TWI221880B - Engine control device - Google Patents

Description

1221880 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 【發明之技術領域】 本發明係關於用以控制引擎之引擎控制裝置，尤其關於 適合於控制具有噴射燃料的燃料噴射裝置之引擎者。 【以往之技術】 近年來隨著稱為噴射器的燃料噴射裝置之普及，對於嘴 射燃料的時期（timing)或噴射燃料量，亦即燃料空氣比 (fuel-air ratio)等之控制變得更加容易，進而得以促進高輪出 馬力化、低比耗油量（low specific fuel consumption rate)化、排 氣潔淨化。其中特別是關於噴射燃料的時期方面，嚴袼而 言，理應檢測吸氣閥之狀態，惟 一般則採取檢測凸輪轴

裝置。由於使用該先前技術， 下檢測出衝程狀態，因此配合 時期等。 匕多。於是例如在日本專利特 I露一種檢測曲柄軸相位狀 k筒之衝程狀態的引擎控制 即可在不必檢測凸輪軸相位 其衝程狀態即得以控制喷射 【發明欲解決之課題】 然而若欲檢測上述曲柄轴相 身或會與曲柄軸作同步回轉的 感測器等檢測其齒的接近而 相位狀態，卻必須在曲柄軸本 的構件之外周形成齒’並以礙 适出脈衝信號，俾將該脈衝信 (2)1221880 號作為曲柄脈衝而檢測。通常對於經如上述所檢測到之曲 柄脈衝信號則加以編號(numbermg)等，藉而檢測曲柄軸之 相位狀態’但為了做編號等’多半則將上述齒設成為非等 間隔。就是說對於被檢測之曲柄轴賦予特徵以作為標諸。 然後由該經職予特徵之曲柄脈衝檢測曲柄軸相位，比：曲 ► 柄轴兩回轉中同—相位的吸氣管壓力而檢測衝程，並按照 η衝程與曲柄目位而控制燃料噴射時期或點火時期。 惟引擎在啟動時，若非俟曲柄軸經做兩回轉以上卻不能 檢測到衝程。尤其是對於小排氣量、單缸式機車而言，引 擎在啟動初期’由於曲柄軸之回轉狀態並未趨於穩定因而 上述曲柄脈衝狀態亦不穩定，使得衝程之檢測容易變成為 有困難者。加上並未曾有揭露有關在如上述並未檢測到衝 料所可取的點火時期或燃料噴射量之控制方法，以致仍 然是構成一未解決之課題。 本發明係為解決上述諸問題而研發者，其目的在於提供 種引擎控制裝置，可實規与丨敬& # | 表直j貫現引擎啟動時之良好的點火時期 或燃料噴射量、衝程的正確檢測者。 【解決課題之手段】 為解決上述諸問題，本發明中中請專利範圍^項之引 擎控制裝置，其特徵為具有··皆 ,4 ^ 齒，其係以非等間隔下設在 丙輪本身或與曲柄轴作同步回轉的構件之外周；曲柄脈 衝產生手段’其係用以隨著該等齒的接近而送出脈衝信號 拓轴相位檢測手段，其係用以由上述曲柄脈衝產生手 段送出的脈衝信號作為曲柄脈衝而加以檢測，並由該曲柄 (3)1221880

脈衝檢 測引擎 根據由 由上述 引擎之 測手段: 未檢測： 至由上： 曲柄轴-者。 另外 係在上: 擎回轉 火時期 到之引 定為點 另外 係在上 測引擎 時點火 檢測到 偏於進 另外 其特徵 測曲柄轴相位’·吸氣管壓力檢測手段，其係用以檢 之吸氣管内吸氣管壓力；衝程檢測手段，其係用以 上述曲柄軸相位檢測手段檢測到之曲柄軸相位 及巩$壓力檢測手段檢測到之吸氣管壓力 衝程；引擎控制手段，其係用以根據由上述衝程檢] 檢測到 < 引擎衝程而控制引擎運轉狀態；以及衝浐 時點火時期設定手段，其係用以引擎啟動時，王 4衝程檢測手段檢測到引擎之衝程為止的期間，按 …回轉’將特定的曲柄轴相位設定為點火時期 ;ΠΓ申請專利範圍第2項之5丨擎控制裝置， U申叫專利範園第i項之發明中， 數夕3丨敬 丹有用乂檢測引 數 < 引擎回轉數檢測手段，且上 設定手段，係在經由上述引擎回；r二檢測時點 擎回轉數為特定值以下時，將上二=段檢測 火時期。 站為或其附近設 ’本發明中申請專利範圍第3項之 述申請專利#㈤ 擎担制裝置， 月寻圍第1或第2項之發明 回轉…丨擎回轉數檢測手段，且上、二有用以檢 時期設定手耔九 丄 义衝和·未檢測 手叙，係在經由上述引擎 之引擎回轉數為特定值以上時，c手段 角側之特定相位或其附近設定為點：二上死點為 月中申請專利範圍第4項之引敬 為具有：嵩，其係以非等間隔下設=控制裝置’ 在曲柄輛本身或 (4) (4)1221880 與曲柄軸作同步回轉的構件之外周；曲柄脈衝產生手段， 其係用以隨著該等齒的接近而送出脈衝信號；曲柄軸相位 檢測手段，其係用以由上述曲柄脈衝產生手段送出的脈衝 仏號作為曲柄脈衝而加以檢測，並由該曲柄脈衝檢測曲柄 轴相位；吸氣管壓力檢測手段，其係用以檢測引擎之吸氣 管内吸氣管壓力；衝程檢測手段，其係用以根據由上述曲 柄轴相位檢測手段檢測到之曲柄軸相位及由上述吸氣管 壓力檢測手段檢測到之吸氣管壓力而檢測引擎之衝程；引 擎控制手段，其係用以根據由上述衝程檢測手段檢測到之 =擎衝程而控制引擎運轉狀態；以及衝程未檢測時燃料量 :2手奴，其係用以引擎啟動時，在直至由上述衝程檢測手 田祆"、彳到引擎足衝程為止的期間，將衝程一循環所需燃料 K 一半的燃料量，設定為曲柄軸每一回轉之燃料量者。 本發明中申請專利範圍第5項之引擎控制裝置， 产請專利範圍第4項之發明巾，具有檢測引擎溫 二引擎溫度檢測手段，且上述衝程未檢測時燃料量設定 壓力V系=由上述吸氣管壓力檢測手段檢測到的吸氣管 兩回轉門：：上述曲柄軸相位檢測手段檢測到之曲柄轴 以上 之燃料量設定為上、中的任一屬小者之吸氣管壓力所算出 管A士至 為上述衝程一循環所需之燃料量，上述吸氣 :4未滿特定值時，則將根據 :手段檢測…擎溫度所算出之燃料量設定 心-循環所需之燦料量者。 為上述衝 1221880 (5) 另外，本發明中申請專利範圍第6項之引擎控制裝置， 係在上述申請專利範圍第1或第4項之發明中，具有用以檢 測引擎回轉數之引擎回轉數檢測手段，與衝程檢測許可手 段，其係用以在由上述引擎回轉數檢測手段檢測到之引擎 回轉數為特定值以上時，允許藉上述衝程檢測手段的引擎 衝程之檢測。 【發明之實施形態】 以下說明本發明之實施型態。 圖1係顯示例如機車用之引擎及其控制裝置之一例子概 略結構圖。引擎1係排氣量比較小的單缸四衝程引擎，具 有缸體（cylinder body)2、曲柄軸3、活塞4、燃燒室5、吸氣 管6、吸氣閥7、排氣管8、排氣閥9、點火塞10、以及點火 線圈11。另在吸氣管6内設有會因應加速裝置（accelerator)開 度而開閉的節流閥12，該節流閥12之下游側吸氣管6設有 作為燃料噴射裝置之噴射器13。該噴射器13係連接於配設 在燃料箱19内之濾油器18、燃料泵17、壓力控制閥16。 該引擎之運轉狀態係由引擎控制單元1 5加以控制。因而 設有：用以檢測曲柄軸3之回轉角度，即用以檢測相位之 曲柄角度感測器20，用以檢測缸體2之溫度或冷卻水溫度 ，即用以檢測引擎本體溫度之冷卻水溫度感測器21，用以 檢測排氣管8内燃料空氣比之排氣燃料空氣比感測器22， 用以檢測吸氣管6内吸氣管壓力之吸氣管壓力感測器24， 以及用以檢測吸氣管6内溫度，即吸氣溫度之吸氣溫度感 測器25，以作為檢測該引擎控制單元15之控制輸入，即作 -10- 1221880 ⑹ 為檢測引擎1之運轉狀態的手段。因此上述引擎控制單-b可以這些感測器之檢測信號作為輸入而對於上述機料 泵π、壓力控制閥16、噴射器13、點火線圈1 1輸出控制户 號。 茲就由上述曲柄角度感測器20所輸出的曲柄角度信號 ^ 之原理說明如下。在本實施形態則如圖2a所示，在曲為輪 3之外周大致以等間隔突設有複數個齒23，而以磁感；則器 等曲柄角度感測器20檢測其接近，並經施予適度的電方* 處理而送出脈衝信號。各齒23間之朝周方向之節距（pikw _ 係換算成曲柄軸3之相位（回轉角度）時則為30。，各齒23之朝 周方向之寬度係換算成曲柄軸3之相位（回轉角度）時則為 10 。但只有一處並未依循該節距而形成為相對於其他鸾 23之節距的兩倍節距。其係如圖2a中以二點鏈線所示， 設定為在本來應有齒之部分並未形成有齒之特殊設計，、上 叫，這 部分就是相當於非等間隔。以下將此部分稱謂缺齒部。 因此，曲柄軸3在進行等速回轉時之各齒23之脈衝作號 列，將顯現出如圖2b所示者。並且圖2a係顯示在壓縮上死 · 點時之狀態（排氣上死點在形態上也是相同），但卻將到達 該壓縮上死點時之前的脈衝信號編為圖示” 〇，，，並依序對 於其次之脈衝信號則編為圖示”1” ’其次之脈衝信號則編： 為圖示”2，，，直至圖示”4”為止而加以編號（編碼）。相當於 、 該圖示”4”的脈衝信號之齒23後面就是缺齒部，因而將之 視為宛如有一齒存在而多計為一齒而對於後續之齒23的 脈衝信號則編號為圖示"6”。將之重覆進行，在园系"16，， -11 - 1221880

⑺ 的脈衝信號之後面將有下一個缺齒部會接近，因而與上述 同樣地多加計數一齒而對下一個齒23之脈衝信號則編號 為圖示Π18”。當曲柄軸3作兩回轉時四個衝程之循環就全 部結束，因此編完至圖示”23”後對於其次之齒23之脈衝信 號則再度編為圖示。原則上被編為該圖示的齒23的 脈衝信號之剛好後面應為壓縮上死點。往後則將如上述經 檢測到的脈衝信號列，或其單體之脈衝信號定義為曲柄脈 衝。因此若根據該曲柄脈衝並如後述般實施衝程檢測時即 可檢測到曲柄時序。此外將上述齒23設在與曲柄軸3作同 步回轉的構件之外周時，其效果也完全相同。 另一方面，上述引擎控制單元15係由未圖示之微電腦等 構成。圖3係顯示在該引擎控制單元15内之微電腦所執行 的引擎控制運算處理實施型態之方塊圖。該運算處理部包 括有：引擎回轉數計算部26，其係用以由上述曲柄角度信 號計算引擎回轉數；曲柄時序檢測部27，其係用以同樣地 由曲柄角度信號及上述吸氣管壓力信號檢測曲柄時序資 料，即衝程狀態；衝程檢測許可部29，其係用以讀入經由 上述引擎回轉數計算部26算出之引擎回轉數，而對於上述 曲柄時序檢測部27輸出衝程檢測許可資訊，同時取入依該 曲柄時序檢測部27的衝程檢測資訊而輸出；缸内空氣質量 計算部28，其係用以讀入經由上述曲柄時序檢測部27檢測 到之曲柄時序資料，而由上述吸氣溫度信號及上述冷卻水 溫度（引擎溫度）信號及上述吸氣管壓力信號及經由上述 引擎回轉數計算部26算出之引擎回轉數，計算缸内空氣質 1221880

量（吸入空氣量）；目標燃料空氣比計算部33，其係用以由 經由上述引擎回轉數計算部26算出之引擎回轉數及上述 吸氣管壓力信號，計算目標燃料空氣比；燃料噴射量計算 部34，其係用以由經由該目標燃料空氣比計算部33算出之 目標燃料空氣比及經由上述吸氣管壓力信號及上述缸内 空氣質量計算部28算出之缸内空氣質量及由上述衝程檢 測許可部29輸出之衝程檢測資訊及上述冷卻水溫度信號 ，計算燃料噴射量或燃料噴射時期；噴射脈衝輸出部30 ，其係用以讀入經由上述曲柄時序檢測部27檢測到之曲柄 時序資料，而向上述噴射器13輸出按照經由上述燃料噴射 量計算部34算出之燃料噴射量及燃料噴射時期；點火時期 計算部31，其係用以由經由上述引擎回轉數計算部26算出 之引擎回轉數及經由上述上述目標燃料空氣比計算部33 設定之目標燃料空氣比及經由上述衝程檢測許可部29輸 出之衝程檢測資訊算出點火時期；以及點火脈衝輸出部32 ，其係用以讀入經由上述曲柄時序檢測部27檢測到之曲柄 時序資料，而向上述點火線圈11輸出按照經由上述點火時 期計算部31設定之點火時期的點火脈衝。 上述引擎回轉數計算部26，係可由上述曲柄角度信號之 時間變化率算出引擎輸出軸之曲柄軸的回轉速率以作為 引擎回轉數。具體而言，係可算出將上述相鄰接的齒23 間之相位除以對應的曲柄脈衝檢測所需時間而得之引擎 回轉數瞬間值，與由其移動平均值構成之引擎回轉數平均 值0 1221880

(9) 上述曲柄時序檢測部27係具有與上述曰本專利特開、， 第10-227252號公報所記載衝程辨別裝置相同之結構，养… 即可例如圖4所不按各缸而檢測衝程狀態，並將之 柄時序資訊而輸出。就是說，在四衝程引擎中曲柄軸與 輪軸係經常以特足的相位差而繼續回轉，因此例如 一 _ 4戶斤 示般讀入曲柄脈衝時，自上述缺齒部起第四之圖 y ’’十 21 ”之曲柄脈衝就是屬排氣衝程或壓縮衝程中之任 。如眾所周知，在排氣衝程中排氣閥係打開而吸氣閩係者 住，因而吸氣管壓力高，在壓縮衝程初期由於吸氣閥仍1 開著，故吸氣管壓力低，或是吸氣閥即使在閉著， 因 行的吸氣衝程而吸氣管壓力仍然是低。因此吸氣營 I力為 低時之圖示21就表示曲柄脈衝係處於壓縮衝程， W剛取 得圖示"0"之曲柄脈衝之後就是壓縮上死點。如此

〉貝!I 到任何衝程狀怨後，在該衝程間内插（interp〇lati〇n)曲柄私 回轉速率，當可更仔細的檢測到目前之衝程狀態。 上述衝程檢測許可部29係依照圖5所示之運算處理二 王而輪 出對於上述曲柄時序檢測部27的衝程檢測許可資訊。如上 述，欲由上述曲柄脈衝檢測衝程，則只少曲柄轴需要兩口 轉。且在此期間’包含上述缺齒部在内的曲柄脈衝必須穩 定。然對於如本實施形態般較小的排氣量、單缸引擎而言 ，啟動時在進行所謂的搖轉啟動時，引擎之回轉狀態並不 會穩定。於是藉圖5之運算處理來判斷引擎回轉狀態而允 許衝程檢測。 該圖5之運算處理係例如以上述曲柄脈衝之輸入作為觸 -14- ^1880 (ίο)

發器（trigger)而實施。惟在該流程圖中雖未 信之步驟，但經由運算處理所得之資、别設有用以通 於記憶裝置，且運算處理所 隨時更新記憶 裝置讀出。 次^式可隨時由記憶 在該運算處理，則首先在步驟川讀入 轉數計算部26算出之引擎回轉數平均值。 1擎回 接著將控制移至步驟S12 ’加以判斷經在上述 ==回轉數平均值是否為相當於初爆時的回轉數 I預先設定的衝程檢測許可特定回轉數以上，若該引擎 回轉數平均值為衝程檢測許可特定回轉數以上，則將控制 移至步驟S13 ’若並非為如此則將控制移至步驟Sl4。 在上述步騾S13，則應先輸出允許衝程檢測之通知後才 將控制返回於主程式。 另在上述步驟S14，則應先輸出不允許衝程檢測之通知 後才將控制返回於主程式。 若依照該運算處理，則由於引擎回轉數至少達到相當於 初爆時的回轉數以上之衝程檢測許可特定回轉數以上才 能允許衝程檢測，因而曲柄脈衝穩定，可實現正確的衝程 檢測。 上述缸内空氣質量計算部28，係如圖6所示具有供由上 述吸氣管壓力信號及經由上述引擎回轉數計其部26算出 之引擎回轉數而計算缸内玄氣質量之二維圖（three-dimensiond map)。該缸内空氣質量之三維圖係只要可供計 測例如實際上邊使引擎在特定的回轉數下回轉邊改變吸 -15- 1221880 (Π) 氣管壓力時之缸内空氣質量即夠，可由比較簡單的實驗即 可計測到，因此圖之製作容易。而且如有高度的引擎模擬 操作，則也可使用其而製作圖。另外缸内空氣質量係會依 引擎溫度而變化，因而也可使用上述冷卻水溫度（引擎溫 度）信號而加以修正。 上述目標燃料空氣比計算部33，係如圖7所示具有供由 上述吸氣管壓力信號及經由上述引擎回轉數計算部26算 出之引擎回轉數而計算目標燃料空氣比之三維圖。該三維 圖可在桌上設定至某一程度。燃料空氣比係一般與轉矩 (torque)有相關性，燃料空氣比愈小，亦即燃料愈多且空氣 少，轉矩會愈增加，但效率會相對減少。反之，燃料空氣 比愈大，亦即燃料愈少且空氣多，轉矩雖會減少但效率卻 會提高。燃料空氣比小的狀態稱為富油（rich fuel)，燃料空 氣比大的狀態稱謂貧油（lean fuel)，而最貧油的狀態係稱為 所謂的理想燃料空氣比或化學計量法（stoichometrics)，而汽 油會完全燃燒之燃料空氣比則為14.7。 引擎之回轉數就是等於引擎之運轉狀態，一般在高回轉 側則將燃料空氣比設定為大，在低回轉側則設定為小。這 是為在低回轉側提高轉矩之響應性而在高回轉側則提高 回轉狀態之響應性之緣故。另外吸氣管壓力就是等於節流 閥開度等之引擎負荷狀態，一般在引擎負荷狀態大的狀態 ，亦即在節流閥開度大、且吸氣管壓力也大時，則將燃料 空氣比設定為小，在引擎負荷狀態小的狀態，亦即在節流 閥開度小、且吸氣管壓力也小時，則將燃料空氣比設定為 1221880 (12) 大，這是因為在引擎負荷大時則重視轉矩而在引擎負荷小 時則重視效率之緣故。 如上述目標燃料空氣比係指易於掌握物理性意味之數 值，因此可配合所要求之引擎輸出特性而將目標燃料空氣 比設定成某一程度。當然也可配合實際車輛之引擎輸出特 性而實施調準（tuning)工作，不必贅述。 再者，該目標燃料空氣比計算部33具有過渡時期修正部 29，用以由上述吸氣管壓力信號檢測引擎運轉狀態之過渡 時期，具體而言係檢測加速狀態或減速狀態，並配合其而 修正目標燃料空氣比。例如圖8所示，吸氣管壓力也可說 為節流閥操作之結果，因而吸氣管壓力會變大時，即可知 節流閥被打開而正在處於要求加速中，即處於加速狀態。 若檢測到像這樣的加速狀態，則應配合其而例如將上述目 標燃料空氣比暫時設定於富油側，然後恢復為本來之目標 燃料空氣比。恢復至目標燃料空氣比之方法，可利用例如 逐漸改變在過渡時期設定在富油側之燃料空氣比，與本來 之目標燃料空氣比的加權平均之加權係數等之習知方法 。相反地若檢測到減速狀態，則可採取設定於比本來之目 標燃料空氣比偏於貧油側，俾重視效率之方法。 在上述燃料噴射量計算部34，則依照圖9所示之運算處 理而算出並設定引擎啟動時並通常運轉時之燃料噴射量 及燃料噴射時期。該圖9之運算處理，係例如以上述曲柄 脈衝之輸入作為觸發器而實行。惟在該流程圖中雖未特別 設有用以通信之步驟，但經由運算處理所得之資訊乃可隨 (13) r—_ 於記憶裝置’且運算處理所需之資訊或程式可 寺由兄憶裝置讀出。 在d運算處理，則首先在 如 檢剛許可部29輪出之衝程檢測資訊。…由上述衝程 挪==',WS22,加以判斷藉上述曲柄時序檢 *扒制移至1 “則疋否為未完成，若衝程檢測為未完成則 步驟S23，若並非如此，則將控制移至步驟S24。 為，,0"^、步驟S23,則加以判斷燃料嘴射次數計數器η是否 步驟S25 ^燃科嘴射次數計數器η若為，，〇"，則將控制移至 ’若並非如此，則將控制移至步驟 啟驟S25’則加以判斷往後之燃料噴射是否為自 料* 。起弟三次以後之燃料噴射，若為第三次以後之燃 :’則將控制移至步騾S27，若並非如其，則將控制 々夕主步騾S28。 特定二迷步驟S27 ’則在曲柄軸兩回轉中，將預先設定之 ”二的曲才丙角度，在本實施例則為在上述圖2、圖4之圖示 ”18，，之曲柄脈衝下的吸氣管壓力，由例如未圖示· u氣&壓力記憶部讀入，並算出兩者之吸氣管壓力差後 將控制移至步驟S29。 逃步驟S29 ’則判斷經由上述步驟S28算出之吸氣管· 壓力差b 、 产 疋否為例如能夠將衝程識別至某一程度的特定值 、 若該吸氣管壓力差為特定值以上，則將控制移至步 驟 S30，f fc 右並非如此，則將控制移至步驟S28。 迷步驟S30’則根據在由上述步騾S27讀入之曲柄軸兩 -18- (14)

月度下之吸氣官壓力中任一小者的 燃料嘴射量後將控制移至步驟S3p 回轉間之特定的曲柄 吸氣管壓力而算出總 艮另:万面，在上述步騾S28 ,則讀入上述冷卻水溫度， :::擎溫度而採取例如冷卻水溫度愈低愈增多燃料噴射 等万去而算出按照冷卻水溫度的總燃料喷射量後將控 制移至步驟S31。將在本步驟S28或上述步騾S3〇算出之總燃 2噴射I，係意味著本來在一循環，即在曲柄軸兩回轉一 /在吸氣衝程則噴射即可的燃料噴射量。因此若已檢測 、衝秸而在吸氣衝程前只要噴射一次對應於冷卻水溫度 、·”’：料賣射量’引擎即能按照冷卻水溫度，即引擎溫度而 正確地回轉。 在上述步驟S31，則將經由上述步驟S3〇設定之總燃料噴 、、I的半设疋為本次之燃料噴射量，同時按各回轉，即 女曲柄轴每—回轉將特定的曲柄角度，在本實施形態則將 在上述步驟S32，則將上述燃料噴射次數〇成為"”後將 控制返回於主程式。 j 2圖2、圖4之圖示”10"或圖示”22”之曲柄脈衝下降時， 口又疋為燃料噴射時期後將控制移至步驟S32。 另方面在卜> 工遮步驟S24，則判斷上次燃料噴射是否為即 將開始吸氣衝#、 〇 ,、 私孓前，若上述燃料噴射為即將開始吸氣衝 又則’則將控制移至步驟S33，若並非如此，則將控制 移至步驟S26。 在上述步驟S26， 料噴射量，同時與 則將上次燃料噴射量設定為本次之燃 上述步驟S31同樣地按各回轉’即按曲 -19- (15) 〇o\j 、—回# *特疋的曲柄角度設定為燃料噴射時期後 將控制移至步驟S34。 在上述步驟S34，目丨1啊I»、丄、 ,, ^將上逃燃料噴射次數計數器η成為 〇 ’’後才將控制返回於主程式。 “ 3迟步驟S33 ’則設定按照目標燃料空氣比、缸内 :孔貝里及虱官壓力的通常運轉時之燃料噴射量及燃料 噴射時期後，將控制蒋 制移至步騾S35。具體而言，例如將經 由上述紅内空氣質量計算部28算出之缸内空氣質量除以 ^目‘燃料$氣比計算部33算出之目標燃料空氣 比，藉此即可得紅内空氣質量，因而對此乘上例如嘴射器 13(流量特性即可求得燃料嘴射時間，且由此即得以算出 燃料噴射量及燃料噴射時期。 ”在上（步風S34，則將上述燃料噴射次數計數器^成為 後才將控制返回於主程式。 & 〉運算處理’經由上述曲柄時序檢測部27的衝程檢測 二果右為未％成’則將本來在一循環一次，在吸氣衝程之 前噴射即可令引簦Π： & ϋ _ ^ V 51擎正確地回轉的總燃料噴射量之一半的 里按曲柄軸每一回轉，以在特定的曲柄角度下嘴射，藉 ^即可如後述在啟動引擎時，自搖轉啟動開始至最初的吸 冬衝秸雖有可此只能吸氣必要的燃料之一半，但若在壓縮 •古或其附近進行點火，則結果雖為屬弱勢，但仍能實 現確實地獲得爆發而啟動引擎。當然若在自搖轉啟動開始 至最初的吸氣衝程能夠吸氣到必要的燃料，亦即如能將按 曲柄軸每一回轉所噴射一次之燃料吸氣到兩次分時，當可 -20- 1221880 (16) 得充分的爆發力而確實地啟動引擎。 相對地，若即使為己檢測到衝程，但上次之燃料噴射並 非在於即將開始吸氣衝程之前時，由於只有噴射上述必要 的燃料噴射量之一半，因此使其能再行噴射一次與上次相 同的燃料噴射量，即可在下次吸氣衝程吸氣到必要的燃料 ，獲得充分的爆發力而確實地運轉引擎。 再者上述衝程檢測結果若為未完成，則讀入在曲柄軸兩 回轉間的預先設定之特定的曲柄角度，具體而言，讀入在 上述圖2、圖4之圖示”6"或圖示Π18”之曲柄脈衝下之吸氣管 壓力，並算出兩者之吸氣管壓力差。如上述，節流閥若非 突然地開大，則在吸氣衝程之吸氣管壓力與膨脹衝程之吸 氣管壓力間理應有相應的壓力差存在，因此上述經算出之 吸氣管壓力差，若為上述可供衝程檢測的程度之特定值以 上，則將其中任一屬小者之吸氣管壓力視為吸氣衝程之吸 氣管壓力，而按照其吸氣管壓力，即有某些程度按照節流 閥開度味道的吸氣管壓力而設定總燃料噴射量，藉此即可 獲得按照節流閥開度的引擎回轉上升。 另方面上述在曲柄軸兩回轉間之特定的曲柄角度下之 吸氣管壓力差為未滿特定值，或在剛啟動開始後之燃料噴 射時，則設定按照冷卻水溫度，即引擎溫度的總燃料噴射 量，即可至少能抗拒摩擦力而確實地使引擎回轉啟動。 在上述步驟S31，則依照圖10所示運算處理而算出並設 定引擎啟動時以及通常運轉時之點火時期。該圖10之運算 處理係以上述曲柄脈衝之輸入作為觸發器而實行。惟在該 1221880 (17) 流程圖中雖未特別設有用以通信之步驟，但經由運算處理 所得之資訊乃可隨時更新記憶於記憶裝置，且運算處理所 需之資訊或程式可隨時由記憶裝置讀出。 在該運算處理，則首先在步驟S41讀入經由上述衝程檢 測許可部29輸出之衝程檢測資訊。 接著，將控制移至步騾S42，判斷經由上述曲柄時序檢 測部27的衝程檢測是否為未完成，衝程檢測若為未完成， 則將控制移至步驟S47，若並非如此，則將控制移至步驟 S44 « 在上述步驟S47，例如在引擎啟動時，在搖轉啟動開始 起至獲得依初爆產生的爆發力以前，因引擎回轉數低且不 穩定之故而將啟動初期點火時期按曲柄軸每一回轉，設定 於上死點（無論是壓縮或排氣），即上述圖2或圖4之圖示 Π0Π或圖示”12”之曲柄脈衝下降時土曲柄軸回轉角度10°後 ，將控制返回於主程式。按土曲柄軸回轉角度10°係加以 考量電性或機械性的響應性者，惟實質上仍與上述圖2或 圖4之圖示”0”或圖示"12"之曲柄脈衝下降同時進行點火。 在上述步驟S44，則判斷上述引擎回轉數之平均值是否 為特定值以上，該引擎回轉數之平均值若為特定值以上， 則將控制移至步驟S48，若並非如此，則將控制移至步驟 S46。 在上述步驟S46，例如在引擎啟動時，在獲得依初爆產 生的爆發力以後，因引擎回轉數高某一些程度（但引擎回 轉數並非穩定）之故而將啟動後期點火時期按一循環一次 -22- 1221880 (18) ，設定於壓縮上死點前、進角側10° ，亦即上述圖3或圖11 之圖示或圖示”12”之曲柄脈衝升起時土曲柄軸回轉角 度10°後，將控制返回於主程式。按±曲柄軸回轉角度10° 係加以考量電性或機械性的響應性者，惟實質上仍與上述 圖2或圖4之圖示或圖示”12”之曲柄脈衝升起同時進行 點火。 在上述步騾S48，則按衝程一循環實行一次通常點火時 期設定後將控制返回於主程式。例如就一般而言，在通常 點火，轉矩會在比上死點稍偏於進角側之處達到最高，因 此以其點火時期為中心，按照會反映在吸氣管壓力的運轉 者之加速意思而調整點火時期。 該運算處理，在衝程檢測未完成的初爆以前之搖轉啟動 開始時，即在啟動初期時，為了配合上述按曲柄軸每一回 轉的燃料噴射而確實地使引擎回轉啟動，則按曲柄軸每一 回轉以上死點附近作為點火時期，藉以防止引擎逆轉。另 外即使在衝程檢測後，直至引擎回轉數會達到特定值以上 之前，也將轉矩較高的壓縮上死點前、進角側10°附近設 定為啟動後期點火時期，藉此即可使引擎回轉數穩定於高 * _ jHs 〇 如上述，在本實施形態可由吸氣管壓力及引擎運轉狀態 ，依照預先所記憶的缸内空氣質量三維圖而算出缸内空氣 質量，同時由該吸氣管壓力及引擎運轉狀態，依照預先所 記憶的缸内空氣質量三維圖而算出目標燃料空氣比，然後 將缸内空氣質量除以目標燃料空氣比即可算出燃料噴射 -23- 1221880 (19) 量，因此可使控制變得容易I正確者，同時由於容易計測 缸内空氣質量、且容易設定目標燃料空氣比，因此圖之製 作容易。加上可不再需要用以檢測引擎負猗之節流閥開度 感測器或節流闕位置感測器等節流閥感測器。 此外，由吸氣管壓力檢測其係處於加速狀態或減速狀態 等過渡時期而加以修正目標蜓料空氣比，藉此即可使在加 速時或減速時下之引擎輸出特性，由單依目標燃料空氣比 圖而設疋者，變更成運轉者所冀望者或接近於運轉者的感 覺者。 另外由曲柄軸相位檢測引擎回轉數，藉此即可容易檢測 到引擎回轉數，同時例如構成為取代凸輪感測器而由曲柄 軸相位檢測到衝程狀態時，則可廢除昂貴且複雜的凸輪感 測器。 在如上所述不使用凸輪感測器之本實施形態，其曲柄軸 之相位或衝程檢測是重要。然對於僅依賴曲柄脈衝與吸氣 管壓力而執行衝程檢測之本實施形態而言’曲柄軸最低也 需有兩回轉，否則乃無法檢測到衝程。然而引擎究竟會在 何種衝程被迫停轉，乃無法預先知曉。就是說搖轉啟動係 由何種衝程開始，乃無從知曉。於是本實施形態則在自搖 轉啟動開始起直至檢測到衝程為止之期間，使用上述曲柄 脈衝，按曲柄軸每一回轉在特定的曲柄角度下噴射燃科， 同時同樣地按曲柄軸每一回轉在麼縮上死點附近實施點 火。並且自衝程被檢測到後，則按一循環實施一次可達成 按照節流閥開度的目標燃料空氣比之燃料噴射’但？|擎回 -24- (20) (20)1221880 轉數達到特定值以上之前，仍使用上迷 易於顯現出之壓縮上 柄脈衝，在轉矩 i、倚上叱點、進角側1〇。 圖12係經由如上述 k實犯點火。 、又燃料噴射及點 初爆’但其係顯示其初爆爆發力為較小時制而獲得 回轉數、燃料噴射脈衝、點火脈衝之广引擎（曲柄轴） 自獲得初爆而引擎回轉數平均值直：：者。如上述 特定回轉數以上為止，點火脈衝係按曲：：：程：：許可 上述圖3之圖示”〇"或圖示” 12"(在 ㊃母—回轉配合 之曲；te酿#f 丁路卩去 、< 編號並非正確） <曲柄脈衝下㈣而輪出，燃料噴射脈衝 回轉配合上述圖4之圖示，或圖：=柄軸母-並非正確)之曲柄脈衝下降時而輸出”、編號 :火脈衝結束時’即下降時實行=火係設定為在 脈衝結Μ，即在下降時設^使^射則在燃料喷射 冷射：一上述根據 期間中由 θ ^ Ι總燃料噴射量，但在此 J甲由於可取得相當於吸氣 氣管壓力於膨脹衝程之曲柄？柄脈衝，，之吸 力V且兩者之吸氣管恩力…广衝”6”之吸氣管塾 值以上，因&第二& 1 m 处衝程檢測可行的特定 中較低的—者之吸氣管壓力，即相射’則依照根據其 衝”18"之吸氣管壓力p &、 两於吸氣衝程的曲柄脈 由於έ 。而妖定之總蜒料噴射量。 口由該燃枓噴射及點火控制 二 =數平均值將緩慢地增加，不 J程 特疋回轉數以上時即可允許衝程檢測，因此如上述進行 -25- (21)

t匕車交 上述相同曲柄角度下之吸氣管壓力而實施衝程檢 即匕時’經衝程檢測之結果，由於上次之燃料噴射係在 —ν開七吸氣衝程之前，從其以後則以理想的時序下，在 在〜 一；入赁射可達成目標燃料空氣比之燃料。相對地 衝锃檢測後點火時期也是在一循環中只實施一次，但因 > 卻水、$ φ. i . 定 现&南未到達特定的溫度，空轉回轉數並未趨於穩 所以點火時期係在壓縮上死點前、進角側10。，亦即 ， 西己 Q上述圖4之圖示”0”之曲柄脈衝升起時而輸出點火脈 衝。获山 、 Θ此’往後之引擎回轉數即可迅速地增加。 圖 1 3係顯示同樣的在搖轉啟動時實施燃料噴射及 4空、 ·、’。八 p |又結果，在初爆即獲得大的爆發力時之引擎（曲柄軸） U轉數、燃料噴射脈衝、點火脈衝之經時變化者。初爆若 处k樣的強，引擎回轉數即將迅速地增加，在短時間内即 2 2到衝程檢測許可特定回轉數以上而允許衝程檢測。此 寺、”二衝程檢測結果，由於上次之燃料噴射並非為即將開始 吸虱衝程之前，具體而言，係在於膨脹衝程，因而再度以 在與上次相同曲柄角度下噴射相同燃料噴射量，俾能在後 續吸氣衝程吸氣到理想的燃料量，藉此即可使引擎啟動趨 於穩定。 如此，在本實施形態，直至檢測到衝程之前則按曲柄軸 每一回轉以特定的曲柄角度下實施燃料噴射，同時按曲柄 軸每一回轉在壓縮上死點附近實施點火，藉此雖為弱勢， 但能確實地獲得初爆，同時可防止引擎之读艟。R 1A 久過來說 在獲得初爆以前，若在比壓縮上死點偏於進角側之處實施 -26- (22)1221880

點火，則有造成引擎逆轉 ^ _ 、。另外經檢測到衝程後，則 一循％ —次實施燃料嘴射 _ ，、點火。實施該點火時，則在 前、進角側10。附k ^ 以 ^ '八5犯％种噴射血乳， _ μ 一 ，、點火。實施該點火時，則在 上化點可、進角側10。 延實犯，即可使引擎回轉數 地升起。 壓縮 迅速地升起 了程檢測前，按—循環—次，即按曲柄軸兩回轉一 次而實施燃料噴射與點火，燃料噴射若W後，或結 火並非在於壓縮上死點時’則無法獲得初爆。就是說會造 成引擎會順利啟動之情況與不能啟動之情況。加上若在衝 程檢測後，按曲㈣-回轉—次而實施㈣噴射，對於引 擎回轉數之使用4請高的冑車而言，即將冑得不得不繼續 嘴射壤料而必然會使噴射器之動態範圍受到限制。此外在 衝裎檢測後，也按曲柄軸一回轉一次繼續點火之方法可說 是浪費能量。 按上述實施型態係就吸氣管内噴射型引擎加以詳述，但 本發明之引擎控制裝置也可同樣地應用於直噴裂引擎上。 另外上述實施型態係就單缸引擎加以詳述，但本發明之 弓I擎控制裝置也可同樣地應用於缸數為二缸以上，即所謂 的多缸型引擎上。 此外引擎控制單元也可以各種運算電路取代微電腦而 使用。 【發明之效果】 综上所述，若依照本發明中申請專利範圍第1項之引擎 控制裝置，則由於採取在引擎啟動時’直至經由上述衝程 檢測手段檢測到擎衝程之期間’按曲柄轴每一回轉將特 -27- 1221880 (23) 定的曲柄軸相位設定為點火時期之結構，因而將該特定的 曲柄軸相位至少設定於相當於爆發衝程的曲柄軸相位，藉 此即可在適當的時序下噴射適當的燃料量，獲得確實的爆 發而啟動引擎。 另外若依照本發明中申請專利範圍第2項之引擎控制裝 置，則由於採取經檢測到之引擎回轉數為特定值以下時， 將上死點或其附近設定為點火時期之結構，因而在引擎回 轉數未趨於穩定的啟動初期不會造成引擎逆轉。 另外若依照本發明中申請專利範圍第3項之引擎控制裝 置，則由於採取經檢測到之引擎回轉數為特定值以上時， 將相對於上死點為進角側之特定相位或其附近設定為點 火時期，因而在引擎回轉數穩定成某一程度的啟動後期可 使引擎回轉數確實地增大。 另外若依照本發明中申請專利範圍第4項之引擎控制裝 置，則由於採取在引擎啟動時，直至經由上述衝程檢測手

段檢測到引擎衝程之期間，將衝程一循環所需燃料量之一 半的燃料量設定為曲柄軸每一回轉之燃料量，因而適當地 設定燃料之喷射時序，在燦L总％ t _ 在爆發衝程適當地實施點火，即可 獲仔確貫的爆發而啟動弓|擎。 另外若依照本發明中申 r明專利範圍第5項之引擎控制裝 置，則由於採取在曲柘t Λ 、 ， 兩回轉間之特定的曲柄軸相位下 之吸氣管壓力爰為特定# 值以上時，將根據JL中任一屬小者 之吸氣管壓力所算4之 …一錄”中任屬 π # π “，、枓I ?又疋為衝程一循環所需之 燃料量，該吸氣管壓力# 土、 ， m 未滿特定值時，則將根據引擎温 -28- 1221880

(24) 度所算出之燃料量設定為上述衝程一循環所需之燃料箱 之結構，因而若能在爆發衝程適當地實施點火，則在任何 情況下均可得必要且足夠的爆發力而實現良好的引擎啟 動。 另外若依照本發明中申請專利範圍第6項之引擎控制裝 置，則由於採取在經檢測到之引擎回轉數為特定值以上時 允許引擎衝程之檢測，因而可由穩定的曲柄脈衝正確地檢 測衝程。 【圖式之簡要說明】 圖1係機車用之引擎及其控制裝置之概略結構圖。 圖2 (a)、（b)係以圖1之引擎送出曲柄脈衝之原理說明圖。 圖3係顯示本發明引擎控制裝置之一實施型態方塊圖。 圖4係由曲柄軸相位與吸氣管壓力檢測衝程狀態之說明 圖。 圖5係顯示在圖3之衝程檢測許可部執行的運算處理流 程圖。 圖6係記憶在缸内空氣質量計算部的用以計算缸内空氣 質量之圖。 圖7係記憶在目標燃料空氣比計算部的用於計算目標燃 料空氣比之圖。 圖8係過渡時期修正部之作用說明圖。 圖9係顯示在圖3之燃料噴射量計算部執行的運算處理 流程圖。 圖10係顯示在圖3之點火時期計算部執行的運算處理流 -29- 1221880

(25) 程圖。 圖11係在圖10設定之點火時期說明圖。 圖12係依圖3之運算處理的引擎啟動時之作用說明圖 圖13係依圖3之運算處理的引擎啟動時之作用說明圖 【圖式代表符號說明】 1…引擎 3…曲柄轴

4…活塞 5…燃燒室 6…吸氣管 7…吸氣閥 8…排氣管 9…排氣閥 10…點火塞 11…點火線圈 12…節流閥

13…噴射器 15…引擎控制單元 16…壓力控制閥 17…燃料泵 20…曲柄角度感測器 21…冷卻水溫度感測器 23…齒 24…吸氣壓力感測器 -30- 1221880

(26) 25…吸氣溫度感測器 26…引擎回轉數計算部 27···曲柄時序檢測部（衝程檢測手段） 28…缸内空氣質量計算部 29···衝程檢涓ll許可部（衝程檢測許可手段） 30…噴射脈衝輸出部 31…點火時期計算部（衝程未檢測時點火時序設定手段） 32…點火脈衝輸出部 33…目標燃料空氣比計算部 34·.·燃料噴射量計算部（衝程未檢測時燃料量設定手段）

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Claims (1)

1221880 拾、申請專利範圍 1 . 一種引擎控制裝置，其特徵為具有：齒，其係以非等間 隔下設在曲柄軸本身或與曲柄軸作同步回轉的構件之 外周；曲柄脈衝產生手段，其係用以隨著該等齒的接近 而送出脈衝信號；曲柄軸相位檢測手段，其係用以由上 述曲柄脈衝產生手段送出的脈衝信號作為曲柄脈衝而 加以檢測，並由該曲柄脈衝檢測曲柄軸相位；吸氣管壓 力檢測手段，其係用以檢測引擎之吸氣管内吸氣管壓力 ;衝程檢測手段，其係用以根據由上述曲柄軸相位檢測 手段檢測到之曲柄軸相位及由上述吸氣管壓力檢測手 段檢測到之吸氣管壓力，而檢測引擎之衝程；引擎控制 手段，其係用以根據由上述衝程檢測手段檢測到之引擎 衝程，而控制引擎運轉狀態；以及衝程未檢測時點火時 期設定手段，其係於引擎啟動時，在直至由上述衝程檢 測手段檢測到引擎之衝程為止的期間，按曲柄軸每一個 回轉，將特定的曲柄軸相位設定為點火時期者。 2 .如申請專利範圍第1項之引擎控制裝置，其中具有用以 檢測引擎回轉數之引擎回轉數檢測手段，且上述衝程未 檢測時點火時期設定手段，係在經由上述引擎回轉數檢 測手段檢測到之引擎回轉數為特定值以下時，將上死點 為或其附近設定為點火時期。 3 .如申請專利範圍第1或2項之引擎控制裝置，其中具有 用以檢測引擎回轉數之引擎回轉數檢測手段，且上述 衝程未檢測時點火時期設定手段，係在經由上述引擎

1221880 回轉數檢測手段檢測到之引 ，將相對於上死點為偏於、# # 符疋值以上時 μ 逛角側之特定相位或m μ 疋為點火時期。 及其附近设 4 · 一種引擎控制裝置，其特徵且 隔下設在曲柄軸本身或*曲柄轴有作：+其係以非等間 外周；曲柄脈衝產生手段，=作：步回轉的構件之 丁千又具係用以隨著兮！ 土， 而送出脈衝信號；曲柄軸相位 ^ 6,接近 述曲括脈衝產生手段送出的酿ι子 其係用以由上 加…， 的脈衝信號作為曲柄脈衝而 私"、彳，並由茲曲柄脈衝檢測曲柄軸相位；吸 力檢測手段，其係用以檢測引擎 5 •無和1， 及孔&内吸氣管壓力 手=則手段’其係用以根據由上述曲…位檢測 广到之曲柄軸相位及由上述吸氣管恩力檢測手 …1収吸氣管塵力而檢測引擎之衝程；?丨擎控制手 又，其係用以根據由上述衝程檢測手段檢測到之引擎衝 程而控制引擎運轉狀態；以及衝程未檢測 手段，其係於引擎啟動時，在直至由上述衝程檢 測到引擎之衝程為止的期間，將衝程一循環所需燃料量 之一半的燃料量，設定為曲柄軸每一回轉之燃料量者。 5.如申請專利範圍第4項之引擎控制裝置，其中具有檢測 引擎溫度之引擎溫度檢測手段，且上述衝程未檢測時燃 料量設定手段，係在經由上述吸氣管壓力檢測手段檢測 到的吸氣管壓力中，在經由上述曲柄軸相位檢測手段檢 測到之曲柄轴兩回轉間的特定曲柄轴相位下之吸氣管 壓力差為特定值以上時，則將根據其中的較小者之吸氣 -2-

1221880 管壓力所算出之燃料量設定為上述衝程一循環所需之 燃料量，上述吸氣管壓力差為未滿特定值時，則將根據 經由上述引擎溫度檢測手段檢測到之引擎溫度所算出 之燃料量設定為上述衝程一循環所需之燃料量者。 6.如申請專利範圍第1或4項之引擎控制裝置，其中具有用 以檢測引擎回轉數之引擎回轉數檢測手段，與衝程檢測 許可手段，其係用以在由上述引擎回轉數檢測手段檢測 到之引擎回轉數為特定值以上時，允許藉上述衝程檢測 手段的引擎衝程之檢測。