JP2000337206A - 4サイクルエンジンの行程判別装置 - Google Patents
4サイクルエンジンの行程判別装置Info
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Abstract
状態でも行程判別を正確に行える4サイクルエンジンの
行程判別装置を提供する。 【解決手段】 歯抜け歯車1およびパルス発生器2と、
吸気管内圧検知手段6と、インジェクタ4および点火プ
ラグ5の点火タイミングを制御するECU3とを含み、
ECU3は、クランクシャフト7の位相を検知する位相
検知手段301と、検知された位相と吸気管内圧とに基
づいて行程を判別する第1の行程判別手段302と、ク
ランクシャフト7の回転周期MEを検知する回転周期検
知手段303と、所定位相の2つの回転周期MEを比較
する比較手段304と、比較結果に基づいて行程を判別
する第2の行程判別手段305と、第1および第2の行
程判別手段302のいずれかを選択する選択手段306
とを主たる構成とする。
Description
を採用した4サイクルエンジンの行程判別装置に係り、
特に、吸気管内圧力が大気圧に近い(負圧が低い)状態
でも行程判別を正確に行える4サイクルエンジンの行程
判別装置に関する。
エンジンでは、その行程判別をエンジンのカムシャフト
の位相およびクランクシャフトの位相の双方に基づいて
検知していたが、特開平10−227252号公報で
は、カムシャフトの位相を検知することなく、クランク
シャフトの位相と吸気管内圧力との相互関係に基づいて
行程判別を行う行程判別装置が提案されている。これに
より、エンジンのシリンダヘッド内にカムセンサを設置
する必要がなくなるので、エンジンの小型・軽量化が可
能になる。
吸気管内圧力がクランクシャフトの2回転を1周期とし
て規則的に変化することに着目してなされたものであ
り、エンジンが定常状態で回転していれば、各行程の状
態が吸気管内圧力に反映されるので行程判別が可能にな
る。
渡状態でスロットルが大きく開かれている場合や、定常
状態であってもスロットルが大きく開かれてエンジンが
高回転運転されている場合は、吸気管内圧力が行程にか
かわらず大気圧レベルまで上昇してしまう。このため、
各行程の状態が吸気管内圧力に反映されなくなってしま
い、クランクシャフト位相と吸気管内圧力との相互関係
だけでは行程判別を正確に行うことができないという問
題があった。
点を解決し、スロットルが大きく開かれて吸気管内圧力
が大気圧に近い(負圧が低い)状態でも行程判別を正確
に行える4サイクルエンジンの行程判別装置を提供する
ことにある。
ために、本発明は、4サイクルエンジンのクランクシャ
フトの位相を検知する位相検知手段と、前記エンジンの
シリンダに連なる吸気管内の圧力を検知する吸気管内圧
検知手段と、検知されたクランクシャフトの位相および
吸気管内圧力の相互関係に基づいて行程判別を行う第1
の行程判別手段とを具備した4サイクルエンジンの行程
判別装置において、クランクシャフトの各位相における
回転周期をそれぞれ検知する回転周期検知手段と、クラ
ンクシャフトの異なる所定位相で検知された2つの回転
周期を比較する比較手段と、前記比較結果に基づいて行
程判別を行う第2の行程判別手段と、前記第1および第
2の行程判別手段のいずれかを選択する選択手段とを含
むことを特徴とする。
における行程とクランクシャフトの回転周期MEとの関
係を示した図であり、ここでは、クランクシャフトの1
回転を歯抜けを含む13ステージに分割し、行程の1周
期であるクランクシャフトの2回転(26ステージ)
に、#0〜#25の本ステージ番号を割当てている。
係が同一であるステージ#5、#10および#18(ス
テージ#5相当)、#23(ステージ#10相当)にお
ける各回転周期MEを比較すると、ステージ#10にお
けるMEはステージ#5におけるMEを上回り、この関
係は吸気管内圧にかかわらず保持される。また、ステー
ジ#18、#23を比較すると、上記とは逆にステージ
#18におけるMEがステージ#23におけるMEを上
回り、この関係も吸気管内圧にかかわらず保持される。
相関係が同一であっても、MEの相対関係に着目すれ
ば、吸気管内圧とは無関係に、ステージと行程との対応
関係を判別することができる。
細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である4サ
イクルエンジンの行程判別装置のブロック図であり、ク
ランクシャフト7が1回転すると1回転して歯抜けを含
む13個のパルスを出力する一対の歯抜け歯車1および
パルス発生器2と、エンジンのシリンダに連なる吸気管
内の圧力を検知する吸気管内圧検知手段6と、インジェ
クタ4の燃料噴射タイミングおよび噴射量、ならびに点
火プラグ5の点火タイミングを制御するECU(電子コ
ントロールユニット)3とを含む。
るパルス信号に基づいてクランクシャフト7の位相を検
知する位相検知手段301と、検知された位相と吸気管
内圧とに基づいて行程を判別する第1の行程判別手段3
02と、前記パルス信号に基づいてクランクシャフト7
の回転周期MEを位相ごとに検知する回転周期検知手段
303と、前記回転周期検知手段303が所定の位相で
検知した2つの回転周期MEを比較する比較手段304
と、前記回転周期MEの比較結果に基づいて行程を判別
する第2の行程判別手段305と、前記第1および第2
の行程判別手段302、305のいずれかを車両の走行
状態に基づいて選択する選択手段306とを主たる構成
とし、前記インジェクタ4および点火プラグ5は、前記
選択手段306が選択した行程判別手段により制御され
る。
理を、図2〜6のフローチャートおよび図7〜9のタイ
ミングチャートを参照して説明する。なお、実施形態は
バンク角90度のV型2気筒エンジンへの適用例とし、
各気筒1、2の行程と正規のステージ(本ステージ)と
の関係は図9に示した通りである。また、気筒1、2の
各圧縮上死点(TDC)はステージ#19、#10に対
応し、排気上死点はステージ#6、#23に対応するも
のとする。
カウントが開始されると、図2のフローチャートに示し
た『ステージ判断処理』(メインフロー)が起動され
る。ここで言う“ステージ”とは、クランクシャフト2
回転をパルス間隔で区切って各区切りに割当てられる序
数であり、本実施形態では、行程の1周期であるクラン
クシャフトの2回転(26ステージ)に、#0〜#25
の本ステージ番号が割り当てられる。
303により、前回のパルス検知タイミングから今回の
パルス検知タイミングまでの経過時間Δtに基づいてク
ランクシャフト7の回転周期ME[=f(Δt)]が求
められる。ステップS2において、周期MEが所定時間
MEref よりも短いこと、すなわちエンジン回転速度が
所定値を超えたことが検知されると、ステップS3で
は、ステージカウンタのカウント値Nがインクリメント
され、このカウント値Nが始動時ステージ番号(#N)
として定義される。前記ステージカウンタは、0〜25
の範囲でステージ番号を繰り返しカウントする。ステッ
プS4では、各ステージごとに算出された回転周期ME
が始動時ステージ#Nと対応付けて記憶される。
いるか否かが判定され、ここでは未だ確定していないの
で、本ステージの確定に先立って仮ステージを暫定的に
設定するためにステップS6へ進む。ステップS6にお
いて、図8に示したように、始動時ステージが#15に
達する、すなわち歯抜け歯車1が1回転以上すると、ス
テップS7では、前記位相検知手段301により歯抜け
位置が検出される。歯抜け位置は、ME(N−1)/M
E(N)をそれぞれ算出し、その値が最大値を示す場合
の(N−1)に相当するステージ(本実施形態では“#
5”)となる。
ージ(=#5)に基づいて仮ステージ番号を決定する。
すなわち、図8に示したように、歯抜けステージに仮ス
テージ#0を割り当て、同様に、始動時ステージ#6に
は仮ステージ#1、始動時ステージ#7には仮ステージ
#2を、それぞれ割り当てる。但し、ここでは歯抜け位
置のステージが真に本ステージの#0に相当するのか、
あるいは本ステージの#13に相当するのかは不確定で
ある。
回転周期MEとの対応関係が、前記歯抜けステージと仮
ステージとの対応関係に基づいて、仮ステージと周期M
Eとの対応関係に改められる。すなわち、始動時ステー
ジ#6の回転周期MEは仮ステージ#1の回転周期ME
として再登録される。
と、ステップS10では、現在の仮ステージが#0また
は#13のいずれであるかが判定され、仮ステージが#
0、#13以外であれば当該処理を終了する。また、仮
ステージが#0あるいは#13であると、ステップS1
1では、クランクシャフトの回転周期MEに基づいてス
テージを判別する『MEによる行程判別処理』が実行さ
れる。
の処理内容を示したフローチャートである。ステップS
501では、前記選択手段306により、『MEによる
行程判別処理』が既に完了しているか否かが判定され、
最初は完了していないのでステップS502へ進む。ス
テップS502では、現在の仮ステージが#13である
か否かが判定され、#13以外であれば当該処理を終了
し、#13であればステップS503へ進む。ステップ
S503では、仮ステージ#10における回転周期ME
(#10)と仮ステージ#5における回転周期ME(#
5)とが、前記比較手段304により比較される。
一致していれば、図7に示したように、仮ステージ#1
0では気筒2が点火直前の上死点となるので、曲線で示
されているように回転周期ME(#10)が回転周期M
E(#5)を上回る筈である。これに対して、仮ステー
ジが本ステージと一致せずに誤ステージと一致していれ
ば、仮ステージ#5では気筒1が点火直前の上死点に近
付くので、回転周期ME(#5)が回転周期ME(#1
0)を上回る筈である。
て周期ME(#10)≧周期ME(#5)と判定されれ
ば、ステップS504において第2の行程判別手段30
5により、図8にも示したように、現在のステージ(仮
ステージ#13)が本ステージ#13に設定され、周期
ME(#10)<周期ME(#5)であれば、ステップ
S505において、現在のステージが本ステージ“#
0”に設定される。
クシャフト7の回転周期MEがエンジンの行程に応じて
規則的に変化することに着目し、クランクシャフト7の
位相と回転周期MEとの対応関係に基づいてエンジンの
行程判別を行うので、吸気管内圧とは無関係に行程判別
を正確に行えるようになる。
ように、クランクシャフト7が所定回転数だけ回転する
までは「MEによる行程判別処理」を実行するので、特
に、アクセルを大きく開いたまま始動操作を行ったため
に吸気管内圧の行程ごとの変化が小さい場合でも、行程
判別を正確に行うことができる。
る行程判別処理』が終了すると、ステップS12では、
前記選択手段306により、エンジン始動後、クランク
シャフトが720°以上回転したか否かが判定され、7
20°に満たなければ当該処理を終了し、720°以上
であれば、エンジン運転が定常状態に達したものと判断
してステップS13へ進む。ステップS13では、吸気
管内圧力PBに基づいてステージを判別する『PBによ
る行程判別処理』が実行される。
の処理内容を具体的に示したフローチャートであり、後
述する吸気管内圧力PB1は、その値が高くなると予測
される所定ステージにおける圧力であり、吸気管内圧力
PB2は前記PB1の検知位置から±360°以内の所
定ステージにおける圧力である。本実施形態では、図9
に示したように、該吸気管内圧力PB1、PB2は、そ
れぞれ本ステージの#25、#12で検知されるべき吸
気管内圧力として扱われる。
段302により、今回のPB1と前回(720°前)の
PB1(前回)との差分[PB1−PB1(前回)]の
絶対値が所定値Pref1と比較され、前記差分が所定値P
ref1を超えていれば、車両が加減速状態にあり、吸気管
内圧力に基づく行程判別に不適と判定して当該処理を終
了する。また、前記差分が所定値Pref1以下であれば、
ステップS702において、今回のPB2と前回のPB
2(720°前)との差分[PB2−PB2(前回)]
の絶対値と所定値Pref2とが比較される。ここでも、前
記差分が所定値Pref2を超えていれば、車両が加減速状
態にあって吸気管内圧力に基づく行程判別に不適と判定
して当該処理を終了し、差分が所定値Pref2以下であれ
ば、車両がクルーズ中と判定してステップS703へ進
む。
(PB)の変動が大きく、PBに基づく行程判別が不正
確となり得る状況下では行程判別処理をスキップするの
で、誤った行程判別を未然に防止できる。
あるか否かが、たとえばギアがニュートラル位置にある
か否かに基づいて判定される。ここで、走行状態ではな
いと判定されると、ステップS704ではスロットル開
度が検知され、スロットル開度が大きければ、空吹かし
状態にあるものと判定して当該処理を終了し、スロット
ル開度が小さければステップS705へ進む。ステップ
S705では、エンジン回転数がアイドリング回転域内
にあるか否かが判定され、アイドリング回転域内にある
と、ステップS706において、後述する『ΔPBが大
きい場合の行程判別処理』が実行される。
走行中と判定されると、ステップS707ではスロット
ル開度が検知され、スロットル開度が高いと、たとえば
上り坂状態にあるものと判定して当該処理を終了し、ス
ロットル開度が低くければステップS708へ進む。ス
テップS708では、エンジン回転数がアイドリング回
転域よりも若干高めの所定領域内にあるか否かが判定さ
れ、所定領域内にあると、押しがけや下り坂でのエンジ
ンブレーキ状態と判定され、ステップS709におい
て、後述する『ΔPBが小さい場合の行程判別処理』が
実行される。
て、前記『ΔPBが大きい場合の行程判別処理』を詳細
に説明する。
2との差分[PB1−PB2]の絶対値が所定値Pref3
と比較され、差分が所定値Pref3を下回っていれば当該
処理を終了する。また、差分が所定値Pref3を上回って
いれば、ステップS752においてPB1とPB2との
大小関係が比較される。
行状態にあるときのみ、以下の吸気管内圧変動に基づく
行程判別を行うので、その閾値Pref3を小さく設定する
ことができ、吸気管内圧の微妙な変動も確実に検知する
ことができる。
ように、それぞれが正規のステージ#25、#12で検
知されていればPB1>PB2が成立するはずである。
したがって、前記ステップS752においてPB1>P
B2と判定され、さらにステップS753において、同
じ状態が所定回数だけ連続して検知されたと判定されれ
ば、ステップS754において、現在の仮ステージがそ
のまま本ステージとして確定される。
1>PB2が成立せず、ステップS755において、同
じ状態が所定回数だけ連続して検知されると、ステップ
S756では現在の仮ステージ番号が判定される。ここ
で、仮ステージ番号が#0であれば、ステップS757
において、現在のステージが本ステージの#13に再設
定される。また、現在の仮ステージ番号が#0以外であ
れば、ステップS758において、現在のステージが本
ステージの#0に再設定される。
前記『ΔPBが小さい場合の行程判別処理』を詳細に説
明する。
開度の状態が参照され、両者がいずれも所定時間にわた
って実質的に変化していなければ、一定走行状態と判定
してステップS771へ進む。ステップS771では、
前記PB1とPB2との差分[PB1−PB2]の絶対
値が所定値Pref4(<Pref3)と比較され、所定値Pre
f4を下回っていれば当該処理を終了する。
基づいて行程判別を行うか否かを、各吸気管内圧PB
1、PB2の差分の絶対値と所定の基準値との比較結果
に基づいて決定する際に、前記基準値を車両の走行負荷
(前記ステップS703)に応じて可変(Pref3または
Pref4)としたので、車両の走行負荷にかかわらず行程
判別を常に正確に行えるようになる。
ていると、ステップS772においてPB1とPB2と
の大小関係が比較される。ここで、PB1、PB2は、
上記したように、それぞれが正規のステージ#25、#
12で検知されていればPB1>PB2が成立するはず
である。したがって、前記ステップS772においてP
B1>PB2と判定され、さらにステップS773にお
いて、同じ状態が所定回数だけ連続して検知されたと判
定されれば、ステップS774において、現在の仮ステ
ージがそのまま本ステージとして確定される。
1>PB2が成立せず、ステップS775において、同
じ状態が所定回数だけ連続して検知されると、ステップ
S776では現在の仮ステージ番号が判定される。ここ
で、仮ステージ番号が#0であれば、ステップS777
において、現在のステージが本ステージの#13に再設
定され、現在の仮ステージ番号が#0以外であれば、ス
テップS778において、現在のステージが本ステージ
の#0に再設定される。
ージが確定すると、それ以後の当該処理はステップS5
からステップS14へ移行する。ステップS14では、
本ステージを見失ったか否かが判別され、本ステージが
見失われない限り、当該処理はステップS1…S5、S
14、S1の各処理を繰り返す。
うと、ステップS15においてステージが不確定である
旨のフラグ等が登録されるので、次のステップS5では
ステージ不確定と判定されてステップS6以降へ進み、
上記した各処理が繰り返される。但し、前記『MEによ
る行程判別処理』では、ステップS501において、M
Eによる行程判別が既に終了していると判定されるの
で、MEによる行程判別は行われず、吸気管内圧に基づ
く行程判別のみが実行されることになる。
転周期MEがエンジンの行程に応じて規則的に変化する
ことに着目し、クランクシャフトの位相と回転周期ME
との対応関係に基づいてエンジンの行程判別を行うの
で、吸気管内圧とは無関係に行程判別を行えるようにな
る。
の行程判別装置の主要部の構成を示したブロック図であ
る。
る。
である。
である。
ーチャートである。
ーチャートである。
とクランクシャフトの回転周期MEとの関係を示したタ
イミングチャートである。
の関係を示したタイミングチャートである。
と吸気管内圧PBとの関係を示したタイミングチャート
である。
インジェクタ、5…点火プラグ、6…吸気管内圧検知手
段、7…クランクシャフト
Claims (5)
- 【請求項1】 4サイクルエンジンのクランクシャフト
の位相を検知する位相検知手段と、前記エンジンのシリ
ンダに連なる吸気管内の圧力を検知する吸気管内圧検知
手段と、前記検知されたクランクシャフトの位相および
吸気管内圧力の相互関係に基づいて行程判別を行う第1
の行程判別手段とを具備した4サイクルエンジンの行程
判別装置において、 クランクシャフトの各位相における回転周期をそれぞれ
検知する回転周期検知手段と、 クランクシャフトの異なる所定位相で検知された2つの
回転周期を比較する比較手段と、 前記比較結果に基づいて行程判別を行う第2の行程判別
手段と、 前記第1および第2の行程判別手段のいずれかを選択す
る選択手段とを含むことを特徴とする4サイクルエンジ
ンの行程判別装置。 - 【請求項2】 前記選択手段は、エンジンの始動後、ク
ランクシャフトが所定回数だけ回転するまでは前記第2
の行程判別手段を選択し、所定回数だけ回転した後は、
前記第1の行程判別手段を選択することを特徴とする請
求項1に記載の4サイクルエンジンの行程判別装置。 - 【請求項3】 4サイクルエンジンのクランクシャフト
の位相を検知する位相検知手段と、前記エンジンのシリ
ンダに連なる吸気管内の圧力を検知する吸気管内圧検知
手段と、検知されたクランクシャフトの位相および吸気
管内圧力との相互関係に基づいて行程判別を行う第1の
行程判別手段とを具備した4サイクルエンジンの行程判
別装置において、 前記吸気管内圧検知手段は、 クランクシャフトが所定角度nにおける吸気管内圧PB
1と角度(n−720°)における吸気管内圧PB1
(前回)との差分ΔPB1の絶対値ABS(ΔPB1)
を求める処理と、 前記所定角度nから±360°以内の他の所定角度にお
ける吸気管内圧PB2を検知する処理とを含み、 前記第1の行程判別手段は、前記ABS(ΔPB1)が
所定値以下であれば前記吸気管内圧PB1、PB2の相
互関係に基づいて行程判別を行い、前記ABS(ΔPB
1)が所定値を超えると行程判別を行わないことを特徴
とする4サイクルエンジンの行程判別装置。 - 【請求項4】 エンジンの走行負荷を検知する手段をさ
らに具備し、 前記第1の行程判別手段は、前記吸気管内圧PB1とP
B2との差分ΔPBの絶対値ABS(ΔPB)が所定値
Pref 以上であれば前記吸気管内圧PB1、PB2の相
互関係に基づいて行程判別を行い、前記絶対値ABS
(ΔPB)が前記所定値Pref 未満であれば行程判別を
行わず、前記所定値Pref を前記エンジンの走行負荷の
関数としたことを特徴とする請求項3に記載の4サイク
ルエンジンの行程判別装置。 - 【請求項5】 前記吸気管内圧検知手段は、 クランクシャフトが所定角度nにおける吸気管内圧PB
1と角度(n−720°)における吸気管内圧PB1
(前回)との差分ΔPB1の絶対値ABS(ΔPB1)
を求める処理と、 前記所定角度nから±360°以内の他の所定角度にお
ける吸気管内圧PB2を検知する処理とを含み、 前記第1の行程判別手段は、前記ABS(ΔPB1)が
所定値以下であるときに、前記吸気管内圧PB1、PB
2の相互関係に基づいて行程判別を行い、前記ABS
(ΔPB1)が所定値を超えると行程判別を行わないこ
とを特徴とする請求項1に記載の4サイクルエンジンの
行程判別装置。
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