CN108474318B - 内燃机控制装置 - Google Patents

Abstract

内燃机控制装置(1)具有热敏电阻元件(12a)和配设在从热敏电阻元件(12a)的位置离开的热敏电阻元件(12b)，CPU(21)通过利用热敏电阻元件(12a)的检测温度(T1)修正热敏电阻元件(12b)的检测温度(T2)，从而计算出发动机的气氛温度，并根据发动机的气氛温度对发动机的运转状态进行控制。

Description

内燃机控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机控制装置，尤其涉及应用于发电机等通用内燃机或自动二轮车等车辆的内燃机控制装置。

背景技术

近年来，在发电机等通用机或小型自动二轮车等车辆中，由于汽化器系统很难应对今后变得严格的废气限制，因此推行以减少废气为目的而采用燃料喷射系统。然而，由于发电机等通用机或小型自动二轮车等车辆与大型自动二轮车或四轮汽车等车辆的销售相比，销售价格较低，因此在考虑了这样的销售价格的情况下，与汽化器系统相比，很难将高成本的燃料喷射系统直接应用于发电机等通用机或小型自动二轮车等车辆。因此，在发电机等通用机或小型自动二轮车等车辆中，对于与燃料喷射系统相关的部件尤其是传感器类、要求其成本的降低。

这里，例如燃料喷射系统中的温度传感器通常用于内燃机的暖机状态的检测。具体而言，燃料喷射系统根据温度传感器的输出来计算内燃机的温度，并根据以此方式而计算出的内燃机的温度对内燃机的暖机状态进行检测，并进行点火正时以及燃料喷射的控制。因此，在采用燃料喷射系统的情况下，需要在内燃机上安装温度传感器。并且，在内燃机上设置温度传感器时，需要设置布线用的线和耦合器并且需要对设置温度传感器的内燃机的部位进行加工。其结果是，销售价格中的燃料喷射系统的成本的比例变得比汽化器系统高。因此，尤其是在发电机等通用机或小型自动二轮车等车辆中对燃料喷射系统进行控制的内燃机控制装置中，要求为了降低成本这一目的而在燃料喷射系统中省略温度传感器。

除此之外，即使在设置有进气温度传感器等温度传感器的情况下，也会有在该温度传感器中产生不良，无法检测内燃机的气氛温度的情况，从而优选设置备用的温度传感器。

在该情况下，专利文献1涉及电子控制装置1，公开了如下的结构：在基板30的安装面侧，将测温电阻器、热敏电阻、热电偶等温度检测单元10载置于温度与收纳部34的表面温度T0大致相等的载置位置、或与收纳部34的表面温度的温度差(T2-T0)处于规定的范围Δt内的载置位置、即，载置在距基板30的外周缘为规定的距离W的范围BL(H)内、且距半导体开关元件20为规定的距离的范围(RHT)之外。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-182614号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，根据本发明者的探讨，即使像专利文献1所述的结构那样，在不容易受到电子控制装置的热影响的位置配置温度检测单元的情况下，也要考虑在电子控制装置自身的温度上升时无法高精度地检测内燃机的气氛温度的可能性。

本发明是基于上述探讨而完成的，其目的在于提供一种内燃机控制装置，该内燃机控制装置能够省略进气温度传感器等装置外的温度传感器，能够在以简单的结构抑制装置整体的成本的同时，以实际使用中足够的精度计算内燃机的气氛温度。

用于解决课题的手段

为了达成以上目的，本发明的第一方面在于，在根据内燃机的气氛温度对所述内燃机的运转状态进行控制的内燃机控制装置中，所述内燃机控制装置还具有第一温度传感器和配设在从所述第一温度传感器的位置离开的第二温度传感器，所述控制部通过针对所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的一方的检测温度，而利用所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的另一方的检测温度进行修正，从而计算出所述内燃机控制装置周围的气氛温度，并根据所述气氛温度对内燃机进行控制。

本发明的第二方面在于，在第一方面的基础上，所述控制部使用如下相关特性，根据所述第一温度传感器的所述检测温度与所述第二温度传感器的所述检测温度的所述差分温度来计算所述气氛温度，该相关特性规定了所述第一温度传感器的所述检测温度与所述第二温度传感器的所述检测温度的差分温度、与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的所述一方的所述检测温度与所述气氛温度的差分温度的关系。

本发明的第三方面在于，在第二方面的基础上，所述内燃机搭载于车辆，所述控制部使用了用于所述内燃机的运转期间的所述相关特性和用于所述内燃机的停止期间的所述相关特性。

本发明的第四方面在于，在第二或第三方面的基础上，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的所述一方被设置为与所述内燃机控制装置的壳体接近，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的所述另一方被设置为与收纳在所述壳体内的发热元件接近。

发明效果

根据本发明的第一方面的内燃机控制装置，内燃机控制装置还具有第一温度传感器和配设在从第一温度传感器的位置离开的第二温度传感器，控制部通过利用第一温度传感器和第二温度传感器中的另一方的检测温度对第一温度传感器和第二温度传感器中的一方的检测温度进行修正，从而计算出内燃机控制装置周围的气氛温度，并根据气氛温度对内燃机进行控制，因此可以省略进气温度传感器等装置外的温度传感器，从而能够在利用简单的结构抑制整体的成本的同时，以实际使用中足够的精度计算内燃机的气氛温度。

另外，根据本发明的第二方面的内燃机控制装置，控制部利用规定了第一温度传感器的检测温度与第二温度传感器的检测温度的差分温度、与第一温度传感器和第二温度传感器中的一方的检测温度与气氛温度的差分温度的关系的相关特性，根据第一温度传感器的检测温度与第二温度传感器的检测温度的差分温度来计算气氛温度，因此能够针对第一温度传感器和第二温度传感器中的一方的检测温度、而利用第一温度传感器和第二温度传感器中的另一方的检测温度简单地进行修正，从而可以省略进气温度传感器等装置外的温度传感器，能够在以简单的结构抑制整体的成本的同时，以实际使用中足够的精度计算内燃机的气氛温度。

另外，根据本发明的第三方面的内燃机控制装置，内燃机搭载于车辆，控制部使用了用于内燃机的运转期间的相关特性和用于车辆的内燃机的停止期间的相关特性，因此能够使用良好地反映了因内燃机的发热状态的差异或内燃机控制装置的结构要素的发热状态的差异而引起的温度特性的相关特性，从而可以省略进气温度传感器等装置外的温度传感器，能够在以简单的结构抑制整体的成本的同时以实际使用中足够的精度计算内燃机的气氛温度。

另外，根据本发明的第四方面的内燃机控制装置，由于第一温度传感器和第二温度传感器中的一方被设置为与内燃机控制装置的壳体接近，第一温度传感器和第二温度传感器中的另一方被设置为与收纳在壳体内的发热元件接近，因此能够以良好的再现性计算出与内燃机的实际气氛温度的一致性较高的气氛温度，从而可以省略进气温度传感器等装置外的温度传感器，能够在以简单的结构抑制整体的成本的同时，以实际使用中足够的精度计算内燃机的气氛温度。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式中的内燃机控制装置的结构的示意图。

图2是示出图1所示的内燃机控制装置中的热敏电阻元件的配置位置的示意性剖视图。

图3A是示出本实施方式中的内燃机控制装置的热敏电阻元件的检测温度和内燃机的气氛温度的时间变化的图。

图3B是示出针对本实施方式中的内燃机控制装置所参照的第一差分温度与第二差分温度的关系进行了规定的相关特性线的图。

图4是示出本实施方式中的内燃机控制装置的气氛温度计算处理的流程的流程图。

具体实施方式

以下，适当参照附图对本发明的实施方式中的内燃机控制装置进行详细地说明。

(内燃机控制装置的结构)

首先，参照图1对本实施方式中的内燃机控制装置的结构进行说明。虽然本实施方式中的内燃机控制装置是典型的适于搭载于发电机等通用机或自动二轮车等车辆这样的内燃机搭载体的内燃机控制装置，但是在以下，为了便于说明，将该内燃机控制装置作为搭载于自动二轮车等车辆的内燃机控制装置来进行说明。

图1是示出本实施方式中的内燃机控制装置的结构的模式图。

如图1所示，本实施方式中的内燃机控制装置1根据搭载于图示被省略的车辆的汽油发动机等内燃机、即发动机的气氛温度来控制发动机的运转状态，具有电子控制单元(Electronic Control Unit：ECU)10。

ECU 10利用来自搭载于车辆的电池B的电力进行动作，具有波形整形电路11、热敏电阻元件12a、12b、A/D转换器13、点火电路14、驱动电路15、电阻值检测电路16、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：电可擦除可编程只读存储器)17、ROM(Read-Only Memory：只读存储器)18、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)19、计时器20以及中央处理单元(Central Processing Unit：CPU)21。该ECU 10的各结构要素收纳在ECU 10的壳体10a内。另外，在典型情况下，ECU 10以及发动机的周围分别与外部气体接触，ECU 10被配置成离开发动机，以便不受到发动机的放射热和来自发动机的传热的影响。

波形整形电路11对从曲轴转角传感器2输出的与发动机的曲轴3的旋转角对应的曲轴脉冲信号进行整形并生成数字脉冲信号。波形整形电路11将以此方式而生成的数字脉冲信号输出给CPU 21。

热敏电阻元件12a(热敏电阻B)是配置在ECU 10的壳体10a内温度最高的区域(典型来说是指，距作为点火电路14的发热元件的距离为几毫米左右的、接近发热元件的区域)的热敏电阻芯片，呈现出与该温度对应的电阻值，并将表示与该电阻值对应的电压的电信号输出给A/D转换器13。另外，只要能够输出该电信号，则也可以将热敏电阻元件12a替换为热电偶等其他温度传感器。

热敏电阻元件12b(热敏电阻A)是配置在如下区域的热敏电阻芯片，该区域是在ECU 10的壳体10a内与ECU 10的壳体10a外的周围的大气温度即气氛温度(外部气体温度)、也就是说，与发动机的周围的大气温度即气氛温度(外部气体温度)最接近的区域(典型来说，是距壳体10a的距离为几毫米左右的、接近壳体10a的区域)，该热敏电阻芯片呈现与该温度对应的电阻值，并将表示与该电阻值对应的电压的电信号输出给A/D转换器13。另外，只要能够输出该电信号，也可以将热敏电阻元件12b替换为热电偶等其他温度传感器。

A/D转换器13将从节气门开度传感器4输出的表示发动机的节气门的开度的电信号、从氧传感器5输出的表示被吸入到发动机中的大气中的氧浓度的电信号、以及从热敏电阻元件12a、12b输出的电信号分别从模拟形态转换为数字形态。A/D转换器13将这些以此方式而被转换成数字形态的电信号输出给CPU 21。

点火电路14具有根据来自CPU 21的控制信号而被进行接通/断开控制的晶体管等开关元件，通过由该开关元件进行接通/断开动作来控制点火线圈的动作，该点火线圈产生用于借助图示被省略的火花塞对发动机内的燃料与空气的混合气体进行点火的次级电压。另外，点火电路14典型情况下是作为半导体元件的驱动器IC(Integrated Circuit：集成电路)，是壳体10a内发热量最大的结构要素。

驱动电路15具有根据来自CPU 21的控制信号而被进行接通/断开控制的晶体管等开关元件，通过由该开关元件进行接通/断开动作来对向发动机供给燃料的喷射器7的线圈的通电/非通电状态进行切换。这里，喷射器7安装在发动机的被省略了图示的进气管或气缸盖上，被传导有由发动机所产生的热。另外，喷射器7的线圈的等效电路用由电感成分和电阻成分构成的串联电路来表示。

电阻值检测电路16测定依赖于喷射器7的线圈的电阻成分而变动的物理量、即电阻值(电阻值)，并将表示以此方式而测定出的电阻值的电信号输出给CPU 21。另外，虽然可将与喷射器7的线圈的电阻值对应的喷射器温度用作发动机的温度(发动机温度)，但在通过进气温度传感器等其他温度传感器而求出该发动机温度的情况下，则不需要测定喷射器7的线圈的电阻值，相应地，也不需要电阻值检测电路16。

EEPROM 17存储与燃料喷射量学习值和节气门基准位置学习值这样的各种学习值相关的数据等。另外，只能能够存储这样的与各种学习值相关的数据等即可，可以将EEPROM17替换为数据闪存等其他存储介质。

ROM 18由非易失性存储装置构成，其保存后述的气氛温度计算处理用等的控制程序、和呈现出在气氛温度计算处理中使用的相关特性线的表格数据等各种控制数据。

RAM19由易失性存储装置构成，作为CPU 21的工作区域而发挥功能。

计时器20根据来自CPU 21的控制信号而执行计时处理。

CPU 21控制ECU 10整体的动作。在本实施方式中，CPU 21通过执行保存在ROM18内的气氛温度计算处理用的控制程序来计算ECU 10的壳体10a外的周围的大气温度即气氛温度(外部气体温度)、即计算发动机的周围的大气温度即气氛温度(外部气体温度)，并通过根据以此方式而计算出的发动机的气氛温度对点火电路14和驱动电路15进行控制、来对发动机的运转状态进行控制。

(热敏电阻元件的配置位置)

接下来，参照图2对热敏电阻元件12a、12b的配置位置进行更具体的说明。

图2是示出图1所示的内燃机控制装置中的热敏电阻元件的配置位置的示意性剖视图。

如图2所示，热敏电阻元件12a、12b以及点火电路14配设在，对ECU 10的各结构要素进行收纳的壳体10a内。点火电路14典型来说是驱动器IC，是壳体10a内发热量最大的结构要素。而且，热敏电阻元件12a配设在壳体10a内距发热量最大的点火电路14为距离L1那样的、接近该点火电路14的第一配置位置，热敏电阻元件12b配设在距点火电路14为距离L2(＞＞L1)那样的、与第一配置位置相比远离点火电路14的第二配置位置。即，热敏电阻元件12a配设在最直接地受到点火电路14的发热的影响、在壳体10a内为最高温的配置位置，热敏电阻元件12b配设在最不容易受点火电路14的发热的影响且与壳体10a接近，并最受壳体10a外的大气温度(ECU 10的气氛温度，相当于发动机的气氛温度)影响的配置位置。

具有这样的结构的内燃机控制装置1通过执行以下所示的气氛温度计算处理，可以省略它的进气温度传感器等装置外的温度传感器，从而能够在利用简单的结构来抑制整体的成本的同时，以在实际使用中足够的精度计算发动机的气氛温度。在以下，还参照图3和图4对执行本实施方式中的气氛温度计算处理时的、内燃机控制装置1的动作进行更具体地说明。

(气氛温度计算处理)

图3A是示出本实施方式中的内燃机控制装置1的热敏电阻元件12a的检测温度T1、热敏电阻元件12b的检测温度T2、以及发动机的气氛温度Ta的时间变化的图，图3B是示出针对本实施方式中的内燃机控制装置1所参照的第一差分温度ΔT12与第二差分温度ΔT2a的关系进行了规定的相关特性线的图。

首先，在本实施方式中的气氛温度计算处理中，是以如下情况为前提的：将表示预先针对第一差分温度ΔT12和第二差分温度ΔT2a的关系的进行了规定的相关特性线的表格数据预先存储在ROM18中，从而准备好该数据，其中，第一差分温度ΔT12是从热敏电阻元件12a的检测温度T1减去热敏电阻元件12b的检测温度T2而得到的，第二差分温度ΔT2a是从热敏电阻元件12b的检测温度T2减去气氛温度Ta而得到的。

这里，在图3A中示出了热敏电阻元件12a的检测温度T1、热敏电阻元件12b的检测温度T2、以及在本实施方式中的气氛温度计算处理中计算出的发动机的气氛温度Ta的时间变化的一例。第一差分温度ΔT12基本上与点火电路14的发热量、即ECU 10的发热量对应。另外，关于第二差分温度ΔT2a，考虑到因点火电路14的发热量的影响等，有时会导致热敏电阻元件12b的检测温度T2与发动机的气氛温度Ta不同的情况，从而该第二差分温度ΔT2a对应于热敏电阻元件12b的检测温度T2与发动机的气氛温度Ta的差分温度。

另外，关于规定了从热敏电阻元件12a的检测温度T1减去热敏电阻元件12b的检测温度T2而得到的第一差分温度ΔT12与从热敏电阻元件12b的检测温度T2减去气氛温度Ta而得到的第二差分温度ΔT2a的关系的相关特性线，如图3B所示，可以采用在发动机工作时(发动机的运转期间中：非发动机熄火时)和发动机停止时(发动机的停止期间中：发动机熄火时)共用的a线，也可以采用在非发动机熄火时和发动机熄火时滞后了的b线和c线。非发动机熄火时和发动机熄火时共用的a线根据需要而不限于直线状，也可以为曲线状。非发动机熄火时用的b线优选具有倾斜度随着时间的经过而增大的特性，以便反映非发动机熄火时因发动机或内燃机控制装置1内的发热状态而引起的温度变化，发动机熄火时用的c线优选具有倾斜度随着时间的经过而减小的特性，以便反映发动机熄火时因发动机或内燃机控制装置1内的发热状态而引起的温度变化。另外，这样的相关特性线是依次对各个值进行描点，并将它们平滑地连接而成的，在气氛温度计算处理中，该相关特性线可以作为数学式来处理，也可以作为数据值的集合来处理。

接着，在本实施方式中的气氛温度计算处理中，通过对第一差分温度ΔT12进行计算、并检索表示相关特性线的表格数据来求出与第一差分温度ΔT12的值对应的第二差分温度ΔT2a的值。然后，计算出从热敏电阻元件12b的检测温度T2减去第二差分温度ΔT2a而得到的值以作为发动机的气氛温度Ta。由此，可以排除ECU 10的发热量的影响，而计算出实际使用中精度较高的发动机的气氛温度Ta。如图3A所示，在本实施方式中的气氛温度计算处理中所计算出的发动机的气氛温度Ta示出了，与发动机的气氛温度的实测值一致性良好的值。

接下来，参照图4对本实施方式中的内燃机控制装置1的气氛温度计算处理的具体流程详细地进行说明。

图4是示出本实施方式中的内燃机控制装置的气氛温度计算处理的流程的流程图。

图4所示的流程图是在车辆的点火开关从断开状态切换为接通状态从而CPU 21运行的正时开始的，气氛温度计算处理转移到步骤S1的处理。该气氛温度计算处理是在车辆的点火开关处于接通状态从而CPU 21运行的期间内，按照规定的控制周期反复执行的。

在步骤S1的处理中，CPU 21计算从热敏电阻元件12a(热敏电阻B)的检测温度T1减去热敏电阻元件12b(热敏电阻A)的检测温度T2而得到的第一差分温度ΔT12((B-A)差分)。由此，完成了步骤S1的处理，气氛温度计算处理转移到步骤S2的处理。

在步骤S2的处理中，CPU 21根据从曲轴转角传感器2输出的电信号来判别车辆是否处于发动机熄火中。在判别的结果为车辆处于发动机熄火中的情况下，CPU 21使气氛温度计算处理转移到步骤S4的处理。另一方面，在车辆未处于发动机熄火中、即车辆处于行驶中的情况下，CPU 21使气氛温度计算处理转移到步骤S3的处理。

在步骤S3的处理中，CPU 21判别合并处理是否已结束。这里，合并处理是指如下处理：使发动机熄火时的检测温度T2的减去量(第二差分温度ΔT2a)，每隔规定的时间以规定的量向非发动机熄火时的检测温度T2的减去量(第二差分温度ΔT2a)进行变化的处理，该合并处理在非发动机熄火时的检测温度T2的减去量达到行驶时的检测温度T2的减去量的时刻结束。在判别的结果为合并处理未结束的情况下，CPU21使气氛温度计算处理转移到步骤S5的处理。另一方面，在合并处理结束的情况下，CPU 21使气氛温度计算处理转移到步骤S6的处理。

在步骤S4的处理中，CPU 21通过检索表示发动机熄火时的相关特性线的表格数据来求出与在步骤S1的处理中计算出的第一差分温度ΔT12对应的第二差分温度ΔT2a的值，以作为检测温度T2的减去量(热敏电阻A减去量)。由此，步骤S4的处理完成，气氛温度计算处理转移到步骤S7的处理。

在步骤S5的处理中，CPU 21计算使发动机熄火时的检测温度T2的减去量向非发动机熄火时的检测温度T2的减去量变化了规定量之后的值，以作为检测温度T2的减去量(热敏电阻A减去量)。由此，步骤S5的处理完成，气氛温度计算处理转移到步骤S7的处理。

在步骤S6的处理中，CPU 21通过检索示出非发动机熄火时的相关特性线的表格数据来求出与在步骤S1的处理中计算出的第一差分温度ΔT12对应的第二差分温度ΔT2a的值，以作为检测温度T2的减去量(热敏电阻A减去量)。由此，步骤S6的处理完成，气氛温度计算处理转移到步骤S7的处理。

在步骤S7的处理中，CPU 21计算出从热敏电阻元件12b的检测温度T2减去通过步骤S4至步骤S7中的任意一个处理而获得的热敏电阻A减去量之后的值、以作为发动机的气氛温度Ta。由此，步骤S7的处理完成，本次的一系列的气氛温度计算处理结束。

根据以上的说明可知，在本实施方式中的气氛温度计算处理中，内燃机控制装置1具有热敏电阻元件12a和配设在从热敏电阻元件12a的位置离开的热敏电阻元件12b，CPU21利用热敏电阻元件12a的检测温度T1来修正热敏电阻元件12b的检测温度T2，由此计算出发动机的气氛温度。由此，可以省略进气温度传感器等装置外的温度传感器，能够在以简单的结构抑制整体的成本的同时，以实际使用中足够的精度来计算发动机的气氛温度。

另外，在本发明中，部件的种类、形状、配置、个数等不限定于上述实施方式，可以将其结构要素适当置换为实现同等的作用效果的结构要素等，并且可以在不脱离发明的主旨的范围内进行适当变更是显而易见的。

工业上的可利用性

如上所述，本发明可提供一种内燃机控制装置，该内燃机控制装置可以省略进气温度传感器等装置外的温度传感器，能够在以简单的结构抑制整体的成本的同时，以在实际使用中足够的精度计算内燃机的气氛温度，根据其通用普遍的特性，期待其能够广泛地应用于发电机等通用内燃机或自动二轮车等车辆的内燃机控制装置。

Claims (2)

1.一种内燃机控制装置，其具有根据内燃机的气氛温度对所述内燃机的运转状态进行控制的控制部，

该内燃机控制装置的特征在于，

所述内燃机控制装置还具有第一温度传感器和配设在从所述第一温度传感器的位置离开的第二温度传感器，

所述控制部使用如下相关特性，根据所述第一温度传感器的检测温度与所述第二温度传感器的检测温度之间的差分温度计算出所述内燃机控制装置周围的气氛温度，并根据所述气氛温度对内燃机进行控制，该相关特性规定了如下差分温度之间的关系，该差分温度为，所述第一温度传感器的所述检测温度与所述第二温度传感器的所述检测温度之间的差分温度、和所述第一温度传感器及所述第二温度传感器中的一方的所述检测温度与所述气氛温度之间的差分温度，

所述内燃机搭载于车辆，所述控制部使用用于所述内燃机的运转期间的所述相关特性和用于所述内燃机的停止期间的所述相关特性。

2.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，

所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的所述一方被设置为与所述内燃机控制装置的壳体接近，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的另一方被设置为与收纳在所述壳体内的发热元件接近。

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