專利名稱：通過估算動能和停止位置來控制發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止、估算旋轉(zhuǎn)停止位置和估算動能的裝置。
背景技術(shù)：
通常，通過根據(jù)曲柄角傳感器和凸輪角傳感器的輸出信號確定汽缸并檢測曲柄角，實現(xiàn)在發(fā)動機操作中執(zhí)行點火控制和燃料噴射。但是在發(fā)動機開始啟動直到啟動器啟動發(fā)動機且特定氣缸的確定完成為止，即檢測到特定氣缸的預(yù)定曲柄角信號為止，我們并不能知道用于初始點火/噴射的汽缸。
為了解決這個問題，如專利文件1(JP-A-60-240875)中所公開的內(nèi)容，通過將發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時的曲柄角(曲柄軸停止位置)存儲在存儲器中，并在下次發(fā)動機啟動時根據(jù)存儲在存儲器中的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時的曲柄角開始點火控制和燃料噴射控制，直到初次檢測到特定氣缸的預(yù)定曲柄角信號為止，可以改進在啟動時的啟動質(zhì)量和廢氣排放。
由于在點火開關(guān)切換為關(guān)閉(切換到關(guān)閉位置)以停止點火的燃料噴射之后，發(fā)動機會利用慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定時間，因此在點火開關(guān)的關(guān)閉操作時的曲柄角已經(jīng)被存儲的情況下，會錯誤的確定實際發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止(在下次發(fā)動機啟動時)處的曲柄角。因此，即使在點火開關(guān)已經(jīng)關(guān)閉的情況下，也需要保持控制系統(tǒng)的電源處于打開狀態(tài)下以便于繼續(xù)檢測曲柄角，直到發(fā)動機旋轉(zhuǎn)完全停止為止。但是，由于在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前，壓縮沖程中的壓縮氣壓導(dǎo)致發(fā)動機旋轉(zhuǎn)反向的這種現(xiàn)象(不能檢測到反向旋轉(zhuǎn))，并不能精確地檢測到發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時的曲柄角。
而且，如專利文件2(JP-A-11-107823)中所公開的內(nèi)容，通過根據(jù)當(dāng)時的操作狀態(tài)估算就在點火開關(guān)關(guān)閉之前被噴射燃料的氣缸以及發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置，并根據(jù)所估算的停止位置確定下次發(fā)動機啟動時的曲柄軸的初始位置，可以確定下次發(fā)動機啟動時的初始噴射氣缸和初始點火氣缸。
發(fā)動機旋轉(zhuǎn)在一個位置上停止(轉(zhuǎn)矩＝0的位置)，此時，當(dāng)假設(shè)發(fā)動機中沒有摩擦的情況下發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時，壓縮沖程中的負(fù)轉(zhuǎn)矩和其他氣缸中膨脹沖程中的正轉(zhuǎn)矩彼此平衡。但是，發(fā)動機磨擦的真實存在導(dǎo)致停止位置在相對較大范圍的曲柄角范圍內(nèi)變化，此時轉(zhuǎn)矩低于發(fā)動機摩擦。因此，利用專利文件2中的技術(shù)，很難精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置，結(jié)果是可能在發(fā)動機啟動時錯誤的確定初始噴射氣缸和初始點火氣缸。因此，很難改進啟動時的啟動操作和廢氣排放。
而且，利用專利文件2，可以通過根據(jù)當(dāng)點火開關(guān)關(guān)閉時的發(fā)動機操作狀態(tài)(進氣管壓力、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度)，計算直到曲柄軸由于慣性的旋轉(zhuǎn)停止為止的旋轉(zhuǎn)(TDC數(shù)目)，并根據(jù)就在點火開關(guān)關(guān)閉之前被噴射燃料的氣缸來估算直到停止為止的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置和旋轉(zhuǎn)(TDC數(shù)目)，來估算在下次發(fā)動機啟動時連續(xù)噴射的初始?xì)飧住?br> 由于根據(jù)專利文件2，只有發(fā)動機慣性的動能被預(yù)先進行匹配處理以存儲，而在停止期間并沒有預(yù)測動能的變化，因此，由于發(fā)動機的制造公差導(dǎo)致的變化、經(jīng)過時間的變化以及發(fā)動機磨擦的變化(例如，由于發(fā)動機潤滑油的溫度變化導(dǎo)致的粘性變化)將導(dǎo)致對直到由于慣性而旋轉(zhuǎn)的曲柄軸停止時的旋轉(zhuǎn)(TDC數(shù)目)的錯誤計算的可能性。因此，利用專利文件2將很難精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置，其結(jié)果是將錯誤的確定發(fā)動機啟動時的初始噴射氣缸和初始點火氣缸，從而更加惡化啟動時的啟動質(zhì)量和廢氣排放。
另外，為了在內(nèi)燃發(fā)動機中執(zhí)行符合操作條件的控制，需要掌握該內(nèi)燃發(fā)動機具有的動能的量。傳統(tǒng)上，在發(fā)動機控制上廣泛使用發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度作為代表動能的值。根據(jù)例如專利文件2(JP-A-11-107823)所述，根據(jù)當(dāng)點火開關(guān)切換為關(guān)閉時的發(fā)動機操作狀態(tài)(進氣管壓力、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度)計算直到由于慣性而旋轉(zhuǎn)的曲柄軸停止為止的旋轉(zhuǎn)(TDC數(shù)目)，且根據(jù)就在點火開關(guān)關(guān)閉之前被噴射燃料的氣缸以及直到停止位置的旋轉(zhuǎn)(TDC數(shù)目)，可以估算出在下次發(fā)動機啟動時連續(xù)噴射的初始?xì)飧住?br> 而且，根據(jù)專利文件3(JP-A-2001-82204)，在減速時的斷油執(zhí)行過程中，判斷對于從斷油返回到燃油供應(yīng)，是否可利用電機(發(fā)動機/發(fā)電機等)以比正常旋轉(zhuǎn)速度Nel高出預(yù)定速度Ne的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動發(fā)動機。在驅(qū)動可行的情況下，將回油旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為較低的旋轉(zhuǎn)速度Ne2，從而改進油耗，在驅(qū)動不可行的情況下，將回油旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為正常的回油旋轉(zhuǎn)速度Nel。
但是，根據(jù)專利文件2，與專利文件2相似，發(fā)動機慣性的動能已經(jīng)預(yù)先被進行匹配處理以存儲，而在停止期間不能預(yù)測動能的變化。因此，由于發(fā)動機摩擦導(dǎo)致的變化(例如，由于發(fā)動機潤滑油的溫度變化導(dǎo)致的粘度變化)將導(dǎo)致錯誤的估算直到由慣性導(dǎo)致的曲柄軸旋轉(zhuǎn)停止為止的旋轉(zhuǎn)(TDC數(shù)目)。此外，在由于經(jīng)過時間等的變化導(dǎo)致從進行匹配處理的常數(shù)產(chǎn)生偏移的情況下，很難實現(xiàn)校正。
而且，根據(jù)專利文件3公開的內(nèi)容，僅將燃料供應(yīng)返回旋轉(zhuǎn)速度準(zhǔn)備作為燃料返回的確定條件，而沒有預(yù)測旋轉(zhuǎn)速度的變化，即動能的變化。因此，將燃料供應(yīng)返回旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為更高的級別以避免發(fā)動機失速。因此，必將損失油耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是降低發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的變化，并精確地確定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的信息，即發(fā)動機啟動時的曲柄軸的初始位置的信息，從而改進啟動時的啟動質(zhì)量和廢氣排放。
為了實現(xiàn)第一目的，根據(jù)本發(fā)明，通過增加當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)將要停止時的壓縮沖程的壓縮氣壓，使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止。這樣，當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時壓縮沖程中的壓縮氣壓增加時，在壓縮沖程中產(chǎn)生的負(fù)的轉(zhuǎn)矩將增加以作為阻礙發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的力量，從而使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止并使轉(zhuǎn)矩低于發(fā)動機摩擦的曲柄角范圍(曲柄角范圍，其中發(fā)動機旋轉(zhuǎn)可被停止)變得小于傳統(tǒng)的使曲柄角發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止的范圍。因此，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的變化處于比傳統(tǒng)方案更小的曲柄角范圍內(nèi)，從而可以精確地得到發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的信息(在發(fā)動機啟動時的曲柄軸的初始位置的信息)，從而改進了啟動時的啟動質(zhì)量和廢氣排放。
本發(fā)明的第二目的是精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置，以改進啟動時的啟動質(zhì)量和廢氣排放。
為了實現(xiàn)第二目的，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機停止命令來停止點火和/或燃料噴射，從而計算代表發(fā)動機操作的參數(shù)和計算用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)。在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止期間，根據(jù)代表發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的參數(shù)和用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)來估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。在這種情況下，在計算代表發(fā)動機操作的參數(shù)和用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)期間，可以考慮由于發(fā)動機制造公差導(dǎo)致的變化、經(jīng)過時間的變化以及發(fā)動機磨擦的變化(例如，由于發(fā)動機潤滑油的溫度變化導(dǎo)致的粘度變化)。因此，可以根據(jù)這些參數(shù)，比傳統(tǒng)技術(shù)更精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置，從而與傳統(tǒng)技術(shù)相比，改進啟動時的啟動質(zhì)量和廢氣排放。
本發(fā)明的第三目的是精確地估算內(nèi)燃發(fā)動機所具有的將來的動能。
為了實現(xiàn)第三目的，計算內(nèi)燃發(fā)動機的當(dāng)前動能，計算用于阻礙內(nèi)燃發(fā)動機運動的工作負(fù)荷量，并根據(jù)計算出的當(dāng)前動能和工作負(fù)荷量來估算將來的動能。由于作為阻礙運動角色的工作負(fù)荷消耗了內(nèi)燃發(fā)動機的動能，因此可以通過計算內(nèi)燃發(fā)動機的當(dāng)前動能和阻礙運動的工作負(fù)荷量來估算將來的動能。


利用參照附圖的說明將可以更明顯的看出本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點。附圖中圖1示出本發(fā)明第一實施例中的發(fā)動機控制系統(tǒng)的示意圖；圖2示出發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的一個例子的時間圖；圖3示出發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的一個例子的時間圖；圖4示出在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制程序中處理的流程圖；圖5示出發(fā)動機啟動時燃料噴射的一個例子的時間圖；圖6示出發(fā)動機啟動時點火控制的一個例子的時間圖；圖7示出發(fā)動機啟動時燃料噴射控制程序中處理的流程圖；
圖8示出發(fā)動機啟動時點火控制程序中處理的流程圖；圖9示出控制的一個例子，其中使用可變氣門正時控制機構(gòu)來執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制；圖10示出控制的一個例子，其中使用可變氣門提升(lift)控制機構(gòu)來執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制；圖11示出本發(fā)明第二實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)的示意圖；圖12示出四缸發(fā)動機的各缸沖程狀態(tài)；圖13示出六缸發(fā)動機的各缸沖程狀態(tài)；圖14示出根據(jù)第二實施例估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的方法的時間圖；圖15示出汽油發(fā)動機中發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度和多種損耗幅度之間的關(guān)系；圖16示出根據(jù)第二實施例的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序中處理的流程圖；圖17示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的方法的時間圖；圖18示出根據(jù)第三實施例發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序中的處理的流程圖；圖19示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的時間圖；圖20示出根據(jù)第四實施例在發(fā)動機停止確定值計算程序中處理的流程圖；圖21示出根據(jù)第四實施例在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序中處理的流程圖；圖22示出根據(jù)第五實施例估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的方法的時間圖；圖23示出根據(jù)第五實施例在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序中處理的流程圖；圖24示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)的示意圖；圖25示出發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的變化和動能估算的時刻(timing)；圖26示出根據(jù)第六實施例發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度估算程序中處理的流程圖；圖27示出汽油發(fā)動機中發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度和多種損耗幅度之間的關(guān)系；
圖28示出根據(jù)本發(fā)明第七實施例發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度估算程序中處理的流程圖。
具體實施例方式
(第一實施例)首先參照圖1，在與發(fā)動機11的進氣口12連接的進氣管13的中間提供一節(jié)氣門14，利用節(jié)氣門開口度傳感器15來檢測節(jié)氣門14的開口度(節(jié)氣開口度)TA。在進氣管13中提供旁路通路16，從而旁路節(jié)氣門14，在旁路通路16的中部提供一怠速控制閥(ISC閥)17。在節(jié)氣門14的下流側(cè)提供進氣管氣壓傳感器18，用于檢測進氣管氣壓PM，在各缸的進氣口12附近安裝燃料噴射閥19。
在與發(fā)動機11的排氣口22連接的排氣管21的中部安裝用于廢氣凈化的催化劑22。在發(fā)動機11的氣缸體上提供用于檢測冷卻水溫度THW的冷卻水溫度傳感器23。安裝曲柄角傳感器26使其面對安裝在發(fā)動機11的曲柄軸24上的信號轉(zhuǎn)子25的外圓周，每次與信號轉(zhuǎn)子25的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)了預(yù)定曲柄角(例如10℃A)時，曲柄角傳感器26就輸出一曲柄角信號CRS。而且，還安裝一凸輪角傳感器29使其面對安裝在發(fā)動機11的曲柄軸27上的信號轉(zhuǎn)子28的外圓周，每當(dāng)與信號轉(zhuǎn)子28的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)了預(yù)定凸輪角時，該凸輪角傳感器29就輸出凸輪角信號CAS(圖5)。
將這些多個傳感器的輸出輸入到一電發(fā)動機控制單元(ECU)30中。該ECU30主要包括一作為發(fā)動機控制裝置的微計算機，用于根據(jù)多種傳感器檢測到的發(fā)動機操作狀態(tài)，控制燃料噴射閥19的燃料噴射量和燃料噴射時刻，火花塞31的點火時間，ISC閥17的旁路空氣量等等。
在本實施例中，ECU30作為停止-時間壓縮氣壓增加控制裝置，用于在發(fā)動機正要停止旋轉(zhuǎn)之前增加通過ISC閥17的旁路空氣量(進氣量)，從而增加下一壓縮沖程中的壓縮氣壓，ECU30還可以作為發(fā)動機控制裝置，用于將當(dāng)時的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息存儲在可重寫、非易失性存儲器(存儲裝置)例如備用RAM32等中，從而在下次發(fā)動機啟動時，將所存儲的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息作為曲柄軸24的初始位置信息來使用開始燃料噴射控制和點火控制。
參照圖2和3的時間圖(四缸發(fā)動機的一個例子)來說明第一實施例中的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制。
如圖2所示，當(dāng)通過對點火開關(guān)關(guān)閉操作或空轉(zhuǎn)停止的要求產(chǎn)生一發(fā)動機停止命令(ON)，及點火脈沖和燃料噴射脈沖中的一個或全部都停止時，此時由于慣性能量，發(fā)動機11將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一段時間，同時由于多種損耗(泵送損失、摩擦損失、輔助裝置的驅(qū)動損失等)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)變慢。此時，就在發(fā)動機停止之前的吸氣沖程中進氣空氣量增加，從而增加了下一壓縮沖程(COM)中的壓縮氣壓，從而強行停止了發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機11的爆發(fā)沖程和排氣沖程分別由圖2中的EXP和EXH來表示。
下面描述發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的一個例子。
根據(jù)就在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前的時刻發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)是否變得接近于預(yù)定值KNEEGST(例如400rpm)以及ISC是否被設(shè)定為全部打開(負(fù)荷＝100％)從而使發(fā)動機11的進氣量增加并進而導(dǎo)致下一壓縮沖程中壓縮氣壓增加，來判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否剛剛停止。在圖2和3所示的控制的一個例子中，通過增加#3氣缸吸氣沖程中的進氣量，可以增加其中進氣量已經(jīng)增加的#3氣缸的壓縮氣壓，從而增加了阻止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的力量，實現(xiàn)強行停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。
圖3示出在根據(jù)本實施例的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制被執(zhí)行的情況以及發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制沒有被執(zhí)行的情況下發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的變化。
在執(zhí)行了發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的情況下，該氣缸(圖3所示例子中的#3氣缸)中的壓縮氣壓P增加，在其中，就在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前的吸氣沖程中進氣量增加。隨著壓縮氣壓P的增加，壓縮沖程中的負(fù)方向轉(zhuǎn)矩T增加，作為阻止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的力量，這樣發(fā)動機旋轉(zhuǎn)被制動，該曲柄角范圍(執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止的曲柄角范圍)小于通常的范圍，此時轉(zhuǎn)矩等于或小于發(fā)動機摩擦，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)在該曲柄角范圍內(nèi)被停止。在圖3所示的控制例子中，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)在#3氣缸的壓縮BTDC 140℃A-100℃A的范圍內(nèi)停止。
相反，在沒有執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的情況下，負(fù)方向的轉(zhuǎn)矩T在壓縮沖程中沒有增加，且與另一氣缸的爆發(fā)沖程(圖3所示的例子中的#1氣缸作為爆發(fā)氣缸)中的正向轉(zhuǎn)矩T平衡，因此該負(fù)向轉(zhuǎn)矩不用作為該沖程中阻止旋轉(zhuǎn)的力且由于曲柄角的范圍使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置在很寬的范圍內(nèi)變化，在該曲柄角范圍內(nèi)，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)沒有停止，且即使當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)被停止時轉(zhuǎn)矩也降低到發(fā)動機摩擦力以下。在圖3的控制例子中，在沒有執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制情況下，在#3氣缸的壓縮BTDC140℃A到60℃A、壓縮BTDC180℃A、以及壓縮TDC附近，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置在很寬范圍內(nèi)變化。因此，在下次發(fā)動機啟動時不能精確地確定用于初始噴射的氣缸(初始噴射氣缸)和用于初始點火的氣缸(初始點火氣缸)。
上述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制是由ECU30根據(jù)圖4所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制程序(流程)來執(zhí)行的。在每個預(yù)定時間(例如每8ms)重復(fù)執(zhí)行該程序。當(dāng)該程序開始時，在步驟101首先判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否停止。此時，根據(jù)例如曲柄角傳感器26輸出的曲柄角信號CRS是否在預(yù)定的時間期間(例如300ms)或更長的時間內(nèi)被輸入到ECU30中來判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否停止。
當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時，步驟101判斷為“是”，程序不執(zhí)行下面的處理而中斷。相反，在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)沒有停止的情況下，步驟101判斷為“否”，接著執(zhí)行下面的處理步驟102。
首先，在步驟102-105中判斷是否滿足用于執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的條件。該用于執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的條件包括以下(1)-(4)。
(1)例如，通過要求空轉(zhuǎn)停止或點火開關(guān)關(guān)閉操作來產(chǎn)生發(fā)動機停止命令(步驟102)。
(2)停止燃料噴射和點火，用于發(fā)動機旋轉(zhuǎn)變慢和發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止的條件被滿足(步驟103)。
(3)空轉(zhuǎn)開關(guān)處于打開狀態(tài)，此時節(jié)氣門14完全關(guān)閉且節(jié)氣打開度TA不超過預(yù)定值(例如1.5deg或更少)(步驟104)。
(4)在每次TDC(上止點)計算的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)小于預(yù)定值kNEEGST(例如400ms)(步驟105)。
當(dāng)所有的條件(1)-(4)都已經(jīng)滿足時，執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的條件滿足。當(dāng)前述條件中的任何一個沒有滿足時，執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的條件沒有滿足。
在執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制的條件沒有滿足的情況下，即步驟102-105中任何一個中判斷為“否”時，處理進到步驟110，將ISC閥17的控制值設(shè)定為在怠速控制中正常計算出的目標(biāo)值DISC，然后進到步驟111，保持(或復(fù)位)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行標(biāo)識XEGSTCNT為“0”以終止該程序。
在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行條件滿足的情況下，即步驟102-105中所有的判斷結(jié)果都為“是”時，處理進到步驟106，判斷上次的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)是否超過就在停止前的旋轉(zhuǎn)速度kNEEGST(例如400rpm)。在步驟106中判斷為“否”的情況下，即在上次的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)小于就在停止前的旋轉(zhuǎn)速度kNESSGST的情況下，程序終止。
相反，在步驟106中判斷為“是”的情況下，即在上次的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)大于就在停止前的旋轉(zhuǎn)速度kNESSGST，且此次發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)小于就在停止前的旋轉(zhuǎn)速度kNEEGST的情況下，判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)剛好停止，處理進到步驟107，強行將ISC閥17的控制值設(shè)定為全打開(ISC閥負(fù)荷＝100％)從而增加了發(fā)動機11的進氣量，進而增加了下一壓縮沖程中的壓縮氣壓以便于強行停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。步驟107中的處理可作為停止-時間壓縮氣壓增加控制方法。
然后，在下一步驟108中將發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行標(biāo)識XEGSTCNT設(shè)定為“1”，這意味著發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行結(jié)束(over)。然后，處理進到步驟109從而將發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息(例如在吸氣沖程SUC中停止的氣缸CEGSTIN和在壓縮沖程COM中停止的氣缸CEGSTCMP的信息)存儲在備用RAM32中。在該情況下，在圖2和3所示的控制例子中，在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時#4氣缸被存儲作為吸氣沖程氣缸CEGSTIN，#3氣缸被存儲作為壓縮沖程氣缸CEGSTCMP。
在根據(jù)本實施例的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制中，ISC閥17被用作在壓縮沖程中增加壓縮氣壓的裝置，通過就在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前強行將ISC閥17全部打開以增加發(fā)動機11的進氣量，可以增加下一壓縮沖程中的壓縮氣壓。在本發(fā)明用于安裝有電子節(jié)氣門的系統(tǒng)的情況下，此時該電子節(jié)氣門可以通過致動器例如電機等裝置對節(jié)氣門的打開進行電控制，可以通過就在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前強行打開節(jié)氣門以增加進氣量來增加下一壓縮沖程中的壓縮氣壓。
另外，在正常操作期間的控制中，通常需要考慮在ISC閥17打開之后直到空氣進入燃燒室中的響應(yīng)延遲。但是在本實施例中，由于節(jié)氣門或ISC閥17是就在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前被控制的，因此可以不考慮空氣的響應(yīng)延遲來增加進氣量，從而可以在停止時精確地增加壓縮氣壓。
另外，可以通過采用可變氣門定時控制機構(gòu)作為這樣一裝置用于增加發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時的壓縮氣壓，從而可以以點火-提前(advance)方式控制發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前的進氣門定時，以便于在進氣BDC(下止點)關(guān)閉進氣門，從而防止氣缸中的空氣在壓縮沖程中早期逆流向進氣管13。
或者，可以這樣增加壓縮氣壓，通過采用調(diào)節(jié)閥提升控制機構(gòu)作為用于增加發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時的壓縮氣壓的裝置，來增加就在圖10所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前的可變氣門升程，從而增加進氣量。
下面，利用圖5和6所示的時間圖(四缸發(fā)動機的例子)來說明在圖4的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制程序的步驟109中，利用備用RAM32中存儲的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息(在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時，吸氣沖程氣缸CEGSTIN和壓縮沖程氣缸CEGSTCMP的信息)來執(zhí)行在發(fā)動機啟動時的燃料噴射控制和點火控制的方法。在圖5和6中，從凸輪角傳感器29輸出凸輪角信號，從而在曲柄軸的每兩轉(zhuǎn)(720℃A)中輸出6脈沖信號。曲柄角傳感器26輸出曲柄角信號，從而在曲柄軸24的每轉(zhuǎn)(360℃A)中輸出信號，該些信號的脈沖數(shù)目等于36脈沖減去6脈沖。
另外，曲柄角信號每當(dāng)輸入一個脈沖時都具有一個脈沖間隔，并根據(jù)該脈沖間隔來檢測是否存在遺漏。然后，根據(jù)凸輪角信號的脈沖數(shù)目和曲柄角信號遺漏檢測的結(jié)果，按照下面將要描述的方式執(zhí)行氣缸判別。
在啟動時根據(jù)圖5所示的停止位置信息進行燃料噴射控制中，由于已經(jīng)預(yù)先存儲了停止位置信息，因此根據(jù)停止位置信息執(zhí)行燃料噴射控制。更具體的，當(dāng)啟動器被致動從而使發(fā)動機開始旋轉(zhuǎn)時，在此時存儲的吸氣沖程氣缸CEGSTIN(圖5所示的例子中的#4氣缸)中執(zhí)行燃料噴射(iNJ)(圖5的啟動器異步噴射)。
然后，根據(jù)凸輪角信號的脈沖數(shù)目和曲柄角信號的遺漏來執(zhí)行氣缸的判別，根據(jù)哪個氣缸判別同步噴射控制被執(zhí)行的檢測結(jié)果，實現(xiàn)與各氣缸的吸氣沖程同步的噴射燃料。
在圖6所示的根據(jù)停止位置信息在啟動時的點火控制中，由于已經(jīng)預(yù)先存儲了停止位置信息，因此根據(jù)該停止位置信息來執(zhí)行點火控制。特別的，當(dāng)啟動器被致動從而使發(fā)動機開始轉(zhuǎn)動且曲柄角信號的遺漏也已經(jīng)被檢測(BTDC35℃A)時，啟動當(dāng)時儲存的壓縮沖程氣缸CEGSTCMP(圖6例子中的#3氣缸)的點火激發(fā)，然后在BTDC5℃A時刻執(zhí)行點火(IGN)(#3發(fā)動機的壓縮沖程中的連續(xù)缺少的后半遺漏(missing))。
點火后，根據(jù)凸輪角信號的脈沖數(shù)目和曲柄角信號的遺漏執(zhí)行氣缸判別，根據(jù)氣缸判別的檢測結(jié)果來執(zhí)行點火控制。
上述啟動時的燃料噴射和點火控制是ECU30根據(jù)圖7和8所示的程序來執(zhí)行的。
如圖7所示，開始時，在每個預(yù)定時間(例如每4ms)重復(fù)執(zhí)行燃料噴射控制程序。當(dāng)程序開始后，首先在步驟201判斷當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度低于預(yù)定值(例如500rpm)時，啟動是否為一次。當(dāng)判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度大于預(yù)定值(例如500rpm)時，程序終止，不執(zhí)行下面的操作。
相反，在步驟201判斷當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度低于預(yù)定值(例如500rpm)時，啟動是否為一次的情況下，按照下面的步驟202的方式執(zhí)行在開始時的燃料噴射控制。首先，在步驟202判斷根據(jù)凸輪角信號的脈沖數(shù)目和曲柄角信號的遺漏進行的氣缸判別是否完成。在氣缸判別已經(jīng)完成的情況下，由于通過氣缸判別已經(jīng)知道當(dāng)前曲柄角(曲柄軸24的當(dāng)前位置)，因此處理進到步驟207來判斷當(dāng)前的曲柄角是否處于同步噴射時刻。這樣，當(dāng)判斷當(dāng)前曲柄角不處于同步噴射時刻時，終止程序而不執(zhí)行任何操作。
當(dāng)在步驟207中判斷當(dāng)前曲柄角處于同步噴射時刻時，處理進到步驟208，根據(jù)下面的公式來計算同步噴射量Ti從而執(zhí)行同步噴射，該公式為Ti＝TAUST+TV這里，TAUST表示根據(jù)發(fā)動機11的各參數(shù)而確定的有效噴射時間，是根據(jù)冷卻水溫度、進氣管壓力、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度等的數(shù)據(jù)映象(data map)或類似的方法具體計算出來的。而且，TV表示燃料噴射閥19響應(yīng)所需的無效噴射時間，它是通過根據(jù)電池電壓的數(shù)據(jù)映象或類似的方法計算出來的。
同時，當(dāng)在步驟202中確定氣缸判別沒有完成時，在下面的步驟203和步驟204中判斷是否已經(jīng)滿足了基于停止位置存儲的燃料噴射控制執(zhí)行條件。該執(zhí)行條件包括，例如下面的兩個條件(1)和(2)。
(1)啟動器從關(guān)閉切換到打開，啟動時的轉(zhuǎn)動已經(jīng)開始(步驟203)；(2)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行標(biāo)識XEGSTCNT被設(shè)為“1”，這意味著發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行完成(步驟204)。
當(dāng)條件(1)和(2)都已經(jīng)滿足時，基于停止位置存儲的燃料噴射控制執(zhí)行條件被滿足。當(dāng)任何一個條件沒有滿足時，基于停止位置存儲的燃料噴射控制執(zhí)行條件沒有滿足。
在基于停止位置存儲的燃料噴射控制執(zhí)行條件沒有滿足的情況下，即在步驟203和204中的任一個中判斷為“否”的情況下，程序終止而不執(zhí)行下面處理。
相反，在基于停止位置存儲的燃料噴射控制執(zhí)行條件已經(jīng)滿足的情況下，即在步驟203和204中判斷都為“是”的情況下，處理進到步驟205，執(zhí)行基于停止位置存儲的燃料噴射控制。該基于停止位置存儲的燃料噴射控制的執(zhí)行與實際的曲柄角不同步。更具體地，根據(jù)在某一時刻(實際上，該時刻是指在步驟203中確定的啟動器從關(guān)閉切換到打開的時刻)的停止位置存儲，執(zhí)行進入吸氣沖程氣缸CEGSTIN的異步噴射，此時步驟203和步驟204中判斷為“是”。此時，根據(jù)下面的公式計算異步噴射量Ti。
Ti＝TASYST+TV這里TASYST表示根據(jù)發(fā)動機各參數(shù)而確定的有效噴射時間，它是根據(jù)冷卻水溫度、進氣管壓力等通過數(shù)據(jù)映象或類似的方法具體計算出來的。而且，TV表示燃料噴射閥19響應(yīng)所需的無效噴射時間，它是根據(jù)電池電壓等通過映象或類似的方法計算出來的。
在異步噴射執(zhí)行后，處理進到步驟206，將發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行標(biāo)識XEGSTCNT復(fù)位(reset)為“0”，終止程序。
在上述控制例子中，在啟動器從關(guān)閉切換到打開的時刻，執(zhí)行進入吸氣沖程氣缸CEGSTIN的異步噴射。但是，在相同吸氣沖程中執(zhí)行噴射的情況下，可以在曲柄信號被輸入預(yù)定次數(shù)時執(zhí)行燃料噴射，也可以在曲柄角信號已經(jīng)被輸入且從啟動器從關(guān)閉切換到打開的時刻過去預(yù)定時間周期后執(zhí)行燃料噴射。
每隔預(yù)定時間周期(例如每當(dāng)輸入曲柄角信號時)重復(fù)執(zhí)行圖8所示的啟動-時間點火控制。當(dāng)程序開始時，首先在步驟301判斷當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度低于預(yù)定值(例如500rpm)時啟動是否是一次。當(dāng)判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度大于預(yù)定值(例如500rpm)時，程序終止，不執(zhí)行下面的操作。
相反，在步驟301判斷當(dāng)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度低于預(yù)定值(例如500rpm)時，啟動為一次的情況下，開始按照下面的步驟302的方式執(zhí)行啟動一時間點火控制。首先，在步驟302判斷根據(jù)凸輪角的脈沖數(shù)目和曲柄角信號的遺漏進行的氣缸判別是否完成。在氣缸判別已經(jīng)完成的情況下，由于通過氣缸判別已經(jīng)知道當(dāng)前曲柄角(曲柄軸24的當(dāng)前位置)，因此處理進到步驟309，在BTDC35℃A時開始激發(fā)各氣缸，從而在BTDC5℃A時執(zhí)行點火。
當(dāng)在步驟302中確定氣缸判別沒有完成時，在下面的步驟303和步驟304中判斷是否已經(jīng)滿足了基于停止位置存儲的點火控制執(zhí)行條件。該執(zhí)行條件包括，例如下面的兩個條件(1)和(2)。
(1)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行標(biāo)識XEGSTCNT被設(shè)為“1”，這意味著發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行完成(步驟303)；(2)檢測到曲柄角信號遺漏(BTDC35℃A)(步驟304)。
當(dāng)條件(1)和(2)都已經(jīng)滿足時，基于停止位置存儲的點火控制執(zhí)行條件都已滿足。當(dāng)任何一個條件沒有滿足時，基于停止位置存儲的點火控制執(zhí)行條件沒有滿足。
在基于停止位置存儲的點火控制執(zhí)行條件沒有滿足的情況下，即在步驟303和304中的任一個中判斷為“否”的情況下，程序終止而不執(zhí)行下面處理。
相反，在基于停止位置存儲的點火控制執(zhí)行條件已經(jīng)滿足的情況下，即在步驟303和304中判斷都為“是”的情況下，以根據(jù)后繼步驟305的處理方式，執(zhí)行基于停止位置存儲的點火激發(fā)控制。當(dāng)檢測到曲柄角信號遺漏(BTDC35℃A)時，處理進到步驟305，開始基于停止位置存儲的壓縮沖程氣缸CEGSTCMP的激發(fā)。然后，處理進到步驟306，根據(jù)停止位置存儲判斷是否在BTDC5℃A的時刻點火。在這種情況下，由于在壓縮沖程中一或多個氣缸停止被預(yù)先存儲，因此可以在單獨遺漏和連續(xù)遺漏之間做出判別，從而確定BTDC5℃A的時刻。
當(dāng)在步驟306中判斷點火不在BTDC5℃A的時刻的情況下，終止程序。當(dāng)判斷點火在BTDC5℃A的時刻的情況下，處理進到步驟307，在BTDC5℃A的時刻執(zhí)行基于停止位置存儲的壓縮沖程氣缸CEGSTCMP的點火。然后，處理進到步驟308，將發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制執(zhí)行標(biāo)識XEGSTCNT設(shè)定為“0”，終止程序。
在上述的實施例中，由于通過就在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制增加了進氣量，從而增加了壓縮沖程中的壓縮氣壓，因此，通過由于發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前壓縮氣壓增加導(dǎo)致負(fù)轉(zhuǎn)矩增加，可以強行停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。由于利用這種發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止控制增加了壓縮氣壓，因此曲柄角范圍(實現(xiàn)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止的曲柄角范圍)變得比傳統(tǒng)范圍窄，在該曲柄角范圍中，轉(zhuǎn)矩變得等于或小于發(fā)動機摩擦。因此，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的變化可被包括在比傳統(tǒng)曲柄角范圍更小的范圍內(nèi)，且可以精確地得到發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息(在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時，吸氣沖程氣缸CEGSTIN和壓縮沖程氣缸CEGSTCMP的信息)并將其存儲在備用RAM32中。因此，在發(fā)動機啟動時，可以利用存儲在備用RAM32中的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息來啟動發(fā)動機，從而即使在氣缸判別完成前也可以精確地確定初始噴射氣缸和初始點火氣缸，從而可以提高啟動質(zhì)量和啟動時的廢氣排放。
另外，本發(fā)明并不局限于四氣缸發(fā)動機，還可應(yīng)用于三缸或更少氣缸的發(fā)動機或者五缸或更多氣缸的發(fā)動機。另外，本發(fā)明并不局限于圖1所示的進氣口噴射發(fā)動機，還可應(yīng)用于缸內(nèi)噴射發(fā)動機和稀混合氣發(fā)動機。
(第二實施例)如圖11所示，本發(fā)明第二實施例與第一實施例(圖1)配置相似。
根據(jù)第二實施例，如圖14所示的發(fā)動機停止過程中的時間圖來估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。各壓縮TDC時的瞬時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne被用作為發(fā)動機操作的參數(shù)。ECU30根據(jù)曲柄脈沖信號CRS的輸出間隔來測量曲柄軸24旋轉(zhuǎn)例如30℃A所需的時間長度，以計算瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne。
這里，考慮圖14中第i壓縮TDC(TDC(i))時的能量平衡。各部分中的泵送損失、摩擦損失以及各輔助設(shè)備中的驅(qū)動損失都應(yīng)被考慮為阻礙發(fā)動機操作的功(work)。假設(shè)發(fā)動機在時間點TDC(i-1)時的動能為E(i-1)，則通過各損耗導(dǎo)致的功來消耗動能E(i-1)，直到達(dá)到下一TDC(i)為止，此時動能減少為E(i)。這種能量平衡的關(guān)系由下面的公式(1)來表示E(i)＝E(i-1)-W (1)這里，W表示在TDC(i-1)和TDC(i)之間的時間間隔中各損耗所損耗的全部功的相加。
而且，假設(shè)發(fā)動機操作為旋轉(zhuǎn)運動，則該運動可由下面的公式(2)來表示E＝J×2π2×Ne2(2)這里，E表示發(fā)動機的動能，J表示所確定的各發(fā)動機的慣性量，Ne表示瞬時旋轉(zhuǎn)速度。
利用公式(2)，可用下面公式(3)表示的瞬時旋轉(zhuǎn)速度變化關(guān)系來替換公式(1)中的能量平衡關(guān)系。
Ne(i)2＝Ne(i-1)2-W/(J×2π2) (3)在第二實施例中，公式(3)右側(cè)的第二項表示用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop，由下面公式(4)來限定。
Cstop＝W/(J×2π2) (4)
用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop可利用下面公式(5)來計算得出，該公式(5)是從公式(3)和公式(4)導(dǎo)出的。
Cstop＝Ne(i-1)2-Ne(i)2(5)而且，如公式(4)所限定的那樣，用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop是由工作負(fù)荷量W和慣性量J來確定的，其中該工作負(fù)荷量W阻礙TDC之間的對應(yīng)損耗。在發(fā)動機停止期間的低轉(zhuǎn)速運動條件下，各部分中的泵送損失、摩擦損失以及各輔助裝置中的驅(qū)動損失都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為用于阻礙發(fā)動機操作，假設(shè)認(rèn)為它們具有與發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度Ne無關(guān)的基本上恒定的值。相應(yīng)的，在發(fā)動機停止期間，假設(shè)阻礙發(fā)動機操作的工作負(fù)荷量W在所有TDC之間的具有基本恒定的值。另外，由于慣性量J具有(assume)為各發(fā)動機所獨有的值，因此用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop在發(fā)動機停止期間具有基本恒定的值。
因此，利用在實際測量中得到的當(dāng)前瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)和利用公式(5)計算的用于阻礙TDC之間運動的參數(shù)Cstop，可以利用下面的公式(6a)或(6b)來計算下一個TDC(i+1)時的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值。
當(dāng)Ne(i)2≥Cstop時，Ne(i+1)=Ne(i)2-Cstop-----(6a)]]>當(dāng)Ne(i)2＜Cstop時，Ne(i+1)＝0(6b)這里，在Ne(i)2＜Cstop的情況下，阻礙TDC之間運動的工作負(fù)荷量W變得大于動能E(i)，即發(fā)動機當(dāng)前具有的能量，這樣，為了避免由計算產(chǎn)生的任何虛數(shù)，假設(shè)Ne(i+1)＝0。
在第二實施例中，通過對后面第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值和預(yù)設(shè)的停止確定值Nth進行比較，可以確定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否停止，從而估算在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置各氣缸的沖程狀態(tài)。
ECU30根據(jù)圖16所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序來執(zhí)行上述第二實施例中發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算。每次TDC都執(zhí)行該程序，該程序用作為一種旋轉(zhuǎn)停止位置估算手段。當(dāng)該程序開始時，根據(jù)步驟2101和步驟2102中任何一個中判斷是否為“是”，來確定是否產(chǎn)生發(fā)動機停止命令。具體地講，在步驟2101中確定點火開關(guān)為關(guān)閉的情況下，或在步驟2102中確定空轉(zhuǎn)停止需求為打開的情況下，判斷已經(jīng)產(chǎn)生了發(fā)動機停止的需求，執(zhí)行步驟2103的處理，從而估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
同時，在步驟2101和步驟2102中的判斷都為“否”的情況下，即在iG開關(guān)為打開且空轉(zhuǎn)停止的需求為關(guān)閉的情況下，判斷發(fā)動機繼續(xù)燃燒，不處于停止進程，終止該程序而不執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算。
如上所述，當(dāng)在步驟2101和步驟2102中的任一個中判斷為“是”時，判斷發(fā)動機處于停止進程，處理進到步驟2103，根據(jù)公式(5)，利用上次在TDC(i-1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)和當(dāng)前TDC(i)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)來計算用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop。步驟2103處的處理用作為第二參數(shù)計算手段。
在參數(shù)Cstop計算完成后，在步驟2104-步驟2106中以下述方式計算為以后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值。首先，在步驟2104中判斷Ne(i)2≥Cstop是否成立。當(dāng)Ne(i)2≥Cstop時，處理進到步驟2105，通過公式(6)計算為以后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值。
相反，當(dāng)Ne(i)2＜Cstop時，處理進到步驟2106，將為以后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值變?yōu)?。
在計算得出瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值之后，處理進到步驟2107，通過對為以后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值和預(yù)設(shè)的停止確定值Nth進行比較，可以判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是應(yīng)當(dāng)經(jīng)過TDC(i+1)來進到下面的處理，還是不能經(jīng)過TDC(i+1)而被停止。即，當(dāng)為以后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值超過了預(yù)設(shè)的停止確定值Nth時，判斷發(fā)動機經(jīng)過為以后第一個的TDC(i+1)而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，程序被終止。
相反，當(dāng)為以后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值低于預(yù)設(shè)的停止確定值Nth時，判斷發(fā)動機在當(dāng)前TDC(i)處具有的動能降低了阻礙運動的工作負(fù)荷量W，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)不能經(jīng)過隨后的TDC(i+1)而被停止，處理進到步驟2108。
在步驟2108中，由于估算發(fā)動機在當(dāng)前TDC(i)和為以后第一個TDC(i+1)之間停止，因此將該發(fā)動機旋轉(zhuǎn)位置中各氣缸的沖程狀態(tài)信息(例如，吸氣沖程氣缸和壓縮沖程氣缸)作為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算結(jié)果存儲在備用RAM32中，并終止程序。
然后，當(dāng)發(fā)動機將要啟動時，使用已經(jīng)保存在備用RAM32中的該發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的各氣缸沖程狀態(tài)的信息作為發(fā)動機啟動時各氣缸的沖程狀態(tài)信息，從而確定初始噴射氣缸和初始點火氣缸，然后開始燃料噴射控制和點火控制。
在上述的第二實施例中，用于估算在隨后TDC(i+1)處瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的公式(6a)和(6b)是從發(fā)動機具有的動能E以及用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop而導(dǎo)出的，在發(fā)動機停止期間的每次TDC中，利用公式(6a)和(6b)來計算在隨后TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值，從而可以精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的變化，直到發(fā)動機轉(zhuǎn)動停止為止。根據(jù)在隨后的TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值是否小于預(yù)設(shè)的停止確定值Nth，來確定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否停止，從而可以比傳統(tǒng)技術(shù)更精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置中各氣缸的沖程狀態(tài)的信息。
因此，通過將發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置中的各氣缸的沖程狀態(tài)的信息存儲在備用RAM32中，使用一發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的各氣缸沖程狀態(tài)的信息作為發(fā)動機啟動時各氣缸的沖程狀態(tài)信息來精確地確定初始噴射氣缸和初始點火氣缸，從而可以實現(xiàn)燃料噴射控制和點火控制，并改進發(fā)動機啟動時的啟動質(zhì)量和廢氣排放。
(第三實施例)在第二實施例中，根據(jù)為以后第一個TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值來判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否停止，從而在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前估算出發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
這里，根據(jù)第三實施例，利用將來的瞬時旋轉(zhuǎn)速度和用于阻礙運動的參數(shù)，重復(fù)估算又一將來瞬時旋轉(zhuǎn)速度的處理，直到確定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止為止，從而即使不是就在發(fā)動機將要停止之前，也可以估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
參照圖17所示的時間圖來說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的方法。利用與第二實施例中相似的方式，在發(fā)動機停止期間的在TDC(i)處計算用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop和為以后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值。
如上所述，由于在發(fā)動機停止期間，用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop具有基本恒定的值，因此利用下面的公式(7a)和(7b)，使用已經(jīng)計算出來的Cstop和Ne(i+1)計算為今后第二個TDC(i+2)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+2)的預(yù)測值。
當(dāng)Ne(i+1)2≥Cstop時，Ne(i+2)=Ne(i+1)2-Cstop-------(7a)]]>當(dāng)Ne(i)2＜Cstop時，Ne(i+2)＝0(7b)這樣，重復(fù)執(zhí)行計算將來TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值的處理，直到瞬時旋轉(zhuǎn)速度預(yù)測值小于停止確定值為止，從而估算在TDC之前發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止，在該TDC處，瞬時旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值小于停止確定值。
通過圖18所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序來執(zhí)行根據(jù)第三實施例的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算。每次TDC都執(zhí)行該程序。按照與第二實施例相同的方式，當(dāng)該程序開始時，首先在步驟3200和步驟3201中判斷是否產(chǎn)生發(fā)動機停止命令(iG開關(guān)為關(guān)閉，或空轉(zhuǎn)停止是否為打開)。當(dāng)沒有產(chǎn)生任何發(fā)動機停止命令時，判斷發(fā)動機不處于停止進程。終止該程序而不執(zhí)行任何發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算。
相反，當(dāng)發(fā)動機停止命令已經(jīng)產(chǎn)生時，處理進到步驟3202，判斷TDC是否是發(fā)動機停止命令產(chǎn)生之后的預(yù)定時間中的一個(例如第二或第三時間)。當(dāng)TDC不是預(yù)定時間中的一個時，終止程序而不執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算，且繼續(xù)待機直到達(dá)到預(yù)定時間的TDC為止。在該方式下，通過繼續(xù)待機直到達(dá)到預(yù)定時間的TDC為止，可以在穩(wěn)定的狀態(tài)下在一隨后的步驟3203中計算出用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop。
然后在一個時間點，即發(fā)動機停止命令產(chǎn)生后達(dá)到預(yù)定時間的TDC時，處理進到步驟3203，按照與第二實施例相似的方式，通過公式(5)利用上次TDC(i-1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)和當(dāng)前TDC(i)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)，計算用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop。
然后，處理進到步驟3204，將估算次數(shù)計數(shù)器j設(shè)定為初始值“1”，該估算次數(shù)計數(shù)器j用于對瞬時旋轉(zhuǎn)速度的估算次數(shù)進行計數(shù)。首先在步驟3205、步驟3206和步驟3207按照與第二實施例相似的方式，計算為今后第一個TDC(i+1)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的估算值。
然后，在下面的步驟3208中根據(jù)為今后第一個瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值是否小于停止確定值Nth。來判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否不能經(jīng)過為今后第一個的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)而被停止。結(jié)果是，當(dāng)判斷為今后第一個的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值超過了停止確定值Nth(發(fā)動機經(jīng)過了為今后第一個的TDC(i+1)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn))，則處理進到步驟3209，使估算的次數(shù)計數(shù)器j增加1，并返回執(zhí)行步驟3205、步驟3206和步驟3207的處理，從而利用最上次計算得到的、且作為為今后第一個的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)的預(yù)測值和用于阻礙運動的參數(shù)Cstop計算為今后第二個的TDC(i+2)的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+2)的預(yù)測值。
然后，根據(jù)為今后第二個的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+2)的預(yù)測值是否小于停止確定值Nth，在步驟3208判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否能經(jīng)過為今后第二個TDC(i+2)而將要停止。結(jié)果是，當(dāng)判斷為今后第二個的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+2)的預(yù)測值超過了停止確定值Nth(發(fā)動機經(jīng)過了為今后第二個的TDC(i+2)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn))，則處理再次進到步驟3209，使估算的次數(shù)計數(shù)器j增加1，并重復(fù)執(zhí)行步驟3205-3209的上述處理。
按照上述方式，重復(fù)計算今后的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+j)的預(yù)測值，直到該值小于停止確定值Nth為止，以TDC間隔連續(xù)估算將來瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+j)。
然后，在一個時間點，即當(dāng)將來瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+j)的預(yù)測值小于停止確定值Nth時，確定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)在瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+j)的TDC(i+j)之前停止，處理進到步驟3210，將確定停止的TDC(i+j)和為今后第一個TDC(i+j-1)之間間隔期間的各氣缸的沖程狀態(tài)(例如吸氣沖程氣缸和壓縮沖程氣缸)作為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算結(jié)果存儲在備用RAM32中。例如，當(dāng)為今后第三個TDC(i+3)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+3)小于停止確定值Nth時，確定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)在為今后第二個TDC(i+2)和為今后第三個TDC(i+3)之間的間隔期間停止。將TDC(i+2)和TDC(i+3)之間間隔期間的各氣缸的沖程狀態(tài)作為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算結(jié)果存儲起來。
在第三實施例中，可以利用將來的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+j)的預(yù)測值和用于阻礙運動的參數(shù)Cstop，來重復(fù)進行任何次數(shù)的估算又一將來瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+j+1)的處理，直到確定發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止為止。因此，可以在發(fā)動機停止進程中較早地執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算。
(第四實施例)在第二和第三實施例中，估算了將來的瞬時旋轉(zhuǎn)速度，并根據(jù)該瞬時旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值是否小于預(yù)設(shè)的停止確定值，來判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否停止。在沒有估算將來的瞬時旋轉(zhuǎn)速度的情況下，可以通過根據(jù)用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)計算發(fā)動機停止確定值，并對發(fā)動機停止期間實際測量的瞬時旋轉(zhuǎn)速度和該發(fā)動機停止確定值進行比較，來估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
首先，參照圖19所示的時間圖來說明根據(jù)第四實施例的估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的方法。按照與第二和第三實施例相同的方式，計算發(fā)動機停止期間TDC(i)處的用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop。利用參數(shù)Cstop和經(jīng)過預(yù)先已經(jīng)設(shè)定的臨界旋轉(zhuǎn)速度Nlim的TDC，通過公式(8)來計算相對于發(fā)動機是否為停止的發(fā)動機停止確定值Nth。在一時間點，即當(dāng)發(fā)動機停止期間實際測量得到的瞬時旋轉(zhuǎn)速度小于發(fā)動機停止確定值Nth時，判斷發(fā)動機是停止的直至下次TDC，并估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置中各氣缸的沖程狀態(tài)，將其結(jié)果存儲在備用RAM32中。
Nth=Nlim2+Cstop-------(8)]]>通過圖20和21所示的各程序執(zhí)行根據(jù)第四實施例的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算。各程序中的處理內(nèi)容在下面說明。
在每次TDC執(zhí)行圖20所示的發(fā)動機停止確定值計算程序。按照與第二實施例相似的方式，當(dāng)程序開始時，首先在步驟4301和步驟4302判斷是否產(chǎn)生發(fā)動機停止命令(IG開關(guān)是否為關(guān)閉，或空轉(zhuǎn)停止是否為打開)。當(dāng)沒有產(chǎn)生任何發(fā)動機停止命令時，判斷該發(fā)動機不處于停止進程，終止該程序，不執(zhí)行任何發(fā)動機停止確定值Nth的估算。
相反，當(dāng)產(chǎn)生一發(fā)動機停止命令時，處理進到步驟4303，此時通過公式(5)，利用上次TDC(i-1)處實際測量得到的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)和當(dāng)前TDC(i)處實際測量得到的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)來計算用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop。
然后，處理進到步驟4304，此時通過公式(8)，利用作為不能經(jīng)過TDC的臨界旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)先設(shè)定的值Nlim和在步驟4303中計算得到的用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop來計算發(fā)動機停止確定值Nth，該值Nth與發(fā)動機是否停止相關(guān)，然后終止程序。
每當(dāng)在圖20中所示的步驟4304中計算發(fā)動機停止確定值Nth時，開始圖21中所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序。當(dāng)該程序開始時，在步驟4311中對當(dāng)前瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)的實際測量值和步驟4304中計算得到的發(fā)動機停止確定值Nth進行比較。當(dāng)當(dāng)前瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)的實際測量值超過發(fā)動機停止確定值Nth時，判斷發(fā)動機經(jīng)過下一TDC(i+1)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，程序終止。
相反，當(dāng)當(dāng)前瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)的實際測量值低于發(fā)動機停止確定值Nth時，判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)在下一TDC(i+1)之前停止。處理進到步驟4312，將當(dāng)前TDC(i)和為以后第一個TDC(i+1)之間間隔期間內(nèi)各氣缸的沖程狀態(tài)作為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算結(jié)果存儲在備用RAM32中。
在第四實施例中，由于利用用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop來計算發(fā)動機停止確定值Nth，因此發(fā)動機制造公差的變化、經(jīng)過時間的變化、以及發(fā)動機磨擦的變化(例如，由于發(fā)動機潤滑油的溫度變化導(dǎo)致的粘度差別)可以反映在發(fā)動機停止確定值Nth上，從而即使當(dāng)沒有估算發(fā)動機停止期間的瞬時旋轉(zhuǎn)速度時，也可以精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
另外，在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度(瞬時旋轉(zhuǎn)速度)被用作指示在第二、三、四實施例中的發(fā)動機操作的參數(shù)時，可以使用曲柄軸角速度、活塞的運行速度等。
(第五實施例)而且，可以使用動能作為指示發(fā)動機操作的參數(shù)。下面參照圖22的時間圖來說明實現(xiàn)該目的的第五實施例。利用上次TDC(i-1)和當(dāng)前TDC(i)實際測量得到的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)和Ne(i)以先前計算的發(fā)動機的慣性量J，通過公式(2)計算TDC(i-1)和TDC(i)的動能E(i-1)和E(i)。在第五實施例中，使用動能E作為指示發(fā)動機操作的參數(shù)。
當(dāng)按照與第二到第四實施例相同的方式，將泵送損失、各部分中的摩擦損失以及各輔助裝置中的驅(qū)動損失都考慮為用于阻礙發(fā)動機操作的功時，可以利用公式(9)，由TDC(i-1)和TDC(i)處的動能E(i-1)和E(i)的差得到在TDC(i-1)和TDC(i)之間產(chǎn)生的阻礙發(fā)動機操作的全部工作負(fù)荷量。
W＝E(i-1)-E(i) (9)在第五實施例中，將用于阻礙發(fā)動機操作的全部負(fù)荷量W用作為指示發(fā)動機操作的參數(shù)。
如上所述，被認(rèn)為是用于阻礙發(fā)動機操作的功的泵送損失、各部分中的摩擦損失以及各輔助裝置中的驅(qū)動損失基本上是恒定的，與發(fā)動機停止期間的旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)。因此，用于阻礙運動的功W在發(fā)動機停止期間的任何TDC之間的時間間隔內(nèi)具有基本恒定的值。因此，利用當(dāng)前的發(fā)動機動能E(i)和用于阻礙運動的功W，可以通過下面的公式(10)計算出為今后第一個TDC(i+1)處的動能E(i+1)的預(yù)測值。
E(i+1)＝E(i)-W (10)在第五實施例中，對將來TDC(i+1)處的發(fā)動機動能E(i+1)的預(yù)測值和停止確定值Eth進行比較以判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否停止，從而估算在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的各氣缸的沖程狀態(tài)。
如上所述，通過圖23所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算程序來執(zhí)行第五實施例中的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算。每次TDC都執(zhí)行該程序。當(dāng)程序開始時，首先按照與第二實施例相似的方式，在步驟5401和步驟5402判斷是否產(chǎn)生一發(fā)動機停止命令(iG開關(guān)是否關(guān)閉，或空轉(zhuǎn)停止是否打開)。當(dāng)沒有產(chǎn)生任何發(fā)動機停止命令時，判斷發(fā)動機不處于停止進程，終止程序而不執(zhí)行任何發(fā)動機停止位置的估算。
相反，當(dāng)產(chǎn)生一發(fā)動機停止命令時，處理進到步驟5403，利用當(dāng)前TDC(i)處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)的實際測量值和先前計算出的發(fā)動機慣性量J，通過公式(2)來計算當(dāng)前TDC(i)的動能E(i)。
然后，處理進到步驟5404，使用上次TDC(i-1)處計算的動能E(i-1)和當(dāng)前TDC(i)處計算的動能E(i)之間的差來得出用于阻礙發(fā)動機操作的工作負(fù)荷量W。然后，在隨后的步驟5405中，求出當(dāng)前動能E(i)和用于阻礙發(fā)動機操作的工作負(fù)載量W之間的差以計算為今后第一個TDC(i+1)的動能E(i+1)的預(yù)測值。
然后，處理進到步驟5406，對為今后第一個TDC(i+1)的動能E(i+1)的預(yù)測值和預(yù)設(shè)的停止確定值Eth進行比較，從而判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)是否經(jīng)過TDC(i+1)并執(zhí)行隨后的處理，或者不能經(jīng)過TDC(i+1)而被停止。即，當(dāng)為今后第一個TDC(i+1)的動能E(i+1)超過了停止確定值Eth時，判斷該發(fā)動機經(jīng)過為今后第一個TDC(i+1)，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，程序終止。
相反，當(dāng)為今后第一個TDC(i+1)的動能E(i+1)小于停止確定值Eth時，判斷發(fā)動機旋轉(zhuǎn)不能經(jīng)過下一TDC(i+1)而被停止，處理進到步驟5407。
在步驟5407中，由于估算出發(fā)動機在當(dāng)前TDC(i)和為以后第一個TDC(i+1)之間停止，因此將發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置中的各氣缸(例如吸氣沖程氣缸和壓縮沖程氣缸)的沖程狀態(tài)的信息作為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置估算的結(jié)果存儲在備用RAM32中，終止該程序。
在第五實施例中，即使當(dāng)動能被用作指示發(fā)動機操作的參數(shù)且用于阻礙運動的工作負(fù)載總量被用作用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)時，也可以按照與第二到第四實施例相同的方式精確地估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
另外，在第二到第五實施例中，雖然根據(jù)曲柄角信號CRS的輸出間隔(例如30℃A)所需的時間周期可以計算出瞬時旋轉(zhuǎn)速度，但是也可以其他方法來計算旋轉(zhuǎn)速度。
而且，雖然每次TDC都執(zhí)行估算的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的計算，而且假設(shè)通過將720℃A除以發(fā)動機氣缸的數(shù)目所得到的間隔來執(zhí)行計算，但是也可利用任何曲柄角作為計算的定時。
而且，雖然可以將發(fā)動機停止時各氣缸的沖程狀態(tài)(例如吸氣沖程氣缸和壓縮沖程氣缸)作為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的估算結(jié)果存儲，但是也可以存儲例如發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置中的曲柄角的范圍。
而且，雖然可以在第二、三和五實施例中將停止確定值Nth、Eth預(yù)先設(shè)定為固定值，但是還可以在這些實施例中以與第四實施例相似的方式根據(jù)用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)Cstop來計算停止確定值Nth、Eth。
(第六實施例)參照圖24-27說明第六實施例，其中本發(fā)明應(yīng)用于在停止進程中發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度降低的估算。另外，將第六實施例中的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的估算用于當(dāng)發(fā)動機停止時壓縮沖程中一或多個氣缸的估算。
如圖24所示，第六實施例的發(fā)動機控制系統(tǒng)以與其它實施例中相同的方式(圖1和11)構(gòu)成。
根據(jù)第六實施例，如圖25的時間圖所示，對將來的動能和將來的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度進行估算。在各TDC，利用下面的公式(11)來計算動能E。通過估算在過去第一次(i+1)處和第i個TDC處的動能，并將它們轉(zhuǎn)換為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度，可以估算第(i+1)個TDC的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度。
E＝J×2π2×Ne2(11)這里，E表示TDC處的動能，J表示每個發(fā)動機確定的慣性量，對于J來說，使用了通過兼容性等預(yù)先計算一個值。Ne表示TDC處的瞬時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度。
根據(jù)圖26所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度估算程序，執(zhí)行發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的估算。每次TDC都重復(fù)執(zhí)行該程序。當(dāng)程序開始時，在步驟6101中根據(jù)曲柄角信號CRS來計算當(dāng)前TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)，在下面的步驟6102中使用公式(11)來計算當(dāng)前TDC處的動能E(i)。步驟6102中的處理用作為動能計算手段。
然后，處理進到步驟6103，利用下面的公式(12)來計算用于阻礙運動的工作負(fù)荷量W。在第六實施例中，作為發(fā)動機停止期間的條件，各部分中的泵送損失、摩擦損失以及各輔助裝置中的驅(qū)動損失都被認(rèn)為是用于阻礙運動的工作負(fù)荷量W。
W＝E(i-1)-E(i)(12)這里，E(i-1)表示利用公式(11)計算出的過去第一次沖程中的TDC處的動能。步驟6103的處理用作為工作負(fù)荷量計算手段。在這種情況下，由于只有用于阻礙運動的功是動能減少的因素，因此利用過去第一次沖程中的動能E(i-1)和當(dāng)前動能E(i)的差來表示工作負(fù)荷量W。
在發(fā)動機停止期間的低轉(zhuǎn)速操作條件下，各部分中的泵送損耗、摩擦損耗以及各輔助裝置中的驅(qū)動損耗都被考慮認(rèn)為是阻礙運動的工作負(fù)荷量W，如圖27所示，假設(shè)它們具有與發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)的基本恒定的值。因此，發(fā)動機11在將來第1次沖程中的TDC具有的動能減少了步驟6103中計算得到的用于阻礙運動的工作負(fù)荷量W。因此，在步驟6104中使用下面的公式(13)來計算今后第一個沖程中TDC處的動能的預(yù)測值E(i+1)。
E(i+1)＝E(i)-W(13)步驟6104中的處理用作為將來動能計算手段。
然后，在一隨后的步驟6105中使用通過修改公式(11)而獲得的下面公式(14)來計算為今后第一個沖程中TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)。
Ne(i+1)=E(i+1)J×2π2-------(14)]]>步驟6105中的處理用作為旋轉(zhuǎn)速度估算手段。
上述的處理可以估算發(fā)動機11具有的將來的動能，并根據(jù)動能的預(yù)測值來估算將來發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度。
另外，第六實施例已經(jīng)說明了在發(fā)動機停止期間(低轉(zhuǎn)速區(qū)間)的情況，在該發(fā)動機停止期間，將多種損耗考慮為用于阻礙運動的工作負(fù)荷量，并假設(shè)它們具有基本恒定的值，對損耗的變化有影響的一或多個參數(shù)可用來實現(xiàn)校正，從而可以在不考慮旋轉(zhuǎn)速度區(qū)間的情況下，即使在由于例如斷油等使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度從高/中速旋轉(zhuǎn)區(qū)間降低的過程中，考慮為阻礙運動的工作負(fù)荷量的損耗發(fā)生改變時，也可以估算將來的動能。
而且，雖然使用發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度來計算動能，但是在內(nèi)燃發(fā)動機中，也可使用與其它旋轉(zhuǎn)速度例如曲柄軸角速度和活塞運動速度相關(guān)的值來計算。
而且，雖然已經(jīng)對發(fā)動機中燃燒已經(jīng)停止的發(fā)動機停止期間進行了說明，但是也可通過將用于估算通過燃燒所獲得能量的手段加入用于計算當(dāng)前動能的手段和用于計算阻礙運動的工作負(fù)荷量的手段中，來估算在發(fā)動機操作中的將來動能，在該發(fā)動機操作中發(fā)生燃燒。此時，可以通過考慮各氣缸中的內(nèi)部氣缸壓力、進氣管壓力、進氣量、開節(jié)氣門、燃料噴射量、點火時間、空氣-燃料比等來估算通過燃燒所獲得的能量。
而且，雖然根據(jù)計算出的當(dāng)前動能和用于阻礙運動的工作負(fù)荷量估算出將來的第一次沖程中的動能，但是，也可以根據(jù)估算出的將來的動能和阻礙運動的工作負(fù)荷量來估算更遠(yuǎn)的將來的動能。
而且，雖然通過在每次TDC的一個時刻，例如用于計算/估算的時刻，計算動能、計算阻礙運動的工作負(fù)荷量和估算將來的動能可以估算出將來的第一次沖程中的動能的預(yù)測值，但是，用于估算的時間長度并不局限于每次TDC和每一個沖程，任何時刻和任何時間周期都可以。
(第七實施例)根據(jù)第七實施例，利用圖28所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度估算程序來估算將來發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度，而不是利用慣性量J。
作為動能計算公式的公式(11)用于修改公式(12)從而提供下面的公式(15)，該公式(12)是用于計算阻礙運動的工作負(fù)荷量的公式。
WJ×2π2=Ne(i-1)2-Ne(i)2--------(15)]]>公式(15)的左側(cè)項是表示旋轉(zhuǎn)速度減少的量C，它可由下面公式(16)來限定C=WJ×2π2-----(16)]]>旋轉(zhuǎn)速度減少C是利用下面的公式(17)來計算的，該公式(17)是通過利用公式(16)來替換公式(15)而得到的。
C＝Ne(i-1)2-Ne(i)2(17)這里，Ne(i)表示當(dāng)前TDC的瞬時旋轉(zhuǎn)速度，Ne(i-1)表示在過去第一次沖程中TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度。
如上所述，在發(fā)動機停止期間的低轉(zhuǎn)速操作條件下，可以將用于阻礙運動的工作負(fù)荷量W認(rèn)為具有恒定的值。而且，由于慣性量J具有對于各發(fā)動機所獨有的恒定值，因此由公式(16)所限定的旋轉(zhuǎn)速度減少量C具有與發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)的恒定值。因此，為今后第一個沖程中TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i+1)減少了由公式(16)所計算出的旋轉(zhuǎn)速度減少量C。
下面的公式(18)用于計算將來的第一次沖程中的TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值Ne(i+1)。
Ne(i+1)=Ne(i)2-C-----(18)]]>根據(jù)圖28所示的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度估算程序在每個TDC處重復(fù)執(zhí)行上述的瞬時旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值Ne(i+1)的計算。當(dāng)程序開始時，在步驟7201中根據(jù)曲柄脈沖信號CRS來計算當(dāng)前TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)。然后，處理進到步驟7202，利用公式(17)來計算旋轉(zhuǎn)速度減少量C，然后進到步驟7203，利用公式(18)計算在為今后第一個沖程中的TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值Ne(i+1)。
由于第七實施例中計算瞬時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值Ne(i+1)的方法可以僅根據(jù)當(dāng)前TDC的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)和過去第一次沖程中TDC處的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)來計算瞬時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值Ne(i+1)，而不需要使用發(fā)動機所獨有的慣性量J，因此用于通過兼容性等得到發(fā)動機所獨有的慣性量J的工時將不再需要，從而可以縮短調(diào)試時間。
此外，直到估算出將來的瞬時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度為止所需的計算的次數(shù)也可減少，ECU30的CPU中的計算量也可降低。而且，由于沒有使用利用兼容性等得到慣性量J，因此可以在不受發(fā)動機制造公差影響的情況下，更為精確地估算將來的瞬時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度。
另外，可以利用公式(17)來替換公式(18)的右邊項，從而將公式(18)修改為下面的公式(19)，該公式(19)可用于僅根據(jù)當(dāng)前的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i)和過去第一次沖程中的瞬時旋轉(zhuǎn)速度Ne(i-1)，來計算瞬時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度的預(yù)測值Ne(i+1)，而不需要計算旋轉(zhuǎn)速度減少量C。
Ne(i+1)=2Ne(i)2-Ne(i-1)2--------(19)]]>雖然在上述第六和第七實施例中估算了將來的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度，但是也可使用相同的方法來估算內(nèi)燃發(fā)動機中與旋轉(zhuǎn)速度，例如曲柄軸角速度和活塞運動速度相關(guān)的其他值。
而且，雖然在第七實施例中使用考慮了慣性量J的值作為旋轉(zhuǎn)速度減少量C(與旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的值的變化量)，但是也可使用考慮到與旋轉(zhuǎn)相關(guān)的部分的質(zhì)量的值和旋轉(zhuǎn)運動的直徑來作為與旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的值的變量，這些部分的質(zhì)量例如是活塞、連接桿、曲柄軸等，這些旋轉(zhuǎn)運動直徑例如是曲柄軸的半徑。
另外，本發(fā)明并不局限于四氣缸發(fā)動機，還可用于三或更少氣缸發(fā)動機，或者五或更多氣缸發(fā)動機，本發(fā)明并不局限于圖1所示的進氣口噴射發(fā)動機，還可應(yīng)用于缸內(nèi)噴射發(fā)動機和稀混合氣發(fā)動機。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，用于根據(jù)發(fā)動機停止命令來停止點火控制和燃料噴射控制中的至少一個，從而停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)，該控制裝置特征在于停止-時間壓縮氣壓增加控制裝置(30，101-109)，用于在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止時增加壓縮沖程中的壓縮氣壓，以停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于停止-時間壓縮氣壓增加控制裝置(30，101-109)就在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止之前增加吸氣沖程中的進氣量，從而增加隨后壓縮沖程中的壓縮氣壓。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于存儲裝置(30，32)，用于存儲由停止-時間壓縮氣壓增加控制裝置停止的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的信息；和發(fā)動機控制裝置(30，201-208，301-309)，用于利用在存儲裝置中存儲的作為發(fā)動機曲柄軸(24)的初始位置信息的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息，在發(fā)動機啟動時開始點火控制和燃料噴射控制中的至少一個。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于停止-時間壓縮氣壓增加控制裝置(30，101-109)增加進氣通道(13)中設(shè)置的節(jié)氣門(14)或怠速控制閥(17)的打開程度，以增加進氣量。
5.如權(quán)利要求1-3中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于停止-時間壓縮氣壓增加控制裝置(30，101-109)調(diào)整發(fā)動機(11)中設(shè)置的進氣門的打開和閉合時間或進氣門的提升，以增加進氣量。
6.一種發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，包括發(fā)動機停止裝置(30)，用于根據(jù)發(fā)動機停止命令來停止點火和燃料噴射中的至少一個，以停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)；第一參數(shù)計算裝置(30，5403)，用于計算代表發(fā)動機操作的一參數(shù)；第二參數(shù)計算裝置(30，2103，3203，4303)，用于計算用于阻礙發(fā)動機操作的一參數(shù)；旋轉(zhuǎn)停止位置估算裝置(30，2107，3208，4311，5406)，用于根據(jù)第一參數(shù)計算裝置和第二參數(shù)計算裝置計算出的代表發(fā)動機操作的參數(shù)和用于阻礙發(fā)動機操作的參數(shù)，來估算發(fā)動機停止裝置停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)期間的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于發(fā)動機停止命令是由點火開關(guān)關(guān)閉信號和空轉(zhuǎn)停止打開信號中的任何一個產(chǎn)生的。
8.如權(quán)利要求6或7所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第一參數(shù)計算裝置(30，5403)計算發(fā)動機動能、旋轉(zhuǎn)速度、曲柄軸角速度、活塞運動速度中的至少一個作為代表運動的參數(shù)。
9.如權(quán)利要求6-8中的任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第一參數(shù)計算裝置(30，5403)計算代表通過將720℃A除以發(fā)動機氣缸的數(shù)目所獲得的每個曲柄角部分的運動的參數(shù)。
10.如權(quán)利要求6-9中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第一參數(shù)計算裝置(30，5403)計算在計算時刻的瞬時值。
11.如權(quán)利要求6-10中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第二參數(shù)計算裝置(30，2103，3203，4303)計算各部分中的泵送損失、摩擦損失以及各輔助裝置中的驅(qū)動損失中的至少一個作為阻礙運動的參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第二參數(shù)計算裝置(30，2103，3203，4303)考慮到與發(fā)動機操作有關(guān)的部分的質(zhì)量及旋轉(zhuǎn)運動直徑和發(fā)動機慣性量中的至少一個，而計算阻礙運動的參數(shù)。
13.如權(quán)利要求6-12中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第二參數(shù)計算裝置(30，2103，3203，4303)在發(fā)動機停止旋轉(zhuǎn)期間至少計算一次用于阻礙運動的參數(shù)。
14.如權(quán)利要求6-13中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第二參數(shù)計算裝置(30，2103，3203，4303)根據(jù)第一參數(shù)計算裝置此次計算的代表運動的參數(shù)和上次計算的代表運動的參數(shù)，來計算阻礙發(fā)動機操作的量。
15.如權(quán)利要求6-14中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于第二參數(shù)計算裝置(30，2103，3203，4303)計算在一個曲柄角中的阻礙發(fā)動機操作的量，該曲柄角是通過將720℃A除以發(fā)動機氣缸數(shù)目而獲得的。
16.如權(quán)利要求6-15中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)停止位置估算裝置(30，2107，3208，4311，5406)根據(jù)第一參數(shù)計算裝置此次計算出的代表運動的參數(shù)和用于阻礙運動的參數(shù)來估算一代表將來運動的參數(shù)，并根據(jù)代表將來運動的參數(shù)的預(yù)測值來估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)停止位置估算裝置利用一曲柄角部分來估算代表將來運動的參數(shù)，該曲柄角是通過將720℃A除以發(fā)動機氣缸數(shù)目而獲得的。
18.如權(quán)利要求16或17所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)停止位置估算裝置(30，2107，3208，4311，5406)根據(jù)代表將來運動的參數(shù)的預(yù)測值和用于阻礙運動的參數(shù)，估算代表更遠(yuǎn)的將來的運動的參數(shù)。
19.如權(quán)利要求16-18中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于當(dāng)代表將來運動的參數(shù)的預(yù)測值小于預(yù)定值時，旋轉(zhuǎn)停止位置估算裝置(30，2107，3208，4311，5406)估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)將在具有該預(yù)測值的曲柄角之前停止。
20.如權(quán)利要求6-15中任何一個所述的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置控制裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)停止位置估算裝置(30，2107，3208，4311，5406)根據(jù)第二參數(shù)計算裝置計算出的用于阻礙運動的參數(shù)來計算發(fā)動機停止確定值，并在發(fā)動機停止裝置停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)期間，對第一參數(shù)計算裝置計算出的代表運動的參數(shù)進行比較，以估算發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置。
21.一種用于估算內(nèi)燃發(fā)動機動能的裝置，特征在于動能計算裝置(30，6102)，用于計算該內(nèi)燃發(fā)動機的當(dāng)前動能工作負(fù)荷量計算裝置(30，6103)，用于計算阻礙該內(nèi)燃發(fā)動機運動的工作負(fù)荷量；和將來動能估算裝置(30，6104)，用于根據(jù)動能計算裝置和工作負(fù)荷量計算裝置計算出的當(dāng)前動能和工作負(fù)荷量，估算將來的動能。
22.如權(quán)利要求21所述的用于估算內(nèi)燃發(fā)動機動能的裝置，特征在于動能計算裝置(30，6102)利用發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度、曲柄軸角速度和活塞運動速度中的至少一個來計算當(dāng)前動能。
23.如權(quán)利要求21或22所述的用于估算內(nèi)燃發(fā)動機動能的裝置，特征在于工作負(fù)荷量計算裝置(30，6103)利用各部分中的泵送損失、摩擦損失、各輔助裝置中的驅(qū)動損失、熱損失、機動車驅(qū)動系統(tǒng)中的損失以及路面摩擦損失中的至少一個，來計算工作負(fù)荷量。
24.如權(quán)利要求21-23中任何一個所述的用于估算內(nèi)燃發(fā)動機動能的裝置，特征在于工作負(fù)荷量計算裝置(30，6103)根據(jù)具有動能計算裝置上次計算得出的值的上次動能和具有當(dāng)前計算值的當(dāng)前動能之間的差，來得到工作負(fù)荷量。
25.如權(quán)利要求21-24中任何一個所述的用于估算內(nèi)燃發(fā)動機動能的裝置，特征在于將來動能估算裝置(30，6104)將動能計算裝置計算出的當(dāng)前動能減去工作負(fù)荷量計算裝置計算出的工作負(fù)荷量，得到將來動能。
26.如權(quán)利要求21-25中任何一個所述的用于估算內(nèi)燃發(fā)動機動能的裝置，特征在于旋轉(zhuǎn)速度估算裝置(30，6105)，用于根據(jù)將來動能估算裝置估算出的將來動能，來估算一與將來旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的值。
27.如權(quán)利要求26所述的用于估算內(nèi)燃發(fā)動機動能的裝置，特征在于旋轉(zhuǎn)速度估算裝置(30，6105)利用一個參數(shù)作為與旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的值的變量，來估算與將來旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的值，該參數(shù)考慮到與內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)相關(guān)的部分的質(zhì)量、內(nèi)燃發(fā)動機旋轉(zhuǎn)運動直徑、以及內(nèi)燃發(fā)動機慣性量中的至少一個。
全文摘要
一種發(fā)動機(11)的控制裝置(30)，用于在發(fā)動機停止之前增加進氣量從而增加了壓縮沖程中的壓縮氣壓。隨著壓縮氣壓增加，壓縮沖程中的負(fù)轉(zhuǎn)矩也增加并阻礙發(fā)動機旋轉(zhuǎn)，從而停止發(fā)動機旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)矩低于發(fā)動機摩擦的曲柄角范圍，即發(fā)動機旋轉(zhuǎn)可被停止的范圍被減小。其結(jié)果是，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的變化減少到較小的曲柄角范圍內(nèi)。存儲發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置的信息，并在發(fā)動機啟動時使用所存儲的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)停止位置信息，從而精確地確定初始噴射氣缸和初始點火氣缸，以便啟動該發(fā)動機。
文檔編號F02D41/04GK1526933SQ20041000356
公開日2004年9月8日 申請日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者西川誠一郎, 史, 村上佳史 申請人:株式會社電裝