CN1119519C - 单气缸发动机的燃油喷射控制装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种发挥不比多气缸发动机逊色的、良好的起动性的，低成本的单气缸发动机用的燃油喷射控制装置。脉冲发生器(2)，在发动机的曲轴旋转1转之间，发生等间隔的多个曲轴角脉冲和不等间隔的曲轴角脉冲。ECU(3)根据该脉冲，在曲轴1转以内发生的脉冲数以下进行初次喷射，同时设定喷射控制临时阶段和喷射控制正式阶段。然后根据该喷射控制临时阶段和喷射控制正式阶段，分别在喷油器(4)和火花塞(5)执行第2次以后的喷射和点火的指令。
Description
本发明涉及单气缸发动机的燃油喷射控制装置，特别是涉及改善了4冲程单气缸发动机的起动性的单气缸发动机的燃油喷射控制装置。
历来，例如在日本专利公开特公昭63-14174号公报中所见提出了用来改善4冲程多气缸发动机，例如4冲程4气缸发动机的起动性的燃油喷射控制方法。
4冲程4气缸发动机，作为发动机的旋转传感器，一般来说，有指示曲轴通过2转中(曲轴角720°)的特定的曲轴角的曲轴角传感器，和输出燃油喷射开始定时的定时传感器。如果用前述公报中所述的燃油喷射控制方法，例如如图9中所示，限于紧接发动机起动(时刻t0)后的最初的燃油喷射定时(时刻t1)，从1～4号(№1～4)的所有喷油器向各气缸喷射必要而充分的燃油量，也就是进行同时喷射，然后在曲轴转了2转之后，也就是各气缸全都结束一次点火***冲程之后(时刻t2)，过渡到正规的燃油喷射顺序。
如果用此一方法，因为紧接起动之后的喷油器即使在无法特定的定时中也进行燃油喷射，故可以改善起动性。
近年来，在两轮摩托车中也采用燃油喷射的要求高起来，已经在安装多气缸发动机的车上开始其采用。另一方面，小排量的实用两轮车多采用单气缸发动机，在该单气缸发动机中又多使用4冲程发动机。因此，虽然可以认为出现了今后也在4冲程单气缸发动机上采用燃油喷射的动向，但是如果打算在该4冲程单气缸发动机上运用前述的起动时控制则存在着以下问题。
(1)在4气缸发动机等多气缸发动机中，存在着对于某个气缸A相位错开1转(360°)的气缸B。因此，特别是在转动发动机轴初期(控制***的开始工作初期)，按脉冲间隔分割曲轴1转进行分配的控制阶段，即使对气缸A分配的估计位置，取为实际上错开曲轴1转(360°)，也可以通过向气缸A和气缸B同样地进行燃油喷射，在气缸B侧实现完全***，结果不会招致起动性的下降。此外，由于在完全***开始后几转以内，气缸A和气缸B的识别借助于曲轴角传感器的输出而成为可能，所以在当时没有必要错开针对曲轴旋转角的整个阶段分配，简单地，重新认识成分配阶段不是来自气缸A而是来自气缸B就可以了。
可是，在单气缸发动机中，由于气缸B当然不存在，所以如果控制阶段对实际的曲轴旋转角错开1转(360°)，则稳定地持续完全***是困难的。因而，结果，比起多气缸发动机来，起动性变差。此外，在检测阶段分配的错开之际，有必要迅速修正此前所分配的整个阶段。
(2)单气缸发动机，虽然因其简单的构成而廉价这一点有重要的魅力，但是由于在该单气缸发动机上设置与多气缸发动机同样的曲轴角传感器和定时传感器，所以伴随燃油喷射***的采用而产生的成本上升率，单气缸发动机这一方更大些，存在着损及单气缸发动机本来的魅力这样的问题。
本发明的目的在于，鉴于前述的现有技术，提供一种发挥不比多气缸发动机逊色的，良好的起动性，而且可以在低成本下实现的单气缸发动机用的燃油喷射控制装置。
为了实现前述目的，本发明提供一种单气缸发动机用的燃油喷射控制装置，备有：在发动机的曲轴旋转1转之间，发生由等间隔的多个曲轴角脉冲和不等间隔的曲轴角脉冲的脉冲发生机构；根据前述脉冲发生机构从转动发动机轴开始发生的脉冲信号，在各脉冲间隔中分配的喷射控制临时阶段；根据前述喷射控制临时阶段在前述曲轴的2转中多次测定发动机的吸气管内压力的吸气管内压力值测定机构；以及根据该多次的吸气管内压力的测定值，从前述喷射控制临时阶段过渡的喷射控制正式阶段，并且根据前述从转动发动机轴开始发生的脉冲信号，在曲轴1转内发生的脉冲数以下进行初次喷射，同时根据前述喷射控制临时阶段和喷射控制正式阶段来进行第2次以后的喷射和点火。
如果采用本发明，则在曲轴3转中可以过渡到正常的控制，可以提供不比多气缸发动机逊色的，良好的起动性。此外，由于多气缸发动机所具有的凸轮脉冲发生器成为不必要的，所以可以廉价地构成。
图1是表示本发明的主要部分的构成的方框图。
图2是说明本发明的一个实施例的动作的程序框图。
图3是续图2的程序框图。
图4是表示从压缩上死点前起动发动机时的动作的时间图。
图5是表示从排气或吸气上死点前起动发动机时的动作的时间图。
图6是表示在膨胀冲程中途从缺齿部停止的部位起动发动机时的动作的时间图。
图7是运用本发明的两轮摩托车的侧视图。
图8是表示前述两轮摩托车的发动机及其周围的构成的图。
图9是说明4冲程4气缸发动机的动作用的时间图。
下面参照附图详细说明本发明。图7是表示安装了本发明的燃油喷射控制装置的两轮摩托车的右向外观的侧视图。在该图中，两轮摩托车10有从上部覆盖车体的主车架41，并且对应着驾驶员的脚部位置的腿挡13。
在前述主车架41的前部，转动自如地支承着车把立柱15，在该车把立柱15的下部固定着前叉16。在前叉16的前端，经由轴23支承着前轮17。在前轮17的上方，设置着前挡泥板18。
在前述主车架41的后方，配置着后部车体14，在其上部配置着坐位19。在后部车体14的下端设置枢轴25，在此一轴上支承着摆动臂20。在摆动臂20上设置着后缓冲器21。在车体的中央部，配置着4冲程单气缸发动机22。
下面参照图8，说明该发动机22及其周围的构成。在该图中，在空气滤清器31的空气流的下游，配置着由钢丝绳33控制其开度的油门32和油门开度传感器。在该油门32的下游侧，配置着把燃油喷射到吸气管34中生成混合气体的喷射器35。喷射器35朝着混合气体向发动机的进气门36飞散的方向。在本实施例中，使用4冲程单气缸发动机22，图中，示出火花塞37、排气口 38、发动机油温传感器39等。40是收容连接于发动机的活塞的曲轴的曲轴室，该曲轴室40借助于固定于前述主车架41的支架42和铰链支架43来支撑。在该曲轴室40中配置着缺齿磁阻分配头46和曲轴脉冲发生器47。在曲轴室40附近配置着起动电机45。
下面，参照图1的方框图来说明本发明的一个实施例的主要部分的构成。在本实施例中，如图所示，以曲轴旋转1转时旋转1转而输出包含缺齿的9个脉冲的缺齿齿轮1，脉冲发生器2，根据从该缺齿脉冲发生器2得到的脉冲信号进行单气缸发动机的起动控制的ECU(电子控制单元)3，由该ECU3控制燃油喷射的定时和喷射量的前述喷油器4(35)，控制点火定时的燃烧室内的火花塞5(37)，以及检测吸气管的空气压力的吸气管内压力传感器6为主要构成。
下面，参照图2～图6来说明本发明的一个实施例的前述ECU3的起动控制的功能。这里，图2、3是表示该起动控制的功能的程序框图，图4是表示从压缩上死点前起动4冲程单气缸发动机时的动作的时间图，图5是表示从排气或吸气上死点前开始起动时的动作的时间图，图6是表示从膨胀冲程中途开始起动时的动作的时间图。
首先，参照图2、图3和图4，来说明本实施例的动作。如果在图4的时刻t0发动机被起动，则开始图2的步骤S1～S3的处理，缺齿齿轮1的脉冲数n开始由ECU 3来计数。如果在步骤S2里所计数的脉冲数n成为例如3，则进到步骤S1 4，ECU3向喷油器4输出喷射规定微量的燃油的指令。这是图4的时刻t1的燃油喷射。再者，该初次喷射不限定于n＝3，只要(初次喷射的脉冲数)≤(一转的脉冲数)/2就可以了。这是因为如果过分推迟初次喷射的定时，则发动机停止在排气冲程中途的场合，从旋转发动机轴开始在曲轴旋转180°以内进入吸气冲程，可是不能把混合气体吸入燃烧室内减少了起动改善效果的缘故。此外，该初次喷射的喷射宽度即喷射量，也可以取为按发动机的温度来确定。此外，从图4可以看出，从旋转方向看紧挨缺齿脉冲前面的脉冲(Me1、Me10等)，定为与活塞的上死点(TDC)相对应者。
如果步骤S3的判断为肯定，也就是缺齿齿轮旋转1转，则ECU3进行步骤S4的处理，检测缺齿位置(＝N)。此一检测，在Me(n)-Me(n+1)＞{Me(n+1)-Me(n+2)}×S(式中，为满足1＜S＜4的任意数)成立时，Me(n)确定为缺齿位置N。此外，虽然根据此一处理，了解到活塞的上死点(TDC)处于Me(n-1)的区间内，但是由于不了解此一上死点是在压缩冲程中还是在排气冲程中，所以为了检测这一点而进行以下处理。
在步骤S5中，ECU 3用前述缺齿位置(＝N)，确定临时阶段NO.(＝m)。该临时阶段NO.(＝m)，可以根据m＝(15-N)来确定。在图4的场合，由于N＝2，所以m＝13。
接着，进行步骤S6～S11的判断。也就是说，进行该临时阶段NO.m是否为3、4、10、12、13和18中的任何一个的判断。这是因为，在临时阶段NO.m为上述数时，可以预先确定实行下文述及的各处理的缘故。
这里，参照图4，由于起动时的临时阶段NO.m为13，所以步骤S10的判断为肯定，进到步骤S12，进行进气管内压力Pb1和Pb2是否被读入的判断。在此一判断为否定时进到步骤S13，进行根据油门开度和发动机转速Ne确定的量的燃油喷射。这是因为，临时阶段NO.m＝13时预先确定了进行燃油喷射的缘故。然后，进到步骤S11。
在步骤S11里，进行临时阶段NO.m＝18是否成立的判断，如果此一判断为否定则进到步骤S15，进行临时阶段NO.m的加1运算，返回图2的步骤S6。
反复进行步骤S6～S11、S15的处理，临时阶段NO.m的值被加1运算，如果成为临时阶段NO.m＝18，步骤S11的判断为肯定，则进到步骤S16而临时阶段NO.m复置为0，进到步骤S17，读入第1次的吸气管内压力Pb1。再者，定为直到该读入结束为止保持吸入管内压力Pb的最小值。该吸气管内压力Pb的值成为最小值的定时，对应着发动机的吸气冲程这一点是明显的。接着，进到步骤S15，进行临时阶段NO.m的加1运算。
进而，反复前述的步骤S6～S11、S15的处理，如果步骤S6的判断为肯定(m＝3)，则进到步骤S18向火花塞5发出第1个点火指令。此时，由于燃油已经供给到并充满燃烧室内，所以完全***。接着，如果步骤S7的判断为肯定(m＝4)，则进行步骤S19的判断。也就是说，进行是否读入吸气管内压力Pb的Pb1和Pb2的判断。在当前时刻成为是否读入Pb2的判断。接着，如果步骤S8的判断为肯定(m＝10)，则进到步骤S20，读入第2次的吸气管内压力Pb2。接着，如果步骤S9的判断为肯定(m＝12)，则进到步骤S21，指令第2个点火。此时，由于实际上为排气冲程而燃油未供给到燃烧室内，所以不发生燃油的***。
接着，如果步骤S10的判断为肯定(m＝13)，则进到步骤S12，进行是否读入第1和第2次的吸气管内压力Pb1和Pb2的判断。如果此一判断为肯定，则进到步骤S22，进行Pb1＞Pb2是否成立的判断。在此一具体例子中，这是因为此一判断为否定，所以进到步骤S23，把临时阶段NO.m＝13确定为正式阶段NO.13。这是因为根据此一处理，判明临时阶段NO.m＝13的上死点(TDC)为排气冲程中的上死点的缘故。
在步骤S25里，因为是在刚刚确定正式阶段NO.13之后，所以进行与发动机的转速Ne和其他参数相对应的量的燃油喷射。再者，该步骤S25以后，进到步骤S26，进行正式阶段的处理，根据阶段运算，按从MAP读出的喷射时间和喷射量来进行燃油喷射。此一燃油喷射，大体上，在阶段NO.4～11之间进行。这是因为小排气量的两轮车用发动机由于在高转速下使用，所以从早期进行喷射成为必要的缘故。此外，根据阶段运算，按从MAP读出的点火时期进行点火。此一点火，大体上，在阶段NO.1～3之间进行。
像以上这样，在图4的具体例子中，由于在从起动发动机开始，曲轴旋转2转(720°)时燃油完全***而开始正常运行，所以比起多气缸发动机来，可以提供大体上不逊色的起动性。
下面，参照图2、图3和图5来说明从排气或吸气冲程的上死点前开始起动时的动作。此一具体例子，相当于与前述图4的场合相位相差360°的场合。
图2的步骤S1～S5的动作与图4的场合相同，在步骤S5里临时阶段NO.m为13的也与图4的场合相同。由于临时阶段NO.m为13，所以首先步骤S10的判断为肯定，进到步骤S12，此一判断为否定，进行步骤S13的燃油喷射。此时，由于发动机处于压缩冲程的上死点(TDC)，所以燃油未供给到燃烧室内。接着，步骤S11的判断为肯定，进行步骤S17的处理，也就是读入第1次的吸气管内压力Pb1。此时，因为尚未经过吸气冲程，所以吸气管内压力Pb1几乎示出大气压左右的值。再者，在发动机刚刚起动之后虽然吸气冲程到来，但是由于此时发动机的转速尚未升高，所以吸气管内压力Pb不下降。
接着，步骤S6的判断成为肯定，在步骤S18里进行点火。可是，由于此时燃油尚未供给到燃烧室内，所以燃油不因前述点火而***。接着，如果步骤S7的判断为肯定，虽然进行步骤S19的判断，但是由于尚未读入第2次的吸气管内压力Pb2，所以此一判断为否定。接着，如果步骤S8的判断为肯定，则进到步骤S20，读入第2次的吸气管内压力Pb2。由于吸气冲程的吸气管内压力Pb，也就是最小值被保持，所以第2次的吸气管内压力Pb2成为小于Pb1。如果步骤S9为肯定，则进到步骤S21，发出点火指令。此时，由于在前述时刻t2所喷射的燃油在临时阶段NO.m＝4以后的吸气冲程中被吸入燃烧室内，所以燃油完全***而发动机开始工作。也就是说，开始正常运行。
接着，如果步骤S10的判断为肯定，则进到步骤S12，判断是否读入第1、第2次的吸气管内压力Pb1、Pb2。如果此一判断为肯定则进到步骤S22进行Pb1＞Pb2是否成立的判断。在此一具体例子中，由于此一判断为肯定，所以进到步骤S24，把临时阶段NO.m＝13确定为正式阶段NO.4。这是因为，根据步骤S22的判断，判明临时阶段NO.m＝13的上死点(TDC)是压缩冲程中的上死点的缘故。
然后，进到步骤S26，与前述同样，根据正式阶段的运算，按从MAP读出的喷射时间和喷射量进行燃油喷射。大体上，在阶段NO.4～11之间进行。这是因为小排气量的两轮车用发动机由于在高转速下使用，所以从早期进行喷射成为必要的缘故。此外，根据正式阶段运算，按从MAP读出的点火时间进行点火。大体上，在阶段NO.1～3之间进行。
如果用此一具体例子，则靠临时阶段NO.m＝12的点火可以开始正常运行。也就是说，成为在曲轴3旋转3转(720°+360°)时燃油可以完全***而开始正常运行。
下面，参照图2、图3和图6来说明在膨胀冲程中途的缺齿部活塞停止时的动作。再者，在两轮车等中，虽然停止发动机时的活塞因惯性而继续运动，但是由于曲轴的摩擦力压缩冲程最大，所以活塞在膨胀冲程中停止，下一次发动机的起动多半从膨胀冲程的中途开始。
现在，如果令发动机在图6的时刻t0开始起动，则图2的步骤S1～S3的动作与前述同样地进行，如果在步骤S2里所计数的脉冲数n例如为3，则进到步骤S14，ECU3向喷油器4输出喷射规定微量的燃油的指令。结果，规定微量的燃油在时刻t1被喷射。如果步骤S3的判断为肯定，进到步骤S4，则缺齿位置N被检测成是9的位置，在步骤S5里，临时阶段NO.m被确定为6。因而，从临时阶段NO.6起动。
结果，首先，如果步骤S8的判断为肯定(m＝10)，则进到步骤S20，读入第1次的吸气管内压力Pb1。此时，所保持的吸气冲程的值由于被读入而成为小值。接着，如果步骤S9的判断为肯定(m＝12)，则进到步骤S21，形成点火指令。此时，由于在前述时刻t1喷射的燃油在其后的吸气冲程中被吸入燃烧室内所以完全***，发动机开始工作。
接着，如果处理继续进行而临时阶段NO.m被加1，成为m＝13而步骤S10的判断为肯定，则进到步骤S12，判断是否读入第1和第2次的吸气管内压力Pb1和Pb2。由于在当前时刻，尚未读入第2次的吸气管内压力Pb2，所以进到步骤S13，进行根据发动机的转速Ne确定的量的燃油喷射。
如果临时阶段NO.m被加1，步骤S11的判断为肯定(m＝18)，则进到步骤S16，m被清0，同时进到步骤S17，读入第2次的吸气管内压力Pb2。此一第2次的吸气管内压力Pb2为大于第1次的吸气管内压力Pb1的几乎与大气压等同是显而易见的。
接着，如果步骤S6的判断为肯定(m＝3)，则进到步骤S18进行点火。可是，此时，由于燃油没有进入燃烧室内，所以不***。接着，如果步骤S7的判断为肯定(m＝4)，则进到步骤S19，判断是否读入第1和第2次的吸气管内压力Pb1和Pb2。这次，此一判断成为肯定，进到步骤S27。在该步骤S27里，进行Pb1＞Pb2是否成立的判断，在此一具体例子中，由于此一判断为否定，所以进到步骤S28。在步骤S28里，把临时阶段NO.m＝4确定为正式阶段NO.13。这是因为，根据步骤S27的判断，判明临时阶段NO.m＝4的上死点(TDC)是排气冲程中的上死点的缘故。再者，在步骤S27为肯定时，进到步骤S29，把临时阶段NO.m＝4确定为正式阶段NO.4。
然后，进到前述步骤S26，与前述同样，根据正式阶段的运算，按从MAP读出的喷射时间和喷射量进行燃油喷射。大体上，在阶段NO.4～11之间进行。这是因为小排气量的两轮车用发动机由于在高转速下使用，所以从早期进行喷射成为必要的缘故。此外，根据正式阶段运算，按从MAP读出的点火时期进行点火。大体上，在阶段NO.1～3之间进行。
如果用此一具体例子，则与第1个具体例子同样，可以在曲轴从起动发动机轴旋转2转(720°)时燃油完全***而开始正常运行。
再者，虽然在前述的说明中，取为缺齿齿轮1当曲轴旋转1转时输出含有缺齿脉冲的9个脉冲，但是本发明不限定于此，也可以多于或者少于9个。
根据以上说明可以明白，如果采用本发明，则在曲轴3转之间至少一次完全***成为可能，而且在该曲轴3转中可以过渡到正常的控制。因此，可以提供不比多气缸发动机逊色的，良好的起动性。此外，由于多气缸发动机所具有的凸轮脉冲发生器成为不必要的，所以可以廉价地构成。此外，由于采用随着曲轴1转发生多个脉冲的形式，所以能够对越是气缸数少的发动机越严重的曲轴1转中的旋转变动，进行细致的控制。
Claims (6)
1.一种单气缸发动机的燃油喷射控制装置，其特征在于，备有：
在发动机的曲轴旋转一周之间，发生由等间隔部和不等间隔部组成的脉冲序列的脉冲发生机构(2)，
根据前述脉冲发生机构从转动发动机轴开始发生的脉冲信号，在各脉冲间隔中分配的喷射控制临时阶段，
根据前述喷射控制临时阶段在前述曲轴的二周中多次测定发动机的吸气管内压力的吸气管内压力值测定机构(6)，以及
根据该多次的吸气管内压力的测定值，从前述喷射控制临时阶段过渡的喷射控制正式阶段，
根据前述从转动发动机轴开始发生的脉冲信号，在曲轴一周内发生的脉冲数以下进行初次喷射，同时根据前述喷射控制临时阶段和喷射控制正式阶段来进行第二次以后的喷射和点火。
2.如权利要求1中所述的单气缸发动机的燃油喷射控制装置，其特征在于，
根据发动机的温度来确定前述初次喷射。
3.如权利要求1或2中所述的单气缸发动机的燃油喷射控制装置，其特征在于，
把进行前述初次喷射的定时，取为从开始转动发动机轴，到曲轴一周当中的前述脉冲数的1/2之间。
4.如权利要求1中所述的单气缸发动机的燃油喷射控制装置，其特征在于，
在前述曲轴旋转一周时，根据由前述脉冲发生机构所发生的不等间隔的曲轴角脉冲来确定前述喷射控制临时阶段的起始序号。
5.如权利要求1中所述的单气缸发动机的燃油喷射控制装置，其特征在于，
前述发动机的吸气管内压力的最小值，被保持到该吸气管内压力被测定为止。
6.如权利要求1中所述的单气缸发动机的燃油喷射控制装置，其特征在于，
根据前述多次的吸气管内压力的测定值的大小关系，决定前述喷射控制正式阶段与发动机的各冲程的对应。
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