JP2021131079A - 大気圧推測検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な演算でかつアイドルエアコントロールバルブの開度の影響を受けずに大気圧を推測検知することができる大気圧推測検知装置を提供する。【解決手段】吸気管（８０）に生じる圧力を検知する吸気管圧力センサ（６０）のセンサ出力に基づいて、制御部（７０）により大気圧を推測検知する大気圧推測検知装置において、制御部（７０）は、エンジン（Ｅ）の吸気バルブ（８１）が開く直前の圧力である第１吸気圧（Ｈ１〜Ｈ４）と吸気バルブ（８１）が閉じる直前の第２吸気圧（Ｌ１〜Ｌ４）との圧力差（ΔＰＢ１〜ΔＰＢ４）を用いて大気圧を推測検知する。圧力差（ΔＰＢ１〜ΔＰＢ４）を、吸気バルブ（８１）が開いた後に記録される最大吸気圧（ＭＡＸＰＢ１〜ＭＡＸＰＢ４）によって除すことにより、アイドルエアコントロールバルブ（８４）の影響が小さい圧力差（ΔＰＢα１〜ΔＰＢα４）を得る。【選択図】図４

Description

本発明は、大気圧推測検知装置に係り、特に、大気圧センサを用いることなく他のセンサの出力信号に基づいて大気圧を推測検知する大気圧推測検知装置に関する。

従来から、エンジンの燃料噴射装置や点火装置を制御するために必要な大気圧の値を、大気圧センサを用いることなく、他のセンサ出力に基づいて推測検知する手法が検討されている。

特許文献１には、吸気管に生じる圧力を検知する吸気管圧力センサの出力と、基準大気圧下で予め測定されたエンジン回転数およびスロットル開度との対応関係マップを用いて大気圧を推測検知する手法が開示されている。

特開２００８−１９７４２号公報

しかし、特許文献１の技術では、大気圧を推測検知するために必要なパラメータが多いことで推測検知演算の複雑化が生じるほか、低スロットル開度領域で吸入空気量を調整するバイパス通路を開閉するアイドルエアコントロールバルブの影響に関しては検討されていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、簡単な演算でかつアイドルエアコントロールバルブの開度の影響を受けずに大気圧を推測検知することができる大気圧推測検知装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、吸気管（８０）に生じる圧力を検知する吸気管圧力センサ（６０）のセンサ出力に基づいて、制御部（７０）により大気圧を推測検知する大気圧推測検知装置において、前記制御部（７０）は、エンジン（Ｅ）の吸気バルブ（８１）が開く直前の圧力である第１吸気圧（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）と前記吸気バルブ（８１）が閉じる直前の第２吸気圧（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）との圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を用いて、大気圧を推測検知する点に第１の特徴がある。

また、前記吸気管（８０）に、低スロットル開度領域で吸入空気量を調整するバイパス通路（８３）を開閉するアイドルエアコントロールバルブ（８４）が設けられており、前記圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を、前記吸気バルブ（８１）が開いた後に記録される最大吸気圧（ＭＡＸＰＢ１，ＭＡＸＰＢ２，ＭＡＸＰＢ３，ＭＡＸＰＢ４）によって除すことにより、前記アイドルエアコントロールバルブ（８４）の影響が小さい圧力差（ΔＰＢα１，ΔＰＢα２，ΔＰＢα３，ΔＰＢα４）を得る点に第２の特徴がある。

第１の特徴によれば、吸気管（８０）に生じる圧力を検知する吸気管圧力センサ（６０）のセンサ出力に基づいて、制御部（７０）により大気圧を推測検知する大気圧推測検知装置において、前記制御部（７０）は、エンジン（Ｅ）の吸気バルブ（８１）が開く直前の圧力である第１吸気圧（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）と前記吸気バルブ（８１）が閉じる直前の第２吸気圧（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）との圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を用いて、大気圧を推測検知するので、標高が高くなるほど大気圧が低くなる特性と、第１吸気圧と第２吸気圧との差との関係に相関性があることに知見し、第１吸気圧と第２吸気圧との差に基づいて大気圧を推測検知することが可能となる。

第２の特徴によれば、前記吸気管（８０）に、低スロットル開度領域で吸入空気量を調整するバイパス通路（８３）を開閉するアイドルエアコントロールバルブ（８４）が設けられており、前記圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を、前記吸気バルブ（８１）が開いた後に記録される最大吸気圧（ＭＡＸＰＢ１，ＭＡＸＰＢ２，ＭＡＸＰＢ３，ＭＡＸＰＢ４）によって除すことにより、前記アイドルエアコントロールバルブ（８４）の影響が小さい圧力差（ΔＰＢα１，ΔＰＢα２，ΔＰＢα３，ΔＰＢα４）を得るので、アイドルエアコントロールバルブの開度による影響を加味して大気圧を正確に推測検知することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両としての自動二輪車の左側面図である。 スロットルボディとして構成される吸気管の構成を示す模式図である。 大気圧推測検知装置の全体構造を示すブロック図である。 所定の条件下で検知されるＰＢセンサのセンサ出力を示すグラフである。 圧力差ΔＰＢと標高との関係を示すグラフである。 アイドルエアコントロールバルブの開度違いによる吸気圧センサの出力推移を示したグラフである。 アイドルエアコントロールバルブのＩＡＣＶ開度と圧力差ΔＰＢとの関係を示すグラフである。 補正後のΔＰＢαとＩＡＣＶ開度との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両としての自動二輪車１の左側面図である。自動二輪車１の車体フレーム２は、ヘッドパイプ４４から車体後方に延出して下方に湾曲する車幅方向中央のメインフレーム３を有する。メインフレーム３の下端部には、スイングアーム２１を揺動自在に軸支するピボット５６が設けられている。

ヘッドパイプ４４には、不図示のステアリングステムが回転自在に軸支されており、ステアリングステムの上下には、左右一対のフロントフォーク１６を支持するトップブリッジ１０およびボトムブリッジ４５が固定されている。トップブリッジ１０には、左右対称形状のハンドルバー７を有する操向ハンドル５が固定されており、操向ハンドル５には、左右一対のバックミラー６が取り付けられている。フロントフォーク１６の下端部には、前輪ＷＦが回転自在に軸支されており、フロントフォーク１６の中間位置には、前輪ＷＦの上方を覆うフロントフェンダ１５が配設されている。

メインフレーム３の後方上部には、左右一対の上側シートフレーム２８および下側シートフレーム２９が取り付けられている。メインフレーム３の下部には、単気筒４サイクルのエンジンＥと変速機とを一体に構成したパワーユニットＰが取り付けられている。ピボット５６に揺動自在に軸支されるスイングアーム２１は、左右一対のリヤクッション２２によって下側シートフレーム２９に吊り下げられている。

パワーユニットＰの回転駆動力は、チェーンカバー２０に覆われる不図示のドライブチェーンを介して後輪ＷＲに伝達される。パワーユニットＰの背面側にはスロットルバルブおよび燃料噴射装置９０を含むスロットルボディ４８が取り付けられており、パワーユニットＰの燃焼ガスは、排気管１７を介して車体後方のマフラに導かれる。メインフレーム３の下端部にはサイドスタンド１８およびセンタスタンド１９が揺動自在に軸支されている。

ヘッドパイプ４４の前方には、防風スクリーン９およびヘッドライト１２を支持するフロントカウル８が取り付けられている。フロントカウル８の車幅方向外側には、左右一対の前側フラッシャランプ１１が配設されている。

メインフレーム３の上部には、燃料タンク４３が配設されている。燃料タンク４３の前前方寄りの位置には、左右一対のサイドシュラウド４が取り付けられており、燃料タンク４３の後方には、前席と後席とを一体に形成したシート５４が配設されている。燃料タンク４３の下方には、スロットルボディ４８の後方に連結されるエアクリーナボックス（不図示）の車幅方向両側を覆う左右一対のサイドカバー５５が配設されている。サイドカバー５５の後方には、上側シートフレーム２８および下側シートフレーム２９を覆うリヤカウル５７が配設されている。

リヤカウル５７の後方上部にはグラブバー２７が配設されており、リヤカウル５７の後端部にはテールライト２６が取り付けられている。リヤカウル５７の下部には、左右一対の後側フラッシャランプ２５および後側ライセンスプレート２３を支持するリヤフェンダ２４が固定されている。

スロットルボディ４８には、吸気管に生じる圧力を検知する吸気管圧力センサ（ＰＢセンサ）６０と、スロットルバルブの開度を検知するスロットル開度センサ６１とが配設されている。パワーユニットＰには、クランク軸の回転位置（クランクステージ）を検知するクランク角センサ６２およびエンジン回転数センサ（ＮＥセンサ）６３が配設されている。後輪ＷＲの車軸の近傍には、車速センサ６４が配設されている。

図２は、スロットルボディ４８として構成される吸気管８０の構成を示す模式図である。吸気管８０は、エンジンＥの吸気ポートに連結される。クランク軸の回転に伴って吸気バルブ８１が開くと、エアクリーナボックスで浄化された空気と燃料との混合気が吸気ポートに吸入される。吸気管８０には、吸気量を制御するスロットルバルブ８２が配設されている。一方、吸気管８０には、スロットル開度が低開度の際にも所定の吸気量を確保するためのバイパス通路８３が形成されており、バイパス通路８３には、吸気量を調整するアイドルエアコントロールバルブ８４が配設されている。アイドルエアコントロールバルブ８４は、バイパス通路８３に対してねじが螺合するように係合しており、ステッピングモータのステップ数によってバルブ開度が管理されている。バイパス通路８３の出口近傍の吸気管８０の内周部には、ＰＢセンサ６０が配設されている。

図３は、本実施形態に係る大気圧推測検知装置の全体構造を示すブロック図である。大気圧推測検知装置は、主に制御部としてのＥＣＵ７０によって構成されている。ＥＣＵ７０には、大気圧推測検知部７１と、燃料噴射装置駆動部７２と、点火装置駆動部７３とが含まれる。大気圧推測検知部７１には、吸気圧実測部９０と、大気圧算出部９１とが含まれる。大気圧推測検知部７１には、ＰＢセンサ６０およびクランク角センサ６２からのセンサ信号が入力される。ＥＣＵ７０には、ＮＥセンサ６３、スロットル開度センサ（Ｔｈセンサ）６１、車速センサ６４、水温センサ６５のセンサ信号が入力される。

ＥＣＵ７０は、主にＰＢセンサ６０のセンサ出力に基づいて大気圧推測検知部７１によって大気圧を推測検知すると共に、各種センサ出力に基づいて燃料噴射装置６６および点火装置６７を駆動制御する。

図４は、所定の条件下で検知されるＰＢセンサ６０のセンサ出力を示すグラフである。エンジンＥの運転中、ＰＢセンサ６０のセンサ出力は、吸気、圧縮、爆発、排気の４サイクルに応じて大きく上下に変動する。具体的には、吸気バルブ８１が開く直前のクランクステージＣ１に向けて概ねリニアに上昇し、最大値ＭＡＸＰＢに向けて急上昇した後に、吸気バルブが閉じる直前のクランクステージＣ２に向けて急降下する流れを繰り返すこととなる。

このグラフでは、異なる４種の標高（２５００ｍ、２１００ｍ、１７００ｍ、１６００ｍ）において計測されたＰＢセンサ出力を示している。この結果を参照すると、標高が高いほど全体的に圧力が低くなり、標高が低いほど全体的に圧力が高くなることが読み取れる。ここで、本願発明者は、クランクステージＣ１で検知される第１吸気圧と、クランクステージＣ２で検知される第２吸気圧との圧力差ΔＰＢに着目し、このΔＰＢが標高と概ねリニアな関係にあることを知見した。

具体的には、標高２５００ｍ（実線）では、クランクステージＣ１で検知される吸気圧Ｈ１とクランクステージＣ２で検知される吸気圧Ｌ１との圧力差ΔＰＢ１が算出され、標高２１００ｍ（一点鎖線）では、クランクステージＣ１で検知される吸気圧Ｈ２とクランクステージＣ２で検知される吸気圧Ｌ２との圧力差ΔＰＢ２が算出され、標高１７００ｍ（破線）では、クランクステージＣ１で検知される吸気圧Ｈ３とクランクステージＣ２で検知される吸気圧Ｌ３との圧力差ΔＰＢ３が算出され、標高１６００ｍ（二点鎖線）では、クランクステージＣ１で検知される吸気圧Ｈ４とクランクステージＣ２で検知される吸気圧Ｌ４との圧力差ΔＰＢ４が算出される。この各ΔＰＢの値が、標高と概ね比例関係をなす。

図５は、圧力差ΔＰＢと標高との関係を示すグラフである。圧力差ΔＰＢの値を用いると、標高と圧力差ΔＰＢとの間に、おおよそリニアな相関関係が成り立つことが判明した。これにより、例えば、基準となる標高における大気圧を記憶しておき、ΔＰＢの変化に応じて標高を増減させることで、吸気圧センサ６０のセンサ出力に基づいて大気圧を推測検知することが可能となる。

ただ、この方法を用いて大気圧を推測検知しようとする際に、アイドルエアコントロールバルブ８４の開度が大きな影響を与えることが実験で判明している。この点、本願発明者は、アイドルエアコントロールバルブ８４の開度の影響を極力小さくする手法も知見している。

図６は、アイドルエアコントロールバルブ８４の開度違いによる吸気圧センサ６０の出力推移を示したグラフである。このグラフでは、エンジンＥを所定の条件下で運転した際、アイドルエアコントロールバルブ８４の４種の開度に応じて出力される吸気圧ＰＢの違いを示している。アイドルエアコントロールバルブ８４の開度が、７５ステップ（実線）、１００ステップ（一点鎖線）、１２５ステップ（破線）、１５０ステップ（二点鎖線）と大きくなるにつれて、全体的に圧力が高まることが実験により判明している。この圧力差が、大気圧の推測検知に影響を与えることとなる。

図７は、アイドルエアコントロールバルブ８４のＩＡＣＶ開度と圧力差ΔＰＢとの関係を示すグラフである。エンジンの運転条件を変えて、３種のエンジン回転数、すなわち、６０００ｒｐｍ（実線）、４０００ｒｐｍ（破線）、２０００ｒｐｍ（一点鎖線）で実験してみても、いずれも、ＩＡＣＶ開度が大きくなるにつれてΔＰＢが大きくなってしまう。本願発明者は、このΔＰＢを、ＩＡＣＶ開度の影響が小さい値に補正する手法を知見している。

図８は、補正後のΔＰＢαとＩＡＣＶ開度との関係を示すグラフである。本願発明者は、ΔＰＢの値を、クランクステージＣ１の後に検知される最大吸気圧ＭＡＸＰＢで除すことにより、ＩＡＣＶ開度の影響が小さいΔＰＢαに補正できることを知見した。すなわち、図４のグラフに示した、ΔＰＢ１をＭＡＸＰＢ１で除することでΔＰＢα１を算出し、ΔＰＢ２をＭＡＸＰＢ２で除することでΔＰＢα２を算出し、ΔＰＢ３をＭＡＸＰＢ３で除することでΔＰＢα３を算出し、ΔＰＢ４をＭＡＸＰＢ４で除することでΔＰＢα４を算出する。こうして算出されたΔＰＢα１，ΔＰＢα２，ΔＰＢα３，ΔＰＢα４は、ＩＡＣＶ開度の増減の影響が小さい値であり、大気圧の推測検知に有効に適用することが可能である。

上記したように、本願発明に係る大気圧推測検知装置によれば、ＥＣＵ７０が、エンジンＥの吸気バルブ８１が開く直前の圧力である第１吸気圧（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）と吸気バルブ８１が閉じる直前の第２吸気圧（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）との圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を用いて、大気圧を推測検知するので、標高が高くなるほど大気圧が低くなる特性と、第１吸気圧と第２吸気圧との差との関係に相関性があることに知見し、第１吸気圧と第２吸気圧との差に基づいて大気圧を推測検知することが可能となる。

また、圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を、吸気バルブ８１が開いた後に記録される最大吸気圧（ＭＡＸＰＢ１，ＭＡＸＰＢ２，ＭＡＸＰＢ３，ＭＡＸＰＢ４）によって除すことにより、アイドルエアコントロールバルブ８４の影響が小さい圧力差（ΔＰＢα１，ΔＰＢα２，ΔＰＢα３，ΔＰＢα４）を得るので、アイドルエアコントロールバルブ８４の開度による影響を加味して大気圧を正確に推測検知することが可能となる。

なお、自動二輪車やエンジンの形態、吸気管やバイパス通路の形状や構造、ＰＢセンサの形状や構造、アイドルエアコントロールバルブの形状や構造等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係る大気圧推測検知装置は、鞍乗型の三輪車や四輪車等に適用することが可能である。

１…自動二輪車、６０…吸気管圧力センサ、７０…ＥＣＵ（制御部）８０…吸気管、８１…吸気バルブ、８３…バイパス通路、８４…アイドルエアコントロールバルブ、Ｅ…エンジン、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４…第１吸気圧、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…第２吸気圧、ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４…圧力差、ＭＡＸＰＢ１，ＭＡＸＰＢ２，ＭＡＸＰＢ３，ＭＡＸＰＢ４…最大吸気圧、ΔＰＢα１，ΔＰＢα２，ΔＰＢα３，ΔＰＢα４…圧力差

Claims (2)

1. 吸気管（８０）に生じる圧力を検知する吸気管圧力センサ（６０）のセンサ出力に基づいて、制御部（７０）により大気圧を推測検知する大気圧推測検知装置において、
   前記制御部（７０）は、エンジン（Ｅ）の吸気バルブ（８１）が開く直前の圧力である第１吸気圧（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）と前記吸気バルブ（８１）が閉じる直前の第２吸気圧（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）との圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を用いて、大気圧を推測検知することを特徴とする大気圧推測検知装置。
2. 前記吸気管（８０）に、低スロットル開度領域で吸入空気量を調整するバイパス通路（８３）を開閉するアイドルエアコントロールバルブ（８４）が設けられており、
   前記圧力差（ΔＰＢ１，ΔＰＢ２，ΔＰＢ３，ΔＰＢ４）を、前記吸気バルブ（８１）が開いた後に記録される最大吸気圧（ＭＡＸＰＢ１，ＭＡＸＰＢ２，ＭＡＸＰＢ３，ＭＡＸＰＢ４）によって除すことにより、前記アイドルエアコントロールバルブ（８４）の影響が小さい圧力差（ΔＰＢα１，ΔＰＢα２，ΔＰＢα３，ΔＰＢα４）を得ることを特徴とする請求項１に記載の大気圧推測検知装置。

Images