JP4033718B2 - 内燃機関の行程判別方法および行程判別装置 - Google Patents
内燃機関の行程判別方法および行程判別装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少数気筒（特に、単気筒）の内燃機関における行程の判別を行う行程判別方法および行程判別装置に関する。さらに詳細には、内燃機関のシステムコストの低減と小型・軽量化を図ることができる内燃機関の行程判別方法および行程判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、４サイクルエンジンでは、エンジンのクランクシャフトの位相を検出するクランク角センサと、カムシャフトの位相を検出するカム角センサとを用いて、エンジンの各行程（吸気行程、圧縮行程、爆発行程、および排気行程）を判別している。なぜなら、行程判別を行うことにより、噴射系と点火系の制御を２噴射２点火／２回転（行程）から１噴射１点火／２回転（行程）にすることができるからである。これにより、点火系の負荷が減って耐久性が向上するとともに、点火に要する電流も少なくなるので電気負荷も減るからである。特に二輪車のようなバッテリが小さい車両に対しては、燃費に寄与することが可能となる。
【０００３】
ところが、二輪車用などの少数気筒のエンジンにおいては、エンジンヘッド廻りに余裕がなく、カム角センサの取付が困難であるという問題があった。また、カム角センサを取り付けるとシステムコストが高くなってしまうという問題もあった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決する技術の１つとして、特開２００１−２０７９０２号公報に開示されたものがある。この技術は、単気筒４サイクルエンジン１周期中に、前回のクランク角信号の割り込み時の吸気圧信号との差が初めて所定値（例えば１１３０Ｐａ）以上マイナスの場合には、吸気行程（ＡＴＤＣ１５゜ＣＡ）であると判別するものである。これにより、行程判別に必要であったカム角センサを不要にし、上記問題を解決している。なお、ＡＴＤＣは上死点後、ＣＡはクランク角の略号である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−２０７９０２号公報に開示されている技術には行程判別が正しく行われないという問題があった。この技術では、ＴＤＣの時とＡＴＤＣ１５°ＣＡの時との吸気圧の差により行程判別を行っている。ところが、ＡＴＤＣ１５°ＣＡは排気バルブとのオーバーラップ領域であるため、排気からの吹き返し、あるいはバックファイヤ等が発生した場合、吹き返しあるいはバックファイヤにより、ＡＴＤＣ１５°ＣＡにおける吸気圧が正常値よりも高い圧力になる。したがって、ＴＤＣとＡＴＤＣ１５°ＣＡとにおける吸気圧変化の関係がくずれるため、行程判別が正しく行われないのである。
【０００６】
ここで、本願出願人は、４サイクルのレシプロエンジンで、吸気の脈動に伴う吸気圧の変動において、その吸気圧の下限値、即ち、吸気行程の下死点付近での検出値が、実際の吸気量を最も良く反映した吸気圧となることを発見した。そして、これを利用して行程判別を行うことを考え出した。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程判別を正確に行い、併せて、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる内燃機関の行程判別方法および行程判別装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の内燃機関の行程判別方法は、内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出するとともに、内燃機関の運転時に脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出し、前記ＴＤＣ信号と前記吸気圧脈動の下限値との検出時期の関係に基づき、内燃機関の行程判別を行うことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明によれば、吸気圧脈動の下限値は内燃機関の圧縮行程中に生じることから、内燃機関の運転時における吸気圧脈動の下限値を検出することにより圧縮行程を判別することができる。そして、さらに内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出している。これにより、ＴＤＣ信号と吸気圧脈動の下限値との検出時期の関係から内燃機関の行程を判別することができる。このように、吸気圧脈動の下限値を検出することにより、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程判別を正確に行うことができる。
【００１０】
また、吸気圧脈動の検出値において、その下限値が実際の吸気量を最も良く反映した吸気圧となる。そして、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出 値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出しているので、検出した下限値を吸気圧の検出値とすることにより、脈動を伴う吸気圧にも拘わらず内燃機関の制御量が不安定な値となることがない。そのため、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明の内燃機関の行程判別方法は、内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出するとともに、内燃機関の運転時に脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出し、前記吸気圧脈動の下限値を検出した後に前記ＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することを趣旨とする。
【００１２】
上記発明によれば、内燃機関の圧縮行程中に生じる吸気圧脈動の下限値を検出し、吸気圧脈動の下限値を検出した後にＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することから、カム角センサを用いなくても、正確に圧縮ＴＤＣを正確に判定することができる。
【００１３】
また、吸気圧脈動の検出値において、その下限値が実際の吸気量を最も良く反映した吸気圧となる。そして、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出しているので、検出した下限値を吸気圧の検出値とすることにより、脈動を伴う吸気圧にも拘わらず内燃機関の制御量が不安定な値となることがない。そのため、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明の内燃機関の行程判別装置は、内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出する信号検出手段と、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、前記吸気圧検出手段による検出値に基づいて内燃機関の運転時における吸気圧脈動の下限値を検出する下限値検出手段と、前記下限値検出手段による前記下限値の検出時期と、前記信号検出手段による前記ＴＤＣ信号の検出時期とに基づき、内燃機関の行程判別を行う行程判別手段と、を有し、前記下限値検出手段は、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出することを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、信号検出手段により内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号が検出される。また、吸気圧検出手段による検出値に基づいて下限値検出手段により内燃機関の運転時における吸気圧脈動の下限値が検出される。すなわち、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とが比較されて、吸気圧の下降又は上昇が判断されると共に、下降から上昇への転換が判断され、下降から上昇への転換時における前回の検出値が吸気圧脈動の下限値として検出される。この下限値は内燃機関の圧縮行程中に検出される。そして、下限値検出手段による下限値の検出時期と、信号検出手段によるＴＤＣ信号の検出時期とに基づき、行程判別手段により内燃機関の行程判別が行われる。このように、下限値検出手段により吸気圧の下限値を検出することにより、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程判別を正確に行うことができる。
【００１６】
また、実際の吸気量を最も良く反映する下限値を吸気圧の検出値とすることにより、脈動を伴う吸気圧にも拘わらず内燃機関の制御量が不安定な値となることがない。そのため、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明の内燃機関の行程判別装置は、請求項３に記載の発明において、行程判別手段は、下限値検出手段が吸気圧脈動の下限値を検出した後に信号検出手段がＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することを趣旨とする。
【００１８】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用において、行程判別手段により、下限値検出手段が吸気圧脈動の下限値を検出した後に信号検出手段がＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定されることから、カム角センサを用いなくても、正確に圧縮ＴＤＣを正確に判定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の行程判別方法、その判別方法を使用した行程判別装置、およびその行程判別装置を使用した内燃機関の制御装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１に、本実施の形態のエンジンシステムの概略構成を示す。車両に搭載されたエンジンシステムは燃料を貯留する燃料タンク１を備える。燃料タンク１に内蔵された燃料ポンプ２は、タンク１に貯留された燃料を吐出する。内燃機関であるレシプロタイプの単気筒エンジン３には、燃料噴射弁（インジェクタ）４が設けられる。燃料ポンプ２から吐出された燃料は、燃料通路５を通じてインジェクタ４に供給される。供給された燃料は、インジェクタ４が作動することにより、吸気通路６へ噴射される。吸気通路６には、エアクリーナ７を通じて外部から空気が取り込まれる。吸気通路６に取り込まれた空気とインジェクタ４から噴射された燃料は可燃混合気を形成して燃焼室８に吸入される。
【００２１】
吸気通路６には、所定のアクセル装置（図示略）により操作されるスロットルバルブ９が設けられる。スロットルバルブ９が開閉されることにより、吸気通路６から燃焼室８に吸入される空気量（吸気量）が調節される。吸気通路６には、スロットルバルブ９を迂回してバイパス通路１０が設けられる。バイパス通路１０には、アイドル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣバルブ）１１が設けられる。ＩＳＣバルブ１１は、アイドル運転時、即ち、スロットルバルブ９の全閉時に、エンジン３のアイドル回転速度を調節するために作動させるものである。
【００２２】
燃焼室８に設けられた点火プラグ１２は、イグニッションコイル１３から出力される点火信号を受けてスパーク動作する。両部品１２，１３は、燃焼室８に供給される可燃混合気に点火するための点火装置を構成する。燃焼室８に吸入された可燃混合気は、点火プラグ１２のスパーク動作により爆発・燃焼する。燃焼後の排気ガスは、燃焼室８から排気通路１４を通じて外部へ排出される。排気通路１４には、排気ガスを浄化するための三元触媒１５が設けられる。燃焼室８における可燃混合気の燃焼に伴い、ピストン１６が運動してクランクシャフト１７が回転することにより、車両を走行させる駆動力がエンジン３で得られる。
【００２３】
車両には、エンジン３を始動させるためのイグニションスイッチ１８が設けられる。車両には、エンジン３の各種制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）２０が設けられる。車両用電源としてのバッテリ１９は、イグニションスイッチ１８を介してＥＣＵ２０に接続される。イグニションスイッチ１８がオンされることにより、バッテリ１９からＥＣＵ２０に電力が供給される。
【００２４】
エンジン３に設けられる各種センサ２１，２２，２３，２４は、エンジン３の運転状態に関する各種運転パラメータを検出するためのものであり、それぞれＥＣＵ２０に接続される。即ち、吸気通路６に設けられた吸気圧検出手段である吸気圧センサ２１は、スロットルバルブ９より下流側の吸気通路６における吸気圧ｐｍを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン３に設けられた水温センサ２２は、エンジン３の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン３に設けられた回転速度検出手段およびＴＤＣ信号検出手段である回転速度センサ２３は、クランクシャフト１７の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力するとともに、ＴＤＣ信号を検出する。排気通路１４に設けられた酸素センサ２４は、排気通路１４へ排出された排気ガス中の酸素濃度（出力電圧）Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。この酸素センサ２４は、エンジン３の燃焼室８に供給される可燃混合気の空燃比Ａ／Ｆを得るために使用される。
【００２５】
この実施の形態で、ＥＣＵ２０は、前述した各種センサ２１〜２４から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ２０は、これらの入力信号に基づき、吸気圧検出制御、燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行するために、燃料ポンプ２、インジェクタ４、ＩＳＣバルブ１１及びイグニションコイル１３等をそれぞれ制御するとともに、行程判別を行う。この実施の形態で、ＥＣＵ２０は、本発明の下限値検出手段および行程判別手段を構成する。
【００２６】
ここで、吸気圧検出制御とは、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍに基づいて吸気脈動の影響を排除した吸気圧の検出値を得るための制御である。燃料噴射制御とは、エンジン３の運転状態に応じてインジェクタ４による燃料噴射量及びその噴射タイミングを制御することである。点火時期制御とは、エンジン３の運転状態に応じてイグニションコイル１３を制御することにより、各点火プラグ１２による点火時期を制御することである。
【００２７】
周知のように、ＥＣＵ２０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成する。ＲＯＭは、エンジン３の各種制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶したものである。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するものである。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ２１〜２４の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
【００２８】
次に、ＥＣＵ２０が実行する各種制御のうち、吸気圧検出制御のための処理内容について説明する。この処理中に吸気圧の下限値が検出されるようになっている。図２に吸気圧検出（下限値ｐｍｌｏ検出）制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、図２に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。この実施の形態では、「１ｍｓ」の周期でこのルーチンを実行する。
【００２９】
先ず、ステップ１００で、ＥＣＵ２０は、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍについて今回のＡＤ値ｐｍａｄを読み込む。
【００３０】
次に、ステップ１０１で、ＥＣＵ２０は、今回のＡＤ値ｐｍａｄが前回のＡＤ値ｐｍａｄｏより大きいか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、吸気圧ｐｍが上昇しているものとして、ステップ１０２で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰを「１」に設定する。
【００３１】
次に、ステップ１０３で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯが「０」であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、前回に引き続いて吸気圧ｐｍが上昇中であることから、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、吸気圧ｐｍが下降から上昇に転じたものとして、処理をステップ１０４へ移行する。
【００３２】
ステップ１０４では、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏがＡＤ値ｐｍａｄの上限値ｐｍｈｉ以下であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、吸気脈動に伴い吸気圧ｐｍが下降しているものとして、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、ステップ１０５で、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏをＡＤ値ｐｍａｄの下限値ｐｍｌｏとして設定する。そして、ステップ１０５ａで、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏの検出フラグをオンする。かくして、下限値ｐｍｌｏが検出される。
【００３３】
そして、ステップ１０６で、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏを最終的に求めるべき吸気圧ＰＭとして設定する。
【００３４】
一方、ステップ１０１の判断結果が否定である場合、吸気圧ｐｍが下降しているものとして、ステップ１１１で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰを「０」に設定する。
【００３５】
次に、ステップ１１２で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯが「０」であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、前回に引き続いて吸気圧ｐｍが下降中であるものとして、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が否定である場合、吸気圧ｐｍが上昇から下降に転じたものとして、ステップ１１３で、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏをＡＤ値ｐｍａｄの上限値ｐｍｈｉとして設定する。
【００３６】
そして、ステップ１０３，１０４，１０６，１１２，１１３から移行してステップ１０７で、ＥＣＵ２０は、今回のＡＤ値ｐｍａｄを前回のＡＤ値ｐｍａｄｏとする。
【００３７】
次に、ステップ１０８で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグが「１」であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ステップ１０９で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯを「１」に設定し、その後の処理を一旦終了する。上記判断結果が否定である場合、ステップ１１０で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯを「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。
【００３８】
即ち、上記ルーチンでは、エンジン３の運転時に吸気圧ｐｍの脈動の下限値ｐｍｌｏを検出し、その下限値ｐｍｌｏを吸気圧ｐｍの検出値としての最終的な吸気圧ＰＭとするようにしている。そのために、図３に示すように、脈動を伴う吸気圧ｐｍにつき、連続的にサンプリングされる前回のＡＤ値ｐｍａｄｏと今回のＡＤ値ｐｍａｄとを比較して、吸気圧ｐｍの下降又は上昇を判断すると共に、上昇から下降への転換又は下降から上昇への転換を判断する。そして、上昇から下降への転換時における前回のＡＤ値ｐｍａｄｏを上限値ｐｍｈｉとして設定し、下降から上昇への転換時における前回のＡＤ値ｐｍａｄｏを下限値ｐｍｌｏとして設定し、その下限値ｐｍｌｏを最終的な吸気圧ＰＭの値として設定するようにしている。
【００３９】
この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のように検出される吸気圧ＰＭを利用して行程判別が行われる。そこで、次に、この行程判別の処理内容について説明する。この実施の形態のエンジンシステムでは、ＴＤＣ信号を検出するために、図４に示すように、クランクシャフト１７に取り付けた５個の歯２５からの信号に基づきＴＤＣを検出するようにしている。これらの歯２５は、９０゜ＣＡごとに１歯ずつ取り付けられ、残りの１歯が前記４歯のいずれかの歯から３０゜ＣＡ位相がずれた（遅れた）位置に取り付けられている。
【００４０】
このようなＴＤＣ判別を行う場合における行程判別のプログラムを図５のフローチャートに示す。また、本実施の形態のエンジンシステムでの各種パラメータの変化を図６に示す。図６は、回転信号、吸気圧、吸気圧下限値検出フラグ、およびクランクＮｏ．を時間の経過に従って示したものである。なお、ＥＣＵ２０は、図５に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００４１】
先ず、ステップ１５０で、ＥＣＵ２０は、ＴＤＣの判定が終了しているか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ＴＤＣの判定が終了していることから、ＥＣＵ２０は、処理をステップ１５１に移行する。上記判断結果が否定である場合、ＥＣＵ２０は、ＴＤＣの判定が終了していないので処理をステップ１５７に移行し、別途のＴＤＣ判定ルーチンを実行してＴＤＣの判定を行う。
【００４２】
ステップ１５１では、ＥＣＵ２０は、今回はＴＤＣ信号の割り込みか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、今回はＴＤＣ信号が検出されたことから、処理をステップ１５２に移行する。具体的には、図６に示すように、０°ＣＡと３６０°ＣＡのときにＴＤＣ信号が検出されるから、このとき、ＥＣＵ２０は、ステップ１５１で肯定の判断を行う。一方、上記判断結果が否定である場合、今回はＴＤＣ信号が検出されていないことから、処理をステップ１５８に移行する。
【００４３】
そして、ステップ１５２で、ＥＣＵ２０は、吸気圧下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンになっているか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ステップ１５３で、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏの検出フラグをオフする。さらに、ステップ１５４で、クランクＮｏ．を「０」に設定する。そして、ステップ１５５で、ＥＣＵ２０は、現時点が圧縮ＴＤＣであると判定して行程判別フラグをオンし、その後の処理を一旦終了する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図６に示すように、圧縮行程で検出され、その後、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされる。この状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが圧縮ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、圧縮ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００４４】
一方、上記判断結果が否定である場合、吸気圧が下限値になっていないことから、ステップ１５６で、ＥＣＵ２０は、クランクＮｏ．を「４」に設定する。そして、ステップ１５５で、ＥＣＵ２０は、現時点が排気ＴＤＣであると判定して行程判別フラグをオンし、その後の処理を一旦終了する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図６に示すように、圧縮行程で検出されて下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされ、圧縮ＴＤＣのときに下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフされる。このため、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフの状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが排気ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、排気ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００４５】
また、ステップ１５８では、ＥＣＵ２０は、今回は＋１歯信号の割り込みか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、＋１歯信号が検出されたことから、処理をステップ１５２に移行し、クランクＮｏ．を「＋１」する。上記判断結果が否定である場合、今回は信号の割り込みがなかったものとして、その後の処理を一旦終了する。
【００４６】
このようにして、実施の形態のエンジンシステムでは、吸気圧の下限値ｐｍｌｏの検出フラグとＴＤＣ信号とにより行程判別を行うことができるようにしている。そのため、噴射系と点火系の制御を１噴射１点火／２回転（行程）にすることができるので、点火系の負荷が減り耐久性が向上するとともに、点火に要する電流も少なくなるので電気負荷も減る。特に二輪車のようなバッテリが小さい車両では、電気負荷が大きくなる燃費も悪化するため、電気負荷を低減することにより燃費を向上させることができる。また、従来、行程判別に必要であったカム角センサが不要となる。これにより、エンジンシステムの低コスト化、小型・軽量化を図ることができる。
【００４７】
さらに、圧縮ＴＤＣと排気ＴＤＣとを正確に判別（行程判別）することができるので、燃料噴射タイミングの制御を高精度に行うことができる。つまり、暖機状態あるいは運転状態で異なる燃料噴射タイミングを設定することができる。具体的には、低温始動時およびアクセル全開時（ＷＯＴ）には、吸気バルブが開いているときに燃料を噴射するように制御し、暖気後の通常運転時には、吸気バルブが閉じているときに燃料を噴射するように制御することが可能になる。このように燃料噴射タイミングを制御するのは、エンジンの暖機状態あるいは運転状態に応じて、燃料噴射タイミングの要求が異なるからである。
【００４８】
そして、上記のように燃料噴射タイミングを制御することにより、低温時においては、吸気バルブが開いているときに燃料が噴射されるので、吸気の流れに同期するため、燃料の微粒化の促進が図られるとともに、壁面に付着した燃料のボタ落ちが減少する。このため、燃焼状態が改善されて、図７に示すように、排気ガス中のＨＣ濃度が減少する。ひいては、低温始動性を向上させ、低温時の燃費を向上させることができる。
【００４９】
一方、暖気後の通常運転時においては、低温時とは逆に、吸気バルブが閉じているときに燃料が噴射される。暖気後の通常運転時にはエンジン本体が十分に暖まっているため、このタイミングで燃料を噴射した方が、エンジンの熱をより受けるため燃料の霧化（気化）が向上する。これにより、燃焼が改善されて、図７に示すように、排気ガス中のＨＣ濃度を減少させることができる
【００５０】
また、アクセル全開時（ＷＯＴ）においては、吸気バルブが開いているときに燃料が噴射されるので、吸入空気の流れの中に噴射された燃料の気化潜熱により空気密度が高くなる。このため、エンジンの充填効率が向上する。これにより、図７に示すように、軸トルク（出力）を向上させ、ドライバビリティーおよび燃費を向上させることができる。
【００５１】
そして、この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のようにして検出される吸気圧ＰＭを使用して燃料噴射量制御が行われる。そこで、次に、この燃料噴射量制御の処理内容について説明する。図８には燃料噴射量制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、図８に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００５２】
先ず、ステップ２００で、ＥＣＵ２０は回転速度センサ２３の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００５３】
ステップ２１０で、ＥＣＵ２０は、最終的な吸気圧ＰＭの値を読み込む。即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍの下限値ｐｍｌｏを吸気圧ＰＭの値として読み込む。このステップ２１０の読み込み処理は、前述した図２のルーチンを割り込み処理することにより行われる。
【００５４】
ステップ２２０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値と吸気圧ＰＭの値とに基づいて基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを算出する。ＥＣＵ２０は、この基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥの算出を、予め定められた関数データ（噴射量マップ）を参照することにより行う。この関数データでは、エンジン３の燃焼室８に吸入される吸気量が、吸気圧ＰＭの値とエンジン回転速度ＮＥの値から決定され、その吸気量に応じた基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥが決定されるようになっている。
【００５５】
ステップ２３０で、ＥＣＵ２０は、水温センサ２２の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷの値を読み込む。そして、ステップ２４０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた冷却水温ＴＨＷの値に基づき、エンジン３の暖機状態に応じて基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを補正するための暖機補正係数ＫＴＨＷを算出する。
【００５６】
ステップ２５０で、ＥＣＵ２０は、燃焼室８に供給される空気と燃料との可燃混合気の空燃比Ａ／Ｆを補正するための空燃比補正係数ＦＡＦの値を読み込む。この空燃比補正係数ＦＡＦは、酸素センサ２４の検出値から読み込まれる酸素濃度Ｏｘの値に基づいて別途のルーチンで算出されるものである。
【００５７】
ステップ２６０で、ＥＣＵ２０は、上記のように算出された基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを、暖機補正係数ＫＴＨＷ及び空燃比補正係数ＦＡＦ等に基づいて補正することにより最終燃料噴射量ＴＡＵの値を算出する。
【００５８】
その後、ステップ２７０で、ＥＣＵ２０は、算出された最終燃料噴射量ＴＡＵの値に基づいてインジェクタ４を制御することにより、インジェクタ４から噴射される燃料量を制御するのである。
【００５９】
この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のように検出される吸気圧ＰＭを使用して点火時期制御が行われる。そこで、この点火時期制御の処理内容について説明する。図９には点火時期制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、図９に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００６０】
先ず、ステップ３００で、ＥＣＵ２０は回転速度センサ２３の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００６１】
ステップ３１０で、ＥＣＵ２０は、最終的な吸気圧ＰＭの値を読み込む。即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍの下限値ｐｍｌｏを吸気圧ＰＭの値として読み込む。このステップ３１０の読み込み処理は、前述した図２のルーチンを割り込み処理することにより行われる。
【００６２】
ステップ３２０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値と吸気圧ＰＭの値とに基づいて基本点火時期ＩＴＢＳＥを算出する。ＥＣＵ２０は、この基本点火時期ＩＴＢＳＥの算出を、予め定められた関数データ（点火時期マップ）を参照することにより行う。この関数データでは、エンジン３の燃焼室８に吸入される吸気量が、吸気圧ＰＭの値とエンジン回転速度ＮＥの値から決定され、その吸気量に応じた基本点火時期ＩＴＢＳＥが決定されるようになっている。
【００６３】
ステップ３３０で、ＥＣＵ２０は、水温センサ２２の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷの値を読み込む。そして、ステップ３４０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた冷却水温ＴＨＷの値に基づき、エンジン３の暖機状態に応じて基本点火時期ＩＴＢＳＥを補正するための暖機補正係数Ｋ１を算出する。
【００６４】
ステップ３５０で、ＥＣＵ２０は、上記のように算出された基本点火時期ＩＴＢＳＥを、暖機補正係数Ｋ１等に基づき補正することにより、最終点火時期ＩＴの値を算出する。
【００６５】
その後、ステップ３６０で、ＥＣＵ２０は、算出された最終点火時期ＩＴの値に基づいてイグニションコイル１３を制御することにより、点火プラグ１２による点火時期を制御する。
【００６６】
以上説明したように本実施の形態のエンジンシステムにおいて、エンジン３の運転時には吸気通路６で吸気の脈動が発生して、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍも脈動を伴ったものとなる。このため、脈動を伴った吸気圧ｐｍを、エンジン３の各種制御を実行するための運転パラメータの一つとしてそのまま使用したのでは、各種制御が不安定となる。
【００６７】
ここで、本願出願人は、脈動を伴う吸気圧ｐｍの検出値において、その下限値ｐｍｌｏが実際に燃焼室８に吸入される吸気量を最も良く反映した吸気圧となり、その下限値ｐｍｌｏはエンジンの圧縮行程中に検出されることを発見した。そこで、このエンジンシステムでは、吸気圧脈動、即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍについてその下限値ｐｍｌｏを検出し、その下限値ｐｍｌｏを最終的な吸気圧ＰＭの検出値とするとともに、その下限値ｐｍｌｏの検出時期（検出フラグ）を利用してエンジンの行程を判別している。このことから、脈動を伴う吸気圧ｐｍにも拘わらず、最終的な吸気圧ＰＭとして吸気量に相関した適正な値と挙動が得られるとともに、正確に行程判別を行うことができる。これによって、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、および点火時期制御などのエンジンの各種制御を非常に精度良く行うことができる。
【００６８】
上記した実施の形態では、クランクシャフト１７に５つの歯２５（９０゜ＣＡ＋１歯）取り付けているが、図１０に示すように、クランクシャフト１７に１つ歯２５のみを取り付ければ、本発明を適用することによりエンジン３の行程判別を行うことができる。すなわち、本発明によれば、クランクシャフトに少なくとも１歯のみを取り付ければ、エンジンの行程判別を行うことができるのである。そこで、クランクシャフトに１歯のみを取り付けた場合における行程判別の処理内容について簡単に説明する。
【００６９】
この別の実施の形態のエンジンシステムにおける行程判別のプログラムを図１１のフローチャートに示す。また、この別の実施の実施の形態のエンジンシステムでの各種パラメータの変化を図１２に示す。図１２は、回転信号、吸気圧、および吸気圧下限値検出フラグを時間の経過に従って示したものである。なお、ＥＣＵ２０は、図１１に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００７０】
ＥＣＵ２０は、吸気圧下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンになっているか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏの検出フラグをオフして、現時点が圧縮ＴＤＣであると判定する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図１２に示すように、圧縮行程で検出され、その後、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされる。この状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが圧縮ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、圧縮ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００７１】
一方、上記判断結果が否定である場合、吸気圧が下限値になっていないことから、ＥＣＵ２０は、現時点が排気ＴＤＣであると判定する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図１２に示すように、圧縮行程で検出されて下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされ、圧縮ＴＤＣのときに下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフされる。このため、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフの状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが排気ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、排気ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００７２】
このように、クランクシャフト１７に１歯のみを取り付けた場合であっても、下限値ｐｍｌｏの検出フラグを利用することにより、圧縮ＴＤＣと排気ＴＤＣとを正確に判別することができ、上記の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、以下のように実施することもできる。
【００７４】
（１）前記実施の形態では、本発明の行程判別方法、行程判別装置等を単気筒のエンジン３を含むエンジンシステムに具体化したが、２気筒や３気筒、或いはそれ以上の気筒数のエンジンを含むエンジンシステムに具体化することもできる。
【００７５】
（２）前記実施の形態では、ＴＤＣを検出するために、５歯（９０゜ＣＡ＋１歯）、あるいは１歯のみをクランクシャフト１７に取り付けたが、クランクシャフト１７に取り付ける歯は、２歯、３歯、４歯、あるいは６歯以上としてもよい。より多くの歯を取り付けることにより、エンジンの制御を高精度に行うことができるが、コスト面では不利になる。したがって、要求される制御精度とコストとを考慮して、最適な数の歯を取り付ければよい。なお、２歯の場合には、対称となる位置に取り付けるとＴＤＣの判別ができなくなるので、対称となる位置以外に取り付ける必要がある。
【００７６】
（３）前記実施の形態では、図２のフローチャートにおいて、脈動を伴うＡＤ値ｐｍａｄの生の下限値ｐｍｌｏ及び上限値ｐｍｈｉそのものを検出するようにした。これに対し、エンジンの全負荷時のように燃焼室からの吹き返し等の影響で上限値ｐｍｈｉ及び下限値ｐｍｌｏを正確に取り込めないときのために、上限値ｐｍｈｉと下限値ｐｍｌｏとの差にガード値を設定して、そのガード値の範囲で得られる上限値ｐｍｈｉ及び下限値ｐｍｌｏを検出することにより、吸気圧ＰＭの誤検出を防止するようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程を判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【００７８】
請求項２に記載の発明によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の圧縮上死点を正確に判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【００７９】
請求項３に記載の発明の構成によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程を判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【００８０】
請求項４に記載の発明の構成によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の圧縮上死点を正確に判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】 吸気圧（下限値）検出制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図３】 脈動を伴う吸気圧とそのＡＤ値等を示す説明図である。
【図４】 クランクシャフトに対する歯の取り付け位置を示す説明図である。
【図５】 行程判別のプログラムを示すフローチャートである。
【図６】 本実施の形態のエンジンシステムにおける各種パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図７】 最適な燃料噴射時期を示す説明図である。
【図８】 燃料噴射制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図９】 点火時期制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図１０】 別の実施の形態のエンジンシステムにおけるクランクシャフトに対する歯の取り付け位置を示す説明図である。
【図１１】 別の実施の形態のエンジンシステムにおける行程判別のプログラムを示すフローチャートである。
【図１２】 別の実施の形態のエンジンシステムにおける各種パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
３ エンジン
６ 吸気通路
１７ クランクシャフト
２０ ＥＣＵ（下限値検出手段、行程判別手段）
２１ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
２３ 回転速度センサ（信号検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、少数気筒（特に、単気筒）の内燃機関における行程の判別を行う行程判別方法および行程判別装置に関する。さらに詳細には、内燃機関のシステムコストの低減と小型・軽量化を図ることができる内燃機関の行程判別方法および行程判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、４サイクルエンジンでは、エンジンのクランクシャフトの位相を検出するクランク角センサと、カムシャフトの位相を検出するカム角センサとを用いて、エンジンの各行程（吸気行程、圧縮行程、爆発行程、および排気行程）を判別している。なぜなら、行程判別を行うことにより、噴射系と点火系の制御を２噴射２点火／２回転（行程）から１噴射１点火／２回転（行程）にすることができるからである。これにより、点火系の負荷が減って耐久性が向上するとともに、点火に要する電流も少なくなるので電気負荷も減るからである。特に二輪車のようなバッテリが小さい車両に対しては、燃費に寄与することが可能となる。
【０００３】
ところが、二輪車用などの少数気筒のエンジンにおいては、エンジンヘッド廻りに余裕がなく、カム角センサの取付が困難であるという問題があった。また、カム角センサを取り付けるとシステムコストが高くなってしまうという問題もあった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決する技術の１つとして、特開２００１−２０７９０２号公報に開示されたものがある。この技術は、単気筒４サイクルエンジン１周期中に、前回のクランク角信号の割り込み時の吸気圧信号との差が初めて所定値（例えば１１３０Ｐａ）以上マイナスの場合には、吸気行程（ＡＴＤＣ１５゜ＣＡ）であると判別するものである。これにより、行程判別に必要であったカム角センサを不要にし、上記問題を解決している。なお、ＡＴＤＣは上死点後、ＣＡはクランク角の略号である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−２０７９０２号公報に開示されている技術には行程判別が正しく行われないという問題があった。この技術では、ＴＤＣの時とＡＴＤＣ１５°ＣＡの時との吸気圧の差により行程判別を行っている。ところが、ＡＴＤＣ１５°ＣＡは排気バルブとのオーバーラップ領域であるため、排気からの吹き返し、あるいはバックファイヤ等が発生した場合、吹き返しあるいはバックファイヤにより、ＡＴＤＣ１５°ＣＡにおける吸気圧が正常値よりも高い圧力になる。したがって、ＴＤＣとＡＴＤＣ１５°ＣＡとにおける吸気圧変化の関係がくずれるため、行程判別が正しく行われないのである。
【０００６】
ここで、本願出願人は、４サイクルのレシプロエンジンで、吸気の脈動に伴う吸気圧の変動において、その吸気圧の下限値、即ち、吸気行程の下死点付近での検出値が、実際の吸気量を最も良く反映した吸気圧となることを発見した。そして、これを利用して行程判別を行うことを考え出した。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程判別を正確に行い、併せて、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる内燃機関の行程判別方法および行程判別装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の内燃機関の行程判別方法は、内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出するとともに、内燃機関の運転時に脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出し、前記ＴＤＣ信号と前記吸気圧脈動の下限値との検出時期の関係に基づき、内燃機関の行程判別を行うことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明によれば、吸気圧脈動の下限値は内燃機関の圧縮行程中に生じることから、内燃機関の運転時における吸気圧脈動の下限値を検出することにより圧縮行程を判別することができる。そして、さらに内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出している。これにより、ＴＤＣ信号と吸気圧脈動の下限値との検出時期の関係から内燃機関の行程を判別することができる。このように、吸気圧脈動の下限値を検出することにより、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程判別を正確に行うことができる。
【００１０】
また、吸気圧脈動の検出値において、その下限値が実際の吸気量を最も良く反映した吸気圧となる。そして、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出 値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出しているので、検出した下限値を吸気圧の検出値とすることにより、脈動を伴う吸気圧にも拘わらず内燃機関の制御量が不安定な値となることがない。そのため、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明の内燃機関の行程判別方法は、内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出するとともに、内燃機関の運転時に脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出し、前記吸気圧脈動の下限値を検出した後に前記ＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することを趣旨とする。
【００１２】
上記発明によれば、内燃機関の圧縮行程中に生じる吸気圧脈動の下限値を検出し、吸気圧脈動の下限値を検出した後にＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することから、カム角センサを用いなくても、正確に圧縮ＴＤＣを正確に判定することができる。
【００１３】
また、吸気圧脈動の検出値において、その下限値が実際の吸気量を最も良く反映した吸気圧となる。そして、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出しているので、検出した下限値を吸気圧の検出値とすることにより、脈動を伴う吸気圧にも拘わらず内燃機関の制御量が不安定な値となることがない。そのため、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明の内燃機関の行程判別装置は、内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出する信号検出手段と、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、前記吸気圧検出手段による検出値に基づいて内燃機関の運転時における吸気圧脈動の下限値を検出する下限値検出手段と、前記下限値検出手段による前記下限値の検出時期と、前記信号検出手段による前記ＴＤＣ信号の検出時期とに基づき、内燃機関の行程判別を行う行程判別手段と、を有し、前記下限値検出手段は、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出することを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、信号検出手段により内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号が検出される。また、吸気圧検出手段による検出値に基づいて下限値検出手段により内燃機関の運転時における吸気圧脈動の下限値が検出される。すなわち、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とが比較されて、吸気圧の下降又は上昇が判断されると共に、下降から上昇への転換が判断され、下降から上昇への転換時における前回の検出値が吸気圧脈動の下限値として検出される。この下限値は内燃機関の圧縮行程中に検出される。そして、下限値検出手段による下限値の検出時期と、信号検出手段によるＴＤＣ信号の検出時期とに基づき、行程判別手段により内燃機関の行程判別が行われる。このように、下限値検出手段により吸気圧の下限値を検出することにより、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程判別を正確に行うことができる。
【００１６】
また、実際の吸気量を最も良く反映する下限値を吸気圧の検出値とすることにより、脈動を伴う吸気圧にも拘わらず内燃機関の制御量が不安定な値となることがない。そのため、行程判別後に実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を行うことができる。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明の内燃機関の行程判別装置は、請求項３に記載の発明において、行程判別手段は、下限値検出手段が吸気圧脈動の下限値を検出した後に信号検出手段がＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することを趣旨とする。
【００１８】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用において、行程判別手段により、下限値検出手段が吸気圧脈動の下限値を検出した後に信号検出手段がＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定されることから、カム角センサを用いなくても、正確に圧縮ＴＤＣを正確に判定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の行程判別方法、その判別方法を使用した行程判別装置、およびその行程判別装置を使用した内燃機関の制御装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１に、本実施の形態のエンジンシステムの概略構成を示す。車両に搭載されたエンジンシステムは燃料を貯留する燃料タンク１を備える。燃料タンク１に内蔵された燃料ポンプ２は、タンク１に貯留された燃料を吐出する。内燃機関であるレシプロタイプの単気筒エンジン３には、燃料噴射弁（インジェクタ）４が設けられる。燃料ポンプ２から吐出された燃料は、燃料通路５を通じてインジェクタ４に供給される。供給された燃料は、インジェクタ４が作動することにより、吸気通路６へ噴射される。吸気通路６には、エアクリーナ７を通じて外部から空気が取り込まれる。吸気通路６に取り込まれた空気とインジェクタ４から噴射された燃料は可燃混合気を形成して燃焼室８に吸入される。
【００２１】
吸気通路６には、所定のアクセル装置（図示略）により操作されるスロットルバルブ９が設けられる。スロットルバルブ９が開閉されることにより、吸気通路６から燃焼室８に吸入される空気量（吸気量）が調節される。吸気通路６には、スロットルバルブ９を迂回してバイパス通路１０が設けられる。バイパス通路１０には、アイドル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣバルブ）１１が設けられる。ＩＳＣバルブ１１は、アイドル運転時、即ち、スロットルバルブ９の全閉時に、エンジン３のアイドル回転速度を調節するために作動させるものである。
【００２２】
燃焼室８に設けられた点火プラグ１２は、イグニッションコイル１３から出力される点火信号を受けてスパーク動作する。両部品１２，１３は、燃焼室８に供給される可燃混合気に点火するための点火装置を構成する。燃焼室８に吸入された可燃混合気は、点火プラグ１２のスパーク動作により爆発・燃焼する。燃焼後の排気ガスは、燃焼室８から排気通路１４を通じて外部へ排出される。排気通路１４には、排気ガスを浄化するための三元触媒１５が設けられる。燃焼室８における可燃混合気の燃焼に伴い、ピストン１６が運動してクランクシャフト１７が回転することにより、車両を走行させる駆動力がエンジン３で得られる。
【００２３】
車両には、エンジン３を始動させるためのイグニションスイッチ１８が設けられる。車両には、エンジン３の各種制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）２０が設けられる。車両用電源としてのバッテリ１９は、イグニションスイッチ１８を介してＥＣＵ２０に接続される。イグニションスイッチ１８がオンされることにより、バッテリ１９からＥＣＵ２０に電力が供給される。
【００２４】
エンジン３に設けられる各種センサ２１，２２，２３，２４は、エンジン３の運転状態に関する各種運転パラメータを検出するためのものであり、それぞれＥＣＵ２０に接続される。即ち、吸気通路６に設けられた吸気圧検出手段である吸気圧センサ２１は、スロットルバルブ９より下流側の吸気通路６における吸気圧ｐｍを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン３に設けられた水温センサ２２は、エンジン３の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン３に設けられた回転速度検出手段およびＴＤＣ信号検出手段である回転速度センサ２３は、クランクシャフト１７の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力するとともに、ＴＤＣ信号を検出する。排気通路１４に設けられた酸素センサ２４は、排気通路１４へ排出された排気ガス中の酸素濃度（出力電圧）Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。この酸素センサ２４は、エンジン３の燃焼室８に供給される可燃混合気の空燃比Ａ／Ｆを得るために使用される。
【００２５】
この実施の形態で、ＥＣＵ２０は、前述した各種センサ２１〜２４から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ２０は、これらの入力信号に基づき、吸気圧検出制御、燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行するために、燃料ポンプ２、インジェクタ４、ＩＳＣバルブ１１及びイグニションコイル１３等をそれぞれ制御するとともに、行程判別を行う。この実施の形態で、ＥＣＵ２０は、本発明の下限値検出手段および行程判別手段を構成する。
【００２６】
ここで、吸気圧検出制御とは、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍに基づいて吸気脈動の影響を排除した吸気圧の検出値を得るための制御である。燃料噴射制御とは、エンジン３の運転状態に応じてインジェクタ４による燃料噴射量及びその噴射タイミングを制御することである。点火時期制御とは、エンジン３の運転状態に応じてイグニションコイル１３を制御することにより、各点火プラグ１２による点火時期を制御することである。
【００２７】
周知のように、ＥＣＵ２０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成する。ＲＯＭは、エンジン３の各種制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶したものである。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するものである。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ２１〜２４の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
【００２８】
次に、ＥＣＵ２０が実行する各種制御のうち、吸気圧検出制御のための処理内容について説明する。この処理中に吸気圧の下限値が検出されるようになっている。図２に吸気圧検出（下限値ｐｍｌｏ検出）制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、図２に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。この実施の形態では、「１ｍｓ」の周期でこのルーチンを実行する。
【００２９】
先ず、ステップ１００で、ＥＣＵ２０は、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍについて今回のＡＤ値ｐｍａｄを読み込む。
【００３０】
次に、ステップ１０１で、ＥＣＵ２０は、今回のＡＤ値ｐｍａｄが前回のＡＤ値ｐｍａｄｏより大きいか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、吸気圧ｐｍが上昇しているものとして、ステップ１０２で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰを「１」に設定する。
【００３１】
次に、ステップ１０３で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯが「０」であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、前回に引き続いて吸気圧ｐｍが上昇中であることから、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、吸気圧ｐｍが下降から上昇に転じたものとして、処理をステップ１０４へ移行する。
【００３２】
ステップ１０４では、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏがＡＤ値ｐｍａｄの上限値ｐｍｈｉ以下であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、吸気脈動に伴い吸気圧ｐｍが下降しているものとして、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、ステップ１０５で、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏをＡＤ値ｐｍａｄの下限値ｐｍｌｏとして設定する。そして、ステップ１０５ａで、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏの検出フラグをオンする。かくして、下限値ｐｍｌｏが検出される。
【００３３】
そして、ステップ１０６で、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏを最終的に求めるべき吸気圧ＰＭとして設定する。
【００３４】
一方、ステップ１０１の判断結果が否定である場合、吸気圧ｐｍが下降しているものとして、ステップ１１１で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰを「０」に設定する。
【００３５】
次に、ステップ１１２で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯが「０」であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、前回に引き続いて吸気圧ｐｍが下降中であるものとして、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が否定である場合、吸気圧ｐｍが上昇から下降に転じたものとして、ステップ１１３で、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏをＡＤ値ｐｍａｄの上限値ｐｍｈｉとして設定する。
【００３６】
そして、ステップ１０３，１０４，１０６，１１２，１１３から移行してステップ１０７で、ＥＣＵ２０は、今回のＡＤ値ｐｍａｄを前回のＡＤ値ｐｍａｄｏとする。
【００３７】
次に、ステップ１０８で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグが「１」であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ステップ１０９で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯを「１」に設定し、その後の処理を一旦終了する。上記判断結果が否定である場合、ステップ１１０で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯを「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。
【００３８】
即ち、上記ルーチンでは、エンジン３の運転時に吸気圧ｐｍの脈動の下限値ｐｍｌｏを検出し、その下限値ｐｍｌｏを吸気圧ｐｍの検出値としての最終的な吸気圧ＰＭとするようにしている。そのために、図３に示すように、脈動を伴う吸気圧ｐｍにつき、連続的にサンプリングされる前回のＡＤ値ｐｍａｄｏと今回のＡＤ値ｐｍａｄとを比較して、吸気圧ｐｍの下降又は上昇を判断すると共に、上昇から下降への転換又は下降から上昇への転換を判断する。そして、上昇から下降への転換時における前回のＡＤ値ｐｍａｄｏを上限値ｐｍｈｉとして設定し、下降から上昇への転換時における前回のＡＤ値ｐｍａｄｏを下限値ｐｍｌｏとして設定し、その下限値ｐｍｌｏを最終的な吸気圧ＰＭの値として設定するようにしている。
【００３９】
この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のように検出される吸気圧ＰＭを利用して行程判別が行われる。そこで、次に、この行程判別の処理内容について説明する。この実施の形態のエンジンシステムでは、ＴＤＣ信号を検出するために、図４に示すように、クランクシャフト１７に取り付けた５個の歯２５からの信号に基づきＴＤＣを検出するようにしている。これらの歯２５は、９０゜ＣＡごとに１歯ずつ取り付けられ、残りの１歯が前記４歯のいずれかの歯から３０゜ＣＡ位相がずれた（遅れた）位置に取り付けられている。
【００４０】
このようなＴＤＣ判別を行う場合における行程判別のプログラムを図５のフローチャートに示す。また、本実施の形態のエンジンシステムでの各種パラメータの変化を図６に示す。図６は、回転信号、吸気圧、吸気圧下限値検出フラグ、およびクランクＮｏ．を時間の経過に従って示したものである。なお、ＥＣＵ２０は、図５に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００４１】
先ず、ステップ１５０で、ＥＣＵ２０は、ＴＤＣの判定が終了しているか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ＴＤＣの判定が終了していることから、ＥＣＵ２０は、処理をステップ１５１に移行する。上記判断結果が否定である場合、ＥＣＵ２０は、ＴＤＣの判定が終了していないので処理をステップ１５７に移行し、別途のＴＤＣ判定ルーチンを実行してＴＤＣの判定を行う。
【００４２】
ステップ１５１では、ＥＣＵ２０は、今回はＴＤＣ信号の割り込みか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、今回はＴＤＣ信号が検出されたことから、処理をステップ１５２に移行する。具体的には、図６に示すように、０°ＣＡと３６０°ＣＡのときにＴＤＣ信号が検出されるから、このとき、ＥＣＵ２０は、ステップ１５１で肯定の判断を行う。一方、上記判断結果が否定である場合、今回はＴＤＣ信号が検出されていないことから、処理をステップ１５８に移行する。
【００４３】
そして、ステップ１５２で、ＥＣＵ２０は、吸気圧下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンになっているか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ステップ１５３で、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏの検出フラグをオフする。さらに、ステップ１５４で、クランクＮｏ．を「０」に設定する。そして、ステップ１５５で、ＥＣＵ２０は、現時点が圧縮ＴＤＣであると判定して行程判別フラグをオンし、その後の処理を一旦終了する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図６に示すように、圧縮行程で検出され、その後、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされる。この状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが圧縮ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、圧縮ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００４４】
一方、上記判断結果が否定である場合、吸気圧が下限値になっていないことから、ステップ１５６で、ＥＣＵ２０は、クランクＮｏ．を「４」に設定する。そして、ステップ１５５で、ＥＣＵ２０は、現時点が排気ＴＤＣであると判定して行程判別フラグをオンし、その後の処理を一旦終了する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図６に示すように、圧縮行程で検出されて下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされ、圧縮ＴＤＣのときに下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフされる。このため、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフの状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが排気ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、排気ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００４５】
また、ステップ１５８では、ＥＣＵ２０は、今回は＋１歯信号の割り込みか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、＋１歯信号が検出されたことから、処理をステップ１５２に移行し、クランクＮｏ．を「＋１」する。上記判断結果が否定である場合、今回は信号の割り込みがなかったものとして、その後の処理を一旦終了する。
【００４６】
このようにして、実施の形態のエンジンシステムでは、吸気圧の下限値ｐｍｌｏの検出フラグとＴＤＣ信号とにより行程判別を行うことができるようにしている。そのため、噴射系と点火系の制御を１噴射１点火／２回転（行程）にすることができるので、点火系の負荷が減り耐久性が向上するとともに、点火に要する電流も少なくなるので電気負荷も減る。特に二輪車のようなバッテリが小さい車両では、電気負荷が大きくなる燃費も悪化するため、電気負荷を低減することにより燃費を向上させることができる。また、従来、行程判別に必要であったカム角センサが不要となる。これにより、エンジンシステムの低コスト化、小型・軽量化を図ることができる。
【００４７】
さらに、圧縮ＴＤＣと排気ＴＤＣとを正確に判別（行程判別）することができるので、燃料噴射タイミングの制御を高精度に行うことができる。つまり、暖機状態あるいは運転状態で異なる燃料噴射タイミングを設定することができる。具体的には、低温始動時およびアクセル全開時（ＷＯＴ）には、吸気バルブが開いているときに燃料を噴射するように制御し、暖気後の通常運転時には、吸気バルブが閉じているときに燃料を噴射するように制御することが可能になる。このように燃料噴射タイミングを制御するのは、エンジンの暖機状態あるいは運転状態に応じて、燃料噴射タイミングの要求が異なるからである。
【００４８】
そして、上記のように燃料噴射タイミングを制御することにより、低温時においては、吸気バルブが開いているときに燃料が噴射されるので、吸気の流れに同期するため、燃料の微粒化の促進が図られるとともに、壁面に付着した燃料のボタ落ちが減少する。このため、燃焼状態が改善されて、図７に示すように、排気ガス中のＨＣ濃度が減少する。ひいては、低温始動性を向上させ、低温時の燃費を向上させることができる。
【００４９】
一方、暖気後の通常運転時においては、低温時とは逆に、吸気バルブが閉じているときに燃料が噴射される。暖気後の通常運転時にはエンジン本体が十分に暖まっているため、このタイミングで燃料を噴射した方が、エンジンの熱をより受けるため燃料の霧化（気化）が向上する。これにより、燃焼が改善されて、図７に示すように、排気ガス中のＨＣ濃度を減少させることができる
【００５０】
また、アクセル全開時（ＷＯＴ）においては、吸気バルブが開いているときに燃料が噴射されるので、吸入空気の流れの中に噴射された燃料の気化潜熱により空気密度が高くなる。このため、エンジンの充填効率が向上する。これにより、図７に示すように、軸トルク（出力）を向上させ、ドライバビリティーおよび燃費を向上させることができる。
【００５１】
そして、この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のようにして検出される吸気圧ＰＭを使用して燃料噴射量制御が行われる。そこで、次に、この燃料噴射量制御の処理内容について説明する。図８には燃料噴射量制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、図８に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００５２】
先ず、ステップ２００で、ＥＣＵ２０は回転速度センサ２３の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００５３】
ステップ２１０で、ＥＣＵ２０は、最終的な吸気圧ＰＭの値を読み込む。即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍの下限値ｐｍｌｏを吸気圧ＰＭの値として読み込む。このステップ２１０の読み込み処理は、前述した図２のルーチンを割り込み処理することにより行われる。
【００５４】
ステップ２２０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値と吸気圧ＰＭの値とに基づいて基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを算出する。ＥＣＵ２０は、この基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥの算出を、予め定められた関数データ（噴射量マップ）を参照することにより行う。この関数データでは、エンジン３の燃焼室８に吸入される吸気量が、吸気圧ＰＭの値とエンジン回転速度ＮＥの値から決定され、その吸気量に応じた基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥが決定されるようになっている。
【００５５】
ステップ２３０で、ＥＣＵ２０は、水温センサ２２の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷの値を読み込む。そして、ステップ２４０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた冷却水温ＴＨＷの値に基づき、エンジン３の暖機状態に応じて基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを補正するための暖機補正係数ＫＴＨＷを算出する。
【００５６】
ステップ２５０で、ＥＣＵ２０は、燃焼室８に供給される空気と燃料との可燃混合気の空燃比Ａ／Ｆを補正するための空燃比補正係数ＦＡＦの値を読み込む。この空燃比補正係数ＦＡＦは、酸素センサ２４の検出値から読み込まれる酸素濃度Ｏｘの値に基づいて別途のルーチンで算出されるものである。
【００５７】
ステップ２６０で、ＥＣＵ２０は、上記のように算出された基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを、暖機補正係数ＫＴＨＷ及び空燃比補正係数ＦＡＦ等に基づいて補正することにより最終燃料噴射量ＴＡＵの値を算出する。
【００５８】
その後、ステップ２７０で、ＥＣＵ２０は、算出された最終燃料噴射量ＴＡＵの値に基づいてインジェクタ４を制御することにより、インジェクタ４から噴射される燃料量を制御するのである。
【００５９】
この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のように検出される吸気圧ＰＭを使用して点火時期制御が行われる。そこで、この点火時期制御の処理内容について説明する。図９には点火時期制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、図９に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００６０】
先ず、ステップ３００で、ＥＣＵ２０は回転速度センサ２３の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００６１】
ステップ３１０で、ＥＣＵ２０は、最終的な吸気圧ＰＭの値を読み込む。即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍの下限値ｐｍｌｏを吸気圧ＰＭの値として読み込む。このステップ３１０の読み込み処理は、前述した図２のルーチンを割り込み処理することにより行われる。
【００６２】
ステップ３２０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値と吸気圧ＰＭの値とに基づいて基本点火時期ＩＴＢＳＥを算出する。ＥＣＵ２０は、この基本点火時期ＩＴＢＳＥの算出を、予め定められた関数データ（点火時期マップ）を参照することにより行う。この関数データでは、エンジン３の燃焼室８に吸入される吸気量が、吸気圧ＰＭの値とエンジン回転速度ＮＥの値から決定され、その吸気量に応じた基本点火時期ＩＴＢＳＥが決定されるようになっている。
【００６３】
ステップ３３０で、ＥＣＵ２０は、水温センサ２２の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷの値を読み込む。そして、ステップ３４０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた冷却水温ＴＨＷの値に基づき、エンジン３の暖機状態に応じて基本点火時期ＩＴＢＳＥを補正するための暖機補正係数Ｋ１を算出する。
【００６４】
ステップ３５０で、ＥＣＵ２０は、上記のように算出された基本点火時期ＩＴＢＳＥを、暖機補正係数Ｋ１等に基づき補正することにより、最終点火時期ＩＴの値を算出する。
【００６５】
その後、ステップ３６０で、ＥＣＵ２０は、算出された最終点火時期ＩＴの値に基づいてイグニションコイル１３を制御することにより、点火プラグ１２による点火時期を制御する。
【００６６】
以上説明したように本実施の形態のエンジンシステムにおいて、エンジン３の運転時には吸気通路６で吸気の脈動が発生して、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍも脈動を伴ったものとなる。このため、脈動を伴った吸気圧ｐｍを、エンジン３の各種制御を実行するための運転パラメータの一つとしてそのまま使用したのでは、各種制御が不安定となる。
【００６７】
ここで、本願出願人は、脈動を伴う吸気圧ｐｍの検出値において、その下限値ｐｍｌｏが実際に燃焼室８に吸入される吸気量を最も良く反映した吸気圧となり、その下限値ｐｍｌｏはエンジンの圧縮行程中に検出されることを発見した。そこで、このエンジンシステムでは、吸気圧脈動、即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍについてその下限値ｐｍｌｏを検出し、その下限値ｐｍｌｏを最終的な吸気圧ＰＭの検出値とするとともに、その下限値ｐｍｌｏの検出時期（検出フラグ）を利用してエンジンの行程を判別している。このことから、脈動を伴う吸気圧ｐｍにも拘わらず、最終的な吸気圧ＰＭとして吸気量に相関した適正な値と挙動が得られるとともに、正確に行程判別を行うことができる。これによって、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、および点火時期制御などのエンジンの各種制御を非常に精度良く行うことができる。
【００６８】
上記した実施の形態では、クランクシャフト１７に５つの歯２５（９０゜ＣＡ＋１歯）取り付けているが、図１０に示すように、クランクシャフト１７に１つ歯２５のみを取り付ければ、本発明を適用することによりエンジン３の行程判別を行うことができる。すなわち、本発明によれば、クランクシャフトに少なくとも１歯のみを取り付ければ、エンジンの行程判別を行うことができるのである。そこで、クランクシャフトに１歯のみを取り付けた場合における行程判別の処理内容について簡単に説明する。
【００６９】
この別の実施の形態のエンジンシステムにおける行程判別のプログラムを図１１のフローチャートに示す。また、この別の実施の実施の形態のエンジンシステムでの各種パラメータの変化を図１２に示す。図１２は、回転信号、吸気圧、および吸気圧下限値検出フラグを時間の経過に従って示したものである。なお、ＥＣＵ２０は、図１１に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００７０】
ＥＣＵ２０は、吸気圧下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンになっているか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏの検出フラグをオフして、現時点が圧縮ＴＤＣであると判定する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図１２に示すように、圧縮行程で検出され、その後、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされる。この状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが圧縮ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、圧縮ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００７１】
一方、上記判断結果が否定である場合、吸気圧が下限値になっていないことから、ＥＣＵ２０は、現時点が排気ＴＤＣであると判定する。ここで、吸気圧下限値ｐｍｌｏは、図１２に示すように、圧縮行程で検出されて下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオンされ、圧縮ＴＤＣのときに下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフされる。このため、下限値ｐｍｌｏの検出フラグがオフの状態で、ＴＤＣ信号が検出されると、そのときが排気ＴＤＣであると判定することができる。したがって、上記処理により、ＥＣＵ２０は、排気ＴＤＣを正確に判別することができるのである。
【００７２】
このように、クランクシャフト１７に１歯のみを取り付けた場合であっても、下限値ｐｍｌｏの検出フラグを利用することにより、圧縮ＴＤＣと排気ＴＤＣとを正確に判別することができ、上記の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、以下のように実施することもできる。
【００７４】
（１）前記実施の形態では、本発明の行程判別方法、行程判別装置等を単気筒のエンジン３を含むエンジンシステムに具体化したが、２気筒や３気筒、或いはそれ以上の気筒数のエンジンを含むエンジンシステムに具体化することもできる。
【００７５】
（２）前記実施の形態では、ＴＤＣを検出するために、５歯（９０゜ＣＡ＋１歯）、あるいは１歯のみをクランクシャフト１７に取り付けたが、クランクシャフト１７に取り付ける歯は、２歯、３歯、４歯、あるいは６歯以上としてもよい。より多くの歯を取り付けることにより、エンジンの制御を高精度に行うことができるが、コスト面では不利になる。したがって、要求される制御精度とコストとを考慮して、最適な数の歯を取り付ければよい。なお、２歯の場合には、対称となる位置に取り付けるとＴＤＣの判別ができなくなるので、対称となる位置以外に取り付ける必要がある。
【００７６】
（３）前記実施の形態では、図２のフローチャートにおいて、脈動を伴うＡＤ値ｐｍａｄの生の下限値ｐｍｌｏ及び上限値ｐｍｈｉそのものを検出するようにした。これに対し、エンジンの全負荷時のように燃焼室からの吹き返し等の影響で上限値ｐｍｈｉ及び下限値ｐｍｌｏを正確に取り込めないときのために、上限値ｐｍｈｉと下限値ｐｍｌｏとの差にガード値を設定して、そのガード値の範囲で得られる上限値ｐｍｈｉ及び下限値ｐｍｌｏを検出することにより、吸気圧ＰＭの誤検出を防止するようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程を判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【００７８】
請求項２に記載の発明によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の圧縮上死点を正確に判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【００７９】
請求項３に記載の発明の構成によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の行程を判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【００８０】
請求項４に記載の発明の構成によれば、カム角センサを用いることなく内燃機関の圧縮上死点を正確に判別することができ、併せて、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い正確な内燃機関の制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】 吸気圧（下限値）検出制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図３】 脈動を伴う吸気圧とそのＡＤ値等を示す説明図である。
【図４】 クランクシャフトに対する歯の取り付け位置を示す説明図である。
【図５】 行程判別のプログラムを示すフローチャートである。
【図６】 本実施の形態のエンジンシステムにおける各種パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図７】 最適な燃料噴射時期を示す説明図である。
【図８】 燃料噴射制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図９】 点火時期制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図１０】 別の実施の形態のエンジンシステムにおけるクランクシャフトに対する歯の取り付け位置を示す説明図である。
【図１１】 別の実施の形態のエンジンシステムにおける行程判別のプログラムを示すフローチャートである。
【図１２】 別の実施の形態のエンジンシステムにおける各種パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
３ エンジン
６ 吸気通路
１７ クランクシャフト
２０ ＥＣＵ（下限値検出手段、行程判別手段）
２１ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
２３ 回転速度センサ（信号検出手段）
Claims (4)
- 内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出するとともに、内燃機関の運転時に脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出し、
前記ＴＤＣ信号と前記吸気圧脈動の下限値との検出時期の関係に基づき、内燃機関の行程判別を行うことを特徴する内燃機関の行程判別方法。 - 内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出するとともに、内燃機関の運転時に脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出し、
前記吸気圧脈動の下限値を検出した後に前記ＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することを特徴する内燃機関の行程判別方法。 - 内燃機関の１周期中に少なくとも１つのＴＤＣ（上死点）信号を検出する信号検出手段と、
内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記吸気圧検出手段による検出値に基づいて内燃機関の運転時における吸気圧脈動の下限値を検出する下限値検出手段と、
前記下限値検出手段による前記下限値の検出時期と、前記信号検出手段による前記ＴＤＣ信号の検出時期とに基づき、内燃機関の行程判別を行う行程判別手段と、
を有し、
前記下限値検出手段は、脈動を伴う吸気圧につき、連続的にサンプリングされる前回の検出値と今回の検出値とを比較して、吸気圧の下降又は上昇を判断すると共に、下降から上昇への転換を判断し、下降から上昇への転換時における前回の検出値を、吸気圧脈動の下限値として検出することを特徴する内燃機関の行程判別装置。 - 請求項３に記載する内燃機関の行程判別装置において、
前記行程判別手段は、前記下限値検出手段が前記吸気圧脈動の下限値を検出した後に前記信号検出手段が前記ＴＤＣ信号を最初に検出したとき、圧縮上死点であると判定することを特徴する内燃機関の行程判別装置。
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