專利名稱：內(nèi)燃機的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的控制裝置。
背景技術：
在內(nèi)燃機、例如4循環(huán)單氣缸發(fā)動機中，通過重復進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程、 排氣沖程這4個循環(huán)而生成輸出。發(fā)動機的控制裝置通過對發(fā)動機的這些各沖程進行判斷來計算燃料的噴射和點火等的正時。這里，作為控制裝置進行發(fā)動機的沖程判斷的方法，例如公知有以下方法在發(fā)動機起動時，在曲軸進行第1周旋轉(zhuǎn)和第2周旋轉(zhuǎn)期間、即720CA(曲軸角度、曲軸角)期間， 比較曲軸旋轉(zhuǎn)1周期間的進氣管壓力特性，由此進行發(fā)動機沖程判斷。作為發(fā)動機起動時的沖程判斷的具體例子，例如存在以下情況曲軸每旋轉(zhuǎn)1周， 測定進氣管壓力的最小值，將曲軸的第1周旋轉(zhuǎn)的進氣管壓力的最小值與第2周旋轉(zhuǎn)的最小值進行比較。通過該步驟判斷方法，在曲軸的第2周旋轉(zhuǎn)中進行發(fā)動機的沖程判斷。此夕卜，作為步驟判斷的其他例子，存在以下情況針對伴隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)而規(guī)則地輸出的每個脈沖信號，將發(fā)動機的進氣管的壓力值累加。通過該步驟判斷方法，在曲軸旋轉(zhuǎn)了 2周時， 對曲軸第1周旋轉(zhuǎn)的進氣管壓力的累加值與第2周旋轉(zhuǎn)的進氣管壓力的累加值進行比較， 由此進行發(fā)動機沖程的判斷?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2000-265894號公報專利文獻2 日本特開2003-3887號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在720CA期間對曲軸旋轉(zhuǎn)1周期間的進氣管壓力特性進行比較時，第1周旋轉(zhuǎn)的進氣管壓力的最小值或者累加值與第2周旋轉(zhuǎn)的進氣管壓力的最小值或者累加值之間的大小關系與發(fā)動機沖程不一致，有時會錯誤地進行沖程判斷。在發(fā)動機起動時或者發(fā)動機處于過渡性的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，例如在對用于調(diào)整吸入空氣量的節(jié)氣閥進行開閉操作的情況或者發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)且節(jié)氣閥為高開度(例如全開)的情況下等，會發(fā)生這種錯誤判斷。本發(fā)明正是鑒于上述情況而提出，其主要目的在于能夠準確進行發(fā)動機的沖程判斷。用于解決課題的手段根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種內(nèi)燃機的控制裝置，該控制裝置具有進氣壓力計算部，其取得向內(nèi)燃機的燃燒室提供空氣的進氣管內(nèi)的壓力，并測量所述內(nèi)燃機的輸出軸旋轉(zhuǎn)1周期間所述進氣管內(nèi)的壓力的最大值以及最小值；變動幅度計算部，其根據(jù)所述進氣管內(nèi)的壓力的最大值與最小值之差，計算所述輸出軸旋轉(zhuǎn)1周期間的壓力變動幅度；變動幅度比較部，其對所述曲軸旋轉(zhuǎn)2周期間得到的壓力變動幅度的前次值與本次值的大小進行比較；沖程判斷部，其對壓力變動幅度的前次值與本次值的大小進行比較，并判斷所述內(nèi)燃機的沖程；輸出處理部，其在進行了所述內(nèi)燃機的沖程判斷后，每當所述輸出軸旋轉(zhuǎn) 2周時，進行1次燃料噴射輸出和點火輸出。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了第一方面的發(fā)明所記載的內(nèi)燃機的控制裝置，其中，所述沖程判斷部比較所述進氣管內(nèi)的壓力變動幅度的前次值與本次值的大小， 在所述輸出軸旋轉(zhuǎn)預定次數(shù)期間，壓力變動幅度的大小的變化交替且連續(xù)發(fā)生的情況下， 判斷發(fā)動機的沖程。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供第二方面的發(fā)明所記載的內(nèi)燃機的控制裝置，其中，所述沖程判斷部在所述進氣管內(nèi)的壓力變動幅度的大小的變化連續(xù)3次時，判斷發(fā)動機沖程。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了第一方面至第三方面的任一方面的發(fā)明所記載的內(nèi)燃機的控制裝置，其中，所述沖程判斷部在壓力變動幅度由前次值到本次值的變化為從大到小的情況下，將與本次值對應的沖程判斷為膨脹/排氣沖程。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于根據(jù)進氣管內(nèi)的壓力的變動幅度的大小變化來進行沖程判斷， 因此，即使在以往容易誤判的條件下也能夠高精度地進行沖程判斷。由于能夠根據(jù)正確的沖程判斷結果來進行點火輸出等，因此，能夠提高點火系統(tǒng)構成部件的耐久性。


圖1是示出本發(fā)明的實施方式的內(nèi)燃機和控制裝置的結構的圖。圖2是控制裝置的框圖。圖3是內(nèi)燃機的控制的流程圖。圖4是采用正時轉(zhuǎn)子說明曲軸角度檢測的處理的圖。圖5是計算發(fā)動機沖程判斷用的進氣壓力的處理的流程圖(其一)。圖6是發(fā)動機沖程判斷處理的流程圖(其一)。圖7是發(fā)動機沖程判斷處理的流程圖(其二)。圖8是進行發(fā)動機沖程判斷時的正時圖(其一)。圖9是進行發(fā)動機沖程判斷時的正時圖(其二)。圖10是示出沖程判斷的實驗結果的圖(其一)。圖11是示出沖程判斷的實驗結果的圖(其二)。
具體實施例方式以下詳細說明用于實施本發(fā)明的方式。圖1示出包含內(nèi)燃機及其控制裝置的系統(tǒng)的概略結構圖。作為內(nèi)燃機的發(fā)動機1具有吸入空氣的進氣管2。進氣管2在上游側(cè)的進氣口 2A 處安裝有空氣凈化器3，并在設置了進氣溫度傳感器4后，能夠通過節(jié)氣閥5調(diào)整通路面積。 節(jié)氣閥5的開度由節(jié)氣門開度傳感器6來監(jiān)視。而且，節(jié)氣閥5的下游在依次設置進氣壓力傳感器7和燃料噴射用的噴射器8后，與由缸蓋12和缸體11形成的燃燒室13連接。在進氣管2與燃燒室13之間，進氣閥14開閉自如地插入管路。缸體11中滑動自如地插入有活塞15?；钊?5構成為經(jīng)由曲臂16與曲軸17連接，將活塞15的直線往返運動轉(zhuǎn)換成作為輸出軸的曲軸17的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸17旋轉(zhuǎn)自由地支承于缸體11，并固定有用于檢測其轉(zhuǎn)速的正時轉(zhuǎn)子18。在正時轉(zhuǎn)子18附近配置有曲軸角度傳感器19。進而，在缸體11上形成用于使冷卻水循環(huán)的通路20，而且還安裝有用于測量冷卻水的溫度的冷卻水溫傳感器21。缸蓋12上除了進氣管2以外還安裝有火花塞M和排氣管25?；鸹ㄈ鸐與點火線圈27電連接，并被施加高電壓。此外，與排氣管25的燃燒室13連接的開口部，開閉自由地安裝有排氣閥觀。而且，在排氣管25中途設置有催化劑轉(zhuǎn)換器四。下面，參照圖2說明進行這種發(fā)動機1的控制的控制裝置41的結構。另外，控制裝置41有時也被稱作ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)?？刂蒲b置41構成為與電池42連接，而且能夠輸入來自曲軸角度傳感器19、節(jié)氣門開度傳感器6、進氣壓力傳感器7、冷卻水溫傳感器21、進氣溫度傳感器4的信號。進而，控制裝置41構成為能夠向點火線圈27、噴射器8輸出信號。此外，控制裝置41具有波形整形電路51，其用于對從曲軸角度傳感器19輸出的數(shù)字信號進行成形；以及A/D (Analog/Digital，模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器52，其將四個傳感器4、 6、7、21輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。波形整形電路51和A/D轉(zhuǎn)換器與CPU (Central Processing Unit，中央處理器)53 連接。ROM (Read Only Memory，只讀存儲器)54、 RAM (Random Access memory，隨機存取存儲器)55、計時器56也與CPU 53連接。而且，CPU 53的輸出與點火電路57、驅(qū)動電路58連接。點火電路57構成為在預定的正時向點火線圈 27輸出信號。驅(qū)動電路58構成為在預定的正時輸出驅(qū)動噴射器8的信號。進而，在本實施方式中，CPU 53按功能可劃分為曲軸信號處理部61、節(jié)氣門信號處理部62、進氣壓力計算部63、變動幅度計算部64、變動幅度比較部65、沖程判斷部66、輸出處理部67。曲軸信號處理部61計算曲軸17的旋轉(zhuǎn)角度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。節(jié)氣門信號處理部62 計算節(jié)氣門開度。進氣壓力計算部63計算進氣管壓力，并且計算最大值以及最小值。變動幅度計算部64根據(jù)進氣管壓力的最大值與最小值之差，計算曲軸17旋轉(zhuǎn)1周期間的進氣管2內(nèi)的壓力變動幅度。變動幅度比較部65對曲軸17旋轉(zhuǎn)2周期間得到的壓力變動幅度的前次值與本次值的大小進行比較。沖程判斷部66根據(jù)壓力變動幅度的變化判斷發(fā)動機 1的沖程。輸出處理部67根據(jù)沖程判斷的結果進行燃料噴射輸出以及點火輸出。接著，對本實施方式中的內(nèi)燃機的控制進行說明。如圖3的流程圖所示，首先，在步驟SlOl中，檢測曲軸角的基準位置。例如，如圖4 所示，正時轉(zhuǎn)子18以20°旋轉(zhuǎn)角為一刻度形成有18個突起71，將其中一個設為基準突起 71A，該基準突起71A與其他突起71相比在周向上形成地較長。控制裝置41的曲軸信號處理部61在檢測到基準突起71A的下一個突起71時，將360CA(曲軸角度、曲軸角)的階段 (stage)數(shù)設為“0”，從此處起，每檢測到突起71時，使階段數(shù)加1。并且，將檢測到基準突起 71A時的階段數(shù)設為“17”，然后，在檢測到基準突起71A的下一個突起71時，使階段數(shù)復位而再次從“0”開始重復計數(shù)。另外，活塞15的上止點(TDC)位于基準突起71A與下一個突起71之間，基準突起71A的終點配置于從上止點起靠前10°的位置(BTDC 10° )。而且，基準突起71A的下一個突起71的終點配置于從上止點起延后10°的位置(ATDC 10° )。關于曲軸角17的基準位置的檢測，通過測量周期性地形成于正時轉(zhuǎn)子18外周的突起71的長度、以及到下一個突起71出現(xiàn)之前所需的時間來進行。如上所述，正時轉(zhuǎn)子18 由于只有基準突起71A在旋轉(zhuǎn)方向形成地較長，因此，利用曲軸角度傳感器19測量突起71 的長度以及到下一個突起71出現(xiàn)之前所需的時間，并計算其比率。除了基準突起71A以外的突起71的比率是固定的，基準突起71A由于突起部分較長，因此，與其他突起71相比，其比率相對變大。因此，如果檢查比率的前次值與本次值之差，則能夠判斷是基準突起71A還是其他突起71。接著，在步驟S102中，對曲軸后端位置信號進行檢測，該曲軸后端位置信號表示檢測到正時轉(zhuǎn)子18的基準突起71A的后端位置。如果沒有檢測到曲軸后端位置信號，則結束此處的處理。與此相對，如果輸出了曲軸后端位置信號，則進入步驟S104。在步驟S104 中，調(diào)查是否檢測到曲軸角度基準位置。在沒有檢測到曲軸角度基準位置的情況下，進入步驟S105，控制裝置41使發(fā)動機沖程判斷用的參數(shù)復位。然后，控制裝置41結束此處的處理。與此相對，在步驟S104中，在已經(jīng)檢測到曲軸角度基準位置的情況下，在步驟 S106中，控制裝置41計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速。例如，通過根據(jù)設置于正時轉(zhuǎn)子18的突起71間的時間測量值的360CA量的合計來進行計算，由此得到發(fā)動機轉(zhuǎn)速。接著，在步驟S107中，控制裝置41的節(jié)氣門信號處理部62根據(jù)節(jié)氣門開度傳感器6的輸出來計算節(jié)氣門開度。然后，在步驟S108中，進氣壓力計算部63根據(jù)進氣壓力傳感器的輸出來計算進氣壓力PMB。然后，在步驟S109中，控制裝置41的進氣壓力計算部63和變動幅度計算部64使用進氣壓力計算用于判斷發(fā)動機沖程的判斷用進氣壓力。其中，每當曲軸17旋轉(zhuǎn)1周時， 確定其中進氣壓力的最大值和最小值，然后計算出進氣壓力的最大值與最小值之差。關于該沖程的詳細內(nèi)容將在后面進行說明。進而，在步驟SllO中，控制裝置41的變動幅度比較部65和沖程判斷部66根據(jù)判斷用的進氣壓力來判斷發(fā)動機沖程。在該實施方式中，曲軸旋轉(zhuǎn)1周期間的進氣壓力的最大值與最小值之差的數(shù)據(jù)通過曲軸17旋轉(zhuǎn)4次而取得，當差的變化為大一小一大一小，或者小一大一小一大時，在第四次以后的差的變化小于前次值的情況下，判斷為發(fā)動機1為膨脹/排氣沖程。關于該沖程的詳細內(nèi)容將在后面進行說明。接著，在步驟Slll中，控制裝置43的輸出處理部67根據(jù)發(fā)動機1的沖程判斷結果、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度來計算點火正時。然后，在步驟S112中，作為燃料噴射量計算處理，輸出處理部67根據(jù)發(fā)動機1的沖程判斷結果、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度來確定燃料噴射量以及開始燃料噴射的正時。然后，在步驟S113中，輸出處理部67實施點火輸出處理，并使火花塞M放電，從而對燃料室13內(nèi)的可燃性混合氣體進行點火。關于點火輸出處理，在進行了發(fā)動機1的沖程判斷后，僅在進氣/壓縮沖程進行點火輸出，每當曲軸17旋轉(zhuǎn)2周時，進行1次點火輸出。 與此相對，在發(fā)動機1的沖程判斷未完成的階段，每當曲軸17旋轉(zhuǎn)1周時，進行1次點火輸
出ο并且，在步驟S114中，輸出處理部67進行燃料噴射處理，向被吸入進氣管2的空氣噴射燃料而形成可燃性混合氣體。關于燃料噴射處理，在進行發(fā)動機1的沖程判斷后，每當曲軸17旋轉(zhuǎn)2周時，噴射一次燃料。與此相對，在發(fā)動機1的沖程判斷未完成的階段，每當曲軸17旋轉(zhuǎn)1周時，噴射一次燃料。接下來，參照圖5的流程圖，對圖3的步驟S109的沖程判斷用進氣壓力的計算處理的詳細內(nèi)容進行說明。首先，在步驟S201中，對伴隨正時轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)而計算出的階段數(shù)進行調(diào)查。在根據(jù)曲軸17的旋轉(zhuǎn)角度而確定的階段數(shù)為緊接在上止點之后的階段(即，階段數(shù)=0)的情況下，進入步驟S202，進氣壓力計算部63對進氣壓力的最低值進行復位，將當前的進氣壓力作為進氣壓力最低值PMB。此外，在步驟S203中，對進氣壓力的最高值進行復位，將當前的進氣壓力作為進氣壓力最高值PMT。進而，在步驟S204中，將進氣壓力變動幅度DPMTDC 復位，使當前的值為0。然后，進入后述的步驟S210。另一方面，在步驟S201中，在判斷為當前的階段不是緊接在上止點之后的階段的情況下，進入步驟S205，進氣壓力計算部63調(diào)查是否測量了進氣壓力最低值PMB。并且，在進氣壓力的當前值在進氣壓力最低值PMB以下的情況下，視為重新檢測到進氣壓力最低值 PMB,進入步驟S206，利用進氣壓力的當前值更新進氣壓力最低值PMB，然后進入步驟S207。與此相對，在步驟S205中，在進氣壓力的當前值比進氣壓力最低值PMB大的情況下，不更新進氣壓力最低值PMB，進入步驟S207。進而，在步驟S207中，進氣壓力計算部63調(diào)查是否測量了進氣壓力最高值PMT。 在進氣壓力的當前值為進氣壓力最高值PMT以上的情況下，視為重新檢測到進氣壓力最高值PMT，進入步驟S208。在步驟S208中，進氣壓力計算部63利用進氣壓力的當前值更新進氣壓力最高值PMT。在步驟S207中，在進氣壓力的當前值比進氣壓力最高值PMT小的情況下，不更新進氣壓力最高值PMT，進入步驟S209。接著，在步驟S209中，變動幅度計算部64計算進氣壓力變動幅度DPMTDC。通過從進氣壓力最高值PMT中減去進氣壓力最低值PMB來得到進氣壓力變動幅度DPMTDC。接下來，進行步驟S210的處理。如果當前的階段不是上止點的前一個階段，則結束此處的處理。因此，在超過相當于上止點的階段而到達相當于下一個上止點的階段之前的期間內(nèi)，重復前述步驟S201 步驟S209的處理，重復進氣壓力最低值PMB的更新、進氣壓力最高值PMT的更新、以及進氣壓力變動幅度DPMTDC的計算。與此相對，在步驟S210中，在當前的階段為上止點的前一個階段時，進入步驟 S211，變動幅度計算部64將已經(jīng)存儲的本次進氣壓力變動幅度DPMTDC1的值作為上次的進氣壓力變動幅度DPMTDC2進行存儲。然后，在步驟S212中，將當前的進氣壓力變動幅度 DPMTDC的值作為本次的進氣壓力變動幅度DPMTDC1進行存儲。接著，在步驟S213中，從前次的進氣壓力變動幅度DPMTDC2中減去本次的進氣壓力變動幅度DPMTDC1，由此來計算進氣壓力變動幅度的變化量DDPMTDC。由于在至此為止的處理中，計算出了曲軸17旋轉(zhuǎn) 1周為止的期間的進氣壓力最低值PMB、進氣壓力最高值PMT、進氣壓力變動幅度的本次值 (DPMTDC1)、以及作為進氣壓力變動幅度的本次值與前次值之差的進氣壓力變動幅度的變化量DDPMTDC，因此，結束此處的處理。接下來，參照圖6和7的流程圖，對圖3的步驟SllO的發(fā)動機沖程判斷處理的詳細內(nèi)容進行說明。首先，在步驟S301中，控制裝置41的變動幅度計算部64對當前的階段進行調(diào)查。如果不是上止點的前一個階段，則實施從端子A開始進行的圖7的步驟S320。與此相對，在步驟S301中是上止點的前一個階段的情況下，進入步驟S302，變動幅度比較部65調(diào)查進氣壓力變動幅度DPMTDC的變化量DDPMTDC是否在預先設定的預定值以上。此處的預定值根據(jù)發(fā)動機1的排氣量等而不同，例如設為左右。在步驟S302中，當進氣壓力變動幅度DPMTDC的變化量低于預定值時，進入步驟 S303，變動幅度計算部64對前次進氣壓力變動標記進行復位。接著，在步驟S304中，本次進氣壓力變動標記被復位，在步驟S305中，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC復位。然后，實施從端子B開始進行的圖7的步驟S312。另一方面，如果在步驟S302中進氣壓力變動幅度DPMTDC的變化量在預定值以上， 則進入步驟S306，更新前次進氣壓力變動標記F_DB。具體來說，利用本次進氣壓力變動標記F DT的值來更新前次進氣壓力變動標記F_DB。進而，在步驟S307中，調(diào)查進氣壓力變動幅度的前次值DPMTDC2與本次值DPMTDC1 的大小關系而設定本次進氣壓力變動標記F_DT。例如，在進氣壓力變動幅度的前次值 DPMTDC2為本次值DPMTDC1以上的情況下，由于進氣壓力變動為從大到小的變化，因此，將本次進氣壓力變動標記F_DT設定為“ 1 ”。與此相對，在進氣壓力變動幅度的前次值DPMTDC2 小于本次值DPMTDC1的情況下，由于進氣壓力變動為從小到大的變化，因此，將本次進氣壓力變動標記F_DT設定為“0”。因此，在步驟S308中，在不視為周期性地產(chǎn)生進氣壓力的變動的情況下，進入步驟S309。另外，不視為周期性地產(chǎn)生進氣壓力的變動的情況是指進氣壓力變動周期計數(shù)器 CC的值小于“1”的情況。在步驟S309中，比較進氣壓力變動幅度的前次值DPMTDC2與本次值DPMTDC1的大小。并且，在進氣壓力變動幅度的前次值DPMTDC2到本次值DPMTDC1的變化為大一小的變化情況下，進入步驟S310。并且，在步驟S310中，在本次值(F_DT)相對于進氣壓力變動標記的前次值(F_DB)發(fā)生反轉(zhuǎn)的情況下，進入步驟S311，使進氣壓力變動周期計數(shù)器CC加1。然后，實施從端子B開始進行的圖7的步驟S312。與此相對，在步驟S309中，在進氣壓力變動幅度從前次值DPMTDC2到本次值 DPMTDC1的變化為從小一大的變化的情況下，進入步驟S305，將進氣壓力變動周期計數(shù)器 CC復位為“0”。然后，實施從端子B開始進行的圖7的步驟S312。此外，在步驟S310中進氣壓力變動標記不發(fā)生反轉(zhuǎn)的情況下，例如，前次值F_DB與本次值F_DT都為“ 1，，的情況， 或者都為“0”的情況下，進入步驟S305，將進氣壓力變動周期計數(shù)器CC復位為“0”。然后， 實施從端子B開始進行的圖7的步驟S312。另一方面，在步驟S308中周期性地產(chǎn)生進氣壓力的變動的情況下，即進氣壓力變動周期計數(shù)器CC的值為“1”以上的情況下，進入步驟S310。并且，在步驟S310中進氣壓力變動標記的本次值F_DT相對于前次值F_DB發(fā)生反轉(zhuǎn)的情況下，進入步驟S311，對進氣壓力變動計數(shù)器CC加1。并且，之后進入步驟S312。在步驟S310中進氣壓力變動標記不發(fā)生反轉(zhuǎn)的情況下，在步驟S305中對進氣壓力變動周期計數(shù)器CC進行復位。然后，實施從端子 B開始進行的圖7的步驟S312。在圖7所示的步驟S312中，沖程判斷部66調(diào)查進氣壓力變動周期計數(shù)器CC的值。 如果進氣壓力變動周期計數(shù)器CC的值為“3”以上，進入步驟S313，調(diào)查進氣壓力變動幅度的變化是否為大一小。即，調(diào)查進氣壓力變動標記的本次值F_DT，如果該值為“1”，則進入步驟S314。然后，在步驟S314中發(fā)動機1的沖程判斷已完成的情況下，進入步驟S315。在步驟S315中，如果720CA中的階段數(shù)為“25”，則進入步驟S316。另外，在步驟S314中發(fā)動機1的沖程判斷未完成的情況下，也進入步驟S316。在步驟S316中，視為發(fā)動機1的沖程判斷已經(jīng)完成，將沖程判斷標記F_ST設置為 “1”。進而，在步驟S317中，將720CA階段設置為“26”。另外，所謂的720CA階段是曲軸進行720°旋轉(zhuǎn)期間，每次檢測正時轉(zhuǎn)子18的突起71的位置時增加的數(shù)字。另外，在步驟S312中，在進氣變動周期計數(shù)器CC的值小于“3”的情況和在步驟 S313中進氣壓力變動幅度的變化為小一大的情況下，進入步驟S320。其中，沖程判斷部66 參照沖程判斷標記F_ST，調(diào)查發(fā)動機1的沖程判斷是否已完成。如果在步驟S320中沖程判斷未完成，則判斷為在步驟S321中不能進行發(fā)動機1的沖程判斷。此時，在沖程判斷標記 F_ST中代入“0”。再者，在步驟S320中，720CA階段復位。此外，在上述步驟S315中，720CA 階段與發(fā)動機沖程不一致的情況下，也實施步驟S321和步驟S322。此外，在步驟S320中沖程判斷已經(jīng)完成的情況下，即沖程判斷標記F_ST為“1”的情況下，進入步驟S323。在步驟S323中720CA階段為最大值時，進入步驟S3M并將720CA 階段設定為0。在除此以外的情況下，進入步驟S325，對720CA階段進行一次加1。并且，在步驟S317、S322、S3M、S325中進行了 720CA階段的設定后，按照發(fā)動機1 的沖程判斷是否完成，劃分步驟以后的處理。S卩，在步驟中，如果沖程判斷標記F_ST為“0”，即沖程判斷未完成，則進入步驟S327，將“0”代入發(fā)動機沖程標記F_ENG中，結束此處的處理。與此相對，在步驟
中，如果沖程判斷已完成，則進入步驟S3^。在步驟中720CA階段為“9”的情況下， 在步驟中視為發(fā)動機1為膨脹/排氣沖程，將發(fā)動機沖程標記F_ENG設定為“ 1 ”。然后，結束此處的處理。此外，在步驟中720CA階段不為“9”的情況下，進入步驟S320。如果在步驟 S320中720CA階段為“27”，則視為進氣/壓縮沖程，在步驟S311中將發(fā)動機沖程標記F_ ENG設定為“0”。此后，結束此處的處理。然后，在步驟中720CA階段不為“9”，且在步驟S330中720CA階段也不為“27”的情況下，不設定發(fā)動機沖程標記F_ENG，結束此處的處理。另外，圖3的流程圖的步驟S311的點火正時計算處理、步驟S112的燃料噴射量計算處理、步驟S113的點火輸出處理以及步驟S114的燃料噴射處理是在沖程判斷標記F_ST 為“1”時，以按照曲軸17每旋轉(zhuǎn)2周進行一次燃料噴射等的方式實施處理。此外，燃料噴射等的正時通過參考發(fā)動機判斷標EF_ENG，并結合發(fā)動機1的各沖程在最佳正時來實施。接下來，關于發(fā)動機起動時的處理，主要參照圖8的正時圖詳細地進行說明。另夕卜，圖8的橫軸表示時刻。縱軸從上開始，TDC/BDC表示活塞15位于上止點(TDC)或者下止點(BDC)，發(fā)動機沖程表示發(fā)動機1位于哪個沖程。此外，曲軸信號表示伴隨正時轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)從曲軸角度傳感器19輸出的模擬信號。F_TCTDC是表示已經(jīng)檢測到基準位置的標記。 360CA階段在曲軸17旋轉(zhuǎn)1周(360° )期間，利用每檢測到正時轉(zhuǎn)子18的突起71時加1 的數(shù)據(jù)，重復分配0 17的值。720CA階段在曲軸17旋轉(zhuǎn)2周(720° )期間，利用每檢測到正時轉(zhuǎn)子18的突起71時加1的數(shù)據(jù)，重復分配0 35的值。另外，360CA階段和720CA 階段在沒有檢測到的情況下，分配“FF”。而且，F(xiàn)_ENG為發(fā)動機沖程標記，進氣壓力為進氣管2的內(nèi)壓的值。F_DT是進氣壓力變動標記的本次值，CC是進氣壓力變動計數(shù)器CC的值。 而且，F(xiàn)_ST表示發(fā)動機1的沖程判斷標記。在時刻t0，搖動(cranking)開始時，伴隨曲軸17的旋轉(zhuǎn)，從曲軸角度傳感器19輸出模擬的曲軸信號。曲軸信號例如是每20°周期性地出現(xiàn)峰值的信號。在時刻tl，當檢測到與曲軸17 —起旋轉(zhuǎn)的正時轉(zhuǎn)子18的基準位置時，表示已經(jīng)檢測到基準位置的標記F_TCTDC被設置為“ 1 ”。由此，更新360CA階段的值，之后，重復分配 0 17的值。而且，開始進氣壓力PM的讀入。進而，通過圖5的流程圖所示的沖程判斷用進氣壓力計算處理，開始進氣壓力最低值PMB、進氣壓力最高值PMT以及進氣壓力變動幅度 DPMTDC的計算。并且，每當檢測到曲軸信號的峰值時，360CA階段加1，在時刻t2，360CA階段為與上止點的前一個階段對應的“17”時，將此時的進氣壓力變動幅度存儲作為進氣壓力變動幅度的本次值DPMTDC1。此外，將之間存儲的進氣壓力變動幅度的本次值DPMTDC1存儲作為前次值DPMTDC2。再者，還計算出進氣壓力變動幅度的本次值DPMTDC1和前次值DPMTDC2之間的變化量DDPMTDC。但是，由于在時刻t2為初次的處理，因此，進氣壓力變動幅度的變化量 DDPMTDC 為 0。然后，360CA階段被復位，再次從“0”開始重新計數(shù)。與此同時，通過圖5的流程圖所示的沖程判斷用進氣壓力計算處理，開始進氣壓力最低值PMB、進氣壓力最高值PMT以及進氣壓力變動幅度DPMTDC的計算。在從時刻t2到時刻t3的過程中，在階段到“5”附近之前，進氣壓力慢慢減少。因此，進氣壓力最高值PMT維持初始值。另一方面，伴隨進氣壓力的減少適當?shù)馗逻M氣壓力最低值PMB，在階段“5”處成為最小值P1。然后，直到階段“17” 期間，進氣壓力慢慢增加時，雖然進氣壓力最低值PMB維持為Pl，但在階段“ 17”處，進氣壓力最高值PMT成為最大值P2。其結果是，進氣壓力變動幅度DPMTDC相當于圖中的由四方形包圍的范圍的高度，為P2-P1。其中，設此時的進氣壓力變動幅度DPMTDC為超過圖6的步驟S302所示的預定值的大小。此時，在比較進氣壓力變動幅度的前次值DPMTDC2與本次值DPMTDC1的大小時，由于變動幅度的變化為小一大，因此，進氣壓力變動標記的本次值F_DT被設置為“0”。在此階段，沖程判斷還未完成，也不能確認進氣壓力變動標記的反轉(zhuǎn)。因此，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC維持為“0”。在接下來的時刻t3 時刻t4之間也進行與前述同樣的處理。其中，比較進氣壓力變動幅度的前次值DPMTDC2 (時刻t2 時刻t3之間)與本次值DPMTDC1 (時刻t3 時刻t4之間)的大小。由于時刻t4中的進氣壓力變動幅度的本次值DPMTDC1小于時刻t3 中的前次值DPMTDC2，S卩，時刻t3到時刻t4變動幅度的變化為大一小，因此，進氣壓力變動標記的本次值F_DT被設置為“ 1 ”。在該階段，雖然沖程判斷還未完成，但是，進氣壓力變動標記的本次值F_DT從“0”反轉(zhuǎn)為“1”。S卩，由于視為在從前次的上止點到本次的上止點之間存在進氣壓力變動的周期，因此，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC加1，成為“ 1 ”。在接下來的時刻t4 時刻t5之間，計算進氣壓力變動幅度DPMTDC的本次值。由于前次值(時刻t3 時刻t4之間)與本次值(時刻t4 時刻t5之間)的變動幅度為小 —大，因此，進氣壓力變動標記的本次值F_DT被設置為“0”。雖然在此階段沖程判斷也還未完成，但是，由于已經(jīng)確認了進氣壓力變動標記的反轉(zhuǎn)(“1”一 “0”)，因此，進氣壓力變動
10周期計數(shù)器CC加1，成為“2”。接著，在時刻t5 時刻t6之間，計算進氣壓力變動幅度DPMTDC的本次值。由于進氣壓力變動幅度DPMTDC的變動幅度為大一小，因此，進氣壓力變動標記的本次值F_DT相對于前次值反轉(zhuǎn)。因此，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC加1，成為“3”。到此為止的沖程中，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC達到“3”以上。S卩，在相當于曲軸17旋轉(zhuǎn)4周的期間，720CA間的進氣管壓力變動幅度的大小變化是交替連續(xù)發(fā)生的，因此，能夠進行沖程判斷。再者，由于此時的進氣壓力變動幅度DPMTDC的變動幅度為大一小，因此，判斷為前一個1周旋轉(zhuǎn)(360CA)為膨脹/排氣沖程。與此相伴，將720CA階段中的沖程判斷標記F_ST設置為“ 1，，，并且將此時的720CA 階段STAGE設置為16”。之后，根據(jù)發(fā)動機1的沖程判斷結果，每旋轉(zhuǎn)2周進行一次燃料噴射輸出、點火輸
出ο接下來，主要參照圖9的正時圖說明車輛從減速轉(zhuǎn)變到加速時的沖程判斷的處理。另外，設在時刻tio，發(fā)動機1處于減速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速為5000rpm，節(jié)氣門開度為空轉(zhuǎn)開度下運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。此外，視為在時刻tlO以前進行沖程判斷，例如，進氣壓力變幅度DPMTDC的變動幅度為小一大，使進氣壓力變動周期計數(shù)器CC為“255”。由于“255” 為上限界限，因此進氣壓力變動周期計數(shù)器CC表示存在255次以上大小的變化交替且連續(xù)的變動周期次數(shù)。在時刻tll，從減速運轉(zhuǎn)狀態(tài)向開方向操作節(jié)氣閥5，由此開始加速運轉(zhuǎn)。此時的發(fā)動機沖程處于膨脹/排氣沖程，因此，發(fā)動機1對進氣管2不起任何作用。節(jié)氣閥5打開， 從而，節(jié)氣閥5的下游側(cè)與上游側(cè)(即，大氣)導通。其結果是，膨脹/排氣沖程中的進氣管壓力變化為大氣壓附近，膨脹/排氣沖程的進氣壓力變動幅度DPMTDC與前次的進氣/壓縮沖程的進氣壓力變動幅度DPMTDC相比變大。在時刻tl2，360CA階段到達上止點前階段時，計算從過了時刻tlO之后的階段開始到時刻tl2之間的進氣壓力變動幅度DPMTDC。由于進氣壓力變動幅度DPMTDC從前次值到本次值的變化是小一大，因此，進氣壓力變動標記的本次值F_DT被設置為“0”。由于進氣壓力變動標記維持為“0”，因此，從前次的上止點到本次的上止點之間，進氣壓力變動的周期性喪失，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC被復位而成為“0”。在時刻tl3，360CA階段到達上止點前階段時，計算從過了時刻tl2之后的階段到時刻tl3之間的進氣壓力變動幅度DPMTDC。進氣壓力變動幅度DPMTDC從前次值到本次值的變化由于是大一小，因此，進氣壓力變動標記的本次被設置為“1”。進氣壓力變動周期計數(shù)器CC為“0”，進氣壓力變動標記相對于前次值反轉(zhuǎn)，因此，從前次的上止點到本次的上止點之間，進氣壓力變動的周期性得到滿足，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC加1，成為 “1”。在時刻tl4，360CA階段到達上止點前階段時，計算從過了時刻tl3之后的階段到時刻tl4之間的進氣壓力變動幅度DPMTDC。由于進氣壓力變動幅度DPMTDC從前次值到本次值的變化是大一小，因此，進氣壓力變動標記的本次值F_DT被設置為“1”。由于進氣壓力變動標記維持為“1”，因此，從前次的上止點到本次的上止點之間，進氣壓力變動的周期性喪失，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC被復位，成為“0”。在時刻tl5，360CA階段到達上止點前階段時，計算從過了時刻tl4之后的階段到時刻tl5之間的進氣壓力變動幅度DPMTDC。進氣壓力變動幅度DPMTDC從前次值到本次值的變化為小一大。由于在該階段進氣壓力變動周期計數(shù)器CC為“0”，因此，壓力變動周期計數(shù)器CC再次被復位，成為“0”。在時刻tl6，360CA階段到達上止點前階段時，計算從過了時刻tl6之后的階段到時刻tl6之間的進氣壓力變動幅度DPMTDC。由于進氣壓力變動幅度DPMTDC從前次值到本次值的變化是大一小，因此，進氣壓力變動標記的本次值F_DT被設置為“1”。由于進氣壓力變動周期計數(shù)器CC為“0”，進氣壓力變動標記相對于前次值反轉(zhuǎn)，因此，從前次的上止點到本次的上止點之間，進氣壓力變動的周期性得到滿足，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC加1，成為 “1”。之后，每當360CA階段到達上止點前階段時，重復上述處理。由于在時刻tl7，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC為“ 1 ”且變動幅度反轉(zhuǎn)，因此，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC加1，成為“2”。在時刻tl8，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC為“2”且變動幅度反轉(zhuǎn)，因此，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC加1，成為“3”。因此，在直到時刻tl8為止的處理，進氣壓力變動周期計數(shù)器CC變?yōu)椤?”，變動幅度為大一小，因此，進行沖程判斷。即，由于在曲軸旋轉(zhuǎn)4周期間，曲軸旋轉(zhuǎn)2周(720CA)期間的進氣管壓力變動幅度的大小變化交替且連續(xù)地發(fā)生，而且，本次的進氣管壓力變動幅度DPMTDC的大小變化為從大到小，因此，將前一個1周旋轉(zhuǎn)(360CA)判斷為膨脹/排氣沖程。其結果是，沖程判斷標記F_ST被設置為“ 1 ”，720CA階段STAGE被設置為#26。由此，在發(fā)動機減速運轉(zhuǎn)中，在進行朝著節(jié)氣閥5敞開的方向的操作、即實施加速運轉(zhuǎn)時，進氣壓力變動幅度DPMTDC的周期性喪失。在以往的控制裝置中，在像這樣周期性喪失的情況下，會對沖程進行錯誤判斷。與此相對，在該控制裝置41中，將進氣管壓力變動幅度的大小變化交替地在曲軸17的4周旋轉(zhuǎn)的期間連續(xù)發(fā)生設為發(fā)動機沖程判斷條件，從而即使周期性喪失之后也能夠進行沖程判斷。另外，tl4以后的進氣壓力信號表示高負荷，例如節(jié)氣門全開時的信號波形，由于在高負荷時，在進氣管內(nèi)發(fā)生如圖9的時刻til 時刻tl2之間的進氣壓力脈動，因此，有時候不能根據(jù)現(xiàn)有的進氣壓力最小值或者累加值的比較來進行發(fā)動機沖程判斷，或者會出現(xiàn)錯誤判斷。該控制裝置41由于在曲軸旋轉(zhuǎn)2周期間(720CA)對進氣壓力變動幅度進行比較，因此，即使在發(fā)生高負荷時的進氣壓力脈動的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也能夠高精度地進行發(fā)動機沖程判斷。綜上所述，由于對曲軸17旋轉(zhuǎn)1周(360CA)期間的進氣管壓力變動幅度的本次值與前次值的大小進行比較，因此，即使在使發(fā)動機1高速旋轉(zhuǎn)、高負荷運轉(zhuǎn)而進氣管壓力脈動變大的條件下，也能夠高精度地進行發(fā)動機沖程判斷。由于通過比較進氣管壓力變動幅度的大小來進行發(fā)動機沖程判斷，因此，能夠大幅度檢測進氣管壓力的偏差，并在由節(jié)氣門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速構成的發(fā)動機運轉(zhuǎn)領域中，與以往技術相比，能夠擴大可進行發(fā)動機沖程判斷的區(qū)域。此外，由于著眼于進氣管壓力變動幅度的大小變化交替連續(xù)發(fā)生的周期性來判斷發(fā)動機沖程，因此，即使在對調(diào)整吸入空氣量的節(jié)氣閥5進行開閉操作的情況下，也能夠高精度地進行發(fā)動機沖程判斷。由于在進氣管壓力變動幅度的大小變化發(fā)生了 3次時進行沖程判斷，因此，即使在對節(jié)氣閥5進行開閉操作的情況下，也能夠在短時間內(nèi)高精度地判斷發(fā)動機沖程。根據(jù)以上內(nèi)容，能夠防止由于發(fā)動機沖程的誤判而導致的熄火，并能夠通過發(fā)動機沖程判斷在曲軸17旋轉(zhuǎn)2周(720CA)期間，進行1次基于發(fā)動機沖程的燃料噴射輸出和點火輸出，因此能夠在減少能量損失(消耗)，并且提高電容器和線圈等點火系統(tǒng)構成部件的耐久性。另外，如果在發(fā)動機1的運轉(zhuǎn)中節(jié)氣閥5的開度固定并穩(wěn)定，則膨脹/排氣沖程的進氣管壓力變動幅度相比前次值變小。但是，當在膨脹/排氣沖程中在打開方向操作節(jié)氣閥5的情況下，由于發(fā)動機1對進氣管2不起任何作用，因此，節(jié)氣閥5的下游的進氣管2 與上游的進氣管(即，大氣)導通，膨脹/排氣沖程的進氣管壓力向大氣壓附近變化，膨脹 /排氣沖程的進氣管壓力變動幅度與進氣/壓縮沖程的進氣管壓力變動幅度相比變大。而且，在緊接著的沖程中進氣管壓力變動幅度與之前的膨脹/排氣沖程的進氣管壓力變動幅度相比變小。與此相對，即使在膨脹/排氣沖程中向關閉方向操作節(jié)氣閥5，進氣管壓力變動幅度也不會比之前的進氣/壓縮沖程的進氣管壓力變動幅度變大。也就是說，即使在進行了節(jié)氣閥5的開閉操作的情況下，膨脹/排氣沖程的進氣管壓力變動幅度比進氣/壓縮沖程的進氣管壓力變動幅度變大使得不會連續(xù)發(fā)生曲軸17旋轉(zhuǎn)4周以上。其中，圖10和圖11示出了實驗結果。圖10表示從高負荷狀態(tài)(例如，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為大約9000rpm)開始減速時的各參數(shù)以及判斷結果。此外，圖11表示從減速運轉(zhuǎn)到加速(例如，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為大約9000rpm之前)時的各參數(shù)以及判斷結果。圖10表示從高負荷開始減速時進氣管壓力的變化。當曲軸17在旋轉(zhuǎn)2周(720CA) 期間對上止點間的進氣管壓力變動幅度比較大小的情況下，可知大小的變化交替且連續(xù)地發(fā)生。在以往的判斷方法中，由于著眼于進氣壓力最低值PMB，因此，在連續(xù)的2個沖程之間進氣壓力最低值PMB之差較小的情況下，有可能發(fā)生誤判。與此相對，在本實施方式中，通過著眼于進氣壓力最高值PMT與進氣壓力最低值PMB之間的變化量，從而，即使在進氣壓力最低值PMB的差較小的情況下，也能夠區(qū)別進氣/壓縮沖程和膨脹/排氣沖程。圖11表示從減速運轉(zhuǎn)開始加速時進氣管壓力的變化。在40msec附近開始打開節(jié)氣閥5時，雖然會產(chǎn)生進氣壓力變動幅度的大小變化并不交替地發(fā)生的狀態(tài)，但是，很快地進氣壓力變動幅度的大小的變化開始交替地發(fā)生?？梢灾赖氖牵谙喈斢谇S17旋轉(zhuǎn)4 周的期間，大小變化交替且連續(xù)地發(fā)生，即使在加速時也能夠高精度地判斷發(fā)動機沖程。在曲軸17旋轉(zhuǎn)2周(720CA)期間對發(fā)動機1的上止點間的進氣管壓力變動幅度比較大小的情況下，如果大小變化交替地在曲軸17旋轉(zhuǎn)4周之前的期間中連續(xù)發(fā)生，并且本次的進氣管壓力變動幅度的大小變化為從大到小，則將之前的1周旋轉(zhuǎn)(360CA)判斷為膨脹/排氣沖程。即使在對節(jié)氣門開度進行了關閉方向(減速)、打開方向(加速)的操作的情況下，也能夠高精度地判斷發(fā)動機沖程。另外，本發(fā)明不限定于本實施方式中列舉的例子或條件來進行解釋。本發(fā)明在不脫離其精神和范圍的范圍內(nèi)可進行各種變化和變形。能夠不限定于前述的實施方式而廣泛地應用。
例如，本實施方式也能夠應用于多氣缸發(fā)動機。此外，內(nèi)燃機不限定于圖1所示的發(fā)動機1。此外，在進氣管壓力變動幅度的大小變化發(fā)生了 4次以上時也可進行沖程判斷。標號說明1:發(fā)動機(內(nèi)燃機)；2:進氣管；17:曲軸(輸出軸)；41 控制裝置；53 :CPU ;61 曲軸信號處理部；62 節(jié)氣門信號處理部；63 進氣壓力計算部；64 變動幅度計算部；65 變動幅度比較部；66 沖程判斷部；67 輸出處理部。
權利要求
1.一種內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，該控制裝置具有進氣壓力計算部，其取得向內(nèi)燃機的燃燒室提供空氣的進氣管內(nèi)的壓力，并測量所述內(nèi)燃機的輸出軸旋轉(zhuǎn)1周期間所述進氣管內(nèi)的壓力的最大值以及最小值；變動幅度計算部，其根據(jù)所述進氣管內(nèi)的壓力的最大值與最小值之差，計算所述輸出軸旋轉(zhuǎn)1周期間的壓力變動幅度；變動幅度比較部，其對所述曲軸旋轉(zhuǎn)2周期間得到的壓力變動幅度的前次值與本次值的大小進行比較；沖程判斷部，其對壓力變動幅度的前次值與本次值的大小進行比較，并判斷所述內(nèi)燃機的沖程；輸出處理部，其在進行了所述內(nèi)燃機的沖程判斷后，每當所述輸出軸旋轉(zhuǎn)2周時，進行 1次燃料噴射輸出和點火輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，所述沖程判斷部比較所述進氣管內(nèi)的壓力變動幅度的前次值與本次值的大小，在所述輸出軸旋轉(zhuǎn)預定次數(shù)期間，壓力變動幅度的大小的變化交替且連續(xù)發(fā)生的情況下，判斷發(fā)動機的沖程。
3.根據(jù)權利要求2所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，所述沖程判斷部在所述進氣管內(nèi)的壓力變動幅度的大小的變化連續(xù)3次時，判斷發(fā)動機沖程。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，所述沖程判斷部在壓力變動幅度從前次值到本次值的變化為從大到小的情況下，將與本次值對應的沖程判斷為膨脹/排氣沖程。
全文摘要
本發(fā)明的課題是能夠準確地進行發(fā)動機的沖程判斷。作為解決手段，發(fā)動機的控制裝置測量曲軸旋轉(zhuǎn)1周期間進氣管的壓力的最大值(P2)和最小值(P1)，將其差計算作為進氣壓力變動幅度(DPMTDC)。對進氣壓力變動幅度(DPMTDC)的前次值與本次值的大小進行比較，在進氣壓力變動幅度DPMTDC的大小變化連續(xù)發(fā)生了3次時，進行沖程判斷，將進氣壓力變動幅度(DPMTDC)從大變化為小時作為膨脹/排氣沖程。
文檔編號F02D45/00GK102472195SQ201080032739
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權日2009年7月22日
發(fā)明者內(nèi)海博之, 德川和人, 石川伸一 申請人:株式會社京浜