内燃机的控制装置的制作方法

专利名称：内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的控制装置。
背景技术：
在内燃机、例如4循环单气缸发动机中，通过重复进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、 排气冲程这4个循环而生成输出。发动机的控制装置通过对发动机的这些各冲程进行判断来计算燃料的喷射和点火等的正时。这里，作为控制装置进行发动机的冲程判断的方法，例如公知有以下方法在发动机起动时，在曲轴进行第1周旋转和第2周旋转期间、即720CA(曲轴角度、曲轴角)期间， 比较曲轴旋转1周期间的进气管压力特性，由此进行发动机冲程判断。作为发动机起动时的冲程判断的具体例子，例如存在以下情况曲轴每旋转1周， 测定进气管压力的最小值，将曲轴的第1周旋转的进气管压力的最小值与第2周旋转的最小值进行比较。通过该步骤判断方法，在曲轴的第2周旋转中进行发动机的冲程判断。此夕卜，作为步骤判断的其他例子，存在以下情况针对伴随着曲轴的旋转而规则地输出的每个脉冲信号，将发动机的进气管的压力值累加。通过该步骤判断方法，在曲轴旋转了 2周时， 对曲轴第1周旋转的进气管压力的累加值与第2周旋转的进气管压力的累加值进行比较， 由此进行发动机冲程的判断。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2000-265894号公报专利文献2 日本特开2003-3887号公报

发明内容
发明要解决的课题但是，在720CA期间对曲轴旋转1周期间的进气管压力特性进行比较时，第1周旋转的进气管压力的最小值或者累加值与第2周旋转的进气管压力的最小值或者累加值之间的大小关系与发动机冲程不一致，有时会错误地进行冲程判断。在发动机起动时或者发动机处于过渡性的运转状态下，例如在对用于调整吸入空气量的节气阀进行开闭操作的情况或者发动机高速旋转且节气阀为高开度(例如全开)的情况下等，会发生这种错误判断。本发明正是鉴于上述情况而提出，其主要目的在于能够准确进行发动机的冲程判断。用于解决课题的手段根据本发明的一个方面，提供一种内燃机的控制装置，该控制装置具有进气压力计算部，其取得向内燃机的燃烧室提供空气的进气管内的压力，并测量所述内燃机的输出轴旋转1周期间所述进气管内的压力的最大值以及最小值；变动幅度计算部，其根据所述进气管内的压力的最大值与最小值之差，计算所述输出轴旋转1周期间的压力变动幅度；变动幅度比较部，其对所述曲轴旋转2周期间得到的压力变动幅度的前次值与本次值的大小进行比较；冲程判断部，其对压力变动幅度的前次值与本次值的大小进行比较，并判断所述内燃机的冲程；输出处理部，其在进行了所述内燃机的冲程判断后，每当所述输出轴旋转 2周时，进行1次燃料喷射输出和点火输出。此外，根据本发明的另一个方面，提供了第一方面的发明所记载的内燃机的控制装置，其中，所述冲程判断部比较所述进气管内的压力变动幅度的前次值与本次值的大小， 在所述输出轴旋转预定次数期间，压力变动幅度的大小的变化交替且连续发生的情况下， 判断发动机的冲程。此外，根据本发明的另一个方面，提供第二方面的发明所记载的内燃机的控制装置，其中，所述冲程判断部在所述进气管内的压力变动幅度的大小的变化连续3次时，判断发动机冲程。此外，根据本发明的另一个方面，提供了第一方面至第三方面的任一方面的发明所记载的内燃机的控制装置，其中，所述冲程判断部在压力变动幅度由前次值到本次值的变化为从大到小的情况下，将与本次值对应的冲程判断为膨胀/排气冲程。发明效果根据本发明，由于根据进气管内的压力的变动幅度的大小变化来进行冲程判断， 因此，即使在以往容易误判的条件下也能够高精度地进行冲程判断。由于能够根据正确的冲程判断结果来进行点火输出等，因此，能够提高点火系统构成部件的耐久性。


图1是示出本发明的实施方式的内燃机和控制装置的结构的图。图2是控制装置的框图。图3是内燃机的控制的流程图。图4是采用正时转子说明曲轴角度检测的处理的图。图5是计算发动机冲程判断用的进气压力的处理的流程图(其一)。图6是发动机冲程判断处理的流程图(其一)。图7是发动机冲程判断处理的流程图(其二)。图8是进行发动机冲程判断时的正时图(其一)。图9是进行发动机冲程判断时的正时图(其二)。图10是示出冲程判断的实验结果的图(其一)。图11是示出冲程判断的实验结果的图(其二)。
具体实施例方式以下详细说明用于实施本发明的方式。图1示出包含内燃机及其控制装置的系统的概略结构图。作为内燃机的发动机1具有吸入空气的进气管2。进气管2在上游侧的进气口 2A 处安装有空气净化器3，并在设置了进气温度传感器4后，能够通过节气阀5调整通路面积。 节气阀5的开度由节气门开度传感器6来监视。而且，节气阀5的下游在依次设置进气压力传感器7和燃料喷射用的喷射器8后，与由缸盖12和缸体11形成的燃烧室13连接。在进气管2与燃烧室13之间，进气阀14开闭自如地插入管路。缸体11中滑动自如地插入有活塞15。活塞15构成为经由曲臂16与曲轴17连接，将活塞15的直线往返运动转换成作为输出轴的曲轴17的旋转运动。曲轴17旋转自由地支承于缸体11，并固定有用于检测其转速的正时转子18。在正时转子18附近配置有曲轴角度传感器19。进而，在缸体11上形成用于使冷却水循环的通路20，而且还安装有用于测量冷却水的温度的冷却水温传感器21。缸盖12上除了进气管2以外还安装有火花塞M和排气管25。火花塞M与点火线圈27电连接，并被施加高电压。此外，与排气管25的燃烧室13连接的开口部，开闭自由地安装有排气阀观。而且，在排气管25中途设置有催化剂转换器四。下面，参照图2说明进行这种发动机1的控制的控制装置41的结构。另外，控制装置41有时也被称作ECU (Electronic Control Unit，电子控制单元)。控制装置41构成为与电池42连接，而且能够输入来自曲轴角度传感器19、节气门开度传感器6、进气压力传感器7、冷却水温传感器21、进气温度传感器4的信号。进而，控制装置41构成为能够向点火线圈27、喷射器8输出信号。此外，控制装置41具有波形整形电路51，其用于对从曲轴角度传感器19输出的数字信号进行成形；以及A/D (Analog/Digital，模拟/数字)转换器52，其将四个传感器4、 6、7、21输出的模拟信号转换成数字信号。波形整形电路51和A/D转换器与CPU (Central Processing Unit，中央处理器)53 连接。ROM (Read Only Memory，只读存储器)54、 RAM (Random Access memory，随机存取存储器)55、计时器56也与CPU 53连接。而且，CPU 53的输出与点火电路57、驱动电路58连接。点火电路57构成为在预定的正时向点火线圈 27输出信号。驱动电路58构成为在预定的正时输出驱动喷射器8的信号。进而，在本实施方式中，CPU 53按功能可划分为曲轴信号处理部61、节气门信号处理部62、进气压力计算部63、变动幅度计算部64、变动幅度比较部65、冲程判断部66、输出处理部67。曲轴信号处理部61计算曲轴17的旋转角度和发动机转速。节气门信号处理部62 计算节气门开度。进气压力计算部63计算进气管压力，并且计算最大值以及最小值。变动幅度计算部64根据进气管压力的最大值与最小值之差，计算曲轴17旋转1周期间的进气管2内的压力变动幅度。变动幅度比较部65对曲轴17旋转2周期间得到的压力变动幅度的前次值与本次值的大小进行比较。冲程判断部66根据压力变动幅度的变化判断发动机 1的冲程。输出处理部67根据冲程判断的结果进行燃料喷射输出以及点火输出。接着，对本实施方式中的内燃机的控制进行说明。如图3的流程图所示，首先，在步骤SlOl中，检测曲轴角的基准位置。例如，如图4 所示，正时转子18以20°旋转角为一刻度形成有18个突起71，将其中一个设为基准突起 71A，该基准突起71A与其他突起71相比在周向上形成地较长。控制装置41的曲轴信号处理部61在检测到基准突起71A的下一个突起71时，将360CA(曲轴角度、曲轴角)的阶段 (stage)数设为“0”，从此处起，每检测到突起71时，使阶段数加1。并且，将检测到基准突起 71A时的阶段数设为“17”，然后，在检测到基准突起71A的下一个突起71时，使阶段数复位而再次从“0”开始重复计数。另外，活塞15的上止点(TDC)位于基准突起71A与下一个突起71之间，基准突起71A的终点配置于从上止点起靠前10°的位置(BTDC 10° )。而且，基准突起71A的下一个突起71的终点配置于从上止点起延后10°的位置(ATDC 10° )。关于曲轴角17的基准位置的检测，通过测量周期性地形成于正时转子18外周的突起71的长度、以及到下一个突起71出现之前所需的时间来进行。如上所述，正时转子18 由于只有基准突起71A在旋转方向形成地较长，因此，利用曲轴角度传感器19测量突起71 的长度以及到下一个突起71出现之前所需的时间，并计算其比率。除了基准突起71A以外的突起71的比率是固定的，基准突起71A由于突起部分较长，因此，与其他突起71相比，其比率相对变大。因此，如果检查比率的前次值与本次值之差，则能够判断是基准突起71A还是其他突起71。接着，在步骤S102中，对曲轴后端位置信号进行检测，该曲轴后端位置信号表示检测到正时转子18的基准突起71A的后端位置。如果没有检测到曲轴后端位置信号，则结束此处的处理。与此相对，如果输出了曲轴后端位置信号，则进入步骤S104。在步骤S104 中，调查是否检测到曲轴角度基准位置。在没有检测到曲轴角度基准位置的情况下，进入步骤S105，控制装置41使发动机冲程判断用的参数复位。然后，控制装置41结束此处的处理。与此相对，在步骤S104中，在已经检测到曲轴角度基准位置的情况下，在步骤 S106中，控制装置41计算发动机转速。例如，通过根据设置于正时转子18的突起71间的时间测量值的360CA量的合计来进行计算，由此得到发动机转速。接着，在步骤S107中，控制装置41的节气门信号处理部62根据节气门开度传感器6的输出来计算节气门开度。然后，在步骤S108中，进气压力计算部63根据进气压力传感器的输出来计算进气压力PMB。然后，在步骤S109中，控制装置41的进气压力计算部63和变动幅度计算部64使用进气压力计算用于判断发动机冲程的判断用进气压力。其中，每当曲轴17旋转1周时， 确定其中进气压力的最大值和最小值，然后计算出进气压力的最大值与最小值之差。关于该冲程的详细内容将在后面进行说明。进而，在步骤SllO中，控制装置41的变动幅度比较部65和冲程判断部66根据判断用的进气压力来判断发动机冲程。在该实施方式中，曲轴旋转1周期间的进气压力的最大值与最小值之差的数据通过曲轴17旋转4次而取得，当差的变化为大一小一大一小，或者小一大一小一大时，在第四次以后的差的变化小于前次值的情况下，判断为发动机1为膨胀/排气冲程。关于该冲程的详细内容将在后面进行说明。接着，在步骤Slll中，控制装置43的输出处理部67根据发动机1的冲程判断结果、发动机转速、节气门开度来计算点火正时。然后，在步骤S112中，作为燃料喷射量计算处理，输出处理部67根据发动机1的冲程判断结果、发动机转速、节气门开度来确定燃料喷射量以及开始燃料喷射的正时。然后，在步骤S113中，输出处理部67实施点火输出处理，并使火花塞M放电，从而对燃料室13内的可燃性混合气体进行点火。关于点火输出处理，在进行了发动机1的冲程判断后，仅在进气/压缩冲程进行点火输出，每当曲轴17旋转2周时，进行1次点火输出。 与此相对，在发动机1的冲程判断未完成的阶段，每当曲轴17旋转1周时，进行1次点火输
出ο并且，在步骤S114中，输出处理部67进行燃料喷射处理，向被吸入进气管2的空气喷射燃料而形成可燃性混合气体。关于燃料喷射处理，在进行发动机1的冲程判断后，每当曲轴17旋转2周时，喷射一次燃料。与此相对，在发动机1的冲程判断未完成的阶段，每当曲轴17旋转1周时，喷射一次燃料。接下来，参照图5的流程图，对图3的步骤S109的冲程判断用进气压力的计算处理的详细内容进行说明。首先，在步骤S201中，对伴随正时转子18的旋转而计算出的阶段数进行调查。在根据曲轴17的旋转角度而确定的阶段数为紧接在上止点之后的阶段(即，阶段数=0)的情况下，进入步骤S202，进气压力计算部63对进气压力的最低值进行复位，将当前的进气压力作为进气压力最低值PMB。此外，在步骤S203中，对进气压力的最高值进行复位，将当前的进气压力作为进气压力最高值PMT。进而，在步骤S204中，将进气压力变动幅度DPMTDC 复位，使当前的值为0。然后，进入后述的步骤S210。另一方面，在步骤S201中，在判断为当前的阶段不是紧接在上止点之后的阶段的情况下，进入步骤S205，进气压力计算部63调查是否测量了进气压力最低值PMB。并且，在进气压力的当前值在进气压力最低值PMB以下的情况下，视为重新检测到进气压力最低值 PMB,进入步骤S206，利用进气压力的当前值更新进气压力最低值PMB，然后进入步骤S207。与此相对，在步骤S205中，在进气压力的当前值比进气压力最低值PMB大的情况下，不更新进气压力最低值PMB，进入步骤S207。进而，在步骤S207中，进气压力计算部63调查是否测量了进气压力最高值PMT。 在进气压力的当前值为进气压力最高值PMT以上的情况下，视为重新检测到进气压力最高值PMT，进入步骤S208。在步骤S208中，进气压力计算部63利用进气压力的当前值更新进气压力最高值PMT。在步骤S207中，在进气压力的当前值比进气压力最高值PMT小的情况下，不更新进气压力最高值PMT，进入步骤S209。接着，在步骤S209中，变动幅度计算部64计算进气压力变动幅度DPMTDC。通过从进气压力最高值PMT中减去进气压力最低值PMB来得到进气压力变动幅度DPMTDC。接下来，进行步骤S210的处理。如果当前的阶段不是上止点的前一个阶段，则结束此处的处理。因此，在超过相当于上止点的阶段而到达相当于下一个上止点的阶段之前的期间内，重复前述步骤S201 步骤S209的处理，重复进气压力最低值PMB的更新、进气压力最高值PMT的更新、以及进气压力变动幅度DPMTDC的计算。与此相对，在步骤S210中，在当前的阶段为上止点的前一个阶段时，进入步骤 S211，变动幅度计算部64将已经存储的本次进气压力变动幅度DPMTDC1的值作为上次的进气压力变动幅度DPMTDC2进行存储。然后，在步骤S212中，将当前的进气压力变动幅度 DPMTDC的值作为本次的进气压力变动幅度DPMTDC1进行存储。接着，在步骤S213中，从前次的进气压力变动幅度DPMTDC2中减去本次的进气压力变动幅度DPMTDC1，由此来计算进气压力变动幅度的变化量DDPMTDC。由于在至此为止的处理中，计算出了曲轴17旋转 1周为止的期间的进气压力最低值PMB、进气压力最高值PMT、进气压力变动幅度的本次值 (DPMTDC1)、以及作为进气压力变动幅度的本次值与前次值之差的进气压力变动幅度的变化量DDPMTDC，因此，结束此处的处理。接下来，参照图6和7的流程图，对图3的步骤SllO的发动机冲程判断处理的详细内容进行说明。首先，在步骤S301中，控制装置41的变动幅度计算部64对当前的阶段进行调查。如果不是上止点的前一个阶段，则实施从端子A开始进行的图7的步骤S320。与此相对，在步骤S301中是上止点的前一个阶段的情况下，进入步骤S302，变动幅度比较部65调查进气压力变动幅度DPMTDC的变化量DDPMTDC是否在预先设定的预定值以上。此处的预定值根据发动机1的排气量等而不同，例如设为左右。在步骤S302中，当进气压力变动幅度DPMTDC的变化量低于预定值时，进入步骤 S303，变动幅度计算部64对前次进气压力变动标记进行复位。接着，在步骤S304中，本次进气压力变动标记被复位，在步骤S305中，进气压力变动周期计数器CC复位。然后，实施从端子B开始进行的图7的步骤S312。另一方面，如果在步骤S302中进气压力变动幅度DPMTDC的变化量在预定值以上， 则进入步骤S306，更新前次进气压力变动标记F_DB。具体来说，利用本次进气压力变动标记F DT的值来更新前次进气压力变动标记F_DB。进而，在步骤S307中，调查进气压力变动幅度的前次值DPMTDC2与本次值DPMTDC1 的大小关系而设定本次进气压力变动标记F_DT。例如，在进气压力变动幅度的前次值 DPMTDC2为本次值DPMTDC1以上的情况下，由于进气压力变动为从大到小的变化，因此，将本次进气压力变动标记F_DT设定为“ 1 ”。与此相对，在进气压力变动幅度的前次值DPMTDC2 小于本次值DPMTDC1的情况下，由于进气压力变动为从小到大的变化，因此，将本次进气压力变动标记F_DT设定为“0”。因此，在步骤S308中，在不视为周期性地产生进气压力的变动的情况下，进入步骤S309。另外，不视为周期性地产生进气压力的变动的情况是指进气压力变动周期计数器 CC的值小于“1”的情况。在步骤S309中，比较进气压力变动幅度的前次值DPMTDC2与本次值DPMTDC1的大小。并且，在进气压力变动幅度的前次值DPMTDC2到本次值DPMTDC1的变化为大一小的变化情况下，进入步骤S310。并且，在步骤S310中，在本次值(F_DT)相对于进气压力变动标记的前次值(F_DB)发生反转的情况下，进入步骤S311，使进气压力变动周期计数器CC加1。然后，实施从端子B开始进行的图7的步骤S312。与此相对，在步骤S309中，在进气压力变动幅度从前次值DPMTDC2到本次值 DPMTDC1的变化为从小一大的变化的情况下，进入步骤S305，将进气压力变动周期计数器 CC复位为“0”。然后，实施从端子B开始进行的图7的步骤S312。此外，在步骤S310中进气压力变动标记不发生反转的情况下，例如，前次值F_DB与本次值F_DT都为“ 1，，的情况， 或者都为“0”的情况下，进入步骤S305，将进气压力变动周期计数器CC复位为“0”。然后， 实施从端子B开始进行的图7的步骤S312。另一方面，在步骤S308中周期性地产生进气压力的变动的情况下，即进气压力变动周期计数器CC的值为“1”以上的情况下，进入步骤S310。并且，在步骤S310中进气压力变动标记的本次值F_DT相对于前次值F_DB发生反转的情况下，进入步骤S311，对进气压力变动计数器CC加1。并且，之后进入步骤S312。在步骤S310中进气压力变动标记不发生反转的情况下，在步骤S305中对进气压力变动周期计数器CC进行复位。然后，实施从端子 B开始进行的图7的步骤S312。在图7所示的步骤S312中，冲程判断部66调查进气压力变动周期计数器CC的值。 如果进气压力变动周期计数器CC的值为“3”以上，进入步骤S313，调查进气压力变动幅度的变化是否为大一小。即，调查进气压力变动标记的本次值F_DT，如果该值为“1”，则进入步骤S314。然后，在步骤S314中发动机1的冲程判断已完成的情况下，进入步骤S315。在步骤S315中，如果720CA中的阶段数为“25”，则进入步骤S316。另外，在步骤S314中发动机1的冲程判断未完成的情况下，也进入步骤S316。在步骤S316中，视为发动机1的冲程判断已经完成，将冲程判断标记F_ST设置为 “1”。进而，在步骤S317中，将720CA阶段设置为“26”。另外，所谓的720CA阶段是曲轴进行720°旋转期间，每次检测正时转子18的突起71的位置时增加的数字。另外，在步骤S312中，在进气变动周期计数器CC的值小于“3”的情况和在步骤 S313中进气压力变动幅度的变化为小一大的情况下，进入步骤S320。其中，冲程判断部66 参照冲程判断标记F_ST，调查发动机1的冲程判断是否已完成。如果在步骤S320中冲程判断未完成，则判断为在步骤S321中不能进行发动机1的冲程判断。此时，在冲程判断标记 F_ST中代入“0”。再者，在步骤S320中，720CA阶段复位。此外，在上述步骤S315中，720CA 阶段与发动机冲程不一致的情况下，也实施步骤S321和步骤S322。此外，在步骤S320中冲程判断已经完成的情况下，即冲程判断标记F_ST为“1”的情况下，进入步骤S323。在步骤S323中720CA阶段为最大值时，进入步骤S3M并将720CA 阶段设定为0。在除此以外的情况下，进入步骤S325，对720CA阶段进行一次加1。并且，在步骤S317、S322、S3M、S325中进行了 720CA阶段的设定后，按照发动机1 的冲程判断是否完成，划分步骤以后的处理。S卩，在步骤中，如果冲程判断标记F_ST为“0”，即冲程判断未完成，则进入步骤S327，将“0”代入发动机冲程标记F_ENG中，结束此处的处理。与此相对，在步骤
中，如果冲程判断已完成，则进入步骤S3^。在步骤中720CA阶段为“9”的情况下， 在步骤中视为发动机1为膨胀/排气冲程，将发动机冲程标记F_ENG设定为“ 1 ”。然后，结束此处的处理。此外，在步骤中720CA阶段不为“9”的情况下，进入步骤S320。如果在步骤 S320中720CA阶段为“27”，则视为进气/压缩冲程，在步骤S311中将发动机冲程标记F_ ENG设定为“0”。此后，结束此处的处理。然后，在步骤中720CA阶段不为“9”，且在步骤S330中720CA阶段也不为“27”的情况下，不设定发动机冲程标记F_ENG，结束此处的处理。另外，图3的流程图的步骤S311的点火正时计算处理、步骤S112的燃料喷射量计算处理、步骤S113的点火输出处理以及步骤S114的燃料喷射处理是在冲程判断标记F_ST 为“1”时，以按照曲轴17每旋转2周进行一次燃料喷射等的方式实施处理。此外，燃料喷射等的正时通过参考发动机判断标EF_ENG，并结合发动机1的各冲程在最佳正时来实施。接下来，关于发动机起动时的处理，主要参照图8的正时图详细地进行说明。另夕卜，图8的横轴表示时刻。纵轴从上开始，TDC/BDC表示活塞15位于上止点(TDC)或者下止点(BDC)，发动机冲程表示发动机1位于哪个冲程。此外，曲轴信号表示伴随正时转子18的旋转从曲轴角度传感器19输出的模拟信号。F_TCTDC是表示已经检测到基准位置的标记。 360CA阶段在曲轴17旋转1周(360° )期间，利用每检测到正时转子18的突起71时加1 的数据，重复分配0 17的值。720CA阶段在曲轴17旋转2周(720° )期间，利用每检测到正时转子18的突起71时加1的数据，重复分配0 35的值。另外，360CA阶段和720CA 阶段在没有检测到的情况下，分配“FF”。而且，F_ENG为发动机冲程标记，进气压力为进气管2的内压的值。F_DT是进气压力变动标记的本次值，CC是进气压力变动计数器CC的值。 而且，F_ST表示发动机1的冲程判断标记。在时刻t0，摇动(cranking)开始时，伴随曲轴17的旋转，从曲轴角度传感器19输出模拟的曲轴信号。曲轴信号例如是每20°周期性地出现峰值的信号。在时刻tl，当检测到与曲轴17 —起旋转的正时转子18的基准位置时，表示已经检测到基准位置的标记F_TCTDC被设置为“ 1 ”。由此，更新360CA阶段的值，之后，重复分配 0 17的值。而且，开始进气压力PM的读入。进而，通过图5的流程图所示的冲程判断用进气压力计算处理，开始进气压力最低值PMB、进气压力最高值PMT以及进气压力变动幅度 DPMTDC的计算。并且，每当检测到曲轴信号的峰值时，360CA阶段加1，在时刻t2，360CA阶段为与上止点的前一个阶段对应的“17”时，将此时的进气压力变动幅度存储作为进气压力变动幅度的本次值DPMTDC1。此外，将之间存储的进气压力变动幅度的本次值DPMTDC1存储作为前次值DPMTDC2。再者，还计算出进气压力变动幅度的本次值DPMTDC1和前次值DPMTDC2之间的变化量DDPMTDC。但是，由于在时刻t2为初次的处理，因此，进气压力变动幅度的变化量 DDPMTDC 为 0。然后，360CA阶段被复位，再次从“0”开始重新计数。与此同时，通过图5的流程图所示的冲程判断用进气压力计算处理，开始进气压力最低值PMB、进气压力最高值PMT以及进气压力变动幅度DPMTDC的计算。在从时刻t2到时刻t3的过程中，在阶段到“5”附近之前，进气压力慢慢减少。因此，进气压力最高值PMT维持初始值。另一方面，伴随进气压力的减少适当地更新进气压力最低值PMB，在阶段“5”处成为最小值P1。然后，直到阶段“17” 期间，进气压力慢慢增加时，虽然进气压力最低值PMB维持为Pl，但在阶段“ 17”处，进气压力最高值PMT成为最大值P2。其结果是，进气压力变动幅度DPMTDC相当于图中的由四方形包围的范围的高度，为P2-P1。其中，设此时的进气压力变动幅度DPMTDC为超过图6的步骤S302所示的预定值的大小。此时，在比较进气压力变动幅度的前次值DPMTDC2与本次值DPMTDC1的大小时，由于变动幅度的变化为小一大，因此，进气压力变动标记的本次值F_DT被设置为“0”。在此阶段，冲程判断还未完成，也不能确认进气压力变动标记的反转。因此，进气压力变动周期计数器CC维持为“0”。在接下来的时刻t3 时刻t4之间也进行与前述同样的处理。其中，比较进气压力变动幅度的前次值DPMTDC2 (时刻t2 时刻t3之间)与本次值DPMTDC1 (时刻t3 时刻t4之间)的大小。由于时刻t4中的进气压力变动幅度的本次值DPMTDC1小于时刻t3 中的前次值DPMTDC2，S卩，时刻t3到时刻t4变动幅度的变化为大一小，因此，进气压力变动标记的本次值F_DT被设置为“ 1 ”。在该阶段，虽然冲程判断还未完成，但是，进气压力变动标记的本次值F_DT从“0”反转为“1”。S卩，由于视为在从前次的上止点到本次的上止点之间存在进气压力变动的周期，因此，进气压力变动周期计数器CC加1，成为“ 1 ”。在接下来的时刻t4 时刻t5之间，计算进气压力变动幅度DPMTDC的本次值。由于前次值(时刻t3 时刻t4之间)与本次值(时刻t4 时刻t5之间)的变动幅度为小 —大，因此，进气压力变动标记的本次值F_DT被设置为“0”。虽然在此阶段冲程判断也还未完成，但是，由于已经确认了进气压力变动标记的反转(“1”一 “0”)，因此，进气压力变动
10周期计数器CC加1，成为“2”。接着，在时刻t5 时刻t6之间，计算进气压力变动幅度DPMTDC的本次值。由于进气压力变动幅度DPMTDC的变动幅度为大一小，因此，进气压力变动标记的本次值F_DT相对于前次值反转。因此，进气压力变动周期计数器CC加1，成为“3”。到此为止的冲程中，进气压力变动周期计数器CC达到“3”以上。S卩，在相当于曲轴17旋转4周的期间，720CA间的进气管压力变动幅度的大小变化是交替连续发生的，因此，能够进行冲程判断。再者，由于此时的进气压力变动幅度DPMTDC的变动幅度为大一小，因此，判断为前一个1周旋转(360CA)为膨胀/排气冲程。与此相伴，将720CA阶段中的冲程判断标记F_ST设置为“ 1，，，并且将此时的720CA 阶段STAGE设置为16”。之后，根据发动机1的冲程判断结果，每旋转2周进行一次燃料喷射输出、点火输
出ο接下来，主要参照图9的正时图说明车辆从减速转变到加速时的冲程判断的处理。另外，设在时刻tio，发动机1处于减速运转状态，例如发动机转速为5000rpm，节气门开度为空转开度下运转的状态。此外，视为在时刻tlO以前进行冲程判断，例如，进气压力变幅度DPMTDC的变动幅度为小一大，使进气压力变动周期计数器CC为“255”。由于“255” 为上限界限，因此进气压力变动周期计数器CC表示存在255次以上大小的变化交替且连续的变动周期次数。在时刻tll，从减速运转状态向开方向操作节气阀5，由此开始加速运转。此时的发动机冲程处于膨胀/排气冲程，因此，发动机1对进气管2不起任何作用。节气阀5打开， 从而，节气阀5的下游侧与上游侧(即，大气)导通。其结果是，膨胀/排气冲程中的进气管压力变化为大气压附近，膨胀/排气冲程的进气压力变动幅度DPMTDC与前次的进气/压缩冲程的进气压力变动幅度DPMTDC相比变大。在时刻tl2，360CA阶段到达上止点前阶段时，计算从过了时刻tlO之后的阶段开始到时刻tl2之间的进气压力变动幅度DPMTDC。由于进气压力变动幅度DPMTDC从前次值到本次值的变化是小一大，因此，进气压力变动标记的本次值F_DT被设置为“0”。由于进气压力变动标记维持为“0”，因此，从前次的上止点到本次的上止点之间，进气压力变动的周期性丧失，进气压力变动周期计数器CC被复位而成为“0”。在时刻tl3，360CA阶段到达上止点前阶段时，计算从过了时刻tl2之后的阶段到时刻tl3之间的进气压力变动幅度DPMTDC。进气压力变动幅度DPMTDC从前次值到本次值的变化由于是大一小，因此，进气压力变动标记的本次被设置为“1”。进气压力变动周期计数器CC为“0”，进气压力变动标记相对于前次值反转，因此，从前次的上止点到本次的上止点之间，进气压力变动的周期性得到满足，进气压力变动周期计数器CC加1，成为 “1”。在时刻tl4，360CA阶段到达上止点前阶段时，计算从过了时刻tl3之后的阶段到时刻tl4之间的进气压力变动幅度DPMTDC。由于进气压力变动幅度DPMTDC从前次值到本次值的变化是大一小，因此，进气压力变动标记的本次值F_DT被设置为“1”。由于进气压力变动标记维持为“1”，因此，从前次的上止点到本次的上止点之间，进气压力变动的周期性丧失，进气压力变动周期计数器CC被复位，成为“0”。在时刻tl5，360CA阶段到达上止点前阶段时，计算从过了时刻tl4之后的阶段到时刻tl5之间的进气压力变动幅度DPMTDC。进气压力变动幅度DPMTDC从前次值到本次值的变化为小一大。由于在该阶段进气压力变动周期计数器CC为“0”，因此，压力变动周期计数器CC再次被复位，成为“0”。在时刻tl6，360CA阶段到达上止点前阶段时，计算从过了时刻tl6之后的阶段到时刻tl6之间的进气压力变动幅度DPMTDC。由于进气压力变动幅度DPMTDC从前次值到本次值的变化是大一小，因此，进气压力变动标记的本次值F_DT被设置为“1”。由于进气压力变动周期计数器CC为“0”，进气压力变动标记相对于前次值反转，因此，从前次的上止点到本次的上止点之间，进气压力变动的周期性得到满足，进气压力变动周期计数器CC加1，成为 “1”。之后，每当360CA阶段到达上止点前阶段时，重复上述处理。由于在时刻tl7，进气压力变动周期计数器CC为“ 1 ”且变动幅度反转，因此，进气压力变动周期计数器CC加1，成为“2”。在时刻tl8，进气压力变动周期计数器CC为“2”且变动幅度反转，因此，进气压力变动周期计数器CC加1，成为“3”。因此，在直到时刻tl8为止的处理，进气压力变动周期计数器CC变为“3”，变动幅度为大一小，因此，进行冲程判断。即，由于在曲轴旋转4周期间，曲轴旋转2周(720CA)期间的进气管压力变动幅度的大小变化交替且连续地发生，而且，本次的进气管压力变动幅度DPMTDC的大小变化为从大到小，因此，将前一个1周旋转(360CA)判断为膨胀/排气冲程。其结果是，冲程判断标记F_ST被设置为“ 1 ”，720CA阶段STAGE被设置为#26。由此，在发动机减速运转中，在进行朝着节气阀5敞开的方向的操作、即实施加速运转时，进气压力变动幅度DPMTDC的周期性丧失。在以往的控制装置中，在像这样周期性丧失的情况下，会对冲程进行错误判断。与此相对，在该控制装置41中，将进气管压力变动幅度的大小变化交替地在曲轴17的4周旋转的期间连续发生设为发动机冲程判断条件，从而即使周期性丧失之后也能够进行冲程判断。另外，tl4以后的进气压力信号表示高负荷，例如节气门全开时的信号波形，由于在高负荷时，在进气管内发生如图9的时刻til 时刻tl2之间的进气压力脉动，因此，有时候不能根据现有的进气压力最小值或者累加值的比较来进行发动机冲程判断，或者会出现错误判断。该控制装置41由于在曲轴旋转2周期间(720CA)对进气压力变动幅度进行比较，因此，即使在发生高负荷时的进气压力脉动的发动机运转状态下，也能够高精度地进行发动机冲程判断。综上所述，由于对曲轴17旋转1周(360CA)期间的进气管压力变动幅度的本次值与前次值的大小进行比较，因此，即使在使发动机1高速旋转、高负荷运转而进气管压力脉动变大的条件下，也能够高精度地进行发动机冲程判断。由于通过比较进气管压力变动幅度的大小来进行发动机冲程判断，因此，能够大幅度检测进气管压力的偏差，并在由节气门开度、发动机转速构成的发动机运转领域中，与以往技术相比，能够扩大可进行发动机冲程判断的区域。此外，由于着眼于进气管压力变动幅度的大小变化交替连续发生的周期性来判断发动机冲程，因此，即使在对调整吸入空气量的节气阀5进行开闭操作的情况下，也能够高精度地进行发动机冲程判断。由于在进气管压力变动幅度的大小变化发生了 3次时进行冲程判断，因此，即使在对节气阀5进行开闭操作的情况下，也能够在短时间内高精度地判断发动机冲程。根据以上内容，能够防止由于发动机冲程的误判而导致的熄火，并能够通过发动机冲程判断在曲轴17旋转2周(720CA)期间，进行1次基于发动机冲程的燃料喷射输出和点火输出，因此能够在减少能量损失(消耗)，并且提高电容器和线圈等点火系统构成部件的耐久性。另外，如果在发动机1的运转中节气阀5的开度固定并稳定，则膨胀/排气冲程的进气管压力变动幅度相比前次值变小。但是，当在膨胀/排气冲程中在打开方向操作节气阀5的情况下，由于发动机1对进气管2不起任何作用，因此，节气阀5的下游的进气管2 与上游的进气管(即，大气)导通，膨胀/排气冲程的进气管压力向大气压附近变化，膨胀 /排气冲程的进气管压力变动幅度与进气/压缩冲程的进气管压力变动幅度相比变大。而且，在紧接着的冲程中进气管压力变动幅度与之前的膨胀/排气冲程的进气管压力变动幅度相比变小。与此相对，即使在膨胀/排气冲程中向关闭方向操作节气阀5，进气管压力变动幅度也不会比之前的进气/压缩冲程的进气管压力变动幅度变大。也就是说，即使在进行了节气阀5的开闭操作的情况下，膨胀/排气冲程的进气管压力变动幅度比进气/压缩冲程的进气管压力变动幅度变大使得不会连续发生曲轴17旋转4周以上。其中，图10和图11示出了实验结果。图10表示从高负荷状态(例如，发动机转速为大约9000rpm)开始减速时的各参数以及判断结果。此外，图11表示从减速运转到加速(例如，发动机转速为大约9000rpm之前)时的各参数以及判断结果。图10表示从高负荷开始减速时进气管压力的变化。当曲轴17在旋转2周(720CA) 期间对上止点间的进气管压力变动幅度比较大小的情况下，可知大小的变化交替且连续地发生。在以往的判断方法中，由于着眼于进气压力最低值PMB，因此，在连续的2个冲程之间进气压力最低值PMB之差较小的情况下，有可能发生误判。与此相对，在本实施方式中，通过着眼于进气压力最高值PMT与进气压力最低值PMB之间的变化量，从而，即使在进气压力最低值PMB的差较小的情况下，也能够区别进气/压缩冲程和膨胀/排气冲程。图11表示从减速运转开始加速时进气管压力的变化。在40msec附近开始打开节气阀5时，虽然会产生进气压力变动幅度的大小变化并不交替地发生的状态，但是，很快地进气压力变动幅度的大小的变化开始交替地发生。可以知道的是，在相当于曲轴17旋转4 周的期间，大小变化交替且连续地发生，即使在加速时也能够高精度地判断发动机冲程。在曲轴17旋转2周(720CA)期间对发动机1的上止点间的进气管压力变动幅度比较大小的情况下，如果大小变化交替地在曲轴17旋转4周之前的期间中连续发生，并且本次的进气管压力变动幅度的大小变化为从大到小，则将之前的1周旋转(360CA)判断为膨胀/排气冲程。即使在对节气门开度进行了关闭方向(减速)、打开方向(加速)的操作的情况下，也能够高精度地判断发动机冲程。另外，本发明不限定于本实施方式中列举的例子或条件来进行解释。本发明在不脱离其精神和范围的范围内可进行各种变化和变形。能够不限定于前述的实施方式而广泛地应用。
例如，本实施方式也能够应用于多气缸发动机。此外，内燃机不限定于图1所示的发动机1。此外，在进气管压力变动幅度的大小变化发生了 4次以上时也可进行冲程判断。标号说明1:发动机(内燃机)；2:进气管；17:曲轴(输出轴)；41 控制装置；53 :CPU ;61 曲轴信号处理部；62 节气门信号处理部；63 进气压力计算部；64 变动幅度计算部；65 变动幅度比较部；66 冲程判断部；67 输出处理部。
权利要求
1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，该控制装置具有进气压力计算部，其取得向内燃机的燃烧室提供空气的进气管内的压力，并测量所述内燃机的输出轴旋转1周期间所述进气管内的压力的最大值以及最小值；变动幅度计算部，其根据所述进气管内的压力的最大值与最小值之差，计算所述输出轴旋转1周期间的压力变动幅度；变动幅度比较部，其对所述曲轴旋转2周期间得到的压力变动幅度的前次值与本次值的大小进行比较；冲程判断部，其对压力变动幅度的前次值与本次值的大小进行比较，并判断所述内燃机的冲程；输出处理部，其在进行了所述内燃机的冲程判断后，每当所述输出轴旋转2周时，进行 1次燃料喷射输出和点火输出。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述冲程判断部比较所述进气管内的压力变动幅度的前次值与本次值的大小，在所述输出轴旋转预定次数期间，压力变动幅度的大小的变化交替且连续发生的情况下，判断发动机的冲程。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述冲程判断部在所述进气管内的压力变动幅度的大小的变化连续3次时，判断发动机冲程。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述冲程判断部在压力变动幅度从前次值到本次值的变化为从大到小的情况下，将与本次值对应的冲程判断为膨胀/排气冲程。
全文摘要
本发明的课题是能够准确地进行发动机的冲程判断。作为解决手段，发动机的控制装置测量曲轴旋转1周期间进气管的压力的最大值(P2)和最小值(P1)，将其差计算作为进气压力变动幅度(DPMTDC)。对进气压力变动幅度(DPMTDC)的前次值与本次值的大小进行比较，在进气压力变动幅度DPMTDC的大小变化连续发生了3次时，进行冲程判断，将进气压力变动幅度(DPMTDC)从大变化为小时作为膨胀/排气冲程。
文档编号F02D45/00GK102472195SQ201080032739
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月21日 优先权日2009年7月22日
发明者内海博之, 德川和人, 石川伸一 申请人:株式会社京浜