JP3779826B2

JP3779826B2 - 内燃エンジンの完爆検出装置

Info

Publication number: JP3779826B2
Application number: JP21418698A
Authority: JP
Inventors: 淳一坂野
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: JP2000045849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの完爆を検出する完爆検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車等の車両に搭載された内燃エンジンにおいては、その内燃エンジンの始動動作開始後、その燃焼が完全な状態、すなわち完爆状態に到達したか否かはエンジン音等のエンジン周囲の状態から運転者の感覚により判断することができる。一方、据置型の発電機用やコージェネレーション用の内燃エンジンの場合、操作者は通常、遠隔操作でエンジン始動をするので、エンジンが完爆状態に達したことを操作者自身の感覚で判断できる状態ではない。よって、エンジンの完爆を検出する完爆検出装置を用いることにより操作者が遠隔にて完爆状態に達したことを判断できるようされている。
【０００３】
従来の完爆検出装置においては、内燃エンジンのスタータモータによりクランク軸の回転が開始された後、そのエンジン回転数を検出し、そのエンジン回転数が予め定められた所定回転数（１０００rpm）を越えたとき、エンジンの燃焼が完全な状態となり完爆したと判断することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の完爆検出装置においては、例えば、バッテリからスタータモータへの印加電圧が高いこと等の原因により、スタータモータがクランク軸をその所定回転数以上に回転させる場合があり、そのような場合にはエンジンが完爆状態に達していないにも拘わらず完爆したと誤判断するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、スタータモータがクランク軸を比較的速く回転させた場合でもエンジンの完爆判断を確実に行なうことができる内燃エンジンの完爆検出装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃エンジンの完爆検出装置は、内燃エンジンのクランク軸が所定角度だけ回転する毎にクランクパルスを発生するパルス発生手段と、クランクパルスの発生間隔の時間を計測する時間計測手段と、クランクパルスの発生間隔のうちの１の発生間隔の計測時間とその１の発生間隔に隣接する発生間隔の計測時間との時間差に基づいて内燃エンジンが完爆したと判断する完爆判断手段と、を備え、内燃エンジンはその完爆前にクランク軸を３６０°についてほぼ一定時間で回転させるスタータモータを備え、完爆判断手段は、時間差が得られる毎に時間差を積算して合計時間を得て、その合計時間が所定時間を越えたとき内燃エンジンが完爆したと判断することを特徴としている。
【０００８】
本発明の内燃エンジンの完爆検出装置によれば、クランクパルスの発生間隔のうちの１の発生間隔の計測時間とその１の発生間隔に隣接する発生間隔の計測時間との時間差が得られる毎にその時間差を積算して合計時間を得て、その合計時間が所定時間を越えたとき内燃エンジンが完爆したと判断することにより、エンジンの完爆判断の確実性を更に向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による完爆検出装置を適用したエンジン制御システムを示している。このエンジン制御システムにおいては、回転体１及び電磁ピックアップ２からなるクランク角センサ３が用いられる。回転体１は４サイクルの単気筒内燃エンジンのクランク軸４に設けられた円盤状のものであり、クランク軸４の回転に連動して回転するようになっている。回転体１の外周には磁性材からなる凸部５が被検出部として１個だけ設けられている。電磁ピックアップ２は回転体１の外周近傍に配置されている。回転体１が回転して凸部５が電磁ピックアップ２近傍に接近したとき電磁ピックアップ２からはクランクパルスが生成される。クランクパルスはエンジンのピストン（図示せず）がほぼ上死点位置にあるとき生成され、クランク角度７２０゜のうちの０゜及び３６０゜に生成される。
【００１０】
電磁ピックアップ２の出力にはＥＣＵ(Electric Control Unit：電子制御ユニット)６が接続されている。ＥＣＵ６は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２，ＲＯＭ１３、カウンタ１４，出力インターフェース回路１５〜１７、Ａ／Ｄ変換器１８及びクロック発生器１９を備えている。カウンタ１４は電磁ピックアップ２から出力されたクランクパルスによってリセットされてクロック発生器１９から出力されたクロックパルスを計数し、リセットされる直前の計数値を次のリセットまでの保持出力する。なお、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２，ＲＯＭ１３、カウンタ１４，出力インターフェース回路１５〜１７及びＡ／Ｄ変換器１８は共にバスに共通接続されている。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換器１８はエンジン制御において必要な吸気管内圧Ｐ_B、冷却水温ＴＷ、スロットル開度θ_th、排気ガス中の酸素濃度Ｏ₂等のエンジン運転パラメータを検出する複数のセンサからのアナログ信号をディジタル信号に変換するために設けられている。ＣＰＵ１１はこれらのエンジン運転パラメータ及びカウンタ１４の時間Ｔｎにより算出されるエンジン回転数Ｎｅを用いて燃料噴射量や点火時期を決定し、その燃料噴射量だけの燃料噴射を指令するためにインジェクタ駆動指令を発生し、また、点火時期を示す点火時期信号を発生する。
【００１２】
出力インターフェース回路１５はＣＰＵ１１からのインジェクタ駆動指令に応じてインジェクタ２１を駆動する。インジェクタ２１は内燃エンジンの吸気管の吸気ポート近傍に設けられ、駆動されたとき燃料を噴射する。出力インターフェース回路１６はＣＰＵ１１からの点火時期信号に応じて点火装置２２を活性化させる。出力インターフェース回路１７はＣＰＵ１１からのエンジン始動指令に応じてスタータモータ２３を駆動する。スタータモータ２３は駆動時には図示しないバッテリの出力電圧が印加されるので、自身の回転軸の回転によりクランク軸４を回転させる。なお、ＣＰＵ１１はスタータスイッチ（図示せず）の操作に応じてエンジン始動指令を発生する。
【００１３】
かかる構成において、ＣＰＵ１１はスタータスイッチ（図示せず）の操作に応じて上記のエンジン始動指令を発生して始動動作が開始された後、クランクパルスに応答して完爆判別ルーチンを実行する。完爆判別ルーチンにおいて、ＣＰＵ１１は図２に示すように、先ず、初回フラグＦＦＩＳＲＴが０であるか否かを判別する（ステップＳ１）。初回フラグＦＦＩＳＲＴはエンジン始動指令の発生後、完爆判別ルーチンを初めて実行したか否かを示すフラグであり、初期値は初回を示す０である。ＦＦＩＳＲＴ＝０ならば、変数ｎを１に等しくし（ステップＳ２）、初回フラグＦＦＩＳＲＴをセットして１に等しくさせ（ステップＳ３）、カウンタ１４の計数値を時間Ｔ_nとして読み取って保持する（ステップＳ４）。
【００１４】
ＣＰＵ１１はステップＳ１において初回フラグＦＦＩＳＲＴが０ではなく、ＦＦＩＳＲＴ＝１と判別した場合には、変数ｎに１を加算して新たな変数ｎを得て（ステップＳ５）、ステップＳ４に進んでカウンタ１４の計数値を時間Ｔ_nとして読み取って保持する。
ステップＳ５の実行後、ＣＰＵ１１は変数ｎが奇数か否かを判別する（ステップＳ６）。変数ｎが奇数であるならば、この完爆判別ルーチンを一旦終了し、次のクランクパルスに応答して完爆判別ルーチンを実行する。一方、変数ｎが偶数であるならば、前回の時間Ｔ_n-1と今回の時間Ｔ_nとの差ΔＴ（＝Ｔ_n−Ｔ_n-1）を算出し（ステップＳ７）、差ΔＴの積算合計を合計時間Ｔsumとして算出する（ステップＳ８）。そして、合計時間Ｔsumの絶対値|Ｔsum|が所定時間Ｔｒより大であるか否かを判別する（ステップＳ９）。|Ｔsum|≦Ｔｒならば、直ちに完爆判別ルーチンを一旦終了し、次のクランクパルスに応答して完爆判別ルーチンを実行する。|Ｔsum|＞Ｔｒならば、エンジンは完爆したとして完爆検出信号を発生する（ステップＳ１０）。完爆検出信号を発生した後は、ＣＰＵ１１は完爆判別ルーチンの実行を取り止める。
【００１５】
かかる完爆判別動作においては、エンジンの吸気、圧縮、爆発及び排気の各行程からなる１サイクル（クランク角度７２０゜）中では完爆した後には爆発行程を含むクランク角度３６０゜の回転時間と、それ以外の３６０゜の回転時間より短くなることに基づいて完爆判別が行なわれている。すなわち、完爆する前においては、スタータモータ２３によってクランク軸４は回転するので、１サイクル中の爆発行程を含むクランク角度３６０゜の回転時間と、それ以外の３６０゜の回転時間とはほぼ同一であるが、完爆した後の爆発行程ではクランク軸４の回転は加速傾向となるので、爆発行程を含むクランク角度３６０゜の回転時間がそれ以外の３６０゜の回転時間より短くなるのである。
【００１６】
よって、図３に示すように、クランク軸１回転である３６０゜毎に発生するクランクパルスの発生間隔の時間Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，………を計測し、前回（奇数番目）の計測時間Ｔ_n-1と今回（偶数番目）の計測時間Ｔ_nとの差ΔＴを算出し、その時間差ΔＴを積算して合計時間Ｔsum＝(Ｔ₁−Ｔ₂)＋(Ｔ₃−Ｔ₄)＋……を求めると、爆発行程を含むクランク角度３６０゜の回転時間とそれ以外の３６０゜の回転時間との差が合計時間Ｔsumとして積算されることになる。合計時間Ｔsumの絶対値|Ｔsum|が所定時間Ｔｒ以下ならば、まだ完爆していないと判断することができ、絶対値|Ｔsum|が所定時間Ｔｒより大きくなったならば、それは完爆したと判断することができる。
【００１７】
合計時間Ｔsumの絶対値|Ｔsum|をとってから所定時間Ｔｒと比較する理由は、エンジン始動指令の発生後に完爆判別ルーチンを初めて実行するタイミングとして、クランク角度７２０゜のうちの０゜に対応したクランクパルスに応答して実行する場合と、３６０゜に対応したクランクパルスに応答して実行する場合とがあるので、奇数番目の時間Ｔ_n-1（Ｔ₁，Ｔ₃，……）及び偶数番目の時間Ｔ_n(Ｔ₂，Ｔ₄……）のいずれが短くなるか分からないからである。すなわち、図３に示したように、エンジンの行程の推移としてはＡ及びＢのいずれか一方となるので、Ａ及びＢいずれの場合であっても完爆判別ができるようにするためである。
【００１８】
なお、上記した実施例においては、時間差ΔＴを積算して合計時間Ｔsum＝(Ｔ₁−Ｔ₂)＋(Ｔ₃−Ｔ₄)＋……を得ているが、時間差ΔＴの積算をしないで、時間差ΔＴ＝Ｔ₁−Ｔ₂の絶対値|ΔＴ|が所定時間Ｔｒ₁（Ｔｒ₁＜Ｔｒ）を越えたときエンジンが完爆したと判断しても良い。
また、上記した実施例においては、時間差ΔＴを積算して合計時間Ｔsum＝(Ｔ₁−Ｔ₂)＋(Ｔ₃−Ｔ₄)＋……を得て、その合計時間Ｔsumの絶対値|Ｔsum|と所定時間Ｔｒと比較しているが、合計時間Ｔsumから時間差ΔＴの平均値をとってその平均値の大きさからエンジンの完爆を判断しても良い。
【００１９】
更に、上記した実施例においては、クランク軸４が３６０度回転する毎にクランクパルスを発生するようになっているが、例えば、１８０度毎にクランクパルスを発生し、１８０度毎のクランクパルスの発生間隔のうちの爆発行程を含む１の発生間隔の計測時間とその１の発生間隔に隣接する発生間隔の計測時間との差に基づいて完爆を判断しても良い。
【００２０】
また、上記した実施例においては、本発明を単気筒内燃エンジンに適用した場合について説明したが、多気筒内燃エンジン、特に気筒間で同一のクランク角度間隔で爆発行程が生じない不等間隔爆発を行なうＶ型多気筒エンジンに本発明を適用することができる。
更に、上記した実施例においては、本発明を４サイクル内燃エンジンに適用した場合について説明したが、２サイクル内燃エンジンにも本発明を適用することができる。
【００２１】
また、上記の実施例に示した内燃エンジンでは、インジェクタ２１によって燃料が噴射供給されるが、キャブレタによって燃料を供給する内燃エンジンでも良い。また、燃料としてガソリン等の液体燃料ではなく天然ガス等の気体燃料を用いる場合にはガス弁を用いて燃料供給しても良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の完爆検出装置によれば、エンジンが完爆した後の爆発行程ではクランク軸の回転は加速傾向となる故、クランクパルスの発生間隔のうちの爆発行程を含む発生間隔の計測時間と爆発行程を含まない発生間隔の計測時間とでは時間差が生じるので、１の発生間隔の計測時間とその１の発生間隔に隣接した発生間隔の計測時間との時間差が得られる毎にその時間差を積算して合計時間を得て、その合計時間が所定時間を越えたとき内燃エンジンが完爆したと判断することにより、エンジンの完爆判断の確実性を更に向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の完爆検出装置は、据置型の発電機用やコージェネレーション用の内燃エンジンを遠隔操作で始動するシステムに用いると好適であり、完爆状態に達したことを遠隔にて的確に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】完爆判別ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】クランクパルスの発生間隔とエンジンの各行程との関係を示す図である。
【主要部分の符号の説明】
１回転体
２ピックアップ
３クランク角センサ
４クランク軸
５凸部
６ＥＣＵ
１１ＣＰＵ
１４カウンタ
１９クロック発生器
２３スタータモータ

Claims

内燃エンジンのクランク軸が所定角度だけ回転する毎にクランクパルスを発生するパルス発生手段と、
前記クランクパルスの発生間隔の時間を計測する時間計測手段と、
前記クランクパルスの発生間隔のうちの１の発生間隔の計測時間と前記１の発生間隔に隣接する発生間隔の計測時間との時間差に基づいて前記内燃エンジンが完爆したと判断する完爆判断手段と、を備えた完爆検出装置であって、
前記内燃エンジンはその完爆前に前記クランク軸を３６０°についてほぼ一定時間で回転させるスタータモータを備え、前記完爆判断手段は、前記時間差が得られる毎に前記時間差を積算して合計時間を得て、その合計時間が所定時間を越えたとき前記内燃エンジンが完爆したと判断することを特徴とする完爆検出装置。
前記１の発生間隔と前記隣接する発生間隔とのいずれか一方の間隔内に爆発行程が含まれることを特徴とする請求項１記載の完爆検出装置。