CN1526933A - 通过估算动能和停止位置来控制发动机旋转停止的装置 - Google Patents

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Abstract

一种发动机(11)的控制装置(30)，用于在发动机停止之前增加进气量从而增加了压缩冲程中的压缩气压。随着压缩气压增加，压缩冲程中的负转矩也增加并阻碍发动机旋转，从而停止发动机旋转。因此，转矩低于发动机摩擦的曲柄角范围，即发动机旋转可被停止的范围被减小。其结果是，发动机旋转停止位置的变化减少到较小的曲柄角范围内。存储发动机旋转停止位置的信息，并在发动机启动时使用所存储的发动机旋转停止位置信息，从而精确地确定初始喷射气缸和初始点火气缸，以便启动该发动机。

Description

通过估算动能和停止位置来控制发动机旋转停止的装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制发动机旋转停止、估算旋转停止位置和估算动能的装置。
背景技术
通常，通过根据曲柄角传感器和凸轮角传感器的输出信号确定汽缸并检测曲柄角，实现在发动机操作中执行点火控制和燃料喷射。但是在发动机开始启动直到启动器启动发动机且特定气缸的确定完成为止，即检测到特定气缸的预定曲柄角信号为止，我们并不能知道用于初始点火/喷射的汽缸。
为了解决这个问题，如专利文件1(JP-A-60-240875)中所公开的内容，通过将发动机旋转停止时的曲柄角(曲柄轴停止位置)存储在存储器中，并在下次发动机启动时根据存储在存储器中的发动机旋转停止时的曲柄角开始点火控制和燃料喷射控制，直到初次检测到特定气缸的预定曲柄角信号为止，可以改进在启动时的启动质量和废气排放。
由于在点火开关切换为关闭(切换到关闭位置)以停止点火的燃料喷射之后，发动机会利用惯性继续旋转一定时间，因此在点火开关的关闭操作时的曲柄角已经被存储的情况下，会错误的确定实际发动机旋转停止(在下次发动机启动时)处的曲柄角。因此，即使在点火开关已经关闭的情况下，也需要保持控制系统的电源处于打开状态下以便于继续检测曲柄角，直到发动机旋转完全停止为止。但是，由于在发动机旋转停止之前，压缩冲程中的压缩气压导致发动机旋转反向的这种现象(不能检测到反向旋转)，并不能精确地检测到发动机旋转停止时的曲柄角。
而且，如专利文件2(JP-A-11-107823)中所公开的内容，通过根据当时的操作状态估算就在点火开关关闭之前被喷射燃料的气缸以及发动机旋转停止位置，并根据所估算的停止位置确定下次发动机启动时的曲柄轴的初始位置，可以确定下次发动机启动时的初始喷射气缸和初始点火气缸。
发动机旋转在一个位置上停止(转矩＝0的位置)，此时，当假设发动机中没有摩擦的情况下发动机旋转停止时，压缩冲程中的负转矩和其他气缸中膨胀冲程中的正转矩彼此平衡。但是，发动机磨擦的真实存在导致停止位置在相对较大范围的曲柄角范围内变化，此时转矩低于发动机摩擦。因此，利用专利文件2中的技术，很难精确地估算发动机旋转停止位置，结果是可能在发动机启动时错误的确定初始喷射气缸和初始点火气缸。因此，很难改进启动时的启动操作和废气排放。
而且，利用专利文件2，可以通过根据当点火开关关闭时的发动机操作状态(进气管压力、发动机旋转速度)，计算直到曲柄轴由于惯性的旋转停止为止的旋转(TDC数目)，并根据就在点火开关关闭之前被喷射燃料的气缸来估算直到停止为止的发动机旋转停止位置和旋转(TDC数目)，来估算在下次发动机启动时连续喷射的初始气缸。
由于根据专利文件2，只有发动机惯性的动能被预先进行匹配处理以存储，而在停止期间并没有预测动能的变化，因此，由于发动机的制造公差导致的变化、经过时间的变化以及发动机磨擦的变化(例如，由于发动机润滑油的温度变化导致的粘性变化)将导致对直到由于惯性而旋转的曲柄轴停止时的旋转(TDC数目)的错误计算的可能性。因此，利用专利文件2将很难精确地估算发动机旋转停止位置，其结果是将错误的确定发动机启动时的初始喷射气缸和初始点火气缸，从而更加恶化启动时的启动质量和废气排放。
另外，为了在内燃发动机中执行符合操作条件的控制，需要掌握该内燃发动机具有的动能的量。传统上，在发动机控制上广泛使用发动机旋转速度作为代表动能的值。根据例如专利文件2(JP-A-11-107823)所述，根据当点火开关切换为关闭时的发动机操作状态(进气管压力、发动机旋转速度)计算直到由于惯性而旋转的曲柄轴停止为止的旋转(TDC数目)，且根据就在点火开关关闭之前被喷射燃料的气缸以及直到停止位置的旋转(TDC数目)，可以估算出在下次发动机启动时连续喷射的初始气缸。
而且，根据专利文件3(JP-A-2001-82204)，在减速时的断油执行过程中，判断对于从断油返回到燃油供应，是否可利用电机(发动机/发电机等)以比正常旋转速度Nel高出预定速度Ne的旋转速度驱动发动机。在驱动可行的情况下，将回油旋转速度设定为较低的旋转速度Ne2，从而改进油耗，在驱动不可行的情况下，将回油旋转速度设定为正常的回油旋转速度Nel。
但是，根据专利文件2，与专利文件2相似，发动机惯性的动能已经预先被进行匹配处理以存储，而在停止期间不能预测动能的变化。因此，由于发动机摩擦导致的变化(例如，由于发动机润滑油的温度变化导致的粘度变化)将导致错误的估算直到由惯性导致的曲柄轴旋转停止为止的旋转(TDC数目)。此外，在由于经过时间等的变化导致从进行匹配处理的常数产生偏移的情况下，很难实现校正。
而且，根据专利文件3公开的内容，仅将燃料供应返回旋转速度准备作为燃料返回的确定条件，而没有预测旋转速度的变化，即动能的变化。因此，将燃料供应返回旋转速度设定为更高的级别以避免发动机失速。因此，必将损失油耗。
发明内容
本发明的第一个目的是降低发动机旋转停止位置的变化，并精确地确定发动机旋转停止位置的信息，即发动机启动时的曲柄轴的初始位置的信息，从而改进启动时的启动质量和废气排放。
为了实现第一目的，根据本发明，通过增加当发动机旋转将要停止时的压缩冲程的压缩气压，使发动机旋转停止。这样，当发动机旋转停止时压缩冲程中的压缩气压增加时，在压缩冲程中产生的负的转矩将增加以作为阻碍发动机旋转的力量，从而使发动机旋转停止并使转矩低于发动机摩擦的曲柄角范围(曲柄角范围，其中发动机旋转可被停止)变得小于传统的使曲柄角发动机旋转停止的范围。因此，发动机旋转停止位置的变化处于比传统方案更小的曲柄角范围内，从而可以精确地得到发动机旋转停止位置的信息(在发动机启动时的曲柄轴的初始位置的信息)，从而改进了启动时的启动质量和废气排放。
本发明的第二目的是精确地估算发动机旋转停止位置，以改进启动时的启动质量和废气排放。
为了实现第二目的，根据本发明，根据停止发动机旋转的发动机停止命令来停止点火和/或燃料喷射，从而计算代表发动机操作的参数和计算用于阻碍发动机操作的参数。在发动机旋转停止期间，根据代表发动机旋转的参数和用于阻碍发动机操作的参数来估算发动机旋转停止位置。在这种情况下，在计算代表发动机操作的参数和用于阻碍发动机操作的参数期间，可以考虑由于发动机制造公差导致的变化、经过时间的变化以及发动机磨擦的变化(例如，由于发动机润滑油的温度变化导致的粘度变化)。因此，可以根据这些参数，比传统技术更精确地估算发动机旋转停止位置，从而与传统技术相比，改进启动时的启动质量和废气排放。
本发明的第三目的是精确地估算内燃发动机所具有的将来的动能。
为了实现第三目的，计算内燃发动机的当前动能，计算用于阻碍内燃发动机运动的工作负荷量，并根据计算出的当前动能和工作负荷量来估算将来的动能。由于作为阻碍运动角色的工作负荷消耗了内燃发动机的动能，因此可以通过计算内燃发动机的当前动能和阻碍运动的工作负荷量来估算将来的动能。
附图说明
利用参照附图的说明将可以更明显的看出本发明的上述和其他目的、特征和优点。附图中：
图1示出本发明第一实施例中的发动机控制系统的示意图；
图2示出发动机旋转停止控制的一个例子的时间图；
图3示出发动机旋转停止控制的一个例子的时间图；
图4示出在发动机旋转停止控制程序中处理的流程图；
图5示出发动机启动时燃料喷射的一个例子的时间图；
图6示出发动机启动时点火控制的一个例子的时间图；
图7示出发动机启动时燃料喷射控制程序中处理的流程图；
图8示出发动机启动时点火控制程序中处理的流程图；
图9示出控制的一个例子，其中使用可变气门正时控制机构来执行发动机旋转停止控制；
图10示出控制的一个例子，其中使用可变气门提升(lift)控制机构来执行发动机旋转停止控制；
图11示出本发明第二实施例的发动机控制系统的示意图；
图12示出四缸发动机的各缸冲程状态；
图13示出六缸发动机的各缸冲程状态；
图14示出根据第二实施例估算发动机旋转停止位置的方法的时间图；
图15示出汽油发动机中发动机旋转速度和多种损耗幅度之间的关系；
图16示出根据第二实施例的发动机旋转停止位置估算程序中处理的流程图；
图17示出根据本发明第三实施例估算发动机旋转停止位置的方法的时间图；
图18示出根据第三实施例发动机旋转停止位置估算程序中的处理的流程图；
图19示出根据本发明第四实施例估算发动机旋转停止位置的时间图；
图20示出根据第四实施例在发动机停止确定值计算程序中处理的流程图；
图21示出根据第四实施例在发动机旋转停止位置估算程序中处理的流程图；
图22示出根据第五实施例估算发动机旋转停止位置的方法的时间图；
图23示出根据第五实施例在发动机旋转停止位置估算程序中处理的流程图；
图24示出根据本发明第六实施例的发动机控制系统的示意图；
图25示出发动机旋转速度的变化和动能估算的时刻(timing)；
图26示出根据第六实施例发动机旋转速度估算程序中处理的流程图；
图27示出汽油发动机中发动机旋转速度和多种损耗幅度之间的关系；
图28示出根据本发明第七实施例发动机旋转速度估算程序中处理的流程图。
具体实施方式
(第一实施例)
首先参照图1，在与发动机11的进气口12连接的进气管13的中间提供一节气门14，利用节气门开口度传感器15来检测节气门14的开口度(节气开口度)TA。在进气管13中提供旁路通路16，从而旁路节气门14，在旁路通路16的中部提供一怠速控制阀(ISC阀)17。在节气门14的下流侧提供进气管气压传感器18，用于检测进气管气压PM，在各缸的进气口12附近安装燃料喷射阀19。
在与发动机11的排气口22连接的排气管21的中部安装用于废气净化的催化剂22。在发动机11的气缸体上提供用于检测冷却水温度THW的冷却水温度传感器23。安装曲柄角传感器26使其面对安装在发动机11的曲柄轴24上的信号转子25的外圆周，每次与信号转子25的旋转同步旋转了预定曲柄角(例如10℃A)时，曲柄角传感器26就输出一曲柄角信号CRS。而且，还安装一凸轮角传感器29使其面对安装在发动机11的曲柄轴27上的信号转子28的外圆周，每当与信号转子28的旋转同步旋转了预定凸轮角时，该凸轮角传感器29就输出凸轮角信号CAS(图5)。
将这些多个传感器的输出输入到一电发动机控制单元(ECU)30中。该ECU30主要包括一作为发动机控制装置的微计算机，用于根据多种传感器检测到的发动机操作状态，控制燃料喷射阀19的燃料喷射量和燃料喷射时刻，火花塞31的点火时间，ISC阀17的旁路空气量等等。
在本实施例中，ECU30作为停止-时间压缩气压增加控制装置，用于在发动机正要停止旋转之前增加通过ISC阀17的旁路空气量(进气量)，从而增加下一压缩冲程中的压缩气压，ECU30还可以作为发动机控制装置，用于将当时的发动机旋转停止位置信息存储在可重写、非易失性存储器(存储装置)例如备用RAM32等中，从而在下次发动机启动时，将所存储的发动机旋转停止位置信息作为曲柄轴24的初始位置信息来使用开始燃料喷射控制和点火控制。
参照图2和3的时间图(四缸发动机的一个例子)来说明第一实施例中的发动机旋转停止控制。
如图2所示，当通过对点火开关关闭操作或空转停止的要求产生一发动机停止命令(ON)，及点火脉冲和燃料喷射脉冲中的一个或全部都停止时，此时由于惯性能量，发动机11将继续旋转一段时间，同时由于多种损耗(泵送损失、摩擦损失、辅助装置的驱动损失等)发动机旋转变慢。此时，就在发动机停止之前的吸气冲程中进气空气量增加，从而增加了下一压缩冲程(COM)中的压缩气压，从而强行停止了发动机旋转。发动机11的爆发冲程和排气冲程分别由图2中的EXP和EXH来表示。
下面描述发动机旋转停止控制的一个例子。
根据就在发动机旋转停止之前的时刻发动机旋转速度Ne(i)是否变得接近于预定值KNEEGST(例如400rpm)以及ISC是否被设定为全部打开(负荷＝100％)从而使发动机11的进气量增加并进而导致下一压缩冲程中压缩气压增加，来判断发动机旋转是否刚刚停止。在图2和3所示的控制的一个例子中，通过增加#3气缸吸气冲程中的进气量，可以增加其中进气量已经增加的#3气缸的压缩气压，从而增加了阻止发动机旋转的力量，实现强行停止发动机旋转。
图3示出在根据本实施例的发动机旋转停止控制被执行的情况以及发动机旋转停止控制没有被执行的情况下发动机旋转停止位置的变化。
在执行了发动机旋转停止控制的情况下，该气缸(图3所示例子中的#3气缸)中的压缩气压P增加，在其中，就在发动机旋转停止之前的吸气冲程中进气量增加。随着压缩气压P的增加，压缩冲程中的负方向转矩T增加，作为阻止发动机旋转的力量，这样发动机旋转被制动，该曲柄角范围(执行发动机旋转停止的曲柄角范围)小于通常的范围，此时转矩等于或小于发动机摩擦，发动机旋转在该曲柄角范围内被停止。在图3所示的控制例子中，发动机旋转在#3气缸的压缩BTDC 140℃A-100℃A的范围内停止。
相反，在没有执行发动机旋转停止控制的情况下，负方向的转矩T在压缩冲程中没有增加，且与另一气缸的爆发冲程(图3所示的例子中的#1气缸作为爆发气缸)中的正向转矩T平衡，因此该负向转矩不用作为该冲程中阻止旋转的力且由于曲柄角的范围使发动机旋转停止位置在很宽的范围内变化，在该曲柄角范围内，发动机旋转没有停止，且即使当发动机旋转被停止时转矩也降低到发动机摩擦力以下。在图3的控制例子中，在没有执行发动机旋转停止控制情况下，在#3气缸的压缩BTDC140℃A到60℃A、压缩BTDC180℃A、以及压缩TDC附近，发动机旋转停止位置在很宽范围内变化。因此，在下次发动机启动时不能精确地确定用于初始喷射的气缸(初始喷射气缸)和用于初始点火的气缸(初始点火气缸)。
上述的发动机旋转停止控制是由ECU30根据图4所示的发动机旋转停止控制程序(流程)来执行的。在每个预定时间(例如每8ms)重复执行该程序。当该程序开始时，在步骤101首先判断发动机旋转是否停止。此时，根据例如曲柄角传感器26输出的曲柄角信号CRS是否在预定的时间期间(例如300ms)或更长的时间内被输入到ECU30中来判断发动机旋转是否停止。
当发动机旋转停止时，步骤101判断为“是”，程序不执行下面的处理而中断。相反，在发动机旋转没有停止的情况下，步骤101判断为“否”，接着执行下面的处理步骤102。
首先，在步骤102-105中判断是否满足用于执行发动机旋转停止控制的条件。该用于执行发动机旋转停止控制的条件包括以下(1)-(4)。
(1)例如，通过要求空转停止或点火开关关闭操作来产生发动机停止命令(步骤102)。
(2)停止燃料喷射和点火，用于发动机旋转变慢和发动机旋转停止的条件被满足(步骤103)。
(3)空转开关处于打开状态，此时节气门14完全关闭且节气打开度TA不超过预定值(例如1.5deg或更少)(步骤104)。
(4)在每次TDC(上止点)计算的发动机旋转速度Ne(i)小于预定值kNEEGST(例如400ms)(步骤105)。
当所有的条件(1)-(4)都已经满足时，执行发动机旋转停止控制的条件满足。当前述条件中的任何一个没有满足时，执行发动机旋转停止控制的条件没有满足。
在执行发动机旋转停止控制的条件没有满足的情况下，即步骤102-105中任何一个中判断为“否”时，处理进到步骤110，将ISC阀17的控制值设定为在怠速控制中正常计算出的目标值DISC，然后进到步骤111，保持(或复位)发动机旋转停止控制执行标识XEGSTCNT为“0”以终止该程序。
在发动机旋转停止控制执行条件满足的情况下，即步骤102-105中所有的判断结果都为“是”时，处理进到步骤106，判断上次的发动机旋转速度Ne(i-1)是否超过就在停止前的旋转速度kNEEGST(例如400rpm)。在步骤106中判断为“否”的情况下，即在上次的发动机旋转速度Ne(i-1)小于就在停止前的旋转速度kNESSGST的情况下，程序终止。
相反，在步骤106中判断为“是”的情况下，即在上次的发动机旋转速度Ne(i-1)大于就在停止前的旋转速度kNESSGST，且此次发动机旋转速度Ne(i)小于就在停止前的旋转速度kNEEGST的情况下，判断发动机旋转刚好停止，处理进到步骤107，强行将ISC阀17的控制值设定为全打开(ISC阀负荷＝100％)从而增加了发动机11的进气量，进而增加了下一压缩冲程中的压缩气压以便于强行停止发动机旋转。步骤107中的处理可作为停止-时间压缩气压增加控制方法。
然后，在下一步骤108中将发动机旋转停止控制执行标识XEGSTCNT设定为“1”，这意味着发动机旋转停止控制执行结束(over)。然后，处理进到步骤109从而将发动机旋转停止位置信息(例如在吸气冲程SUC中停止的气缸CEGSTIN和在压缩冲程COM中停止的气缸CEGSTCMP的信息)存储在备用RAM32中。在该情况下，在图2和3所示的控制例子中，在发动机旋转停止时#4气缸被存储作为吸气冲程气缸CEGSTIN，#3气缸被存储作为压缩冲程气缸CEGSTCMP。
在根据本实施例的发动机旋转停止控制中，ISC阀17被用作在压缩冲程中增加压缩气压的装置，通过就在发动机旋转停止之前强行将ISC阀17全部打开以增加发动机11的进气量，可以增加下一压缩冲程中的压缩气压。在本发明用于安装有电子节气门的系统的情况下，此时该电子节气门可以通过致动器例如电机等装置对节气门的打开进行电控制，可以通过就在发动机旋转停止之前强行打开节气门以增加进气量来增加下一压缩冲程中的压缩气压。
另外，在正常操作期间的控制中，通常需要考虑在ISC阀17打开之后直到空气进入燃烧室中的响应延迟。但是在本实施例中，由于节气门或ISC阀17是就在发动机旋转停止之前被控制的，因此可以不考虑空气的响应延迟来增加进气量，从而可以在停止时精确地增加压缩气压。
另外，可以通过采用可变气门定时控制机构作为这样一装置用于增加发动机旋转停止时的压缩气压，从而可以以点火-提前(advance)方式控制发动机旋转停止之前的进气门定时，以便于在进气BDC(下止点)关闭进气门，从而防止气缸中的空气在压缩冲程中早期逆流向进气管13。
或者，可以这样增加压缩气压，通过采用调节阀提升控制机构作为用于增加发动机旋转停止时的压缩气压的装置，来增加就在图10所示的发动机旋转停止之前的可变气门升程，从而增加进气量。
下面，利用图5和6所示的时间图(四缸发动机的例子)来说明在图4的发动机旋转停止控制程序的步骤109中，利用备用RAM32中存储的发动机旋转停止位置信息(在发动机旋转停止时，吸气冲程气缸CEGSTIN和压缩冲程气缸CEGSTCMP的信息)来执行在发动机启动时的燃料喷射控制和点火控制的方法。在图5和6中，从凸轮角传感器29输出凸轮角信号，从而在曲柄轴的每两转(720℃A)中输出6脉冲信号。曲柄角传感器26输出曲柄角信号，从而在曲柄轴24的每转(360℃A)中输出信号，该些信号的脉冲数目等于36脉冲减去6脉冲。
另外，曲柄角信号每当输入一个脉冲时都具有一个脉冲间隔，并根据该脉冲间隔来检测是否存在遗漏。然后，根据凸轮角信号的脉冲数目和曲柄角信号遗漏检测的结果，按照下面将要描述的方式执行气缸判别。
在启动时根据图5所示的停止位置信息进行燃料喷射控制中，由于已经预先存储了停止位置信息，因此根据停止位置信息执行燃料喷射控制。更具体的，当启动器被致动从而使发动机开始旋转时，在此时存储的吸气冲程气缸CEGSTIN(图5所示的例子中的#4气缸)中执行燃料喷射(iNJ)(图5的启动器异步喷射)。
然后，根据凸轮角信号的脉冲数目和曲柄角信号的遗漏来执行气缸的判别，根据哪个气缸判别同步喷射控制被执行的检测结果，实现与各气缸的吸气冲程同步的喷射燃料。
在图6所示的根据停止位置信息在启动时的点火控制中，由于已经预先存储了停止位置信息，因此根据该停止位置信息来执行点火控制。特别的，当启动器被致动从而使发动机开始转动且曲柄角信号的遗漏也已经被检测(BTDC35℃A)时，启动当时储存的压缩冲程气缸CEGSTCMP(图6例子中的#3气缸)的点火激发，然后在BTDC5℃A时刻执行点火(IGN)(#3发动机的压缩冲程中的连续缺少的后半遗漏(missing))。
点火后，根据凸轮角信号的脉冲数目和曲柄角信号的遗漏执行气缸判别，根据气缸判别的检测结果来执行点火控制。
上述启动时的燃料喷射和点火控制是ECU30根据图7和8所示的程序来执行的。
如图7所示，开始时，在每个预定时间(例如每4ms)重复执行燃料喷射控制程序。当程序开始后，首先在步骤201判断当发动机旋转速度低于预定值(例如500rpm)时，启动是否为一次。当判断发动机旋转速度大于预定值(例如500rpm)时，程序终止，不执行下面的操作。
相反，在步骤201判断当发动机旋转速度低于预定值(例如500rpm)时，启动是否为一次的情况下，按照下面的步骤202的方式执行在开始时的燃料喷射控制。首先，在步骤202判断根据凸轮角信号的脉冲数目和曲柄角信号的遗漏进行的气缸判别是否完成。在气缸判别已经完成的情况下，由于通过气缸判别已经知道当前曲柄角(曲柄轴24的当前位置)，因此处理进到步骤207来判断当前的曲柄角是否处于同步喷射时刻。这样，当判断当前曲柄角不处于同步喷射时刻时，终止程序而不执行任何操作。
当在步骤207中判断当前曲柄角处于同步喷射时刻时，处理进到步骤208，根据下面的公式来计算同步喷射量Ti从而执行同步喷射，该公式为Ti＝TAUST+TV
这里，TAUST表示根据发动机11的各参数而确定的有效喷射时间，是根据冷却水温度、进气管压力、发动机旋转速度等的数据映象(data map)或类似的方法具体计算出来的。而且，TV表示燃料喷射阀19响应所需的无效喷射时间，它是通过根据电池电压的数据映象或类似的方法计算出来的。
同时，当在步骤202中确定气缸判别没有完成时，在下面的步骤203和步骤204中判断是否已经满足了基于停止位置存储的燃料喷射控制执行条件。该执行条件包括，例如下面的两个条件(1)和(2)。
(1)启动器从关闭切换到打开，启动时的转动已经开始(步骤203)；
(2)发动机旋转停止控制执行标识XEGSTCNT被设为“1”，这意味着发动机旋转停止控制执行完成(步骤204)。
当条件(1)和(2)都已经满足时，基于停止位置存储的燃料喷射控制执行条件被满足。当任何一个条件没有满足时，基于停止位置存储的燃料喷射控制执行条件没有满足。
在基于停止位置存储的燃料喷射控制执行条件没有满足的情况下，即在步骤203和204中的任一个中判断为“否”的情况下，程序终止而不执行下面处理。
相反，在基于停止位置存储的燃料喷射控制执行条件已经满足的情况下，即在步骤203和204中判断都为“是”的情况下，处理进到步骤205，执行基于停止位置存储的燃料喷射控制。该基于停止位置存储的燃料喷射控制的执行与实际的曲柄角不同步。更具体地，根据在某一时刻(实际上，该时刻是指在步骤203中确定的启动器从关闭切换到打开的时刻)的停止位置存储，执行进入吸气冲程气缸CEGSTIN的异步喷射，此时步骤203和步骤204中判断为“是”。此时，根据下面的公式计算异步喷射量Ti。
Ti＝TASYST+TV
这里TASYST表示根据发动机各参数而确定的有效喷射时间，它是根据冷却水温度、进气管压力等通过数据映象或类似的方法具体计算出来的。而且，TV表示燃料喷射阀19响应所需的无效喷射时间，它是根据电池电压等通过映象或类似的方法计算出来的。
在异步喷射执行后，处理进到步骤206，将发动机旋转停止控制执行标识XEGSTCNT复位(reset)为“0”，终止程序。
在上述控制例子中，在启动器从关闭切换到打开的时刻，执行进入吸气冲程气缸CEGSTIN的异步喷射。但是，在相同吸气冲程中执行喷射的情况下，可以在曲柄信号被输入预定次数时执行燃料喷射，也可以在曲柄角信号已经被输入且从启动器从关闭切换到打开的时刻过去预定时间周期后执行燃料喷射。
每隔预定时间周期(例如每当输入曲柄角信号时)重复执行图8所示的启动-时间点火控制。当程序开始时，首先在步骤301判断当发动机旋转速度低于预定值(例如500rpm)时启动是否是一次。当判断发动机旋转速度大于预定值(例如500rpm)时，程序终止，不执行下面的操作。
相反，在步骤301判断当发动机旋转速度低于预定值(例如500rpm)时，启动为一次的情况下，开始按照下面的步骤302的方式执行启动一时间点火控制。首先，在步骤302判断根据凸轮角的脉冲数目和曲柄角信号的遗漏进行的气缸判别是否完成。在气缸判别已经完成的情况下，由于通过气缸判别已经知道当前曲柄角(曲柄轴24的当前位置)，因此处理进到步骤309，在BTDC35℃A时开始激发各气缸，从而在BTDC5℃A时执行点火。
当在步骤302中确定气缸判别没有完成时，在下面的步骤303和步骤304中判断是否已经满足了基于停止位置存储的点火控制执行条件。该执行条件包括，例如下面的两个条件(1)和(2)。
(1)发动机旋转停止控制执行标识XEGSTCNT被设为“1”，这意味着发动机旋转停止控制执行完成(步骤303)；
(2)检测到曲柄角信号遗漏(BTDC35℃A)(步骤304)。
当条件(1)和(2)都已经满足时，基于停止位置存储的点火控制执行条件都已满足。当任何一个条件没有满足时，基于停止位置存储的点火控制执行条件没有满足。
在基于停止位置存储的点火控制执行条件没有满足的情况下，即在步骤303和304中的任一个中判断为“否”的情况下，程序终止而不执行下面处理。
相反，在基于停止位置存储的点火控制执行条件已经满足的情况下，即在步骤303和304中判断都为“是”的情况下，以根据后继步骤305的处理方式，执行基于停止位置存储的点火激发控制。当检测到曲柄角信号遗漏(BTDC35℃A)时，处理进到步骤305，开始基于停止位置存储的压缩冲程气缸CEGSTCMP的激发。然后，处理进到步骤306，根据停止位置存储判断是否在BTDC5℃A的时刻点火。在这种情况下，由于在压缩冲程中一或多个气缸停止被预先存储，因此可以在单独遗漏和连续遗漏之间做出判别，从而确定BTDC5℃A的时刻。
当在步骤306中判断点火不在BTDC5℃A的时刻的情况下，终止程序。当判断点火在BTDC5℃A的时刻的情况下，处理进到步骤307，在BTDC5℃A的时刻执行基于停止位置存储的压缩冲程气缸CEGSTCMP的点火。然后，处理进到步骤308，将发动机旋转停止控制执行标识XEGSTCNT设定为“0”，终止程序。
在上述的实施例中，由于通过就在发动机旋转停止之前的发动机旋转停止控制增加了进气量，从而增加了压缩冲程中的压缩气压，因此，通过由于发动机旋转停止之前压缩气压增加导致负转矩增加，可以强行停止发动机旋转。由于利用这种发动机旋转停止控制增加了压缩气压，因此曲柄角范围(实现发动机旋转停止的曲柄角范围)变得比传统范围窄，在该曲柄角范围中，转矩变得等于或小于发动机摩擦。因此，发动机旋转停止位置的变化可被包括在比传统曲柄角范围更小的范围内，且可以精确地得到发动机旋转停止位置信息(在发动机旋转停止时，吸气冲程气缸CEGSTIN和压缩冲程气缸CEGSTCMP的信息)并将其存储在备用RAM32中。因此，在发动机启动时，可以利用存储在备用RAM32中的发动机旋转停止位置信息来启动发动机，从而即使在气缸判别完成前也可以精确地确定初始喷射气缸和初始点火气缸，从而可以提高启动质量和启动时的废气排放。
另外，本发明并不局限于四气缸发动机，还可应用于三缸或更少气缸的发动机或者五缸或更多气缸的发动机。另外，本发明并不局限于图1所示的进气口喷射发动机，还可应用于缸内喷射发动机和稀混合气发动机。
(第二实施例)
如图11所示，本发明第二实施例与第一实施例(图1)配置相似。
根据第二实施例，如图14所示的发动机停止过程中的时间图来估算发动机旋转停止位置。各压缩TDC时的瞬时发动机旋转速度Ne被用作为发动机操作的参数。ECU30根据曲柄脉冲信号CRS的输出间隔来测量曲柄轴24旋转例如30℃A所需的时间长度，以计算瞬时旋转速度Ne。
这里，考虑图14中第i压缩TDC(TDC(i))时的能量平衡。各部分中的泵送损失、摩擦损失以及各辅助设备中的驱动损失都应被考虑为阻碍发动机操作的功(work)。假设发动机在时间点TDC(i-1)时的动能为E(i-1)，则通过各损耗导致的功来消耗动能E(i-1)，直到达到下一TDC(i)为止，此时动能减少为E(i)。这种能量平衡的关系由下面的公式(1)来表示：
E(i)＝E(i-1)-W                          (1)
这里，W表示在TDC(i-1)和TDC(i)之间的时间间隔中各损耗所损耗的全部功的相加。
而且，假设发动机操作为旋转运动，则该运动可由下面的公式(2)来表示：
E＝J×2π2×Ne2                       (2)
这里，E表示发动机的动能，J表示所确定的各发动机的惯性量，Ne表示瞬时旋转速度。
利用公式(2)，可用下面公式(3)表示的瞬时旋转速度变化关系来替换公式(1)中的能量平衡关系。
Ne(i)2＝Ne(i-1)2-W/(J×2π2)         (3)
在第二实施例中，公式(3)右侧的第二项表示用于阻碍发动机操作的参数Cstop，由下面公式(4)来限定。
Cstop＝W/(J×2π2)                     (4)
用于阻碍发动机操作的参数Cstop可利用下面公式(5)来计算得出，该公式(5)是从公式(3)和公式(4)导出的。
Cstop＝Ne(i-1)2-Ne(i)2                   (5)
而且，如公式(4)所限定的那样，用于阻碍发动机操作的参数Cstop是由工作负荷量W和惯性量J来确定的，其中该工作负荷量W阻碍TDC之间的对应损耗。在发动机停止期间的低转速运动条件下，各部分中的泵送损失、摩擦损失以及各辅助装置中的驱动损失都应当被认为用于阻碍发动机操作，假设认为它们具有与发动机旋转速度Ne无关的基本上恒定的值。相应的，在发动机停止期间，假设阻碍发动机操作的工作负荷量W在所有TDC之间的具有基本恒定的值。另外，由于惯性量J具有(assume)为各发动机所独有的值，因此用于阻碍发动机操作的参数Cstop在发动机停止期间具有基本恒定的值。
因此，利用在实际测量中得到的当前瞬时旋转速度Ne(i)和利用公式(5)计算的用于阻碍TDC之间运动的参数Cstop，可以利用下面的公式(6a)或(6b)来计算下一个TDC(i+1)时的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值。
当Ne(i)2≥Cstop时， Ne ( i + 1 ) = Ne ( i ) 2 - C stop - - - - - ( 6 a )
当Ne(i)2＜Cstop时，Ne(i+1)＝0                (6b)
这里，在Ne(i)2＜Cstop的情况下，阻碍TDC之间运动的工作负荷量W变得大于动能E(i)，即发动机当前具有的能量，这样，为了避免由计算产生的任何虚数，假设Ne(i+1)＝0。
在第二实施例中，通过对后面第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值和预设的停止确定值Nth进行比较，可以确定发动机旋转是否停止，从而估算在发动机旋转停止位置各气缸的冲程状态。
ECU30根据图16所示的发动机旋转停止位置估算程序来执行上述第二实施例中发动机旋转停止位置的估算。每次TDC都执行该程序，该程序用作为一种旋转停止位置估算手段。当该程序开始时，根据步骤2101和步骤2102中任何一个中判断是否为“是”，来确定是否产生发动机停止命令。具体地讲，在步骤2101中确定点火开关为关闭的情况下，或在步骤2102中确定空转停止需求为打开的情况下，判断已经产生了发动机停止的需求，执行步骤2103的处理，从而估算发动机旋转停止位置。
同时，在步骤2101和步骤2102中的判断都为“否”的情况下，即在iG开关为打开且空转停止的需求为关闭的情况下，判断发动机继续燃烧，不处于停止进程，终止该程序而不执行发动机旋转停止位置的估算。
如上所述，当在步骤2101和步骤2102中的任一个中判断为“是”时，判断发动机处于停止进程，处理进到步骤2103，根据公式(5)，利用上次在TDC(i-1)处的瞬时旋转速度Ne(i-1)和当前TDC(i)处的瞬时旋转速度Ne(i)来计算用于阻碍发动机操作的参数Cstop。步骤2103处的处理用作为第二参数计算手段。
在参数Cstop计算完成后，在步骤2104-步骤2106中以下述方式计算为以后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值。首先，在步骤2104中判断Ne(i)2≥Cstop是否成立。当Ne(i)2≥Cstop时，处理进到步骤2105，通过公式(6)计算为以后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值。
相反，当Ne(i)2＜Cstop时，处理进到步骤2106，将为以后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值变为0。
在计算得出瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值之后，处理进到步骤2107，通过对为以后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值和预设的停止确定值Nth进行比较，可以判断发动机旋转是应当经过TDC(i+1)来进到下面的处理，还是不能经过TDC(i+1)而被停止。即，当为以后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值超过了预设的停止确定值Nth时，判断发动机经过为以后第一个的TDC(i+1)而继续旋转，程序被终止。
相反，当为以后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值低于预设的停止确定值Nth时，判断发动机在当前TDC(i)处具有的动能降低了阻碍运动的工作负荷量W，发动机旋转不能经过随后的TDC(i+1)而被停止，处理进到步骤2108。
在步骤2108中，由于估算发动机在当前TDC(i)和为以后第一个TDC(i+1)之间停止，因此将该发动机旋转位置中各气缸的冲程状态信息(例如，吸气冲程气缸和压缩冲程气缸)作为发动机旋转停止位置估算结果存储在备用RAM32中，并终止程序。
然后，当发动机将要启动时，使用已经保存在备用RAM32中的该发动机旋转停止位置的各气缸冲程状态的信息作为发动机启动时各气缸的冲程状态信息，从而确定初始喷射气缸和初始点火气缸，然后开始燃料喷射控制和点火控制。
在上述的第二实施例中，用于估算在随后TDC(i+1)处瞬时旋转速度Ne(i+1)的公式(6a)和(6b)是从发动机具有的动能E以及用于阻碍发动机操作的参数Cstop而导出的，在发动机停止期间的每次TDC中，利用公式(6a)和(6b)来计算在随后TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值，从而可以精确地估算发动机旋转速度的变化，直到发动机转动停止为止。根据在随后的TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值是否小于预设的停止确定值Nth，来确定发动机旋转是否停止，从而可以比传统技术更精确地估算发动机旋转停止位置中各气缸的冲程状态的信息。
因此，通过将发动机旋转停止位置中的各气缸的冲程状态的信息存储在备用RAM32中，使用一发动机旋转停止位置的各气缸冲程状态的信息作为发动机启动时各气缸的冲程状态信息来精确地确定初始喷射气缸和初始点火气缸，从而可以实现燃料喷射控制和点火控制，并改进发动机启动时的启动质量和废气排放。
(第三实施例)
在第二实施例中，根据为以后第一个TDC处的瞬时旋转速度的预测值来判断发动机旋转是否停止，从而在发动机旋转停止之前估算出发动机旋转停止位置。
这里，根据第三实施例，利用将来的瞬时旋转速度和用于阻碍运动的参数，重复估算又一将来瞬时旋转速度的处理，直到确定发动机旋转停止为止，从而即使不是就在发动机将要停止之前，也可以估算发动机旋转停止位置。
参照图17所示的时间图来说明根据本发明第三实施例的估算发动机旋转停止位置的方法。利用与第二实施例中相似的方式，在发动机停止期间的在TDC(i)处计算用于阻碍发动机操作的参数Cstop和为以后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值。
如上所述，由于在发动机停止期间，用于阻碍发动机操作的参数Cstop具有基本恒定的值，因此利用下面的公式(7a)和(7b)，使用已经计算出来的Cstop和Ne(i+1)计算为今后第二个TDC(i+2)处的瞬时旋转速度Ne(i+2)的预测值。
当Ne(i+1)2≥Cstop时， Ne ( i + 2 ) = Ne ( i + 1 ) 2 - C stop - - - - - - - ( 7 a )
当Ne(i)2＜Cstop时，Ne(i+2)＝0    (7b)
这样，重复执行计算将来TDC处的瞬时旋转速度的预测值的处理，直到瞬时旋转速度预测值小于停止确定值为止，从而估算在TDC之前发动机旋转停止，在该TDC处，瞬时旋转速度的预测值小于停止确定值。
通过图18所示的发动机旋转停止位置估算程序来执行根据第三实施例的发动机旋转停止位置的估算。每次TDC都执行该程序。按照与第二实施例相同的方式，当该程序开始时，首先在步骤3200和步骤3201中判断是否产生发动机停止命令(iG开关为关闭，或空转停止是否为打开)。当没有产生任何发动机停止命令时，判断发动机不处于停止进程。终止该程序而不执行任何发动机旋转停止位置的估算。
相反，当发动机停止命令已经产生时，处理进到步骤3202，判断TDC是否是发动机停止命令产生之后的预定时间中的一个(例如第二或第三时间)。当TDC不是预定时间中的一个时，终止程序而不执行发动机旋转停止位置的估算，且继续待机直到达到预定时间的TDC为止。在该方式下，通过继续待机直到达到预定时间的TDC为止，可以在稳定的状态下在一随后的步骤3203中计算出用于阻碍发动机操作的参数Cstop。
然后在一个时间点，即发动机停止命令产生后达到预定时间的TDC时，处理进到步骤3203，按照与第二实施例相似的方式，通过公式(5)利用上次TDC(i-1)处的瞬时旋转速度Ne(i-1)和当前TDC(i)处的瞬时旋转速度Ne(i)，计算用于阻碍发动机操作的参数Cstop。
然后，处理进到步骤3204，将估算次数计数器j设定为初始值“1”，该估算次数计数器j用于对瞬时旋转速度的估算次数进行计数。首先在步骤3205、步骤3206和步骤3207按照与第二实施例相似的方式，计算为今后第一个TDC(i+1)处的瞬时旋转速度Ne(i+1)的估算值。
然后，在下面的步骤3208中根据为今后第一个瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值是否小于停止确定值Nth。来判断发动机旋转是否不能经过为今后第一个的瞬时旋转速度Ne(i+1)而被停止。结果是，当判断为今后第一个的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值超过了停止确定值Nth(发动机经过了为今后第一个的TDC(i+1)，继续旋转)，则处理进到步骤3209，使估算的次数计数器j增加1，并返回执行步骤3205、步骤3206和步骤3207的处理，从而利用最上次计算得到的、且作为为今后第一个的瞬时旋转速度Ne(i+1)的预测值和用于阻碍运动的参数Cstop计算为今后第二个的TDC(i+2)的瞬时旋转速度Ne(i+2)的预测值。
然后，根据为今后第二个的瞬时旋转速度Ne(i+2)的预测值是否小于停止确定值Nth，在步骤3208判断发动机旋转是否能经过为今后第二个TDC(i+2)而将要停止。结果是，当判断为今后第二个的瞬时旋转速度Ne(i+2)的预测值超过了停止确定值Nth(发动机经过了为今后第二个的TDC(i+2)，继续旋转)，则处理再次进到步骤3209，使估算的次数计数器j增加1，并重复执行步骤3205-3209的上述处理。
按照上述方式，重复计算今后的瞬时旋转速度Ne(i+j)的预测值，直到该值小于停止确定值Nth为止，以TDC间隔连续估算将来瞬时旋转速度Ne(i+j)。
然后，在一个时间点，即当将来瞬时旋转速度Ne(i+j)的预测值小于停止确定值Nth时，确定发动机旋转在瞬时旋转速度Ne(i+j)的TDC(i+j)之前停止，处理进到步骤3210，将确定停止的TDC(i+j)和为今后第一个TDC(i+j-1)之间间隔期间的各气缸的冲程状态(例如吸气冲程气缸和压缩冲程气缸)作为发动机旋转停止位置的估算结果存储在备用RAM32中。例如，当为今后第三个TDC(i+3)处的瞬时旋转速度Ne(i+3)小于停止确定值Nth时，确定发动机旋转在为今后第二个TDC(i+2)和为今后第三个TDC(i+3)之间的间隔期间停止。将TDC(i+2)和TDC(i+3)之间间隔期间的各气缸的冲程状态作为发动机旋转停止位置的估算结果存储起来。
在第三实施例中，可以利用将来的瞬时旋转速度Ne(i+j)的预测值和用于阻碍运动的参数Cstop，来重复进行任何次数的估算又一将来瞬时旋转速度Ne(i+j+1)的处理，直到确定发动机旋转停止为止。因此，可以在发动机停止进程中较早地执行发动机旋转停止位置的估算。
(第四实施例)
在第二和第三实施例中，估算了将来的瞬时旋转速度，并根据该瞬时旋转速度的预测值是否小于预设的停止确定值，来判断发动机旋转是否停止。在没有估算将来的瞬时旋转速度的情况下，可以通过根据用于阻碍发动机操作的参数计算发动机停止确定值，并对发动机停止期间实际测量的瞬时旋转速度和该发动机停止确定值进行比较，来估算发动机旋转停止位置。
首先，参照图19所示的时间图来说明根据第四实施例的估算发动机旋转停止位置的方法。按照与第二和第三实施例相同的方式，计算发动机停止期间TDC(i)处的用于阻碍发动机操作的参数Cstop。利用参数Cstop和经过预先已经设定的临界旋转速度Nlim的TDC，通过公式(8)来计算相对于发动机是否为停止的发动机停止确定值Nth。在一时间点，即当发动机停止期间实际测量得到的瞬时旋转速度小于发动机停止确定值Nth时，判断发动机是停止的直至下次TDC，并估算发动机旋转停止位置中各气缸的冲程状态，将其结果存储在备用RAM32中。
Nth = Nlim 2 + C stop - - - - - - - ( 8 )
通过图20和21所示的各程序执行根据第四实施例的发动机旋转停止位置的估算。各程序中的处理内容在下面说明。
在每次TDC执行图20所示的发动机停止确定值计算程序。按照与第二实施例相似的方式，当程序开始时，首先在步骤4301和步骤4302判断是否产生发动机停止命令(IG开关是否为关闭，或空转停止是否为打开)。当没有产生任何发动机停止命令时，判断该发动机不处于停止进程，终止该程序，不执行任何发动机停止确定值Nth的估算。
相反，当产生一发动机停止命令时，处理进到步骤4303，此时通过公式(5)，利用上次TDC(i-1)处实际测量得到的瞬时旋转速度Ne(i-1)和当前TDC(i)处实际测量得到的瞬时旋转速度Ne(i)来计算用于阻碍发动机操作的参数Cstop。
然后，处理进到步骤4304，此时通过公式(8)，利用作为不能经过TDC的临界旋转速度的预先设定的值Nlim和在步骤4303中计算得到的用于阻碍发动机操作的参数Cstop来计算发动机停止确定值Nth，该值Nth与发动机是否停止相关，然后终止程序。
每当在图20中所示的步骤4304中计算发动机停止确定值Nth时，开始图21中所示的发动机旋转停止位置估算程序。当该程序开始时，在步骤4311中对当前瞬时旋转速度Ne(i)的实际测量值和步骤4304中计算得到的发动机停止确定值Nth进行比较。当当前瞬时旋转速度Ne(i)的实际测量值超过发动机停止确定值Nth时，判断发动机经过下一TDC(i+1)继续旋转，程序终止。
相反，当当前瞬时旋转速度Ne(i)的实际测量值低于发动机停止确定值Nth时，判断发动机旋转在下一TDC(i+1)之前停止。处理进到步骤4312，将当前TDC(i)和为以后第一个TDC(i+1)之间间隔期间内各气缸的冲程状态作为发动机旋转停止位置的估算结果存储在备用RAM32中。
在第四实施例中，由于利用用于阻碍发动机操作的参数Cstop来计算发动机停止确定值Nth，因此发动机制造公差的变化、经过时间的变化、以及发动机磨擦的变化(例如，由于发动机润滑油的温度变化导致的粘度差别)可以反映在发动机停止确定值Nth上，从而即使当没有估算发动机停止期间的瞬时旋转速度时，也可以精确地估算发动机旋转停止位置。
另外，在发动机旋转速度(瞬时旋转速度)被用作指示在第二、三、四实施例中的发动机操作的参数时，可以使用曲柄轴角速度、活塞的运行速度等。
(第五实施例)
而且，可以使用动能作为指示发动机操作的参数。下面参照图22的时间图来说明实现该目的的第五实施例。利用上次TDC(i-1)和当前TDC(i)实际测量得到的瞬时旋转速度Ne(i-1)和Ne(i)以先前计算的发动机的惯性量J，通过公式(2)计算TDC(i-1)和TDC(i)的动能E(i-1)和E(i)。在第五实施例中，使用动能E作为指示发动机操作的参数。
当按照与第二到第四实施例相同的方式，将泵送损失、各部分中的摩擦损失以及各辅助装置中的驱动损失都考虑为用于阻碍发动机操作的功时，可以利用公式(9)，由TDC(i-1)和TDC(i)处的动能E(i-1)和E(i)的差得到在TDC(i-1)和TDC(i)之间产生的阻碍发动机操作的全部工作负荷量。
W＝E(i-1)-E(i)                          (9)
在第五实施例中，将用于阻碍发动机操作的全部负荷量W用作为指示发动机操作的参数。
如上所述，被认为是用于阻碍发动机操作的功的泵送损失、各部分中的摩擦损失以及各辅助装置中的驱动损失基本上是恒定的，与发动机停止期间的旋转速度无关。因此，用于阻碍运动的功W在发动机停止期间的任何TDC之间的时间间隔内具有基本恒定的值。因此，利用当前的发动机动能E(i)和用于阻碍运动的功W，可以通过下面的公式(10)计算出为今后第一个TDC(i+1)处的动能E(i+1)的预测值。
E(i+1)＝E(i)-W                           (10)
在第五实施例中，对将来TDC(i+1)处的发动机动能E(i+1)的预测值和停止确定值Eth进行比较以判断发动机旋转是否停止，从而估算在发动机旋转停止位置的各气缸的冲程状态。
如上所述，通过图23所示的发动机旋转停止位置估算程序来执行第五实施例中的发动机旋转停止位置估算。每次TDC都执行该程序。当程序开始时，首先按照与第二实施例相似的方式，在步骤5401和步骤5402判断是否产生一发动机停止命令(iG开关是否关闭，或空转停止是否打开)。当没有产生任何发动机停止命令时，判断发动机不处于停止进程，终止程序而不执行任何发动机停止位置的估算。
相反，当产生一发动机停止命令时，处理进到步骤5403，利用当前TDC(i)处的瞬时旋转速度Ne(i)的实际测量值和先前计算出的发动机惯性量J，通过公式(2)来计算当前TDC(i)的动能E(i)。
然后，处理进到步骤5404，使用上次TDC(i-1)处计算的动能E(i-1)和当前TDC(i)处计算的动能E(i)之间的差来得出用于阻碍发动机操作的工作负荷量W。然后，在随后的步骤5405中，求出当前动能E(i)和用于阻碍发动机操作的工作负载量W之间的差以计算为今后第一个TDC(i+1)的动能E(i+1)的预测值。
然后，处理进到步骤5406，对为今后第一个TDC(i+1)的动能E(i+1)的预测值和预设的停止确定值Eth进行比较，从而判断发动机旋转是否经过TDC(i+1)并执行随后的处理，或者不能经过TDC(i+1)而被停止。即，当为今后第一个TDC(i+1)的动能E(i+1)超过了停止确定值Eth时，判断该发动机经过为今后第一个TDC(i+1)，并继续旋转，程序终止。
相反，当为今后第一个TDC(i+1)的动能E(i+1)小于停止确定值Eth时，判断发动机旋转不能经过下一TDC(i+1)而被停止，处理进到步骤5407。
在步骤5407中，由于估算出发动机在当前TDC(i)和为以后第一个TDC(i+1)之间停止，因此将发动机旋转停止位置中的各气缸(例如吸气冲程气缸和压缩冲程气缸)的冲程状态的信息作为发动机旋转停止位置估算的结果存储在备用RAM32中，终止该程序。
在第五实施例中，即使当动能被用作指示发动机操作的参数且用于阻碍运动的工作负载总量被用作用于阻碍发动机操作的参数时，也可以按照与第二到第四实施例相同的方式精确地估算发动机旋转停止位置。
另外，在第二到第五实施例中，虽然根据曲柄角信号CRS的输出间隔(例如30℃A)所需的时间周期可以计算出瞬时旋转速度，但是也可以其他方法来计算旋转速度。
而且，虽然每次TDC都执行估算的发动机旋转停止位置的计算，而且假设通过将720℃A除以发动机气缸的数目所得到的间隔来执行计算，但是也可利用任何曲柄角作为计算的定时。
而且，虽然可以将发动机停止时各气缸的冲程状态(例如吸气冲程气缸和压缩冲程气缸)作为发动机旋转停止位置的估算结果存储，但是也可以存储例如发动机旋转停止位置中的曲柄角的范围。
而且，虽然可以在第二、三和五实施例中将停止确定值Nth、Eth预先设定为固定值，但是还可以在这些实施例中以与第四实施例相似的方式根据用于阻碍发动机操作的参数Cstop来计算停止确定值Nth、Eth。
(第六实施例)
参照图24-27说明第六实施例，其中本发明应用于在停止进程中发动机旋转速度降低的估算。另外，将第六实施例中的发动机旋转速度的估算用于当发动机停止时压缩冲程中一或多个气缸的估算。
如图24所示，第六实施例的发动机控制系统以与其它实施例中相同的方式(图1和11)构成。
根据第六实施例，如图25的时间图所示，对将来的动能和将来的发动机旋转速度进行估算。在各TDC，利用下面的公式(11)来计算动能E。通过估算在过去第一次(i+1)处和第i个TDC处的动能，并将它们转换为发动机旋转速度，可以估算第(i+1)个TDC的发动机旋转速度。
E＝J×2π2×Ne2                        (11)
这里，E表示TDC处的动能，J表示每个发动机确定的惯性量，对于J来说，使用了通过兼容性等预先计算一个值。Ne表示TDC处的瞬时发动机旋转速度。
根据图26所示的发动机旋转速度估算程序，执行发动机旋转速度的估算。每次TDC都重复执行该程序。当程序开始时，在步骤6101中根据曲柄角信号CRS来计算当前TDC处的瞬时旋转速度Ne(i)，在下面的步骤6102中使用公式(11)来计算当前TDC处的动能E(i)。步骤6102中的处理用作为动能计算手段。
然后，处理进到步骤6103，利用下面的公式(12)来计算用于阻碍运动的工作负荷量W。在第六实施例中，作为发动机停止期间的条件，各部分中的泵送损失、摩擦损失以及各辅助装置中的驱动损失都被认为是用于阻碍运动的工作负荷量W。
W＝E(i-1)-E(i)                        (12)
这里，E(i-1)表示利用公式(11)计算出的过去第一次冲程中的TDC处的动能。步骤6103的处理用作为工作负荷量计算手段。在这种情况下，由于只有用于阻碍运动的功是动能减少的因素，因此利用过去第一次冲程中的动能E(i-1)和当前动能E(i)的差来表示工作负荷量W。
在发动机停止期间的低转速操作条件下，各部分中的泵送损耗、摩擦损耗以及各辅助装置中的驱动损耗都被考虑认为是阻碍运动的工作负荷量W，如图27所示，假设它们具有与发动机旋转速度无关的基本恒定的值。因此，发动机11在将来第1次冲程中的TDC具有的动能减少了步骤6103中计算得到的用于阻碍运动的工作负荷量W。因此，在步骤6104中使用下面的公式(13)来计算今后第一个冲程中TDC处的动能的预测值E(i+1)。
E(i+1)＝E(i)-W                        (13)
步骤6104中的处理用作为将来动能计算手段。
然后，在一随后的步骤6105中使用通过修改公式(11)而获得的下面公式(14)来计算为今后第一个冲程中TDC处的瞬时旋转速度Ne(i+1)。
Ne ( i + 1 ) = E ( i + 1 ) J × 2 π 2 - - - - - - - ( 14 )
步骤6105中的处理用作为旋转速度估算手段。
上述的处理可以估算发动机11具有的将来的动能，并根据动能的预测值来估算将来发动机旋转速度。
另外，第六实施例已经说明了在发动机停止期间(低转速区间)的情况，在该发动机停止期间，将多种损耗考虑为用于阻碍运动的工作负荷量，并假设它们具有基本恒定的值，对损耗的变化有影响的一或多个参数可用来实现校正，从而可以在不考虑旋转速度区间的情况下，即使在由于例如断油等使发动机旋转速度从高/中速旋转区间降低的过程中，考虑为阻碍运动的工作负荷量的损耗发生改变时，也可以估算将来的动能。
而且，虽然使用发动机旋转速度来计算动能，但是在内燃发动机中，也可使用与其它旋转速度例如曲柄轴角速度和活塞运动速度相关的值来计算。
而且，虽然已经对发动机中燃烧已经停止的发动机停止期间进行了说明，但是也可通过将用于估算通过燃烧所获得能量的手段加入用于计算当前动能的手段和用于计算阻碍运动的工作负荷量的手段中，来估算在发动机操作中的将来动能，在该发动机操作中发生燃烧。此时，可以通过考虑各气缸中的内部气缸压力、进气管压力、进气量、开节气门、燃料喷射量、点火时间、空气-燃料比等来估算通过燃烧所获得的能量。
而且，虽然根据计算出的当前动能和用于阻碍运动的工作负荷量估算出将来的第一次冲程中的动能，但是，也可以根据估算出的将来的动能和阻碍运动的工作负荷量来估算更远的将来的动能。
而且，虽然通过在每次TDC的一个时刻，例如用于计算/估算的时刻，计算动能、计算阻碍运动的工作负荷量和估算将来的动能可以估算出将来的第一次冲程中的动能的预测值，但是，用于估算的时间长度并不局限于每次TDC和每一个冲程，任何时刻和任何时间周期都可以。
(第七实施例)
根据第七实施例，利用图28所示的发动机旋转速度估算程序来估算将来发动机旋转速度，而不是利用惯性量J。
作为动能计算公式的公式(11)用于修改公式(12)从而提供下面的公式(15)，该公式(12)是用于计算阻碍运动的工作负荷量的公式。
W J × 2 π 2 = Ne ( i - 1 ) 2 - Ne ( i ) 2 - - - - - - - - ( 15 )
公式(15)的左侧项是表示旋转速度减少的量C，它可由下面公式(16)来限定
C = W J × 2 π 2 - - - - - ( 16 )
旋转速度减少C是利用下面的公式(17)来计算的，该公式(17)是通过利用公式(16)来替换公式(15)而得到的。
C＝Ne(i-1)2-Ne(i)2                       (17)
这里，Ne(i)表示当前TDC的瞬时旋转速度，Ne(i-1)表示在过去第一次冲程中TDC处的瞬时旋转速度。
如上所述，在发动机停止期间的低转速操作条件下，可以将用于阻碍运动的工作负荷量W认为具有恒定的值。而且，由于惯性量J具有对于各发动机所独有的恒定值，因此由公式(16)所限定的旋转速度减少量C具有与发动机旋转速度无关的恒定值。因此，为今后第一个冲程中TDC处的瞬时旋转速度Ne(i+1)减少了由公式(16)所计算出的旋转速度减少量C。
下面的公式(18)用于计算将来的第一次冲程中的TDC处的瞬时旋转速度的预测值Ne(i+1)。
Ne ( i + 1 ) = Ne ( i ) 2 - C - - - - - ( 18 )
根据图28所示的发动机旋转速度估算程序在每个TDC处重复执行上述的瞬时旋转速度的预测值Ne(i+1)的计算。当程序开始时，在步骤7201中根据曲柄脉冲信号CRS来计算当前TDC处的瞬时旋转速度Ne(i)。然后，处理进到步骤7202，利用公式(17)来计算旋转速度减少量C，然后进到步骤7203，利用公式(18)计算在为今后第一个冲程中的TDC处的瞬时旋转速度的预测值Ne(i+1)。
由于第七实施例中计算瞬时发动机旋转速度的预测值Ne(i+1)的方法可以仅根据当前TDC的瞬时旋转速度Ne(i)和过去第一次冲程中TDC处的瞬时旋转速度Ne(i-1)来计算瞬时发动机旋转速度的预测值Ne(i+1)，而不需要使用发动机所独有的惯性量J，因此用于通过兼容性等得到发动机所独有的惯性量J的工时将不再需要，从而可以缩短调试时间。
此外，直到估算出将来的瞬时发动机旋转速度为止所需的计算的次数也可减少，ECU30的CPU中的计算量也可降低。而且，由于没有使用利用兼容性等得到惯性量J，因此可以在不受发动机制造公差影响的情况下，更为精确地估算将来的瞬时发动机旋转速度。
另外，可以利用公式(17)来替换公式(18)的右边项，从而将公式(18)修改为下面的公式(19)，该公式(19)可用于仅根据当前的瞬时旋转速度Ne(i)和过去第一次冲程中的瞬时旋转速度Ne(i-1)，来计算瞬时发动机旋转速度的预测值Ne(i+1)，而不需要计算旋转速度减少量C。
Ne ( i + 1 ) = 2 Ne ( i ) 2 - Ne ( i - 1 ) 2 - - - - - - - - ( 19 )
虽然在上述第六和第七实施例中估算了将来的发动机旋转速度，但是也可使用相同的方法来估算内燃发动机中与旋转速度，例如曲柄轴角速度和活塞运动速度相关的其他值。
而且，虽然在第七实施例中使用考虑了惯性量J的值作为旋转速度减少量C(与旋转速度相关的值的变化量)，但是也可使用考虑到与旋转相关的部分的质量的值和旋转运动的直径来作为与旋转速度相关的值的变量，这些部分的质量例如是活塞、连接杆、曲柄轴等，这些旋转运动直径例如是曲柄轴的半径。
另外，本发明并不局限于四气缸发动机，还可用于三或更少气缸发动机，或者五或更多气缸发动机，本发明并不局限于图1所示的进气口喷射发动机，还可应用于缸内喷射发动机和稀混合气发动机。

Claims (27)

1.一种发动机旋转停止位置控制装置，用于根据发动机停止命令来停止点火控制和燃料喷射控制中的至少一个，从而停止发动机旋转，该控制装置特征在于：
停止-时间压缩气压增加控制装置(30，101-109)，用于在发动机旋转停止时增加压缩冲程中的压缩气压，以停止发动机旋转。
2.如权利要求1所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
停止-时间压缩气压增加控制装置(30，101-109)就在发动机旋转停止之前增加吸气冲程中的进气量，从而增加随后压缩冲程中的压缩气压。
3.如权利要求1或2所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
存储装置(30，32)，用于存储由停止-时间压缩气压增加控制装置停止的发动机旋转停止位置的信息；和
发动机控制装置(30，201-208，301-309)，用于利用在存储装置中存储的作为发动机曲柄轴(24)的初始位置信息的发动机旋转停止位置信息，在发动机启动时开始点火控制和燃料喷射控制中的至少一个。
4.如权利要求1-3中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
停止-时间压缩气压增加控制装置(30，101-109)增加进气通道(13)中设置的节气门(14)或怠速控制阀(17)的打开程度，以增加进气量。
5.如权利要求1-3中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
停止-时间压缩气压增加控制装置(30，101-109)调整发动机(11)中设置的进气门的打开和闭合时间或进气门的提升，以增加进气量。
6.一种发动机旋转停止位置控制装置，包括：
发动机停止装置(30)，用于根据发动机停止命令来停止点火和燃料喷射中的至少一个，以停止发动机旋转；
第一参数计算装置(30，5403)，用于计算代表发动机操作的一参数；
第二参数计算装置(30，2103，3203，4303)，用于计算用于阻碍发动机操作的一参数；
旋转停止位置估算装置(30，2107，3208，4311，5406)，用于根据第一参数计算装置和第二参数计算装置计算出的代表发动机操作的参数和用于阻碍发动机操作的参数，来估算发动机停止装置停止发动机旋转期间的发动机旋转停止位置。
7.如权利要求6所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
发动机停止命令是由点火开关关闭信号和空转停止打开信号中的任何一个产生的。
8.如权利要求6或7所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第一参数计算装置(30，5403)计算发动机动能、旋转速度、曲柄轴角速度、活塞运动速度中的至少一个作为代表运动的参数。
9.如权利要求6-8中的任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第一参数计算装置(30，5403)计算代表通过将720℃A除以发动机气缸的数目所获得的每个曲柄角部分的运动的参数。
10.如权利要求6-9中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第一参数计算装置(30，5403)计算在计算时刻的瞬时值。
11.如权利要求6-10中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第二参数计算装置(30，2103，3203，4303)计算各部分中的泵送损失、摩擦损失以及各辅助装置中的驱动损失中的至少一个作为阻碍运动的参数。
12.如权利要求11所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第二参数计算装置(30，2103，3203，4303)考虑到与发动机操作有关的部分的质量及旋转运动直径和发动机惯性量中的至少一个，而计算阻碍运动的参数。
13.如权利要求6-12中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第二参数计算装置(30，2103，3203，4303)在发动机停止旋转期间至少计算一次用于阻碍运动的参数。
14.如权利要求6-13中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第二参数计算装置(30，2103，3203，4303)根据第一参数计算装置此次计算的代表运动的参数和上次计算的代表运动的参数，来计算阻碍发动机操作的量。
15.如权利要求6-14中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
第二参数计算装置(30，2103，3203，4303)计算在一个曲柄角中的阻碍发动机操作的量，该曲柄角是通过将720℃A除以发动机气缸数目而获得的。
16.如权利要求6-15中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
旋转停止位置估算装置(30，2107，3208，4311，5406)根据第一参数计算装置此次计算出的代表运动的参数和用于阻碍运动的参数来估算一代表将来运动的参数，并根据代表将来运动的参数的预测值来估算发动机旋转停止位置。
17.如权利要求16所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
旋转停止位置估算装置利用一曲柄角部分来估算代表将来运动的参数，该曲柄角是通过将720℃A除以发动机气缸数目而获得的。
18.如权利要求16或17所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
旋转停止位置估算装置(30，2107，3208，4311，5406)根据代表将来运动的参数的预测值和用于阻碍运动的参数，估算代表更远的将来的运动的参数。
19.如权利要求16-18中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
当代表将来运动的参数的预测值小于预定值时，旋转停止位置估算装置(30，2107，3208，4311，5406)估算发动机旋转将在具有该预测值的曲柄角之前停止。
20.如权利要求6-15中任何一个所述的发动机旋转停止位置控制装置，其特征在于：
旋转停止位置估算装置(30，2107，3208，4311，5406)根据第二参数计算装置计算出的用于阻碍运动的参数来计算发动机停止确定值，并在发动机停止装置停止发动机旋转期间，对第一参数计算装置计算出的代表运动的参数进行比较，以估算发动机旋转停止位置。
21.一种用于估算内燃发动机动能的装置，特征在于：
动能计算装置(30，6102)，用于计算该内燃发动机的当前动能：
工作负荷量计算装置(30，6103)，用于计算阻碍该内燃发动机运动的工作负荷量；和
将来动能估算装置(30，6104)，用于根据动能计算装置和工作负荷量计算装置计算出的当前动能和工作负荷量，估算将来的动能。
22.如权利要求21所述的用于估算内燃发动机动能的装置，特征在于：
动能计算装置(30，6102)利用发动机旋转速度、曲柄轴角速度和活塞运动速度中的至少一个来计算当前动能。
23.如权利要求21或22所述的用于估算内燃发动机动能的装置，特征在于：
工作负荷量计算装置(30，6103)利用各部分中的泵送损失、摩擦损失、各辅助装置中的驱动损失、热损失、机动车驱动系统中的损失以及路面摩擦损失中的至少一个，来计算工作负荷量。
24.如权利要求21-23中任何一个所述的用于估算内燃发动机动能的装置，特征在于：
工作负荷量计算装置(30，6103)根据具有动能计算装置上次计算得出的值的上次动能和具有当前计算值的当前动能之间的差，来得到工作负荷量。
25.如权利要求21-24中任何一个所述的用于估算内燃发动机动能的装置，特征在于：
将来动能估算装置(30，6104)将动能计算装置计算出的当前动能减去工作负荷量计算装置计算出的工作负荷量，得到将来动能。
26.如权利要求21-25中任何一个所述的用于估算内燃发动机动能的装置，特征在于：
旋转速度估算装置(30，6105)，用于根据将来动能估算装置估算出的将来动能，来估算一与将来旋转速度相关的值。
27.如权利要求26所述的用于估算内燃发动机动能的装置，特征在于：
旋转速度估算装置(30，6105)利用一个参数作为与旋转速度相关的值的变量，来估算与将来旋转速度相关的值，该参数考虑到与内燃发动机旋转相关的部分的质量、内燃发动机旋转运动直径、以及内燃发动机惯性量中的至少一个。
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