TWI388719B - Operation control device for internal combustion engine - Google Patents

Description

內燃機的運轉控制裝置

本發明，是有關於內燃機的運轉控制裝置，特別是有關於達成燃費的改善及噴射性能的提高用的技術。

有關內燃機，包含被搭載於車輛者，燃費的改善及噴射性能的提高的要求進一步提高的狀況下，為了達成滿足如此的要求的內燃機的普、及成本的削減也重要。

例如，已知的內燃機的運轉控制裝置，是具備：檢出節氣門閥的開度的節氣門閥開度感測器、及檢出曲柄軸將預定曲柄角旋轉所需要時間的時間檢出部、及設定從作為形成混合氣的混合氣形成部功能的燃料噴射閥供給的燃料量用的空燃比控制部，此空燃比控制部，是依據內燃機的運轉域進行切換：依據節氣門閥的開度設定燃料量的控制、及依據從藉由時間檢出部被檢出的時間所算出的吸入空氣量設定燃料量的控制(例如專利文獻1參照)。

依據此運轉控制裝置，為了設定燃料供給量，因為從藉由時間檢出部被檢出的時間算出吸入空氣量，所以成為不需要空氣流程計器和吸氣壓感測器，運轉控制裝置的成本可被削減。

且，公知的內燃機的運轉控制裝置，為了達成燃費的改善及噴射性能的提高，設置檢出內燃機的狀態的機關狀態檢出部及從排廢氣的成分檢出空燃比的空燃比的感測器(例如含氧檢測器)，依據被檢出的內燃機的狀態設定從混合氣形成部供給的燃料供給量的基本量，並且依據被檢出的空燃比將燃料供給量的該基本量修正來設定燃料量。

[專利文獻1]日本特開2004-108289號公報

但是，對於4行程的內燃機，在燃燒行程中，大的燃燒能量(正的能量)會發生。另一方面，在排氣行程中能量會被排氣阻力吸收，在吸入行程中能量會被吸氣阻力吸收，在壓縮行程中能量會被壓縮阻力吸收。即，在排氣行程、吸入行程及壓縮行程中，負的能量會發生。進一步負的能量是由機械的摩擦阻力所產生的能量吸收。

且，壓縮行程中的負的能量值，是比排氣行程中的負的能量值大。此能量值的差，是反映吸入空氣的壓縮所需要的能量即壓縮阻力的值。

另一方面，低負荷領域即低輸出運轉時，排氣損失因為非常小，所以排氣阻力中的負的能量值，是被認為由摩擦阻力所產生。

此結果，曲柄軸的角速度會在：構成內燃機的1行程的燃燒行程、排氣行程、吸氣行程及壓縮行程的各行程中變動。

但是，將引擎旋轉數為同一的情況，吸入空氣量愈多，或是，內燃機發生的扭矩愈大，曲柄軸的角速度會愈大地變動。

且，引擎旋轉數是一定的情況時，在角速度的變動量及吸入空氣量之間是具有線形的強力關係。

因此，引擎旋轉數決定的話，可以由角速度的變動量推定吸入空氣量。

但是，考慮不依賴空燃比感測器進行控制的情況時，引擎旋轉數是在引擎旋轉數的檢出後較大變化的情況時，算出的空氣吸入量是具有偏離可能性，而期望更提高空氣吸入量的推定精度。

具體而言，曲柄軸的角速度的檢出時中的實際的引擎旋轉數，是在對於計算所使用的引擎旋轉數值大的情況時，被算出的空氣吸入量是具有比實際所要求的空氣吸入量更少之情況。此結果，會成為設定成比實際所要求的點火時間點更早的點火時間點。

另一方面，曲柄軸的角速度的檢出時的實際的引擎旋轉數，是在對於計算所使用的引擎旋轉數值小的情況時，被算出的空氣吸入量是具有比實際所要求的空氣吸入量更多的情況。此結果，會成為設定成比實際所要求的點火時間點更慢的點火時間點。

且，習知，使用訊號轉子及拾波器檢出曲柄軸的角速度的情況時，相當於被檢出的脈衝寬度的訊號轉子電角度，因為是使用預先決定的固定值算出角速度等的方式，所以藉由訊號轉子或是拾波器的誤差(尺寸誤差、檢出誤差等的量産公差等)且藉由被搭載於實際車輛的訊號轉子及拾波器被檢出的訊號轉子電角度，在控制上，因為未必與預先決定的訊號轉子電角度相等，所以還有讓內燃機的負荷狀態的檢出精度提高的餘地。

在此，本發明的目的是提供一種內燃機的運轉控制裝置，不需依賴空燃比感測器，即使引擎旋轉數的變動大的情況時也可適切地算出引擎的負荷狀態(例如吸入空氣量)進行最佳的運轉控制(例如點火時間點控制)。且提供一種內燃機的運轉控制裝置，可以減低訊號轉子或是拾波器的量産時的公差等的誤差的影響，提高內燃機的負荷狀態的檢出精度，進行最佳的運轉控制。

為了解決上述課題，第1態樣，是一種內燃機的運轉控制裝置，是具備：與曲柄軸連結的飛輪；及與前述飛輪連結並供測量前述曲柄軸的旋轉數等用的訊號轉子；及檢出前述訊號轉子的通過用的旋轉檢出手段；及從由前述旋轉檢出手段所産生的檢出結果，算出預定期間內中的平均旋轉數和相當於前述曲柄軸的部分的曲柄角速度，依據這些算出結果，決定點火時期的控制部；其特徵為：前述控制部，是在預定點火的壓縮行程之前的行程，在算出前述平均旋轉數的期間內同時進行前述曲柄角速度的算出。

依據上述構成，因為控制部，是在預定點火的壓縮行程之前的行程，在檢出平均旋轉數的期間內同時進行曲柄角速度的算出，所以平均引擎旋轉數的算出時及曲柄角速度的算出時的引擎的狀態可認為幾乎同樣，即使引擎旋轉數的變動大的情況，也不易受其影響，可以適切地算出空氣吸入量。

且，第2態樣，是對於第1態樣，其中，前述控制部，是在預定前述點火的壓縮行程之前的壓縮行程，算出前述平均旋轉數及前述曲柄角速度。

依據上述構成，決定點火時期時，因為在預定點火的行程之前的壓縮行程依據算出的引擎的平均旋轉數及曲柄角速度，所以可以更適切地決定點火時期。

且，本發明的第3態樣，是一種內燃機的運轉控制裝置，是具備：與曲柄軸連結的飛輪；及與前述飛輪連結並供測量前述曲柄軸的旋轉數等用的訊號轉子；及檢出前述訊號轉子的通過用的旋轉檢出手段；及從由前述旋轉檢出手段所産生的檢出結果，算出預定期間內中的平均旋轉數和相當於前述曲柄軸的部分的曲柄角速度，依據這些的算出結果，求得內燃機的負荷的控制部；其特徵為：前述控制部，是依據：前述訊號轉子的通過檢出時的角速度ωx、及前述訊號轉子的通過非檢出時的角速度ωy，算出對應前述訊號轉子寬度的訊號轉子電角度T3，藉由將前述訊號轉子電角度T3除以通過檢出時間Tx，算出前述曲柄角速度ω。

依據上述構成，控制部，是藉由依據：訊號轉子的通過檢出時的角速度ωx、及訊號轉子的通過非檢出時的角速度ωy，算出對應訊號轉子寬度的訊號轉子電角度T3，將訊號轉子電角度T3除以通過檢出時間Tx，算出曲柄角速度ω。

因此，可以在將訊號轉子或是旋轉檢出手段中的誤差(例如量産公差)的影響除去的狀態下算出訊號轉子電角度，進一步，可以算出誤差的影響已被除去的曲柄角速度。

且，本發明的第4態樣，是對於第3態樣，其中，前述控制部，是依據前述通過檢出時的角速度ωx及前述通過檢出時間Tx，求得訊號轉子角度Dx，並且依據前述通過非檢出時的角速度ωy及通過非檢出時間Ty，求得訊號轉子角度Dx以外的角度Dy，藉由式(1)，算出訊號轉子電角度T3；T3={Dx/(Dx+Dy)}×360[deg]…(1)。

依據上述構成，可以容易地算出訊號轉子電角度T3，進一步，可以容易地算出誤差的影響是已被除去的曲柄角速度。

本發明的第5態樣，是對於第4態樣，其中，在從前述訊號轉子先行一定角度的位置設置第2訊號轉子，前述控制部，是從由前述旋轉檢出手段所産生的檢出結果，算出：從前次的前述第2訊號轉子的通過檢出開始時間點至後行的前述訊號轉子的通過檢出開始時間點的期間的角速度ωA、及從這次的前述第2訊號轉子的檢出開始時間點至後行的前述訊號轉子的通過檢出開始時間點的期間的角速度ωB，依據前述角速度ωA及前述角速度ωB，算出：前次的前述訊號轉子的通過檢出開始時間點中的角速度ω1、前次的前述訊號轉子的通過檢出終了時間點中的角速度ωc、前述這次的前述訊號轉子的通過檢出開始時間點中的角速度ω0，依據前述通過檢出時間Tx及前述通過非檢出時間Ty，藉由式(2)~(5)各別將前述訊號轉子角度Dx及前述角度Dy算出，ωx=(ω1+ωc)/2…(2)ωy=(ωc+ω0)/2…(3)Dx=Tx×ωx…(4)Dy=Ty×ωy…(5)。

依據上述構成，在從訊號轉子先行一定角度的位置設置第2訊號轉子，藉由檢出：從前次的第2訊號轉子的通過檢出開始時間點至後行的訊號轉子的通過檢出開始時間點的期間的角速度ωA、及從這次的第2訊號轉子的通過檢出開始時間點至後行的訊號轉子的通過檢出開始時間點的期間的角速度ωB，取得供算出訊號轉子電角度T3用的基準的角速度ωA、ωB，藉由依據成為這些的基準的角速度ωA、ωB計算，就可以容易地算出訊號轉子電角度T3，進一步，可以容易地算出誤差的影響已被除去的曲柄角速度。

依據本發明，即使在引擎旋轉數的變動較大的狀態下，也可以由適切時間點容易地收集信賴性高的角速度等的資料，可以容易地實現吸入空氣量的算出等的運轉控制。

接著參照圖面說明本發明的最佳的實施例。

[1]第1實施例

第1圖，是實施例的內燃機的運轉控制裝置的概要構成圖。

具備運轉控制裝置的內燃機E，是單氣筒的4行程內燃機，被搭載作為機械的車輛例如機車或是跨騎型車輛。

內燃機E，是具備：機關本體、運轉控制裝置及排氣裝置6。機關本體具有：可往復動地嵌合有活塞3的汽缸體1及與汽缸體1結合的汽缸蓋2。運轉控制裝置具備：設有將吸入空氣導引至機關本體中的活塞3及汽缸蓋2之間所形成的燃燒室4的吸氣通路5a的吸氣裝置5、及作為供給燃料至吸入空氣形成混合氣的混合氣形成部用的燃料噴射閥20。排氣裝置6，是形成排氣通路6a，將在燃燒室4內的混合氣被點火栓21a點火而發生燃燒的燃燒氣體作為排廢氣朝內燃機E的外部導引。

藉由在燃燒室4內的混合氣的燃燒所發生的燃燒氣體的壓力被驅動的活塞3，是將在機關本體可旋轉地被支撐的曲柄軸7旋轉驅動。內燃機E所發生的動力，是隔著包含與曲柄軸7連結的變速機的動力傳達裝置被傳達至驅動輪。

吸氣裝置5，是具備：從內燃機E的外部將吸入的空氣清淨的空氣清淨器10、及被配置於吸氣通路5a內並控制通過空氣清淨器10的吸入空氣的流量的節氣門閥11、及有汽缸蓋2連接並且藉由節氣門閥11將被控制的吸入空氣量的吸入空氣導引至燃燒室4的吸氣管12。

設在汽缸蓋2的吸氣口2i，是在藉由閥裝置23被驅動的吸氣閥13的開閥時成為開狀態，流動於吸氣管12的吸入空氣，是經過吸氣口2i流入燃燒室4。

排氣裝置6，是具備：與汽缸蓋2連接的排氣管15、及作為設於排氣管15的排氣淨化裝置的觸媒裝置也就是三元觸媒裝置16。將活塞3驅動後的燃燒室4內的燃燒氣體，是作為排廢氣，將設在汽缸蓋2的排氣口2e藉由閥裝置23驅動而開閉的排氣閥14的開閥時，經過該排氣口2e流入排氣管15。

控制內燃機E的運轉狀態的運轉控制裝置，是具備：在被安裝於吸氣管12的燃料噴射閥20之外，具備點火栓21a的點火裝置21、及將排廢氣的一部分還流至吸氣通路5a的排廢氣還流裝置22、及設有與曲柄軸7同步被旋轉驅動並將吸氣閥13及排氣閥14開閉的凸輪軸的閥裝置23、及檢出內燃機E的狀態用的機關狀態檢出部、及設有依據藉由機關狀態檢出部檢出的機關狀態各別控制燃料噴射閥20、點火裝置21、排廢氣還流裝置22及閥裝置23的控制部40~43的電子控制組件(元件)(ECU)24。

ECU24是由電腦構成，具備：輸入輸出介面、及中央計算處理裝置(CPU)、及包含記憶著各種的控制程式和各種的地圖Mb、Mo、Ms、Mi、Me、Mv等的ROM和暫時記憶著各種的資料等的RAM的記憶裝置24a。

閥裝置23是可變動閥裝置，具備閥特性可變機構23a，可將機關閥也就是吸氣閥13及排氣閥14的閥作動特性也就是閥昇降量及開閉時期的至少一方依據機關狀態變更。

機關狀態檢出部，是具備：作為檢出曲柄軸7的旋轉位置(以下稱為「曲柄位置」)的旋轉角感測器用的曲柄角感測器25、及依據曲柄角感測器25的輸出檢出內燃機E的平均引擎旋轉數也就是平均引擎旋轉數Ne用的旋轉數檢出部31、及依據曲柄角感測器25的輸出檢出曲柄軸7的角速度ω(第2圖參照)的變動量△ω用的變動量檢出部32、及檢出節氣門閥11的開度α用的節氣門閥開度感測器26、及從作為排廢氣的成分的氧作為檢出空燃比的空燃比感測器的含氧檢測器也就是O₂ 感測器27、及檢出內燃機E的暖機狀態用的暖機狀態檢出部33、及檢出節氣門閥開度感測器26及O₂ 感測器27的異常用的異常檢出部34、及檢出內燃機E的冷卻水和潤滑油的溫度等的機關溫度的機關溫度感測器、及內燃機E的始動時將加速時及減速時各別檢出用的檢出部等。

第2圖，是顯示內燃機的各行程、及訊號轉子、脈衝和曲柄軸的角速度的關係的概要說明圖。且，第3圖，是顯示內燃機的各行程、及訊號轉子、脈衝和曲柄軸的角速度的關係的詳細說明圖。

將第2圖及第3圖一起參照的話，曲柄角感測器25，是由：作為設於被一體地設在曲柄軸7的轉子也就是飛輪8的被檢出部的訊號轉子25a、第2訊號轉子25a2、及作為設在機關本體的檢出部的拾波器25b所構成，其檢出訊號被輸入ECU24。訊號轉子25a，是設於以相當於活塞3的上死點前的曲柄位置的位置為基準的預定的曲柄角度θ(相當於=訊號轉子電角度T3)的範圍。第2訊號轉子25a2，是設在從訊號轉子25a先行一定角度(例如22.5[deg])的位置。拾波器25b，是在曲柄軸7的旋轉方向R將訊號轉子25a的先端及後端各別檢出時將上昇脈衝PS12及下降脈衝P22輸出，將第2訊號轉子25a2的先端及後端各別檢出時將上昇脈衝PS11及下降脈衝P21輸出。

因此，在前述兩脈衝PS12、PS22之間的曲柄軸7的平均角速度也就是角速度ω，是從次式藉由ECU24被算出。

ω=θ/τ

在此，τ是兩脈衝PS12、PS22之間的時間。

參照第1圖的話，平均引擎旋轉數Ne，是可以作為曲柄軸7進行1旋轉時的平均角速度被捕捉，依據曲柄角感測器25的檢出訊號藉由ECU24被算出。

且，曲柄軸7的角速度ω，是依據曲柄角感測器25的檢出訊號藉由ECU24被算出。

這些的結果，在空氣吸入量的推定所需要角速度的變動量Δω，也依據被算出的平均引擎旋轉數Ne及曲柄軸7的角速度ω藉由ECU24被算出。具體而言，變動量Δω，是作為藉由曲柄角感測器25被檢出的曲柄軸7的特定的曲柄位置中的角速度ω及平均引擎旋轉數Ne的差，藉由次式被算出。

Δω=Ne-ω

在此，說明依據變動量Δω的空氣吸入量的推定(算出)。

參照再度第2圖的話，曲柄軸7的角速度ω，會在構成內燃機E的1行程的吸氣行程、壓縮行程、燃燒膨脹行程及排氣行程的4個行程的各行程中變動。具體而言，在吸氣行程中，藉由吸入阻力等的泵工作的發生使角速度ω減少。在壓縮行程中，藉由在燃燒室4內的壓力上昇所産生的壓縮阻力的發生使曲柄軸7的角速度ω大大地減少。在燃燒膨脹行程中，藉由因燃燒所産生的能量發生使燃燒室4內的壓力上昇而使角速度ω大大地增加。在排氣行程中，燃燒終了且角速度ω到達尖峰之後藉由因摩擦阻力及排氣所産生的排廢氣的排出阻力的發生使角速度ω減少。

且，平均引擎旋轉數Ne(第2圖由二點鎖線顯示)是同一的情況，因為低吸入空氣量或是低扭矩時的角速度ω，是以在第2圖中由實線顯示的方式變化，高吸入空氣量或是高扭矩時的角速度ω，是以在第2圖中由虛線顯示的方式變化，所以吸入空氣量愈多，或是內燃機E是發生的扭矩愈大，角速度ω就會愈大地變動。

第4圖，是將平均引擎旋轉數作為參數，顯示角速度的變動量的絕對值及吸入空氣的關係的圖。

且，如第4圖所示，平均引擎旋轉數Ne是一定的情況時，因為在角速度ω的變動量Δω及吸入空氣量之間是具有線形的強力關係，所以在每平均引擎旋轉數Ne，可以依據變動量Δω推定吸入空氣量。

此變動量Δω，是如上述，因為可以利用在平均引擎旋轉數Ne等的算出所使用的曲柄角感測器25檢出，所以不需使用空氣流程計器和吸氣壓感測器，就可進行吸入空氣量的推定(算出)。

此的情況時，藉由變動量檢出部32被檢出的曲柄軸7的特定的曲柄位置中的變動量Δω，是依存於曲柄角感測器25的訊號轉子25a的位置，在此實施例中，是活塞3的上死點前的曲柄位置，且被設成在吸氣行程、壓縮行程、燃燒膨脹行程及排氣行程的4行程之中的作為特定行程的壓縮行程中的角速度ω的變動量Δω。

如此，變動量檢出部32是藉由檢出壓縮上死點前的變動量Δω，與其他的曲柄位置相比變動量Δω大的曲柄位置中的變動量Δω因為被檢出，所以可以更正確地檢出變動量Δω。又，依據曲柄角感測器25被算出的角速度ω，是與排氣上死點相比，因為壓縮上死點較小，所以壓縮上死點前的角速度ω被界定。

接著，檢討平均引擎旋轉數Ne的算出時間點及曲柄軸7的角速度ω的算出時間點。

引擎旋轉數的變動小的情況時，實際的引擎旋轉數、及檢出的平均引擎旋轉數Ne，因為幾乎同一，所以平均引擎旋轉數Ne的算出時間點及曲柄軸7的角速度ω的算出時間點不需要嚴格上考慮，可將各算出時間點在別行程進行，也可減低因並列處理計算所產生的負荷。

但是，急加速時或是急減速時，引擎狀態較大變化的情況時，平均引擎旋轉數Ne的變動也變大，平均引擎旋轉數Ne的算出時間點、及曲柄軸7的角速度ω的算出時間點不同的方法，從求得正確的變動量Δω的觀點來看並不好。

這是因為，在由曲柄軸7的角速度ω的算出、及平均引擎旋轉數Ne的算出不同的行程被進行的情況時，曲柄軸7的角速度ω及平均引擎旋轉數Ne的不整合(不一致)產生，進一步空氣吸入量也會成為與實際需要的空氣吸入量相異。

具體而言，曲柄軸7的角速度ω的檢出時的實際的引擎旋轉數是對於檢出時的平均引擎旋轉數Ne，大大地增加的情況時，外觀上，成為與引擎旋轉數被較小檢出的情況等價。

此結果，如次式顯示，Δω的值，是成為採取負的值。

Δω=Ne-ω<0

因此，被推定(算出)的空氣吸入量是成為比實際所要求的空氣吸入量更少。因此，點火時間點，是被設定成比最佳的點火時間點更早。

另一方面，曲柄軸7的角速度ω的檢出時的實際的引擎旋轉數是對於檢出時的平均引擎旋轉數Ne，大大地減少的情況時，外觀上，成為與引擎旋轉數被較大檢出的情況等價。

此結果，Δω(=Ne-ω)的值，是成為比正確值更大，被推定(算出)的空氣吸入量是成為比實際所要求的空氣吸入量更多。因此，點火時間點，是被設定成比最佳的點火時間點更慢。

這些的結果，無論任何情況，皆成為與實際所要求的空氣吸入量不同，點火時間點也成為偏離最佳時間點。

因此，在預定點火的壓縮行程之前的行程，在算出平均引擎旋轉數Ne的期間內同時進行曲柄軸7的角速度ω的算出較佳。

藉由將這些的算出同時進行，各算出時的引擎狀態就可視為同一，就可算出更理想的空氣吸入量。

更佳是在預定點火的行程之前的壓縮行程，在算出平均引擎旋轉數Ne的期間內將曲柄軸7的角速度ω同時算出的話，就可以在更接近實際的點火時間點的引擎狀態下進行算出。

在此，在本實施例中，對於預定點火的行程之前的壓縮行程，在算出平均引擎旋轉數Ne的期間內，同時進行曲柄軸7的角速度ω算出。因此，依據本實施例，與將：平均引擎旋轉數Ne的算出、及曲柄軸7的角速度ω的算出，在別行程進行的情況相異，平均引擎旋轉數Ne的算出時及曲柄角速度ω的算出時的引擎的狀態是視為同一，即使引擎旋轉數的變動較大的情況，也可減低其影響，成為可更正確地算出變動量Δω，進一步，可以將適切地空氣吸入量算出，設定適切的點火時間點。

如此，機關狀態檢出部的一部分也就是旋轉數檢出部31及變動量檢出部32，進一步，由後詳述的暖機狀態檢出部33及異常檢出部34，可實現各別作為ECU24的功能。

但是，參照第1圖、第4圖的話，O₂ 感測器27，是具有由以氧化鋯為主體的固體電解質基材構成的檢出元件27a，藉由檢出排廢氣中的氧濃度，以理論空燃比為界，空燃比是比理論空燃比更小的情況時通斷(ON/OFF)地輸出富(rich)訊號，空燃比是比理論空燃比更大的情況時通斷(ON/OFF)地輸出貧(lean)訊號，將這些檢出訊號S0輸入ECU24。

O₂ 感測器27，是檢出元件27a在低溫狀態且不活性狀態下，不發生將氧濃度正確反映的檢出訊號S0，而無法正常地動作。因此，在檢出元件27a是成為預定溫度以上的活性狀態下依據被輸出的檢出訊號S0從燃料噴射閥20被噴射的燃料量Q被控制。在此O₂ 感測器27中，未設有將檢出元件27a加熱直到成為活性狀態的為止時間短縮用的加熱器，該部分的成本被削減。

且，O₂ 感測器(含氧檢測器)，是將排廢氣中的氧濃度(即空燃比)線性檢出的LAF感測器也可以。此情況，藉由將目標空燃比設定成希薄空燃比，就可改善燃費(燃料的比消費量)。

第5圖，是顯示從暖機完成前的狀態的運轉開始後的O₂ 感測器的檢出訊號的變化的圖表。

如第5圖所示，內燃機E是在冷機狀態即在暖機完成前的狀態的運轉時等，O₂ 感測器27為不活性狀態時，是富訊號及貧訊號的振幅小，無法檢出正確地空燃比。且，內燃機E的暖機進行中，隨著檢出元件27a的溫度上昇，富訊號及貧訊號之間的振幅變大，在內燃機E的暖機完成時點，檢出元件27a是接近預定溫度，就可發生將空燃比正確反映的富訊號及貧訊號各別成為幾乎一定值的輸出。因此，ECU24，是可以作為暖機狀態檢出部33功能，利用O₂ 感測器27輸出的檢出訊號S0，檢出內燃機E的暖機狀態。

參照第1圖的話，ECU24，是作為異常檢出部34功能，依據節氣門閥開度感測器26的檢出訊號St及O₂ 感測器27的檢出訊號S0，檢出節氣門閥開度感測器26或是O₂ 感測器27是故障或是異常。

空燃比控制部40，是對應各別由：節氣門閥開度感測器26、旋轉數檢出部31、O₂ 感測器27，變動量檢出部32、暖機狀態檢出部33及異常檢出部34被檢出的開度α、平均引擎旋轉數Ne、顯示空燃比的檢出訊號S0、內燃機E的暖機狀態、變動量Δω以及節氣門閥開度感測器26和O₂ 感測器27的各別的異常/正常，設定從燃料噴射閥20朝吸入空氣噴射的燃料量Q(例如燃料噴射時間)。

且，在燃料量Q的設定所使用的控制地圖是記憶在記憶裝置24a。

此控制地圖，是具備：將開度α及平均引擎旋轉數Ne作為變數使燃料量Q的基本量Qb被決定的基本量地圖Mb、及將O₂ 感測器27的檢出訊號S0作為變數來修正基本量Qb用的修正係數或是修正量被決定的修正用地圖M0、及將變動量Δω及平均引擎旋轉數Ne作為變數使特定時燃料量Qs被決定的特定時燃料地圖Ms、及後述的點火地圖Mi、排氣還流地圖Me及閥地圖Mv。

第6圖，是實施例的動作流程圖。

接著，參照第6圖說明藉由空燃比控制部40在每預定時間被實行燃料量Q的控制。

首先，ECU24，是依據異常檢出部34的檢出訊號Sa(第1圖參照)判斷節氣門閥開度感測器26或是O₂ 感測器27是否異常(步驟S1)。

依據步驟S1及步驟S2的判斷，藉由異常檢出部34未檢出節氣門閥開度感測器26及O₂ 感測器27為異常，且，O₂ 感測器27是在活性狀態時，內燃機E是在通常的機關狀態下運轉。在此通常運轉時，步驟S3、S4的處理被實行，空燃比控制部40，是依據從活性狀態的O₂ 感測器27的檢出訊號S0也就是富訊號及貧訊號，將控制空燃比用的反饋控制作為通常時控制進行，使形成作為目標空燃比的理論空燃比的混合氣。

另一方面，在步驟S1的判斷，依據異常檢出部34的檢出訊號Sa被檢出節氣門閥開度感測器26或是O₂ 感測器27為異常的情況(步驟S1；Yes)，或是，在步驟S2的判斷，依據暖機狀態檢出部33的檢出訊號SwO₂ 感測器27不是活性狀態，因此內燃機E是在暖機完成之前的狀態的情況時(步驟S2；No)，內燃機E，是在特定的機關狀態下運轉。

且，在此特定運轉時，ECU24，是在預定點火的行程(壓縮行程P0；第3圖參照)之前的壓縮行程(壓縮行程P1；第3圖參照)依據藉由變動量檢出部32被算出的角速度ω及同時藉由旋轉數檢出部31被算出的平均引擎旋轉數Ne將變動量Δω算出，使特定時燃料地圖Ms被檢索，設定對應變動量Δω及平均引擎旋轉數Ne的特定時燃料量Qs(步驟S6)，將此特定時燃料量Qs作為燃料量Q，使將燃料量Q噴射用的驅動訊號朝燃料噴射閥20輸出(步驟S5)，燃料噴射閥20是將燃料量Q的燃料朝吸入空氣噴射進行特定時控制(開環路控制)。又，在此特定時控制，對於特定時燃料量Qs的修正，是依據機關溫度的修正，或者是始動時，加速時或是減速時的修正進行也可以。

參照第1圖的話，點火控制部41，是以藉由曲柄角感測器25被檢出的曲柄位置為基準，將變動量Δω及平均引擎旋轉數Ne作為變數並依據點火時期所決定的點火地圖Mi控制點火時期。排廢氣還流控制部42，是將變動量Δω及平均引擎旋轉數Ne作為變數並依據還流控制閥22a的開度所決定的排氣還流地圖Me控制還流控制閥22a，控制排廢氣還流量。且，閥控制部43，是將變動量Δω及平均引擎旋轉數Ne作為變數並對應閥昇降量或是開閉時期依據閥特性可變機構23a的致動器的作動位置所決定的閥地圖MV控制該致動器。

由此，內燃機E不需具備空氣流程感測器及吸氣壓感測器，就可進行：對應吸入空氣量的點火時期、由排廢氣還流量及閥作動特性所産生的內燃機E的運轉控制，並可進行對應吸入空氣量的較高的精度的空燃比控制，可期待噴射性能的提高及燃費的改善。

在以上的說明中，雖是設有空燃比感測器的情況者，但不具有空燃比感測器的情況也可同樣適用。

[2]第2實施例

本第2實施例，是有關於平均引擎旋轉數Ne的算出期間的設定的實施例。本第2實施例中，對於裝置構成，是參照第1圖。

第7圖，是顯示第2實施例中的內燃機的各行程、及訊號轉子、脈衝和曲柄軸的角速度的關係的詳細說明圖。

但是，實際上，在急加速時或是急減速時，平均引擎旋轉數Ne的變化量是不一定。例如，在急加速時的壓縮行程中，在壓縮上死點之前由被設定的點火時間點進行點火的話，由燃燒所産生的能量發生而使燃燒室4內的壓力上昇，引擎旋轉數會大變化。此引擎旋轉數的大變化，是如第7圖所示，在點火隨後出現，其後是成為漸漸地變化(在第7圖中為增加)。

在此，在本第2實施例中，因為也包含此引擎旋轉數的急劇地增加地算出變動量Δω，所以將至少包含角速度ω的算出期間及從點火時間點直到壓縮上死點為止的期間作為平均引擎旋轉數Ne的算出對象。

且，在算出此平均引擎旋轉數Ne的期間內將角速度ω的算出同時進行，將曲柄軸即訊號轉子25a一旋轉的期間作為平均引擎旋轉數Ne的算出期間的情況時，包含從由訊號轉子25a的通過所産生的上昇脈衝PS12的上昇時間點直到壓縮上死點為止的期間的曲柄軸一旋轉的期間，是有以下的3種的期間。

(1)從壓縮行程中的上昇脈衝PS11的上昇時間點直到排氣行程中的上昇脈衝PS11的上昇時間點為止的期間。

(2)從壓縮行程中的下降脈衝PS21的下降時間點直到排氣行程中的下降脈衝PS21的上昇時間點為止的期間。

(3)從壓縮行程中的上昇脈衝PS12的上昇時間點直到排氣行程中的上昇脈衝PS12的上昇時間點為止的期間。

這些之中，更適合控制的期間，是曲柄軸7的旋轉速度變動即平均引擎旋轉數Ne的變動之後的可取得最新的平均引擎旋轉數Ne的(3)的期間。但是，實際上，即使(1)或(2)的期間也可以。

且，若曲柄軸比一旋轉的期間更短也無問題的情況時，將：對應第2訊號轉子25a2的脈衝PSA1的上昇時間點或是下降時間點、及對應訊號轉子25a的脈衝PSA2的上昇時間點或是下降時間點適宜組合的期間作為平均引擎旋轉數Ne的算出期間也可以。即使此情況，算出的平均引擎旋轉數Ne，是使成為比己算出的對象的點火時間點中的引擎的旋轉數更接近狀態的方式選擇算出期間較佳。

[3]第3實施例

本第3實施例，是考慮訊號轉子的周方向的長度(訊號轉子寬度)的誤差(例如量産公差)，藉由檢出角速度，由更高精度檢出角速度進行運轉控制的情況的實施例。在本第3實施例，對於裝置構成，是參照第1圖，對於內燃機的各行程、及訊號轉子、脈衝和曲柄軸的角速度的關係，是參照第7圖。

習知，使用訊號轉子及拾波器，檢出曲柄軸的角速度的情況時，作為相當於被檢出的脈衝寬度的訊號轉子電角度，是使用預先決定的固定值，算出角速度等的方式構成。

但是，將同一的訊號轉子的先端及後端藉由同一的拾波器檢出的情況，若將經時變化怱視的話，被檢出的上昇脈衝及下降脈衝之間的飛輪的旋轉角度也就是訊號轉子電角度，雖是隨時一定，但因訊號轉子或是拾波器的誤差(尺寸誤差、檢出誤差等的量產公差等)藉由被搭載於實際車輛的訊號轉子及拾波器被檢出的訊號轉子電角度，在控制上，會有不一定與預先決定的訊號轉子電角度相等的情況。此是因為，在內燃機的負荷狀態的檢出精度還具有可更提高的餘地。

在此，本第3實施例的目的，是減低訊號轉子或是拾波器的量産時的公差等的誤差的影響，提高內燃機的負荷狀態的檢出精度，進行運轉控制。

首先，對於具體的說明，首先對於訊號轉子的安裝位置具體說明。

第8圖，是訊號轉子及第2訊號轉子的安裝位置的具體例說明圖。

訊號轉子25a及第2訊號轉子25a2，是如第8圖所示，第2訊號轉子25a2的前端，是被安裝於比相當於飛輪8中的活塞3的上死點位置的位置更前82.5[deg]的位置，訊號轉子25a的後端，是被安裝於比相當於活塞3的上死點位置的位置更前15[deg]的位置。且，相當於訊號轉子寬度的預定的曲柄角度θ=45[deg]，訊號轉子25a的前端，是成為比相當於活塞3的上死點位置的位置更前60[deg]的位置。

這些的結果，第2訊號轉子25a2的前端，是對於訊號轉子25a的前端，被配置於先行一定角度=22.5[deg]的分離位置。

接著說明第3實施例的原理。

第9圖，是第3實施例的原理說明圖。

在曲柄軸的角速度被視為一次係數(直線的變化)的條件下，例如在連續的排氣行程及吸氣行程(相當於=曲柄軸旋轉角度360[deg])中，可視為角速度是直線地變化(增加或是減少)。

因此，使被視為角速度直線變化的期間中的角速度變化近似作為一次係數的直線，是可以算出：訊號轉子的檢出期間中的角速度時間積分也就是訊號轉子通過檢出時(期間)中的曲柄軸的旋轉角度、及訊號轉子通過非檢出時(期間)中的角速度時間積分也就是訊號轉子的非檢出期間中的曲柄軸的旋轉角度的話，就可以算出訊號轉子的檢出期間中的曲柄軸的旋轉角度，即實際的訊號轉子電角度T3。

即，依據：訊號轉子檢出時的角速度ωx、及訊號轉子非檢出時的角速度ωy的話，如第8圖所示，由幾何學式的計算將對應訊號轉子的訊號轉子寬度的訊號轉子電角度T3算出，藉由將此訊號轉子電角度T3除以通過檢出時間Tx，就可以更正確地算出角速度ω。

在本第3實施例中，依據訊號轉子通過檢出時的角速度ωx及通過檢出時間Tx，求得訊號轉子角度Dx的，並且依據訊號轉子通過非檢出時的角速度ωy及通過非檢出時間Ty，求得訊號轉子角度Dx以外的角度Dy，藉由次式，將訊號轉子電角度T3算出。

T3={Dx/(Dx+Dy)}×360[deg]

接著，對於實際的訊號轉子的電角度的算出程序詳細說明。在以下的說明中，對應第2訊號轉子25a2的脈衝PSA1的上昇時間點，是在對應訊號轉子25a的脈衝PSA2的上昇時間點，使成為對於曲柄軸的旋轉角度先行22.5[deg]的位置的方式，將訊號轉子25a及第2訊號轉子25a2設在飛輪8上。即設成D1+D2=22.5[deg]。又，此角度，是適宜設定，預先知道其值的話，不限於22.5[deg]。

更詳細的話，如第8圖所示，對於排氣行程及吸氣行程角速度是以一次直線減少的情況時，代表：對應排氣行程中的第2訊號轉子25a2的脈衝PSA1的上昇時間點、及對應訊號轉子25a的脈衝PSA2的上昇時間點之間的曲柄軸的角速度為角速度ωA(本實施例中，成為該機關中的平均角速度)，在此排氣行程經過連續的吸氣行程，代表：對應次的壓縮行程中的第2訊號轉子25a2的脈衝PSA1的上昇時間點、及對應訊號轉子25a的脈衝PSA2的上昇時間點之間的曲柄軸的角速度為角速度ωB的情況時，算出這些的角速度ωA及角速度ωB。

即，藉由檢出相當於從對應前次的第2訊號轉子25a2的脈衝PSA1的上昇時間點直到對應後行的訊號轉子25a的脈衝PSA2的上昇時間點為止的期間時間TA，藉由次式算出該期間中的平均的角速度ωA。

同樣地藉由檢出相當於從對應這次的第2訊號轉子25a2的脈衝PSA1的上昇時間點直到對應訊號轉子25a的脈衝PSA2的上昇時間點為止的期間時間TB，藉由次式算出該期間中的平均的角速度ωB。

且，對應排氣行程中的訊號轉子25a的脈衝PSA2是在"H"層級的期間即訊號轉子通過檢出期間中的曲柄軸的旋轉角度也就是訊號轉子角度Dx，是藉由算出梯形的面積的次式表示。

[數1]

在此，通過檢出時間Tx，是從對應訊號轉子25a的脈衝PSA2的上昇直到下降為止時間，

(ω1+ωc)/2=ωx

另一方面，對應排氣行程中的訊號轉子25a的脈衝PSA2下降後再度在接著的壓縮行程直到上昇為止的期間，即，訊號轉子非檢出期間中的曲柄軸的旋轉角度Dy，是藉由算出梯形的面積的次式表示。

[數2]

在此，通過非檢出時間Ty，是從對應第2訊號轉子的脈衝PSA2的下降直到對應次的壓縮行程中的第2訊號轉子的脈衝PSA2的上昇為止的時間，

(ωc+ω0)/2=ωy

且，上述的通過檢出時間Tx及通過非檢出時間Ty的和，是相當於曲柄軸一旋轉的時間。

接著，將：對應排氣行程中的第2訊號轉子的脈衝PSA2的上昇時間點中的角速度ω1、對應排氣行程中的第2訊號轉子的脈衝PSA2的下降時間點中的角速度ωc、對應次回的壓縮行程中的第2訊號轉子的脈衝PSA2的下降時間點中的角速度ω0，藉由計算算出。

[數3]

在此，D1，是相當於脈衝PSA1的"H"層級期間的曲柄旋轉角度，D2，是相當於脈衝PSA1的"L"層級期間的曲柄旋轉角度(以下同樣)。

[數4]

[數5]

這些的結果，訊號轉子通過檢出期間中的曲柄軸的旋轉角度，即，訊號轉子電角度T3，是藉由次式表示。

[數6]

因此，藉由使用算出的訊號轉子電角度T3，吸收由訊號轉子檢出期間的量産公差等所産生的誤差，可以正確地把握由實裝於各車輛的訊號轉子所産生的訊號轉子檢出期間。

接著對於實車，將對應訊號轉子檢出期間的曲柄軸的旋轉角度算出，說明利用的情況的概要程序。

藉由始動器(馬達或是腳踏起動軸)，進行引擎的始動操作的話，ECU24，是由適宜時間點檢出對應訊號轉子25a的脈衝PSA2的下降時間點，依據該時間點設定點火時間點將引擎始動。

引擎的始動後，ECU24，是依據拾波器25b的輸出的脈衝訊號，算出上述的角速度ωA及角速度ωB。

與其並行，ECU24，是檢出：時間Ta、通過檢出時間Tx、通過非檢出時間Ty及時間Tb。

且，依據上述的各式，將訊號轉子電角度T3算出，在RAM等的揮發性記憶體將算出的訊號轉子電角度T3記憶，以後，依據此訊號轉子電角度T3檢出引擎的負荷狀態，進行對應負荷狀態的運轉控制。

如以上說明，依據本第3實施例，在引擎始動時將訊號轉子電角度T3算出，算出後因為依據該算出的訊號轉子電角度T3進行運轉控制，所以成為可減低訊號轉子或是拾波器的量産時的公差等的誤差的影響，將內燃機的負荷狀態正確地把握，進行運轉控制。

在以上的說明中，在引擎始動時雖不使用訊號轉子電角度T3就進行始動，但是使用預先設定的訊號轉子電角度的固定值進行始動，訊號轉子電角度T3的算出後使用算出值進行控制的方式構成也可以。

本發明的內燃機的運轉控制裝置，不限定於上述實施例，即使不脫離本發明的實質，仍可採用各種的結構。

且，曲柄軸7的角速度ω的變動量Δω，在前述實施例中是將曲柄軸7的角速度ω隔著與曲柄軸7連結的飛輪8，雖是依據直接檢出的檢出值，但是藉由檢出與曲柄軸7同步旋轉的旋轉軸(例如閥裝置23的凸輪軸或是內燃機E的輔助的驅動軸)的角速度ω，使曲柄軸7的角速度ω是依據間接檢出的檢出值也可以。

且，變動量Δω，是1行程的壓縮行程以外的行程也可以。

且，內燃機E，是被搭載於車輛以外的機械也可以。

1．．．汽缸體

2．．．汽缸蓋

2e．．．排氣口

2i．．．吸氣口

3．．．活塞

4．．．燃燒室

5．．．吸氣裝置

5a．．．吸氣通路

6．．．排氣裝置

6a．．．排氣通路

7．．．曲柄軸

8．．．飛輪

10．．．空氣清淨器

11．．．節氣門閥

12．．．吸氣管

13．．．吸氣閥

14．．．排氣閥

15．．．排氣管

16．．．三元觸媒裝置

20．．．燃料噴射閥

21．．．點火裝置

21a．．．點火栓

22．．．排廢氣還流裝置

22a．．．還流控制閥

23．．．閥裝置

23a．．．閥特性可變機構

24．．．ECU(控制部)

24a．．．記憶裝置

25．．．曲柄角感測器(旋轉檢出手段)

25a．．．訊號轉子

25a2．．．第2訊號轉子

25b．．．拾波器

26．．．節氣門閥開度感測器

27．．．O₂ 感測器

27a．．．檢出元件

31．．．旋轉數檢出部

32．．．變動量檢出部

33．．．暖機狀態檢出部

34．．．異常檢出部

40．．．空燃比控制部

41．．．點火控制部

42．．．排廢氣還流控制部

43．．．閥控制部

E．．．內燃機(引擎)

Ne．．．平均引擎旋轉數

P0，P1．．．壓縮行程

T3．．．訊號轉子電角度

Δω．．．變動量

ω．．．角速度

[第1圖]顯示實施例的內燃機的運轉控制裝置的結構的圖。

[第2圖]顯示內燃機的各行程、及訊號轉子、脈衝和曲柄軸的角速度之間的關係的概要說明圖。

[第3圖]顯示第1實施例中的內燃機的各行程、及訊號轉子、脈衝和曲柄軸的角速度之間的關係的詳細說明圖。

[第4圖]將引擎旋轉數作為參數，顯示角速度的變動量的絕對值及吸入空氣的關係的圖。

[第5圖]顯示從暖機完成前的狀態的運轉開始後的O₂ 感測器的檢出訊號的變化的圖表。

[第6圖]實施例的動作流程圖。

[第7圖]顯示第2實施例中的內燃機的各行程、及訊號轉子、脈衝和曲柄軸的角速度之間的關係的詳細說明圖。

[第8圖]訊號轉子及第2訊號轉子的安裝位置的具體例說明圖。

[第9圖]第3實施例的原理說明圖。

Claims (1)

1. 一種內燃機的運轉控制裝置，是具備：與曲柄軸(7)連結的飛輪(8)；及與前述飛輪(8)連結並供作為前述曲柄軸(7)的旋轉被檢出部用的訊號轉子(25a)；及檢出前述訊號轉子(25a)的通過用的旋轉檢出手段(25b)；及控制部(24)，是從由前述旋轉檢出手段(25b)所產生的檢出結果，算出預定期間內中的平均旋轉數(Ne)和相當於前述曲柄軸(7)的部分的曲柄角速度(ω)，依據這些算出結果，決定點火時期；其特徵為：前述控制部(24)，是在預定點火的壓縮行程之前的壓縮行程，在算出前述平均旋轉數(Ne)的期間內同時進行前述曲柄角速度(ω)的算出，前述曲柄角速度(ω)，是藉由將從前述訊號轉子(25a)的前端至後端為止的角度(θ)，由檢出前述訊號轉子(25a)的前端之後至檢出前述訊號轉子(25a)的後端為止的時間(τ)除算之後而求得，在前述壓縮過程中的前述曲柄角速度(ω)的變動量(△ω)，是從前述平均旋轉數(Ne)將前述曲柄角速度(ω)減算之後而求得，從各前述平均旋轉數(Ne)的前述曲柄角速度(ω)的變動量(△ω)及吸入空氣量的關係，使用前述變動量(△ω)算出吸入空氣量，並從該吸入空氣量設定前述點火時期。