专利名称：发动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制发动机的发动机控制装置，特别是适合于配有喷射燃料的燃料喷射装置的发动机的控制的装置。
背景技术：
近年来，随着被称为喷射器的燃料喷射装置的普及，喷射燃料的时机和喷射燃料量、即空燃比等的控制变得容易，可以促进高输出化、低燃耗化、排气清洁化等。其中，特别是对于喷射燃料的时机，通常是精密检测出吸气阀的状态、即通常检测出凸轮轴的相位状态，与此对应地喷射燃料。但是，用于检测凸轮轴相位状态的所谓凸轮传感器价格昂贵，特别是在摩托车中，由于存在汽缸盖大型化等问题，所以通常不能采用。因而，例如，在特开平10-227252号公报中，提出了检测曲柄轴相位状态和吸气压力、由此检测汽缸的行程状态的发动机控制装置。因而，利用这种现有技术，由于不检测凸轮轴的相位也能检测形成状态，所以可以与该行程状态对应地控制燃料的喷射时机等。
可是，对于上述的曲柄轴相位状态的检测，在曲柄轴本身或与曲柄轴同步旋转的构件的外周形成齿，用磁传感器等检测该齿的接近并输出脉冲信号，有必要将该脉冲信号作为曲柄脉冲检测。虽然对这样检测出的曲柄脉冲进行编号等来检测曲柄轴的相位状态，但为了该编号等，往往不等间隔地设置上述齿。即对检测出的曲柄脉冲设置特征，作为标记。而且，从附加该特征的曲柄脉冲中检测曲柄轴的相位，比较曲柄轴的2次旋转中相同相位的吸气压力并检测行程，根据该行程和曲柄轴相位控制燃料喷射时机和点火时机。
但是，发动机启动时，最低、曲柄轴不旋转2次以上时不能检测出行程。特别对于小排气量、单汽缸的双轮车辆等，发动机启动初期，曲柄轴的旋转状态不稳定，上述曲柄脉冲的状态也不稳定，所以行程的检测易于变为困难。而且，还没有提出在这样的行程未检测时的、点火时期和燃料喷射量的良好控制方法的方案，变为还未解决的问题。
本发明是解决上述各问题而开发的，其目的在于提供一种发动机控制装置，能良好控制发动机启动时的点火时期和燃料喷射量并可正确检测行程。
发明的公开为了解决上述诸问题，本发明中权利要求1的发动机控制装置，其特征是备有在曲柄轴本身或与曲柄轴同步旋转的构件的外周以不等间隔设置的齿；曲柄脉冲发生部件，随着这些齿的接近而输出脉冲信号；曲柄轴相位检测部件，将由上述曲柄脉冲发生部件输出的脉冲信号作为曲柄脉冲而检测，从该曲柄脉冲检测曲柄轴的相位；吸气压力检测部件，检测发动机吸气通路内的吸气压力；行程检测部件，根据由上述曲柄轴相位检测部件检测出的曲柄轴的相位和由上述吸气压力检测部件检测出的吸气压力检测发动机的行程；发动机控制部件，根据由上述行程检测部件检测出的发动机的行程控制发动机的运转状态；行程未检测时点火时期设定部件，在发动机启动时到由上述行程检测部件检测出发动机的行程为止的期间，在曲柄轴的每一周旋转中将规定的曲柄相位设定为点火时期。
本发明中权利要求2的发动机控制装置，其特征是在上述权利要求1的发明中，具有检测发动机转速的发动机转速检测部件，上述行程未检测时点火时期设定部件，在由上述发动机转速检测部件检测出的发动机转速是规定值以下时，将上死点或其附近设定为点火时期。
本发明中权利要求3的发动机控制装置，其特征是在上述权利要求1或2的发明中，备有检测发动机转速的发动机转速检测部件，上述行程未检测时点火时期设定部件，在由上述发动机转速检测部件检测出的发动机转速是规定值以上时，相对上死点将提前角侧的规定相位或其附近设定为点火时期。
本发明中权利要求4的发动机控制装置，其特征是备有在曲柄轴本身或与曲柄轴同步旋转的构件的外周以不等间隔设置的齿；曲柄脉冲发生部件，随着这些齿的接近而输出脉冲信号；曲柄轴相位检测部件，将由上述曲柄脉冲发生部件输出的脉冲信号作为曲柄脉冲而检测，从该曲柄脉冲检测出曲柄轴的相位；吸气压力检测部件，检测发动机吸气通路内的吸气压力；行程检测部件，根据由上述曲柄轴相位检测部件检测出的曲柄轴的相位和由上述吸气压力检测部件检测出的吸气压力检测发动机的行程；发动机控制部件，根据由上述行程检测部件检测出的发动机的行程控制发动机的运转状态；行程未检测时燃料量设定部件，在发动机启动时到由上述行程检测部件检测出发动机的行程为止的期间，将行程一个循环所需要燃料量的一半的燃料量设定为曲柄轴的每一次旋转的燃料量。
本发明中权利要求5的发动机控制装置，其特征是在上述权利要求4的发明中，还备有检测发动机温度的发动机温度检测部件，上述行程未检测时燃料量设定部件，在由上述吸气压力检测部件检测出的吸气压力中的、由上述曲柄轴相位检测部件检测出的曲柄轴2次旋转间的规定曲柄轴相位的吸气压力差是规定值以上时，将根据其中小的一方的吸气压力计算出的燃料量设定为上述行程一个循环所需要的燃料量，在上述吸气压力差小于规定值时，将根据由上述发动机温度检测部件检测出的发动机温度计算出的燃料量设定为上述一个循环所需要的燃料量。
本发明中权利要求6的发动机控制装置，其特征是在上述权利要求1或4的发明中，备有检测发动机的转速的发动机转速检测部件；和行程检测许可部件，在由上述发动机转速检测部件检测出的发动机转速是规定值以上时，允许由上述行程检测部件进行的发动机行程的检测。
附图的简单说明
图1是摩托车用发动机及其控制装置的概括结构图。
图2是由图1的发动机输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形式的框图。
图4是根据曲柄轴的相位和吸气压力检测行程状态的说明图。
图5是表示由图3的行程检测许可部进行的演算处理的流程图。
图6是存储在汽缸内空气质量计算部中的用于计算汽缸内空气质量的映象图。
图7是存储在目标空燃比计算部中的用于计算目标空燃比的映象图。
图8是过渡期修正部的作用说明图。
图9是表示由图3中的燃料喷射量计算部进行的演算处理的流程图。
图10是表示由图3的点火时期计算部进行的演算处理的流程图。
图11是说明在图10中设定的点火时期的说明图。
图12是说明根据图3的演算处理的发动机启动时的作用说明图。
图13是说明根据图3的演算处理的发动机启动时的作用说明图。
实施发明的最佳方式以下，说明本发明的实施形态。
图1是表示例如摩托车用发动机及其控制装置的一个例子的概括结构。该发动机1是排气量较小的单缸四冲程发动机，包括汽缸体2、曲柄轴3、活塞4、燃烧室5、吸气管(吸气通路)6、吸气阀7、排气管8、排气阀9、点火火花塞10、点火线圈11。并且，在吸气管6内，设有根据加速器开度进行开关的节流阀12，在该节流阀12下游侧的吸气管6中设有作为燃料喷射装置的喷射器13。该喷射器13连接到配置在燃料箱19内的过滤器18、燃料泵17、压力控制阀16上。
由发动机控制单元15控制该发动机1的运转状态。而且，作为检测该发动机控制单元15的控制输入、即发动机1的运转状态的机构，设有用于检测曲柄轴3的旋转角度、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、即发动机主体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，用于检测吸气管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、机吸气温度的吸气温度传感器25。而且，前述发动机控制单元15，输入这些传感器检测信号，向前述燃料泵17、压力控制阀16、喷射器13、点火线圈11输出控制信号。
在此，对从前述曲柄角度传感器20输出的曲柄角度信号的原理进行说明。在本实施形式中，如图2a所示，在曲柄轴3的外周大致等间隔地突出设置多个齿23，利用磁传感器等曲柄角度传感器20检测齿的接近，实施适当的电处理并发送脉冲信号。各齿23之间的向着周向方向的间距为30°，形成曲柄轴3的相位(旋转角度)，各齿23的向着周向方向的宽度为10°，形成曲柄轴3的相位(旋转角度)。但是，存在这样的一个部位，该部位不按照该间距，而是相对于其它齿23的间距形成两倍的间距。如图2a中的双点划线所示，该部位在本来应该有齿的部位却没有齿，成为特殊的设定，该部分相当于不等间距。以下，将该部分称为缺齿部。
图2b表示当曲柄轴3等速旋转时的各齿23的脉冲信号列。而且，图2a表示压缩上死点时的状态(排气上死点在形式上也是相同的)，而将恰好在该压缩上死点时之前的脉冲信号图示为“0”，随后的脉冲信号图示为“1”，再随后的脉冲信号图示为“2”，按照这一顺序直到图示的“4”为止进行标号(编号)。与图示“4”的脉冲信号相当的齿23的后面为缺齿部，因此，就好像齿存在那样，而多计数一个齿，在随后的齿23的脉冲信号中编号为图示“6”。若反复这样，由于下一回是在图示“16”的脉冲信号的下面缺齿部接近，故与上述同样地多计数一个齿，将下面的齿23的脉冲信号编号为图示“18”。当曲柄轴3旋转两圈时，四个行程的循环完全结束，因而，直到图示“23”为止结束编号，对随后的齿23的脉冲信号再次编号为图示的“0”。原则上，编号为图示的“0”的齿23的脉冲信号之后，应该形成压缩上死点。按照这种方式，将检测出的脉冲信号列、或单个脉冲信号定义为曲柄脉冲。而且，当根据该曲柄脉冲，按后面所述进行行程检测时，可以检测曲柄定时(タイミング)。另外，即使前述齿23设置在与曲柄轴3同步旋转的部件的外周上，也是完全相同的。
另一方面，前述发动机控制单元15，由图中未示出的微型计算机等构成。图3是表示该发动机控制单元15内的微型计算机中进行的发动机控制演算处理的实施形式的框图。在该演算处理中，包括发动机转速计算部26，根据前述曲柄角信号计算出发动机转速；曲柄定时检测部27，同样根据该曲柄角度信号和前述吸气压力信号检测出曲柄定时信息、即行程状态；行程检测许可部29，读取由前述发动机转速计算部26计算出的发动机转速，对前述曲柄定时检测部27输出行程检测许可信息，同时读取并输出由该曲柄定时检测部27形成的行程检测信息；汽缸内空气质量计算部28，读取由前述曲柄定时检测部27检测出的曲柄定时信息，根据前述吸气温度信号、前述冷却水温度(发动机温度)信号、前述吸气压力信号、以及由前述发动机转速计算部26计算出的发动机转速而计算出汽缸内空气质量(吸入空气量)；目标空燃比计算部33，根据由前述发动机转速计算部26计算出的发动机转速和前述吸气压力信号计算出目标空燃比；燃料喷射量计算部34，根据由目标空燃比计算部33计算出的目标空燃比、前述吸气压力信号、由前述汽缸内空气质量计算部28计算出的汽缸内空气质量、由前述行程检测许可部29输出的形成检测信息、以及前述冷却水温度计算出燃料喷射量和燃料喷射时期；喷射脉冲输出部30，读取由前述曲柄定时检测部27检测出的曲柄定时信息、向前述喷射器13输出对应于由前述燃料喷射量计算部34计算出的燃料喷射量和燃料喷射时期的喷射脉冲；点火时期计算部31，根据由前述发动机转速计算部26计算出的发动机转速、由前述目标空燃比计算部33设定的目标空燃比、以及由前述行程检测许可部29输出的行程检测信息计算出点火时期；点火脉冲输出部32，读取由前述曲柄定时检测部27检测出的曲柄定时信息，向前述点火线圈11输出对应于由前述点火时期计算部31设定的点火时期的点火脉冲。
前述发动机转速计算部26，根据前述曲柄角度信号的时间变化率，计算出作为发动机输出轴的曲柄轴的旋转速度，作为发动机转速。具体而言，计算出前述相邻的齿23之间的相位除以对应的曲柄脉冲检测所需的时间而获得的发动机转速的瞬间值、和由该移动平均值构成的发动机转速的平均值。
前述曲柄定时检测部27，具有与前述特开平10-227252号公报中所记载的行程判断装置相同的结构，借此，例如如图4所示这样的检测出各汽缸的行程状态，将其作为曲柄定时信息而输出。即，在四冲程发动机中，曲柄轴和凸轮轴以规定的相位差恒定地连续旋转，因而，当例如如图4所示读取曲柄脉冲时，从前述缺齿部起第四个图示“9”或“21”的曲柄脉冲，是排气行程或压缩行程。众所周知，由于在排气行程中关闭排气阀、关闭吸气阀，所以吸气压力高，压缩行程的初期，由于吸气阀仍然打开着，所以吸气压力低，或者即使吸气阀关闭着，在先进行的吸气行程中吸气压力也变低了。因而，吸气压力低时的图示“21”的曲柄脉冲表示处于压缩行程，在刚获得图示“0”的曲柄脉冲之后，变成压缩上死点。这样，在检测出任何的行程状态后，若以曲柄轴的旋转速度插补该行程之间，则可以更精细地检测出当前的行程状态。
前述行程检测许可部29，根据图5所示的演算处理，输出对于前述曲柄定时检测部27的行程检测许可信息。如前面所述，为了根据前述曲柄脉冲检测出行程，最低需要曲柄轴旋转两圈。其间，有必要使包含前述缺齿部在内的曲柄脉冲稳定。但是，在象本实施形式这样的排气量比较小的单缸发动机中，开始动作时的所谓启动时，发动机的旋转状态不稳定。因此，利用图5的演算处理进行发动机的旋转状态判断，允许行程检测。
图5的演算处理，例如将前述曲柄脉冲的输入作为触发器而被执行。另外，在该流程中，特别地不设定用于通信的步骤，但是，在实时存储装置中更新存储由演算处理获得的信息，或者，从实时存储装置中读取演算处理中所需要的信息和程序。
在该演算处理中，首先，在步骤S11中读取由前述发动机转速计算部26计算出的发动机转速的平均值。
接着，进入步骤S12，判断在前述步骤S11中读取的发动机转速的平均值是否在与初爆时相当的转速以上的预定的行程检测许可规定转速以上，当该发动机转速的平均值在行程检测许可规定转速以上的情况下，进入步骤S13，在不在其以上的情况下，进入步骤S14。
在前述步骤S13中，在输出了代表允许行程检测的含义的信息之后，返回到主程序。
并且，在前述步骤S14中，在输出了代表不允许行程检测的含义的信息之后，返回到主程序。
采用该演算处理，在发动机转速的平均值达到至少与初爆时相当的转速以上的行程检测许可规定转速以上之后，允许行程检测，因而，曲柄脉冲稳定，可以进行正确的行程检测。
前述汽缸体内空气质量检测部28，如图6所示，具有用于根据前述吸气压力信号和由前述发动机转速计算部26计算出的发动机转速计算出汽缸体内空气质量的三维映象。该汽缸体内空气质量的三维映象，只要测量当例如实际上使发动机以规定转速旋转且使吸气压力变化时的汽缸体内空气质量，即可利用比较简单的试验进行测量，从而映象图的制作很容易。并且，采用高精度的发动机模拟，也可以制成映象图。另外，由于汽缸体内空气质量随着发动机的温度而变化，因此可以采用前述冷却水温度(发动机温度)信号进行修正。
前述目标空燃比计算部33，如图7所示，具有用于根据前述吸气压力信号和由前述发动机转速计算部26计算出的发动机转速计算出目标空燃比的三维映象。该三维映象在某种程度上也可以理论设定。空燃比通常与转矩相关，若空燃比小、即燃料多且空气少，则转矩增加，而另一方面效率下降。相反，若空燃比大、即燃料少且空气多，则转矩减小但效率提高。空燃比小的状态称为浓稠，空燃比大的状态称为稀薄，最稀薄的状态，被称为所谓理想空燃比、或化学计量，汽油完全燃烧的空燃比为14.7。
发动机转速是发动机运转状态，一般在高旋转侧空燃比大，在低旋转侧空燃比小。这是因为在低旋转侧转矩的响应性高，在高旋转侧旋转状态的响应性高。另外，吸气压力是节流阀开度等的发动机负载状态，一般在发动机负载大的状态，即节流阀开度大、吸气压力也大时空燃比小；在发动机负载小的状态，即节流阀开度小、吸气压力也小时空燃比大。这是因为当发动机负载大时，注重转矩，当发动机负载小时注重效率。
所谓这样的目标空燃比，是物理含义易于掌握的数值，因而与所需的发动机输出特性相对应，能够以一定程度设定目标空燃比。不必说，可以与实际车辆的发动机输出特性相对应而进行调整。
并且，该目标空燃比计算部33，配有过渡期修正部29，根据前述吸气压力信号检测出发动机运转状态的过渡期，具体而言检测出加速状态和减速状态，并与此相对应而对目标空燃比进行修正。例如如图8所示，根据吸气压力也是节流阀操作的结果可知，当吸气压力变大时、节流阀被打开而要求加速，即为加速状态。如果检测出这样的加速状态，则与此相对应而例如将前述目标空燃比暂时设定在浓稠侧，之后，返回原来的目标空燃比。可以利用例如在过渡期使设定在浓稠侧的空燃比、和原来的目标空燃比的加权平均的加权系数逐渐变化等、已知的方法返回目标空燃比。相反，也可以在检测出减速状态后，与原来的目标空燃比相比设定在稀薄侧，以注重效率。
在前述燃料喷射量计算部34中，根据图9所示的演算处理，在发动机启动时并计算设定通常运转时的燃料喷射量和燃料喷射时期。该图9的演算处理，例如将前述曲柄脉冲的输入作为触发器来实施。另外，在该流程中，不用特别设置用于通信的步骤，而将由演算处理获得的信息更新存储在实时存储装置中，并且从实施存储装置读取演算处理所必需的信息和程序。
在该演算处理中，首先在步骤S21中，读取从前述行程检测许可部29输出的行程检测信息。
其次，进入到步骤S22中，判断由前述曲柄定时检测部27进行的行程检测是否未完成，在行程检测未完成的情况下，进入步骤S23，在不是这样的情况下进入步骤S24。
在前述步骤S23中，判断燃料喷射次数计数n是否为“0”，在该燃料喷射次数计数n为“0”的情况下，进入到步骤S25，在不是这样的情况下进入到步骤S26。
在前述步骤S25中，判断从此开始的燃料喷射是否为从发动机启动开始起三次以后的燃料喷射，在是三次以后的燃料喷射的情况下，进入到步骤S27，在不是这样的情况下，进入到步骤S28。
在前述步骤S27中，在曲柄轴2次旋转期间，从例如图中未示出的吸气压力存储部读取在预先设定的规定的曲柄角度、本实施例中为图2、图4的图示“6”或图示“18”曲柄脉冲处的吸气压力，计算出两个吸气压力的差，进入步骤S29。
在前述步骤S29中，判断由前述步骤S28计算出的吸气压力差例如是否在可以在一定程度上识别行程的程度的规定值以上，当该吸气压力差在规定值以上的情况下，进入步骤S30，在不是的情况下，则进入前述步骤S28。
在前述步骤S30中，根据在前述步骤S27中读取的在曲柄轴2次旋转期间的规定曲柄角度处的吸气压力中小的一方的吸气压力，计算出总燃料喷射量后，进入到步骤S31。
另一方面，在前述步骤S28中，读取前述冷却水温度、即发动机温度，例如冷却水温度越低则燃料喷射量越多等，计算出根据冷却水温度的总燃料喷射量后，进入前述步骤S31。在步骤S28或步骤S30中计算出的总燃料喷射量，表示一个循环、即曲柄轴一回旋转2次、在吸气行程前可以喷射的燃料喷射量。因而，若已经检测出行程，在吸气行程前只喷射一次对应于冷却水温度的燃料喷射量，则发动机根据冷却水温度、即发动机温度适当地旋转。
在前述步骤S31中，将在前述步骤S30中设定的总燃料喷射量的一半设定为本次的燃料喷射量，同时，在每次旋转、即曲柄轴的每次旋转中，将规定的曲柄角度、在本实施形式中是前述图2、图4的图示“10”或图示“22”的曲柄脉冲下降时设定为燃料喷射时期，进入步骤S32。
在前述步骤S32中，形成前述燃料喷射次数计数“1”，返回主程序。
另一方面，在前述步骤S24中，判断前一次的燃料喷射是否在吸气行程之前，在前一次燃料喷射是在吸气行程之前的情况下，进入步骤S33，在不是这样的情况下进入步骤S26。
在前述步骤S26中，将前一次的燃料喷射量设定为本次燃料喷射量，同时，与前述步骤S31一样，在每次旋转、即每次曲柄轴旋转中，将规定的曲柄角度设定为燃料喷射时期后，进入步骤S34。
在前述步骤S34中，前述燃料喷射次数计数为“0”，返回主程序。
并且，在前述步骤S33中，设定与目标空燃比、汽缸内空气质量、吸气压力相对应的通常运转时的燃料喷射量和燃料喷射时期后，进入步骤S35。具体而言，例如通过将由前述汽缸内空气质量计算部28计算出的汽缸内空气质量除以由前述目标空燃比计算部33计算出的目标空燃比，可以获得汽缸内必要的燃料质量，并例如乘以喷射器13的流量特性，可以求出燃料喷射时间，由此可以计算出燃料喷射量和燃料喷射时期。
在前述步骤S34中，前述燃料喷射次数计数成为“0”，返回主程序。
在该演算处理中，当由前述曲柄定时检测部27进行的行程检测未完成时，通过在曲柄轴每旋转一次时，在规定的曲柄角度喷射在一个循环中在吸气行程之前只要喷射一次就可以使发动机适当旋转的总燃料喷射量的一半，如后面所述，发动机启动时、在从启动开始时起的最初吸气行程中，存在只能吸入必要的燃料的一半的可能性，但是，若在压缩上死点或其附近点火，则虽然很弱，但仍然可靠地爆发并启动发动机。不言而喻，在从启动开始到最初的吸气行程中对必要的燃料进行吸气的情况下，即对在曲柄轴一次旋转中喷射的燃料可以分两回吸气的情况下，可以获得充分的爆发力，启动发动机。
并且，即使在检测出行程的情况下，在前一次燃料喷射不在吸气行程之前、例如在排气行程之前的情况下，由于只喷射前述必要的燃料喷射量的一半，所以通过再次喷射与前述相同的燃料喷射量，在下一吸气行程中吸入必要的燃料，可以获得充分的爆发力，使发动机运转。
进而，当前述行程检测未结束时，读取在曲柄轴2次旋转间的预先设定的规定曲柄角度处、具体而言在前述图2、图4的图示“6”或图示“18”的曲柄脉冲处的吸气压力、即吸气行程或膨胀行程的吸气压力，计算出两个吸气压力的差。如前面所述，若节流阀突然大开，则吸气行程的吸气压力和膨胀行程的吸气压力存在相应的压力差，因而，当前述计算出的吸气压力差在前述可以进行行程检测的程度的规定值之上时，将其中任何较小一方的吸气压力作为吸气行程的吸气压力，通过对应于与该吸气压力、即某种程度的节流阀开度相应的吸气压力而设定总燃料喷射量，可以获得与节流阀开度相对应的发动机旋转上升。
另一方面，当前述曲柄轴2次旋转间的在规定曲柄角度时的吸气压力差未达到规定值、或在刚刚启动开始之后的燃料喷射时，通过设定对应于冷却水温度、即发动机温度的总燃料喷射量，可以至少反抗摩擦力可靠地使发动机旋转启动。
在前述点火时期计算部31中，按照图10所示的演算处理，计算设定发动机启动时以及通常运转时的点火时期。将前述曲柄脉冲的输入作为触发器，实施该图10的演算处理。另外，在该流程中不特别设置用于通信的步骤，而是将通过演算处理获得的信息更新存储到实时存储装置中，并且从实时存储装置中读取在演算处理中所必需的信息和程序。
在该演算处理中，首先，在步骤S41中，读取从前述行程检测许可部29中输出的行程检测信息。
其次，进入到步骤S42中，判断由前述曲柄定时检测部27进行的行程检测是否未完成，在行程检测未完成的情况下，进入步骤S47，在不是这样的情况下，进入到步骤S44。
在前述步骤S47中，例如在发动机启动时，在从启动开始获得由初爆形成的爆发力之前，发动机的转速低、不稳定，在曲柄轴每旋转一次中，将启动初期点火时期设定为上死点(不论是压缩还是排气)、即前述图2或图4的图示“0”或图示“12”的曲柄脉冲下降时±曲柄轴旋转角度10°，返回主程序。另外，所谓±曲柄轴旋转角度10°是加入电气、或机械的响应性，实际上，在前述图2或图4的图示“0”或图示“12”的曲柄脉冲下降的同时进行点火。
在前述步骤S44中，判断前述发动机转速的平均值是否在规定值以上，当该发动机转速平均值在规定值以上的情况下，进入步骤S48，在不是这样的情况下，进入前述步骤S46。
在前述步骤S46中，例如在发动机启动时，在获得由初爆形成的爆发力之后，发动机转速在某种程度上升高(但是发动机转速不稳定)，将启动后期点火时期设定为在一个循环中一次，为压缩上死点之前、提前角侧10°、即前述图3或图11的图示“0”的曲柄脉冲上升时±曲柄轴旋转角度10°，返回主程序。另外，所谓±曲柄轴旋转角度10°是加入了电气、或机械的响应性，实际上，在前述图2或图4的图示“0”或图示“12”的曲柄脉冲上升的同时进行点火。
在上述步骤S48，在行程1循环进行一次通常点火时期设定后返回主程序。例如，一般在通常的点火中，在比上死点少的提前角侧变为扭矩最充满，所以将其点火时期作为中心，根据吸气压力所反映的驾驶员的加速意图调整点火时期。
在该演算处理，在行程检测未完成的初爆前的启动开始时、即启动初期，为了与前述曲柄轴每一次旋转的燃料喷射相对应，可靠地旋转启动发动机，在曲柄轴每次旋转中将上死点附近设定为点火时期，防止发动机的反向旋转。并且，在检测出行程之后，直到发动机转速达到规定值以上，将扭矩比较充满的压缩上死点之前、提前角10°附近设定为启动后期点火时期，借此，使发动机的转速高度稳定。
这样，在本实施形式中，由吸气压力和发动机的运转状态，根据预先存储的汽缸体内空气质量三维映象，计算出汽缸内空气质量，同时，由该吸气压力和发动机的运转状态，根据预先存储的目标空燃比映象计算出目标空燃比，通过将汽缸内空气质量除以目标空燃比，可以计算出燃料喷射量，因而，可以容易且正确地进行控制，同时，由于易于计测汽缸内空气质量映象、易于设定目标空燃比映象，所以易于制成映象。并且，不需要用于检测发动机负载的节流阀开度传感器和节流阀位置传感器等的节流阀传感器。
并且，通过由吸气压力检测出处于加速状态和减速状态等过渡期，对目标空燃比进行修正，简单地根据目标空燃比映象设定加速时或减速时的发动机输出特性，因而，可以改变得更接近运转者的要求或运转者的感觉。
并且，通过由曲柄轴的相位检测出发动机的转速，可以容易地检测发动机转速，同时，例如若代替凸轮传感器由曲柄轴的相位检测行程状态，则可以不需要昂贵且大型的凸轮传感器。
这样，在不采用凸轮传感器的本实施形式中，曲柄轴的相位和行程检测是重要的。但是，在仅根据曲柄脉冲和吸气压力进行行程检测的本实施形式中，在最低的情况下，若曲柄轴不旋转两圈则也不能检测出行程。但当发动机停止时，无法分辨出是何种行程。即，不能分辨出是从何种行程开始启动的。因此，在本实施形式中，从启动开始到检测出行程为止的期间，采用前述脉冲，在曲柄轴每一旋转中以规定的曲柄角度进行燃料喷射，同时在同一曲柄轴的每一旋转中在压缩上死点附近进行点火。并且，在检测出行程后，在一个循环中进行一次可以达到对应于节流阀开度的目标空燃比的燃料喷射，直到发动机转速达到规定值以上为止，采用前述曲柄脉冲，在易于产生转矩的压缩上死点前、提前角侧10°附近进行点火。
图12表示利用前述这样的燃料喷射和点火时期控制获得初爆、但该初爆的爆发力比较小时的发动机(曲柄轴)转速、燃料喷射脉冲、点火脉冲随时间的变化。如前面所述，直到获得初爆且发动机转速的平均值达到行程检测许可规定转述以上为止，与曲柄轴每次旋转中前述图3的图示“0”或图示“12”(在该时刻的编号不正确)的曲柄脉冲下降时相对应而输出点火脉冲，与曲柄轴每1次旋转中前述图4的图示“10”或图示“22”(在该时刻的编号不正确)的曲柄脉冲下降时相对应而输出燃料喷射脉冲。因而，按下述方式进行设定，即，在点火脉冲结束时，即下降的时刻进行点火，在燃料喷射脉冲结束时、即下降的时刻结束燃料喷射。
并且，图示第一次和第二次燃料喷射，以如前面所述根据冷却水温度、即发动机温度设定的总燃料喷射量为依据，但是在该期间获得与吸气行程相当的曲柄脉冲“18”的吸气压力P0和与膨胀行程相当的曲柄脉冲“6”的吸气压力P1，而且，由于两者的吸气压力差是可以进行前述行程检测的规定值以上，所以第三次和第四次燃料喷射，以根据其中较低的吸气压力、即与吸气行程相当的曲柄脉冲“18”的吸气压力P0设定的总燃料喷射量为依据。
利用该燃料喷射和点火控制，由于获得弱的初爆，所以发动机转速的平均值平稳地增加，在终于达到行程检测许可规定转速以上的时刻，允许进行行程检测，因而，如前面所述，与在前一次的同样的曲柄角度处的吸气压力进行比较而进行行程检测。这时，由于行程检测的结果、前一次的燃料喷射在吸气行程之前，因而在此之后，在理想的时机，一个循环仅一次，喷射达到目标空燃比的燃料。另一方面，行程检测之后，点火时期也是在一个循环中只进行一次，但是由于冷却水温度未达到规定温度、空转转速不稳定，因而，点火时期与压缩上死点前、提前角侧10°、即前述图3的图示“0”的曲柄脉冲上升的时刻相对应，输出点火脉冲。因此，在此以后，发动机转速迅速增加。
图13表示进行同样的启动时燃料喷射和点火控制的结果，在通过初爆获得大爆发力的情况下的发动机(曲柄轴)的转速、燃料喷射脉冲、点火脉冲的随时间的变化。如此当初爆强时，发动机转速的平均值迅速增加，在短时间内达到行程检测许可规定转速以上，从而允许行程检测。这时，行程检测的结果，由于前一次燃料喷射不在吸气行程之前、具体而言处于膨胀行程，所以在与前一次相同的曲柄角度处再一次喷射同样的燃料喷射量，在接下来的吸气行程中，吸入理想的燃料量，借此可以稳定发动机的启动。
这样，在本实施形式中，直到检测出行程为止，在曲柄轴的每一次旋转中以规定的曲柄角度进行燃料喷射，同时在同一曲柄轴的每一次旋转中，在压缩上死点附近进行点火，借此，即使很弱、也可以获得可靠的初爆，同时，可以防止发动机的反向旋转。即，在获得初爆之前，当在比压缩上死点提前的提前角侧进行点火时，发动机有可能反向旋转。并且，检测出行程之后，一个循环一次，进行燃料喷射和点火。在点火时，通过在压缩上死点之前、在提前角侧10°附近进行，可以使发动机转速迅速上升。
而且，若在行程检测之前，在一个循环一次、即曲柄轴旋转两圈中进行一次燃料喷射和点火，则燃料喷射是在吸气之后，点火不在压缩上死点处，不能获得可靠的初爆。即，产生发动机平滑启动的情况和不启动的情况。并且，在行程检测之后，当曲柄轴旋转一圈、进行燃料喷射时，在发动机转速的使用区域高的摩托车中，必须连续地喷射燃料，最终限定了喷射器的动态范围。并且，在行程检测之后，也在曲柄轴的一次旋转中一次持续点火，是对能源的浪费。
在上述实施形式中，详述了吸气管内喷射型发动机，但本发明的发动机控制装置也同样适用于直喷型发动机。
在上述实施形式中，详述了单汽缸发动机，但本发明的发动机控制装置也同样适用于汽缸数量为2个汽缸以上的所谓多汽缸型发动机。
发动机控制单元也可以替代微机而用各种运算电路代用。
工业上的可利用性若和以上说明那样使用本发明中权利要求1的发动机控制装置，在发动机启动时到由上述行程检测部件检测发动机行程为止的期间，在曲柄轴每一次旋转将规定的曲柄轴相位设定为点火时期，所以通过将该规定的曲柄轴相位设定为至少相当于爆发行程的曲柄轴相位，以适宜的定时适当量地喷射燃料，由此能得到可靠的爆发后启动发动机。
若使用本发明中权利要求2的发动机控制装置，在检测的发动机转速是规定值以下时，将上死点或其附近设定为点火时期，所以在发动机转速不稳定的启动初期发动机不逆旋转。
若使用本发明中权利要求3的发动机控制装置，在检测出的发动机转速是规定值以上时，对上死点将提前角侧的规定相位或其附近设定为点火时期，所以在发动机转速某种程度稳定后的启动后期能可靠增大发动机转速。
若使用本发明中权利要求4的发动机控制装置，在发动机启动时到用上述行程检测部件检测发动机行程为止的期间，将行程1循环所要的燃料量一半的燃料设定为曲柄轴每一次旋转的燃料量，所以通过适当地设定燃料的喷射定时、适当地在爆发行程点火，能得到可靠的爆发后启动发动机。
若使用本发明中权利要求5的发动机控制装置，曲柄轴2次旋转间的在规定曲柄轴相位的吸气压力差是规定值以上时，将根据其中小的一方的吸气压力算出的燃料量设定为行程1循环所需要的燃料量，在该吸气压力差是小于规定值时，将根据发动机温度算出的燃料量设定为上述行程1循环所需要的燃料量，所以若能在爆发行程适当地点火，哪个情况也得到必要的充分爆发力，能良好地启动发动机。
若使用本发明中权利要求6的发动机控制装置，在检测出的发动机转速是规定值以上时允许发动机行程的检测，所以能从稳定的曲柄脉冲正确地检测行程。
权利要求
1.一种发动机控制装置，具有在曲柄轴本身或与曲柄轴同步旋转的构件的外周以不等间隔设置的齿；曲柄脉冲发生部件，随着这些齿的接近而输出脉冲信号；曲柄轴相位检测部件，将由上述曲柄脉冲发生部件输出的脉冲信号作为曲柄脉冲而检测，从该曲柄脉冲检测曲柄轴的相位；吸气压力检测部件，检测发动机吸气通路内的吸气压力；行程检测部件，根据由上述曲柄轴相位检测部件检测出的曲柄轴的相位和由上述吸气压力检测部件检测出的吸气压力检测发动机的行程；发动机控制部件，根据由上述行程检测部件检测出的发动机的行程控制发动机的运转状态；行程未检测时点火时期设定部件，在发动机启动时到由上述行程检测部件检测出发动机的行程为止的期间，在曲柄轴的每一周旋转中将规定的曲柄相位设定为点火时期。
2.如权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，具有检测发动机转速的发动机转速检测部件，上述行程未检测时点火时期设定部件，在由上述发动机转速检测部件检测出的发动机转速是规定值以下时，将上死点或其附近设定为点火时期。
3.如权利要求1或2所述的发动机控制装置，其特征在于，备有检测发动机转速的发动机转速检测部件，上述行程未检测时点火时期设定部件，在由上述发动机转速检测部件检测出的发动机转速是规定值以上时，相对上死点将提前角侧的规定相位或其附近设定为点火时期。
4.一种发动机控制装置，具有在曲柄轴本身或与曲柄轴同步旋转的构件的外周以不等间隔设置的齿；曲柄脉冲发生部件，随着这些齿的接近而输出脉冲信号；曲柄轴相位检测部件，将由上述曲柄脉冲发生部件输出的脉冲信号作为曲柄脉冲而检测，从该曲柄脉冲检测出曲柄轴的相位；吸气压力检测部件，检测发动机吸气通路内的吸气压力；行程检测部件，根据由上述曲柄轴相位检测部件检测出的曲柄轴的相位和由上述吸气压力检测部件检测出的吸气压力检测发动机的行程；发动机控制部件，根据由上述行程检测部件检测出的发动机的行程控制发动机的运转状态；行程未检测时燃料量设定部件，在发动机启动时到由上述行程检测部件检测出发动机的行程为止的期间，将行程一个循环所需要燃料量的一半的燃料量设定为曲柄轴的每一次旋转的燃料量。
5.如权利要求4所述的发动机控制装置，其特征在于，备有检测发动机温度的发动机温度检测部件，上述行程未检测时燃料量设定部件，在由上述吸气压力检测部件检测出的吸气压力中的、由上述曲柄轴相位检测部件检测出的曲柄轴2次旋转间的规定曲柄轴相位的吸气压力差是规定值以上时，将根据其中小的一方的吸气压力计算出的燃料量设定为上述行程一个循环所需要的燃料量，在上述吸气压力差小于规定值时，将根据由上述发动机温度检测部件检测出的发动机温度计算出的燃料量设定为上述一个循环所需要的燃料量。
6.如权利要求1或4所述的发动机控制装置，其特征在于，备有检测发动机的转速的发动机转速检测部件；和行程检测许可部件，在由上述发动机转速检测部件检测出的发动机转速是规定值以上时，允许由上述行程检测部件进行的发动机行程的检测。
全文摘要
仅通过曲柄脉冲在不知行程的发动机启动时能确实地得到初爆，同时使发动机旋转增速。从启动开始到行程检测为止的期间，在曲柄轴旋转1次，在吸气行程(或膨胀行程)之前喷射一次燃料，同时在曲柄轴旋转一次，在上死点附近点火一次，由此发动机不逆旋转，而得到初爆。检测出行程后，在一个循环进行一次燃料喷射和点火。发动机转速不是规定值以上时，通过将点火时期设为压缩上死点前、提前角侧10°附近，所以能迅速增加发动机转速。在行程检测时，发动机转速是规定值以上后允许行程检测，使得发动机转速稳定。
文档编号F02P5/15GK1543536SQ0281603
公开日2004年11月3日 申请日期2002年10月22日 优先权日2001年10月24日
发明者沢田雄一郎, 田雄一郎, 仁, 长谷川仁, 泰, 高桥通泰 申请人:雅马哈发动机株式会社