JP2013083262A - スロットル位置センサを排除するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットル位置センサを用いることを必要とせずにエンジン系を制御するシステム及び方法の提供。
【解決手段】少なくとも１つのマニホールドとスロットルとクランクホイールとを有するエンジン用の制御システムは、少なくとも１つのマニホールド中の圧力を計測し、その計測された圧力を表す圧力信号を生成する圧力センサと、エンジンのクランクホイールの回転速度を計測し、その計測された回転速度を表す回転信号を生成する回転センサと、圧力センサ及び回転センサの各々と通信し、圧力信号と回転信号とを受信し、スロットルの位置を推定する命令セットに基づいて圧力信号と回転信号とを分析し、圧力信号及び回転信号の分析に応答して制御信号を生成するプロセッサと、エンジン系の機能を制御するその制御信号を受信するエンジン系とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、エンジン系を制御するシステム及び方法に関する。特に、本発明は、スロットル位置センサを使用せずに、エンジン系を制御するシステム及び方法を目指す。

モーターサイクルのエンジン制御システムは、例えば、インド等の新興市場向けには、あまりにも高価である。従来のエンジン制御システムは、スロットルプレートの開きを計測するスロットル位置センサを含む、複数のフィードバックセンサを含む。通常、スロットル位置センサから受信されるフィードバック計測値を、分岐管圧力センサからのフィードバック値と連携させつつ利用して、燃料噴射プロセスを制御する。

スロットル位置センサを用いることを必要とせずに、エンジン系を制御するシステム及び方法を開発するのが望ましい。

本発明と協調し調和して、スロットル位置センサを用いることを必要とせずにエンジン系を制御するシステム及び方法が、意外にも創出されている。

一実施形態では、少なくとも１つのマニホールドとスロットルとクランクホイールとを有するエンジン用の制御システムは、少なくとも１つのマニホールド中の圧力を計測し、その計測された圧力を表す圧力信号を生成する圧力センサと、エンジンのクランクホイールの回転速度を計測し、その計測された回転速度を表す回転信号を生成する回転センサと、圧力センサ及び回転センサの各々と通信し、圧力信号と回転信号とを受信し、スロットルの位置を推定する命令セットに基づいて圧力信号と回転信号とを分析し、圧力信号及び回転信号の分析に応答して制御信号を生成するプロセッサと、プロセッサと通信し、プロセッサから制御信号を受信し、エンジン系の機能を制御するその制御信号に応答するエンジン系とを含む。

本発明は、エンジンを制御する方法も提供する。

一方法は、
ａ）エンジンの少なくとも１つのマニホールド中の圧力を計測する工程と、
ｂ）エンジンのクランクホイールの回転速度を計測する工程と、
ｃ）少なくとも１つのマニホールド中で計測された圧力と、クランクホイールの計測された回転速度とに基づいて、エンジンのスロットルの推定位置を決定する工程と、
ｄ）スロットルの推定位置に基づいてエンジン系を制御する工程と
を含む。

別の方法は、
ａ）エンジンのクランクホイールの第１回転位置で、エンジンの少なくとも１つのマニホールド中の第１圧力を計測する工程と、
ｂ）クランクホイールの第２回転位置で、エンジンの少なくとも１つのマニホールド中の第１圧力を計測する工程と、
ｃ）クランクホイールの第２回転位置で、エンジンの少なくとも１つのマニホールド中の第２圧力を計測する工程と、
ｄ）クランクホイールの第２回転位置で計測された第２圧力とクランクホイールの第２回転位置で計測された第１圧力との間の差分（delta）圧力計測値を決定する工程と、
ｅ）差分圧力計測値に基づいて、エンジン系を制御する工程と
を含む。

上記のことは、本発明の他の利点と同様に、付属の図面に照らし合わせて考えられる、好ましい実施形態の以下の詳細な記述から、当業者に容易に明らかになる。

本発明の実施形態によるエンジン制御システムの概略図である。 本発明の実施形態によるエンジン系を制御する方法の概略的な流れ図である。 本発明の別の実施形態によるエンジン系を制御する方法の概略的な流れ図である。 ある時間間隔の間に図３に記載されるエンジン系を制御する方法のシミュレーションのグラフ表示である。 エンジンのクランクホイールの特定の回転位置でのマニホールドの圧力に基づいた、複数のスロットルの位置の線図を示している、ある時間間隔の間にエンジンを運転するシミュレーションのグラフ表示である。

以下の詳細な記述及び付属の図面は、本発明の様々な実施形態を記述し、図示する。その記載及び図面は、当業者が、本発明を作製し、利用するのを可能にするために用いられるが、いずれも本発明の範囲を限定することを意図していない。開示される方法に関して、示される工程は、本質的に例示的なものであり、従って、工程の順序は、必要なものでも、重要なものでもない。

図１は、本発明の実施形態による内燃機関用の制御システム１０を示す。図示されるように、そのシステム１０は、第１センサ１２と回転センサ１４とプロセッサ１６とエンジン系１８とを含む。制御システム１０は、所望により、任意の数の部品を含むことができる。制御システム１０は、例えば、燃料噴射型４ストロークエンジン２０を有する自動車等の、いずれかの車両中に組み込むことができる。

第１センサ１２は、通常、内燃機関のマニホールド中のマニホールド絶対圧力（ＭＡＰ）を計測するのに配置される圧力センサである。限定されない実施例では、第１センサ１２は、内燃機関２０のインテークマニホールド２２内に配置される。第１センサ１２は、マニホールドの瞬時圧力についての情報を、圧力センサ信号の形態でプロセッサ１６に与える。しかしながら、他の圧力センサを利用して、任意の種類のエンジンの特定のマニホールド中の絶対圧力及び差圧を計測することができると理解される。更に、任意の数の圧力センサ１２を利用することができると理解される。

ある実施形態では、アナログ・デジタル変換器２４（ＡＤＣ）は、第１センサ１２及びプロセッサ１６とデータ通信しており、第１センサ１２からアナログ信号（例えば、範囲が、おおよそ０〜５ボルト）を受信し、そのアナログ信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をプロセッサ１６に伝送し、定量的な絶対圧力値（例えば、ｋＰａの単位）に変換する。限定されない実施例として、プロセッサ１６によるデジタル信号の変換は、ルックアップテーブル中に保存された所定の情報に基づいている。

回転センサ１４は、通常、回転体の回転位置及び回転速度のうちの少なくとも１つを計測するのに適した可変磁気抵抗式プロセッサである。しかしながら、他の周転／回転センサを利用することができる。ある実施形態では、回転センサ１４が、エンジン２０の３６歯−１（３６−１）型クランクホイール２６の毎分の回転（ｒｐｍ）を計測するために配置される。クランクホイール２６の各々の歯は、クランクホイール２６の１０°の回転（１０°のクランク角）に対応する。以下に用いられる用語「クランク角」は、エンジン２０のピストンがその圧縮行程中の上死点（ＴＤＣ）として知られているその最高点にあるような位置から計測された、クランクホイール２６の回転角度を指すと理解される。例えば、クランクホイール２６の３６０°のクランク角では、エンジン２０のピストンは、その排気行程中のＴＤＣにある。従って、全クランクホイール２６では、エンジン１サイクル当たりのクランク角が７２０°である。限定されない実施例として、回転センサ１４は、クランクホイール２６の回転速度を表す波形を出力する。限定されない別の実施例として、その波形は、デジタル矩形波に変換され、その矩形波の周期は、クランクホイール２６の定量的なｒｐｍ値に変換される。回転センサ１４は、エンジン２０のいずれかの器具又は部品の回転を計測するのに適切であり得ると理解される。

プロセッサ１６は、入力信号（例えば、センサ１２、１４から受信される信号のうちの少なくとも１つ）を受信し、その入力信号を分析し、その入力信号の分析に応答してエンジン系１８を設定するのに適した、いずれかの装置又はシステムであり得る。ある実施形態では、プロセッサ１６は、マイクロコンピュータである。限定されない実施例として、プロセッサ１６は、従来のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）の一部であり得る。図示される実施形態では、プロセッサ１６は、センサ１２、１４及び利用者により与えられる入力のうちの少なくとも１つから、入力信号を受信する。

図示されるように、プロセッサ１６は、命令セット２８に基づいて、入力信号を分析する。いずれかのコンピュータ読出可能媒体中で具体化され得る命令セット２８は、プロセッサ１６が様々な作業を実行するように設定するための、プロセッサで実行可能な命令を含む。プロセッサ１６は、例えば、センサ１２、１４及びエンジン系１８の運転を制御する等の様々な機能を実行し得る。様々なアルゴリスム及びソフトウェアを利用して、入力信号を分析することができると理解される。

限定されない実施例として、命令セット２８は、圧力データ（例えば、推定されたデータ又は直接計測されたデータ）及びクランクホイール２６の回転速度に基づいて、スロットル３０の推定又は推測位置を算出する一連の数式を含む（例えば、ｉｃ＿ｔｈｒ＿ｅｓｔ＝ｉｃｍ＿ｔｈｒ＿ｅｓｔ（ａｎ＿ｒｐｍ，ａｎ＿ａｔｄｃ＿ｍａｐ＿ｓｔｄ）、その場合：ａｎ＿ａｔｄｃ＿ｍａｐ＿ｓｔｄ＝ａｎ＿ａｔｄｃ＿ｍａｐ／ｌｈｍ＿ｂａｐ＿ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ（ＳＴＰに規格化される）であり、ｉｃｍ＿ｔｈｒ＿ｅｓｔは、推定されたスロットルの位置である）。ある実施形態では、スロットル３０の推定位置は、規格化されたマニホールド絶対圧力とクランクホイール２６の回転速度に基づいて、ルックアップテーブル３２から判定される。限定されない別の実施例として、命令セット２８は、吸気バルブ開放（ＩＶＯ）タスク中にスロットルの角度を推定する数式を含む（例えば、ｔｆ＿ｔｈｒ＿ｅｓｔ＝ｔｆｍ＿ｔｈｒ＿ｅｓｔ（ａｎ＿ｒｐｍ，ｔｆ＿ｉｖｏ＿ｍａｐ＿ｓｔｄ）、その場合：ｔｆ＿ｉｖｏ＿ｍａｐ＿ｓｔｄ＝ｔｆ＿ｉｖｏ＿ｍａｐ／ｌｈｍ＿ｂａｐ＿ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎであり、ｔｆ＿ｉｖｏ＿ｍａｐは、ＩＶＯタスク中に読み出されるマップであり、ｔｆｍ＿ｔｈｒ＿ｅｓｔは、推定されたスロットルの位置である）。

ある実施形態では、プロセッサ１６は、記憶装置３４を含む。記憶装置３４は、単一の記憶装置であってもよく、複数の記憶装置であってもよい。更に、記憶装置３４は、ソリッドステート記憶システム、磁気式記憶システム、光学式記憶システム又は他のいずれかの適切な記憶システム又は装置であってもよい。記憶装置３４は、命令セット２８を記憶するのに適切であり得ると理解される。例えば、センサ１２、１４及びエンジン系１８により収集されたデータ等の他のデータ及び情報は、記憶装置３４内に記憶され、分類されてもよい。ある実施形態では、記憶装置３４は、ルックアップテーブル３２と較正可能な補償係数３６（例えば、ｌｈｍ＿ｂａｐ＿ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ、気圧計測に対する計測されたマニホールド圧力又は大気圧等のための他の補償係数）とを含む。保存装置３４は、受信されたデジタル信号を定量値（例えば、計測されたマニホールドの圧力、スロットルの位置、回転速度等）に変換する等の様々な計算を実行するために、プロセッサ１６により参照され得る任意の数のルックアップテーブルを含むことができると理解される。

プロセッサ１６は、プログラム可能な部品３８を更に含み得る。プログラム可能な部品３８は、例えば、センサ１２、１４等の制御システム１０及びエンジン系１８等の他のいずれかの部品と通信し得ると理解される。ある実施形態では、プログラム可能な部品３８は、プロセッサ１６の処理機能を管理し、制御するのに適している。具体的には、プログラム可能な部品３８は、命令セット２８を変更し、プロセッサ１６により受信される入力信号及び情報の分析を制御するのに適している。プログラム可能な部品３８は、センサ１２、１４及びエンジン系１８を管理、制御するのに適切であり得ると理解される。更には、プログラム可能な部品３８は、データ及び情報を記憶装置３４に記憶し、記憶装置３４からデータ及び情報を取り出すのに適切であり得ると理解される。

エンジン系１８は、エンジン２０と相互作用し、エンジン２０の運転に影響を与えるのに適したいずれかの装置又はシステムであり得る。限定されない実施例では、エンジン系１８は、所定の期間（例えば、パルス幅）にわたり燃料をマニホールド２２内に噴射する燃料噴射器４０を含み得る。エンジン系１８は、プロセッサ１６と通信しており、そのプロセッサから制御信号を受信し、エンジン系１８の操作を制御する。限定されない別の実施例として、燃料噴射器４０の入力パルス幅は、プロセッサ１６から受信される制御信号に応答している。

図２は、エンジン系１８を制御する方法２００を示す。

工程２０２では、スロットルの位置の推定が可能にされ、それにより、従来のスロットル位置センサを用いずに、スロットル３０のプレートの位置を推定することができる。

工程２０４では、第１センサ１２は、クランクホイール２６の所定の回転位置で、マニホールド２２中の圧力を計測する。特定の実施形態では、回転センサ１４は、クランクホイール２６が所定の回転位置にある時を検知し、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力の計測を開始する。実質的に同時に、工程２０６では、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。ある実施形態では、センサ１２、１４の各々は、プロセッサ１６と協働し、それぞれ、マニホールド２２中で計測された圧力とクランクホイール２６の回転速度とを表す定量値を与える。

工程２０８では、プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、計測された圧力とクランクホイール２６の計測された回転速度に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置を決定する。限定されない実施例として、プロセッサ１６は、命令セット２８に基づいてスロットル３０の位置を推定する。

工程２１０では、エンジン系１８は、スロットル３０の推定位置に応答して制御される。限定されない実施例として、エンジン系１８は、スロットル３０の推定位置に応答して、マニホールド２２内への燃料噴射（例えば、噴射パルス比）を制御する。限定されない別の実施例として、エンジン系１８は、スロットル３０の推定位置に応答して、マニホールド２２内に噴射される燃料量対空気量の比を制御する。

図３は、エンジン系１８を制御する方法３００を示す。

工程３０２では、スロットルの位置の推定が可能になり、それにより、従来のスロットル位置センサを用いずに、スロットル３０のプレートの位置を推定することができる。

工程３０４では、第１センサ１２は、クランクホイール２６の第１回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力を計測する。特定の実施形態では、回転センサ１４は、クランクホイール２６が第１回転位置にある時を検知し、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力の計測を開始する。実質的に同時に、工程３０６では、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。ある実施形態では、センサ１２、１４の各々は、プロセッサ１６と協働し、それぞれ、クランクホイール２６の第１回転位置で計測されたマニホールド２２中の圧力とクランクホイール２６の回転速度とを表す定量値を与える。

工程３０８では、プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転速度とクランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置を決定する。限定されない実施例として、プロセッサ１６は、命令セット２８を利用して、クランクホイール２６の第１回転位置でのスロットル３０の位置を推定する。工程３１０では、エンジン系１８は、クランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力に応答して制御される。限定されない実施例として、エンジン系１８は、そのクランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力に応答して、マニホールド２２内への燃料噴射（例えば、噴射パルス比）を制御する。限定されない別の実施例として、エンジン系１８は、クランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力に応答して、マニホールド２２内に噴射される燃料量対空気量の比を制御する。ある実施形態では、クランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力を利用して、ベースパルス幅を開始し、定常状態の燃料要求を与える。

工程３１２では、第１センサ１２は、クランクホイール２６の第２回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力を計測する。特定の実施形態では、回転センサ１４は、クランクホイール２６が第２回転位置にある時を検知し、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力の計測を開始する。ある実施形態では、センサ１２は、プロセッサ１６と協働し、クランクホイール２６の第２回転位置で計測されたマニホールド２２中の圧力を表す定量値を与える。

工程３１６では、プロセッサ１６は、センサ１２から信号を受信し、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力と、エンジン２０の先行サイクル中にクランクホイール２６の第２回転位置で計測された以前の圧力との間の差分圧力値を算出する。工程３１８では、エンジン系１８は、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力と、エンジン２０の先行サイクル中にクランクホイール２６の第２回転位置で計測された以前の圧力との間の差分圧力値に応答して制御される。限定されない実施例として、エンジン系１８は、その差分圧力値に応答して、マニホールド２２内への燃料噴射（例えば、噴射パルス比）を制御する。限定されない別の実施例として、エンジン系１８は、その差分圧力値に応答して、マニホールド２２内に噴射される燃料量対空気量の比を制御する。ある実施形態では、差分圧力値を利用して、スロットル３０の過渡事象を識別し、前動的パルス幅を開始し、燃料要求の相当量を与える。

工程３２０では、第１センサ１２は、クランクホイール２６の第３回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力を計測する。特定の実施形態では、回転センサ１４は、クランクホイール２６が第３回転位置にある時を検知し、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力の計測を開始する。実質的に同時に、工程３２２では、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。ある実施形態では、センサ１２、１４のうちの各々は、プロセッサ１６と協働し、それぞれ、クランクホイール２６の第３回転位置で計測されたマニホールド２２中の圧力とクランクホイール２６の回転速度とを表す定量値を与える。

工程３２４では、プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転速度とクランクホイール２６の第３回転位置で計測された圧力に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置を決定する。限定されない実施例として、プロセッサ１６は、命令セット２８を利用して、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の位置を推定する。工程３２６では、プロセッサ１６は、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の推定位置と、クランクホイール２６の第１回転位置でのスロットル３０の推定位置との間のスロットル３０の値の差分推定位置を算出する。工程３２７では、プロセッサ１６は、スロットル３０の値の差分推定位置から決定された必要パルス幅と、差分圧力値から決定された前動的パルス幅との間の差分パルス幅値を算出する。工程３２８では、エンジンシステム１８は、その差分パルス幅値に応答して制御される。限定されない実施例として、エンジン系１８は、その差分パルス幅値に応答してマニホールド２２内への燃料噴射（例えば、噴射パルス比）を制御する。限定されない別の実施例として、エンジン系１８は、その差分パルス幅値に応答して、マニホールド２２内に噴射される燃料量対空気量の比を制御する。ある実施形態では、その差分パルス幅値を利用して、最終動的パルス幅を開始し、燃料要求の残量を与える。

以下に記載されるような方法３００に対する工程は、所望により繰り返すことができると理解される。

図４には、方法３００の限定されない実施例が示されている。第１センサ１２は、クランクホイール２６の第１回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ａ₁を計測する。図示されるように、計測される圧力Ａ₁は、エンジン２０の第１サイクル中にクランクホイール２６の約４５０°〜約５００°のクランク角で吸気バルブが閉じる瞬間である、クランクホイール２６の第１回転位置で抽出される。実質的に同時に、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転速度とクランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力Ａ₁に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置Ａ₁ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥを決定する。エンジン系１８は、クランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力Ａ₁に応答して制御され、それにより、計測された圧力Ａ₁を利用して、ベースパルス幅を開始し、定常状態の燃料要求を与える。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第２回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ｂ₁を計測する。図示されるように、計測される圧力Ｂ₁は、エンジン２０の第２サイクル中に吸気バルブが開く前にクランクホイール２６の約３４０°〜約３８０°のクランク角で、クランクホイール２６の第２回転位置で抽出される。プロセッサ１６は、第１センサ１２から信号を受信し、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₁とエンジン２０の第１サイクル中にクランクホイール２６の第２回転位置で計測された以前の圧力（図示されず）との間の差分圧力値を算出する。エンジン系１８は、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₁とエンジン２０の第１サイクル中にクランクホイール２６の第２回転位置で計測された以前の圧力との間の差分圧力値に応答して制御される。図示されるように、差分圧力値はスロットル３０の過渡事象を識別せず、前ダイナミックパルス幅は開始されなかった。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第３回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ｃ₁を計測する。図示されるように、計測される圧力Ｃ₁は、エンジン２０の第２サイクル中に吸気バルブが開いている間にクランクホイール２６の約３８０°〜約４２０°のクランク角で、クランクホイール２６の第３回転位置で抽出される。実質的に同時に、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転速度とクランクホイール２６の第３回転位置で計測された圧力Ｃ₁に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置Ｃ₁ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥを決定する。プロセッサ１６は、命令セット２８を利用して、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の位置を推定する。プロセッサ１６は、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の推定位置Ｃ₁ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥと、クランクホイール２６の第１回転位置でのスロットル３０の推定位置Ａ₁ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥとの間のスロットル３０の値の差分推定位置を算出する。次に、プロセッサ１６は、推定位置Ｃ₁ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥと推定位置Ａ₁ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥとの間のスロットル３０の値の差分推定位置に基づいた必要パルス幅と、計測された圧力Ｂ₁とエンジン２０の第１サイクル中にクランクホイール２６の第２回転位置で計測された以前の圧力との間の差分圧力値から決定された前動的パルス幅との間の差分パルス幅値を算出する。エンジン系１８は、差分パルス幅値に応答して制御される。図示されるように、差分パルス幅値は、最終動的パルス幅を開始しない。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第１回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ａ₂を計測する。図示されるように、計測される圧力Ａ₂は、実質的に、エンジン２０の第２サイクル中にクランクホイール２６の約４５０°〜約５００°のクランク角で吸気バルブが閉じる瞬間である、クランクホイール２６の第１回転位置で抽出される。実質的に同時に、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転速度とクランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力Ａ₂に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置Ａ₂ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥを決定する。エンジン系１８は、クランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力Ａ₂に応答して制御され、それにより、計測された圧力Ａ₂を利用して、ベースパルス幅を開始し、定常状態の燃料要求を与える。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第２回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ｂ₂を計測する。図示されるように、計測された圧力Ｂ₂は、エンジン２０の第３サイクル中に吸気バルブが開く前にクランクホイール２６の約３４０°〜約３８０°のクランク角で、クランクホイール２６の第２回転位置で抽出される。プロセッサ１６は、第１センサ１２から信号を受信し、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₂とエンジン２０の第２サイクル中にクランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₁との間の差分圧力値を算出する。エンジン系１８は、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₂とクランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₁との間の差分圧力値に応答して制御される。図示されるように、差分圧力値は、スロットル３０の過渡事象を識別せず、前動的パルス幅は開始されなかった。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第３回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ｃ₂を計測する。図示されるように、計測された圧力Ｃ₂は、エンジン２０の第３サイクル中に吸気バルブが開いている間にクランクホイール２６の約３８０°〜約４２０°のクランク角で、クランクホイール２６の第３回転位置で抽出される。実質的に同時に、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転位置及び回転速度のうちの少なくとも１つと、クランクホイール２６の第３回転位置で計測された圧力Ｃ₂に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置Ｃ₂ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥを決定する。プロセッサ１６は、命令セット２８を利用して、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の位置を推定する。プロセッサ１６は、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の推定位置Ｃ₂ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥと、クランクホイール２６の第１回転位置でのスロットル３０の推定位置Ａ₂ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥとの間のスロットル３０の値の差分推定位置を算出する。次に、プロセッサ１６は、推定位置Ｃ₂ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥと推定位置Ａ₂ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥとから決定されたスロットル３０の値の差分推定位置に基づいた必要パルス幅と、計測された圧力Ｂ₂と計測された圧力Ｂ₁との間の差分圧力値から決定された前動的パルス幅との間の差分パルス幅値を算出する。エンジン系１８は、その差分パルス幅値に応答して制御される。図示されるように、差分パルス幅値は、最終動的パルス幅を開始しない。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第１回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ａ₃を計測する。図示されるように、計測される圧力Ａ₃は、実質的に、エンジン２０の第３サイクル中にクランクホイール２６の約４５０°〜約５００°のクランク角で吸気バルブが閉じる瞬間である、クランクホイール２６の第１回転位置で抽出される。実質的に同時に、回転センサ１４が、クランクホイール２６の回転速度を計測する。プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転速度とクランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力Ａ₃に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置Ａ₃ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥを決定する。エンジン系１８は、クランクホイール２６の第１回転位置で計測された圧力Ａ₃に応答して制御され、それにより、計測された圧力Ａ₃を利用して、ベースパルス幅を開始し、定常状態の燃料要求を与える。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第２回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ｂ₃を計測する。図示されるように、計測された圧力Ｂ₃は、エンジン２０の第４サイクル中に吸気バルブが開く前にクランクホイール２６の約３４０°〜約３８０°のクランク角で、クランクホイール２６の第２回転位置で抽出される。プロセッサ１６は、第１センサ１２から信号を受信し、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₃とエンジン２０の第３サイクル中にクランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₂との間の差分圧力値を算出する。エンジン系１８は、クランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₃とクランクホイール２６の第２回転位置で計測された圧力Ｂ₂との間の差分圧力値に応答して制御される。図示されるように、その差分圧力値を利用して、スロットル３０の一時的事象（即ち、スロットル３０が開いている）を識別し、前動的パルス幅を開始して、燃料要求の相当量を与えた。

第１センサ１２は、クランクホイール２６の第３回転位置で、エンジン２０のマニホールド２２中の圧力Ｃ₃を計測する。図示されるように、計測された圧力Ｃ₃は、エンジン２０の第４サイクル中に吸気バルブが開いている間にクランクホイール２６の約３８０°〜約４２０°のクランク角で、クランクホイール２６の第３回転位置で抽出される。実質的に同時に、回転センサ１４は、クランクホイール２６の回転速度を計測する。プロセッサ１６は、センサ１２、１４の各々から信号を受信し、回転センサ１４により計測されたクランクホイール２６の回転速度と、クランクホイール２６の第３回転位置で計測された圧力Ｃ₃に基づいて、エンジン２０のスロットル３０の推定位置Ｃ₃ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥを決定する。プロセッサ１６は、命令セット２８を利用して、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の位置を推定する。プロセッサ１６は、クランクホイール２６の第３回転位置でのスロットル３０の推定位置Ｃ₃ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥと、クランクホイール２６の第１回転位置でのスロットル３０の推定位置Ａ₃ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥとの間のスロットル３０の値の差分推定位置を算出する。次に、プロセッサ１６は、推定位置Ｃ₃ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥと推定位置Ａ₃ ＴＰ ＥＳＴＩＭＡＴＥとから決定されたスロットル３０の値の差分推定位置に基づいた必要パルス幅と、計測された圧力Ｂ₃と計測された圧力Ｂ₂との間の差分圧力値から決定された前動的パルス幅との間の差分パルス幅値を算出する。エンジン系１８は、その差分パルス幅値に応答して制御される。図示されるように、差分パルス幅値は、最終動的パルス幅を開始して、燃料要求の残量を与える。

制御システム１０及び方法２００、３００は、スロットル位置センサを用いることを必要とせずに、エンジン系を制御する手段を与える。ある実施形態では、マニホールド絶対圧力センサを利用してスロットルの位置を推定又は推測することにより、従来のスロットル位置センサを省くことを許容する。従って、制御システム１０の費用は、最小限になる。

図５は、エンジン２０を運転するシミュレーションのグラフ表示である。クランクホイール２６（例えば、４０００ＲＰＭ）の位置を表す通常歯曲線プロット４０２（即ち、ｘ軸）と計測されたマニホールド絶対圧力（ＭＡＰ）４０４（即ち、ｙ軸）とのシミュレーショングラフ４００は、通常歯曲線プロット４０２に対して描かれている。図示されるように、複数のプロット線４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４２６は、それぞれ、スロットル３０の開き位置が４．５％、５％、６．５％、７．５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％及び５０％である場合を表す。線マーカー４２８は、通常歯曲線プロット４０２に沿った、工程３１８が通常開始される位置を表す。好ましい結果は、線マーカー４２８により指定された位置の後で大部分の燃料がマニホールド２２内に供給される時に得られている。しかしながら、他の位置を利用することができる。線マーカー４３０は、通常歯曲線プロット４０２に沿った、工程３２８が通常開始される位置を表す。好ましい結果は、線マーカー４３０により指定された位置の後で追加分の燃料がマニホールド２２内に供給される時に得られている。吸気イベントの後半で燃料追加タスクを指定することにより、スロットル３０の位置を更に正確に推定することができ、全燃料の供給が更に正確になると理解される。しかしながら、他の位置を利用することができる。線マーカー４３２は、通常歯曲線プロット４０２に沿った、燃料を関連するシリンダ（図示されず）に達するようにマニホールド２２内に噴射可能な最終位置を表示している位置を表す。線マーカー４３４は、通常歯曲線プロット４０２に沿った、次の燃料供給サイクルに利用される第１圧力計測を行うために工程３１０が実行される通常位置を表す。しかしながら、他の位置を利用することができる。

先の記述から、当業者は、本発明の主な特徴を容易に確認することができ、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、本発明を様々に変更、修正し、様々な用途及び条件に合わせることができる。

Claims (20)

1. 少なくとも１つのマニホールドとスロットルとクランクホイールとを有するエンジン用の制御システムであって、前記システムが：
   前記少なくとも１つのマニホールド中の圧力を計測し、前記計測された圧力を表す圧力信号を生成する圧力センサと、
   前記エンジンの前記クランクホイールの回転速度を計測し、前記計測された回転速度を表す回転信号を生成する回転センサと、
   前記圧力センサ及び前記回転センサの各々と通信し、前記圧力信号と前記回転信号とを受信し、前記スロットルの位置を推定する命令セットに基づいて前記圧力信号と前記回転信号とを分析し、前記圧力信号及び回転信号の分析に応答して制御信号を生成するプロセッサと、
   前記プロセッサと通信し、前記プロセッサから前記制御信号を受信し、前記エンジン系の機能を制御する前記制御信号に応答するエンジン系とを含む、制御システム。
2. 前記圧力センサが絶対圧力センサである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記命令セットが、前記計測された圧力と前記計測されたクランクホイールの回転速度に基づいて、前記スロットルの位置を推定する数式手段を含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記エンジン系が、前記制御信号に応答して、前記少なくとも１つのマニホールド内への燃料噴射を制御する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記エンジン系が、前記制御信号に応答して、前記少なくとも１つのマニホールド内に噴射される燃料量対空気量の比を制御する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記エンジン系が、燃料噴射器を含み、前記制御信号に応答して前記燃料噴射器の噴射パルス比を制御する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記回転センサが、前記エンジンの前記クランクホイールの回転位置を計測し、前記回転信号が、少なくとも前記計測された回転位置も表す、請求項１に記載のシステム。
8. ａ）エンジンの少なくとも１つのマニホールド中の圧力を計測する工程と、
   ｂ）前記エンジンのクランクホイールの回転速度を計測する工程と、
   ｃ）前記少なくとも１つのマニホールド中で計測された圧力と、前記クランクホイールの計測された回転速度とに基づいて、前記エンジンのスロットルの推定位置を決定する工程と、
   ｄ）前記スロットルの推定位置に基づいて、エンジン系を制御する工程とを含む、エンジンを制御する方法。
9. 前記圧力が、絶対圧力センサを利用して計測される、請求項８に記載の方法。
10. 前記エンジン系を制御する工程が、前記少なくとも１つのマニホールド内への燃料噴射を制御することを含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記エンジン系が、燃料噴射器を含み、前記エンジン系を制御する工程が、前記燃料噴射器の噴射パルス比を制御することを含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記エンジン系を制御する工程が、前記少なくとも１つのマニホールド内に噴射される燃料量対空気量の比を制御することを含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記クランクホイールの回転位置を計測する工程を更に含み、前記スロットルの前記推定位置が、その上、少なくとも前記クランクホイールの前記回転位置に基づいて決定される、請求項８に記載の方法。
14. ａ）エンジンのクランクホイールの第１回転位置で、前記エンジンの少なくとも１つのマニホールド中の第１圧力を計測する工程と、
    ｂ）前記クランクホイールの第２回転位置で、前記エンジンの前記少なくとも１つのマニホールド中の第１圧力を計測する工程と、
    ｃ）前記クランクホイールの前記第２回転位置で、前記エンジンの前記少なくとも１つのマニホールド中の第２圧力を計測する工程と、
    ｄ）前記クランクホイールの前記第２回転位置で計測された前記第２圧力と前記クランクホイールの前記第２回転位置で計測された前記第１圧力との間の差分圧力計測値を決定する工程と、
    ｅ）前記差分圧力計測値に基づいて、前記エンジン系を制御する工程とをを含む、エンジンを制御する方法。
15. 前記クランクホイールの前記第１回転位置が、前記エンジンのピストンの圧縮段階中の上死点位置に対して約４５０°〜約５００°のクランク角にある、請求項１４に記載の方法。
16. 前記クランクホイールの前記第２回転位置が、前記エンジンのピストンの圧縮段階中の上死点位置に対して約３４０°〜約３８０°のクランク角にある、請求項１４に記載の方法。
17. 前記クランクホイールの前記第１回転位置で、前記クランクホイールの回転速度を計測する工程を更に含む、請求項１４に記載の方法。
18. ｆ）前記エンジンの前記クランクホイールの第３回転位置で、前記エンジンの前記少なくとも１つのマニホールド中の第１圧力を計測する工程と、
    ｇ）前記クランクホイールの前記第３回転位置で、前記エンジンの前記クランクホイールの回転速度を計測する工程と、
    ｈ）前記クランクホイールの前記第１回転位置で計測された前記第１圧力と、前記第１回転位置での前記クランクホイールの前記回転速度とに基づいて、前記エンジンのスロットルの第１推定位置を決定する工程と、
    ｉ）前記クランクホイールの前記第３回転位置で計測された前記第１圧力と、前記第３回転位置での前記クランクホイールの前記回転速度とに基づいて、前記エンジンの前記スロットルの第２推定位置を決定する工程と、
    ｊ）前記スロットルの前記第２推定位置と前記スロットルの前記第１推定位置との間の前記スロットルの値の差分推定位置を決定することとを更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記クランクホイールの前記第３回転位置が、前記エンジンのピストンの圧縮段階中の上死点位置に対して約３８０°〜約４２０°のクランク角にある、請求項１８に記載の方法。
20. ｋ）前記スロットルの値の前記差分推定位置に基づいた必要パルス幅と前記差分圧力計測値に基づいた前動的パルス幅との間の差分パルス幅値を決定する工程と、
    ｌ）前記差分パルス幅値に基づいて、前記エンジン系を制御する工程とを含む、請求項１８に記載の方法。

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