JP4093682B2

JP4093682B2 - ４サイクルエンジンの行程判別装置

Info

Publication number: JP4093682B2
Application number: JP14987199A
Authority: JP
Inventors: 良明平方; 真也安達; 明彦濱崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: JP2000337206A; IT1320301B1; US6378358B1; DE10026267B4; DE10026267A1; ITTO20000448A1; ITTO20000448A0

Description

【０００１】
【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

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。