专利名称：内燃机的运转控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用以按照内燃机的运转状态而变化的因子为变量的控制映射(map)来对内燃机的运转状态进行控制、且上述因 子是曲柄角的角速度变动量的内燃机的运转控制装置。
背景技术：
专利文献l以及专利文献2等公开了如下的技术为了实现内燃 机的燃费改善等燃烧改善，将测定出的吸气负压、或根据其它测定值 通过运算预测出吸气负压等的结果作为因子，切换控制映射来进行内 燃机的运转控制。专利文献1:日本特开2000 - 265894号>^才艮专利文献2:日本特开2004 - 108289号公报发明内容但是，在上述专利文献l以及专利文献2公开的技术中，由于负 压传感器和在吸气负压等的预测中使用的其它传感器装备，需要由多 种因子构成的比较复杂的运算。另外，对于曲柄角的检测，也需要利 用设置在曲轴上的多个触发器(Reluctor)进行多个脉沖检测。然而 在用于燃烧改善的内燃机的运转控制中，如果可以实现运算的简略化 以及部件数的减少，则还可以应用于价格比较低的自动双轮车，进而 可以实现环境改善。本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种内燃机的 运转控制装置，其可以实现达成了运算的简略化以及部件数的减少、 并且达成了燃烧改善的运转控制。为了达成上述目的，第1方面记载的发明是一种内燃机的运转控制装置，利用以由于内燃机的运转状态而变化的因子为变量的控制映 射，来对内燃机的运转状态进行控制，并且上述因子是曲柄角的角速度变动量，其特征在于，具备脉冲发生器(pulser pick-up)，与曲 轴的旋转对应地对设置在上述曲轴上的至少1个触发器中的1个触发 器的沿着上述曲轴的旋转方向的前端部以及后端部进行检测来输出 脉沖；以及运算单元，根据通过上述前端部以及上述后端部的检测而 从上述脉冲发生器输出的脉冲的间隔来运算出上述曲柄角的角速度 变动量。另夕卜，第2方面记载的发明除了第l方面记栽的发明的构成之夕卜， 其特征在于，利用上述脉沖发生器对上述前端部以及上述后端部进行 检测的触发器以压缩上止点前的曲柄角设置在上述曲轴上。另夕卜，第3方面记载的发明除了第l方面记载的发明的构成之外， 其特征在于，为了对内燃机的基准点火定时进行检测，利用上述脉冲 发生器对上述前端部以及上述后端部进行检测的触发器设置在发电 机的转子上，该触发器用于上述基准点火定时的检测以及上述曲柄角 的角速度变动量的运算。根据第1方面记载的发明，利用脉冲发生器与曲轴的旋转对应地 对1个触发器的沿着旋转方向的前端部以及后端部进行检测，根据从 该脉冲发生器输出的脉冲的间隔来运算出曲柄角的角速度变动量，利 用以角速度变动量为变量的控制映射来对内燃机的运转状态进行控 制，所以可以减少为了对与内燃机的运转状态对应地变化的因子进行 检测而所需的部件数，并且可以使运算简略化而实现燃烧改善。另外，根据第2方面记载的发明，由于利用压缩上止点前的曲柄 角取得角速度变动量，所以利用角速度的变动量比较大的部分取得角 速度变动量，由此可以取得正确的角速度变动量。另外，根据第3方面记载的发明，为了对内燃机的基准点火定时 进行检测而设置在发电机的转子上的触发器用于基准点火定时的检 测以及曲柄角的角速度变动量的运算，所以可以仅使用发电机的l个 触发器来进行内燃机的运转控制。由此，例如仅通过检测基准点火定时，就可以沿用不进行点火时间的控制和燃料喷射量的控制的廉价的 内燃机用发电机，易于降低进行上述点火时间控制和燃料喷射量控制 等运转控制的内燃机的成本。
图1是示出第1实施例的内燃机的运转控制装置的整体构成的图。图2是示出触发器以及脉冲发生器的输出定时的关系的图。图3是示出内燃机的行程、触发器以及曲柄角速度的关系的图。图4是示出控制单元的控制过程的流程图。图5是示出确定点火时间的控制映射的图。图6是示出压缩上止点附近的曲柄角速度的变化的图。图7是示出第2实施例的内燃机的运转控制装置的整体构成的图。附图标记说明 4曲轴 5转子 6触发器 6a前端部 6b后端部 7脉冲发生器 11运算单元 ACG发电机 EB内燃才几具体实施方式
以下，根据附图所示的本发明的实施例，对本发明的实施方式进 行说明。图1~图6是示出本发明的第1实施例的图，图l是示出内燃机的运转控制装置的整体构成的图，图2是示出触发器以及脉冲发生器 的输出定时的关系的图，图3是示出内燃机的行程、触发器以及曲柄 角速度的关系的图，图4是示出控制单元的控制过程的流程图，图5 是示出确定点火时间的控制映射的图，图6是示出压缩上止点附近的 曲柄角速度的变化的图。首先，在图1中，在4循环的内燃机EA的吸气管1中设置有汽 化器2，利用该汽化器2对吸入空气量以及燃料供给量进行控制，利 用点火塞3的点火使燃料在内燃机EA内燃烧。发电机ACG的转子5固定在内燃机EA的曲轴4上，在该转子 5上，在由压缩上止点前的基准点火定时确定的曲柄角位置上设有1 个触发器6，由脉冲发生器7与曲轴4的旋转对应地对上述触发器6 进行检测，脉冲发生器7与曲轴4的旋转对应地对沿着曲轴4的旋转 方向13的上述触发器6的前端部6a以及后端部6b进行检测来输出 脉冲。然后，脉冲发生器7如图2所示与曲轴4的旋转对应地输出与对 沿着上述触发器6的旋转方向13的前端部6a的检测对应的上升沿的 脉冲、和与对沿着上述旋转方向13的上述触发器6的后端部6b的检 测对应的下降沿的脉沖。然后，当触发器6被设置在以上述曲轴4的 轴线为中心的角度e的范围内时，上述脉冲发生器7以曲柄角e的间 隔输出上升沿的脉冲以及下降沿的脉沖，从而如果将上升沿以及下降 沿的脉冲的输出定时之间的时间设为t，并将从脉冲发生器7输出的 上升沿以及下降沿的脉冲间的平均角度速i殳为otdc，贝，j (dtdc = e/t。另外，如图3所示，曲柄角速度co针对4循环的各行程中的每 一个而变动，在压缩行程中，由于在燃烧室内产生压缩阻力，曲柄角 速度o较大地减小，在燃烧*膨胀行程中，由于伴随燃烧的燃烧室内 的压力上升而产生曲柄旋转能量，从而曲柄角速度co较大地增加，在 排气行程中，在燃烧结束而曲柄角速度o达到了峰值之后，伴随由于 机械摩擦阻力以及排气而产生已燃气体的排出阻力，曲柄角速度co减 小，进而在吸气行程中，由于产生吸入阻力等的泵作功，曲柄角速度(0减小。而且在内燃才几EA的旋转速度Ne、即用图3的点划线示出的曲 柄角速度的平均值coa相同的情况下，高扭矩、高吸入空气量时的曲 柄角速度o)如用图3的实线所示那样变化，低扭矩、低吸入空气量时 的曲柄角速度co如用图3的虛线所示那样变化，输出扭矩越高且吸入 空气量越多，曲柄角速度co的变动越大。上述脉冲发生器7的输出信号被输入到电子控制单元8A，该电 子控制单元8A具备CPU 9A和由RAM、ROM等构成的存储器IOA， 上述CPU 9A具有运算单元11的功能，根据从上述脉冲发生器7 输出的上升沿以及下降沿的脉冲的间隔来运算内燃机EA的转数以及 上述曲柄角的角速度变动量；以及处理单元12A的功能，根据该运算 单元11的运算结果来确定上述点火塞3的点火时间。另外，在存储 器10A中，预先存储有用于与吸入空气温度和发动机温度(或者冷却 水温度)对应地校正点火时间的校正系数的校正系数映射。上述电子控制单元8A按照图4所示的过程，对点火塞3的点火 时间进行控制，由上述运算单元11来执行步骤SI ~步骤S4的处理， 由上述处理单元12来执行步骤S5 ~步骤S7的处理。在图4的步骤S1中，计算出内燃机EA的旋转速度Ne (coa )， 在该实施例中，利用预先确定的次数N的计数所需的时间T，计算出 从上述脉冲发生器7输出的上升沿以及下降沿的一方。即，oa-Nx360。/T，上述N例如为"2"。在步骤S2中，判别压缩上止点。此处，从上述脉冲发生器7， 以确定压缩上止点前的点火时间的曲柄角、以及排气行程和吸气行程 间的重叠上止点前的曲柄角，输出上升沿以及下降沿的脉冲，如图3 所示，由于在压缩上止点前的曲柄角的曲柄角速度(O小于曲柄角速度 的平均值oa，且重叠上止点前的曲柄角速度(0大于曲柄角速度的平 均值coa,所以容易判别从上述脉冲发生器7输出的脉冲是压缩上止 点前、还是重叠上止点前。在步骤S3中，计算出作为由于内燃机EA的运转状态而变化的因子的曲柄角的角速度变动量Ao,该角速度变动量Ao)计算为(Aco -coa-cotdc)。而且，为了排除内燃机EA的旋转速度Ne引起的影 响，用旋转速度Ne恒定时的全负荷状态(最大节气门开度的状态) 时的上述角速度变动量owot来除上述角速度变动量Aco，从而计算出 无量纲化的无量纲值a/ ( = cotdc/cowot)。进而在接下来的步骤S4 中，执行上述无量纲值o/的平滑化处理。在步骤S5中，按照预先确定的映射来检索出点火时间。即根据 上述无量纲值(0*和内燃机EA的旋转速度Ne,预先准备图5所示的 映射并存储到存储器10中，在步骤S5中，按照该映射并根据上述无 量纲值o/以及内燃机EA的旋转速度Ne,检索点火时间。在接下来的步骤S6中，对在步骤S5中取得的点火时间进行各 种校正，例如加速校正和温度校正。加速校正是基于角速度变动量Aco 的循环变化的校正，当将本次的角速度变动量设为Awn，并将上次的 角速度变动量设为Acon-i时，校正值kl作为kl-f(AcOn-Acon)取 得。另外，温度校正是基于吸入空气温度以及发动机温度(或者冷却 水温度)的校正，校正值k2作为k2-f(吸入空气温度、发动机温度 (或者冷却水温度)}取得。进而在步骤S7中，输出在步骤S6中校正后的点火时间，并在 该点火时间使点火塞3点火。如上所述，通过根据角速度变动量Aco以及内燃机EA的旋转速 度Ne来确定点火时间，无需计算出吸入空气量，就可以进行内燃机 EA的运转控制，但如果使用上述角速度变动量Aco，则还可以简单地 推定出吸入空气量，以下对该推定方法进行说明。内燃机EA的扭矩变动AN是内燃机EA的净扭矩以及运转阻力 扭矩之差，当将基于缸内压力的内燃机EA的输出扭矩设为 将内燃机EA的摩擦阻力扭矩设为Nfrkti。n，将运转阻力 扭矩设为N^d时，可以使用以下的运动方程式来表示与曲轴4的等价 惯性力矩I的关系。AN= ( Ncvliiidere.work 一 Nfrietion ) - Nload = I' ( dO)/dt ) …(l)此处，当将缸内的压力设为Pcylinder，将缸内径设为B，将燃烧室 内气体质量设为M，将气体常数设为R，将气体绝对温度设为T，将 缸内容积设为V，将扭矩计算上的有效半径设为r时，<formula>formula see original document page 9</formula>如果向忽略了摩擦阻力扭矩Nfrie,以及运转阻力扭矩N1()ad的上述式(1)代入上述式(2)以及式(3),则<formula>formula see original document page 9</formula> 另外，在压缩上止点前，曲柄角速度(o如图6所示那样减速， 在压缩上止点前的减速的斜率(dco/dt)可以在压缩上止点前的2点 间进行近似，当将2点间的时间设为At时，如果将平均的曲柄角速 度、即从内燃机EA的旋转速度Ne的角速度变动量设为Aco，则 <formula>formula see original document page 9</formula>于是，压缩上止点前的角速度变动量A(o是根据利用从对触发器 6进行检测的脉冲发生器7输出的脉冲取得的平均角速度cotdc,作为 (Aco = Ne - cotdc )计算出的，上述式(4)成为<formula>formula see original document page 9</formula>此处，当M为吸入到燃烧室的空气量，并且{(1/1).( R/V ) ( tt/4) B^r)为恒定，且内燃机EA的旋转速度Ne相同时，如果假设AT为恒 定，则Aco^M.T，当吸入温度T为恒定时，Ao^M，可以利用才艮据 从对触发器6进行检测的脉冲发生器7输出的脉冲取得的角速度变动 量Aw来简单地推定出吸入空气量。接下来，对该第1实施例的作用进行说明。根据与曲轴4的旋转 对应地对设置在该曲轴4上的1个触发器6的沿着旋转方向13的前 端部6a以及后端部6b进行检测而从脉冲发生器7输出的上升沿以及 下降沿的脉冲的间隔，电子控制单元8A的CPU9A中的运算单元11 运算出内燃机EA的旋转速度Ne以及曲柄角的角速度变动量Aco，根 据该运算单元11的运算结果，处理单元12A利用以角速度变动量Aco 为变量的控制映射确定点火塞3的点火时间来对内燃机EA的运转状态进行控制，所以可以减少为了对与内燃机EA的运转状态对应地变 化的因子进行检测而所需的部件数，并且可以使运算简略化而实现燃 烧改善。而且，由于触发器6以压缩上止点前的曲柄角设置在曲轴4上， 所以以压缩上止点前的曲柄角取得角速度变动量Aw，利用角速度变 动量Aco较大的部分取得角速度变动量，由此可以取得正确的角速度 变动量Aco。进而，为了对内燃机EA的基准点火定时进行检测，利用脉冲发 生器7对上述前端部6a以及上述后端部6b进行检测的触发器6设置 在发电机ACG的转子5上，而该触发器6用于上述基准点火定时的 检测以及曲柄角的角速度变动量A(o的运算，所以可以仅使用发电机 ACG的1个触发器6来进行内燃机EA的运转控制。由此，例如仅通 过检测基准点火定时，就可以沿用不进行点火时间的控制和燃料喷射 量的控制的廉价的内燃机用发电机，从而易于降低进行上述点火时间 控制和燃料喷射量控制等运转控制的内燃机EA的成本。图7是示出本发明的第2实施例的图，对与上述第1实施例对应 的部分附加相同附图标记而图示出，省略详细的"^兌明。该内燃机EB具备点火塞3和与运转状态对应地使动作特性变化 的可变动阀机构14，在该内燃机EB中，在向内燃机EB引导由空气 清洁器15净化后的空气的吸气管16的中途，可转动地配置有节流阀 17，在该节流阀17的下游侧由燃料喷射阀18向上述吸气管16内供 给燃料。另外，在上述节流阀17的下游侧的吸气管16和引导从内燃 机EB排出的排出气体的排气管19之间，设置有排出气体再循环装置 20。与上述内燃机EB的曲轴4的旋转对应地，与上述第1实施例同 样地从对单一的触发器进行检测的脉冲发生器7输出脉沖信号，该脉 沖发生器7的输出信号被输入到电子控制单元8B。该电子控制单元 8B具备CPU 9B和由RAM、ROM等构成的存储器IOB，上述CPU 9B 具有运算单元11的功能，根据从上述脉冲发生器7输出的上升沿以及下降沿的脉冲的间隔来运算出内燃机EB的转数以及曲柄角的角 速度变动量；以及处理单元12B的功能，根据该运算单元11的运算 结果来对上述点火塞3的点火时间、可变动阀机构14的动作特性、 燃料喷射阀18的喷射开始时间以及喷射量、以及基于排出气体再循 环装置20的排出气体再循环开始时间以及排出气体再循环量进行控 制。即，根据以由CPU 9B的运算单元11根椐脉冲发生器7的输出 信号运算出的曲柄角的角速度变动量A(o为变量的控制映射，除了第 1实施例中的点火塞3的点火时间控制以外，还执行了可变动阀机构 14的动作特性控制、燃料喷射阀18的喷射开始时间以及喷射量的控 制、以及基于排出气体再循环装置20的排出气体再循环开始时间以 及排出气体再循环量的控制，从而可以减少为了对与内燃机EB的运 转状态对应地变化的因子进行检测而所需的部件数，并且可以使运算 简略化而实现燃烧改善。以上，说明了本发明的实施例，但本发明不限于上述实施例，可 以在不脱离权利要求书中记载的本发明的情况下进行各种设计变更。例如在上述实施例中，对在曲轴4上设有1个触发器6的情况进 行了说明，但也可以在曲轴4上设置多个触发器，在该情况下，使用 多个触发器中的1个来进行角速度变动量Aco的运算即可。
权利要求
1.一种内燃机的运转控制装置，利用以由于内燃机(EA、EB)的运转状态而变化的因子为变量的控制映射，来对内燃机(EA、EB)的运转状态进行控制，并且上述因子是曲柄角的角速度变动量，其特征在于，具备脉冲发生器(7)，与曲轴(4)的旋转对应地对设置在上述曲轴(4)上的至少1个触发器(6)中的1个触发器(6)的沿着上述曲轴(4)的旋转方向的前端部(6a)以及后端部(6b)进行检测来输出脉冲；以及运算单元(11)，根据通过上述前端部(6a)以及上述后端部(6b)的检测而从上述脉冲发生器(7)输出的脉冲的间隔来运算出上述曲柄角的角速度变动量。
2. 根据权利要求l所述的内燃机的运转控制装置，其特征在于， 利用上述脉冲发生器(7)对上述前端部(6a)以及上述后端部(6b) 进行检测的触发器(6 )以压缩上止点前的曲柄角设置在上述曲轴(4 ) 上。
3. 根据权利要求l所述的内燃机的运转控制装置，其特征在于， 为了对内燃机(EA、 EB)的基准点火定时进行检测，利用上述脉冲 发生器(7)对上述前端部(6a)以及上述后端部(6b)进行检测的 触发器(6)设置在发电机(ACG)的转子(5)上，该触发器(6) 用于上述基准点火定时的检测以及上述曲柄角的角速度变动量的运 算。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的运转控制装置，利用以由于内燃机的运转状态而变化的因子为变量的控制映射来对内燃机的运转状态进行控制，并且上述因子是曲柄角的角速度变动量，实现达成了运算的简略化以及部件数的减少、并且达成了燃烧改善的运转控制。利用脉冲发生器(7)与曲轴(4)的旋转对应地对设置在曲轴(4)上的至少1个触发器(6)中的1个触发器(6)的沿着曲轴(4)的旋转方向的前端部(6a)以及后端部(6b)进行检测，根据从脉冲发生器(7)输出的脉冲的间隔，运算单元(11)运算出曲柄角的角速度变动量。
文档编号F02D43/00GK101333973SQ20081009924
公开日2008年12月31日 申请日期2008年5月15日 优先权日2007年6月29日
发明者西田宪二 申请人:本田技研工业株式会社