JP2000008938A - エンジン回転数算出装置 - Google Patents
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Abstract
けることなくエンジン回転数を算出することができるエ
ンジン回転数算出装置を提供する。 【解決手段】 エンジンのクランク軸が所定の角度だけ
回転する毎にその所定の角度の回転に要した所要時間を
測定し、その所要時間に応じてエンジン回転数を算出
し、前回算出のエンジン回転数が所定回転数より小であ
るときには、クランク軸が所定の角度より大なる角度の
回転に要した所要時間に応じてエンジン回転数を算出す
る。
Description
を算出するエンジン回転数算出装置に関する。
ンク軸が所定の角度だけの回転に要した所要時間を測定
し、その所要時間に応じてエンジン回転数が求められて
いる。具体的には、クランク角センサから得られるクラ
ンクパルスの発生タイミングから所定の角度として36
0度に対応する所要時間が測定され、その所要時間の逆
数に例えば、60を乗算することによりエンジン回転数
が算出されている。このように算出したエンジン回転数
が燃料噴射制御等のエンジン制御において主要なエンジ
ン運転パラメータとして用いられるのである(例えば、
特開昭61−277845号、特開平9−264241
号参照)。
ン回転数が低い低回転数域では、一定したエンジン回転
数であるべきときであっても高回転数域に比べてエンジ
ン回転が脈動するので、高回転数域と同一の角度だけの
回転に要した所要時間を用いてエンジン回転数を算出す
ると、脈動回転の影響を受けたエンジン回転数が算出さ
れてしまい、順次算出されるエンジン回転数が上下に変
動したものとなる。このように脈動回転の影響を受けた
算出エンジン回転数をエンジン制御に用いると、スムー
ズなエンジン制御とならないという課題があった。この
課題はV型エンジン等の不等間隔爆発を行なうエンジン
においてより顕著である。
気筒エンジンの場合には、図1(a)に示すように、ク
ランク軸が180度回転する毎に1つの気筒の爆発が行
われ、第1気筒、第3気筒、第2気筒、そして第4気筒
の順番で爆発が繰り返される。また、図1(b)に示す
ように、全ての気筒で各行程、すなわち膨張行程、排気
行程、吸気行程及び圧縮行程はクランク角度で180度
の間隔で同期して行なわれ、更に、クランク角度180
度毎の第1〜第4気筒の行程はクランク角度の720度
に亘って互いに異なる行程となっている。よって、いず
れの180度間隔の期間においても膨張行程、排気行
程、吸気行程及び圧縮行程各々が4つの気筒のいずれか
で行なわれ、複数の気筒で同一行程が同時に存在しな
い。すなわち、爆発圧力によりピストンが押されるため
クランク軸の回転を加速させる膨張行程と、吸入混合気
を圧縮させるためにクランク軸の回転を減速させる膨張
行程とが180度間隔で同時に存在しバランスが比較的
保たれているためクランク軸の回転は平均化されるの
で、エンジン回転数の算出において脈動回転の影響を受
けることは気筒間のばらつきを除いては少ない。
ンジンの場合には、図2(a)に示すように、第1気
筒、第3気筒、第2気筒、そして第4気筒の順番で爆発
が繰り返されるが、クランク角度0度で第1気筒の爆発
が行われると、第1気筒の爆発から第3気筒の爆発まで
のクランク角度は180度であり、第3気筒の爆発から
第2気筒の爆発までのクランク角度は270度であり、
第2気筒の爆発から第4気筒の爆発までのクランク角度
は180度であり、第4気筒の爆発から第1気筒の爆発
までのクランク角度は90度である。これは、図2
(b)に示すように、気筒各々で各行程、すなわち膨張
行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程はクランク角度
で180度の間隔で行なわれるが、第1、第3気筒と第
2、第4気筒とでは90度だけ各行程の変化位置がずれ
ているからである。よって、クランク軸がクランク角度
0度から720度までで2回転する1サイクルの期間内
では、クランク角度0度から360度まで1回転期間よ
りもクランク角度が360度から720度までの間での
次の1回転期間の方が爆発回数が多く、第3気筒の爆発
時点から第2気筒の爆発までは270度の期間があるの
で、その第2気筒の爆発直前においてクランク軸の回転
は減速傾向にある。逆に、第4気筒の爆発時点から第1
気筒の爆発までは90度の短い期間であるので、第1気
筒の爆発前後においてクランク軸の回転は加速傾向にあ
る。また、その1サイクルの期間内の0度〜90度の期
間(符号Aの期間)で膨張行程が第1気筒と第4気筒と
で重複してクランク軸の回転加速が大となる傾向にあ
る。更に、360度〜450度の期間(符号Bの期間)
では膨張行程がいずれの気筒にも存在せず、圧縮行程が
第2気筒だけで存在するので、クランク軸の回転が減速
される傾向となる。この結果、かかるV型4気筒エンジ
ン等の不等間隔爆発を行なうエンジンの場合には、クラ
ンク角度0度から360度まで1回転期間とクランク角
度が360度から720度までの間での次の1回転期間
とではエンジン回転の脈動が異なり、特に低回転数域で
はエンジン回転数の算出においてその回転脈動の影響を
受け易い。
転数域で脈動回転の影響を受けることなくエンジン回転
数を算出することができるエンジン回転数算出装置を提
供することである。
算出装置は、エンジンのクランク軸が所定の角度だけ回
転する毎にその所定の角度の回転に要した所要時間を測
定し、その所要時間に応じてエンジン回転数を算出する
エンジン回転数算出装置であって、前回算出のエンジン
回転数が所定回転数より小であるか否かを判別する判別
手段と、前回算出のエンジン回転数が所定回転数より小
であるときには、クランク軸が所定の角度より大なる角
度の回転に要した所要時間に応じてエンジン回転数を算
出する算出手段とを有することを特徴としている。
回転数域ではクランク軸が所定の角度より大なる角度の
回転に要した所要時間に応じてエンジン回転数を算出す
る構成より、高回転域よりも算出されるエンジン回転数
は平均されたものとなるので、脈動回転の影響を受ける
ことなくエンジン回転数を算出することができる。ま
た、脈動が少ないエンジンの高回転域ではクランク軸が
所定の角度の回転に要した所要時間に応じてエンジン回
転数を算出するので、実際のエンジン回転数の変化に追
従してエンジン回転数を正確に算出することができる。
所定の角度の複数倍の角度とすることにより、所定の角
度に要する所要時間を常に測定し、高回転数域ではその
所要時間をそのまま用いてエンジン回転数を算出し、低
回転数域では連続する複数の所要時間の合計値を用いて
エンジン回転数を算出することができるので、エンジン
回転数の算出処理が容易となる。
照しつつ詳細に説明する。図3は本発明によるエンジン
回転数算出装置を適用したエンジン制御システムを示し
ている。このエンジン制御システムにおいては、回転体
1及び電磁ピックアップ2からなるクランク角センサ3
が用いられる。回転体1は4サイクル内燃エンジンのク
ランク軸(図示せず)に設けられた円盤状のものであ
り、クランク軸の回転に連動して回転するようになって
いる。回転体1の外周には磁性材からなる凸部4が被検
出部として30度間隔で12個だけ連続して設けられて
いる。電磁ピックアップ2は回転体1の外周近傍に配置
されている。回転体1が回転していずれかの1の凸部4
が電磁ピックアップ2近傍に接近したとき電磁ピックア
ップ2からはクランクパルスが生成される。
ctric Control Unit:電子制御ユニット)5が接続され
ている。ECU5は、CPU6、RAM7、ROM8、
カウンタ9、出力インターフェース回路10、11及び
A/D変換器12を備えている。カウンタ9は電磁ピッ
クアップ2から出力されたクランクパルスによってリセ
ットされて図示しないクロック発生器から出力されたク
ロックパルスを計数し、そのクロックパルス発生数を計
数することによりクランクパルスの発生間隔の時間Me
を得る。CPU6はクランクパルスの立ち上がりによっ
て割り込み処理を行なう。なお、CPU6、RAM7、
ROM8、カウンタ9、出力インターフェース回路1
0、11及びA/D変換器12は共にバスに共通接続さ
れている。
必要な吸気管内圧PB、冷却水温TW、スロットル開度
θth、排気ガス中の酸素濃度O2等のエンジン運転パラ
メータを検出する複数のセンサからのアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するために設けられている。CPU
6はこれらのエンジン運転パラメータ及び後述の動作に
より算出されるエンジン回転数Neを用いて燃料噴射量
や点火時期を決定し、その燃料噴射量だけの燃料噴射を
指令するためにインジェクタ駆動指令を発生し、また、
点火時期を示す点火時期信号を発生する。
からのインジェクタ駆動指令に応じてインジェクタ13
を駆動する。インジェクタ13は内燃エンジンの吸気管
の吸気ポート近傍に設けられ、駆動されたとき燃料を噴
射する。出力インターフェース回路11はCPU6から
の点火時期信号に応じて点火装置14を活性化させる。
回転数Neを算出するためにMe検出動作及びNe算出
動作をROM8に予め記憶された割り込み処理ルーチン
に従って実行する。Me算出動作は、クランク軸、すな
わち回転体1が360度回転する時間Me iを算出する
動作である。CPU6はクランク角センサ3から出力さ
れたクランクパルスの立ち上がりに応答して割り込み処
理ルーチンによりMe算出動作を図4に示すように行な
う。すなわち、先ず、変数nに1を加算し(ステップS
1)、カウンタ9の計数値を時間Me(n)[sec]として読
み取って保存する(ステップS2)。変数nの初期値は
0である。n=1の場合には時間Me(1)である。ステ
ップS2の実行後、変数nが12に等しいか否かを判別
する(ステップS3)。n≠12ならば、このMe算出
動作を終了する。n=12ならば、現時点までの今回の
時間Meiを前回の時間Mei-1とし(ステップS4)、
その後、今回の時間Mei[sec]を次式の如くMe(1)〜
Me(12)を全て加算することにより算出してRAM7に
保存する(ステップS5)。
+Me(12) ステップS5の実行後、変数nを0とし(ステップS
6)、Me算出動作を終了する。なお、クランク角セン
サ3からは特定気筒のピストンの上死点時点を示すTD
C信号も通常、発生されるので、このTDC信号に応答
して変数nを0にしても良い。
に同期したクランク軸の1回転毎のタイミングで、或い
はエンジン回転数Neが必要な事象(イベント)が生じ
たときにCPU6において割り込み処理ルーチンとして
実行される。CPU6は図5に示すように、先ず、本N
e算出動作で前回算出したエンジン回転数Neを読み出
し(ステップS11)、そのエンジン回転数Neが所定
回転数Nref1(例えば、5000[rpm])より低いか否
かを判別する(ステップS12)。Ne≧Nref1なら
ば、エンジン回転数Ne[rpm]を60/Meiの如く算出
する(ステップS13)。Ne<Nref1ならば、エンジ
ン回転数Ne[rpm]を120/(Mei-1+Mei)の如く
算出する(ステップS14)。ステップS13又はS1
4で算出されたエンジン回転数NeはRAM7に保存さ
れ(ステップS15)、次の本Ne算出動作のステップ
S11で読み出される。
び120の単位は秒である。このように前回算出のエン
ジン回転数Neが所定回転数Nref1以上である高回転数
の場合には、クランク軸が1回転するために要した時間
Mei[sec]からエンジン回転数Neが新たに算出され
る。一方、前回算出のエンジン回転数Neが所定回転数
Nref1より低回転数の場合には、クランク軸が2回転す
るために要した時間Mei-1+Mei[sec]からエンジン
回転数Neが新たに算出される。
高回転数時及びNe<Nref1の低回転数時の両方におい
てエンジン回転数Neの算出動作は、その算出に用いら
れる回転周期数の長短に関わらず、クランク軸が1回転
する毎に行なわれるが、Ne≧Nref1の高回転数時には
エンジン回転数Neはクランク軸が1回転する毎に算出
され、Ne<Nref1の低回転数時にはクランク軸が2回
転する毎に算出されるようにしても良い。
エンジン回転数Ne(n)を算出した上で、Ne≧Nref1
の高回転数時には最新のエンジン回転数Ne(n)をエン
ジン回転数Neとし、Ne<Nref1の低回転数時にはエ
ンジン回転数Ne(n)とその1回転前のエンジン回転数
Ne(n-1)との平均値をエンジン回転数Neとしても良
い。
ク軸が30度回転する毎の時間Me(n)を測定してその
時間Me(n)をクランク軸が1回転する期間分だけ加算
してMeiを算出しているが、特定気筒のTDC信号に
同期してクランク軸が1回転する時間Meiを連続的に
測定しても良い。更に、高回転数時と低回転数時とでエ
ンジン回転数Neを算出する式自体を共通としておき、
低回転数時には算出式に(Mei-1+Mei)を算入し、
高回転数時には(2Mei)を算入するように構成すれ
ば、エンジン回転数Neを算出する割算の演算を低回転
数時と高回転数時とで共通化することができる。すなわ
ち、図6に示すように、CPU6は、図5に示したNe
算出動作と同様にステップS11及びS12を実行し、
ステップS12の判別結果がNe≧Nref1の高回転数時
であるときには今回の時間Meiの2倍を時間Mesとし
(ステップS21)、ステップS12の判別結果がNe
<Nref1の低回転数時であるときには前回の時間Me
i-1と今回の時間Meiとを加算してそれを時間Mesと
する(ステップS22)。ステップS21又はS22で
算出した時間Mesを用いてエンジン回転数Ne[rpm]を
120/Mesの如く算出し(ステップS23)、ステ
ップS15に進んでエンジン回転数NeをRAM7に保
存する。
動作を示している。この図7のNe算出動作において図
5に示したNe算出動作と同一部分は同一符号で示して
いる。CPU6はステップS12でNe<Nref1と判別
した場合に、ステップS11で読み出したエンジン回転
数Neが所定回転数Nref2(例えば、1000[rpm])
より低いか否かを判別する(ステップS16)。Ne≧
Nref2、すなわち、Nref2≦Ne<Nref1ならば、ステ
ップS14に進んでエンジン回転数Ne[rpm]を120
/(Mei-1+Mei)の如く算出する。Ne<Nref2なら
ば、エンジン回転数Ne[rpm]を240/(Mei-3+M
ei-2+Mei-1+Mei)の如く算出する(ステップS1
7)。Mei-3,Mei-2,Mei-1,Mei各々はMe算
出動作で算出されたクランク軸1回転に要した時間であ
る。なお、この実施例の場合にはMe算出動作におい
て、今回の時間Mei及び前回の時間(1回前の時間)
Mei -1を保存するだけでなく、2回前の時間Mei-2及
び3回前の時間Mei-3も保存する必要がある。
エンジン回転数Neが所定回転数Nref1以上である高回
転数の場合には、クランク軸が1回転するために要した
時間Mei[sec]からエンジン回転数Neが新たに算出さ
れる。前回算出のエンジン回転数Neが所定回転数Nre
f1より低く所定回転数Nref2以上の低回転数の場合に
は、クランク軸が2回転するために要した時間Mei-1
+Mei[sec]からエンジン回転数Neが新たに算出され
る。前回算出のエンジン回転数Neが所定回転数Nref2
よりも更に低い低回転数の場合には、クランク軸が4回
転するために要した時間Mei-3+Mei-2+Mei-1+
Mei[sec]からエンジン回転数Neが新たに算出され
る。
の低回転数域ではクランク軸が所定の角度より大なる角
度の回転に要した所要時間に応じてエンジン回転数を算
出する構成より、高回転域よりも算出されるエンジン回
転数は平均されたものとなるので、脈動回転の影響を受
けることなくエンジン回転数を算出することができる。
また、脈動が少ないエンジンの高回転域ではクランク軸
が所定の角度の回転に要した所要時間に応じてエンジン
回転数を算出するので、実際のエンジン回転数の変化に
追従してエンジン回転数を正確に算出することができ
る。よって、本発明によるエンジン回転数算出装置によ
って算出されたエンジン回転数をエンジン制御に用いれ
ば、スムーズなエンジン制御が可能となる。
間とを示したV型4気筒エンジンのような不等間隔爆発
を行なうエンジンの場合には、クランク角度0度から3
60度までの1回転期間とクランク角度が360度から
720間までの次の1回転期間とではエンジン回転の脈
動が異なっても、低回転数時のその脈動回転の影響を受
けることなくエンジン回転数を算出することができる。
所定の角度の複数倍の角度とすることにより、所定の角
度に要する所要時間を常に測定し、高回転数域ではその
所要時間をそのまま用いてエンジン回転数を算出し、低
回転数域では連続する複数の所要時間の合計値を用いて
エンジン回転数を算出ことができるので、エンジン回転
数の算出処理が容易となる。
程期間とを示す図である。
程期間とを示す図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 エンジンのクランク軸が所定の角度だけ
回転する毎にその所定の角度の回転に要した所要時間を
測定し、その所要時間に応じてエンジン回転数を算出す
るエンジン回転数算出装置であって、 前回算出のエンジン回転数が所定回転数より小であるか
否かを判別する判別手段と、 前記前回算出のエンジン回転数が前記所定回転数より小
であるときには、前記クランク軸が前記所定の角度より
大なる角度の回転に要した所要時間に応じてエンジン回
転数を算出する算出手段と、を有することを特徴とする
エンジン回転数算出装置。 - 【請求項2】 前記所定の角度より大なる角度は、前記
所定の角度の複数倍の角度であることを特徴とする請求
項1記載のエンジン回転数算出装置。
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