(57)【要約】【課題】エンジン回転変動を考慮し、かつパルサロータの寸法公差の影響を低減して、より正確なエンジンの負荷状態を検知できるエンジン負荷検知装置を提供する。【解決手段】平均エンジン回転速度ＮｅＡを検知する検知区間を、第２リラクタ１２の通過開始点Ｇ３から始まるクランク軸２回転分の長さに設定する。検知区間を、第２リラクタ１２がピックアップ２０を通過する位置に対応する第１リラクタ区間ωｔｄｃ１および第２リラクタ区間と、第２リラクタ１２が通過していない位置に対応する第１区間および第２区間とからなる４区間に分割する。第１回転速度ω４（ｎ−１）と第２回転速度ω４（ｎ）との平均である第１平均値Ｈ１を求めると共に、第１リラクタ回転速度ωｔｄｃ１と第２リラクタ回転速度ωｔｄｃ２との平均である第２平均値Ｈ２を求める。第１平均値Ｈ１を第１回転速度ω４（ｎ−１）で除した値に第２平均値Ｈ２を乗じてＮｅＡを算出する。【選択図】図１３
2010169079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置において、
平均エンジン回転速度を検知する所定区間を複数に分割し、該分割された複数の区間毎の区間エンジン回転速度を前記ピックアップの出力信号に基づいてそれぞれ算出する手段と、
前記複数の区間エンジン回転速度に対して異なる重み付け処理を行う重み付け手段と、
重み付け処理後の複数の区間エンジン回転速度の平均値によって前記平均エンジン回転速度を算出し、該平均エンジン回転速度を使ってエンジンの負荷状態の演算を行う負荷状態算出手段とを具備することを特徴とするエンジン負荷検知装置。
【請求項２】
前記重み付け処理は、前記複数に分割された区間のうち、燃焼・膨張行程を含む区間の重み付け比率を、他の区間より大きく設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項３】
前記所定区間は、前記パルサロータの出力信号に基づいて検知されることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項４】
前記所定区間は、前記クランク軸の２回転分の長さを第１区間と第２区間とに２等分し、かつ前記第１区間に吸気行程が含まれ、前記第２区間に燃焼・膨張行程が含まれるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項５】
前記エンジンの負荷状態は、前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度を、前記平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率であ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エンジン負荷検知装置。
【請求項６】
前記リラクタは、エンジンの上死点直前の位置に配設されており、
前記負荷率は、圧縮側の上死点直前で前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度を用いて算出されることを特徴とする請求項５に記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項７】
前記算出された負荷率に応じて、少なくとも前記エンジンの点火時期をフィードバック制御することを特徴とする請求項５または６に記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項８】
エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知する装置のエンジン負荷検知方法において、
平均エンジン回転速度を検知する所定区間を複数に分割する手順と、
前記分割された複数の区間毎の区間エンジン回転速度を算出する手順と、
前記複数の区間エンジン回転速度に対して異なる重み付け処理を行う手順と、
前記重み付け処理後の複数の区間エンジン回転速度の平均値を求めることによって、前記平均エンジン回転速度を算出する手順と、
前記平均エンジン回転速度を使って前記エンジンの負荷状態の演算を行う手順とを備えることを特徴とするエンジン負荷検知方法。
【請求項９】
エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置において、
平均エンジン回転速度を検知するための検知区間を前記リラクタの通過開始点から始まる前記クランク軸の２回転分の長さに設定し、
前記検知区間を、前記クランク軸の２回転中の各回転毎に前記リラクタが前記ピックアップを通過する位置にそれぞれ対応する第１リラクタ区間および第２リラクタ区間と、前記リラクタが前記ピックアップを通過していない位置にそれぞれ対応する第１区間および第２区間とからなる４つの区間とし、
前記第１区間で検知される第１回転速度と、前記第２区間で検知される第２回転速度との平均である第１平均値を求める手段と、
前記第１リラクタ区間で検知される第１リラクタ回転速度と、前記第２リラクタ区間で検知される第２リラクタ回転速度との平均である第２平均値を求める手段と、
前記第１平均値を前記第１回転速度で除した値に、前記第２平均値を乗ずることによって前記平均エンジン回転速度を算出する手段と、
前記平均エンジン回転速度を使って前記エンジンの負荷状態を算出する負荷状態算出手段とを具備することを特徴とするエンジン負荷検知装置。
【請求項１０】
前記平均エンジン回転速度を算出する手段は、前記第１回転速度をω４（ｎ−１）、前記第２回転速度をω４（ｎ）、前記第１リラクタ回転速度をωｔｄｃ１、前記第２リラクタ回転速度をωｔｄｃ２、重み付け係数をαとしたとき、前記平均エンジン回転速度ＮｅＡを次式によって算出することを特徴とする請求項９に記載のエンジン負荷検知装置。
【数１】
2010169079.tif 000004
【請求項１１】
前記第１区間が吸気行程を含むと共に、前記第２区間が燃焼・膨張行程を含むように設定されており、
前記第１平均値を求める際に、前記第１回転速度と前記第２回転速度との間に異なる重み付け処理を行う前記重み付け係数αを０．５より大きく設定することを特徴とする請求項１０に記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項１２】
前記リラクタは、エンジンの上死点直前の位置に配設されており、
前記エンジンの負荷状態は、前記第２リラクタ回転速度を、前記平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率であることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項１３】
前記負荷率に応じて、少なくとも前記エンジンの点火時期をフィードバック制御することを特徴とする請求項１２に記載のエンジン負荷検知装置。
【請求項１４】
エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置のエンジン負荷検知方法において、
平均エンジン回転速度を検知するための検知区間を前記リラクタの通過開始点から始まる前記クランク軸の２回転分の長さに設定する手順と、
前記検知区間を、前記クランク軸の２回転中の各回転毎に前記リラクタが前記ピックアップを通過する位置にそれぞれ対応する第１リラクタ区間および第２リラクタ区間と、前記リラクタが前記ピックアップを通過していない位置にそれぞれ対応する第１区間および第２区間とからなる４つの区間とする手順と、
前記第１区間で検知される第１回転速度および前記第２区間で検知される第２回転速度との平均である第１平均値を求める手順と、
また、前記第１リラクタ区間で検知される第１リラクタ回転速度および前記第２リラクタ区間で検知される第２リラクタ回転速度との平均である第２平均値を求める手順と、
前記第１平均値を前記第１回転速度で除した値に、前記第２平均値を乗ずることにより、前記平均エンジン回転速度を算出する手順とを含むことを特徴とするエンジン負荷検知方法。
【請求項１５】
エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置において、
変速機の変速比を検出する変速比検出手段を備え、
前記エンジンの負荷状態は、前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度を、前記平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率とされ、
前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度が、前記変速比に基づいて補正されることを特徴とするエンジンの負荷検知装置。
【請求項１６】
前記変速比検出手段は、有段変速機の変速段を検知するギヤポジションセンサであることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン負荷検出装置。
【請求項１７】
前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度の補正は、該回転速度に補正係数を乗じることによって実行され、
前記補正係数は、前記有段変速機のギヤ段数が低いほど大きく設定されていることを特徴とする請求項１６に記載のエンジンの負荷検出装置。
【請求項１８】
前記変速比検出手段は、車速とエンジン回転数とに基づいて変速比を求めることを特徴とする請求項１５に記載のエンジンの負荷検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン負荷検知装置およびエンジン負荷検知方法に係り、特に、クランク軸と同期して回転するパルサロータの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置およびエンジン負荷検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンのクランク軸と同期回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられたリラクタの通過状態を検知するピックアップコイルとを備え、該ピックアップコイルから出力されるパルス信号に基づいて、エンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、パルサロータのリラクタをエンジンの上死点に対応する位置の近傍に設け、パルサロータが１回転する時間とリラクタが通過する時間との比率を１回転毎や２回転毎に算出し、この比率の変動度合いに基づいてエンジンの負荷状態を検知する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１５５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、クランク軸が１回転する間の時間を基準にしたリラクタの通過時間を検知するものであり、より長い区間、例えば、クランク軸が２回転する間の時間を基準にすることで、より適切な負荷状態を検知することは考慮されていなかった。さらに、クランク軸が１回転する間であっても、４サイクルエンジンの４行程（吸気、圧縮、燃焼・膨張、排気）に応じてエンジン回転速度が変動することは検討されていなかった。
【０００６】
また、特許文献１に記載された技術は、クランク軸が１回転する間の時間を基準にしたリラクタの通過時間を検知するものであるため、リラクタの周方向の長さ等に寸法公差による寸法のずれがあると、算出された比率にも寸法公差の影響がそのまま残り、エンジンの負荷状態を正確に検知できない可能性があった。また、クランク軸の回転速度（角速度）は、クランク軸から後輪に至るまでのトルク伝達系の影響を受けやすいことが知られており、したがって、このような状況をも考慮して負荷算出のできる構成が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、４サイクルエンジンの４つの行程に応じて発生する回転変動を考慮し、かつパルサロータの寸法公差の影響を低減して、より正確なエンジンの負荷状態を検知することができる負荷検知装置および負荷検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は、エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置において、平均エンジン回転速度を検知する所定区間を複数に分割し、該分割された複数の区間毎の区間エンジン回転速度を前記ピックアップの出力信号に基づいてそれぞれ算出する手段と、前記複数の区間エンジン回転速度に対して異なる重み付け処理を行う重み付け手段と、重み付け処理後の複数の区間エンジン回転速度の平均値によって前記平均エンジン回転速度を算出し、該平均エンジン回転速度を使ってエンジンの負荷状態の演算を行う負荷状態算出手段とを具備する点に第１の特徴がある。
【０００９】
また、前記重み付け処理は、前記複数に分割された区間のうち、燃焼・膨張行程を含む区間の重み付け比率を、他の区間より大きく設定する点に第２の特徴がある。
【００１０】
また、前記所定区間は、前記パルサロータの出力信号に基づいて検知される点に第３の特徴がある。
【００１１】
また、前記所定区間は、前記クランク軸の２回転分の長さを第１区間と第２区間とに２等分し、かつ前記第１区間に吸気行程が含まれ、前記第２区間に燃焼・膨張行程が含まれるように設定されている点に第４の特徴がある。
【００１２】
また、前記エンジンの負荷状態は、前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度を、前記平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率である点に第５の特徴がある。
【００１３】
また、前記リラクタは、エンジンの上死点直前の位置に配設されており、前記負荷率は、圧縮側の上死点直前で前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度を用いて算出される点に第６の特徴がある。
【００１４】
また、前記算出された負荷率に応じて、少なくとも前記エンジンの点火時期をフィードバック制御する点に第７の特徴がある。
【００１５】
また、エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知する装置のエンジン負荷検知方法において、前記エンジンの負荷状態を検知する際に用いる平均エンジン回転速度を算出する際に、前記平均エンジン回転速度を検知する所定区間を複数に分割する手順と、前記分割された複数の区間毎の区間エンジン回転速度を算出する手順と、前記複数の区間エンジン回転速度に対して異なる重み付け処理を行う手順と、前記重み付け処理後の複数の区間エンジン回転速度の平均値を求めることによって、前記平均エンジン回転速度を算出する手順と備える点に第８の特徴がある。
【００１６】
また、エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置において、平均エンジン回転速度を検知するための検知区間を前記リラクタの通過開始点から始まる前記クランク軸の２回転分の長さに設定し、前記検知区間を、前記クランク軸の２回転中の各回転毎に前記リラクタが前記ピックアップを通過する位置にそれぞれ対応する第１リラクタ区間および第２リラクタ区間と、前記リラクタが前記ピックアップを通過していない位置にそれぞれ対応する第１区間および第２区間とからなる４つの区間とし、前記第１区間で検知される第１回転速度と、前記第２区間で検知される第２回転速度との平均である第１平均値を求める手段と、前記第１リラクタ区間で検知される第１リラクタ回転速度と、前記第２リラクタ区間で検知される第２リラクタ回転速度との平均である第２平均値を求める手段と、前記第１平均値を前記第１回転速度で除した値に、前記第２平均値を乗ずることによって前記平均エンジン回転速度を算出する手段と、前記平均エンジン回転速度を使って前記エンジンの負荷状態を算出する負荷状態算出手段とを具備する点に第９の特徴がある。
【００１７】
また、前記平均エンジン回転速度を算出する手段は、前記第１回転速度をω４（ｎ−１）、前記第２回転速度をω４（ｎ）、前記第１リラクタ回転速度をωｔｄｃ１、前記第２リラクタ回転速度をωｔｄｃ２、前記重み付け処理の重み付け係数をαとしたとき、前記平均エンジン回転速度ＮｅＡを次式によって算出する点に第１０の特徴がある。
【００１８】
【数１】
2010169079.tif 000003
【００１９】
また、前記第１区間が吸気行程を含むと共に、前記第２区間が燃焼・膨張行程を含むように設定されており、前記第１平均値を求める際に、前記第１回転速度と前記第２回転速度との間に異なる重み付け処理を行う前記重み付け係数αを０．５より大きく設定する点に第１１の特徴がある。
【００２０】
また、前記リラクタは、エンジンの上死点直前の位置に配設されており、前記エンジンの負荷状態は、前記第２リラクタ回転速度を、前記平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率である点に第１２の特徴がある。
【００２１】
また、前記負荷率に応じて、少なくとも前記エンジンの点火時期をフィードバック制御する点に第１３の特徴がある。
【００２２】
また、エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置のエンジン負荷検知方法において、平均エンジン回転速度を検知するための検知区間を前記リラクタの通過開始点から始まる前記クランク軸の２回転分の長さに設定する手順と、前記検知区間を、前記クランク軸の２回転中の各回転毎に前記リラクタが前記ピックアップを通過する位置にそれぞれ対応する第１リラクタ区間および第２リラクタ区間と、前記リラクタが前記ピックアップを通過していない位置にそれぞれ対応する第１区間および第２区間とからなる４つの区間とする手順と、前記第１区間で検知される第１回転速度および前記第２区間で検知される第２回転速度との平均である第１平均値を求める手順と、前記第１リラクタ区間で検知される第１リラクタ回転速度および前記第２リラクタ区間で検知される第２リラクタ回転速度との平均である第２平均値を求める手順と、前記第１平均値を前記第１回転速度で除した値に、前記第２平均値を乗ずることにより、前記平均エンジン回転速度を算出する手順とを含む点に第１４の特徴がある。
【００２３】
また、エンジンのクランク軸に同期して回転するパルサロータと、該パルサロータに設けられて前記エンジンの上死点近傍に対応するクランク角度に位置するリラクタと、該リラクタの通過を検知するピックアップを備え、該ピックアップの出力信号に基づいてエンジンの負荷状態を検知するエンジン負荷検知装置において、変速機の変速比を検出する変速比検出手段を備え、前記エンジンの負荷状態は、前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度を、前記平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率とされ、前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度が、前記変速比に基づいて補正される点に第１５の特徴がある。
【００２４】
また、前記変速比検出手段は、有段変速機の変速段を検知するギヤポジションセンサである点に第１６の特徴がある。
【００２５】
また、前記リラクタが前記ピックアップを通過する間の回転速度の補正は、該回転速度に補正係数を乗じることによって実行され、前記補正係数は、前記有段変速機のギヤ段数が低いほど大きく設定されていることを特徴とする点に第１７の特徴がある。
【００２６】
さらに、前記変速比検出手段は、車速とエンジン回転数とに基づいて変速比を求める点に第１８の特徴がある。
【発明の効果】
【００２７】
第１の特徴によれば、エンジンの負荷状態の演算に用いる平均エンジン回転速度を算出する際に、エンジン回転速度を検知する所定区間を複数に分割し、該分割された複数の区間毎の区間エンジン回転速度をそれぞれ算出し、該複数の区間エンジン回転速度に対して異なる重み付け処理を行い、さらに、この重み付け処理後の複数の区間エンジン回転速度の平均値を求めることによって平均エンジン回転速度を算出するので、所定区間内において、定常運転時とは異なる大きな回転変動がある場合でも、この回転変動を考慮した重み付けを行うことで、適切な平均エンジン回転速度が算出可能となる。これにより、加速時や凹凸路面の走行等により所定区間内でのエンジン回転速度の変動が大きくなる場合でも、これに対応したエンジン負荷状態を演算で求めることができるようになる。
【００２８】
第２の特徴によれば、重み付け処理は、複数に分割された区間のうち、燃焼・膨張行程を含む区間の重み付け比率を他の区間より大きく設定するので、加速時や凹凸路面の走行等により、特に、燃焼・膨張行程におけるエンジン回転速度の上昇度合いが大きくなる場合でも、これに対応したエンジン負荷を演算で求めることができるようになる。
【００２９】
第３の特徴によれば、所定区間はパルサロータの出力信号に基づいて検知されるので、エンジンの点火装置や燃料噴射装置を駆動するタイミングを検知するパルサロータを用いて、平均エンジン回転速度を検知するための所定区間を設定できる。これにより、新たなセンサ等を設けることなくエンジン負荷状態を演算で求めることが可能となる。
【００３０】
第４の特徴によれば、所定区間は、クランク軸の２回転分の長さを第１区間と第２区間とに２等分し、かつ第１区間に吸気行程が含まれ、第２区間に燃焼・膨張行程が含まれるように設定されているので、所定区間の分割を簡単な方法で行うことが可能となる。また、燃焼・膨張行程を含む第２区間の重みが大きく設定されることで、燃焼・膨張行程におけるエンジン回転速度の変動を考慮した負荷状態を演算で求めることができる。また、所定区間を最小の分割数で分割することで、演算負担の増加を抑えつつ重み付け処理の効果を得ることが可能となる。
【００３１】
第５の特徴によれば、エンジンの負荷状態は、リラクタがピックアップを通過する間の回転速度を、平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率であるので、簡単な演算式によってエンジンの負荷状態を求めることが可能となる。
【００３２】
第６の特徴によれば、リラクタは、エンジンの上死点直前の位置に配設されており、負荷率は、圧縮側の上死点直前でリラクタがピックアップを通過する間の回転速度を用いて算出されるので、圧縮行程の終盤から燃焼・膨張行程にかけての大きなエンジンの回転変動を適切に検知し、この回転変動を考慮したエンジンの負荷率を求めることが可能となる。
【００３３】
第７の特徴によれば、算出された負荷率に応じて、少なくともエンジンの点火時期をフィードバック制御するので、新たなセンサ等を設けることなく、パルサロータの出力信号のみを用いて、少なくとも点火時期の補正制御が可能となる。
【００３４】
第８の特徴によれば、平均エンジン回転速度を検知する所定区間を複数に分割する手順と、分割された複数の区間毎の区間エンジン回転速度を算出する手順と、複数の区間エンジン回転速度に対して異なる重み付け処理を行う手順と、重み付け処理後の複数の区間エンジン回転速度の平均値を求めることによって平均エンジン回転速度を算出する手順と、平均エンジン回転速度を使ってエンジンの負荷状態の演算を行う手順とを備えるので、所定区間のエンジン回転速度に、定常運転時とは異なる大きな変動がある場合でも、この回転変動を考慮した重み付けを行うことで、適切な平均エンジン回転速度を算出して、これに基づいてエンジンの負荷状態が演算できるようになる。
【００３５】
第９の特徴によれば、平均エンジン回転速度を検知するための検知区間をリラクタの通過開始点から始まるクランク軸の２回転分の長さに設定し、検知区間をクランク軸の２回転中の各回転毎にリラクタがピックアップを通過する位置にそれぞれ対応する第１リラクタ区間および第２リラクタ区間と、リラクタがピックアップを通過していない位置にそれぞれ対応する第１区間および第２区間とからなる４つの区間とし、第１区間で検知される第１回転速度と第２区間で検知される第２回転速度との平均である第１平均値を求める手段と、第１リラクタ区間で検知される第１リラクタ回転速度と第２リラクタ区間で検知される第２リラクタ回転速度との平均である第２平均値を求める手段と、第１平均値を前記第１回転速度で除した値に第２平均値を乗ずることによって平均エンジン回転速度を算出する手段と、平均エンジン回転速度を使ってエンジンの負荷状態を算出する負荷状態算出手段とを具備するので、平均エンジン回転速度を算出する演算式中に、リラクタ部分の回転速度を、これと同じリラクタ部分の回転速度で除する（割り算する）関係を含ませることができる。これにより、リラクタの周方向長さ等に寸法公差がある場合でも、演算式中でこの寸法公差の影響を低減することが可能となり、より適切な平均エンジン回転速度を算出することが可能となる。また、エンジンの点火装置や燃料噴射装置を駆動するタイミングを検知するためのパルサロータを用いて、平均エンジン回転速度を検知するための検知区間を設定できる。
【００３６】
第１０の特徴によれば、平均エンジン回転速度の演算式中において、リラクタの寸法公差が平均エンジン回転速度の算出値に与える影響を低減することが可能となる。
【００３７】
第１１の特徴によれば、第１区間が吸気行程を含むと共に第２区間が燃焼・膨張行程を含むように設定されており、第１平均値を求める際に第１回転速度と第２回転速度との間に異なる重み付け処理を行う重み付け係数αを０．５より大きく設定するので、検知区間のエンジン回転速度に、定常運転時とは異なる大きな変動がある場合でも、燃焼・膨張行程におけるエンジン回転速度の上昇度合いを考慮した平均エンジン回転速度の算出が可能となる。これにより、加速時や路面状況によりエンジン回転速度の変動が大きくなる場合でも、より適切なエンジン負荷を算出できるようになる。
【００３８】
第１２の特徴によれば、リラクタはエンジンの上死点直前の位置に配設されており、エンジンの負荷状態は、第２リラクタ回転速度を平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率であるので、簡単な演算式によってエンジン負荷を検知することが可能となる。また、圧縮行程の後半から燃焼・膨張行程にかけてのエンジンの回転変動を適切に検知して、エンジンの負荷率を求めることが可能となる。
【００３９】
第１３の特徴によれば、負荷率に応じて少なくともエンジンの点火時期をフィードバック制御するので、パルサロータの出力信号のみを用いてエンジンの負荷率を算出し、この負荷率に基づいて少なくともエンジンの点火時期を補正制御することが可能となる。これにより、エンジンの負荷状態を検知するセンサ等を設けることなく、適切な点火時期制御を実行することができる。
【００４０】
第１４の特徴によれば、平均エンジン回転速度を検知するための検知区間をリラクタの通過開始点から始まるクランク軸の２回転分の長さに設定する手順と、検知区間をクランク軸の２回転中の各回転毎にリラクタがピックアップを通過する位置にそれぞれ対応する第１リラクタ区間および第２リラクタ区間と、リラクタがピックアップを通過していない位置にそれぞれ対応する第１区間および第２区間とからなる４つの区間とする手順と、第１区間で検知される第１回転速度および第２区間で検知される第２回転速度との平均である第１平均値を求める手順と、第１リラクタ区間で検知される第１リラクタ回転速度および第２リラクタ区間で検知される第２リラクタ回転速度との平均である第２平均値を求める手順と、第１平均値を前記第１回転速度で除した値に第２平均値を乗ずることにより平均エンジン回転速度を算出する手順とを含むので、リラクタの周方向長さ等に寸法公差がある場合でも、演算式中においてリラクタの寸法公差の影響を低減することが可能となり、より正確な平均エンジン回転速度を算出することが可能となる。これにより、適切なエンジン負荷を算出することが可能となる。
【００４１】
第１５の特徴によれば、変速機の変速比を検出する変速比検出手段を備え、エンジンの負荷状態は、リラクタがピックアップを通過する間の回転速度を、平均エンジン回転数で除することで算出される負荷率とされ、リラクタがピックアップを通過する間の回転速度が変速比に基づいて補正されるので、クランク軸から後輪に至るまでのトルク伝達系の影響をも考慮して、エンジンの負荷状態を算出することが可能となる。具体的には、変速機の変速比が大きいほど、リラクタがピックアップを通過する間の回転速度が小さく算出されてしまう現象に対処することが可能となり、これにより、エンジンの負荷状態をより正確に算出することが可能となる。
【００４２】
第１６の特徴によれば、変速比検出手段は、有段変速機の変速段を検知するギヤポジションセンサであるので、有段変速機の変速比を簡単な構成によって検知し、リラクタがピックアップを通過する間の回転速度を補正することが可能となる。
【００４３】
第１７の特徴によれば、リラクタがピックアップを通過する間の回転速度の補正は、該回転速度に補正係数を乗じることによって実行され、補正係数は有段変速機のギヤ段数が低いほど大きく設定されているので、変速機の変速比が大きくなるほどクランク軸から後輪に至るまでのトルク伝達系における影響を受けやすくなる、換言すれば、実際のエンジンの負荷状態が同じであっても、変速比が大きくなるほどリラクタがピックアップを通過する間の回転速度が小さくなる、という傾向に合わせた適切な補正を行うことが可能となる。
【００４４】
第１８の特徴によれば、変速比検出手段は、車速とエンジン回転数とに基づいて変速比を求めるので、変速段を検知するためのポジションセンサが不要となり、コスト低減を期待することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン負荷検知装置が適用されたエンジンの構成図である。
【図２】ＥＣＵに設けられた負荷率算出部の詳細を示すブロック図である。
【図３】パルサロータの拡大正面図である。
【図４】クランクパルス信号とエンジン回転数Ｎｅと角速度ωとの関係を示すグラフである。
【図５】１サイクル間におけるクランクパルス信号と角速度ωとの関係を示したグラフである。
【図６】図５の一部拡大図である。
【図７】定常時および過渡時における角速度ωの変動を示すグラフである。
【図８】過渡時における角速度ωと検知区間との関係を示すグラフである。
【図９】重み付け処理の概念図である。
【図１０】重み付け係数αの導出方法を示すグラフである。
【図１１】リラクタ公差キャンセル方法を適用する際の検知区間と、Ｎｅ１区間およびＮｅ２区間との関係を示した説明図である。
【図１２】過渡時における角速度ωと検知区間との関係を示すグラフである。
【図１３】Δωを算出する演算式を示した説明図である。
【図１４】平均エンジン回転速度ＮｅＡの算出手順を示したブロック図である。
【図１５】エンジン回転速度ＮｅとΔωの算出値（Δω＝Ｎｅ−ωｔｄｃ）との関係を示すグラフである。
【図１６】エンジン回転数Ｎｅおよび変速段と補正係数Ｋとの関係を示す補正係数マップである。
【図１７】補正係数Ｋを用いたΔωの補正制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン負荷検知装置が適用されたエンジン１の構成図である。エンジン１は、４サイクル単気筒の内燃機関であり、シリンダ８の内部を往復動するピストン７を、コンロッドを介してクランク軸９に連結した構成を有する。シリンダ８の上部には、吸気管２および排気管４と、クランク軸９の回転に同期して開閉動作する吸気バルブ３および排気バルブ５とが設けられている。また、シリンダ８の上端部には、点火装置としての点火プラグ６が取り付けられている。
【００４７】
クランク軸９には、該クランク軸９と同期回転するパルサロータ１０が取り付けられている。パルサロータ１０の外周部には、径方向外側に所定量だけ突出したリラクタが設けられている。パルサロータ１０の近傍には、エンジン１のクランクケース等に固定された磁気ピックアップ２０が配置されており、この磁気ピックアップ２０が、パルサロータ１０の回転に伴うリラクタの通過に反応してクランクパルス信号を出力する。
【００４８】
エンジン制御装置としてのＥＣＵ３０には、磁気ピックアップ２０からのパルス信号を検知するクランクパルス検出部４０、エンジン１の負荷状態検知手段としての負荷率算出部５０、エンジンの負荷状態に応じて点火時期の補正量を算出する制御補正量算出部６０、点火プラグ６の点火を制御する点火制御部７０、少なくともスロットル開度およびエンジン回転数Ｎｅの情報に基づいて点火時期を決定するための点火マップ８０が含まれる。本実施形態に係るＥＣＵ３０は、クランクパルス検出部４０に入力されたパルス信号に基づいてエンジン１の負荷状態（負荷率Ｆ）を求め、この負荷状態に応じて点火プラグ６の点火時期を補正制御することが可能である。
【００４９】
ここで、エンジン１の負荷率Ｆとは、例えば、エンジン回転数が同じ状態でも、平坦路を一定速度で走る場合と上り坂を加速中である場合では、エンジン１にかかる負荷状態が異なるので、これを補正制御に用いるために負荷の大きさを数値で表したものである。前記した点火制御部７０は、負荷率Ｆが大きい、すなわち、エンジンにかかる負荷が大きい場合には、点火時期を少し遅角補正してノッキングを防ぐ等、負荷状態に応じた適切な点火時期を得ることが可能である。負荷率Ｆの演算方法の詳細は後述する。
【００５０】
なお、本実施形態では、負荷率Ｆを用いて点火時期の補正制御のみを行うが、ＥＣＵ３０がエンジン１に燃料を供給する燃料噴射装置（不図示）の制御を行うと共に、負荷率Ｆに応じた燃料噴射制御を実行するようにしてもよい。
【００５１】
図２は、ＥＣＵ３０に設けられた負荷率算出部５０の詳細を示すブロック図である。負荷率算出部５０は、前記クランクパルス検出部４０から入力されるクランクパルス信号およびタイマ５１で計測される時間に基づいて、エンジン１の負荷率Ｆを算出する。負荷率算出部５０には、タイマ５１のほか、Ｎｅ算出手段５２、Δω算出手段５３、ωｔｄｃ算出手段５４、リラクタ電気角決定手段５５、負荷率算出手段５６が含まれる。
【００５２】
Ｎｅ算出手段５２は、検知区間におけるエンジン回転数Ｎｅ（平均エンジン回転数ＮｅＡ）を算出するものである。また、リラクタ電気角決定手段５５は、リラクタが磁気ピックアップ２０を通過する際のパルス信号に基づいて、電気的に検知されるリラクタの周方向の角度を検知するものである。ωｔｄｃ算出手段５４は、リラクタが磁気ピックアップ２０を通過する間におけるパルサロータ１０の回転速度（角速度）、すなわち、リラクタ部分のみの角速度ωｔｄｃ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。
【００５３】
また、Δω算出手段５３は、前記Ｎｅ算出手段５２で算出されたエンジン回転数Ｎｅから、前記ωｔｄｃ算出手段で算出されたリラクタ部分の角速度ωｔｄｃを減ずることにより、クランク角速度の変動量Δωを算出する（Δω＝Ｎｅ−ωｔｄｃ）。なお、Δω算出手段５３による減算は、エンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）をエンジン回転速度（ｒａｄ／ｓ）に変換して実行される。そして、負荷率算出手段５６では、Δω算出手段５３で算出された角速度の変動量ΔωとＮｅ算出手段５２で算出されたエンジン回転数Ｎｅとを用いて、Δω÷Ｎｅ×１００（％）の演算式によってエンジン負荷率Ｆが算出される。この負荷率Ｆは、エンジン負荷が大きいほど大きな数値となる。
【００５４】
図３は、パルサロータ１０の拡大正面図である。本実施形態に係るパルサロータ１０には、第１リラクタ１１および第２リラクタ１２が設けられている。この図において、パルサロータ１０は反時計方向に回転し、磁気ピックアップ２０からのクランクパルス信号は、第１リラクタ１１の始点Ｇ１、第１リラクタ１１の終点Ｇ２、第２リラクタ１２の始点Ｇ３、第２リラクタ１２の終点Ｇ４の順で出力されることとなる。
【００５５】
第２リラクタ１２は、エンジンの上死点（ＴＤＣ）より第４角度θ４だけ手前の位置から、第１角度θ１をなす周方向長さを有するように構成されている。また、第１リラクタ１１は、第３角度θ３をなす周方向長さを有し、第１リラクタ１１の始点Ｇ１と、第２リラクタ１２の始点Ｇ３との間には、第２角度θ２が設けられている。本実施形態では、第１角度θ１＝４５度、第２角度θ２＝２２．５度、第３角度θ３＝１１．２５度、第４角度θ４＝１５度にそれぞれ設定されている。なお、この図では、パルサロータ１０と磁気ピックアップ２０とを離間して示しているが、リラクタ１１，１２の外周面と磁気ピックアップ２０との間隔は、例えば、０．５ｍｍに設定されている。
【００５６】
図４は、磁気ピックアップ２０から出力されるクランクパルス信号と、クランク軸１回転毎の平均エンジン回転数Ｎｅと、クランク軸の角速度ωとの関係を示すグラフである。図中のＡ−Ｂ区間は、吸気行程を含むクランク軸１回転分の長さを示している。グラフ（ａ）は、エンジン回転数Ｎｅを一定として平坦路を走行する定常時、同（ｂ）は、加速中やスロットル操作によってエンジン回転数Ｎｅが上昇中の過渡時を示す。同（ｃ）は、波状路（凹凸路面）の走行中における角速度ωの変位動のみを示している。
【００５７】
このグラフによれば、エンジン回転数が一定または上昇中であることにかかわらず、クランク角速度ωは、エンジンの１サイクルに合わせた周期的な変動を繰り返すことがわかる。また、波状路においては、凹凸路面によって駆動輪を加減速させる力が作用するため、角速度ωの変動を長期的に観察すると、全体的にゆるやかなうねりが発生する。しかし、波状路においても、クランク軸１回転の単位では、エンジンの１サイクルに合わせた周期的な変動を繰り返すことに変わりはない。また、いずれの走行条件においても、吸気行程を含むＡ−Ｂ区間では、角速度ωが直線的に変動することが確認できる。そして、Ａ−Ｂ区間における角速度ωの直線的な軌跡は、（ａ）の定常時では大きく右下がりとなり、（ｂ）の過渡時ではその右下がりの角度が大きく減少する。
【００５８】
図５は、１サイクル間におけるクランクパルス信号と角速度ωとの関係を示したグラフである。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、角速度ωは、４サイクルの各行程に合わせて周期的に変動する。圧縮行程の後半から燃焼・膨張行程にさしかかる間の区間Ｄ１における減少は、シリンダ内圧の上昇による圧縮抵抗に起因するものである。また、燃焼・膨張行程の区間Ｄ２における増加は、燃焼によるシリンダ内圧の上昇によってクランク回転エネルギーが発生することに起因する。
【００５９】
そして、区間Ｄ２の終了後、吸気行程が終わるまでの区間Ｄ３における減少は、燃焼が終了してクランク角速度ωがピークに到達した後、エンジン１の機械的な摩擦抵抗や燃焼ガスの排出抵抗が発生することに起因する。なお、区間Ｄ４は、第２リラクタ１２の始点Ｇ３を始点としたクランク１回転分の長さを示す。
【００６０】
この図では、エンジン回転数（回転速度）Ｎｅが同じ場合において、定常時のクランク角速度ωを実線で示すと共に、高負荷時のクランク角速度ωを破線で示している。図示するように、高負荷時には角速度ωの変動が大きくなる。これは、エンジン回転速度Ｎｅが同じ場合でも、出力トルクが高いほど角速度ωのピークが大きくなり、その後の低下量は、吸入空気量が多いほど大きくなることに起因する。
【００６１】
なお、このクランク角速度ωの変動は、クランク軸の慣性力が小さくなる低回転域ほど大きくなり、また、本実施形態に係る単気筒エンジン１のように、気筒数が少なくかつ爆発間隔が大きいエンジンにおいてさらに大きくなりやすい傾向がある。
【００６２】
図６は、図５の一部拡大図である。前記したように、エンジン１の負荷状態は、エンジンの負荷率Ｆによって検知する。この負荷率Ｆは、圧縮上死点を含む区間Ｄ１内において、エンジン回転数Ｎｅに対する角速度ωの減少度合い、換言すれば、圧縮行程における圧縮抵抗の大きさを数値化したものである。本実施形態では、第２リラクタ１２が区間Ｄ１内に位置しており、この第２リラクタ１２が磁気ピックアップ２０を通過する際の角速度ωｔｄｃとエンジン回転速度Ｎｅとの差分値を、角速度ωの変動量Δωとして算出するように構成されている。図中のωｔｄｃ区間は、第２リラクタ１２の始点Ｇ３から終点Ｇ４までの通過時間に対応する。
【００６３】
以下、図７，８，９を参照して、過渡時の負荷率Ｆを正確に検知するための重み付け処理について説明する。この重み付け処理は、検知区間内のエンジン回転速度ＮｅＡを算出する際に、該検知区間を複数に分割して、それぞれの分割区間毎に区間エンジン回転速度を算出し、この複数の区間エンジン回転速度を平均する際に、ある特定の分割区間の重みを大きくして、ＮｅＡを適正値に調整する方法である。
【００６４】
図７は、定常時および過渡時における角速度ωの変動を示すグラフである。図中のＴは、ＴＤＣ（上死点）を示す。（ａ）に示す定常時の角速度ωは、各サイクルで同じ上限値と下限値との間を変動する。したがって、前記Δωの算出に用いるエンジン回転速度Ｎｅを算出するための検知区間は、１サイクル分の区間に設定すれば十分といえる。この図の例でも、第１リラクタ１１の始点Ｇ１からクランク軸が２回転する間、すなわち１サイクル分の区間を検知区間としている。
【００６５】
しかしながら、（ａ）の定常時に対し、（ｂ）に示す過渡時の角速度ωは、１サイクル毎にほぼ同様に変動している（ほぼ同一波形をなしている）ものの、角速度ωがピークに到達した後、少しの下降変動後、続けて次のピークに向かうように連続的に上昇する。これにより、過渡時の角速度ωの波形は右上がりの階段形状となる。このとき、例えば、定常時と過渡時とでエンジン回転速度が同じ場合、前記したエンジン負荷率Ｆの演算を両者に対して実行すると、定常時より過渡時の方が負荷率Ｆが小さく算出されて、実際にエンジンに生じている負荷状態に対応しないという現象が生じる。詳細は後述するが、これは、実際のエンジン負荷状態に比して、過渡時のΔωが小さめに算出されてしまうことによる。
【００６６】
これに対処するため、本実施形態では、前提条件として、前記した検知区間を第１リラクタ１１の始点Ｇ１からクランク軸が１回転するまでのＮｅ１区間と、このＮｅ１区間の終了点からクランク軸がもう１回転するまでのＮｅ２区間とに分割し、このＮｅ１区間の区間エンジン回転速度Ｎｅ１（以下、Ｎｅ１と示す）と、Ｎｅ２区間の区間エンジン回転速度Ｎｅ２（以下、Ｎｅ２と示す）との平均値によって、検知区間全体の平均エンジン回転速度Ｎｅ（以下、ＮｅＡと示す）を算出するように構成している。これらの算出処理は、前記Ｎｅ算出手段５２で実行される。
【００６７】
図８は、過渡時における角速度ωと検知区間との関係を示すグラフである。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、過渡時には、吸気行程から圧縮行程の前半にかけての区間、すなわち、Ｎｅ１区間における角速度ωの減少量が少なくなり、この図に示す例ではほぼ水平に推移する。これに対し、圧縮行程の後半では、角速度ωが大きく減少した後に、燃焼・膨張行程で大きく増加してピークに達する。
【００６８】
ここで、前記したように、エンジン負荷率Ｆは、圧縮行程の後半におけるクランク角速度ωが、エンジン回転速度Ｎｅに対してどの程度減少したかに基づいて算出するものである。しかしながら、この算出方法では、定常時と過渡時とでエンジン回転速度Ｎｅが同じ場合に、エンジン回転速度Ｎｅとωｔｄｃとの差分であるΔω（Δω＝Ｎｅ−ωｔｄｃ）が、定常時より過渡時の方が小さく算出されてしまう傾向がある。
【００６９】
これは、ωｔｄｃ区間が含まれるＮｅ２区間のＮｅ２が、定常時に比して非常に大きいという、負荷率Ｆの算出時に重視されるべき要素が、Ｎｅ１とＮｅ２との平均値を算出することで相殺されてしまうことに起因する。これにより、過渡時において算出される負荷率Ｆが、実際のエンジン負荷状態に比して小さく算出されることとなる。
【００７０】
したがって、過渡時においては、平均エンジン回転速度ＮｅＡの算出時に、エンジン回転速度Ｎｅ２の大きさが反映されることが好ましい。これにより、この図の例では、ＮｅＡの算出時に、Ｎｅ１とＮｅ２との間に異なる重み付け処理を行う。図示の例では、１サイクル間の平均エンジン回転速度ＮｅＡの演算式を、ＮｅＡ＝Ｎｅ１×（１−α）＋Ｎｅ２×αとし、この重み付け係数αを０．５より大きく設定することで、Ｎｅ１よりＮｅ２の重みを大きくしてＮｅＡを底上げする。なお、重み付け処理を行う重み付け手段は、負荷率算出部５０のＮｅ算出手段５２（図２参照）に含まれる。
【００７１】
ここで図９の重み付け処理の概念図を併せて参照する。図示の例では、重み付け処理を行わない場合の平均エンジン回転速度をＮｅＡ０（破線）で示し、重み付け処理を行った場合（例えば、α＝０．５５）の平均エンジン回転速度をＮｅＡ（実線）で示している。このとき、クランク角速度ωの変動量は、重み付け処理を行わない場合にはΔω０と算出されるのに対し、重み付け処理を行った場合にはΔωに増加する（図８参照）。これにより、エンジン負荷率Ｆの算出値も増加することなり、過渡時において、実際のエンジン負荷状態に対応した負荷率Ｆが算出されることとなる。
【００７２】
なお、定常時においては、上記した重み付け処理を行った場合でも、Ｎｅ１とＮｅ２との差が小さいため、負荷率Ｆへの影響は小さい。したがって、定常時と過渡時とで負荷率Ｆの演算方法を変える必要がなく、演算処理の負担が増加することはない。
【００７３】
図１０は、重み付け係数αの導出方法を示すグラフである。前記したように、定常時には、重み付け係数αを変動させてもΔωの値はほとんど変わらない。これに対し、過渡時では、重み付け係数αの増大に伴ってΔωが増加する。このとき、重み付け係数αを、過渡時のΔωが定常時のΔωと一致する点に設定すると、ωｔｄｃが同値である場合に、定常時および過渡時の負荷率Ｆを同じ値にすることができる。
【００７４】
上記したように、本発明に係るエンジン負荷検知装置によれば、負荷率Ｆ（Ｆ＝Δω÷ＮｅＡ×１００）の算出に使用する平均エンジン回転速度ＮｅＡを求める際に、ＮｅＡを検知するための所定区間を１サイクル分の長さとし、この所定区間を、吸気行程を含むＮｅ１区間と燃焼・膨張行程を含むＮｅ２区間とに２分割し、それぞれの区間エンジン回転速度Ｎｅ１，Ｎｅ２を算出し、Ｎｅ１よりＮｅ２に対する重みが大きくなるように重み付け処理をして両値の平均値を算出するので、負荷率Ｆを算出する際に重視されるべきＮｅ２区間の区間エンジン回転速度Ｎｅ２の大きさが負荷率Ｆの算出値に反映されることとなり、適切なエンジン負荷が算出できるようになる。これにより、加速中や凹凸路面の走行時によってエンジン回転速度の変動が大きくなる場合でも、これに対応したエンジン負荷を演算で求めることができるようになる。
【００７５】
なお、エンジンおよびパルサロータの構成、リラクタの寸法や個数、パルサロータに対するリラクタの位置、ＴＤＣ位置に対するリラクタの位置、重み付け係数αの値、平均エンジン回転速度ＮｅＡを検知するための所定期間の設定等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。また、本発明に係るエンジン負荷検出装置は、自動二輪車等の車両用エンジンのほか、種々の汎用エンジン等に適用可能である。
【００７６】
次に、本発明に係るエンジン負荷検知装置に適用されるリラクタ公差キャンセル方法を説明する。このリラクタ公差キャンセル方法は、上記した重み付け処理と、吸気行程を含む区間でクランク角速度ωが直線的に推移すること（図４参照）とを利用することで、平均エンジン回転速度ＮｅＡを算出する演算式内においてリラクタ部分の寸法公差の影響を低減する、すなわち、最終的に算出される負荷率Ｆへの寸法公差の影響を小さくすることを可能とする。以下、図１０〜１３を用いて具体的な手法を説明する。
【００７７】
図１１は、リラクタ公差キャンセル方法を適用する際の検知区間と、前記したＮｅ１区間およびＮｅ２区間との関係を示した説明図である。本実施形態では、第２リラクタの始点Ｇ３からクランクが１回転するまでをＤ４区間とし、このＤ４区間中の平均エンジン回転速度ＮｅＡを算出する。Ｄ４区間は、前記したＮｅ１およびＮｅ２に対して、第３角度θ３（本実施形態では、２２．５度）だけ後ろにずれた位置にある。本実施形態では、このＤ４区間を、さらに、ωｔｄｃ区間（４５度）とω４区間（３１５度）とに分割する。上記したような区間設定は、前記Ｎｅ算出手段５２で行われる。
【００７８】
図１２は、過渡時における角速度ωと検知区間との関係を示すグラフである。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。この図では、燃焼・膨張行程を含むＤ４区間をＤ４（ｎ）区間とし、そのクランク１回転前の区間をＤ４（ｎ−１）区間とする。すなわち、平均エンジン回転速度ＮｅＡを算出するための検知区間は、Ｄ４（ｎ−１）区間およびＤ４（ｎ）区間となる。また、これに対応して、ω４区間を、第２区間としてのω４（ｎ）区間および第１区間としてのω４（ｎ−１）区間にそれぞれ設定する。さらに、ωｔｄｃ区間を、第２リラクタ区間としてのωｔｄｃ２区間および第１リラクタ区間としてのωｔｄｃ１区間にそれぞれ設定する。
【００７９】
ここで、上記したような区間設定において、検知区間内の平均エンジン回転速度ＮｅＡを算出する方法を考察する。前記したように、過渡時における重み付け処理では、「クランク角速度ωが、吸気行程から圧縮行程の前半にかけて直線的かつほぼ減少せずに推移し、燃焼・膨張行程において急激に上昇する」という特性が適切に反映される区間設定が行われることが好ましい。これにより、平均エンジン回転速度ＮｅＡは、ω４（ｎ−１）区間の区間エンジン回転速度ω４（ｎ−１）と、ω４（ｎ）区間の区間エンジン回転速度ω４（ｎ）との平均値によって算出するものとする。
【００８０】
以上より、重み付けを考慮したＮｅＡの演算式は、ＮｅＡ＝（１−α）×ω４（ｎ−１）＋α×ω４（ｎ）となる。本実施形態では、このＮｅＡを、最終的に算出される平均エンジン回転速度ＮｅＡではなく、第１平均値Ｈ１と定義する。なお、重み付け係数αの値は任意に設定できるが、定常時には、重み付け係数αを変動させてもΔωの値はほとんど変わらない。これに対し、過渡時では、重み付け係数αの増大に伴ってΔωが増加する。このとき、重み付け係数αは、過渡時のΔωが定常時のΔωと一致する点に設定すると、ωｔｄｃが同値である場合に負荷率Ｆを同値にすることができる。
【００８１】
次に、Δωを算出する演算式を示した図１３を併せて参照する。前記したように、Δω＝Ｎｅ−ωｔｄｃであるため、これを図１２に示した例に適用すると、Δω＝ＮｅＡ−ωｔｄｃ２となる。ここで、機械部品には寸法公差（例えば、±１％）が許容されており、第２リラクタ１２の周方向寸法にも寸法公差による寸法のずれが生じる。以下では、この周方向寸法のずれがΔωの算出値に与える影響を説明する。
【００８２】
なお、第２リラクタ１２の周方向長さがずれていた場合、前記したＮｅＡの算出値にもずれが生じるが、ここでは、ＮｅＡには寸法公差の影響が含まれないものと仮定する。上記の条件において、ＮｅＡ＝２０００（ｒｐｍ）、ωｔｄｃ２＝１８００（ｒｐｍ）の場合、第２リラクタ１２の周方向寸法が基準値である場合のΔωは、Δω＝２０００−１８００＝２００（ｒｐｍ）となる。これに対し、第２リラクタ１２の周方向寸法が基準値に対して１％大きく、これによりωｔｄｃ２が１％小さくなっている場合は、Δω＝２０００−１７８２＝２１８（ｒｐｍ）となる。すなわち、第２リラクタ１２の周方向寸法における１％のずれが、Δωの算出値においては１０％の大差に増幅してしまうこととなる。
【００８３】
さて、上記したような寸法公差の増幅を避けるためには、ＮｅＡを、ωｔｄｃ２と同じ４５度区間で算出された回転速度で示すことができるとよい。これが実現されれば、Δωの演算式が、同じ４５度区間で算出された回転速度同士の減算となるため、Δωの算出値が基準値に対して１％以上ずれることがなくなる。以上より、本実施形態では、ＮｅＡを算出するための検知区間を極力長くしてＮｅＡの正確性を高めること、重み付け処理によってＮｅＡを適切な値に調整すること、第２リラクタ１２の寸法公差がΔωに与える影響を低減すること、の３点が両立されるように、ＮｅＡの演算式を変形することとした。
【００８４】
具体的には、重み付けを考慮したω４（ｎ−１）区間とω４（ｎ）区間とのＮｅ平均値（第１平均値Ｈ１）に対して、常に１となる値を乗じるものである。そして、この常に１となる値とは、ω４（ｎ−１）区間の回転速度の近似値Ｋを、ω４（ｎ−１）区間で実際に計測される回転速度ω４（ｎ−１）で除したものである。
【００８５】
前記した近似値Ｋは、吸気行程においてクランク角速度ωが直線的に推移するという特性を利用して算出される。すなわち、近似値Ｋとは、ωｔｄｃ１区間（４５度区間）で算出される第１リラクタ回転速度ωｔｄｃ１と、ωｔｄｃ２区間（４５度区間）で算出される第２リラクタ回転速度ωｔｄｃ２との平均値によって、３１５度区間であるω４（ｎ−１）区間の回転速度を４５度区間で算出された回転速度を用いて示したものである。本実施形態では、この近似値Ｋを第２平均値Ｈ２と定義する。
【００８６】
そして、近似値Ｋ（第２平均値Ｈ２）は、当然ながら、ω４（ｎ−１）区間で算出される第１回転速度ω４（ｎ−１）で割ると「１」になるものである。すなわち、図中枠内のＮｅＡは、第１平均値Ｈ１に対して１となる値を乗じたものとなる。
【００８７】
そして、ＮｅＡの演算を行う際に、第１平均値Ｈ１に含まれるω４が、分母にあるω４で除算されてキャンセルされる。すなわち、３１５度区間に係る寸法公差は、枠内から消滅することとなる。これにより、ＮｅＡには、４５度区間に係る寸法公差のみが残るが、この寸法公差は、枠外のωｔｄｃ２と同じ４５度区間に係るものであるため、Δω＝ＮｅＡ−ωｔｄｃ２の演算式は、同じ４５度区間同士での減算となる。したがって、寸法公差の影響が減算によって増幅することがなくなり、その結果、寸法公差の影響が小さいΔωおよび負荷率Ｆを算出することが可能となる。
【００８８】
なお、上記したΔωの演算方法は、過渡時に限られず定常時にも同様に適用できる。また、上記したΔωおよび負荷率Ｆの演算においては、パルサロータ１０の第１リラクタ１１（図３参照）は設けられていなくてもよい。
【００８９】
上記したように、本発明に係るエンジン負荷検知装置によれば、パルサロータのリラクタの周方向長さに寸法公差がある場合でも、ＮｅＡを算出する演算式中において、３１５度区間に係る回転速度に常に１となる値を乗じることで、これを４５度区間に係る回転速度に変換し、この変換の際に、３１５度区間に係る寸法公差が除算によってキャンセルされるので、Δω（Δω＝ＮｅＡ−ωｔｄｃ２）を算出する際の寸法公差の影響を増幅させることを防止することが可能となる。これにより、エンジンの負荷率Ｆの算出値に、リラクタの寸法公差の影響が及ぶことを最小限に抑えることができる。
【００９０】
具体的には、まず、負荷率Ｆ（Ｆ＝Δω÷ＮｅＡ×１００）の算出に使用する平均エンジン回転速度ＮｅＡを求める際に、このＮｅＡを算出するための検知区間を、第２リラクタ１２の通過開始点Ｇ３から始まるクランク軸の２回転分の長さに設定する。次に、この検知区間を、第２リラクタ１２が磁気ピックアップ２０を通過する位置にそれぞれ対応する第１リラクタ区間（ωｔｄｃ１区間）および第２リラクタ区間（ωｔｄｃ２区間）と、第２リラクタ１２が磁気ピックアップ２０を通過していない位置にそれぞれ対応する第１区間（ω４（ｎ−１）区間）および第２区間（ω４（ｎ）区間）とからなる４つの区間に分割する。
【００９１】
ここで、図１４を参照する。この図は、平均エンジン回転速度ＮｅＡの算出手順をブロック図で示したものである。第１平均値算出部１０４では、第１回転速度検知部１００で検知される第１回転速度ω４（ｎ−１）と、第２回転速度検知部１０１で検知される第２回転速度ω４（ｎ）との平均である第１平均値Ｈ１が算出される。一方、第２平均値算出部１０５では、第１リラクタ回転速度検知部１０２で検知される第１リラクタ回転速度ωｔｄｃ１と、第２リラクタ回転速度検知部１０３で検知される第２リラクタ回転速度ωｔｄｃ２との平均である第２平均値Ｈ２（近似値Ｋ）が算出される。そして、平均エンジン回転速度算出部１０６では、第１平均値算出部１０４で算出された第１平均値Ｈ１と、第２平均値算出部１０５で算出された第２平均値Ｈ２と、第１回転速度ω４（ｎ−１）とを用いて、平均エンジン回転速度ＮｅＡが算出される。これにより、ＮｅＡの演算式中で３１５度区間に係る寸法公差がキャンセルされ、Δωの算出時（Δω＝ＮｅＡ−ωｔｄｃ２）に寸法公差が増幅することを避けることが可能となる。
【００９２】
ところで、クランク角速度の変動状態は、クランク軸から後輪にいたるまでのトルク伝達系の影響を受けやすいことが実験等によって明らかにされている。したがって、エンジン負荷率をより精度よく算出するためには、このトルク伝達系の影響が考慮されることが好ましい。以下では、クランク角速度の変動状態が、特に、変速機の変速比に影響を受けることを考慮したエンジン負荷率の算出方法（補正方法）を説明する。
【００９３】
図１５は、エンジン回転速度ＮｅとΔωの算出値（Δω＝Ｎｅ−ωｔｄｃ）との関係を示すグラフである。このグラフは、４段変速式の変速機を有するエンジンによる実測テストに基づいて作成したものである。前記したように、クランク角速度の変動量Δωは、エンジン回転数Ｎｅが小さいほど、すなわち、クランク軸の慣性力が小さくなる低回転域ほど大きくなる。そして、特に低回転域に近いほど、変速比の差異による影響が大きくなる傾向にある。このグラフの例では、最も変速比の低い４速ギヤ（実線）から、３速ギヤ（一点鎖線）、２速ギヤ（破線）、１速ギヤ（二点鎖線）と変速比が大きくなるにつれてΔωの算出値が小さくなっている。これは、例えば、エンジン回転数Ｎｅが同じ値で、かつ実際のエンジンの負荷状態が同じであっても、変速比が大きいほどΔωが小さく算出される傾向にあることを示している。したがって、変速機の変速比が大きく、かつエンジン回転数Ｎｅが低いときほど、エンジン負荷率を算出する際に、実際の負荷状態より小さく算出されてしまうという課題が生じる。
【００９４】
そこで、本実施形態では、上記したような変速比の差異がΔωに与える影響を低減するため、変速機の変速比に応じてΔωの値を補正するように構成した点に特徴がある。本実施形態では、変速比検出手段としてのギヤポジションセンサにより現在選択されている変速比（変速段）を検知し、この変速比に応じた補正係数を、Δωの算出時に用いられるωｔｄｃに適用することで補正が実行される。より具体的には、Δωの算出式（Δω＝Ｎｅ−ωｔｄｃ）に含まれるωｔｄｃに対して、補正係数Ｋを乗じることによって補正が行われる（Δω＝Ｎｅ−Ｋ×ωｔｄｃ）。
【００９５】
図１６は、エンジン回転数Ｎｅおよび変速段（ギヤポジション）と補正係数Ｋとの関係を示す補正係数マップである。本実施形態では、変速比が最も小さい４速ギヤが選択されている際にはωｔｄｃの補正を行わず、エンジン回転数Ｎｅの値に関わらず補正係数Ｋは１．０に設定されている。一方、変速段が３，２，１速と変速比が大きくなるにつれて、補正係数Ｋの値も大きくなるように設定されている。
【００９６】
ここで、図１５に示したように、変速比の差異がΔωに与える影響は、エンジン回転数Ｎｅの増加に伴って小さくなる。これにより、補正係数Ｋの値もエンジン回転数Ｎｅの増加に伴って小さくなるように設定されている。この補正係数マップは、予め実験等で設定されたうえで、前記ＥＣＵ３０内の負荷率算出部５０（図２参照）に記憶されている。
【００９７】
図１７は、補正係数Ｋを用いたΔωの補正制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ２００では、ギヤポジションセンサによりギヤポジションＧＰが検知される。続くステップＳ２０１では、エンジン回転数Ｎｅが検知される。ステップＳ２０２では、ギヤポジションＧＰおよびエンジン回転数Ｎｅを用いて、補正係数マップ（図１６参照）から補正係数Ｋが導出される。そして、ステップＳ２０３では、導出された補正係数ＫをΔωの算出式に適用し（Δω＝Ｎｅ−Ｋ×ωｔｄｃ）、これにより、Δωの補正値が算出されることとなる。上記したようなΔωの補正制御によれば、変速機の変速比に応じたより精度の高いエンジン負荷予測が可能になり、点火時期制御等がより緻密に精度よく行え、燃費低減、有害排出ガスの低減等を図ることができる。
【００９８】
なお、上記実施形態では、有段変速機の変速段をギヤポジションセンサで検知して補正係数Ｋを導出したが、例えば、ベルトコンバータによる無段変速機の場合には、変速比を変更するために駆動するプーリの移動量に基づいて変速比を検知し、この変速比に応じて補正係数Ｋを導出するように構成することが可能である。
【００９９】
また、車速とエンジン回転数とに基づいて変速比を算出し、この変速比に応じて補正係数を導出することもできる。この構成によれば、変速段を検知するためのポジションセンサが不要となり、コスト低減を期待することが可能となる。
【０１００】
なお、エンジンおよびパルサロータの構成、リラクタの寸法や個数、パルサロータに対するリラクタの位置、ＴＤＣ位置に対するリラクタの位置、重み付け係数αの値、平均エンジン回転速度ＮｅＡを検知するための検知区間の設定等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。また、本発明に係るエンジン負荷検知装置に適用されるリラクタ公差キャンセル方法は、自動二輪車等の車両用エンジンのほか、種々の汎用エンジン等に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…エンジン、６…点火装置、７…ピストン、８…シリンダ、９…クランク軸、１０…パルサロータ、１１…第１リラクタ、１２…第２リラクタ、２０…磁気ピックアップ、３０…ＥＣＵ、４０…クランクパルス検出部、５０…負荷率算出部、５１…タイマ、５２…Ｎｅ算出手段、５３…Δω算出手段、５４…ωｔｄｃ算出手段、５６…負荷率算出手段、６０…制御補正量算出部、７０…点火制御部、１００…第１回転速度検知部、１０１…第２回転速度検知部、１０３…第１リラクタ回転速度検知部、１０４…第２リラクタ回転速度検知部、１０４…第１平均値算出部、１０５…第２平均値算出部、１０６…平均エンジン回転速度算出部、Ｆ…負荷率、Ｈ１…第１平均値、Ｈ２…第２平均値、Ｇ１…第１リラクタの始点、Ｇ２…第１リラクタの終点、Ｇ３…第２リラクタの始点、Ｇ４…第２リラクタの終点、Ｈ１…第１平均値、Ｈ２…第２平均値（近似値Ｋ）、α…重み付け係数、ω…クランク角速度、ωｔｄｃ…リラクタ通過時のクランク角速度、Ｎｅ１…Ｎｅ１区間の区間エンジン回転速度、Ｎｅ２…Ｎｅ１区間の区間エンジン回転速度、ＮｅＡ…所定区間の平均エンジン回転速度、Δω…角速度変動量、ω４（ｎ−１）…第１回転速度、ω４（ｎ）…第２回転速度、ωｔｄｃ１…第１リラクタ回転速度、ωｔｄｃ２…第２リラクタ回転速度、ＮｅＡ…検知区間の平均エンジン回転速度
【図１】
2010169079.tif 000005
【図２】
2010169079.tif 000006
【図３】
2010169079.tif 000007
【図４】
2010169079.tif 000008
【図５】
2010169079.tif 000009
【図６】
2010169079.tif 000010
【図７】
2010169079.tif 000011
【図８】
2010169079.tif 000012
【図９】
2010169079.tif 000013
【図１０】
2010169079.tif 000014
【図１１】
2010169079.tif 000015
【図１２】
2010169079.tif 000016
【図１３】
2010169079.tif 000017
【図１４】
2010169079.tif 000018
【図１５】
2010169079.tif 000019
【図１６】
2010169079.tif 000020
【図１７】
2010169079.tif 000021