CN100374702C - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

控制装置(7)根据设置于节流阀(12)的下游的气体流量计(14)的输出电流，算出吸入发动机(2)的空气量，求出与之对应的燃料喷射量。在喷射量的运算中，使用2倍于从所抽吸的空气量的上升到峰值为止的空气量的累计值的值，将该值作为其进气冲程的总累计进气量，并将其除以给定的空燃比而得到燃料的喷射量。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制向内燃机供给的燃料的喷射量等的控制装置。本申请对于2003年4月22日提出的日本专利申请特愿2003-116815号主张优先权，在这里引用其内容。

背景技术

一直以来，作为控制车辆等的内燃机的燃烧的方法，已知如下的方法，即，与从外部气体中抽吸的空气的量匹配地控制燃料的喷雾量，与曲柄轴的旋转角度对应地向空气和燃料的混合物点火，使之燃烧(例如参照特公平4-15388号公报)。

这里，所述文献中，公开有控制燃料喷射的技术。具体来说，是为了控制向多气缸发动机的燃料喷射而被使用的，具有在空气的进气通路上、在节流阀和电磁喷射阀之间设置了空气的流量传感器的构成。控制电路在给定的时刻根据由流量传感器检测的吸入空气的流量的平均值运算燃料的基本喷射量，基于该基本喷射量进行燃料喷射。发动机在一个循环期间依次切换进行进气的气缸，将此时产生的吸入空气的流量的变动作为与吸入空气的流量的平均值的偏差量进行捕捉，将与该偏差量相当的偏差信号向电磁喷射阀的电压电路直接输入，当偏差信号大时，则较多地喷射燃料，当偏差量少时，则较少地喷射。而且，在基本喷射量的运算中，使用检测抽吸空气的温度的进气温度传感器、检测发动机的冷却水的温度的冷却水温度传感器进行修正。

但是，为了提高燃烧效率和响应性，希望实际上随时测定被内燃机抽吸的空气量，决定对它来说最佳的燃料的喷射量。另外，燃料的喷射最好在进气阀打开而有空气的流动的期间进行。但是，由于在进气阀关闭后才会确定最终的燃料的喷射量，因此如果直至进气结束为止，计算空气量后决定燃料的喷射量，就无法在进气阀打开期间喷射燃料。当在进气阀关闭后仍继续相对于该进气冲程的燃料喷射时，则由于利用该进气冲程向发动机内供给的混合气体的燃料的量减少，因此空燃比就会发生偏差。另外，由于在进气歧管内残留有燃料，因此在下一个进气冲程中向发动机内供给的混合气体的燃料的量就会增加而使空燃比发生偏差。

发明内容

本发明是为了解决该问题而完成的，提供一种能够以简单的构成在适当的时刻喷射必需的量的燃料的内燃机的控制装置。

本发明提供一种内燃机的控制装置，其使用设置于内燃机的进气通路的节流阀的下游侧的传感器来检测吸入所述内燃机的空气的流量，基于该空气的流量算出燃料的喷射量，并向所述内燃机的喷射器输出信号以使其喷射所述喷射量的燃料，将在累计值上乘以给定的常数而得到的值，作为所述内燃机的进气冲程的空气的流量的总累计值，算出所述喷射量，其中所述累计值是对随着所述内燃机的进气冲程的进行而增加的空气的流量从进气开始至峰值为止进行累计而得到的。

根据本发明的内燃机的控制装置，根据传感器的检测值算出吸入内燃机的空气量，并且算出从进气开始直至峰值的累计值。这里，由于进气冲程时的空气量的变化的曲线大致上一定，因此将在累计值上乘以给定的常数而得到的值看作该进气冲程的进气量而算出燃料的喷射量，对喷射器进行必要的控制。而且，在进气的开始的判定中，例如使用空气量的大小即可，在峰的判定中，例如使用空气量的变化量即可。

本发明的内燃机的控制装置，最好所述给定的常数为2。

根据本发明的内燃机的控制装置，在算出从进气的开始直至峰值为止的累计值后，将该累计值乘以2倍而得的值看作其进气冲程的进气量，算出燃料的喷射量，对喷射器进行必要的控制。

本发明提供一种内燃机的控制装置，其使用设置于内燃机的进气通路的节流阀的下游侧的传感器来检测吸入所述内燃机的空气的流量，基于该空气的流量算出燃料的喷射量，并向所述内燃机的喷射器输出信号以使其喷射所述喷射量的燃料，直至进气结束为止，对随着所述内燃机的进气冲程的进行而增加的空气的流量的累计值进行运算，并且在从进气的开始直至结束期间，在每个给定时间根据所述累计值决定燃料的喷射量，并向所述喷射器输出信号以使所述喷射量达到自进气开始的累计值。

根据本发明的内燃机的控制装置，根据传感器的检测值运算吸入内燃机的空气量，在每个给定时间运算该累计值。根据该累计值可以求出在该时刻所必需的燃料的喷射量。在如此求得的燃料的喷射量多于已经喷射了的燃料的喷射量的情况下，向喷射器输出指示燃料的喷射的信号。即，如下进行控制：算出每个给定时间所必需的喷射量，如果需要进行追加的喷射，则喷射燃料。

附图说明

图1是表示包括本发明的实施方式的控制装置的发动机控制系统的概略图。

图2是表示随着发动机的工作而变化的空气的变化、累计进气量的变化的一个例子的图。

图3是表示随着发动机的工作而变化的空气的变化、累计进气量的变化、发给喷射器的指令信号的一个例子的图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式一进行详细说明。图1是表示具备本实施方式的内燃机的控制装置的发动机控制系统的概略图。

图1所示的本实施方式的发动机控制系统1从与作为内燃机的发动机2的进气歧管3连结的进气通路4中抽吸空气，在将该空气与从设置于进气歧管3上的喷射器5中喷出的燃料混合后，使之在发动机2的燃烧室2a内燃烧，在将燃烧后的燃烧气体从排气歧管6排出时，控制装置7与发动机2所抽吸的空气量(进气量)对应地控制喷射的燃料的喷射量及喷射时间。

进气通路4具有空气滤清器11、和具备节流阀12的节流阀体13，其中，节流阀12是位于空气滤清器11的下游并进行空气量的调整的节流阀。穿过该进气通路4而被吸入发动机2的空气的量在气体流量计14中被作为质量流量检测出，该气体流量计14是被设置为位于节流阀12的下游侧的传感器。通过使气体流量计14位于节流阀12的下游侧，就可以将穿过节流阀12而供给的空气当中的被供给到从节流阀12到进气阀2b之间的空气量减去，从而可以正确地检测出实际上吸入发动机2的燃烧室2a的空气量。而且，当将气体流量计14安装于节流阀体13上时，就可以削减安装的工时。

作为适于本实施方式的气体流量计14，可以举出在硅基板上蒸镀白金薄膜、并按照将白金薄膜的温度保持一定的方式通电的传感器。当流过白金薄膜的周围的空气的质量增加时，经过空气而从白金薄膜中散失的热量增大，白金薄膜的温度与之成比例地降低。此时，气体流量计14为了将温度保持一定而增加向白金薄膜通入的电流。另一方面，当空气的流通量减少时，由于热的散失减少而使白金薄膜的温度上升，因此气体流量计14减少向白金薄膜通入的电流。由于电流值与流过白金薄膜的周围的空气的质量的增减成比例地增减，因此当监测该电流值时，就可以测定空气量。而且，此种气体流量计14由于与使用白金制的线的情况相比，可以减少热容量(heatmass)，因此实现了高响应性、高测定精度。

喷射器5是利用电磁喷射阀的开闭动作向流过进气歧管3内的空气内喷出燃料的机构，供给从燃料罐15内的燃料泵16中抽出并在调节器17中进行了调压的燃料。

向燃烧室2a中的混合气体的供给及燃烧后的排出通过由未图示的配气正时机构驱动的进气阀2b及排气阀2c来进行。

对混合气体的点火由火花塞8进行。火花塞8利用蓄积于点火电路9中的高能量进行放电。

进行该发动机控制系统1的控制的控制装置7也被称作ECU(Electronic Control Unit)，具有CPU(Central Processing Unit)和ROM(Read Only Memory)等，接受来自电池10的电能供给而动作。该控制装置7将气体流量计14的输出电流作为输入数据，进行给定的处理，决定从燃料泵15向喷射器5供给的燃料的量、喷射器5的喷射量及其喷射时刻、对点火电路9开始充电的时刻、点火时刻，向各部输出指令信号。

这里，对于由控制装置7处理的数据及处理，使用图1及图2进行说明。而且，图2是表示随着发动机的工作而变化的空气量的变化的图，横轴表示时间的推移，纵轴表示进气量。

图2中随时间的推移而变动的空气量，是在来自气体流量计14的输出电流上乘以给定的系数而得到的值。将所得的空气量多于给定的阈值(基准值)的时候作为顺流处理，小于等于该阈值的情况作为逆流处理。而且，所谓顺流是指，空气沿被发动机2抽吸的方向流动的情况。所谓逆流是指空气沿反方向，即向节流阀12所处的方向流动的情况，是在发动机2的进气阀2b关闭时，因被截止的空气沿反方向流动而发生的。将此种顺流和逆流交互地发生的状态称作脉动流。

另外，虽然有在节流阀12略为打开的状态下发动机2的进气阀2b打开的情况，但是在此种情况下在进气通路4内产生负压。该负压由于即使将进气阀2b关闭也会残留，因此有时会产生穿过节流阀12而流入的空气的微弱的流动。将此种条件下产生的空气的流动称作过小流。

此外，空气量超过脉动流及过小流的范围而增加的区域，是空气被向发动机2抽吸的区域，相当于发动机2的进气冲程。进气的开始(进气的上升)在空气量超过了脉动流及过小流的大小时，作为此种空气量的上升的起点。该起点是由发动机2的进气阀2b打开的时刻(曲柄轴2d为给定的角度)决定的，因此就可以将该点作为基准点来控制燃料喷射的时刻和点火时刻。

另外，进气的结束(进气的下降)设为超过峰值而减少的空气量降为零的时候。峰位置设为给定的时间内的空气量的变化量接近零的位置。

作为从进气的开始到结束之间被吸入发动机2的空气量(进气量)的累计值的累计进气量，随进气的开始而增加，因进气的结束而迎来最大值。以后，将该最大值设为总累计进气量。这里，相当于总累计进气量的1/2的累计进气量大致与进气量的峰位置相等。

本实施方式的控制装置7，着眼于直至进气量的峰位置为止可以得到相当于总累计进气量的1/2的累计进气量这一情况，将2倍于直至进气量的峰位置为止的进气累计值的值看作总累计进气量，对其乘以给定的系数而决定燃料的喷射量。使用峰位置来进行总累计进气量的推定，是因为如下的理由：由于峰位置的前后的空气量的变动很少，因此可以精度优良地算出燃料的喷射量。另外，虽然为了使用峰位置进行总累计进气量的推定，将给定的常数设为2倍，但是根据发动机2的进气阀2b的特性等，例如也可以使用从1.8到2.2的值。该给定的常数是通过事先调查发动机2的特性而决定的，并被记录于控制装置7中。

根据以上的情况，控制装置7具有：对气体流量计14的输出电流乘以给定的系数而运算空气量的空气量运算机构、运算进气冲程时的进气量的累计值的累计进气量运算机构、判定峰位置的判定机构、根据2倍于直至峰位置为止的进气量的累计值的值来运算燃料的喷射量并且进行喷射器5等的控制的喷射量控制机构。

另外，控制装置7由于按照在给定的时刻使火花塞8放电而点燃空气和燃料的混合气体的方式来进行控制，因此还具有根据进气量及燃料量来运算、控制点火电路9的充电时间的点火控制机构。而且，控制装置7也可以是不进行点火的控制的构成。该情况下，设有作为点火控制机构发挥作用的其他的控制装置。

下面，对在发动机2起动后每隔一定周期作为中断处理而进行的控制装置7的控制进行说明。

首先，控制装置7根据气体流量计14的输出电流运算空气量。在所算出的空气量超过了脉动流或过小流的大小时，看作进气已被开始，将此时的空气量作为进气量。另外，与此同时，控制装置7算出进气量的累计值。累计值是在直至前次为止的进气量的总和上加上新算出的进气量而得到的。

继而，调查进气量的增减的变化量，如果判定进气量已经达到峰值，则将从进气开始直至相当于峰位置的进气量的累计值乘以2倍，将所得的值看作该进气冲程的总累计进气量，对其乘以给定的系数而算出燃料的喷射量。此后，按照喷射与该喷射量相当的燃料的方式，向喷射器5输出指令信号。

像这样，通过估算总累计进气量，在进气实际上结束之前决定燃料的喷射量，就可以在进气阀2b打开期间完成燃料的喷射。此时，通过基于空气量的变化小的峰位置来估算总累计进气量，就可以精度优良地运算燃料的喷射量。

而且，在进气量到达峰位置的时刻喷射器5已经开始燃料喷射的情况下，控制装置7对喷射器5进行控制，以喷射出燃料的不足部分。另一方面，在到达峰位置的时刻喷射器5尚未进行燃料喷射时，对喷射器5进行开闭，使之喷射出直至进气阀2b关闭为止所必需的量的燃料。

下面，对于本发明的实施方式二，将参照图1及图3进行详细说明。而且，省略与上述实施方式重复的说明。图3是表示随着发动机的工作而变化的空气量的变化及燃料的喷射量的变化、和使喷射器5的电磁喷射阀开闭的指令信号的图。

本实施方式的控制装置7的特征是，具有CPU和ROM等，通过根据气体流量计14的输出电流运算流过进气通路4的空气量，与进气时吸入发动机2的空气量的累计量对应地依次决定燃料的喷射量，并根据需要从喷射器5中进行燃料喷射，而在发动机2的进气阀2b关闭之前结束燃料喷射。

对于控制装置7所进行的喷射器5的电磁喷射阀的开闭控制的一个例子，将使用图3进行说明。而且，图3中横轴表示时间的推移。另外，在发给喷射器5的指令信号为高电平时，电磁喷射阀关闭，在为低电平时，将电磁喷射阀打开。

因进气冲程的开始而增加的进气量在迎来了峰后减少，随着进气的结束而降为零。其间的总累计进气量从进气的开始慢慢地增加，在进气结束时迎来最大值。与如此变化的进气量对应地喷射的燃料的喷射量从进气的开始直至进气结束前为止阶段性地增加。

控制装置7将空气量超过脉动流或过小流而增加的时候看作进气开始，进行从进气的上升开始的进气量的运算、累计进气量的运算，并且将累计进气量除以空燃比，算出相对于该累计进气量的燃料的喷射量。

另一方面，向喷射器5输出指令信号，使电磁喷射阀打开，将燃料向进气通路4中喷射(图3中所示的第一喷射过程)。这样，燃料的喷射量就从零开始上升而增加。控制装置7在喷射燃料的同时，根据喷射器5的每单位时间的喷射量及喷射时间求出实际所喷射的燃料的喷射量。

这里，由于在此期间也继续进气，因此累计进气量增加，必需的燃料的喷射量也增加，因此在给定的每个取样时刻算出随着时间的推移而增加的必需的燃料的喷射量、实际所喷射的燃料的喷射量，如果两者一致，则输出指令信号，以停止喷射器5的喷射。

另外，在其后累计进气量仍增加的情况下，在经过给定时间时，控制装置7算出从在此时的累计进气量上乘以给定的空燃比而得到的燃料的喷射量中减去已经喷射的燃料的喷射量而得到的差。由于如果该差为正值，则表示累计进气量增加而燃料的喷射量不足，因而控制装置7再次向喷射器5输出指令信号，再次开始燃料喷射(第二喷射过程)。由于在这里也可以算出实际的燃料的喷射量，因此求得从进气的开始的累计喷射量，比较该累计喷射量和由累计进气量求得的必需的喷射量，从喷射器5中喷射燃料，直至两者一致为止。

以后，同样地在每个给定时间调查燃料的不足情况，输出命令燃料喷射的指令信号(例如第三喷射过程)。如果由进气量求得的必需的燃料的喷射量与实际所喷射的累计喷射量一致，则输出停止从喷射器5中的喷射的指令信号。此后，如果进气量下降，确认了进气的结束，则控制装置7禁止燃料的喷射，按照直至确认下次进气的开始才喷射燃料的方式设定。

通过像这样控制燃料喷射，就能够在直至进气结束期间结束燃料的喷射。此时，通过根据需要而多次喷射燃料，就能够喷射与进气量的变化相对应的最佳的量的燃料。而且，图3的例子中，虽然在第三喷射过程结束后累计进气量仍然增加，但是由于是进气结束的阶段，因而增加量很少，不会使燃料和空气的空燃比产生较大变动。另外，在燃料的喷射中结束了进气的情况下，迅速地停止燃料的喷射。

这里，第2次以后的燃料喷射也可以不判定燃料的不足，而在每个给定时间进行。另外，也可以使喷射器5的每单位时间的喷射量在各喷射过程中不同。

另外，在第一喷射过程中，当使之喷射比由进气量算出的必需的喷射量多的燃料时，就可以减少1个进气冲程期间的喷射过程的数目。该情况下，参照前次的进气冲程的总累计进气量，决定第一进气冲程的喷射量即可。

工业上的可利用性

本发明涉及一种内燃机的控制装置，其使用设置于内燃机的进气通路的节流阀的下游侧的传感器来检测吸入所述内燃机的空气量，根据该空气量算出燃料的喷射量，并向喷射器输出信号以使其喷射所述喷射量的燃料，其中，对随着所述内燃机的进气冲程的进行而增加的空气的流量，将在从进气开始至峰值为止对其进行累计而得到的累计值上乘以给定的常数而得的值，作为该进气冲程的空气量的总累计值，算出所述喷射量。

根据本发明的内燃机的控制装置，由于用比节流阀更靠近发动机侧设置的传感器检测出空气的进气量，根据从进气开始到峰值的对吸入内燃机的空气量的总和的累计值，进行燃料的喷射量的运算，因此在该进气冲程结束之前，就可以精度优良地算出该进气冲程中所必需的燃料的喷射量，并将其喷射。

根据本发明的内燃机的控制装置，通过将从进气的开始到峰值为止的累计值的2倍的值作为该进气冲程的进气量，就可以用简单的处理精度优良地算出燃料的喷射量。

本发明涉及一种内燃机的控制装置，其使用设置于内燃机的进气通路的节流阀的下游侧的传感器来检测吸入所述内燃机的空气量，根据该空气量算出燃料的喷射量，并向喷射器输出信号以使其喷射所述喷射量的燃料，其中直至进气结束为止，对随着所述内燃机的进气冲程的进行而增加的空气量的累计值进行运算，并且在从进气的开始直至结束的期间，在每个给定时间根据所述累计值决定燃料的喷射量，并向所述喷射器输出信号以使所述喷射量达到自进气开始的累计值。

根据本发明的内燃机的控制装置，由于在每个给定时间求出所抽吸的空气量的累计值，根据需要进行燃料的喷射，因此就可以在其进气冲程结束之前，精度优良地喷射该进气冲程中所必需的燃料的喷射量。另外，对于所抽吸的空气量的微妙的变动也能够灵活地对应。

Claims (2)

1.一种内燃机的控制装置，其使用设置于内燃机的进气通路的节流阀的下游侧的传感器来检测吸入所述内燃机的空气的流量，基于该空气的流量算出燃料的喷射量，并向所述内燃机的喷射器输出信号以使其喷射所述喷射量的燃料，其特征是，

将在累计值上乘以给定的常数而得到的值，作为所述内燃机的进气冲程的空气的流量的总累计值，算出所述喷射量，其中所述累计值是对随着所述内燃机的进气冲程的进行而增加的空气的流量从进气开始至峰值为止进行累计而得到的。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征是，所述给定的常数为2。

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