专利名称：内燃发动机的进气压检测方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测用作为控制内燃发动机所必需的驱动参数的进气压的进气压检测方法、一种直接用于执行该进气压检测方法的进气压检测装置、以及一种用于控制内燃发动机的控制装置。
背景技术：
内燃发动机的进气压用作为用于内燃发动机的各种控制、诸如燃料喷注控制、点火时间控制以及排气再循环控制等的诸驱动参数的其中之一。例如，在一种所谓的D-J系统(系一种用于测量进气通道中的进气压以执行燃料喷注的系统)的发动机中，吸入到发动机的燃烧腔内的空气量是在进气压和发动机转速的基础上所计算的，从而在由此所算得的进气量的基础上确定要喷注的燃料量。然而，在一种往复式发动机中发生与活塞的往复式运动相关联的进气的脉动，从而引起进气压变化或脉动。因此，由进气压传感器所测得的进气压的值不能用作为驱动参数，这是因为它可能会引起内燃发动机的不稳定控制。
为了解决上述问题，已设想了多种用于检测进气压的技术或方法，其中可去除进气脉动的影响，以便用于控制内燃发动机。
通常可想到的是，使进气压传感器的检测值受到使因进气脉动所引起的进气压的变化变得平稳的“平均(平稳)处理”。该“平均处理”是指将以预定的时间间隔所取样的诸检测值平均化。平均率可被认为地确定为“平均系数”。
除此之外，日本专利未审查公开号01(1989)-318938中揭示了相似技术的一个例子。在该公开物中所揭示的用于测量进气管内的压力的装置中，由进气压传感器所检测的进气压的检测值是在每个指定的驱动时段进行取样的，由此通过取样所获得的进气压的检测值受到算法处理，以便计算平均值。在内燃发动机的过渡运行期间，该平均值用作为用于燃料喷注量控制的进气压的计算值。另一方面，在发动机的常规运行期间，通过算法处理所获得的平均值被进一步平均化，并且通过该平均化所获得的平均值用作为用于燃料喷注量控制的进气压的计算值。更具体地讲，在此类测量装置中，在过渡运行期间，对于进气传感器的检测值的、通过“一次平均处理”所获得的计算值用作为用于燃料喷注量控制的进气压值。在常规运行期间，对于进气传感器的检测值的、通过“二次平均处理”所获得的计算值用作为用于燃料喷注量控制的进气压值。
然而，在采用传统的通用的平均处理的测量方法中，当平均系数设定为一个较大的值时，进气压的计算值往往会在常规运行期间变得稳定，却会在过渡运行期间引起响应延迟。相反，当平均系数设定为一个较小的值时，即使可改善过渡运行期间的响应延迟问题，进气压的计算值也往往会变得不稳定。
另一方面，在传统公开物中的测量装置中，进气压的计算值在常规运行期间是稳定的(如图14所示)，而且与常用的平均处理相比，还能改善过渡运行期间的响应性。然而，计算值中的精度不足以与实际要吸入到燃烧腔内的空气量相关联。在进气压的计算值与内燃发动机上的负荷的关系中，不能提供线性特性。
此时，本发明的申请人发现，在一种四循环往复式发动机中，进气压的下限值、即由进气脉动所引起的进气压变化中进气行程中下死点附近的检测值是最充分地反映实际进气量的进气压值。申请人由此考虑将检测值用作为用于控制内燃发动机的进气压的计算值，并已在日本专利申请号2000-293439中设想了一种内燃发动机的进气压检测方法。在这种方法中，在内燃发动机的运行期间，如图15所示，随着脉动变化的进气压的A/D转换值(下文中称之为“AD值”)pmad的下限值pmlo被计算和确定为最终的进气压PM，该最终的进气压PM系进气压的计算值。
在本申请人进一步研究所设想的方法之后发现，当发动机在运行中发生反吹时，这会引起AD值pmad的波形波动(如图15中的时间t1和t2处所示)，因波动所带来的非常规的下限值可能会被误测为脉动的进气压的下限值pmlo。当发生这种误测时，发动机的进气量被计算为大于实际量的一个值。由于计算出的所要喷注的燃料量过大，由此导致优质的空气-燃料比。这样就可能引起诸如驱动性能和散热恶化之类的故障。
发明内容
鉴于上述情况开发了本发明，本发明的一个目的在于克服上述问题，并提供一种内燃发动机的进气压检测方法，藉此可获得极佳的稳定性和响应性，并可检测与实际进气量相互紧密关联的进气压，并且可防止因发动机的反吹等的误测。
本发明的其它目的和优点将一部分罗列在随后的描述中，一部分将从该描述中一目了然，或者可通过本发明的实施所获取。本发明的目的和优点可借助在附加权利要求中具体指出的手段和组合被认识和获取。
为了实现本发明的目的，提供了一种内燃发动机的进气压检测方法，其特点在于，包括下列步骤计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的下限值；连同该下限值一起计算脉动的进气压的平均值；以及当下限值小于平均值时，将该下限值确定为进气压的计算值。
在内燃发动机的运行期间，发生进气脉动，因此，进气压伴随着脉动。由于进气压用于控制发动机，因而该进气压将引起控制中的不稳定。由此，申请人发现，在脉动的进气压的检测值中的下限值是最准确地反映实际进气量的进气压值。
根据上述结构，脉动的进气压的下限值被计算并确定为进气压的计算值。结果，可获得与进气量相互关联的进气压的适当的值和变化情况而忽略伴随着脉动的进气压。
此外，当下限值小于连同下限值所算得的平均值时，该下限值被确定为进气压的计算值。即使脉动的进气压的波形由于内燃发动机中的反吹而发生波动而产生非常规下限值，该非常规下限值也不算再内，并可防止被确定为进气压的计算值。
为了实现上述目的，权利要求2中所揭示的本发明的特点在于，在如权利要求1所述的进气压检测方法中，平均值的计算是将以预定的时间间隔取样的脉动的进气压的诸值平均化，包括用不同的平均系数同时计算多个平均值，以便根据内燃发动机的运行状态从所算得的平均值中选择适用于与下限值作比较的平均值。
根据上述结构，改变用于平均值计算的平均系数可提供不同幅度大小的平均值。因此，可根据内燃发动机的运行状态来选择适用于与下限值作比较的平均值，以便根据取决于运行状态的脉动的进气压的特性将非常规下限值不算在内，以便防止该非常规下限值被确定为进气压的计算值。
为了实现上述目的，权利要求3中所揭示的本发明涉及一种内燃发动机的进气压检测装置，其特点在于，包括用于检测内燃发动机的进气压的进气压检测手段；用于在进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的下限值的下限值计算手段；用于在进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的平均值的平均值计算手段；以及用于当下限值小于平均值时将下限值确定为进气压的计算值的进气压确定手段。
根据上述结构，在内燃发动机的运行期间的进气压检测手段所得到的检测值的基础上，下限值计算手段计算脉动的进气压的下限值，并且平均值计算手段计算脉动的进气压的平均值。当下限值小于平均值时，下限值被确定为由进气压确定手段所确定的进气压的计算值。这样就能提供与进气量相关的进气压的适当的值和变化情况而忽略伴随着脉动的进气压。
即使脉动的进气压的波形由于内燃发动机中的反吹而发生波动而产生非常规下限值，该非常规下限值也不算再内，并可防止被确定为进气压的计算值。
为了实现上述目的，权利要求4中所揭示的本发明的特点在于，在如权利要求3所述的进气压检测装置中，平均值计算手段将以预定的时间间隔所取样的脉动的进气压的诸值平均化，以便用不同的平均系数计算多个平均值；以及装置还包括用于根据内燃发动机的运行状态在多个所算得的平均值中选择适用于与下限值作比较的平均值的平均值选择手段。
根据上述结构，改变用于平均值计算的平均系数，因此可获得不同幅度大小的平均值。因此，可根据内燃发动机的运行状态由平均值选择手段来选择适用于与下限值作比较的平均值，以便根据取决于运行状态的脉动的进气压差的特性将非常规下限值不算在内，以便防止该非常规下限值被确定为进气压的计算值。
为了实现上述目的，权利要求5中所揭示的本发明涉及一种用于控制有关内燃发动机的运行的控制主体的控制装置，其特点在于，包括用于检测内燃发动机的转速的转速检测手段；用于检测内燃发动机的进气压的进气压检测手段；用于在进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的下限值的下限值计算手段；用于在进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的平均值的平均值计算手段；用于当下限值小于平均值时将下限值确定为进气压的计算值的进气压确定手段；用于在由进气压确定手段所确定的进气压的计算值和转速检测手段所得到的转速检测值的基础上计算为了获取所需的的控制量的操作量的操作量计算手段；以及用于在由控制量计算手段所算得的控制量的基础上通过控制控制主体来控制控制量的控制手段。
根据上述结构，运行期间内燃发动机的转速由转速检测手段来检测。运行期间的进气压由进气压检测手段来检测，并且在检测值的基础上，下限值计算手段计算脉动的进气压的下限值，并且平均值计算手段计算脉动的进气压的平均值。此外，当下限值小于平均值时，下限值被确定为进气压的计算值。在所确定的进气压的计算值和转速的检测值的基础上，操作量计算手段计算用于获得所需控制量的操作量。控制手段在该操作量的基础上控制控制主体，以便控制控制量。因此，因脉动的进气压的波动所引起的非常规的下限值不算在内，并可防止被确定为进气压的计算值，以便在控制主体的控制中，只有脉动的进气压的适当的下限值才被取作为进气压的计算值。这样即使进气压包含有脉动，也能防止控制量变得不稳定，并能根据进气压的变化情况适当地控制控制主体。
包含在说明书中、且构成该说明书一部分的附图示出了本发明的一种实施例，并连同描述一起用于说明本发明的目的、优点和原理。
在这些附图中图1是本发明一种实施例的发动机系统的结构示意图；图2是示出了进气压检测控制的程序的流程图；图3是示出了带脉动的进气压的AD值及其平均值的解释图；图4是示出了带脉动的进气压及其AD值等的解释图；图5是燃料喷注控制程序的流程图；图6是点火时间控制程序的流程图；图7(a)和7(b)是示出了相对于节流阀开度中的变化的进气压的变化情况的时间图；图8是相对于发动机负荷的进气压的计算特性的图表；图9是示出了在发动机常规运行期间进气压的AD值及其1/32平均值的变化情况的时间图；图10(a)和10(b)是示出了在发动机起动运行期间发动机转速、进气压的AD值及其1/32和1/128平均值的变化情况的时间图；图11(a)和11(b)是示出了在发动机过渡运行期间过渡判定标记、进气压的AD值及其1/4和1/32平均值的变化情况的时间图；图12(a)-12(c)是示出了在发动机过渡运行期间进气压、空气-燃料比以及发动机转速的变化情况的时间图；图13(a)-13(c)是示出了在发动机过渡运行期间进气压、空气-燃料比以及发动机转速的变化情况的时间图；图14是示出了已有技术中进气压的检测值和计算值的变化情况的时间图；以及图15是示出了已有技术中的一种进气压检测方法的时间图。
具体实施例方式
下面将参照附图来详细描述使本发明具体化的内燃发动机的进气压检测方法和采用该检测方法的进气压检测装置、以及采用该进气压检测装置的控制单元的一较佳实施例。
图1是本实施例中的发动机系统的结构示意图。该发动机系统安装在车辆中，并设有存储燃料的燃料箱1。该燃料箱1的内部设有用于输出存储在燃料箱1中的燃料的燃料泵2。系内燃发动机的一种往复式单缸发动机3设有燃料喷注阀4或喷注器。由泵2所输出的燃料通过燃料通道5供给至喷注器4。当喷注器4运作时，该所供给的燃料被注入到进气通道6内。空气从外部经空气净化器7被吸取到进气通道6中。被吸取到通道6中的空气以及由喷注器4所喷注的燃料形成一种将吸入到燃烧腔8中的可燃的燃料-空气混合物。
在进气通道6中置有一节流阀9。该节流阀9由预定的加速器(未图示)来操作。该节流阀的开/闭控制从进气通道6中被吸入到燃烧腔8内的空气(进气)的量。一旁路通道10绕过节流阀9设置在进气通道6中。在该旁路通道10中置有一空转速度控制阀(ISC阀)11。该ISC阀11用于控制在节流阀9完全关闭状态期间发动机3的空转速度。
设置在燃烧腔8内的火花塞12在接收到自点火线圈13输出的点火信号的同时形成火花。构件12和13一同构成用于点燃供给至燃烧腔8的可燃的燃料-空气混合物的点火装置。当火花塞12发出火花时，被吸入到燃烧腔8内的燃料-空气混合物起爆且燃烧。燃烧后的排气通过一排气通道14从燃烧腔8排放到外部。该排气通道14的内部设有用于催化净化排气的三通触媒15。伴随着燃烧腔8内的可燃的燃料-空气混合物的燃烧，引起活塞16运作，以使连接在该活塞16上的曲轴17旋转。于是，发动机3产生用于使车辆行驶的驱动力。
车辆设有用于起动发动机3的点火开关18和控制发动机3的各种操作的电子控制单元(ECU)20。用作为车辆电源的蓄电池19经点火开关18连接至ECU20。当开关18接通时，ECU20被供给来自蓄电池19的电力。
发动机3还设有用于检测与发动机3的运行状态有关的各种驱动参数的各种传感器21、22、23和24。那些传感器单独地连接至ECU20。更具体地讲，用作为进气压检测手段的、设置在进气通道6中的一进气压传感器21检测位于节流阀9的下游侧的通道6内的进气压pm，以便输出一与其检测值相对应的电信号。置于发动机3中的一水温传感器22检测流过发动机3的冷却水的温度TH(冷却水温)，以便输出一与其检测值相对应的电信号。用作为转速检测手段的、设置在发动机3中的一转速传感器23检测曲轴17的转速NE(发动机转速)，以便输出一与其检测值相对应的电信号。置于排气通道14中的一氧气传感器24检测被排放到排气通道14内的排气中的氧气Ox的浓度(输出电压)，以便输出一与其检测值相对应的电信号。该氧气传感器24用于获得被供给至发动机3的燃烧腔8的可燃的燃料-空气混合物的空气-燃料比A/F。
在本实施例中，ECU20接收自上述传感器21-24输出的各种信号。响应那些信号，ECU20控制燃料泵2、喷注器4、ISC阀11、点火线圈13等，以便执行进气压检测控制、燃料喷注控制、点火时间控制及其它多项控制。在本实施例中，ECU20构成本发明的下限值计算手段、平均值计算手段、进气压确定手段、平均值选择手段、控制量计算手段以及控制手段。
在本实施例中，进气压检测控制是指用于在由传感器21所测得的进气压pm的基础上获得已去除了进气脉动的影响的进气压的计算值的控制。燃料喷注控制是指响应发动机3的运行状态来控制来自喷注器4的燃料喷注量和时间。点火时间控制是指响应发动机3的运行状态来控制点火线圈13，由此控制火花塞12的点火时间。
众所周知，ECU20由中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、后备RAM、外部输入电路、外部输出电路等组成。ECU20构成一逻辑操作电路，其中CPU、ROM、RAM和后备RAM通过一总线分别连接至外部输入电路和外部输出电路。ROM事先存储与发动机3的控制有关的预定控制程序。RAM临时存储CPU的计算结果。后备RAM用于以前存储的数据。CPU在从传感器21-24通过输入电路输入的检测信号的基础上、在预定控制程序下进行上述各种控制。
下面将介绍在由ECU20所执行的各种控制中的进气压检测控制的处理细节。图2是示出了进气压检测控制程序的流程图。ECU20以预定时间间隔周期性地执行图2中所示的例行程序。在本实施例中，该例行程序以1ms的时间间隔来执行。
首先，在步骤100中，ECU20读出由进气压传感器21所测得的进气压pm的当前A/D转换值(下文中称之为“AD值”)pmad。
在步骤101中，ECU20通过下列算式(1)来计算1/4平均值pmsm4pmsm4＝(3/4)pmsm4o+(1/4)pmad…(1)式中，“pmsm4o”是指最后的1/4平均值pmsm4。该算式(1)表示每次取样的AD值pmad的平均化处理。
在步骤102中，ECU20通过下列算式(2)来计算1/32平均值pmsm32pmsm32＝(31/32)pmsm32o+(1/32)pmad…(2)式中，“pmsm32o”是指最后的1/32平均值pmsm32。该算式(2)表示每次取样的AD值pmad的平均化处理。
在步骤103中，ECU20通过下列算式(3)来计算1/128平均值pmsm128pmsm128＝(127/128)pmsm128o+(1/128)pmad…(3)式中，“pmsm128o”是指最后的1/128平均值pmsm128。该算式(3)表示每次取样的AD值pmad的平均化处理。
随后，在步骤104中，ECU20判断当前的AD值pmad是否大于最后(先前)的AD值pmado。倘若判断结果是肯定的话，则认为进气压pm是上升了。在步骤105中，ECU20将表示当前压力上升的标记XPMUP设定为“1”。倘若步骤104中的判断结果是否定的话，则ECU20在步骤120中判断该当前的AD值pmad是否小于最后的AD值pmado。当该判断结果否定时，ECU20判定进气压pm不变，并使当前的压力上升标记XPMUP的设定与最后的设定一样。处理流程前进至步骤116。相反，当步骤120中的判断结果肯定时，ECU20判定进气压pm下降，并且在步骤121中，将当前的压力上升标记XPMUP设定为“0”，并使流程前进至步骤116。
在步骤105随后的步骤106中，ECU20判断最后的压力上升标记XPMUPO是否为“0”。倘若判断结果是否定的话(表示进气压pm自最后的判断时间持续上升)，则ECU20使流程前进至步骤116。倘若判断结果是肯定的话，则ECU20判定进气压pm已从下降状态转换至上升状态，并时流程前进至步骤107。
在步骤107中，ECU20判断起动判定标记XSIDOU是否为“0”。该起动判定标记XSIDOU在用曲轴起动发动机3时被设定为“1”，而在其它时间则被设定为“0”。在本实施例中，当由转速传感器23所测得的发动机转速NE的值低于预定值(例如1150rpm)时，ECU20判定该发动机3处于起动中。倘若步骤107中的判断结果是否定的话(表示发动机3处于起动中)，则ECU20在步骤112中将进气压pm的AD值pmad的1/128平均值pmsm128设定为保护值pmsm，并使流程前进至步骤113。
另一方面，倘若步骤107中的判断结果是肯定的话，则ECU20判定发动机3未处于起动中，由此在步骤108中判断过渡判定标记XKATO是否为“1”。该过渡判定标记XKATO在发动机3的过渡运行、即加速运行时被设定为“1”，而在其它时间则被设定为“0”。倘若步骤108中的判断结果是否定的话(表示发动机3未处于过渡运行中)，则ECU20在步骤111中将进气压pm的AD值pmad的1/32平均值pmsm32设定为保护值pmsm，并使流程前进至步骤113。
倘若步骤108中的判断结果是肯定的话，则ECU20判定发动机3处于过渡运行中，由此在步骤109中判断自过渡时间TKATO(此时过渡判定标记XKATO被设定为“1”)的曲轴角是否小于1440°。倘若判断结果是肯定的话(表示过渡运行尚未转换至常规运行)，则ECU20在步骤110中将进气压pm的AD值pmad的1/4平均值pmsm4设定为保护值pmsm，并使流程前进至步骤113。倘若步骤109中的判断结果是否定的话(表示过渡运行已转换至常规运行)，则ECU20在步骤111中将1/32平均值pmsm32设定为保护值pmsm，并使流程前进至步骤113。
在步骤110、111或112随后的步骤113中，ECU20判断已从下降状态转换至上升状态的进气压pm的最后的AD值是否小于保护值pmsm。倘若该判断结果是否定的话，则ECU20使流程直接前进至步骤116。另一方面，倘若是肯定的话，则ECU20在步骤114将最后的AD值pmado设定为进气压pm的下限值pmlo。更具体地讲，ECU20在从脉动的进气压pm连续获得的多个AD值pmad中计算存在于脉动波形的波谷的下限值pmlo。
在步骤115中，ECU20将当前所获得的下限值pmlo设定为进气压PM的最终计算值PM。
接着，在步骤120、121、106、113或115随后的步骤116中，ECU20将当前AD值pmad设定为最后的AD值pmado。
在步骤117中，ECU20判断当前的压力上升标记XPMUP是否为“1”。倘若判断结果是肯定的话，则ECU20在步骤118中将最后的上升判定标记XPMUPO设定为“1”。或者，倘若是否定的话，则ECU20在步骤119中将最后的上升判定标记XPMUPO设定为“0”。
ECU20临时结束该例行程序的处理直到下一个计算周期时为止，并且在步骤100和随后的步骤中重新开始处理。
图3是局部示出了进气压脉动中进气压pm的AD值pmad的变化情况、以及在AD值pmad的基础上分别在步骤117、118和119中算得的各平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128的变化情况的时间图。从该时间图中可以看到，各平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128的绝对值小于基本AD值pmad的绝对值。可发现，各平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128的绝对值的峰值滞后于基本AD值pmad的峰值。
在上述例行程序中，在发动机3的运行期间计算进气压pm的脉动的下限值pmlo，并将所算得的下限值pmlo确定为最终的进气压PM，该最终的进气压PM系用于发动机3的控制的进气压pm的计算值。因此，如图4所示，关于脉动的进气压pm，最后的AD值pmado和当前的AD值pmad被取样并作比较，用于判定进气压pm的下降或上升，而且还用于判定从下降转换至上升。最后的AD值pmado在从下降转换至上升时被计算为下限值pmlo，并且该下限值pmlo被确定为最终的进气压PM的值。
在上述例行程序中，当下限值pmlo小于各平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128时，该下限值pmlo被确定为最终的进气压PM，该最终的进气压PM系进气压pm的计算值。因此，如图3所示，倘若非常规的下限值出现在时间t1的AD值pmad中，则当该非常规的下限值大于1/32平均值pmsm32或1/128平均值pmsm128时，该非常规的下限值不算在下限值pmlo的设定内。因此，可防止该非常规的下限值被设定为最终的进气压PM。
在本实施例的发动机系统中，采用如上所测得的最终的进气压PM来执行燃料喷注控制。下面将描述燃料喷注控制的处理细节。图5是燃料喷注控制程序的流程图。ECU20以预定时间间隔周期性地执行图5中所示的例行程序。
首先，在步骤200中，ECU20在由转速传感器23检测值的基础上读出发动机转速NE的值。
在步骤210中，ECU20读出最终的进气压PM的值，即将脉动的进气压pm的下限值pmlo作为最终的进气压PM。
在步骤220中，ECU20在已被读入的发动机转速NE和进气压PM的值的基础上计算基本燃料喷注量TAUBSE。ECU20参照预定的功能数据(喷注量图)来计算基本燃料喷注量TAUBSE。在该功能数据中，被吸入到发动机3的燃烧腔8内的进气量是在进气压PM和发动机转速NE的值的基础上所决定的，并且基本燃料喷注量TAUBSE是与所决定的进气量相对应地来决定的。
在步骤230中，ECU20在从水温传感器22所得到的检测值的基础上读出冷却水温THW的值。在步骤240中，ECU20计算将用于根据发动机3的空转状态来修正基本燃料喷注量TAUBSE的空转修正系数KTHW。
在步骤250中，ECU20读出用于修正将供给至燃烧腔8的可燃的燃料-空气混合物的空气-燃料比A/F的空气-燃料比修正系数FAF。该空气-燃料比修正系数FAF是在从氧气传感器24所得到的检测值中所读出的氧气浓度值Ox的基础上所算得的。
在步骤260中，ECU20在空转修正系数KTHW和空气-燃料比修正系数FAF等的基础上、通过修正上述所算得的基本燃料喷注量TAUBSE来计算最终的燃料喷注量TAU的值。
此后，在步骤270中，ECU20在由此所算得的最终的燃料喷注量TAU的值的基础上控制喷注器4，从而控制从喷注器4喷注的燃料量。
在本实施例的发动机系统中，采用如上所测得的最终的进气压PM来执行点火时间控制。因此，下面将介绍该点火时间控制的处理细节。图6是点火时间控制程序的流程图。ECU20以预定时间间隔周期性地执行该例行程序。
首先，在步骤300中，ECU20在由转速传感器23所得到的检测值的基础上读出发动机转速NE的值。
在步骤310中，ECU20读出最终的进气压PM的值，即将脉动的进气压pm的下限值pmlo作为最终的进气压PM。
在步骤320中，ECU20在已被读入的发动机转速NE和进气压PM的值的基础上计算基本点火时间ITBSE。ECU20参照预定的功能数据(点火时间图)来计算基本点火时间ITBSE。在该功能数据中，被吸入到发动机3的燃烧腔8内的进气量是在进气压PM和发动机转速NE的值的基础上所决定的，并且基本点火时间ITBSE是与所决定的进气量相对应地来决定的。
在步骤330中，ECU20在由水温传感器22所得到的检测值的基础上读出冷却水温THW的值。在步骤340中，在所读出的冷却水温THW的基础上，ECU20计算用于根据发动机3的空转状态来修正基本点火定时ITBSE的空转修正系数K1。
在步骤350中，ECU20在空转修正系数K1等的基础上、通过修正上述所算得的基本点火时间ITBSE来计算最终的点火时间IT的值。
此后，在步骤360中，ECU20在如上所算得的最终的点火时间IT的基础上控制点火线圈13，以便控制火花塞12的点火时间。
如上所述，在本实施例的发动机系统中，进气在发动机3的运行期间在进气通道6中脉动，这样由进气压传感器21所测得的进气压pm也就伴随着脉动。结果，当脉动的进气压pm被用作为用于发动机3的各种控制的其中一个驱动参数时，这些控制将会不稳定。
本发明的申请人由此发现，在所测得的脉动的进气压pn的多个值中的下限值pmlo是最准确地反映实际吸入到燃烧腔8内的空气量的进气压值。因此，在本发动机系统中执行的进气压检测方法中，脉动的进气压pm(进气压脉动)的下限值pmlo被计算设定为最终的进气压PM。这样就能提供具有适当的值的最终的进气压PM和与进气量相互关联的变化情况，而忽略脉动的进气压pm。因此，能够以极佳的稳定性和响应性、以及与实际进气量的高度相关性检测进气压PM。
图7(a)和7(b)是关于节流阀开度中的变化的进气压的变化情况的时间图。在图7(a)中，虚线表示进气压pm的AD值pmad；实线表示从在本实施例中所执行的检测中所获得的最终的进气压PM；双点划线则表示通过传统的平均化处理所获得的平均进气压。
从该图中可清楚地看到，进气压PM在加速开始前和加速终止后的两个时段内与不变的节流阀开度的变化情况相结合是稳定的。在从加速开始至终止的过渡运行期间，进气压PM迅速逐步上升。将这与由双点划线所示的传统的平均进气压的变化情况相比较，本实施例中的进气压PM在加速终止后的时间t1处变得基本稳定，而传统的平均进气压在一段相当长的延迟之后才在时间t2处刚刚开始稳定。因此，根据本实施例中的进气压检测方法，可检测到带有在时间t1与t2之间的时间差所改善的响应性的进气压PM。
图8是示出了关于发动机负荷的进气压的计算特性的图表。从该图表中可以发现，随着发动机上的负荷增加，传统的平均进气压将沿着曲线上升，而本实施例中的进气压PM则直线上升。换句话说，可看到的是，本实施例中的进气压PM相对于发动机负荷具有线性。这就表示进气压PM线性响应由加速器所引起的节流阀9的运动，这将改善在过渡运行期间所测得的进气压PM的响应性。因此，可获得从进气压PM换算而来的进气量作为比从传统的平均进气压换算而来的进气量更为精确的值。
此时，在本实施例的发动机3中，倘若在运行中发生反吹，则在进气通道6中的进气压脉动的波形可能波动，这将导致在脉动的进气压的下限值中出现非常规的下限值。
另一方面，在本实施例中，所算得的AD值pmad的各种类型的平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128连同脉动的进气压pm的AD值pmad的下限值一起用作为保护值pmsm。当系计算中的下限值的AD值pmad小于上述保护值pmsm时，该AD值pmad被确定为最终的进气压PM，该最终的进气压系进气压pm的计算值。因此，即使由于脉动的进气压pm因例如发动机3中的反吹造成波形波动而出现非常规的下限值，该非常规的下限值也不算在正常的下限值之内。这样就能防止该非常规的下限值被确定为最终的进气压PM。甚至在脉动的进气压pm因发动机3中的反吹而波动时，也能防止对最终的进气压PM的误测。
因此，在本实施例中，根据发动机3的运行状态，将平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128选用为保护值pmsm。
更具体地讲，在发动机3的常规运行期间，1/32平均值pmsm32用作为保护值pmsm。倘若系计算中的下限值的AD值pmad小于上述保护值pmsm，则该AD值pmad被确定为最终的进气压PM。
例如，在常规运行中的空转操作期间，脉动的进气压pm的AD值pmad的变化如图9中的实线所表示。AD值pmad的1/32平均值如图9中的双点划线所表示。倘若AD值pmad的波形未发生波动，则其下限值pmlo被正常地确定为由图9中的细线所表示的最终的进气压PM。即使当AD值pmad的波形因例如反吹而发生波动、并因此在时间t1和t2处出现非常规的下限值(如图9所示)时，下限值也仍然大于系保护值pmsm的1/32平均值pmsm32。这样就能防止非常规的下限值被误测为最终的进气压PM。
在本实施例中，在燃料喷注控制和点火时间控制中获取正常测得的最终的进气压PM，以便能计算正常的进气量。可适当地执行与常规运行相一致的燃料喷注控制和点火时间控制。因此，发动机3可执行稳定的常规运作而不会受到由反吹等所引起的波动的影响。
在发动机3的起动期间，1/128平均值pmsm128被用作为保护值pmsm，以便当系计算中的下限值的AD值pmad小于保护值pmsm时，该AD值pmad被确定为最终的进气压PM。
例如，在用曲轴起动发动机3的操作开始一直到空转运行的时段内，脉动的进气压pm的AD值pmad的变化如图10中的实线所示，因此，AD值pmad的1/128平均值pmsm128的变化如图10中的双点划线所示。是1/128平均值pmsm128、而不是1/32平均值pmsm32被用作为起动时的保护值pmsm的原因是为了防止非常规的下限值被误测为最终的进气压PM。1/32平均值pmsm32的幅度大于1/128平均值pmsm128的幅度。倘若该1/32平均值pmsm32被用作为发动机起动时的保护值pmsm，则该保护值pmsm大于因反吹等而出现的非常规的下限值(如图10所示的时间t1处)，于是该下限值会被误测为最终的进气压PM。因此，其幅度小于1/32平均值pmsm32的1/128平均值pmsm128被用作为保护值pmsm，以便防止将非常规的下限值误测为最终的进气压PM。在本实施例中，当发动机转速NE为预定值(例如1150rpm)或以下时，1/128平均值pmsm128被用作为保护值pmsm，而当发动机转速NE超过该预定值(例如1150rpm)时，1/32平均值pmsm32被用作为保护值pmsm。
在本实施例中，在燃料喷注控制和点火时间控制中获取正常测得的最终的进气压PM，以便能适当地执行与起动相一致的那些控制。结果，发动机3可以稳定的状态起动，而不会受到因反吹等所引起的波动的影响。
另一方面，在发动机3的过渡运行期间，1/4平均值pmsm4被用作为保护值pmsm，以便当系计算中的下限值的AD值pmad小于该保护值pmsm时，AD值pmad被确定为最终的进气压PM。在发动机3自常规状态进行加速的过渡时段中，脉动的进气压pm的AD值pmad的变化如图11中的实线所示，并且该AD值pmad的1/4平均值pmsm4的变化如图11中的双点划线所示。是1/4平均值pmsm4、而不是1/32平均值pmsm32被用作为保护值pmsm的原因被认为是1/32平均值pmsm32的变化情况可能落后于如图11中的单点划线所示的AD值pmad的变化情况。与1/32平均值pmsm32相比，采用1/4平均值pmsm4可提供将被确定为最终的进气压PM的适当的下限值pmlo。在本实施例的发动机3中，1/32平均值pmsm32在发动机行程的两个周期之后超过AD值pmad。与从720℃A之前的进气压算起的进气压pm的变化量相比较，其过渡时段被确认为从过渡判定标记XKATO被设定为“1”的时间算起的“1440°曲轴转角(CA)(发动机行程的两个周期)”。
在本实施例中，在燃料喷注控制和点火时间控制中获取适当测得的最终的进气压PM，这样就能计算适当的进气量，以便恰当地执行适用于过渡运行的燃料喷注控制和点火时间控制。因此，可在发动机3中实现具有极佳响应性的过渡运行。例如，加速期间的响应延迟可能相对于进气量引起最终燃料喷注量TAU的下降，从而导致劣质的空气-燃料比。另一方面，根据本实施例，可在加速期间获得相对于进气量的适当的最终燃料喷注量TAU，以便提供一恰当的空气-燃料比A/F，这样就能平稳地增加发动机转速NE，并能确保适当的驱动性能。
图12(a)-12(c)是示出了在发动机3的过渡运行(加速)期间的各种值、即AD值pmad、1/4平均值pmsm4、下限值pmlo(与最终的进气压PM相对应)、空气-燃料比A/F和发动机转速NE的变化情况的时间图。图13(a)-13(c)是类似地示出了在发动机3的过渡运行(加速)期间的各种值、即AD值pmad、1/32平均值pmsm32、下限值pmlo(与最终的进气压PM相对应)、空气-燃料比A/F和发动机转速NE的变化情况的时间图。
从图12(a)-12(c)中可清楚地看到，在1/4平均值pmsm4用于与AD值pmad作比较的情况下，AD值pmad中的变化在紧接在时间t0处的加速开始之后于时间t1处被获得，以便确定下限值pmlo(与最终的进气压PM相对应)，并且空气/燃料比A/F被控制成适当的值。于是，发动机转速NE可平稳地增加。另一方面，在图13(a)-13(c)中，1/32平均值pmsm32用于与AD值pmad作比较，AD值pmad中的变化在略落后于加速开始的时间t0的时间t2处被获得，以便确定下限值pmlo(与最终的进气压PM相对应)。因此，可发现，空气-燃料比A/F在加速开始之后变得劣质，这会引起发动机转速NE的增加中的延迟。如从图12与13之间的比较中所能证明的，在过波运行期间采用1/4平均值pmsm4与AD值pmad相比较可比采用1/32平均值pmsm32产生更多的优点。
根据上述在本实施例中的进气压检测方法和进气压检测装置，改变用于计算平均值的平均系数可提供各自具有不同幅度的三个平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128。因此，可根据发动机3的运行状态在三个平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128中选择用作为适用于与AD值pmad的下限值作比较的平均值的保护值pmsm。由此，响应根据运行状态变化的进气压脉动的特性，由发动机反吹所引起的非常规的下限值不算在内。可防止该非常规的下限值被确定为最终的进气压PM。这样，根据发动机3的各种运行状态可适当地计算与AD值pmad相关的下限值pmlo，这样就能响应运行状态来检测最终的进气压PM。
根据本实施例中的发动机系统，在发动机3的运行期间，发动机转速NE由转速传感器23来检测。发动机运行期间的进气压pm由进气压传感器21来检测，并且在检测值的AD值的基础上，ECU20计算脉动进气压的下限值pmlo。类似地，在发动机运行期间，进气压pm由进气压传感器21来检测，并且在检测值的AD值的基础上，ECU20还计算脉动的进气压的各种平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128。根据发动机3的运行状态，可选用三个平均值pmsm4、pmsm32和pmsm128的其中之一作为保护值pmsm。当所算得的下限值pmlo小于保护值pmsm时，该下限值被认为是最终的进气压PM。然后，在最终的进气压PM的确定值和发动机转速NE的检测值的基础上，ECU 20计算最终的燃料喷注量TAU和最终的点火时间IT作为运行量。利用那些运行量TAU和IT，ECU20控制喷注器4和点火线圈13等，用于执行燃料喷注控制和点火时间控制。
在上述方式中，由发动机3的反吹所引起的AD值的波动所产生的非常规下限值不算在脉动的进气压pm的AD值pmad之内，以便在喷注器14和点火线圈13等的控制中，只有适当的下限值pmlo被取作为最终的进气压PM。这样即使伴随着脉动的进气压pm可能会波动，也能找到最终的燃料喷注量TAU和最终的点火时间IT的适当的值作为运行量。因此，根据进气压pm的变化情况可适当地控制喷注器14、点火线圈13等。可以高稳定性和响应性、以及与实际进气量的高度相关性执行燃料喷注控制和点火时间控制，而不会受到脉动的进气压中的波动的影响。另外，可稳定地执行控制，而不会受到发动机3中的反吹的影响。
在不脱离本发明的精神实质或本质的前提下，本发明还可以其它特定形式来实现。例如，可采用下列替换。
(1)在上述实施例中，本发明用于内燃发动机的进气压检测方法、进气压检测装置和控制装置是以包含有单缸发动机3的发动机系统来实现的。或者，它们可以在包含有两、三或更多缸发动机的其它发动机系统中来实现。然而，由于进气脉动的幅度随着缸体数量的增加而减小，因而本发明尤其在一至三缸发动机的发动机中特别有效。
(2)在上述实施例中，本发明应用于燃料喷注控制和点火时间控制，但并不仅限于此。本发明还可用于排气再循环控制以及将进气压用作为其中一个驱动参数的其它控制。
(3)在上述实施例中，1/32平均值pmsm32用于在发动机3的常规运行期间与AD值pmad作比较，1/128平均值pmsm128用于在发动机3的起动期间与AD值pmad作比较，而1/4平均值pmsm4则在发动机3的过渡运行期间采用。或者，用于与AD值pmad作比较的平均值的平均系数可根据目标发动机的类型和气缸工作容量适当地改变。例如，除1/4平均值pmsm4、1/32平均值pmsm32和1/124平均值pmsm128之外，还可采用1/8平均值pmsm8、1/16平均值pmsm16和1/64平均值pmsm64。
(4)在上述实施例中，从1/32平均值pmsm32至1/4平均值pmsm4的变化时段被设定为从过渡判定标记XKATO被设定为“1”的时间算起的“1440℃A(发动机行程的两个周期)”。或者，该变化时段可根据目标发动机的类型和气缸工作容量适当地改变。换句话说，可取代“1440℃A(发动机行程的两个周期)”采用“1080℃A(发动机行程的一个半周期)”或者“2160℃A(发动机行程的三个周期)”。
虽然已图示并描述了本发明的当前较佳实施例，但要理解的是，该揭示内容只是作示例用的，在不脱离罗列在附加权利要求中的本发明范围的前提下，本发明还可有各种变化和变型。
权利要求
1.一种内燃发动机的进气压检测方法，其特征在于，包括下列步骤计算所述内燃发动机的运行期间脉动的进气压的下限值；连同所述下限值一起计算所述脉动的进气压的平均值；以及当所述下限值小于所述平均值时，将所述下限值确定为进气压的计算值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平均值的计算是将以预定的时间间隔取样的脉动的进气压的诸值平均化，包括用不同的平均系数同时计算多个平均值，以便根据所述内燃发动机的运行状态从所算得的平均值中选择适用于与所述下限值作比较的平均值。
3.一种内燃发动机的进气压检测装置，其特征在于，包括用于检测内燃发动机的进气压的进气压检测手段；用于在所述进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的下限值的下限值计算手段；用于在进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的平均值的平均值计算手段；以及用于当所述下限值小于所述平均值时将所述下限值确定为进气压的计算值的进气压确定手段。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述平均值计算手段将以预定的时间间隔所取样的脉动的进气压的诸值平均化，以便用不同的平均系数计算多个平均值；以及所述装置还包括用于根据内燃发动机的运行状态在所述多个所算得的平均值中选择适用于与所述下限值作比较的平均值的平均值选择手段。
5.一种用于控制有关内燃发动机的运行的控制主体的控制装置，其特征在于，包括用于检测所述内燃发动机的转速的转速检测手段；用于检测所述内燃发动机的进气压的进气压检测手段；用于在所述进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的下限值的下限值计算手段；用于在所述进气压检测手段所得到的检测值的基础上计算内燃发动机的运行期间脉动的进气压的平均值的平均值计算手段；用于当所述下限值小于所述平均值时将所述下限值确定为进气压的计算值的进气压确定手段；用于在由所述进气压确定手段所确定的进气压的计算值和所述转速检测手段所得到的转速检测值的基础上计算用于获取所需的的控制量的操作量的操作量计算手段；以及用于在由所述控制量计算手段所算得的控制量的基础上通过控制所述控制主体来控制所述控制量的控制手段。
全文摘要
进气压传感器21检测发动机3的运行期间在进气通道6中的、受到进气脉动影响的进气压。电子控制单元(ECU)20计算脉动的进气压的下限值和进气压的平均值，以便当下限值小于平均值时，将该下限值确定为进气压的计算值，并将它取用在发动机3的各种控制中。ECU 20在由转速传感器23所测得的发动机转速的检测值的基础上计算将被吸入燃烧腔8内的空气量，并且还在进气量的基础上计算燃料喷注量和点火时间。利用那些计算值，ECU 20控制喷注器4、点火线圈13等。
文档编号G01L23/24GK1407321SQ0213199
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月28日 优先权日2001年9月13日
发明者近藤清二, 西尾俊雄 申请人:爱三工业株式会社