本发明涉及单缸4冲程发动机，该发动机包括控制装置，该控 制装置根据用来探测废气内的氧的浓度的氧浓度传感器的信号而 反馈控制所供给的燃料总量。浓度传感器布置在排气口和废气排 放控制催化剂之间。

在具有贵金属如铂-铑和类似物质的废气排放控制催化剂的发 动机中，该废气排放控制催化剂布置在排气通道内从而把废气内 的有害成分进行转化，传统的做法是：用氧浓度传感器探测废气 内的氧的浓度，而该氧浓度传感器布置在废气排放控制催化剂上 游位置处的排气通道内，从而使废气排放控制催化剂的性能达到 最大，并且根据所探测到的氧的浓度来把供给到发动机的空气- 燃料混合物的空-燃比控制在接近理论空-燃比的范围内。

在多缸发动机中，废气在每个预定的曲柄角处从若干气缸中顺 序排出，排气通道内的废气流的脉冲被抑制到相对较小的水平。 但是，在单缸4冲程发动机中，曲轴每旋转两圈排气冲程只产生 一次，在排气通道内的废气流内产生较大的脉冲，并且在一些情 况下，由于脉冲作用，因此通过废气排放控制催化剂的废气可以 在排气通道内回流。废气排放控制催化剂具有氧化废气的作用， 为此，从废气排放控制催化剂中回流的废气中的氧的浓度与固有 的值不同。如果探测到错误的氧的浓度从而反馈控制所供给的燃 料总量，因此有可能不能实现正确的控制。尤其是，目前倾向把 排气口和废气排放控制催化剂布置成相互之间的间隔距离较小， 从而触发废气排放控制催化剂并使得发动机紧凑。因此，废气排 放控制催化剂和氧浓度传感器之间的距离也较小，在那里废气的 脉冲易于发生影响。

本发明鉴于上述情况而完成的，本发明的目的是确保废气内的 氧的浓度可以不受废气脉冲的影响而被探测到。

为了实现上面的目的，因此提供了具有控制装置的单缸4冲程 发动机，该控制装置根据用来探测废气内的氧的浓度的氧浓度传 感器的信号来反馈控制所供给的燃料总量，该氧浓度传感器布置 在排气口和废气排放控制催化剂之间，其中控制装置根据排气冲 程期间所探测到的氧的浓度以反馈的方式来控制所供给的燃料总 量。

就上面的布置而言，当废气在发动机的排气冲程期间排出时， 废气内的氧的浓度由氧浓度传感器来探测。因此，防止错误探测 氧化过的废气内的氧的浓度是可能的，而该废气由于废气脉冲而 从废气排放控制催化剂中回流，从而根据正确探测到的废气内的 氧的浓度来精确地反馈控制所供给的燃料总量。而且，很难受到 废气脉冲的影响，因此废气排放控制催化剂可以布置在靠近排气 口的位置上，因此，具有高温的废气可以提供到废气排放控制催 化剂中，导致了净化废气效果提高，并实现了发动机结构紧凑。

此外，控制装置包括用来识别排气冲程和压缩冲程的冲程识别 装置，该控制装置根据冲程识别装置所确定的排气冲程期间的氧 的浓度以反馈的方式来控制所供给的燃料总量。

就上面的布置而言，排气和压缩冲程通过布置在控制装置内的 冲程识别装置来识别。因此，可靠地识别排气和压缩冲程是可能 的，而在这些冲程中曲轴呈现相同相位。

此外，冲程识别装置探测发动机曲轴的角速度，并在所探测到 的角速度较大时确定为排气冲程。

就上面的布置而言，由于排气冲程期间的曲轴角速度较大而压 缩冲程期间的较小，因此可靠地辨别排气冲程和压缩冲程是可能 的。

此外，探测曲轴旋转一圈所需要的时间，并且在所探测到的时 间较短时冲程识别装置确定为排气冲程。

就上面布置而言，考虑到就包括排气冲程的曲轴旋转一圈而 言，曲轴旋转一圈所需要的时间较短，而就包括压缩冲程的曲轴 旋转一圈而言，曲轴旋转一圈所需要的时间较长，因此可靠地辨 别排气冲程和压缩冲程是可能的。

此外，冲程识别装置根据驱动发动机进气阀和排气阀中的一个 的凸轮轴的相位来确定排气冲程。

就上面的布置而言，凸轮轴每旋转一圈排气冲程只进行一次， 因此根据凸轮轴的相位来可靠地确定排气冲程是可能的。

参照附图，现在将描述本发明的实施例。

图1到5表示本发明的实施例。

图1是单缸4冲程发动机的纵向剖面图。

图2是表示第一和第二脉冲发生器处于安装状态的视图。

图3是沿着图2的线3-3所截取的视图。

图4是用来解释第一脉冲发生器的脉冲输出的简图。

图5是用来表示识别排气冲程的技术的正时图。

如图1所示，单缸4冲程发动机E包括：与曲轴箱11设置成 一个整体的缸体12、结合到缸体12的上表面上的缸盖13、结合 到缸盖13的上表面上的盖罩14和结合到曲轴箱11的下表面上的 油底壳15。活塞17可滑动地安装在气缸16内并通过连杆18连 接到曲轴19上，而气缸16在缸体12内限制出。对着活塞17的 顶表面的燃烧室20在缸盖13内限制出，进气口21和排气口22 连通到燃烧室20。进气管23连接到进气21上，而排气管24 连接到排气口22上。进气凸轮轴26旋转进气凸轮261，而排气凸 轮轴27旋转排气凸轮271，进气凸轮261和排气凸轮271设置在阀 工作室25内。用来打开和关闭进气阀孔28的进气阀29由进气凸 轮261来驱动，而用来打开和关闭排气阀孔30的排气阀31由排 气凸轮271来驱动。

用来把燃料喷射到进气21的燃料喷射阀32安装在进气管 23上。用来净化废气的废气排放控制催化剂33设置在排气管24 内，用来探测氧在废气中的浓度的氧浓度传感器34安装在废气排 放控制催化剂33的上游位置处的排气管24内。响应曲轴19的旋 转而产生脉冲信号的第一脉冲发生器35和第二脉发生器36安装 在曲轴19的附近，从而确定发动机E处于排气冲程。起着本发明 的控制装置作用的电子控制单元U包括冲程识别装置37，在冲程 识别装置37根据第一和第二脉冲发生器35和36的脉冲信号已确 定为排气冲程时，该电子控制单元U根据氧浓度传感器34所探测 到的废气中的氧的浓度以反馈方式来控制从燃料喷射阀32中喷出 的燃料总量，从而调整空气-燃料混合物的空-燃比。

在具有膨胀冲程、排气冲程、进气冲程和压缩冲程(在曲轴 19旋转2圈的同时进行这些冲程)的单缸4冲程发动机E中，废 气只在排气冲程期间排出。因此，排气管24内的废气流中可以产 生脉冲，因而在一些情况下，通过废气排放控制催化剂33的废气 在排气管24内向着排气口22回流。由于废气排放控制催化剂33 的氧化作用，因此通过废气排放控制催化剂33的废气具减小的氧 的浓度。因此，如果回流废气中的氧的浓度由氧浓度传感器34探 测到且用在所喷射出的燃料总量的反馈控制中，那么有可能不能 进行正确控制。为了克服这种问题，因此在排气管24内的废气排 出时，即在排气冲程期间(不包括阀重叠区域的实际排气冲程) 探测废气中的氧的浓度。为此，需要精确地确定排气冲程。

下面描述确定排气冲程的布置和操作。

如图2和3所示，飞轮41在它的外周上具有大量的齿411， 而飞轮41固定到曲轴19的端部上。具有小齿轮42的起动马达 43的输出轴431在其上布置成一个整体，而输出轴431可以前进 和退回。如果起动马达43在发动机E起动时被驱动，那么输出轴 前进，从而引起小齿轮42与飞轮41的齿411啮合，因而曲轴19 被驱动了。

磁阻分配头(reluctor)44固定到飞轮41一侧的外边缘上， 而第一脉冲发生器35固定到固定件45上，因此它与磁阻分配头 44相对。第二脉冲发生器36固定到固定件46上，因此它与飞轮 41的齿411相对。

参照附图4和5描述用电子控制单元U的冲程识别装置37来 确定排气冲程的技术。

曲轴19和飞轮41的旋转方向用图2箭头R来表示。如果，当 飞轮41的外周上的点P与第二脉冲发生器36相对时(见图 2)，曲轴19的相位处于排气冲程终端的上死点TDCe或者处于压 缩冲程终端的上死点TDCc，那么磁阻分配头(reluctor)44的 安装位置是这样的：沿旋转方向看去，它的前边缘44f相对于线 段OP沿着旋转方向R在前置侧上形成35°角，而它的后边缘 44r相对于线段OP沿着旋转方向R在前置侧上形成10°角。因 此，如图4所示，在距离排气冲程终端的上死点TDCe或者压缩冲 程终端的上死点TDCc还有35°的位置处第一脉冲发生器35输出 正极脉冲信号a，并且在距离排气冲程终端的上死点TDCe或者压 缩冲程终端的上死点TDCc还有10°的位置处第一脉冲发生器35 输出负极脉冲信号b。

如果飞轮41具有例如120个齿411，那么曲轴19一旋转通过 3°第二脉冲发生器36就输出成对的正极脉冲信号c和负极脉冲 信号d(见图5)。由于本实施例的发动机属于单缸发动机，因此 曲轴19的角速度在360°曲柄角所提供的期间可以改变。更加具 体地说，在膨胀冲程的端部处角速度假定为最大值，而在该膨胀 冲程中活塞17由燃烧气体的压力来驱动，在压缩冲程的端部处角 速度假定为最小值，而在该压缩冲程中活塞17承受压缩负荷。因 此正极脉冲信号c和负极脉冲信号d的输出间隔是不均匀的，因 此它在曲轴19的角速度较大的区域内较短，而在曲轴19的角速 度较小的区域内较长。

在曲轴19旋转两圈的同时进行发动机的膨胀、排气、进气和 压缩冲程。因此，只是借助于探测来自第一脉冲发生器35所产生 的脉冲信号的曲轴19的相位，不能识别排气冲程和压缩冲程。这 是因为排气冲程中的脉冲信号和压缩冲程中的脉冲信号都包括在 由磁阻分配头44的前边缘44f旁边的第一脉冲发生器35所产生 的脉冲信号中。

因此，曲轴19的角速度根据第二脉冲发生器36所探测到的飞 轮41的齿411所产生的正极脉冲信号c和负极脉冲信号d之间的 时间间隔来探测。时间间隔与曲轴19的角速度成反比。因此，当 时间间隔较小时，曲轴19的角速度较大，而当时间间隔较大时， 曲轴19的角速度较小。然后，在磁阻分配头44的前边缘44f所 产生的正极脉冲a中，曲轴19的角速度较小(压缩冲程)时所产 生的这些脉冲被识别并用作点火信号a1，而曲轴19的角速度较大 (排气冲程)时所产生的这些脉冲被识别并用作氧浓度探测信号 a2。

因此，如果根据氧浓度探测信号a2的输出正时来控制氧浓度传 感器34探测废气内的氧浓度的正时，排气冲程期间所排出的废气 内的氧的浓度可被探测到，从而正确地控制所喷射出的燃料总 量。氧浓度传感器34所探测到的气体很难受到废气脉冲的影响， 因此废气排放控制催化剂33和氧浓度传感器34可以邻近排气口 22而放置。因此，具有高温的废气可以提供到废气排放控制催化 剂33中，从而导致废气排放控制效果提高，而且使得发动机E紧 凑。

现在将描述本发明的第二个实施例。

在上述第一实施例中，冲程识别装置37根据曲轴19的角速度 来识别排气冲程和压缩冲程。但是在第二实施例中，根据曲轴19 旋转一圈所需要的时间来识别排气冲程和压缩冲程。

如图5中所看到的一样，膨胀和排气冲程包括在从点火信号a1 到氧浓度探测信号a2的曲轴19旋转一圈中，而在该进气和压缩 冲程中曲轴19的角速度较大。因此，曲轴19旋转一圈所需要的 时间T2相对较短。另一方面，进气和压缩冲程包括在从氧浓度探 测信号a2到点火信号a1的曲轴19旋转一圈中，而在该进气和压 缩冲程中曲轴19的角速度较小。因此，曲轴19旋转一圈所需要 的时间T1相对较长。

因此，如果测量了时间T1和T2，那么可以确定在较长时间T1 的终点时输出的正极脉冲信号a是点火信号a1，而在较短时间T2 的终点时输出的正极脉冲信号a是氧浓度探测信号a2。

根据第二实施例，可采用与第一实施例中相同的第一和第二脉 冲发生器35和36，并可产生与第一实施例相同的功能和效果。

现在将描述本发明的第三实施例。

在上述第一和第二实施例中，因为要探测曲轴19的相位，因 此需要用来识别排气和压缩冲程的装置，导致了结构复杂。为了 解决这个问题，曲轴19每旋转两圈而进气凸轮轴26或排气凸轮 轴27旋转一圈的相位可通过诸如脉冲发生器来探测。

例如，如果把排气凸轮轴27作为例子，那么排气冲程产生在 排气凸轮轴27旋转一圈的期间中。因此，如果根据以排气凸轮轴 27的相位为基础的排气冲程的探测，用氧浓度传感器34来探测 废气内的氧的浓度，那么排气冲程所排出的废气内的氧的浓度可 以被探测到，从而正确地控制所喷射出的燃料总量。

根据第三实施例，借助于仅提供一个脉冲发生器来识别排气冲 程，这有助于减少零件的数目。

在上述实施例中，在排气冲程中探测氧的浓度的正时设立在距 离排气冲程终点的上死点TDCe还有35°的位置上。另一方面， 正时可以设立在实际排气冲程期间的任何位置上。在这些实施例 中，共用的第一脉冲发生器35用来探测点火正时和氧浓度探测正 时，但是专用的脉冲发生器可用来探测氧浓度探测正时。

如上所讨论的一样，当发动机处于排气冲程且排出废气时， 废气内的氧的浓度可通过氧浓度传感器来探测。因此，防止错误 探测氧化过的废气内的氧的浓度是可能的，而该废气由于废气脉 冲而从废气排放控制催化剂中回流，从而根据正确探测到的废气 内的氧的浓度，精确地反馈控制所供给的燃料总量。而且，很难 受到废气脉冲的影响，因此废气排放控制催化剂可以布置在靠近 排气口的位置上。因此，具有高温的废气可以提供到废气排放控 制催化剂中，导致了净化废气效果提高，并还实现了发动机结构 紧凑。

排气冲程和压缩冲程通过布置在控制装置内的冲程识别装置来 识别。因此，即使曲轴呈现相同相位，也可可靠地识别排气冲程 和压缩冲程。

由于排气冲程期间的曲轴角速度较大而压缩冲程期间的较小， 因此可靠地辨别排气冲程和压缩冲程是可能的。

由于就包括排气冲程的曲轴旋转一圈而言，曲轴旋转一圈所需 要的时间较短，而就包括压缩冲程的曲轴旋转一圈而言，曲轴旋 转一圈所需要的时间较长，因此可靠地辨别排气冲程和压缩冲程 也是可能的。

曲轴每旋转一圈排气冲程只进行一次，因此根据凸轮轴的相位 来可靠地识别排气冲程是可能的。

在没有脱离本发明的精神实质或者本质特征的情况下，本发明 可以体现在其它的具体形式上。无论从那一点来看，现在所公开 的实施例应认为是示例性质的而非限制性的，本发明的范围用附 加的权利要求书来指出，而不是上面的描述，落入权利要求书的 等价范围和含义之内的所有变化都包括在其中。