內燃機的運轉控制裝置的製作方法

2023-09-19 19:02:50 2

專利名稱：內燃機的運轉控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的運轉控制裝置，特別是，涉及用於改善燃料 消耗率及提高排放性能的技術。
背景技術：
關於內燃機，包括搭載在車輛上的內燃機，在對改善燃料消耗率 及提高排放性能的要求更高的情況下，為了普及滿足這種要求的內燃 機，降低成本是很重要的。
例如，已知一種內燃機的運轉控制裝置，所述內燃機的運轉控制
裝置包括節氣門幵度傳感器，用於檢測節氣的門開度；時間檢測部， 用於檢測曲軸旋轉規定的曲柄角所需的時間；空燃比控制部，用於設 定從起著作為形成混合氣的混合氣形成部的作用的燃料噴射閥供應的 燃料量；該空燃比控制部，根據內燃機的運轉區域，進行基於節氣門 的開度設定燃料量的控制與基於由利用時間檢測部檢測出來的時間計 算出的吸入空氣量設定燃料量的控制之間的切換(例如，參照專利文 獻l)。
根據這種運轉控制裝置，由於為了設定燃料供應量，由利用時間 檢測部檢測出來的時間算出吸入空氣量，所以，無需空氣流量計或進 氣壓傳感器，降低了運轉控制裝置的成本。
另外，已知一種運轉控制裝置，該裝置為了改善燃料消耗率及提 高排放性能，設置從檢測出內燃機的狀態的內燃機狀態檢測部及從排 出氣體的成分檢測出空燃比的空燃比傳感器(例如氧濃度傳感器)，基 於檢測出來的內燃機的狀態設定從混合氣形成部供應的燃料供應量的 基本量，同時，基於檢測出來的空燃比修正燃料供應量的該基本量、 設定燃料量。專利文獻1特開2004-108289號公報

發明內容
不過，在四沖程的內燃機中，在燃燒沖程中，產生大的燃燒能量 (正的能量)。另一方面，在排氣沖程中，由排氣阻力吸收能量，在進 氣衝程中，由進氣阻力吸收能量，在壓縮衝程中，由壓縮阻力吸收能 量。即，在排氣衝程、進氣沖程及壓縮沖程中，產生負的能量。進而， 作為負的能量，存在著由機械摩擦阻力對能量的吸收。
另外，在壓縮沖程中的負的能量的量比排氣沖程中的負的能量的 量大。這種能量的差，成為反映吸入空氣的壓縮所需要的能量、即壓 縮阻力的值。
另一方面，在低負荷區域，即，在低輸出運轉時，由於排氣損失 非常小，所以在排氣阻力中的負的能量的量被認為是由摩擦阻力引起 的。
結果，曲軸的角速度在構成內燃機的一個循環的燃燒衝程、排氣 沖程、進氣衝程及壓縮衝程各個衝程中發生變化。
但是，在發動機的轉速相同的情況下，吸入空氣量越多，或者， 內燃機產生的轉距越大，則曲軸的角速度變化越大。
另外，在發動機的轉速一定的情況下，在角速度的變化量與吸入 空氣量之間存在著線性的強相關性。
從而，如果確定了發動機的轉速，則可以利用角速度的變化量推 定吸入空氣量。
但是，在考慮不依賴於空燃比傳感器進行控制的情況下，在發動 機轉速的檢測之後發動機的轉速發生大的變化的情況下，存在計算出 的空氣吸入量偏移的可能性，希望進一步提高空氣吸入量的推定精度。
具體地說，在相對於運算中使用的發動機轉速數值而言、檢測曲 軸的角速度時的實際的發動機轉速大的情況下，存在計算出的空氣吸 入量會比實際要求的空氣吸入量少的情況。結果，會以比實際上要求 的點火定時早的定時設定點火定時。另一方面，在相對於運算中使用的發動機轉速數值而言，檢測曲 軸的角速度時的實際的發動機轉速小的情況下，存在計算出的空氣吸 入量會比實際要求的空氣吸入量多的情況。結果，會以比實際要求的 點火定時晚的定時設定點火定時。
另外，在現有技術中，在利用變磁阻轉子及拾波器檢測曲軸的角 速度的情況下，由於作為相當於檢測出來的脈沖寬度的變磁阻轉子的 電角度，利用預定的固定值計算出角速度等，所以，由於變磁阻轉子 或者拾波器的誤差(尺寸誤差、檢測誤差等批量生產公差等)，在實際 上控制利用搭載在車輛上的變磁阻轉子或者拾波器檢測出來的變磁阻 轉子的電角度時，並不限於等於預定的變磁阻轉子的電角度，還有提 高內燃機的負荷狀態的檢測精度的餘地。
因此，本發明的目的是提供一種內燃機的運轉控制裝置，所述內 燃機的運轉控制裝置，不依賴於空燃比傳感器，即使在發動機轉速變 化大的情況下，也能夠恰當地計算出發動機的負荷狀態(例如，吸入 空氣量)、能夠進行更合適的運轉控制(例如，點火定時控制)。另夕卜， 提供一種內燃機的運轉控制裝置，所述內燃機的運轉控制裝置，降低 變磁阻轉子或拾波器的批量生產時的公差等誤差的影響，提高內燃機 的負荷狀態的檢測精度。進行更恰當的運轉控制。
為了解決上述課題，本發明的第一種形式是一種內燃機的運轉控
制裝置，所述內燃機的運轉控制裝置包括飛輪，所述飛輪連接到曲 軸上；變磁阻轉子，所述變磁阻轉子連接到前述飛輪上，用於計測前 述曲軸的轉速等；旋轉檢測機構，用於檢測前述變磁阻轉子的通過； 控制部，所述控制部由利用前述旋轉檢測機構檢測出來的結果，計算 出在規定期間內的平均轉速和相當於前述曲軸的變磁阻轉子的寬度的 部分的曲軸角速度，基於這些計算結果，決定點火時期；其特徵在於， 前述控制部，在預定點火的壓縮沖程之前的沖程中，在計算出前述平 均轉速的期間內，同時計算出前述曲軸角速度。
根據上述結構，由於控制部在預定點火的壓縮沖程之前的沖程中， 在檢測平均轉速的期間內，同時進行曲軸角速度的計算，所以，可以認為在計算出平均發動機轉速時及計算出曲軸角速度時的發動機的狀 態基本上一樣，即使在發動機轉速變化大的情況下，也很難受到這種 變化的影響，可以恰當地計算出空氣吸入量。
另外，本發明的第二種形式，在第一種形式中，其特徵在於，前 述控制部在即將進行前述預定點火的衝程之前的壓縮衝程中，計算出 前述發動機的平均轉速及前述曲軸角速度。
根據上述結構，由於在決定點火時期時，基於在即將進行預定點 火的衝程之前的壓縮沖程中計算出來的發動機的平均轉速及曲軸角速 度，所以，可以進一步更恰當地決定點火時期。
另外，本發明的第三種實施形式是一種內燃機的運轉控制裝置，
所述內燃機的運轉控制裝置包括飛輪，所述飛輪連接到曲軸上；變 磁阻轉子，所述變磁阻轉子連接到前述飛輪上，用於計測前述曲軸的 轉速等；旋轉檢測機構，用於檢測前述變磁阻轉子的通過；控制部， 所述控制部由利用前述旋轉檢測機構檢測出來的結果，計算出在規定 期間內的平均轉速和前述曲軸的相當於變磁阻轉子寬度的部分的曲軸 角速度，基於這些計算結果，求出內燃機的負荷；其特徵在於，前述 控制部基於前述變磁阻轉子的通過檢出時的角速度cox和前述變磁阻 轉子的通過非檢出時的角速度①y，計算出對應於前述變磁阻轉子寬度 的變磁阻轉子的電角度T3，由前述變磁阻轉子的電角度T3除以通過 檢出時間Tx，計算出前述變磁阻轉子的角速度co。
根據上述結構，控制部基於變磁阻轉子的通過檢出時的角速度CDX
和變磁阻轉子的通過非檢出時的角速度coy,計算出對應於變磁阻轉子 寬度的變磁阻轉子電角度T3，由變磁阻轉子的電角度T3除以通過檢 出時間Tx，計算出前述變磁阻轉子角速度co。
從而，可以在消除了變磁阻轉子或者旋轉檢測機構中的誤差(例 如，批量生產公差)的影響的狀態下，計算出變磁阻轉子的電角度， 進而，可以計算出消除了誤差影響的變磁阻轉子的角速度。
另外，本發明的第四種形式，在第三種形式中，其特徵在於，前 述控制部基於前述變磁阻轉子的通過檢出時的角速度cox和前述通過檢出時間Tx，求出變磁阻轉子角度Dx，同時，基於前述變磁阻轉子 的通過非檢出時的角速度coy和通過非檢出時間Ty,求出變磁阻轉子 角度Dx之外的角度Dy，利用公式(1)計算出變磁阻轉子電角度T3， T3= {Dx/ (Dx + Dy)} x360 〔度〕 ...(1 )
根據上述結構，可以容易地計算出變磁阻轉子電角度T3，進而， 可以容易地計算出消除了誤差影響的變磁阻轉子角速度。
本發明的第五種形式，在第四種形式中，其特徵在於，在從前述 變磁阻轉子起提前一定角度的位置處設置第二變磁阻轉子，前述控制 部，由前述旋轉檢測機構檢測出的結果，計算出從前一次的前述第二 變磁阻轉子的通過檢出開始時刻至後進行的前述變磁阻轉子的通過檢 出開始時刻的期間的角速度(dA、以及從本次的前述第二變磁阻轉子的 通過檢出開始時刻至後進行的前述變磁阻轉子的通過檢出開始時刻的 期間的角速度①B，基於前述角速度(oA和前述角速度coB，計算出前一 次的前述變磁阻轉子的通過檢出開始時刻的角速度rol、前一次的前述 變磁阻轉子的通過檢出完畢時刻的角速度(dc、前述本次的前述變磁阻 轉子的通過檢出開始時刻的角速度coO，根據前述通過檢出時間Tx及 前述通過非檢出時間Ty，利用公式(2) ~ (5)分別計算出前述變磁 阻轉子角度Dx及前述角度Dy，
肌=(col + coc ) /2 …(2 )
coy = (coc + coO ) /2 ... ( 3 )
Dx-Txx肌 …(4)
Dy-Tyxcoy …(5)。
根據上述結構，在比變磁阻轉子提前應一定角度的位置上設置第 二變磁阻轉子，通過檢測出從前一次的第二變磁阻轉子的通過檢出開
A、以及從本次的第二變磁阻轉子的通過檢出開始時刻起至後進行的 變磁阻轉子的通過檢出開始時刻的期間的角速度0) B ，取得作為用於計 算變磁阻轉子電角度T3的基準的角速度(oA、 coB，通過根據這些作為 基準的角速度(oA、 coB進行運算，可以容易地計算出變磁阻轉子電角度T3，進而，可以容易地計算出消除了誤差影響的變磁阻轉子角速度。 根據本發明，即使在發動機的轉速變化大的狀態下，也可以以恰 當的定時容易地收集可靠性高的角速度等數據，可以容易地實現吸入 空氣量的計算等的運轉控制。


圖1是表示實施形式的內燃機的運轉控制裝置的結構的圖示。
圖2是表示說明內燃機的各個沖程與變磁阻轉子、脈沖及曲軸的 角速度的關係的簡要說明圖。
圖3是表示第一種實施形式中的內燃機的各個沖程與變磁阻轉 子、脈沖及曲軸的角速度的關係的詳細說明圖。
圖4是以發動機的轉速作為參數，表示角速度的變化量的絕對值 與吸入空氣的關係的圖示。
圖5是表示從發動機預熱結束《^前的狀態到運轉開始後的02傳感 器檢測信號的變化的曲線圖。
圖6是實施形式的動作流程圖。
圖7是表示第二種實施形式中的內燃機的各個沖程與變磁阻轉 子、脈沖及曲軸的角速度的關係的詳細說明圖。
圖8是變磁阻轉子及第二變磁阻轉子的安裝位置的具體例子的說 明圖。
圖9是第三種實施形式的原理說明圖。符號說明
7 曲軸，8 飛輪，21 點火裝置，24 ECU(控制部)，25 曲 軸角傳感器，25a 變磁阻轉子，25a2 第二變磁阻轉子，25b 拾波 器(旋轉檢測機構)，27 02傳感器，31 轉速檢測部，32 變化量 檢測部，40 空燃比控制部，41 點火控制部，E 內燃機(發動機)， Ne 平均發動機轉速，P0、 Pl 壓縮沖程，T3 變》茲阻轉子電角度， co角速度，Aco 變化量
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的優選實施形式進行說明。1第一種實施形式
圖l是實施形式的內燃機的運轉控制裝置的概要結構圖。
配備有運轉控制裝置的內燃機E是單缸四衝程內燃機，搭載在作 為機械的車輛、例如兩輪摩託車或者鞍座型車輛上。
內燃機E包括發動機主體，所述發動機主體具有活塞3可往復 運動地嵌合的氣缸體1及結合到氣缸體1上的氣缸蓋2;進氣裝置5， 所述進氣裝置5將吸入空氣引導到在發動機主體中形成於活塞3與氣 缸蓋2之間的燃燒室4，形成進氣通路5a;運轉控制裝置，所述運轉 控制裝置配備有作為向吸入空氣供應燃料以形成混合氣的混合氣形成 部的燃料噴射閥20;以及排氣裝置6，所述排氣裝置6形成有排氣通 路6a，所述排氣通路6a將在燃燒室4內混合氣由點火栓21a點火併 燃燒而產生的燃燒氣體作為排出氣體引導到內燃機E的外部。
由通過在燃燒室4內的混合氣的燃燒產生的燃燒氣體的壓力驅動 的活塞3，旋轉驅動被可旋轉地支承在發動機主體上的曲軸7。內燃機 E產生的動力經由包含連接到曲軸7上的變速器在內的動力傳動裝置 傳遞給驅動輪。
進氣裝置5配備有空氣濾清器10，所述空氣濾清器10對從內 燃機E的外部吸入空氣進行清潔;.節氣門11，所述節氣門11配置在 進氣通路5a內，控制通過空氣冷卻器10的吸入空氣的流量；進氣管 12，該進氣管12連接到氣缸蓋2上，同時，將由節氣門ll控制的吸 入空氣量的吸入空氣引導到燃燒室4。
設置在氣缸蓋2上的進氣口 2i，在被氣門傳動裝置23驅動的進氣 門13打開時，變成開的狀態，在進氣管12內流動的吸入空氣經由進 氣口 2i流入燃燒室4。
排氣裝置6配備有排氣管15，所述排氣管15連接到氣缸蓋2 上；以及三維觸媒裝置16，所述三維觸媒裝置16是設置在排氣管15 上的作為排氣淨化裝置的觸媒裝置。驅動活塞3之後的燃燒室4內的燃燒氣體，作為排出氣體，在由氣門傳動裝置23驅動以開閉設置在氣缸蓋2上的排氣口 2e的排氣門14打開時，經由該排氣口 2e流入排氣管15。
控制內燃機E的運轉狀態的運轉控制裝置，除安裝在進氣管12上的燃料噴射閥20之外，還配備有點火裝置21，所述點火裝置21配有點火栓21a;排出氣體回流裝置22，所述排出氣體回流裝置22使排出氣體的一部分回流到進氣通路5a;氣門傳動裝置23，所述氣門傳動裝置23配有與曲軸7同步被旋轉驅動、開閉進氣門13及排氣門14的凸輪軸；內燃機狀態檢測部，用於檢測內燃機E的狀態；電子控制單元(ECU) 24，所述電子控制單元24配有根據由內燃機狀態檢測部檢測出來的內燃機狀態，分別控制燃料噴射閥20、點火裝置21、排出氣體回流裝置22及氣門傳動裝置23的控制部40~43。
ECU24由計算機構成，配備有輸入輸出接口，中央運算處理裝置(CPU )，以及存儲裝置24a，所述存儲裝置24a具有存儲各種控制程序及各種映4象Mb、 Mo、 Ms、 Mi、 Me、 Mv等的ROM以及暫時存儲各種數據等的RAM。
氣門傳動裝置23是配備有氣門特性可變機構23a的可變氣門傳動裝置，所述氣門特性可變機構23a可以根據內燃機的狀態改變作為內燃機氣門的進氣門13及排氣門14的氣門動作特性的氣門提升量及開閉時期中的至少一個。
內燃機狀態檢測部配備有作為檢測曲軸7的旋轉位置(下面稱之為"曲軸位置")的旋轉角傳感器的曲軸角傳感器25;根據曲軸角傳感器25的輸出、檢測作為內燃機E的平均發動機轉速的平均發動機轉速Ne的轉速檢測部31;根據曲軸角傳感器25的輸出、檢測曲軸7的角速度co (參照圖2)的變化量Aco的變化量檢測部32;檢測節氣門11的開度a的節氣門開度傳感器26;作為由作為排出氣體成分的氧來檢測空燃比的空燃比傳感器的作為氧濃度傳感器的02傳感器27;檢測內燃機E的預熱狀態的預熱狀態檢測部33;檢測節氣門開度傳感器26及02傳感器27的異常的異常檢測部34;檢測內燃機E的冷卻水、潤滑油的溫度等的內燃機溫度的內燃機溫度傳感器或分別檢測內燃機
E的啟動時、加速時及減速時的檢測部等。
圖2是表示內燃機的各個衝程、變磁阻轉子、脈沖及曲軸的角速度的關係的簡要說明圖。另外，圖3是表示內燃機的各個沖程、變磁阻轉子、脈衝及曲軸的角速度的關係的詳細說明圖。
同時參照圖2及圖3，曲軸角傳感器25由作為設置在成一體地設於曲軸7上的作為轉子的飛輪8上的被檢測部的變磁阻轉子25a、第二變磁阻轉子25a2,以及作為設置在內燃機主體上的檢測部的拾波器25b構成，其檢測信號被輸入ECU24。變磁阻轉子25a設置在以相當
於活塞3的上止點前的曲軸位置的位置作為基準的規定的曲軸角度e
(二相當於變磁阻轉子電角度T3)的範圍內。第二變磁阻轉子25a2設置在從變磁阻轉子25a起提前一定角度(例如22.5度)的位置。拾波器25b,當在曲軸7的旋轉方向R上分別檢測出變磁阻轉子25a的前端及後端時，輸出上升脈衝PS12及下降I^沖P22，在分別檢測出第二變磁阻轉子25a2的前端及後端時，輸出上升脈沖PS11及下降脈沖P21。
從而，作為在前述兩個脈沖PS12、 PS22之間的曲軸7的平均角速度的角速度co由ECU24以下面的公式算出。①=9/t
這裡，t是兩個脈沖PS12、 PS22之間的時間。
參照圖1，平均發動機轉速Ne可以作為曲軸7旋轉一周時的平均角速度加以掌握，根據曲軸角傳感器25的檢測信號利用ECU24算出。
另外，曲軸7的角速度①由ECU24根據曲軸角傳感器25的檢測信號算出。
結果，在推斷空氣吸入量時所必要的角速度的變化量Aco也可以由ECU24根據計算出的平均發動機轉速Ne及曲軸7的角速度ro算出。具體地說，變化量Aw，作為由曲軸角傳感器25檢測出來的曲軸7在特定的曲軸位置上的角速度co與平均發動機轉速Ne之差，由下式算出。
12A = Ne畫co
這裡，對於基於變化量A(D的空氣吸入量的推斷(算出)進行說明。
再次參照圖2，曲軸7的角速度①在構成內燃機E的一個循環的進氣衝程、壓縮沖程、燃燒.膨脹衝程及排氣沖程四個衝程的各個衝程中變化。具體地說，在進氣衝程中，因為產生吸入阻力等泵功，角速度Q)減小。在壓縮衝程中，因為產生由燃燒室4內的壓力上升引起的壓縮阻力，曲軸7的角速度co大大減小。在燃燒.碰撞沖程中，因為由燃燒產生能量，燃燒室4內的壓力上升，所以角速度co大大增加。在排氣沖程中，燃燒結束，角速度①達到峰值之後，由於產生摩擦阻力及由排氣引起的排出氣體的排出阻力，角速度co減小。
另外，由於在平均發動機轉速Ne (圖2中的雙點劃線表示)相同的情況下，低吸入空氣量或者低轉矩時的角速度co按照圖2中實線所示的方式變化，高吸入空氣量或者高轉矩時的角速度co按照圖2中虛線所示的方式變化，所以，吸入空氣量越多、或者內燃機E產生的轉矩越大，則角速度co變化越大。
圖4是表示以平均發動機轉速作為參數。角速度的變化量的絕對值與吸入空氣的關係的圖示。
並且，如圖4所示，在平均發動機轉速Ne —定的情況下，在角速度co的變化量Aco與吸入空氣量之間，存在著線性的強相關性，所以，對於每個平均發動機轉速Ne，可以根據變化量Aco推斷出吸入空氣量。
如上所述，由於可以利用在平均發動機轉速Ne等的計算中使用的曲軸角傳感器25檢測出該變化量Aco，所以，不使用空氣流量計或進氣壓力傳感器，就可以進行吸入空氣量的推斷(計算)。
在這種情況下，由變化量檢測部32檢測出來的在曲軸7的特定的曲軸位置上變化量A(D,依賴於曲軸角傳感器25的變磁阻轉子25a的位置，在本實施形式中，為在活塞3的上止點前的曲軸位置，而且被作為在作為進氣沖程、壓縮沖程、燃燒.膨脹衝程及排氣衝程4個沖程之中的特定衝程的壓縮沖程中的角速度co的變化量Aco。
這樣，由於通過變化量檢測部32檢測出在壓縮上止點前的變化量
13△co，檢測出與其它曲軸位置相比變化量Aro大的曲軸位置上的變化量△co，所以，可以檢測出更正確的變化量Aco。另外，通過使根據曲軸角傳感器25計算出的角速度co在壓縮上止點處比排氣上止點處的小，
指定壓縮上止點前的角速度O)。
其次，對於平均發動機轉速Ne的計算定時及曲軸7的角速度co的計算定時進行討論。
在發動機轉速的變化小的情況下，由於可以認為實際的發動機轉速和檢測出來的平均發動機轉速基本上相同，所以，沒有必要那麼嚴格地考慮平均發動機轉速的計算定時和曲軸7的角速度(o的計算定時，可以將各個計算定時在不同的沖程中進行，可以減少伴隨著並行處理的運算負荷。
但是，在諸如急加速時或者急減速時那樣、在發動機狀態發生大的變化的情況下，平均發動機轉速Ne的變化也變大，從求出正確的變化量Aco的觀點出發，平均發動機轉速Ne的計算定時和曲軸7的角
速度(O的計算定時不同的方法是不理想的。
這是因為，在不同的沖程中進行曲軸7的角速度co的計算和平均發動機轉速Ne計算的情況下，產生曲軸7的角速度co與平均發動機轉速Ne的不匹配，進而空氣吸入量也會與實際上需要的空氣吸入量不同。
具體地說，在進行曲軸7的角速度to的檢測時的實際的發動機轉速相對於檢測時的平均發動機轉速Ne而言大大增加的情況下，從表觀上看，與檢測出發動機轉速小時的情況等價。
結果，如下面的公式所示，Aw的值變成採用負值。
△co = Ne國coO
從而，推斷(計算出)的空氣吸入量會比實際要求的空氣吸入量少。因此，變成將點火定時設定成比合適的點火定時早的定時。
另一方面，在相對於檢測時的平均發動4幾轉速Ne而言，曲軸7的角速度①的檢測時的實際的發動機轉速大大減小的情況下，從表觀上看，與檢測出發動機轉速大的情況等價。
14結果，Aco ( -Ne-co)的值大於正確的值，推斷(計算出)的空氣吸入量會比實際要求的空氣吸入量多。從而，變成將點火定時設定成比合適的點火定時慢的定時。
結果，在任何一種情況下，都和實際要求的空氣吸入量不同，點火定時也偏離合適的定時。
從而，在預定點火的壓縮沖程之前的衝程中，在計算出平均發動機轉速Ne的期間中，同時進行曲軸7的角速度co的計算是優選的。
通過同時進行這些計算，可以將進行各種計算時的發動機狀態看作是一樣的，可以計算出更理想的空氣吸入量。
更優選地，如果在即將進行預定點火沖程之前的壓縮沖程中，在計算平均發動機轉速Ne的期間內同時計算出曲軸7的角速度co的話，則可以在更接近於實際的點火定時的發動機狀態下進行計算。
因此，在本實施形式中，在即將進行預定點火衝程之前的壓縮沖程中，在計算平均發動機轉速Ne的期間內，同時進行曲軸7的角速度①的計算。從而，根據本實施形式，與在另外的沖程中進行平均發動機轉速Ne的計算和曲軸7的角速度co的計算的情況不同，在進行平均發動機轉速Ne的計算時和曲軸角速度co的計算時的發動機的狀態看作相同的狀態，即使在發動機轉速的變化大的情況下，也可以降低其影響，可以更正確地計算出變化量A(D，從而恰當地計算出空氣吸入量，可以設定恰當的點火定時。
這樣，作為發動機狀態檢測部的一部分的轉速檢測部31及變化量檢測部32，進而，後面詳細描述的預熱狀態檢測部33及異常檢測部34分別實現作為ECU24的功能。
另外，參照圖1、圖4， 02傳感器27具有由以氧化鋯為主體的固體電解質基體材料構成的檢測元件27a，通過檢測出排出氣體中的氧濃度，以理論空燃比為界，分別以通斷的方式，在空燃比小於理論空燃比的情況下輸出濃信號，在空燃比大於理論空燃比的情況下，輸出稀信號，將這些檢測信號So輸入ECU24。
關於02傳感器27，檢測元件27a在低溫狀態下處於惰性狀態，
15不產生正確反映氧濃度的檢測信號So，不能正常動作。因此，根據在檢測元件27a處於規定溫度以上的活性狀態下輸出的檢測信號So，控制從燃料噴射岡20噴射的燃料量Q。在該02傳感器27中，不設置加熱檢測元件27a、縮短達到活性狀態的時間用的加熱器，相應地降低成本。
另外，02傳感器27 (氧濃度傳感器)也可以是線性地檢測排出氣體中的氧濃度(及空燃比)的LAF傳感器。在這種情況下，通過將目標空燃比設定成稀薄空燃比，可以改善燃料消耗率。
圖5是表示從預熱完畢之前的狀態起到運轉開始之後的02傳感器的檢測信號的變化的曲線圖。
如圖5所示，在內燃機E處於冷機狀態、即預熱結束之前的運轉時等情況下，在02傳感器27處於惰性狀態時，濃信號及稀信號的振幅小，不能檢測出正確的空燃比。並且，通過內燃機E的預熱的進行，隨著檢測元件27a的溫度上升，濃信號及稀信號之間的振幅變大，在內燃機E的預熱結束的時刻，檢測元件27a逼近規定的溫度，產生正確反映空燃比的濃信號及稀信號分別成為大致一定的值的輸出。因此，ECU24起著預熱狀態檢測部33的作用，利用02傳感器27輸出的檢測信號So，可以檢測出內燃機E的預熱狀態。
參照圖1， ECU24起著異常檢測部34的作用，根據節氣門開度傳感器26的檢測信號St及02傳感器27的檢測信號So,檢測出節氣門開度傳感器26或者02傳感器27發生故障或者異常。
空燃比控制部40根據利用節氣門開度傳感器26、轉速檢測部31、02傳感器27、變化量檢測部32、預熱狀態檢測部33及異常檢測部34分別檢測出來的開度a、平均發動機轉速Ne、表示空燃比的檢測信號So、內燃機E的預熱狀態、變化量Aco以及節氣門開度傳感器26及02傳感器27各自的異常.正常，設定從燃料噴射閥20噴射到吸入空氣中的燃料量Q (例如，燃料噴射時間)。
並且，用於燃料量Q的設定的控制映像被存儲在存儲裝置24a中。該控制映像包括以開度a及平均發動機轉速Ne作為變量來決定燃料量Q的基本量Qb的基本量映像Mb、以02傳感器27的檢測信號So作為變量來決定用於修正基本量Qb的修正係數或者修正量的修正用映像Mo、以變化量Aco及平均發動機轉速Ne作為變量來決定特定時間燃料量Qs的特定時間燃料映像Ms,任何後面描述的點火映像Mi、排氣回流映^f象Me及氣門映^象Mv。圖6是實施形式的動作流程圖。
下面，參照圖6對於利用空燃比控制部40在每個規定時間實行的
燃料量Q的控制進行說明。
首先，ECU24根據異常檢測部34的檢測信號Sa (參照圖1 )判斷節氣門開度傳感器26或者02傳感器27是否異常(步驟Sl )。
根據步驟Sl及步驟S2的判斷，在異常檢測部34未檢測出節氣門開度傳感器26及02傳感器27異常、並且02傳感器27處於活性狀態時，內燃機E在通常的發動機狀態下運轉。在這種通常運轉時，執行步驟S3、 S4的處理，空燃比控制部40將反饋控制作為通常時的控制來進行，所述反饋控制用於根據作為來自於活性狀態的02傳感器27的檢測信號So的濃信號及稀信號控制空燃比，以便形成作為目標空燃比的理論空燃比的混合氣。
另一方面，在步驟S1的判斷中，在根據異常檢測部34的檢測信號Sa檢測出節氣門開度傳感器26或者02傳感器27異常的情況下(步驟S1: Yes)，或者，在步驟S2的判斷中，根據預熱狀態檢測部33的檢測信號Sw， 02傳感器27不處於活性狀態、從而內燃機E處於預熱結束之前的狀態的情況下(步驟S2: No)，內燃機E在特定的內燃機狀態下運轉。
並且，在該特定運轉時，ECU24在即將進行預定點火衝程(壓縮沖程P0;參照圖3)之前的壓縮沖程(壓縮沖程P1;參照圖3)中，根據利用變化量檢測部32算出的角速度co及同時利用轉速檢測部31算出的平均發動機轉速Ne，計算出變化量Aco，檢索特定時間燃料映像Ms，設定對應於變化量Aw及平均發動機轉速Ne的特定時間燃料量Qs(步驟S6)，將該特定時間燃料量Qs作為燃料量Q，將用於噴射燃料量Q的驅動信號輸出到燃料噴射閥20(步驟S5)，進行燃料噴射閥20將燃料量Q的燃料噴射到吸入空氣的特定時間控制(開環控制)。另外，在這種特定時間控制中，作為對於特定時間燃料量Q速度的修正，也可以進行根據內燃機溫度的修正、啟動時、加速時或者減速時的修正。
參照圖1，點火控制部41以由曲軸角傳感器25檢測出來的曲軸位置為基準，以變化量Aco及平均發動機轉速Ne為變量，根據決定點火時期的點火映像Mi控制點火時期。排出氣體回流控制部42以變化量Aco及平均發動機轉速Ne作為變量，根據決定回流控制閥22a的開度的排出氣體回流映4象Me控制回流控制閥22a，控制排出氣體回流量。另外，氣門控制部43根據以變化量Aco及平均發動機轉速Ne作為變量、對應於氣門提升量或者開閉時期來決定氣門特性可變機構23a的促動器的動作位置的氣門映像Mv，控制該促動器。
藉此，內燃機E不配備氣流傳感器及進氣壓力傳感器，進行根據對應於吸入空氣量的點火時期、排出氣體回流量及閥動作特性的內燃機E的運轉控制，可以進行對應於吸入空氣量的高精度的空燃比控制，有助於提高發動機性能及燃料消耗率的改善。
在上面的說明中，是設置空燃比傳感器的情況，但是，即使在沒
有空燃比傳感器的情況下，也同樣可以適用。[第二種實施形式
本第二種實施形式，是有關平均發動機轉速Ne的計算期間的設定的實施形式。在本笫二種實施形式中，對於裝置結構，參照圖1。
圖7是表示第二種實施形式中的內燃機的各個沖程與變磁阻轉子、脈沖及曲軸角速度的關係的詳細說明圖。
不過，在實際上，在急加速時或者急減速時，平均發動機轉速Ne的變化量不恆定。例如，在急加速時的壓縮沖程中，當在設定在即將達到壓縮上止點之前的點火定時進行點火時，產生由燃燒引起的能量，燃燒室4內的壓力上升，發動機轉速發生大的變化。發動機轉速的這種大的變化，如圖7所示，出現在剛剛點火之後，然後，緩慢的變化
18(在圖7中，增加)。
因此，在本第二種實施形式中，為了將這種發動機轉速的急劇增加也包含在內地計算出變化量Aro,以至少包含角速度co的計算期間及從點火定時起到壓縮上止點為止的期間在內的期間作為平均發動機轉速Ne的計算對象。
並且，在計算出該平均發動機轉速Ne的期間內，同時進行角速度co的計算，將曲軸、即變磁阻轉子25a旋轉一周的期間作為平均發動機轉速Ne的計算期間的情況下，作為包括從由於變磁阻轉子25a的通過引起的上升脈沖PS12的上升定時起到壓縮上止點為止的期間在內的曲軸旋轉一周的期間，可以認為有如下三個期間。
(1) 從壓縮沖程中的上升脈衝PS11的上升定時起到在排出沖程中的上升脈沖PS11的上升定時為止的期間。
(2) 從壓縮沖程中的下降脈沖PS21的下降定時起到排氣沖程中的下降脈衝PS21的上升定時為止的期間。
(3) 從壓縮衝程中上升脈沖PS12的上升定時到排氣衝程中的上升脈衝PS12的上升定時為止的期間。
其中，作為更適合於進行控制的期間，是能夠取得在曲軸7的旋轉速度變化、即平均發動機轉速Ne的變化之後的最新的平均發動機轉速Ne的(3)的期間。但是，實際上，也可以是(l)'或者(2)的期間。
另外，在即使比曲軸旋轉一周的期間短也沒有問題的情況下，可以將對應於第二變磁阻轉子25a2的脈沖PSA1的上升定時或者下降定時與對應於變磁阻轉子25a的脈沖PSA2的上升定時或者下降定時適當組合起來的期間作為平均發動機轉速Ne的算出期間。在這種情況下，優選地，以使計算出來的平均發動機轉速Ne處於更接近於在計
算對象的點火定時的發動機的轉速的狀態的方式選擇算出期間。第三種實施形式l
本第三種實施形式是考慮到變磁阻轉子的周向方向的長度(變磁阻轉子寬度)的誤差(例如批量生產公差)、通過檢測出角速度，以更高的精度檢測出角速度並進行運轉控制的情況下的實施形式。在本第三種實施形式中，對於裝置結構，參照圖1，對於內燃機的各個沖程
與變磁阻轉子、脈衝及曲軸的角速度的關係，參照圖7。
在現有技術中，在利用變磁阻轉子及拾波器檢測曲軸的角速度的情況下，作為相當於檢測出來的脈衝寬度的變磁阻轉子電角度，利用預定的固定值計算出角速度等。
不過，在利用同 一拾波器檢測同 一變磁阻裝置的前端及後端的情況下，如果忽略經時變化的話，作為檢測出來的上升脈衝和下降脈衝之間的飛輪的旋轉角度的變磁阻轉子電角度總是一定的，但是，由於變磁阻轉子或者拾波器的誤差(尺寸誤差、檢測誤差等批量生產公差等)，在實際上利用搭載在車輛上的變磁阻轉子及拾波器檢測出來的變磁阻轉子電角度進行控制時，存在並不限於等於預定的變磁阻轉子電角度的情況。這樣，還有提高內燃機的負荷狀態的檢測精度的餘地。
因此，本第三種實施形式的目的是降低變磁阻轉子或者拾波器的批量生產時的公差等誤差的影響，提高內燃機的負荷狀態的檢測精度，進行運轉控制。
首先，在進行具體的說明之前，對於變磁阻轉子的安裝位置進行具體說明。
圖8是變磁阻轉子及第二變磁阻轉子的安裝位置的具體例子的說明圖。
對於變磁阻轉子25a及第二變磁阻轉子25a2，如圖8所示，第二變磁阻轉子25a2的前端安裝在相當於飛輪8上的活塞3的上止點位置的位置之前82.5[度的位置上，變磁阻轉子25a的後端安裝在相當於活塞3的上止點位置的位置之前15[度j的位置上。另外，相當於變磁阻轉子寬度的規定的曲軸角度9 = 45[度1，變磁阻轉子25a的前端成為相當於活塞3的上止點位置的位置之前60[度1的位置。
結果，第二變^f茲阻轉子25a2的前端配置在相對於變磁阻轉子25a的前端提前一定角度=22.5[度1的離開的位置上。
其次，對於第三種實施形式的原理進行說明
20圖9是第三種實施形式的原理說明圖。
在將曲軸的角速度看作一次函數(線性變化)的條件下，例如，在連續的排氣衝程及進氣沖程(=相當於曲軸旋轉角度360[度)中，可以將角速度作為線性變化(增加或者減少)處理。
從而，如果可以在將角速度看成線性變化的期間內的角速度變化近似為作為一次函數的直線，計算出作為在變磁阻轉子的檢測期間中的角速度的時間積分的變磁阻轉子通過檢出時(期間)的曲軸的旋轉角度、以及在作為變磁阻轉子通過非檢出時(期間)的角速度的時間積分的變磁阻轉子非檢出期間的曲軸的旋轉角度的話，則可以計算出在變磁阻轉子的檢測期間的曲軸的旋轉角度，即，可以計算出實際的變磁阻轉子電角度T3。
即，如圖8所示，根據變磁阻轉子檢出時的角速度cox和變磁阻轉子非檢出時的角速度coy，通過幾何學運算，計算出變磁阻轉子的對應於變磁阻轉子寬度的變磁阻轉子電角度T3，由該變磁阻轉子電角度T3除以通過檢出時間Tx，可以計算出更正確的角速度co。
在本第三種實施形式中，根據變磁阻轉子通過檢出時的角速度cox與通過檢出時間Tx，求出變磁阻轉子角度Dx,同時，根據變磁阻轉子通過非檢出時的角速度coy和通過非檢出時間Ty,求出變磁阻轉子角度Dx以外的角度Dy，利用下面的公式，計算出變磁阻轉子電角度T3。
T3- (Dx/ (Dx + Dy)) x360 〔度〕。
其次，對於實際上的變磁阻轉子的電角度的計算步驟進行詳細說明。在下面的說明中，將變磁阻轉子25a及第二變磁阻轉子25a2設置在飛輪8上，使得對應於第二變磁阻轉子25a2的脈沖PSA1的上升定時相對於對應於變磁阻轉子25a的脈沖PSA2的上升定時而言，就曲軸旋轉角度而言位於提前22.5[度j的位置。即，設定成Dl + D2 =22.5[度j。另外，另外，關於該角度，如果被適當地設定、預先知道其值的話，則並不局限於22.度1。
更詳細地說，如圖8所示，在排氣沖程及進氣沖程中，在角速度作為一次直線減少的情況下，在將排氣沖程中對應於第二變磁阻轉子
25a2的脈衝PSA1的上升定時與對應於變磁阻轉子25a的脈衝PSA2 的上升定時之間的曲軸的角速度表示為角速度coA (在本實施形式中， 成為該內燃機中的平均角速度)，在經過接著該排氣沖程的進氣衝程、 在下一個壓縮衝程中的對應於第二變磁阻轉子25a2的脈衝PSAl的上 升定時與對應於變磁阻轉子25a的脈沖PSA2的上升定時之間的曲軸 的角速度表示為角速度coB的情況下，計算出這些角速度coA和角速度 (dB。
即，通過檢測出相當於從對應於前一次的第二變^ 茲阻轉子25a2 的脈衝PSAl的上升定時起、到對應於後進行的變磁阻轉子25a的脈 沖PSA2的上升定時為止的期間的時間TA,利用下面的公式計算出該 期間中的平均角速度coA。
同樣地，通過檢測出相當於從對應於本次的第二變磁阻轉子25a2 的脈沖PSAl的上升定時起、到對應於變/P茲阻轉子25a的脈沖PSA2 的上升定時為止的期間的時間TB，利用下面的公式計算出該期間中 的平均角速度①B。
另外，在排氣衝程中對應於變磁阻轉子25a的脈沖PSA2處於"H" 電平的期間，即，作為在變磁阻轉子通過檢出期間中的曲軸的旋轉角 度的變磁阻轉子角度Dx用計算梯形面積的下面的公式表示。
數學公式1
這裡，通過檢出時間Tx是對應於變^茲阻轉子25a的脈沖PSA2 的從上升到下降的時間， (col + coc ) /2 = cox。
另一方面，在排氣沖程中對應於變磁阻轉子25a的脈衝PSA2下 降、到再下次的壓縮衝程中上升為至的期間，即，在變磁阻轉子非檢 出期間的曲軸的旋轉角度D y用計算梯形面積的下面的公式表示。
數學公式2這裡，通過非檢出時間Ty是從對應於第二變磁阻轉子的脈沖 PSA2的下降起、到下一個壓縮沖程中對應於第二變磁阻轉子的脈衝 PSA2的上升為止的時間，
(roc + coO ) /2 = coy。
另外，上述通過檢出時間Tx與通過非檢出時間Ty之和相當於曲 軸旋轉一周的時間。
其次，通過運算，計算出在排氣衝程中對應於第二變磁阻轉子的 脈沖PSA2的上升定時處的角速度col，在排氣衝程中對應於第二變磁 阻轉子的脈衝PSA2的下降定時處的角速度coc，在下一次壓縮衝程中 的對應於第二變^f茲阻轉子的脈衝PSA2的下降定時處的角速度①0。
數學公式3
&>1 =-x--h o>/i
360[deg] 2
這裡，Dl是相當於脈衝PSA1的"H"電平期間的曲軸旋轉角度， D2是相當於脈衝PSA1的"L"電平期間的曲軸旋轉角度(以下相同)。數學公式4
數學公式5
w5 — ffii4 Z)l + D2
0 =-x-+
360[deg] 2
結果，在變磁阻轉子通過檢出期間的曲軸的旋轉角度、即變磁阻 轉子電角度T3用下面的公式表示。數學公式6
變磁阻轉子電角度13= _^x360[deg]
從而，通過利用計算出來的變磁阻轉子電角度T3，吸收變磁阻轉 子檢出期間的由批量生產公差等引起的誤差，可以正確地掌握由實際 安裝到各個車輛上的變磁阻轉子進行的變磁阻轉子檢出期間。
其次，對於在實際車輛中計算並利用對應於變磁阻轉子檢出期間
23的曲軸的旋轉角度的情況的概要步驟進行說明。
當利用起動器(起動電動機或者反沖(kick pedal起動踏板？)) 進行發動機的起動操作時，ECU24以適當的定時檢測出對應於變磁阻 轉子25a的脈沖PSA2的下降定時，根據該定時設定點火定時，起動 發動機。
發動機起動後，ECU24根據拾波器25b輸出的脈沖信號，計算出 上述角速度coA和角速度coB。
與此並行，ECU24檢測出時間Ta、通過檢出時間Tx,通過非檢 出時間Ty及時間Tb。
然後，根據上述各式，計算出變磁阻轉子電角度T3，將計算出的 變磁阻轉子電角度T3存儲在RAM等易失性存儲器中，之後，根據該 變磁阻轉子電角度T3檢測出發動機的負荷狀態，進行對應於負荷狀 態的運轉控制，
如上面說明的那樣，根據本第三種實施形式，由於在發動機起動 時計算出變磁阻轉子電角度T3，計算出之後，根據該計算出來的變磁 阻轉子電角度T3進行運轉控制，所以，可以降低變磁阻轉子或者拾 波器等的批量生產時的公差等誤差的影響，能夠正確掌握內燃機的負 荷狀態，進行運轉控制。
在上面的說明中，在發動機起動時，不用變磁阻轉子電角度T3 就進行起動，但是，也可以利用預先設定的變磁阻轉子電角度的固定 值進行起動，在計算出變磁阻轉子電角度T3之後，利用計算出來的 值進行控制。
根據本發明的內燃機的運轉控制裝置，並不局限於上述實施形式， 不言而喻，可以採用在不脫離本發明的主旨的各種結構。
另外，曲軸7的角速度co的變化量Aco，在前述實施形式中，是根 據經由連接到曲軸7上的飛輪8直接檢測曲軸7的角速度co的檢測值 得出的，但是，也可以通過檢測出與曲軸7同步旋轉的旋轉軸(例如 氣門傳動裝置23的凸輪軸或者內燃機E的輔機的驅動軸)的角速度co， 根據間接地檢測出來的曲軸7的角速度①的檢測值獲得。另外，變化量Aco也可以是一個循環的壓縮沖程之外的沖程中的變 化量。
另外，內燃機E也可以搭載在車輛之外的機械上。
權利要求
1. 一種內燃機的運轉控制裝置，所述內燃機的運轉控制裝置包括飛輪，所述飛輪連接到曲軸上；變磁阻轉子，所述變磁阻轉子連接到前述飛輪上，用於計測前述曲軸的轉速等；旋轉檢測機構，用於檢測前述變磁阻轉子的通過；控制部，所述控制部由利用前述旋轉檢測機構檢測出來的結果計算出在規定期間內的平均轉速、以及前述曲軸的相當於變磁阻轉子寬度的部分的曲軸角速度，基於這些計算結果，決定點火時期；其特徵在於，前述控制部，在預定點火的壓縮衝程之前的衝程中，在計算出前述平均轉速的期間內，同時進行前述曲軸角速度的計算。
2. 如權利要求1所述的內燃機的運轉控制裝置，其特徵在於，前 述控制部在即將進行前述預定點火的壓縮沖程之前的壓縮沖程中，計 算出前述平均轉速及前述曲軸角速度。
3. —種內燃機的運轉控制裝置，所述內燃機的運轉控制裝置包括 飛輪，所述飛輪連接到曲軸上；變磁阻轉子，所述變磁阻轉子連接到 前述飛輪上，用於計測前述曲軸的轉速等；旋轉檢測機構，用於檢測 前述變磁阻轉子的通過；控制部，所述控制部由利用前述旋轉檢測機 構檢測出來的結果計算出在規定期間內的平均轉速、以及前述曲軸的 相當於變磁阻轉子寬度的部分的曲軸角速度，基於這些計算結果，求 出內燃機的負荷；其特徵在於，前述控制部基於前述變磁阻轉子的通過檢出時的角速度①x和前 述變磁阻轉子的通過非檢出時的角速度(Dy，計算出對應於前述變磁阻 轉子寬度的變磁阻轉子電角度T3，通過由前述變磁阻轉子電角度T3 除以通過檢出時間Tx，計算出前述曲軸角速度co。
4. 如權利要求3所述的內燃機的運轉控制裝置，其特徵在於，前 述控制部基於前述通過檢出時的角速度cox和前述通過檢出時間Tx， 求出變磁阻轉子角度Dx,同時，基於前述通過非檢出時的角速度coy和通過非檢出時間Ty，求出變磁阻轉子角度Dx之外的角度Dy，利用式(1)計算出變磁阻轉子電角度T3，T3= {Dx/ (Dx + Dy )} x360 〔度〕 …(1 )。
5.如權利要求4所述的內燃機的運轉控制裝置，其特徵在於，在從前述變磁阻轉子起提前一定角度的位置處設置第二變磁阻轉子，前述控制部，由前述旋轉檢測機構檢測出的結果計算出從前一次 的前述第二變磁阻轉子的通過檢出開始定時起至後進行的前述變磁阻 轉子的通過檢出開始定時的期間的角速度coA、以及從本次的前述第二 變磁阻轉子的檢出開始定時起至後進行的前述變磁阻轉子的通過檢出 開始定時的期間的角速度①B，基於前述角速度①A和前述角速度①B，計算出前一次的前述變磁 阻轉子的通過檢出開始定時的角速度col、前一次的前述變磁阻轉子的 通過檢出完畢定時的角速度coc，前述本次的前述變磁阻轉子的通過檢 出開始定時的角速度 0，根據前述通過檢出時間Tx及前述通過非檢出時間Ty，利用式~ (5)，分別計算出前述變磁阻轉子角度Dx及前述角度Dy，O)X =(col + coc ) /2...(2)coy =( c + coO ) /2...(3)Dx =...(4)Dy =Tyxcoy...(5)。
全文摘要
本發明即使不依賴於空燃比傳感器，在發動機轉速變化大的情況下，也能夠恰當地計算出發動機負荷(例如，吸入空氣量)，進行更適合的運轉控制(例如，點火定時控制)。在計算出發動機的平均轉速、和曲軸的相當於變磁阻轉子寬度的部分的曲軸角速度，根據這些計算結果，決定點火時間的內燃機的運轉控制裝置中，在預定點火的壓縮衝程P0之前的衝程P1，在計算平均發動機轉速Ne的期間內，同時進行曲軸角速度ω的計算。
文檔編號F02D45/00GK101498250SQ20091000991
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月22日 優先權日2008年1月31日
發明者井畑遼亮, 青木宏二, 高橋陽一 申請人:本田技研工業株式會社