CN106150695B

CN106150695B - 用于内燃发动机的控制装置

Info

Publication number: CN106150695B
Application number: CN201610308477.5A
Authority: CN
Inventors: 小薮忠胜; 川井隆之
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2019-12-31
Anticipated expiration: 2036-05-11
Also published as: CN106150695A; JP2016211444A; JP6519306B2

Abstract

提供了一种用于内燃发动机的控制装置，其具有简化的结构并且能够准确地计算内燃发动机的温度。所述发动机装置包括ECU，其通过被安装在所述发动机上或者被安装在所述发动机附近的曲柄角传感器监测所述发动机的旋转速度来控制所述发动机的操作的状态。所述ECU检测被安装在所述曲柄角传感器中的线圈的电阻值来计算线圈温度。所述ECU将当所述发动机处于冷却状态中时由热敏电阻所检测到的ECU温度与所述线圈温度之间的差计算为学习值。所述ECU根据通过所述学习值校正的所述线圈温度以确定所述发动机的温度。

Description

用于内燃发动机的控制装置

技术领域

本发明总体涉及用于内燃发动机的控制装置。

背景技术

鉴于内燃发动机的温度高度影响其中的燃料燃烧的状态的事实，使用其温度在内燃发动机上执行诸如燃料喷射操作等的各种类型的控制操作。例如，温度传感器被安装在内燃发动机上以测量与内燃发动机的温度有关的发动机冷却剂的温度。使用来自温度传感器的输出来控制燃料向内燃发动机中的喷射。

然而，检测内燃发动机的温度的温度传感器的使用要求对内燃发动机进行加工，用于将温度传感器附接到内燃发动机或将诸如接线的电导体安装在内燃发动机上或者安装在内燃发动机周围，由此导致用于内燃发动机的控制设备的制造成本的增加。

为了减轻以上缺点，日本专利首次公布No.2014-206144教导了，使用安装在曲柄角传感器中的线圈的电阻值来计算发动机的温度，其中所述曲柄角传感器被直接安装在内燃发动机的机身上。所述线圈的电阻值与发动机的温度有关。

曲柄角传感器中的线圈的电阻值通常具有个体变异性。还存在线圈的电阻值由于线圈的老化而改变的风险。因此，有必要补偿在计算发动机的温度的过程中起因于线圈电阻改变的误差。

发明内容

因此，目标是提供一种用于内燃发动机的控制装置，其具有简化的结构并且能够准确地计算内燃发动机的温度。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于内燃发动机(10)的控制装置(70)，其使用被设置在所述内燃发动机上或者被设置在所述内燃发动机附近的电功能设备(29、60)的检测功能或操作功能来控制所述内燃发动机的操作的状态。所述控制装置包括：(a)电阻检测机构(means)，其用于检测被安装在与所述内燃发动机的温度的改变有关的所述功能设备中的电阻器(61)的电阻值；(b)电阻器温度计算机构，其用于根据如由所述电阻检测机构所检测到的电阻值来计算电阻器温度，所述电阻器温度是所述电阻器的温度；(c)采集机构，其用于在所述内燃发动机处在冷却状态中时采集由温度检测机构(74b)所检测到的温度，以计算外部气温；(d)学习值计算机构，其用于将由所述电阻器温度计算机构所计算的电阻器温度与在给定条件中由所述采集机构所采集的温度之间的差计算为学习值；以及(e)发动机温度计算机构，其用于使用通过使用所述学习值校正所述电阻器温度所导出的经校正的电阻器温度来计算所述内燃发动机的温度。

如上文所描述的，所述控制装置根据经校正的电阻器温度来确定所述内燃发动机的所述温度，其中所述经校正的电阻器温度是在通过所述学习值被校正之后的所述电阻器的温度，由此补偿在计算内燃发动机的温度的过程中起因于所述功能设备的个体变异性的误差。

附图说明

将根据下文中给出的详细描述以及根据本发明的优选实施例的附图更充分地理解本发明，然而，其不应当被认为将本发明限于特定实施例，其仅仅是出于解释和理解的目的。

在附图中：

图1是图示了发动机控制系统的示意图，在所述发动机控制系统中安装了根据本发明的实施例的发动机控制装置；

图2是图示了根据本发明的实施例的发动机控制装置的电路结构的框图；

图3是图示了图2的发动机控制装置的电气零件的布局的视图；

图4是表示内燃发动机的操作的状态与零件的温度之间的关系的时间图；

图5是表示线圈电阻与线圈温度之间的关系的图表；

图6是示出了自内燃发动机停止后经过的时间与用于在确定内燃发动机的温度的过程中使用的校正系数之间的关系的视图；

图7是示出了线圈温度的上升与用于在计算内燃发动机的温度的过程中使用的额外温度值之间的关系的视图；

图8是确定用于在计算内燃发动机的温度的过程中使用的学习值的逻辑步骤或学习程序的序列的流程图；并且

图9是决定曲柄角传感器是否已经被另一个替换的逻辑步骤或传感器替换程序的序列的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，示出了用于安装在车辆中的内燃发动机的控制装置。作为范例，以下论述将涉及其中所述控制装置与机动车一起使用的实施例，其中在所述机动车中安装了空气冷却的内燃发动机。如下文所提到的，空气冷却的内燃发动机是被设计为具有活塞的四冲程汽油发动机，所述活塞完成包括四个分离冲程的序列的一个燃烧周期(也被称为一个操作周期)：燃烧冲刺(即，膨胀冲程)、排气冲程、进气冲程和压缩冲程。与该实施例的控制装置一起使用的车辆是小型摩托车(即，摩托车)。发动机10是单缸发动机，其被安装在小型摩托车的座位下面并且利用护罩或外壳覆盖。

参考图1，发动机10具有进气通道12，在所述进气通道中，空气净化器14、节流阀16、节流传感器17和进气压力传感器18是从气流的上游侧以该顺序来布置的。节流传感器17用于测量节流阀16的位置(其在下文中还将被称为节流位置)，其表示节流阀16打开的程度。进气压力传感器18用于测量在进气通道12中的压力(即，进气压力)。节流阀16在其位置处被控制以调节吸入到发动机10的燃烧室20中的进气空气的量(或流速)。节流位置根据由车辆的驾驶员操作或转动节流手柄的量而改变。旁路通道22被接合到进气通道12以在节流阀16的上游侧与下游侧之间连通。旁路通道22已经在其中安装电磁阀(24)(也被称为螺线阀)，其用于调节流动通过旁路通道22的空气的流速以在操作的空闲模式中运行时控制发动机10的速度。

燃料喷射器29被安装在进气通道12的一部分中，其被定位在靠近进气端口的进气压力传感器18的下游。燃料喷射器29用于靠近进气端口喷射通过燃料泵26从燃料箱28递送的燃料。当进气阀32被打开时，从燃料喷射器所喷洒的燃料与进气空气的混合物被供应到燃烧室20中。

递送到燃烧室20的空气-燃料混合物之后通过由暴露于燃烧室20的火花塞34所形成的放电火花点火，使得其得以燃烧。由空气-燃料混合物的燃烧所产生的能量由活塞36转换为供应到发动机10的输出轴(即，曲柄轴38)的转动能。火花塞34提供有由用作点火器的点火线圈35所形成的高压。在燃烧之后，当排气阀40被打开时，将混合物作为排气发射到排气通道42。

曲柄轴38已经在其上安装有电磁发电机(其在下文中还将被称为转子50)，其装备有在其外圆周上形成的多个凸起，用于产生指示曲柄轴38的角位置的电气信号。具体地，如图2中所图示的，转子50具有在其上具有基本上以远离彼此的相等角间隔排列的多个凸起(即，齿)51的外圆周(用作感测部分)。然而，省略凸起51中的一个(或两个)以形成用于指示曲柄轴38的参考位置的无齿部分52。所述凸起基本上被定位在远离彼此30℃A(曲柄角)的间隔处，而通过无齿部分52彼此邻近的凸起51中的两个在远离彼此60℃A的间隔处分离。凸起51的数目以及在凸起51之间的间距是任选的。例如，间距可以是10℃A或60℃A。

内燃发动机10具有气缸座(即，发动机机身)11，在所述气缸座上安装曲柄角传感器60。曲柄角传感器60用作旋转传感器以检测内燃发动机10的旋转。曲柄角传感器60面对转子50的外圆周(即，凸起51)。具体地，曲柄角传感器60被固定到气缸座11的曲柄箱。通过包括铁芯(未示出)的已知电磁拾取器、设置在铁芯周围的检测器线圈61以及产生穿过铁芯的磁通量的磁体(未示出)来实现曲柄角传感器60。

转子50跟随曲柄轴38的旋转而同步地旋转。当转子50的凸起51中的每一个经过曲柄角传感器60时，其将使得穿过曲柄角传感器60的线圈61的磁通量由转子50的圆周上的不规则性(即，凸起51)而改变，从而通过电磁感应在线圈61处创建电动势。这使得线圈61在每次凸起51中的一个经过曲柄角传感器60(即，线圈61)时，亦即，在每次转子50旋转到给定角的周期中时，输出旋转角信号。曲柄角传感器60以在作为凸起51中的一个经过线圈61的时间间隔的函数的周期中交变的AC信号的形式来顺次地输出旋转角信号。备选地，可以通过传感器(其被安装在靠近发动机10安装的AC发电机的定子线圈的底座上并且用于检测AC发电机的转子的旋转)或者通过固定到曲柄箱盖的曲柄角传感器来实现曲柄角传感器60。

排气通道42已经在其中设置了三元催化转换器46，其用于减少包含在排气中的NOx、HC和CO。氧气浓度传感器48(其在下文中将被称为O₂传感器)被设置在三元催化转换器46的上游。O₂传感器48用于根据排气中的O₂的浓度来输出信号，所述信号是二进制形式的电平(level)的改变的信号。

该实施例的车辆(即，小型摩托车)具有用于冷却安装在护罩内的发动机10的冷却设备49(即，冷却机构)。冷却设备49装备有由发动机10产生的动力所驱动的机械风扇。机械风扇具有接合到曲柄轴38的典型叶片或刀片。所述护罩已经在其中形成从外部吸取冷却空气通过的进气口和释放冷却空气通过的出气口。当被激活时，冷却设备49创建在护罩内的进气口与出气口之间的冷却空气的流动。

装备有微型计算机71的电子控制单元(ECU)70用作在该实施例中的用于内燃发动机的控制装置。微型计算机71执行存储在存储器中的各种程序或算术运算，以执行各种发动机控制任务。具体地，ECU 70监测或使用来自上文所描述的传感器的输出来控制燃料喷射器29和点火线圈35的操作，以控制发动机10的操作的状态。在该实施例中，燃料喷射器29和点火线圈35用作具有给定操作功能的功能设备。曲柄角传感器60用作具有检测功能(即，物理量检测功能)的功能设备。

ECU 70被安装在对由发动机10所生成的热能不敏感处。例如，ECU 70被定位在车辆的座位下面的发动机10上面。ECU 70与安装在车辆的前面的灯81和指示器82连接。

ECU 70已经在其中安装了热敏电阻器74a和74b，其用作温度检测机构，以测量其中定位热敏电阻器74a和74b的ECU 70的部分的温度(其在下文中还将被称为ECU温度)的。表示ECU温度的热敏电阻器74a和74b的输出被用于计算在冷却状态中启动发动机10时的外部气温或者在启动发动机10时待喷洒的燃料的额外的量(其在下文中还将被称为发动机启动燃料增量)。

如在图3中清楚地图示的，热敏电阻器74a和74b被安装在设置在ECU70的外壳70a内的控制板CB上。ECU 70内的热敏电阻器74a和74b的布置使对温度检测的外部干扰最小化，其确保在计算外部气温的过程中的准确度。

控制板CB还已经在其上安装了微型计算机71和诸如开关设备的热辐射设备PD，其将在发动机10操作时生成热。热敏电阻器74a被定位在远离热辐射设备PD的距离d1处。热敏电阻器74b被定位在远离热辐射设备PD的距离d2处。距离d1比距离d2更短(d1＜d2)。这导致从热敏电阻器74a与74b之间的热辐射设备PD所生成的热的热效应中的差异，其在发动机10在操作中时将导致由热敏电阻器74a所测量的ECU温度Th1与由热敏电阻器74b所测量的ECU温度Th2之间的差异。

具体地，图4是展示由热敏电阻器74a所测量的ECU温度Th1与由热敏电阻器74b所测量的ECU温度Th2的改变的图表。在所述图表中，ECU温度Th1和ECU温度Th2与在时间t1上或者在时间t1之前的外部气温是相同的。当在时间t1处启动发动机10时，激活热辐射设备PD，使得其生成热，由此使得ECU温度Th1和ECU温度Th2逐渐上升。ECU温度Th1的上升速率高于ECU温度Th2的上升速率，由此导致ECU温度Th1与ECU温度Th2之间的温度差ΔTh。

当在时间t2处停止发动机10时，热辐射设备PD被去激活，使得其停止生成热，由此使得ECU温度Th1和ECU温度Th2逐渐下降。随后，当在时间t3处ECU温度Th1和ECU温度Th2已经下降到车辆外部气温时，ECU温度Th1和ECU温度Th2将是彼此相等的。

该实施例的ECU 70使用热敏电阻器74a和74b的以上温度特性，以确定发动机10是否处于浸泡(soak)条件中。特别地，当热敏电阻器74a与74b之间的温度差在发动机10停止之后下降到给定值(例如，3℃)以下时，ECU 70确定发动机10现在处于其中发动机充分冷却的浸泡条件中。

ECU 70在发动机10静止或操作时测量曲柄角传感器60的线圈61的电阻值RS并且之后根据线圈61的电阻值RS来计算发动机温度Te。如上文所描述的，曲柄角传感器60被直接安装在气缸座11(即，发动机机身)上并且因此具有与发动机温度Te的相关性。因此，ECU70使用来自曲柄角传感器60的输出以如下文所描述的方式来计算发动机10的温度。

首先，下文将描述作为曲柄角传感器60的基本功能的旋转检测功能。ECU 70装备有波形整形电路62。如从曲柄角传感器60所输出的AC信号(即，旋转角信号)被波形整形电路62转换为脉冲信号的序列。微型计算机71根据从波形整形电路62所输出的脉冲信号中的邻近两个之间的时间间隔来计算发动机10的速度。

在转子50中，在没有无齿部分52的情况下远离彼此隔开的凸起51的邻近两个通过线圈61的时间间隔与通过无齿部分52远离彼此隔开的凸起51的邻近两个通过线圈61的时间间隔是不同的。基于以上时间间隔(即凸起51的邻近两个之间的角间隔)对应于邻近脉冲信号之间的间隔的事实，微型计算机71检测转子50的无齿部分72的存在，亦即，检测转子50的参考位置的存在。

接下来，下文将描述根据曲柄角传感器60的电阻值RS来计算发动机温度Te的ECU70的计算功能。ECU 70装备有激励电路72(即，激励机构)，所述激励电路用于对线圈61和A/D电路进行激励，A/D电路用作电压检测器73，以在由激励电路72激励时测量施加到线圈61的电压电平。微型计算机71使用由电压检测器73所测量的电压电平(其与线圈61的电阻值有关)和流动通过线圈61的电流来确定发动机温度Te。

如在图2中所图示的激励电路包括恒压电源72a(电压Vcc)、PNP晶体管72b和72c、电阻器72d和72e和开关72f。电阻器72d具有电阻值R1。电阻器72e具有电阻值R1。晶体管72b和72c用作电流镜电路。晶体管72b和72c使其基极接合在一起。晶体管72b和72c的基极的接合部被连接到晶体管72c的集电极。晶体管72b和72c在其发射极处被连接到恒压电源72a。电阻器72e在其一个末端处被连接到晶体管72c的集电极并且在另一末端处与电压检测器73、线圈61和波形整形电路62并联。电阻器72d在其一个末端处被连接到晶体管72b的集电极并且在另一末端处被连接到开关72f。开关72f由例如半导体开关制成并且用于响应于从微型计算机71所输出的命令信号而选择性地建立对晶体管72b的激励或去激励。

在操作中，当接通开关72f以激励晶体管72b时，晶体管72c也被激励时，使得从晶体管72b输出电流IS(＝Vcc/R1)，并且从晶体管72c输出电流IS2(接近等于IS)。电流IS2是供应给线圈61的电流。电流IS接近等于电流IS2。通过IS2＝IS＝Vcc/R1的关系给出流动通过线圈61的电流。电压检测器73用于测量跨越线圈61所形成的电压VRS。因此，微型计算机71根据RS＝VRS/IS2的关系来计算线圈电阻值RS。

图4是展示发动机温度Te和线圈温度Tc的改变的时间图。发动机温度Te是靠近燃烧室20的温度，换言之，发动机10的机身(即，靠近燃烧室20的发动机10的气缸头或气缸座)的温度。在图4的范例中，在时间t1处在冷却状态中启动发动机10并且之后在时间t2处停止。在时间t2之后，发动机10静止，亦即，处在浸泡条件中。

在时间t1处，当启动发动机10时，发动机温度Te和线圈温度Tc彼此相同。温度Te和Tc还与外部气温相同，换言之，与在发动机10的开始处的ECU 70的温度相同。在操作中启动发动机10之后，发动机温度Te和线圈温度Tc上升。当发动机10在时间t1与t2之间操作时，激活冷却设备49以对发动机10进行空气冷却，使得温度Te和Tc的上升得以控制。发动机机身和曲柄角传感器60在其被空气冷却的程度上是彼此不同的。具体地，通过比整个发动机机身更大的冷却设备49的风扇来对曲柄角传感器60进行冷却，由此导致发动机温度Te与线圈温度Tc之间的差。这是因为靠近燃烧室20的发动机10的机身的一部分被认为未被充分冷却。

当发动机10在时间t2之后静止时，停止通过冷却设备49对发动机10进行空气冷却，使得发动机10自然冷却。通过在发动机10停止之后立即累积在护罩内的热量使线圈温度Tc暂时地增加。在达到发动机温度Te附近之后，温度Tc连同发动机温度Te一起逐渐地下降。不像当发动机10在操作中时，发动机温度Te和线圈温度Tc会聚到基本相同的值。

根据以上论述显而易见的是，发动机温度Te与线圈温度Tc之间的关系在当发动机10在操作中时与在发动机10停止之后之间是不同的。因此，发动机温度Te和线圈温度Tc当发动机10在运行时彼此相关，但是由于发动机机身和曲柄角传感器60被冷却设备49空气冷却的(额外地由通过车辆的行进所创建的气流冷却的)程度的差异而是彼此不同的。相反地，在发动机10停止之后，除在发动机10停止之后特定时间量之外，发动机温度Te和线圈温度Tc基本上变为彼此相等。

当要求使用曲柄角传感器60的线圈61的电阻值来确定在发动机10的操作期间的发动机温度Te时，除冷却设备49对发动机10的温度的影响的考虑之外，微型计算机71根据线圈电阻值RS来计算发动机温度Te。备选地，当要求确定在发动机10未在操作中的发动机温度Te时，微型计算机71根据线圈电阻值RS来计算发动机温度Te，而不考虑冷却设备49对发动机10的温度的影响。

更为具体地，当发动机10静止时，如在图5中所图示的，微型计算机71使用曲柄角传感器60的温度特性RA(即，线圈电阻值RS与线圈温度Tc之间的温度相关性)来根据线圈电阻值RS计算线圈温度Tc。图5的温度特性RA是基于曲柄角传感器60的规格来预先确定的。如上文所描述的，线圈温度Tc接近等于发动机温度Te，微型计算机71将线圈温度Tc确定为表示发动机温度Te。微型计算机71可以备选地被设计为，在假定线圈温度Tc接近等于发动机温度Te的情况下，根据线圈电阻值RS来直接确定发动机温度Te。在该实施例中，如由电压检测器73所测量的电压被确定为对应于线圈电阻值RS的参数。

然而，在发动机10停止之后，存在当线圈温度Tc尚未达到至少接近发动机温度Te(例如，在图4中紧接在时间t2之后)时的时间段。因此，微型计算机71可以被设计为停止计算发动机温度Te或根据Te＝Tc+α的关系来确定发动机温度Te，其中，α是如基于例如图6中仅接在发动机10停止之后的关系所导出的校正值。图6示出了表示校正值α与自发动机10停止后经过的时间之间的关系的绘图。校正值α随着经过时间的增加而设定得更小。

相反地，当发动机10在操作中时，该实施例的微型计算机71使用图5中的温度特性RA根据线圈电阻值RS来计算线圈温度Tc，并且将作为由冷却设备49所耗散的热量的函数的额外温度值β加到线圈温度Tc以确定发动机温度Te(Te＝Tc+β)。优选地，根据线圈温度Tc从参考值的增加来确定额外温度值β，其中所述参考值是在发动机10的开始处的ECU 70的温度，亦即，ECU温度(其在下文中还被称为初始温度)。具体地，优选根据图7中的关系来导出额外温度值β。在图7中，额外温度值β随着线圈温度Tc的上升而增加。额外温度值β可以与线圈温度Tc的上升成比例。

返回参考图4，如果在发动机10的开始处的初始温度被定义为Ti，在发动机10的开始之后在时间tx处的线圈温度Tc的上升被定义为ΔTco，并且额外温度值β被定义为β1，则在时间tx处的发动机温度Te是通过Ti+ΔTco+β1来给出的。

当发动机10在操作中时，通过在转子50正在旋转时暂时激励曲柄角传感器60，并计算在一时间段(其还将被称为关闭持续时间或信号非输出时段)中的线圈电阻值RS，其中针对所述时间段，正在输出对应于无齿部分52的旋转角信号(即，AC信号)，换言之，无齿部分52通过线圈61。

曲柄角传感器60的线圈电阻值RS通常取决于其单元到单元的变化(即，个体变异性)而变化。因此，存在对应于如图5中所展示的线圈电阻值RS的线圈温度Tc的值在温度特性RSA与温度特性RSB之间改变的可能性。特别地，在使用便宜的曲柄角传感器60以降低其成本的情况中，换言之，曲柄角传感器60的准确度低，则存在个体变异性增加的风险。

因此，曲柄角传感器60的以上个体变异性可以令使用温度特性RA根据线圈电阻值RS对线圈温度Tc的计算导致在确定线圈温度Tc中的误差，其不利地影响发动机温度Te的计算。

为了减轻以上缺点，该实施例根据在线圈温度Tc与热敏电阻器74a和74b之一的输出之间的差来计算学习值LN，在车辆已经从工厂装运之后，其在下文中还将被称为参考温度(即，ECU温度)。学习值LN是用于校正线圈温度Tc的校正值。微型计算机71之后使用已经由学习值LN校正的线圈温度Tc(其在下文中还将被称为经校正的线圈温度)来计算发动机温度Te。换言之，微型计算机71补偿了在确定线圈温度Tc的过程中起因于曲柄角传感器60的个体变异性的误差，以确定发动机温度Te。可以使用热敏电阻器74a和74b中的任一个的输出来确定ECU温度(即，参考温度)，然而，在该实施例中，使用热敏电阻器74b的输出，因为热敏电阻器74b的输出较少受热辐射设备PD影响。由热敏电阻器74b的输出所确定的ECU温度在下文中还将被称为ECU温度Th。

在车辆装运之前，做出以下初始学习。首先，当ECU 70被激活时，亦即，当车辆的点火被首次接通，并且在车辆装运之前曲柄角传感器60被首次使用时，微型计算机71导出由热敏电阻器74b所测量的ECU温度Th并且使用图5的温度特性RA根据来自曲柄角传感器60(即，线圈电阻值RS)的输出电压来计算线圈温度Tc。微型计算机71之后计算在ECU温度Th与线圈温度Tc之间的差ΔT(ΔT＝Tc–Th)并将其作为学习值LN存储在存储器中。

在车辆装运之后，微型计算机71使用学习值LN来校正线圈温度Tc(即，Tc-LN)以导出经校正的线圈温度，并且基于经校正的线圈温度来计算发动机温度Te(Te＝Tc-LN)。这补偿了在计算发动机温度Te的过程中起因于曲柄角传感器60的个体变异性的误差并且确保了在确定发动机温度Te的过程中的准确度。

如果在导出学习值LN的过程中存在误差，则其将导致不能够正确地确定发动机温度Te。例如，当发动机10正在变热并且其不利地影响ECU温度Th或线圈温度Tc时，其将使得学习值LN被不正确地确定。

为了减轻以上问题，在导出学习值LN之后，在每次ECU 70被激活时，微型计算机71确定在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的温度差是否高于或等于给定值。当温度差被确定为大于给定值时的次数变为高于给定参考值时，微型计算机71更新学习值LN。换言之，在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的温度差可以在给定温度范围内出现许多次，亦即，重复地导出温度差的类似值，微型计算机71再次执行以上学习操作以更新学习值LN。

当在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的温度差在ECU 70的启动时间处大于给定值的事件频繁发生时，这样的事件的原因不太可能起因于发动机10的变热，而是可能由于学习值LN自身。因此，微型计算机71执行学习操作。例如，当在ECU 70的开始处在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的差大于给定值连续给定次数或更多次时，微型计算机71再次执行学习操作以更新学习值LN。

在长时间使用车辆的情况下，曲柄角传感器60(例如，线圈61或诸如接线束的电导体)通常老化，从而导致线圈电阻值RS温度特性的改变。参考图5，曲柄角传感器60的老化导致在线圈电阻值RS与线圈温度Tc之间的相关性的改变，即温度特性RSB的偏移，因此这要求对学习值LN进行校正的需要。

该实施例预先确定用于更新学习值LN的条件。当满足这样的条件时，微型计算机71执行学习操作以更新学习值LN。特别地，当满足条件(a)和(b)之一时，如下文所示，微型计算机71确定在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的温度关系是错误的，并且更新学习值LN。

(a)当ECU温度Th被确定为等于外部气温并且经校正的线圈温度处在比ECU温度Th低例如3℃或更多的给定低温度范围中时，微型计算机71确定满足更新条件并且之后更新学习值LN。通常，ECU 70的温度通过由自身所生成或归因于太阳日晒的热而增加，但是其将绝不比曲柄角传感器60的温度高出特定值。另外，曲柄角传感器60被安装在气缸座11上，使得其是对由发动机10所生成的热是敏感的。这使得曲柄角传感器60的线圈温度Tc不低于ECU温度Th超过误差容限(例如，3℃)。因此，当经校正的线圈温度变得低于ECU温度Th给定值(例如，3℃)时，微型计算机71确定线圈电阻值RS的温度特性已经改变并且之后更新学习值LN。

(b)当发动机10在操作中并且经校正的线圈温度处在比ECU温度Th高例如40℃或更多的给定高温范围中时，微型计算机71确定满足更新条件并且之后更新学习值LN。当在运行时，发动机10通常被冷却，因此使得在发动机10的操作期间线圈温度Tc不高于ECU温度Th给定上限(例如，40℃)或更多。因此，当经校正的线圈温度变得高于ECU温度Th给定值时，微型计算机71确定线圈电阻值RS的温度特性已经改变并且之后更新学习值LN。

当满足以上更新条件之一时，微型计算机71根据在ECU温度Th与线圈温度Tc之间的差ΔT(＝Tc–Th)来更新作为当前学习值LN的学习值LN(i-1)，以导出用于在后续操作中使用以计算发动机温度Te的学习值LN(i)。例如，通过将差ΔT乘以给定加权因子并且将这样的乘积加到学习值LN(i-1)来确定学习值LN(i)。以上乘积针对各自的更新事件可以保持在给定固定值。允许学习值LN改变的更新范围可以具有上限。

当使用条件(b)时，有必要在起因于曲柄角传感器60的老化的线圈温度Tc的增加与起因于发动机的变热的线圈温度Tc的增加之间进行区分。因此，当在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的关系被发现在发动机10的开始处异常的事件已经连续地发生若干次时，微型计算机71更新学习值LN。这使得起因于发动机10的变热的线圈电阻值RS的改变和起因于曲柄角传感器60的老化的线圈电阻值RS的改变能够被彼此区分开以用于更新学习值LN。

在车辆装运之后，可以通过车辆的操作者或经销商的工作者利用新的一个来替换曲柄角传感器60。在这样的事件中，微型计算机71再次擦除并计算学习值LN。如上文所描述的，曲柄角传感器60的线圈61的电阻具有个体变异性(参见图5)。当曲柄角传感器60被替换使得线圈电阻值RS的温度特性改变时，有必要再次计算学习值LN。在这样的事件中，为了降低车辆的维护成本，优选使用车辆的现有部件零件来确定曲柄角传感器60是否已经被替换，而无需使用诊断工具。

在该实施例中，提前指定用于曲柄角传感器60的替换的工作流程。遵从所述工作流程，操作者利用另一个来替换曲柄角传感器60。例如，所述工作流程包括以下步骤。当要求利用另一个来替换曲柄角传感器60时，并且在曲柄角传感器60被移除之后，输入到微型计算机71的电压信号(如来自曲柄角传感器60的输出)被改变到当曲柄角传感器60被恰当地操作时曲柄角传感器60的输出(即，线圈电压VRS)绝不具有的异常水平，换言之，当曲柄角传感器60被恰当地操作时，其不被用在ECU 70中。当随后ECU 70被激活时，微型计算机71认识到曲柄角传感器60的电阻值是异常的并且之后确定曲柄角传感器60已经替换的事实。微型计算机71擦除存储在存储器中的学习值LN并且之后进入重新学习模式以再次计算学习值LN。

例如，工作流程可以被确定为包括以下步骤：当要求利用另一个来替换曲柄角传感器60时，车辆的点火，其中从所述车辆移除了曲柄角传感器60。这使得输入到微型计算机71的电压信号(如紧接在接通点火之后的来自曲柄角传感器60的输出)具有与在曲柄角传感器60经历接线破损时相同的电平(例如，5V)。当检测到这样的异常电压时，微型计算机71确定曲柄角传感器60的电阻值是异常的并且曲柄角传感器60已经被另一个替换。

工作流程可以备选地被指定为包括以下步骤：在移除曲柄角传感器60之后，将输出特殊信号的输出设备连接到ECU 70的传感器连接器。例如，输出设备被设计为在周期中交替地输出开通信号(例如，5V信号)和关闭信号(例如，0V信号)。这使得输入到微型计算机71的电压信号(如紧接在接通点火之后的来自曲柄角传感器60的输出)是异常水平。微型计算机71检测这样的异常电压输入并确定曲柄角传感器60已经被替换。

当确定曲柄角传感器60已经被替换时，微型计算机71擦除现有学习值LN并且之后再次计算学习值LN。例如，擦除学习值LN的步骤的序列包括在断开点火之前计算另一学习值LN或擦除所述现有学习值LN，断开点火，并且之后在随后接通点火(亦即，满足给定条件)时计算另一学习值LN。

通过以上方式，在不使用任何诊断工具的情况下实现了更新学习值LN的重新学习操作。在通过车辆的操作者执行指定工作流程的条件下，做出重新学习，由此消除当出于某些原因已经移除曲柄角传感器60而非利用另一个对曲柄角传感器60进行替换时错误地做出重新学习的风险。

微型计算机71使用显示器或指示器通知操作者以下事实：现在要求重新学习以更新学习值LN或学习值LN的计算已经完成。例如，通过接通灯81或将给定代码显示在指示器上将以上事实通知给操作者。操作者能够视觉地感知灯81或指示器82上的信息以实现对重新学习或重新学习的状态的要求。在车辆已经从工厂装运之后要求利用另一个来替换ECU70的情况下，能够以与上文所述相同的方式来做出更新学习值LN的重新学习操作。

下文将详细地描述要由微型计算机71执行的任务的序列。图8是逻辑步骤或学习程序的序列的流程图。图9是决定曲柄角传感器60是否已经利用另一个替换的逻辑步骤或传感器替换程序的序列的流程图。如下文所讨论的，一旦接通车辆的点火开关(未示出)，则激活程序。

在进入图8的学习程序之后，例程继续到步骤S10，其中，确定点火开关是否已经刚刚接通。如果获得YES(是)回答，意指当前时间是紧接在已经接通点火开关之后，那么例程继续到步骤S11，其中，检测到跨曲柄角传感器60形成的线圈电压VRS。例程继续到步骤S12，其中，曲柄角传感器60的线圈温度Tc是根据线圈电压VRS来计算的。例程继续到步骤S13，其中，导出ECU温度Th。

随后，例程继续到步骤S14，其中，确定是否已经满足初始学习条件。具体地，初始学习条件是确定在曲柄角传感器60被安装在车辆中之后是否应当执行初始学习的条件。初始条件被确定为在车辆从工厂装运之前在首次激活点火开关时已经满足。在该实施例中，在每次曲柄角传感器60利用另一个替换时，学习值LN被擦除。所述初始条件还被确定为在替换曲柄角传感器60之后首次接通点火开关时已经满足。

如果在步骤S14中获得YES回答，那么例程继续到步骤S15，其中，执行初始学习。具体地，当ECU温度Th被确定为等于外部气温时，学习值LN根据在ECU温度Th与线圈温度Tc之间的差ΔT来计算并且被存储在存储器中。之后，例程继续到步骤S16，其中，接通灯81以示出初始学习已经完成的事实。在计算学习值LN之后，使用线圈温度Tc(即，经校正的线圈温度)来计算发动机温度Te，其中线圈温度Tc是以如上文所描述的方式使用学习值LN来校正的。

备选地，如果在步骤S14中获得NO(否)回答，那么例程继续到步骤S17，其中，确定是否满足重新学习条件。重新学习条件是确定是否已经正确地计算了现有学习值LN的条件。例如，在初始学习的情况下，当已经错误地计算了学习值LN时，在步骤S17中获得YES回答。具体地，在ECU70的开始处，确定在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的差是否大于或等于给定值。当这样的温度差被确定为高于或等于给定值的次数达到给定数目时，在步骤S17中确定尚未正确地计算学习值LN。

如果在步骤S17中获得YES回答，那么例程继续到步骤S18，其中，现有学习值LN被更新。具体地，擦除现有学习值LN。之后，在重新学习模式中，学习值LN再次根据在ECU温度Th与线圈温度Tc之间的差ΔT来计算并且被存储在存储器中。随后，例程继续到步骤S19，其中，接通灯81以通知操作者重新学习已经完成的事实。可以要么以相同方式要么以不同方式实现通知操作者在步骤S16中已经完成初始学习和在步骤S19中已经完成重新学习的事实的信息通知操作。

如果在步骤S14和在步骤S17二者中都获得NO回答，那么例程继续到步骤S20，其中，满足或者不满足更新学习值LN的更新条件。如已经描述的，更新条件是以下条件之一：ECU温度Th被确定为接近等于外部气温；和线圈温度Tc处在比ECU温度Th低例如3℃或更多的给定低温度范围中；并且发动机10在操作中；并且经校正的线圈温度处在比ECU温度Th高例如40℃或更多的给定高温度范围中。如果遭遇以上条件(a)和(b)中的任一个，则更新条件被确定为在步骤S20中已经满足。

如果在步骤S20中获得YES回答，那么例程继续到步骤S21，其中，执行更新学习值LN的重新学习操作。具体地，如上文所描述的，基于现有学习值LN(i-1)和在ECU温度Th与线圈温度Tc之间的差ΔT(＝Tc–Th)来确定学习值LN(i)，以更新现有学习值LN(i-1)。可以接通灯81以通知操作者更新学习值LN的重新学习操作的完成。

如果在要么步骤S10要么步骤S20中或在步骤S21、S19或S16之后获得NO回答，则例程终止。

参考图9中的传感器替换程序，例程首先继续到步骤S30，其中，确定点火开关是否已经刚刚接通。如果获得YES回答，那么例程继续到步骤S31，其中，检测曲柄角传感器60处的线圈电压VRS。之后，例程继续到步骤S32，其中，确定线圈电压VRS是否在异常水平处以决定曲柄角传感器60是否已经被替换。

如果在步骤S32中获得YES回答，那么例程继续到步骤S33，其中，擦除存储在存储器中的学习值LN。例程继续到步骤S34，其中，使灯81接通或闪烁以通知操作者已经擦除学习值LN的事实，并且关于这样的事实的历史信息被存储在存储器中。可以通过与以下方式相同或不同的方式做出通知操作者在步骤S34中已经擦除学习值LN的事实的信息通知操作：在步骤S16中已经完成初始学习和将在步骤S19中已经完成重新学习通知给操作者。

以上实施例提供以下有益优点。

与发动机10的温度的改变有关的曲柄角传感器60的线圈61的线圈电阻值RS被用于计算线圈61的温度(即，线圈温度Tc)。线圈温度Tc被用于确定发动机温度Te。如上文所描述的，曲柄角传感器60的线圈电阻值RS具有个体变异性。因此，有必要考虑线圈电阻值RS的个体变异性对使用线圈温度Tc计算发动机温度Te的不利影响。因此，在给定条件下，如上文所描述的，在ECU温度Th(即，由热敏电阻器74a或74b所测量的温度)与线圈温度Tc之间的差被确定为用于校正线圈温度Tc的学习值LN。如由学习值LN所校正的线圈温度Tc被用于计算发动机温度Te。这补偿了在计算发动机温度Te的过程中起因于曲柄角传感器60的个体变异性的误差，从而确保了在导出发动机10的温度的过程中的准确度。

当ECU温度Th被确定为与外部气温基本上相同时，其意指发动机10被充分冷却。因此，ECU温度Th可以被视为等于线圈温度Tc。在该条件中，正确地计算学习值LN。

当在ECU 70的启动的时间处在ECU温度Th与经校正的线圈温度之间的差频繁地变为大于或等于给定值时，这样的事件的原因不太可能起因于发动机10的变热，而是可能由于学习值LN自身。因此，微型计算机71再次计算学习值LN以确保计算发动机温度Te的准确度。

曲柄角传感器60被安装在发动机10的气缸座11上，使得其是对由发动机10所生成的热是敏感的。这使得曲柄角传感器60的线圈温度Tc不变得比ECU温度Th低超过误差容限(例如，3℃)。该事实可以被用于验证计算线圈温度Tc的准确度已经由于例如曲柄角传感器60的老化而恶化，因此这使得能够根据需要来更新学习值LN。

由于发动机10通常在其运行期间被冷却，因而在发动机10的运行期间，经校正的线圈温度不可能高于ECU温度Th给定上限(例如，40℃)或更多。该事实可以被用于验证计算线圈温度Tc的准确度已经由于例如曲柄角传感器60的老化而恶化，由此使得能够根据需要来更新学习值LN。

曲柄角传感器60的线圈61具有个体变异性，由此导致当曲柄角传感器60利用另一个被替换时线圈电阻值RS的改变。因此，微型计算机71被设计为在每次曲柄角传感器60被替换时重新计算学习值LN。这使得学习值LN能够被导出，其适合所替换的曲柄角传感器60的线圈电阻值RS。为了减少两轮车辆的维护成本，对于ECU 70而言，期望在不使用任何诊断工具的情况下理解车辆的各种状态。ECU 70被设计为使用来自曲柄角传感器60的输出以感知曲柄角传感器60的替换，由此使车辆的维护成本最小化。

在擦除或重新计算学习值LN的情况下，ECU 70通知车辆的操作者这样的事件。这使得操作者认识到重新学习的要求或重新学习的状态。

安装在ECU 70的外壳70a中的热敏电阻器74a和74b比曲柄角传感器60对外部环境更为敏感并且被认为在操作中具有高可靠性。因此，基于热敏电阻器74a或74b中的至少任一个的输出对学习值LN的计算导致学习值LN的增强的可靠性。

可以通过以下方式来修改以上实施例。如在以上实施例中采用的相同附图标记将指代相同的零件，并且此处将省略对其的详细解释。

返回参考图8，如果在步骤S17中获得YES回答，其意指在使用学习值LN校正之后在ECU温度Th与发动机温度Te之间的差被确定为大于或等于给定值的次数达到给定数目，则微型计算机71可以擦除现有学习值LN，并且之后在ECU温度Th等于外部气温(亦即，发动机10处于浸泡条件中)的条件下，再次计算学习值LN。

即使当学习值LN已经被车辆的操作者故意地擦除时，在图8的步骤S14中，可以确定已经满足计算学习值LN的初始学习条件。

如果微型计算机71未激励曲柄角传感器60，但是给定电压被确定为被应用到曲柄角传感器60，则微型计算机71可以决定曲柄角传感器60的输出处在曲柄角传感器60被恰当地操作的电平之外的异常水平处。

如上文所描述的，ECU 70使用由来自热敏电阻器74a和74b的输出所导出的温度之间的差来确定发动机10是否处于浸泡条件中，但是可以备选地被设计为使用诸如周围温度传感器的温度传感器来做出这样的确定，所述温度传感器被安装在两轮车辆中但并非是用于测量发动机10的温度中的一个，并且能够在发动机10处于浸泡条件中时测量车辆外部气温。

如上文所描述的，以上实施例使用曲柄角传感器60的线圈61的电阻值来计算发动机10的温度，但是可以备选地使用设置在发动机10上或设置在发动机10附近并且具有与发动机温度Te有关的温度特性的电气设备(即，功能设备)的电阻值来计算发动机温度Te的值。例如，燃料喷射器29(其用于将空气-燃料混合物喷洒到发动机10的燃烧室20中)的电阻值可以被用于计算发动机温度Te。具体地，当燃料喷射器29不执行其原始功能(亦即，将燃料喷洒到燃烧室20中)时，激励电路72在发动机10的启动的时间处暂时激励被安装在燃料喷射器29中的电阻器(例如，线圈)。之后，电压检测器73测量电压(即，燃料喷射器29的电阻值)。微型计算机71使用电压检测器73的输出来计算发动机温度Te。可以备选地使用被安装在凸轮角传感器(即，功能设备)中的电阻器的电阻值来计算发动机温度Te，其中所述凸轮角传感器被固定到发动机10的气缸座11。

此外，作为功能设备，可以采用ISC阀(即，电磁阀24)、次级空气阀或者放气阀，所述ISC阀用于在发动机10处于空闲模式时调节进气的量，所述次级空气阀用于将次级空气递送到排气道42以加热排气道42的触媒，放气阀用于将如罐中所吸收的蒸发气体供应到进气通道12中。当不执行其原始功能时，微型计算机71激励(亦即，供应)电力至以上功能设备中的任一个，导出功能设备的电阻值，并且之后根据所导出的电阻值来计算发动机温度Te。ISC阀、次级空气阀和放气阀通常不全部直接安装在发动机10的机身上，而是安装在发动机10的附近。

在功能设备的原始操作功能对从激励电路72向其供应电力不敏感的情况中，可以同时实现功能设备的操作功能和检测或确定发动机温度Te的检测功能。除线圈之外，功能设备的(一个或多个)导体也可以用作电阻器。

以上论述已经提到了其中由安装在ECU 70中的多个温度传感器(即，热敏电阻器74a和74b)所导出的温度被用于计算外部气温以便于ECU 70确定发动机10是否处于浸泡条件中的范例，但是本发明不限于这样的范例。例如，在由ECU 70所生成的热较少地影响外部气温的计算的情况下，来自仅热敏电阻器74a和74b之一的输出可以被用于计算外部气温。

虽然已经根据优选的实施例公开了本发明以便促进对本发明更好的理解，但是应当理解，可以在不脱离本发明的原理的情况下，以各种方式来实现本发明。因此，本发明应当被理解为包括所有可能实施例和对在不脱离如权利要求书所阐述的本发明的原理的情况下可以实现的对所示实施例的修改。

例如，本发明可以适于在其上安装发动机的各种类型的车辆，诸如四轮车辆、工业车辆、诸如起重车的建筑机器或诸如卡车的农业机器。本发明还可以与安装在诸如热电联产系统的能供系统中的发动机一起使用。此外，本发明可以与在其上安装诸如空气冷却发动机或多缸发动机的已知发动机的车辆一起使用。

Claims

1.一种用于内燃发动机(10)的控制装置(70)，其使用被设置在所述内燃发动机上或者被设置在所述内燃发动机附近的电功能设备(29、60)的检测功能或操作功能来控制所述内燃发动机的操作的状态，包括：

电阻检测机构，其用于检测与所述内燃发动机的温度的改变有关的被安装在所述电功能设备中的电阻器(61)的电阻值；

电阻器温度计算机构，其用于根据由所述电阻检测机构所检测到的所述电阻值来计算电阻器温度，所述电阻器温度是所述电阻器的温度；

采集机构，其用于在所述内燃发动机处在冷却状态时采集由温度检测机构(74b)所检测到的温度以计算外部气温；

学习值计算机构，其用于将由所述电阻器温度计算机构所计算的所述电阻器温度与在给定条件中由所述采集机构所采集的所述温度之间的差计算作为学习值，其中，所述给定条件指的是由所述温度检测机构所检测到的温度被确定为与所述外部气温相同；以及

发动机温度计算机构，其用于基于通过使用所述学习值校正所述电阻器温度而导出的经校正的电阻器温度来计算所述内燃发动机的温度，

其中，指定工作流程以便利用另一个电功能设备或控制装置来替换所述电功能设备或所述控制装置，所述工作流程包括将所述电功能设备的电阻值设定到当所述电功能设备正在恰当地操作时不被使用的异常水平的步骤，所述控制装置还包括替换确定机构，所述替换确定机构用于当所述控制装置被激活时，当所述电功能设备的所述电阻值具有所述异常水平时，确定所述电功能设备或所述控制装置已经被替换，并且其中，当所述电功能设备或所述控制装置被所述替换确定机构确定为已经被替换时，所述学习值计算机构擦除现有学习值并重新计算所述学习值。

2.根据权利要求1所述的控制装置，还包括第一确定机构，所述第一确定机构用于确定由所述温度检测机构所检测到的所述温度是否与所述外部气温相同，并且其中，当由所述温度检测机构所检测到的所述温度被确定为与所述外部气温相同时，所述学习值计算机构计算所述学习值。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括第二确定机构，所述第二确定机构用于在每次所述控制装置被激活时确定由所述温度检测机构所检测到的所述温度与所述经校正的电阻器温度之间的温度差是否大于或等于给定值，并且其中，当所述温度差被所述第二确定机构确定为大于或等于所述给定值的次数达到给定数目时，所述学习值计算机构更新所述学习值。

4.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括第二确定机构，所述第二确定机构用于在每次所述控制装置被激活时确定由所述温度检测机构所检测到的所述温度与所述经校正的电阻器温度之间的温度差是否大于或等于给定值，并且其中，当所述温度差被所述第二确定机构确定为大于或等于所述给定值的次数达到给定数目时，并且当由所述温度检测机构所检测到的所述温度被确定为与所述外部气温相同时，所述学习值计算机构擦除现有学习值并重新计算所述学习值。

5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述电功能设备被定位在与所述温度检测机构相比所述电功能设备对于由所述内燃发动机所生成的热更敏感的位置处，并且其中，当由所述温度检测机构所检测到的所述温度等于所述外部气温时，并且当所述经校正的电阻器温度处在比由所述温度检测机构所检测到的所述温度低3℃或更多的给定温度范围中时，所述学习值计算机构根据所述经校正的电阻器温度与由所述温度检测机构所检测到的所述温度之间的差来更新所述学习值。

6.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，当所述经校正的电阻器温度处在比由所述温度检测机构所检测到的所述温度高40℃或更多的给定温度范围中时，所述学习值计算机构根据所述经校正的电阻器温度与由所述温度检测机构所检测到的所述温度之间的差来更新所述学习值。

7.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括通知控制机构，所述通知控制机构用于通过通知机构(81、82)通知以下事实：要求所述学习值计算机构重新计算所述学习值或者所述学习值计算机构已经完成对所述学习值的重新计算。

8.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述电功能设备是旋转传感器(60)，所述旋转传感器检测所述内燃发动机的旋转并且被固定到所述内燃发动机的机身，其中，所述旋转传感器包括检测线圈(61)，所述检测线圈用作所述电阻器以检测跟随所述内燃发动机的所述旋转而旋转的转子(50)的旋转，所述检测线圈在所述转子旋转的给定角的周期中输出旋转角信号，所述控制装置还包括激励所述检测线圈的激励机构(72)，其中，所述电阻检测机构在由所述激励机构激励时检测所述检测线圈的电阻值，并且其中，所述温度计算机构根据所述检测线圈的所检测到的电阻值来计算所述内燃发动机的所述温度。

9.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述控制装置(70)被安装在控制板上，所述控制板被设置在外壳(70a)之内，并且其中，所述温度检测机构是被安装在所述外壳中的温度传感器(74b)。