内燃发动机的进气压检测方法

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，进气压传感器所得到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。平均率可被人为地确定为“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13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14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14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；根据内燃发动机的转速、连同下限值一起计算阈值；以及当下限值小于阈值时，将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，当下限值小于根据内燃发动机的转速所算得的阈值时，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，阈值是通过从连同下限值所算得的脉动的进气压的上限值中减去预定设定宽度所算得的，并且设定宽度是根据常规运行期间内燃发动机的高负荷下的转速在脉动的进气压的幅度的基础上预先设定的。
根据上述结构，除由权利要求1的特点所获得的作用之外，阈值藉由设定宽度被计算为低于脉动的进气压的上限值的一个值。该设定宽度是根据内燃发动机的高负荷常规运行期间的转速在脉动的进气压的幅度的基础上设定的，以便可获得适用于对因转速而变化的下限值作比较的阈值。
为了实现上述目的，权利要求3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，在内燃发动机的过渡运行期间，计算大于根据转速所算得的阈值的第二阈值，并且当下限值小于第二阈值时，将该下限值确定为进气压的计算值。
在内燃发动机的过渡运行期间，脉动的进气压的幅度变得小于常规运行中的幅度，从而使下限值相对升高，这样该下限值就很可能变得大于阈值。因此，根据本发明，在过渡运行期间，大于第一阈值的第二阈值可用于与下限值作比较。当该下限值小于第二阈值时，该下限值被确定为进气压的计算值。由此，可响应过渡运行检测进气压。
为了实现上述目的，权利要求4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；用于检测内燃发动机的转速的转速检测手段；用于根据所测得的转速来计算阈值的阈值计算手段；以及当下限值小于阈值时，用于将该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，并且阈值计算手段根据由转速检测手段所测得的转速计算阈值。当下限值小于阈值时，进气压确定手段将下限值确定为计算值。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。即使脉动的进气压的波形例如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5中所揭示的本发明的特点在于，如权利要求4所述的进气压检测装置还包括用于根据内燃发动机的过渡运行计算大于阈值的第二阈值的第二阈值计算手段，并且进气压确定手段选择由第二阈值计算手段所算得的第二阈值，而不是利用由阈值计算手段所算得的阈值，并且当下限值小于第二阈值时，将该下限值确定为进气压的计算值。
在内燃发动机的过渡运行期间，脉动的进气压的幅度变得小于常规运行中的幅度，从而使下限值相对升高，这样该下限值就很可能变得大于阈值。因此，根据本发明，在过渡运行期间，过渡运行确定手段确定发动机处于过渡运行中，大于由阈值计算手段所算得的第一阈值的、由第二阈值计算手段所算得的第二阈值可用于与下限值作比较。当该下限值小于第二阈值时，进气压确定手段确定该下限值为进气压的计算值。由此，可响应过渡运行检测进气压。
为了实现上述目的，权利要求6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进气压的进气压检测手段；用于检测内燃发动机的转速的转速检测手段；用于在进气压检测手段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；用于根据所测得的转速来计算阈值的阈值计算手段；当下限值小于阈值时，用于将该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，在内燃发动机的运行期间，下限值计算手段在由进气压检测手段所测得的进气压的检测值的基础上计算脉动的进气压的下限值。类似地，在运行期间，阈值计算手段根据由转速检测手段所测得的转速计算阈值。当下限值小于阈值时，进气压确定手段将该下限值确定为进气压的计算值。在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，并且控制装置在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，而不会将其确定为进气压的计算值。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。由此，即使进气压伴随有脉动，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是示出了设定宽度与发动机转速之间的关系的数据图表；图4(a)-(c)是示出了进气压脉动波形中的差异的图表；图5是示出了带脉动的进气压及其AD值等的解释图；
图6是示出了带脉动的进气压及其AD值等的解释图；图7是燃料喷注控制程序的流程图；图8是点火时间控制程序的流程图；图9(a)和9(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10是相对于发动机负荷的进气压的计算特性的图表；图11是示出了在加速运行期间进气压的AD值等的变化情况的时间图；图12是示出了在加速运行期间进气压的AD值等的变化情况的时间图；图13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14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ECU 20。当开关18接通时，ECU 20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ECU 20。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，ECU 20接收自上述传感器21-24输出的各种信号。响应那些信号，ECU 20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，ECU 20构成本发明的下限值计算手段、阈值计算手段、进气压确定手段、过渡运行确定手段、第二阈值计算手段、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，ECU 20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。ECU 20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ECU 20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。ECU 20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，ECU 20在转速传感器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101中，ECU 20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102中，ECU 20判断当前的AD值pmad是否大于最后(先前)的AD值pmado。倘若该步骤中的判断结果是否定的话，则判定进气压未上升，在步骤108中，ECU 20将当前的压力上升标记XPMUP设定为“0”，并使流程前进至步骤119。该压力上升标记XPMUP在进气压pm处于上升状态时被设定为“1”，而在其它状态中被设定为“0”。
在步骤119中，ECU 20判断最后的压力上升标记XPMUPO是否为“1”。倘若判断结果是否定(表示进气压pm自最后的判断时间持续下降)的话，则ECU20将最后的AD值pmado设定为上限值pmhi，并使流程前进值步骤114。
另一方面，倘若步骤102中的判断结果是肯定(表示进气压pm上升)的话，则在步骤103中，ECU 20将当前的XPMUP设定为“1”。
在步骤104中，ECU 20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(表示进气压pm自最后的判断时间持续上升)的话，则ECU20使流程前进至步骤114。相反，倘若判断结果是肯定的话，则ECU 20判定进气压pm已从下降状态转换至上升状态，并使流程前进至步骤105。
在步骤105中，ECU 20判断减速判定标记XGENSOKU是否为“0”。该减速判定标记XGENSOKU在发动机3处于减速运行时被设定为“1”，而在其它运行中时被设定为“0”。在本实施例中，ECU 20在根据本例行程序(稍后将作描述)所获得的最终的进气压PM的值的变化、以及由转速传感器23所测得的值的变化的基础上判断发动机3是否处于减速运行中，然后在其判断结果的基础上设定减速判定标记XGENSOKU。倘若步骤105中的判断结果是否定(表示发动机3处于减速运行中)的话，则ECU 20将已预先确定用于减速的预定值KP1设定为设定宽度pmw。该设定宽度pmw是用于计算阈值pthre(下文中将作描述)的一个参数。该预定值KP1可预先设定为例如“1.0(mmHg)”。
另一方面，倘若步骤105中的判断结果是肯定的话，则判定发动机3处于除减速以外的运行中，ECU 20使流程前进至步骤106，以便判断加速判定标记XKASOKU是否为“0”。该加速判定标记XKASOKU在发动机3处于加速运行时被设定为“1”，而在其它运行中则被设定为“0”。在本实施例中，ECU 20在根据本例行程序所获得的最终的进气压PM的值的变化和由转速传感器23所测得的值的变化及其它条件的基础上判断发动机3是否处于加速运行中，然后在其判断结果的基础上设定加速判定标记XKASOKU。倘若步骤106中的判断结果是否定的话，则判定发动机3处于加速运行中，在步骤108中ECU 20将已预先确定用于加速的预定值KP2设定为设定宽度pmw。该设定宽度pmw是用于计算阈值pthre的一个参数。该预定值KP2可预先设定为大于用于减速预定值KP1的例如“3.0(mmHg)”。
另一方面，倘若步骤106中的判断结果是肯定的话，判定发动机3处于常规运行中，则ECU 20使流程前进至步骤107，以便参照预定图表计算设定宽度pmw。更具体地讲，参照图3中所示的、将发动机转速NE和设定宽度pmw用作为参数的该预设图表数据，ECU20计算与发动机转速NE的当前读出值相对应的设定宽度pmw。该数据图表中的设定宽度pmw已在与常规运行期间在发动机3的高负荷下与发动机转速NE相对应的进气压脉动的幅度的基础上预先确定。也就是，在常规运行“WOT(大开度节流)”(其中节流阀9完全打开)期间，进气压pm的幅度根据如图4(a)-4(c)中所示的发动机转速NE中的差异来变化，其中图4(a)-4(c)示出了用于“1000rpm”、“1500rpm”和“200rpm”的不同的幅度大小。因此，在本实施例中，设定宽度pmw是在根据高负荷常规运行期间的发动机转速NE进行变化的进气压pm的幅度大小的基础上进行确定的。
在步骤107、108或109随后的步骤110中，ECU 20从以上所算得的脉动的进气压的上限值pmhi中减去以上所算得的设定宽度pmw，以便计算阈值pthre。
在步骤111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pmado是否大于阈值pthre。倘若该判断结果是肯定的话，则ECU20使流程直接前进至步骤114。相反，倘若是否定的话，则ECU20在步骤112中将最后的AD值pmado设定为进气压pm的下限值pmlo。更具体地讲，从脉动的进气压pm中连续获得多个AD值pmad中的、存在于脉动波形的波谷的下限值pmlo。
在步骤113中，ECU 20将当前所获得的下限值pmlo设定为进气压的最终计算值PM。
接着，在步骤119、120、104、111或113随后的步骤114中，ECU 20将当前AD值pmad设定为最后的AD值pmado。
然后，在步骤115中，ECU 20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ECU 20在步骤116中将最后的压力上升标记XPMUPO设定为“1”。相反，倘若是否定的话，则ECU 20将最后的压力上升标记XPMUPO设定为“0”。
ECU 20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。
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系将用于发动机3的控制的进气压pm的计算值。因此，如图5所示，对于脉动的进气压pm，最后的AD值pmado和当前的AD值被取样并作比较，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在从上升转换至下降时被计算为上限值pmhi，并且最后的AD值pmado在从下降转换值上升时被计算为下限值pmlo。该下限值pmlo被确定为最终的进气压PM。
在上述例行程序中，如图6所示，阈值pthre是在上限值pmhi和设定宽度pmw的基础上发现的。当下限值pmlo小于阈值pthre时，该下限值pmlo被认定为是最终的进气压PM，该最终的进气压PM是进气压pm的计算值。因此，如图6中的圆圈所示，即使在AD值pmad中出现非常规的下限值，当该非常规的下限值大于阈值pthre时，该非常规的下限值不算在下限值pmlo的设定之内。因此，可防止将该非常规的下限值确定为最终的进气压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7是燃料喷注控制程序的流程图。ECU 20以预定时间间隔周期性地执行图7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，ECU 20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，ECU 20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。ECU 20参照预定的功能数据(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，ECU 20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，ECU 20计算用于根据发动机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，ECU 20读出用于修正供给至燃烧腔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0x的基础上所算得的。
在步骤260中，ECU 20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，ECU 20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8是点火时间控制程序的流程图。ECU 20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，ECU 20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，ECU 20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，ECU 20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。ECU 20参照预定的功能数据(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，ECU 20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，ECU 20计算将用于根据发动机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，ECU 20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，ECU 20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pm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9(a)和9(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9(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10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，计算脉动的进气压pm的AD值pmad的下限值，并同时计算与发动机转速NE相对应的阈值phtre。当系计算中的下限值的AD值pmad小于阈值pthre时，系下限值的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，在所算得的上限值pmhi连同下限值pmlo的基础上，阈值pthre由预定的设定宽度pmw计算为比上限值pmhi小的值。本实施例中预定的设定宽度pmw已在根据发动机3的高负荷常规运行期间的发动机转速NE中的差异进行变化的进气压脉动的幅度的基础上预先确定。由此，以上所获得的阈值pthre是用于与根据发动机转速NE进行变化的下限值pmlo作比较的适当的值。因此，即使因反吹等的进气压pm的波动度由于发动机转速NE中的差异而变化，非常规的下限值也会被恰当地不算在正常下限值之内，这样就能防止误测最终的进气压PM。
在发动机3的过渡运行、也就是减速运行或加速运行期间，进气压脉动的幅度变得小于常规运行期间的幅度，并且进气压脉动的下限值pmlo相对升高。由此，下限值pmlo很可能变得大于阈值pthre。例如，在发动机3的迅速加速期间，如图11所示，对于从节流阀9迅速打开时的时间t1至时间t2的短时间段而言，进气压pm的AD值pmad的脉动波形的幅值变得小于时间t2之后的常规运行(高负荷)中的脉动波形的幅值，并且那些AD值pmad的下限值pmlo变得大于阈值pthre。因此，对于紧接在发动机3的加速之后的时段、即时间t1与t2之间的时段，即使到达发动机3的进气量增加，最终的进气压PM也被连续检测为一个较小的值。结果，在进气压PM等的基础上所算得的最终的燃料喷注量TAU减小，使空气—燃料比劣质，并且发动机转速也不会增大。这样就可能引起驱动性能恶化，例如发生失效。
为了防止上述缺点，在本实施例中，在发动机3的过渡运行期间，在计算中不同于且大于根据发动机转速NE所算得的阈值pthre(第一阈值)的另一个阈值(第二阈值)pthre适用于与下限值pmlo作比较。更具体地讲，先前被设定用于减速或加速的、小于根据发动机转速NE所算得的设定宽度pmw的预定值KP1或KP2用于计算该第二阈值pthre。由此，在预定值KP1或KP2以及上限值pmhi的基础上所算得的第二阈值pthre适用于与下限值pmlo作比较。当下限值pmlo小于第二阈值pthre时，该下限值pmlo被确定为最终的进气压PM，以便可根据过渡运行恰当地检测最终的进气压PM。这样就能防止在过渡运行期间误测最终的进气压PM。
在发动机3的迅速加速期间，图12中所示的阈值pthre被算得大于图11中所示的阈值pthre。在时间t1与t2之间的时段内的AD值pmad的下限值pmlo不会变得大于阈值(第二阈值)pthre。由此，可恰当地获得在迅速加速起动之后立即迅速升高的AD值的下限值pmlo。结果，甚至在紧接在发动机3加速之后、时间t1与t2之间的时段内，可适当地检测随着到达发动机3的进气量的增加而增加的最终的进气压PM，这样就能根据发动机3的过渡运行适当地检测进气压。
在本实施例中，在燃料喷注量控制和点火时间控制中获取被适当检测的最终的进气压PM，从而可计算适当的进气量。可执行适用于过渡运行的燃料喷注控制和点火时间控制，从而以高响应性执行发动机3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。
根据本实施例中的发动机系统，进气压脉动的下限值pmlo是由ECU 20在由进气压传感器21在发动机3的运行期间所测得的进气压pm的AD值pmad的基础上所算得的。类似地，在运行期间，ECU 20根据由转速传感器23所测得的发动机转速NE来计算阈值pthre，此外，当下限值pmlo变得小于阈值pthre时，将该下限值pmlo确定为系进气压pmd的计算值的最终的进气压PM。在该最终的进气压PM的确定值和发动机转速NE的检测值等的基础上，ECU 20将最终的燃料喷注量TAU和最终的点火时间IT计算为操作量。利用那些操作量TAU和IT，ECU 20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。
如上所述，由发动机3的反吹所引起的AD值pmad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。能够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。
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；根据内燃发动机的转速、连同所述下限值一起计算阈值；以及当所述下限值小于所述阈值时，将所述下限值确定为进气压的计算值。
2.如权利要求1所述的进气压检测方法，其特征在于，所述阈值是通过从连同所述下限值所算得的脉动的进气压的上限值中减去预定设定宽度所算得的，并且所述设定宽度是根据常规运行期间内燃发动机的高负荷下的转速在脉动的进气压的幅度的基础上预先设定的。
3.如权利要求1所述的进气压检测方法，其特征在于，在内燃发动机的过渡运行期间，计算大于根据转速所算得的阈值的第二阈值，并且当所述下限值小于所述第二阈值时，将该下限值确定为进气压的计算值。
4.一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；用于检测内燃发动机的转速的转速检测手段；用于根据所测得的转速来计算阈值的阈值计算手段；以及当所述下限值小于所述阈值时，用于将该下限值确定为进气压的计算值的进气压确定手段。
5.如权利要求4所述的进气压检测装置，其特征在于，还包括用于根据内燃发动机的过渡运行计算大于所述阈值的第二阈值的第二阈值计算手段，并且所述进气压确定手段选择由所述第二阈值计算手段所算得的第二阈值，而不是利用由所述阈值计算手段所算得的阈值，并且当所述下限值小于所述第二阈值时，将该下限值确定为进气压的计算值。
6.一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，包括用于检测内燃发动机的进气压的进气压检测手段；用于检测内燃发动机的转速的转速检测手段；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；用于根据所测得的转速来计算阈值的阈值计算手段；当所述下限值小于所述阈值时，用于将该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适用于转速的阈值，以便当该阈值小于下限值时，将该下限值确定为进气压的计算值。ECU 20在从下限值和转速的检测值所获得的进气压的值的基础上计算要吸入到燃烧腔8内的空气量。在所算得的进气量的基础上计算燃料喷注量和点火时间。ECU 20在那些计算值的基础上控制喷注器4、点火线圈13等。
文档编号G01L23/24GK1409096SQ0213218
公开日2003年4月9日 申请日期2002年8月28日 优先权日2001年9月27日
发明者近藤清二, 西尾俊雄 申请人:爱三工业株式会社