JP2002242749A - 内燃機関の加減速検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スロットルバルブの開度を検出することなく機
関の加速状態及び減速状態を検出する方法を提供する。 【解決手段】内燃機関１のクランク軸の複数の回転角度
位置をサンプリング位置として定めておき、各サンプリ
ング位置でサンプリングした吸気管１ｋ内の圧力を記憶
させておく。各サンプリング位置で吸気管内圧力をサン
プリングする毎に、新たにサンプリングした吸気管内圧
力を１燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサンプ
リングした前回の吸気管内圧力と比較して、その比較の
結果から内燃機関１が加速状態にあること及び減速状態
にあることを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の加速状
態または減速状態を検出する内燃機関の加減速検出方法
及び該検出方法を実施するために用いる加減速検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を制御する際には、機関が加速
状態にあるのか減速状態にあるのかを検出することが必
要になることがしばしばある。例えば、内燃機関に燃料
を供給する装置として、電子制御式の燃料噴射装置（Ｅ
ＦＩ）が用いられる場合には、機関が加速状態にあるか
減速状態にあるかを検出して、その検出結果を加味して
燃料の噴射量を決定している。

【０００３】電子制御式燃料噴射装置は、機関の吸気管
内やシリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ（電磁燃
料噴射弁）と、該インジェクタに燃料を供給する燃料ポ
ンプと、インジェクタに与える燃料の圧力をほぼ一定値
に調整する圧力調整器と、内燃機関の所定の回転角度位
置でインジェクタから所定量の燃料を噴射させるように
インジェクタを制御するＥＣＵ（電子式制御ユニット）
とにより構成される。ＥＣＵは、大気圧や機関の温度等
の種々の制御条件に基づいて燃料の噴射量を演算する噴
射量演算手段と、演算された噴射量の燃料をインジェク
タから噴射させるように、インジェクタに駆動信号を与
える駆動回路とを備えていて、所定の空燃比の混合気が
機関のシリンダ内に供給されるように、各種の制御条件
に応じてインジェクタを制御する。

【０００４】この種の燃料噴射装置においては、インジ
ェクタから噴射させる燃料の量を決定するために、機関
のシリンダ内に流入した空気の量を知る必要がある。シ
リンダ内に流入した空気の量を求める方法の一つとし
て、吸気管内の圧力（負圧）と機関の体積効率とからシ
リンダ内に流入した空気の量を推定する方法（Ｄジェト
ロ方式）が知られている。

【０００５】このように、吸気管内の圧力と機関の体積
効率とからシリンダ内に流入した空気の量を推定して燃
料の噴射量を決定するようにした内燃機関においては、
機関が加速状態にあるとき及び減速状態にあるときに、
応答遅れにより混合気の空燃比がリーンになったりリッ
チになったりすることがある。即ち、運転者が機関を加
速するためにスロットルバルブを急に開いたときには、
スロットルバルブの開度の変化に伴う吸気管内の圧力の
変化が検出されてシリンダ内に流入する空気の量の推定
値が修正されるまでに遅れが生じるため、ＥＣＵが演算
する燃料の噴射量が実際に機関が要求している噴射量よ
りも少なめになり、混合気がリーン側にずれる。また運
転者が機関を減速するために、スロットルバルブを急に
閉じた場合には、上記と同じ応答遅れにより、ＥＣＵが
演算する混合気の量が機関が要求する量よりも多めにな
り、混合気がリッチになる。そのため、機関の加速時及
び減速時の応答遅れを考慮せずに燃料の噴射量を制御す
ると、加速時及び減速時に機関の排気エミッションが悪
化したり、機関のドライバビリティーが悪化したりす
る。

【０００６】上記の問題を解決するため、電子制御式の
燃料噴射装置においては、機関の加速状態及び減速状態
を検出する手段を設けて、これらの状態が検出されたと
きに、シリンダ内に流入した空気量の推定値に基づいて
演算された燃料の噴射量を補正することにより、混合気
の空燃比を適正な範囲に保って、良好な排気のエミッシ
ョンや、トライバビリティを確保するようにしている。

【０００７】また燃料の噴射量を制御する場合に限ら
ず、例えば機関の点火時期を制御する際にも、機関の加
速性能を良好にしたり、排気ガスの成分を良好にしたり
するために、機関の加速状態及び減速状態を加味した制
御を行うことがある。

【０００８】従来の燃料噴射装置では、機関の加速状態
及び減速状態を検出する方法として、スロットルバルブ
の開度を検出するスロットルポジションセンサを設け
て、このセンサの出力から、一定の時間内にスロットル
バルブ開度が増速側または減速側に所定量変化したこと
が検出された時に、機関が加速状態または減速状態にあ
ると判定する方法を採用していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
内燃機関では、スロットル開度の変化から機関の加速状
態及び減速状態を検出していたため、スロットルポジシ
ョンセンサを必要とし、コストが高くなるのを避けられ
なかった。

【００１０】本発明の目的は、スロットルポジションセ
ンサを用いずに、吸気管内の圧力の変化から機関の加速
状態及び（または）減速状態を検出することができるよ
うにした内燃機関の加減速検出方法及び該方法を実施す
るために用いる加減速検出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関が加
速状態にあること及び（または）減速状態にあることを
検出する内燃機関の加減速検出方法に係わるものであ
る。

【００１２】本発明においては、内燃機関のクランク軸
の複数の回転角度位置を、内燃機関の吸気管内圧力をサ
ンプリングするサンプリング位置として定めておいて、
各サンプリング位置で機関の吸気管内圧力をサンプリン
グし、サンプリングした吸気管内圧力を記憶しておく。
そして、各サンプリング位置で吸気管内圧力をサンプリ
ングする毎に新たにサンプリングした吸気管内圧力を１
燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサンプリング
した前回の吸気管内圧力と比較し、その比較の結果から
内燃機関が加速状態にあること及び（または）減速状態
にあることを検出する。

【００１３】即ち、新たにサンプリングした吸気管内圧
力と１燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサンプ
リングした前回の吸気管内圧力と比較した結果、新たに
サンプリングした吸気管内圧力が前回サンプリングした
吸気管内圧力よりも所定レベル以上高いときに内燃機関
が加速状態にあることを検出し、新たにサンプリングし
た吸気管内圧力が前回サンプリングした吸気管内圧力よ
りも所定レベル以上低いときに内燃機関が減速状態にあ
ることを検出する。

【００１４】上記のように、内燃機関のクランク軸の複
数の回転角度位置を、内燃機関の吸気管内の圧力をサン
プリングするサンプリング位置として定めておいて、各
サンプリング位置で吸気管内圧力をサンプリングする毎
に新たにサンプリングした吸気管内圧力を１燃焼サイク
ル前の同じサンプリング位置でサンプリングした吸気管
内圧力と比較することにより、内燃機関が加速状態にあ
ること及び（または）減速状態にあることを検出するよ
うにすると、スロットルポジションセンサを用いること
なく機関の加速状態及び（または）減速状態を検出する
ことができるため、コストの削減を図ることができる。

【００１５】なお、吸気管内圧力から加速状態及び減速
状態を検出するに当り、各サンプリング位置で検出した
吸気管内圧力を所定の判定レベルと比較することが考え
られるが、吸気管内圧力は機関の行程変化に伴って大き
く脈動するため、各サンプリング位置で検出した吸気管
内圧力を所定の判定レベルと比較したのでは、加減速状
態を適確に検出することができない。また吸気管内圧力
の脈動の影響をなくすために、吸気管内圧力を１燃焼サ
イクルに亘って積分して、その積分値を所定の判定レベ
ルと比較する方法をとることも考えられるが、このよう
な方法によった場合には、１燃焼サイクルを待たないと
機関の各回転角度位置における加減速状態を検出するこ
とができないため、機関を各瞬時の加減速状態に応じて
リアルタイムで制御することができない。

【００１６】これに対し、上記のように、新たに検出さ
れた（現在の）吸気管内圧力と１燃焼サイクル前の吸気
管内圧力とを比較する方法をとるようにすると、機関の
行程変化に伴う吸気管内圧力の脈動が大きい場合でも、
機関の各瞬時における加速状態及び減速状態を遅滞なく
明確に検出することができる。

【００１７】本発明は、単気筒内燃機関にも多気筒内燃
機関にも適用することができる。多気筒内燃機関におい
て、各気筒毎に吸気管が設けられている場合には、いず
れか一つの吸気管の圧力をサンプリングするようにすれ
ばよい。

【００１８】なお、スロットルバルブが設けられた一つ
の吸気管をサージタンクを介して複数の気筒の吸気ポー
トに接続するようにした内燃機関に本発明を適用する場
合には、サージタンク内の圧力をサンプリングすること
により、吸気管内圧力を間接的に検出するようにしても
よい。サージタンク内の圧力は機関の行程変化に伴う脈
動が比較的少いが、行程変化に伴う脈動の影響をなくす
ことはできないため、サージタンク内の圧力から吸気管
内圧力を検出する場合にも、本発明のように、各サンプ
リング位置で検出した吸気管内圧力を１燃焼サイクル前
にサンプリングされた吸気管内圧力と比較する方法をと
ることが有用である。

【００１９】即ち、本発明の方法は、吸気管内圧力を直
接検出する場合、及びサージタンク内で間接的に検出す
る場合のいずれの場合にも適用できるので、汎用性を持
たせることができる。

【００２０】上記の検出方法を実施するために用いる内
燃機関の加減速検出装置は、内燃機関の吸気管内圧力を
検出する圧力センサと、内燃機関のクランク軸の複数の
回転角度位置をそれぞれ検出するための回転角検出信号
を発生する回転角センサと、内燃機関のクランク軸の基
準回転角度位置を検出するための基準パルスを発生する
パルサと、回転角検出信号から検出される複数の回転角
度位置をそれぞれサンプリング位置として、各サンプリ
ング位置で圧力センサが検出している吸気管内圧力をサ
ンプリングする吸気管内圧力サンプリング手段と、基準
パルスにより検出される基準回転角度位置を基準にして
サンプリング位置を特定して、各サンプリング位置でサ
ンプリングされた吸気管内圧力を記憶する記憶手段と、
各サンプリング位置で新たにサンプリングされた吸気管
内圧力と１燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサ
ンプリングされて前記記憶手段により記憶された前回の
吸気管内圧力とを比較して、各サンプリング位置で新た
にサンプリングされた吸気管内圧力が１燃焼サイクル前
の同じサンプリング位置で前回サンプリングされた吸気
管内圧力よりも所定レベル以上高いときに内燃機関が加
速状態にあることを検出し、新たにサンプリングされた
吸気管内圧力が前回サンプリングされた吸気管内圧力よ
りも所定レベル以上低いときに前記内燃機関が減速状態
にあることを検出する比較判定手段とを備えた構成とす
ることができる。

【００２１】上記回転角センサとしては、内燃機関によ
り駆動される多極の磁石発電機内に設けられて内燃機関
のクランク軸が１回転する間に複数サイクルの交流電圧
を出力する発電コイルを用いることができる。この場
合、吸気管内圧力サンプリング手段は、発電コイルが出
力する交流電圧の各零クロス点に相応するクランク軸の
回転角度位置及び該交流電圧の各ピーク点に相応するク
ランク軸の回転角度位置の少なくとも一方をサンプリン
グ位置とするように構成する。

【００２２】上記のように、内燃機関に取り付けられる
磁石発電機内の発電コイルを回転角センサとして利用す
るようにすると、回転角センサを特別に設ける必要がな
いため、内燃機関の構成を複雑にすることなく、またコ
ストの上昇を招くことなく本発明を実施することができ
る。

【００２３】また上記回転角センサとしては、内燃機関
が所定角度回転する毎にパルス信号を発生する信号発生
装置（エンコーダ）を用いることもできる。この場合、
吸気管内圧力サンプリング手段は、信号発生装置が発生
するパルス信号の立上りに相応するクランク軸の回転角
度位置及び該パルス信号の立下がりに相応するクランク
軸の回転角度位置の少なくとも一方をサンプリング位置
とするように構成される。

【００２４】上記の各構成では、吸気管内圧力のサンプ
リング位置を決める回転角信号を発生する回転角センサ
と、基準パルスを発生するパルサとを設けているが、サ
ンプリング位置を決める回転角検出パルスと基準パルス
との双方を発生させる回転角センサ（エンコーダ）を用
いることもできる。この場合、回転角検出パルスと基準
パルスとは、例えばそれぞれのパルス幅を異ならせてお
くことにより区別することができる。

【００２５】また機関が微小角度回転する毎に発生させ
るパルス幅が等しい一連のパルスの発生間隔を一部で不
等間隔としておいて、等角度間隔で発生するパルスを回
転角検出パルスとして認識し、不等間隔で発生したパル
スを基準パルスとして認識する手法をとることにより、
回転角検出パルスと基準パルスとを識別することもでき
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１はＥＣＵにより内燃機関を制
御するシステムの構成例を示した構成図である。図示の
内燃機関１は単気筒の４サイクル機関で、シリンダ１ａ
と、ピストン１ｂと、ピストン１ｂにコンロッドを介し
て連結されたクランク軸１ｃと、吸気ポート１ｄ及び排
気ポート１ｅを有するシリンダヘッド１ｆと、吸気ポー
ト及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ１ｇ及
び排気バルブ１ｈと、クランク軸１ｃにより駆動される
カム軸１ｉと、カム軸１ｉの回転に伴って吸気バルブ１
ｇ及び排気バルブ１ｈを駆動するバルブ駆動機構１ｊ
と、吸気ポート１ｄに接続された吸気管１ｋとを備えて
おり、吸気管１ｋ内にはスロットルバルブ１ｍが設けら
れている。

【００２７】内燃機関１のシリンダヘッドには点火プラ
グ２が取り付けられ、この点火プラグ２は、点火コイル
ＩＧの二次コイルに高圧コードを通して接続されてい
る。

【００２８】また内燃機関の吸気管１ｋには、インジェ
クタ（電磁燃料噴射弁）３が取り付けられている。図示
のインジェクタ３は、燃料噴射口を先端に有し、燃料供
給口を後端部寄りに有するインジェクタボディと、該イ
ンジェクタボディ内で燃料噴射口を開く位置（開位置）
と閉じる位置（閉位置）との間を変位し得るように設け
られたバルブ部材と、該バルブ部材を常時閉位置側に付
勢する付勢手段と、バルブ部材を開位置側に駆動するソ
レノイドとを備えた周知のもので、ソレノイドに駆動電
流が与えられている間その燃料噴射口を開いて内燃機関
の吸気管内に燃料を噴射する。

【００２９】４は機関に供給する燃料を蓄える燃料タン
ク、５は燃料タンク４内の燃料をインジェクタ３に供給
する電動燃料ポンプ、６はインジェクタ３の燃料供給口
につながる管路に接続された圧力調整器で、圧力調整器
６は、インジェクタ３に与えられる燃圧が設定値を超え
たときに燃料ポンプ５から供給される燃料の一部を燃料
タンク４に戻すことにより、燃圧をほぼ設定値に保つよ
うに調整する。

【００３０】このように、インジェクタ３に与えられる
燃圧はほぼ一定に保たれているため、インジェクタ３か
ら噴射する燃料の量（燃料噴射量）は、インジェクタ３
の噴射口が開いている時間により決まる。インジェクタ
３の噴射口が開いている時間は、インジェクタに駆動電
流を与える時間によりほぼ決まる。したがって、燃料噴
射量を制御する際には、各種の制御条件に応じて機関が
要求する燃料噴射量を演算するとともに、その噴射量を
得るために必要な噴射時間を求め、所定の噴射タイミン
グが検出されたときに演算された噴射時間の間インジェ
クタに駆動電流を与えて、燃料の噴射を行わせる。

【００３１】７は機関のクランク軸１ｃにより駆動され
る磁石発電機で、図示の磁石発電機は、クランク軸１ｃ
に取り付けられた磁石回転子７ａと、機関のケース等に
固定された固定子７ｂとからなっている。図示の磁石回
転子７ａは、クランク軸１ｃに取り付けられたカップ状
のフライホイール７ｃと、このフライホイールの内周に
取り付けられた複数の永久磁石７ｄとを備えた周知のフ
ライホイール磁石回転子からなっている。また固定子７
ｂは、多数の歯部が放射状に形成された多極星形鉄心
と、該鉄心の多数の歯部にそれぞれ巻回された多数の発
電コイルとからなっていて、固定子７ｂを構成する多極
星形鉄心の各歯部の先端の磁極部が磁石回転子７ａの磁
極部に所定のギャップを介して対向させられている。

【００３２】また８はインジェクタからの燃料噴射量と
機関の点火時期とを制御するＥＣＵ、９は磁石発電機７
の固定子に設けられたバッテリ充電用発電コイルの出力
電圧Ｖｂによりレギュレータ１０を通して充電されるバ
ッテリで、バッテリ９の出力電圧は、電動燃料ポンプ５
の電源端子とＥＣＵ８の電源端子とに与えられている。
ＥＣＵ８内には、バッテリの電圧をマイクロコンピュー
タを駆動するのに適した定電圧に調整する電源回路が設
けられていて、該電源回路からマイクロコンピュータの
電源端子に電源電圧が印加されている。

【００３３】ＥＣＵ８には、インジェクタ３から噴射さ
せる燃料の量を制御するための制御条件と、機関の点火
時期を制御するための制御条件とを検出する各種のセン
サの出力が入力されている。

【００３４】図示の例では、吸気管１ｋ内の圧力を検出
する圧力センサ１２と、機関の吸気温度を検出する吸気
温度センサ１３と、機関の冷却水の温度を検出する水温
センサ１４とが設けられていて、これらのセンサの出力
がＥＣＵ８のＡ／Ｄ入力ポートに入力されている。

【００３５】また機関の回転情報（回転角度位置情報及
び回転速度情報）を得るため、パルサ１５が設けられて
いて、このパルサの出力がＥＣＵ８に入力されている。
パルサ１５は、フライホイール７ｃの外周に形成された
突起または凹部からなるリラクタ７ｅのエッジを検出し
てパルスを発生するもので、例えば、リラクタ７ｅに対
向する磁極部を先端に有する鉄心と、該鉄心に磁気結合
された永久磁石と、該鉄心に巻回された信号コイルとに
より構成されている。

【００３６】パルサ１５は、リラクタ７ｅの回転方向の
前端縁を検出したとき、及び該リラクタ７ｅの回転方向
の後端縁を検出したときにそれぞれ極性が異なる対のパ
ルスを発生する。これら対のパルスの内の一方が基準パ
ルスとして用いられ、該基準パルスにより機関のクラン
ク軸の基準回転角度位置（クランク角の計測を行う際の
基準となる位置）が検出される。

【００３７】図示の例では、図４（Ｃ）に示すように、
パルサ１５がリラクタ７ｅの前端縁を検出したとき及び
後端縁を検出したときにそれぞれ負極性のパルスＶp1及
び正極性のパルスＶp2を発生するようになっていて、こ
れらのパルスの内、正極性パルスＶp2が基準パルスとし
て用いられるようになっている。ＥＣＵ８は、基準パル
スＶp2が発生したことを認識したときに、機関のクラン
ク軸の回転角度位置が基準回転角度位置に一致したこと
を検出する。図示の内燃機関は４サイクル機関であるた
め、１燃焼サイクル当たり基準パルスＶp2が２回発生す
る。

【００３８】また図示の例では、磁石発電機７の固定子
の鉄心の一つの歯部に巻回された発電コイルが回転角セ
ンサ１６として用いられ、この回転角センサを構成する
発電コイルの出力電圧Ｖg がＥＣＵ８に入力されてい
る。

【００３９】ＥＣＵ８内には、インジェクタ駆動回路
と、点火コイルＩＧの一次電流を制御する一次電流制御
回路とが設けられていて、インジェクタ駆動回路の出力
端子及び一次電流制御回路の出力端子にそれぞれインジ
ェクタ３及び点火コイルＩＧの一次コイルが接続されて
いる。

【００４０】ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータに所定
のプログラムを実行させることにより、回転速度演算手
段、吸入空気量推定手段、噴射量演算手段、噴射量補正
手段、噴射指令発生手段、点火時期演算手段、点火信号
発生手段等の各種の機能実現手段を実現する外、パルサ
１５、回転角センサ１６及び圧力センサ１２とともに、
機関の加速状態及び減速状態を検出する加減速検出装置
を構成する加減速検出手段を実現する。

【００４１】図２は、図１に示したシステムのハードウ
ェアの構成と、ＥＣＵ８内のマイクロコンピュータと該
マイクロコンピュータが実行するプログラムとにより構
成される機能実現手段の構成とをブロック図で示したも
のである。図２において、インジェクタ駆動回路８０１
及び一次電流制御回路８０２はＥＣＵ８内にハードウェ
ア回路として設けられ、加減速検出手段８０３、回転速
度演算手段８０４、吸入空気量推定手段８０５、噴射量
演算手段８０６、噴射量補正手段８０７、噴射指令発生
手段８０８、点火時期演算手段８０９及び点火信号発生
手段８１０は、ＥＣＵ８内のマイクロコンピュータに所
定のプログラムを実行させることにより構成される。

【００４２】以下、図２の各部の構成を説明する。

【００４３】先ず、本発明に係わる加減速検出手段８０
３について説明する。加減速検出手段８０３は、本発明
の加減速検出方法を用いて、内燃機関が急加速状態等の
設定された加速状態にあること、及び急減速状態等の設
定された減速状態にあることを検出するもので、図３に
示すように、吸気管内圧力サンプリング手段８Ａと、記
憶手段８Ｂと、比較判定手段８Ｃとにより構成される。

【００４４】吸気管内圧力サンプリング手段８Ａは、回
転角センサ１６が出力する回転角検出信号から検出され
る複数の回転角度位置をそれぞれサンプリング位置とし
て、各サンプリング位置で圧力センサが検出している吸
気管内圧力Ｐｂをサンプリングする。

【００４５】図１に示した例では、前述のように、回転
角センサ１６が磁石発電機７内に設けられた一つの発電
コイルからなっていて、図４（Ｂ）に示すように、クラ
ンク角θに対してほぼ正弦波状の回転角検出信号Ｖａを
出力する。図示の例では、回転角検出信号Ｖａがクラン
ク軸の１回転当たり６サイクル発生する。このように正
弦波状の回転角検出信号Ｖａを用いる場合には、その波
形の零クロス点及びピーク点を検出することにより、ク
ランク軸の複数の回転角度位置の情報を得ることができ
る。ここでは、１燃焼サイクルの間（クランク軸が２回
転する間）に回転角検出信号Ｖａに現れる２４個の零ク
ロス点にそれぞれ対応するクランク軸の２４個の回転角
度位置ａないしｘをそれぞれ吸気管内圧力のサンプリン
グ位置としている。

【００４６】記憶手段８Ｂは、パルサ１５が発生する基
準パルスＶp2（図４Ｃ参照）により検出される基準回転
角度位置を基準にしてサンプリング位置を特定して、各
サンプリング位置でサンプリングされた吸気管内圧力と
そのサンプリング位置とをＲＡＭに記憶する。図４に示
した例では、１燃焼サイクルの開始時にパルサ１５が基
準パルスＶp2を発生した直後に現れる回転角検出信号Ｖ
ａの零クロス点をサンプリング位置ａとして特定し、以
下１燃焼サイクルの期間に順次現れる零クロス点をそれ
ぞれサンプリング位置ｂ，ｃ，…，ｘとして特定して、
これら２４個のサンプリング位置ａ，ｂ，…，ｘでそれ
ぞれサンプリングした吸気管内圧力Ｐｂをそれぞれのサ
ンプリング位置とともに記憶するようにしている。

【００４７】比較判定手段８Ｃは、各サンプリング位置
で新たに吸気管内圧力がサンプリングされる毎に、サン
プリングされた吸気管内圧力と１燃焼サイクル前の同じ
サンプリング位置でサンプリングされて記憶手段８Ｂに
より記憶されている前回の吸気管内圧力とを比較して、
新たにサンプリングされた吸気管内圧力が前回サンプリ
ングされた吸気管内圧力よりも所定レベル以上高いとき
に内燃機関が加速状態にあることを検出し、新たにサン
プリングされた吸気管内圧力が前回サンプリングされた
吸気管内圧力よりも所定レベル以上低いときに内燃機関
が減速状態にあることを検出する。

【００４８】図４（Ａ）の実線で示した曲線イは、４サ
イクル内燃機関がほぼ一定の回転速度で回転している定
常状態における吸気管内圧力Ｐｂの変化を示している。
これに対し、破線で示した曲線ロは、クランク角θ1 の
位置でスロットルバルブを開いて急加速操作をしたとき
の吸気管内圧力の変化を示している。このように、機関
の加速時には、スロットルバルブが開かれることにより
吸気管内の圧力が上昇するため、この圧力上昇を検出す
ることにより機関が加速状態にあることを検出すること
ができる。

【００４９】また機関が減速状態にあるときには、図４
（Ａ）に破線で示した例とは逆に、吸気管内圧力が定常
運転時よりも低下するため、各サンプリング位置でサン
プリングした吸気管内圧力が１燃焼サイクル前の同じサ
ンプリング位置でサンプリングした吸気管内圧力よりも
所定のレベルだけ低くなっていることを検出することに
より、機関が減速状態にあることを検出することができ
る。

【００５０】即ち、本発明に係わる加減速検出方法にお
いては、内燃機関のクランク軸１ｃの複数の回転角度位
置ａ，ｂ，ｃ，…を、内燃機関の吸気管内圧力をサンプ
リングするサンプリング位置として定めておいて、各サ
ンプリング位置で圧力センサ１２が検出している吸気管
内圧力をサンプリングし、サンプリングした吸気管内圧
力を、そのサンプリング位置とともにＲＡＭに記憶させ
ておく。そして、各サンプリング位置で吸気管内圧力を
サンプリングする毎に、新たにサンプリングした吸気管
内圧力を１燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサ
ンプリングした前回の吸気管内圧力と比較して、新たに
サンプリングした吸気管内圧力が前回同じ位置でサンプ
リングした吸気管内圧力よりも所定レベル以上高いとき
に内燃機関が加速状態にあることを検出し、新たにサン
プリングした吸気管内圧力が前回サンプリングした吸気
管内圧力よりも所定レベル以上低いときに内燃機関が減
速状態にあることを検出する。

【００５１】加速の程度、及び減速の程度は、新たにサ
ンプリングした吸気管内圧力と前回同じ位置でサンプリ
ングした吸気管内圧力との差の時間的な変化率を見るこ
とにより判定することができる。

【００５２】単気筒内燃機関においては、図６の曲線ａ
のように、吸気管内圧力Ｐｂがクランク角θに対して脈
動するため、各瞬時の吸気管内圧力を判定値と比較する
ことにより加速状態か減速状態かを検出することはでき
ない。同様に、各気筒毎にスロットルバルブを備えた吸
気管が設けられた多気筒内燃機関においても、吸気管内
圧力Ｐｂがクランク角θに対して脈動するため、各瞬時
の吸気管内圧力を判定値と比較することにより加速状態
か減速状態かを検出することはできない。

【００５３】これに対し、本発明のように、各サンプリ
ング位置でサンプリングした吸気管内圧力を１燃焼サイ
クル前の同じサンプリング位置でサンプリングした吸気
管内圧力と比較することにより、吸気管内圧力の変化を
検出するようにすると、吸気管内圧力の脈動の影響をな
くして、加速操作に伴う吸気管内圧力の変化及び減速操
作に伴う吸気管内圧力の変化を適確に検出して、加速状
態及び減速状態の検出を正確に行うことができる。

【００５４】なお、図６の曲線ｂは、一つの吸気管がサ
ージタンクを介して３つの気筒の吸気ポートにつながっ
ている３気筒４サイクル内燃機関のサージタンク内の圧
力変化を示したものである。このように、サージタンク
内の圧力は機関の行程変化に伴う脈動が比較的少いた
め、サージタンクの圧力から吸気管内圧力を間接的に検
出するとスロットル開度の変化に伴う吸気管内圧力の変
化を比較的容易に検出することができる。しかし、サー
ジタンク内の圧力から吸気管内圧力を検出する場合も、
行程変化に伴う脈動の影響をなくすことはできないた
め、本発明のように、各サンプリング位置で検出した吸
気管内圧力を１燃焼サイクル前にサンプリングされた吸
気管内圧力と比較する方法をとることが有用である。

【００５５】上記の例では、図４（Ｂ）に示した回転角
検出信号の零クロス点により検出される回転角度位置を
サンプリング位置としたが、回転角検出信号の正負のピ
ーク点により検出される回転角度位置をサンプリング位
置とすることもでき、零クロス点と正負のピーク点との
双方をサンプリング位置とすることもできる。零クロス
点とピーク点との双方をサンプリング位置とすると、サ
ンプリング間隔を短くすることができるため、更にきめ
細かく吸気管内の圧力変化を検出して加速状態及び減速
状態の検出を正確に行うことができる。

【００５６】上記の例では、回転角センサとして機関に
より駆動される磁石発電機内の発電コイルを用いたが、
回転角センサとしては、内燃機関が所定角度回転する毎
にパルス信号を発生する信号発生装置を用いることもで
きる。この場合、吸気管内圧力サンプリング手段は、信
号発生装置が発生するパルス信号の立上りに相応するク
ランク軸の回転角度位置及び該パルス信号の立下がりに
相応するクランク軸の回転角度位置の少なくとも一方を
サンプリング位置とするように構成する。

【００５７】機関の所定の角度毎にパルスを発生する信
号発生装置としては、例えば、機関始動用電動機により
駆動されるピニオンギアを噛み合わせるために、フライ
ホイールの外周に取り付けられたリングギアの歯を検出
してパルス信号を発生するようにしたもの（ギアセン
サ）を用いることができる。また回転する部材の回転角
度位置を検出するために一般に用いられているロータリ
エンコーダを上記回転角センサとして用いることができ
る。

【００５８】回転角センサとしてエンコーダを用いる場
合、該エンコーダから回転角検出パルスと基準パルスの
双方を発生させるようにすることができる。エンコーダ
から回転角検出パルスと基準パルスの双方を発生させる
場合には、例えば、内燃機関が微小角度回転する毎にエ
ンコーダから発生させる一連のパルスの発生間隔を一部
で不等間隔として、等角度間隔で発生するパルスをＥＣ
Ｕに回転角検出パルスとして認識させ、不等間隔で発生
したパルスを基準パルスとして認識させるようにすれば
よい。

【００５９】また内燃機関が微小角度回転する毎にエン
コーダから発生させる一連のパルスのパルス幅を他のパ
ルスと異なるようにしておいて、パルス幅が等しい一連
のパルスを回転角検出パルスとして認識させ、パルス幅
が他のパルスと異なるパルスを基準パルスとして認識さ
せるようにしてもよい。

【００６０】図５（Ｂ）は、一つのエンコーダから基準
パルスと回転角検出パルスとを発生させた例を示したも
ので、この例では、クランク軸の１回転当たり１回だけ
幅が広いパルスＶp1を発生させるとともに、幅が狭いパ
ルスＶp2を細かい間隔で多数回発生させて、幅が広いパ
ルスＶp1を基準パルスとし、幅が狭いパルスＶp2を回転
角検出パルスとしている。なお図５（Ａ）は図４（Ａ）
と同様な吸気管内圧力の変化を示している。

【００６１】上記の例では、吸気管内圧力のサンプリン
グ間隔を等間隔としているが、吸気管内圧力のサンプリ
ング間隔は不等間隔でもよい。

【００６２】本実施形態では、図３に示した加減速検出
手段８０３と、圧力センサ１２と、パルサ１５と、回転
角センサ１６とにより、本発明に係わる加減速検出装置
が構成されている。

【００６３】次に、図１及び図２に示した制御システム
において、ＥＣＵ８により実現される加減速検出手段以
外の機能実現手段を説明すると、回転速度演算手段８０
４は、各瞬時における内燃機関の回転速度を検出するた
めに設けられたもので、この回転速度演算手段は、パル
サ１５が出力するパルスの発生間隔から機関の回転速度
を演算する。

【００６４】吸入空気量推定手段８０５は、シリンダ内
に流入する空気の量を推定するために設けられたもの
で、圧力センサ１２が検出した吸気管内圧力と、内燃機
関の体積効率とから機関のシリンダ内に流入する空気の
量を推定する。

【００６５】噴射量演算手段８０６は、吸入空気量推定
手段８０５により推定された吸入空気量、吸気温度セン
サ１３により検出された吸気温度、水温センサ１４によ
り検出された機関の冷却水温度、回転速度演算手段８０
４により演算された機関の回転速度等の制御条件に対し
て燃料噴射量を演算する。噴射量を演算する際には、図
示の条件の他、大気圧等の更に他の条件を制御条件とす
ることもある。

【００６６】噴射量補正手段８０７は、加減速検出手段
８０３により内燃機関が設定された加速状態（例えば急
加速状態）にあることが検出されたときに、噴射量演算
手段８０６が演算した噴射量を増量するように補正し、
機関が設定された減速状態（例えば急減速状態）にある
ことが検出されたときに噴射量演算手段８０６により演
算された噴射量を減量するように補正する。この補正
は、例えば、噴射量演算手段８０６により演算された噴
射量に補正係数を乗じることにより行われる。

【００６７】噴射量補正手段８０７はまた、機関の始動
時に機関の温度（冷却水温度）が低いときに噴射量を増
量する補正等を行うこともある。

【００６８】噴射指令発生手段８０８は、噴射量演算手
段８０６により演算され、必要に応じて（機関の加速状
態または減速状態が検出されたときに）噴射量補正手段
８０７により補正された量の燃料をインジェクタから噴
射させるために必要な噴射時間を演算して、パルサ１５
の出力から得られる回転角度情報に基づいて所定の噴射
タイミングが検出された時に演算した噴射時間に相当す
る信号幅を有する噴射指令信号をインジェクタ駆動回路
８０１に与える。

【００６９】インジェクタ駆動回路８０１は、噴射指令
信号が発生している間インジェクタ３に駆動電流を与え
て、該インジェクタから燃料を噴射させる。

【００７０】点火時期演算手段８０９は、回転速度演算
手段８０４により演算された回転速度に対して内燃機関
の点火時期を演算する。

【００７１】点火信号発生手段８１０は、例えばパルサ
１５が特定のパルスを発生した時に点火時期演算手段に
より演算された点火時期の検出を開始して、演算された
機関の点火時期が検出された時に一次電流制御回路８０
２に点火信号を与える。

【００７２】一次電流制御回路８０２は、点火信号が与
えられた時に点火コイルＩＧの一次電流に急激な変化を
生じさせて、該点火コイルの二次コイルに点火用の高電
圧を誘起させる。この点火用高電圧は点火プラグ２に印
加されるため、点火プラグ２で火花放電が生じて機関が
点火される。

【００７３】上記の説明では、機関の加速時及び減速時
の燃料噴射量を補正するために、内燃機関の加速状態及
び減速状態の双方を検出するようにしているが、加減速
状態を検出する目的によっては、加速状態及び減速状態
の一方のみを検出するようにしてもよい。

【００７４】上記の例では、４サイクル内燃機関を例に
とったが、２サイクル内燃機関にも本発明を適用するこ
とができる。

【００７５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、内燃機
関のクランク軸の複数の回転角度位置を、内燃機関の吸
気管内の圧力をサンプリングするサンプリング位置とし
て定めておいて、各サンプリング位置で吸気管内圧力を
サンプリングする毎に新たにサンプリングした吸気管内
圧力を１燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサン
プリングした前回の吸気管内圧力と比較することによ
り、内燃機関が加速状態にあること及び（または）減速
状態にあることを検出するようにしたので、スロットル
ポジションセンサを用いることなく機関の加速状態及び
（または）減速状態を検出することができ、コストの削
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＣＵを用いて内燃機関を制御する制御システ
ムの一例を示した構成図である。

【図２】図１の制御システムの構成例を示したブロック
図である。

【図３】本発明に係わる加減速検出装置の構成例を示し
たブロック図である。

【図４】本発明の実施形態における機関の吸気管内圧力
の変化と、回転角センサの出力波形と、基準パルスの波
形とを示した波形図である。

【図５】本発明で用いる回転角センサから出力させるパ
ルスの波形の変形例を吸気管内圧力の変化の一例ととも
に示した波形図である。

【図６】単気筒内燃機関の吸気管内圧力の変化と、３気
筒内燃機関のサージタンク内圧力の変化とを示した線図
である。

【符号の説明】

１…内燃機関、１ｋ…吸気管、２…点火プラグ、３…イ
ンジェクタ、７…磁石発電機、８…ＥＣＵ，１２…圧力
センサ、１３…吸気温度センサ、１４…水温センサ、１
６…回転角センサ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関が加速状態にあること及び（ま
   たは）減速状態にあることを検出する内燃機関の加減速
   検出方法において、 前記内燃機関のクランク軸の複数の回転角度位置を前記
   内燃機関の吸気管内の圧力をサンプリングするサンプリ
   ング位置として定めておいて、各サンプリング位置でサ
   ンプリングした吸気管内圧力を記憶させ、 各サンプリング位置で吸気管内圧力をサンプリングする
   毎に、新たにサンプリングした吸気管内圧力を１燃焼サ
   イクル前の同じサンプリング位置でサンプリングした前
   回の吸気管内圧力と比較して、その比較の結果から前記
   内燃機関が加速状態にあること及び（または）減速状態
   にあることを検出することを特徴とする内燃機関の加減
   速検出方法。
2. 【請求項２】 内燃機関が加速状態にあること及び減速
   状態にあることを検出する内燃機関の加減速検出方法に
   おいて、 前記内燃機関のクランク軸の複数の回転角度位置を前記
   内燃機関の吸気管内の圧力をサンプリングするサンプリ
   ング位置として、各サンプリング位置でサンプリングし
   た吸気管内圧力を記憶させ、 各サンプリング位置で吸気管内圧力をサンプリングする
   毎に、新たにサンプリングした吸気管内圧力を１燃焼サ
   イクル前の同じサンプリング位置でサンプリングした前
   回の吸気管内圧力と比較し、 新たにサンプリングした吸気管内圧力が前回サンプリン
   グした吸気管内圧力よりも所定レベル以上高いときに前
   記内燃機関が加速状態にあることを検出し、 新たにサンプリングした吸気管内圧力が前回サンプリン
   グした吸気管内圧力よりも所定レベル以上低いときに前
   記内燃機関が減速状態にあることを検出する内燃機関の
   加減速検出方法。
3. 【請求項３】 内燃機関が加速状態にあること及び減速
   状態にあることを検出する内燃機関の加減速検出装置に
   おいて、 内燃機関の吸気管内圧力を検出する圧力センサと、 前記内燃機関のクランク軸の複数の回転角度位置をそれ
   ぞれ検出するための回転角検出信号を発生する回転角セ
   ンサと、 内燃機関のクランク軸の基準回転角度位置を検出するた
   めの基準パルスを発生するパルサと、 前記回転角検出信号から検出される複数の回転角度位置
   をそれぞれサンプリング位置として、各サンプリング位
   置で前記圧力センサが検出している吸気管内圧力をサン
   プリングする吸気管内圧力サンプリング手段と、 前記基準パルスにより検出される基準回転角度位置を基
   準にして前記サンプリング位置を特定して、各サンプリ
   ング位置でサンプリングされた吸気管内圧力を記憶する
   記憶手段と、 各サンプリング位置で新たにサンプリングされた吸気管
   内圧力と１燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサ
   ンプリングされて前記記憶手段により記憶された前回の
   吸気管内圧力とを比較して、新たにサンプリングされた
   吸気管内圧力が前回サンプリングされた吸気管内圧力よ
   りも所定レベル以上高いときに前記内燃機関が加速状態
   にあることを検出し、新たにサンプリングされた吸気管
   内圧力が前回サンプリングされた吸気管内圧力よりも所
   定レベル以上低いときに前記内燃機関が減速状態にある
   ことを検出する比較判定手段と、 を具備したことを特徴とする内燃機関の加減速検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記回転角センサは、前記内燃機関によ
   り駆動される多極の磁石発電機内に設けられて内燃機関
   のクランク軸が１回転する間に複数サイクルの交流電圧
   を出力する発電コイルからなり、前記吸気管内圧力サン
   プリング手段は、前記発電コイルが出力する交流電圧の
   各零クロス点に相応するクランク軸の回転角度位置及び
   該交流電圧の各ピーク点に相応するクランク軸の回転角
   度位置の少なくとも一方を前記サンプリング位置とする
   ように構成されている請求項３に記載の内燃機関の加減
   速検出装置。
5. 【請求項５】 前記回転角センサは、前記内燃機関が所
   定角度回転する毎にパルス信号を発生する信号発生装置
   からなり、前記吸気管内圧力サンプリング手段は、前記
   信号発生装置が発生するパルス信号の立上がりに相応す
   るクランク軸の回転角度位置及び該パルス信号の立下が
   りに相応するクランク軸の回転角度位置の少なくとも一
   方を前記サンプリング位置とするように構成されている
   請求項３に記載の内燃機関の加減速検出装置。
6. 【請求項６】 内燃機関が加速状態にあること及び減速
   状態にあることを検出する内燃機関の加減速検出装置に
   おいて、 内燃機関の吸気管内圧力を検出する圧力センサと、 前記内燃機関のクランク軸の基準回転角度位置を検出す
   るための基準パルス信号と、前記基準回転角度位置以外
   の複数の回転角度位置をそれぞれ検出するための複数の
   回転角検出パルスとを発生する回転角センサと、 前記複数の回転角検出パルスにより検出される複数の回
   転角度位置をそれぞれサンプリング位置として各サンプ
   リング位置で前記圧力センサが検出している吸気管内圧
   力をサンプリングする吸気管内圧力サンプリング手段
   と、 前記基準パルスにより検出される基準回転角度位置を基
   準にして前記サンプリング位置を特定して、各サンプリ
   ング位置でサンプリングされた吸気管内圧力を記憶する
   記憶手段と、 各サンプリング位置で新たにサンプリングされた吸気管
   内圧力と１燃焼サイクル前の同じサンプリング位置でサ
   ンプリングされた前回の吸気管内圧力とを比較して、新
   たにサンプリングされた吸気管内圧力が前回サンプリン
   グされた吸気管内圧力よりも高いときに前記内燃機関が
   加速状態にあることを検出し、新たにサンプリングされ
   た吸気管内圧力が前回サンプリングされた吸気管内圧力
   よりも低いときに前記内燃機関が減速状態にあることを
   検出する比較判定手段と、 を具備したことを特徴とする内燃機関の加減速検出装
   置。