JP4137045B2 - ４サイクルエンジン用加減速検知装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は４サイクルエンジン用加減速検知装置及び方法に関し、特に、スロットルバルブ開度センサを用いずにエンジンの加速・減速を検知する装置及び方法に関する。

従来のエンジン制御装置には、通常、スロットルバルブ開度センサ、吸気圧センサ、クランク角度センサ等が接続されている。スロットルバルブ開度センサはスロットルバルブの開度を検出し、吸気圧センサは吸気通路の内圧を検出する。このエンジン制御装置においては、エンジン回転数はクランク角度センサの出力値を数値処理することにより得られる。また、エンジンの加速・減速は、エンジン回転数とスロットルバルブ開度に基づいて判断している。基本燃料噴射量はエンジン回転数に基づいて決定され、加速時の補正燃料量はスロットルバルブ開度に基づいて決定している（特許文献１）。
特開平８−１３５４９１号公報 このようなエンジン制御装置では、エンジンの加速・減速を検知するためにスロットルバルブ開度センサが必須である。

本発明の１つの目的は、スロットルバルブ開度センサを用いずにエンジンの加速・減速を検知する装置及び方法を提供することである。

本発明によれば、所定クランク角度の吸気圧と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧とを比較する比較手段と、
これら２つの吸気圧の差が加速判断閾値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧が前記クランク角度７２０度前の吸気圧より高い場合に、エンジンが加速状態にあると判断する判断手段と、を備えた４サイクルエンジン用加速検知装置が提供される。

この装置では、加速を検知・判断するのに、スロットルバルブ開度センサを用いていない。吸気圧の値だけで加速を判断している。

好ましくは、前記判断手段は、前記クランク角度７２０度前の吸気圧と、これのさらにクランク角度７２０度前の吸気圧との差が所定値以下の場合に、前記加速状態判断を行う。

また、本発明によれば、所定クランク角度の吸気圧と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧とを比較する比較手段と、
これら２つの吸気圧の差が減速判断閾値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧が前記クランク角度７２０度前の吸気圧より低い場合に、エンジンが減速状態にあると判断する減速判断手段と、を備える４サイクルエンジン用減速検知装置が提供される。

さらに本発明によれば、４サイクルエンジンの吸気圧を測定する圧力センサと、
前記圧力センサの測定値をクランク角度７２０度間隔で供給する記憶部と、
前記記憶部からの測定値が所定頻度で所定範囲内にあるとき、エンジンが安定状態にあると判断する安定状態判断手段と、
前記安定状態判断手段が前記エンジンが安定状態にあると判断した場合に、所定クランク角度での吸気圧測定値とこれのクランク角度７２０度前の吸気圧測定値とを比較する比較手段と、
これら２つの吸気圧測定値の差が加速判断閾値より大きく、且つ、前記所定クランク角度での吸気圧測定値が前記クランク角度７２０度前の吸気圧測定値より高い場合に、エンジンが加速状態にあると判断する加減速判断手段と、を備えた装置が提供される。

好ましくは、前記加減速判断手段は、前記２つの吸気圧測定値の差が減速判断閾値より大きく、且つ、前記所定クランク角度ので吸気圧測定値が前記クランク角度７２０度前の吸気圧測定値より低い場合に、エンジンが減速状態にあると判断する。

また、本発明によれば、所定クランク角度の吸気圧と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧とを比較し、
これら２つの吸気圧の差が所定値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧が前記クランク角度７２０度前の吸気圧より高い場合に、エンジンが加速状態にあると判断する、４サイクルエンジン用加速検知方法が提供される。

さらに、本発明によれば、所定クランク角度の吸気圧と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧とを比較し、
これら２つの吸気圧の差が所定値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧が前記クランク角度７２０度前の吸気圧より低い場合に、エンジンが減速状態にあると判断する、４サイクルエンジン用減速検知方法が提供される。

スロットルバルブ開度センサを省略したので、安価な構成で加速・減速を判断することができる。

発明を実施するための形態

本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１は、エンジン（内燃機関）１、吸気通路２、排気通路５、エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）３０等を示す概略図である。図２はＥＣＵ３０と、これに接続されたセンサ等を示す図である。本実施例では、エンジン１は４サイクル単気筒エンジンである。

図１に示されるように、エンジン１の吸気通路２には吸気量を制御するスロットルバルブ３が設けられている。スロットルバルブ３には、スロットルバルブ３の開度を検出するスロットルバルブ開度センサが設けられていない。吸気通路２のスロットルバルブ３の上流には吸気温センサ６とエアークリーナ７が設けられている。また、吸気通路２のスロットルバルブ３の下流には、吸気の圧力（吸気管内圧）を検出する吸気圧センサ１２と燃料を噴射するインジェクタ４が設けられている。インジェクタ４からの燃料はエアクリーナ７により濾過された吸気と混合されて混合気となり、この混合気がエンジン１のシリンダに導入される。シリンダ上方には点火プラグ８が設けられている。点火プラグ８には点火コイル１７が接続されている。シリンダに入った混合気は点火プラグ８により着火されて燃焼しクランク軸９を回転駆動する。エンジン１で燃焼された混合気は排気ガスとして、エンジン１から排気通路５に排出される。排気通路５には酸素センサ１０と触媒１６が設けられている。酸素センサ１０は排気中の酸素濃度を検出する。触媒１６は排気の浄化を促進するためのものである。クランク軸９の近傍には、クランク軸９の角度（角度位置）を検出するクランク角センサ１５が設けられている。符号２１は吸気バルブであり、符号２３は排気バルブであり、１８はピストンである。エンジンシリンダ壁にはエンジン冷却水温センサ１９が付設されている。

吸気温センサ６、吸気圧センサ１２、インジェクタ４、点火コイル１７、酸素センサ１０、冷却水温センサ１９及びクランク角センサ１５はＥＣＵ３０に接続されている。

図２に示されるように、ＥＣＵ３０は波形整形回路２２、回転数カウンタ３７、Ａ/Ｄ変換器３２、駆動回路２４、ＣＰＵ３４、ＲＯＭ３５及びＲＡＭ３６を有している。

吸気圧センサ１２からの出力信号（吸気管内圧を表す信号）はＥＣＵ３０に供給される。より詳しくは、図２に示されるように、吸気圧センサ１２の出力信号はまずＥＣＵ３０内のＡ/Ｄ変換器３２に供給される。Ａ/Ｄ変換器３２は供給された信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号をＣＰＵ３４に供給する。

冷却水温センサ１９からの出力信号と吸気温センサ６からの出力もＥＣＵ３０のＡ/Ｄ変換器３２に供給された後、ＣＰＵ３４に供給される。

クランク角センサ１５の出力信号（例えば、クランク角２０度毎に発せられるパルス信号）は、ＥＣＵ３０内の波形整形回路２２に供給されて波形整形される。その後、この信号は回転数カウンタ３７へ供給される。回転数カウンタ３７はエンジン１の回転数に応じたデジタル値をＣＰＵ３４へ出力する。よって、ＣＰＵ３４はエンジンの回転数、クランク角度、吸気の温度、吸気管内圧及び冷却水の温度を検出することができる。

ＣＰＵ３４にはＲＯＭ３５、ＲＡＭ３６及び駆動回路２４が接続されている。駆動回路２４はインジェクタ（燃料噴射装置）４及び点火コイル１７を駆動するための回路である。ＣＰＵ３４から燃料噴射制御指令が駆動回路２４を介してインジェクタ４に供給されると、インジェクタ４の燃料噴射弁が開閉制御される。また、ＣＰＵ３４から点火制御指令が駆動回路２４を介して点火コイル１７に供給されると、点火プラグ８が点火制御される。ＲＯＭ３５はエンジン制御等に必要なプログラム等を格納している。ＲＡＭ３６は各センサ（例えば、吸気圧センサ１２）の出力値や処理中のデータ等を保存する。

酸素センサ１０により検出する排気中の酸素濃度の値に応じて、ＥＣＵ３０はインジェクタ４からの燃料噴射量を適宜制御する。また、冷却水温センサ１９により検出するエンジン冷却水の温度に応じて、ＥＣＵ３０はインジェクタ４からの燃料噴射量を適宜調節する。

図３、図４及び図５はそれぞれ吸気圧センサ１２により検出された吸気通路２の内圧（吸気管内圧）の変化を示す図である。吸気管内圧の曲線Ｐの下にはクランク角度（つまり、クランク角センサの出力値）が「クランク角信号」として示されている。本実施例では、クランク角センサはクランク角２０度毎にパルスを発生するように設定されている。よって、エンジン４行程（吸気、圧縮、膨張、排気）の間に３６個のパルスが生成される。図３、図４及び図５の「クランク角信号」の横軸に目盛りのように記載された短い縦線はこれらパルスを示す。これにより、クランク軸の角度位置が例えば上死点から２０度間隔で検出することができるようになっている。「クランク角信号」の下の「エンジン４行程ステージ」とは、エンジン４行程（吸気、圧縮、膨張、排気：クランク角度７２０度）を２０度ずつの区分（ステージ）に分けたものである。最初のステージ（クランク角度：０から２０度）はゼロステージで、最後のステージ（クランク角度：７００から７２０度）が３５ステージである。また、吸気管内圧曲線Ｐの上にはエンジン行程（吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程）が示されている。さらに、その上には、スロットルバルブの開度が「スロットル開度」で示されている。

本実施例では各エンジン４行程の５ステージでの吸気管内圧に注目して加速・減速・定常の判断を行う。図３、図４及び図５にはそれぞれ、３つのエンジン４行程が示されており、最初のエンジン４行程の５ステージでの吸気管内圧が値Ａ、次のエンジン４行程の５ステージでの吸気管内圧が値Ａ'、最後のエンジン４行程の５ステージでの吸気管内圧が値Ａ''で表されている。

まず、エンジンが定常状態にあるときの吸気通路２の圧力について図３に基づいて説明をする。定常状態とは、加速も減速もしていない状態を言う。つまり、スロットル開度の変化が殆ど無い状態を言う。

図３に示されるように、定常状態の運転がなされているときは、吸気行程に入り吸気バルブが開くと、吸気管内圧は急激に降下する。圧縮行程に入ると、吸気バルブが閉じられるので吸気管内圧は上昇し始める。膨張行程及び排気行程中も吸気バルブは閉じられたままであるので、吸気管内圧は膨張行程及び排気行程中も上昇し続ける。そして、次の吸気行程に入ると吸気バルブが開かれるので、吸気管内圧が急激に降下する。エンジンが定常状態で運転されていると、このような吸気管内圧曲線が繰り返し検出される。定常状態の運転では、値Ａは値Ａ'にほぼ等しく、値Ａ'は値Ａ''にほぼ等しい。

尚、定常状態の場合、任意のクランク角度で検出した吸気管内圧の値と、これのクランク角７２０度後に検出した吸気管内圧の値は、どのステージでの値かに拘らずほぼ等しい。

次に図４を参照する。図４は図３の続きの図であり、定常状態で運転されているエンジンを加速操作した場合の吸気管内圧Ｐの変化の一例を示している。この例では、定常状態で運転していたエンジンを、ある吸気行程に入ったときに加速し、その後、加速状態を維持している。加速操作とはスロットルバルブの開度を大きくする操作を言う。図４の中央のエンジン４行程の最初（吸気行程）で加速されている。最初のエンジン４行程では定常状態と同じ吸気管内圧曲線を示しており（図３と同じ）、次のエンジン４行程とその次のエンジン４行程では加速状態の吸気管内圧曲線を示している。スロットルバルブを開くと、吸気行程においても吸気管内圧はほとんど降下しない（Ａ'）。これは図１から明らかなように、加速操作がなされてスロットルバルブ３が開かれると、吸気圧センサ１２と大気とがほとんど障害物無しに連通された状態になるからである。よって、加速中は、吸気圧センサ１２の出力値はほぼ大気圧に近い値を示す。この「高吸気圧」状態は、スロットルバルブが開状態に保持されている限り、吸気行程後の圧縮行程、膨張行程及び排気行程においても維持される。そして次のエンジン４行程においても、スロットルバルブは開状態のままなので、吸気管内圧はほぼ大気圧のまま維持される。図４の中央のエンジン４行程と右のエンジン４行程の吸気管内圧Ｐの曲線はほぼ同じである。図４の中央のエンジン４行程と右のエンジン４行程では加速（高速）状態が維持されているので、加速（高速）定常状態にあると言える。

次に図５を参照する。図５は図４の続きの図であり、加速定常状態で運転されているエンジンを減速操作した場合の吸気管内圧Ｐの変化の一例を示している。この例では、加速状態を維持していたエンジンを、中央のエンジン４行程の圧縮行程から膨張行程にかけて減速操作し、その後、減速状態を維持している。減速操作とはスロットルバルブの開度を小さくする操作を言う。図５の最初のエンジン４行程と中央のエンジン４行程の圧縮行程までは加速定常状態の吸気管内圧が示されている（図４と同じ）。図５のように、中央のエンジン４行程の圧縮行程でスロットルバルブを閉方向に操作すると、次のエンジン４行程の吸気行程において吸気管内圧は急激に降下する（Ａ''）。これは図１から明らかなように、減速操作がなされてスロットルバルブ３が閉方向に操作されると、吸気圧センサ１２の上流のスロットルバルブ３の存在により、吸気圧センサ１２と大気との間には大きな障害物が位置することになり、吸気圧センサ１２は吸気行程によって生じている負圧を計測するからである。

次に、本実施例の加速・減速・定常状態の検知について説明する。

本実施例では吸気行程中の吸気管内圧の値を利用して、加速・減速・定常の判断を行う。上記したように、本実施例では、吸気行程のほぼ中央の吸気管内圧の値（上死点からクランク角１００度の位置における吸気管内圧の値：つまり、５ステージの吸気管内圧の値）を使用する。図３−図５の吸気管内圧曲線Ｐ上の白丸（符号Ａ、Ａ'、Ａ''）が、加速・減速・定常判断で使用する値である。吸気管内圧値Ａ、Ａ'、Ａ''はＲＡＭ３６に保存されている。値Ａ'は値Ａのクランク角７２０度後に検出された値であり、値Ａ''は値Ａ'のクランク角７２０度後に検出された値である。

まず、図４を参照して、エンジンが加速状態にあることをどのようにして判断するかを説明する。図４では、第１のエンジン４行程でエンジンは定常状態で駆動され、第２のエンジン４行程の吸気行程で加速操作がなされ、第３のエンジン４行程終了まで加速状態が維持されている。

図４に示すように定常状態の吸気管内圧の値はＡであり、加速操作がなされると吸気管内圧の値は上昇してＡ'になり、加速維持状態の吸気管内圧の値はＡ''になっている。本実施例では、加速判断時（「現時点」と称する）での吸気管内圧の値とこれのクランク角７２０度前の吸気管内圧の値との差が所定値（加速判断閾値）ＤＰＭＡＣＣより大きく且つ前者の値が後者の値より大きい場合には、加速操作がなされたと判断する。加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣは予めＲＡＭに記憶しておく。

図４から明らかなように、値Ａと値Ａ'との差（｜値Ａ'−値Ａ｜）は加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣより大きく、且つ、値Ａ'は値Ａより大きい（値Ａ'−値Ａが正の値になる）。よって、加速操作がなされたという判断が第２のエンジン４行程の５ステージでなされる。つまり、この例では、第２のエンジン４行程の２ステージ付近で開始された加速操作が、５ステージで検出される。

次に、第２のエンジン４行程と第３のエンジン４行程の吸気管内圧の値（図４の値Ａ'と値Ａ''）を比較する。値Ａ''と値Ａ'はほぼ等しいので、値Ａ''−値Ａ'の差（｜値Ａ''−値Ａ'｜）が加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣ以下になる。この場合、エンジンは定常状態（加速定常状態）にあると判断する。この場合の定常（クルーズ）とは、直前の状態から見て「定常（加減速がない）」という意味である。図４の場合は、エンジンが加速状態に維持されている「定常」状態である。実際の運転では、アクセルベダルやアクセルハンドルを固定しているつもりでも、スロットルバルブの開度は多少変動することがある。よって、値Ａ''−値Ａ'の絶対値が所定範囲内であれば、定常運転と判断している。

次に、図５を参照して、エンジンが減速状態になったことをどのようにして判断するかを説明する。第１のエンジン４行程中ではエンジンは定常状態で駆動されており、第２のエンジン４行程の圧縮行程から膨張行程にかけて減速操作がなされ、その後第３のエンジン４行程の終了まで減速状態が維持されている。減速判断の場合には予め定められた減速判断閾値ＤＰＭＤＥＣを使用する。｜値Ａ''−値Ａ'｜が減速判断閾値ＤＭＰＤＥＣより大きく且つ値Ａ''−値Ａ'が負の値であるときに、エンジンが減速操作されたと判断する。

図５では、第１のエンジン４行程の吸気管内圧の値Ａと、第２のエンジン４行程の吸気管内圧の値Ａ'はほぼ等しい。よって、｜値Ａ'−値Ａ｜が減速判断閾値ＤＭＰＤＥＣ以下である。この場合、エンジンは定常状態で駆動されていると判断する。第２のエンジン４行程の途中で減速操作がなされると、第３のエンジン４行程での吸気管内圧の値はＡ''に降下する。｜値Ａ''−値Ａ'｜が減速判断閾値ＤＭＰＤＥＣより大きく且つ値Ａ''−値Ａ'が負の値であるので、第３のエンジン４行程ではエンジンが減速状態にあると判断する。つまり、図５の例では、第２のエンジン４行程の中程でなされた減速操作を、第３のエンジン４行程の吸気行程で検出している。

エンジンの加速・減速・定常状態が判定できたならば、判定結果に基づいて例えば燃料噴射量や燃料噴射時期を調節する。即ち、どのステージ（または行程）で加速・減速をしたのかを判定し、判定結果を燃料制御ルーチンに使用することができる。

値Ａと値Ａ'の比較、及び、値Ａ'と値Ａ''の比較はＣＰＵ３４が行う。加速、減速、定常の判断もＣＰＵ３４が行う。

尚、加速・減速・定常の判断の仕方は上記したものに限定されない。例えば、図６のフローチャートに示すような判断の仕方を採用しても良い。以下、図６のフローチャートを説明する。図中、ＰＭは吸気管内圧の値を意味し、△ＰＭは２つの吸気管内圧値の差を意味する。

まず、ステップＳ１で現在の吸気管内圧値（ＰＭ）をＲＡＭ３６からＣＰＵ３４へ読み込む。ステップＳ２では、現時点から見てクランク角７２０度前の吸気管内圧値もＲＡＭ３６に記憶されているかを判断している。現時点から見てクランク角７２０度前の吸気管内圧値がＲＡＭ３６に記憶されていなければ、ステップＳ２からステップＳ１に戻る。ステップＳ２の判断がＹＥＳであれば、ＲＡＭ３６には２つの吸気管内圧値が記憶されていることになる。以下の説明では、現時点の吸気管内圧の値と、これのクランク角７２０度前の吸気管内圧の値がＲＡＭ３６に記憶されているとして説明を進める。また、現時点の吸気管内圧の値（図中、「今回ＰＭ」）をＰＭ０と称し、これのクランク角７２０度前の吸気管内圧の値（図中、「クランク２回転前のＰＭ」）をＰＭ１と称する。

ステップＳ３では、ＣＰＵ３４が、吸気管内圧値ＰＭ１をＲＡＭ３６から読み出す。ステップＳ４では、ＣＰＵ３４が、吸気管内圧値ＰＭ０が吸気管内圧値ＰＭ１より大きいかを判断する。値ＰＭ０が値ＰＭ１より大きい場合、ステップＳ４からステップ５に進み、値ＰＭ０と値ＰＭ１との差（△ＰＭ）が加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣより大きいかを判断する。圧力差△ＰＭが加速判断閾値より大きければ、ステップＳ６に進み、加速と判断する。そうでなければ、ステップ７に進み、定常状態と判断する。

ステップＳ４で、吸気管内圧値ＰＭ０が吸気管内圧値ＰＭ１より大きくないと判断された場合、ステップＳ４からステップ８に進み、吸気管内圧値ＰＭ０が吸気管内圧値ＰＭ１より小さいかを判断する。値ＰＭ０がＰＭ１より小さくない場合、値ＰＭ０と値ＰＭ１は等しいので、ステップＳ１１に進み、定常と判断される。ステップＳ８で吸気管内圧値ＰＭ０が吸気管内圧値ＰＭ１より小さいと判断された場合、ステップＳ９に進み、これら２つの吸気管内圧値の差（△ＰＭ）の絶対値が減速判断閾値ＤＰＭＤＥＣより大きいかを判断する。圧力差△ＰＭの絶対値が減速判断閾値より大きければ、ステップＳ１０に進み、減速と判断する。そうでなければ、ステップ１１に進み、定常状態と判断する。

尚、上記実施例では、吸気行程の吸気管内圧の値の差を利用して加速・減速・定常状態を判断したが、加速等の判断が可能な限り、圧縮行程（あるいは膨張行程あるいは排気行程）の所定のクランク角度のときの吸気管内圧と、これのクランク角７２０度前（あるいは後）の吸気管内圧とを比較し、加速・減速・定常状態を判断してもよい。この場合、上記加速判断に用いる閾値ＤＰＭＡＣＣや減速判断に用いる閾値ＤＰＭＤＥＣを適宜、圧縮行程（あるいは膨張行程あるいは排気行程）に合った値に変更してもよい。

また、どの時点の吸気管内圧を使用するかについては、吸気、圧縮、膨張、排気という行程で考えるのではなく、前記エンジンのステージで考えてもよい。即ち、エンジンの４行程（クランク角度７２０度）を２０度ずつの区分（ステージ）に分けてあるので、適切な１つのステージを選択し、選択したステージでの吸気管内圧同士をクランク角７２０度間隔で比較して、エンジンが加速、減速、定常状態にあることを判断してもよい。どのステージを選択するかに応じて、上記閾値ＤＰＭＡＣＣ及びＤＰＭＤＥＣを適宜変更してもよい。

さらに、上記実施例ではクランク角信号の発生頻度はクランク角２０度毎としたが、それ以外の発生頻度としてもよい。例えば、クランク角１５度毎（あるいはクランク角３０度毎）にクランク角信号を発生するようにしてもよい。この場合、上記エンジンステージの区分の仕方も、クランク角１５度毎（あるいはクランク角３０度毎）にすることが好ましい。

加えて、上記閾値ＤＰＭＡＣＣ及びＤＰＭＤＥＣはエンジン回転数に応じて変えるようにしてもよい。例えば、エンジン回転数が高い場合と低い場合とに分けて考え、エンジン回転数が高い場合の上記閾値ＤＰＭＡＣＣ及びＤＰＭＤＥＣが、エンジン回転数が低い場合の上記閾値とは異なる値となるようにしてもよい。

また、上記加速・減速判断をする前に、エンジンが安定状態にあることを確認するようにしてもよい。この安定状態の判断について以下、図４に基づいて説明をする。

運転条件やエンジン負荷によっては、加速操作していない（意図していない）にも拘らず吸気行程の吸気管内圧の値Ａ'が図４の様に高い値を示すことがある。この場合に加速と判断して噴射燃料を増量するのは好ましくない。このような誤制御（好ましくない燃料増量）を回避するために、加速判断を行う前に、エンジンが安定状態にあることを確認することが好ましい。具体的には、加速判断をする前の吸気行程の吸気管内圧の値Ａと、これのクランク角７２０度前の吸気管内圧の値との差が所定範囲内であるかどうかを判断する。所定範囲内であれば、エンジンは安定状態にあると判断し、加速判断をしても良いとする。所定範囲内でなければ、エンジンは安定状態にはないので、加速判断の実施を禁止する。

尚、エンジンの安定状態の判断をする場合、値Ａのクランク角７２０度前の吸気管内圧だけでなく、更にこれのクランク角７２０度前の吸気管内圧や、それ以前の吸気管内圧の値も考慮してもよい。即ち、クランク角７２０度毎の吸気管内圧の値の変化が所定範囲内に「落ち着いている」という状態が所定期間中に所定頻度以上発生した場合に「安定」と判断するようにしても良い。

上述したように、本発明では、スロットルバルブ３の開度を検出するスロットルバルブ開度センサが設けられていない。つまり、エンジンの加速・減速を検知する場合に、スロットルバルブ３の開度情報を使用しない。本発明では、吸気通路２に設けられた吸気圧センサ１２の出力値を利用して、エンジンが加速状態・減速状態にあるか否かを判断している。

次に、本発明の第２実施例を図７に基づいて説明する。尚、第１実施例と第２実施例の相違点は加速・減速・定常の判断手法のみである。第２実施例で使用する装置の構成は第１実施例と同じであるので、その説明は省略する。また、図７（及びそれ以降の図）では現在の吸気圧曲線と、クランク角７２０度前の吸気圧曲線との相違が理解しやすいように、２つの吸気圧曲線を重ねて表示している。

図７に示されるように、第２実施例では、１つのエンジン４サイクルの４ステージと３４ステージにおける吸気圧と、これの次のエンジン４サイクルの４ステージと３４ステージにおける吸気圧により加速・定常の判断をしている。第１のエンジン４サイクルの４ステージでの検出値はＡで、３４ステージでの検出値はＢである。第２のエンジン４サイクルの４ステージでの検出値はＡ'で、３４ステージでの検出値はＢ'である。加速操作は第１のエンジン４サイクルの排気行程（３２ステージ付近）から第２のエンジン４サイクルの吸気行程（７ステージ付近）に亘って行われ、その後、加速状態が維持される。

図７の例では、値Ａ'が値Ａより大きく、且つ、値Ａ'−値Ａが加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣ以上であるので、エンジンが加速操作されたことが、第２のエンジン４サイクルの４ステージで検出することができる。より詳しくは、第１のエンジン４行程の３３ステージ付近で開始された加速操作が、第２のエンジン４行程の４ステージで検出されている。

図７の加速操作は、３ステージでの吸気圧の値同士を比較しても検出することができない。吸気圧の差が加速判断閾値より小さいからである。つまり、第２のエンジン４サイクルの４ステージにおいて初めてエンジンが加速操作されたことが判定できる。

次に、第２のエンジン４サイクルの３４ステージでの値Ｂ'と、これのクランク角７２０度前の値Ｂを比較する。図示されているように、値Ｂ'は値Ｂにほぼ等しく、値Ｂ'−値Ｂの絶対値が加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣ未満である。よって、第２のエンジン４サイクルの３４ステージでエンジンは加速定常状態（加速が維持されている状態）にあると判断することができる。３３ステージでの吸気圧の値同士を比較しても加速定常状態になっていることは判断できない。吸気圧の差が加速判断閾値以上であるからである。

つまり、吸気圧をクランク角２０度間隔で検出して、且つ、クランク角７２０度前の吸気圧と常時（全てのステージ０−３５で）比較しても、図７のように第１のエンジン４行程の終わり（排気行程）付近で加速操作がなされた場合には、最も早く加速検知ができるのは第２のエンジン４行程の４ステージであり、最も早く加速定常状態検知ができるのは第２のエンジン４行程の３４ステージである。

第１実施例と第２実施例を比較した場合、第１実施例では各エンジン４行程の５ステージでの吸気圧のみを使用して加速・定常の判断をしたが、第２実施例では全ステージでの吸気圧を使用して加速・定常の判断をしているとも言える。つまり、第２実施例では、可能な限り早い時期に加速・定常の判断をするために、全ステージで７２０度毎の吸気圧同士を比較していると言える。図７の場合、ステージ３の吸気圧同士を比較すると「定常」という判断になり、ステージ４の吸気圧同士を比較すると「加速」という判断になり、ステージ５の吸気圧同士を比較しても「加速」という判断がでる。最も早い時期での「加速」判断がステージ４でなされるので、値Ａとしてステージ４での検出値を使用している。

図８は図７の例の変形例を示している。

図８に示されるように、第１のエンジン４サイクルの１４ステージで吸気圧を検出している。１４ステージでの検出値はＡである。第２のエンジン４サイクルでは、１４ステージと１５ステージで吸気圧を検出している。１４ステージでの検出値はＡ'で、１５ステージでの検出値はＣである。第３のエンジン４サイクルでは、１５ステージで吸気圧を検出している。検出値はＣ'である。加速操作は第２のエンジン４サイクルの圧縮行程で行われ、その後、加速状態が維持される。図７と図８を比べると、加速操作のタイミングが異なるため、第２のエンジン４サイクルにおける吸気圧曲線Ｐがかなり異なる。

図８の例では、第２のエンジン４サイクルの１４ステージで値Ａ'と値Ａを比較する。値Ａ'が値Ａより大きく、且つ、値Ａ'−値Ａが加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣ以上であるので、加速状態であることが、第２のエンジン４サイクルの１４ステージで判断することができる。第２のエンジン４行程の９ステージ付近で加速操作が開始されているが、この加速操作を１４ステージで検出している。

１３ステージの吸気圧同士を比較しても加速と判断することはできない。吸気圧の差が加速判断閾値より小さいからである。つまり、ステージ１４で初めて加速判断が可能になる。図７の場合と同じように、現在とこれのクランク角７２０度前の吸気圧を全ステージ（０−３５ステージ）で比較し、最も早く検出できるステージ（ステージ１４）で加速を検出しているのである。

次に、第３のエンジン４サイクルの１５ステージで値Ｃ'と値Ｃを比較する。図示されているように、値Ｃ'は値Ｃにほぼ等しく、値Ｃ'−値Ｃの絶対値が加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣ未満である。よって、エンジンが加速定常状態（加速が維持されている状態）にあるという判断を、第３のエンジン４サイクルの１５ステージで行う。加速定常状態の判断は、加速判断がなされた時期（第２のエンジン４サイクルの１４ステージ）以降の吸気圧を使用して行う。図８の場合に「加速定常状態」と判断できる最も早い時期は第３のエンジン４サイクルの１５ステージである。即ち、値Ｃ'を検出する時期である。つまり、図８では、加速判断がなされた後で最も早い時期に「定常状態」を検出する例が示されている。図７の場合は、加速判断をする前の値Ｂを使用して定常状態を検出しているが、図８の場合には、加速判断をした後の値Ｃを使用している。

次に、図９に基づいて減速の判断を説明する。

図９は図７の続きの図である。図９は、加速定常状態で運転されているエンジンを減速操作した場合の様子を示している。

図９では、第２と第３のエンジン４サイクルの２ステージにおける吸気圧Ａ'とＡ''により減速の判断をしている。第１のエンジン４サイクルの２ステージでの検出値はＡである。減速操作は第２のエンジン４サイクルの膨張行程で行われ、その後、減速状態が維持される。

図９の例では、値Ａ''が値Ａ'より小さく、且つ、値Ａ'−値Ａ''が減速判断閾値ＤＰＭＤＥＣ以上であるので、「エンジンが減速状態にある」と、第３のエンジン４サイクルの２ステージで判断することができる。１ステージでの吸気圧の値同士を比較しても減速状態であると判断することはできない。吸気圧の差が減速判断閾値より小さいからである。つまり、第３のエンジン４サイクルの２ステージにおいて初めてエンジンが減速操作されたことが判定できる。

吸気圧をクランク角２０度間隔で検出して、且つ、クランク角７２０度前の吸気圧と常時（全てのステージ０−３５で）比較しても、図９のように第２のエンジン４行程の膨張行程で減速操作がなされた場合に最も早く減速検知ができるのは第３のエンジン４行程の２ステージである。

第１実施例（図５）の減速判断では、５ステージでの吸気圧のみを使用して減速を判断したが、第２実施例（図９）では全ステージでの吸気圧を使用して減速判断をしている。つまり、第２実施例では、可能な限り早い時期に減速判断をするために、全ステージで７２０度毎の吸気圧同士を比較している。図９の場合、ステージ１の吸気圧同士を比較すると「定常」という判断になり、ステージ２の吸気圧同士を比較すると「減速」という判断になり、ステージ３の吸気圧同士を比較しても「減速」という判断がでる。最も早い時期での「減速」判断がステージ２でなされるので、値Ａ'、Ａ''としてステージ２での検出値を使用している。

第２のエンジン４行程の１８ステージ付近で減速操作が開始されているが、この減速操作を第３のエンジン４行程の２ステージで検出することができる。

尚、図９において第１のエンジン４サイクルの２ステージでの吸気圧Ａと第２のエンジン４サイクルの２ステージでの吸気圧Ａ'を比較すると、両者はほぼ等しく且つその差は減速判断閾値ＤＰＭＤＥＣ未満であるので、定常状態であると判断される。

図１０は図９の例の変形例を示している。図９と比較すると、減速操作のタイミングが異なっている。

図１０に示されるように、減速判断のために、第１のエンジン４サイクルの７ステージでの吸気圧Ａと第２のエンジン４サイクルの７ステージでの吸気圧Ａ'を使用している。また、定常判断のために、第２のエンジン４サイクルの９ステージでの吸気圧Ｃと第３のエンジン４サイクルの９ステージで吸気圧Ｃ'を使用している。減速操作は第２のエンジン４サイクルの吸気行程から圧縮行程にかけて行われ、その後、減速状態が維持される。図９と図１０を比較すると、減速操作のタイミングが異なるため、第２及び第３のエンジン４サイクルの吸気圧曲線Ｐがかなり異なっている。

図１０の例では、値Ａ'が値Ａより小さく、且つ、値Ａ−値Ａ'が減速判断閾値ＤＰＭＤＥＣ以上であるので、「エンジンが減速状態にある」という判断を第２のエンジン４サイクルの７ステージですることができる。第２のエンジン４サイクルの６ステージの吸気圧と、これのクランク角７２０度前の吸気圧を比較しても減速と判断することはできない。吸気圧の差が減速判断閾値より小さいからである。つまり、第２のエンジン４サイクルのステージ７で初めて減速判断が可能になる。

図１０では第２のエンジン４行程の４ステージ付近で減速操作が開始されているが、この減速操作を７ステージで検出することができる。

次に、第３のエンジン４サイクルの９ステージで値Ｃ'と値Ｃを比較する。図示されているように、値Ｃ'は値Ｃにほぼ等しく、値Ｃ'−値Ｃの絶対値が減速判断閾値ＤＰＭＤＥＣ未満であるので、第３のエンジン４サイクルの９ステージでエンジンは減速定常状態（減速が維持されている状態）にあると判断する。減速定常状態の判断は、減速判断がなされた後に行われている。

次に本発明の第３実施例について図１１、図１２及び図１３を参照して説明する。

第１実施例と第２実施例では単気筒４サイクルエンジンの加速・減速・定常の判断を説明したが、本発明は多気筒４サイクルエンジンにも適用できるので、第３実施例では３気筒４サイクルエンジンを例にとり、その加速・減速・定常の判断を説明する。尚、装置は図１及び図２に示したものを使用できるので、その説明は省略する。

まず、エンジン定常状態の判断について図１１に基づいて説明する。

図１１は図３と同じような図であるが、３つシリンダのエンジン行程が並列に記載されている点で異なる。即ち、図１１では第１シリンダ（＃１ｃｌｙ）と第２シリンダ（＃２ｃｌｙ）と第３シリンダ（＃３ｃｙｌ）の吸気、圧縮、膨張、排気行程が吸気圧曲線Ｐの上に示されている。また、３つのシリンダがクランク角２４０度のずれで駆動されているので、吸気圧曲線Ｐは各エンジン４行程（０ステージから３５ステージ）の間に３つのピークを有するようになる。

図１１から分かるように、最初のエンジン４行程の４ステージでの吸気圧の値Ａと次のエンジン４行程の４ステージでの吸気圧の値Ａ'を比較すると、値Ａは値Ａ'にほぼ等しく且つその差の絶対値は加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣより小さい。よって、第２のエンジン４行程の４ステージにおいて定常の判断ができる。尚、値Ａ'と、これのクランク角７２０度後の吸気圧Ａ''とを比較しても、値Ａ''は値Ａ'にほぼ等しく且つその差の絶対値は加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣより小さいので定常と判断することができる。

尚、定常状態の場合、任意のクランク角度で検出した吸気管圧の値と、これのクランク角７２０度後に検出した吸気管圧の値は、どのステージでの値かに拘らずほぼ等しい。例えば、図１１では、１５ステージ同士での検出値ＢとＢ'（あるいは検出値Ｂ'とＢ''）を比較しても定常と判断できるし、２５ステージ同士での検出値ＣとＣ'（あるいは検出値Ｃ'とＣ''）を比較しても定常と判断することができる。

次に図１２を参照する。図１２は加速操作がなされた場合の吸気管内圧Ｐの変化を示している。図１２では、定常状態で運転していたエンジンを、第１シリンダが第１のエンジン４行程の排気行程に入ってから次の吸気行程にかけて加速し、その後、加速状態を維持した場合を示している。スロットルバルブの開度が大きくなると、吸気管内圧は降下しないので（図１１の吸気圧曲線とは異なり、各０−３５ステージ間において３つのピークと３つのボトムが現れない）、第２のエンジン４行程と第３のエンジン４行程では吸気圧曲線Ｐは高い値を保ったままである。より詳しくは、吸気圧曲線Ｐは第２のエンジン４行程に入って、０ステージでピーク値に達した後、（降下せずに）徐々に上昇していく。

図１２に示すように最初のエンジン４行程の２ステージでの吸気管内圧の値はＡであり、次のエンジン４行程の２ステージでの吸気管内圧の値はＡ'である。値Ａ'は値Ａより大きく且つ値Ａ'−値Ａは加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣ以上であるので、第２のエンジン４行程の２ステージにおいて加速を判断できる。第１のエンジン４行程の３３ステージ付近で加速操作が開始されているが、この加速操作を第２のエンジン４行程の２ステージで検出することができる。

この加速状態が維持されているか（加速定常状態になっているか）は、例えば、第２のエンジン４行程の２６ステージでの吸気管内圧Ｂと、これのクランク角７２０度後の吸気管内圧Ｂ'とを比較することにより判断することができる。図示されているように、値Ｂ''は値Ｂ'にほぼ等しく且つその差の絶対値は加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣより小さいので定常と判断することができる。

次に図１３を参照する。図１３は図１２の続きの図であり、加速定常状態から減速操作がなされた場合の吸気管内圧Ｐの変化を示している。図１３では、定常状態で運転していたエンジンを、第１シリンダが第２のエンジン４行程の膨張行程−排気行程にあるときに減速し、その後、減速状態を維持している。スロットルバルブの開度が小さくなると、３つのシリンダの吸気行程の負圧が吸気圧センサに検出されるので、吸気圧曲線にはクランク角７２０度の間に３つのピークが現れるようになる。

図１３に示すように最初のエンジン４行程の６ステージでの吸気管内圧の値はＡであり、次のエンジン４行程の６ステージでの吸気管内圧の値はＡ'である。値Ａ'は値Ａにほぼ等しく且つ値Ａ'と値Ａの差の絶対値は加速判断閾値ＤＰＭＡＣＣ未満であるので、第２のエンジン４行程の６ステージにおいては加速状態が維持されていると判断される。減速されたかどうかは、例えば、第１のエンジン４行程の２８ステージでの吸気管内圧Ｂと、これのクランク角７２０度後の吸気管内圧Ｂ'とを比較することにより判断することができる。図示されているように、値Ｂ'は値Ｂより小さく且つ値Ｂ−値Ｂ'は減速判断閾値ＤＰＭＤＥＣ以上であるので減速と判断することができる。第２のエンジン４行程の２２ステージ付近で減速操作が開始されているが、この減速操作を２８ステージで検出することができる。

尚、エンジン行程の判別はカム角センサを利用して行ってもよい。また、クランクセンサに基準歯等（例えば歯抜け部分を形成するか、あるいは基準歯を追加する）を設けて、基準歯等を利用してエンジン行程を判別するようにしてもよい。

本発明の実施例にかかるエンジンとこれに付随する吸排気通路及びＥＣＵ等の概略図である。 図１のＥＣＵとこれに接続されたセンサ等を示すブロック図である。 エンジンが定常状態にあるときに、図１の吸気通路に設けられたセンサにより計測される吸気管内圧を示す図である。 エンジンが加速操作されたときの吸気管内圧を示す図である。 エンジンが減速操作されたときの吸気管内圧を示す図である。 加速・減速判断をするときに用いるフローチャートである。 本発明の第２実施例における加速判断を説明するための吸気管内圧を示す図である。 図７の変形例を示す吸気管内圧の図である。 本発明の第２実施例における減速判断を説明するための吸気管内圧を示す図である。 図９の変形例を示す吸気管内圧の図である。 本発明の第３実施例における定常運転判断を説明するための吸気管内圧を示す図である。 本発明の第３実施例における加速判断を説明するための吸気管内圧を示す図である。 本発明の第３実施例における減速判断を説明するための吸気管内圧を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
１２ 吸気圧センサ
１５ クランク角センサ
３０ ＥＣＵ
３４ ＣＰＵ

Claims (4)

1. 所定クランク角度の吸気圧力と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧力とを比較する比較手段と、
   これら２つの吸気圧力の差が加速判断閾値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧力が前記クランク角度７２０度前の吸気圧力より高い場合に、エンジンが加速状態にあると判断する第１判断手段と、を備え、
   前記第１判断手段は、前記クランク角度７２０度前の吸気圧力と、これのさらにクランク角度７２０度前の吸気圧力との差が所定値以下の場合に、前記加速状態判断を行うことを特徴とする４サイクルエンジン用加減速検知装置。
2. 前記所定クランク角度の吸気圧力と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧力との差が減速判断閾値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧力が前記クランク角度７２０度前の吸気圧力より低い場合に、エンジンが減速状態にあると判断する第２判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の４サイクルエンジン用加減速検知装置。
3. 所定クランク角度の吸気圧力と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧力とを比較し、
   これら２つの吸気圧力の差が第１所定値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧力が前記クランク角度７２０度前の吸気圧力より高い場合に、エンジンが加速状態にあると判断する４サイクルエンジン用加減速検知方法であって、
   前記エンジンの加速状態判断は、前記クランク角度７２０度前の吸気圧力と、これのさらにクランク角度７２０度前の吸気圧力との差が第２所定値以下の場合に行われることを特徴とする４サイクルエンジン用加減速検知方法。
4. 前記所定クランク角度の吸気圧力と、これのクランク角度７２０度前の吸気圧力との差が第３所定値より大きく、且つ、前記所定クランク角度の吸気圧力が前記クランク角度７２０度前の吸気圧力より低い場合に、エンジンが減速状態にあると判断する請求項３記載の４サイクルエンジン用加減速検知方法。

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