CN100357581C - 用于四冲程发动机的控制装置及其控制方法 - Google Patents

用于四冲程发动机的控制装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

从即将进行进气冲程之前的进气压力获得大气压力，计算喷射燃料压力P，该压力由从获得的大气压力供应到喷射器13的燃料压力、泵输出压力和进气压力之间的差值构成，进气压力是喷射大气压力，在基准喷射燃料压力为P0时测量的每单位质量的燃料喷射时间系数Qt0被喷射燃料压力的平方根P1/2除，来计算出燃料喷射系数Qt，且利用如此算出的燃料喷射系数Qt计算达到所需空气燃料比所需的燃料喷射时间，从而可以在燃料箱一侧设有用于调节燃料泵输出压力的上限值的调节器时，实现高度精确地控制燃料喷射时间。

Description

用于四冲程发动机的控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制发动机的发动机控制装置，尤其涉及一种适于控制具有喷射燃料的燃料喷射装置的发动机的发动机控制装置。
背景技术
近年来，随着称作喷射器的燃料喷射装置的普及，燃料喷射正时和燃料喷射量，即空气燃料比的控制已经变得很容易，从而可以提高发动机的输出功率，改善燃料消耗，并净化废气。至于燃料喷射正时，通常是检测凸轮轴的相位状态，准确地说，检测进气阀的状态，且根据检测结果，喷射燃料。然而，用于检测凸轮轴相位状态的凸轮传感器价格昂贵，且增加了汽缸盖的尺寸，尤其是难以在摩托车等上采用。为解决这一问题，在JP-A-H10227252中提出了一种适于检测曲轴相位状态和进气管压力，并据此检测汽缸冲程状态的发动机控制装置。利用这一现有技术，可以检测汽缸的冲程状态，而不检测凸轮轴的相位，从而可以根据冲程状态控制燃料喷射正时。
为了如上所述地从燃料喷射装置中喷射燃料，燃料箱内的燃料必须在供应到燃料喷射装置之前由燃料泵加压。众所周知，因为由泵加压的燃料压力波动，所以使用称作调节器的压力控制阀来设定燃料压力的上限。在摩托车的情况下，调节器通常位于燃料喷射装置附近，且通常这样构成，即，使通常由弹簧等设定的预定调节器控制压力施加在燃料上，所述控制压力在燃料通过燃料喷射装置喷入的大气压力之上，例如，吸气管内的压力，作为背压。因此，燃料喷射压力是供应到燃料喷射装置的燃料压力和燃料喷射大气压力之间的差值，它总是等于调节器的调节器控制压力。
然而，当调节器位于燃料喷射装置附近时，必须为每个燃料喷射装置设置用于使剩余燃料从调节器返回燃料箱的回路。而且，在多数情况下，调节器由泵的同一制造商制造，当泵和调节器分开出售时，它们是分别供应的。这样增加了零件数目，且不可能通过将零件制成组件而降低成本。然后，可以想到例如通过将泵和调节器制成组件而使调节器位于泵附近。这种结构不仅不再需要回路，而且可以减少零件数目，降低成本。
然而，在如上所述调节器位于泵一侧的情况下，因为调节器的背压由大气压力构成，而大气压力随海拔高度变化而变化，所以燃料压力也变化。现已提出一种燃料喷射控制方法，该方法例如在JP-A-S61-178526中描述，作为一种补偿当大气压力波动时造成的燃料压力变化的方法。在这种燃料喷射控制方法中，大气压力由大气压力传感器检测，从而例如根据基准大气压力和检测的大气压力之间的比值，校正燃料喷射量。根据这种方法，虽然燃料喷射量可以得到补偿，而不管大气压力的波动，但需要大气压力传感器，因此，由于增加了这一部件而使部件数目增加，从而导致生产成本增加。
当调节器位于泵附近时，调节器的背压必须是外界压力，从而使供应给燃料喷射装置的燃料压力大致恒定(例如，当外界压力随海拔高度变化时，燃料压力也变化)。另一方面，  当在摩托车的情况下在进气管中没有缓冲罐时，使燃料喷入的进气管中的压力，即使燃料喷入其中的大气压力是可变的。这意味着喷射燃料压力是不稳定的，该压力是供应给燃料喷射装置的燃料压力和燃料喷入其中的大气压力之间的差值。当喷射燃料压力不稳定时，每单位时间从喷射装置喷射的燃料量变得不稳定。这样不能仅通过控制燃料喷射时间实现达到所需空气燃料比的燃料喷射量。
至于根据喷射燃料压力校正燃料喷射量的装置，现有一种在JA-A-H08-326581中公开的发动机控制装置。所述发动机控制装置检测喷射燃料压力，在给定的时间段上对其积分而得到其积，比较所述积和基准积值，根据比较结果校正燃料喷射量。然而，在这种发动机控制装置中，喷射燃料压力必须积分，所以不可避免地使运算负荷较大。而且，因为与喷射燃料压力的积分值进行比较的基准值必须编制成发动机的每一运行状态的映象(map)并存储，所以需要大容量的存储器。当然，提取映象和进行比较的运算负荷较大。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的是提供一种用于四冲程发动机的控制装置，该控制装置可以精确地控制燃料喷射量和转换时的燃料喷射时间，同时减少涉及燃料喷射控制相关的运算负荷，且可以减少零件的数目，降低生产成本。
根据本发明的第一方面，其中提出了一种用于四冲程发动机的控制装置，该发动机具有：彼此独立的进气管，与进气管分别连接的燃烧室，一个在燃烧室和进气口之间的进气阀且具有至少一个用于燃烧室的一个进气口的进气控制阀，所述控制装置包含一个用于对燃料箱中的燃料加压的泵；一个通向大气压力、用于调节由泵加压的燃料的上限值的调节器；一个用于将由调节器调节至上限值的燃料喷射入进气口的燃料喷射装置；一个用于检测进气控制阀和燃烧室之间的进气压力的进气压力检测单元；至少用于检测大气压力的大气压力检测单元或用于检测由泵加压的燃料压力的泵输出压力检测单元之一；以及用于根据至少由大气压力检测单元检测的大气压力或由泵输出压力检测单元检测的燃料压力之一；和由进气压力检测单元检测的进气压力，控制燃料喷射装置的燃料喷射控制单元，其中，进气压力检测单元在四冲程发动机进行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程等四个冲程期间，多次检测进气压力；燃料喷射控制单元根据进由气压力检测单元检测的多个进气压力值中的至少一个计算燃料喷射时间，以便按根据如此算出的燃料喷射时间的喷射点火正时喷射燃料；进气压力检测单元至少在由燃料喷射控制单元计算的燃料喷射时间被超过或即将被超过时检测进气压力。
根据本发明的第二方面，提出了一种如本发明第一方面所述的用于四冲程发动机的控制装置，其中，泵和调节器设置燃料箱内。
根据本发明的第四方面，提出了一种如本发明第一至第二方面之一所述的用于四冲程发动机的控制装置，其中，仅设有泵输出压力检测单元。
根据本发明的第五方面，提出了一种如本发明的第一至第二方面之一所述的用于四冲程发动机的控制装置，其中，仅设有大气压力检测单元。
根据本方面的第六方面，提出了一种如本发明的第一至第二方面之一或第五方面所述的用于四冲程发动机的控制装置，其中，大气压力检测单元根据由进气压力检测单元检测的进气压力检测大气压力。
根据本发明的第七方面，提出了一种如本发明的第一至第二方面之一，或第五或第六方面所述的用于四冲程发动机的控制装置，其中，进气压力检测单元至少检测在进气阀即将打开之前产生的进气压力。
根据本发明的第八方面，提出了一种用于控制四冲程发动机的方法，该发动机具有：彼此独立的进气管，与进气管分别连接的燃烧室，在燃烧室和进气口之间的进气阀且具有至少一个用于燃烧室的一个进气口的进气控制阀，所述方法包含以下步骤：对燃料箱中的燃料加压；通过一个通向大气压力的调节器调节由泵加压的燃料上限值；将通过调节器调节至上限值的燃料喷射入进气口；检测进气控制阀和燃烧室之间的进气压力；至少执行检测大气压力的步骤或检测如此加压的燃料的压力的步骤之一；以及根据至少通过检测大气压力的步骤检测的大气压力或通过检测燃料压力步骤中检测的燃料压力之一和通过检测进气压力的步骤检测的进气压力，控制燃料喷射，其中，在检测进气压力的步骤中，在四冲程发动机进行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程等四个冲程期间，多次检测进气压力；且在控制燃料喷射的步骤中，根据通过检测进气压力的步骤检测的多个进气压力值中的至少一个计算燃料喷射时间，从而按根据如此的燃料喷射时间的喷射点火正时喷射燃料；进气压力检测单元至少在由燃料喷射控制单元计算的燃料喷射时间被超过或即将被超过时检测进气压力。
附图说明
图1是示出了本发明的第一实施例的摩托车发动机及其控制装置的结构示意图。
图2是示出了通过图1中所示的控制单元实现的运行过程的框图。
图3是示出了从曲轴相位和进气压力检测冲程状态的说明图。
图4示出了存储在缸内空气质量计算部分中的用于计算缸内空气质量的映象。
图5示出了存储在目标空气燃料比计算部分中的用于计算目标空气燃料比的映象。
图6是示出了转换校正部分的功能的说明图。
图7是示出了曲柄角或冲程和进气压力之间的相互关系的说明图。
图8是示出了发动机负载和紧接进气冲程之前的进气压力之间的函数的说明图。
图9是示出了燃料压力、进气压力即大气压力，和喷射燃料压力之间的关系的说明图。
图10是本发明的第二实施例的摩托车发动机及其控制装置的结构示意图。
图11是示出了通过图10所示的发动机控制单元实现的运行过程的框图。
图12是示出了本发明的第三实施例的摩托车发动机及其控制装置的结构示意图。
图13是通过图12所示的发动机控制单元实现的运行过程的框图。
具体实施方式
下面将描述本发明的实施例。
图1是示出了本发明的第一实施例例如摩托车发动机及其控制装置的结构示意图。发动机1是四缸、四冲程发动机，具有汽缸体2、曲轴3、活塞4、燃烧室5、进气管6、进气阀7、排气管8、排气阀9、火花塞10和点火线圈11。应指出的是，独立的进气管6分别连接于四个燃烧室5，在每一进气管6中设有节流阀12，该节流阀根据节流阀12的位置或开口而起打开和关闭进气控制阀的作用，且在节流阀12的下游一侧或进气管6的燃烧室一侧设有喷射器，该喷射器起燃料喷射装置的作用。喷射器13连接于过滤器18、燃料泵17和装在燃料箱19内的调节器16。通过燃料泵17，调节器16设定给燃料施加压力上限值。装在燃料箱19内的调节器是这样布置，即在外界压力作为背压的情况下，其被施加预定的调节器控制压力。这样，当泵输出压力低于调节器控制压力时，泵输出压力(更准确地说，泵输出压力包括作为背压的外界压力)是供应到喷射器13的燃料压力。发动机1采用了独立进气系统，所以在每一汽缸的每一进气管6中设有喷射器13。
发动机1的运行状态由发动机控制单元15控制。作为完成输入到发动机控制单元15的控制输入的装置，即用于检测发动机1的运行状态的装置；设有用于检测曲轴3的转角，即相位的曲柄角传感器20；用于检测汽缸体2或冷却水的温度，即发动机本体温度的冷却水温度传感器21；用于检测排气管8内的空气燃料比的废气空气燃料比传感器22；用于检测供应到喷射器13的燃料压力作为燃料泵17的燃料输出压力的燃料压力传感器23；用于检测进气管6内的进入空气压力的进气管压力传感器24；和用于检测进气管6内的温度，即进入空气温度的进入空气温度传感器25。发动机控制单元15接收来自传感器的检测信号，并将控制信号输出到燃料泵17、喷射器13和点火线圈11。
发动机控制单元15由微型计算机(未示出)等构成。图2是示出了由发动机控制单元15内的微型计算机实现的发动机控制操作的实施例的框图。发动机控制操作是通过下述部件完成的，根据曲柄角信号计算发动机转速的发动机转速计算部分26，根据曲柄角信号和进气管压力信号检测曲柄正时信息，即冲程状态的曲柄正时检测部分27，根据曲柄正时检测部分27检测的曲柄正时信息以及进入空气温度信号、进气管压力信号和发动机转速计算部分26计算的发动机转速，计算汽缸内的空气质量(进入空气质量)的缸内空气质量计算部分28，根据发动机转速计算部分26计算的发动机转速和进气管压力信号，计算目标空气燃料比的目标空气燃料比计算部分33，根据目标空气燃料比计算部分33计算的目标空气燃料比、进气管压力信号和在缸内空气质量计算部分28中计算的缸内空气质量，计算需喷射的燃料量的燃料喷射量计算部分34，根据进气管压力信号和曲柄正时检测部分27检测的曲柄正时信息，计算外界压力的外界压力计算部分41，根据外界压力计算部分41中计算的外界压力、燃料压力传感器23检测的供应到喷射器13的燃料压力和进气管压力信号，计算喷射燃料压力的喷射燃料压力计算部分42，根据燃料喷射压力计算部分42来计算的燃料喷射压力计算燃料喷射系数的燃料喷射系数计算部分43，根据燃料喷射量计算部分34中计算的需喷射的燃料量和燃料喷射系数计算部分43计算的燃料喷射系数，来计算燃料喷射时间的燃料喷射时间计算部分44，根据燃料喷射时间计算部分44中计算的燃料喷射时间和曲柄正时检测部分27检测的曲柄正时信息，来输出喷射脉冲到喷射器13的喷射脉冲输出部分30，根据发动机转速计算部分26中计算的发动机转速和目标空气燃料比计算部分33中设定的目标空气燃料比，来计算点火正时的点火正时计算部分31，和根据曲柄正时信息检测部分27检测的曲柄正时信息，把对应于点火正时计算部分31设定的点火正时的点火脉冲输出到点火线圈11的点火脉冲输出部分32。
根据曲柄角信号随时间变化的速度，发动机转速计算部分26，计算作为发动机输出轴的曲轴的转速，作为发动机转速。
曲柄正时检测部分27具有类似于JA-A-H10-227252中公开的冲程判断装置的结构，例如如图3所示检测每一汽缸的冲程状态并输出，作为曲柄正时信息。即，在四冲程发动机中，曲轴和凸轮轴以预定的相位差恒定地转动，所以当相对于曲轴每转动30度读取曲柄脉冲时，如图3所示，曲柄脉冲“4”表示排气冲程或压缩冲程。众所周知，在排气冲程中，排气阀关闭，进气阀打开，所以进气管压力较高。然而，在压缩冲程的初始阶段，进气管压力较低，因为进气阀仍然打开或由于前面的进气冲程，即使在进气阀关闭情况下。这样，在进气管压力较低时输出的曲柄脉冲“4”表示第二汽缸处于压缩冲程，当获得曲柄脉冲“3”时，第二汽缸处于进气下死点。当可以如上所述检测汽缸之一的冲程状态时，因为在汽缸冲程之间有预定的相位差，所以可以确定其他汽缸的冲程状态。例如，在表示第二汽缸处于进气下死点的曲柄脉冲“3”之后的第一曲柄脉冲“9”，表示第一汽缸处于进气下死点，在其之后的第一曲柄脉冲“3”表示第三汽缸处于下死点，此后的第一曲柄脉冲“9”表示第四汽缸处于进气下死点。这样，当脉冲之间的间隔插入曲轴转速时，可以更详细地检测当前的冲程状态。
缸内空气质量计算部分28具有用于根据进气管压力信号和发动机转速计算部分26中计算的发动机转速和计算缸内的空气质量的如图4所示的三维映象。缸内空气质量的三维映象可以仅通过在发动机以预定转速转动而变化进气管压力的同时测量缸内的空气质量而获得。测量过程可以通过较简单的试验来实现，从而可以轻而易举地形成映象。所述映象可以利用先进的发动机模拟系统编制成。随发动机温度改变的缸内空气质量可以利用冷却水温度(发动机温度)信号进行校正。
目标空气燃料比计算部分33具有根据进气管压力信号和发动机转速计算部分26中计算的发动机转速，计算目标空气燃料比的如图5所示的三维映象。在某种程度上，理论上可以编制所述三维映象。通常，空气燃料比与扭矩相关。当空气燃料比较低时，即当燃料量较大，空气量较小时，扭矩增加但效率降低。但是，当空气燃料比较高时，即当燃料量较小，空气量较大时，扭矩减小但效率增加。空气燃料比较低的状态称作“浓态”，空气燃料比较高的状态称作“稀态”。最稀的状态是通常称作“化学计量”的状态，其中达到了汽油完全燃烧的理想空气燃料比，即空气燃料比为14.7。
发动机转速是表示发动机运行状态的参数之一，且通常在发动机转速的高端采用较大的空气燃料比，但在发动机转速的低端采用较小的空气燃料比。这是为了增强发动机速度低端的发动机扭矩的响应特性以及增强发动机速度高端的发动机速度的响应特性。此外，进气压力是表示发动机的负载状态的参数之一，比如节流阀状态或开口，并且通常在发动机负载变重时采用小空气燃料比，即节流阀开口较窄，进气压力较高，但在发动机负载较轻时采用较大的空气燃料比。这是因为在重发动机负载的情况下重点放在扭矩上，但在轻发动机负载的情况下重点放在效率上。
如上所述，目标空气燃料比具有易于理解的物理意义，因此在某种程度上可以根据所需的发动机输出特性设定。不用说空气燃料比可以根据实际发动机的输出特性进行调节。
目标空气燃料比计算部分33具有用于从进气管压力信号检测发动机的转换，具体而言，加速和减速，并校正目标空气燃料比的转换校正部分29。例如，如图6所示，进气管压力的变化也是节流阀操作的结果，所以进气管压力的增加表示节流阀打开而使车辆加速，即发动机加速。当检测到这种加速状态时，  目标空气燃料比临时地设定为浓混合比一侧，然后返回到最初的目标值。作为使空气燃料比返回到初始值的方法，可以采用任何现有的方法，比如空气燃料比的加权平均值的加权系数设定为稀混合比一侧，然后逐渐改变最初的目标空气燃料比的方法。当检测到减速状态时，与最初的目标空气燃料比相比，目标空气燃料比可以设定为稀混合比一侧。
应指出的是，在压缩冲程中大致在上死点之前预定的曲柄正时检测的进气压力，用于利用目标空气燃料比计算部分33，设定目标空气燃料比。在该实施例中，如下所述，当检测大气压力时，使用进气压力，该压力是在排气冲程的上死点之前预定的曲柄正时检测的，具体而言，是在紧接进气冲程之前或紧接进气阀打开之前。此外，当检测喷射燃料压力时，使用进气压力，该压力是在燃料喷射压力超过或即将超过时检测的。所以，在进气、压缩、膨胀和排气四个冲程中必须多次检测进气压力。因此，通过多次检测进气压力，如前所述，可以检测通过打开节流阀实现的加速需求或转换。
外界压力计算部分41根据进气管压力信号和曲柄正时信息计算外界压力。图7是进气管压力与曲轴相位，即曲柄正时信息的图。每个曲线对应曲柄角为-180°时的发动机负载。例如，45kPa是最小发动机负载，100kPa是最大发动机负载。在图7中，进气冲程在曲柄角为-360°时开始。紧接进气冲程之前，即在曲柄角接近-360°时，进气管压力几乎稳定，且是外界压力，如下所述。在没有增压器的发动机中，当进气管压力稳定时，这是因为所述压力大约是外界压力。因此，在该实施例中，紧接进气冲程之前，即紧接进气阀打开之前的进气管压力检测为外界压力。然而，如图7所示，当发动机负载较大时，进气管压力较不稳定。因此，在发动机负载较小时使用进气管压力检测外界压力。在曲柄角为-180°时45kPa的进气管压力表示发动机几乎空转。在这种情况下，进气压力也不稳定。因此，推荐在发动机负载较小时，除了发动机空转时，使用进气管压力检测外界压力。
图8以发动机转速作为参数示出了紧接进气冲程之前的进气管压力和发动机负载之间的关系，其中在曲柄角为-180°时进气管压力，即发动机负载在水平轴上绘出，紧接进气冲程之前的压力在竖直轴上绘出。如图8所示，即使发动机负载相同，紧接进气冲程之前的进气管压力可能与取决于发动机转速的外界压力不同。因此，为使其精确，外界压力可以使用发动机转速作为参数之一进行检测，例如，通过仅在转速已经达到预定值时从紧接进气冲程之前的进气管压力中检测外界压力的方法。
喷射燃料压力计算部分42根据进气管压力、泵输出压力和外界压力计算部分41中计算的外界压力等，计算喷射燃料压力，该压力为燃料压力和燃料喷入其中的大气压力之间的差值。图9示出了燃料压力、作为大气压力的进气管压力和喷射燃料压力之间的关系。在燃料泵17和调节器16位于燃料箱附近的情况下，如所述实施例中，泵背压和调节器背压都是外界压力(燃料箱未完全气密)。泵输出压力和调节器控制压力升高到外界压力之上。当泵输出压力小于调节器控制压力时，泵输出压力将是燃料压力。当泵输出压力是调节器控制压力或更高时，调节器控制压力将是燃料压力。在通过上述比较计算喷射燃料压力之后，通过从中减去进气管压力(燃料喷入其中的大气压力)而计算出喷射燃料压力。特别在摩托车的情况下，因为在进气管中没有缓冲罐，所以进气管压力如图9所示变化很大。因此，为了如下所述通过燃料喷射时间控制燃料喷射量，必须精确地检测喷射燃料压力。在该实施例中，外界压力可以从进气管压力中检测，喷射燃料压力可以从泵输出压力和进气管压力中精确地检测，如上所述。而且，因为不需要外界压力传感器，所以可降低成本。应指出的是，至于在计算喷射燃料压力时使用的进气压力，使用在实现运行过程时前一燃料喷射时间超过或即将超过时检测的进气压力。这是因为当由于喷射器响应的延迟，操作过程中燃料喷射时间超过或即将超过时，从喷射器13喷射的燃料量最稳定，结果，在所述时段的进气压力最稳定。
接着，燃料喷射系数计算部分43根据喷射燃料压力计算部分42中计算的喷射燃料压力，计算用于计算燃料喷射时间的燃料喷射系数。供应到喷射器13的燃料流速v1可以看作大致为0，通过伯努利(Bernoulli’s)定律得出公式(1)。
P1＝ρ·v2 2/2+P2    (1)
其中ρ是燃料密度，P1是供应到喷射器13的燃料的压力，即燃料压力，v2是从喷射器喷入进气管P2中的燃料流速，P2是燃料喷入其中的大气压力，即进气管压力。
当所述公式用于对v2求解时，得到公式(2)：
v2＝(2(P1-P2)/ρ) 1/2    (2)
其中公式(2)中(P1-P2)是喷射燃料压力计算部分42中计算的喷射燃料压力。设P＝(P1-P2)，每单位时间从喷射器13喷射的燃料质量M可以从公式(3)获得：
M＝S·v2·ρ＝S·(2ρ·P)1/2    (3)
其中S是喷射器13的喷射口的横截面积。
这表示每单位时间从喷射器13喷射的燃料质量M是与喷射燃料压力P的平方根成正比的。
然后，设定基准喷射燃料压力P0，且设Qt0为燃料喷射系数(喷射燃料流速特性系数)，该系数指当喷射燃料压力为基准喷射燃料压力P0时需喷射的燃料的单位质量，燃料喷射系数(喷射燃料流速特性系数)Qt由下述公式(4)给出，其中该系数是喷射燃料压力为P时需喷射的燃料的单位质量：
Qt＝Qt0×(P0/P)1/2    (4)
因此，通过燃料喷射量乘以燃料喷射系数(喷射燃料流速特性系数)Qt，可以得到燃料喷射时间。
因此，通过燃料喷射量计算部分34中计算的燃料喷射量V乘以燃料喷射系数(喷射燃料流速特性系数)Qt，燃料喷射时间计算部分44计算燃料喷射时间T。即，当设喷射燃料压力为基准喷射燃料压力P0时获得的喷射燃料流速特性系数Qt0，获得所需空气燃料比的燃料喷射量V和基准喷射燃料压力的平方根P0 1/2的乘积为预定值时，通过燃料喷射时间系数计算部分43和燃料喷射时间计算部分44中进行的数学处理而计算的燃料喷射时间T，是通过所述预定值除以喷射燃料压力的平方根，即P1/2而得到的值。
然后，喷射脉冲输出部分30根据在燃料喷射时间计算部分44中计算的燃料喷射时间，从曲柄正时检测部分27检测的曲柄正时信息计算燃料喷射点火正时，并输出到喷射器13一个喷射脉冲。
这样，根据本发明的实施例，通过在四冲程发动机完成其进气、压缩、膨胀和排气四个冲程时多次检测进气压力，可以检测每当冲程变化时进气压力的变化，从而检测转换，而得到与检测到的转换相应的目标空气燃料比或喷射燃料。此外，因为使用检测到的至少多个进气压力值之一检测精确的喷射燃料压力，具体而言，在计算燃料喷射时间的最佳时刻，即在操作过程中燃料喷射超过或即将超过时的进气压力，而使精确的燃料喷射时间可以使用检测到的精确的喷射燃料压力设定，所以可以以最佳的喷射点火正时喷射燃料，从而提高燃烧效率。
在该实施例中，如上所述，调节器16与燃料泵17一起置于燃料箱19附近，检测在供应到喷射器13的燃料压力和燃料喷入其中的大气压力之间的差值，即进气管压力，作为喷射燃料压力，且根据检测的喷射燃料压力的平方根，控制在燃料从喷射器13喷出期间的燃料喷射时间。这样，因为不需喷射燃料压力的积分，也不需要大量的映象，所以可以降低运行成本。而且，通过将燃料泵17和调节器16形成组件可以减少部件数目，降低成本。
此外，由于当将在基准喷射燃料压力是P0时获得的燃料喷射系数Qt0、为达到所需空气燃料比所需的燃料喷射量V和基准喷射燃料压力值的平方根P0 1/2的乘积设为预定值时，且燃料喷射时间T是通过预定值除以喷射燃料压力的平方根值P1/2计算的，所以可以计算达到所需空气燃料比所需的燃料喷射时间，并能容易、精确地设定。结果，可以以最佳的燃料喷射正时喷射燃料，从而提高燃烧效率。
另外，因为喷射燃料压力是根据作为燃料喷入其中的大气压力的进气管压力、外界压力和燃料压力计算的，所以可以精确、容易地检测喷射燃料压力。而且，因为外界压力是从发动机进气管内的压力计算的，所以不需设置外界压力传感器，从而可以减少零件数目，降低成本。此外，因为紧接发动机进气阀打开之前的进气管压力计算为外界压力，所以可以实时精确地检测外界压力。
下面将描述本发明的用于四冲程发动机的控制装置的第二实施例。将参照图10进行描述。在该实施例中，除了第一实施例的结构之外，增加了大气压力传感器14，作为大气压力检测单元。这样，因为提供了可以直接检测大气压力的大气压力传感器14，不必如第一实施例从进气压力计算大气压力，所以由发动机控制单元15执行的运行过程如图11所示，其中去除了在第一实施例中设置的大气压力计算部分41，且大气压力传感器14检测的大气压力信号送到喷射燃料压力计算部分42。在可以直接检测大气压力的情况下，如上所述，可以省略从进气压力计算大气压力的运算过程，因此可以在某种程度上减轻运算负荷。
下面描述本发明的用于四冲程发动机的控制装置的第三实施例。将参照图12进行描述。在该实施例中，从第二实施例的结构中去除了泵输出压力传感器23。如前所述，除非泵输出压力的下限值小于调节器控制压力，否则燃料压力与调节器控制压力保持相等。在该实施例中，使用具有足够输出压力的泵作为燃料泵17，使泵输出压力的下限值不低于调节器控制压力，从而使燃料压力相对于调节器控制压力保持不变，而可以去除泵输出压力传感器23。在如上所述可以省略泵输出压力传感器23情况下，可以在某种程度上减少包含的零件数目，降低生产成本。应指出的是，在该实施例中由发动机控制单元15执行的运行过程如图13所示，其中燃料喷射压力计算部分42使用作为燃料压力的调节器控制压力计算喷射燃料压力。
应指出的是，虽然在上述各实施例中详细描述了燃料喷射入进气口的类型的发动机，但本发明的用于四冲程发动机的控制装置可以应用到燃料喷射入汽缸内的类型的发动机，或所谓的直接喷射型发动机。
此外，虽然在上述各实施例中详细描述了具有四个汽缸的发动机或所谓的多汽缸发动机，但用于四冲程发动机的控制装置可以用于单汽缸发动机。
此外，所述发动机控制单元可以由代替微型计算机的各种类型的运算电路代替。
而且，虽然在上述各实施例中使用可以线性地检测压力的压力传感器，检测各种压力，但适于在预定压力下打开和关闭的压力开关也可以组合成压力检测单元。
如前所述，根据本发明的第一方面的用于四冲程发动机的控制装置，因为根据至少大气压力和燃料压力之一和进气压力控制燃料喷射装置，所以可以精确、容易地检测通过燃料喷射时间控制燃料喷射量所需的喷射燃料压力。此外，因为在四冲程发动机进行其进气、压缩、膨胀和排气四个冲程期间多次检测进气压力，所以可以检测每当冲程变化时进气压力的变化，燃料根据检测到的转换而喷射。而且，因为根据检测到的至少多个进气压力值之一计算精确的喷射时间，从而可以以与计算的燃料喷射时间一致的喷射点火正时喷射燃料，精确的燃料喷射时间可以使用在最适于计算燃料喷射时间的时刻检测的进气压力设定，结果，可以以最佳的喷射点火正时喷射燃料，从而提高燃烧效率。因为至少在计算的燃料喷射时间超过或即将超过时检测进气压力，所以可以检测到基本上在燃料喷射时的稳定的进气压力，从而可以更精确、容易地检测燃料喷射压力。
此外，根据本发明的第二方面的用于四冲程发动机的控制装置，泵和调节器位于燃料箱内，成为燃料箱组件的零部件，所以可以减少需单独组装的部件数目，降低生产成本。
而且，根据本方面的第四方面的用于四冲程发动机的控制装置，因为采用从进气压力检测大气压力的结构，可以仅提供泵输出压力检测单元，所以排除了大气压力的必要性，且可以在某种程度上尽量减少包含的部件数目，降低生产成本。
而且，根据本发明的第五方面的用于四冲程发动机的控制装置，因为通过采用当泵输出压力的下限值大于调节器的控制压力时，燃料压力构成调节器控制压力的结构，可以仅提供大气压力，所以排除了泵输出压力传感器的必要性，且可以在某种程度上尽量减少包含的部件数目，降低生产成本。
此外，根据本发明的第六方面的用于四冲程发动机的控制装置，因为从检测的进气压力检测大气压力，所以不必单独设置大气压力传感器，从而可以在某种程度上尽量减少所包括的部件数目，降低生产成本。
此外，根据本发明的第七方面的用于四冲程发动机的控制装置，因为至少检测紧接进气阀打开之前的进气压力，所以通过计算紧接进气阀打开之前的进气压力，作为大气压力，可以实时、精确地检测大气压力。
此外，根据本发明的第八方面的用于四冲程发动机的控制装置，因为根据至少大气压力和燃料压力之一和进气压力控制燃料喷射装置，所以可以精确、容易地检测通过燃料喷射时间控制燃料喷射量所需的喷射燃料压力。此外，因为进气压力是在四冲程发动机进行其进气、压缩、膨胀和排气四个冲程期间多次检测的，所以可以检测每当冲程变化时进气压力的变化，从而检测转换，而可以根据检测到的转换喷射燃料。而且，因为使用检测到的至少多个进气压力值之一来计算燃料喷射时间，从而以与计算的燃料喷射时间一致的喷射点火正时喷射燃料，所以可以使用在最适于计算燃料喷射时间的时刻检测的进气压力设定精确的燃料喷射时间，结果，可以以最佳的喷射点火正时喷射燃料，从而提高燃烧效率。

Claims (7)

1.一种用于四冲程发动机的控制装置，该发动机具有：彼此独立的进气管，与进气管分别连接的燃烧室，一个在燃烧室和进气口之间的进气阀，且具有至少一个用于燃烧室的一个进气口的进气控制阀，所述控制装置包含一个用于对燃料箱中的燃料加压的泵；一个通向大气压力、用于调节由泵加压的燃料的上限值的调节器；一个用于将由调节器调节至其上限值的燃料喷射入进气口的燃料喷射装置；用于检测进气控制阀和燃烧室之间的进气压力的进气压力检测单元；至少用于检测大气压力的大气压力检测单元或用于检测由泵加压的燃料压力的泵输出压力检测单元之一；以及用于根据至少由大气压力检测单元检测的大气压力或由泵输出压力检测单元检测的燃料压力之一，和由进气压力检测单元检测的进气压力，控制燃料喷射装置的燃料喷射控制单元，其中，进气压力检测单元在四冲程发动机进行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程四个冲程期间，多次检测进气压力；燃料喷射控制单元根据由进气压力检测单元检测的多个进气压力值中的至少一个来计算燃料喷射时间，以便按根据如此算出的燃料喷射时间的喷射点火正时喷射燃料；进气压力检测单元至少在由燃料喷射控制单元计算的燃料喷射时间被超过或即将被超过时检测进气压力。
2.如权利要求1所述的用于四冲程发动机的控制装置，其特征为，泵和调节器设置于燃料箱内。
3.如权利要求1或2所述的用于四冲程发动机的控制装置，其特征为，仅设有泵输出压力检测单元。
4.如权利要求1或2所述的用于四冲程发动机的控制装置，其特征为，仅设有大气压力检测单元。
5.如权利要求1或2所述的用于四冲程发动机的控制装置，其特征为，大气压力检测单元检测根据由进气压力检测单元检测的进气压力检测大气压力。
6.如权利要求1或2所述的用于四冲程发动机的控制装置，其特征为，进气压力检测单元至少检测在进气阀即将打开之前产生的进气压力。
7.一种用于控制四冲程发动机的方法，该发动机具有：彼此独立的进气管，与进气管分别连接的燃烧室，一个在燃烧室和进气口之间的进气阀且具有至少一个用于燃烧室的一个进气口的进气控制阀，所述方法包含以下步骤：对燃料箱中的燃料加压；通过一个通向大气压力的调节器调节由泵加压的燃料的上限值；将通过调节器调节至其上限值的燃料喷射入进气口；检测进气控制阀和燃烧室之间的进气压力；至少执行检测大气压力的步骤或检测如此加压的燃料的压力的步骤之一；以及根据至少通过检测大气压力的步骤检测的大气压力或通过检测燃料压力的步骤中检测的燃料压力之一和通过检测进气压力的步骤检测的进气压力，来控制燃料喷射，其特征为，在检测进气压力的步骤中，在四冲程发动机进行进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程等四个冲程期间，多次检测进气压力；且在控制燃料喷射的步骤中，根据通过检测进气压力的步骤检测的多个进气压力值中的至少一个来计算燃料喷射时间，从而按根据如此计算的燃料喷射时间的喷射点火正时喷射燃料；进气压力检测单元至少在由燃料喷射控制单元计算的燃料喷射时间被超过或即将被超过时检测进气压力。
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