JPH079207B2 - クランクケース掃気式２ストロークエンジン内の空気質量を決定する方法及び装置 - Google Patents

クランクケース掃気式２ストロークエンジン内の空気質量を決定する方法及び装置

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JPH079207B2
JPH079207B2 JP3028920A JP2892091A JPH079207B2 JP H079207 B2 JPH079207 B2 JP H079207B2 JP 3028920 A JP3028920 A JP 3028920A JP 2892091 A JP2892091 A JP 2892091A JP H079207 B2 JPH079207 B2 JP H079207B2
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mass
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chamber
crankcase
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クランクケース掃気式
２ストロークエンジンの燃焼室内の空気質量を決定する
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】クランクケース掃気式２
ストロークエンジンにおいては、各シリンダは個々のク
ランクケース室を有し、エンジンの作動サイクルの一部
の期間中に、空気は各クランクケース内へ導入され、エ
ンジンの作動サイクルの一部の期間中に、クランクケー
ス室の容積減少に伴い圧縮され、次いで関連するシリン
ダの燃焼室内へ移送されて燃料と混合せしめられ、点火
に供せられる。
【０００３】このようなエンジンの流出物及び挙動特性
を有効に制御するためには、シリンダ内での燃焼のとき
に使用される空気質量を知る必要がある。この情報が分
かれば、それに基づき空燃比を調整して所望の流出物及
び挙動特性を達成することができる。
【０００４】従来のホットワイヤ型又はホットフィルム
型のセンサは、シリンダ毎の合計空気流量を測定するた
めに、２ストロークエンジンと一緒に用いることができ
る。しかし、これらのセンサは比較的高価で、こわれ易
く、空気流内のほこりによりすぐに汚れてしまう。クラ
ンクケース掃気式２ストロークエンジン内での従来の空
気流量センサの使用を排除するための及びシリンダ毎の
個々の空気流量を見積もるための代替技術が提案されて
いる。これらの技術は米国特許第４，９２０，７９０号
及び同第４，９２０，７８９号各明細書に開示されてい
る。いずれの場合も、クランクケース室内にトラップさ
れる空気の質量は、シリンダの燃焼室へ空気を移送する
前に、クランクケース室内での空気の圧縮期間中の空気
の圧力、容積及び温度の関数として決定される。上記米
国特許においては、クランクケース室と燃焼室との間で
の空気の不完全移送及びシリンダの排気ポートを閉鎖す
る前に燃焼室から漏洩する空気量を考慮して、修正因子
を使用する。
【０００５】
【発明の構成並びに作用効果】本発明は、クランクケー
ス室と燃焼室との間での空気の不完全移送のための修正
を必要とせずに、関連するクランクケース室内の空気の
圧力、容積及び温度の導き出された表示に基づき、クラ
ンクケース掃気式２ストロークエンジンのシリンダ内で
燃焼に使用される空気の質量を決定する技術に関連す
る。
【０００６】本発明によれば、エンジンのクランクケー
ス室内へ空気を導入する期間と、導入した空気をクラン
クケース室内にトラップさせ、その後クランクケース室
の容積減少に伴って空気を圧縮する期間と、圧縮された
導入空気をエンジンの燃焼室へ移送する期間とを有する
作動サイクルを持ったクランクケース掃気式２ストロー
クエンジンの燃焼室内の空気の質量を決定する方法が提
供され、その特徴とするところは、空気がクランクケー
ス室内でトラップされ圧縮されているときの作動サイク
ルの部分において、クランクケース室内の空気の圧力、
容積及び温度を表す値を得て、これら圧力、容積及び温
度の値からクランクケース室内にトラップされた空気の
質量を決定する工程と、燃焼室への空気の移送が実質上
完了した後にクランクケース室内に残存している空気の
圧力、容積及び温度を表す値を得て、これら圧力、容積
及び温度の値からクランクケース室内に残存している空
気の質量を決定する工程と、クランクケース室内にトラ
ップされた空気質量とクランクケース室内に残存してい
る空気質量との間の差の関数として燃焼室へ移送された
空気の質量を見積もる工程とを有することである。
【０００７】一実施例において、この方法は、クランク
ケース室内での空気の圧縮期間中にこの室内にトラップ
された空気の質量（ＭT）をまず決定し、次いで、燃焼
室への空気の移送の直後にクランクケース室内に残存し
ている空気の質量（ＭR）を決定することにより、達成
される。次いで、燃焼室へ実際に移送される空気の質量
を、クランクケース室内のトラップされた空気質量と残
存空気質量との間の差（ＭT−ＭR）の関数として直接決
定する。従って、クランクケース室と燃焼室との間での
不完全空気移送を考慮するための修正は必要でない。
【０００８】このため、本発明においては、排気ポート
が閉じる前にシリンダの燃焼室から漏洩する空気量を考
慮した単一の修正因子を用いるだけで、燃焼空気質量を
精確に決定できる。
【０００９】クランクケース室内での圧縮期間中の及び
関連する燃焼室への空気移送後のクランクケース室内の
空気質量は、理想気体法則Ｍ＝ＰＶ／ＲＴ（ここに、
Ｍ、Ｐ、Ｖ、Ｔ、Ｒはそれぞれ、エンジンの作動サイク
ル期間中の適当な時期に決定されたクランクケース室内
の空気の質量、圧力、容積、温度及び気体定数である）
に従って決定するのが好ましい。その結果、クランクケ
ース室内の空気質量は、普通のマイクロプロセッサ作動
式のエンジン制御装置において処理時間を殆ど必要とし
ない比較的簡単な代数学的関係を用いて計算できる。
【００１０】一実施例において、燃焼室へ移送される空
気質量は、クランクケース室でトラップされた空気質量
と残存空気質量との差の所定の一次関数である式α＋β
（ＭT−ＭR）に基づき決定される。従って、移送される
空気質量を予測するときに定数α、βのための値が異な
るエンジン作動条件下で得られた（測定され計算され
た）空気流量データに関連する最適ライン(best-fit li
ne) に対応するように選択されているので、一層高い精
度が得られる。
【００１１】クランクケース室の空気の温度はエンジン
内に誘導される空気の温度の関数として決定するのが便
利である。これは、クランクケース室内の空気温度が吸
入空気の温度に等しいと仮定することにより、または
（クランクケース室内の空気の膨張及び圧縮が等エント
ロピー的に行われると仮定することにより）クランクケ
ース室内の空気温度と吸入空気温度との間の一層精確な
機能上の関係を使用することにより、達成される。これ
により、重要な利点が得られる。その理由は、エンジン
の温度センサが、一般的に、エンジンのサイクル時間に
比べて長い遅れ時間を有するからである。その結果、一
般にはゆっくり変化する吸入空気温度を、エンジンサイ
クルにわたって急激に変化するクランクケース室内の空
気温度よりも一層精確に測定できる。更に、吸入空気温
度を測定するためのセンサは大半の典型的なエンジン制
御装置において既に使用されている。このため、本実施
例においては、クランクケース室内の空気温度を吸入空
気温度の関数として導き出すことにより、付加的なクラ
ンクケース温度センサを必要としない。
【００１２】別の実施例においては、クランクケース室
の容積はエンジンサイクル位置の所定の関数として導き
出される。クランクケース室内の容積は、一般的なエン
ジン制御装置においても測定されるようなエンジンのク
ランクシャフトの角度回転から決定される。
【００１３】他の実施例においては、クランクケース室
から関連するシリンダへ移送される空気質量のための値
は、排気ポートが閉じる前にシリンダから漏洩する空気
を考慮して修正される。従って、燃焼に使用される空気
質量のための精確な見積もりを得ることができる。
【００１４】本発明の別の形態によれば、エンジンのク
ランクケース室内へ空気を導入する期間と、導入した空
気をクランクケース室内にトラップさせ、その後クラン
クケース室の容積減少に伴って空気を圧縮する期間と、
圧縮された導入空気をエンジンの燃焼室へ移送する期間
とを有する作動サイクルを持ったクランクケース掃気式
２ストロークエンジンの燃焼室内の空気の質量を決定す
る装置が提供され、その特徴とするところは、クランク
ケース室内の圧力、容積及び温度をそれぞれ感知する圧
力センサ、容積センサ及び温度センサと；空気がクラン
クケース室内でトラップされ圧縮されているときの作動
サイクルの部分の期間中に各センサにより得られた空気
の圧力、容積及び温度の測定値から、クランクケース室
内にトラップされた空気の質量を決定し、燃焼室への空
気の移送が実質上完了した後に得られた圧力の測定値か
らクランクケース室内に残存している空気の質量を決定
し、クランクケース室内にトラップされた空気質量とク
ランクケース室内に残存している空気質量との間の差の
関数として、燃焼室へ移送される空気の質量を見積もる
ようになった処理手段と；を備えたことである。
【００１５】クランクケース室内の空気の圧力はクラン
クケース室内に配置した普通の圧力センサから導き出す
のが好ましい。このためには、シリンダの空気質量の決
定を可能にするように普通のコンピュータ作動式のエン
ジン制御装置に比較的安価な圧力トランスジューサを付
加するだけでよい。
【００１６】本発明は、燃焼に使用されるシリンダ内の
見積もった空気質量に基づき燃料供給又はエンジン吸入
空気を規制するような空気又は燃料ベースの２ストロー
クエンジン制御装置にも同様に適用できる。
【００１７】
【実施例】第１図には、シリンダ１４を明示するため一
部を破断した状態のクランクケース掃気式２ストローク
エンジン１０を示す。ピストン１２がシリンダ１４の壁
の内部に位置し、ロッド１６はピストン１２をクランク
ケース室１８内に位置した回転クランクシャフト（図示
せず）に連結している。エンジン１０には、スロットル
２２を有する空気吸入マニホルド２０及び排気マニフォ
ルド２４が接続されている。シリンダ１４は、このシリ
ンダ１４の壁に設けた排気ポート２６を介して排気マニ
ホルド２４に連通している。吸入マニホルド２０はリー
ド弁逆止め機構２８を介してシリンダ１４及びクランク
ケース室１８に連通し、この機構２８はクランクケース
ポート３２をシリンダ１４の壁に設けた入口ポート３４
に接続する共通空気移送通路３０に開口している。シリ
ンダ１４は燃焼室４０内へ突出した点火プラグ３６と電
気ソレノイド作動式の燃料インゼクタ３８を具備する。
既知の種々のセンサがエンジン１０に関連していて、エ
ンジン制御に関する典型的な信号を提供する。この実施
例を理解するのに有用なセンサのみを以下説明する。空
気吸入マニホルド２０内に位置した温度センサ４４はマ
ニホルド内の空気温度（ＭＡＴ）を測定するためのもの
である。電磁センサ４８、５０は、エンジンのクランク
シヤフトの端部に取り付けたリングギヤ５２及びデイス
ク５４上の歯の運動をそれぞれ感知することにより、ク
ランクシャフトの回転位置（ＡＮＧＬＥ）及びシリンダ
１４のための上死点位置（ＴＤＣ）を表示するパルス信
号を提供する。シリンダ１４内の上死点からのクランク
シャフトの回転角度は、ＴＤＣパルス後にＡＮＧＬＥ信
号内に生じたパルス数を計数し、次いでこの計数値にリ
ングギヤ５２の歯の角度間隔を乗算することにより、得
ることができる。１分当りの回転数（ＲＰＭ）で表され
るエンジン速度は、一定の時間間隔内に生じるＴＤＣパ
ルスの数を計数し、次いでこれに適当な変換定数を乗算
することにより、得られる。
【００１８】コンピュータ５６は普通のデジタルコンピ
ュータであり、中央処理ユニット、ランダムアクセスメ
モリー（ＲＡＭ）、読出し専用メモリー（ＲＯＭ）、ア
ナログ・デジタルコンバータ、入力／出力回路、及びク
ロック回路を有する。前述の種々のセンサからの信号は
図示の経路を流れてコンピュータ５６へ入力される。こ
れらの入力を使用して、コンピュータ５６は適当な普通
の計算を実行し、燃料インゼクタ３８への出力（燃料信
号）及び点火装置５８への出力（点火進行信号）を提供
する。
【００１９】点火装置５８は高電圧点火信号を発生し、
この信号は、コンピュータ５６により提供された点火進
行信号とＡＮＧＬＥ入力信号及びＴＤＣ入力信号により
与えられたエンジンのクランクシャフトの位置とにより
判定されるが如き適当な時期に、点火プラグ３６へ印加
される。点火装置５８は標準のディストリビュータ又は
他の適当な装置を有するとよい。
【００２０】次に、シリンダ１４内で生じるサイクルに
基づきエンジン１０の作動を説明する。アップストロー
ク（上方運動）期間中、ピストン１２はシリンダ１４内
でその最下方位置から上死点へ向かって移動する。ピス
トン１２の上方運動期間中、空気入口ポート３４及び排
気ポート２６は閉じていて燃焼室４０から遮断され、そ
の後、空気はリード弁２８を介してクランクケース室１
８内へ導入される。ピストン１２の上方での燃焼室４０
内の空気はインゼクタ３８からの燃料と混合せしめら
れ、点火プラグ３６がアップストロークの上限近傍で混
合物を点火するまで圧縮される。燃焼が開始すると、ピ
ストン１２はダウンストロークを開始し、リード弁２８
が閉じているためにクランクケース室１８の容積及びこ
の室内の空気の容積を減少させる。ダウンストロークの
下限に近付くと、ピストン１２は排気ポート２６を開放
して燃焼した燃料を解放し、次いで入口ポート３４を開
放して、クランクケース室１８内の圧縮空気を空気移送
通路３０を通してシリンダ１４内へ流入させる。ピスト
ン１２がシリンダ１４内の最下側地点に到達したときに
新たなサイクルが開始する。
【００２１】クランクケース掃気式２ストロークエンジ
ン１０の流出物及び挙動特性を有効に制御するために
は、燃焼時にシリンダ１４内で利用される空気の質量を
知る必要がある。この情報が分かれば、空燃比を調整し
て所望の流出物及び挙動特性を達成することができる。
【００２２】次に、本実施例を作動させるための数式に
ついて説明する。クランクケース室１８内の空気圧力が
臨界圧力を越えないので、クランクケース室内の空気質
量はいずれの時点においても理想気体法則の式 Ｍ＝ＰＶ／ＲＴ （１） から得られるものと仮定できる。ここに、Ｍ、Ｐ、Ｖ、
Ｔ、Ｒはそれぞれ、エンジンの作動サイクル期間中の特
定時におけるクランクケース室内の空気の質量、圧力、
容積、温度及び気体定数である。
【００２３】クランクケース室内の空気の温度Ｔを測定
するために普通の温度センサを使用することができる。
しかし、温度センサはエンジンのサイクル時間に比べて
長い応答時間を有するため、クランクケース室内の温度
の精確な測定を困難にする。従って、クランクケース室
内の空気温度の実際の測定は行わず、これに代わるもの
を使用する。
【００２４】第１の近似としては、クランクケース室内
の空気温度が吸入マニホルドからエンジン内へ導入され
る空気の温度ＴINに等しいと仮定する。この近似を数式
１に適用した場合、クランクケース室内の空気質量の見
積もり値は次の数式２ Ｍ＝ＰＶ／ＲＴIN （２） で与えられ、クランクケース室の空気温度を知る必要が
なくなる。
【００２５】クランクケース室の空気温度のための一層
精確な見積もりは、圧縮行程が熱伝達率に比べて比較的
速いということを認識することにより、得られる。この
ため、クランクケース室１８からの正味の熱伝達は無視
でき、クランクケース室内の空気の圧縮及び膨張は実質
上等エントロピー的に行われるものとみなすことができ
る。従って、クランクケース室内の空気温度は次の数式
３
【００２６】
【００２７】で近似させることができ、ここにＰINは吸
入マニホルド２０内の空気の圧力、γは一定容積での比
熱に対する一定圧力での空気の比熱の割合を表す。空気
に対しては、γは約１．４である。上記数式３は、分数
指数を含むのでその計算が面倒であり、重大な誤差を伴
うことなく、０．８ないし１．３の圧力比（Ｐ／ＰIN）
の範囲に対して数式３の最良の適合(fit)を表す次の数
式４で示す一次曲線により更に簡潔化できる。
【００２８】 Ｔ＝ＴIN［０．７３２＋０．２６８（Ｐ／ＰIN）］ （４） この数式４のＴを数式１に代入すると、 Ｍ＝ＰＶ／｛ＰＴIN［０．７３２＋０．２６８（Ｐ／ＰIN）］｝ （５） が得られ、これは、エンジンの作動サイクル期間中の任
意の時点におけるクランクケース室内の空気質量を表
す。数式５はクランクケース室での温度センサの使用の
必要性を排除し、空気質量Ｍを見積もるに際して数式２
よりも一層の精確さを与えることができる。しかし、吸
入空気の温度及び圧力を知る必要がある。
【００２９】クランクケース室１８内でトラップされ圧
縮される空気の質量Ｍは、（リード弁２８が閉じピスト
ン１２がその上死点を通過した後で入口ポート３４が開
く前に生じる）θ＝θTとなったときのエンジン回転期
間中の時点で、数式２又は５を評価することにより、決
定できる。同様に、シリンダ１４への空気の移送が実質
上完了した後にクランクケース室内に残存している空気
の質量ＭRは、（入口ポート３４の閉鎖時近傍で、実質
的な量の新たな空気がリード弁２８を通してクランクケ
ース室内へ流入する前に生じる）θ＝θRのエンジン回
転時に、数式２又は５を評価することにより、決定でき
る。
【００３０】上述のトラップされた空気質量及び残存す
る空気質量に関して、クランクケース室１８から燃焼室
４０へ移送される空気質量Ｍのための見積もり値は、次
の数式６により与えられる。
【００３１】 Ｍ＝ＭT−ＭR （６） しかし、上記数式６は、少ない流量ではエンジンの空気
流量を僅かに過剰予測（見積もり）することが判った。
これは、一層少ない流量ではクランクケース室内の空気
密度を低下させるクランクケース室からの熱伝達に起因
すること明白である。このような不都合は、理想気体法
則の数式２又は５に基づいて予測した空気流量と実際に
測定した空気流量データとの間の最良の適合を得るよう
な次の一次数式７を使用することにより、最小化でき
る。
【００３２】 Ｍ＝α＋β（ＭT−ＭR） （７） 一次曲線の回帰（regression）即ち曲りを分析して、多
数の異なるエンジン速度及び負荷条件に対する測定空気
流データ及び予測空気流データに基づくα、βのための
最良適合値を決定する。
【００３３】数式２又は５、及び数式７に従い空気質量
Ｍを見積もるに必要な計算を遂行するために、コンピュ
ータ５６は、必要な情報を引き出せる適当なエンジンの
センサから適正な入力信号を受ける。好ましい実施例に
おいては、クランクケース室の圧力の表示は、クランク
ケース室１８内に位置していてコンピュータ５６への入
力として信号ＣＣＰを発生する圧力トランスジューサ４
６により、提供される。圧力センサ４６はクランクケー
ス室１８内の空気圧力の変化を感知できる任意の適当な
型式の圧力トランスジューサでよい。
【００３４】マニホルド温度センサ４４は吸入空気温度
を表すＭＡＴ信号を提供し、この信号に基づき、コンピ
ュータ５６は、クランクケース室内の空気温度のための
一層精確な見積もりが必要な場合には、数式２又は５で
必要なＴINのための値を導き出すことができる。同様
に、マニホルド圧力センサ４２はマニホルド空気圧力を
表すＭＡＰ信号を提供し、この信号に基づき、コンピュ
ータ５６は数式５に必要な如きＰIN のための値を導き
出すことができる。
【００３５】クランクケース室の容積Ｖのための値は、
エンジンの回転角度θT、θR時に、数式２又は５に従っ
て質量ＭT、ＭRをそれぞれ計算するために必要である。
回転角度θT、θRに対応する容積はエンジンの物理的構
造に基づき知ることができ、角度θT、θRの関数として
メモリー内に検索テーブルとして記憶される。上述のよ
うに、コンピュータ５６はセンサ４８、５０により提供
されたＡＮＧＬＥ信号及びＴＤＣ信号からエンジンのク
ランクシャフトの回転角度θを導き出し、コンピュータ
５６内にθとして記憶した値を連続的にアップデートす
る。
【００３６】数式２又は５、及び数式６により修正され
た如き理想気体法則を使用して求めた質量Ｍはシリンダ
毎に及びサイクル毎にエンジン内へ流入する空気の質量
を表す。値Ｍを燃焼に使用するシリンダ毎の空気質量に
精確に変換するためには、エンジンのトラッピング効率
を知る必要がある。シリンダで燃焼に使用される空気質
量Ｍ′は次の数式８により与えられる。
【００３７】 Ｍ′＝ＭηT （８） ここに、ηTは、シリンダの入口ポート及び排気ポート
が閉じた後の燃焼室内に実際捕捉されるシリンダ内へ流
入した空気質量の百分率を表すエンジンのトラッピング
効率である。エンジンのトラッピング効率は既知で、エ
ンジンの速度及び負荷に応じて変化する。従来は、エン
ジンの動力計を使用して、（エンジン負荷及びエンジン
速度（ＲＰＭ）に関連する）見積もった空気流量Ｍの関
数としてトラッピング効率を測定していた。測定したト
ラッピング効率値は値Ｍ、ＲＰＭの関数としてメモリー
内に検索テーブルとして通常記憶される。
【００３８】上述の実施例は３シリンダ、１．２リット
ルの２ストロークエンジンにてテストされた。このエン
ジンのシリンダの吸入ポートは上死点（ＡＴＤＣ）後θ
＝１２０°で開き、ＡＴＤＣ後θ＝２４０°で閉じた。
この特定なエンジンに対して、ＡＴＤＣ後θT＝６５゜及
びθR＝２５５°のエンジン回転角度でそれぞれ質量
ＭT、ＭRを計算したときに、測定空気流量と見積もり空
気流量との間の最良修正が得られた。
【００３９】別の実施例においては、クランクケース室
内の空気温度は吸入空気温度ＴINに等しいと仮定し、ク
ランクケース室内の空気質量ＭT、ＭRは数式２として修
正された如き理想気体法則に従い計算した。この実施例
に対しては、測定空気流量データ及び見積もり空気流量
データの最良適合は、グラム／シリンダ／サイクルとし
ての値Ｍのために数式７でα＝−０．２９１、β＝０．
８４０に設定することにより得られた。
【００４０】他の実施例においては、クランクケース室
内の空気温度は数式４により見積もり、クランクケース
室内の空気質量ＭT、ＭRは数式５として修正した如き理
想気体法則に従って計算した。この実施例に対しては、
測定空気流量データ及び見積もり空気流量データのため
の数式７での最良適合は、α＝０．０５７１、β＝１．
１１７の値を使用して得た。
【００４１】上述のパラメータに対する最適値は各エン
ジン構造にとって特定のものであり、構造が異なれば、
最適な角度θT、θR及び修正係数α、βを決定するため
に動力計に対して個々の校正（キャリブレーション）が
必要となる。
【００４２】図２を参照して、燃焼に使用されるシリン
ダ内の空気質量を見積もる際にコンピュータ５６により
実行されるルーチンの一実施例を示す簡潔なフローチャ
ートを説明する。エンジンが始動した後、コンピュータ
５６内のすべてのカウンタ、フラッグ、レジスタ及びタ
イマが初期化され、ＲＯＭに記憶されたシステムの初期
値はＲＡＭ内のＰＯＭ指定記憶位置に入る。この予備初
期化の後、コンピュータ５６は主エンジンループ制御プ
ログラムを連続的に実行する。図２に示すルーチンは主
制御プログラムの一部に含まれ、コンピュータ５６がこ
の制御プログラムを遂行するときに実行される。
【００４３】ステップ６０でルーチンが開始し、ルーチ
ンは決定ステップ６２へ進み、このステップで、クラン
クシャフトの回転角度θのために現在記憶されている値
を０°と比較し、エンジンが上死点にあるか否かを判定
する。エンジンが上死点にあれば、ルーチンはステップ
６４を実行し、その外は、ルーチンは決定ステップ６６
へ進む。
【００４４】ステップ６４では、コンピュータ５６はそ
れぞれのマニホルド温度センサ４４及びマニホルド圧力
センサ４２からの入力信号ＭＡＴ、ＭＡＰをサンプリン
グすることにより、吸入空気の温度ＴIN及び圧力ＰINの
値を読取り、記憶する。マニホルド圧力センサ４４の代
わりに、圧力ＰINは、クランクケース圧力センサ４６か
らの信号ＣＣＰをサンプリングすることにより見積もる
ことができる。エンジンが上死点ＴＤＣにある場合、ク
ランクケース室の圧力信号ＣＣＰは吸入マニホルド２０
内の圧力を近似的に表す。その理由は、リード弁２８が
まだ閉じておらず、ピストン１２がクランクケース室１
８内の空気をまだ圧縮していないからである。ステップ
６４を終了した後、ルーチンは決定ステップ６６へ進
む。
【００４５】ステップ６６においては、クランクシャフ
トの回転角度θのための現在の値が角度θTと比較さ
れ、クランクシャフトがクランクケース室内にトラップ
された空気質量ＭTの計算に適する回転角度に到達した
か否かを判定する。θ＝θTの場合は、ルーチンはステ
ップ６８ないし７４を実行し、その外は、ルーチンはス
テップ７６へ進む。
【００４６】ステップ６８が実行された場合、コンピュ
ータ５６は、クランクケース圧力センサ４６により提供
された信号ＣＣＰをサンプリングすることにより、回転
角度θTに関連するクランクケース室内の空気圧力を読
取り、記憶する。
【００４７】次に、ステップ７０において、回転角度θ
Tに関連するクランクケース室の容積Ｖ（θT）のための
値がメモリー内に記憶したテーブルから検索される。次
いで、ルーチンはステップ７２へ進む。
【００４８】ステップ７２においては、クランクケース
室内の温度のための値を計算する。クランクケース室内
の温度が吸入空気温度に等しいと仮定すると、温度Ｔは
単に温度ＴINに等しくなるように設定される。一方、ク
ランクケース室の温度が温度ＴINに等しくないと仮定す
ると、温度Ｔはステップ６４、６８で得られたＴIN、Ｐ
IN、Ｐの値を使用して数式４に従い計算される。
【００４９】ステップ７２が完了した後、ルーチンはス
テップ７４へ進み、このステップでは、クランクケース
室内にトラップされた空気質量ＭTのための見積もり値
は、ステップ６８、７２で求めたＰ、Ｖ、Ｔの値を理想
気体法則の数式２に代入することにより、計算される。
質量ＭTを決定するために理想気体法則を使用したが、
他の法則又は関係を使用してもよい。例えば、数式２を
使用してクランクケース室での圧縮期間中の数個の回転
位置でクランクケース室にトラップされた空気質量を計
算し、次いでこれらの計算した値を平均して質量ＭTの
ための最終見積もり値を得ることにより、一層の精確さ
が得られる。代わりに、クランクケース室内でトラップ
された空気質量は、前述の米国特許第４，９２０，７９
０号及び同第４，９２０，７８９号各明細書に開示され
ているように、クランクケース室での圧縮期間中に減少
している容積に関してクランクケース室の圧力を積分す
ることにより、決定することもできる。質量ＭTTのため
の値を計算し記憶した後、ルーチンは決定ステップ７６
へ進む。
【００５０】決定ステップ７６においては、クランクシ
ャフトの回転角度θのための現在の値を角度θRと比較
し、クランクシャフトがクランクケース室内に残存して
いる空気質量ＭRの計算にとって適正な回転位置に到達
したか否かを決定する。θ＝θRの場合は、ルーチンは
ステップ７８へ進み、その外は、ステップ９４でルーチ
ンを出て、主エンジンループ制御プログラムに戻る。
【００５１】ステップ７８が実行された場合は、コンピ
ュータ５６は、クランクケース圧力センサ４６により提
供された信号ＣＣＰをサンプリングすることにより、回
転角度θRに関連するクランクケース室内の空気圧力を
読取り、記憶する。
【００５２】次に、ステップ８０において、回転角度θ
R に関連するクランクケース室の容積Ｖ（θR）のため
の値がメモリーに記憶されたテーブルから検索される。
次いで、ルーチンはステップ８２へ進む。
【００５３】ステップ７２においては、クランクケース
室の温度のための値が計算される。クランクケース室の
温度が吸入空気温度に等しいと仮定するような実施例に
おいては、温度値Ｔは温度ＴINに等しくなるように単に
設定される。クランクケース室の温度が温度ＴINに等し
くないと仮定するような実施例に対しては、温度Ｔはス
テップ６４、７８で得られたＴIN、ＰIN、Ｐの値を使用
して数式４に従い計算される。
【００５４】ステップ８２が完了した後、ルーチンはス
テップ８４へ進み、このステップでは、クランクケース
室の残存空気質量ＭRのための見積もり値は、ステップ
７８、８２で求めたＰ、Ｖ、Ｔの値を理想気体法則に数
式２に代入することにより、計算される。前述のよう
に、クランクケース室内の圧力、容積及び温度に基づく
他の関数を使用することができる。例えば、（吸入ポー
ト３４が閉じる近傍で、実質的な量の新たな空気がリー
ド弁２８を通してクランクケース室１８へ流入する前に
生じる）多数の回転角度において理想気体法則を連続的
に適用することにより得られた結果を平均化することに
よって、質量ＭRのための一層精確な見積もり値を得る
ことができる。質量ＭRのための値を計算し、記憶した
後、ルーチンは決定ステップ８６へ進む。
【００５５】ステップ８６においては、次のステップで
使用されるα、βのための値がメモリーから検索され
る。上述のテストにおいて、クランクケース室の空気温
度が温度ＴINに等しいと仮定するような実施例において
は、α＝−０．２９１、β＝０．８４０であることが判
った。クランクケース室内の温度が数式４のように変化
する実施例では、α＝０．０５７１、β＝１．１１７で
あることが判った。
【００５６】次に、ステップ８８において、クランクケ
ース室１８から燃焼室へ移送される空気質量Ｍは、ステ
ップ７４で求めた空気質量ＭTとステップ８４で求めた
質量ＭRとの間の差の関数として、数式７に基づき計算
される。
【００５７】ステップ８８に続いて、エンジン速度ＲＰ
Ｍ及びステップ８８で求めた質量Ｍの値の関数として、
エンジンのトラッピング効率がメモリー内に記憶された
テーブルから検索される。
【００５８】ステップ９２においては、ステップ８８、
９０で求めたＭ、ηTの値を使用して数式８に従い、燃
焼に使用されるシリンダ内の最終空気質量Ｍ′を計算す
る。
【００５９】Ｍ′に対するこの値はメモリー内に記憶さ
れ、エンジンサイクル毎にアップデートされ、主ループ
制御プログラムの実行期間中にエンジン制御パラメータ
を調整する際に使用される。ステップ９２の実行後、ス
テップ９４でルーチンを出る。
【図面の簡単な説明】
【図１】クランクケース掃気式２ストロークエンジンの
１つ及び燃焼に使用される空気質量を見積もるための本
発明の一実施例に係る装置を有するコントローラを示す
概略構成図である。
【図２】燃焼に使用される空気質量を決定する際に図１
のコントローラにより実行されるプログラムインストラ
クションの一実施例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ クランクケース掃気式２ストロークエンジン １８ クランクケース室 ４０ 燃焼室 ４４ 温度センサ ４６ 圧力センサ ４８、 ５０ 電磁センサ ５６ コンピュータ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンのクランクケース室（１８）内
    へ空気を導入する期間と、導入した空気を同クランクケ
    ース室内にトラップさせ、その後同クランクケース室の
    容積減少に伴って空気を圧縮する期間と、圧縮された導
    入空気を前記エンジンの燃焼室（４０）へ移送する期間
    とを有する作動サイクルを持ったクランクケース掃気式
    ２ストロークエンジンの燃焼室内の空気の質量を決定す
    る方法において、 空気が前記クランクケース室内でトラップされ圧縮され
    ているときの前記作動サイクルの部分において、同クラ
    ンクケース室内の空気の圧力（Ｐ）、容積（Ｖ）及び温
    度（Ｔ）を表す値を得て、これら圧力（Ｐ）、容積
    （Ｖ）及び温度（Ｔ）の値から同クランクケース室内に
    トラップされた空気の質量（ＭT）を決定する工程と；
    前記燃焼室への空気の移送が実質上完了した後に前記ク
    ランクケース室内に残存している空気の圧力（Ｐ）、容
    積（Ｖ）及び温度（Ｔ）を表す値を得て、これら圧力
    （Ｐ）、容積（Ｖ）及び温度（Ｔ）の値から同クランク
    ケース室内に残存している空気の質量（ＭR）を決定す
    る工程と；前記クランクケース室内にトラップされた空
    気質量（ＭT）と同クランクケース室内に残存している
    空気質量（ＭR）との間の差の関数として前記燃焼室へ
    移送された空気の質量を見積もる工程と；を有すること
    を特徴とする空気質量決定方法。
  2. 【請求項２】 前記燃焼室（４０）内にトラップされる
    空気質量（Ｍ）の移送量を表すトラッピング効率値を決
    定する工程と；決定したトラッピング効率値に基づき、
    見積もった空気質量（Ｍ）を調整する工程と；を有する
    ことを特徴とする請求項１の空気質量決定方法。
  3. 【請求項３】 前記クランクケース室内にトラップされ
    た空気の質量（ＭT）が理想気体法則に基づき決定され
    ることを特徴とする請求項１又は２の空気質量決定方
    法。
  4. 【請求項４】 前記クランクケース室内に残存している
    空気の質量（ＭRR）が理想気体法則に基づき決定される
    ことを特徴とする請求項１、２又は３の空気質量決定方
    法。
  5. 【請求項５】 前記燃焼室へ移送される空気の質量
    （Ｍ）が、α、βを定数とした場合の式 Ｍ＝α＋β（ＭT−ＭR） に基づき決定されることを特徴とする請求項１ないし４
    のいずれかに記載の空気質量決定方法。
  6. 【請求項６】 前記クランクケース室内の空気の温度
    （Ｔ）がエンジン内へ導入される空気の温度の関数とし
    て導き出されることを特徴とする請求項１ないし５のい
    ずれかに記載の空気質量決定方法。
  7. 【請求項７】 前記クランクケース室の容積（Ｖ）がエ
    ンジンサイクル位置の関数として導き出されることを特
    徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の空気質量
    決定方法。
  8. 【請求項８】 前記クランクケース室（１８）内の空気
    圧力（Ｐ）がエンジンの同クランクケース室内に位置し
    た圧力センサ（４６）から導き出されることを特徴とす
    る請求項１ないし７のいずれかに記載の空気質量決定方
    法。
  9. 【請求項９】 エンジンのクランクケース室（１８）内
    へ空気を導入する期間と、導入した空気を同クランクケ
    ース室内にトラップさせ、その後同クランクケース室の
    容積減少に伴って空気を圧縮する期間と、圧縮された導
    入空気を前記エンジンの燃焼室（４０）へ移送する期間
    とを有する作動サイクルを持ったクランクケース掃気式
    ２ストロークエンジンの燃焼室内の空気の質量を決定す
    る装置において、 前記クランクケース室（１８）内の圧力、容積及び温度
    をそれぞれ感知する圧力センサ（４６）、容積センサ
    （４８、５０）及び温度センサ（４４）と；空気が前記
    クランクケース室内でトラップされ圧縮されているとき
    の前記作動サイクルの部分の期間中に上記各センサによ
    り得られた空気の圧力、容積及び温度の測定値から、前
    記クランクケース室内にトラップされた空気の質量（Ｍ
    T）を決定し、前記燃焼室（４０）への空気の移送が実
    質上完了した後に得られた圧力の測定値から同クランク
    ケース室内に残存している空気の質量（ＭR）を決定
    し、同クランクケース室内にトラップされた空気質量
    （ＭT）と同クランクケース室内に残存している空気質
    量（ＭR）との間の差の関数として、同燃焼室へ移送さ
    れる空気の質量を見積もるようになった処理手段（５
    ６）と；を備えたことを特徴とする空気質量決定装置。
  10. 【請求項１０】 前記処理手段（５６）が、前記燃焼室
    内にトラップされる空気質量（Ｍ）の移送される量を表
    すトラッピング効率値に基づき、見積もった空気質量
    （Ｍ）を調整するようになっていることを特徴とする請
    求項９の空気質量決定装置。
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