CN103362670A - 燃料喷射控制装置及包括该燃料喷射控制装置的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料喷射控制装置，包括：启动期间判定单元，该启动期间判定单元在内燃机的发动机转速为第一判定阈值以下时判定为启动期间，在发动机转速下降到低于第一判定阈值的第二判定阈值以下时，判定变为启动期间；启动时喷射控制单元，该启动时喷射控制单元在启动期间进行控制来以启动时喷射量的燃料进行喷射；启动后喷射控制单元，该启动后喷射控制单元在启动后状态时进行控制来以基于发动机转速及发动机负载的量的燃料进行喷射；以及设定切换单元，该设定切换单元在因产生自动停止的要求而切断燃料喷射使发动机转速下降的旋转下降期间接受到自动再启动的要求时，将第二判定阈值切换为比第二判定阈值高的判定阈值。

Description

燃料喷射控制装置及包括该燃料喷射控制装置的汽车

技术领域

本发明涉及装载有对停止及再启动进行控制的发动机自动停止启动控制系统(怠速停止控制系统)的内燃机(发动机)中的燃料喷射控制装置及具备该燃料喷射控制装置的汽车。

背景技术

近年来，以降低燃料费用和降低排放等为目的，装载有发动机自动停止启动控制系统、即所谓的怠速停止控制系统的车辆正不断增加。在驾驶员使车辆停止的情况下，通常的怠速停止控制系统停止燃料喷射(切断燃料)来使发动机自动停止，然后，在驾驶员进行要发动车辆的动作、例如解除刹车操作、踩踏油门操作等时，自动地对起动机或兼作起动机的电动机通电，从而使发动机曲柄转动来进行再启动。

在这样的怠速停止控制系统中，在紧接着产生自动停止要求之后并通过切断燃料来使发动机转速下降的过程中，有时会产生再启动要求。此时，若在发动机的旋转完全停止之后再对起动机通电，使发动机曲柄转动来进行再启动，则从产生自动停止要求到完成再启动较为耗时，使驾驶员感到再启动的延迟(迟缓)。

因此，如专利文献1记载的那样，提出了一种在发动机转速下降期间发出再启动要求时不用等到发动机旋转完全停止就使发动机再启动的方案。

专利文献2中记载了对发动机(内燃机)的燃料喷射量进行控制的装置。该控制装置基于根据每次的发动机转速及发动机负载(例如进气量)计算出的基本喷射量来控制喷射量。但是，如果内燃机的运转状态是启动期间，则喷射作为“启动时喷射量”所设定的量的燃料来代替对基本喷射量进行计算。以下对该启动时喷射量的设定方法进行说明。

在使发动机启动的时刻下，进气口内的压力为大气压(负压为0)。因此，与在发动机运行中且负压足够低时一次进气冲程中吸入到燃烧室的进气量相比，在负压变高的启动期间吸入到燃烧室的进气量更多。因此，预估在上述启动期间进气量较多并据此设定上述启动时喷射量。

在发动机转速为规定的判定阈值以下时，内燃机判定内燃机运转状态为启动期间，在判定为上述启动期间时，进行控制以从燃料喷射阀喷射出作为启动时喷射量所设定的量的燃料。在判定为不是启动期间的启动后状态时，进行控制以从燃料喷射阀喷射出基于每次的发动机转速及发动机负载计算出的量的燃料。

而且，在现有的通常的燃料喷射控制装置中，在以启动时喷射量进行喷射控制的启动期间，逐次判定发动机转速NE是否上升并达到规定的判定阈值，在判定为达到了判定阈值TH之后，视为启动后状态，从而切换到基于基本喷射量的喷射控制。也就是说，包括基于是否满足NE＜TH来判定是启动期间或是启动后状态的启动期间判定单元，并根据其判定结果来切换喷射控制的内容。

在产生自动停止要求而使发动机转速下降的过程中，进气管压力是通过节流阀并吸入缸内的进气量与从气缸内排出到排气管的排气量取得平衡后得到的压力。

在上述过程中，随着发动机转速的下降，进气管压力逐渐上升，最终成为大气压，从而来接近从发动机转速＝0的状态开始启动发动机的状态。因此，在发动机转速下降过程中出现再启动要求时，也需要喷射启动时喷射量的燃料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005―146875号公报

专利文献2：日本专利特开平10―9016号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在因产生自动停止的要求而切断燃料喷射使发动机转速下降的旋转下降期间产生自动再启动的要求时，若根据上述启动期间判定单元的判定结果切换喷射控制，则现有控制方式即图3(a)所示的发动机转速NE在下降期间下降到NE=TH2之后才判定为启动期间(参照图3(a)的启动判定)。

上述启动期间判定单元以从发动机转速＝0的状态开始启动发动机为前提。在因产生自动停止的要求而切断燃料喷射使发动机转速下降的旋转下降期间，在发动机转速为图1所示的不足NE＝TH1、且NE＝TH2以上的情况下产生自动再启动的要求时，无法对于与通常发动机启动时同等的发动机转速和进气管压提供适当的燃料，从而存在再启动性下降的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种当在需要喷射启动时喷射量的发动机转速的状态下接受到自动再启动的要求时，喷射启动时喷射量的燃料，从而不损害再启动性的燃料喷射控制装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的燃料喷射控制装置设置在具有进行自动停止及自动再启动的怠速停止功能的内燃机内，该燃料喷射控制装置包括：启动期间判定单元，该启动期间判定单元在所述内燃机的发动机转速在规定的第一判定阈值以下的情况下，判定为内燃机的运转状态为启动期间，在所述内燃机的发动机转速上升并超过所述第一判定阈值而成为启动后状态的情况下，在下降到比所述第一判定阈值低的第二判定阈值以下时，判定为启动期间；启动时喷射控制单元，该启动时喷射控制单元在判定为所述启动期间时，进行控制以从燃料喷射阀喷射出作为启动时喷射量所设定的量的燃料；启动后喷射控制单元，该启动后喷射控制单元在判定为不是所述启动期间的启动后状态时，进行控制以从燃料喷射阀喷射出基于每次的发动机转速及发动机负载计算出的量的燃料；以及设定切换单元，该设定切换单元在因产生所述自动停止的要求而切断燃料喷射使发动机转速下降的旋转下降期间接受到所述自动再启动的要求时，将所述第二判定阈值切换到比所述第二判定阈值高的判定阈值。

发明的效果

根据本发明的燃料喷射控制装置，在自动停止所引起的发动机旋转下降期间产生再启动要求时，将用于对是否是实施利用启动时喷射控制单元的控制(启动时喷射控制)的启动期间进行判定的判定阈值设定为比通常时高。因此，在上述旋转下降期间接受到再启动要求而使发动机转速转为上升时，能实施启动时喷射控制。也就是说，当在需要喷射启动时燃料的发动机转速的状态下产生自动再启动的要求时，喷射启动时喷射量的燃料，由此能提高再启动性。

附图说明

图1是表示从发动机转速NE＝0的状态开始启动发动机时的、发动机转速NE随时间变化的图。

图2是表示包含本发明的实施方式1所涉及的燃料喷射控制装置的整个系统的结构图。

图3是表示对现有的控制方式(a)和本发明的控制方式(b)进行比较的、燃料喷射控制装置的动作的时序图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的燃料喷射控制装置的动作的流程图。

具体实施方式

实施方式1

下面使用附图对本发明所涉及的燃料喷射控制装置的优选实施方式进行说明。另外，在各图中，对相同或相当的部分标注相同标号进行说明。图2是表示包含本发明的实施方式1所涉及的燃料喷射控制装置的整个系统的结构图。另外，在该内燃机(以下称为“发动机”)内设有多个气缸2，但图2中仅示出了其中的一个气缸2。

在图2中，发动机1的气缸2与将空气吸入气缸2内的进气管3、以及将混合气体在气缸2的燃烧室(未图示)内进行燃烧所生成的废气排出的排气管4相连接。在进气管3的上游侧设有空气过滤器5。在空气过滤器5上安装有对吸入的空气的温度进行检测的进气温度传感器6，在空气过滤器5的下游侧安装有对吸入的空气的流量(空气量)进行检测的气流传感器7。

在气流传感器7的下游侧设有使用电动机8的动力来对吸入的空气流量进行调节的节流阀9。此外，在进气管3中，在节流阀9的附近，安装有对节流阀9的开度进行检测的节流开度传感器10。在节流阀9的下游侧设有气室11。

在气室11上安装有检测进气管压力的进气压力传感器12。在气室11的下游侧设有将吸入的空气分配并提供给各气缸2的燃烧室的进气歧管13。在进气歧管13中，在各气缸2的进气口附近设有对燃料进行喷射的燃料喷射阀14。

此处，从该燃料喷射阀14喷射出的燃料与吸入的空气的混合气体经由进气阀吸入到各气缸2的燃烧室内。通过安装在气缸2顶部并对吸入的混合气体进行点火的火花塞(未图示)来对吸入到各气缸2的燃烧室内的混合气体进行点火，使其燃烧。通过催化剂(未图示)将由混合气体的燃烧所产生的废气从排气管4排出到大气中。

此外，在发动机1上安装有检测发动机1的冷却水温的水温传感器(未图示)、以及对发动机1的曲轴每旋转规定角度所输出的信号进行检测的曲柄角传感器15。后述的发动机控制单元30(以下，称为“ECU(Engine ControlUnit)30”)基于曲柄角传感器15的检测信号来执行曲柄角度的检测和发动机转速的运算。

此外，在发动机1上设有起动机20，以在利用钥匙(未图示)启动(钥匙打开启动)时或再启动时，对设置在发动机1中的环形齿轮16进行旋转驱动。起动机20具有小齿轮21、小齿轮推出部22、起动电动机23、及起动电动机驱动部24。

小齿轮21与环形齿轮16啮合来使环形齿轮16进行旋转驱动。小齿轮推出部22为了使小齿轮21与环形齿轮16啮合而将小齿轮21向环形齿轮16的方向推出。起动电动机驱动部24使起动电动机23进行驱动，来使小齿轮21进行旋转驱动。

此处，小齿轮推出部22及起动电动机驱动部24分别由来自ECU30的驱动信号进行驱动。另外，对于起动机20的详细动作将在后面进行叙述。另外，由电池17对起动机20、ECU30及上述各种传感器供电。

ECU30具有输入输出接口31、CPU(微处理器)32、ROM(只读存储器)33、RAM(随机存储器)34、及驱动电路35。来自上述各种传感器的输出信号、油门踏板(未图示)的踏入量、刹车踏板(未图示)的踏入量等检测信号输入至输入输出接口31。

CPU32对是否能实施发动机1的自动停止、再启动的控制等进行运算，并将运算结果输出到驱动电路35。ROM33中存放有CPU32进行各种运算所使用的控制程序(例如，包含怠速停止控制部及燃料喷射控制部)和各种控制常数。RAM34对CPU32中的运算结果进行临时存放。驱动电路35根据来自CPU32的运算结果将驱动信号输出到燃料喷射阀14等。

ECU30基于曲柄角传感器15的检测信号，并通过存放在ROM33中的控制程序的转速运算单元来执行发动机转速的运算，并且基于来自进气温度传感器6等各种传感器的输出信号，使用存放在ROM33中的控制程序及控制常数来判断发动机1的运转状态，将与驾驶员的意思相对应的驱动信号和控制量输出到燃料喷射阀14及电动机8等。此外，ECU30对发动机1的自动停止必要条件、再启动要求是否成立进行判断，从而执行自动停止中的节流阀9的控制、再启动时的起动机20的控制。

接下来，对起动机20的动作进行说明。首先，在钥匙打开启动时，或者在发动机1自动停止后、发动机1的旋转状态满足自动停止后的再启动要求的情况下假设再启动要求成立，基于经由输入输出接口31输入到ECU30的来自各种传感器的输出信号，并通过存放在ROM33中的控制程序的转速运算单元来判定发动机1是启动或者是再启动。

接下来，基于该判定结果，从ECU30的驱动电路35向小齿轮推出部22输出驱动信号，从而开始对小齿轮推出部22通电。通过开始对小齿轮推出部22进行通电，使得小齿轮21被推出而与环形齿轮16啮合。

此后，从ECU30的驱动电路35向起动电动机驱动部24输出驱动信号，使对起动电动机23的供电电路关闭，从而由电池17来进行供电以驱动起动电动机23，并经由小齿轮21及环形齿轮16开始发动机1的旋转驱动，由此，发动机1进行启动或再启动。

此外，在因发动机1的自动停止必要条件成立而进行燃料切断控制所导致的惯性旋转中，在再启动要求成立后，基于输入至ECU30的来自曲柄角传感器15的检测信号等，通过ROM30内的控制程序中的发动机转速运算单元来运算发动机转速NE。此后，将与运算得到的发动机转速NE相对应的驱动信号从ECU30的驱动电路35输出到小齿轮推出部22或起动电动机驱动部24，从而驱动起动机20而使发动机1再启动。

接下来对燃料喷射量的控制进行说明。ECU30计算如下所述的燃料的目标喷射量，并对燃料喷射阀14的开阀时间进行控制，以达到该目标喷射量。即，基于每次的发动机转速NE及发动机负载(例如，进气管压力或进气量)计算出基本喷射量。

然而，如果发动机1的运转状态为启动期间，则进气量不稳定，因此，气流传感器7和进气压力传感器12的检测值的可靠性较低。此外，若发动机转速NE为规定值以下，则发动机转速NE的计算精度也较低。由此，在启动期间，无法获取正确的发动机转速NE及发动机负载，因此，无法计算出上述基本喷射量。为此，在上述启动期间，以预先设定的量(启动时喷射量)作为目标喷射量进行喷射来代替计算基本喷射量。

简而言之，ECU30判定是启动期间还是经过了启动期间之后(启动后状态)，在判定为启动期间时，基于启动时喷射量来进行喷射控制，在判定为启动后状态时，以基于基本喷射量的喷射量(启动后喷射)进行喷射。

另外，也可以根据由水温传感器(未图示)检测到的发动机冷却水温度来对启动时喷射量进行可变设定。例如，冷却水温度越高，将启动时喷射量减少即可。顺带提及，在发动机1为多气缸的情况下，在以启动时喷射量进行喷射时，执行从设置在各气缸上的燃料喷射阀14同时喷射燃料的非同步喷射。

图1是表示从发动机转速NE＝0的状态开始启动发动机1时的、发动机转速NE随时间变化的图。首先，在定时t1时刻使起动机20(参照图2)启动。详细而言，使起动机20的小齿轮21与环形齿轮16啮合。由此，发动机转速NE从定时t1时刻开始逐渐上升。此后，在定时t2时刻，环形齿轮16的圆周速度比小齿轮21的圆周速度要快，曲柄转动期间结束。然后，在定时t3时刻开始燃烧，使发动机转速NE进一步上升。最终，在超过预先设定的判定阈值TH1(第一判定阈值TH1)的定时t4时刻成为完全燃烧，判定为启动期间结束。

也就是说，从定时t1时刻起到定时t4时刻为止判定为启动期间并以启动时喷射量进行燃料喷射(启动时喷射)，定时t4时刻以后判定为启动后状态并实施基于基本喷射量的燃料喷射(启动后喷射)。

在刚形成完全燃烧的定时t4之后，在发动机冷却水温度较低时，燃烧状态不稳定，因此，发动机转速可能会暂时下降。在此情况下，若仍然将判定阈值设定为TH1，则会因该暂时下降而再次判定为启动期间，从而进行启动时喷射。因此，对判定阈值设置滞后，在发动机转速上升时将判定阈值设定为TH1，在下降时设定为比上升时低的值TH2(第二判定阈值TH2)。

图3表示在因发动机1的自动停止而使燃料喷射量为0(切断燃料)以使发动机转速NE进行下降的旋转下降期间、在定时t10时刻产生再启动要求的情况的一个形态。在此情况下，根据上述再启动要求的产生而实施发动机1的再启动，由此，在发动机转速NE下降的过程中使发动机30进行再启动，因此，没有达到发动机转速NE＝0，在下降的中途就转为上升(参照图3(a)的现有的发动机转速NE)。

但是，在此情况下，若维持原样地使用上述判定阈值TH1、TH2来判定是否是启动期间，并基于该判定结果来切换利用启动时喷射量的控制和利用启动后喷射量的控制，则成为现有的图3(a)那样。

即，发动机转速NE因再启动而转为上升之前没有下降到判定阈值TH2以下，因此，不会判定为启动期间，而是维持启动后状态的判定。其结果是，在以进气管压力接近大气压的状态(接近从发动机转速NE＝0的状态开始启动时的状态)下以基本喷射量进行启动的情况下，再启动性下降。

因此，在实施方式1中，将因产生自动停止的要求而切断燃料喷射以使发动机转速NE下降的旋转下降期间(参照图3(a)的现有的发动机转速NE)用于判定是否是启动期间的判定阈值TH2设定为例如与该旋转下降期间以外的通常时期(参照图1)的判定阈值TH1相同的值(参照图3(b)的本发明的发动机转速NE)。

由此，在再启动时，发动机转速NE为判定阈值TH1以下的情况下，也能在发动机转速NE超过判定阈值TH1之前(图3(b)的定时t20)判定为启动期间。因此，能以启动时喷射量开始启动，能消除再启动性下降这一上述问题，提高再启动性。

接下来，参照图4的流程图对本发明的实施方式1所涉及的燃料喷射控制装置的动作进行说明。另外，在ECU30中，每隔一定时间(例如10毫秒)执行该动作。

在图4中，首先，ECU30测定发动机1的发动机转速NE(步骤S1)。接下来，ECU30判定再启动要求是否成立(步骤S2)。

在步骤S2中，在判定为再启动要求成立(即，“是”)的情况下，ECU30设定为实施对是否是启动期间进行判定的启动判定阈值的切换(即，设定将第二判定阈值TH2切换为更高的判定阈值)(步骤S3)。在步骤S2中，在判定为再启动要求不成立(即，“否”)的情况下，前进到步骤4。

接下来，在从自动停止开始的再启动中，判定是否发动机转速NE上升而使再启动期间结束(例如，在步骤S1中获取到的发动机转速NE超过了某一阈值(＞TH1))(步骤S4)。当发动机转速NE超过某一阈值时，也假设为再启动期间结束。也就是说，当发动机转速上升并且没有下降到判定为启动期间的某一阈值时也假设为再启动期间结束。当再启动期间结束(S4：“是”)时，设定为不实施对是否是启动期间进行判定的启动判定阈值的切换(步骤S5)。由此，在设定了实施切换的情况下，第二判定阈值TH2恢复到原来的(较低)的判定阈值，在未设定实施切换的情况下，第二判定阈值TH2仍保持为原来的(较低)的判定阈值。在步骤4中，在再启动期间没有结束，或不是再启动期间的情况下(S4：“否”)，前进到步骤6。

在步骤S6中，若设定为对启动判定阈值的设定进行切换(即，“是”)，则ECU30在步骤S7中将图3(b)的发动机转速NE所示的启动判定阈值TH2设定为TH1的值。此处的判定阈值TH2的值也可以不是判定阈值TH1而是别的设定(例如，比判定阈值TH2高的判定阈值TH3)。

在刚才的步骤S6中，若不对启动判定阈值的设定进行切换(即，“否”)，则将启动判定阈值TH2设定为图3(a)的发动机转速NE所示的TH2的值(步骤8)。

在步骤S9中，在判定为发动机转速NE≥判定阈值TH1(即，“是”)的情况下，在步骤S10中判定为“启动后”。

另一方面，在刚才的步骤S9中，在判定为发动机转速NE＜判定阈值TH1(即，“否”)的情况下，ECU30在接下来的步骤S11中判定是否发动机转速NE＜判定阈值TH2。在发动机转速NE＜判定阈值TH2(S11：“是”)的情况下，在步骤S12中判定为“启动期间”。然后，设定不实施启动判定阈值的切换(步骤S13)。

在发动机转速NE＜判定阈值TH1、且发动机转速NE≥判定阈值TH2的情况下(S9：“否”、S11：“否”)，保持上次的状态。

根据以上所述的实施方式1，能得到以下的效果。

(1)根据实施方式1，在从自动停止开始的再启动时，将对是否是实施启动时喷射控制的启动期间的判定所使用的判定阈值(第二判定阈值TH2)设定为例如对通常时期的启动后进行判定的判定阈值TH1。因此，在上述再启动时发动机转速NE转为上升时，能在发动机转速NE上升到判定阈值TH1之前以启动时喷射量实施再启动。

因此，当在需要喷射启动时燃料的发动机转速的状态下产生自动再启动的要求时，通过喷射启动时喷射量的燃料，能提高再启动性。

(2)当自动停止后产生再启动要求，并通过设定对启动判定阈值TH2进行切换从而判定为启动期间时，如果再启动期间结束，则通过不设定对启动判定阈值TH2进行切换(恢复到原来的判定阈值TH2)，从而利用现有的启动期间判定单元使用启动判定阈值TH1、TH2来判定是否是启动期间，因此，即使是发动机转速如图1所示在成为完全燃烧的定时下暂时下降的情况，也能避免再次判定为启动期间。

此外，虽然在自动停止后产生再启动要求时，设定了启动判定阈值TH2的切换，但对于发动机转速上升并且未下降到判定为启动期间的大小从而判定为再启动期间结束的情况，不设定启动判定阈值TH2的切换(恢复到原来的判定阈值TH2)，由此，即使在由自动停止以外的原因导致发动机转速下降时发动机转速＜判定阈值TH1的情况下，只要发动机转速＞判定阈值TH2，则不判定为再次启动期间。

因此，在因再启动要求而形成完全燃烧后、发动机转速暂时下降的情况下，也能不再次判定为启动期间，从而能喷射基于每次的发动机转速及发动机负载计算出的燃料。

另外，本发明在本发明的范围内能将实施方式进行适当的变形和省略。

Claims (4)

1.一种燃料喷射控制装置，其特征在于，

该燃料喷射控制装置设置在具有进行自动停止及自动再启动的怠速停止功能的内燃机(1)中，包括：

启动期间判定单元，该启动期间判定单元在所述内燃机(1)的发动机转速为规定的第一判定阈值(TH1)以下的情况下，判定内燃机(1)的运转状态为启动期间，在所述内燃机(1)的发动机转速上升并超过所述第一判定阈值(TH1)而成为启动后状态的情况下，在发动机转速下降到比所述第一判定阈值(TH1)低的第二判定阈值(TH2)以下时，判定变为启动期间；

启动时喷射控制单元，该启动时喷射控制单元在判定为所述启动期间时，进行控制以从燃料喷射阀(14)喷射出作为启动时喷射量所设定的量的燃料；

启动后喷射控制单元，该启动后喷射控制单元在判定为不是所述启动期间的启动后状态时，进行控制以从燃料喷射阀(14)喷射出基于每次的发动机转速及发动机负载所计算出的量的燃料；以及

设定切换单元，该设定切换单元在因产生所述自动停止的要求而切断燃料喷射使发动机转速下降的旋转下降期间接受到所述自动再启动的要求时，将所述第二判定阈值(TH2)切换为比所述第二判定阈值(TH2)高的判定阈值。

2.如权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，

在因产生所述自动停止的要求而切断燃料喷射使发动机转速下降的旋转下降期间接受到所述自动再启动的要求的情况下，在通过所述启动期间判定单元判定所述内燃机(1)的运转状态为所述启动期间时，所述设定切换单元根据再启动期间结束而将比所述第二判定阈值(TH2)高的判定阈值恢复到所述第二判定阈值(TH2)。

3.如权利要求1所述的燃料喷射控制装置，其特征在于，

在接受到所述再启动的要求后，在通过所述启动期间判定单元判定发动机转速上升而成为启动后状态时，所述设定切换单元将比所述第二判定阈值(TH2)高的判定阈值恢复到所述第二判定阈值(TH2)。

4.一种汽车，其特征在于，包括：

所述内燃机(1)；以及

权利要求1～3中任一项所述的燃料喷射控制装置。

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