JP4093682B2 - 4サイクルエンジンの行程判別装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子燃料噴射装置を採用した4サイクルエンジンの行程判別装置に係り、特に、吸気管内圧力が大気圧に近い(負圧が低い)状態でも行程判別を正確に行える4サイクルエンジンの行程判別装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子燃料噴射装置を採用した4サイクルエンジンでは、その行程判別をエンジンのカムシャフトの位相およびクランクシャフトの位相の双方に基づいて検知していたが、特開平10−227252号公報では、カムシャフトの位相を検知することなく、クランクシャフトの位相と吸気管内圧力との相互関係に基づいて行程判別を行う行程判別装置が提案されている。これにより、エンジンのシリンダヘッド内にカムセンサを設置する必要がなくなるので、エンジンの小型・軽量化が可能になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術は、吸気管内圧力がクランクシャフトの2回転を1周期として規則的に変化することに着目してなされたものであり、エンジンが定常状態で回転していれば、各行程の状態が吸気管内圧力に反映されるので行程判別が可能になる。
【0004】
しかしながら、エンジン始動時のような過渡状態でスロットルが大きく開かれている場合や、定常状態であってもスロットルが大きく開かれてエンジンが高回転運転されている場合は、吸気管内圧力が行程にかかわらず大気圧レベルまで上昇してしまう。このため、各行程の状態が吸気管内圧力に反映されなくなってしまい、クランクシャフト位相と吸気管内圧力との相互関係だけでは行程判別を正確に行うことができないという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、スロットルが大きく開かれて吸気管内圧力が大気圧に近い(負圧が低い)状態でも行程判別を正確に行える4サイクルエンジンの行程判別装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、4サイクルエンジンのクランクシャフトの位相を検知する位相検知手段と、前記エンジンのシリンダに連なる吸気管内の圧力を検知する吸気管内圧検知手段と、検知されたクランクシャフトの位相および吸気管内圧力の相互関係に基づいて行程判別を行う第1の行程判別手段とを具備した4サイクルエンジンの行程判別装置において、クランクシャフトの各位相における回転周期をそれぞれ検知する回転周期検知手段と、クランクシャフトの異なる所定位相で検知された2つの回転周期を比較する比較手段と、前記比較結果に基づいて行程判別を行う第2の行程判別手段と、前記第1および第2の行程判別手段のいずれかを選択する選択手段とを含むことを特徴とする。
【0007】
図7は、V型2気筒の4サイクルエンジンにおける行程とクランクシャフトの回転周期MEとの関係を示した図であり、ここでは、クランクシャフトの1回転を歯抜けを含む13ステージに分割し、行程の1周期であるクランクシャフトの2回転(26ステージ)に、#0〜#25の本ステージ番号を割当てている。
【0008】
ここで、クランクシャフトとしての位相関係が同一であるステージ#5、#10および#18(ステージ#5相当)、#23(ステージ#10相当)における各回転周期MEを比較すると、ステージ#10におけるMEはステージ#5におけるMEを上回り、この関係は吸気管内圧にかかわらず保持される。また、ステージ#18、#23を比較すると、上記とは逆にステージ#18におけるMEがステージ#23におけるMEを上回り、この関係も吸気管内圧にかかわらず保持される。
【0009】
したがって、クランクシャフトとしての位相関係が同一であっても、MEの相対関係に着目すれば、吸気管内圧とは無関係に、ステージと行程との対応関係を判別することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である4サイクルエンジンの行程判別装置のブロック図であり、クランクシャフト7が1回転すると1回転して歯抜けを含む13個のパルスを出力する一対の歯抜け歯車1およびパルス発生器2と、エンジンのシリンダに連なる吸気管内の圧力を検知する吸気管内圧検知手段6と、インジェクタ4の燃料噴射タイミングおよび噴射量、ならびに点火プラグ5の点火タイミングを制御するECU(電子コントロールユニット)3とを含む。
【0011】
ECU3は、前記パルス発生器2が発生するパルス信号に基づいてクランクシャフト7の位相を検知する位相検知手段301と、検知された位相と吸気管内圧とに基づいて行程を判別する第1の行程判別手段302と、前記パルス信号に基づいてクランクシャフト7の回転周期MEを位相ごとに検知する回転周期検知手段303と、前記回転周期検知手段303が所定の位相で検知した2つの回転周期MEを比較する比較手段304と、前記回転周期MEの比較結果に基づいて行程を判別する第2の行程判別手段305と、前記第1および第2の行程判別手段302、305のいずれかを車両の走行状態に基づいて選択する選択手段306とを主たる構成とし、前記インジェクタ4および点火プラグ5は、前記選択手段306が選択した行程判別手段により制御される。
【0012】
次に、上記したECU3による行程判別処理を、図2〜6のフローチャートおよび図7〜9のタイミングチャートを参照して説明する。なお、実施形態はバンク角90度のV型2気筒エンジンへの適用例とし、各気筒1、2の行程と正規のステージ(本ステージ)との関係は図9に示した通りである。また、気筒1、2の各圧縮上死点(TDC)はステージ#19、#10に対応し、排気上死点はステージ#6、#23に対応するものとする。
【0013】
ECU3により歯抜け歯車1のパルス数のカウントが開始されると、図2のフローチャートに示した『ステージ判断処理』(メインフロー)が起動される。ここで言う“ステージ”とは、クランクシャフト2回転をパルス間隔で区切って各区切りに割当てられる序数であり、本実施形態では、行程の1周期であるクランクシャフトの2回転(26ステージ)に、#0〜#25の本ステージ番号が割り当てられる。
【0014】
ステップS1では、前記回転周期検知手段303により、前回のパルス検知タイミングから今回のパルス検知タイミングまでの経過時間Δtに基づいてクランクシャフト7の回転周期ME[=f(Δt)]が求められる。ステップS2において、周期MEが所定時間MEref よりも短いこと、すなわちエンジン回転速度が所定値を超えたことが検知されると、ステップS3では、ステージカウンタのカウント値Nがインクリメントされ、このカウント値Nが始動時ステージ番号(#N)として定義される。前記ステージカウンタは、0〜25の範囲でステージ番号を繰り返しカウントする。ステップS4では、各ステージごとに算出された回転周期MEが始動時ステージ#Nと対応付けて記憶される。
【0015】
ステップS5では、本ステージが確定しているか否かが判定され、ここでは未だ確定していないので、本ステージの確定に先立って仮ステージを暫定的に設定するためにステップS6へ進む。ステップS6において、図8に示したように、始動時ステージが#15に達する、すなわち歯抜け歯車1が1回転以上すると、ステップS7では、前記位相検知手段301により歯抜け位置が検出される。歯抜け位置は、ME(N−1)/ME(N)をそれぞれ算出し、その値が最大値を示す場合の(N−1)に相当するステージ(本実施形態では“#5”)となる。
【0016】
ステップS8では、前記歯抜け位置のステージ(=#5)に基づいて仮ステージ番号を決定する。すなわち、図8に示したように、歯抜けステージに仮ステージ#0を割り当て、同様に、始動時ステージ#6には仮ステージ#1、始動時ステージ#7には仮ステージ#2を、それぞれ割り当てる。但し、ここでは歯抜け位置のステージが真に本ステージの#0に相当するのか、あるいは本ステージの#13に相当するのかは不確定である。
【0017】
ステップS9では、前記始動時ステージと回転周期MEとの対応関係が、前記歯抜けステージと仮ステージとの対応関係に基づいて、仮ステージと周期MEとの対応関係に改められる。すなわち、始動時ステージ#6の回転周期MEは仮ステージ#1の回転周期MEとして再登録される。
【0018】
以上のようにして仮ステージが確定すると、ステップS10では、現在の仮ステージが#0または#13のいずれであるかが判定され、仮ステージが#0、#13以外であれば当該処理を終了する。また、仮ステージが#0あるいは#13であると、ステップS11では、クランクシャフトの回転周期MEに基づいてステージを判別する『MEによる行程判別処理』が実行される。
【0019】
図3は、前記『MEによる行程判別処理』の処理内容を示したフローチャートである。ステップS501では、前記選択手段306により、『MEによる行程判別処理』が既に完了しているか否かが判定され、最初は完了していないのでステップS502へ進む。ステップS502では、現在の仮ステージが#13であるか否かが判定され、#13以外であれば当該処理を終了し、#13であればステップS503へ進む。ステップS503では、仮ステージ#10における回転周期ME(#10)と仮ステージ#5における回転周期ME(#5)とが、前記比較手段304により比較される。
【0020】
ここで、現在の仮ステージが本ステージと一致していれば、図7に示したように、仮ステージ#10では気筒2が点火直前の上死点となるので、曲線で示されているように回転周期ME(#10)が回転周期ME(#5)を上回る筈である。これに対して、仮ステージが本ステージと一致せずに誤ステージと一致していれば、仮ステージ#5では気筒1が点火直前の上死点に近付くので、回転周期ME(#5)が回転周期ME(#10)を上回る筈である。
【0021】
したがって、前記ステップS503において周期ME(#10)≧周期ME(#5)と判定されれば、ステップS504において第2の行程判別手段305により、図8にも示したように、現在のステージ(仮ステージ#13)が本ステージ#13に設定され、周期ME(#10)<周期ME(#5)であれば、ステップS505において、現在のステージが本ステージ“#0”に設定される。
【0022】
このように、本実施形態によれば、クランクシャフト7の回転周期MEがエンジンの行程に応じて規則的に変化することに着目し、クランクシャフト7の位相と回転周期MEとの対応関係に基づいてエンジンの行程判別を行うので、吸気管内圧とは無関係に行程判別を正確に行えるようになる。
【0023】
また、本実施形態ではエンジン始動直後のように、クランクシャフト7が所定回転数だけ回転するまでは「MEによる行程判別処理」を実行するので、特に、アクセルを大きく開いたまま始動操作を行ったために吸気管内圧の行程ごとの変化が小さい場合でも、行程判別を正確に行うことができる。
【0024】
図2へ戻り、以上のようにして『MEによる行程判別処理』が終了すると、ステップS12では、前記選択手段306により、エンジン始動後、クランクシャフトが720°以上回転したか否かが判定され、720°に満たなければ当該処理を終了し、720°以上であれば、エンジン運転が定常状態に達したものと判断してステップS13へ進む。ステップS13では、吸気管内圧力PBに基づいてステージを判別する『PBによる行程判別処理』が実行される。
【0025】
図4は、前記『PBによる行程判別処理』の処理内容を具体的に示したフローチャートであり、後述する吸気管内圧力PB1は、その値が高くなると予測される所定ステージにおける圧力であり、吸気管内圧力PB2は前記PB1の検知位置から±360°以内の所定ステージにおける圧力である。本実施形態では、図9に示したように、該吸気管内圧力PB1、PB2は、それぞれ本ステージの#25、#12で検知されるべき吸気管内圧力として扱われる。
【0026】
ステップS701では、第1の行程判別手段302により、今回のPB1と前回(720°前)のPB1(前回)との差分[PB1−PB1(前回)]の絶対値が所定値Pref1と比較され、前記差分が所定値Pref1を超えていれば、車両が加減速状態にあり、吸気管内圧力に基づく行程判別に不適と判定して当該処理を終了する。また、前記差分が所定値Pref1以下であれば、ステップS702において、今回のPB2と前回のPB2(720°前)との差分[PB2−PB2(前回)]の絶対値と所定値Pref2とが比較される。ここでも、前記差分が所定値Pref2を超えていれば、車両が加減速状態にあって吸気管内圧力に基づく行程判別に不適と判定して当該処理を終了し、差分が所定値Pref2以下であれば、車両がクルーズ中と判定してステップS703へ進む。
【0027】
このように、本実施形態では吸気管内圧力(PB)の変動が大きく、PBに基づく行程判別が不正確となり得る状況下では行程判別処理をスキップするので、誤った行程判別を未然に防止できる。
【0028】
ステップS703では、車両が走行状態にあるか否かが、たとえばギアがニュートラル位置にあるか否かに基づいて判定される。ここで、走行状態ではないと判定されると、ステップS704ではスロットル開度が検知され、スロットル開度が大きければ、空吹かし状態にあるものと判定して当該処理を終了し、スロットル開度が小さければステップS705へ進む。ステップS705では、エンジン回転数がアイドリング回転域内にあるか否かが判定され、アイドリング回転域内にあると、ステップS706において、後述する『ΔPBが大きい場合の行程判別処理』が実行される。
【0029】
一方、前記ステップS703において車両走行中と判定されると、ステップS707ではスロットル開度が検知され、スロットル開度が高いと、たとえば上り坂状態にあるものと判定して当該処理を終了し、スロットル開度が低くければステップS708へ進む。ステップS708では、エンジン回転数がアイドリング回転域よりも若干高めの所定領域内にあるか否かが判定され、所定領域内にあると、押しがけや下り坂でのエンジンブレーキ状態と判定され、ステップS709において、後述する『ΔPBが小さい場合の行程判別処理』が実行される。
【0030】
次いで、図5のフローチャートを参照して、前記『ΔPBが大きい場合の行程判別処理』を詳細に説明する。
【0031】
ステップS751では、前記PB1とPB2との差分[PB1−PB2]の絶対値が所定値Pref3と比較され、差分が所定値Pref3を下回っていれば当該処理を終了する。また、差分が所定値Pref3を上回っていれば、ステップS752においてPB1とPB2との大小関係が比較される。
【0032】
このように、本実施形態では車両が一定走行状態にあるときのみ、以下の吸気管内圧変動に基づく行程判別を行うので、その閾値Pref3を小さく設定することができ、吸気管内圧の微妙な変動も確実に検知することができる。
【0033】
ここで、PB1、PB2は、図9に示したように、それぞれが正規のステージ#25、#12で検知されていればPB1>PB2が成立するはずである。したがって、前記ステップS752においてPB1>PB2と判定され、さらにステップS753において、同じ状態が所定回数だけ連続して検知されたと判定されれば、ステップS754において、現在の仮ステージがそのまま本ステージとして確定される。
【0034】
一方、前記ステップS752においてPB1>PB2が成立せず、ステップS755において、同じ状態が所定回数だけ連続して検知されると、ステップS756では現在の仮ステージ番号が判定される。ここで、仮ステージ番号が#0であれば、ステップS757において、現在のステージが本ステージの#13に再設定される。また、現在の仮ステージ番号が#0以外であれば、ステップS758において、現在のステージが本ステージの#0に再設定される。
【0035】
次いで、図6のフローチャートを参照して前記『ΔPBが小さい場合の行程判別処理』を詳細に説明する。
【0036】
ステップS770では、車速とスロットル開度の状態が参照され、両者がいずれも所定時間にわたって実質的に変化していなければ、一定走行状態と判定してステップS771へ進む。ステップS771では、前記PB1とPB2との差分[PB1−PB2]の絶対値が所定値Pref4(<Pref3)と比較され、所定値Pref4を下回っていれば当該処理を終了する。
【0037】
このように、本実施形態では吸気管内圧に基づいて行程判別を行うか否かを、各吸気管内圧PB1、PB2の差分の絶対値と所定の基準値との比較結果に基づいて決定する際に、前記基準値を車両の走行負荷(前記ステップS703)に応じて可変(Pref3またはPref4)としたので、車両の走行負荷にかかわらず行程判別を常に正確に行えるようになる。
【0038】
ここで、前記差分が所定値Pref4を上回っていると、ステップS772においてPB1とPB2との大小関係が比較される。ここで、PB1、PB2は、上記したように、それぞれが正規のステージ#25、#12で検知されていればPB1>PB2が成立するはずである。したがって、前記ステップS772においてPB1>PB2と判定され、さらにステップS773において、同じ状態が所定回数だけ連続して検知されたと判定されれば、ステップS774において、現在の仮ステージがそのまま本ステージとして確定される。
【0039】
一方、前記ステップS772においてPB1>PB2が成立せず、ステップS775において、同じ状態が所定回数だけ連続して検知されると、ステップS776では現在の仮ステージ番号が判定される。ここで、仮ステージ番号が#0であれば、ステップS777において、現在のステージが本ステージの#13に再設定され、現在の仮ステージ番号が#0以外であれば、ステップS778において、現在のステージが本ステージの#0に再設定される。
【0040】
再び図2へ戻り、以上のようにして本ステージが確定すると、それ以後の当該処理はステップS5からステップS14へ移行する。ステップS14では、本ステージを見失ったか否かが判別され、本ステージが見失われない限り、当該処理はステップS1…S5、S14、S1の各処理を繰り返す。
【0041】
その後、何らかの原因で本ステージを見失うと、ステップS15においてステージが不確定である旨のフラグ等が登録されるので、次のステップS5ではステージ不確定と判定されてステップS6以降へ進み、上記した各処理が繰り返される。但し、前記『MEによる行程判別処理』では、ステップS501において、MEによる行程判別が既に終了していると判定されるので、MEによる行程判別は行われず、吸気管内圧に基づく行程判別のみが実行されることになる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、クランクシャフトの回転周期MEがエンジンの行程に応じて規則的に変化することに着目し、クランクシャフトの位相と回転周期MEとの対応関係に基づいてエンジンの行程判別を行うので、吸気管内圧とは無関係に行程判別を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である4サイクルエンジンの行程判別装置の主要部の構成を示したブロック図である。
【図2】『ステージ判断処理』のフローチャートである。
【図3】「MEによる行程判別処理」のフローチャートである。
【図4】「PBによる行程判別処理」のフローチャートである。
【図5】「ΔPBが大きい場合の行程判別処理」のフローチャートである。
【図6】「ΔPBが小さい場合の行程判別処理」のフローチャートである。
【図7】V型2気筒の4サイクルエンジンにおける行程とクランクシャフトの回転周期MEとの関係を示したタイミングチャートである。
【図8】始動時ステージ、仮ステージおよび本ステージの関係を示したタイミングチャートである。
【図9】V型2気筒の4サイクルエンジンにおける行程と吸気管内圧PBとの関係を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
1…歯抜け歯車、2…パルス発生器、3…ECU、4…インジェクタ、5…点火プラグ、6…吸気管内圧検知手段、7…クランクシャフト
Claims (3)
- 4サイクルエンジンのクランクシャフトの位相を検知する位相検知手段と、前記エンジンのシリンダに連なる吸気管内の圧力を検知する吸気管内圧検知手段と、前記検知されたクランクシャフトの位相および吸気管内圧力の相互関係に基づいて行程判別を行う第1の行程判別手段とを具備した4サイクルエンジンの行程判別装置において、
クランクシャフトの各位相における回転周期をそれぞれ検知する回転周期検知手段と、
クランクシャフトの異なる所定位相で検知された2つの回転周期を比較する比較手段と、
前記比較結果に基づいて行程判別を行う第2の行程判別手段と、
前記第1および第2の行程判別手段のいずれかを選択する選択手段とを含み、
前記選択手段は、エンジンの始動後、クランクシャフトが所定回数だけ回転するまでは前記第2の行程判別手段を選択し、所定回数だけ回転した後は、前記第1の行程判別手段を選択することを特徴とする4サイクルエンジンの行程判別装置。 - 4サイクルエンジンのクランクシャフトの位相を検知する位相検知手段と、前記エンジンのシリンダに連なる吸気管内の圧力を検知する吸気管内圧検知手段と、検知されたクランクシャフトの位相および吸気管内圧力との相互関係に基づいて行程判別を行う第1の行程判別手段とを具備した4サイクルエンジンの行程判別装置において、
エンジンの走行負荷を検知する手段を具備し、
前記吸気管内圧検知手段は、
クランクシャフトが所定角度nにおける吸気管内圧PB1と角度(n−720°)における吸気管内圧PB1(前回)との差分ΔPB1の絶対値ABS(ΔPB1)を求める処理と、
前記所定角度nから±360°以内の他の所定角度における吸気管内圧PB2を検知する処理とを含み、
前記第1の行程判別手段は、
前記ABS(ΔPB1)が所定値を超えると行程判別を行わず、
前記ABS(ΔPB1)が所定値以下であって、前記吸気管内圧PB1とPB2との差分ΔPBの絶対値ABS(ΔPB)が所定値Pref 以上であれば前記吸気管内圧PB1、PB2の相互関係に基づいて行程判別を行い、前記絶対値ABS(ΔPB)が前記所定値Pref 未満であれば行程判別を行わず、
前記所定値Pref を前記エンジンの走行負荷の関数としたことを特徴とする4サイクルエンジンの行程判別装置。 - 前記吸気管内圧検知手段は、
クランクシャフトが所定角度nにおける吸気管内圧PB1と角度(n−720°)における吸気管内圧PB1(前回)との差分ΔPB1の絶対値ABS(ΔPB1)を求める処理と、
前記所定角度nから±360°以内の他の所定角度における吸気管内圧PB2を検知する処理とを含み、
前記第1の行程判別手段は、
前記ABS(ΔPB1)が所定値以下であるときに、前記吸気管内圧PB1、PB2の相互関係に基づいて行程判別を行い、
前記ABS(ΔPB1)が所定値を超えると行程判別を行わないことを特徴とする請求項1に記載の4サイクルエンジンの行程判別装置。
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