃料喷射时期。所述燃料举动模型35实质上是与所述稳态时燃料喷射量计算部34一体的装置，即，在进行吸气管内喷射的本实施例中，如果没有燃料举动模型35就不能够计算并设定正确的燃料喷射量或燃料喷射时期。而且，燃料举动模型35必须要有所述吸气温度信号和发动机转数以及冷却水温度信号。
所述稳态时燃料喷射量计算部34和燃料举动模型35按照如图10所示的方式构成。在这里，把所述喷射器13喷射到吸气管6内的燃料喷射量设为MF-INJ；把附着在吸气管6管壁上的燃料附着率设为X，那么，在所述燃料喷射量MF-INJ之中，直接喷射到汽缸内的直接流入量就为((1-X)×MF-INJ)，附着在吸气管壁上的附着量为(X×MF-INJ)。该附着的燃料中的一部分沿吸气管壁流入汽缸内。如果把其残留量设为燃料残留量MF-BUF，那么，当把该燃料残留量MF-BUF中由吸气流带走的带走率设为τ时，被带到汽缸内的流入量就为τ×MF-BUF。
因此，在该稳态时燃料喷射量计算部34中，首先用冷却水温度修正系数表从所述冷却水温度TW计算出冷却水温度修正系数KW。另一方面，对于所述空气吸入量MA-MAN，进行例如节流阀开启度为零时，切断燃料的燃料切断程序，然后，用吸入空气温度TA计算出温度修正后的空气流入量MA，空气流入量MA乘以所述目标空燃比AF0的倒数，进一步乘以所述冷却水温度修正系数KW，由此计算出要求燃料流入量MF。对于此，使用燃料附着率曲线从所述发动机转数NE和吸气管内压力PA-MAN求出所述燃料附着率X的同时，用带走率曲线从同样的发动机转数NE和吸气管内压力PA-MAN算出所述带走率τ。并且，将上次运算时求出来的燃料残留量MF-BUF乘以所述带走率τ，由此计算出燃料带走量MF-TA，再从所述要求燃料流入量MF减去燃料带走量MF-TA，就算出所述燃料直接流入量MF-DIR。如上所述，因为该燃料直接流入量MF-DIR是所述燃料喷射量MF-INJ的(1-X)倍，所以，在此，将其除以(1-X)就算出了稳态时燃料喷射量MF-INJ。而且，直至上次为止残留在吸气管内的燃料残留量MF-BUF中的((1-τ)×MF-BUF)还残留到这次，所以将它与所述燃料附着量(X×MF-INJ)加起来就是这次的燃料残留量MF-BUF。
因为由所述空气吸入量计算部28计算出来的空气吸入量是由此开始进入到爆发(膨胀)冲程的吸气冲程的前一个循环的吸气冲程的终盘或其后续的压缩冲程的初期检测到的空气吸入量，所以该稳态时燃料喷射量计算部34算出并设定的稳态时燃料喷射量和燃料喷射时期也是对应于该空气吸入量的前一个循环的结果。
所述加速状态检测部41具有加速状态阈值表，如后面所述，该表表示的阈值是用来检测处于加速状态的阈值，求出在上述吸气压力信号中与当前冲程相同且曲柄角度相同的吸气压力与当前吸气压力的差值，通过比较该差值与规定值来检测出处于加速状态，具体讲，对于每个曲柄角度是不同的。进而，加速状态的检出是通过比较与上述吸气压力的上次值之间的差值与各曲柄角度中不同的规定值而进行。
实际上，该加速状态检测部41和所述加速时燃料喷射量计算部42是在图11的运算处理中一并进行，每当输入所述曲柄脉冲时就进行该运算处理。在该运算处理中，虽然未特别设置用于通信的步骤，但是，预算处理所得到的信息被存储在随机存储装置内，并从随机存储装置读入运算处理所必要的信息。
在该运算处理中，首先在步骤S31从所述吸气压力信号读入吸气压力PA-MAN。
然后，转移到步骤S32，从所述曲柄角度信号读入曲柄角度ACS。
接下来，转移到步骤S33，读入来自所述发动机转数计算部26的发动机转数NE。
然后，转移到步骤S34，读入曲轴转2圈前，即1个冲程循环前的发动机转数NE0。
然后，转移到步骤S35，从所述步骤S33读入的当前发动机转数NE减去所述曲轴转2圈前的发动机转数NE0所得到的值的绝对值计算出发动机转数差ΔNE。
然后，转移到步骤S36，按照图12的控制曲线，从在所述步骤S35计算出来的发动机转数差ΔNE和在所述步骤S31读入的吸气压力PA-MAN检测可否进行加速状态检测。该图12所示的控制曲线是以吸气压力PA-MAN，即发动机负荷为横轴，以发动机转数差ΔNE，即发动机转数变化为纵轴，用朝下凸且朝右下降的曲线划分区域，把吸气压力PA-MAN大或发动机转数差ΔNE大的区域作为禁止加速状态检测区，把吸气压力PA-MAN小或发动机转数差ΔNE小的区域作为许可加速状态检测区。后面的段落将详细描述该控制曲线的细节。
然后，转移到步骤S37，判定在所述步骤S36检测到的可否进行加速状态检测的结果是否是许可加速状态检测，在许可进行加速状态检测的情况下，转移到步骤S38，否则转移到步骤S39。
在所述步骤S38，从由所述曲柄定时检测部27输出的曲柄定时信息检测冲程状态，然后转移到步骤S40。
在所述步骤S40，判定当前的冲程是排气冲程或吸气冲程，如果是排气冲程或吸气冲程，就转移到步骤S41，否则转移到步骤S42。
在所述步骤S41，判定加速时燃料喷射禁止计数值n是否大于许可加速时燃料喷射的规定值n0，在该加速时燃料喷射禁止计数值n大于规定值n0的情况下，转移到步骤S43，否则转移到步骤S44。
在所述步骤S43，读入曲轴转2圈前，即上次的同冲程中的同曲柄角度ACS的吸气压力(以下也称之为吸气压力上次值)PA-MAN-L，然后转移到步骤S45。
在所述步骤S45，从由所述步骤S31读入的当前吸气压力PA-MAN减去所述吸气压力上次值PA-MAN-L，计算出吸气压力差ΔPA-MAN，然后转移到步骤S46。
在所述步骤S46，从所述加速状态阈值表读入同曲柄角度ACS的加速状态吸气压力差阈值ΔPA-MAN0，然后转移到步骤S47。
在所述步骤S47，把所述加速时燃料喷射禁止计数值n清零，然后转移到步骤S48。
在所述步骤S48，判定在所述步骤S45计算出来的吸气压力差ΔPA-MAN是否大于在所述步骤S46读入的同曲柄角度ACS的加速状态吸气压力差阈值ΔPA-MAN0，在该吸气压力差ΔPA-MAN大于加速状态吸气压力差阈值ΔPA-MAN0的情况下，转移到步骤S49，否则转移到所述步骤S42。
另一方面，在所述步骤S44，增加所述加速时燃料喷射禁止计数值n，然后转移到步骤S42。
在所述步骤S39，禁止加速状态检测，然后转移到所述步骤S42。
在所述步骤S49，从三维曲线计算出对应于在所述步骤S45计算出来的吸气压力差ΔPA-MAN以及在所述步骤S33读入的发动机转数NE的加速时燃料喷射量MF-ACC，然后转移到步骤S50。
在所述步骤S42，把所述加速时燃料喷射量MF-ACC设定为“0”，然后转移到步骤S50。
在所述步骤S50，输出在所述步骤S49或步骤S42设定的加速时燃料喷射量MF-ACC，然后返回主程序。
在该实施例中，将加速时燃料喷射时期，在由所述加速状态检测部41检测到加速状态时，即如果在所述图11的运算处理的步骤S48判定为吸气压力差ΔPA-MAN大于加速状态吸气压力差阈值ΔPA-MAN0，就立即喷射燃料，换言之，在判定为是加速状态时，喷射加速时燃料。
所述点火时期设定部31设置有基本点火时期计算部36和点火时期修正部38；其中，所述基本点火时期计算部36根据由所述发动机转数计算部26计算出来的发动机转数和由目标空燃比计算部33计算出来的目标空燃比计算基本点火时期；所述点火时期修正部38根据由所述加速时燃料喷射量计算部42计算出来的加速时燃料喷射量修正由所述基本点火时期计算部36计算出来的基本点火时期。
所述基本点火时期计算部36通过曲线检索等按当前的发动机转数和此时的目标空燃比求出发生最大转矩的点火时期，并作为基本点火时期计算出来。即，该基本点火时期计算部36计算出来的基本点火时期与所述稳态时燃料喷射量计算部34一样，是基于前一个循环的吸气冲程的结果。在所述点火时期修正部38中，根据由所述加速时燃料喷射量计算部42计算出来的加速时燃料喷射量，求出把该加速时燃料喷射量加上所述稳态时燃料喷射量时的汽缸内空燃比，并且当该汽缸内空燃比与所述稳态时目标空燃比计算部33设定的目标空燃比差异大时，就用该汽缸内空燃比、发动机转数、吸气压力来设定新的点火时期，由此来修正点火时期。
下面，根据图13的时序图来说明所述图11的运算处理的作用中所述加速状态的检测不被禁止时的作用。在该时序图中，时刻t06之前节流阀是一定的，从该时刻t06到时刻t15比较短的时间内节流阀线性开启，此后，节流阀再次为一定。在该实施例中，从排气上死点少许超前到压缩下死点少许延后为止，设定吸气阀门释放。图中所示的菱形图标连成的曲线是吸气压力，图的下端部所示的脉冲上的波形是燃料喷射量。如上所述，吸气压力急剧减少的冲程是吸气冲程，接在其后，按压缩冲程、膨胀(爆发)冲程、排气冲程的顺序循环重复。
该吸气压力曲线的菱形图标表示所述每30°的曲柄脉冲，在其中由○围起来的曲柄角度位置处(240°)，设定对应于发动机转数的目标空燃比，同时用此时所检测到的吸气压力设定所述稳态时燃料喷射量和燃料喷射时期。在该时序图上，在时刻t03喷射时刻t02设定的稳态时燃料喷射量的燃料，依次类推，在时刻t05设定、在时刻t07喷射，在时刻t09设定、在时刻t10喷射，在时刻t11设定、在时刻t12喷射，在时刻t13设定、在时刻t14喷射，在时刻t17设定、在时刻t18喷射。其中，因为与此前的稳态时燃料喷射量相比吸气压力已经高了，其结果计算出大的空气吸入量，所以例如在时刻t09设定且在时刻t10喷射的稳态时燃料喷射量被设定得多，但是设定稳态时燃料喷射量一般是压缩冲程，而稳态时燃料喷射时期是排气冲程，因此，稳态时燃料喷射量中并非反映出此时的运转者的加速意思。也就是说，虽然在所述时刻开始开启节流阀，但是在先于时刻t06的所述时刻t05设定了在其后的时刻t07喷射的稳态时燃料喷射量，所以与加速意图相反，只有少量燃料被喷射出来。
另一方面，在本实施例中，按照所述图11的运算处理，从所述排气冲程到吸气冲程，用图13所示的空白菱形的曲柄角度来比较上一个循环中的同曲柄角度的吸气压力PA-MAN，计算出其差值作为吸气压力差ΔPA-MAN，并将其与阈值ΔPA-MAN0相比较。例如，节流阀开启度一定时的时刻t01和时刻t04或时刻t16和时刻t19时的曲柄角度300°的吸气压力PA-MAN(300deg)彼此之间进行比较，分别几乎相同，而与上次值的差值，即吸气压力差ΔPA-MAN小。可是，对于前一个循环，即节流阀开启度还小的时候的所述时刻t04的曲柄角度300°的吸气压力PA-MAN(300deg)来说，节流阀开启度变大的时刻t08的曲柄角度300°的吸气压力PA-MAN(300deg)大。因此，该时刻t08的曲柄角度300°的吸气压力PA-MAN (300deg)减去所述时刻t04的曲柄角度300°的吸气压力PA-MAN(300deg)得到的吸气压力差ΔPA-MAN与阈值ΔPA-MAN0(300deg)相比较，如果该吸气压力差ΔPA-MAN (300deg)比阈值ΔPA-MAN0(300deg)大，就能够检测为处于加速状态。
顺便说一说，通过该吸气压力差ΔPA-MAN进行的加速状态检测是吸气冲程方显著。例如，在吸气冲程中的曲柄角度120°的吸气压力差ΔPA-MAN(120deg)易于显现得明晰，但是，按照发动机的特性，例如如图13的双点划线所示，吸气压力曲线陡峭，显示为所谓峰值特性，被检测的曲柄角度与吸气压力产生误差，结果，计算的吸气压力差就会有误差。因此，把加速状态的检测范围一直延伸到吸气压力曲线变化缓慢的排气冲程，在两方冲程中通过吸气压力进行加速状态的检测。当然，也可以仅在某一方冲程中按照发动机的特性进行加速状态的检测。
在本实施例的4循环发动机中，排气冲程或吸气冲程都是曲轴转2圈进行一次，因此，在不具备凸轮传感器的本实施例的两轮车辆用发动机中，仅单纯地检测所述曲柄角度，并不清楚那些冲程。所以，要读入基于所述曲柄定时检测部27检测到的曲柄定时信息的冲程状态，并判定是那些冲程之后，再进行根据所述吸气压力差ΔPA-MAN的加速状态检测。这样，就能够进行更正确的加速状态检测。
虽然所述的曲柄角度300°的吸气压力差ΔPA-MAN(300deg)和曲柄角度120°的吸气压力差ΔPA-MAN(120deg)显现得不明晰，但是例如与图13所示的曲柄角度360°的吸气压力差ΔPA-MAN(360deg)相比还要清晰，即使在同等的节流阀开启状态下，在各曲柄角度下，作为与上次值的差值的吸气压力差ΔPA-MAN也不同。因此，对于每个曲柄角度ACS，必须变更所述加速状态吸气压力差阈值ΔPA-MAN0。于是，在本实施例中，为了检测加速状态，对于每个曲柄角度ACS，把加速状态吸气压力差阈值ΔPA-MAN0表格化，并存储起来，在每个曲柄角度ACS处读入该阈值，并与所述吸气压力差阈值ΔPA-MAN进行比较，由此，就能够进行更正确的加速状态检测。
在本实施例中，在检测到加速状态的时刻t08立即喷射对应于发动机转数NE和所述吸气压力差ΔPA-MAN的加速时燃料喷射量MF-ACC。根据发动机转数NE设定加速时燃料喷射量MF-ACC是极为一般的，通常，发动机转数越大，就把燃料喷射量设定得越小。因为吸气压力差ΔPA-MAN与节流阀的开启度的变化量等同，所以吸气压力差越大，就把燃料喷射量设定得越大。实质上，即使喷射仅这些燃料喷射量的燃料，吸气压力已经高了，在下一个吸气冲程中当然会吸入更多的吸入空气量，所以，汽缸内空燃比变得太小，不会发生爆震。在本实施例中，因为加速状态检测出来时立即喷射加速时燃料，所以能够把此后转移到爆发冲程的汽缸内空燃比控制为适合于加速状态的空燃比，同时，根据发动机转数和吸气压力差来设定加速时燃料喷射量，由此就能够得到按照运转者意图的加速感。
在本实施例中，检测到加速状态，并从燃料喷射装置喷射加速时燃料喷射量之后，所述加速时燃料喷射禁止计数值n达到大于许可加速时燃料喷射的规定值n0以上之前，即使检测到加速状态，也不进行加速时燃料喷射，所以，反复进行加速时燃料喷射，就能够控制并防止汽缸内空燃比达到过量状态。
通过从曲轴相位来检测冲程状态，就能够不使用价格高且庞大的凸轮传感器。在这样不使用凸轮传感器的本实施例中，重要的是检测曲轴相位或冲程。但是，在仅从曲柄脉冲和吸气压力进行冲程检测的本实施例中，曲轴最低必须转2圈才能检测到冲程，可是，发动机被停止的就不清楚是哪个冲程，即，不清楚从哪个冲程开始起动。因此，在本实施例中，从开始起动到检测到冲程的期间，曲轴的每转一圈，就按规定的曲柄角度喷射燃料，同时，在同样的曲轴每转一圈，在压缩上死点附近进行点火。
图14表示的是由前述的发动机起动时的燃料喷射和点火时期控制来实现初爆，然后发动机已经开始转动时的发动机(曲轴)转数、燃料喷射脉冲、点火脉冲随时间的变化。如上所述，实现初爆后直到发动机转数的平均值达到冲程检测许可规定转数以上之前，在曲轴每转一圈所述图3所示的“0”或“12”(此时刻的编号不正确)的曲柄脉冲下落沿时刻输出点火脉冲，在曲轴每转一圈所述图3所示的“10”或“22”(此时刻的编号不正确)的曲柄脉冲下落沿时刻输出燃料喷射脉冲。顺便说一说，点火脉冲结束时，即脉冲下落沿时刻进行点火，燃料喷射脉冲结束时，即脉冲下落沿时刻燃料喷射结束。
由于根据该燃料喷射和点火控制来实现初爆，所以，增加了发动机转数的平均值，结果，由于在达到许可进行冲程检测的规定转数以上的时刻许可进行冲程检测，所以，如前所述，与上次同一曲柄角度处的吸气压力比较来进行冲程检测。检测到冲程之后，只要不在加速状态，就在理想的定时只在一个循环内喷射一次达到目标空燃比的燃料。另一方面，虽然在检测到冲程之后，一个循环中点火时期也仅进行一次喷射，但是因为冷却水温度还未达到规定温度，且空转转数还不稳定，所以点火时期在压缩上死点前，进角侧10°，即图3所示的“0”的曲柄脉冲上升沿时刻输出点火脉冲。由此，之后就迅速地增加了发动机转数。
在这样的发动机起动时，在本实施例中，检测到冲程之前的期间内，把所检测到的吸气压力存储到假想的地址上，在检测到冲程时，当该假想的地址与对应于冲程的正规地址不同的情况下，把吸气压力存储在相应的假想地址上，然后再把吸气压力存储到正规地址上。因此，在刚刚检测到冲程之后，通过将其前一个循环存储的吸气压力与当先的吸气压力进行比较，就能够进行所述的加速状态的检测，从而能够提前检测到该部分的加速状态。这在发动机起动后立即加速的小排气量的两轮车辆的情况下特别有效。
另一方面，在本实施例中，如上所述，如果发动机转数差大，即发动机的转数变动大时，或者吸气压力大，即发动机负荷大时，就禁止所述加速状态的检测。图15所表示的是紧急关闭节流阀时的吸气压力。如上所述，吸气阀门敞开期间的吸气压力与曲轴的相位密切相关。另一方面，从关闭吸气阀门到下次开启吸气阀门期间的吸气压力的变化是基于由吸气阀门关闭时的负压和大气压以及节流阀门的开启度，即负荷的大小决定的流量系数的时间的函数。因此，在图15上，发动机转数降低之前的规定曲柄角度下的吸气压力和从发动机转数降低开始的规定曲柄角度下的吸气压力，从吸气阀门关闭起的经过时间大不相同，所以，即便在同等的曲柄角度下，吸气压力也增大。这里，因为节流阀关闭，显然不是加速状态，但是，这样增大的吸气压力的增加量如果大于所述加速状态吸气压力差阈值以上，就有可能被误检为处于加速状态。因此，在本实施例中，如果发动机的转数的变动大，就禁止加速状态的检测。
即使关于负荷大小，也同样如此。图16表示了负荷大时的吸气压力和负荷小时的吸气压力，但是如上所述，负荷越大关闭吸气阀门时的吸气压力增加的倾斜度就越大，所以，发动机转数变化时的规定曲柄角度下的吸气压力的增加量就大。该吸气压力的增加量大于所述加速状态吸气压力差阈值以上时，就有可能误检为处于加速状态。因此，在本实施例中，即使在发动机的负荷大时，也禁止加速状态的检测。
在上述的实施例中，虽然详细描述了吸气管内喷射型发动机，但是本发明的发动机控制装置同样也能够拓展到直喷型发动机。
在上述的实施例中，虽然详细描述了单缸发动机，但是本发明的发动机控制装置同样也能够拓展到汽缸数为2缸以上的所谓多缸型发动机。
发动机控制单元也可以用各种运算电路来代替微计算机。
像以上所说明的那样，按照本发明中的权利要求1的发动机控制装置，在上次的同一冲程的相同曲轴相位时的吸气压力与当前的吸气压力的差值大于规定值时检测为加速状态，当检测到加速状态时，设定从燃料喷射装置喷射的加速时燃料喷射量，同时根据发动机的运转状态禁止加速状态的检测，所以，例如在发动机负荷大时或发动机转数的变动大等加速状态检测困难时，禁止加速状态的检测，从而能够避免加速状态的误检。
按照本发明的权利要求2的发动机控制装置，由于在发动机负荷大时禁止加速状态的检测，所以能够确实地避免加速状态的误检。
按照本发明的权利要求3的发动机控制装置，由于发动机转数的变动大时禁止加速状态的检测，所以能够确实地避免加速状态的误检。
按照本发明的权利要求4的发动机控制装置，根据所检测到的曲轴的相位和吸气压力来检测发动机的冲程，并根据该检测到的发动机冲程来控制发动机的运转状态，同时在检测出发动机的冲程之前的期间内把吸气压力存储在对应于曲轴相位的假想存储区域内，从检测到发动机的冲程开始把吸气压力存储在正规的存储区域内，同时在检测到发动机的冲程时，如果对应于曲轴相位的假想存储区域与正规的存储区域不一致，则把存储在相应的假想的存储区域内的吸气压力转移到相应的正规的存储区域内，所以，在刚刚检测到冲程之后，就能够对一个循环之前的吸气压力与当前的吸气压力进行比较，从而能够更进一步地加快加速状态的检测。
权利要求
1.一种发动机控制装置，其特征在于，包括相位检测装置，检测4循环发动机的曲轴相位；吸气压力检测装置，检测所述发动机的吸气通路内的吸气压力；加速状态检测装置，由该吸气压力检测装置检测出来的与上次相同的冲程的相同曲轴相位时的吸气压力与当前的吸气压力的差值大于规定值时检测为加速状态；加速时燃料喷射量设定装置，当该加速状态检测装置检测到加速状态时，该加速时燃料喷射量设定装置设定从燃料喷射装置喷射的加速时燃料喷射量；发动机运转状态检测装置，检测发动机的运转状态；加速状态检测禁止装置，根据所述发动机运转状态检测装置检测到的发动机的运转状态禁止由所述加速状态检测装置进行的加速状态的检测。
2.如权利要求1记载的发动机控制装置，其特征在于，设置有作为所述发动机运转状态检测装置的发动机负荷检测装置，该发动机负荷检测装置检测发动机负荷；当所述发动机负荷检测装置检测到的发动机负荷大时，所述加速状态检测禁止装置禁止所述加速状态的检测。
3.如权利要求1或2记载的发动机控制装置，其特征在于，设置有作为所述发动机运转状态检测装置的发动机转数检测装置，该发动机转数检测装置检测发动机转数；当所述发动机转数检测装置检测到的发动机转数的变动大时，所述加速状态检测禁止装置禁止所述加速状态的检测。
4.一种发动机控制装置，其特征在于，包括曲轴相位检测装置，检测曲轴相位；吸气压力检测装置，检测发动机的吸气通路内的吸气压力；冲程检测装置，根据所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴的相位和所述吸气压力检测装置检测到的吸气压力，检测发动机的冲程；发动机控制装置，根据所述冲程检测装置检测到的发动机的冲程，控制发动机的运转状态；吸气压力存储装置，将由所述吸气压力检测装置检测到的吸气压力存储到存储区域，该存储区域对应于由所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴的相位；其中，所述吸气压力存储装置将在由所述冲程检测装置检测到发动机的冲程之前的期间内由所述吸气压力检测装置检测到的吸气压力存储到假想存储区域，该假想存储区域对应于由所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴相位；与此同时，从所述冲程检测装置检测到发动机的冲程开始，将由所述吸气压力检测装置检测到的吸气压力存储到正规存储区域，该正规存储区域对应于由所述曲轴相位检测装置检测到的曲轴相位，当由所述冲程检测装置检测到发动机的冲程，而对应于所述曲轴相位的假想存储区域与正规存储区域不一致时，把存储在所述假想存储区域内的吸气压力转移到所述正规存储区域中。
全文摘要
在不清楚冲程的发动机起动时，仅用曲柄脉冲就能尽快检测出加速状态，同时能防止加速状态的误检。在从起动开始到冲程检测期间，对每一个曲柄脉冲，把吸气压力存储在假想地址上，在冲程检测时，如果假想地址与对应于冲程的正规的地址不一致，就把存储在假想地址上的吸气压力转移到正规地址上，此后，把吸气压力存储在正规地址上，并与冲程检测之后一个循环之前的吸气压力进行比较，就能够检测出加速状态。在吸气阀门关闭时的吸气压力增加状态不稳定的发动机转数变动大的时候，以及发动机负荷大的时候禁止加速状态的检测。
文档编号F02D41/06GK1533472SQ0281455
公开日2004年9月29日 申请日期2002年10月22日 优先权日2001年10月29日
发明者中村伦久, 沢田雄一郎, 一郎 申请人:雅马哈发动机株式会社