(57)【要約】【課題】シリンダヘッドの小型化やコスト低減を図ると共に、各気筒の行程を長期に渡って正確に判別することができるエンジンの行程判別装置を提供する。【解決手段】４気筒の４サイクルエンジン２５における各気筒の吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ第１の連通管５を介して連通され、合流した合成吸気圧力を検出する第１の吸気圧センサ７と、エンジン２５の特定気筒の第１の吸気管３ａに第２の連通管９を介して連通され、単独の吸気圧力を検出する第２の吸気圧センサ１１と、エンジン２５のクランク軸１３の位相（クランク角度位置）を検出するクランク角センサ１５と、を備えることによって、第２の吸気圧センサ１１が検出した吸気圧力とクランク角センサ１５が検出したクランク軸１３の位相とにより行程判別を行う。【選択図】図１
2007107457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒の４サイクルエンジンにおける各気筒の吸気管にそれぞれ連通され、合流した合成吸気圧力を検出する第１の吸気圧センサと、
前記エンジンの特定気筒の吸気管に連通され、単独の吸気圧力を検出する第２の吸気圧センサと、
前記エンジンのクランク軸の位相を検出するクランク角センサと、
を備え、
前記第２の吸気圧センサが検出した吸気圧力と前記クランク角センサが検出したクランク軸の位相とにより、行程判別を行うことを特徴とするエンジンの行程判別装置。
【請求項２】
一端が前記各気筒の吸気管にそれぞれ連通され、他端が合流して前記第１の吸気圧センサに接続される第１の連通管の管路長は、一端が前記特定気筒の吸気管に連通され、他端が前記第２の吸気圧センサに接続される第２の連通管の管路長以上とされることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの行程判別装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の吸気圧センサが、対応する前記吸気管に対して、燃料噴射装置と同じ側に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの行程判別装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の吸気圧センサが、前記燃料噴射装置に燃料を供給する燃料供給管に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの行程判別装置。
【請求項５】
前記第２の吸気圧センサが、前記エンジンの同調を取る為に設けられた同調取出し部を介して、前記特定気筒の吸気管に連通されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの行程判別装置。
【請求項６】
前記第２の吸気圧センサが、前記エンジンの端に位置する前記同調取出し部を介して、前記特定気筒の吸気管に連通されることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの行程判別装置。
【請求項７】
前記第２の吸気圧センサが、前記同調取出し部とは別に設けられた圧力取り出し部を介して、前記特定気筒の吸気管に連通されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの行程判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射式の多気筒の４サイクルエンジンにおいて、燃料噴射装置（インジェクタ）による燃料噴射タイミングを決定するために、各気筒の動作行程の判別を行うエンジンの行程判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射装置により各気筒に個別に燃料供給を行う燃料噴射式の多気筒の４サイクルエンジン（以下、燃料噴射式多気筒エンジンと略記する）においては、各気筒の燃料噴射タイミングを適正化するために、各気筒が、吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の４行程の何れにあるのかを判別する必要がある。
そこで、各気筒の行程がいずれの行程にあるかを判別する行程判別装置として、一般には、エンジンのクランク軸の位相（クランク角度位置）を検出するクランク角センサと、カム軸の位相（角度位置）を検出するカム角センサとを具備して、クランク軸の位相とカム軸の位相との相互関係から各気筒の行程状態を判別する構成のものが、種々用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、燃料の噴射量を適正量に制御するために、エンジンの負荷検出を行う必要がある。そこで、上記行程判別装置には、エンジンの各気筒のスロットル・ボディにおけるスロットル弁の下流部に連通する連通管に吸気圧センサを接続すると共に、大気圧を検出する大気圧センサを装備し、前記連通路から各気筒の平均圧力をサンプリングし、サンプリングした各気筒の平均圧力と大気圧とからエンジンの負荷を推定する構成を備えたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２４４７１５号公報
【特許文献２】特許平１０−２２７２５２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、カム軸に行程判別用のカム角センサを設ける構成は、センサの取付けスペースを確保するためにシリンダヘッドの大型化やコストアップを招く。シリンダヘッドの大型化は、高さ寸法に制約がある二輪車では、特に問題になる。
さらに、高温の悪環境下となるカム軸付近へカム角センサを設けることに起因し、センサの耐久性の低下や、信頼度の低下を招く可能性があった。
【０００６】
さらに、新規にエンジンを設計開発する場合は、カム軸の位相を検出するカム角センサの装備を配慮することもそれほど困難ではないが、既存エンジンを燃料噴射式にする際には、角度センサを取り付ける為に多数の変更が必要となり、コストアップを招くという問題も生じた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、シリンダヘッドの小型化やコスト低減を図ると共に、各気筒の行程を長期に渡って正確に判別することができるエンジンの行程判別装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、多気筒の４サイクルエンジンにおける各気筒の吸気管にそれぞれ連通され、合流した合成吸気圧力を検出する第１の吸気圧センサと、
前記エンジンの特定気筒の吸気管に連通され、単独の吸気圧力を検出する第２の吸気圧センサと、
前記エンジンのクランク軸の位相を検出するクランク角センサと、
を備え、
前記第２の吸気圧センサが検出した吸気圧力と前記クランク角センサが検出したクランク軸の位相とにより、行程判別を行うことを特徴とするエンジンの行程判別装置により達成される。
【０００９】
なお、上記構成のエンジンの行程判別装置において、一端が前記各気筒の吸気管にそれぞれ連通され、他端が合流して前記第１の吸気圧センサに接続される第１の連通管の管路長は、一端が前記特定気筒の吸気管に連通され、他端が前記第２の吸気圧センサに接続される第２の連通管の管路長以上とされることが望ましい。
【００１０】
また、上記構成のエンジンの行程判別装置において、前記第１及び第２の吸気圧センサが、対応する前記吸気管に対して、燃料噴射装置と同じ側に取り付けられることが望ましい。
【００１１】
また、上記構成のエンジンの行程判別装置において、前記第１及び第２の吸気圧センサが、前記燃料噴射装置に燃料を供給する燃料供給管に取り付けられることが望ましい。
【００１２】
また、上記構成のエンジンの行程判別装置において、前記第２の吸気圧センサが、前記エンジンの同調を取る為に設けられた同調取出し部を介して、前記特定気筒の吸気管に連通されることが望ましい。
【００１３】
また、上記構成のエンジンの行程判別装置において、前記第２の吸気圧センサが、前記エンジンの端に位置する前記同調取出し部を介して、前記特定気筒の吸気管に連通されることが望ましい。
【００１４】
また、上記構成のエンジンの行程判別装置において、前記第２の吸気圧センサが、前記同調取出し部とは別に設けられた圧力取り出し部を介して、前記特定気筒の吸気管に連通されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るエンジンの行程判別装置によれば、第２の吸気圧センサが検出する特定気筒における単独の吸気圧力は、クランク軸が２回転（即ち、７２０°の回転）する間に実施される吸気、圧縮、爆発、排気の４行程を一周期として、各行程毎に明らかな差異を持つ変動を示す。そこで、この第２の吸気圧センサが検出した吸気圧力と、クランク角センサが検出したクランク軸の位相とから、各気筒の燃料噴射タイミングを適正化するために必要な行程判別と、エンジンの負荷検出の際に必要な大気圧推定とが可能になる。
【００１６】
即ち、行程判別用としてカム軸にカム角センサを装備する必要が無くなり、また、大気圧検出用に専用の大気圧センサを装備する必要もなくなる。
従って、カム軸の位相を検出するカム角センサを廃止して、シリンダヘッドの小型化やコスト低減を図ることができる。また、カム角センサを高温の悪環境下に配置することに起因したセンサの耐久性の低下や信頼度の低下を回避して、各気筒の行程を長期に渡って正確に判別できるようになる。さらに、大気圧を検出する大気圧センサの省略によって、更なるコストの低減、コンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係るエンジンの行程判別装置を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るエンジンの行程判別装置の概略構成を示すブロック図、図２は図１に示した第１の吸気圧センサ及び第２の吸気圧センサが検出する吸気圧力の特性図である。
【００１８】
本実施形態に係るエンジンの行程判別装置１は、図１に示すように、４気筒の４サイクルエンジン２５における各気筒の吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ第１の連通管５を介して連通され、合流した合成吸気圧力を検出する第１の吸気圧センサ７と、前記エンジン２５の特定気筒（第１気筒）の第１の吸気管３ａに第２の連通管９を介して連通され、単独の吸気圧力を検出する第２の吸気圧センサ１１と、前記エンジン２５のクランク軸１３の位相（クランク角度位置）を検出するクランク角センサ１５と、これらの各センサ７，１１，１５の検出信号に基づいてエンジン２５の各気筒の行程判別と大気圧推定を行う制御回路１７と、から構成されている。
【００１９】
本実施形態の場合、第１の連通管５及び第２の連通管９が接続される吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、運転者のスロットル操作に応じて吸気流路を開閉するスロットルバルブ２１が装備されたスロットル・ボディである。
そして、各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ内のスロットルバルブ２１よりも下流の管壁の上側（上部壁側）に、これら吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ内に燃料をそれぞれ噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）２３が装備されている。
【００２０】
本実施形態における第１の連通管５は、一端が各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに接続された４本の分岐管５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、これらの分岐管５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの他端を相互に連通させる集合部５ｅと、集合部５ｅから延出して先端に第１の吸気圧センサ７が接続されるセンサ接続管５ｆとから構成されており、第１の吸気圧センサ７を４本の吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに連通させている。
この第１の連通管５の分岐管５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに導入される各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ毎の吸気圧力は、集合部５ｅで合成された合成吸気圧力として、第１の吸気圧センサ７に検出される。
【００２１】
第２の連通管９は、一端が第１の吸気管３ａに接続されると共に、他端が第２の吸気圧センサ１１に接続された１本の独立した管体である。従って、第２の吸気圧センサ１１は、第１の吸気管３ａにおける単独の吸気圧力を検出する。
そして、上述の第１の連通管５及び第２の連通管９と各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとの接続部は、いずれもインジェクタ２３と同じ側（即ち、管壁の上側）に設定されている。
【００２２】
また、本実施形態の場合、一端がエンジンの各気筒の吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ連通され、他端が合流して第１の吸気圧センサ７に接続される第１の連通管５の管路長は、最短部でも第２の連通管９の管路長以上となるように設定されている。
図示例の場合は、並列の４本の吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの中央位置（直列４気筒エンジン２５のクランク軸方向の中央）に第１の吸気圧センサ７が設置されているため、第１の連通管５における管路長の最短部は、第２気筒の吸気管３ｂまたは第３気筒の吸気管３ｃのいずれかと第１の吸気圧センサ７とを連通させる連通経路の長さとなる。
【００２３】
第２の吸気圧センサ１１が検出する単独の吸気圧力は、図２に示した吸気圧特性Ｐ１に示すように、クランク軸１３が２回転（即ち、７２０°の回転）する間に実施される吸気、圧縮、爆発、排気の４行程を一周期として、各行程毎に明らかな差異を持つ変動を示すため、クランク角センサ１５が検出するクランク軸１３の位相と照合させることで、各行程の判別が可能になる。
【００２４】
また、第２の吸気圧センサ１１が検出する吸気圧特性Ｐ１では、排気工程の終了位置付近（図２の破線で囲った領域Ｓの当たり）が大気圧となり、第２の吸気圧センサ１１の検出値から大気圧推定が可能になる。
第１の吸気圧センサ７の検出する吸気圧力は合成吸気圧力であり、各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの吸気圧力の総和（各気筒の平均圧力）となり、図２の吸気圧特性Ｐ２に示す特性となる。
【００２５】
制御回路１７は、第２の吸気圧センサ１１が検出した前記エンジン２５の特定気筒（第１気筒）における単独の吸気圧力と、クランク軸１３の位相とにより行程判別を行う。
また、制御回路１７は、第１の吸気圧センサ７が検出した前記エンジン２５における各気筒の合成吸気圧力から噴射マップ検索をしたり、第２の吸気圧センサ１１の検出圧力から推定した大気圧と第１の吸気圧センサ７が検出する合成吸気圧力とから、エンジンの負荷を推定したりする。
【００２６】
以上に説明したエンジンの行程判別装置１では、第２の吸気圧センサ１１が検出する吸気圧力は、クランク軸１３が２回転（即ち、７２０°の回転）する間に実施される吸気、圧縮、爆発、排気の４行程を一周期として、各行程毎に明かな差異を持つ変動を示すため、第２の吸気圧センサ１１が検出した吸気圧力とクランク角センサ１５が検出したクランク軸１３の位相とから、各気筒毎の燃料噴射タイミングを適正化するために必要な行程判別と、エンジンの負荷検出の際に必要な大気圧推定が可能になる。
【００２７】
即ち、行程判別用としてカム軸にカム角センサを装備する必要が無くなり、また、大気圧検出用に専用の大気圧センサを装備する必要もなくなる。
従って、カム軸の位相を検出するカム角センサを廃止して、シリンダヘッドの小型化やコスト低減を図ることができる。また、カム角センサを高温の悪環境下に配置することに起因したセンサの耐久性の低下や信頼度の低下を回避して、各気筒の行程を長期に渡って正確に判別できるようになる。さらに、大気圧を検出する大気圧センサの省略によって、更なるコストの低減、コンパクト化を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態に係るエンジンの行程判別装置１では、第２の連通管９よりも第１の連通管５の管路長を長く設定したため、第２の連通管９に弛み（最低部）が生じることがない。そこで、吸気管３ａに導入された燃料が、第２の連通管９に生じた弛みに溜まって、第２の吸気圧センサ１１が正確な吸気圧力を検出できなくなる虞れがない。
【００２９】
即ち、本実施形態における第２の吸気圧センサ１１は、図２に示した第１の吸気管３ａの圧力変化を正確に検出でき、行程判別や大気圧推定に必要な正確な圧力データを制御回路１７に出力できる。また、第２の吸気圧センサ１１は、吸気圧力の変動を検出する為にレスポンスが要求されるので、この点でも第２の連通管９を第１の連通管５よりも短く設定したことが有利になる。
【００３０】
また、前記エンジン２５の各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに連結する各吸気圧センサ７，１１は、燃料がセンサの検出面に滞留しないように、センサの検出面が鉛直下方を向くように取り付ける必要がある。更に、各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとの接続部が吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの管壁の下側（下部壁側）であると、連通管にたるみが生じる原因になる。
しかし、本実施形態の場合、各吸気圧センサ７，１１の接続位置は、インジェクタ２３と同じ側である吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの管壁の上側（上部壁側）に取り付けられた為、上記の問題を解消できる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、第２の吸気圧センサ１１の装備数は１個で、第１の吸気管３ａに連通した。しかし、本発明に係るエンジンの行程判別装置１によれば、第２の吸気圧センサ１１を他の吸気管３ｂ，３ｃ，３ｄのいずれかに連通したり、複数の吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに連通したりすることで、エンジン２５の特定気筒における行程を判別するようにしても良い。
【００３２】
図３及び図４は、上記した本実施形態に係る行程判別装置１が装着されるエンジン２５を示している。
エンジン２５におけるシリンダヘッド２６の吸気ポート２７に接続された吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの上方には、図３及び図４に示すように、各インジェクタ２３に燃料を供給するデリバリーパイプ（燃料供給管）２８が装備されている。
【００３３】
デリバリーパイプ２８は、各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの上方に、クランク軸方向と平行に延在するように水平に配設されており、吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上のインジェクタ２３にそれぞれ接続されると共に、基端側（図３中左側）が燃料パイプ３０を介して図示しない燃料タンクの燃料供給部に接続されている。
【００３４】
このようなエンジン構造の場合、デリバリーパイプ２８には、ある程度の機械的強度を持つ管体が使用されるため、上記第１及び第２の吸気圧センサ７，１１が、取付用ブラケットを介してデリバリーパイプ２８上に取り付けられる構成とした。
そこで、第１及び第２の吸気圧センサ７，１１を取り付けるために、専用の取付け部材を用意する必要がなく、取付けが容易になると共に、部品の増加を防止して、コスト低減を図ることができる。
【００３５】
また、上記第１及び第２の吸気圧センサ７，１１をデリバリーパイプ２８上に取り付ける構成としたことにより、各吸気圧センサ７，１１の検出面を下向きにして、吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの上方に配設した構成とすることができ、燃料が検出面に溜まることを防止する良好な取り付け状態とすることができる。
【００３６】
図５は、上記行程判別装置１に係るエンジン２５の各気筒の吸気管における他の例を示したものである。
図５に示した吸気管３３には、エンジンの同調を取る為の同調取出し部３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設けられている。この同調取出し部３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、圧力取出し部としてのニップル接続部であり、不使用時はプラグ等により栓をされるが、プラグの代わりに接続管をねじ込み接続することができる。
【００３７】
そこで、上記第２の吸気圧センサ１１が連通する第２の連通管９の一端を、前記同調取出し部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの何れかにねじ込み接続することで、第２の吸気圧センサ１１を特定気筒の吸気管３３に連通させた構成とすることができる。
このような構成とすることで、第２の吸気圧センサ１１と特定気筒の吸気管との接続を容易に達成できる。
【００３８】
なお、上記第２の吸気圧センサ１１は、エンジン２５の端に位置する気筒（第１気筒又は第４気筒）の吸気管に設けた同調取出し部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの何れかを介して、特定気筒（第１気筒又は第４気筒）の吸気管に連通されることが望ましい。
即ち、エンジン２５の同調をとる時には、Ｔ字管を同調取出し部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの何れかに接続する等の作業が必要となるので、エンジン２５の端に位置する吸気管に設けた同調取り出し部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの何れかの方が、作業性が良い。
【００３９】
また、上記第２の吸気圧センサ１１は、上記同調取出し部３４ａ，３４ｂ，３４ｃの何れかとは別にエンジン２５の特定気筒の吸気管に設けられた圧力取り出し部に、接続するように構成しても良い。
このようにすると、エンジン２５の特定気筒の吸気管に設けた同調取り出し部とは別に圧力取り出し部を設けることにより、エンジン２５の同調をとる時に第２の吸気圧センサ１１に連通する第２の連通管９を着脱する必要がなく、エンジン２５の同調作業等の作業性を向上させることができる。
【００４０】
尚、本発明の工程判別装置が装備されるエンジンの気筒数は、上記実施形態で示した直列４気筒に限らず、２気筒以上の各種の多気筒エンジンに応用可能であることは云うまでもない。
また、本実施形態の場合、各吸気管３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのスロットルバルブ２１よりも下流にインジェクタ２３を装備したが、本発明に係るエンジンの行程判別装置はスロットルバルブより上流側にインジェクタを取り付けるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの行程判別装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した第１の吸気圧センサ及び第２の吸気圧センサが検出する吸気圧力の特性図である。
【図３】図１に示した行程判別装置が装着されるエンジンの平面図である。
【図４】図３のＡ方向矢視図である。
【図５】図４に示したエンジンの各気筒の吸気管における他の例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  行程判別装置
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  吸気管
５  第１の連通管
７  第１の吸気圧センサ
９  第２の連通管
１１  第２の吸気圧センサ
１３  クランク軸
１５  クランク角センサ
１７  制御回路
２１  スロットルバルブ
２３  インジェクタ（燃料噴射装置）
２５  エンジン
２７  吸気ポート
２８  デリバリーパイプ（燃料供給管）
【図１】
2007107457.tif 000003
【図２】
2007107457.tif 000004
【図３】
2007107457.tif 000005
【図４】
2007107457.tif 000006
【図５】
2007107457.tif 000007