JP4043237B2 - エンジン管理システム - Google Patents
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Description
【出願係属中の出願の相互参照】
本出願は、その内容の全体を参考として引用し本明細書に含めた、2000年2月18日付けで出願された米国仮特許出願第60/183,380号のより先の出願日の利益を主張するものである。
【0002】
【発明の分野】
本開示は、内燃機関用のエンジン管理システム(engine management system)に関するものである。特に、この開示は、運転者が掌サイズコンピュータ(palm-size computer)とエンジン制御システムとの間にてエンジンの管理データを伝達し且つ掌サイズコンピュータと外部コンピュータとの間にてエンジン管理ファイルを伝達することを許容するシステムを提供することを目的とするものである。一例として、1つの実施の形態によるシステムは、エンジンが運転しないとき又はその所期の環境内で運転するとき、エンジンの制御マップに基づく基準エンジン制御値に対する修正を表すトリム制御値を変化させることにより、運転者がエンジンの運転状態を較正することを可能にする。より具体的には、リクレーション車のライダーは、例えば、車を操縦し又は運転する間、点火タイミング及び燃料の供給等のため、基準エンジン制御マップを較正するトリム制御マップを生じさせることができる。
【0003】
内燃機関の性能は運転サイクル(例えば、2サイクル、4サイクル、オットー、ディーゼル又はワンケル)、燃焼室の数及び設計、点火及び燃料供給システムの選択及び制御、エンジンが運転するときの周囲状態を含む多数のファクタに依存すると考えられる。
【0004】
燃焼室の設計の選択の例は、圧縮比を選ぶこと、及び燃焼室の各々と関係した吸気バルブ及び排気バルブの数を選ぶこととを含むと考えられる。一般に、これらの選択は、エンジンが製造された後、エンジンの運転状態を較正し得るように変化させることはできないと考えられる。
【0005】
点火システムに関して、ブレーカポイントシステム及び電子式点火システムが既知である。これらの既知のシステムは、例えば、回転速度及び負荷のような、エンジンの運転上の特性に基づいて点火タイミングを提供すると考えられる。ブレーカポイントシステムの場合、エンジン速度は、遠心力により変位された重りを使用して機械的に検出されることが多く、また、エンジン負荷を検出するため吸気マニホルドの真空圧が一般に使用されると考えられる。電子式点火システムの場合、エンジン速度は、一般に、クランク軸の回転と関係した角度動作センサにより検出され、また、エンジン負荷は、例えば、スロットルの位置センサの出力によって検出されることが多いと考えられる。それの各場合において、エンジンの所定の運転状態に対しこれらの既知のシステムに従って点火タイミングは一定とされると考えられる。
【0006】
燃料供給システムに関して、気化器及び燃料噴射システムが既知である。これらの既知のシステムは、エンジンに導入すべき空気量に基づいて、即ち運転者が設定したスロットルの位置に従って、例えば、ガソリンのような、ある量の燃料を供給すると考えられる。気化器の場合、燃料は「ジェット」として既知のオリフィスシステムにより供給されると考えられる。気化器の作用の一例として、アイドルジェットは、エンジンのアイドリング速度にてスロットルバルブの下流で燃料を供給することができ、また、エンジン速度を急速に増し易くするため加速器ポンプにより燃料の供給量を増すことができると考えられる。燃料の供給量を修正するため、殆どの気化器を分解し且つ寸法の異なるジェット又はポンプを設置しなければならないと考えられる。しかし、これは、殆どの場合、エンジンが運転されていないときにのみ行うことができると考えられている骨の折れる過程である。
【0007】
電子式に作動可能である、既知の燃料噴射システムは、精密に調節した量の燃料を吸気システム内に、又は直接、燃焼シリンダ内に噴霧すると考えられる。燃料の量は、エンジン状態に基づいて及び「マップ」又は「検索表」として既知のデータ表に基づいてコントローラにより決定されると考えられる。マップは、コントローラに接続されたセンサによって測定することが可能である、少なくとも1つの独立的な変数の各々(即ち、エンジン状態の特性)に対し可能な値即ち「調節点」の集合と、例えば、燃料の量のような、独立的な可変制御関数に対する相応する制御値の集合とを含むことが考えられる。
【0008】
従来、マップはエンジン製造メーカにより開発され且つ工場にてエンジン制御ユニット内に恒久的に設定されると考えられる。現在、路上車の場合、このことは、排出物の量の規則に適合するように法律で要求されると考えられる。しかし、法律で要求されないときでも、製造メーカは、エンジン運転者が多岐に亙る理由のためマップを修正することを阻止しており、その理由としては、製造メーカは、そのマップが最良のエンジン性能を提供すると確信していること、製造メーカはエンジンの運転者が不適切な制御値を設定することによりエンジンを損傷させるのではないかと心配すること、又は製造メーカは、エンジンの運転者がマップを適正に修正するのに十分な技能を有しないであろうと考えるからである。しかし、製造メーカは、そのマップをメーカが設定する一連の状態下にて最良に作動するように「最適化」していると考える。殆どの場合、これらの状態は、エンジンが運転されるときの状態に適合しないと考えられる。その結果、既製のマップは、エンジンの性能を最適化するどころか、それを制限すると考えられる。
【0009】
空気の温度、高度及び大気圧のような周囲状態がエンジンの性能に影響を与えることが更に考えられる。これらの状態は、一般に、エンジンの全運転範囲に大きく影響すると考えられる。燃料噴射の場合、エンジンの各運転状態する調節を計算することにより、これらの状態を補償することが既知であると考えられる。
【0010】
このように、エンジンの性能は、周囲状態下にて燃焼させる方法に実質的に依存すると考えられる。空気対ガソリンの理論混合比は、14.7:1である。しかし、約10:1乃至約20:1の範囲の比でも燃焼し、また、特定のエンジン性能(例えば、特定レベルの動力出力、より良い燃料経済性、又は排出物の量の減少)を実現し得るように空燃比を調節することが望ましいことがしばしばであると考えられる。同様に、ピストンが圧縮行程の上死点に達する前に、特定のエンジン性能(例えば、最低の燃料消費量又は排出物の量の減少)を実現するため、一般に、クランクの回転度によって測定される点火タイミングを調節することも望ましいと考えられる。
【0011】
既知の点火タイミングシステム及び燃料供給システムにとって、これらシステムの納入者が設定した一定の制御状態によりエンジンの運転状態が制約されるということは1つの不利益な点であると考えられる。また、これらの既知のシステムに対する何らかの可能な調節を行うためには、技術員が1つ又はより多くのシステム構成部品の形態を変更し又はシステムを分解し、代替的な構成部品を取り付け且つシステムを再度組み立てることを必要とすることも1つの不利益な点であると考えられる。このため、これらの既知のシステムにとって、エンジンをその所期の環境内で連続的に運転する間に、これら調節の効果及び十分さを決定することができないということが1つの不利益な点であると更に考えられる。これら調節の効果を直接、比較することはできないことは、これら既知のシステムの1つの不利益な点であると更に考えられる。既知の点火及び燃料供給システムのこれらの不利益な点を解決することが必要とされていると考えられる。
【0012】
【発明の概要】
本発明は、内燃機関用のエンジン管理システムを提供するものである。このエンジン管理システムは、エンジンの運転制御値を計算するエンジン制御システムと、エンジンの制御システムに対して移動可能な掌サイズコンピュータと、掌サイズコンピュータと連絡する外部コンピュータとを備えている。エンジンの運転制御値は、エンジンの性能を変化させるべく内燃機関に供給し得るようにされている。掌サイズコンピュータは、高さ約15.24cm以下、幅約10.16cm以下、厚さ約2.54cm以下の寸法を有する。掌サイズコンピュータは、エンジン管理データをエンジンの制御システムに連絡する一組みのエンジン管理ツールを作動させる。外部コンピュータは、掌サイズコンピュータのエンジン管理ツール及びエンジン管理ファイルにダウンロードし、また、掌サイズコンピュータのエンジン管理ファイルからアップロードする。
【0013】
本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の1つ又はより多数の実施の形態を含み、上記の全体的な説明及び以下の詳細な説明と共に、本発明を実施することを目的とする最良の形態に従って本発明の原理を開示する働きをする。
【0014】
【発明の詳細な説明】
本発明に関連して使用されるとき、「トリム」又は「トリミング」「群」「マップトリムの限定(definition)」及び「マップセット」という表現は特定の意味を有する。「トリム」及び「トリミング」という表現は1つ又はより多数の調節点の値を変化させることを意味する。正又は負とすることのできるこの変化の値は、当初の調節点又は選ばれた増分量の関数とすることができる。「群」という表現はトリミング作用により連動して作用を受ける調節点の集合又は包括部分を意味するものとする。
【0015】
1つの群は、「マップトリムの限定」により画成することができる。例えば、マップトリムの限定は、例えば、検知したエンジンの運転上の特性のような独立的変数の選ばれた範囲内に属する一群の調節点を形成し得るようにエンジンの制御マップを包括することができる。「マップセット」という表現は単一のエンジン制御マップ又は複数の関連するエンジン制御マップの組合せ体を意味するものとする。例えば、1つのマップセットは点火タイミングマップのみから成るようにすることができる。これと代替的に、1つのマップセットは点火タイミングマップ及び燃料供給マップを備えるものとしてもよい。
【0016】
図1を参照すると、エンジン管理システム10は、外部コンピュータ130内にエンジン管理ファイルのライブラリを含んでいる。これらのエンジン管理ファイルは、掌サイズコンピュータ120を介してエンジン制御システムに利用可能とすることができ、また、エンジン性能を較正するために使用することができる。エンジン管理システム10は、(例えば、線を介し又は無線で)1つ又はより多数の入力装置又は出力装置(例えば、センサ又はアクチュエータ)に接続されたエンジン制御ユニット20を含んでいる。エンジン制御ユニット20は、電気入力信号に作用すると共に、電気出力信号を供給し得るように暗号化した指令を使用するプロセッサを含むことができる。1つの実施の形態によれば、エンジン制御ユニット20を以下により詳細に説明する色々なその他の構成部品に線にて電気的に接続する。
【0017】
エンジン制御ユニット20のハウジング20a及びその他の構成部品は、既知の仕方にて、例えば、自動二輪車のフレームのような車のシャシ(図示せず)に電気的に接地することができる。エンジン制御ユニット20との電気的接続部は、配線ルーム(loom)(図示せず)の端部にて相応する直角の雄型プラグ(図示せず)を受け入れ得るようにハウジング20a上に取り付けられた2つの雌型受け部(図示せず)を備えることができる。勿論、任意の数の雄型プラグ及び任意の数の雌型受け部を任意の組合せ及び形態にてハウジング20a又は配線ルームの何れかと関係させることができる。
【0018】
エンジン制御ユニット20は、運転者シート(図示せず)の下方に設置することができる。エンジン制御ユニット20は、エンジン制御ユニット20の下側に取り付けることのできる電気的接続具及び点火コイル30へのアクセス可能性を容易にし得るよう枢動可能に取り付けることができる。エンジン制御者シートが枢動することは、また、エンジン制御ユニット20のハウジング20a内に組み込むことのできる大気圧センサ22から汚染物を排出することをも容易にする。点火コイル30及び大気圧センサ22の機能及びそのエンジン制御ユニット20との関係について、以下により詳細に説明する。更に、点火コイル30及び大気圧センサ22の何れか一方又は双方をエンジン制御ユニット20から別個に取り付けることができる。
【0019】
1つの実施の形態によれば、エンジン制御ユニット20は、単一のエンジンの運転制御値、即ち点火タイミングのような単一のエンジンの制御値を調節することを可能にすることができる。しかし、図面に図示した別の実施の形態によれば、エンジン制御ユニット20は、複数のエンジンの運転制御値、即ち燃料の量及び点火タイミングのような複数のエンジン制御値を制御することもできる。
【0020】
エンジン制御ユニット20は、燃料供給モジュール40に電気的に接続されている。燃料供給モジュール40は、流体入口(図示せず)から流体出口(図示せず)まで伸びるスロット本体40a上に取り付けることのできる少なくとも1つの燃料噴射装置42を含むことができる。蝶形弁(図示せず)が入口と出口との間にてスロットの本体40a内に配置され且つ流体がスロット本体40aを通って流れるのを阻止する第一の形態と、流体がスロット本体40aを通って流れるのを許容する第二の形態との間にて軸(図示せず)の周りで枢動可能である。例えば、捩ればね(図示せず)のような戻しばねの偏倚力に抗して蝶形弁を第一の形態から第二の形態まで枢動させ得るように、アクチュエータカム(図示せず)が蝶形弁に接続されている。
【0021】
アクチュエータカムは、運転者が制御可能であるスロットル制御要素(図示せず)にスロットのケーブル(図示せず)を介して接続することができる。以下により詳細に説明するように、蝶形弁が軸の周りで枢動されるとき、蝶形弁の角度位置を測定し得るようスロットル位置センサ44も蝶形弁に接続されている。
【0022】
2サイクルエンジン内で燃料スロットル本体40aの内部から吸気ポート(図示せず)に向けて、又は4サイクルエンジンにてポペットバルブ開口部(図示せず)を通じて精密に調節した量の燃料を噴霧し得るように燃料噴射装置42の方向を設定することができる。複数の吸気バルブ(図示せず)を有する4サイクルエンジンの設計の場合、燃料をそれぞれのバルブ開口部を通じて噴霧し得るように噴射装置42の各々の方向を設定することができる。
【0023】
燃料供給モジュール40は、吸気の空気温度センサ46を更に備えることができ、このセンサは、例えば、スロットル本体40aの壁を通じ且つ蝶形弁の上流に取り付けることができる。空気温度センサ46の機能及びエンジン制御ユニット20との関係について以下により詳細に説明する。
【0024】
燃料供給モジュール40は、エンジン制御ユニット20と協働して、取り外し、分解し、再組み立て且つ再設置することなく、電子的に調節することが可能であることを含む多数の有利な点を提供する。別の有利な点は、エンジンが運転している間、電子的に制御可能な点である。別の有利な点は、以下により詳細に説明するように、マップトリムの限定により特定される、異なる群の調節点を別個に制御し得ることである。更に別の有利な点は、例えば、大気圧又は空気温度の変化のような、周囲状態の変化を補償し得るように燃料噴射装置42をプログラム化することができる点である。エンジン管理システム10の実施の形態によれば、燃料噴射装置42を作動させるのに利用可能な電圧の変化を補償し、また、ラムダ(Lambda)センサによって、燃料噴射装置42の磨耗及び老化を補償することが可能である。
【0025】
燃料タンク60から燃料を受け取る低圧の燃料入口52と、高圧の燃料出口54とを有する電動の燃料ポンプ50は、燃料噴射装置42に加圧された燃料を供給することができる。エンジン制御ユニット20に電気的に相互に接続することのできる燃料ポンプ50は、容積形ポンプ又は動的ポンプとすることができる。圧力調節装置70を高圧燃料出口54に接続し、燃料噴射装置42に供給される燃料の圧力を調節することができる。圧力調節装置70は、高圧の燃料流の一部分を燃料タンク60に戻すことにより、余剰な圧力を逃がすことができる。燃料ポンプ50は、例えば、エンジン100の外側のような、スペースが許容する任意の箇所に取り付けることができる。
【0026】
保守可能である、燃料フィルタ(図示せず)は、燃料供給源に沿った任意の位置に配置された別個のユニットとすることができ、又は、燃料タンク60、燃料ポンプ50、燃料噴射装置42又は圧力調節装置70内に燃料フィルタを内蔵させることができる。
【0027】
図2乃至図4を更に参照すると、例えば、自動二輪車のライダーのような、運転者が容易にアクセス可能なダッシュパネル80にエンジン制御ユニット20が電気的に接続されている。ダッシュパネル80は、エンジン制御ユニット20に供給されるトリム信号を調節する少なくとも1つのスイッチを備えることができ、また、エンジン制御ユニット20から供給された情報を運転者に伝達し得るように、少なくとも1つのディスプレイ装置82を備えることができる。図2乃至図4に図示するように、ダッシュパネル80は、マップセット選択スイッチ84と、少なくとも1つのトリム+/−調節スイッチ86(例えば、トリム+押釦86a及び別個のトリム−押釦86bが図2乃至図4に図示されている)と、トリム無効スイッチ88と、オン/オフスイッチ90とを含むことができる。トリム無効スイッチ88は、エンジン制御ユニット20が2つの機能を果たすようにするトリム無効信号を調節する。トリム無効スイッチ88が「オン」位置にあるとき、エンジン制御ユニット20は、トリム制御値によって修正された基準エンジン制御値に等しいエンジンの運転制御値を計算し、エンジン制御ユニット20は、トリム信号(少なくとも1つのトリム+/−調節スイッチ86によって調節される)及びトリム無効信号(トリム無効スイッチ88により調節される)を処理する。
【0028】
トリム無効スイッチ88が「オフ」位置にあるとき、エンジン制御ユニット20は、基準エンジン制御値にだけ等しいエンジンの運転制御値を計算し、エンジン制御ユニット20は、トリム信号(少なくとも1つのトリム+/−調節スイッチ86により調節される)及びトリム無効信号(トリム無効スイッチ88によって調節される)を無視する。オン/オフスイッチ90は、装置10の全ての構成要素への電気を励起し又は非励起状態とする。例えば、オン/オフスイッチ90は、バッテリ34及びオルタネータ(即ち、ステータ36及びロータ38)をエンジン制御ユニット20から切り離す。ディスプレイ装置82は、任意のアナログ又はデジタル装置とすることができ、また、英数文字又は図形の像を表示することができる。図2に図示するように、ディスプレイ装置82は、3つの「スマート」ライト82a、82b、82cを含むことができる。ダッシュパネル80におけるスイッチ84、86、88、90及びディスプレイ装置82の機能並びにエンジン制御ユニット20に対するそれらの関係について、以下により詳細に説明する。
【0029】
ダッシュパネル80は、スイッチ84、86、88、90の人間工学的操作を可能にし、また、ディスプレイ装置82を容易に見ることができるようにすべく運転者に対し取り付けられている。例えば、自動二輪車の場合、ダッシュパネル80は、例えば、左手グリップ部202に近接してハンドルバー200に取り付けることができる。勿論、ダッシュパネル80は、自動二輪車の運転中、ライダーが容易にアクセス可能であり且つ見ることができるようなその他の位置に配置してもよい。図2乃至図4に図示するように、ダッシュパネル80を配置することにより、ライダーの左親指を使用してスイッチ84、86、88、90の触覚的識別及び操作を容易にし得るようにスイッチ84、86、88、90を人間工学的に配置することができる。破線92は、ライダーの親指の可能な移動線を示す。更に、スマートライトの限定により特定される情報、即ち、スマートライト82a、82b、82cにより提供される全ての情報をライダーがちらっと見るだけで確認することができるようにするため、スマートライト82a、82b、82cはライダーに提示される。
【0030】
図3及び図4には、ダッシュパネル80´の1つの代替的な配置が図示されている。図4に最も良く図示するように、ダッシュパネル80´は、以下により詳細に説明するように、固定部分80a及び比較的移動可能な掌サイズコンピュータ120から成っている。ディスプレイ装置82、マップ選択スイッチ84及びオン/オフスイッチ90を有する固定部分80aは、ハンドルバー200に固定されている。ディスプレイ装置を有する掌サイズコンピュータは、ハンドルバー200に対し取り外し可能である。該ディスプレイ装置は、掌サイズコンピュータ120と一体化されたディスプレイスクリーンとすることができる。スマートライト82a、82b、82cは図3及び図4に図示されていないが、固定部分80aは、スマートライト82a、82b、82cを有することもできる。ライダーがエンジン100を最早、トリムする必要がないとき、又は、運転者が掌サイズコンピュータ120を周囲状態(例えば、雨水、塵等)から保護しようとするとき、掌サイズコンピュータ120を取り外し且つ運転者自身に、車に又はその他の場所に格納することができる。
【0031】
次に、全ての図面を参照しつつ、システムの構成要素の機能及び関係について説明する。図面に図示したエンジン管理システム10として、エンジン制御ユニット20は、例えば、燃料の量を制御するといった。第一のエンジン制御のための第一の制御信号及び例えば、点火タイミングを制御するといった、第二のエンジン制御のための第二の制御信号を供給する。このように、エンジン制御ユニット20内に記憶させたマップセットの各々に対し、1つの点火タイミングのマップ及び燃料の量のマップが存在する。しかし、一般に、1つのマップセットには、異なる数のマップ(即ち、1つのみ又は2つ以上)、異なる型式のマップ(例えば、燃料のタイミング、動力ジェット作動又は動力バルブ作動)あるいは、異なるマップ型式の組み合わせ(例えば、点火タイミング、燃料タイミング及び動力バルブ作動)を含めることができる。
【0032】
表1には、任意に選ばれた数の点火タイミング調節点を含む1つのマップの一例が図示されている。調節点の各々は、2つのエンジン運転特性、即ち、エンジン速度値及びスロットル位置設定値の値に相応する。このように、所定のエンジン速度値(例えば、クランク軸の動作角度センサ102からの出力信号により検知され、又は該出力信号から誘導された値)に対し、また、所定のスロットル位置設定の値(例えば、スロットル位置センサ44によって測定された値)に対し、1つの点火タイミング調節点が割り当てられる。例えば、このマップは、スロットルの開き程度に関係なく、分当たり2000回転(r.p.m.)にて上死点前(BTDC)5°の点火タイミングを供給するようにエンジン制御ユニット20に命令する。5000r.p.m.のとき、エンジン制御ユニット20は、スロットルが閉じられたときのBTDC25°からスロットルが75%以上開いたときのBTDC30°まで点火タイミングを変化させる。
【0033】
一般に、1つのマップは、1つ又はより多数のエンジンの運転特性を測定することで求められる、考えられる全てのエンジン性能に割り当てることができる極めて多数の調節点を含んでいる。1つのマップが特性の特定の値の差を含む場合(例えば、表1には、エンジン速度に対し特定された値の間に2000r.p.m又はそれ以上の差がある)、エンジン制御ユニット20は、2つの特定された特性の値の間にて運転制御値を補間することができる。
【0034】
1つ又はより多数のマップセットを含むエンジン管理データは、データポート110を介して又は掌サイズコンピュータ120をダッシュパネル80´の固定部分80aに「収容する」ことにより、掌サイズコンピュータ120からエンジン制御ユニット20にダウンロードすることができる。掌サイズコンピュータ120と、データポート110又は固定部分80aの何れかとの接続は、線を介して又は無線により行うことができる。マップセットに加えて、エンジン管理データは、マップトリムの限定、スマートライトの限定及びエンジン制御ユニット20に対するソフトウエアの更新を含むことができる。
【0035】
本明細書で使用するように、「掌サイズコンピュータ」という表現は、通常の運転者の通常のサイズの掌内にほぼ収まるハウジング内に包み込まれた手持ち型装置を意味する。掌サイズコンピュータの高さ、幅、及び厚さ寸法は、約15.24cm×約10.16cm×約2.54cm(約6インチ×約4インチ×約1インチ)以下である。このため、掌サイズコンピュータは、例えば、通常サイズのスカートのポケットに入れて容易に持ち運ぶことができる。
【0036】
電池作動式の掌サイズコンピュータは、全体として、入力/出力装置としてタッチスクリーンを有している。かかる掌サイズコンピュータの例は、ヒューレット・パッカード(Hewlett−Packard)のポケット(Pocket)PC及び3コム(Com)のパームパイロット(PalmPilot)を含む。
【0037】
当該発明者達は、エンジン管理データを自動二輪車のエンジン制御システムに連絡するため1組みのエンジン管理ツールを作動させる掌サイズコンピュータ120を使用することにより実現される、予想外の多数の結果を知見した。例えば、これらの有利な点として、ラップトップ又はデスクトップパーソナルコンピュータのコストに比して掌サイズコンピュータ120のコストが比較的低廉であることが含まれる。ラップトップ又はデスクトップパーソナルコンピュータに比して掌サイズコンピュータ120の寸法及び重量が軽減され且つ機械的衝撃(衝撃力、跳ね返り、震動等に起因するようなもの)に対する許容公差が大きいこともまた有利な点である。後者に関しては、小型、軽重量及び機械的衝撃に対する大きい許容公差は、耐久レースに参加している自動二輪車のライダーに対し、そのレース中、例えば、衣類のポケット又は自動二輪車の格納部分に入れて掌サイズコンピュータ120を搭載状態で携帯することさえも可能にする。
【0038】
組みのエンジン管理ツールは、オプティマムパワー・テクノロジーズ(Optimum Power Technology)が製造するOPT Calソフトウエアのような較正ツールを含むことができる。OPT Calソフトウエアを使用すれば、エンジン運転者は、エンジン制御ユニット20に対しどのマップセットを作動させるべきか、即ち、マップセットの作用可能な部分、即ち、修正可能な部分を特定するマップトリムの限定及びスマートライトの限定を作動させるべきかを指令することができる。掌サイズコンピュータ120とエンジン制御ユニット20との間にてデータを伝送するために使用されるデータポート110は、任意の形態とすることができ(例えば、送受信技術を使用して結合又はケーブルのような物理的接続を使用して)、また、任意のプロトコル(例えば、RS−232又はISO9141)を使用することができる。
【0039】
ダウンロードされたデータを処理することに加えて、エンジン制御ユニット20は、また、任意の必要な搭載型センサに接続することもできる。空気温度センサ46及び大気圧センサ22は、エンジン100内に導入される空気の密度を表わすセンサ信号を提供し、また、エンジン制御ユニット20にダウンロードされた各マップセットの値に基づいて全ての制御信号の全体を変化させるために使用することができる。本発明に関連して、「全体的」という表現は、1つの制御マップ中の各調節点の調節を行うことを意味する一方、「局所的」という表現は、1つの制御マップ中の1つの調節点又は調節点の群を意味する。エンジン速度センサ102及びスロットル位置センサ44からのセンサ信号は、調節点を呼び出すため、エンジン制御ユニット20により監視されることに加えて、トリミングのため何れの調節点を基礎とすべきかを決定するために使用することができる。
【0040】
燃料噴射装置42を含む燃料供給システム40に関連してエンジン管理システム10を使用することは、気化器のジェット化と同様であるとみなすことができる、即ち、特定のスロットル開き度以下のとき、本発明によるトリミングは、遅いジェットの変化に相応し、より大きいスロットル開き度におけるトリミングは、ニードルジェットの変化に相応し、また、更により大きいスロットル開き度におけるトリミングは、主要ジェットの変化に相応する。しかし、エンジン管理システム10によるトリムする場合と異なり、殆どのジェットの変化は、エンジンを運転しているときに行うことはできない。
【0041】
更に、電気システムの電圧用センサ(図示せず)は、燃料噴射装置42内の電気機械的動作の応動時間及び精度に直接、影響する変化を測定することができる。ギアの位置及びサイドスタンドの展開のためのセンサ(図示せず)は、自動二輪車のライダーに対し、有害であり又は危険となる可能性のある状態を警告するため使用することができる。ギア変化の開始を検出するセンサ(図示せず)は、エンジン制御ユニット20に対し、点火システム又は燃料供給モジュール40を瞬間的に停止させ、これにより、より滑らかなシフトを行い得るように信号を送ることができる。勿論、エンジン制御ユニット20は、エンジン運転者に警告を与えることのできる、エンジン冷却液の温度、又はオイルの圧力用のセンサ(図示せず)のような、多くの他のセンサに接続することができる。
【0042】
エンジン制御ユニット20は、また、ダッシュパネル80からトリム信号、トリム無効信号及びマップ選択信号を受け取り、スマートライトの限定に従って、スマートライト82a、82b、82cを適宜に作動させる。トリム機能は、マップセットの選択スイッチ84、少なくとも1つのマップ+/−スイッチ86、及びマップトリム無効スイッチ88により制御される。図2乃至図4に図示するように、マップセットの選択スイッチ84は、3位置トグルスイッチとし、これにより、3つのマップセットを選ぶことができる。これと代替的に、マップセットの選択スイッチ84は、2つのマップセットのみ又は3つ以上のマップセットを選ぶことを可能にすることができる。
【0043】
選択可能であるマップセットの可能な組み合わせは極めて大きい。第一の例として、マップセット選択スイッチ84の中心位置は、休止位置からの車の加速を最適化する1つのマップセットに割り当てることができ、マップセット選択スイッチ84の下方位置は、大部分の時間の間、使用されるマップセットに割り当てることができ、最大電力出力が要求されるとき、マップ選択スイッチ84の上方位置を使用することができる。第二の例として、マップセット選択スイッチ84の下方位置は、これに伴うトリムの限定に従って割り当て、点火タイミングマップをトリムすることを可能にし、また、マップセット選択スイッチの上方位置は、これに伴うマップトリムの限定に従って割り当て、燃料の量のマップをトリムできるようにする。
【0044】
マップトリム+/−スイッチ86は、現在、有効な調節点(又は、現在有効な調節点を含む調節点の群)に基づいて特定の関数又は量だけトリム制御値を増分し又は減分するため3位置ロッカスイッチとすることができる。これと代替的に、マップトリム+/−スイッチ86を(+)又は(−)の何れかに揺動させることで、現在有効な調節点を含む調節点の群に対し複雑な一組みの調節が開始されるようにしてもよい。かかる複雑な調節の一例として、その群中の調節点の各々に対する調節は、現在、有効な調節点に対し行われた調節に比例するものとすることができる。また、上述したように、マップトリム+/−スイッチ86により信号が送られる調節は、現在、選ばれているマップに対して行うか又は全ての同様のマップに対し行うことができる。図2乃至図4に図示するように、3位置ロッカ型マップトリム+/−ロッカスイッチ86に代えて、別個の押釦86a、86bを使用することができる。
【0045】
マップトリム無効スイッチ88は、エンジンの運転者が基準マップセットとトリム処理したマップセットとを瞬間的に比較すること、即ち、「ABAB」を行うことを許容する。更に、エンジンがその所期の環境内で連続的に運転される間にこれらの比較を行うことができる。また、マップトリム無効スイッチ88は、エンジン制御ユニット20に対し、マップトリム+/−スイッチ86からの入力を処理すべきか否かも命令する。
【0046】
図2に図示するように、ディスプレイ装置82は、エンジンの運転者をトリム処理過程にて助ける一組みの3つのスマートライト82a、82b、82cを備えることができる。スマートライト82a、82b、82cは、異なる情報を伝送すべく作動可能なスマートライト82a、82b、82cの限定に従って調節することができる。例えば、エンジンが現在、マップの一部分を実行しているならば、スマートライト82a、82b、82cは、トリムが作動中であることを表示し、また、スマートライトは、エンジンの運転者が予め設定した安全な最大値又は最小値以上又は以下にトリムする試みがなされたかどうかを表示することができる。
【0047】
また、スマートライト82a、82b、82cは、エンジンの運転者に対しセンサの故障、電池の低電圧又はエンジンの過熱のような状態を警告し得るように較正することもできる。異なる運転モード(即ち、暗い、連続的にグローする、ゆっくりと点滅する、及び急速に点滅すること)を有することに加えて、スマートライト82a、82b、82cは、運転者がチラッと見ただけで確認することができる情報の量を更に増すため、異なる色(例えば、緑、琥珀色及び赤)を有するようにすることができる。
【0048】
図5には、最適なアイドル速度の性能を得るため、燃料の供給マップを較正する目的にて、エンジン100のアイドル性能をトリムすべくエンジン管理システム10を使用する方法1000の一例が図示されている、工程1010において、マップトリム無効スイッチ88はマップトリム+/−スイッチ86a、86bを作動可能な形態とされている。工程1020において、エンジン管理システム10が調節される。この調節1020は、1)スロットルの小さい調節値(例えば、0乃至10%のスロットルの開き度)を作用可能な範囲として特定すると共に、トリム能力を制限するため(例えば、基準制御マップの調節値の+/−20%以内)、マップトリムの限定を確立することと、2)スロットル位置センサ44がエンジン100が作用可能な範囲内で作動していることを表示するセンサ信号を提供する場合、ライト82cが安定的にグローするようにスマートライトの限定を確立することと、3)1つのマップセット、マップトリムの限定、(例えば、データポート110を介して)スマートライトの限定をエンジン制御ユニット20にダウンロードすることとを含むことができる。
【0049】
工程1030において、エンジン100が始動される。工程1040において、運転者はエンジン100のアイドリングを許容し得るようにスロットルを解放する。工程1050において、エンジン制御ユニット20は、スロットル位置センサ44から供給されたセンサ信号に基づいて、エンジン状態がマップトリムの限定による作動可能な範囲内にあるかどうかを決定する。工程1050の決定が否(即ち、「ノー」)であるならば、エンジン制御ユニット20は、スマートライト82cを点灯させる情報信号をディスプレイ装置82に提供しない。工程1050の決定が肯(即ち、「イエス」)であるならば、エンジン制御ユニット20はスマートライト82を点灯させ、これにより運転者にエンジン100を較正するためトリム+/−スイッチ86a、86b及びトリム無効スイッチ88の操作が有効であることを表示する情報信号をディスプレイ装置82に供給する。工程1050での肯の決定後、工程1060において、運転者はトリム+押釦86aを押す。工程1070において、運転者は、ディスプレイ装置82からの助けを受け、又は助けを受けずに、エンジン性能が変化して、エンジン100がより速く回転しているか(即ち、r.p.m.が増加しているか)どうかを決定する。
【0050】
工程1070での肯定的な決定後、工程2000において、運転者は再度、トリム+スイッチ86aを押す。工程2010において、運転者は再度、エンジンの性能が変化して、エンジン100がより速く回転している(即ち、r.p.m.が増加している)かどうかを決定する。工程2010における決定が肯であるならば、工程2000が繰り返される。トリム能力の限界値(例えば、基準制御マップによる調節点の値の基準エンジン制御値に20%を加えたトリム信号)に達する(図示せず)迄、又はエンジン100がより遅く回転する(即ち、r.p.m.が減少する)ようにエンジン性能が変化したと運転者が決定する迄、工程2000は繰り返される。工程2010の決定が否であるならば、運転者はトリム−押釦86bを押して、それ以前のエンジン性能に戻る。
【0051】
工程1070での否定的な決定の後、工程3000において、運転者は、トリム−押釦86bを押す。工程3010において、運転者は再度、エンジン性能が変化して、エンジン100がより速く回転している(即ち、r.p.m.が増加している)かどうかを決定する。工程3010の決定が肯であるならば、トリム能力(例えば、基準制御マップによる調節点の基準エンジン制御値から20%差し引いたトリム信号)に達する(図示せず)迄、又はエンジン100がより遅く回転する(即ち、r.p.m.が減少する)ようにエンジン性能が変化したと運転者が決定する迄、工程3000は繰り返される。工程3010の決定が否であるならば、運転者はトリム+押釦86aを押して、それ以前のエンジン性能に戻る。工程1080において、運転者は、エンジン100のアイドル速度性能を最適化する、即ち、マップのトリムの限定に従って作用可能な範囲内に調節することに成功している。
【0052】
基準制御マップと比較して、エンジン100をトリミングする効果を評価するため、ABAB性能を行うようにマップトリム無効スイッチ88を操作することができる。運転者が選んだトリム制御値を編集したものをトリム制御マップに記憶させ且つ基準マップセットを修正し得るようにパーソナルコンピュータにアップロードし、これによりその後に使用可能な新たな基準マップを作成することができる。
【0053】
このように、エンジン管理システム10は、エンジン100がその所期の環境内で運転されている間に行うことができる調節によってエンジン性能を較正すること、及びこの運転中、調節の有効性を評価するためABAB比較を行うことを可能にすることとを含む、多数の有利な点を提供する。「ABAB」比較は、運転者がトリム無効スイッチ88をその第一の形態と第二の形態との間にて交互に操作することを意味する。トリム無効スイッチ88の第一の形態において、トリム無効信号によりエンジン制御ユニット20は、トリム制御値によって修正された基準エンジン制御値を計算する(即ち、基準制御マップを修正するトリム制御マップを有する)。トリム無効スイッチ88の第二の形態において、トリム無効信号によって、エンジン制御ユニット20は、基準制御値にのみ等しいエンジンの運転制御値を計算する(即ち、基準制御マップを修正するトリム制御マップは無い)。
【0054】
更に、エンジン管理システム10の実施の形態は、1つのキットとして提供し、エンジン制御ユニット20及び点火モジュールが既存の点火システムに置換し、また、燃料供給システム40及び燃料ポンプ50が既存の気化器に置換するようにすることができる。このキットは、既存の配線ルームに置換すべき置換用配線ルーム(図示せず)を更に含むことができる。エンジン管理システム10の別の有利な点は、その機能が汎用的に適用可能な点、即ち、エンジン管理システム10は、車種に特定のものではなく、多分、第二の車に対して要求されるように、エンジン制御ユニット20に追加のルームを加え又はソフトウエアをアップグレードするだけで異なる車の間で主要な構成要素の全てを交換することが可能な点である。
【0055】
エンジン管理システム10の実施の形態は、内燃機関作動による陸上走行車、水上乗物、及び飛行乗物に対し提供することができ、このため、自動二輪車、全荒地用乗物、スノーモービル、ボート、個人用水上乗物及び飛行機を含む。上述した実施の形態は、エンジン管理システムをトリミングする本発明の装置及び方法の例であり、これにより多数の有利な点が実現される。
【0056】
これらの有利な点には、エンジンの所期の環境内での連続的な運転中、エンジンの運転を較正することを許容することを含む。例えば、レース用エンジンの性能は、エンジンを停止させ且つピットに入ることなく、レース中に較正することができる。更に、エンジン性能は、特定のユーザの規定したエンジン性能範囲内で修正することができる。これらの有利な点は、また、マップセットを掌サイズコンピュータ120からのダウンロードとしてエンジン制御ユニット20に提供することを許容することも含む。これらのマップセットは、ワールドワイドウェブ(world wide web)又はコンピュータディスクを介することを含む、任意の既知の伝送技術又はプロトコルを介して外部のプロセッサに提供することができる。
【0057】
これらの有利な点は、エンジン100をその所期の環境内で連続的に運転する過程中、エンジンの運転者が容易にアクセス可能であるダッシュパネル80、80´にトリム制御部を設けることを更に含む。例えば、ダッシュパネル80、80´は、自動二輪車のハンドルバー200の左手グリップ部202を握る手の指で容易に操作可能であるように取り付けられた、少なくとも1つのスイッチを備えることができる。トリム制御スイッチは、手袋をしたライダーが触覚的に識別し且つ制御部を操作し易くするため、ダッシュパネル80、80´上に人間工学的に配置することができる。
【0058】
これらの有利な点は、エンジンの運転者がちらっと見るだけで情報を伝達することのできる、1つ又はより多数のディスプレイ装置82をダッシュパネル80、80´上に設けることを更に含む。これらのディスプレイ装置82は、異なる型式の情報(例えば、エンジンの状況、エンジン制御ユニットの状況、トリム状態等)を表わすため、異なるモード(例えば、不点灯、安定的なグロー、ゆっくりと点滅すること、急速に点滅すること等)を使用することのできる、「スマートな」即ち画成可能な作用を果たす複数のライト82a、82b、82cを含むことができる。これらのスマートライト82a、82b、82cを作動させるための限定は、マップセットがエンジン制御ユニット20にダウンロードされると同時に、エンジン制御ユニット20にダウンロードさせることができる。
【0059】
特定の実施の形態に関して本発明を開示したが、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱せずに、説明した実施の形態に対する多数の改変例、変更及び変化を加えることが可能である。従って、本発明は、説明した実施の形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲の文言により規定される、全範囲及びその等価物を含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エンジンの運転状態を較正するシステムの1つの実施の形態の概略図である。
【図2】 第一の実施の形態のダッシュパネルの平面図である。
【図3】 第二の実施の形態の格納した掌サイズコンピュータを備えるダッシュパネルの平面図である。
【図4】 掌サイズコンピュータを取り外した形態にて図示する図3のダッシュパネルの斜視図である。
【図5】 エンジンの運転状態を較正するエンジン管理ツールの1つの実施の形態に従ってエンジンの性能を較正する方法を示すフロー図である。
Claims (20)
- 内燃機関用のエンジン管理システム(10)において、
エンジン性能を変化させるべく内燃機関へ供給されるようにされたエンジンの運転制御値を計算するエンジン制御システム(20)と、
エンジン制御システムに対して移動可能な掌サイズコンピュータ(120)であって、高さ約15.24cm以下、幅約10.16cm以下、厚さ約2.54cm以下の寸法を有し、エンジン管理データをエンジン制御システムに伝達すべく1組のエンジン管理ツール(80)を作動させる掌サイズコンピュータと、
掌サイズコンピュータと連絡する外部コンピュータ(130)と、を備え、
エンジン制御システム(20)は、車のシャシに電気的に接地されたハウジング(20a)を有し、且つ燃料供給モジュール(40)に電気的に接続され、
外部コンピュータ(130)は、掌サイズコンピュータ(120)へエンジン管理ファイルをダウンロードし且つ掌サイズコンピュータからエンジン管理ファイルをアップロードし、
掌サイズコンピュータ(120)は、入力/出力装置としてタッチスクリーンを有しており、
外部コンピュータ(130)は、エンジン管理ファイルのライブラリを含み、
前記エンジン管理ファイルは、掌サイズコンピュータを介してエンジン制御システムに利用可能であり且つエンジン性能を校正するために使用することができることを特徴とするエンジン管理システム。 - 請求項1のエンジン管理システムにおいて、掌サイズコンピュータは電池を含む、エンジン管理システム。
- 請求項1のエンジン管理システムにおいて、掌サイズコンピュータはファイルのサブシステムを含む、エンジン管理システム。
- 請求項1のエンジン管理システムにおいて、掌サイズコンピュータは電池とファイルのサブシステムを含むエンジン管理システム。
- 請求項1のエンジン管理システムにおいて、掌サイズコンピュータはローカルエリアネットワーク及びワールドワイドウェブの一つを介して外部コンピュータと連絡する通信サブシステムを備えるエンジン管理システム。
- 請求項5のエンジン管理システムにおいて、通信サブシステムはインターネットブラウザを有するエンジン管理システム。
- 請求項1のエンジン管理システムにおいて、外部コンピュータは、線、結合ステーション及び電磁波の少なくとも1つを介して掌サイズコンピュータと連絡するエンジン管理システム。
- 請求項1のエンジン管理システムにおいて、エンジン管理ファイルは基準エンジン制御マップを含み、基準エンジン制御マップはエンジンの性能特性の値を基準エンジン制御値に関連させるエンジン管理システム。
- 請求項8のエンジン管理システムにおいて、エンジン管理データは基準エンジン制御マップから分離したトリム制御マップを備え、トリム制御マップはエンジンの性能特性の値をトリム制御値と関連させるエンジン管理システム。
- 請求項8のエンジン管理システムにおいて、一組のエンジン管理ツールは較正ツールを備え、較正ツールは、基準エンジン制御マップ内の全ての基準エンジン制御値を定義し、基準エンジン制御マップ内の基準エンジン制御値を調節し、基準エンジン制御値をエンジン制御システムに連絡し、且つ基準エンジン制御マップをエンジン制御システムに連絡することができるエンジン管理システム。
- エンジン管理システム(10)において、
エンジンの運転の特徴を制御し得るようにエンジンに供給されるエンジンの作動制御値を決定するエンジン制御システム(20)と、
エンジン管理データをエンジン制御システム(20)に連絡する掌サイズコンピュータ(120)と、
エンジン管理データを掌サイズコンピュータ(120)に連絡する外部コンピュータ(130)と、を備え、
エンジン制御システム(20)は、車のシャシに電気的に接地されたハウジング(20a)を有し、且つ燃料供給モジュール(40)に電気的に接続され、
掌サイズコンピュータ(120)は、エンジンの制御システム(20)に接続可能であり、且つ外部コンピュータ(130)に独立的に接続可能であり、更に入力/出力装置としてタッチスクリーンを有しており、
外部コンピュータ(130)は、エンジン管理ファイルのライブラリを含み、
前記エンジン管理ファイルは、掌サイズコンピュータを介してエンジン制御システムに利用可能であり、且つエンジン性能を校正するために使用することができることを特徴とするエンジン管理システム。 - エンジン管理システム(10)において、
内燃エンジン(100)と、
前記エンジンの1つの運転特徴を制御し得るように前記エンジンに隣接して取り付けられたアクチュエータと、
記憶装置及び出力部を有するエンジン制御システム(20)であって、記憶装置はエンジンの運転制御値を決定する命令を記憶し且つ前記制御値と一致する信号が入力される出力部を有し、出力部は前記アクチュエータに接続される前記エンジン制御システムと、
エンジンの運転制御値を決定するときに使用されるエンジン管理データをエンジン制御システム(20)に連絡する掌サイズコンピュータ(120)と、
前記掌サイズコンピュータを前記エンジン制御システムに接続する第一のカプラー(110)と、
前記エンジン管理データを前記掌サイズコンピュータに連絡する外部コンピュータ(130)と、
前記掌サイズコンピュータ(120)を前記外部コンピュータ(130)に接続する第二のカプラーと、を備え、
エンジン制御システム(20)は、車のシャシに電気的に接地されたハウジング(20a)を有し、且つ燃料供給モジュール(40)に電気的に接続され、
前記掌サイズコンピュータ(120)は、前記エンジン制御システム(20)に接続可能であり、且つ前記外部コンピュータ(130)に独立的に接続可能であり、更に入力/出力装置としてタッチスクリーンを有しており、
外部コンピュータ(130)は、エンジン管理ファイルのライブラリを含み、
前記エンジン管理ファイルは、掌サイズコンピュータを介してエンジン制御システムに利用可能であり、且つエンジン性能を校正するために使用することができるエンジン管理システム。 - 請求項12のエンジン管理システムにおいて、前記アクチュエータは点火タイミングを制御する、エンジン管理システム。
- 請求項12のエンジン管理システムにおいて、前記アクチュエータは燃料の供給を制御する、エンジン管理システム。
- 請求項12のエンジン管理システムにおいて、前記エンジン管理データは1つのマップである、エンジン管理システム。
- 請求項12のエンジン管理システムにおいて、前記第一のカプラーはケーブルである、エンジン管理システム。
- 請求項12のエンジン管理システムにおいて、前記第一のカプラーは無線通信装置である、エンジン管理システム。
- 請求項12のエンジン管理システムにおいて、前記第二のカプラーはケーブルである、エンジン管理システム。
- 請求項12に記載のエンジン管理システムにおいて、前記第二のカプラーは無線通信装置である、エンジン管理システム。
- エンジンを調節する方法において、
1つのマップを外部コンピュータ(130)に記憶させる工程と、
外部コンピュータ(130)を掌サイズコンピュータ(120)に接続する工程と、
マップを外部コンピュータ(130)から掌サイズコンピュータ(120)にダウンロードする工程と、
掌サイズコンピュータ(120)を自動二輪車上に取り付ける工程と、
掌サイズコンピュータ(120)をエンジン制御ユニット(20)に接続する工程と、
マップを掌サイズコンピュータ(120)からエンジン制御ユニット(20)にダウンロードする工程と、を備え、
エンジン制御ユニット(20)は、マップを利用してエンジンの運転値を決定し、
エンジン制御システム(20)は、車のシャシに電気的に接地されたハウジング(20a)を有し、且つ燃料供給モジュール(40)に電気的に接続され、
掌サイズコンピュータ(120)は、入力/出力装置としてタッチスクリーンを有するものであることを特徴とするエンジンを調節する方法。
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