CN105612336B - 能够避免传感器的错误检测的发动机控制装置 - Google Patents

Abstract

对使用了传感器以及电气安装部件的发动机进行控制的发动机控制装置，其特征在于，上述发动机具有规定的基准电位部，传感器的接地侧的端子部电连接于上述基准电位部，上述发动机控制装置具备控制上述电气安装部件的通电的通电控制部件(30)、以及取得利用连接于上述基准电位部的上述传感器检测出的传感器值的取得部件(30)，上述取得部件在上述电气安装部件的通电时期停止取得上述传感器值。

Description

能够避免传感器的错误检测的发动机控制装置

技术领域

本公开涉及一种对安装于车辆的发动机的运转进行控制的发动机控制装置。

背景技术

以往，为了控制发动机，在发动机安装有各种传感器。例如，在日本特开平8－270479号公报中，公开了使用氧浓度传感器(以下称为O2传感器)的内燃机的控制方法。具体而言，在发动机的排气系统安装有根据排气中的氧浓度(空燃比)针对混合气体相对于理论空燃比是浓还是稀检测出两个值的O2传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8－270479号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，为了减少制造成本，要求发动机控制系统的简化，并研究了各类传感器、布线的减少·合并。但是得知在对这样的发动机控制系统进行简化的情况下，在发动机的电气安装部件被通电时的电位变动的影响下，各种传感器的检测精度可能降低。具体而言，得知在将点火装置、燃料喷射装置等的电气安装部件与O2传感器的接地(基准电位部)共用时，伴随着向电气安装部件的通电而产生的电位的变动作为噪声信号重叠于O2传感器的检测结果，由此可能错误地检测出氧浓度。

本公开的目的是提供一种能够避免伴随着结构的简化而导致的各种传感器中的错误检测、特别是氧浓度的错误检测的发动机控制装置。

用于解决课题的手段

作为本公开的第1发明，为一种发动机控制装置，该发动机控制装置适用于发动机系统，该发动机系统具备：电气安装部件，电连接地设置于发动机中的规定的基准电位部，并以规定周期通过通电而驱动；以及发动机控制用的传感器，设置于发动机；至少一个传感器的成为接地侧的端子部电连接于基准电位部的发动机系统，其特征在于，上述发动机控制装置具备：通电控制部件，控制电气安装部件的通电；以及取得部件，取得由连接于基准电位部的传感器检测出的传感器值；取得部件在电气安装部件通电时停止取得传感器值。

作为本公开的第2发明，其特征在于，适用于如下发动机系统：在该发动机系统中，连接于基准电位部的传感器是设置于发动机的排气管、并检测排气中的氧浓度的氧浓度传感器，使氧浓度传感器中的成为接地侧的电极部电连接于基准电位部而构成，在电气安装部件通电时，取得部件停止取得作为传感器值的氧浓度。

根据本公开的第1发明，在为了简化发动机的结构而使电气安装部件和各种传感器共用接地(基准电位部)的情况下，伴随着电气安装部件的通电的电位的变动作为噪声信号而重叠于各种传感器，由此可能引起各种传感器值的错误检测。因此，在电气安装部件被通电时停止取得各种传感器值。由此，能够避免可能伴随着发动机的结构的简化而发生的各种传感器的错误检测。

根据本公开的第2发明，在为了简化发动机的结构而使电气安装部件和氧浓度传感器共用接地(基准电位部)的情况下，伴随着电气安装部件的通电的的电位的变动作为噪声信号而重叠于氧浓度传感器，由此可能引起氧浓度的错误检测。因此，在电气安装部件被通电时停止取得氧浓度。由此，能够避免可能伴随着发动机的结构的简化而发生的氧浓度的错误检测。另外，通过在电气安装部件通电时停止取得氧浓度，能够更适宜地抑制燃料喷射量的噪音带来的影响。

附图说明

图1是发动机控制系统整体的结构示意图。

图2是发动机控制系统的电气布线的示意图。

图3是O2传感器的信号处理的流程图。

图4是屏蔽处理期间的说明图。

图5是基于O2传感器的氧浓度检测处理的时序图。

图6是变形例的氧浓度检测处理的时序图。

图7是变形例的氧浓度检测处理的说明图。

具体实施方式

以下，根据附图对将本公开具体化的各实施方式进行说明。在本实施方式中，使用了汽油发动机作为发动机10。另外发动机10作为安装于机动二轮车的行驶驱动源发挥功能，这里假定为单缸发动机。

图1是发动机控制系统1(发动机系统)的整体的概略示意图。发动机10具有由缸体11a和缸盖11b构成的发动机主体11，在缸盖11b连接有进气管12和排气管19。发动机主体11、进气管12、排气管19都由铁合金、铝合金等金属构成。在发动机10的进气管12设有调整吸入空气量的节流阀13和检测节流阀13的开度的节流阀传感器13a。在节流阀传感器13a的下游侧设有检测进气压力的进气压传感器15。此外，在缸盖11b的进气端口附近部分安装有喷射燃料的燃料喷射阀16。此外，在缸盖11b安装有火花塞17，通过由点火线圈18升压了的高电压使火花塞17火花放电来点燃缸内的混合气体。在缸体11a设有检测发动机侧的冷却水温度的水温传感器22。在发动机10的曲柄轴设有曲柄角传感器26，检测曲柄轴的转速NE。

在发动机10的排气管19设有具有将排气中的CO、HC、NOx等净化的三元催化剂等的催化剂装置20。此外，在排气管19中的催化剂装置20的上游侧设有检测排气中的氧浓度(空燃比)的O2传感器50。在本实施方式中，为了简化发动机10的结构，使用了无加热器并且省略了接地的一线式作为O2传感器50。O2传感器50利用排气热量升温，从而完成活性化。在该情况下，O2传感器50为了促进基于排气热量的活性化，优选的是安装于靠近发动机主体11的位置。

另外，由安装于发动机10的上述各种传感器检测出的各种传感器值，被引入对向点火线圈18、燃料喷射阀16等各种电气安装部件的通电·断电进行控制的相同的系统内，并使用于点火控制、燃料喷射控制。

这里，作为点火部件的火花塞17以及点火线圈18将发动机主体11作为基准电位部(接地位置)而电连接于该发动机主体11。此外，O2传感器50也同样地将发动机主体11作为基准电位部(接地位置)，在该发动机主体11电连接有O2传感器50。即，火花塞17以及点火线圈18与O2传感器50共用接地位置。

对关于O2传感器50以及其安装进行补充。O2传感器50如公知那样具有由固体电解质体、一对电极(排气侧电极、大气侧电极)构成的传感器元件51，该传感器元件51收容在盖构件50a内而构成。被安装部由金属材料构成，在盖构件50a中至少进行向排气管19的安装。传感器元件51的接地侧的电极(排气侧电极)经由盖构件50a和排气管19电连接于发动机主体11。由此，火花塞17以及点火线圈18与O2传感器50共用接地位置。此外，关于O2传感器50，不需要接地侧的布线，进而实现了结构的简化，成为一线式的传感器。

ECU30(电子控制单元)以具有ROM、RAM、CPU等的微型计算机作为主体而构成。此外，ECU30具备将O2传感器50的模拟的检测信号转换成数字信号的A/D转换电路，取得各种传感器值。

向ECU30中输入上述进气压传感器15、水温传感器22、曲柄角传感器26、O2传感器50的检测信号。ECU30根据从各种传感器输入的检测信号，通过执行存储于ROM的各种发动机控制程序来控制燃料喷射阀16的燃料喷射量、喷射时期以及火花塞17的点火时期等。此外，根据由O2传感器50检测出的氧浓度是浓还是稀来校正燃料喷射量。另外，燃料喷射阀16、火花塞17、点火线圈18对应于电气安装部件，通过以规定周期通电而驱动。这些电气安装部件通过被供给来自电池80(图1)的电力而通电。

图2示出发动机控制系统1的电气布线的概略图。图2(a)是有关本实施方式的电气布线的说明图，图2(b)是有关现有技术的电气布线的说明图。另外，在现有结构中，O2传感器50的传感器元件51的一对电极都经由布线连接于ECU30的端子。即，在现有技术中，作为有关电路接地的结构，如图2(b)所示，使点火线圈18经由ECU30内的开关器件31连接于接地端子E1，此外，使O2传感器50连接于ECU30的接地端子E2。即，点火线圈18和O2传感器50分别完成了用于接地的连接。此外，ECU30通过电连接接地端子E10和发动机主体11而接地。

与此相对，在图2(a)的本实施方式的情况下，O2传感器50的接地侧的电极不是ECU30的接地端子，而是直接连接于发动机主体11。此外，关于点火线圈18，直接连接于与发动机主体11连接的接地端子E10。虽然省略图示，火花塞17的接地侧电极也直接连接于发动机主体11。

另一方面，可知在如此简化发动机10的结构的情况下，有时会因以规定周期驱动的电气安装部件的动作而产生的电位变动给传感器的检测信号带来影响。例如，可知存在因点火线圈18的通电而产生的电位变动作为噪声信号重叠于O2传感器50、由此引起氧浓度的错误检测的可能性。O2传感器50根据排气中的氧浓度输出浓的话是约0.9V、稀的话是约0V的电动势信号，由于该电动势信号被重叠了噪声，因此可能错误判断浓/稀。若因噪声的重叠认为传感器信号向负侧变动，则存在实际上是浓却错误地判断为稀的隐患。另外，确定到例如在简化节流阀传感器13a、进气压传感器15等的各种传感器的接地布线路线的情况下，也有可能产生相同的隐患。

因此，在本实施方式中，在火花塞17动作时(产生电位变动时)，停止利用简化了布线结构的O2传感器50取得氧浓度。由此将避免氧浓度的错误检测(浓/稀的错误判断)。

接下来，对有关O2传感器50的信号处理进行详细说明。图3是O2传感器50的信号处理的流程图。以下的处理由ECU30以规定周期重复执行。例如以8ms周期重复执行。

首先，在步骤S11中，判断是否为对O2传感器50的输出进行屏蔽的屏蔽期间D。图4示出屏蔽期间D的说明图。屏蔽期间D根据点火线圈18的通电时期以及火花塞17的点火时期来确定，并被确定为假定包含这些通电时期以及点火时期的规定期间(例如BTDC(beforetop dead center)60℃A～ATDC(after top dead center)30℃A)。另外，CA是曲柄角度(crank angle)。另外，规定期间至少包含从通电开始时刻到点火结束时刻。

将屏蔽期间D设定为将点火线圈18的通电期间D1加上通电被切断的过渡期间ΔD而得的期间(D＝D1+ΔD)。

过渡期间ΔD是为了避免伴随着点火线圈18的通电结束而产生的电位变动的影响的期间，例如在通电期间D1＝10ms的情况下，设为过渡期间ΔD＝8ms。另外，也可以根据通电期间D1的长度而变更过渡期间ΔD。例如，在通电期间D1相对较长的情况下，由于存储于点火线圈18的点火能量变大，因此也将过渡期间ΔD设定为相对比较长。

在步骤S11中的判断是肯定判断的情况下，进入步骤S12，判断屏蔽处理标志是否为OFF。在步骤S12中，在屏蔽处理标志为OFF、并且是肯定判断的情况下，进入步骤S13，使屏蔽处理标志为ON。然后，在接下来的步骤S14中，将在屏蔽处理成为ON之前取得的氧浓度作为本次的氧浓度值(本次的值)而保持。在步骤S12中的屏蔽处理标志为ON、并且是否定判断的情况下，进入步骤S14，将氧浓度的上一次值作为本次的值而保持。

另一方面，在步骤S11中的判断是否定判断的情况下，在步骤S15中判断是否为屏蔽期间结束时。在肯定判断的情况下，进入步骤S16，使屏蔽处理标志为OFF。然后，在接下来的步骤S17中取得氧浓度。另一方面，在步骤S15中为否定判断的情况下，进入步骤S17并取得氧浓度。

接下来，对上述处理的执行例进行说明。图5是使用了O2传感器50的氧浓度(空燃比)的检测处理的时序图。在发动机10的运转中，重复执行排气冲程、进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程的各个冲程，按照每个规定的曲柄角度(例如每30℃A)输出曲柄角信号NNUM。然后，根据通过各种传感器取得的发动机转速等的发动机10的运转状态的检测结果，确定火花塞17的点火时期以及通电期间D1。此外，氧以规定的时间间隔(间隔8ms)实施浓度的A/D转换。然后，根据氧浓度是稀还是浓，求出校正后的燃料喷射量。即，在氧浓度为浓的情况下，将燃料喷射量减少规定量。另一方面，在氧浓度为稀的情况下，将燃料喷射量增加规定量。由此，根据通过O2传感器50检测出的氧浓度，以使混合气体接近理论空燃比的方式进行反馈控制。另外，求出校正后的燃料喷射量的喷射量运算时刻例如成为进气BDC(下止点：bottom dead center)。

这里，在从压缩冲程移至膨胀冲程前的时刻t1，开始点火线圈18通电。此时，O2传感器50的屏蔽处理标志成为ON，在经过屏蔽期间D(通电期间D1以及过渡期间ΔD)的期间停止氧浓度的取得。此外，在时刻t1，保持在屏蔽处理标志即将成为ON之前的时刻t0取得的氧浓度的值，将该值保持至屏蔽期间D结束的时刻t2。然后，若达到时刻t2，则屏蔽处理标志成为OFF。之后，以规定周期内重复取得氧浓度，直到点火线圈18通电开始的时刻t4为止。

另外，例如若成为排气冲程的时刻t3，则以在时刻t3之前的喷射量运算时刻求出的校正后的燃料喷射量来喷射燃料。此时，在基于火花塞17的点火的噪声产生时期停止氧浓度的取得，从而更高精度地判断混合气体的状态(稀或者浓)。

另外，也可以将上述屏蔽期间D设为可根据电池的状态改变。即，在电池的电位较低的情况下，为了确保点火能量，期望的是延长点火线圈18的通电期间D1。为此，与之配合地将屏蔽期间D设定为较长。另一方面，在电池的电位较高的情况下，尽可能将屏蔽期间D设定为较短。通过根据电池的电位调整屏蔽期间D的长度，从而能够在适当地维持电池的电力的同时取得氧浓度。

根据以上所述，起到以下优越的效果。

(1)为了发动机10的结构的简化，在共用电气安装部件和O2传感器50的接地(基准电位部)的情况下，伴随着电气安装部件的通电的电位变动作为噪声信号而重叠于O2传感器50。由此，有时会错误地检测出氧浓度。因此，在电气安装部件被通电时停止氧浓度的取得。由此，能够避免可能伴随着发动机10的结构的简化而发生的氧浓度的错误检测。

(2)通过将在伴随着电气安装部件的通电而停止取得氧浓度之前取得的氧浓度的值作为当前的氧浓度，能够在避免伴随着发动机10的结构的简化而发生的氧浓度的错误检测的同时，更稳定地进行发动机10的控制。

(3)因点火线圈18的通电而产生高电压之后，可能残留有重叠于O2传感器50的噪声信号的影响。因此，在点火线圈18的通电期间D1和点火线圈18的通电被切断起的规定期间(过渡期间ΔD)停止取得氧浓度。由此，能够适当地抑制氧浓度的错误检测。

(4)在电动势输出类型的O2传感器50中，根据氧浓度输出电动势信号，在约1V的电压范围内进行浓判断或稀判断。在该情况下，可能因噪声的影响错误地判断空燃比，并因该错误判断给排气排放带来负面影响。关于这一点，由于如上所述那样抑制了噪声的重叠，因此能够正确地判断空燃比，进而能够实现排气排放的减少。

本公开不限于上述实施方式的记载内容，也可以如以下那样实施。

·在与发动机10的一个燃烧周期内的规定的曲柄角位置同步地取得氧浓度的情况下，只要在点火线圈18被通电的曲柄角位置以外进行氧浓度的取得即可。另外，当在单缸发动机中进行燃料喷射量的运算的时刻为一个周期(720℃A)一次的情况下，氧浓度的取得至少一个周期进行一次即可。

在图6中示出变形例的时序图。在进气TDC或者其附近的曲柄角位置θ1对燃料喷射量进行运算的情况下，在曲柄角位置θ1之前(前)的曲柄角位置θ0取得氧浓度。由此，能够避免点火线圈18的通电的影响所导致的氧浓度的错误检测。此外，通过取得运算燃料喷射量之前的氧浓度，从而能够适当地求出燃料喷射量的校正值。

另外，在使氧浓度的取得时期同步于规定的曲柄角位置的情况下，也可以在从规定的曲柄角位置被输出起经过规定时间(规定角度)后，取得氧浓度。此外，也可以采用确定能够多次检测出氧浓度的检测期间的结构。在该情况下，也可以根据转速NE变更取得氧浓度的次数(每一周期的次数)。例如在转速NE较大的情况下，也可以增加每一周期的氧浓度的取得次数。总之，按照燃料喷射量的运算时期在此之前取得氧浓度即可。

·在基于点火线圈18的通电的电位变动示出特定的趋势的情况下，能够根据该趋势判断有无取得氧浓度。在图7中示出O2传感器50的检测信号的噪声信号被重叠的例子。在该情况下，在点火线圈18的通电期间D1，氧浓度向负方向变动。另外，期间Da是氧浓度为稀的状态，期间Db是氧浓度为浓的状态。在该情况下，在氧浓度为稀的期间Da的情况下，噪声信号的重叠不影响氧浓度的检测结果(检测结果没有变化)。另一方面，在氧浓度为浓的期间Db的情况下，因噪声信号被重叠的影响，可能会错误地判断为氧浓度稀。在该情况下，在点火线圈18通电之前判断为氧浓度稀的情况下，使上述屏蔽处理标志为OFF。另一方面，在点火线圈18通电之前判断为氧浓度浓的情况下，使屏蔽处理标志为ON。

根据这样的处理，通过仅在可能错误判断氧浓度的情况下停止氧浓度的取得，从而能够尽可能高精度地实施燃料喷射量的校正。

·在燃料喷射阀16和O2传感器50共用接地(基准电位部)的情况下，由于伴随着燃料喷射阀16的周期性地通电而引起的电位变动作为噪声信号而重叠于O2传感器50，因此也存在氧浓度被错误地检测的可能性。在此情况下，在进行燃料喷射阀16的通电时停止氧浓度的取得。由此能够避免因燃料喷射量的电位变动的影响而导致的氧浓度的错误检测。

·除了O2传感器以外，在各种传感器和电气安装部件共用接地(基准电位部)的情况下，伴随着电气安装部件的周期性的动作而引起的电位变动也可能引起传感器的错误检测。在该情况下，也能够通过在电气安装部件通电时不取得传感器的检测信号，从而避免伴随着传感器的错误检测而对发动机控制的影响。

·在上述中，示出了通过将O2传感器50直接安装于排气管19、从而在O2传感器50和火花塞17中采取共同的接地的例子。除此以外，也能够通过将O2传感器50直接安装于发动机10的缸体11a而采取共同的接地。或者，也可以通过将O2传感器50和火花塞17连接于共同的接地线、接地端子，从而形成共用接地的结构。

·停止取得氧浓度的处理是氧浓度的A/D转换值的跳读、氧浓度的A/D转换的停止、基于O2传感器50的氧浓度检测的停止等。

·在上述实施方式中，将点火线圈18的通电期间D1与其后的过渡期间ΔD作为屏蔽期间D，但考虑到在火花塞17的点火时期产生最大的噪声，将屏蔽期间D确定为至少包含该点火时期即可。例如，也可以仅将过渡期间ΔD作为屏蔽期间D。

附图标记说明

10 发动机

11 发动机主体

16 燃料喷射阀

17 火花塞

18 点火线圈

50 传感器

51 传感器元件

50a 盖构件

Claims (6)

1.一种发动机控制装置，该发动机控制装置适用于发动机系统(1)，

该发动机系统(1)具备：电气安装部件(16～18)，电连接地设置于发动机(10)中的规定的基准电位部(11)，并以规定周期通过通电而驱动；以及发动机控制用的传感器(13a、15、50)，设置于上述发动机；至少一个上述传感器的成为接地侧的端子部电连接于上述基准电位部，其特征在于，

上述发动机控制装置具备：

通电控制部件(30)，控制上述电气安装部件的通电；以及

取得部件(30)，取得由连接于上述基准电位部的上述传感器检测出的传感器值；

上述电气安装部件以及上述成为接地侧的端子部通过与上述基准电位部直接连接而共用接地位置，

上述取得部件在上述电气安装部件通电时停止取得上述传感器值，

上述通电供给来自电池的电力，

按照上述电气安装部件的通电时期设定停止取得上述传感器值的停止期间，上述停止期间能够根据电池的状态而改变。

2.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，

适用于如下发动机系统，在该发动机系统中，连接于上述基准电位部的上述传感器是设置于上述发动机的排气管(19)、并检测排气中的氧浓度的氧浓度传感器(50)，使上述氧浓度传感器中的成为接地侧的电极部电连接于上述基准电位部而构成，

在上述电气安装部件通电时，上述取得部件停止取得作为上述传感器值的上述氧浓度。

3.根据权利要求2所述的发动机控制装置，其特征在于，

上述氧浓度传感器具有传感器元件(51)，该传感器元件(51)将对应于排气中的氧浓度而产生的电动势作为检测信号输出，

上述发动机控制装置具备根据从上述传感器元件输出的检测信号实施空燃比浓/稀的判断的空燃比判断部件。

4.根据权利要求3所述的发动机控制装置，其特征在于，

上述传感器元件的一对正负电极中的负侧的电极经由收容上述传感器元件的盖构件(50a)和上述排气管，电连接于作为上述基准电位部的发动机主体(11)。

5.根据权利要求1或者2所述的发动机控制装置，其特征在于，

按照上述电气安装部件的通电时期设定停止取得上述传感器值的停止期间，

上述取得部件在上述停止期间内将在即将达到该停止期间之前检测的上述传感器值作为当前的上述传感器值。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的发动机控制装置，其特征在于，

上述电气安装部件是在燃烧室内产生点火火花的点火部件(17、18)，

上述取得部件在对上述点火部件实施通电的通电期间和从上述通电被切断起的规定期间内，停止取得上述传感器值。