(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する行程判定方法であって、
前記特定の気筒で行われる行程変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力を検出し、
前記吸気圧力の変化の傾きの情報を含む量を判定対象変数として、各判定対象区間における判定対象変数の大きさが反映された量を判定対象値として求め、
各判定対象区間で求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項２】
前記判定対象値は、各判定対象区間において前記吸気圧力の絶対値が増加していく過程で吸気圧力の変化の傾きが最大になったときの前記判定対象変数の値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項３】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力のクランク角に対する傾きであり、
前記判定対象値は、各判定対象区間で前記吸気圧力の絶対値が増加していく過程における前記判定対象変数の最大値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項４】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力の時間に対する傾きであり、
前記判定対象値は、各判定対象区間で前記吸気圧力の絶対値が増加していく過程における前記判定対象変数の最大値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項５】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力の単位時間あたりの変化量であり、
前記判定対象値は、前記吸気圧力の絶対値が増加していく過程で前記吸気圧力の時間に対する傾きが最大になったときの前記判定対象変数である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項６】
前記判定対象変数は、前記クランク軸が単位角度回転する間に生じる前記吸気圧力の変化量であり、
前記判定対象値は、前記吸気圧力の絶対値が増加していく過程で前記吸気圧力のクランク角に対する傾きが最大になったときの前記判定対象変数である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項７】
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の累積値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項８】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力のクランク角に対する傾きであり、前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の累積値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項９】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力の時間に対する傾きであり、
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の累積値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１０】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力の単位時間あたりの変化量であり、
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の累積値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１１】
前記判定対象変数は、前記クランク軸が単位角度回転する間に生じる前記吸気圧力の変化量であり、
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の累積値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１２】
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の平均値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１３】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力のクランク角に対する傾きであり、前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の平均値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１４】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力の時間に対する傾きであり、
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の平均値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１５】
前記判定対象変数は、前記吸気圧力の単位時間あたりの変化量であり、
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の平均値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１６】
前記判定対象変数は、前記クランク軸が単位角度回転する間に生じる前記吸気圧力の変化量であり、
前記判定対象値は、各判定対象区間における前記判定対象変数の平均値である請求項１に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１７】
４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が、前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する行程判定方法であって、
各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、前記内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器とを設けておき、
前記特定の気筒で行われる行程の変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力を前記サンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングし、
前記基準信号を基にして各判定対象区間を検出し、
前記吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めて、吸気圧力の傾きが負であるときの判定対象変数の各判定対象区間における最大値を判定対象値として求め、
各判定対象区間で求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１８】
４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が、前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する行程判定方法であって、
各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、前記内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器とを設けておき、
前記特定の気筒で行われる行程の変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力を前記サンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングし、
前記基準信号を基にして各判定対象区間を検出し、
前記吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の累積値を判定対象値として求め、
各判定対象区間において求められた前記判定対対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項１９】
４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が、前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する行程判定方法であって、
各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、前記内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器とを設けておき、
前記特定の気筒で行われる行程の変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力を前記サンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングし、
前記基準信号を基にして各判定対象区間を検出し、
前記吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の平均値を判定対象値として求め、
各判定対象区間において求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項２０】
前記サンプルタイミング信号発生手段は、前記内燃機関のクランク軸の複数の異なる回転角度位置の情報をそれぞれ複数のサンプリング位置の情報として含む回転角検出信号を発生する回転角センサと、前記回転角検出信号から前記複数のサンプリング位置をそれぞれ検出して各サンプリング位置で前記サンプルタイミング信号を発生するサンプリング位置検出手段とからなっている請求項１７，１８または１９に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項２１】
前記サンプルタイミング信号発生手段は、一定の周期で前記サンプルタイミング信号を発生する発振器からなっている請求項１７，１８または１９に記載の４サイクル内燃機関の行程判定方法。
【請求項２２】
４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する行程判定装置であって、
各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、
前記内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器と、
前記基準信号の発生位置を基にして各判定対象区間を検出する判定対象区間検出手段と、
前記特定の気筒で行われる行程の変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力を前記サンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段と、
前記吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差の絶対値を判定対象変数として求めるとともに、前記吸気圧力の変化の傾きが負であるときの前記判定対象変数の各判定対象区間における最大値を判定対象値として求める判定対象変数最大値演算手段と、
前記判定対象変数最大値演算手段により求められた各判定対象区間における判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段と、
を具備した４サイクル内燃機関の行程判定装置。
【請求項２３】
４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する行程判定装置であって、
各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、
前記内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器と、
前記基準信号の発生位置を基にして各判定対象区間を検出する判定対象区間検出手段と、
前記特定の気筒で行われる行程の変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力を前記サンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段と、
前記吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の累積値を判定対象値として求める判定対象変数累積値演算手段と、
各判定対象区間において求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段と、
を具備した４サイクル内燃機関の行程判定装置。
【請求項２４】
４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する行程判定装置であって、
各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、
前記内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器と、
前記基準信号の発生位置を基にして各判定対象区間を検出する判定対象区間検出手段と、
前記特定の気筒で行われる行程の変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力を前記サンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段と、
前記吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の平均値を判定対象値として求める判定対象変数平均値演算手段と、
各判定対象区間において求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段と、
を具備した４サイクル内燃機関の行程判定装置。
【請求項２５】
前記サンプルタイミング信号発生手段は、前記内燃機関のクランク軸の複数の異なる回転角度位置の情報をそれぞれ複数のサンプリング位置の情報として含む回転角検出信号を発生する回転角センサと、前記回転角検出信号から前記複数のサンプリング位置をそれぞれ検出して各サンプリング位置で前記サンプルタイミング信号を発生するサンプリング位置検出手段とからなっている請求項２２，２３または２４に記載の４サイクル内燃機関の行程判定装置。
【請求項２６】
前記サンプルタイミング信号発生手段は、一定の周期で前記サンプルタイミング信号を発生する発振器からなっている請求項２２，２３または２４に記載の４サイクル内燃機関の行程判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４サイクル内燃機関の行程を判定する行程判定方法及び該方法を実施するために用いる行程判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に燃料を供給する手段として、インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）と、該インジェクタに燃料を与える燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで噴射指令信号を発生する電子式のコントローラ（ＥＣＵ）と、噴射指令信号が与えられたときにインジェクタに駆動電流を与えるインジェクタ駆動回路とを備えた燃料噴射装置（ＥＦＩ）が用いられている。
【０００３】
この燃料噴射装置を用いて、例えば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、機関の吸入行程付近で燃料を噴射することが望ましい。吸入行程付近で燃料を噴射させるためには、吸入行程を検出する必要があるが、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、吸入行程を判定することができない。
【０００４】
そのため、従来は、１燃焼サイクル当たり１回転するカム軸に、１燃焼サイクル当たり１回だけパルス波形の基準信号を発生するカム軸センサを取り付けるとともに、クランク軸が単位角度回転する毎に位置検出用パルス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位置検出用パルスを特定することにより、各位置検出用パルスにより検出されるクランク軸の回転角度位置において機関がいずれの行程にあるかを判定するようにしていた。
【０００５】
ところがこの方法では、クランク軸とカム軸の双方にパルス信号を発生するセンサを取り付ける必要があったため、コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、特開平１０−２２７２５２号に示されているように、クランク軸が所定の角度回転する毎に回転角検出パルスを発生するクランク軸センサをクランク軸に取り付けるとともに、特定の気筒に対応する吸気圧力を検出する圧力センサを設けて、クランク軸センサが特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で回転角検出パルスを発生したときに検出された吸気圧力（吸気管内の圧力、通常は負圧）を、１回転前の同じ位置で検出された吸気圧力と比較することにより、４サイクル内燃機関の行程の判定を行う方法が提案された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記既提案の方法によれば、カム軸センサを取り付ける必要がないため、コストの上昇を招くことなく行程判定を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、スロットルバルブが十分に開かれて、吸気管内に常時大量の空気が流れ込む状態で機関が運転されているときには、大量の空気流により吸気圧力が細かく脈動するため、今回の回転角検出パルスの発生位置で検出された吸気圧力と、前回同じ位置で検出された吸気圧力との差を明確に識別することができなくなったり、吸気圧力の大小関係が逆転したりするため、行程の判定を適確に行うことができないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、カム軸センサを用いることなく、４サイクル内燃機関の各１回転の区間が吸入行程及び圧縮行程が行われる区間か、燃焼行程及び排気行程が行われる区間かを判定する行程判定方法、及び該判定方法を実施するために用いる行程判定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる行程範囲方法は、４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間を判定対象区間として、各判定対象区間が前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間か、燃焼行程及び排気行程が行われた区間かを判定する方法である。
【００１１】
本発明者は、４サイクル内燃機関では、吸入行程及び圧縮行程が行われる１回転の区間における吸気圧力の変化の傾きが、燃焼行程及び排気行程が行われる１回転の区間における値よりも必ず大きくなることを見出した。本発明では、これらの点に着目して、４サイクル内燃機関の行程の判定を行う。
【００１２】
即ち、本発明の行程判定方法においては、特定の気筒で行われる行程変化が反映された内燃機関の吸気圧力を検出し、吸気圧力の変化の傾きの情報を含む量を判定対象変数として、各判定対象区間における判定対象変数の大きさが反映された量を判定対象値として求める。そして、各判定対象区間で求められた判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間である（各判定対象区間の一つ前の判定対象区間及び次の判定対象区間が燃焼・排気行程を行う区間である）と判定する。
【００１３】
上記吸気圧力の変化の傾きは、吸気圧力のクランク角に対する変化の傾き（単位クランク角当たりの変化率）でもよく、吸気圧力の時間に対する変化の傾き（単位時間当たりの変化率）でもよい。
【００１４】
上記「吸気圧力の変化の傾きの情報を含む量」は、吸気圧力の傾き（変化率）そのものであってもよく、吸気圧力の傾きに相応する量であってもよい。例えば、圧力センサの出力を一定の時間間隔、または一定の角度間隔でサンプリングして吸気圧力を検出する場合には、前回のサンプリング値と今回のサンプリング値との差（正または負の符号をとる）を、吸気圧力の変化の傾きの情報を含む量として用いることができる。
【００１５】
前回のサンプリング値と今回のサンプリング値との差を判定対象変数とする場合、該判定対象変数の符号は、吸気圧力の前回のサンプリング値と今回のサンプリング値との差を求める際に、前回のサンプリング値から今回のサンプリング値を引くのか、今回のサンプリング値から前回のサンプリング値を引くのかによって相違する。本発明において、吸気圧力の前回のサンプリング値と今回のサンプリング値との差を判定対象変数とする場合、該判定対象変数の演算は、上記いずれの方法で行ってもよい。
【００１６】
上記吸気圧力の変化の傾きの情報を含む判定対象変数は、吸気圧力の変化の傾きそのものでもよく、吸気圧力の単位時間あたりの変化量や、クランク角が単位角度回転する間に生じる吸気圧力の変化量等でもよい。
【００１７】
また上記判定対象値としては、例えば、各判定対象区間において、吸気圧力（負圧）の絶対値が増加していく過程で吸気圧力の変化の傾きが最大になったときの判定対象変数を用いるのが好ましい。
【００１８】
４サイクル内燃機関においては、スロットルバルブを十分に開いて機関を運転している状態で、吸気圧力に細かい脈動が生じるが、その状態でも、吸入行程及び圧縮行程が行われる区間では、吸気圧力の絶対値が増加していく過程で生じる吸気圧力の変化の傾きの最大値が、燃焼行程及び排気行程が行われる区間における値よりも必ず大きくなる。
【００１９】
したがって、上記のように、吸気圧力の変化の傾きの情報を含む量を判定対象変数として、各判定対象区間において吸気圧力の傾きの大きさが最大になったときの判定対象変数の値を判定対象値として求めると、各判定対象区間で求められた判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると確実に判定することができる。
【００２０】
なお４サイクル内燃機関においては、スロットルバルブ開度の如何に係わりなく、吸入行程及び圧縮行程が行われる１回転の区間における吸気圧力の最小値（吸気負圧の絶対値の最大値）が、燃焼行程及び排気行程が行われる１回転の区間における吸気圧力の最小値よりも必ず小さくなるため、各判定対象区間における吸気圧力の最小値を検出することによっても行程判定を行うことが可能である。
ところが、内燃機関の高速回転時にスロットルバルブを全開状態から急に閉じた場合には、吸気圧力の最小値を示すクランク角位置が燃焼行程及び排気行程が行われる判定対象区間側にシフトする傾向があるため、各判定対象区間における吸気圧力の最小値から行程の判定を行うようにした場合には、燃焼行程及び排気行程が行われる区間における判定判定対象変数の最小値の方が、吸入行程及び圧縮行程が行われる区間における判定対象変数の最小値よりも小さくなって、行程の判定を適確に行うことができなくなるケースが生じる可能性がある。
【００２１】
これに対し、４サイクル内燃機関においては、吸気圧力（負圧）の絶対値が増加していく過程で生じる吸気圧力の変化の傾きが、必ず吸入行程及び圧縮行程が行われる区間で最大になるため、上記のように、吸気圧力の絶対値が増加していく過程で生じる吸気圧力の変化の傾きを検出して行程の判定を行うようにすると、機関の急減速時においても行程判定を適確に行うことができる。
【００２２】
上記の判定方法では、各判定対象区間において吸気圧力の絶対値が増加していく過程で生じる吸気圧力の変化の傾きの最大値に着目して行程の判定を行うようにしたが、４サイクル内燃機関においては、吸入行程及び圧縮行程が行われる判定対象区間における吸気圧力の傾きの累積値または平均値が、燃焼行程及び排気行程が行われる判定対象区間における値よりも必ず大きくなるため、吸気圧力の傾きの累積値または平均値を用いることによっても行程の判定を行うことができる。
【００２３】
上記の行程判定方法を実施するために用いる行程判定装置は、各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器と、基準信号の発生位置を基にして各判定対象区間を検出する判定対象区間検出手段と、特定の気筒で行われる行程の変化が反映された内燃機関の吸気圧力をサンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段と、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差の絶対値を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間における判定対象変数の最大値を判定対象値として求める判定対象変数最大値演算手段と、各判定対象区間において求められた判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段とを備えた構成とすることができる。
【００２４】
本発明に係わる行程判定装置はまた、各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器と、基準信号の発生位置を基にして各判定対象区間を検出する判定対象区間検出手段と、特定の気筒で行われる行程の変化が反映された内燃機関の吸気圧力をサンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段と、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の累積値を判定対象値として求める判定対象変数累積値演算手段と、各判定対象区間において求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を前記特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段とを備えた構成とすることができる。
【００２５】
本発明に係わる行程判定装置はまた、各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段と、内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器と、基準信号の発生位置を基にして各判定対象区間を検出する判定対象区間検出手段と、特定の気筒で行われる行程の変化が反映された前記内燃機関の吸気圧力をサンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段と、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の平均値を判定対象値として求める判定対象変数平均値演算手段と、各判定対象区間において求められた判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段とを備えた構成とすることができる。
【００２６】
上記の各構成を有する行程判定装置において、サンプルタイミング信号発生手段は、内燃機関のクランク軸の複数の異なる回転角度位置の情報をそれぞれ複数のサンプリング位置の情報として含む回転角検出信号を発生する回転角センサと、回転角検出信号から複数のサンプリング位置をそれぞれ検出して各サンプリング位置でサンプルタイミング信号を発生するサンプリング位置検出手段とにより構成することができる。
【００２７】
上記回転角センサとしては、例えば、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられて、機関のクランク軸の回転速度に比例した周波数の交流電圧をクランク軸の回転に同期して発生する発電コイルを用いることができる。
【００２８】
このように、機関のクランク軸の回転に同期して交流電圧を誘起する発電コイルを回転角センサとして用いる場合、発電コイルの誘起電圧の零クロス点や、ピーク点をサンプリング位置とすることができる。従ってこの場合、サンプリング位置検出手段は、発電コイルに誘起する交流電圧の零クロス点を検出したときにサンプリング位置検出信号を発生する零クロス検出回路や、該交流電圧のピーク点を検出したときにサンプリング位置検出信号を発生するピーク検出回路により構成することができる。
【００２９】
上記回転角センサは、内燃機関の複数の回転角度位置の情報を含む信号を発生するものであればよいので、内燃機関のクランク軸が所定角度回転する毎にパルス信号を発生する信号発生装置を上記回転角センサとして用いることもできる。この場合、サンプリング位置検出手段は、信号発生装置が発生するパルス信号の立ち上がりに相応するクランク軸の回転角度位置及びパルス信号の立下がりに相応するクランク軸の回転角度位置の少なくとも一方を検出する回路（例えば微分回路）により構成することができる。
【００３０】
また上記サンプルタイミング信号発生手段は、一定の周期でサンプルタイミング信号を発生する発振器により構成することもできる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００３２】
図１はＥＣＵにより内燃機関を制御するシステムの構成例を示した構成図である。図示の内燃機関１は単気筒の４サイクル機関で、シリンダ１ａと、ピストン１ｂと、ピストン１ｂにコンロッドを介して連結されたクランク軸１ｃと、吸気ポート１ｄ及び排気ポート１ｅを有するシリンダヘッド１ｆと、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気バルブ１ｇ及び排気バルブ１ｈと、クランク軸１ｃにより駆動されるカム軸１ｉと、カム軸１ｉの回転に伴って吸気バルブ１ｇ及び排気バルブ１ｈを駆動するバルブ駆動機構１ｊと、吸気ポート１ｄに接続された吸気管１ｋとを備えており、吸気管１ｋ内にはスロットルバルブ１ｍが設けられている。
【００３３】
内燃機関１のシリンダヘッドには点火プラグ２が取り付けられ、点火プラグ２は、点火コイルＩＧの二次コイルに高圧コードを通して接続されている。
【００３４】
また内燃機関の吸気管１ｋには、インジェクタ（電磁燃料噴射弁）３が取り付けられている。図示のインジェクタ３は、燃料噴射口を先端に有し、燃料供給口を後端部寄りに有するインジェクタボディと、該インジェクタボディ内で燃料噴射口を開く位置（開位置）と閉じる位置（閉位置）との間を変位し得るように設けられたバルブ部材と、該バルブ部材を常時閉位置側に付勢する付勢手段と、バルブ部材を開位置側に駆動するソレノイドとを備えた周知のもので、ソレノイドに駆動電流が与えられている間その燃料噴射口を開いて内燃機関の吸気管内に燃料を噴射する。
【００３５】
４は機関に供給する燃料を蓄える燃料タンク、５は燃料タンク４内の燃料をインジェクタ３に供給する電動式の燃料ポンプ、６はインジェクタ３の燃料供給口につながる管路に接続された圧力調整器である。圧力調整器６は、インジェクタ３に与えられる燃圧が設定値を超えたときに燃料ポンプ５から供給される燃料の一部を燃料タンク４に戻すことにより、燃圧をほぼ設定値に保つように調整する。
【００３６】
このように、インジェクタ３に与えられる燃圧はほぼ一定に保たれているため、インジェクタ３から噴射する燃料の量（燃料噴射量）は、インジェクタ３の噴射口が開いている時間により決まる。インジェクタ３の噴射口が開いている時間は、インジェクタに駆動電流を与える時間によりほぼ決まる。したがって、燃料噴射量を制御する際には、各種の制御条件に応じて機関が要求する燃料噴射量を演算するとともに、その噴射量を得るために必要な噴射時間を求め、所定の噴射タイミングが検出されたときに演算された噴射時間の間インジェクタに駆動電流を与えて、燃料の噴射を行わせる。
【００３７】
７は機関のクランク軸１ｃにより駆動される磁石発電機である。図示の磁石発電機は、クランク軸１ｃに取り付けられた磁石回転子７ａと、機関のケース等に固定された固定子７ｂとからなっている。図示の磁石回転子７ａは、クランク軸１ｃに取り付けられたカップ状のフライホイール７ｃと、このフライホイールの内周に取り付けられた複数の永久磁石７ｄとを備えた周知のフライホイール磁石回転子からなっている。図示の例では、フライホイールの内周に６個の永久磁石７ｄが取り付けられていて、これらの永久磁石が１２極に着磁されている。
【００３８】
また固定子７ｂは、多数の歯部が放射状に形成された多極星形鉄心と、該鉄心の多数の歯部にそれぞれ巻回された多数の発電コイルとからなっていて、固定子７ｂを構成する多極星形鉄心の各歯部の先端の磁極部が、磁石回転子７ａの磁極部に所定のギャップを介して対向させられている。
【００３９】
８はインジェクタ３からの燃料噴射量と機関の点火時期とを制御するＥＣＵ、９は磁石発電機７の固定子に設けられたバッテリ充電用発電コイルの出力電圧Ｖｂによりレギュレータ１０を通して充電されるバッテリである。バッテリ９の出力電圧は、電動燃料ポンプ５の電源端子とＥＣＵ８の電源端子とに与えられている。ＥＣＵ８内には、バッテリの電圧をマイクロコンピュータを駆動するのに適した定電圧に調整する電源回路が設けられていて、該電源回路からマイクロコンピュータの電源端子に電源電圧が印加されている。
【００４０】
ＥＣＵ８には、インジェクタ３から噴射させる燃料の量を制御するための制御条件と、機関の点火時期を制御するための制御条件とを検出する各種のセンサの出力が入力されている。
【００４１】
図示の例では、吸気管１ｋ内の圧力を吸気圧力として検出する圧力センサ１２と、機関の吸気温度を検出する吸気温度センサ１３と、機関の冷却水の温度を検出する水温センサ１４とが設けられていて、これらのセンサの出力がＥＣＵ８のＡ／Ｄ入力ポートに入力されている。
【００４２】
またクランク軸の特定の回転角度位置でパルスを発生するパルサ１５が設けられ、このパルサの出力がＥＣＵ８に入力されている。パルサ１５は、フライホイール７ｃの外周に形成された突起または凹部からなるリラクタ７ｅのエッジを検出してパルスを発生する。パルサ１５は、例えば、リラクタ７ｅに対向する磁極部を先端に有する鉄心と、該鉄心に磁気結合された永久磁石と、該鉄心に巻回された信号コイルとにより構成される。
【００４３】
パルサ１５は、リラクタ７ｅの回転方向の前端縁を検出したとき、及び該リラクタ７ｅの回転方向の後端縁を検出したときにそれぞれ極性が異なる対のパルスを発生する。このパルサ１５により基準信号発生器が構成され、該パルサが発生する対のパルスの一方が基準信号として用いられる。
【００４４】
ここでは、図３Ｃに示すように、パルサ１５がリラクタ７ｅの前端縁を検出したとき及び後端縁を検出したときにそれぞれ負極性のパルスＶp1及び正極性のパルスＶp2を発生するものとする。これらのパルスＶp1及びＶp2のいずれを基準信号として用いても良いが、ここでは、負極性のパルスＶp1を基準信号として用い、該パルスＶp1の発生位置（パルスＶp1がしきい値に達する位置）を基準回転角度位置とする。
【００４５】
ＥＣＵ８は、基準信号Ｖp1が発生したことを認識したときに、機関のクランク軸の回転角度位置が基準回転角度位置に一致したことを検出する。図示の内燃機関は４サイクル機関であるため、１燃焼サイクル当たり基準信号Ｖp1が２回発生する。
【００４６】
また図示の例では、磁石発電機７の固定子の鉄心の一つの歯部に巻回された発電コイルが回転角センサ１６として用いられ、この回転角センサを構成する発電コイルが出力する正弦波形の交流電圧Ｖg が回転角検出信号としてＥＣＵ８に入力されている。
【００４７】
ＥＣＵ８内には、インジェクタ駆動回路と、点火コイルＩＧの一次電流を制御する一次電流制御回路とが設けられていて、インジェクタ駆動回路の出力端子及び一次電流制御回路の出力端子にそれぞれインジェクタ３及び点火コイルＩＧの一次コイルが接続されている。
【００４８】
ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより、インジェクタ３及び点火コイルＩＧの一次電流を制御するために必要な各種の機能実現手段を構成する外、パルサ（基準信号発生器）１５、回転角センサ１６及び圧力センサ１２とともに、機関の行程の判定を行う行程判定装置を構成する。
【００４９】
図２は、図１に示したシステムのハードウェアの構成と、ＥＣＵ８内のマイクロコンピュータと該マイクロコンピュータが実行するプログラムとにより構成される各種の機能実現手段の構成とをブロック図で示したものである。
【００５０】
図２において、８０１はインジェクタ３に駆動電流を供給するインジェクタ駆動回路、８０２は点火コイルの一次電流を制御する一次電流制御回路で、これらの回路はＥＣＵ８内にハードウェア回路として設けられている。
【００５１】
また８０４は圧力センサ１２の出力（吸気圧力）をサンプリングするタイミングを定めるサンプルタイミング信号を各判定対象区間で複数回ずつ発生するサンプルタイミング信号発生手段である。本実施形態で用いるサンプルタイミング信号発生手段８０４は、回転角センサ１６が発生する交流電圧（回転角検出信号）Ｖg が負の半波から正の半波に移行する際に生じるゼロクロス点を検出したときにパルス波形のサンプルタイミング信号を発生するゼロクロス検出回路からなっている。その他の機能実現手段は、ＥＣＵ８内のマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータが実行する所定のプログラムとにより構成される。
【００５２】
以下、本発明に係わる行程判定方法及び装置と、図２の各部の構成とを説明する。
【００５３】
先ず、本発明に係わる行程判定方法及び行程判定装置について説明する。
【００５４】
図３は４サイクル内燃機関の吸気圧力Ｐのクランク角θに対する変化の一例と、回転角センサ１６が出力する回転角検出信号Ｖg の波形と、基準信号発生器１５が発生するパルス信号の波形とを示している。図３（Ａ）において、曲線ａは、機関のスロットルバルブ１ｍを十分に開いた状態で機関を運転しているときに圧力センサ１２により検出される吸気圧力を示し、曲線ｂはスロットルバルブを閉じて（スロットルバルブ開度を最小にして）機関をアイドリング運転しているときの吸気圧力Ｐの変化を示している。曲線ｃは、スロットルバルブを全開状態から急に閉じて機関を急減速したときの吸気圧力Ｐの変化を示している。
【００５５】
また図３（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、機関のクランク軸により駆動される磁石発電機７内に設けられた発電コイルからなる回転角センサ１６が発生する回転角検出信号Ｖg の波形及び基準信号発生器１５が発生するパルスＶp1，Ｖp2の波形を示し、図３（Ｄ）は機関の行程を示している。
【００５６】
既に述べたように、本実施形態では、基準信号発生器（パルサ１５）がリラクタ７ｅの回転方向の前端縁を検出したときに発生するパルス信号Ｖp1を基準信号として用いる。
【００５７】
また吸気圧力のサンプルタイミングとして、回転角センサ１６が発生する回転角検出信号が負の半波から正の半波に移行する際の各ゼロクロス点（以下単にゼロクロス点という。）を用いている。この例では、磁石発電機７の回転子が１２極に構成されているため、回転角検出信号Ｖg はクランク軸が１回転する間に６サイクル発生するが、この回転角検出信号の６つのゼロクロス点をそれぞれサンプルタイミングとして用いる。
【００５８】
また図示の例において、基準信号Ｖp1の発生位置である基準位置θo は、機関のピストンが上死点に達したときのクランク軸の回転角度位置の直前の位置に設定され、基準信号Ｖp1が発生した直後に現れる回転角検出信号Ｖg のゼロクロス点が機関のピストンが上死点に達したときのクランク軸の回転角度位置に一致するように、基準信号発生器１５及び磁石発電機７が設けられている。
【００５９】
本実施形態では、回転角検出信号Ｖg の各ゼロクロス点（サンプリング位置）を特定するため、基準信号Ｖp1が発生したことが検出された直後に現れる回転角検出信号Ｖg のゼロクロス点に識別番号０を付し、以下サンプリング位置として用いるゼロクロス点に１〜５の識別番号を付けている。このように回転角検出信号の一連のゼロクロス点に識別番号を付けると、各識別番号０のゼロクロス点から次の識別番号０のゼロクロス点までの区間を、４サイクル内燃機関のクランク軸が特定の気筒のピストンの上死点に相応する位置から１回転する区間（判定対象区間）として検出することができる。
【００６０】
図３（Ａ）の曲線ａ〜ｃに見られるように、４サイクル内燃機関においては、吸気圧力の最小値が、必ず吸入行程及び圧縮行程が行われる１回転の区間で現れる。図３（Ａ）において、Ｐmin1はスロットルバルブが十分に開かれていて、吸気圧力が曲線ａのような変化を示すときに現れる最小値を示し、Ｐmin2及びＰmin3はそれぞれ、機関がアイドリング運転されていて吸気圧力が曲線ｂのような変化を示すとき、及び機関が急減速させられて吸気圧力が曲線ｃのような変化を示すときの吸気圧力の最小値を示している。
【００６１】
スロットルバルブが十分に開かれているときには、図３（Ａ）の曲線ａのように吸気圧力に細かい脈動が見られるが、この場合にも、吸入行程及び圧縮行程が行われる１回転の区間において、吸気圧力に最小値Ｐmin1が顕著に現れる。また図３（Ａ）の曲線ｂに見られるように、機関のアイドリング時にも、吸入行程及び圧縮行程が行われる１回転の区間において、吸気圧力に最小値Ｐmin1が現れる。
【００６２】
これより、４サイクル内燃機関の定常運転時には、吸気圧力の最小値が現れる判定対象区間を吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定できることが分かる。
【００６３】
しかしながら、機関の急減速時には、図３（Ａ）の曲線ｃのように、吸気圧力の最小値Ｐmin3が現れるときのクランク軸の回転角度位置が燃焼行程及び排気行程が行われる区間側にシフトするため、吸気圧力の最小値を見る方法では、行程の判定を適確に行うことができなくなるおそれがある。
【００６４】
そこで、本発明者は、多くの実験を通して、４サイクル内燃機関の吸気圧力の変化について種々検討した結果、定常運転時においても、急加減速時においても、吸気圧力の変化に以下のような特徴があることを見出した。
【００６５】
ａ． 吸入行程及び圧縮行程（以下吸入・圧縮行程という。）が行われる１回転の区間では、吸気圧力の絶対値が増加していく過程での吸気圧力の変化の傾きが、燃焼行程及び排気行程（以下燃焼・排気行程という。）が行われる１回転の区間において吸気圧力が増加していく過程での吸気圧力の変化の傾きよりも必ず大きくなる。
【００６６】
ｂ． 吸入・圧縮行程が行われる１回転の区間では、吸気圧力の変化の傾きの累積値が、燃焼・排気行程が行われる１回転の区間における該吸気圧力の変化の傾きの累積値よりも必ず大きくなる。
【００６７】
ｃ． 吸入・圧縮行程が行われる１回転の区間では、吸気圧力の変化の傾きの平均値が、燃焼・排気行程が行われる１回転の区間における該吸気圧力の変化の傾きの平均値よりも必ず大きくなる。
【００６８】
本発明の方法では、吸気圧力の変化に上記ａないしｃの特徴があることに着目して機関の行程判定を行う。本発明の行程判定方法の好ましい態様では、各判定対象区間でサンプルタイミング信号を複数回発生するサンプルタイミング信号発生手段８０４と、内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号を発生する基準信号発生器１５とを設けておいて、特定の気筒で行われる行程の変化が反映された内燃機関の吸気圧力をサンプルタイミング信号が発生する毎に（図示の例では識別番号０〜５が付されたゼロクロス点が検出される毎に）サンプリングし、基準信号を基にして各判定対象区間を検出する。そして、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めて、吸気圧力の傾きが負であるときの判定対象変数の各判定対象区間における最大値を判定対象値として求め、各判定対象区間で求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する。
【００６９】
今、スロットルバルブを十分に開いて（例えばスロットルバルブを全開状態にして）機関を運転しているものとすると、吸気圧力は図３（Ａ）の曲線ａに示すように変化する。このとき、吸入行程及び圧縮行程が行われる１回転の区間（図示のＡ区間）における判定対象値［吸気圧力の傾きが負であるときの判定対象変数（１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差）の各判定対象区間における最大値］はΔＰamであるのに対し、燃焼行程及び排気行程が行われる区間における判定対象値の最大値はΔＰam´となり、ΔＰam＞ΔＰam´となる。
【００７０】
また、機関のアイドリング時における吸気圧力の変化は図３（Ａ）の曲線ｂのようになるが、このとき、吸入・圧縮行程が行われるＡ区間における判定対象値はΔＰbmであるのに対し、燃焼・排気行程が行われるＢ区間では、吸気圧力の傾きが常に正であるため、判定対象値は０である。
【００７１】
更に、機関の急減速時には、吸気圧力が図３（Ａ）の曲線ｃのように変化するが、このとき、吸入・圧縮行程が行われるＡ区間における判定対象値はΔＰcmであるのに対し、燃焼・排気行程が行われるＢ区間における判定対象値はΔＰcm´となり、ΔＰcm＞ΔＰcm´となる。
【００７２】
上記のように、機関の運転状態がいかなる場合でも、吸入・圧縮行程が行われる区間において吸気圧力の絶対値が増加していく過程での吸気圧力の変化の傾きの最大値（判定対象値）が、燃焼・排気行程が行われる区間において吸気圧力の絶対値が増加していく過程での吸気圧力の変化の傾きの最大値よりも大きくなるため、各判定対象区間で求められた上記判定対象値を比較することにより、各判定対象区間が吸入・圧縮行程が行われた区間であるのか、燃焼・排気行程が行われた区間であるのかを確実に判定することができる。
【００７３】
図２に示した例では、本発明に係わる行程判定方法を実施する行程判定装置が、図示しない内燃機関のクランク軸の複数の異なる回転角度位置の情報をそれぞれ複数のサンプリング位置の情報として含む回転角検出信号を発生する回転角センサ１６と、内燃機関のクランク軸の特定の回転角度位置に設定された基準回転角度位置で基準信号Ｖp1を発生する基準信号発生器（パルサ）１５と、各判定対象区間において回転角検出信号の複数のゼロクロス点を検出して、各ゼロクロス点を検出する毎にサンプルタイミング信号を発生するサンプルタイミング信号発生手段８０４と、基準信号Ｖp1の発生位置を基にして各判定対象区間を検出する判定対象区間検出手段８０５と、特定の気筒で行われる行程の変化が反映された内燃機関の吸気圧力をサンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段８０６と、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差の絶対値を判定対象変数として求めるとともに、吸気圧力の変化の傾きが負であるときの判定対象変数の各判定対象区間における最大値を判定対象値として求める判定対象変数最大値演算手段８０７と、この演算手段８０７により求められた判定対象値を記憶する判定対象値記憶手段８０８と、判定対象変数最大値演算手段により求められた各判定対象区間における判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段８０９とにより構成されている。
【００７４】
前述のように、サンプルタイミング信号発生手段８０４はゼロクロス検出回路からなっていて、回転角検出信号が負の半波から正の半波へ移行する際のゼロクロス点を検出して、それぞれのゼロクロス点でサンプルタイミング信号を発生する。
【００７５】
判定対象区間検出手段８０５は、基準信号Ｖp1が発生した直後に発生したサンプルタイミング信号（ゼロクロス検出信号）に識別番号０を付し、以後発生する一連のサンプルタイミング信号に識別番号１〜５を付す。これにより各識別番号０のゼロクロス点から次の識別番号０のゼロクロス点までの区間を判定対象区間として検出する。
【００７６】
吸気圧力サンプリング手段８０６は、回転角センサ１６が出力する回転角検出信号のゼロクロス点が検出されてサンプルタイミング信号が発生する毎に圧力センサ１２が検出している吸気圧力Ｐをサンプリングする。
【００７７】
判定対象変数最大値演算手段は、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力Ｐn-1 と今回サンプリングした吸気圧力Ｐn との差の絶対値を判定対象変数として求めるとともに、吸気圧力の変化の傾きが負であるときの判定対象変数の各判定対象区間における最大値ΔＰm を判定対象値として演算して、演算した判定対象値を記憶手段８０８に記憶させる。
【００７８】
判定手段８０９は、今回の判定対象区間で求められた判定対象値を一つ前の判定対象区間で求められて記憶手段８０８に記憶されている判定対象値と比較して、各判定対象区間で求められた特定の気筒に対応する判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた同じ気筒に対応する判定対象値よりも小さいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する。
【００７９】
上記の例では、図３（Ｂ）に示した回転角検出信号Ｖg が負の半波から正の半波に移行する際のゼロクロス点をサンプリング位置としているが、回転角検出信号が正の半波から負の半波に移行する際のゼロクロス点をサンプリング位置としてもよく、回転角検出信号のすべてのゼロクロス点をサンプリング位置としてもよい。また回転角検出信号の正負のピーク点により検出される回転角度位置をサンプリング位置とすることもでき、ゼロクロス点と正負のピーク点との双方をサンプリング位置とすることもできる。
【００８０】
ゼロクロス点とピーク点との双方をサンプリング位置とすると、サンプリング間隔を短くすることができるため、更にきめ細かく吸気管内の圧力変化を検出して行程判定を正確に行うことができる。
【００８１】
上記の例では、回転角センサとして機関により駆動される磁石発電機内の発電コイルを用いているが、回転角センサは、内燃機関の複数の回転角度位置の情報を含む信号を発生するものであればよく、内燃機関が所定角度回転する毎にパルス信号を発生する信号発生装置を用いることもできる。この場合、吸気圧力サンプリング手段は、信号発生装置が発生するパルス信号の立上りに相応するクランク軸の回転角度位置及び該パルス信号の立下がりに相応するクランク軸の回転角度位置の少なくとも一方をサンプリング位置とするように構成する。
【００８２】
クランク軸が所定の角度回転する毎にパルスを発生する信号発生装置としては、例えば、機関始動用電動機により駆動されるピニオンギアを噛み合わせるために、フライホイールの外周に取り付けられたリングギアの歯を検出してパルス信号を発生するようにしたもの（ギアセンサ）を用いることができる。また回転する部材の回転角度位置を検出するために一般に用いられているロータリエンコーダを上記回転角センサとして用いることもできる。
【００８３】
回転角センサとしてエンコーダを用いる場合、該エンコーダから回転角検出パルスと基準パルスの双方を発生させることにより、該エンコーダが回転角センサと基準信号発生器とを兼ねるようにことができる。エンコーダから回転角検出パルスと基準パルスの双方を発生させるには、例えば、内燃機関が微小角度回転する毎にエンコーダから発生させる一連のパルスの発生間隔を一部で不等間隔として、等角度間隔で発生するパルスをＥＣＵに回転角検出パルスとして認識させ、不等間隔で発生したパルスを基準パルスとして認識させるようにすればよい。
【００８４】
また内燃機関が微小角度回転する毎にエンコーダから発生させる一連のパルスの内の一つのパルスの幅が他のパルスの幅と異なるようにしておいて、パルス幅が等しい一連のパルスを回転角検出パルスとして認識させ、パルス幅が他のパルスと異なる一つのパルスを基準パルスとして認識させるようにしてもよい。
【００８５】
次に、図１及び図２に示した制御システムにおいて、ＥＣＵ８により実現される行程判定手段以外の機能実現手段を説明すると、回転速度演算手段８０３は、各瞬時における内燃機関の回転速度を検出するために設けられたもので、この回転速度演算手段は、パルサ１５が出力するパルスの発生間隔から機関の回転速度を演算する。
【００８６】
噴射量演算手段８１０は、吸気温度センサ１３により検出された吸気温度、水温センサ１４により検出された機関の冷却水温度等の各種センサの出力と、回転速度演算手段８０３により演算された機関の回転速度等の制御条件に対して燃料噴射量を演算する。噴射量を演算する際には、大気圧等の更に他の条件を制御条件とすることもある。
【００８７】
噴射時期演算手段８１１は、回転速度演算手段８０３により演算された各回転速度における噴射時期（燃料の噴射を開始する時期）を、クランク軸が基準位置θo から噴射時期に相応する回転角度位置まで回転するのに要する時間の形で演算して、演算した噴射時期を噴射指令発生手段８１２に与える。
【００８８】
噴射指令発生手段８１２は、噴射量演算手段８１０により演算された量の燃料をインジェクタから噴射させるために必要な噴射時間を演算して、基準信号発生器１５の出力から得られる回転角度情報に基づいて、噴射時期演算手段により演算された所定の噴射時期が検出された時に、演算した噴射時間に相当する信号幅を有する噴射指令信号をインジェクタ駆動回路８０１に与える。
【００８９】
インジェクタ駆動回路８０１は、噴射指令信号が発生している間インジェクタ３に駆動電流を与えて、該インジェクタから燃料を噴射させる。
【００９０】
点火時期演算手段８１３は、回転速度演算手段８０３により演算された回転速度に対して内燃機関の点火時期を演算する。
【００９１】
点火指令発生手段８１４は、例えばパルサ１５が特定のパルスを発生した時に点火時期演算手段により演算された点火時期の検出を開始して、演算された機関の点火時期が検出された時に点火コイル一次電流制御回路８０２に点火指令信号を与える。
【００９２】
一次電流制御回路８０２は、点火指令信号が与えられた時に点火コイルＩＧの一次電流に急激な変化を生じさせて、該点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧を誘起させる。この点火用高電圧は点火プラグ２に印加されるため、点火プラグ２で火花放電が生じて機関が点火される。
【００９３】
図２に示した行程判定装置を構成するために、ＥＣＵ８のマイクロコンピュータに実行させるプログラムの行程判定ルーチンのアルゴリズムの一例を図４に示した。
【００９４】
図４に示した行程判定ルーチンは、一定の時間毎（例えば２msec毎）に実行される。このルーチンでは、先ずステップ１において、今回サンプリングされた吸気圧力をＰＢとして読み込み、ステップ２において、今回サンプリングされた吸気圧力ＰＢが前回サンプリングされた吸気圧力ＰＢ２よりも小さいか否か（吸気圧力の傾きが負であるか否か）を判定する。その結果、今回サンプリングされた吸気圧力ＰＢが前回サンプリングされた吸気圧力ＰＢ２よりも小さい（吸気圧力の傾きが負である）と判定されたときには、ステップ３に進んで、前回サンプリングされた吸気圧力ＰＢ２から今回サンプリングされた吸気圧力ＰＢを減じ、その演算結果を判定対象変数の現在値ΔＰとして記憶された後ステップ４に進む。
【００９５】
ステップ２において、今回サンプリングされた吸気圧力ＰＢが前回サンプリングされた吸気圧力ＰＢ２よりも小さくない（吸気圧力の傾きがゼロまたは正である）と判定されたときには、ステップ５で判定対象変数ΔＰを０としてステップ４に進む。
【００９６】
ステップ４では、次の判定対象変数の演算に備えて今回サンプリングされた吸気圧力ＰＢを前回の吸気圧力ＰＢ２とし、ステップ６に進む。ステップ６では、記憶されている判定対象変数の現在値ΔＰを同じ判定対象区間でこれまで求められた判定対象変数の最大値ΔＰmax と比較し、ΔＰ＞ΔＰmax であると判定されたときにはステップ７に進んで今回求められた判定対象変数ΔＰを判定対象変数の新たな最大値ΔＰmax とする。次いでステップ８において、回転角検出信号のゼロクロス点の識別番号Ｎが０であるか否かを判定する。その結果、識別番号Ｎが０でない場合には、ステップ９に進んで判定対象変数の最大値（判定対象値）ΔＰmax を一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値ΔＰmax2と比較する。その結果、ΔＰmax ＞ΔＰmax2と判定されたときには、ステップ１０に進んで、行程判定フラグＢＡＫＵが０であるか否か（直前の判定対象区間が吸入・圧縮行程が行われた区間であると判定されているか否か）を判定する。この判定過程で、行程判定フラグＢＡＫＵが０であると判定されたときには、ステップ１１に進んで行程判定フラグＢＡＫＵを１にして、次の判定対象区間が燃焼・排気行程が行われる区間であると判定する。次いでステップ１２において、次の判定対象区間での行程判定に備えて、直前の判定対象区間で求められた判定対象値ΔＰmax をΔＰmax2とするとともに、判定対象値ΔＰmax 及び判定対象変数の現在値ΔＰをともに零にリセットした後、メインルーチンに復帰する。
【００９７】
ステップ８においてＢＡＫＵ＝０でないと判定されたとき（ＢＡＫＵ＝１と判定されたとき）には、判定結果が矛盾するため、判定不可としてステップ１２に移行する。
【００９８】
ステップ９においてΔＰmax ＞ΔＰmax2でないと判定されたときには、ステップ１４に進んで、ΔＰmax ＜ΔＰmax2の関係が成立しているか否かを判定し、この関係が成立していると判定されたときには、ステップ１５に進んで行程判定フラグＢＡＫＵが１であるか否かを判定する。その結果ＢＡＫＵ＝１であるとき（直前の判定対象区間が燃焼・排気行程が行われた区間であると判定されているとき）には、ステップ１６に進んでＢＡＫＵ＝０として次の判定対象区間が吸入・圧縮行程を行う区間であると判定した後、ステップ１２に移行する。
【００９９】
ステップ１４においてΔＰmax ≧ΔＰmax2であると判定されたとき、及びステップ１５においてＢＡＫＵ＝０であると判定されたときには、判定結果が矛盾するため、行程の判定が不可であるとしてステップ１２に移行する。
【０１００】
上記の例では、図４のステップ１により特定の気筒で行われる行程の変化が反映された内燃機関の吸気圧力をサンプルタイミング信号が発生する毎にサンプリングする吸気圧力サンプリング手段が構成される。
【０１０１】
またステップ２ないし７により、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差の絶対値を判定対象変数として求めるとともに、吸気圧力の変化の傾きが負であるときの判定対象変数の各判定対象区間における最大値を判定対象値として求める判定対象変数最大値演算手段が構成され、ステップ８により判定対象区間検出手段が構成される。またステップ９〜１７により、判定対象変数最大値演算手段により求められた各判定対象区間における判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する判定手段が構成される。
【０１０２】
上記の例では、吸気圧力の絶対値が増加していく過程での吸気圧力の傾きの最大値を判定対象値として、各判定対象区間で検出された判定対象値を比較することにより、行程の判定を行うようにしているが、吸気圧力の変化に見られる前記ｂの特徴（吸入・圧縮行程が行われる１回転の区間では、吸気圧力の変化の傾きの累積値が、燃焼・排気行程が行われる１回転の区間における該吸気圧力の変化の傾きの累積値よりも必ず大きくなるという特徴）を利用して、行程の判定を行うことができる。
【０１０３】
即ち、図５に示すように、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数ΔＰ0 ，ΔＰ1 ，…ΔＰ5 として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の累積値を判定対象値ΔＰsum として求めて、各判定対象区間において求められた判定対値ΔＰsum が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値ΔＰsum2よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入・圧縮行程が行われた区間であると判定することができる。
【０１０４】
なおサンプルタイミングを識別する識別番号をＮ、識別番号Ｎのサンプリングタイミングでサンプリングされた吸気圧力をＰN （Ｎ＝０，１，２，…５）とすると、上記ΔＰ0 〜ΔＰ5 及び判定対象値ΔＰsum は下記の式により与えられる。
【０１０５】
Ｎ＝０でなく、かつＰN-1 ≧ＰN のとき：ΔＰN-1 ＝ＰN-1 −ＰN  …（１）
Ｎ＝０で、かつＰ5 ≧Ｐ0 のとき：  ΔＰ5 ＝Ｐ5 −Ｐ0           …（２）
Ｎ＝０でなく、かつＰN-1 ＜ＰN のとき：  ΔＰN-1 ＝０          …（３）
Ｎ＝０で、かつＰ5 ＜Ｐ0 のとき：  ΔＰ5 ＝０                   …（４）
ΔＰsum ＝ΔＰ0 ＋ΔＰ1 ＋ΔＰ2 ＋ΔＰ3 ＋ΔＰ4 ＋ΔＰ5       …（５）
前回サンプリングされた吸気圧力と今回サンプリングされた吸気圧力とが等しいとき、及び吸気圧力の変化の傾きが正のとき（吸気圧力の絶対値が増加しているとき）には、判定対象変数ΔＰ＝０とする。
【０１０６】
図５に示した例では、Ａ区間で求められる判定対象変数ΔＰ2 ないしΔＰ5 がそれぞれ零になり、Ｂ区間で求められる判定対象変数ΔＰ0 ，ΔＰ2 ，ΔＰ3 及びΔＰ5 がそれぞれ零になる。
【０１０７】
上記のように、吸気圧力の傾きを表す判定対象変数の累積値を用いて行程の判定を行う場合にＥＣＵ８のマイクロコンピュータに実行させるプログラムの行程判定ルーチンのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図６に示した。
【０１０８】
図６の例では、ステップ１においてサンプリングした吸気圧力をＰＢとして読み込み、ステップ２で吸気圧力の今回のサンプリング値ＰＢを前回のサンプリング値ＰＢ２と比較する。その結果、ＰＢ２＞ＰＢであるときには、ステップ３に進んでＰＢ２−ＰＢを判定対象変数の現在値ΔＰとし、ステップ４においてＰＢを前回のサンプリング値ＰＢ２とする。次いでステップ５において、既に求められている判定対象変数の累積値ΔＰsum に判定対象変数の現在値ΔＰを加算して今回の判定対象区間における累積値（判定対象値）ΔＰsum を演算する。
【０１０９】
次にステップ６においてサンプルタイミングの識別番号Ｎが０であるか否かを判定し、Ｎ＝０でないときには何もしないでメインルーチンに戻る。Ｎ＝０であるときには、ステップ７に進んでΔＰsum と一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値ΔＰsum2とを比較し、ΔＰsum ＞ΔＰsum2であるときに行程判定フラグＢＡＫＵが０であるか否かを判定する。その結果、ＢＡＫＵ＝０であるときには、ステップ９に進んで行程判定フラグＢＡＫＵを１とし、次の判定対象区間が燃焼・排気行程を行う区間であると判定した後、ステップ１０に移行する。ステップ８においてＢＡＫＵ＝０でないと判定されたときには、ＢＡＫＵ＝１とすることなくステップ１０に移行する。
【０１１０】
ステップ１０では、次の判定対象区間での判定に備えて、判定対象値ΔＰsum2を今回の判定対象区間で演算された判定対象値ΔＰsum で置き換えるとともに、判定対象値の現在値ΔＰsum 及び判定対象変数の現在値ΔＰをともに０にした後、
メインルーチンに戻る。
【０１１１】
ステップ７においてΔＰsum ＞ΔＰsum2でないと判定されたときには、ステップ１２に進んで、ΔＰsum ＜ΔＰsum2が成立しているか否かを判定し、その結果ΔＰsum ＜ΔＰsum2が成立していると判定されたときには、ステップ１３に進んで行程判定フラグＢＡＫＵが１であるか否かを判定する。その結果、行程判定フラグＢＡＫＵが１であると判定されたときには、ステップ１４において行程判定フラグＢＡＫＵを０として、次の判定対象区間が吸入・圧縮行程を行う区間であると判定した後、前記のステップ１０に移行する。
【０１１２】
ステップ１２においてΔＰsum ＜ΔＰsum2の関係の成立が否定されたとき、及びステップ１３においてＢＡＫＵ＝１でないと判定されたときには、結果が矛盾するため、ステップ１５において行程の判定が不可であるとした後、ステップ１０に移行する。
【０１１３】
図６に示した例では、ステップ１ないしステップ５により、吸気圧力をサンプリングする毎に、１回前にサンプリングした吸気圧力と今回サンプリングした吸気圧力との差を判定対象変数として求めるとともに、各判定対象区間において求められた判定対象変数の累積値を判定対象値として求める判定対象変数累積値演算手段が構成される。またステップ６ないし１５により、各判定対象区間において求められた前記判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定する（次の判定対象区間を燃焼・排気行程が行割れる区間であると判定する）判定手段が構成される。
【０１１４】
図６に示した例では、吸気圧力の変化の傾きの累積値から行程の判定を行うようにしたが、図６に示したアルゴリズムとほぼ同様のアルゴリズムで、吸気圧力の変化の傾きの平均値から行程の判定を行うこともできる。吸気圧力の変化の傾きの平均値を用いて行程の判定を行う場合には、図６のステップ５において判定対象変数の累積値ΔＰsum を演算する変わりに、吸気圧力の傾きを表す判定対象変数ΔＰの平均値ΔＰavを演算し、ステップ７及び１２において、直前の判定対象区間において演算された平均値ΔＰavを一つ前の判定対象区間において演算された平均値ΔＰavと比較するようにすればよい。
【０１１５】
上記の例では、基準信号Ｖp1が発生した直後に検出される回転角検出信号のゼロクロス点を機関のピストンの上死点に一致させているが、基準信号Ｖp1の発生位置を機関のピストンの上死点に一致させて、各基準信号Ｖp1の発生位置から次の基準信号の発生位置までの区間を判定対象区間とするようにしてもよい。
【０１１６】
上記の例では、回転角センサ１６が出力する交流電圧波形のゼロクロス点をサンプリング位置として用いるようにしたが、オッシレータが一定の周期で発生する一連のパルス信号をサンプルタイミング信号として用いて、各サンプルタイミング信号が発生する毎に吸気圧力をサンプリングするようにしてもよい。
【０１１７】
このように、一定の周期（時間間隔）で発生するサンプルタイミング信号によりサンプルタイミングを定めるようにすると、機械的なセンサとしては基準信号発生器１５のみを設ければよく、回転角センサは不要になるため、構成の簡素化を図ることができる。また図１に示した例では、磁石発電機７内の発電コイルを回転角センサ１６として用いる必要がなくなるため、磁石発電機７により駆動し得る負荷を増大させることができる。また磁石発電機７により駆動する負荷を同じとした場合には、磁石発電機の小形化を図ることができる。
【０１１８】
図１に示した例では、圧力センサ１２をスロットルバルブ１ｍの近傍に設けているが、吸気管に吸気圧力の変動を吸収するサージタンクが設けられている場合には、スロットルバルブ１ｍの近傍で検出した吸気圧力に機関の行程変化に伴う圧力変動が現れ難いため、サージタンクと機関の吸気ポートとの間の部分で吸気圧力を検出するようにするのが好ましい。
【０１１９】
上記の例では単気筒内燃機関を例にとったが、多気筒内燃機関の場合には、特定の一つの気筒の行程変化が反映された吸気圧力の最小値を求めることにより、特定の気筒の行程を判定し、他の気筒の行程は、特定の気筒での行程変化に対する機械的角度のずれから判定するようにすればよい。
【０１２０】
多気筒内燃機関において、各気筒毎に独立に吸気管が設けられている場合には、特定の気筒に対して設けられた吸気管内の圧力を検出することにより、特定の気筒で行われる行程の変化が反映された吸気圧力を検出することができる。
【０１２１】
多気筒の内燃機関において、複数の気筒の吸気管が１つの吸気管にまとめて接続されている場合には、例えば特定の気筒の吸気ポート付近で吸気圧力を検出することにより、特定の気筒で行われる行程の変化が反映された吸気圧力を検出することができる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、４サイクル内燃機関の吸気圧力の変化の傾きの情報を含む量を判定対象変数として、各判定対象区間における判定対象変数の大きさが反映された量を判定対象値として求め、各判定対象区間で求められた判定対象値が、各判定対象区間の一つ前の判定対象区間で求められた判定対象値よりも大きいときに、各判定対象区間を特定の気筒で吸入行程及び圧縮行程が行われた区間であると判定するようにしたので、スロットルバルブが全開状態にあって吸気圧力に細かい脈動が生じる状態や、機関の急減速時のように、吸気圧力の絶対値が増加していく状態でも行程判定を正確に行うことができ、機関がいかなる運転状態にある場合でも、行程判定を適確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＣＵにより内燃機関を制御するシステムの構成例を示した構成図である。
【図２】本発明に係わる行程判定装置の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態において検出される内燃機関の吸気圧力の変化と、回転角検出信号の波形と、基準信号の波形と、これらの信号波形の各部に対応する機関の行程とを示したグラフである。
【図４】図１に示したシステムにおいて行程判定装置を構成するためにＥＣＵのマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態において検出される内燃機関の吸気圧力の変化と、吸気圧力のサンプルタイミングを定めるサンプルタイミング信号の波形と、基準信号の波形とをこれらの信号の各部に対応する機関の判定結果とともに示したグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態においてＥＣＵのマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…４サイクル内燃機関、２…点火プラグ、３…インジェクタ、７…磁石発電機、８…ＥＣＵ、１２…圧力センサ、１５…基準信号発生器（パルサ）、１６…回転角センサ（磁石発電機の発電コイル）。
【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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