CN102549252B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于基于缸内压而迅速地检测曲轴角，并通过低负荷的计算处理容易地对该检测误差进行补偿。ECU(50)基于相距规定角度Δθ的两个曲轴角下的缸内压P_n、P_n+1来算出缸内压比(P_n+1/P_n)。另外，ECU(50)具备表示通过所述曲轴角下的缸内容积V_n、V_n+1算出的容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)与曲轴角的关系的映射数据。由此，在曲轴起动时，能够基于缸内压比和映射数据，比以往的气缸判断提前检测出曲轴角。而且，缸内压P_n、P_n+1中包含的增益能够通过两者的除法消除，并且能够通过使用映射数据而避免指数运算等，从而抑制计算负荷。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置，尤其是涉及构成为基于缸内压来检测曲轴角的内燃机的控制装置。

背景技术

通常，作为以往的内燃机，已知有构成为使用曲轴角传感器和凸轮角传感器来检测绝对曲轴角(活塞的位置)的结构。具体而言，对根据曲轴的旋转而从曲轴角传感器输出的信号与根据凸轮轴的旋转而从凸轮角传感器输出的信号进行比较，以规定的信号模式的组合出现的时刻为基准，来确定绝对曲轴角。根据该方法，在内燃机起动时(曲轴起动(cranking)时)，在曲轴角被确定之前的期间，即规定的信号模式的组合出现之前的期间，曲轴需要旋转约180～360°。并且，在曲轴角被确定的时刻，判断为气缸到了压缩行程，开始向该气缸进行燃料喷射。

然而，在起动时，要求通过使曲轴起动在尽量短的时间内完成，而实现良好的起动性，抑制蓄电池的消耗电力。因此，例如在专利文献1(日本特开2008-196417号公报)所公开的现有技术中构成为，为了比上述的方法提前开始起动时的燃料喷射，而基于缸内压来判断压缩行程中的气缸。在该现有技术中，基于相距规定期间的两个时刻的缸内压的压力差(ΔP)和每单位时间的缸内压的变化量(dP/dt)来判断压缩行程中的气缸。

另外，作为另一现有技术，已知有如专利文献2(日本特开2005-194892号公报)所公开那样，基于每单位曲轴角的缸内压的变化量(dP/dθ)来进行气缸判断的结构。而且，还已知有如专利文献3(日本特开2000-64890号公报)所公开那样利用缸内压的绝对值来进行起动时的气缸判断的方法、如专利文献4(日本特开2007-291955号公报)所公开那样利用在缸内PV^κ＝恒定这样的关系成立而在起动时求出曲轴角的方法等。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-196417号公报

专利文献2：日本特开2005-194892号公报

专利文献3：日本特开2000-64890号公报

专利文献4：日本特开2007-291955号公报

发明内容

在上述的专利文献1至3的现有技术中，在进行起动时的气缸判断及曲轴角的检测时，使用缸内压的绝对值，或使用各种参数(ΔP、dP/dt、dP/dθ)。然而，缸内压传感器的检测压力中容易产生误差，因此在上述的现有技术中，存在无法准确地进行气缸判断和曲轴角的检测这样的问题。以下，对该点进行说明。

通常，设缸内压传感器的输出为P时，应检测的真正的压力Pt可使用适当值的增益a和偏移量b，如下述(1)式那样表示。

Pt＝a×P+b    …(1)

然而，增益a因传感器的劣化或个体差异等而容易变动，偏移量b因传感器的热应变等而容易变动。即，由于上述参数a、b变动，而检测压力会产生误差。其结果是，在使用了上述的缸内压的绝对值或参数(ΔP、dP/dt、dP/dθ)的方法中，有时会因例如传感器劣化而增益a下降，从而产生图6及图7所示的状况。图6是表示缸内压传感器的增益下降时的输出变化的特性线图，图7是表示增益下降时的参数(ΔP、dP/dθ)的变化的特性线图。如这些图所示，当增益a下降时，压缩行程内的缸内压或参数的峰值不会超过气缸判断用的阈值，而气缸判断可能无法正常进行。而且，偏移量b的校正比较容易，相对于此，增益a的校正困难。

因此，在专利文献1至3的现有技术中，无法充分应对增益a的变动，而存在气缸判断或曲轴角的检测容易变得不准确的问题。而且，在起动时，燃料喷射量(喷射时间)因外部气温或水温等而发生较大变化，因此当上述处理不准确时，也无法准确地设定燃料的喷射时机，而难以改善起动性或起动时的废气排放等。

另一方面，在专利文献4的现有技术中，基于相距规定期间的两个时刻的缸内压P1、P5、这些时刻的缸内压V1、V5、比热容比κ，求出使P1·V1^κ-P5·V5^κ＝0这一式子成立的曲轴角。然而，在该现有技术中，在规定的角度区间内，反复执行上式是否成立的判定处理。即，在专利文献4的现有技术中，包含指数运算在内的高负荷的计算处理按照各气缸反复进行多次，因此存在控制装置的计算负荷增大，相应地需要高性能的控制装置这样的问题。

本发明为了解决上述的课题而作出，本发明的目的在于提供一种内燃机的控制装置，其能够基于缸内压而迅速地检测曲轴角，并通过低负荷的计算处理容易地对该检测误差进行补偿。

第一发明的特征在于，具备：

缸内压传感器，设置于内燃机的至少一个气缸并检测该气缸的缸内压；

旋转角度检测单元，检测内燃机的曲轴旋转的角度；

压力比计算单元，检测第一缸内压和第二缸内压并算出所述第一缸内压和第二缸内压的比率，其中，所述第一缸内压是所述曲轴处于任意的曲轴角时的缸内压，所述第二缸内压是所述曲轴处于从所述任意的曲轴角旋转了规定角度后的曲轴角时的缸内压；

数据单元，通过对所述缸内压的比率与所述曲轴角的关系进行数据化而预先进行设定；

曲轴角检测单元，至少基于所述缸内压的比率和所述数据单元来检测所述任意的曲轴角的角度值。

根据第二发明，所述数据单元构成为，利用基于所述任意的曲轴角下的缸内容积V_n、从所述任意的曲轴角旋转了所述规定角度后的曲轴角下的缸内容积V_n+1和比热容比κ算出的容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)或(V_n+1 ^κ/V_n ^κ)与所述缸内压的比率相等这一情况，对所述容积比参数与所述曲轴角的关系进行了数据化。

根据第三发明，所述曲轴角检测单元构成为，利用处于从进气门关闭后到排气门打开的全闭期间中的气缸，进行所述曲轴角的检测处理。

根据第四发明，所述曲轴角检测单元构成为，在所述缸内压的比率超过了规定的基准值时，判定为该气缸处于所述全闭期间中。

根据第五发明，所述曲轴角检测单元构成为，基于所述缸内压的比率、所述数据单元、所述第一缸内压或第二缸内压的检测时刻的所述缸内压的增减倾向，进行所述曲轴角的检测处理。

第六发明构成为，具备偏移量消除单元，该偏移量消除单元在算出所述缸内压的比率之前将所述缸内压传感器的检测压力中包含的偏移量消除。

第七发明构成为，具备起动喷射单元，该起动喷射单元基于由所述曲轴角检测单元检测的曲轴角来进行起动时的燃料喷射。

发明效果

根据第一发明，可以在数据单元中预先设定缸内压的比率与曲轴角的关系。由此，曲轴角检测单元能够至少基于缸内压的比率和数据单元而检测(确定)曲轴角，与以往的气缸判断相比，能够使该检测动作提前完成。因此，在内燃机的曲轴起动时，能够迅速地开始基于特定的曲轴角进行的燃料喷射和点火等。由此，能够改善内燃机的起动性和起动时的废气排放。而且，能够缩短曲轴起动的时间，并抑制蓄电池的消耗电力。

而且，根据第一发明，在检测曲轴角时使用缸内压的比率，因此能够在计算比率时(执行除法时)容易地消除缸内压的检测值中包含的增益。因此，即使因缸内压传感器的劣化或使用环境的变化等而导致增益发生变动，也能够基于不受增益的影响的比率来准确地检测曲轴角，能够防止该检测结果中产生误差。而且，由于使用了数据单元，因此能够通过仅基于缸内压的比率并参照数据单元这样的低负荷的处理，容易地算出曲轴角。即，在检测曲轴角时无需进行指数运算等的高负荷的处理，因此能够抑制计算处理的负荷，能够实现控制装置的成本降低和消耗电力的减少等。

根据第二发明，能够利用缸内压的比率与容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)或(V_n+1 ^κ/V_n ^κ)相等这一情况，预先对容积比参数与曲轴角的关系、即缸内压的比率与曲轴角的关系进行数据化。这种情况下，容积比参数与曲轴角的关系能够根据内燃机的结构容易地确定。因此，控制装置即使不进行V_n ^κ等的指数运算，也能够基于缸内压的比率和数据单元而容易地算出曲轴角。

根据第三发明，从进气门关闭后到排气门打开的全闭期间中，缸内压的比率与容积比参数的相关性尤其升高。因此，能够利用处于全闭期间中的气缸并根据缸内压的比率检测曲轴角，来提高检测精度。

根据第四发明，缸内压的比率在1个燃烧循环中的压缩行程中的1处成为峰值。因此，即使在检测曲轴角之前，当检测到所述峰值出现的气缸时，也能够判定为该气缸处于全闭期间中(更准确而言是压缩行程中)，从而能够通过该气缸来进行曲轴角的检测处理。

根据第五发明，即使在缸内压的比率(或容积比参数)与曲轴角不是一一对应的区间中，若考虑缸内压的增减倾向，则也能够使两者一一对应。因此，曲轴角检测单元通过不仅使用缸内压的比率和数据单元，还使用缸内压的增减倾向，而能够在任意的区间准确地检测曲轴角。

根据第六发明，偏移量消除单元能够在算出缸内压的比率之前，将缸内压的检测值中包含的偏移量预先消除。由此，缸内压的比率成为不会受检测压力中包含的增益及偏移量的任何影响的参数，因此能够进一步提高曲轴角的检测精度。

根据第七发明，由于能够通过第一发明迅速且准确地检测曲轴角，因此起动喷射单元能够基于该曲轴角，在适当的时机提前开始起动时的燃料喷射。由此，能够改善内燃机的起动性和起动时的废气排放。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式1的系统结构的整体结构图。

图2是表示内燃机的曲轴角与缸内压的关系的特性线图。

图3是表示内燃机的曲轴角与V^κ的关系的特性线图。

图4是表示内燃机的缸内压比、容积比参数及曲轴角的关系的特性线图。

图5是表示在本发明的实施方式1中通过ECU执行的控制的流程图。

图6是表示缸内压传感器的增益下降时的输出变化的特性线图。

图7是表示缸内压传感器的增益下降时的参数(ΔP、dP/dθ)的变化的特性线图。

具体实施方式

实施方式1.

[实施方式1的结构]

以下，参照图1至图5，说明本发明的实施方式1。图1是用于说明本发明的实施方式1的系统结构的整体结构图。本实施方式的系统具备多气缸型的内燃机10，在内燃机10的各气缸12(仅图示1个气缸)中设有根据活塞14的往复动作而扩大、缩小的燃烧室16。活塞14与内燃机10的曲轴18连结。

另外，内燃机10具备：将吸入空气吸入各气缸12的进气通路20；从各气缸12排出废气的排气通路22。在进气通路20设有检测吸入空气量的空气流量计24和电子控制式的节气门26。节气门26基于油门开度等而被节气门电动机28驱动，使吸入空气量增减。而且，在各气缸12设有向进气口喷射燃料的燃料喷射阀30、对燃烧室16内的混合气进行点火的火花塞32、使进气通路20相对于燃烧室16进行开闭的进气门34、使排气通路22相对于燃烧室16进行开闭的排气门36。

另一方面，本实施方式的系统具备：包括曲轴角传感器38、缸内压传感器40等的传感器系统；控制内燃机10的运转状态的ECU(Electronic Control Unit)50。曲轴角传感器38构成本实施方式的旋转角度检测单元，例如每当曲轴18旋转1°CA时输出1个脉冲信号。ECU60能够基于该脉冲信号而检测曲轴18旋转了的角度(相对旋转角)。而且，传感器系统也包括输出与凸轮轴的旋转角对应的信号的凸轮角传感器(未图示)。凸轮角传感器和曲轴角传感器38通常都是公知的部件。ECU50通过对曲轴角传感器38的输出信号与凸轮角传感器的输出信号进行比较，而以规定的信号模式的组合出现的时刻为基准，确定曲轴角的绝对角度值，从而能够进行气缸判断。

缸内压传感器40由使用了压电元件、应变片等的一般的压力传感器构成，来检测燃烧室16内的压力(缸内压)。需要说明的是，在本实施方式中，以在内燃机的各气缸12中分别设有缸内压传感器40的情况为例进行说明。然而，本发明并不局限于此，只要至少在1个气缸设置缸内压传感器40即可，并不限于实施方式。而且，ECU50具有通过缸内压传感器40来检测任意的曲轴角θ下的缸内压，并将该检测结果作为时序数据P_n(n＝1、2、3、...)进行存储的功能。

而且，在传感器系统中，除了上述的传感器38、40及空气流量计24之外，还包括车辆或内燃机的控制所需的各种传感器(例如检测内燃机的冷却水的温度的水温传感器、检测进气通路20的压力的进气压传感器、检测油门开度的油门开度传感器、检测废气的空燃比的空燃比传感器等)，这些传感器与ECU50的输入侧连接。另一方面，在ECU50的输出侧连接有包含节气门电动机28、燃料喷射阀30、火花塞32等在内的各种促动器。并且，ECU50通过传感器系统来检测内燃机的运转状态，并驱动各促动器。具体而言，基于传感器系统的输出，设定燃料的喷射量及喷射时期、点火时期等，根据上述的设定内容来驱动各促动器。而且，ECU50执行以下所述的起动控制。

[实施方式1的特征]

起动控制是在内燃机起动时(曲轴起动时)，基于曲轴角传感器和凸轮角传感器的信号进行气缸判断以前所执行的控制。并且，起动控制基于缸内压来检测曲轴18的绝对旋转角(曲轴角)，来判断进气行程中的气缸。

首先，说明使用了缸内压的曲轴角的检测原理。图2是表示内燃机的曲轴角与缸内压的关系的特性线图。而且，图3是表示曲轴角与V^κ的关系的特性线图。在此，若假定缸内的压力与容积的变化为绝热变化，则在缸内压P与缸内容积V之间，下述的(2)式所示的关系成立。需要说明的是，该式中的κ是比热容比，α是恒定的常数。

PV^κ＝α…(2)

因此，在图2及图3中，在任意的曲轴角θ_n下的缸内压P_n及缸内容积V_n与从该曲轴角θ_n旋转了规定角度Δθ后的曲轴角θ_n+1下的缸内压P_n+1及缸内容积V_n+1之间，下述的(3)式所示的关系成立。并且，通过对该式进行变形，而能够得到下述的(4)式。需要说明的是，在以下的说明中，将(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)称为容积比参数。

P_nV_n ^κ＝P_n+1V_n+1 ^κ＝α…(3)

P_n+1/P_n＝V_n ^κ/V_n+1 ^κ…(4)

图4是实验性地确认了上述(4)式所示的关系的图，是表示内燃机的缸内压的比率(以下，称为缸内压比)、容积比参数及曲轴角的关系的特性线图。如该图所示，缸内压比(P_n+1/P_n)与容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)具有高相关性。尤其是在从压缩行程到膨胀行程而缸内被密闭的期间，即从进气门34关闭后到排气门36打开的全闭期间中，判断为缸内压比(P_n+1/P_n)与容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)大体一致。

另一方面，在容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)与曲轴角θ_n之间，如图4中的虚线所示，存在根据燃烧室16的形状或尺寸等确定的一定的关系，该关系能够通过计算而预先求出。因此，ECU50若预先将容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)与曲轴角θ_n的关系作为映射数据等进行保持，则能够以上述(4)式所示的关系为前提，基于缸内压比(P_n+1/P_n)和所述映射数据而检测任意的曲轴角θ_n的绝对角度值。起动控制基于该检测原理，而进行以下的处理。

(缸内压比的计算)

首先，ECU50基于缸内压传感器40的输出，检测任意的曲轴角θ_n下的第一缸内压P_n和从该曲轴角θ_n旋转了规定角度Δθ的曲轴角θ_n+1下的第二缸内压P_n+1，算出缸内压比(P_n+1/P_n)。在此，当规定角度Δθ过小时，缸内压P_n、P_n+1间的差量减小，缸内压比的计算精度下降。而且，当规定角度Δθ过大时，算出缸内压比(P_n+1/P_n)所需的时间变长，因此控制的响应性下降。

因此，关于规定角度Δθ，例如在图4中考虑缸内压比(P_n+1/P_n)变化的速度(特性线的斜率)等，设定成兼顾缸内压比的计算精度和响应性的适当的值。需要说明的是，图2及图3例示了将规定角度Δθ设定为60°CA的情况。而且，规定角度Δθ是曲轴角θ_n、θ_n+1间的相对角度，因此能够基于曲轴角传感器38的信号进行计测。

另外，在算出缸内压比(P_n+1/P_n)之前，通过后述的方法(1)～(3)等取得检测压力中包含的偏移量b。并且，缸内压比(P_n+1/P_n)在从检测压力消除偏移量b之后算出。而且，检测压力中包含的增益a在缸内压比的计算时通过P_n+1与P_n相除而被消除。需要说明的是，增益a及偏移量b根据所述(1)式来定义。因此，缸内压比(P_n+1/P_n)被作为不会受到增益a及偏移量b的影响的参数算出。

(偏移量的取得及消除)

偏移量b的取得及消除通过以下例示的方法(1)～(3)进行。这些方法一般是公知的方法，而且并未对本发明进行限定。

(1)在排气行程后的上止点，将缸内压的检测值看作与已知的大气压相等的值，对该缸内压的检测值与预先存储的大气压进行比较，由此算出偏移量b。

(2)在进气行程中，将缸内压的检测值看作与进气管压相等的值，对该缸内压的检测值与由进气压传感器检测到的进气管压进行比较，由此算出偏移量b。

(3)例如日本特开平11-82148号公报等所记载的那样，通过使用PV^κ＝恒定这一关系，基于在多个曲轴角下得到的缸内压P和缸内容积V，将偏移量b消除。

(映射数据的参照)

将如此算出的缸内压比(P_n+1/P_n)与容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)的映射数据进行比较。预先在ECU50中存储将容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)与曲轴角θ_n的关系进行了数据化的映射数据(图4中由虚线所图示)。该映射数据构成本实施方式的数据单元，若以所述(4)式所示的关系为前提，则相当于将缸内压比(P_n+1/P_n)与曲轴角θ_n的关系进行了数据化的映射数据。

因此，ECU50能够在任意的曲轴角θ_n下，通过基于缸内压比(P_n+1/P_n)并参照所述映射数据，来检测该曲轴角θ_n的绝对角度值。如此，在本实施方式中，预先设定缸内压比(P_n+1/P_n)与曲轴角θ_n的关系作为映射数据。因此，在检测曲轴角时，无需像例如专利文献4所记载的现有技术那样反复进行包括指数运算在内的V_n ^κ和V_n+1 ^κ的计算处理，因此能够将ECU50的计算负荷抑制成最小限度。

需要说明的是，在上述的映射数据中，存在相对于特定的缸内压比(P_n+1/P_n)而对应有两个曲轴角的区间。即，例如基于图4中所示的缸内压比r而参照所述映射数据时，两个曲轴角θ1、θ2符合。在此种区间中，ECU50基于缸内压P_n或P_n+1的检测时刻的该缸内压的增减倾向(特性线的斜率)，来确定应检测的曲轴角为θ1、θ2的哪一个。

即，ECU50能够根据所述映射数据，识别缸内压在曲轴角θ1、θ2的位置分别处于增大倾向还是处于减少倾向。因此，通过例如对检测到缸内压P_n或P_n+1的时刻的缸内压的增减倾向与映射数据上的曲轴角θ1、θ2下的缸内压的增减特性进行比较，能够确定缸内压比(P_n+1/P_n)对应于曲轴角θ1、θ2的哪一个。

另外，如上所述，缸内压比(P_n+1/P_n)与容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)的相关性在缸内被密闭的全闭期间中尤其升高。因此，基于所述映射数据的曲轴角的检测优选利用处于全闭期间中的气缸进行。因此，ECU50在各气缸中，判定缸内压比(P_n+1/P_n)是否超过了规定的基准值S。并且，在缸内压比(P_n+1/P_n)超过了基准值S的气缸出现时，判定为该气缸处于全闭期间中，基于该气缸的缸内压比(P_n+1/P_n)来进行曲轴角的检测处理。

在此，如图4所示，缸内压比(P_n+1/P_n)在1个燃烧循环的压缩行程中的1处成为峰值。基准值S预先设定为能够检测出该峰值的值。因此，ECU50例如在曲轴起动中多个气缸中的任1个气缸的缸内压比(P_n+1/P_n)超过了基准值S时，基于该气缸的缸内压比(P_n+1/P_n)，通过上述方法来检测曲轴角的角度值。并且，基于检测到的曲轴角，设定各气缸的燃料的喷射开始时期。

(燃料的喷射开始时期的设定)

在进气口喷射的情况下，燃料喷射需要在进气门关闭之前结束。因此，在本实施方式中，从进气门34的关闭时期倒过来算来决定燃料的喷射开始时期。具体而言，首先，基于内燃机的状态(例如进气温度、水温、蓄电池电压等)来决定燃料的喷射量(喷射时间)，该喷射时间根据由曲轴角传感器38检测到的内燃机转速而换算成喷射角度。燃料的喷射开始时期是从各气缸的进气门的关闭时期减去所述喷射角度而得到的曲轴角，按每个气缸来计算。

并且，ECU50基于由缸内压比(P_n+1/P_n)检测到的曲轴角，每当任一气缸的喷射开始时期到来时，开始该气缸的燃料喷射。具体而言，在上述的全闭期间中的气缸中，当缸内压比(P_n+1/P_n)与特定气缸的喷射开始时期所对应的容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)一致时，开始该特定气缸的燃料喷射。

[用于实现实施方式1的具体处理]

图5是表示本发明的实施方式1中通过ECU执行的控制的流程图。需要说明的是，图5所示的例程是在内燃机起动时将ECU50的电源接通后，基于曲轴角传感器和凸轮角传感器的信号进行气缸判断之前的期间反复执行的程序，在进行了该气缸判断的时刻结束。

在图5所示的例程中，首先，取得缸内压传感器40的检测压力中包含的偏移量b的值(步骤100)。该取得处理例如使用上述的方法(1)～(3)的任一个来执行。接下来，在曲轴起动开始的时刻，基于进气温度、水温、蓄电池电压等来确定燃料的喷射量(喷射时间)(步骤102)。而且，基于曲轴角传感器38的输出信号来检测曲轴起动时的内燃机转速，基于该检测结果将所述喷射时间换算成喷射角度(步骤104、106)。

并且，通过从各气缸的进气门34的关闭时期(即，应结束燃料喷射的曲轴角)减去所述喷射角度，按每个气缸分别算出最优的喷射开始角度(步骤108)。在ECU50中预先存储有曲轴起动中的各气缸的进气门34的关闭时期。因此，通过从这些关闭时期减去所述喷射角度，而能够按各个气缸得到最优的喷射开始角度。

接下来，ECU50使用图4所示的映射数据，将所述喷射开始角度换算成容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)(步骤110)。由此，各气缸的喷射开始角度分别被换算成容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)的具体数值。

在接下来的处理中，首先在各气缸内检测缸内压P_n、P_n+1，从该检测值消除在所述步骤100中求出的偏移量b(步骤112)。并且，基于将偏移量b消除后的缸内压，算出各气缸的缸内压比(P_n+1/P_n)(步骤114)。接下来，通过将这些缸内压比与所述基准值S进行比较，来判断全闭期间中的气缸，并判定该全闭期间中的气缸的缸内压比(P_n+1/P_n)与步骤110中求出的任一气缸的容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)是否一致(步骤116)。在该判定成立时，就检测出了特定的曲轴角(某气缸的喷射开始角度)，因此开始对应的气缸的燃料喷射(步骤118)。而且，在步骤116的判定不成立时，在判定成立之前反复进行步骤112～116的处理。

如上所述，根据本实施方式，利用缸内压比(P_n+1/P_n)与容积比参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)相等的情况，可将容积比参数与曲轴角的关系、即缸内压比与曲轴角的关系预先形成为映射数据。这种情况下，根据内燃机的结构能够容易地确定容积比参数与曲轴角的关系。由此，在曲轴起动时，能够至少基于缸内压比和映射数据而检测(确定)曲轴角，该检测动作能够比使用了曲轴角传感器和凸轮角传感器的以往的气缸判断提前完成。

即，以往的气缸判断至少使曲轴旋转了约180～360°之后完成，相对于此，根据本实施方式，例如在4气缸发动机中，即使在曲轴旋转了约45°的时刻，也能够确定曲轴角。因此，在曲轴起动时，能够迅速地开始基于特定的曲轴角而进行的燃料喷射和点火等。尤其是能够使对起动性的影响大的燃料喷射在适当的时机提前开始。由此，能够提高内燃机的起动性，改善起动时的废气排放。而且，能够缩短曲轴起动的时间，抑制蓄电池的消耗电力。

而且，由于在曲轴角的检测时使用缸内压比(P_n+1/P_n)，因此在计算缸内压比时(执行除法时)，能够容易地消除缸内压的检测值中包含的增益a。而且，检测值中包含的偏移量b可在算出缸内压比之前预先消除。因此，缸内压比成为不受增益a及偏移量b的任何影响的参数，因此即使因缸内压传感器40的劣化或使用环境的变化等而导致增益a及偏移量b发生变动，也能够始终准确地检测曲轴角，能够防止该检测值中产生误差。

另外，在本实施方式中，由于使用了映射数据，因此能够通过仅基于缸内压比并参照映射数据这样的低负荷的处理，容易地算出曲轴角。即，ECU50在曲轴角的检测时也可以不进行V_n ^κ等的高负荷的指数运算，因此能够抑制计算处理的负荷，能够实现控制装置的成本降低和消耗电力的减少等。

另外，在本实施方式中，利用缸内压比与容积比参数的相关性尤其升高的全闭期间中的气缸来检测曲轴角，因此能够进一步提高其检测精度。而且，由于将缸内压比超过了基准值S的气缸判定为处于全闭期间中，因此即使在检测曲轴角之前，某气缸的缸内压比超过了基准值S时，也能够可靠地判定为该气缸处于全闭期间中(更准确地说是处于压缩行程中)。

此外，在所述映射数据中，即使在缸内压比(或容积比参数)与曲轴角不是一一对应的区间，若考虑缸内压的增减倾向，则也能够使两者一一对应。因此，ECU50通过不仅使用缸内压比和映射数据，还使用缸内压的增减倾向，而能够在任意的区间准确地检测曲轴角。

需要说明的是，在所述实施方式中，图5中的步骤114示出了压力比计算单元的具体例子，步骤110、116示出了曲轴角检测单元的具体例子。而且，步骤100、112示出了偏移量消除单元的具体例子，步骤118示出了起动喷射单元的具体例子。

另外，在实施方式中，作为数据单元，使用图4所示的映射数据。然而，本发明并不局限于此，数据单元也可以是例如将图4中的特性线进行了数学式化而得到的函数式等。

另外，在实施方式中，利用缸内压比(P_n+1/P_n)与容积参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)相等的情况，将容积参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)与曲轴角的关系进行数据化而使用。然而，本发明并不局限于此，也可以仅通过实验等来求出缸内压比(P_n+1/P_n)与曲轴角的关系，将其作为所述映射数据使用。

另外，在实施方式中，使用缸内压比(P_n+1/P_n)与容积参数(V_n ^κ/V_n+1 ^κ)的关系，但在本发明中，也可以将它们的倒数即(P_n/P_n+1)及(V_n+1 ^κ/V_n ^κ)用作缸内压比及容积参数。

另外，在实施方式中，利用处于全闭期间中的气缸并根据缸内压比(P_n+1/P_n)来检测曲轴角。然而，本发明并不局限于此，也可以在全闭期间以外的期间根据缸内压比来检测曲轴角。

另外，在实施方式中，如图5中的步骤100所示，每当进行曲轴起动时，就取得缸内压传感器40的偏移量b。然而，本发明并不局限于此，也可以在与图5所示的例程不同的时机取得偏移量b，预先对该偏移量b进行存储。具体而言，例如也可以在经过了一定的期间或温度环境发生了变化时等，取得偏移量b。而且，在实施方式中，根据缸内压传感器40的检测压力将偏移量b消除，但本发明仅将增益a消除就能够得到效果，也可以不消除偏移量b。

另外，在实施方式中，基于通过缸内压比(P_n+1/P_n)检测的曲轴角，来进行起动时的燃料喷射。然而，本发明并不局限于此，可以在使用曲轴角的各种控制中适用。具体而言，例如也可以基于通过缸内压比(P_n+1/P_n)检测的曲轴角，来设定点火时期。

另外，在本实施方式中，列举进气口喷射为例进行了说明，但本发明并不局限于，也可以适用于缸内喷射。在进行缸内喷射时，只要使起动时的燃料喷射在点火时期之前结束即可，例如只要从各气缸的点火时期倒过来算而决定燃料的喷射开始时期即可。

而且，在实施方式中，在内燃机10的各气缸中设置了缸内压传感器40，但本发明并不局限于此，缸内压传感器只要至少设置于一个气缸即可。即，只要能够通过至少一个气缸并根据缸内压比(P_n+1/P_n)来检测曲轴角，就能够得到与实施方式1大致同样的效果。

标号说明：

10内燃机

12气缸

14活塞

16燃烧室

18曲轴

20进气通路

22排气通路

24空气流量计

26节气门

28节气门电动机

30燃料喷射阀

32火花塞

34进气门

36排气门

38曲轴角传感器(旋转角度检测单元)

40缸内压传感器

50ECU

Claims (10)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备：

缸内压传感器，设置于内燃机的至少一个气缸并检测该气缸的缸内压；

旋转角度检测单元，检测内燃机的曲轴旋转的角度；

压力比计算单元，检测第一缸内压和第二缸内压并算出所述第一缸内压和第二缸内压的比率，其中，所述第一缸内压是所述曲轴处于任意的曲轴角时的缸内压，所述第二缸内压是所述曲轴处于从所述任意的曲轴角旋转了规定角度后的曲轴角时的缸内压；

数据单元，通过对所述缸内压的比率与所述曲轴角的关系进行数据化而预先进行设定；

曲轴角检测单元，至少基于所述缸内压的比率和所述数据单元来检测所述任意的曲轴角的角度值，

所述数据单元利用基于所述任意的曲轴角下的缸内容积V_n、从所述任意的曲轴角旋转了所述规定角度后的曲轴角下的缸内容积V_n+1和比热比κ算出的容积比参数（V_n ^κ/V_n+1 ^κ）或（V_n+1 ^κ/V_n ^κ）与所述缸内压的比率相等这一情况，对所述容积比参数与所述曲轴角的关系进行了数据化。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，

所述曲轴角检测单元构成为，利用处于从进气门关闭后到排气门打开的全闭期间中的气缸，进行所述曲轴角的检测处理。

3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其中，

所述曲轴角检测单元构成为，在所述缸内压的比率超过了规定的基准值时，判定为该气缸处于所述全闭期间中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，

所述曲轴角检测单元构成为，基于所述缸内压的比率、所述数据单元、所述第一缸内压或第二缸内压的检测时刻的所述缸内压的增减倾向，进行所述曲轴角的检测处理。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，

具备偏移量消除单元，该偏移量消除单元在算出所述缸内压的比率之前将所述缸内压传感器的检测压力中包含的偏移量消除。

6.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其中，

具备偏移量消除单元，该偏移量消除单元在算出所述缸内压的比率之前将所述缸内压传感器的检测压力中包含的偏移量消除。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，

具备起动喷射单元，该起动喷射单元基于由所述曲轴角检测单元检测的曲轴角来进行起动时的燃料喷射。

8.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其中，

具备起动喷射单元，该起动喷射单元基于由所述曲轴角检测单元检测的曲轴角来进行起动时的燃料喷射。

9.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其中，

具备起动喷射单元，该起动喷射单元基于由所述曲轴角检测单元检测的曲轴角来进行起动时的燃料喷射。

10.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，其中，

具备起动喷射单元，该起动喷射单元基于由所述曲轴角检测单元检测的曲轴角来进行起动时的燃料喷射。

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