專利名稱：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)大氣壓的大氣壓檢測(cè)裝置及方法，適用于例如具有噴射燃料的燃料噴射裝置的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著被稱作噴射器的燃料噴射裝置的普及，噴射燃料的時(shí)機(jī)和噴射燃料量、即空燃比(空氣燃料比)等的控制變得容易，可以促進(jìn)高輸出化、低燃費(fèi)化、排氣的清潔化等。其中，特別是關(guān)于噴射燃料的時(shí)機(jī)，一般要嚴(yán)密地檢測(cè)吸氣閥的狀態(tài)、即檢測(cè)凸輪軸的相位狀態(tài)，與之相配合而噴射燃料。但是，用于檢測(cè)凸輪軸的相位狀態(tài)的所謂凸輪傳感器價(jià)格高，特別是在兩輪車輛等中，有汽缸蓋大型化等問(wèn)題，多數(shù)情況下不能采用。因此，例如在特開(kāi)平10-227252號(hào)公報(bào)中，提出了檢測(cè)曲軸的相位狀態(tài)和吸氣壓力、根據(jù)它們檢測(cè)汽缸的行程狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。從而，通過(guò)使用該現(xiàn)有技術(shù)，不檢測(cè)凸輪軸的相位，就可以檢測(cè)行程狀態(tài)，所以與其行程狀態(tài)相配合，可以控制燃料的噴射時(shí)機(jī)等。
但是，為了從上述這樣的燃料噴射裝置噴射燃料，必須要用泵將燃料箱內(nèi)的燃料加壓后供給到燃料噴射裝置中。如眾所周知的那樣，由于由泵加壓后的燃料的壓力是變動(dòng)的，故為了限定其上限值，使用被稱作調(diào)節(jié)器的調(diào)壓閥。在兩輪車輛中，該調(diào)節(jié)器一般設(shè)置在燃料噴射裝置的附近，通常將通過(guò)燃料噴射裝置而噴射燃料的環(huán)境、例如吸氣管內(nèi)的壓力作為背壓，通常構(gòu)成為，利用彈簧而設(shè)定的規(guī)定的調(diào)節(jié)器控制壓在這之后上升。從而，由供給到燃料噴射裝置中的燃料的壓力與噴射燃料的環(huán)境的壓差構(gòu)成的噴射燃料壓力通常與調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器控制壓相等。
但是，若這樣地將調(diào)節(jié)器設(shè)置在燃料噴射裝置的附近，則在每個(gè)燃料噴射裝置中都需要送回配管，所述送回配管將由調(diào)節(jié)器限制的燃料送回到燃料箱中。此外，一般地，多數(shù)情況下調(diào)節(jié)器與泵的制造廠商相同，但在泵與調(diào)節(jié)器分別設(shè)置的情況下，它們就分別交付，零部件數(shù)多而不能利用集中化實(shí)現(xiàn)成本降低。因此，可以考慮例如將泵和調(diào)節(jié)器集中化等，將調(diào)節(jié)器配置在泵側(cè)。這樣，不但不需要送回燃料的送回配管，而且也可以實(shí)現(xiàn)零部件數(shù)的減少和成本的降低。
但是，若這樣地將調(diào)節(jié)器配置在泵側(cè)，則由于調(diào)節(jié)器的背壓變?yōu)榇髿鈮?，故供給到燃料噴射裝置中的燃料的壓力大致一定(若大氣壓隨海拔等變化，則燃料壓力也變化)。另一方面，特別是如兩輪車輛，在吸氣管中沒(méi)有緩沖罐(サ一ジタンク)的情況下，噴射燃料的吸氣管內(nèi)的壓力、即燃料噴射環(huán)境壓力容易變動(dòng)。即，由供給到燃料噴射裝置中的燃料的壓力與噴射燃料的環(huán)境的壓力的壓差構(gòu)成的噴射燃料壓力變得不穩(wěn)定。這樣地，若噴射燃料壓力不穩(wěn)定，則從燃料噴射裝置噴射的每個(gè)單位時(shí)間的燃料流量變得不穩(wěn)定，就不能僅在燃料噴射時(shí)間中控制例如用于達(dá)成期望的空燃比的燃料噴射量。因此，為了基于這樣的噴射燃料壓力來(lái)補(bǔ)償控制燃料噴射量，有例如特開(kāi)平8-326581號(hào)公報(bào)中記載的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。該發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中，檢測(cè)噴射燃料壓力，將其進(jìn)行規(guī)定時(shí)間積分后求出面積，將該面積與作為基準(zhǔn)的面積進(jìn)行比較，補(bǔ)償控制燃料噴射量。
在此，由于噴射燃料壓力是供給到燃料噴射裝置中的燃料的壓力與噴射燃料的環(huán)境的壓力的壓差，因此，例如在供給到燃料噴射裝置中的燃料的壓力為由調(diào)節(jié)器限制了的壓力時(shí)，該壓力是大氣壓和調(diào)節(jié)器控制壓的加法值，若大氣壓不正確，則供給到燃料噴射裝置中的燃料的壓力也不正確。因此，考慮用檢測(cè)大氣壓的大氣壓傳感器，但由于大氣壓傳感器高價(jià)且大型，故特別是在兩輪車輛中使用受到限制。此外，例如在檢測(cè)流入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣的體積流量后決定燃料噴射量的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中，為了補(bǔ)償空氣密度，也必須要進(jìn)行大氣壓的檢測(cè)，期望有取代大氣壓傳感器的大氣壓檢測(cè)裝置及方法。
本發(fā)明是為了解決上述各問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，其目的在于提供一種四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置及方法，在不使用大氣壓傳感器而可以正確地檢測(cè)大氣壓的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)零部件數(shù)的減少和成本的降低。
發(fā)明的公開(kāi)為了解決上述各問(wèn)題，本發(fā)明中的權(quán)利要求1所述的大氣壓檢測(cè)裝置是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置，該四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有大氣開(kāi)放型的調(diào)節(jié)器，安裝在對(duì)燃料箱內(nèi)的燃料進(jìn)行加壓的泵上，限制由上述泵加壓后的燃料的壓力的上限值；燃料噴射裝置，將由上述調(diào)節(jié)器限制了上限值的燃料噴射到四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣通路中；吸氣控制閥，設(shè)置在上述吸氣通路上，其特征在于，具備有吸氣壓力檢測(cè)部件，檢測(cè)上述吸氣控制閥的下游的吸氣壓力；運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)部件，檢測(cè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；大氣壓檢測(cè)部件，基于由上述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)部件檢測(cè)出的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和由吸氣壓力檢測(cè)部件檢測(cè)出的吸氣壓力，根據(jù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載小且吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
此外，本發(fā)明中的權(quán)利要求2所述的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置，其特征在于，在上述權(quán)利要求1的發(fā)明中，上述大氣壓檢測(cè)部件在由上述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)部件檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域時(shí)，根據(jù)上述吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
此外，本發(fā)明中的權(quán)利要求3所述的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)方法是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)方法，該四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有大氣開(kāi)放型的調(diào)節(jié)器，安裝在對(duì)燃料箱內(nèi)的燃料進(jìn)行加壓的泵上，限制由上述泵加壓后的燃料的壓力的上限值；燃料噴射裝置，將由上述調(diào)節(jié)器限制了上限值的燃料噴射到四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣通路中；吸氣控制閥，設(shè)置在上述吸氣通路上，其特征在于，在檢測(cè)上述吸氣控制閥的下游的吸氣壓力的同時(shí)，檢測(cè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于檢測(cè)出的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和吸氣壓力，根據(jù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載小且吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
此外，本發(fā)明中的權(quán)利要求3所述的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)方法，其特征在于，在上述權(quán)利要求3的發(fā)明中，在上述檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域時(shí)，根據(jù)上述吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是電機(jī)循環(huán)用的發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是示出本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。
圖3是根據(jù)曲軸的相位和吸氣壓力檢測(cè)行程狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖4是用于存儲(chǔ)在汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量計(jì)算部中的汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量計(jì)算的映像圖。
圖5是用于存儲(chǔ)在目標(biāo)空燃比計(jì)算部中的目標(biāo)空燃比計(jì)算的映像圖。
圖6是過(guò)渡期補(bǔ)償部的作用說(shuō)明圖。
圖7是示出曲柄角度、即行程與吸氣壓力的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖8是在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)示出曲柄角度、即行程與吸氣壓力的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖9是示出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載與吸氣行程之前吸氣壓力的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖10是示出燃料壓力、作為環(huán)境壓力的吸氣壓力、噴射燃料壓力的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖11是示出從吸氣壓力計(jì)算出的大氣壓與實(shí)際的大氣壓的關(guān)系的說(shuō)明圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是示出例如電機(jī)循環(huán)用的發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)。該發(fā)動(dòng)機(jī)1是四汽缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，具有汽缸體2、曲軸3、活塞4、燃燒室5、吸氣管(吸氣通路)6、吸氣閥7、排氣管8、排氣閥9、點(diǎn)火火花塞10、點(diǎn)火線圈11。此外，在吸氣管6內(nèi)設(shè)有對(duì)應(yīng)于風(fēng)門開(kāi)度進(jìn)行開(kāi)關(guān)的節(jié)流閥(吸氣控制柄)12，在該節(jié)流閥12的上游側(cè)的吸氣管(吸氣通路)6上設(shè)置著作為燃料噴射裝置的噴射器13。該噴射器13與設(shè)置在燃料箱19內(nèi)的過(guò)濾器18、燃料泵17、調(diào)節(jié)器16連接。再有，上述調(diào)節(jié)器16是限制利用燃料泵17的燃料壓力的上限值的調(diào)節(jié)器，這樣地設(shè)置在燃料箱19內(nèi)的情況下，設(shè)定成將大氣壓作為背壓，由此預(yù)先設(shè)定的調(diào)節(jié)器控制壓上升。從而，關(guān)于低于該調(diào)節(jié)器控制壓的泵吐出壓，該泵吐出壓為原樣供給到噴射器13中的燃料壓力(正確地將大氣壓作為背壓的泵吐出壓)。此外，該發(fā)動(dòng)機(jī)1是所謂的獨(dú)立吸氣系統(tǒng)，上述噴射器13設(shè)置在各汽缸的各吸氣管6上。
由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15控制該發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)。然后，作為檢測(cè)該發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15的控制輸入、即發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)的裝置，設(shè)置有用于檢測(cè)曲軸3的旋轉(zhuǎn)角度、即相位的曲柄角度傳感器20；檢測(cè)汽缸體2的溫度或冷卻水溫度、即發(fā)動(dòng)機(jī)自身的溫度的冷卻水溫度傳感器21；檢測(cè)排氣管8內(nèi)的空燃比的排氣空燃比傳感器22；用于將上述燃料泵17的燃料吐出壓力作為供給噴射器13的供給燃料壓力進(jìn)行檢測(cè)的燃料壓力傳感器23；用于檢測(cè)吸氣管6內(nèi)的吸氣壓力的吸氣壓力傳感器24；檢測(cè)吸氣管6內(nèi)的溫度、即吸氣溫度的吸氣溫度傳感器25。而上述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15輸入這些傳感器的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)上述燃料泵17、噴射器13、點(diǎn)火線圈11輸出控制信號(hào)。
上述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15由未圖示的微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。圖2是示出由該發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15內(nèi)的微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)控制運(yùn)算處理的實(shí)施方式的框圖。在該運(yùn)算處理中，由下述部分構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算部26，根據(jù)上述曲柄角度信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)曲柄定時(shí)(タィミング)檢測(cè)部27，同樣根據(jù)曲柄角度信號(hào)和上述吸氣壓力信號(hào)，檢測(cè)曲柄定時(shí)信息、即行程狀態(tài)；汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量計(jì)算部28，讀入由該曲柄定時(shí)檢測(cè)部27檢測(cè)出的曲柄定時(shí)信息，根據(jù)上述吸氣溫度信號(hào)、上述冷卻水溫度信號(hào)、上述吸氣壓力信號(hào)及由上述發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算部26計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)算汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量(吸入空氣量)；目標(biāo)空燃比計(jì)算部33，基于由上述發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算部26計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)和上述吸氣壓力信號(hào)，計(jì)算目標(biāo)空燃比；燃料噴射量計(jì)算部34，基于由該目標(biāo)空燃比計(jì)算部33計(jì)算出的目標(biāo)空燃比、上述吸氣壓力信號(hào)和由上述汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量計(jì)算部28計(jì)算出的汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量，計(jì)算燃料噴射量；大氣壓計(jì)算部41，根據(jù)上述吸氣壓力信號(hào)和由上述曲柄定時(shí)檢測(cè)部27檢測(cè)到的曲柄定時(shí)信息，計(jì)算大氣壓；噴射燃料壓力計(jì)算部42，根據(jù)由該大氣壓計(jì)算部41計(jì)算出的大氣壓和由上述燃料壓力傳感器23檢測(cè)出的供給噴射器13的供給燃料壓力及上述吸氣壓力信號(hào)，計(jì)算噴射燃料壓力；燃料噴射系數(shù)計(jì)算部43，根據(jù)由該燃料噴射壓力計(jì)算部42計(jì)算出的噴射燃料壓力，計(jì)算燃料噴射系數(shù)；燃料噴射時(shí)間計(jì)算部44，基于由上述燃料噴射量計(jì)算部34計(jì)算出的燃料噴射量和由燃料噴射系數(shù)計(jì)算部43計(jì)算出的燃料噴射系數(shù)，計(jì)算燃料噴射時(shí)間；噴射脈沖輸出部30，根據(jù)由上述燃料噴射時(shí)間計(jì)算部44計(jì)算出的燃料噴射時(shí)間和由上述曲柄定時(shí)檢測(cè)部27檢測(cè)出的曲柄定時(shí)信息，向上述噴射器13輸出噴射脈沖；點(diǎn)火時(shí)期計(jì)算部31，根據(jù)由上述發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算部26計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)和由上述目標(biāo)空燃比計(jì)算部33設(shè)定的目標(biāo)空燃比，計(jì)算點(diǎn)火時(shí)期；點(diǎn)火脈沖輸出部32，讀入由上述曲柄定時(shí)檢測(cè)部27檢測(cè)出的曲柄定時(shí)信息，向上述點(diǎn)火線圈11輸出對(duì)應(yīng)于由上述點(diǎn)火時(shí)期計(jì)算部31設(shè)定的點(diǎn)火時(shí)期的點(diǎn)火脈沖。
上述發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算部26根據(jù)上述曲柄角度信號(hào)的時(shí)間變化率，計(jì)算作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸的曲軸的旋轉(zhuǎn)速度，作為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)。
上述曲柄定時(shí)檢測(cè)部27具有與上述的特開(kāi)平10-227252號(hào)公報(bào)中記載的行程判別裝置同樣的結(jié)構(gòu)，這樣，例如圖3所示，檢測(cè)每個(gè)汽缸的行程狀態(tài)，將作為曲柄定時(shí)信息而輸出。即，在四循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于曲軸和凸輪軸總是按規(guī)定的相位差連續(xù)旋轉(zhuǎn)，故例如圖3所示，在讀入了曲柄脈沖時(shí)，圖示“4”的曲柄脈沖是排氣行程或壓縮行程中的某一個(gè)。如眾所周知的那樣，在排氣行程中，由于排氣閥關(guān)閉，吸氣閥關(guān)閉，故吸氣壓力增高，在壓縮行程的初期，由于吸氣閥還打開(kāi)著，故吸氣壓力降低，或者，即使吸氣閥關(guān)閉著，而在先行的吸氣行程中吸氣壓力也降低了。從而，吸氣壓力低時(shí)的圖示“4”的曲柄脈沖示出了第二汽缸處于壓縮行程，得到了圖示“3”的曲柄脈沖時(shí)變?yōu)榈诙椎奈鼩庀滤傈c(diǎn)。這樣地，可以檢測(cè)某個(gè)汽缸的行程狀態(tài)，由于各汽缸按規(guī)定的相位差進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，故例如作為上述第二汽缸的吸氣下死點(diǎn)的圖示“3”的曲柄脈沖的下面的圖示“9”的曲柄脈沖就是第一汽缸的吸氣下死點(diǎn)，其后面的圖示“3”的曲柄脈沖是第三汽缸的吸氣下死點(diǎn)，其后面的圖示“9”的曲柄脈沖是第四汽缸的吸氣下死點(diǎn)。而若以曲軸的旋轉(zhuǎn)速度插補(bǔ)該行程之間，就可以更詳細(xì)地檢測(cè)出現(xiàn)在的行程狀態(tài)。
上述汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量計(jì)算部28如圖4所示，具有用于根據(jù)上述吸氣壓力信號(hào)和由上述發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算部26計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量的三維映像。該汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量的三維映像例如實(shí)際上僅計(jì)測(cè)在使發(fā)動(dòng)機(jī)按規(guī)定的旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)、使吸氣壓力變化時(shí)的汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量即可，可以通過(guò)比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)計(jì)測(cè)，從而，映像的生成較容易。此外，若有高度的發(fā)動(dòng)機(jī)模擬試驗(yàn)，也可以用它來(lái)生成映像。再有，由于汽缸內(nèi)空氣質(zhì)量根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度而變化，因此，也可以用上述冷卻水溫度(發(fā)動(dòng)機(jī)溫度)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
上述目標(biāo)空燃比計(jì)算部33如圖5所示，具有用于根據(jù)上述吸氣壓力信號(hào)和由上述發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算部26計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)算目標(biāo)空燃比的三維映像。該三維映像也可以在理論上在某種程度上進(jìn)行設(shè)定?？杖急纫话闩c扭矩相關(guān)，若空燃比小、即燃料多且空氣少，則扭矩就增加，另一方面效率就降低。反之，若空燃比大、即燃料少且空氣多，則扭矩就減少，但效率就提高。將空燃比小的狀態(tài)稱作濃稠，空燃比大的狀態(tài)稱作稀薄，最稀薄的狀態(tài)被稱為所謂的理想空燃比或理論空燃比，為汽油完全燃燒的空燃比，即是14.7。
發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，一般地，在高旋轉(zhuǎn)側(cè)增大空燃比，在低旋轉(zhuǎn)側(cè)減小空燃比。這是為了在低旋轉(zhuǎn)側(cè)提高扭矩的響應(yīng)性，在高旋轉(zhuǎn)側(cè)提高旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的響應(yīng)性。此外，吸氣壓力是節(jié)流閥開(kāi)度等的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載狀態(tài)，一般地，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載大的狀態(tài)、即節(jié)流閥開(kāi)度大、吸氣壓力也大時(shí)，減小空燃比，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載小的狀態(tài)、即節(jié)流閥開(kāi)度小、吸氣壓力也小時(shí)，增大空燃比。這是為了在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載大時(shí)重視扭矩，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載小時(shí)重視效率。
這樣，目標(biāo)空燃比是容易掌握物理意義的數(shù)值，從而，就可以配合要求的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性，在某種程度上設(shè)定目標(biāo)空燃比。當(dāng)然，也可以配合實(shí)際車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性進(jìn)行調(diào)整。
此外，該目標(biāo)空燃比計(jì)算部33具有過(guò)渡期補(bǔ)償部29，該過(guò)渡期補(bǔ)償部29根據(jù)上述吸氣壓力信號(hào)，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的過(guò)渡期，具體地檢測(cè)加速狀態(tài)和減速狀態(tài)，與之相配合補(bǔ)償目標(biāo)空燃比。例如圖6所示，由于吸氣壓力也是節(jié)流閥操作的結(jié)果，故可知在吸氣壓力變大時(shí)，就是打開(kāi)節(jié)流閥后要求加速的加速狀態(tài)。檢測(cè)出了這樣的加速狀態(tài)后，與之相應(yīng)，暫時(shí)在濃稠側(cè)設(shè)定例如上述目標(biāo)空燃比，之后，返回到原來(lái)的目標(biāo)空燃比。返回目標(biāo)空燃比的方法可以利用已有的方法，例如使在過(guò)渡期中設(shè)定在濃稠側(cè)的空燃比和原來(lái)的目標(biāo)空燃比的加權(quán)平均的加權(quán)系數(shù)逐漸變化等。反之，也可以在檢測(cè)出了減速狀態(tài)后，設(shè)定為比原來(lái)的目標(biāo)空燃比稀薄側(cè)，而重視效率。
另一方面，在上述大氣壓計(jì)算部41中，根據(jù)上述吸氣壓力信號(hào)和曲柄定時(shí)信息計(jì)算大氣壓。圖7是配合曲軸的相位、即曲柄定時(shí)信息而表示了吸氣壓力的圖，各曲線對(duì)應(yīng)于曲柄角度(-180°)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，示出了例如45kPa為最小發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，100kPa最大發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載(如上所述，吸氣壓力對(duì)應(yīng)于節(jié)流閥開(kāi)度進(jìn)行變化)。在該圖中，在曲柄角度(-360°)以后開(kāi)始吸氣行程。而在該吸氣行程之前，即在曲柄角度(-360°)附近，吸氣壓力大致穩(wěn)定，其值如后所述，大致等于大氣壓。這是因?yàn)?，在沒(méi)有增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)中，所謂的吸氣壓力穩(wěn)定時(shí)，即是大氣壓的程度，從而，在本實(shí)施方式中，檢測(cè)該吸氣行程之前、即吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力而作為大氣壓。但是，從該圖可知，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載大時(shí)，吸氣壓力稍微有點(diǎn)兒不穩(wěn)定，因此，使用處于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載小的區(qū)域時(shí)的吸氣壓力檢測(cè)大氣壓。
圖8示出改變了發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)的吸氣壓力的變化狀態(tài)。從該圖可知，即使在相同的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)，吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力變得不穩(wěn)定。圖9以這些結(jié)果為基礎(chǔ)，取上述曲柄角度(-180°)時(shí)的吸氣壓力、即發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載為橫軸，同樣地取吸氣行程之前吸氣壓力為縱軸，將發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)作為參數(shù)，示出了該吸氣行程之前吸氣壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的關(guān)系。從而，在期望更嚴(yán)密的情況下，也可以將發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)加入而成為參數(shù)之一來(lái)檢測(cè)大氣壓，使得設(shè)定對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載而將吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力作為大氣壓進(jìn)行計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域，僅在成為了該發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域時(shí)，根據(jù)吸氣行程之前的吸氣壓力來(lái)檢測(cè)大氣壓。
上述噴射燃料壓力計(jì)算部42基于上述吸氣壓力、泵吐出壓力、由大氣壓計(jì)算部41計(jì)算出的大氣壓等，計(jì)算由燃料壓力與噴射燃料的環(huán)境壓力的壓差構(gòu)成的噴射燃料壓力。圖10示出燃料壓力、作為環(huán)境壓力的吸氣壓力、噴射燃料壓力的關(guān)系。如本實(shí)施方式，在燃料箱側(cè)設(shè)置了燃料泵17和調(diào)整器16的情況下，這些泵背壓和調(diào)整器背壓都變?yōu)榇髿鈮?燃料箱不是完全的密閉狀態(tài))。在該大氣壓上，泵吐出壓力和調(diào)整器控制壓力都上升，在泵吐出壓力小于調(diào)整器控制壓力時(shí)，該泵吐出壓力成為燃料壓力，在泵吐出壓力是調(diào)整器控制壓力以上時(shí)，該調(diào)整器控制壓力成為燃料壓力。在利用這樣的比較計(jì)算出了燃料壓力之后，從它減去上述吸氣壓力(燃料噴射環(huán)境壓力)計(jì)算出噴射燃料壓力。特別是在兩輪車輛的情況下，由于在吸氣管中不具有緩沖罐，故如圖所示，吸氣壓力的變動(dòng)增大，因此，如后所述，為了利用燃料噴射時(shí)間來(lái)控制燃料噴射量，就必須正確地檢測(cè)出噴射燃料壓力。在本實(shí)施方式中，如上所述地根據(jù)吸氣壓力檢測(cè)大氣壓，在可以進(jìn)一步根據(jù)泵吐出壓力和吸氣壓力正確地檢測(cè)噴射燃料壓力的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不要大氣壓傳感器的這部分成本的降低。
接著，在上述燃料噴射系數(shù)計(jì)算部43中，按照由上述噴射燃料壓力計(jì)算部42計(jì)算出的噴射燃料壓力，計(jì)算出用于計(jì)算燃料噴射時(shí)間的燃料噴射系數(shù)。首先，設(shè)燃料的密度為ρ，供給到噴射器13中的燃料的流速為V1，供給到噴射器13中的燃料的壓力、即上述燃料壓力為P1，從噴射器13噴射到吸氣管內(nèi)的燃料的流速為V2，從噴射器13噴射的燃料的環(huán)境、即上述吸氣壓力為P2時(shí)，認(rèn)為供給到噴射器中的燃料的流速V1大致為“0”，因此，根據(jù)伯爾努利定理，下述1式成立。
P1＝ρ·V22/2+P2…(1)關(guān)于噴射到吸氣管內(nèi)的燃料的流速V2，由下述2式得到。
V2＝(2(P1-P2)/ρ)1/2…(2)在此，上述2式中的(P1-P2)是由上述噴射燃料壓力計(jì)算部42計(jì)算出的噴射燃料壓力，在此，若將其設(shè)為P，同時(shí)將噴射器13的噴孔的截面積設(shè)為S，則從噴射器13噴射的每個(gè)單位時(shí)間的燃料的質(zhì)量M用下述3式表示。
M＝S·V2·ρ＝S·(2ρ·P)1/2…(3)這樣可知，從噴射器13噴射的每個(gè)單位時(shí)間的燃料的質(zhì)量M與噴射燃料壓力P的平方根的值成比例。
因此，設(shè)定例如成為基準(zhǔn)的噴射燃料壓力P0，在其基準(zhǔn)噴射燃料壓力P0時(shí)，若設(shè)噴射單位質(zhì)量的燃料的燃料噴射系數(shù)(噴射燃料流量特性系數(shù))為Qt0，則在噴射燃料壓力是P時(shí)，噴射單位質(zhì)量的燃料的燃料噴射系數(shù)(噴射燃料流量特性系數(shù))Qt用下述4式提供。
Qt＝Qt0×(P0/P)1/2…(4)從而，若將上述燃料噴射量乘以該燃料噴射系數(shù)(噴射燃料流量特性系數(shù))，就可以計(jì)算燃料噴射時(shí)間。
從而，在上述燃料噴射時(shí)間計(jì)算部44中，對(duì)由上述燃料噴射量計(jì)算部34計(jì)算出的燃料噴射量V乘以該燃料噴射系數(shù)(噴射燃料流量特性系數(shù))Qt，計(jì)算燃料噴射時(shí)間T。即，由上述燃料噴射時(shí)間系數(shù)計(jì)算部43和燃料噴射時(shí)間計(jì)算部44進(jìn)行的運(yùn)算處理，在將例如作為基準(zhǔn)噴射燃料壓力P0時(shí)求出的噴射燃料流量特性系數(shù)Qt0、用于達(dá)成期望的空燃比的燃料噴射量V、上述基準(zhǔn)噴射燃料壓力值的平方根的值P01/2的積值設(shè)為預(yù)先設(shè)定了的規(guī)定值時(shí)，計(jì)算出的燃料噴射時(shí)間T成為用噴射燃料壓力值的平方根P1/2除該規(guī)定值后的值。
然后，在噴射脈沖輸出部30中，在根據(jù)由上述曲柄定時(shí)檢測(cè)部27檢測(cè)到的曲柄定時(shí)信息，計(jì)算燃料噴射開(kāi)始時(shí)期的同時(shí)，基于由上述燃料噴射時(shí)間計(jì)算部44計(jì)算出的燃料噴射時(shí)間，對(duì)噴射器13輸出噴射脈沖。
這樣地，在本實(shí)施方式中，由于與燃料泵17共同地在燃料箱19側(cè)設(shè)置調(diào)整器16，檢測(cè)供給到噴射器13中的燃料壓力與噴射燃料的環(huán)境壓力、即吸氣壓力的壓差，作為噴射燃料壓力，就可以基于該檢測(cè)到的噴射燃料壓力的平方根的值，控制來(lái)自噴射器13的燃料噴射時(shí)間，因此，在不需要噴射燃料壓力的積分和大量的映像等而可以減輕運(yùn)算負(fù)載的同時(shí)，可以將燃料泵17和調(diào)整器16集中化，實(shí)現(xiàn)零部件數(shù)的減少和成本的降低。
圖11示出由上述大氣壓計(jì)算部41計(jì)算出的大氣壓(圖中是推斷大氣壓)和實(shí)際由大氣壓傳感器檢測(cè)到的大氣壓。其中，計(jì)算出的大氣壓平坦的部分示出了由于上述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)未成為規(guī)定的狀態(tài)而未能更新大氣壓的時(shí)間。在海拔2100m的高地上進(jìn)行計(jì)測(cè)，在從海拔高的地方急速下降到低的地方之后，再急速上升到海拔高的地方。這樣地，在有海拔差的高地，大氣壓的變化大，從而，若沒(méi)有正確地檢測(cè)大氣壓而控制燃料噴射量，就不能得到本來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和輸出，但從圖可知，計(jì)算出的大氣壓追隨實(shí)際的大氣壓(誤差幾％以內(nèi))，若用該計(jì)算出的大氣壓如上所述地控制燃料噴射量、即燃料噴射時(shí)間，就可以得到本來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和輸出。
再有，在上述實(shí)施方式中，關(guān)于為了計(jì)算供給到噴射器中的燃料壓力而用大氣壓的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的大氣壓檢測(cè)裝置也可以適用于需要檢測(cè)大氣壓的任一種裝置，也可以適用于例如檢測(cè)出流入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣的體積流量而控制燃料噴射量的情況下，為了按照空氣密度來(lái)補(bǔ)償體積流量而檢測(cè)大氣壓的裝置。
此外，在上述實(shí)施方式中，關(guān)于汽缸數(shù)是4個(gè)汽缸的所謂的多汽缸型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但也可以同樣地適用于單汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)。
此外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元可以用各種運(yùn)算電路代替微型計(jì)算機(jī)。
工業(yè)上的可利用性如以上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置及方法，由于是這樣構(gòu)成的，即基于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和吸氣壓力，根據(jù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載小且吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)大氣壓，因此，通過(guò)按照所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，根據(jù)吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力計(jì)算大氣壓，從而可以不用大氣壓傳感器，而正確地檢測(cè)大氣壓，這樣，就可以實(shí)現(xiàn)零部件數(shù)的減少和成本的降低。
此外，根據(jù)本發(fā)明的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置及方法，由于是這樣構(gòu)成的，即在處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域時(shí)，根據(jù)吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)大氣壓，因此，可以更進(jìn)一步正確地檢測(cè)大氣壓。
權(quán)利要求
1.一種四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置，該四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有大氣開(kāi)放型的調(diào)節(jié)器，安裝在對(duì)燃料箱內(nèi)的燃料進(jìn)行加壓的泵上，限制由上述泵加壓后的燃料的壓力的上限值；燃料噴射裝置，將由上述調(diào)節(jié)器限制了上限值的燃料噴射到四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣通路中；吸氣控制閥，設(shè)置在上述吸氣通路上，其特征在于，具備有吸氣壓力檢測(cè)部件，檢測(cè)上述吸氣控制閥的下游的吸氣壓力；運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)部件，檢測(cè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；大氣壓檢測(cè)部件，基于由上述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)部件檢測(cè)出的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和由吸氣壓力檢測(cè)部件檢測(cè)出的吸氣壓力，根據(jù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載小且吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
2.如權(quán)利要求1所述的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)裝置，其特征在于，上述大氣壓檢測(cè)部件在由上述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)部件檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域時(shí)，根據(jù)上述吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
3.一種四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)方法，該四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有大氣開(kāi)放型的調(diào)節(jié)器，安裝在對(duì)燃料箱內(nèi)的燃料進(jìn)行加壓的泵上，限制由上述泵加壓后的燃料的壓力的上限值；燃料噴射裝置，將由上述調(diào)節(jié)器限制了上限值的燃料噴射到四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣通路中；吸氣控制閥，設(shè)置在上述吸氣通路上，其特征在于，在檢測(cè)上述吸氣控制閥的下游的吸氣壓力的同時(shí)，檢測(cè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于檢測(cè)出的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和吸氣壓力，根據(jù)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載小且吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
4.如權(quán)利要求3所述的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的大氣壓檢測(cè)方法，其特征在于，在上述檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域時(shí)，根據(jù)上述吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力，檢測(cè)出大氣壓。
全文摘要
不用大氣壓傳感器而正確地檢測(cè)大氣壓。檢測(cè)吸氣壓力，根據(jù)吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力求得大氣壓。由于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載大時(shí)，吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力變得不穩(wěn)定，因此，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載小時(shí)的吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力而計(jì)算大氣壓。此外，由于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)的不同而吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力變得不穩(wěn)定，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)處于規(guī)定的旋轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域時(shí)，根據(jù)吸氣閥開(kāi)之前的吸氣壓力來(lái)計(jì)算大氣壓。
文檔編號(hào)F02D41/34GK1539057SQ0281557
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2002年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者沢田雄一郎, 田雄一郎, 泰, 高橋通泰 申請(qǐng)人:雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)株式會(huì)社