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CN1320265C - 控制发动机的装置和方法 - Google Patents

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CN1320265C
CN1320265C CNB02159337XA CN02159337A CN1320265C CN 1320265 C CN1320265 C CN 1320265C CN B02159337X A CNB02159337X A CN B02159337XA CN 02159337 A CN02159337 A CN 02159337A CN 1320265 C CN1320265 C CN 1320265C
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Abstract

一个根据先前的发动机曲柄转动控制已经结束，发动机转速小于或等于导致发动机停转的极限速度，以及电池电压降至或小于预定值的情况，判断发动机正被起动器转动曲柄的发明。当出现这种情况时，起动发动机曲柄转动控制。发动机无需起动器开关的输入信号就可以切换到曲柄转动控制，并且发动机可以迅速被转动曲柄。

Description

控制发动机的装置和方法
技术领域
本发明涉及发动机控制；尤其涉及通过简单检测由发动机起动器引起的发动机曲柄转动实现的启动发动机曲柄转动控制。
背景技术
在早期的汽车发动机中，为了通过缩短发动机曲柄转动周期以保证发动机启动的性能，根据曲柄转动的检测，在曲柄转动周期内执行发动机曲柄转动所固有的燃料喷射控制，点火定时控制和空气量控制。
通过向发动机控制单元(ECU)输入与点火钥匙筒(key cylinder)连接的起动器开关信号，检测曲柄转动周期的开始。为了进行该检测，使用从起动器开关到ECU输入端子的导线，从而增加了成本。因此，在另一种更早期的技术中，当从曲柄角度传感器输入发动机转动信号时，判断发动机转动的开始，接着启动发动机曲柄转动控制(日本待审专利公开说明书2000-257540)。
发明内容
在上述早期技术中，当从无发动机转动状态开始发动机转动时，精确地检测出发动机转动的开始。
然而，当在发动机停止(例如接近发动机停转或发动机停转)前立即驱动起动器时，因未切换到发动机曲柄转动控制，发动机不能迅速被曲柄转动。更准确地，发动机速度必须先达到0，这是耗时的。
另外，因为在发动机停止之后发动机将立即受到反方向的力，发动机转速会被错误地识别。在这种情况下，发动机不能迅速被曲柄转动。
针对前述问题，本发明的一个方面通过根据与起动器驱动信号分离的发动机状态精确检测曲柄转动周期，实现到发动机曲柄转动控制的迅速切换。
为了实现上述方面，本发明涉及通过在先前的发动机曲柄转动控制结束，发动机转速小于或等于导致发动机停转的极限速度，以及起动器驱动功率电压降至或小于预定低值的情况下估测起动器转动发动机曲柄，检测发动机曲柄转动控制的开始。
本发明提供一种发动机控制装置，包括：起动发动机的起动器；检测发动机转速的转速检测器；检测伺服起动器的电池的电压的电池电压检测器；控制器，当该控制器确定发动机正被起动器起动时启动发动机起动控制，其中控制器根据先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的第一预定限制速度、及驱动起动器的电池电压下降到或低于预定低电压数值，确定发动机正被起动器起动。
本发明提供一种发动机控制装置，包括：起动发动机的起动装置；检测发动机转速的转速检测装置；检测驱动起动器的电池的电池电压的电池电压检测装置；发动机起动判断装置，用于根据先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的限制速度、及电池电压下降到或低于预定数值，确定发动机正被起动器起动；和当发动机起动判断装置判断发动机正被起动器起动时启动发动机起动控制的发动机起动控制装置。
本发明提供一种控制发动机的方法，包括：提供起动发动机的起动器；检测发动机转速；检测伺服起动器的电池的电池电压；根据先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的限制速度、及电池电压下降到或低于预定数值，确定发动机正被起动器起动；和在判断发动机正被起动器起动之后启动发动机起动控制。
本发明提供一种发动机控制装置，包括：起动发动机的起动器；检测发动机转速的转速检测器；检测伺服起动器的电池的电池电压的电池电压检测器；控制器，当该控制器确定发动机正被起动器起动时启动发动机起动控制，其中根据发动机转动期间电池电压下降到或低于预定低电压数值、及发动机转速在预定时间周期内保持在或低于发动机可以仅被发动机燃烧作用力转动的转速时的预定发动机转速，控制器确定发动机正被起动器起动。
通过下面结合附图进行的描述可以理解本发明的这个和其它方面，以及其特点。
附图说明
图1是根据本发明的发动机曲柄转动控制装置的模块电路图。
图2是图示发动机曲柄转动控制装置的曲柄转动控制的主例程的流程图。
图3是图示设置曲柄转动控制的起始判断标志的例程的流程图。
图4是图示在发动机转动期间判断起动器驱动的例程的流程图。
图5是图示在发动机转动期间判断起动器驱动的一个实施例的时序图。
图6是图示在发动机转动期间判断起动器驱动的另一个实施例的时序图。
图7是图示设置曲柄转动控制的结束判断标志的流程图。
具体实施方式
参照附图解释本发明所选择的实施例。本领域技术人员可以理解，下面对本发明实施例的描述只用于图解，而非用于限制由附加权利要求书及其同等物定义的本发明。
图1示出根据本发明的发动机的发动机曲柄转动控制装置的模块电路结构。发动机21的钥匙开关2连接到电池1。当钥匙开关2位于点火位置IG或启动位置ST时，电力提供给点火继电器3并且接触点3a接通。
结果，向发动机控制单元(ECU)4的点火端子IGN输入点火信号以驱动点火电路。
接通到自动变速器的空挡位置的禁止开关5(或接通到手动变速器的离合器松开状态的离合器联锁开关)连接到电池1。
当禁止开关5接通到空挡位置时，电力提供给与禁止开关5连接的起动器继电器6并且接触点6a接通。在这种情况下，如果钥匙开关2处于启动位置，通过接触点6a向第二继电器开关7提供电力，并且接触点7a接通以驱动起动器8。结果，发动机21被转动曲柄。
此外，曲柄角度传感器9和凸轮传感器10连接到电池1。在发动机21转动期间，曲柄角度传感器9针对每个单位曲柄角度(例如10度)输出位置(POS)信号。凸轮传感器10输出与凸轮轴的转动同步、用于汽缸识别的PHASE信号，其中凸轮轴驱动发动机21的进气阀和排气阀。
这些信号分别被输入ECU 4的POS端子和PHASE端子。ECU 4根据POS信号和PHASE信号检测发动机转速Ne和曲柄角度位置，以便识别汽缸和判断曲柄转动周期。
根据曲柄转动周期的判断，ECU 4在曲柄转动周期内对发动机21执行发动机曲柄转动控制动作，例如燃料喷射，点火定时和空气量。此外，电池1的电压VB信号被输入到ECU 4的VB端子，其中电池电压检测单元(未示出)检测电压值。另外，空挡开关11的空挡信号被输入到ECU 4的NUET端子。
下面参照图5和图6的时序图和图2-图4的流程图说明基于曲柄转动周期判断的发动机曲柄转动控制。
图2示出了发动机曲柄转动控制的主例程。按照周期性的预定循环(例如每10毫秒)执行该流程。
在步骤S1，设置发动机曲柄转动控制的起始判断标志SSTSWON的值。下面详细解释该设置。
在步骤S2，判断标志SSTSWON的值是否设置为1。如果设置标志SSTSWON的值为1，则过程前进到步骤S3，其中发动机曲柄转动控制的执行判断标志STSW的值设置为1，并且在步骤S4，标志SSTSWON的值复位为0。此后，在步骤S5，设置发动机曲柄转动控制的结束判断标志SSTSWOFF的值。
同样，在步骤S2，如果标志SSTSWON值为0，则过程直接前进到步骤S5，在此处设置发动机曲柄转动控制的结束判断标志SSTSWOFF的值。标志SSTSWOFF的值的设置方法在下面进行解释。在步骤S6，判断发动机曲柄转动控制的结束判断标志SSTSWOFF的值是否为1。当值为1时，过程前进到步骤S7，其中在STSW的值复位为0后，例程结束。
下面参照图3说明设置发动机曲柄转动控制的起始判断标志SSTSWON的值的例程。
在步骤S11，判断点火开关是否接通，并且在步骤S12，判断空挡开关是否接通。当两个开关都接通时，过程前进到步骤S13，其中例程确定根据POS信号计算的发动机转速Ne是否为0。
如果判断发动机转速Ne为0，则在步骤S14判断是否输入POS信号或PHASE信号。当存在输入时，过程前进到步骤S15，其中设置发动机曲柄转动控制的起始判断标志SSTSWON的值为1。
以上步骤与日本待审专利公开说明书2000-257540基本相同，在该说明书中，通过检测发动机从发动机停止状态开始转动，可以启动发动机曲柄转动控制。
当在步骤S13判断发动机转速Ne不为0，即发动机正在转动时，过程前进到步骤S16，其中判断在发动机转动期间起动器已经被转动曲柄。下面将详细解释该判断。
在步骤S17，根据步骤S16的结果判断发动机是否因起动器驱动而进行曲柄转动。当判断发动机曲柄转动时，过程前进到步骤S15，其中设置用于曲柄转动控制的起始判断标志SSTSWON的值为1。
下面参照图4详细说明在发动机转动期间进行的起动器曲柄转动判断(步骤S16)。
在步骤S21，判断标志STSW的值是否变成0。当判断标志的值为0，即先前的曲柄转动控制结束时，过程前进到步骤S22。在步骤S22处，判断根据POS信号检测的发动机转速(POS转速)是否大于0，但是小于或等于导致发动机停转的限定转速NSTON。
当判断遇到上述状态时，过程前进到步骤S23，在该步骤判断电池电压是否等于或小于预定值STRTVB。预定值STRTVB的设置考虑到由于驱动起动器而降低电池电压的情况。
当检测到电池电压VB等于或小于预定值STRTVB时，基本判断出该发动机处于起动器驱动导致的曲柄转动状态。接着，过程前进到步骤S24，其中设置起动器驱动的起始判断标志STRTON为1。在简单的控制中，通过该判断可以开始曲柄转动控制。
在步骤S25，例程判断发动机是否处于紧接在标志STRTON从0切换成1之后的状态。当发动机处于紧接在此切换之后的状态时，过程前进到步骤S26，其中为定时器TNHOJI设置初始值(例如，200毫秒)，定时器TNHOJI计出切换之后经过的时间。
如果发动机未处于紧接在此切换之后的状态(包含切换之后的第二时间)，过程前进到步骤S27，其中定时器TNHOJI的值被重复减去预定值(例如，10毫秒)。
在步骤S28，判断定时器TNHOJI值是否小于或等于0。当TNHOJI的值大于0，即在标志STRTON从0转换到1后经过的时间在预定时间(例如，200毫秒)之内时，过程前进到步骤S29，其中判断是否输入了REF信号。如图5和图6所示的，根据POS信号周期的先前数值与其当前数值的比值，REF信号针对各个曲柄角度(对于四冲程发动机而言，为360度×2/汽缸数量)检测非锯齿部分，并且在检测时输出REF信号，非锯齿部分表明非POS信号输出，所述曲柄角度对应于汽缸之间的相位差。
因此，REF信号输出周期与POS信号输出周期相比足够大。
当判断输入REF信号时，过程前进到步骤S30，其中检测作为与REF信号输出周期的倒数成比例的值的发动机转速(REF转速)并且在存储器中存储发动机转速。
在步骤S31，判断REF转速是否至少连续增加两次。如果至少连续增加两次，过程前进到步骤S33，其中判断最近的REF转速是否小于在发动机燃烧完成(其中发动机可以仅被发动机燃烧作用力转动)情况下的低限转速NSTON2。
当判断REF转速小于低限转速NSTON2时，判断发动机正在起动器驱动下转动曲柄，并且不达到发动机燃烧完成(自转)。
结果，判断在发动机转动期间发动机正进行曲柄转动并且曲柄转动由起动器实现，这导致图3的步骤S17处得到的判断结果“是”。
图5说明使用上述例程判断起动器正在曲柄转动发动机的时序图。当起动器在发动机转动期间开始驱动时(输入POS信号并且POS转速不为0)，电池电压VB被大大降低到STRVB之下(图5的“a”点)。
后来，在图5的“b”点，在预定时间结束(其中定时器TNHOJI的值达到0)之前REF转速连续增加两次，并且REF转速也小于低限转速NSTON2。因此，判断由起动器驱动造成发动机曲柄转动，临时设置标志SSTSWON，并且设置曲柄转动控制的判断标志STSW。
返回图4，在步骤S28，如果定时器TNHOJI的值小于或等于0，即判断在标志STRTON从0切换到1之后经过的时间达到预定时间(例如，200毫秒)，则过程前进到步骤S32，其中将标志STRTON复位为0。
接着，过程前进到步骤S33，其中当通过REF转速与NSTON2的比较，判断REF转速小于低限转速NSTON2时，判断在发动机转动期间由起动器驱动造成发动机曲柄转动。
如图6所示，如果在标志STRTON从0切换到1之后经过预定时间之前REF转速未能至少增加两次，并且在预定时间达到点处维持REF转速小于低限转速NSTON2，则判断在发动机转动期间由起动器驱动造成发动机曲柄转动。
由此，如上所述，即使当驱动器在发动机21转动非常慢以致不能自转的情况下开始驱动起动器的曲柄转动操作时，可以根据电池电压的降低以及发动机转速以后的变化估计起动器曲柄转动。
因此，无需依赖于起动器开关信号，发动机被切换到曲柄转动控制并且迅速开始曲柄转动。
在发动机转动期间检测到电池电压降低之后，并且当检测到发动机转速小于低限转速NSTON2并且连续增加多次，或者检测到在经过预定时间之后发动机转速小于低限转速NSTON2时，判断起动器驱动造成发动机曲柄转动。
由此，防止了电池电压降低，电池电压噪声和对电子设备的供电导致的错误判断，或前后摆动导致的发动机转动波动。由此，曲柄转动控制仅当实际需要时才进行。
另一方面，在上述增加之后，或在满足所述条件后经过预定时间之后，发动机转速增加到超过发动机燃烧完成时的转速，由于发动机的自转而无需曲柄转动控制。
如果在这种情况下执行曲柄转动控制，则出现发动机空转，增加了燃料消耗。对于本发明的当前实施例，确定发动机曲柄转动不是由起动器驱动造成的，并且可以防止切换到曲柄转动控制。
另外，在几乎类似发动机停止的超低转动下，发动机转速的波动很大，如果由具有短输出周期的信号检测发动机转速的增加，则可能错误判断起动器驱动引起发动机曲柄转动。
因此，使用周期比发动机转动信号(POS信号)的周期长的发动机转动检测信号(REF信号)判断发动机转速是否增加，其中发动机转动信号用于判断发动机转速是否低于低限转速NSTON2。结果，防止了转速波动造成的错误判断。
由于如上所述精确检测发动机转动期间的起动器驱动，在没有从起动器开关输入的信号的情况下不需要信号输入导线，从而降低了整个系统的费用。
图7示出了设置结束判断，以便在设置曲柄转动控制的判断标志并且已经开始曲柄转动控制之后结束曲柄转动控制的例程。由此，当出现下列任何情况时：(a)点火开关断开(步骤S41)，(b)空挡开关断开(步骤S42)，(c)在发动机燃烧完成之后，发动机转速Ne超过设置的稳定转速NSTOFFA(步骤S43)，或(d)当起动器停止时，电池电压变得大于参考电压STOFFVBL(步骤S44)，在步骤S45设置曲柄转动控制的结束判断标志STSWOFF为1。
因此，曲柄转动控制结束，并且在图2的步骤S7，标志STSW被复位为0并且曲柄转动控制的结束被存储。
本申请要求2001年12月26日提交的日本专利申请2001-394570的优先权。在这里参考引用了日本专利申请2001-394570的全部公开内容。
尽管只有被选择的实施例用于图解本发明，本领域的技术人员通过该公开部分可以了解，在不脱离权利要求书定义的发明范围的前提下可以进行各种变化及修改。
另外，前面对根据本发明的实施例的描述只用于图解，并不用于限制如权利要求书及其同等物所限定的本发明。此外，不同实施例的特征可以互相结合。

Claims (16)

1.一种发动机控制装置，包括：
起动发动机的起动器；
检测发动机转速的转速检测器；
检测伺服起动器的电池的电压的电池电压检测器；
控制器，当该控制器确定发动机正被起动器起动时启动发动机起动控制，
其中控制器根据先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的第一预定限制速度、及驱动起动器的电池电压下降到或低于预定低电压数值，确定发动机正被起动器起动。
2.如权利要求1所述的装置，其中
当控制器判断在先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的第一预定限制速度、及驱动起动器的电池电压下降到或低于预定低电压数值之后发动机转速增加时，控制器确定发动机正被起动器起动。
3.如权利要求2所述的装置，其中
控制器通过使用第二发动机转速检测信号判断发动机转速增加，所述第二发动机转速检测信号的周期长于在发动机转速被判断为等于或小于第一预定限制速度时使用的发动机转速检测信号的周期。
4.如权利要求2所述的装置，其中
当发动机转速在预定时间周期内连续增加时，控制器判断发动机转速增加。
5.如权利要求4所述的装置，其中
转速检测器按照预定时间间隔测量发动机转速，并且
当发动机转速至少在两个连续时间间隔上均有增加时，控制器判断发动机转速增加。
6.如权利要求2所述的装置，其中
当增加的发动机转速等于或小于发动机可以仅被发动机燃烧作用力转动时的转速时，控制器确定发动机正被起动器起动。
7.如权利要求1所述的装置，其中
在先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的第一预定限制速度、及驱动起动器的电池电压下降到或低于预定低电压数值之后，当经过预定时间以后发动机转速仍然保持在或低于发动机可以仅被发动机燃烧作用力转动时的转速的预定发动机转速时，控制器确定发动机正被起动器起动。
8.一种发动机控制装置，包括：
起动发动机的起动装置；
检测发动机转速的转速检测装置；
检测驱动起动器的电池的电池电压的电池电压检测装置；
发动机起动判断装置，用于根据先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的限制速度、及电池电压下降到或低于预定数值，确定发动机正被起动器起动；和
当发动机起动判断装置判断发动机正被起动器起动时启动发动机起动控制的发动机起动控制装置。
9.一种控制发动机的方法，包括：
提供起动发动机的起动器；
检测发动机转速；
检测伺服起动器的电池的电池电压；
根据先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的限制速度、及电池电压下降到或低于预定数值，确定发动机正被起动器起动；和
在判断发动机正被起动器起动之后启动发动机起动控制。
10.一种发动机控制装置，包括：
起动发动机的起动器；
检测发动机转速的转速检测器；
检测伺服起动器的电池的电池电压的电池电压检测器；
控制器，当该控制器确定发动机正被起动器起动时启动发动机起动控制，
其中根据发动机转动期间电池电压下降到或低于预定低电压数值、及发动机转速在预定时间周期内保持在或低于发动机可以仅被发动机燃烧作用力转动的转速时的预定发动机转速，控制器确定发动机正被起动器起动。
11.如权利要求10所述的装置，其中
当控制器判断在先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的第一预定限制速度、及驱动起动器的电池电压下降到或低于预定低电压数值之后发动机转速增加时，控制器确定发动机正被起动器起动。
12.如权利要求11所述的装置，其中
控制器通过使用第二发动机转速检测信号判断发动机转速增加，所述第二发动机转速检测信号的周期长于在发动机转速被判断为等于或小于第一预定限制速度时使用的发动机转速检测信号的周期。
13.如权利要求11所述的装置，其中
当发动机转速在预定时间周期内连续增加时，控制器判断发动机转速增加。
14.如权利要求13所述的装置，其中
转速检测器按照预定时间间隔测量发动机转速，并且
当发动机转速至少在两个连续时间间隔上均有增加时，控制器判断发动机转速增加。
15.如权利要求11所述的装置，其中
当增加的发动机转速等于或小于发动机燃烧完成时的转速时，控制器确定发动机正被起动器起动。
16.如权利要求10所述的装置，其中
在先前的发动机起动控制结束、发动机转速等于或小于导致发动机停转的第一预定限制速度、及驱动起动器的电池电压下降到或低于预定低电压数值之后，当经过预定时间以后发动机转速仍然保持在或低于发动机可以仅被发动机燃烧作用力转动的转速时的预定发动机转速时，控制器确定发动机正被起动器起动。
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