发动机控制装置的制作方法

专利名称：发动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制空燃比和点火时间等的发动机控制装置，特别涉及 能够提高启动时排放特性的发动机控制装置。
背景技术：
近年来，随着北美、欧洲、'国内等世界各国对汽车用发动机排放管 制的加强，进一步提高发动机排放特性的要求随之而来。为了推动催化 剂的高性能化以及催化剂控制的高精度化、适应最新或今后的排气限
制，减少催化剂活化前、发动机启动后几十秒间排出的HC (碳化氢) 量就成为主要课题。
已知使点火时间延迟(延迟角)对减少催化剂活化前的HC (排放
量)很有效。特别是由于以下理由点火时间延迟，热效率就会降低， 为了维持同等扭矩，就要增加燃料量(空气量)，这会导致燃烧发生的 热量增加。发生的热量增加会使排气温度上升，未燃燃料在燃烧室和排
气管中燃烧，所以HC的浓度就会大幅降低。另外，排气温度上升也会 使催化剂的活化提前。
由图19可知，点火时间延迟带来的HC降低效果是随空燃比变化 的。尤其是在空燃比为15 16时，HC降低效果最高。但另一方面，空 燃比为稀薄空燃比时，燃烧的稳定性会恶化。此外，延迟量增加时，燃 烧的稳定性同样会恶化。在实际环境下，由于会发生诸如燃料性状的不 平衡、各种设备的制造误差和经时变化等很多外部干扰，所以，必须确 保针对这些外部干扰的稳健性(robust)，也就是说，必须确保使空燃 比和延迟量双方都稳定的余量，这样，空燃比和延迟量就会像图20所 示的那样，无法设定在HC浓度最小的条件下。
根据这种情况，已有诸多方式被提出，如下述的专利文献1等所示， 在启动的最初期，使用转速变化等与空燃比有关的参数，在车载方式下使空燃比达到最佳。此外，还提出了很多方式，如下述专利文献2所示， 同样是使用转速变化等与燃烧稳定性有关的参数，在车载方式下使点火 时间(延迟量)达到最佳。
专利文献1:特开2007-303354号公报
专利文献2:特开平8-122099号公报(特许3574853号公报) 专利文献3:特开平9-88680号公报
但是，几乎没有一个申请是关于"使空燃比和延迟量在车载方式下 都达到最佳的方式"，就像所述的那样，最大限度地获得点火时间延迟 所产生的HC降低效果。所述专利文献3提出了以下方案延迟点火时 间，直至达到目标转速变化，在点火时间(延迟量)小于规定值时，增 加燃料量。但是，这种方案首先要使点火时间延迟，因此如果像图20 所示的那样，进行确保稳定余量的设定，那么即使延迟点火时间，HC 降低效果也会很小。另外，延迟量比规定值小时，会增加燃料量(为了 减小空燃比)，所以HC的排放量不但不会减少，反倒会增大。
总之，要想在启动时(催化剂活化前)使发动机排出的HC排放量 最小，就要使空燃比和点火时间双方都达到最佳，而考虑实际环境下的 种种外部干扰，初始设定值将无法设定为最佳值，所以，各个发动机无 法发挥在此时的运转条件(环境条件)下得到的HC最小的性能。

发明内容
本发明就是鉴于所述情况而提出的，其目的在于提供一种发动机控 制装置，使各个发动机获得在当时运转条件(环境条件)下的HC最小 的性能。
为了达到所述目的，明确了根据稀薄空燃比的燃烧稳定性原理和延 迟点火时间所带来的燃烧稳定性恶化的原理，同时，由该见解出发，探 讨了车载方式下使空燃比和点火时间双方都达到最佳的方式。以下进行 记述。
如图21所示，以往，从经验得知空燃比为稀薄空燃比时，发动
机(燃烧)的稳定性就会恶化。图22表示图21中的A1:浓的缸内压 的剖面。运转条件是空转、无负载。横轴是曲柄转角，表示27(T CA 540° CA的范围。这里，360° CA是指压缩TDC。纵轴是缸内压。尤 其是，"曲线"是60个周期的缸内压的平均值，"+ "表示的是每个 周期的缸内压的取样值(取样频率是IO。 CA)。也就是说，图22表示 空燃比为浓空燃比时60个周期的缸内压的平均值和每个周期的偏差情 况。由图可知缸内压的偏差是在作为发生燃烧压期间的350 400° CA中发生。这种偏差是燃烧不稳定的根本原因。
图23表示图21中的A3:稀薄的缸内压的剖面。运转条件与图22 相同。此外，横轴、纵轴也与图22相同。此外，"曲线"是60个周期 的缸内压的平均值，"+ "表示的是每个周期的缸内压的取样值。也就 是说，图22表示空燃比为稀薄空燃比时60个周期的缸内压的平均值和 每个周期的偏差情况。由图可知作为燃烧不稳定原因的缸内压的偏差 是在作为发生燃烧压期间的350 430。 CA中发生。
图22与图23相比，运转条件相同，所以，双方的缸内压剖面的平 均值几乎没有差别。但另一方面，发生缸内压偏差的期间是稀薄空燃比 一方较长。可以认为，这是由于越是稀薄空燃比，燃烧速度越慢。
图24是图22和图23中所示的缸内压剖面的每个周期的偏差情况 (以图22和图23中的"+ "来图示)。分解能是IO。 CA。另外，还 图示了图21中的A2:理论空燃比的情况。由图可知越是稀薄空燃比， 缸内压(燃烧压)的偏差越大，且偏差范围也越大。
重要的是该缸内压的偏差程度与燃烧压的功率(扭矩)的偏差是
不等价的。也就是说，单位角度变化时，燃烧压的功率W用以下的公 式(1)表示。
W=PXAV .....(1)
这里，P是缸内压，AV是单位角度的汽缸内容积的变化量。由公 式(1)可知燃烧压的功率W的偏差值能通过缸内压P偏差值乘以A V取得。说起来，AV也能认为是缸内压(燃烧压)P的偏差转换为燃 烧压的功率W时的增益。图24示出的是空燃比为稀薄空燃比时缸内压 P的偏差是如何变化的。图25是重叠AV的剖面进行图示的。AV在 压縮TDC处为O，在压縮TDC后的旋转90。 CA (450° CA)处最大。 另外，图25中的AV表示的是汽缸容积为500cc的情况。压縮TDC附近的AV与压縮TDC后的90。 CA附近的AV的差相差几十倍。由此， 压縮TDC后的90° CA附近的缸内压(燃烧压)P的偏差就会比压縮 TDC附近的缸内压(燃烧压)P的偏差放大了几十倍，并作为燃烧压的 功率(扭矩)的偏差表现。
图26示出的是相对于空燃比的缸内压(燃烧压)P的偏差和燃烧 压的功率W的偏差。这里，缸内压偏差是压缩TDC 压缩TDC后70deg 间的缸内压的标准偏差，燃烧压的功率的偏差是压缩TDC 压縮TDC 后70deg间的缸内压的标准偏差。空燃比越是稀薄，缸内压P的偏差就 越大。原因在于图25中(1)处所示的现象。另一方面，空燃比越是稀 薄，燃烧压的功率的偏差也越大，但其大小是随稀薄空燃比的程度变化， 比缸内压的偏差大。原因在于图25中(2)处所示的现象。也就是说， 空燃比越是稀薄，燃烧压的偏差范围就越大(变慢)，越会受到AV的 影响，所以，从燃烧压的功率的角度讲，偏差会进一步变大。
以上是空燃比变为稀薄空燃比时，发动机(燃烧)不稳定的原理。 下面，记述若延迟点火时间、发动机(燃烧)就会不稳定的原理。 由图27可知如果延迟点火时间，发动机(燃烧)的稳定性同样 会恶化。图22示出的是图27中的A1:无延迟时的缸内压剖面。运转 条件是空转、无负载。橫轴是曲柄转角，表示270° CA 54(T CA的 范围。这里，360° CA是指压縮TDC。纵轴是缸内压。尤其是，"曲 线"是60个周期的缸内压的平均值，表现成曲线状的是每个周期的缸 内压的取样值(取样频率是IO。 CA)。也就是说，图22表示的是没有 延迟时的60个周期的缸内压的平均值和每个周期的偏差情况。由图可 知缸内压的偏差在作为发生燃烧压期间的350 400。 CA中发生。这 种偏差是燃烧不稳定的根本原因。
图28表示的是图27中的A4:有延迟时的缸内压剖面。运转条件 与图22相同。此外，横轴、纵轴也与图22相同。此外，"曲线"是 60个周期的缸内压的平均值，表现为曲线状的是每个周期的缸内压的 取样值。也就是说，图28表示的是点火时间延迟时的60个周期的缸内 压的平均值和每个周期的偏差情况。由图可知作为燃烧不稳定原因的 缸内压偏差是在作为燃烧压发生期间的380 430° CA中发生。图22与图28相比，缸内压发生偏差的期间有所不同，延迟点火时 间的一方向延迟角一侧移动。这是由于，随着点火时间的延迟，燃烧压 的发生时间也会延迟。
图29表示的是图22和图28中所示的缸内压剖面的每个周期的偏 差(在图22和图28中图示为曲线状)。分解能是IO。 CA。当延迟点 火时间时，缸内压(燃烧压)的偏差反倒变小，但偏差范围向延迟角侧 移动。
图29表示的是缸内压P的偏差在延迟点火时间时是如何变化的。 图30是重叠AV的剖面进行图示的。如上所述，AV在压缩TDC处为 0，在压縮TDC后的旋转90。 CA (450° CA)处最大。压縮TDC附近 的AV与压縮TDC后的90。 CA附近的AV的差相差几十倍。由此， 压縮TDC后的90° CA附近的缸内压(燃烧压)P的偏差就会比压縮 TDC附近的缸内压(燃烧压)P的偏差放大了几十倍，并作为燃烧压的 功率(扭矩)的偏差表现。
图31示出的是相对于空燃比的缸内压(燃烧压)P的偏差和燃烧 压的功率W的偏差。分别示出了无延迟时和有延迟时的情况。这里， 缸内压偏差是压縮TDC 压縮TDC后的70deg间的缸内压的标准偏差， 燃烧压的功率的偏差是压缩TDC 压縮TDC后的70deg间的缸内压的 标准偏差。缸内压P的偏差在有延迟时、无延迟时都会随空燃比变为稀 薄空燃比而增大。另一方面，空燃比越是稀薄，燃烧压的功率的偏差也 越大，但就其大小而言，有延迟一方的缸内压偏差更大。
其原因在于图30中所示的现象。也就是说，当点火时间延迟时， 燃烧压的偏差范围向延迟角一侧移动，进一步受到AV的影响，所以， 从该燃烧压的功率的角度讲，偏差会进一步变大。
以上是延迟点火时间时发动机(燃烧)不稳定的原理。
如图25所示，空燃比变为稀薄空燃比时也会发生同样的现象，但 是，由于变为稀薄空燃比时燃烧速度延迟，所以燃烧压发生的区域就只 涉及AV变大的区域。因此，在AV较大的区域，燃烧压的偏差较小， 对燃烧压功率的影响程度也较小。另一方面，在点火时间延迟时，由于 着火时间向AV较大的区域移动，所以燃烧压发生期间，几乎是在AV较大的区域。因此，在AV较大的区域，燃烧压的偏差也会变大，影响 燃烧压的功率的程度也会变大。
根据以上内容，点火时间延迟时会比变为稀薄空燃比时更受AV的 影响，所以，在缸内压(燃烧压)存在偏差的情况下，稳定性会进一步 恶化(燃烧压的功率的偏差变大)。由此，可以认为，在实际环境下， 点火时间延迟时，稳定性几乎必然要恶化。
如图19所示，不进行延迟，仅使空燃比变为稀薄空燃比(控制为 15 16)，也会出现HC降低效果。另外，要想最大限度的体现延迟效 果，需要使空燃比变为稀薄空燃比。
根据以上见解，得到以下结论在对图20所示的"确保稳定余量 时的设定值"到"HC浓度为最小的条件"进行车载方式下的空燃比和 点火时间控制的情况下，首先进行稀薄空燃比处理，使"稳定性比较不 易恶化"、"即便是单独处理(无延迟)也会出现HC降低效果"、"能 够最大程度地获得延迟效果"，然后进行稳定性容易恶化的延迟处理， 这种方式能确保稳健性，同时能使HC最小。
本发明就是基于以上见解和探讨提出的，本发明的发动机控制装置 的第l方式的基本特征是，具备空燃比控制机构，在发动机处于特定 运转状态时，将空燃比控制在规定范围；和点火时间校正机构，在发动 机处于所述特定运转状态、且空燃比处于所述规定范围时，将点火时间 向延迟侧校正(参照图1)。
也就是说，如上所述(根据图19或图20)，要想使发动机排气中 的HC浓度最小，最具效果的是将空燃比设为15 16，然后延迟点火时 间。另一方面，如上所述，在实际环境下，延迟时的稳定性几乎必然恶 化。如上所述，能使稳健性提高、稳定、使HC最小的方式是在对图 20所示的确保稳定余量时的设定值到HC浓度为最小的条件、进行车载 方式下的空燃比和点火时间控制的情况下，首先进行稳定性不易恶化的 稀薄空燃比处理(将空燃比控制在规定范围内)，然后进行稳定性容易 恶化的延迟处理。
本发明的发动机控制装置的第2方式是，所述空燃比控制机构控制 的空燃比的规定范围设定为14.5 16.5 (参照图2)。也就是说，这是对第1方式所述的空燃比的规定范围进行定量地明
确的记述。另外，如上所述，更优选空燃比是15 16，由图20可知 如果空燃比为14.5 16.5，那么延迟带来的HC降低效果会更佳。可以 认为，这是由于实际环境下控制性能的不均衡所致。
本发明的发动机控制装置的第3方式是，具备空燃比检测机构， 直接或间接检测空燃比；和稳定度检测机构，直接或间接检测发动机的 稳定度。所述空燃比控制机构根据所述检测空燃比，进行所述控制，所 述点火时间校正机构根据所述检测稳定度，进行所述校正(参照图3)。
也就是说，如上所述，要想使发动机排气中的HC浓度最小，最具 效果的是将空燃比设为15 16，然后延迟点火时间。为了在车载方式 下控制空燃比，就要具备检测空燃比的机构。此外，优选点火时间尽可 能延迟到由各基准决定的稳定界限。因此，就要具备检测稳定度的机构。
本发明的发动机控制装置的第4方式是，所述点火时间校正机构在 所述空燃比控制机构将空燃比控制在所述规定范围后，根据所述检测稳 定度，将点火时间向延迟侧校正(参照图4)。
也就是说，如上所述，要想使发动机排气中的HC浓度最小，最具 效果的是将空燃比设为15 16，然后延迟点火时间。另外，如果具备 第3方式所述的检测空燃比的机构和检测稳定度的机构，并首先根据检 测出的空燃比将空燃比控制在规定范围(优选15 16)，在判定空燃 比处于规定范围时，根据检测出的稳定度，将点火时间延迟到规定的稳 定界限。
本发明的发动机控制装置的第5方式是，所述空燃比检测机构使用 配置在排气通路上的空燃比传感器、氧传感器或检测其它排气成分的传 感器(参照图5)。
也就是说，明确记述了空燃比检测机构使用的是从排气中检测氧浓 度等的空燃比传感器和氧传感器或者检测其它排气成分的传感器。
本发明的发动机控制装置的第6方式是，所述空燃比检测机构根据 发动机的缸内压变化和/或转速变化，检测空燃比(参照图6、图7)。
也就是说，如图21所示，在变为稀薄空燃比时，燃烧的稳定性就 会恶化。燃烧的稳定度一般多指缸内压的周期变化程度即缸内压变化。此外，发动机构造上的缸内压的变化也表现在转速变化上。因此，根据 缸内压变化或/且转速变化，就能检测空燃比。本方式就是明确记述这 一占。
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本发明的发动机控制装置的第7方式是，所述稳定度检测机构根据 发动机的缸内压变化和/或转速变化，检测所述稳定度(参照图8、图9)。
也就是说，就像第6方式的说明中记述的那样，燃烧的稳定度一般 多指缸内压的周期变化程度即缸内压变化。此外，发动机构造上的缸内 压的变化也表现在转速变化上。本方式就是明确记述这一点。
本发明的发动机控制装置的第8方式是，所述空燃比检测机构和/ 或所述稳定度检测机构求出发动机转速的n次微分成分(11=1、 2 )， 将其作为所述发动机的转速变化(参照图10)。
也就是说，在缸内压变化与发动机扭矩变化之间，存在近似线性的 关系或较高的相关性。另外，在发动机扭矩变化与发动机转角加速度之 间，也存在近似线性的关系或较高的相关性。另外，如果将角加速度进 行微分，微分处理就会具有使所谓的高频成分通过、低频成分屏蔽的效 果，所以，对提高去除噪声的稳健性以及提高过渡运转状态下的S/N很 有效果。本方式就是明确记述这一点。
本发明的发动机控制装置的第9方式是，作为所述空燃比检测机构 和所述稳定度检测机构，具备转速变化检测机构，检测所述发动机的 转速变化；和切换机构，选择性地切换基于该转速变化检测机构检测的 转速变化从而由所述空燃比控制机构进行的所述控制、和基于所述转速 变化从而由所述点火时间校正机构进行的所述校正(参照图ll)。
也就是说，具备切换机构，根据转速变化，控制空燃比和点火时间， 但不是根据转速变化同时控制空燃比和点火时间。
本发明的发动机控制装置的第IO方式是，所述切换机构使所述空 燃比控制机构进行所述控制，在空燃比被控制在所述规定范围之后，使 所述点火时间校正机构进行所述校正(参照图12)。
也就是说，在第9方式所述的控制装置中，切换机构按照以下方式 操作首先，根据转速变化，将空燃比控制在规定范围(优选15 16)， 然后，根据转速变化，将点火时间控制(校正)在延迟侧。本方式就是明确记述这一点。
本发明的发动机控制装置的第11方式是，所述空燃比控制机构在 根据所述转速变化将空燃比控制在所述规定范围之后，保持空燃比控制 参数，使空燃比维持在所述规定范围内，所述点火时间校正机构在所述 空燃比被维持在所述规定范围时，根据所述转速变化，将点火时间向延 迟侧校正(参照图13)。
也就是说，更加正确地规定第9、 10方式所述的控制装置的操作(控 制顺序)。
本发明的发动机控制装置的第12方式是，所述空燃比控制机构在 所述转速变化小于规定范围A时，对燃料喷射量进行减量校正，直至 转速变化落入规定范围A;在所述转速变化大于规定范围A时，对燃料
喷射量进行增量校正，直至转速变化落入规定范围A;在所述转速变化
处于规定范围A时，保持所述燃料喷射量的校正量。在所述空燃比控 制机构保持所述燃料喷射量的校正量之后，所述点火时间校正机构在所 述转速变化小于规定范围B时，将点火时间向延迟侧校正，直至转速变
化落入规定范围B;在所述转速变化大于规定范围B时，将点火时间向 前进侧校正，直至转速变化落入规定范围B;在所述转速变化处于规定
范围B时，停止更新点火时间的校正，维持校正值(参照图14)。
本方式是对第9 第11方式所述的控制装置的处理的更为正确的 记述。也就是说，设相当于空燃比目标范围的转速变化的范围是规定范 围A。优选规定范围A是相当于空燃比为15 16的转速变化。为了使 转速变化落入规定范围A，对燃料喷射量进行校正(调节空燃比)。当 转速变化大于规定范围A时，视为空燃比比目标范围稀薄，对燃料喷 射量进行增量校正。当转速变化小于规定范围A时，视为空燃比比目 标范围浓，对燃料喷射量进行减量校正。当转速变化处于规定范围A 时，视为已将空燃比控制在目标范围，停止根据转速变化来校正燃料喷 射量，将根据转速变化的控制切换成点火时间的延迟控制。
另一方面，设相当于稳定界限的转速变化的范围是规定范围B。为 了使转速变化落入规定范围B，对点火时间进行校正(调节延迟量)。 当转速变化大于规定范围B时，视为稳定性劣于稳定界限，将点火时间向提前角侧校正。当转速变化小于规定范围B时，视为相对于稳定界限
尚有余地，将点火时间向延迟侧校正。当转速变化处于规定范围B时，
视为已控制在稳定界限上，停止点火时间的校正。
本发明的发动机控制装置的第13方式是，所述规定范围A设定得 比所述规定范围B小(参照图15)。
也就是说，就像在第12方式的说明中所述的那样，规定范围A指 的是空燃比的目标范围。在到达规定范围A后(将空燃比控制到目标 范围后)，就执行点火时间的延迟控制。延迟会导致稳定性(转速变化) 恶化。所以，需要将规定范围A设定得小于(低于)规定范围B。另外， 同样，就像在第12方式的说明中所述的那样，优选将规定范围B设定 在稳定界限附近。
本发明的发动机控制装置的第14方式是，具备禁止机构，在空燃 比没被控制在所述规定范围时，禁止将点火时间向延迟侧控制(参照图 16)。
也就是说，如图19所示，要想得到延迟带来的HC降低效果，需 要将空燃比至少控制在14.5 16.5。在空燃比没被控制在该范围时，即 使进行延迟，HC降低效果也很小，另一方面，如上所述，延迟会导致 稳定性大大恶化。因此，就要具备禁止机构，在空燃比没被控制在规定 范围(14.5 16.5)时，禁止将点火时间控制在延迟侧。
本发明的发动机控制装置的第15方式是，还具备执行以下操作的 机构，即，在空燃比没被控制在所述规定范围且点火时间比规定值靠向 延迟侧的情况下，使所述点火时间校正机构暂时执行使点火时间向提前 角侧返回的操作，然后执行使所述空燃比控制机构将空燃比控制在所述 规定范围的操作(参照图17)。
也就是说，就像在第14方式的说明中所述的那样，要想得到延迟 带来的HC降低效果，需要将空燃比至少控制在14.5 16.5。在空燃比 没被控制在该范围时，即使进行点火时间的延迟，HC的降低效果也很 小，延迟会导致稳定性大大恶化。另一方面，将空燃比控制在15 16， 就会留下降低HC的余地。所以，在空燃比没被控制在规定范围(14.5 16.5)、点火时间处于规定值的延迟侧的情况下，暂时执行使点火时间返回提前角侧的操作，就会确保稳定性，将点火时间返回提前角侧，然
后，将空燃比控制在所述规定范围(14.5 16.5)，就能降低HC。
本发明的发动机控制装置的第16方式是，所述空燃比控制机构和 点火时间校正机构在配置在排气通路中的催化剂的温度为规定值以下 或其净化效率为规定值以下时，进行所述控制和所述校正(参照图18)。
也就是说，作为第1方式所述的"发动机在特定运转状态时"的代 表例，明确记述是"催化剂的温度在规定值以下或其净化效率在规定 值以下时"。为了像所述的那样，在催化剂活化后用催化剂高效净化发 动机排出的HC，最好将空燃比控制为理论空燃比。因此，优选第l 第15方式所述的控制在意为催化剂活化前的催化剂温度为规定值以下 或净化效率为规定值以下时进行。
另外，预先声明的是本发明的发动机控制装置能根据任意的空燃
比、任意的点火时间进行控制/校正。因此，对于初始设定，即使空燃
比设定得比理论空燃比稀薄且点火时间设定得比MBT晚，也能根据该 设定值进行所述控制/校正，获得更好的HC降低效果。
根据本发明，发动机会在启动时(催化剂活化前)，根据实际环境 下发生的种种外部干扰来确保稳健性，同时，总是控制空燃比和点火时 间，使HC排放量最小。因此，与现有的考虑稳定余量后设定空燃比和 点火时间的发动机控制装置相比，能大幅降低HC排放量。


图1是本发明的控制装置的第1方式的说明图。 图2是本发明的控制装置的第2方式的说明图。 图3是本发明的控制装置的第3方式的说明图。 图4是本发明的控制装置的第4方式的说明图。 图5是本发明的控制装置的第5方式的说明图。 图6是本发明的控制装置的第6方式的说明图。 图7是本发明的控制装置的第6方式的说明图。 图8是本发明的控制装置的第7方式的说明图。 图9是本发明的控制装置的第7方式的说明图。
15图10是本发明的控制装置的第8方式的说明图。 图11是本发明的控制装置的第9方式的说明图。 图12是本发明的控制装置的第IO方式的说明图。 图13是本发明的控制装置的第11方式的说明图。 图14是本发明的控制装置的第12方式的说明图。 图15是本发明的控制装置的第13方式的说明图。 图16是本发明的控制装置的第14方式的说明图。 图17是本发明的控制装置的第15方式的说明图。 图18是本发明的控制装置的第16方式的说明图。 图19是空燃比与排气中HC浓度之间关系的说明图。 图20是说明HC浓度为最小的条件和确保稳定余量时设定值的图。 图21是相对于空燃比的稳定度特性的说明图。 图22是浓空燃比时(无延迟时)缸内压剖面的说明图。 图23是稀薄空燃比时缸内压剖面的说明图。 图24是相对于空燃比的缸内压剖面的偏差特性的说明图。 图25是相对于空燃比的缸内压剖面的偏差特性(追加AV)的说 明图。
图26是相对于空燃比的缸内压偏差、功率量偏差的特性的说明图。 图27是相对于点火时间延迟的稳定度特性的说明图。 图28是有延迟时缸内压剖面的说明图。 图29是有延迟和无延迟时缸内压剖面的偏差特性的说明图。 图30是有延迟和无延迟时缸内压剖面的偏差特性(追加AV)的 说明图。
图31是有延迟和无延迟时各自的相对于空燃比的缸内压偏差、功 率量偏差的特性的说明图。
图32是表示应用本发明的控制装置的一个实施方式的发动机的概 略构成图(第1 第3实施例通用)。
图33是表示图32所示的控制单元的内部构成图(第1 第3实施 例通用)。
图34是第1实施例的控制系统图。图35是第1、第2、第3实施例的基本燃料喷射量运算机构的说明图。
图36是第1实施例的燃料喷射量校正许可机构的说明图。 图37是第1实施例的燃料喷射量校正值运算机构的说明图。 图38是第1实施例 3的基本点火时间运算机构的说明图。 图39是第1实施例的点火时间校正许可机构的说明图。 图40是第1实施例的点火时间校正量运算机构的说明图。 图41是第2实施例的控制系统图。
图42是第2、第3实施例的燃料喷射量校正许可机构的说明图。 图43是第2、第3实施例的燃料喷射量校正值运算机构的说明图。 图44是第2、第3实施例的点火时间校正许可机构的说明图。 图45是第2实施例的点火时间校正量运算机构的说明图。 图46是第3实施例的控制系统图。
图47是第3实施例的点火时间校正量运算机构的说明图。 图中l (1A、 1B、 1C) 一控制装置，IO—发动机，19一水温传感 器，24—气流传感器，30 —燃料喷射阀，35 —火花塞，37—曲柄转角传 感器(转数传感器)，50 —三元催化剂(three-way catalyst), 51 —空燃 比传感器(A/F传感器)，52 —氧传感器，56 —缸内压传感器，IOO —控 制单元，120—基本燃料喷射量运算机构，130 —燃料喷射量校正许可机 构，140—燃料喷射量校正值运算机构，150 —基本点火时间运算机构， 160 —点火时间校正许可机构，170 —点火时间校正量运算机构，230 — 燃料喷射量校正许可机构，240 —燃料喷射量校正值运算机构，260—点 火时间校正许可机构，270 —点火时间校正量运算机构，370 —点火时间 校正量运算机构。
具体实施例方式
下面，参照附图，对本发明的发动机控制装置的实施方式进行说明。 图32是表示本发明的发动机控制装置的实施方式(第1 第3实 施例通用)和应用它的车载用发动机的一个例子的概略构成图。
图示的发动机10是例如拥有4个汽缸的多汽缸发动机，包括汽缸12和滑动自如地被嵌插在该汽缸12的各汽缸内的活塞(piston) 15， 该活塞15上方被定义为燃烧(操作)室17。各汽缸的燃烧室17上方 设有火花塞35。
使燃料燃烧的空气从设于吸气通路20前端部的空气过滤器21被取 入，通过气流传感器24，经电控节流阀25进入收集器27，从该收集器 27经由配置在所述吸气通路20下游端的吸气阀47，被吸入各汽缸的燃 烧室17。此外，在所述吸气通路20的下游部分(吸气端口附近)配置 有燃料喷射阀30。
吸入到燃烧室17的空气和由燃料喷射阀30喷射的燃料的混合气被 火花塞35点燃，其燃烧废气(排气)从燃烧室17经由排气阀48被排 出到排气通路40，流入那里的三元催化剂50，净化后被排出至外部。
此外，在排气通路40的三元催化剂50的下游侧，配置有氧(浓度) 传感器52;在排气通路40的催化剂50的上游侧，配置有检测排气空 燃比的A/F传感器(空燃比传感器)51。
所述空燃比传感器51对于排气中包含的氧浓度具有线性的输出特 性。排气中的氧浓度与空燃比的关系几乎是线性的，因此，通过检测氧 浓度的空燃比传感器51，就能求出被催化剂50净化之前的排气空燃比。 控制单元100 (后述)根据空燃比传感器51的信号，求出三元催化剂 50上游的排气空燃比，根据氧传感器52的信号，求出三元催化剂50 下游的氧浓度或相对于理论空燃比是浓还是稀薄。此外，利用两个传感 器51、 52的输出进行F/B控制，逐次校正燃料喷射量或空气量，使三 元催化剂50的净化效率达到最佳。
此外，根据需要， 一部分从燃烧室17排出到排气通路40的排出气 体经由EGR通路41被导入吸气通路20，经由吸气通路20环流回各汽 缸的燃烧室17。在所述EGR通路41上，插装有调整EGR率的EGR 阀42。
另外，本实施方式的控制装置1为了进行发动机10的各种控制， 具备了内置微型计算机的控制单元100。
控制单元100基本上像图33所示的那样，由CPUIOI、输入电路 102、输入输出端口 103、 RAM104、 ROM105等构成。控制单元100的输入信号有根据气流传感器24检测的吸入空气
量的信号；根据节流阀传感器28检测的节流阀25的开度的信号；从曲 柄转角传感器(转数传感器)37得到的表示曲柄轴18的转速(发动机 转数)/相位的信号(例如，信号脉冲以转角1度为单位，从曲柄转角 传感器37输出)；表示来自配置在排气通路40的三元催化剂50下游 侧的氧传感器52的、三元催化剂50下游的氧浓度或相对于理论空燃比 是浓还是稀薄的信号；根据配置在排气通路40的催化剂50上游侧的排 气集合部的空燃比传感器51检测的氧浓度(空燃比)的信号；根据设 在汽缸12上的水温传感器19检测的发动机冷却水温的信号；根据从加 速度传感器36得到的加速踏板39的踩踏量(表示驾驶者要求的扭矩) 的信号；根据从缸内压传感器56得到的各汽缸内(燃烧室17内)的压 力的信号；和根据从缸内温度传感器57得到的汽缸内(燃烧室17内) 的温度的信号等。
控制单元IOO被输入的是空燃比传感器51、氧传感器52、节流 阀传感器28、气流传感器24、曲柄转角传感器37、水温传感器19、加 速度传感器36、缸内压传感器56等各传感器的输出，控制单元100根 据这些传感器的输出，认识发动机的运转状态，根据该运转状态，计算 以下发动机的主要操作量吸入空气量、燃料喷射量、点火时间。由控 制单元IOO计算的燃料喷射量被转换为开阀脉冲信号，被燃料喷气阙驱 动电路117送至燃料喷气阀30。此外，为了在控制单元IOO计算的点 火时间内点火，驱动信号被点火输出电路116送至火花塞35。
具体而言就是，控制单元100用输入电路102进行除去噪声等信号 处理，然后送入输入输出端口 103。输入端口的值保存在RAM104中， 在CPU101内进行运算处理。记述运算处理内容的控制程序预先写入 ROM104。按照控制程序进行运算的表示各执行机构操作量的值保存在 RAM105中，其后送入输出端口 103。
对火花塞35的驱动信号进行ON/OFF的信号设定，点火输出电路 116内的一次侧线圈通电时为ON，不通电时为OFF。点火时间是从ON 变成OFF的时间点。将设置到输出端口 103的火花塞35用信号放大成 点火输出电路116执行点火所必需的足够的能量，输出到火花塞35。此外，对燃料喷射阀30的驱动信号(开阀脉冲信号)进行ON/OFF的 信号设定，开阀时为ON;闭阀时为OFF，放大成燃料喷射阀驱动电路 117足以打开燃料喷射阀30的能量，输出到燃料喷射阀30。实现电控 节流阀25的目标开度的驱动信号经由电控节流驱动电路U8，被送至 电控节流阀30。
下面，对控制单元100执行的处理内容进行具体说明。以下，针对 写入ROM104的控制程序进行记述。 [第l实施例(1A):图34]
图34是表示第1实施例的控制装置1A的控制系统图。图示的控 制装置1A具备下述的运算机构、许可机构。
基本燃料喷射量运算机构120 (图35) 燃料喷射量校正许可机构130 (图36) 燃料喷射量校正值运算机构140 (图37) 基本点火时间运算机构150 (图38) 点火时间校正许可机构160 (图39) 点火时间校正量运算机构170 (图40)
在本实施例(1A)中，"基本燃料喷射量运算机构120"计算基本 燃料喷射量(Tp)。"燃料喷射量校正许可机构130"判断是否对基本 燃料喷射量(Tp)进行校正。也就是说，判断是否对燃料喷射量进行校 正，使空燃比在规定范围内。在进行校正的情况下，设燃料喷射量校正 许可标志位Fp—fliel—hos=l。在不进行校正的情况下，设Fp—ftiel—hos=0。 "燃料喷射量校正值运算机构140"在Fp—fbd—h0S=l时，根据空燃比 传感器51的输出Rabf，计算燃料喷射量校正值(Alpha)，使空燃比在 规定范围内。
"基本点火时间运算机构150"计算基本点火时间(AdvO)。"点 火时间校正许可机构160"判断是否对基本点火时间(AdvO)进行校正。 也就是说，在达到规定的稳定度之前，判断是否进行点火时间的延迟校 正。在进行校正的情况下，设点火时间校正许可标志位Fp—adv—hos=l。 在不进行校正的情况下，设Fp—adv—hos=0。"点火时间校正量运算机 构"在Fp—adv_hos=l时，根据缸内压(燃烧压)传感器56的输出P，
20计算点火时间的延迟校正量(Adv一hos)，直至达到规定的稳定度。
下面，记述各种控制(运算机构、许可机构)的详细内容。
<基本燃料喷射量运算机构120 (图35) >
本运算机构120计算基本燃料喷射量(Tp)。具体而言就是，按照 图35所示的公式进行计算。这里，Cyl表示汽缸数。KO由喷嘴(injector) 的规格(燃料喷射脉冲幅度与燃料喷射量的关系)决定。
<燃料喷射量校正许可机构130 (图36) >
本运算机构(许可机构)130判断是否进行基本燃料喷射量(Tp) 的校正。具体而言，就像图36所示的那样，若TgNe—Kl ^Ne^ TgNe+K2 的状态持续K3[燃烧次数]以上，就允许进行基本燃料喷射量(Tp)的 校正，设Fp一fbel—hos= 1 。
另外，本条件判定以下状态启动后的发动机在空转(idle)时转 速收敛在目标速度附近。TgNe是启动后空转时的目标转速。此夕卜，Kl、 K2、 K3各参数最好凭经验决定。在Fpjliel—hos=l时，用下述的"燃 料喷射量校正值运算机构(图37)"计算燃料喷射量校正值(Alpha)。
<燃料喷射量校正值运算机构140 (图37) >
这里，根据Fp一fuel—hos=l时A/F传感器51检测的空燃比，进行 F/B (反馈)控制，使空燃比在规定范围内。具体而言，就像图37所示 的那样，根据目标空燃比Tabf与A/F传感器检测的空燃比Rabf之间的 偏差Dltabf，通过PI控制进行燃料喷射量校正值Alpha的运算。
另外，设目标空燃比Tabf在启动后Tcold之前是Tab，Tabf_cold; 在启动后Thot之前是Tab，Tabf一hot。 Thot相当于三元催化剂50活化 的时间。优选将Tabf—cold设定为15 16，这是发动机排出的HC浓度 最小且延迟效果最佳的空燃比。此外，优选将Tabf一hot设定为三元催化 剂50的净化率最高的14.6 14.7。
<基本点火时间运算机构150 (图38) >
本运算机构150计算基本点火时间(Adv0)。具体而言，就像图 38所示的那样，参照图表，从实际空气量(Qa)和发动机转速(Ne) 求出基本点火时间(Adv0)。优选将图表设定成MBT，但也能是顾及 各种运转条件下稳定性的值(预先根据MBT设置扭矩校正余量，以便在突发性的不稳定发生时能够进行扭矩校正)。
<点火时间校正许可机构160 (图39) >
本运算机构(许可机构)160判断是否进行基本点火时间(AdvO) 的校正。具体而言，就像图39所示的那样，若启动后时间Tas^Tcold 且Tgabf—K4^Rabf^Tgabf+K5的状态持续K6[燃烧次数]以上，就允 许进行基本点火时间(AdvO)的校正，设Fp—adv—hos=l。
另外，本条件判定以下状态实际空燃比收敛在延迟效果最佳的空
燃比上。K4、 K5、 K6各参数最好凭经验决定。在Fp—adv—hos=l时， 用下述的"点火时间校正量运算机构170 (图40)"计算点火时间校正 量(Adv一hos)。
<点火时间校正量运算机构170 (图40) >
这里，根据Fp—adv—hos-l时缸内压(燃烧压)传感器56的输出P， 计算点火时间的延迟校正量(Adv—hos)，直至达到规定的稳定度。具 体而言，就像图40所示的那样，进行以下处理。
根据缸内压传感器56的输出值P，计算1个周期的燃烧压的功 率(或者是图示的平均有效压)W。
'为了计算W的偏差程度(不稳定度)，对W进行统计处理(标 准偏差的运算等)，求出每个周期的燃烧压的功率的标准偏差s—W。
当s—W小于规定范围B—W时，设Adv—hos=Adv—hos (前次值) 一Rtdl。
当s—W大于规定范围B—W时，设Adv—hos-Adv—hos (前次值) +Advl。
当s—W处于规定范围B—W时，设Adv—hos=Adv—hos (前次值)。 优选将B一W设定为相当于稳定界限的值。Rtdl 、 Advl等是决定延 迟速度、提前角速度的参数。该速度越快(越大)，越能期待降低排气 的效果，但相应地，点火时间控制系统很容易变得不稳定。最好根据发 动机特性(响应性等)，凭经验决定。 <第1实施例的作用效果>
根据本第1实施例，发动机在启动后，在车载方式下，首先是使空 燃比达到最佳(控制为15 16)，然后将点火时间延迟到稳定界限，所以能不受实际环境下发生的种种外部干扰的影响，用完该发动机拥有
的使HC为最小的电势(potential)。 [第2实施例(IB):图41] 所述的第l实施例(1A)是利用空燃比传感器51使空燃比达到最 佳(对燃料量进行校正控制)，利用缸内压(燃烧压)传感器56，将 点火时间延迟到稳定界限(校正点火时间)，而第2实施例(1B)是利 用发动机的曲柄转角信号，使空燃比达到最佳，然后将点火时间延迟控 制到稳定界限。
图41是表示第2实施例的控制装置1B的控制系统图，对第1实施 例的控制装置1A的各部的对应部分附加相同的标记，省略重复说明。 本第2实施例的控制装置1B具备下述运算机构、许可机构。
基本燃料喷射量运算机构120 (图35) 燃料喷射量校正许可机构230 (图42) 燃料喷射量校正值运算机构240 (图43) 基本点火时间运算机构150 (图38) 点火时间校正许可机构260 (图44) 点火时间校正量运算机构270 (图45)
在本实施例(1B)中，"基本燃料喷射量运算机构120"计算基本 燃料喷射量(Tp)。"燃料喷射量校正许可机构230"判断是否进行基 本燃料喷射量(Tp)的校正。也就是说，判断是否进行燃料喷射量的校 正，使空燃比在规定范围内。在进行校正的情况下，设燃料喷射量校正 许可标志位Fp—fiiel—hos=l。在不进行校正的情况下，设Fp—foel—hos=0。 "燃料喷射量校正值运算机构240 "在Fp—foe1—hos=l时，根据曲柄转 角传感器37的输出，计算燃料喷射量校正值(Alpha)，使空燃比在规 定范围内。
"基本点火时间运算机构150"计算基本点火时间(AdvO)。"点 火时间校正许可机构260"判断是否进行基本点火时间(AdvO)的校正。 也就是说，判断是否进行点火时间的延迟校正，直至达到规定的稳定度。 在进行校正的情况下，设点火时间校正许可标志位Fp一adv—hos=l。在 不进行校正的情况下，设Fp一adv一hos^。"点火时间校正量运算机构"在Fp一adv—hos=l时，根据曲柄转角传感器37的输出，计算点火时间的 延迟校正量(Adv一hos),直至达到规定的稳定度。
下面，记述各控制(运算机构、许可机构)的详细内容。
<基本燃料喷射量运算机构120 (图35) >
本运算机构120计算基本燃料喷射量(Tp)。具体而言，就像图 35所示的那样，由于与第l实施例相同，所以不进行详述。 <燃料喷射量校正许可机构230 (图42) >
本运算机构(许可机构)230判断是否进行基本燃料喷射量(Tp) 的校正。具体而言，就像图36所示的那样， 启动后的时间Tas^Tcold、且
TgNe—Kl^Ne^TgNe+K2的状态持续K3[燃烧次数]以上时、且 Fp_adv—hos (点火时间校正许可标志位)为0时， 设Fp—fbel—hos=l 。
另外，在条件《中，Thot相当于三元催化剂50活化的时间，判断 三元催化剂50是否为非活性状态。
条件，判定了以下状态在启动后，发动机在空转时转速收敛在 目标速度附近。TgNe是启动后空转时的目标转速。此外，Kl、 K2、 K3 各参数最好凭经验决定。
条件，意味着在尚未执行点火时间校正时进行空燃比校正。这是由 于，利用曲柄转角传感器的信号的校正，只是针对空燃比和点火时间中 的一个，不同时进行校正。
在Fp—fod_hoS=l时，用下述的"燃料喷射量校正值运算机构(图 43)"计算燃料喷射量校正值(Alpha)。
<燃料喷射量校正值运算机构240 (图43) >
这里，根据Fp_foel—hos=l时曲柄转角传感器37的输出，计算燃料 喷射量的校正值，使空燃比落入规定范围。具体而言，就像图43所示 的那样，进行以下处理。
*根据曲柄转角传感器37的输出值，计算每个周期转速的变化量， 也就是角加速度dNe。
为了计算dNe的偏差程度(不稳定度)，对dNe进行统计处理
24(标准偏差的运算等)，求出角加速度的标准偏差s一dNe。
当s—dNe小于规定范围A—dNe时，设Alpha-Alpha (前次值)一 Leanl 。
当s—dNe大于规定范围A—dNe时，设Alpha=Alpha (前次值) 十Richl。
当s—dNe处于规定范围A—dNe时，设Alpha=Alpha (前次值)。 优选将A—dNe设定为空燃比15 16。 Leanl 、 Richl等是决定稀薄 速度、浓速度的参数。虽然该速度越快(越大)，越能期待降低排气的 效果，但相应地，空燃比控制系统会很容易变得不稳定。最好根据发动 机的特性(响应性等)，凭经验决定。
当Fp—ftiel—hos=0时，Alpha维持前次值。 <基本点火时间运算机构150 (图38) >
本运算机构150计算基本点火时间(Adv0)。具体而言就是，进 行图38所示的处理，由于与第l实施例相同，所以在此不进行详述。 <点火时间校正许可机构260 (图44) >
本运算机构(许可机构)260判断是否进行基本点火时间(AdvO) 的校正。具体而言，就像图44所示的那样， 启动后的时间Tas^Tcold、且
Fp_foel_hoS (燃料喷射量校正许可标志位)为1、且s—dNe为规 定范围A—dNe的状态持续K7[燃烧次数]以上时，允许进行基本点火时 间(AdvO)的校正，设Fp—adv—hos=l。
在条件*中，Thot相当于三元催化剂50活化的时间，判断三元催 化剂50是否为非活性状态。
条件*判定了以下状态实际空燃比收敛在延迟效果最佳的空燃比上。
在Fp—adv—hos=l时，用下述的"点火时间校正量运算机构(图40)" 计算点火时间校正量(Adv一hos)。
另外，当Fp—advjios从0切换到1时，如燃料喷射量校正许可机 构(图42)中所述，Fp一fuel一hos就从1切换到0，停止燃料喷射量的 校正。这是由于，利用曲柄转角传感器的信号的校正，只是针对空燃比和点火时间中的一个执行，不同时进行校正。
在Fp一adv一hos-l时，用下述的"点火时间校正量运算机构270 (图 45)"计算点火时间校正量(Adv—hos)。
<点火时间校正量运算机构270 (图45) >
这里，根据Fp一adv一hos=l时曲柄转角传感器37的输出，计算点火 时间的延迟校正量(Adv—hos)，直至达到规定的稳定度。具体而言就 是像图45所示的那样，进行以下处理。
*根据曲柄转角传感器37的输出值，计算每个周期转速的变化量， 也就是角加速度dNe。
为了计算dNe的偏差程度(不稳定度)，对dNe进行统计处理 (标准偏差的运算等)，求出角加速度的标准偏差s一dNe。
当s—dNe小于规定范围B_dNe时，设Adv一hos = Adv一hos (前次 值)—Rtdl。
当s—dNe大于规定范围B—dNe时，设Adv—hos=Adv—hos(前次值) +Advl。
当s—dNe处于规定范围B—dNe时，设Adv—hos=Adv—hos(前次值)。 优选将B一dNe设定为相当于稳定界限的值。Rtdl 、 Advl等是决定 延迟速度、提前角速度的参数。虽然该速度越快(越大)，越能期待降 低排气的效果，但相应地，点火时间控制系统会很容易变得不稳定。最 好根据发动机的特性(响应性等)，凭经验决定。 <第2实施例的作用效果>
根据本第2实施例，发动机在启动后，利用曲柄转角传感器信号， 在车载方式下，首先是使空燃比达到最佳(控制为15 16)，然后将 点火时间延迟到稳定界限，所以能不受实际环境下发生的种种外部干扰 的影响，用完该发动机拥有的使HC为最小的电势。 [第3实施例(1C):图41]
所述的第2实施例(1B)是利用发动机的曲柄转角信号，使空燃比 达到最佳，然后将点火时间延迟控制在稳定界限上。
现有的启动控制中，进行了某种程度的点火时间的延迟校正。但是， 就像"解决课题的方法"中所述的那样，延迟时稳定性恶化的程度几乎必然大于稀薄时稳定性恶化的程度。所以，第3实施例(1C)进行如下 控制。g卩，按照缺省设定，进行某种程度的延迟，且在判定为稳定性劣 于规定水平的情况下，暂时减少延迟量(使点火时间返回到提前角侧)，
提高稳定性。然后，使空燃比变为稀薄空燃比，降低HC排出量。另外，
如果稳定性还有余量，就再次进行延迟。
图46是表示第3实施例的控制装置1C的控制系统图，对第1、 2 实施例的控制装置1A、 1B的各部的对应部分附加相同的标记，省略重 复说明。
本第3实施例的控制装置1C具备下述的运算机构、许可机构。
基本燃料喷射量运算机构120 (图35) 燃料喷射量校正许可机构230 (图42) 燃料喷射量校正值运算机构240 (图43) 基本点火时间运算机构150 (图38) 点火时间校正许可机构260 (图44) 点火时间校正量运算机构370 (图47)
"基本燃料喷射量运算机构120"计算基本燃料喷射量(Tp)。"燃 料喷射量校正许可机构230"判断是否进行基本燃料喷射量(Tp)的校 正。也就是说，判断是否对燃料喷射量进行校正，使空燃比在规定范围 内。在进行校正的情况下，设燃料喷射量校正许可标志位 Fp—ftiel—hos=l。在不进行校正的情况下，设Fp—fiiel—hos=0。"燃料喷 射量校正值运算机构"在Fp_fbd_h0S=l时，根据曲柄转角传感器37 的输出，计算燃料喷射量校正值(Alpha)，使空燃比处于规定范围内。
"基本点火时间运算机构150"计算基本点火时间(AdvO)。"点 火时间校正许可机构"判断是否进行基本点火时间(AdvO)的校正。 也就是说，判断是否进行点火时间的延迟校正，直至到达规定的稳定度。 在进行校正的情况下，设点火时间校正许可标志位Fp—adV—hos=l。在 不进行校正的情况下，设Fp—adv—hos=0。"点火时间校正量运算机构 370"在Fp一adv—hos=l时，根据曲柄转角传感器37的输出，计算点火 时间的延迟校正量(Adv—hos)，直至达到规定的稳定度。只是在根据 曲柄转角37的输出进行空燃比侧控制时(不进行延迟控制时)，在点火时间相对于规定值更处于延迟一侧时，暂时返回提前角一侧，确保稳 定余量，控制空燃比，使其变得更稀薄。
下面，记述各控制(运算机构、许可机构)的详细内容。
<基本燃料喷射量运算机构120 (图35) >
本运算机构120计算基本燃料喷射量(Tp)。具体而言，就像图 35所示的那样，由于与第l实施例相同，所以不进行详述。 <燃料喷射量校正许可机构230 (图42) >
本运算机构(许可机构)230判断是否进行基本燃料喷射量(Tp) 的校正。具体而言，就像图42所示的那样，由于与第2实施例相同， 所以不进行详述。
<燃料喷射量校正值运算机构240 (图43) >
这里，根据Fp—flid—hos=l时曲柄转角传感器37的输出，计算燃料 喷射量的校正值，使空燃比为规定范围。具体而言，就像图43所示的 那样，由于与第2实施例相同，所以不进行详述。
<基本点火时间运算机构150 (图38) >
本运算机构150计算基本点火时间(AdvO)。具体而言就是，进 行图38所示的处理，由于与第1和第2实施例相同，所以在此不进行 详述。
<点火时间校正许可机构260 (图44) >
本运算机构(许可机构)260判断是否进行基本点火时间(AdvO) 的校正。具体而言，就像图44所示的那样，由于与第2实施例相同， 所以不进行详述。
<点火时间校正量运算机构370 (图47) >
这里，根据曲柄转角传感器37的输出，计算点火时间的校正量 (Adv一hos)。具体而言，就像图47所示的那样，进行以下处理。 当Fp—adv—hos=l时，
，根据曲柄转角传感器37的输出值，计算每个周期转速的变化量， 也就是角加速度dNe。
为了计算dNe的偏差程度(不稳定度)，对dNe进行统计处理 (标准偏差的运算等)，求出角加速度的标准偏差s dNe。 当s一dNe小于规定范围B—dNe时，设Adv—hos = Adv—hos (前次 值)—Rtdl。
当s—dNe大于规定范围B—dNe时，设Adv—hos=Adv—hos(前次值) 十Advl。
当s—dNe处于规定范围B—dNe时，设Adv—hos=Adv—hos(前次值)。
优选将B一dNe设定为相当于稳定界限的值。Rtdl 、 Advl等是决定 延迟速度、提前角速度的参数。虽然该速度越快(越大)，越能期待降 低排气的效果，但相应地，点火时间控制系统会很容易变得不稳定。最 好根据发动机的特性(响应性等)，凭经验决定。
当Fp—adv—hos=0时，
当s一dNe小于规定范围A—dNe时，且
Adv ^ Adv—limit时，
设Adv—hos=Adv—hos (前次值)+Advl。
也就是说，在根据曲柄转角传感器信号，执行空燃比侧控制时(不 进行延迟控制时)，在点火时间相对于规定值更处于延迟一侧时，暂时 返回提前角侧，确保稳定余量，控制空燃比，使其变得更稀薄，由此， 使稳定性不会更加恶化，使HC排放量进一步降低。如果使空燃比变稀 薄之后稳定性还有余量，就通过所述的"Fp—adv—hos=l时"的处理， 再次进行延迟。
<第3实施例的作用效果>
根据本实施例，发动机在启动后，利用曲柄转角传感器信号，在车 载方式下，首先是使空燃比达到最佳(控制为15 16)，然后将点火 时间延迟到稳定界限，所以能不受实际环境下发生的种种外部干扰的影 响，用完该发动机拥有的使HC最小的电势。
尤其是，在利用曲柄转角传感器信号，执行空燃比侧控制时(不进 行延迟控制时)，在点火时间相对于规定值更处于延迟一侧时，暂时返 回提前角侧，确保稳定余量，控制空燃比，使其变得更稀薄，就能使稳 定性不会更加恶化，使HC排放量进一步降低。
权利要求
1.一种发动机控制装置，其特征在于，具备空燃比控制机构，在发动机处于特定运转状态时，将空燃比控制在规定范围；和点火时间校正机构，在发动机处于所述特定运转状态且空燃比处于所述规定范围时，将点火时间向延迟侧校正。
2. 根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述空燃比控制机构控制的空燃比的规定范围设定在14.5 16.5。
3. 根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，具备空燃比检测机构，直接或间接检测空燃比；和稳定度检测机 构，直接或间接检测发动机的稳定度，所述空燃比控制机构根据所述检测空燃比，进行所述控制，所述点 火时间校正机构根据所述检测稳定度，进行所述校正。
4. 根据权利要求3所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述点火时间校正机构在所述空燃比控制机构将空燃比控制在所述规定范围后，根据所述检测稳定度，将点火时间向延迟侧校正。
5. 根据权利要求3所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述空燃比检测机构使用配置在排气通路上的空燃比传感器、氧传感器或检测其它排气成分的传感器。
6. 根据权利要求3所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述空燃比检测机构根据发动机的缸内压变化和/或转速变化，检测空燃比。
7. 根据权利要求3所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述稳定度检测机构根据发动机的缸内压变化和/或转速变化，检测所述稳定度。
8. 根据权利要求6或7所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述空燃比检测机构和/或所述稳定度检测机构求出发动机转速的n次微分成分，作为所述发动机的转速变化，其中n-l、 2*。
9. 根据权利要求7或8所述的发动机控制装置，其特征在于，作为所述空燃比检测机构和所述稳定度检测机构，具备转速变化 检测机构，检测所述发动机的转速变化；和切换机构，选择性地切换基 于该转速变化检测机构检测的转速变化从而由所述空燃比控制机构进 行的所述控制、和基于所述转速变化从而由所述点火时间校正机构进行 的所述校正。
10. 根据权利要求9所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述切换机构使所述空燃比控制机构进行所述控制，在空燃比被控制在所述规定范围之后，使所述点火时间校正机构进行所述校正。
11. 根据权利要求9所述的发动机控制装置，其特征在于，所述空燃比控制机构在根据所述转速变化将空燃比控制在所述规 定范围之后，保持空燃比控制参数，使空燃比维持在所述规定范围内，所述点火时间校正机构在所述空燃比被维持在所述规定范围时，根 据所述转速变化，将点火时间向延迟侧校正。
12. 根据权利要求9所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述空燃比控制机构在所述转速变化小于规定范围A时，对燃料喷射量进行减量校正，直至转速变化落入规定范围A;在所述转速变化 大于规定范围A时，对燃料喷射量进行增量校正，直至转速变化落入 规定范围A;在所述转速变化处于规定范围A时，保持所述燃料喷射量 的校正量，在所述空燃比控制机构保持所述燃料喷射量的校正量之后，所述点 火时间校正机构，在所述转速变化小于规定范围B时，将点火时间向延迟侧校正，直至转速变化落入规定范围B;在所述转速变化大于规定范 围B时，将点火时间向提前角侧校正，直至转速变化落入规定范围B;在所述转速变化处于规定范围B时，停止更新点火时间的校正，维持校正值。
13. 根据权利要求12所述的发动机控制装置，其特征在于， 所述规定范围A设定得比所述规定范围B小。
14. 根据权利要求l所述的发动机控制装置，其特征在于， 具备禁止机构，在空燃比没被控制在所述规定范围时，禁止将点火时间向延迟侧控制。
15. 根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于， 还具备执行以下操作的机构，即，在空燃比没被控制在所述规定范围且点火时间处比规定值靠向延迟侧的情况下，使所述点火时间校正机 构暂时执行使点火时间向提前角侧返回的操作，然后执行使所述空燃比 控制机构将空燃比控制在所述规定范围的操作。
16. 根据权利要求l所述的发动机控制装置，其特征在于，所述空燃比控制机构和点火时间校正机构在配置在排气通路中的 催化剂的温度为规定值以下或其净化效率为规定值以下时，进行所述控 制和所述校正。
全文摘要
为了在启动时(催化剂活化前)，使发动机排出的HC量最小，本发明提供一种发动机控制装置，能使空燃比和点火时刻双方都达到最佳，在此时的运转条件(环境条件)下获得使HC最小的性能。该发动机控制装置具备空燃比控制机构，在发动机处于特定运转状态(例如冷机启动时～空转时等催化剂未活化的状态)时，将空燃比控制在规定范围(例如14.5～16.5)；和点火时间校正机构，在发动机处于所述特定运转状态、且空燃比处于所述规定范围时，将点火时间向延迟侧校正。
文档编号F02D41/14GK101586506SQ200910141098
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月20日 优先权日2008年5月23日
发明者中川慎二, 兼利和彦, 加藤木工三, 大须贺稔, 市原隆信 申请人:株式会社日立制作所