CN101173639A - 内燃机的曲轴角速度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的曲轴角速度检测装置，不受由惯性力引起的旋转变动分量的影响、可校正由脉冲产生器自身引起的脉冲产生时间间隔的误差、可进行准确的失火判定。检测与曲轴的旋转同步的脉冲的产生时间间隔即时间参数(CRME)。通过将按照(720/N)度的间隔抽样的时间参数(CRME)的平均值除以所抽样的时间参数(CRME)，计算误差比率(KCRERR)，根据误差比率(KCRERR)计算学习校正系数(KCRREF)。通过该学习校正系数(KCRREF)校正时间参数(CRME)，使用所校正的时间参数(CRME)来进行失火判定。

Description

内燃机的曲轴角速度检测装置

技术领域

本发明涉及检测内燃机的曲轴的旋转角速度的曲轴角速度检测装置，特别是涉及具有每当曲轴旋转规定角度时产生曲柄脉冲的脉冲产生器、并具有曲柄脉冲产生时间间隔的校正功能的曲轴角速度检测装置。

背景技术

专利文献1公开了一种在每当内燃机的曲轴旋转规定角度时产生曲柄脉冲的脉冲产生器中的曲柄脉冲产生时间间隔的校正方法。根据该方法，计算在发动机制动动作中的曲柄脉冲产生时间间隔变化量的比率，对该比率进行平均化，由此计算脉冲产生时间间隔的校正值。

【专利文献1】日本特许第3571043号公报

即使在发动机制动动作中不向内燃机提供燃料的状态下，由于由内燃机的可动部件的惯性力引起的旋转变动分量包含在所检测的脉冲产生时间间隔内，因而当应用了使用专利文献1公开的方法所计算的校正值时，也能获得排除了这些旋转变动分量的影响的脉冲产生时间间隔。

另一方面，在根据脉冲产生时间间隔进行失火判定的情况下，为了准确地进行失火判定，有必要从所检测的脉冲产生时间间隔中去除由上述惯性力引起的旋转变动分量的影响。当应用了上述现有的校正方法时，由于由惯性力引起的旋转变动分量与由脉冲产生器的机械误差引起的分量一起被去除，因而不能进行准确的失火判定。

发明内容

本发明是着眼于这一点而作成的，本发明的目的是提供一种不受由惯性力引起的旋转变动分量的影响、可校正由脉冲产生器自身引起的脉冲产生时间间隔的误差、可进行准确的失火判定的内燃机的曲轴角速度检测装置。

为了达到上述目的，发明1所述的发明是一种内燃机的曲轴角速度检测装置，其根据每当内燃机的曲轴旋转规定角度时产生曲柄脉冲的脉冲产生器(12)的输出，检测上述曲轴的旋转角速度，其特征在于，该内燃机的曲轴角速度检测装置具有：平均化单元，其计算按(720/N)度(N是上述内燃机的气缸数)间隔所抽样的表示上述曲轴的旋转角速度的速度参数(CRME)的平均值；学习单元，其根据上述平均值计算用于校正上述速度参数的学习校正系数(KCRREF)；以及校正单元，其使用上述学习校正系数(KCRREF)来校正上述速度参数(CRME)。

发明2所述的发明，在发明1所述的内燃机的曲轴角速度检测装置中，其特征在于，上述学习单元计算并存储与上述曲轴的1圈旋转对应的上述学习校正系数(KCRREF)。

发明3所述的发明，在发明1所述的内燃机的曲轴角速度检测装置中，其特征在于，上述学习单元计算并存储与上述曲轴的2圈旋转对应的上述学习校正系数(KCRREF)。

发明4所述的发明，在发明1至3中的任一项所述的内燃机的曲轴角速度检测装置中，其特征在于，上述平均化单元计算在与上述内燃机的气缸数对应的抽样范围(SMP)内包含的上述速度参数的平均值，上述学习单元计算与位于上述抽样范围(SMP)的中心的规定中心角度范围(LRN)对应的上述学习校正系数(KCRREF)，上述抽样范围(SMP)被设定为(720/N)度的奇数倍，上述规定中心角度范围(LRN)是(720/N)度的范围。

发明5所述的发明，在发明4所述的内燃机的曲轴角速度检测装置中，其特征在于，当上述抽样范围(SMP)超过360度时，上述平均化单元向上述规定中心角度范围(LRN)内的抽样值赋予比上述规定中心角度范围以外的角度范围内的抽样值大的权重，来进行平均化运算。

发明6所述的发明，在发明4所述的内燃机的曲轴角速度检测装置中，其特征在于，该内燃机的曲轴角速度检测装置具有：误差比率计算单元，其通过将上述平均值除以所抽样的速度参数来计算误差比率(KCRERR)；以及平均误差比率计算单元，其计算上述规定中心角度范围(LRN)内的所有误差比率的平均值即平均误差比率(KCRERRAVE)，上述学习单元通过从上述误差比率(KCRERR)中减去上述平均误差比率(KCRERRAVE)并加上“1”来计算修正误差比率(KCRERRM)，根据该修正误差比率(KCRERRM)计算上述学习校正系数(KCRREF)。

与上述曲柄脉冲的产生周期对应的规定角度是((720/N)/M)度，期望的是把M设定为大于等于8的整数而得到比(720/N)度充分小的角度。

根据发明1所述的发明，计算按(720/N)度的间隔所抽样的速度参数的平均值，根据该平均值计算用于校正速度参数的学习校正系数，使用该学习校正系数来校正速度参数。由于由惯性力引起的旋转变动分量按(720/N)度周期而变化，因而通过计算按(720/N)度的间隔所抽样的速度参数的平均值，可排除由惯性力引起的旋转变动分量的影响。因此，根据这样所计算的平均值计算学习校正系数，使用该学习校正系数来校正速度参数，由此可准确地校正由脉冲产生器自身引起的脉冲产生时间间隔的误差。

根据发明2所述的发明，由于计算并存储与曲轴的1圈旋转对应的学习校正系数，因而可使用与脉冲产生器输出的对应于曲轴1圈旋转的所有脉冲对应的学习校正系数来进行校正。

根据发明3所述的发明，由于计算并存储与曲轴的2圈旋转对应的学习校正系数，因而可校正由具有曲轴2圈旋转的周期的变动分量，例如曲轴的轴心变动引起的脉冲产生时间间隔的变动。

根据发明4所述的发明，根据内燃机的气缸数，计算被设定为(720/N)度的奇数倍的抽样范围内包含的速度参数的平均值，计算与位于抽样范围的中心的(720/N)度的规定中心角度范围对应的学习校正系数。抽样范围例如在6气缸内燃机中被设定为120度的3倍，在4气缸内燃机中被设定为180度的3倍，在8气缸内燃机中被设定为90度的5倍。这样设定抽样范围，计算与规定中心角度范围对应的学习校正系数，由此在内燃机减速时，由旋转速度的减速引起的变化分量(以下称为“减速变化分量”)通过平均化被抵消，因而可进行准确的学习校正系数计算。

根据发明5所述的发明，当上述抽样范围超过360度时，向规定中心角度范围内的抽样值赋予比规定中心角度范围以外的角度范围内的抽样值大的权重，来进行平均化运算。由此，对成为学习校正系数计算对象的规定中心角度范围的抽样值进行合适的平均化，可得到准确的学习校正系数。

根据发明6所述的发明，通过将速度参数平均值除以所抽样的速度参数来计算误差比率，计算规定中心角度范围内的所有误差比率的平均值即平均误差比率，通过从误差比率中减去平均误差比率并加上“1”来计算修正误差比率，根据该修正误差比率计算学习校正系数。当采用例如使用更多的抽样值来进行速度参数的平均化运算的方法时，有过渡变化分量不会通过平均化运算而抵消的情况。通过根据上述修正误差比率计算学习校正系数，能可靠地排除减速变化分量的影响，可得到准确的学习校正系数。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的内燃机及其控制装置的结构的图。

图2是用于对失火判定方法进行说明的图。

图3是示出为了失火判定而计算的参数的推移的图。

图4是示出为了失火判定而计算的参数的推移的图。

图5是用于对由发动机的往复运动部件工作引起的惯性力扭矩的计算方法进行说明的图。

图6是示出每1气缸的惯性力扭矩(TI1)、6气缸的合成惯性扭矩(TI)以及对应的惯性力旋转速度(ωI)之间的关系的波形图。

图7是用于对曲轴角度位置传感器输出内包含的干扰影响进行说明的图。

图8是示出燃烧相关函数(FCR)的例子的图。

图9是示出失火判定参数的实测值的变动的图。

图10是示出脉冲轮误差校正后的数据(与现有方法的比较)的时序图。

图11是示出通过使用学习校正系数(KCRREF)的校正来减少脉冲轮误差的时序图。

图12是示出利用脉冲轮误差校正的校正强度(DCR)的图。

图13是用于对本发明的校正方法的概要进行说明的图。

图14是计算学习校正系数(KCRREF)的处理的流程图。

图15是失火判定处理的流程图。

图16是示出通过图15的处理所计算的失火判定参数(MFJUDd)的推移的时序图。

图17是用于对本发明的第2实施方式的校正方法的概要进行说明的图。

图18是第2实施方式中的学习校正系数计算处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[第1实施方式]

图1是示出本发明的一个实施方式的内燃机及其控制装置的结构的图。内燃机(以下简称为“发动机”)1具有例如6个气缸，并具有进气管2和排气管5。在进气管2内设置有节气门3。并且，在排气管5内设置有进行排气净化的催化转换器6。

燃料喷射阀4按照各气缸设置在发动机1和节气门3之间以及进气管2的未作图示的进气门的稍上游侧，各喷射阀与未作图示的燃料泵连接并与电子控制单元(以下称为“ECU”)20电连接，根据来自ECU 20的控制信号控制燃料喷射阀4的开阀时间。

在节气门3的正下游设置有检测进气管2内的压力的进气管内绝对压(PBA)传感器11，其检测信号被提供给ECU 20。

ECU 20与检测发动机1的曲轴(未作图示)的旋转角度的曲轴角度位置传感器12连接，与曲轴的旋转角度对应的信号被提供给ECU 20。曲轴角度位置传感器12由以下构成，即：气缸判别传感器，其在发动机1的特定气缸的规定曲轴角度位置输出脉冲(以下称为“CYL脉冲”)；TDC传感器，其针对各气缸的吸入行程开始时的上止点(TDC)，在规定曲轴角度前的曲轴角度位置(在6气缸发动机中每120度曲轴角度)输出TDC脉冲；以及CRK传感器，其以比TDC脉冲短的一定曲轴角度周期(例如6度周期)产生1个脉冲(以下称为“CRK脉冲”)，CYL脉冲、TDC脉冲以及CRK脉冲被提供给ECU 20。这些脉冲用于燃料喷射定时、点火定时等的各种定时控制、发动机转速(发动机旋转速度)NE的检测。

并且，ECU 20根据CRK脉冲的产生时间间隔(以下称为“时间参数”)CRME进行发动机1中的失火检测。CRK传感器具有：脉冲轮，其固定在曲轴上，在外周部按一定角度间隔形成有齿；以及拾波线圈，其与该脉冲轮对置配置。通过脉冲轮的旋转而使拾波线圈产生交流信号，该交流信号被转换成CRK脉冲来输出。因此，由于脉冲轮的制造精度而产生CRK脉冲的产生时间间隔偏差(以下称为“脉冲轮误差”)。因此，在根据时间参数CRME进行失火检测的情况下，为了排除该脉冲轮误差影响，计算学习校正系数KCRREF，使用学习校正系数KCRREF来校正时间参数CRME后的校正时间参数被应用于失火检测。

ECU 20由具有对来自各种传感器的输入信号波形进行整形、把电压电平修正为规定电平、把模拟信号值转换成数字信号值等的功能的输入电路、中央运算处理单元(以下称为“CPU”)、存储由CPU执行的各种运算程序和运算结果等的存储电路、把控制信号提供给燃料喷射阀4等的输出电路等构成。ECU 20的CPU执行以下说明的失火检测。

下面对本实施方式中的失火检测方法进行详细说明。

图2(a)是示出以当发动机1的各气缸的活塞在压缩上止点附近时所检测的旋转速度(以下称为“基准旋转速度”)为基准的相对旋转速度OMGREF的推移的时序图。压缩上止点被定义为各气缸的燃烧行程开始的上止点。另外，在以下说明中，“在各气缸的压缩上止点”或者“在各气缸的压缩上止点附近”的描述意味着“在各气缸的活塞位于压缩上止点的定时”或者“在各气缸的活塞位子压缩上止点附近的定时”。相对旋转速度OMGREF是通过从按照每6度曲轴角度所检测的旋转速度(根据时间参数CRME来计算)中减去基准旋转速度来计算的。图2(a)中的#1～#6是为了按点火顺序识别6个气缸而附上的气缸识别编号(与后述的气缸编号不同)。相对旋转速度OMGREF在压缩上止点后的燃烧行程中，在正常进行点火时为正值，在发生失火时为负值。即，在图2(a)所示的例子中，在#1～#3、#5以及#6气缸中进行正常燃烧，在#4气缸中发生失火。因此，通过将按照每6度曲轴角度所计算的相对旋转速度OMGREF在1TDC期间(与燃烧行程对应的曲轴角度120度的期间)中进行累计而得到的累计值，如图2(b)的条形图(未附上阴影线的右侧的条形图)所示，在发生失火的#4气缸中为负值，在进行正常燃烧的气缸中为正值。由此，可判定失火气缸。另外，通过上述运算而得到的累计值为表示在各气缸产生的扭矩的参数。

图2(b)所示的附上阴影线的条形图示出将以在压缩上止点附近所检测的时间参数(以下称为“基准时间参数”)为基准的相对时间参数CRMEREF在1TDC期间中进行了累计后的累计值。相对时间参数CRMEREF是通过从基准时间参数中减去按照每6度曲轴角度所检测的时间参数来计算的。即，相对时间参数CRMEREF在由于燃烧而产生扭矩时取正值，在由于失火而未产生扭矩时取负值。因此，与相对旋转速度OMGREF的累计值一样，相对时间参数CRMEREF的累计值在发生失火的#4气缸中为负值，在进行正常燃烧的气缸中为正值。因此，即使不将时间参数CRME转换成旋转速度OMG而直接使用，同样也能进行失火判定。

图3和图4是用于对上述的失火判定方法进行更详细地说明的时序图。图3和图4示出发动机转速NE逐渐上升的状态。图3(a)示出时间参数CRME的推移，该图(b)示出根据时间参数CRME所计算的旋转速度OMG的推移。该图(c)示出通过对旋转速度OMG实施720度滤波处理所计算的滤波处理后旋转速度OMGR的推移。720度滤波处理是消除1循环期间中的线性变化量、并抽出周期较短的变动的处理(后面对该处理详情进行描述)。720度滤波处理是为了消除由从发动机1的负荷侧向发动机1施加的扭矩(从由发动机1驱动的车辆的轮胎或副机施加的扭矩、或者由发动机1的滑动部件的摩擦引起的扭矩等)引起的旋转变动分量而进行的。

图4(a)示出在各气缸的压缩上止点附近，在与基准旋转速度的计算相同的定时所计算的惯性力旋转速度OMG I的推移。惯性力旋转速度OMG I是根据发动机1的往复运动部件(活塞和连杆)的质量、连杆的长度、曲柄半径、以及曲柄皮带轮、扭矩变换器、锁止离合器等的发动机1的负荷侧的旋转部件的惯性力矩来计算的。

图4(b)示出通过使相对旋转速度OMGREF加上惯性力旋转速度OMG I所计算出的修正相对旋转速度OMGREFM(＝OMGREF+OMG I)的推移，该图(c)示出通过将修正相对旋转速度OMGREFM在1TDC期间内进行累计所计算的累计值即判定参数MFJUD的推移。在该例中，判定参数MFJUD在曲轴角度120度～240度的范围内为负值，判定为在#2气缸发生失火。

下面对惯性力旋转速度OMG I的计算方法进行说明。如图5所示，设连杆长度为L，曲柄半径为R，偏移为e、曲轴的旋转角速度为ω，活塞和连杆的合计质量为m，并如图所示定义角度θ和φ，则由在1个气缸中产生的惯性力引起的扭矩(以下称为“单一气缸惯性扭矩”)TI1通过下述式(1)给出。另外，假定以下所示的算式中的角度单位使用弧度[rad]。

$\mathrm{TI}1=-m{R}^2{\mathrm{\ω}}^2(\cos \mathrm{\θ}+e\sin \mathrm{\θ}/L+R\cos 2\mathrm{\θ}/L)\·\cos \{\frac{\mathrm{\π}}{2}-(\mathrm{\φ}+\mathrm{\θ})\}/\cos \mathrm{\θ}$

(1)

图6(a)是将根据式(1)所计算的单一气缸惯性扭矩TI1作为曲轴角度θ的函数来以曲线图示出的图。使单一气缸惯性扭矩TI1的相位每120度错开并将6气缸相加得到的合成惯性扭矩TI如图6(b)所示推移，可根据下述式(2)求近似。

TI＝-Asin3θ    (2)

这里，A是与旋转角速度ω[rad/s]的平方成正比的系数。

另一方面，设曲柄皮带轮、扭矩变换器等的旋转部件的惯性力矩为I，则合成惯性扭矩TI由下述式(3)给出(参照图6(c))。

TI＝I×(dω/dt)              (3)

从式(2)和式(3)得到下述式(4)，当针对旋转角速度ω解该式(4)时，与合成扭矩TI对应的惯性力旋转速度ωI由下述式(5)给出。

-Asin3θ＝I×(dω/dt)        (4)

ωI＝(Acos3θ×dt/dθ)/3I    (5)

因此，把式(5)的θ设定为“0”，则在压缩上止点的惯性力旋转速度OMG I可根据式(6)来计算。

OMG I＝(A×3I)(1/OMG)        (6)

由于系数A与旋转速度OMG的平方成正比，因而设比例常数为K，则式(6)可变形成式(7)。

OMG I＝K·OMG/3I             (7)

图6(b)示出合成惯性扭矩TI的推移，该图(c)示出对应的惯性力旋转速度ωI的推移。这样，由于在压缩上止点(θ＝0、120、240、…)的惯性力旋转速度OMG I为最大值，因而通过使相对旋转速度OMGREF加上惯性力旋转速度OMG I(与从基准旋转速度中减去惯性力旋转速度OMG I是等效的)，可得到排除了惯性力旋转速度ωI的影响的修正相对旋转速度OMGREFM。另外，图6(c)所示的惯性力旋转速度ωI的周期变动分量是通过将修正相对旋转速度OMGREFM在1TDC期间(120度)内进行累计来消除的。

下面，对用于排除由曲轴扭转或时间参数CRME的检测误差等引起的干扰影响的方法进行说明。

图7(a)示出修正相对旋转速度OMGREFM的实测数据例，在该图中由虚线包围的部分是受到上述干扰影响的部分。当有这种干扰影响时，发生失火的误判定的可能性增高。因此，在本实施方式中，通过将对在进行正常燃烧且没有给曲轴角度位置传感器的检测值带来影响的干扰的情况下的旋转速度变化求近似的燃烧相关函数FCR乘以修正相对旋转速度OMDREFM，来排除上述干扰影响。图7(b)示出通过将该图(a)所示的修正相对旋转速度OMGREFM乘以燃烧相关函数FCR所计算的修正相对旋转速度OMGREFMb，由该图(a)所示的虚线包围的部分的波形得到改善。

作为燃烧相关函数FCR，使用图8所示的函数，即由下述式(8)所定义的函数。这里，N是气缸数，θ是以特定气缸的活塞位于上止点的角度为基准的曲轴角度(参照图5)。另外，图8示出与本实施方式的6气缸发动机对应的燃烧相关函数FCR。

FCR＝{1-2cos(N·θ/2)}/2    (8)

图9(a)示出在不进行使用燃烧相关函数的相对旋转速度校正的情况下的判定参数MFJUD的变动范围(平均值(黑圆)±3σ)的例子，该图(b)示出在进行了使用燃烧相关函数的相对旋转速度校正的情况下的判定参数MFJUDd的变动范围的例子。从这些图可以明白，通过进行使用燃烧相关函数FCR的校正，可提高判定参数MFJUDd的计算精度，可减少变动范围(在图示例中减少约40％)。结果，可提高失火判定精度。

下面对校正CRK传感器的脉冲轮误差的学习校正系数KCRREF的计算方法进行说明。如上所述，当发动机旋转时，即使是在不提供燃料的燃料切断运转中，也有由惯性力旋转速度ωI引起的时间参数CRME的变动，因而当单纯进行平均化运算来计算学习校正系数时，得到将脉冲轮误差分量和惯性力旋转速度分量相加后的变动分量设定为“0”的学习校正系数。在本实施方式中，惯性力旋转速度ωI如图6(c)所示，着眼于按120度即TDC脉冲产生周期(720度/N)而变化，计算按120度间隔所抽样的时间参数CRME的平均值CRMEAV的误差比率KCRERR，根据该误差比率KCRERR计算学习校正系数KCRREF。

图10是示出在燃料切断运转中，根据时间参数CRME所计算的旋转速度OMG的推移的时序图，虚线L1表示实测数据，实线L2表示当使用现有方法作了校正时的校正数据，实线L3表示当使用本实施方式的方法作了校正时的校正数据。在现有方法中，去除惯性力旋转速度分量，得到完全不变化的校正数据，然而在本实施方式的方法中，去除由脉冲轮误差引起的变动，直接检测惯性力速度分量。

图11是示出燃料切断运转中的时间参数CRME的推移的时序图，示出在实验上附加了脉冲轮误差的情况下的使用学习校正系数KCRREF的校正前后的数据。实线L11表示附加脉冲轮误差前的数据，虚线L12表示附加了脉冲轮误差的校正前的数据，实线L13表示校正后的数据。表明通过校正抑制了脉冲轮误差。由此，可使失火判定参数MFJUDd稳定，可防止误判定。

图12是将现有方法和本实施方式的方法进行对比来示出通过校正所去除的分量大小(校正强度)DCR的条形图。在图中附上阴影线而示出的条形对应于本实施方式的方法，表明3次分量(惯性力旋转分量)及其整数倍的6次和9次分量不作校正，其他次数的分量具有与现有方法同等的校正强度。

图13是用于对上述的学习校正系数KCRREF的计算方法概要进行说明的图。图的TDC表示任一气缸的活塞到达上止点的定时，在最上部示出在爆炸行程中的气缸的气缸编号CYL1～CYL6。气缸编号CYL1～CYL6是按气缸的配置顺序来附上的，图13所示的“CUCYL”是为了按点火顺序识别各气缸而设定成0～5中的任意一个的气缸识别编号。并且，“PLSNO”是附给每6度曲轴角度产生的CRK脉冲的脉冲编号，对应于曲轴的2次旋转而取从1到120的值。由于脉冲轮的齿是60个，因而2个脉冲编号对应于1个齿(例如PLSNO＝1和61对应于同一齿)。所检测的时间参数CRME对应于脉冲编号PLSNO而作为数据数120个的排列，由ECU 20的CPU运算处理。

在本实施方式中，使用图13所示的曲轴角度360度(3TDC期间)的抽样范围SMP的抽样数据，计算在位于该抽样范围SMP的中心的学习范围LRN内的抽样数据的学习校正系数KCRREF。

另外，图13所示的PNREF1～PNREF4是在学习校正系数KCRREF的计算中使用的用于指示排列数据的索引，以下分别称为第1～第4索引。并且，图13中所示的箭头表示时间参数CRME的检测定时和运算中使用的定时之间的偏差。

图14是学习校正系数KCRREF的计算处理的流程图。该处理与TDC脉冲的产生同步地由ECU 20的CPU执行。

在步骤S10中，判别学习执行条件是否成立。学习执行条件例如当执行燃料切断运转时成立。当学习执行条件不成立时，将对学习执行次数进行计数的计数器CKCRME的值初始化为“0”(步骤S11)。

当学习执行条件成立时，通过步骤S12～S21计算第1～第4索引PNREF1～PNREF4。在步骤S12中，判别气缸识别编号CUCYL是否大于等于“4”，当该回答是肯定(是)时，根据下述式(11)计算第1索引PNREF1(步骤S13)。另一方面，当是CUCYL＜4时，根据下述式(12)计算第1索引PNREF1(步骤S14)。

PNREF1＝(CUCYL-3)×20    (11)

PNREF1＝(CUCYL+3)×20    (12)

在步骤S15中，判别气缸识别编号CUCYL是否大于等于“5”，当该回答是肯定(是)时，把第2索引PNREF2设定为“20”(步骤S16)。另一方面，当是CUCYL＜5时，根据下述式(13)计算第2索引PNREF2(步骤S17)。

PNREF2＝(CUCYL+2)×20    (13)

在步骤S 1 8中，根据下述式(14)计算第3索引PNREF3。

PNREF3＝(CUCYL+1)×20    (14)

在步骤S19中，判别第2索引PNREF2是否大于“60”，当该回答是肯定(是)时，根据下述式(15)计算第4索引PNREF4(步骤S20)。

PNREF4＝PNREF2-60        (15)

另一方面，当是PNREF2≤60时，把第4索引PNREF4设定为第2索引PNREF2(步骤S21)。第4索引PNREF4是当第2索引PNREF2取“61”至“120”的值时，被设定为“1”至“60”的索引。

在步骤S22中，判别学习结束标记FKCRREFEND是否是“1”。当学习结束时，学习结束标记FKCRREFEND在步骤S33中被设定为“1”，因而，最初，步骤S22的回答为否定(否)，进到步骤S23，把退火系数CKREF设定为第1系数值CKREF0(例如0.2)。并且在学习结束后，把退火系数CKREF设定为第2系数值CKREF1(例如0.02)(步骤S24)。第1和第2系数值CKREF0、CKREF1均被设定为大于0且小于1的值，并被设定成CKREF0＞CKREF1。

当不进行学习时，即在工厂发货时，由于有必要紧急完成学习，因而把退火系数CKREF设定为较大的第1系数值CKREF0，之后应用第2系数值CKREF1，逐渐更新学习校正系数KCRREF。

在步骤S25中，把运算索引j设定为“0”。在步骤S26中，根据下述式(16)计算误差比率KCRERR。

$\mathrm{KCRERR}=\frac{\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}1-j]+\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}2-j]+\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}3-j]}{\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}2-j]\×3}$

(16)

在步骤S27中，把误差比率KCRERR和退火系数CKREF应用于下述式(17)，计算学习校正系数KCRREF[PNREF4-j]。

KCRREF[PNREF4-j]＝CKREF×KCRERR

+(1-CKREF)×KCRREF[PNREF4-j](17)

这里，右边的KCRREF[PNREF4-j]是上次计算值。

在步骤S28中，使运算索引j加上“1”，然后判别运算索引j是否大于等于(NTDC-1)(步骤S29)。NTDC是1TDC期间的数据数(＝720/(N·Dθ))，N是气缸数，Dθ是抽样角度间隔，在本实施方式中是“20”。最初，步骤S29的回答是否定(否)，因而回到步骤S26，针对从“0”到(NTDC-1)的运算索引j，当学习校正系数KCRREF[PNREF4-j]的运算完成时，从步骤S29进到步骤S30。

在步骤S30中，判别学习结束标记FKCRREFEND是否是“1”。最初，该回答是否定(否)，因而进到步骤S31，使计数器CKCRME加上“1”。然后，判别CKCRME的值是否大于等于规定值CKCREND(步骤S32)。最初，该回答是否定(否)，因而立即结束本处理。当计数器CKCRME的值到达规定值CKCREND时，学习结束标记FKCRREFEND被设定为“1”(步骤S33)。

规定值CKCREND被设定为例如与发动机的10次旋转对应的值。即，在6气缸发动机中，被设定为“30”。在N气缸发动机中，被设定为3600/(720/N)。

当执行了1次图14的处理时，得到与脉冲轮的20个齿(齿的间隔)对应的学习校正系数KCRREF，因而通过执行3次图14的处理，来获得与60个齿的间隔对应的学习校正系数KCRREF。

图15是失火判定处理的流程图，该处理由ECU 20的CPU与TDC脉冲的产生同步执行。另外，关于每6度曲轴角度产生的CRK脉冲的产生时间间隔即时间参数CRME(i)，其曲轴角度720度的数据(i＝0～(ND-1)，数据数ND是120)被存储在存储电路内的缓冲存储器内。并且，在图15的处理中，取代点火顺序的气缸识别编号CUCYL，使用与点火顺序的气缸识别编号相当的运算索引k(＝1～6)。当使用1TDC期间内的数据数NTDC(在本实施方式中NTDC＝20)时，通过执行1次本处理，进行参数i从(k-1)NTDC到(kNTDC-1)的运算。例如当本次处理进行与第1气缸(k＝1)对应的运算时，参数i取从0到(NTDC-1)的值，当本次处理进行与第5气缸(k＝5)对应的运算时，参数i取从4NTDC到(5NTDC-1)的值。

在步骤S51中，根据下述式(21)，把时间参数CRME(i)转换成旋转速度OMG(i)[rad/s]。

OMG(i)＝Dθ/(CRME(i)×KCRREF(i))    (21)

这里，Dθ是计量时间参数CRME的角度间隔4π/ND，在本实施方式中，是π/30[rad]。并且，KCRREF(i)是在图14的处理中所计算的与时间参数CRME(i)对应的学习校正系数。在本实施方式中，由于学习校正系数KCRREF是数据数60个的排列，因而当i＝60～119时，应用KCRREF(0)～KCRREF(59)。

在步骤S52中，根据下述式(22)执行720度滤波处理，计算滤波处理后旋转速度OMGR(i)。

OMGR(i)＝OMG(i)-(OMG(ND)-OMG(0))×Dθ×i/4π    (22)

在步骤S53中，根据下述式(23)计算相对旋转速度OMGREF。

OMGREF(i)＝OMGR(i)-OMGR((k-1)NTDC)    (23)

这里，OMGR((k-1)NTDC)是基准旋转速度，相当于当判定对象的气缸的活塞在压缩上止点时的滤波处理后旋转速度。

在步骤S54中，根据下述式(24)计算当对应的气缸的活塞在压缩上止点时的惯性力旋转速度OMG I(k)。

OMG I(k)＝K·OMG((k-1)NTDC)/3I    (24)

另外，此时期望的是，根据自动变速器的锁止离合器是否卡合来变更惯性力矩I的值。由此，不管锁止离合器的卡合/非卡合，可进行准确的判定。

在步骤S55中，把根据式(24)所计算的惯性力旋转速度OMG I(k)应用于下述式(25)，计算与旋转速度OMG(i)的各抽样值对应的惯性力旋转速度OMG Ia(i)。在式(25)中，应用3TDC期间前的惯性力旋转速度OMG I(k-3)，这是因为，使用上述的720度滤波处理中的中央值使运算精度增高。另外，由于运算索引k是气缸识别编号，因而k＝0、-1、-2分别对应于k＝N(＝6)、N-1(＝5)、N-2(＝4)。

OMG Ia(i)＝OMG I(k-3)×{cos(N·Dθ·i/2)-1}    (25)

在步骤S56中，把在步骤S55所计算的惯性力旋转速度OMG Ia(i)应用于下述式(26)，计算第1修正相对旋转速度OMGREFMa(i)。

OMGREFMa(i)＝OMGREF(i)-OMG Ia(i)    (26)

在步骤S57中，把在步骤S56中所计算的第1修正相对旋转速度OMGREFMa(i)以及根据下述式(27)所计算的燃烧相关函数FCR(i)应用于下述式(28)，计算第2修正相对旋转速度OMGREFMb(i)。式(27)把式(8)的θ置换成(Dθ·i)。

FCR(i)＝{1-2cos(N·Dθ·i/2)}/2     (27)

OMGREFMb(i)＝OMGREFMa(i)×FCR(i)    (28)

在步骤S58中，根据下述式(29)计算判定参数MFJUDd(k)。

$\mathrm{MFJUDd}\left(k\right)=\underset{i=(k-1)\mathrm{NTDC}}{\overset{\mathrm{kNTDC}-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{OMGREFMb}\left(i\right)---\left(29\right)$

在步骤S59中，判别判定参数MFJUDd(k)是否是负值，当该回答是肯定(是)时，判定为在#k气缸中发生失火，把失火标记FMF(k)设定为“1”(步骤S61)。另一方面，当是MFJUDd(k)≥0时，判定为进行正常燃烧，把失火标记FMF(k)设定为“0”(步骤S60)。

在步骤S62中，判别气缸识别编号k是否等于气缸数N，当该回答是否定(否)时，使气缸识别编号k加上“1”(步骤S64)。并且当是k＝N时，使气缸识别编号k返回到“1”(步骤S63)。

通过图15的处理，针对各气缸进行失火判定。

图16是示出与图11所示的实测数据对应的判定参数MFJUDd的推移的时序图。呈脉冲状变化且判定参数MFJUDd取负值的细线L21对应于不进行脉冲轮误差校正的情况，粗线L22对应于进行了脉冲轮误差校正的情况。通过进行校正，表明没有判定参数MFJUDd取负值的误判定。

如上所述，在本实施方式中，计算将按120度即(720/N)度的间隔所抽样的时间参数CRME的平均值((式(16)的分子)/3)除以成为学习对象的时间参数CRME[PNREF2-i]得到的误差比率KCRERR，根据该误差比率KCRERR计算学习校正系数KCRREF，使用该学习校正系数KCRREF来校正时间参数CRME。由惯性力引起的旋转变动分量ωI如图6(c)所示按120度(720/N度)周期而变化，因而通过计算按120度的间隔所抽样的时间参数CRME的平均值，可排除由惯性力引起的旋转变动分量的影响。因此，根据这样所计算的平均值计算学习校正系数KCRREF，使用该学习校正系数KCRREF来校正时间参数CRME(式(21))，由此可准确地校正脉冲轮误差。

在本实施方式中，作为由与脉冲轮1圈旋转对应的60个数据构成的排列，计算并存储学习校正系数KCRREF，因而可使用与CRK传感器输出的对应于曲轴1圈旋转的所有脉冲(所有脉冲产生间隔)对应的学习校正系数KCRREF来进行校正。

并且，如图13所示，把抽样范围SMP设定为3TDC期间，把该3TDC期间的中心的1TDC期间设定为学习范围LRN，计算学习校正系数KCRREF，因而由发动机旋转速度的减速引起的变化分量通过平均化被抵消，可进行准确的学习校正系数计算。

在本实施方式中，时间参数CRME相当于速度参数，曲轴角度位置传感器12内包含的CRK传感器相当于脉冲产生器，ECU 20构成平均化单元、学习单元以及校正单元。具体地说，图14的步骤S26相当于平均化单元，步骤S27相当于学习单元，图15的步骤S51相当于校正单元。

[变形例]

可以把误差比率KCRERR的计算式变更为下述式(31)。式(31)的参数CRMED6根据下述式(32)来计算。它是6个时间参数数据(在式(16)中使用的3个数据及其相邻的3个数据)的和。即，误差比率KCRERR是使用6个时间参数数据来计算的。

$\mathrm{KCRERR}[20-j]=\frac{\mathrm{CRMED}6}{\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}2-j]\×6}---\left(31\right)$

CRMED6＝CRME[PNREF1-j]+CRME[PNREF2-j]

+CRME[PNREF3-j]+CRME[PNREF1+1-j]

+CRME[PNREF2+1-j]+CRME[PNREF3+1-j]    (32)

在根据式(31)计算误差比率KCRERR的情况下，由发动机旋转速度的减速引起的变化分量无法通过平均化来抵消，因而需要以下的运算处理。

首先，根据下述式(33)计算平均误差比率KCRERRAVE，作为学习范围LRN内的误差比率KCRERR的平均值。

$\mathrm{KCRERRAVE}=\frac{\underset{j=0}{\overset{19}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{KCRERR}[20-j]}{20}---\left(33\right)$

然后，把根据式(31)所计算的误差比率KCRERR[20-j]应用于下述式(34)，计算修正误差比率KCRERRM，把修正误差比率KCRERRM应用于式(17)，计算学习校正系数KCRREF。

KCRERRM＝KCRERR[20-j]-KCRERRAVE+1    (34)

由于平均误差比率KCRERRAVE表示由减速引起的变化分量，因而通过使用根据式(34)所计算的修正误差比率KCRERRM，可去除由减速引起的变化分量，可计算准确的学习校正系数。

[第2实施方式]

本实施方式把本发明应用于4气缸发动机。除了以下说明的方面以外，与第1实施方式相同。

图17是用于对本实施方式中的学习校正系数的计算方法进行说明的图。该图中使用的参数的标号是与图13一样来定义的。在4气缸发动机的情况下，把3TDC期间，即曲轴旋转1.5次的曲轴角度范围设定为抽样范围SMP，把位于该抽样范围SMP的中心的1TDC期间设定为学习范围LRN。这样，在抽样范围超过360度的情况下，把与学习范围LRN对应的数据的权重设定为学习范围以外的数据的2倍来进行平均化运算。这是因为，在图17的学习范围LRN前的1TDC期间所得到的数据和在学习范围LRN后的1TDC期间所得到的数据是实际上与脉冲轮的相同齿对应的数据。这样通过进行加权平均化运算，可使平均化运算中的所有齿(所有脉冲产生间隔)的权重相同，可提高平均化运算精度。

图18是本实施方式中的学习校正系数计算处理的流程图。图18的步骤S70、S71、S79～S85、S87～S93与图12的步骤S10、S11、S19～S25、S27～S33相同。以下，仅对不同步骤进行说明。然而，步骤S89的数据数NTDC是“30”。

在步骤S72中，判别气缸识别编号CUCYL是否大于等于“3”，在该回答是肯定(是)时，把第1索引PNREF1设定为30(步骤S13)。另一方面，当是CUCYL＜3时，根据下述式(41)计算第1索引PNREF1(步骤S74)。

PNREF1＝(CUCYL+2)×30    (41)

在步骤S75中，根据下述式(42)计算第2索引PNREF2。

PNREF2＝(CUCYL+1)×30    (42)

在步骤S76中，判别气缸识别编号CUCYL是否大于等于“1”，当该回答是肯定(是)时，根据下述式(43)计算第3索引PNREF3(步骤S77)。另一方面，当是CUCYL＝0时，把第3索引PNREF3设定为“120”(步骤S78)。

PNREF3＝CUCYL×30    (43)

通过以上处理，计算在4气缸发动机的情况下的第1～第3索引PNREF1～PNREF3。第4索引PNREF4的计算方法与图14的处理相同(步骤S79～S81)。

在步骤S86中，根据下述式(44)计算误差比率KCRERR。式(44)如上所述进行加权平均化运算。

$\mathrm{KCRERR}=\frac{\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}1-j]+\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}2-j]\×2+\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}3-j]}{\mathrm{CRME}[\mathrm{PNREF}2-j]\×4}$

(44)

如上所述，在本实施方式中，向学习范围LRN内的时间参数CRME赋予学习范围LRN以外的角度范围内的时间参数CRME的2倍的权重来进行平均化运算，因而对脉冲轮的所有齿的权重是均匀的，对在学习范围LRN内所检测的时间参数CRME进行适当的平均化，可得到准确的学习校正系数KCRREF。

在本实施方式中，图18的步骤S86相当于平均化单元，步骤S87相当于学习单元。

另外，本发明不限于上述的实施方式，可进行各种变形。例如，在上述的实施方式中，使用时间参数CRME作为用于计算学习校正系数KCRREF的速度参数，然而可以使用与时间参数CRME的倒数成正比的表示曲轴的旋转速度的参数。

并且在上述的实施方式中，对6气缸发动机和4气缸发动机作了说明，然而本发明还能应用于其他气缸数的发动机。例如在8气缸发动机的情况下，期望的是，把抽样范围SMP设定为5TDC期间，把该抽样范围的中心的1TDC期间设定为学习范围LRN。抽样范围SMP是TDC期间的奇数倍，是曲轴1圈旋转以上的期间。如6气缸发动机的例子那样，当抽样范围SMP是1圈旋转时，在误差比率KCRERR的计算中使用的数据的权重可以全部相同，然而在4气缸或8气缸发动机中，由于抽样范围SMP超过360度，因而有必要进行加权的平均化运算。

并且，在3气缸发动机的情况下，期望的是，把抽样范围SMP设定为3TDC期间，把该抽样范围的中心的1TDC期间(240度)设定为学习范围LRN。由于抽样范围SMP超过360度，因而平均化运算是加权平均化运算。

并且，在上述的实施方式中，对应于曲轴1圈旋转计算并存储学习校正系数KCREF，然而可以对应于曲轴2圈旋转，即发动机工作的1个循环计算并存储学习校正系数KCRREF。在该情况下，没有必要使用第4索引PNREF4，可以取代上述式(17)而根据下述式(51)计算学习校正系数KCRREF。由此，学习校正系数KCRREF作为数据数120个的排列来计算和存储。在该情况下，例如KCRREF[1]和KCRREF[61]是与脉冲轮的同一齿对应的学习校正系数，然而当有具有曲轴2圈旋转的周期的变动分量时，取不同值。

KCRREF[PNREF2-j]＝CKREF×KCRERR

+(1-CKREF)×KCRREF[PNREF2-j]    (51)

这样通过使用与2圈旋转对应的学习校正系数KCRREF，可校正由具有曲轴2圈旋转的周期的变动分量，例如曲轴的轴心变动引起的脉冲产生时间间隔的变动。

并且，在上述的实施方式中，在燃料切断运转中进行学习校正系数KCRREF的计算，然而可以在不发生失火而可靠的正常燃烧运转状态下进行。

并且，本发明还能应用于把曲轴作为竖直方向的船外机等那样的船舶推进机用发动机等的曲轴角速度检测装置。

Claims (12)

1.一种内燃机的曲轴角速度检测装置，其根据每当内燃机的曲轴旋转规定角度时产生曲柄脉冲的脉冲产生器的输出，检测上述曲轴的旋转角速度，其特征在于，该内燃机的曲轴角速度检测装置具有：

平均化单元，其计算按(720/N)度(N是上述内燃机的气缸数)间隔所抽样的表示上述曲轴的旋转角速度的速度参数的平均值；

学习单元，其根据上述平均值计算用于校正上述速度参数的学习校正系数；以及

校正单元，其使用上述学习校正系数来校正上述速度参数。

2.根据权利要求1所述的内燃机的曲轴角速度检测装置，其特征在于，上述学习单元计算并存储与上述曲轴的1圈旋转对应的上述学习校正系数。

3.根据权利要求1所述的内燃机的曲轴角速度检测装置，其特征在于，上述学习单元计算并存储与上述曲轴的2圈旋转对应的上述学习校正系数。

4.根据权利要求1所述的内燃机的曲轴角速度检测装置，其特征在于，上述平均化单元计算与上述内燃机的气缸数对应的抽样范围内包含的上述速度参数的平均值，上述学习单元计算与位于上述抽样范围的中心的规定中心角度范围对应的上述学习校正系数，

上述抽样范围被设定为(720/N)度的奇数倍，上述规定中心角度范围是(720/N)度的范围。

5.根据权利要求4所述的内燃机的曲轴角速度检测装置，其特征在于，当上述抽样范围超过360度时，上述平均化单元向上述规定中心角度范围内的抽样值赋予比上述规定中心角度范围以外的角度范围内的抽样值大的权重，来进行平均化运算。

6.根据权利要求4所述的内燃机的曲轴角速度检测装置，其特征在于，该内燃机的曲轴角速度检测装置具有：

误差比率计算单元，其通过将上述平均值除以所抽样的速度参数来计算误差比率；以及平均误差比率计算单元，其计算上述规定中心角度范围内的所有误差比率的平均值即平均误差比率，上述学习单元通过从上述误差比率中减去上述平均误差比率并加上“1”来计算修正误差比率，根据该修正误差比率计算上述学习校正系数。

7.一种内燃机的曲轴角速度检测方法，其根据每当内燃机的曲轴旋转规定角度时产生曲柄脉冲的脉冲产生器的输出，检测上述曲轴的旋转角速度，其特征在于，该内燃机的曲轴角速度检测方法包含下列步骤，即：

a)计算按(720/N)度(N是上述内燃机的气缸数)间隔所抽样的表示上述曲轴的旋转角速度的速度参数的平均值；

b)根据上述平均值计算用于校正上述速度参数的学习校正系数；以及

c)使用上述学习校正系数来校正上述速度参数。

8.根据权利要求7所述的曲轴角速度检测方法，其特征在于，计算并存储与上述曲轴的1圈旋转对应的上述学习校正系数。

9.根据权利要求7所述的曲轴角速度检测方法，其特征在于，计算并存储与上述曲轴的2圈旋转对应的上述学习校正系数。

10.根据权利要求7所述的曲轴角速度检测方法，其特征在于，在上述步骤a)中计算与上述内燃机的气缸数对应的抽样范围内包含的上述速度参数的平均值，在上述步骤b)中计算与位于上述抽样范围的中心的规定中心角度范围对应的上述学习校正系数，

上述抽样范围被设定为(720/N)度的奇数倍，上述规定中心角度范围是(720/N)度的范围。

11.根据权利要求10所述的曲轴角速度检测方法，其特征在于，当上述抽样范围超过360度时，向上述规定中心角度范围内的抽样值赋予比上述规定中心角度范围以外的角度范围内的抽样值大的权重，来进行上述平均化运算。

12.根据权利要求10所述的曲轴角速度检测方法，其特征在于，该曲轴角速度检测方法还包含以下步骤，即：

d)通过将上述平均值除以所抽样的速度参数来计算误差比率；

e)计算上述规定中心角度范围内的所有误差比率的平均值即平均误差比率；以及

f)从上述误差比率中减去上述平均误差比率并加上“1”来计算修正误差比率，

根据该修正误差比率计算上述学习校正系数。

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