JP4239087B2 - エンジンの加減速判定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの加減速状態を判定する方法および装置に関し、殊に４サイクルエンジンの燃料供給システムにおける電子式制御装置が実行する加減速判定方法および装置に関する。

近年、エンジンの燃料供給システムは燃料噴射制御装置を具えて種々のモニタで検出したデータにより燃焼室に吸入される空気量に見合った燃料を噴射するように制御する。しかし、加速または減速などの過渡状態においては、吸入空気量の検出遅れや吸気管中に噴射された燃料の搬送が燃焼室に到達するまでのタイムラグにより、混合気の空燃比を最適に保つことが困難となる場合が多い。

そのため、電子式制御装置がこのような過渡状態を遅滞なく検知して噴射燃料の増量または減量を行えるように、絞り弁開度センサを用いて絞り弁開度の変動によりこれを判定する方法が実施されている。しかし、燃料供給システムに絞り弁開度センサを使用することは、製造原価を大きく引き上げるためコスト面で不利となりやすい。

一方、吸気マニホルドに圧力センサを配置して吸気マニホルド圧の変動でエンジンの過渡状態を判定する方法もある。この場合、吸気管内における脈動の影響をなくすために吸気マニホルド圧を１燃焼サイクルに亘って積分して、前回の１燃焼サイクルの吸気マニホルド圧の積分値と比較することでこれを判定している。しかしながら、この判定方法においては過渡状態が発生したときの燃焼サイクルが終了しないと判定を行えないことから、これに対応するための燃料噴射量の変更にタイムラグが生じて混合気の空燃比が最適に保たれずエンジンの加減速運転に遅れを生じさせてしまう、という問題がある。

この問題に対し、エンジンのクランク軸の回転角度について複数の角度位置を吸気マニホルド圧のサンプリング位置として定め、各サンプリング位置でサンプリングした吸気マニホルド圧をそれぞれ記憶するようにして、サンプリングする度に１サイクル前の同じ位置でサンプリングした吸気マニホルド圧と比較することにより、エンジンの過渡状態を判定する方法が、特開２００２−２４２７４９号公報に提案されている。この方法は、吸気管内の脈動の影響を受けないばかりか設定した各回転角度位置で判定可能となって、過渡状態の発生に即座に対応することを容易とするものである。

しかし、この判定方法は複数のサンプリング位置における吸気マニホルド圧の検出を可能とするための回転角センサが必要となるとともに、１燃焼サイクル中の複数の回転角位置に対応してそれぞれ吸気マニホルド圧を検知し、これを前回のものとそれぞれ比較して判定する処理が必要となって、電子式制御装置に多大な処理負荷をかけることになるため、電子式制御装置の機能が低下したり、或いは大きな処理負荷に対応するために電子式制御装置の高性能化が避けられなくなったりする、という問題がある。
特開２００２−２４２７４９号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、既存の燃料供給システムをそのまま利用しながらエンジンの過渡状態発生を遅滞なく検知できるようにして、低コストで混合気を最適な空燃比に制御することを課題とする。

そこで、本発明は、電子式制御装置と、クランク角検出手段と、吸気マニホルド圧検出手段とを具えた４サイクルエンジンの燃料供給システムにおける加減速判定方法であって、電子式制御装置がクランク角検出手段で検出した所定クランク角位置を開始基準点とする燃焼サイクルについて、吸気マニホルド圧検出手段で吸気マニホルド圧を連続的に検出してその１燃焼サイクル分の積分値を算出し、当該積分値と前回の１燃焼サイクル分の積分値とを比較して差があるとき、エンジンが加減速状態にあると判定するエンジンの加減速判定方法において、異なるクランク角位置を開始基準点とする複数系統の燃焼サイクルを設定してそれぞれについて積分値の算出および比較を行い、それらの内で最初に差を生じた系統によって加減速状態にあるものと判定するものとした。

このことにより、異なる開始基準点とした複数系統の燃焼サイクルについてそれぞれエンジンの加減速を判定させることを電子式制御装置に実行させるだけで、エンジンの加減速状態を１燃焼サイクル内で複数回判定できるようになるため、低コストでエンジンの過渡状態発生に遅滞なく対応可能として、最適な空燃比制御を実現することができる。

また、このエンジンの加減速判定方法において、クランク角検出手段を点火コイルの一次電圧を利用してクランク角を検出するものとして、その複数系統の燃焼サイクルをクランク角で３６０°異なる位置を開始基準点とする２系統とすれば、クランク角検出のために新たな部品を必要としないで、しかも電子式制御装置に大きな処理負荷を与えることなく、極めて容易に本発明を実施することができる。

さらに、上述したエンジンの加減速判定方法を実行するためのプログラムが記憶手段に格納された電子式制御装置を具え、燃料供給システムに組み込まれてその加減速判定方法を実行するものとされたエンジンの加減速判定装置とすれば、既存の４サイクルエンジンの燃料供給システムに組み込むだけで、エンジンの加減速に遅滞なく対応して最適な空燃比制御を容易に実現できるようになる。

本発明によると、既存の燃料供給システムをそのまま利用してエンジンの過渡状態発生を遅滞なく検知できるようになり、低コストでエンジンの混合気を最適な空燃比に制御し加減速運転を良好に行わせることができるものである。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１はエンジンの加減速判定方法を実行するためのプログラムが格納された電子式制御装置１０を具えた燃料供給システム１が、エンジン２に実装された状態を示す配置図である。この燃料供給システム１における吸気管３は、入口にエアクリーナ３１を具え、その下流に絞り弁３２が配置され、さらその下流に燃料噴射弁３３を配置している。

電子式制御装置１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを具えた汎用の電子式制御装置であり、吸気管３に設置されて吸気マニホルド圧を連続的に検出する圧力センサ１１および点火コイル１２の出力信号が入力されるようになっている。

エンジン２は、単気筒４サイクルエンジンであって、クランク軸２１に取り付けられたフライホイール２２周縁の所定個所にマグネット２３を具えているとともに、これに近接して点火コイル１２が配置されており、クランク軸２１の回転により点火コイル１２の二次コイルで発生する二次電圧が点火プラグ２４にスパークを発生させるようになっている。さらに、点火コイル１２の一次コイルに発生する一次電圧が電子式制御装置１０にクランク角検出信号としても入力されるようになっている。即ち、４サイクルエンジンでは１燃焼サイクルのクランク軸２１の回転角度は７２０°（２回転）であって、３６０°毎に点火コイル１２が点火信号を発生するが、これを０°，３６０°，７２０°（０°）というように１燃焼サイクル中のクランク角位置として検知するものである。

次に、図２，図３のグラフを用いて、本実施の形態の燃料供給システム１の動作を説明することにより、電子式制御装置１０が実行するエンジンの加減速判定方法の詳細について説明する。

図２は、本実施の形態における電子式制御装置１０が圧力センサ１１の出力信号により検知する吸気マニホルド圧について、点火コイル１２により検知されるクランク角位置に対応して表示したグラフである。また、電子式制御装置１０は、この３６０°毎に検出したクランク角位置を基準にして０°〜７２０°（０°）の１燃焼サイクルをＡ―Ａ’系統とし、３６０°〜３６０°の１燃焼サイクルをＢ―Ｂ’系統として、２系統の燃焼サイクルで各１燃焼サイクル毎の吸気マニホルド圧の積分値を算出するようになっており、これを吸気マニホルド圧のグラフの下に表示している。

図２の吸気マニホルド圧のグラフを参照して、運転者がアクセルペダルを操作して絞り弁３２を開くとエンジン２は加速するが、定常状態では吸気マニホルド圧は破線で示すように推移するのに対し、絞り弁３２が開くことにより負圧の増加幅が小さくなる。この場合、絞り弁開度センサのある燃料供給システムでは絞り弁３２の開度から直接エンジンの加速を検知するのに対し、本実施の形態では、２系統の燃焼サイクルについてそれぞれ吸気マニホルド圧の積分値を算出して前回の積分値を比較し、最初に差を生じた系統の比較結果をもって加速と判定するものである。即ち、図２ではＢ―Ｂ’系統がＡ―Ａ’系統よりも先に差を生じており、Ｂ―Ｂ’系統の算出結果に基いて加速と判定することにより、より小さい遅れで加速に対応させることができる。

図３は、従来の１系統のサイクルについての吸気管圧力の積分値と前回の積分値とを比較して判定する方法（従来例１）と、複数のクランク角位置について検出した吸気管圧力と前回の同一位置における吸気管圧力とを比較して判定する方法（従来例２）と、本実施の形態による判定方法とについて、実際の加速開始時点から電子式制御装置が判定するまでのタイムラグについて比較するための表である。

従来例１においては、加速により変動した吸気マニホルド圧を検出した燃焼サイクルが終了するまで判定できない。これに対し、従来例２においてはクランク角位置９０°毎に吸気マニホルド圧を検出してその検出毎に前回の同位置での検出値と比較するため、判定までのタイムラグが殆ど生じない。

一方、本実施の形態においてはクランク角位置で３６０°異なる２系統の燃焼サイクルについて吸気マニホルド圧の検出を行って各燃焼サイクル毎の積分値をそれぞれ算出し、前回の算出結果と比較して判定するものである。この場合、Ｂ―Ｂ’系統の燃焼サイクルにおいて吸気マニホルド圧の変動後短時間でこの燃焼サイクルが終了しているため、従来例２と殆ど変わらないタイムラグで判定している。

即ち、異なるクランク角位置を開始基準点とする複数系統の燃焼サイクルについてそれぞれ判断することで、１系統の燃焼サイクルに比べて吸気マニホルド圧変動から判定までのタイムラグを短縮することができるものであり、これは例えば９０°毎のクランク角位置で吸気マニホルド圧を検出して判定する従来例２と殆ど同等の時間であると言える。尚、本実施の形態におけるような単気筒４サイクルのエンジンではなく、多気筒４サイクルのエンジンにおいて気筒ごとに上述した判定方法を実施するものとすれば、各気筒の燃焼サイクルに位相のずれが存在することでさらに多くの系統で判定できるようになるため、判定までのタイムラグは一層少ないものとなる。

以上述べたように、本発明により既存の燃料供給システムをそのまま利用して、例えばその電子式制御装置の記憶手段に本発明を実行させるプログラムを格納させるだけで、遅滞なくエンジンの過渡状態を検知できるようになるため、新たな部品を必要とせず、しかも電子式制御装置の高性能化も必要としないため、低コストで混合気を最適な空燃比に制御することができる。また、これにより容易にエンジンの過渡運転を良好に維持して、低燃費化および低公害化にも貢献することができるものである。

尚、本実施の形態では加速時の場合について述べたが、減速時についても吸気マニホルド圧の変動の方向が逆になるだけで、同様にエンジン過渡状態の発生を最小限の遅れで検知することができるものである。また、本実施の形態におけるように２系統のサイクルについて判定するものに限らず、これより多い系統としてもよいことは言うまでもない。

本発明の実施の形態を示す配置図。 本発明の実施の形態において検出した吸気管圧力をクランク角度に対応して表示したグラフ。 本実施の形態と従来例の吸気管圧力変動から判断までの時間を比較した対比表。

符号の説明

１ 燃料供給システム、２ エンジン、１０ 電子式制御装置、１１ 圧力センサ、１２ 点火コイル、２１ クランク軸

Claims (3)

1. 電子式制御装置と、クランク角検出手段と、吸気マニホルド圧検出手段とを具えた４サイクルエンジンの燃料供給システムにおける加減速判定方法であって、前記電子式制御装置が前記クランク角検出手段で検出した所定クランク角位置を開始基準点とする燃焼サイクルについて、前記吸気マニホルド圧検出手段で吸気マニホルド圧を連続的に検出してその１燃焼サイクル分の積分値を算出し、当該積分値と前回の１燃焼サイクル分の積分値とを比較して差があるときエンジンが加減速状態にあると判定するエンジンの加減速判定方法において、
   異なるクランク角を開始基準点とする複数系統の燃焼サイクルを設定してそれぞれについて前記積分値の算出および比較を行い、それらの中で最初に差を生じた系統によって加減速状態にあるものと判定する、
   ことを特徴とするエンジンの加減速判定方法。
2. 前記クランク角検出手段は点火コイルの一次電圧を利用してクランク角を検出するものとされ、前記複数系統の燃焼サイクルがクランク角で３６０°異なる位置を開始基準点とする２系統である、請求項１に記載したエンジンの加減速判定方法。
3. 請求項１または２に記載したエンジンの加減速判定方法を実行するためのプログラムが記憶手段に格納された電子式制御装置を具え、前記燃料供給システムに組み込まれて前記エンジンの加減速判定方法を実行するエンジンの加減速判定装置。
   

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