(57)【要約】【課題】カム軸センサを用いることなく４サイクル内燃機関の行程の判別を行うことができる行程判別方法を提供する。【解決手段】内燃機関１の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置から一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、スロットルバルブ１０８を閉じた状態で、ＩＳＣバルブ１１０を開状態に保持する判定対象区間とＩＳＣバルブを閉状態に保持する判定対象区間とを交互に生じさせるようにＩＳＣバルブを機関の回転に同期させて制御する。この制御を行った際の内燃機関の回転速度が判定速度より高いときにＩＳＣバルブ１１０を開状態にした判定対象間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程が行われたと判定し、内燃機関の回転速度が判定速度よりも低いときにＩＳＣバルブ１１０を開状態にした判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの膨張行程が行われたと判定する。【選択図】    図１
2005351175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別方法であって、
前記内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、
前記内燃機関の各気筒に供給される空気を通過させる各気筒用の空気通路の開口面積を調節する各気筒用の吸気量調節バルブを設けておき、
前記内燃機関をアイドリング回転速度またはアイドリング回転速度に近い回転速度で回転させた状態で、前記各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される判定対象区間と、前記各気筒用の空気通路の開口面積が前記第１の値よりも小さい第２の値に保持される判定対象区間とが交互に現れるように、前記内燃機関の回転に同期して前記吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行い、
各気筒用の空気通路の開口面積が前記第１の値に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように、前記行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておき、
前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに前記各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程が行われたと判定し、前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに前記各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの膨張行程が行われたと判定すること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別方法。
【請求項２】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別方法であって、
前記内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブを設けておき、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、前記各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用の吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行い、
各気筒用の吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように、前記行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておき、
前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに前記吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに前記吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定すること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別方法。
【請求項３】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別方法であって、
前記内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブを設けておき、
前記各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、前記吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、前記吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相を前記第１の行程判別用吸気制御における吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相と逆にして、前記吸気量調節バルブの開度が前記第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行い、  前記第１の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、前記第２の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、前記第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用の空気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておき、
前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度が、前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度よりも低いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度が、前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度よりも高いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定すること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別方法。
【請求項４】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別方法であって、
前記内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用のスロットルバルブを制御する行程判別用吸気制御を行い、
各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程の内のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように前記行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングを設定しておき、
前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに前記スロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに前記スロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定すること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別方法。
【請求項５】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別方法であって、
前記内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、
前記各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用のスロットルバルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、前記スロットルバルブの開閉タイミングの位相を前記第１の行程判別用吸気制御におけるスロットルバルブの開閉タイミングの位相と逆にして、前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用のスロットルバルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行い、
前記第１の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、前記第２の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、前記第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングを設定しておき、
前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度が、前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度よりも低いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度が、前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度よりも高いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定すること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別方法。
【請求項６】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別装置であって、
前記内燃機関の各気筒に供給される空気を通過させる各気筒用の空気通路の開口面積を調節する各気筒用の吸気量調節バルブと、
前記内燃機関をアイドリング回転速度またはアイドリング回転速度に近い回転速度で回転させた状態で、前記各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される判定対象区間と、前記各気筒用の空気通路の開口面積が前記第１の値よりも小さい第２の値に保持される判定対象区間とが交互に現れるように、前記内燃機関の回転に同期して前記吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行う行程判別用吸気制御手段と、
前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が設定された判定速度よりも高いときに前記各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程が行われたと判定し、前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに前記各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの膨張行程が行われたと判定する判定手段と、
を具備し、
各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われるが両行程の双方が行われることはないように前記行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングが設定されていること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別装置。
【請求項７】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別装置であって、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブと、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、前記各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用の吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御手段と、
前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに前記吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに前記吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段とを具備し、
各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように、前記行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングが設定されていること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別装置。
【請求項８】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別装置であって、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブと、
前記各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、前記吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、前記吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相を前記第１の行程判別用吸気制御における吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相と逆にして、前記吸気量調節バルブの開度が前記第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う行程判別用吸気制御手段と、
前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度が、前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度よりも低いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度が、前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の平均回転速度よりも高いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段と、
を具備し、
前記第１の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、前記第２の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、前記第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用の空気量調節バルブの制御のタイミングが設定されていること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別装置。
【請求項９】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別装置であって、
前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用のスロットルバルブを制御する行程判別用吸気制御手段と、
前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに前記スロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記行程判別用吸気制御を行った際の前記内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに前記スロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段とを具備し、
各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程の内のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように前記行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングが設定されていること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別装置。
【請求項１０】
ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別装置であって、
前記各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用のスロットルバルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、前記スロットルバルブの開閉タイミングの位相を前記第１の行程判別用吸気制御におけるスロットルバルブの開閉タイミングの位相と逆にして、前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用のスロットルバルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う行程判別用吸気制御手段と、
前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の回転速度が前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の回転速度よりも低いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、前記第１の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の回転速度が前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の回転速度よりも高いときに、前記第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段と、
を具備し、
前記第１の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、前記第２の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、前記第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングが設定されていること、
を特徴とする４サイクル内燃機関用行程判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクル内燃機関の行程を判別する行程判別方法及び行程判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に燃料を供給する手段として燃料噴射装置を用いて、機関の吸気管内に燃料を噴射する場合、噴射した燃料をシリンダ内に効率よく送り込むためには、機関の燃焼サイクルが排気行程の終期ないしは吸入行程の初期にあるときの所定のクランク角位置で燃料の噴射を開始する必要がある。そのため、燃料噴射制御を行う場合には、燃料の噴射を開始するクランク角位置を検出すると同時に、燃焼サイクルが排気行程の終期または吸入行程の初期にあることを検出する必要がある。
【０００３】
また内燃機関の点火動作は、圧縮行程の終期に行わせるため、機関の点火時期を制御するためには、機関の点火時期に相当するクランク角位置を検出すると同時に、燃焼サイクルが圧縮行程にあることを検出する必要がある。
【０００４】
４サイクル内燃機関においては、クランク軸が２回転する間に１燃焼サイクルが行われるため、クランク軸の回転角度を検出するだけでは、行程を判別することができない。そのため、従来は、１燃焼サイクル当たり１回転するカム軸の所定の回転角度位置でパルス波形の基準信号を発生するカム軸センサを機関に取り付けるとともに、所定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク軸センサを取り付けて、カム軸センサが発生する基準信号を基準にして、クランク軸センサが発生する各パルスがいずれの行程で発生したかを判別するようにしていた。
【０００５】
ところがこの方法では、クランク軸センサとカム軸センサとの２つのセンサを機関に取り付ける必要があるため、コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本出願人は、特許文献１に示されているように、クランク軸の位相と、機関の行程変化に伴って周期的に変化する機関の吸気管内圧力との相互関係から、吸気行程と圧縮行程とが行われる回転区間と、膨張行程と排気行程とが行われる回転区間とを判別する方法を提案した。この方法によれば、カム軸センサを用いる必要がないため、センサの数を削減してコストの低減を図ることができる。
【特許文献１】特開２００３−３５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示された既提案の行程判別方法では、吸気管内圧力を判定に用いるため、吸気管内圧力を検出する吸気圧センサを設けることが必要になる。そのため、既提案の方法は、吸気圧センサを持たない内燃機関には適用することができず、適用範囲が制限されるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、吸気圧センサを備えた内燃機関はもちろん、吸気圧センサを持たない内燃機関においても、カム軸センサを用いることなく、クランク軸が所定のクランク角位置にあるときに燃焼サイクルがいずれの行程にあるかを判別することができる４サイクル内燃機関用行程判別方法及びこの方法を実施するために用いる行程判別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関、即ち、各気筒毎に独立の吸気系が設けられた４サイクル内燃機関の各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別方法に係わるものである。
【００１０】
本発明に係わる行程判別方法を行うに際しては、内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、内燃機関の各気筒に供給される空気を通過させる各気筒用の空気通路の開口面積を調節する各気筒用の吸気量調節バルブを設けておく。そして、内燃機関をアイドリング回転速度またはアイドリング回転速度に近い回転速度で回転させた状態で、前記各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される判定対象区間と、前記各気筒用の空気通路の開口面積が前記第１の値よりも小さい第２の値に保持される判定対象区間とが交互に現れるように、前記内燃機関の回転に同期して前記吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行う。
【００１１】
また、各気筒用の空気通路の開口面積が前記第１の値に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように、前記行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておく。
【００１２】
そして、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの膨張行程が行われたと判定する。
【００１３】
ここで、空気通路の開口面積が第１の値よりも小さい状態を初期状態として上記の行程判別用吸気制御が開始されたとする。この場合には、空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で吸気行程が行われたときに内燃機関の回転速度が上昇し、空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で吸気行程が行われていないときには機関の回転速度が上昇することがないため、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が所定の判定値よりも高いときに空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で吸気行程が行われたと判定することができ、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が所定の判定値よりも低いときに空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で膨張行程が行われたと判定することができる。また空気通路の開口面積が第１の値以上になっている状態を初期状態として上記行程判別用吸気制御が開始されたとすると、このときは、空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で吸気行程が行われたときに内燃機関の回転速度が判定速度よりも高い状態を保持し、空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で吸気行程が行われなかったときには機関の回転速度が判定速度よりも低くなる。従って、この場合も、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が所定の判定値よりも高いときに空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で吸気行程が行われたと判定することができ、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が所定の判定値よりも低いときに空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で膨張行程が行われたと判定することができる。従って、行程判別用吸気制御を開始する際の空気通路の初期状態が如何なる場合にも、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が判定速度よりも高いか低いかにより、行程判別を行うことができる。
【００１４】
このように、本発明によれば、吸気管内圧力を検出することなく、かつカム軸センサを用いることなく、４サイクル内燃機関の行程判別を行うことができるため、吸気管内圧力を検出するセンサを持たない内燃機関においても、カム軸センサを設けることなく行程判別を行うことができる。
【００１５】
内燃機関の行程判別を行うに当たっては、内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とするのが好ましい。また、行程判別用吸気制御を行わせる際に空気通路の開口面積を変化させる手段として、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブを用いるのが好ましい。
【００１６】
この場合、本発明に係わる行程判別方法では、前記内燃機関の各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、前記各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用の吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行う。
【００１７】
また、各気筒用の吸気量調節バルブの開度が前記第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように、行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておき、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が前記判定速度よりも低いときに吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する。
【００１８】
また内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブを空気通路の開口面積を変化させる手段として用いる場合、以下のようにして行程判別を行うこともできる。
【００１９】
先ず各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と前記吸気量調節バルブの開度が第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相を第１の行程判別用吸気制御における吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相と逆にして、吸気量調節バルブの開度が第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間と吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う。
【００２０】
即ち、第１の行程判別用吸気制御においては、各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われる各気筒の判定対象区間で、各気筒用の吸気量調節バルブの開度を第１の開度に保持し、各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われる各気筒の判定対象区間で、各気筒用の吸気量調節バルブの開度を第１の開度よりも小さい第２の開度に保持する制御を一定期間の間行わせ、第２の行程判別用吸気制御においては、各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われる各気筒の判定対象区間で、各気筒用の吸気量調節バルブの開度を第２の開度に保持し、各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われる各気筒の判定対象区間で、各気筒用の吸気量調節バルブの開度を第１の開度に保持する制御を一定期間の間行わせる。
【００２１】
この場合、第１の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、第２の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用の空気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておく。
【００２２】
そして、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する。
【００２３】
上記のような制御を行うと、第２の行程判別用吸気制御の開始直後の判定対象区間において吸気行程が行われる場合に、第２の行程判別用吸気制御において吸気量が増加するため、第２の行程判別用吸気制御を行っている間に機関の回転速度が高くなる。これに対し、第２の行程判別用吸気制御の開始直後の判定対象区間において膨張行程が行われる場合には、バイパス通路を開いた状態に保持している区間で機関の吸気量が増加しないため、第２の行程判別用吸気制御を行っている間に機関の回転速度が低くなる。
【００２４】
従って、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度と第２の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度とを検出して、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度と第２の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度とを比較すると、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定することができる。また第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定することができる。
【００２５】
内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とする場合、各気筒用の空気通路の開口面積を変化させる手段として、各気筒用のスロットルバルブを用いることもできる。
【００２６】
この場合は、先ず内燃機関の各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する行程判別用吸気制御を行う。
【００２７】
この場合、各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程の内のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように前記行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングを設定しておく。
【００２８】
そして、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が判定速度よりも低いときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する。
【００２９】
内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とする場合、本発明に係わる行程判別方法はまた、以下のようにして行うこともできる。
【００３０】
先ず各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、スロットルバルブの開閉タイミングの位相を第１の行程判別用吸気制御におけるスロットルバルブの開閉タイミングの位相と逆にして、各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う。      
【００３１】
この場合、第１の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、第２の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングを設定しておく。
【００３２】
そして、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する。
【００３３】
本発明によればまた、ｎ個（ｎは１以上の整数）の気筒を有し、各気筒毎にスロットルバルブが設けられた４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する行程判別装置が提供される。
【００３４】
本発明においては、上記行程判別装置が、内燃機関の各気筒に供給される空気を通過させる各気筒用の空気通路の開口面積を調節する各気筒用の吸気量調節バルブと、内燃機関をアイドリング回転速度またはアイドリング回転速度に近い回転速度で回転させた状態で、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される判定対象区間と、各気筒用の空気通路の開口面積が前記第１の値よりも小さい第２の値に保持される判定対象区間とが交互に現れるように、内燃機関の回転に同期して吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行う行程判別用吸気制御手段と、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が上記判定速度よりも低いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの膨張行程が行われたと判定する判定手段とを備えた構成を有する。
【００３５】
上記の判定装置においては、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われるが両行程の双方が行われることはないように行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングが設定されている。
【００３６】
各気筒毎にスロットルバルブが設けられたｎ気筒４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する場合、本発明に係わる行程判別装置の構成には、以下に示すように種々の態様が考えられる。
【００３７】
本発明の好ましい態様では、上記行程判別装置が、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブと、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御手段と、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が判定速度よりも低いときに吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段とを備えた構成を有する。
【００３８】
上記の判定装置においては、各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように、行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングが設定されている。
【００３９】
本発明の他の好ましい態様では、上記行程判別装置が、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブをバイパスするバイパス通路を開閉する各気筒用の吸気量調節バルブと、各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間と吸気量調節バルブの開度が第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相を第１の行程判別用吸気制御における吸気量調節バルブの開度の変化のタイミングの位相と逆にして、吸気量調節バルブの開度が前記第２の開度に保持される各気筒の判定対象区間と吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う行程判別用吸気制御手段と、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段とを備えた構成を有する。
【００４０】
この場合、第１の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、前記第２の行程判別用吸気制御において各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用の空気量調節バルブの制御のタイミングが設定される。
【００４１】
また本発明の他の好ましい態様では、上記行程判別装置が、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する行程判別用吸気制御手段と、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が判定速度よりも低いときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段とを備えた構成を有する。
【００４２】
この場合、各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程の内のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングが設定される。
【００４３】
本発明の更に他の好ましい態様では、上記行程判別装置が、各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、スロットルバルブの開閉タイミングの位相を第１の行程判別用吸気制御におけるスロットルバルブの開閉タイミングの位相と逆にして、各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う行程判別用吸気制御手段と、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が第２の行程判別用吸気制御を行っている間の前記内燃機関の回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する判定手段とを備えた構成を有する。
【００４４】
この場合、第１の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、第２の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングが設定される。
【発明の効果】
【００４５】
以上のように、本発明によれば、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値（大きい値）を保持する判定対象区間と、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値よりも小さい値を保持する判定対象区間とが交互に現れるように、内燃機関の回転に同期して吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行って、この行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が上記判定速度よりも低いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの膨張行程が行われたと判定するようにしたので、内燃機関が吸気管内圧力を検出するセンサを持たない場合であっても、カム軸センサを用いることなく、行程判別を行うことができるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態のハードウェアの構成を概略的に示したもので、同図において１は単気筒４サイクル内燃機関、２はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２０１と、ＩＳＣバルブ駆動回路２０２と、インジェクタ駆動回路２０３と、点火回路２０４とを備えた電子式制御ユニット（ＥＣＵ）である。
【００４７】
図示の内燃機関１は、シリンダ（気筒）１０１及びクランクケース１０２を有するケースと、シリンダ１０１内に嵌合されたピストン１０３と、クランクケース１０２に回転自在に支持されて、該クランクケース内でピストン１０３にクランク機構を介して連結されたクランク軸１０４と、シリンダ１０１のヘッドに設けられた吸気ポート及び排気ポートにそれぞれ接続された吸気マニホールド１０５及び排気マニホールド１０６とを備えている。
【００４８】
シリンダ１０１のヘッドには点火プラグ３が取付けられ、吸気マニホールド１０５とともに吸気管の一部を構成するスロットルボディ１０７内にスロットルバルブ１０８が設けられている。スロットルボディ１０７には、スロットルバルブ１０８をバイパスするバイパス通路１０９が設けられ、このバイパス通路内に、その内側の空気通路の開口面積を調節するデューティソレノイド式のＩＳＣバルブ１１０が取付けられている。またスロットルボディ１０７には吸気管内に燃料を噴射するインジェクタ４が取り付けられている。インジェクタ４には図示しない燃料ポンプから燃料が与えられている。インジェクタに与えられる燃料の圧力は圧力調整器により一定に保たれている。
【００４９】
図示のＩＳＣバルブは、ＥＣＵ２内に設けられたＩＳＣバルブ駆動回路２０２から駆動電流Ｉが与えられるソレノイドにより駆動されてバイパス通路１０９内の空気通路の開口面積を調節するバルブで、駆動電流Ｉがデューティ制御されることにより、その開度が調整される。ＩＳＣバルブ１１０は、本来は、機関を始動した後、その回転が安定するまでの間アイドル回転速度を制御するために設けられたものである。本実施形態では、このＩＳＣバルブ１１０を、行程判別を行う際に内燃機関の各気筒に供給される空気を通過させる各気筒用の空気通路の開口面積を調節する各気筒用の吸気量調節バルブ５として用いる。
【００５０】
スロットルバルブ１０８の操作軸にスロットルバルブ開度を検出するスロットルセンサ６が取付けられ、このスロットルセンサの出力が図示しないＡ／Ｄ変換器を通してＥＣＵ２内のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２０１に与えられている。
【００５１】
また内燃機関のクランク軸１０４には鉄製のフライホイール７が取り付けられ、フライホイール７の外周に突起からなるリラクタ７ａが形成されている。内燃機関１のケースにはリラクタ７ａの回転方向の前端側エッジ７a1及び後端側エッジ７a2をそれぞれ検出してパルスを発生するクランク角センサ８が取り付けられている。クランク角センサ８は、リラクタ７に対向する磁極部を先端に有する鉄心と、該鉄心に巻回された信号コイルと、該鉄心に磁気結合された永久磁石とを備えた周知のもので、リラクタ７ａの回転方向の前端側エッジ７a1及び後端側エッジ７a2をそれぞれ検出したときに極性が異なるパルスを発生する。
【００５２】
なお本実施形態では、リラクタ７ａがフライホイールの外周に形成された突起からなっているが、フライホイールの外周に形成した凹部によりリラクタを構成してもよい。またリラクタは、クランク軸とともに回転する回転体に設けられていれば良く、必ずしもフライホイールの外周に設ける必要はない。
【００５３】
本実施形態では、ピストン１０３の上死点に相当するクランク角位置（上死点位置という。）よりも十分に進角した位置に設定された基準クランク角位置でクランク角センサ８がリラクタ７の前端側エッジ７a1を検出して第１パルスＶs1を発生し、上死点位置でクランク角センサ８がリラクタ７の後端側エッジ７a2を検出して第２パルスＶs2を発生するように、リラクタ７の極弧角とクランク角センサ８の設置位置とが設定されている。クランク角センサ８が出力するパルスＶs1，Ｖs2は、ＥＣＵ２内のマイクロプロセッサ２０１に与えられている。
【００５４】
ＥＣＵ２内に設けられたインジェクタ駆動回路２０３は、マイクロプロセッサ２０１から噴射指令が与えられたときにインジェクタ４に噴射パルスを与える回路である。インジェクタ４は、噴射パルスＶjが与えられている間にその弁を開いて吸気管内に燃料を噴射する。また点火回路２０４は、マイクロプロセッサ２０１から点火指令信号が与えられたときに点火コイル９の一次電流に急激な変化を生じさせるように点火コイルの一次電流を制御して点火コイル９の二次コイルに点火用の高電圧を誘起させる回路で、点火コイル９と共に内燃機関用点火装置を構成する。点火コイル９の二次コイルに得られる高電圧は高圧コードを通して点火プラグ３に印加され、高電圧発生時に点火プラグ３に発生する火花により内燃機関１が点火される。
【００５５】
マイクロプロセッサ２０１は、所定のプログラムを実行することにより、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段や、点火回路２０４に点火指令を与える時期（点火時期）を回転速度等の各種の制御条件に対して制御する点火時期制御手段や、各種の制御条件に対して燃料の噴射量を決定して、決定した量の燃料をインジェクタ４から噴射させるように、インジェクタ駆動回路２０３に噴射指令を与える燃料噴射制御手段などを構成する。
【００５６】
内燃機関の点火時期の制御を行う際には、機関の圧縮行程においてクランク角センサ８が第１パルス信号Ｖs1を発生する基準クランク角位置から点火時期に相当するクランク角位置までクランク軸が回転する間に点火タイマに計測させる時間データ（点火時期計測用計時データ）の形で点火時期が演算される。そして、機関の圧縮行程においてクランク角センサ８が基準クランク角位置で第１パルスＶs1を発生した時に演算された点火時期計測用計時データを点火タイマにセットしてその計測を開始させ、点火タイマがセットされた計時データの計測を完了した時（演算された点火時期を検出した時）に点火回路２０４に点火指令を与えて点火動作を行わせる。従って点火時期を制御する際には、クランク角センサ８の出力パルスから基準クランク角位置の情報を得るだけでなく、クランク角センサ８が第１パルスＶs1を発生したときに機関の燃焼サイクルがいずれの行程にあるのかを判別する必要がある。
【００５７】
また燃料噴射の制御を行う際には、各種の制御条件に対して燃料の噴射時間を演算して、演算された噴射時間の間インジェクタ４から燃料を噴射させるために該インジェクタに与える噴射パルスの時間幅を演算する。そして、所定の燃料噴射開始位置、例えば機関の吸気行程開始時の上死点位置でクランク角センサ８が第２パルスＶs2を発生したときに、インジェクタ駆動回路２０３に噴射指令を与えて、インジェクタ駆動回路２０３からインジェクタ４に演算された時間幅を有する噴射パルスを与える。従って、燃料噴射の制御を行う場合にも、クランク角センサ８が第２パルスＶs2を発生したことから燃料噴射を開始するクランク角位置の情報を得るだけでなく、該第２パルスＶs2が発生したときに機関の燃焼サイクルがいずれの行程にあるのかを判別する必要がある。
【００５８】
クランク角センサがパルスを発生したときに機関の燃焼サイクルがいずれの行程にあるのかを判別するため、本発明においては、内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置から一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間とし、内燃機関の各気筒に供給される空気を通過させる各気筒用の空気通路の開口面積を調節する各気筒用の吸気量調節バルブ５（本実施形態ではＩＳＣバルブ１１０）を設けて、内燃機関をアイドリング回転速度またはアイドリング回転速度に近い回転速度で回転させた状態で、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値（大きい値）に保持される判定対象区間と、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値よりも小さい第２の値に保持される判定対象区間とが交互に現れるように、内燃機関の回転に同期して吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行う。ここで、空気通路の開口面積が第１の値に保持される状態は、吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される状態に対応している。また空気通路の開口面積が第２の値に保持される状態は、吸気量調節バルブの開度が第１の開度よりも小さい第２の開度に保持される状態に対応している。
【００５９】
吸気量調節バルブとしてＩＳＣバルブを用いる場合、吸気量調節バルブの第１の開度は、ＩＳＣバルブの全開時の開度でも全開に近い状態まで開かれた時の開度でもよいが、以下の説明では、簡単にするために、ＩＳＣバルブの全開時の開度を第１の開度とする。同様に、吸気量調節バルブの第２の開度は、ＩＳＣバルブの全閉時の開度（開度０）でもよく、ＩＳＣバルブが全閉位置に近い位置にあるときの開度でもよいが、以下の説明では、簡単にするために、ＩＳＣバルブの全閉時の開度（開度０）を第２の開度とする。
【００６０】
この場合、吸気量調節バルブの開度が、各気筒の吸気量に同じ影響を与えるようにするために、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される（吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される）各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないように、行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておく。
【００６１】
そして、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が上記判定値よりも低いときに各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの膨張行程が行われたと判定する。
【００６２】
ここで、行程判別の対象とする内燃機関が並列２気筒４サイクル内燃機関であって、２つの気筒のピストンが同相で（一方の気筒のピストンが上死点にある時に他方の気筒のピストンも上死点にあるようにして）動き、２つの気筒で３６０°の位相差をもって燃焼サイクルが行われるものとする。
この場合に各気筒の行程を判別するには、例えば、以下の（ａ）ないし（ｃ）の動作を繰り返し行うことにより行程判別用吸気制御を行って、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が判定速度よりも高いか低いかによって、各気筒毎に、空気通路の開口面積が第１の値に保持された判定対象区間で吸気行程が行われたのか膨張行程が行われたのかを判定するようにすればよい。
（ａ）クランク角センサが第２パルス（上死点位置付近で発生するパルス）を発生したときに第１気筒用の空気通路の開口面積を第１の値にする（例えば第１気筒用のＩＳＣバルブを開く）と同時に第２気筒用の空気通路の開口面積を第２の値にする（例えば第２気筒用のＩＳＣバルブを閉じる）。
（ｂ）クランク軸が更に３６０°回転してクランク角センサが再び第２パルスを発生したときに第２気筒用の空気通路の開口面積を第１の値にする（例えば第２気筒用のＩＳＣバルブを開く）と同時に第１気筒用の空気通路の開口面積を第２の値にする（第１気筒用のＩＳＣバルブを閉じる）。
（ｃ）クランク軸が更に３６０°回転してクランク角センサが第２のパルスを発生したときに第２気筒用の空気通路の開口面積を第２の値にする（第２気筒用のＩＳＣバルブを閉じる）と同時に第１気筒用の空気通路の開口面積を第１の値にする（第１気筒用のＩＳＣバルブを開く）。
【００６３】
本実施形態では、内燃機関１の気筒数を１とし、ピストンの上死点に相当するクランク角位置である上死点位置から１回転の区間を判定対象区間としている。そして、行程判別用吸気制御を行った結果内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高くなったときに空気通路の開口面積を第１の値まで増大させた各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った結果内燃機関の回転速度が上記判定速度よりも低くなったときに空気通路の開口面積を第１の値まで増大させた各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する。
【００６４】
本実施形態では、上記の行程判別方法を行うため、マイクロプロセッサ２０１に所定のプログラムを実行させることにより、クランク角センサ８がピストンの上死点に相当するクランク角位置で第２のパルスＶs2を発生する毎にマイクロプロセッサ２０１に行程判別のための割込みルーチンを実行させ、この割込みルーチンにおいて行程判別に必要な各種の手段を構成する。
【００６５】
本実施形態においては、この割込みルーチンにより、図２に示すように、判別処理制御手段１０と、回転速度検出手段１１と、行程判別用吸気制御手段１２と、判定手段１３とを構成する。図２において、判別処理制御手段１０は、行程判別を行うために必要な一連の処理を所定の順序で行わせるように制御する手段であり、回転速度検出手段１１は、クランク角センサ８が出力するパルスの発生間隔から機関の回転速度を検出する手段である。
【００６６】
また行程判別用吸気制御手段１２は、空気通路の開口面積が増大している各気筒の判定対象区間と空気通路の開口面積が減少している各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように、クランク角センサ８の出力信号から各気筒の特定クランク角位置が検出される毎に吸気量調節バルブ５を制御する行程判別用吸気制御を行う手段であり、判定手段１３は、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度から各気筒の空気通路の開口面積を第１の値とした（増大させた）判定対象区間または空気通路の開口面積を第２の値とした（減少させた）判定対象区間でいずれの行程が行われたかを判定する手段である。
【００６７】
なお本実施形態のように、吸気量調節バルブ５としてＩＳＣバルブ１１０を用いる場合には、行程判別を行う際に吸気量調節バルブによる空気通路の開口面積の変化が機関の回転速度に明確に反映されるようにするために、行程判別を行う際にスロットルバルブ１０８を閉じておく。
【００６８】
上記判定手段１３は、行程判別用吸気制御手段１２による制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときに空気通路の開口面積が第１の値に保持されていた（ＩＳＣバルブが開かれていた）判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の回転速度が判定速度よりも低くいときに空気通路の開口面積が（ＩＳＣバルブが開かれていた）判定対象区間で膨張行程が行われたと判定する。
【００６９】
ここで図４及び図５を参照して、本発明の行程判別方法の原理を説明する。図４及び図５において（Ａ）は、行程判別処理を行った際の機関の実際の回転速度と設定された判定速度とを示し、（Ｂ）はＩＳＣバルブ１１０（吸気量調節バルブ５）の開閉動作を示している。また（Ｃ）はクランク角センサ８が出力する第１パルスＶs1及び第２パルスＶs2（クランク角信号）を示し、（Ｄ）は機関の行程変化を示している。本実施形態では、ピストンが上死点に達するときのクランク角位置である上死点位置（吸気行程が開始される位置及び膨張行程が開始される位置）で第２パルスＶs2が発生するようにクランク角センサ８が設けられている。
【００７０】
今、吸気行程が開始されるときの上死点位置から膨張行程が開始されるときの上死点位置までの判定対象区間をαとし、膨張行程が開始されるときの上死点位置から吸気行程が開始されるときの上死点位置までの判定対象区間をβとして、スロットルバルブを閉じた状態で、図４（Ｂ）ないし（Ｄ）に示すように、判定対象区間αでＩＳＣバルブを開き、判定対象区間βでＩＳＣバルブを閉じるように行程判別用吸気制御を行ったとする。この場合、吸気行程で吸入空気量が増加するため、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度は、図４（Ａ）に示すように設定された判定速度よりも高い値を示す。
【００７１】
これに対し、図５（Ｂ）ないし（Ｃ）に示すように、判定区間βでＩＳＣバルブを開き、判定対象区間αでＩＳＣバルブを閉じるように行程判別用吸気制御を行ったとすると、吸気行程で吸入空気量が増加しないため、機関の回転速度は上昇せず、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度は、図５（Ａ）に示すように、判定速度よりも低くなる。
【００７２】
このように、ＩＳＣバルブを開いた状態にする判定対象区間で吸気行程が行われるか否かによって、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が判定速度よりも高かったり低かったりするため、判定速度を適当に設定することにより、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が判定速度よりも高いときにＩＳＣバルブを開いて空気通路の開口面積を増大させた判定対象区間で吸気行程が行われたと判定することができ、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が判定速度よりも低いときにＩＳＣバルブを開いて空気通路の開口面積を増大させた判定対象区間で膨張行程が行われたと判定することができる。
【００７３】
上記の行程判別方法を実施するために、クランク角センサ８が第２パルスＶs2を発生する毎にマイクロプロセッサに実行させる割込みルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートを図３に示した。図３に示したアルゴリズムによる場合には、先ずステップ１０１で機関の回転速度を検出する。機関の回転速度の検出は、第２パルスＶs2が発生したときのタイマの計測値から前回第２パルサが発生した時刻から今回の第２パルスが発生した時刻までの時間を検出して、この時間から機関の回転速度を演算することにより行う。
【００７４】
次いでステップ１０２で行程判別済みフラグがセットされているか否かを判定することにより、行程判別が済んでいるか否かを判定する。その結果行程判別が済んでおり、行程判別済みフラグがセットされている場合には、以後何もしないでこの行程判別処理を終了する。行程判別が未だ済んでおらず、行程判別済みフラグがセットされていないときには、ステップ１０３に進む。
【００７５】
ステップ１０３ではスロットルバルブが閉じているか否かを判定し、スロットルバルブか閉じている場合には、ステップ１０４に進み、行程判別許可カウンタをインクリメントする。スロットルバルブが閉じていない場合には、ステップ１１５に進んで行程判別許可カウンタをクリアしてこの割込みを終了する。
【００７６】
ステップ１０３でスロットルバルブが閉じられていると判定され、ステップ１０４で行程判別許可カウンタをインクリメントした場合には、次いでステップ１０５に進んでＩＳＣバルブが開いた状態にあるか否かを判定する。その結果、ＩＳＣバルブが開いている場合には、ステップ１０６に進んでＩＳＣバルブを閉じ、ＩＣＳバルブが開いていない場合には、ステップ１１１に進んでＩＳＣバルブを開く。
【００７７】
ステップ１０６でＩＳＣバルブを閉じた場合には、次いでステップ１０７に進んで行程判別許可カウンタの計数値が、予め設定した行程判別設定回数よりも大きいか否かを判定する。またステップ１１１でＩＳＣバルブを開いた場合には、次いでステップ１１２で行程判別許可カウンタの計数値が予め設定した行程判別設定回数よりも大きいか否かを判定する。これは、ＩＳＣバルブの開閉動作を設定回数行った後に（ＩＳＣバルブの開閉が機関の回転速度に反映された後に）機関の行程判別を行うようにするためである。
【００７８】
ステップ１０７及びステップ１１２で行程判別許可カウンタの計数値が設定回数以下であると判定されたときには、以後何もしないでこの割込みを終了する。ステップ１０７で行程判別許可カウンタの計数値が設定回数よりも大きいと判定されたときにはステップ１０８に進み、ステップ１１２で行程行程判別許可カウンタの計数値が設定回数よりも大きいと判定されたときにはステップ１１３に進む。ステップ１０８及び１１３では、機関の実際の回転速度とアイドル回転速度との差が判定値よりも大きいか否かを判定する。
【００７９】
ステップ１０８で機関の実際の回転速度とアイドル回転速度との差が判定値よりも大きいと判定されたときには、ステップ１０９に進んで今回の割込みが行われたクランク角位置が圧縮行程の終了時（膨張行程開始時）の上死点位置であると判別し、機関の実際の回転速度とアイドル回転速度との差が判定値以下であると判定されたときには、ステップ１１４に進んで今回の割込みが行われたクランク角位置が排気行程終了時（吸気行程開始時）の上死点位置であると判別する。
【００８０】
ステップ１１３で機関の実際の回転速度とアイドル回転速度との差が判定値よりも大きいと判定されたときには、ステップ１１４に進んで今回の割込みが行われたクランク角位置が排気行程の終了時（吸気行程開始時）の上死点位置であると判別し、機関の実際の回転速度とアイドル回転速度との差が判定値以下であると判定されたときには、ステップ１０９に進んで今回の割込みが行われたクランク角位置が圧縮行程終了時（膨張行程開始時）の上死点位置であると判別する。
【００８１】
ステップ１０９またはステップ１１４で割込みが行われたクランク角位置（上死点位置）で終了する行程（または開始される行程）を判別した後、ステップ１１０に進んで行程判別済みフラグをセットし、ＩＳＣバルブを閉じてこの割込みを終了する。
【００８２】
図３に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ１０２ないし１０５と、ステップ１０７，１１０及び１１５とにより判別処理制御手段１０が構成され、ステップ１０１により回転速度検出手段が構成される。またステップ１０６及び１１１により行程判別用吸気制御手段１２が構成され、ステップ１０８，１０９，１１３及び１１４により判定手段１３が構成される。
【００８３】
上記の例では、機関の気筒に供給される空気の通路の開口面積を変化させる吸気量調節バルブとしてＩＳＣバルブを用いているが、吸気量調節バルブとしてスロットルバルブを用いることもできる。
【００８４】
即ち、内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する行程判別用吸気制御を行い、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が判定速度よりも低くいときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定することができる。
【００８５】
この場合、各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程または膨張行程が行われるように行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングを設定しておく。
【００８６】
上記のように、吸気量調節バルブとしてスロットルバルブを用い、各気筒毎にスロットルバルブが設けられたｎ気筒の４サイクル内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲を各気筒の判定対象区間として各気筒で行われる燃焼サイクルの行程を判別する場合、図２に示された行程判別装置の行程判別用吸気制御手段１２は、内燃機関の各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する機能を果たすように構成される。
【００８７】
また判定手段１３は、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が予め設定した判定速度よりも高いときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、行程判別用吸気制御を行った際の内燃機関の回転速度が判定速度よりも低いときにスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持された各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定するように構成される。
【００８８】
上記の判定装置においては、各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程または膨張行程が行われるように、行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングが設定されている。
【００８９】
次に本発明の第２の実施形態を図６及び図７を参照して説明する。
本発明の第２の実施形態では、各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のバイパス通路が閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、バイパス通路の開閉タイミングの位相を第１の行程判別用吸気制御におけるバイパス通路の開閉タイミングの位相と逆にして、各気筒用のバイパス通路が閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う。
【００９０】
この場合、第１の行程判別用吸気制御において各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、第２の行程判別用吸気制御において各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用の空気量調節バルブの制御のタイミングを設定しておく。      
【００９１】
図６及び図７に示した例では、クランク軸が１回転する毎に現れる各上死点位置から３６０°の区間（１回転の区間）を判定対象区間としている。図示の例では、上死点位置θ1〜θ2，θ3〜θ4及びθ5〜θ6の３６０°の判定対象区間の間ＩＳＣバルブを開状態に保持し、上死点位置θ2〜θ3及びθ4〜θ5の判定対象区間の間ＩＳＣバルブを閉状態に保持するようにＩＳＣバルブを制御して第１の行程判別用吸気制御を行った後、上死点位置θ6のクランク角位置でＩＳＣバルブの開閉のタイミングの位相を反転させて、上死点位置θ6〜θ7，θ8〜θ9及びθ10〜θ11の判定対象区間の間ＩＳＣバルブを開状態に保持し、上死点位置θ7〜θ8及びθ9〜θ10の判定対象区間の間ＩＳＣバルブを閉状態に保持するようにＩＳＣバルブを制御することにより第２の行程判別用吸気制御を行っている。
【００９２】
上記のような制御を行うと、図６に示すように、第２の行程判別用吸気制御の開始直後の判定対象区間において吸気行程が行われる場合に、第２の行程判別用吸気制御を行っている間に機関の回転速度が上昇する。これに対し、図７に示したように、第２の行程判別用吸気制御の開始直後の判定対象区間において膨張行程が行われる場合には、ＩＳＣバルブを開状態に保持している区間で機関の吸気量が減少するため、第２の行程判別用吸気制御を行っている間に機関の回転速度が下降する。
【００９３】
従って、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度と第２の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度とを検出して、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度と第２の行程判別用吸気制御を行っている間の機関の平均回転速度とを比較すると、図６に示したように、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定することができる。また図７に示したように、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定することができる。
【００９４】
図６及び図７に示した行程判別方法を実施する場合、図２に示した行程判別装置の行程判別用吸気制御手段１２は、各気筒用のスロットルバルブを閉じた状態で、各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のバイパス通路が閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、バイパス通路の開閉タイミングの位相を第１の行程判別用吸気制御におけるバイパス通路の開閉タイミングの位相と逆にして、各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のバイパス通路が閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用の吸気量調節バルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う機能を果たすように構成される。
【００９５】
また判定手段１３は、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度が、第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の平均回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定するように構成される。
【００９６】
また上記の行程判別装置においては、第１の行程判別用吸気制御において各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される（各気筒用の吸気量調節バルブの開度が第１の開度に保持される）各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、第２の行程判別用吸気制御においては各気筒用のバイパス通路が開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用の吸気量調節バルブの制御のタイミングが設定されている。
【００９７】
上記のように第１の行程判別用吸気制御と第２の行程判別用吸気制御とを行う行程判別装置においても、吸気量調節バルブとしてスロットルバルブを用いることができる。この場合、図２に示された行程判別用吸気制御手段１２は、各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と前記各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する第１の行程判別用吸気制御を一定期間行った後、スロットルバルブの開閉タイミングの位相を第１の行程判別用吸気制御におけるスロットルバルブの開閉タイミングの位相と逆にして、各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間と各気筒用のスロットルバルブが閉じられた状態に保持される各気筒の判定対象区間とが交互に現れるように内燃機関のクランク軸の回転に同期して各気筒用のスロットルバルブを制御する第２の行程判別用吸気制御を一定期間行う機能を果たすように構成される。
【００９８】
また判定手段１３は、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも低いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で吸気行程が行われたと判定し、第１の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度が前記第２の行程判別用吸気制御を行っている間の内燃機関の回転速度よりも高いときに、第２の行程判別用吸気制御が開始された直後の各気筒の判定対象区間で膨張行程が行われたと判定するように構成される。
【００９９】
上記の行程判別装置においては、第１の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちのいずれか一方が行われ、第２の行程判別用吸気制御において各気筒用のスロットルバルブが設定角度だけ開かれた状態に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のうちの他方が行われるように、第１の行程判別用吸気制御及び第２の行程判別用吸気制御における各気筒用のスロットルバルブの制御のタイミングが設定されている。
【０１００】
図４及び図５に示した例では、各気筒の上死点位置から３６０°の区間を各気筒の判定対象区間としているが、図８に示したように、各気筒の上死点位置から１８０°の区間を各気筒の判定対象区間とすることもできる。この場合には、クランク軸が１８０°回転する毎にクランク角センサからパルスを発生させて、判定対象区間の特定を行う。図８に示した例では、機関のクランク軸に取付けられたフライホイールの外周に２つのリラクタが１８０°間隔で設けられていて、クランク角センサが、各気筒の上死点位置よりも進角した位置及び各気筒の上死点位置でそれぞれ第１パルスＶs1及び第２パルスＶs2を発生し、各気筒の下死点位置よりも進角した位置及び各気筒の下死点位置でそれぞれ第３パルスＶs3及び第４パルスＶs4を発生するようになっている。各気筒の上死点位置で発生する第２パルスＶs1と下死点位置で発生する第４パルスＶs4とを識別し得るようにするため、２つのリラクタの極弧角を異ならせることにより、第１パルスＶs1が発生してから第２パルスＶs2が発生するまでの角度間隔と、第３パルスＶs3が発生してから第４パルスＶs4が発生するまでの角度間隔とを異ならせておく。そして、第２パルスＶs2が検出されてから第４パルスＶs4が検出されるまでの区間を判定対象区間として、吸気量調節バルブ（この例ではＩＳＣバルブ）が開かれた状態に保持される判定対象区間と、吸気量調節バルブが閉じられた状態に保持される判定対象区間とが交互に現れるように、内燃機関の回転に同期して吸気量調節バルブを制御する行程判別用吸気制御を行う。
上記のような行程判別用吸気制御を行うと、図８（Ａ），（Ｃ）に示したように、吸気量調節バルブが開状態にされる判定対象区間で吸気行程が行われたときに、機関の回転速度が判定速度よりも高い値を示すが、図８（Ａ），（Ｄ）に示したように、吸気量調節バルブが開状態にされる判定対象区間で膨張行程が行われたときには、機関の回転速度が判定速度より低い値を示す。従って、行程判別用吸気制御を行った際の機関の回転速度が判定速度よりも高いか低いかを判定することにより、吸気量調節バルブを開状態にした判定対象区間で吸気行程が行われたのか膨張行程が行われたのかを判別することができる。
【０１０１】
同様に、図６及び図７に示した例のように、第１の行程判別用吸気制御と第２の行程判別用吸気制御とを行う場合にも、各気筒の上死点位置から１８０°の区間を各気筒の判定対象区間とすることができる。
【０１０２】
なお機関の燃焼行程は規則的に繰り返されるため、本発明に係わる行程判別方法は、機関が始動した後、一度だけ行えばよい。
【０１０３】
上記の各実施形態では、クランク角センサから上死点位置で第２パルスＶs2を発生させて、この第２パルスに同期して行程判別用吸気制御を行わせているが、各気筒用の第２パルスＶs2の発生位置は必ずしも各気筒の上死点位置である必要はなく、各気筒の上死点位置よりも僅かに進角した位置で第２パルスＶs2を発生させるようにしても良い。このように第２パルスの発生位置を設定すると、該第２パルスを機関の始動時の点火位置を定める信号として用いることができる。
【０１０４】
即ち、各気筒の判定対象区間は、内燃機関の各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置または各気筒のピストンの上死点に対応するクランク角位置より僅かに進んだクランク角位置から１８０°以上３６０°以下の一定のクランク角範囲に設定するのが好ましい。
【０１０５】
本発明の行程判別方法及び行程判別装置においては、行程判別用吸気制御を行わせるために、各判定対象区間を検出する必要がある。上記の各実施形態では、各気筒の吸気行程開始時の上死点位置及び膨張行程開始時の上死点位置で、第２パルスが発生するようにクランク角センサ８を設けて、このクランク角センサが第２パルスを発生するクランク角位置を判定対象区間の開始位置として検出するようにしている。
【０１０６】
しかしながら、本発明は、このようにして判定対象区間を検出する場合に限定されるものではなく、クランク角センサが所定のパルスを発生する毎にタイマを起動させて、該タイマに所定の時間（回転速度により異なる）を計測させることにより、吸気行程を含む判定対象区間及び膨張行程を含む判定対象区間を検出するようにしてもよい。
【０１０７】
上記の実施形態では、吸気行程が開始されるタイミング及び膨張行程が開始されるタイミングをそれぞれ判定対象区間が開始されるタイミングとしているが、吸気行程が開始されるタイミング及び膨張行程が開始されるタイミングよりも僅かに早いタイミング、または僅かに遅いタイミングを判定対象区間が開始されるタイミングとしてもよい。
【０１０８】
また本発明においては、各気筒用の空気通路の開口面積が第１の値に保持される各気筒の判定対象区間で各気筒の燃焼サイクルの吸気行程及び膨張行程のいずれか一方は行われるが両行程の双方が行われることはないようにすればよいので、必ずしも、吸気行程が開始されるタイミング付近及び膨張行程が開始されるタイミング付近に判定対象区間が開始されるタイミングを設定する必要はなく、排気行程が開始されるタイミング付近のタイミング及び圧縮行程が開始されるタイミング付近のタイミングを判定対象区間が開始されるタイミングとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態のハードウェアの構成を概略的に示した構成図である。
【図２】マイクロプロセッサにより構成される各種の手段を含む本発明の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態においてクランク角センサがパルスを発生する毎にマイクロプロセッサが実行する割込みルーチンのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態の判定動作を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態の判定動作を説明するための他のグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態の判定動作を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態の判定動作を説明するための他のグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態において判定対象区間を異ならせた例を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１１０】
１  内燃機関
２  ＥＣＵ
２０１  マイクロプロセッサ
２０２  ＩＳＣバルブ駆動回路
２０３  インジェクタ駆動回路
２０４  点火回路
５  吸気量調節バルブ
８  クランク角センサ
１１  回転速度検出手段
１２  行程判別用吸気制御手段
１３  判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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