JP2001289109A - 単気筒4行程機関における燃焼行程を検出するための方法 - Google Patents

単気筒4行程機関における燃焼行程を検出するための方法

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cylinder
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Juergen Schneider
シュナイダー ユルゲン
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単気筒4行程機関における燃焼行程を検出す
るための方法において、カムシャフトの位置を検知する
センサを使用することなく、クランクシャフトの連続2
回転のうち、燃焼行程が行われる回転を検知することを
可能にする方法を提供する。 【解決手段】 クランクシャフトの上死点から所定の回
転角度までの期間を測定すること、及び、クランクシャ
フトの連続2回転の測定された期間を比較すること、こ
こで、燃焼行程は、より短い期間を有するクランクシャ
フトの回転にて行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単気筒4行程機関
(単気筒4ストロークエンジン)における燃焼行程を検
出するための方法に関し、この方法では、クランクシャ
フトの位置と角速度が検知される。
【0002】
【従来の技術】4行程機関では、クランクシャフトが連
続2回転する際に、一方では吸気行程と圧縮行程が、他
方では作業行程(燃焼行程)と排気行程が行われる。気
化器付機関では、カムシャフトにより制御される吸気バ
ルブが開くと直ちに燃料が吸気行程にて燃焼用空気と共
に供給される。それに対して燃料噴射式機関では、作業
行程の開始直前、即ちピストンが上死点に到達する直前
に燃料がシリンダ内に噴射される。この場合、燃料を噴
射するための適切な時点を検出することは重要な問題で
ある。クランクシャフトの位置と角速度を測定すること
により、燃料を噴射するための適切な時点が燃焼行程の
実施以前に確かに決定されるが、燃焼行程が行われる回
転をクランクシャフトが正に実施していかどうかは決定
され得ない。ピストンが上死点に到達する直前に、クラ
ンクシャフトの各回転において燃料がシリンダ内に噴射
され、クランクシャフトの各回転において点火プラグが
1回点火されるという4行程機関は周知である。このこ
とは、クランクシャフトの各2回転目、即ち、吸気行程
が行われるクランクシャフトの回転において、燃料が誤
った時点に噴射され、点火火花が生成されることを意味
する。このようなプロセス方式は、点火プラグの焼き減
りを促進し並びに比較的大きな電力消費をもたらし、こ
のことは充填成果に関して問題点を導いてしまう。更に
深刻な問題として、噴射パルスの導入角度が行程に同期
して伝達され得ないので、極めて悪質な排気ガス値が得
られてしまうという短所が挙げられる。カムシャフトは
クランクシャフトの半分の角速度で回転するので、クラ
ンクシャフトの連続2回転のうちのどの回転で燃焼行程
が行われるかが容易に決定され得るだろうが、このため
にはカムシャフトにその位置を検知する追加的なセンサ
を付設する必要があるだろう。このことは一方では追加
的なコストを導き、他方ではカムシャフト上の発信用輪
状部材を格納すること並びにそれに付属するセンサを格
納することが、使用可能な空間が狭いために問題であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、カム
シャフトの位置を検知するセンサを使用することなく、
クランクシャフトの連続2回転のうち、燃焼行程が行わ
れる回転を検知することを可能にする、冒頭に掲げた形
式の方法を創作することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に従い、前記課題
は、クランクシャフトの上死点から所定の回転角度まで
の期間を測定すること、及び、クランクシャフトの連続
2回転の測定された期間を比較することにより解決さ
れ、この場合、燃焼行程は、より短い期間を有するクラ
ンクシャフトの回転にて行われる。
【0005】本発明は、単気筒4行程機関のクランクシ
ャフトの角速度が均一ではないという認識に基づいてい
る。燃焼行程ではクランクシャフトに加速力が作用する
一方で、排気行程、吸気行程、並びに圧縮行程ではピス
トンとコンロッドを介してクランクシャフトに制動力が
作用する。クランクシャフトのこの異なる角速度によ
り、期間、即ち、クランクシャフトの連続2回転におい
て所定の回転角度分だけこのクランクシャフトが回転す
るために必要な時間は、異なる長さを有する。それによ
り、クランクシャフトの連続2回転の期間を測定並びに
比較することによって、クランクシャフトの両方の回転
のうち、どの回転において燃焼行程が行われるかが明白
に検知され得る。
【0006】有利には、クランクシャフトの上死点から
下死点までの期間が測定される。これは、この領域にて
クランクシャフトの角速度に大きな差異が生じるためで
ある。それにより、クランクシャフトの連続2回転の測
定された期間の差異は極めて大きくて明白である。
【0007】期間の測定では外乱値が重ねられるので、
期間の測定は合目的にはフィルタリングされる。この場
合、始動プロセス中には、機関の通常稼動時に使用する
フィルタ時定数とは別のフィルタ時定数が使用される。
【0008】クランクシャフトの各回転において燃料が
噴射され点火火花が生成されるという従来の4行程燃料
噴射式機関と比べて、本発明による方法は、半分の回数
の点火火花を生成するだけでよいので、点火プラグの寿
命が倍増されるという長所をもたらす。点火コイルのエ
ネルギー必要量が低減されることにより、ジェネレータ
は小さくて安価になる。更に、燃料が時期的に適切に噴
射されるので、生排出物は減少し、その結果、安価な
(コーティング)触媒が使用され得る。このことは、燃
焼行程が行われるクランクシャフトの回転が検知される
ことにより、カムシャフトの位置を検知するセンサを使
用することなく達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】機関の始動時には、先ずクランク
シャフトの位置が検知され、各回転において燃料が噴射
される。機関が独力で走行しだすと直ちに、コンロッド
を介したピストンからの加速力ないしは制動力のため
に、この機関は一様ではない角速度を呈し、クランクシ
ャフトの連続2回転のうち、どの回転で燃焼行程が行わ
れるかが一義的に決定され得る。その後、この回転から
出発して各2回転目に燃料が噴射され、点火火花が生成
され得る。
【0010】燃焼行程では、クランクシャフトは燃焼に
より加速される。後続する吸気行程(360度後)で
は、前記の加速は行われない。前記の加速を計算するた
めに、クランクシャフトの上死点(OT)から下死点
(UT)までの期間が測定される。連続するそれぞれの
回転における期間を比較することにより、どの回転で燃
焼行程ないしは吸気行程が行われているかが検出され
る。期間の測定は、適切な方式でフィルタリングされ、
この場合、始動プロセス中では、通常の機関稼動時に使
用するフィルタ時定数とは別のフィルタ時定数が使用さ
れる。それにより、期間の測定へのスタータの影響が最
低限に抑えられる。燃焼行程を検知するために、連続2
回転からの期間の差がパーセンテージ(百分率)で算出
される。このパーセント値の符号は、それぞれの遅い回
転または速い回転のための程度を表す。パーセンテージ
による差の絶対値が、対応する制御装置のデータ領域に
保管されている閾値を超過する場合には、燃焼行程が検
出されたものとして、噴射パルス並びにイグニションが
燃焼行程のために正確に伝達される。閾値の検出は、暖
かい機関と冷たい機関における異なる摩擦損失を相殺す
るために、機関の始動領域にて温度に依存して実施され
る。機関の通常稼動時に、閾値の検出は、機関の各稼動
点にて燃焼行程を確実に検出することを保証するため
に、負荷空間及び回転数空間(特性要因図)にて行われ
る。この場合、診断機能は検出の正確性を監視する。
【0011】専門家には、クランクシャフトの位置、即
ちクランクシャフトの回転角度を検知するための装置の
形成、並びにクランクシャフトの所定の期間の長さを検
知するための装置の形成は周知であるので、より詳細な
説明は不必要である。検知された測定結果は、燃料が適
切な量で適切な時点にシリンダ内に噴射され、適切な時
点に点火が行われることを保証するために、機関制御部
で処理される。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単気筒4行程機関における燃焼行程を検出
    するための方法であって、クランクシャフトの位置と角
    速度が検知される前記方法において、クランクシャフト
    の上死点から所定の回転角度までの期間を測定するこ
    と、及び、クランクシャフトの連続2回転の測定された
    期間を比較すること、ここで、燃焼行程は、より短い期
    間を有するクランクシャフトの回転にて行われることを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項2】クランクシャフトの上死点から下死点まで
    の期間を測定することを特徴とする、請求項1に記載の
    方法。
  3. 【請求項3】期間の測定をフィルタリングし、始動プロ
    セス中には、機関の通常稼動時に使用するフィルタ時定
    数とは別のフィルタ時定数を使用することを特徴とす
    る、請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】機関の通常稼動時におけるパーセンテージ
    による期間の差を識別するのための閾値を稼動点に依存
    して実施することを特徴とする、請求項1〜3のいずれ
    か一項に記載の方法。
  5. 【請求項5】燃焼行程の検出を診断機能により持続的に
    監視することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一
    項に記載の方法。
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