CN101498250A - 内燃机的运转控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明即使不依赖于空燃比传感器，在发动机转速变化大的情况下，也能够恰当地计算出发动机负荷(例如，吸入空气量)，进行更适合的运转控制(例如，点火定时控制)。在计算出发动机的平均转速、和曲轴的相当于变磁阻转子宽度的部分的曲轴角速度，根据这些计算结果，决定点火时间的内燃机的运转控制装置中，在预定点火的压缩冲程P0之前的冲程P1，在计算平均发动机转速Ne的期间内，同时进行曲轴角速度ω的计算。

Description

内燃机的运转控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的运转控制装置，特别是，涉及用于改善燃料消耗率及提高排放性能的技术。

背景技术

关于内燃机，包括搭载在车辆上的内燃机，在对改善燃料消耗率及提高排放性能的要求更高的情况下，为了普及满足这种要求的内燃机，降低成本是很重要的。

例如，已知一种内燃机的运转控制装置，所述内燃机的运转控制装置包括：节气门开度传感器，用于检测节气的门开度；时间检测部，用于检测曲轴旋转规定的曲柄角所需的时间；空燃比控制部，用于设定从起着作为形成混合气的混合气形成部的作用的燃料喷射阀供应的燃料量；该空燃比控制部，根据内燃机的运转区域，进行基于节气门的开度设定燃料量的控制与基于由利用时间检测部检测出来的时间计算出的吸入空气量设定燃料量的控制之间的切换(例如，参照专利文献1)。

根据这种运转控制装置，由于为了设定燃料供应量，由利用时间检测部检测出来的时间算出吸入空气量，所以，无需空气流量计或进气压传感器，降低了运转控制装置的成本。

另外，已知一种运转控制装置，该装置为了改善燃料消耗率及提高排放性能，设置从检测出内燃机的状态的内燃机状态检测部及从排出气体的成分检测出空燃比的空燃比传感器(例如氧浓度传感器)，基于检测出来的内燃机的状态设定从混合气形成部供应的燃料供应量的基本量，同时，基于检测出来的空燃比修正燃料供应量的该基本量、设定燃料量。

【专利文献1】特开2004-108289号公报

发明内容

不过，在四冲程的内燃机中，在燃烧冲程中，产生大的燃烧能量(正的能量)。另一方面，在排气冲程中，由排气阻力吸收能量，在进气冲程中，由进气阻力吸收能量，在压缩冲程中，由压缩阻力吸收能量。即，在排气冲程、进气冲程及压缩冲程中，产生负的能量。进而，作为负的能量，存在着由机械摩擦阻力对能量的吸收。

另外，在压缩冲程中的负的能量的量比排气冲程中的负的能量的量大。这种能量的差，成为反映吸入空气的压缩所需要的能量、即压缩阻力的值。

另一方面，在低负荷区域，即，在低输出运转时，由于排气损失非常小，所以在排气阻力中的负的能量的量被认为是由摩擦阻力引起的。

结果，曲轴的角速度在构成内燃机的一个循环的燃烧冲程、排气冲程、进气冲程及压缩冲程各个冲程中发生变化。

但是，在发动机的转速相同的情况下，吸入空气量越多，或者，内燃机产生的转距越大，则曲轴的角速度变化越大。

另外，在发动机的转速一定的情况下，在角速度的变化量与吸入空气量之间存在着线性的强相关性。

从而，如果确定了发动机的转速，则可以利用角速度的变化量推定吸入空气量。

但是，在考虑不依赖于空燃比传感器进行控制的情况下，在发动机转速的检测之后发动机的转速发生大的变化的情况下，存在计算出的空气吸入量偏移的可能性，希望进一步提高空气吸入量的推定精度。

具体地说，在相对于运算中使用的发动机转速数值而言、检测曲轴的角速度时的实际的发动机转速大的情况下，存在计算出的空气吸入量会比实际要求的空气吸入量少的情况。结果，会以比实际上要求的点火定时早的定时设定点火定时。

另一方面，在相对于运算中使用的发动机转速数值而言，检测曲轴的角速度时的实际的发动机转速小的情况下，存在计算出的空气吸入量会比实际要求的空气吸入量多的情况。结果，会以比实际要求的点火定时晚的定时设定点火定时。

另外，在现有技术中，在利用变磁阻转子及拾波器检测曲轴的角速度的情况下，由于作为相当于检测出来的脉冲宽度的变磁阻转子的电角度，利用预定的固定值计算出角速度等，所以，由于变磁阻转子或者拾波器的误差(尺寸误差、检测误差等批量生产公差等)，在实际上控制利用搭载在车辆上的变磁阻转子或者拾波器检测出来的变磁阻转子的电角度时，并不限于等于预定的变磁阻转子的电角度，还有提高内燃机的负荷状态的检测精度的余地。

因此，本发明的目的是提供一种内燃机的运转控制装置，所述内燃机的运转控制装置，不依赖于空燃比传感器，即使在发动机转速变化大的情况下，也能够恰当地计算出发动机的负荷状态(例如，吸入空气量)、能够进行更合适的运转控制(例如，点火定时控制)。另外，提供一种内燃机的运转控制装置，所述内燃机的运转控制装置，降低变磁阻转子或拾波器的批量生产时的公差等误差的影响，提高内燃机的负荷状态的检测精度。进行更恰当的运转控制。

为了解决上述课题，本发明的第一种形式是一种内燃机的运转控制装置，所述内燃机的运转控制装置包括：飞轮，所述飞轮连接到曲轴上；变磁阻转子，所述变磁阻转子连接到前述飞轮上，用于计测前述曲轴的转速等；旋转检测机构，用于检测前述变磁阻转子的通过；控制部，所述控制部由利用前述旋转检测机构检测出来的结果，计算出在规定期间内的平均转速和相当于前述曲轴的变磁阻转子的宽度的部分的曲轴角速度，基于这些计算结果，决定点火时期；其特征在于，前述控制部，在预定点火的压缩冲程之前的冲程中，在计算出前述平均转速的期间内，同时计算出前述曲轴角速度。

根据上述结构，由于控制部在预定点火的压缩冲程之前的冲程中，在检测平均转速的期间内，同时进行曲轴角速度的计算，所以，可以认为在计算出平均发动机转速时及计算出曲轴角速度时的发动机的状态基本上一样，即使在发动机转速变化大的情况下，也很难受到这种变化的影响，可以恰当地计算出空气吸入量。

另外，本发明的第二种形式，在第一种形式中，其特征在于，前述控制部在即将进行前述预定点火的冲程之前的压缩冲程中，计算出前述发动机的平均转速及前述曲轴角速度。

根据上述结构，由于在决定点火时期时，基于在即将进行预定点火的冲程之前的压缩冲程中计算出来的发动机的平均转速及曲轴角速度，所以，可以进一步更恰当地决定点火时期。

另外，本发明的第三种实施形式是一种内燃机的运转控制装置，所述内燃机的运转控制装置包括：飞轮，所述飞轮连接到曲轴上；变磁阻转子，所述变磁阻转子连接到前述飞轮上，用于计测前述曲轴的转速等；旋转检测机构，用于检测前述变磁阻转子的通过；控制部，所述控制部由利用前述旋转检测机构检测出来的结果，计算出在规定期间内的平均转速和前述曲轴的相当于变磁阻转子宽度的部分的曲轴角速度，基于这些计算结果，求出内燃机的负荷；其特征在于，前述控制部基于前述变磁阻转子的通过检出时的角速度ωx和前述变磁阻转子的通过非检出时的角速度ωy，计算出对应于前述变磁阻转子宽度的变磁阻转子的电角度T3，由前述变磁阻转子的电角度T3除以通过检出时间Tx，计算出前述变磁阻转子的角速度ω。

根据上述结构，控制部基于变磁阻转子的通过检出时的角速度ωx和变磁阻转子的通过非检出时的角速度ωy，计算出对应于变磁阻转子宽度的变磁阻转子电角度T3，由变磁阻转子的电角度T3除以通过检出时间Tx，计算出前述变磁阻转子角速度ω。

从而，可以在消除了变磁阻转子或者旋转检测机构中的误差(例如，批量生产公差)的影响的状态下，计算出变磁阻转子的电角度，进而，可以计算出消除了误差影响的变磁阻转子的角速度。

另外，本发明的第四种形式，在第三种形式中，其特征在于，前述控制部基于前述变磁阻转子的通过检出时的角速度ωx和前述通过检出时间Tx，求出变磁阻转子角度Dx，同时，基于前述变磁阻转子的通过非检出时的角速度ωy和通过非检出时间Ty，求出变磁阻转子角度Dx之外的角度Dy，利用公式(1)计算出变磁阻转子电角度T3，

T3＝{Dx/(Dx+Dy)}×360〔度〕            ...(1)

根据上述结构，可以容易地计算出变磁阻转子电角度T3，进而，可以容易地计算出消除了误差影响的变磁阻转子角速度。

本发明的第五种形式，在第四种形式中，其特征在于，在从前述变磁阻转子起提前一定角度的位置处设置第二变磁阻转子，前述控制部，由前述旋转检测机构检测出的结果，计算出从前一次的前述第二变磁阻转子的通过检出开始时刻至后进行的前述变磁阻转子的通过检出开始时刻的期间的角速度ωA、以及从本次的前述第二变磁阻转子的通过检出开始时刻至后进行的前述变磁阻转子的通过检出开始时刻的期间的角速度ωB，基于前述角速度ωA和前述角速度ωB，计算出前一次的前述变磁阻转子的通过检出开始时刻的角速度ω1、前一次的前述变磁阻转子的通过检出完毕时刻的角速度ωc、前述本次的前述变磁阻转子的通过检出开始时刻的角速度ω0，根据前述通过检出时间Tx及前述通过非检出时间Ty，利用公式(2)～(5)分别计算出前述变磁阻转子角度Dx及前述角度Dy，

ωx＝(ω1+ωc)/2             ...(2)

ωy＝(ωc+ω0)/2             ...(3)

Dx＝Tx×ωx                 ...(4)

Dy＝Ty×ωy                 ...(5)。

根据上述结构，在比变磁阻转子提前应一定角度的位置上设置第二变磁阻转子，通过检测出从前一次的第二变磁阻转子的通过检出开始时刻起至后进行的变磁阻转子的通过检出开始时刻的期间的角速度ωA、以及从本次的第二变磁阻转子的通过检出开始时刻起至后进行的变磁阻转子的通过检出开始时刻的期间的角速度ωB，取得作为用于计算变磁阻转子电角度T3的基准的角速度ωA、ωB，通过根据这些作为基准的角速度ωA、ωB进行运算，可以容易地计算出变磁阻转子电角度T3，进而，可以容易地计算出消除了误差影响的变磁阻转子角速度。

根据本发明，即使在发动机的转速变化大的状态下，也可以以恰当的定时容易地收集可靠性高的角速度等数据，可以容易地实现吸入空气量的计算等的运转控制。

附图说明

图1是表示实施形式的内燃机的运转控制装置的结构的图示。

图2是表示说明内燃机的各个冲程与变磁阻转子、脉冲及曲轴的角速度的关系的简要说明图。

图3是表示第一种实施形式中的内燃机的各个冲程与变磁阻转子、脉冲及曲轴的角速度的关系的详细说明图。

图4是以发动机的转速作为参数，表示角速度的变化量的绝对值与吸入空气的关系的图示。

图5是表示从发动机预热结束之前的状态到运转开始后的O₂传感器检测信号的变化的曲线图。

图6是实施形式的动作流程图。

图7是表示第二种实施形式中的内燃机的各个冲程与变磁阻转子、脉冲及曲轴的角速度的关系的详细说明图。

图8是变磁阻转子及第二变磁阻转子的安装位置的具体例子的说明图。

图9是第三种实施形式的原理说明图。

【符号说明】

7 曲轴，8 飞轮，21 点火装置，24 ECU(控制部)，25 曲轴角传感器，25a 变磁阻转子，25a2 第二变磁阻转子，25b 拾波器(旋转检测机构)，27 O₂传感器，31 转速检测部，32 变化量检测部，40 空燃比控制部，41 点火控制部，E 内燃机(发动机)，Ne 平均发动机转速，P0、P1 压缩冲程，T3 变磁阻转子电角度，ω 角速度，Δω 变化量

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施形式进行说明。

[1]第一种实施形式

图1是实施形式的内燃机的运转控制装置的概要结构图。

配备有运转控制装置的内燃机E是单缸四冲程内燃机，搭载在作为机械的车辆、例如两轮摩托车或者鞍座型车辆上。

内燃机E包括：发动机主体，所述发动机主体具有活塞3可往复运动地嵌合的气缸体1及结合到气缸体1上的气缸盖2；进气装置5，所述进气装置5将吸入空气引导到在发动机主体中形成于活塞3与气缸盖2之间的燃烧室4，形成进气通路5a；运转控制装置，所述运转控制装置配备有作为向吸入空气供应燃料以形成混合气的混合气形成部的燃料喷射阀20；以及排气装置6，所述排气装置6形成有排气通路6a，所述排气通路6a将在燃烧室4内混合气由点火栓21a点火并燃烧而产生的燃烧气体作为排出气体引导到内燃机E的外部。

由通过在燃烧室4内的混合气的燃烧产生的燃烧气体的压力驱动的活塞3，旋转驱动被可旋转地支承在发动机主体上的曲轴7。内燃机E产生的动力经由包含连接到曲轴7上的变速器在内的动力传动装置传递给驱动轮。

进气装置5配备有：空气滤清器10，所述空气滤清器10对从内燃机E的外部吸入空气进行清洁；节气门11，所述节气门11配置在进气通路5a内，控制通过空气冷却器10的吸入空气的流量；进气管12，该进气管12连接到气缸盖2上，同时，将由节气门11控制的吸入空气量的吸入空气引导到燃烧室4。

设置在气缸盖2上的进气口2i，在被气门传动装置23驱动的进气门13打开时，变成开的状态，在进气管12内流动的吸入空气经由进气口2i流入燃烧室4。

排气装置6配备有：排气管15，所述排气管15连接到气缸盖2上；以及三维触媒装置16，所述三维触媒装置16是设置在排气管15上的作为排气净化装置的触媒装置。驱动活塞3之后的燃烧室4内的燃烧气体，作为排出气体，在由气门传动装置23驱动以开闭设置在气缸盖2上的排气口2e的排气门14打开时，经由该排气口2e流入排气管15。

控制内燃机E的运转状态的运转控制装置，除安装在进气管12上的燃料喷射阀20之外，还配备有：点火装置21，所述点火装置21配有点火栓21a；排出气体回流装置22，所述排出气体回流装置22使排出气体的一部分回流到进气通路5a；气门传动装置23，所述气门传动装置23配有与曲轴7同步被旋转驱动、开闭进气门13及排气门14的凸轮轴；内燃机状态检测部，用于检测内燃机E的状态；电子控制单元(ECU)24，所述电子控制单元24配有根据由内燃机状态检测部检测出来的内燃机状态，分别控制燃料喷射阀20、点火装置21、排出气体回流装置22及气门传动装置23的控制部40～43。

ECU24由计算机构成，配备有：输入输出接口，中央运算处理装置(CPU)，以及存储装置24a，所述存储装置24a具有存储各种控制程序及各种映像Mb、Mo、Ms、Mi、Me、Mv等的ROM以及暂时存储各种数据等的RAM。

气门传动装置23是配备有气门特性可变机构23a的可变气门传动装置，所述气门特性可变机构23a可以根据内燃机的状态改变作为内燃机气门的进气门13及排气门14的气门动作特性的气门提升量及开闭时期中的至少一个。

内燃机状态检测部配备有：作为检测曲轴7的旋转位置(下面称之为“曲轴位置”)的旋转角传感器的曲轴角传感器25；根据曲轴角传感器25的输出、检测作为内燃机E的平均发动机转速的平均发动机转速Ne的转速检测部31；根据曲轴角传感器25的输出、检测曲轴7的角速度ω(参照图2)的变化量Δω的变化量检测部32；检测节气门11的开度a的节气门开度传感器26；作为由作为排出气体成分的氧来检测空燃比的空燃比传感器的作为氧浓度传感器的O₂传感器27；检测内燃机E的预热状态的预热状态检测部33；检测节气门开度传感器26及O₂传感器27的异常的异常检测部34；检测内燃机E的冷却水、润滑油的温度等的内燃机温度的内燃机温度传感器或分别检测内燃机E的启动时、加速时及减速时的检测部等。

图2是表示内燃机的各个冲程、变磁阻转子、脉冲及曲轴的角速度的关系的简要说明图。另外，图3是表示内燃机的各个冲程、变磁阻转子、脉冲及曲轴的角速度的关系的详细说明图。

同时参照图2及图3，曲轴角传感器25由作为设置在成一体地设于曲轴7上的作为转子的飞轮8上的被检测部的变磁阻转子25a、第二变磁阻转子25a2，以及作为设置在内燃机主体上的检测部的拾波器25b构成，其检测信号被输入ECU24。变磁阻转子25a设置在以相当于活塞3的上止点前的曲轴位置的位置作为基准的规定的曲轴角度θ(＝相当于变磁阻转子电角度T3)的范围内。第二变磁阻转子25a2设置在从变磁阻转子25a起提前一定角度(例如22.5度)的位置。拾波器25b，当在曲轴7的旋转方向R上分别检测出变磁阻转子25a的前端及后端时，输出上升脉冲PS12及下降脉冲P22，在分别检测出第二变磁阻转子25a2的前端及后端时，输出上升脉冲PS11及下降脉冲P21。

从而，作为在前述两个脉冲PS12、PS22之间的曲轴7的平均角速度的角速度ω由ECU24以下面的公式算出。

ω＝θ/t

这里，t是两个脉冲PS12、PS22之间的时间。

参照图1，平均发动机转速Ne可以作为曲轴7旋转一周时的平均角速度加以掌握，根据曲轴角传感器25的检测信号利用ECU24算出。

另外，曲轴7的角速度ω由ECU24根据曲轴角传感器25的检测信号算出。

结果，在推断空气吸入量时所必要的角速度的变化量Δω也可以由ECU24根据计算出的平均发动机转速Ne及曲轴7的角速度ω算出。具体地说，变化量Δω，作为由曲轴角传感器25检测出来的曲轴7在特定的曲轴位置上的角速度ω与平均发动机转速Ne之差，由下式算出。

Δω＝Ne-ω

这里，对于基于变化量Δω的空气吸入量的推断(算出)进行说明。

再次参照图2，曲轴7的角速度ω在构成内燃机E的一个循环的进气冲程、压缩冲程、燃烧·膨胀冲程及排气冲程四个冲程的各个冲程中变化。具体地说，在进气冲程中，因为产生吸入阻力等泵功，角速度ω减小。在压缩冲程中，因为产生由燃烧室4内的压力上升引起的压缩阻力，曲轴7的角速度ω大大减小。在燃烧·碰撞冲程中，因为由燃烧产生能量，燃烧室4内的压力上升，所以角速度ω大大增加。在排气冲程中，燃烧结束，角速度ω达到峰值之后，由于产生摩擦阻力及由排气引起的排出气体的排出阻力，角速度ω减小。

另外，由于在平均发动机转速Ne(图2中的双点划线表示)相同的情况下，低吸入空气量或者低转矩时的角速度ω按照图2中实线所示的方式变化，高吸入空气量或者高转矩时的角速度ω按照图2中虚线所示的方式变化，所以，吸入空气量越多、或者内燃机E产生的转矩越大，则角速度ω变化越大。

图4是表示以平均发动机转速作为参数。角速度的变化量的绝对值与吸入空气的关系的图示。

并且，如图4所示，在平均发动机转速Ne一定的情况下，在角速度ω的变化量Δω与吸入空气量之间，存在着线性的强相关性，所以，对于每个平均发动机转速Ne，可以根据变化量Δω推断出吸入空气量。

如上所述，由于可以利用在平均发动机转速Ne等的计算中使用的曲轴角传感器25检测出该变化量Δω，所以，不使用空气流量计或进气压力传感器，就可以进行吸入空气量的推断(计算)。

在这种情况下，由变化量检测部32检测出来的在曲轴7的特定的曲轴位置上变化量Δω，依赖于曲轴角传感器25的变磁阻转子25a的位置，在本实施形式中，为在活塞3的上止点前的曲轴位置，而且被作为在作为进气冲程、压缩冲程、燃烧·膨胀冲程及排气冲程4个冲程之中的特定冲程的压缩冲程中的角速度ω的变化量Δω。

这样，由于通过变化量检测部32检测出在压缩上止点前的变化量Δω，检测出与其它曲轴位置相比变化量Δω大的曲轴位置上的变化量Δω，所以，可以检测出更正确的变化量Δω。另外，通过使根据曲轴角传感器25计算出的角速度ω在压缩上止点处比排气上止点处的小，指定压缩上止点前的角速度ω。

其次，对于平均发动机转速Ne的计算定时及曲轴7的角速度ω的计算定时进行讨论。

在发动机转速的变化小的情况下，由于可以认为实际的发动机转速和检测出来的平均发动机转速基本上相同，所以，没有必要那么严格地考虑平均发动机转速的计算定时和曲轴7的角速度ω的计算定时，可以将各个计算定时在不同的冲程中进行，可以减少伴随着并行处理的运算负荷。

但是，在诸如急加速时或者急减速时那样、在发动机状态发生大的变化的情况下，平均发动机转速Ne的变化也变大，从求出正确的变化量Δω的观点出发，平均发动机转速Ne的计算定时和曲轴7的角速度ω的计算定时不同的方法是不理想的。

这是因为，在不同的冲程中进行曲轴7的角速度ω的计算和平均发动机转速Ne计算的情况下，产生曲轴7的角速度ω与平均发动机转速Ne的不匹配，进而空气吸入量也会与实际上需要的空气吸入量不同。

具体地说，在进行曲轴7的角速度ω的检测时的实际的发动机转速相对于检测时的平均发动机转速Ne而言大大增加的情况下，从表观上看，与检测出发动机转速小时的情况等价。

结果，如下面的公式所示，Δω的值变成采用负值。

Δω＝Ne-ω<0

从而，推断(计算出)的空气吸入量会比实际要求的空气吸入量少。因此，变成将点火定时设定成比合适的点火定时早的定时。

另一方面，在相对于检测时的平均发动机转速Ne而言，曲轴7的角速度ω的检测时的实际的发动机转速大大减小的情况下，从表观上看，与检测出发动机转速大的情况等价。

结果，Δω(＝Ne-ω)的值大于正确的值，推断(计算出)的空气吸入量会比实际要求的空气吸入量多。从而，变成将点火定时设定成比合适的点火定时慢的定时。

结果，在任何一种情况下，都和实际要求的空气吸入量不同，点火定时也偏离合适的定时。

从而，在预定点火的压缩冲程之前的冲程中，在计算出平均发动机转速Ne的期间中，同时进行曲轴7的角速度ω的计算是优选的。

通过同时进行这些计算，可以将进行各种计算时的发动机状态看作是一样的，可以计算出更理想的空气吸入量。

更优选地，如果在即将进行预定点火冲程之前的压缩冲程中，在计算平均发动机转速Ne的期间内同时计算出曲轴7的角速度ω的话，则可以在更接近于实际的点火定时的发动机状态下进行计算。

因此，在本实施形式中，在即将进行预定点火冲程之前的压缩冲程中，在计算平均发动机转速Ne的期间内，同时进行曲轴7的角速度ω的计算。从而，根据本实施形式，与在另外的冲程中进行平均发动机转速Ne的计算和曲轴7的角速度ω的计算的情况不同，在进行平均发动机转速Ne的计算时和曲轴角速度ω的计算时的发动机的状态看作相同的状态，即使在发动机转速的变化大的情况下，也可以降低其影响，可以更正确地计算出变化量Δω，从而恰当地计算出空气吸入量，可以设定恰当的点火定时。

这样，作为发动机状态检测部的一部分的转速检测部31及变化量检测部32，进而，后面详细描述的预热状态检测部33及异常检测部34分别实现作为ECU24的功能。

另外，参照图1、图4，O₂传感器27具有由以氧化锆为主体的固体电解质基体材料构成的检测元件27a，通过检测出排出气体中的氧浓度，以理论空燃比为界，分别以通断的方式，在空燃比小于理论空燃比的情况下输出浓信号，在空燃比大于理论空燃比的情况下，输出稀信号，将这些检测信号So输入ECU24。

关于O₂传感器27，检测元件27a在低温状态下处于惰性状态，不产生正确反映氧浓度的检测信号So，不能正常动作。因此，根据在检测元件27a处于规定温度以上的活性状态下输出的检测信号So，控制从燃料喷射阀20喷射的燃料量Q。在该O₂传感器27中，不设置加热检测元件27a、缩短达到活性状态的时间用的加热器，相应地降低成本。

另外，O₂传感器27(氧浓度传感器)也可以是线性地检测排出气体中的氧浓度(及空燃比)的LAF传感器。在这种情况下，通过将目标空燃比设定成稀薄空燃比，可以改善燃料消耗率。

图5是表示从预热完毕之前的状态起到运转开始之后的O₂传感器的检测信号的变化的曲线图。

如图5所示，在内燃机E处于冷机状态、即预热结束之前的运转时等情况下，在O₂传感器27处于惰性状态时，浓信号及稀信号的振幅小，不能检测出正确的空燃比。并且，通过内燃机E的预热的进行，随着检测元件27a的温度上升，浓信号及稀信号之间的振幅变大，在内燃机E的预热结束的时刻，检测元件27a逼近规定的温度，产生正确反映空燃比的浓信号及稀信号分别成为大致一定的值的输出。因此，ECU24起着预热状态检测部33的作用，利用O₂传感器27输出的检测信号So，可以检测出内燃机E的预热状态。

参照图1，ECU24起着异常检测部34的作用，根据节气门开度传感器26的检测信号St及O₂传感器27的检测信号So，检测出节气门开度传感器26或者O₂传感器27发生故障或者异常。

空燃比控制部40根据利用节气门开度传感器26、转速检测部31、O₂传感器27、变化量检测部32、预热状态检测部33及异常检测部34分别检测出来的开度a、平均发动机转速Ne、表示空燃比的检测信号So、内燃机E的预热状态、变化量Δω以及节气门开度传感器26及O₂传感器27各自的异常·正常，设定从燃料喷射阀20喷射到吸入空气中的燃料量Q(例如，燃料喷射时间)。

并且，用于燃料量Q的设定的控制映像被存储在存储装置24a中。该控制映像包括：以开度a及平均发动机转速Ne作为变量来决定燃料量Q的基本量Qb的基本量映像Mb、以O₂传感器27的检测信号So作为变量来决定用于修正基本量Qb的修正系数或者修正量的修正用映像Mo、以变化量Δω及平均发动机转速Ne作为变量来决定特定时间燃料量Qs的特定时间燃料映像Ms，任何后面描述的点火映像Mi、排气回流映像Me及气门映像Mv。

图6是实施形式的动作流程图。

下面，参照图6对于利用空燃比控制部40在每个规定时间实行的燃料量Q的控制进行说明。

首先，ECU24根据异常检测部34的检测信号Sa(参照图1)判断节气门开度传感器26或者O₂传感器27是否异常(步骤S1)。

根据步骤S1及步骤S2的判断，在异常检测部34未检测出节气门开度传感器26及O₂传感器27异常、并且O₂传感器27处于活性状态时，内燃机E在通常的发动机状态下运转。在这种通常运转时，执行步骤S3、S4的处理，空燃比控制部40将反馈控制作为通常时的控制来进行，所述反馈控制用于根据作为来自于活性状态的O₂传感器27的检测信号So的浓信号及稀信号控制空燃比，以便形成作为目标空燃比的理论空燃比的混合气。

另一方面，在步骤S1的判断中，在根据异常检测部34的检测信号Sa检测出节气门开度传感器26或者O₂传感器27异常的情况下(步骤S1：Yes)，或者，在步骤S2的判断中，根据预热状态检测部33的检测信号Sw，O₂传感器27不处于活性状态、从而内燃机E处于预热结束之前的状态的情况下(步骤S2：No)，内燃机E在特定的内燃机状态下运转。

并且，在该特定运转时，ECU24在即将进行预定点火冲程(压缩冲程P0；参照图3)之前的压缩冲程(压缩冲程P1；参照图3)中，根据利用变化量检测部32算出的角速度ω及同时利用转速检测部31算出的平均发动机转速Ne，计算出变化量Δω，检索特定时间燃料映像Ms，设定对应于变化量Δω及平均发动机转速Ne的特定时间燃料量Qs(步骤S6)，将该特定时间燃料量Qs作为燃料量Q，将用于喷射燃料量Q的驱动信号输出到燃料喷射阀20(步骤S5)，进行燃料喷射阀20将燃料量Q的燃料喷射到吸入空气的特定时间控制(开环控制)。另外，在这种特定时间控制中，作为对于特定时间燃料量Q速度的修正，也可以进行根据内燃机温度的修正、启动时、加速时或者减速时的修正。

参照图1，点火控制部41以由曲轴角传感器25检测出来的曲轴位置为基准，以变化量Δω及平均发动机转速Ne为变量，根据决定点火时期的点火映像Mi控制点火时期。排出气体回流控制部42以变化量Δω及平均发动机转速Ne作为变量，根据决定回流控制阀22a的开度的排出气体回流映像Me控制回流控制阀22a，控制排出气体回流量。另外，气门控制部43根据以变化量Δω及平均发动机转速Ne作为变量、对应于气门提升量或者开闭时期来决定气门特性可变机构23a的促动器的动作位置的气门映像Mv，控制该促动器。

借此，内燃机E不配备气流传感器及进气压力传感器，进行根据对应于吸入空气量的点火时期、排出气体回流量及阀动作特性的内燃机E的运转控制，可以进行对应于吸入空气量的高精度的空燃比控制，有助于提高发动机性能及燃料消耗率的改善。

在上面的说明中，是设置空燃比传感器的情况，但是，即使在没有空燃比传感器的情况下，也同样可以适用。

[第二种实施形式]

本第二种实施形式，是有关平均发动机转速Ne的计算期间的设定的实施形式。在本第二种实施形式中，对于装置结构，参照图1。

图7是表示第二种实施形式中的内燃机的各个冲程与变磁阻转子、脉冲及曲轴角速度的关系的详细说明图。

不过，在实际上，在急加速时或者急减速时，平均发动机转速Ne的变化量不恒定。例如，在急加速时的压缩冲程中，当在设定在即将达到压缩上止点之前的点火定时进行点火时，产生由燃烧引起的能量，燃烧室4内的压力上升，发动机转速发生大的变化。发动机转速的这种大的变化，如图7所示，出现在刚刚点火之后，然后，缓慢的变化(在图7中，增加)。

因此，在本第二种实施形式中，为了将这种发动机转速的急剧增加也包含在内地计算出变化量Δω，以至少包含角速度ω的计算期间及从点火定时起到压缩上止点为止的期间在内的期间作为平均发动机转速Ne的计算对象。

并且，在计算出该平均发动机转速Ne的期间内，同时进行角速度ω的计算，将曲轴、即变磁阻转子25a旋转一周的期间作为平均发动机转速Ne的计算期间的情况下，作为包括从由于变磁阻转子25a的通过引起的上升脉冲PS12的上升定时起到压缩上止点为止的期间在内的曲轴旋转一周的期间，可以认为有如下三个期间。

(1)从压缩冲程中的上升脉冲PS11的上升定时起到在排出冲程中的上升脉冲PS11的上升定时为止的期间。

(2)从压缩冲程中的下降脉冲PS21的下降定时起到排气冲程中的下降脉冲PS21的上升定时为止的期间。

(3)从压缩冲程中上升脉冲PS12的上升定时到排气冲程中的上升脉冲PS12的上升定时为止的期间。

其中，作为更适合于进行控制的期间，是能够取得在曲轴7的旋转速度变化、即平均发动机转速Ne的变化之后的最新的平均发动机转速Ne的(3)的期间。但是，实际上，也可以是(1)或者(2)的期间。

另外，在即使比曲轴旋转一周的期间短也没有问题的情况下，可以将对应于第二变磁阻转子25a2的脉冲PSA1的上升定时或者下降定时与对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2的上升定时或者下降定时适当组合起来的期间作为平均发动机转速Ne的算出期间。在这种情况下，优选地，以使计算出来的平均发动机转速Ne处于更接近于在计算对象的点火定时的发动机的转速的状态的方式选择算出期间。

[第三种实施形式]

本第三种实施形式是考虑到变磁阻转子的周向方向的长度(变磁阻转子宽度)的误差(例如批量生产公差)、通过检测出角速度，以更高的精度检测出角速度并进行运转控制的情况下的实施形式。在本第三种实施形式中，对于装置结构，参照图1，对于内燃机的各个冲程与变磁阻转子、脉冲及曲轴的角速度的关系，参照图7。

在现有技术中，在利用变磁阻转子及拾波器检测曲轴的角速度的情况下，作为相当于检测出来的脉冲宽度的变磁阻转子电角度，利用预定的固定值计算出角速度等。

不过，在利用同一拾波器检测同一变磁阻装置的前端及后端的情况下，如果忽略经时变化的话，作为检测出来的上升脉冲和下降脉冲之间的飞轮的旋转角度的变磁阻转子电角度总是一定的，但是，由于变磁阻转子或者拾波器的误差(尺寸误差、检测误差等批量生产公差等)，在实际上利用搭载在车辆上的变磁阻转子及拾波器检测出来的变磁阻转子电角度进行控制时，存在并不限于等于预定的变磁阻转子电角度的情况。这样，还有提高内燃机的负荷状态的检测精度的余地。

因此，本第三种实施形式的目的是降低变磁阻转子或者拾波器的批量生产时的公差等误差的影响，提高内燃机的负荷状态的检测精度，进行运转控制。

首先，在进行具体的说明之前，对于变磁阻转子的安装位置进行具体说明。

图8是变磁阻转子及第二变磁阻转子的安装位置的具体例子的说明图。

对于变磁阻转子25a及第二变磁阻转子25a2，如图8所示，第二变磁阻转子25a2的前端安装在相当于飞轮8上的活塞3的上止点位置的位置之前82.5[度]的位置上，变磁阻转子25a的后端安装在相当于活塞3的上止点位置的位置之前15[度]的位置上。另外，相当于变磁阻转子宽度的规定的曲轴角度θ＝45[度]，变磁阻转子25a的前端成为相当于活塞3的上止点位置的位置之前60[度]的位置。

结果，第二变磁阻转子25a2的前端配置在相对于变磁阻转子25a的前端提前一定角度＝22.5[度]的离开的位置上。

其次，对于第三种实施形式的原理进行说明

图9是第三种实施形式的原理说明图。

在将曲轴的角速度看作一次函数(线性变化)的条件下，例如，在连续的排气冲程及进气冲程(＝相当于曲轴旋转角度360[度])中，可以将角速度作为线性变化(增加或者减少)处理。

从而，如果可以在将角速度看成线性变化的期间内的角速度变化近似为作为一次函数的直线，计算出作为在变磁阻转子的检测期间中的角速度的时间积分的变磁阻转子通过检出时(期间)的曲轴的旋转角度、以及在作为变磁阻转子通过非检出时(期间)的角速度的时间积分的变磁阻转子非检出期间的曲轴的旋转角度的话，则可以计算出在变磁阻转子的检测期间的曲轴的旋转角度，即，可以计算出实际的变磁阻转子电角度T3。

即，如图8所示，根据变磁阻转子检出时的角速度ωx和变磁阻转子非检出时的角速度ωy，通过几何学运算，计算出变磁阻转子的对应于变磁阻转子宽度的变磁阻转子电角度T3，由该变磁阻转子电角度T3除以通过检出时间Tx，可以计算出更正确的角速度ω。

在本第三种实施形式中，根据变磁阻转子通过检出时的角速度ωx与通过检出时间Tx，求出变磁阻转子角度Dx，同时，根据变磁阻转子通过非检出时的角速度ωy和通过非检出时间Ty，求出变磁阻转子角度Dx以外的角度Dy，利用下面的公式，计算出变磁阻转子电角度T3。

T3＝{D×/(Dx+Dy)}×360〔度〕。

其次，对于实际上的变磁阻转子的电角度的计算步骤进行详细说明。在下面的说明中，将变磁阻转子25a及第二变磁阻转子25a2设置在飞轮8上，使得对应于第二变磁阻转子25a2的脉冲PSA1的上升定时相对于对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2的上升定时而言，就曲轴旋转角度而言位于提前22.5[度]的位置。即，设定成D1+D2＝22.5[度]。另外，另外，关于该角度，如果被适当地设定、预先知道其值的话，则并不局限于22.5[度]。

更详细地说，如图8所示，在排气冲程及进气冲程中，在角速度作为一次直线减少的情况下，在将排气冲程中对应于第二变磁阻转子25a2的脉冲PSA1的上升定时与对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2的上升定时之间的曲轴的角速度表示为角速度ωA(在本实施形式中，成为该内燃机中的平均角速度)，在经过接着该排气冲程的进气冲程、在下一个压缩冲程中的对应于第二变磁阻转子25a2的脉冲PSA1的上升定时与对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2的上升定时之间的曲轴的角速度表示为角速度ωB的情况下，计算出这些角速度ωA和角速度ωB。

即，通过检测出相当于从对应于前一次的第二变磁阻转子25a2的脉冲PSA1的上升定时起、到对应于后进行的变磁阻转子25a的脉冲PSA2的上升定时为止的期间的时间TA，利用下面的公式计算出该期间中的平均角速度ωA。

同样地，通过检测出相当于从对应于本次的第二变磁阻转子25a2的脉冲PSA1的上升定时起、到对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2的上升定时为止的期间的时间TB，利用下面的公式计算出该期间中的平均角速度ωB。

另外，在排气冲程中对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2处于“H”电平的期间，即，作为在变磁阻转子通过检出期间中的曲轴的旋转角度的变磁阻转子角度Dx用计算梯形面积的下面的公式表示。

【数学公式1】

$\mathrm{Dx}=\frac{\mathrm{Tx}}{2}(\mathrm{\&omega;}1+\mathrm{\&omega;c})$

这里，通过检出时间Tx是对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2的从上升到下降的时间，

(ω1+ωc)/2＝ωx。

另一方面，在排气冲程中对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2下降、到再下次的压缩冲程中上升为至的期间，即，在变磁阻转子非检出期间的曲轴的旋转角度Dy用计算梯形面积的下面的公式表示。

【数学公式2】

$\mathrm{Dy}=\frac{\mathrm{Ty}}{2}(\mathrm{\&omega;c}+\mathrm{\&omega;}0)$

这里，通过非检出时间Ty是从对应于第二变磁阻转子的脉冲PSA2的下降起、到下一个压缩冲程中对应于第二变磁阻转子的脉冲PSA2的上升为止的时间，

(ωc+ω0)/2＝ωy。

另外，上述通过检出时间Tx与通过非检出时间Ty之和相当于曲轴旋转一周的时间。

其次，通过运算，计算出在排气冲程中对应于第二变磁阻转子的脉冲PSA2的上升定时处的角速度ω1，在排气冲程中对应于第二变磁阻转子的脉冲PSA2的下降定时处的角速度ωc，在下一次压缩冲程中的对应于第二变磁阻转子的脉冲PSA2的下降定时处的角速度ω0。

【数学公式3】

$\mathrm{\&omega;}1=\frac{\mathrm{\&omega;B}-\mathrm{\&omega;A}}{360\left[\mathrm{deg}\right]}\&times;\frac{D1+D2}{2}+\mathrm{\&omega;A}$

这里，D1是相当于脉冲PSA1的“H”电平期间的曲轴旋转角度，D2是相当于脉冲PSA1的“L”电平期间的曲轴旋转角度(以下相同)。

【数学公式4】

$\mathrm{\&omega;c}=\frac{\mathrm{\&omega;}0-\mathrm{\&omega;}1}{\mathrm{Tx}+\mathrm{Ty}}\&times;\mathrm{Tx}+\mathrm{\&omega;}1$

【数学公式5】

$\mathrm{\&omega;}0=\frac{\mathrm{\&omega;B}-\mathrm{\&omega;A}}{360\left[\mathrm{deg}\right]}\&times;\frac{D1+D2}{2}+\mathrm{\&omega;B}$

结果，在变磁阻转子通过检出期间的曲轴的旋转角度、即变磁阻转子电角度T3用下面的公式表示。

【数学公式6】

变磁阻转子电角度 $T3=\frac{\mathrm{Dx}}{\mathrm{Dx}+\mathrm{Dy}}\&times;360\left[\mathrm{deg}\right]$

从而，通过利用计算出来的变磁阻转子电角度T3，吸收变磁阻转子检出期间的由批量生产公差等引起的误差，可以正确地掌握由实际安装到各个车辆上的变磁阻转子进行的变磁阻转子检出期间。

其次，对于在实际车辆中计算并利用对应于变磁阻转子检出期间的曲轴的旋转角度的情况的概要步骤进行说明。

当利用起动器(起动电动机或者反冲(kick pedal起动踏板？))进行发动机的起动操作时，ECU24以适当的定时检测出对应于变磁阻转子25a的脉冲PSA2的下降定时，根据该定时设定点火定时，起动发动机。

发动机起动后，ECU24根据拾波器25b输出的脉冲信号，计算出上述角速度ωA和角速度ωB。

与此并行，ECU24检测出时间Ta、通过检出时间Tx，通过非检出时间Ty及时间Tb。

然后，根据上述各式，计算出变磁阻转子电角度T3，将计算出的变磁阻转子电角度T3存储在RAM等易失性存储器中，之后，根据该变磁阻转子电角度T3检测出发动机的负荷状态，进行对应于负荷状态的运转控制，

如上面说明的那样，根据本第三种实施形式，由于在发动机起动时计算出变磁阻转子电角度T3，计算出之后，根据该计算出来的变磁阻转子电角度T3进行运转控制，所以，可以降低变磁阻转子或者拾波器等的批量生产时的公差等误差的影响，能够正确掌握内燃机的负荷状态，进行运转控制。

在上面的说明中，在发动机起动时，不用变磁阻转子电角度T3就进行起动，但是，也可以利用预先设定的变磁阻转子电角度的固定值进行起动，在计算出变磁阻转子电角度T3之后，利用计算出来的值进行控制。

根据本发明的内燃机的运转控制装置，并不局限于上述实施形式，不言而喻，可以采用在不脱离本发明的主旨的各种结构。

另外，曲轴7的角速度ω的变化量Δω，在前述实施形式中，是根据经由连接到曲轴7上的飞轮8直接检测曲轴7的角速度ω的检测值得出的，但是，也可以通过检测出与曲轴7同步旋转的旋转轴(例如气门传动装置23的凸轮轴或者内燃机E的辅机的驱动轴)的角速度ω，根据间接地检测出来的曲轴7的角速度ω的检测值获得。

另外，变化量Δω也可以是一个循环的压缩冲程之外的冲程中的变化量。

另外，内燃机E也可以搭载在车辆之外的机械上。

Claims (5)

1.一种内燃机的运转控制装置，所述内燃机的运转控制装置包括：飞轮，所述飞轮连接到曲轴上；变磁阻转子，所述变磁阻转子连接到前述飞轮上，用于计测前述曲轴的转速等；旋转检测机构，用于检测前述变磁阻转子的通过；控制部，所述控制部由利用前述旋转检测机构检测出来的结果计算出在规定期间内的平均转速、以及前述曲轴的相当于变磁阻转子宽度的部分的曲轴角速度，基于这些计算结果，决定点火时期；

其特征在于，前述控制部，在预定点火的压缩冲程之前的冲程中，在计算出前述平均转速的期间内，同时进行前述曲轴角速度的计算。

2.如权利要求1所述的内燃机的运转控制装置，其特征在于，前述控制部在即将进行前述预定点火的压缩冲程之前的压缩冲程中，计算出前述平均转速及前述曲轴角速度。

3.一种内燃机的运转控制装置，所述内燃机的运转控制装置包括：飞轮，所述飞轮连接到曲轴上；变磁阻转子，所述变磁阻转子连接到前述飞轮上，用于计测前述曲轴的转速等；旋转检测机构，用于检测前述变磁阻转子的通过；控制部，所述控制部由利用前述旋转检测机构检测出来的结果计算出在规定期间内的平均转速、以及前述曲轴的相当于变磁阻转子宽度的部分的曲轴角速度，基于这些计算结果，求出内燃机的负荷；

其特征在于，

前述控制部基于前述变磁阻转子的通过检出时的角速度ωx和前述变磁阻转子的通过非检出时的角速度ωy，计算出对应于前述变磁阻转子宽度的变磁阻转子电角度T3，通过由前述变磁阻转子电角度T3除以通过检出时间Tx，计算出前述曲轴角速度ω。

4.如权利要求3所述的内燃机的运转控制装置，其特征在于，前述控制部基于前述通过检出时的角速度ωx和前述通过检出时间Tx，求出变磁阻转子角度Dx，同时，基于前述通过非检出时的角速度ωy和通过非检出时间Ty，求出变磁阻转子角度Dx之外的角度Dy，利用式(1)计算出变磁阻转子电角度T3，

T3＝{Dx/(Dx+Dy)}×360〔度〕      ...(1)。

5.如权利要求4所述的内燃机的运转控制装置，其特征在于，

在从前述变磁阻转子起提前一定角度的位置处设置第二变磁阻转子，

前述控制部，由前述旋转检测机构检测出的结果计算出从前一次的前述第二变磁阻转子的通过检出开始定时起至后进行的前述变磁阻转子的通过检出开始定时的期间的角速度ωA、以及从本次的前述第二变磁阻转子的检出开始定时起至后进行的前述变磁阻转子的通过检出开始定时的期间的角速度ωB，

基于前述角速度ωA和前述角速度ωB，计算出前一次的前述变磁阻转子的通过检出开始定时的角速度ω1、前一次的前述变磁阻转子的通过检出完毕定时的角速度ωc，前述本次的前述变磁阻转子的通过检出开始定时的角速度ω0，

根据前述通过检出时间Tx及前述通过非检出时间Ty，利用式(2)～(5)，分别计算出前述变磁阻转子角度Dx及前述角度Dy，

ωx＝(ω1+ωc)/2           ...(2)

ωy＝(ωc+ω0)/2           ...(3)

Dx＝Tx×ωx               ...(4)

Dy＝Ty×ωy               ...(5)。

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