JP7649768B2 - 多気筒エンジンユニット - Google Patents
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Description
(A)クランクシャフトの回転サイクルにおける少なくとも一つの燃焼間隔がクランク角で360度以上となるように構成されたクランクシャフトにおけるクランク角で360度以上、720度以下の燃焼間隔において出現する回転速度の変動を用いて複数の気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。
(B)クランクシャフトの回転サイクルにおける全ての燃焼間隔がクランク角で240度以上となるように構成されたクランクシャフトにおけるクランク角で240度以上、720度以下の燃焼間隔において出現する回転速度の変動を用いて複数の気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。
(C)クランクシャフトの回転サイクルにおける少なくとも一つの燃焼間隔がクランク角で240度以上となり、且つ、慣性トルクが低減されるように構成されたクロスプレーン型のクランクシャフトにおけるクランク角で240度以上、720度以下の燃焼間隔において出現する回転速度の変動を用いて複数の気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。
上記多気筒エンジンユニットにおいて、制御装置が上記(A)を満足する場合、ある燃焼から次の燃焼までにクランクシャフトは360度以上回転する。このようなクランクシャフトを含む多気筒エンジンユニットは、例えば、2気筒エンジンユニットである。この場合、多気筒エンジンユニットは、2つの気筒を備える。2気筒エンジンユニットは、例えば、等間隔燃焼型又は不等間隔燃焼型の2気筒エンジンユニットである。等間隔燃焼型の2気筒エンジンユニットは、例えば、クランク角で360度・360度の燃焼間隔を有する。不等間隔燃焼型の2気筒エンジンユニットは、例えば、クランク角で270度・450度の燃焼間隔を有する。不等間隔燃焼型の2気筒エンジンユニットは、クランク角で180度・540度の燃焼間隔を有していてもよい。制御装置は、この燃焼間隔が360度以上空く期間において回転速度の変動を用いた空燃比の気筒間インバランスを検出する。360度以上の燃焼間隔は、例えば4ストロークエンジンで言えば、クランクシャフトの回転サイクル(720度)における半分以上を占める長い期間である。そのため、クランクシャフトの回転速度の変動の山と谷とを明確に把握しやすい。したがって、クランクシャフトの回転速度の変動を用いて空燃比の気筒間インバランスを検出する多気筒エンジンユニットにおいて、検出精度を向上させることができる。
制御装置が上記(B)を満足する場合、ある燃焼から次の燃焼までにクランクシャフトは240度以上回転する。このようなクランクシャフトを含む多気筒エンジンユニットは、例えば、3気筒エンジンユニットである。この場合、多気筒エンジンユニットは、3つの気筒を備える。3気筒エンジンユニットは、例えば、等間隔燃焼型の3気筒エンジンユニットである。等間隔燃焼型の3気筒エンジンユニットは、例えば、クランク角で240度・240度・240度の燃焼間隔を有する。制御装置は、この燃焼間隔が240度以上空く期間において回転速度の変動を用いた空燃比の気筒間インバランスを検出する。240度以上の燃焼間隔は、例えば4ストロークエンジンで言えば、クランクシャフトの回転サイクルにおける1/3以上を占める長い期間である。そのため、クランクシャフトの回転速度の変動の山と谷とを明確に把握しやすい。したがって、クランクシャフトの回転速度の変動を用いて空燃比の気筒間インバランスを検出する多気筒エンジンユニットにおいて、検出精度を向上させることができる。
制御装置が上記(C)を満足する場合、クランクシャフトはクロスプレーン型である。このようなクランクシャフトを含む多気筒エンジンユニットは、例えば、4気筒エンジンユニットである。この場合、多気筒エンジンユニットは、4つの気筒を備える。4気筒エンジンユニットは、例えば、不等間隔燃焼型の4気筒エンジンユニットである。不等間隔燃焼型の4気筒エンジンユニットは、例えば、クランク角で270度・180度・90度・180度の燃焼間隔を有する。ここで、クランクシャフトの回転速度の変動は、主に、燃焼変動と、燃焼によって動かされたピストン、コンロッド、クランクシャフトが運動し続けることで発生するトルク(慣性トルクとも称される)とに依存する。クロスプレーン型のクランクシャフトは、クランクシャフトの軸方向視で、4つのクランクピンが90度ずつずれて配置されており、記号+のような形状を有している。このような構成のクロスプレーン型のクランクシャフトでは、各クランクピンに繋がる4つのピストンにおいて、180度ずれて配置されるピストン同士が互いに逆の動きをする。これにより、各ピストンによってクランクシャフトに発生する慣性トルクが、打ち消し合うように作用する。クロスプレーン型のクランクシャフトでは、各ピストンによってクランクシャフトに発生する慣性トルクが低減されるため、クランクシャフトの回転速度の変動を把握すれば、実質的に燃焼による回転速度の変動を把握することができる。また、ある燃焼から次の燃焼までにクロスプレーン型のクランクシャフトは240度以上回転する。制御装置は、この燃焼間隔が240度以上空く期間において回転速度の変動を用いた空燃比の気筒間インバランスを検出する。このように、制御装置は、燃焼による回転速度の変動をより正確に把握しつつ、クランクシャフトの回転速度の変動の山と谷とを明確に把握しやすい燃焼間隔が240度以上の期間において、空燃比の気筒間インバランスを検出する。したがって、クランクシャフトの回転速度の変動を用いて空燃比の気筒間インバランスを検出する多気筒エンジンユニットにおいて、検出精度を向上させることができる。
制御装置が(A)を満足する場合、複数の気筒は、360度以上、720度以下の燃焼間隔においてクランクシャフトの最大回転速度を生じさせる燃焼を行う基準気筒と、基準気筒とは異なる対象気筒とを含んでいてもよい。この場合、制御装置は、基準気筒における燃焼によって生じるクランクシャフトの最大回転速度と、対象気筒における燃焼によって生じるクランクシャフトの最大回転速度とに基づいて得られるクランクシャフトの回転速度の変動を用いて複数の気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。
制御装置が(B)を満足する場合、複数の気筒は、240度以上、720度以下の燃焼間隔においてクランクシャフトの最大回転速度を生じさせる燃焼を行う任意に選択された基準気筒と、基準気筒とは異なり且つ任意に選択された対象気筒とを含んでいてもよい。この場合、制御装置は、基準気筒における燃焼によって生じるクランクシャフトの最大回転速度と、対象気筒における燃焼によって生じるクランクシャフトの最大回転速度とに基づいて得られるクランクシャフトの回転速度の変動を用いて複数の気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。
制御装置が(C)を満足する場合、複数の気筒は、240度以上、720度以下の燃焼間隔においてクランクシャフトの最大回転速度を生じさせる燃焼を行う基準気筒と、基準気筒とは異なり且つ任意に選択された対象気筒とを含んでいてもよい。この場合、制御装置は、基準気筒における燃焼によって生じるクランクシャフトの最大回転速度と、対象気筒における燃焼によって生じるクランクシャフトの最大回転速度とに基づいて得られるクランクシャフトの回転速度の変動を用いて複数の気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。
図2は、本実施形態の多気筒エンジンユニットにおいて空燃比の気筒間インバランスが生じたときのクランクシャフトの回転速度の変動の変化を示す図である。図中、縦軸はクランクシャフトの回転速度を示し、横軸はクランク角を示す。本実施形態では気筒11Aを対象気筒と定義し、気筒11Bを基準気筒と定義する。対象気筒11A及び基準気筒11Bでは、ピストン111が上死点に到達した際に燃料が燃焼する。対象気筒11Aにおいて燃料が燃焼するときをクランク角がゼロ度であると定義する。ただし、対象気筒11A及び基準気筒11Bにおいて燃料が燃焼するタイミングは、ピストン111が上死点に到達したときに限られず、ピストン111が上死点に到達する前又は到達後であってもよい。図中、実線は、多気筒エンジンユニットにおいて空燃比の気筒間インバランスが生じていない場合のクランクシャフトの回転速度の変動を示す。破線は、対象気筒の空燃比がリーンであり、基準気筒の空燃比がリッチとなる気筒間インバランスが生じている場合のクランクシャフトの回転速度の変動を示す。一点鎖線は、対象気筒の空燃比がリッチであり、基準気筒の空燃比がリーンとなる気筒間インバランスが生じている場合のクランクシャフトの回転速度の変動を示す。
図4は、他の実施形態の多気筒エンジンユニットにおける制御装置の構成を示すブロック図である。制御装置14は、回転速度取得部141と、うねり検出部142と、うねり除去部143とを含む。
11A,11B:気筒
111 :ピストン
112 :燃焼室
12 :クランクシャフト
121 :クランク角センサ
13 :発電機
131 :ロータ
1311 :永久磁石
132 :ステータ
1321 :コイル
14 :制御装置
141 :回転速度取得部
142 :うねり検出部
143 :うねり除去部
Claims (3)
- 多気筒エンジンユニットは、
それぞれがピストンとともに燃焼室を形成する複数の気筒と、
前記燃焼室において燃料が燃焼することで回転するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトが回転することで電力を生成する発電機と、
前記クランクシャフトの回転速度の変動を用いて前記複数の気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する制御装置と、を備え、
前記発電機は、
永久磁石を有し、前記クランクシャフトに前記クランクシャフトと同軸になるように固定され、前記クランクシャフトに対して固定された変速比で回転するロータと、
前記ロータが回転することで起電力が生じるコイルを有するステータと、を含み、
前記多気筒エンジンユニットは、複数の吸気路それぞれにスロットル弁及びインジェクタが設けられた、不等間隔燃焼型の2又は4気筒エンジンユニット、若しくは、等間隔燃焼型の2又は3気筒エンジンユニットであって、鞍乗型車両に搭載され、以下の(A)-(C)のいずれかを満足し、
前記ロータは、前記鞍乗型車両に用いられる鞍乗型車両用ロータであり、
前記制御装置は、前記鞍乗型車両用ロータが端部に固定され、回転速度の変動が出現しやすい前記鞍乗型車両の前記クランクシャフトの回転サイクルにおいて、クランク角で240度以上の最も広く且つ燃焼による前記クランクシャフトの回転速度の変動が出現する燃焼間隔のときの前記クランクシャフトの回転速度の変動を用いて前記複数の気筒のうちの少なくとも1つの気筒における空燃比の異常を検出することで空燃比の気筒間インバランスを検出する。
(A)前記クランクシャフトの回転サイクルにおける少なくとも一つの燃焼間隔がクランク角で360度以上となるように構成され、最も広い燃焼間隔はクランク角で360度以上、720度以下である。
(B)前記クランクシャフトの回転サイクルにおける全ての燃焼間隔がクランク角で240度以上となるように構成され、最も広い燃焼間隔はクランク角で240度以上、720度以下である。
(C)前記クランクシャフトの回転サイクルにおける少なくとも一つの燃焼間隔がクランク角で240度以上となり、且つ、慣性トルクが低減されるように構成されたクロスプレーン型であり、最も広い燃焼間隔はクランク角で240度以上、720度以下である。 - 請求項1に記載の多気筒エンジンユニットであって、
前記制御装置は、
前記クランクシャフトの回転速度を得るように構成された回転速度取得部と、
前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記クランクシャフトの回転速度の変動に含まれる周期的なうねりを検出するように構成されたうねり検出部と、
前記クランクシャフトの回転速度から、前記うねり検出部により検出された前記周期的なうねりを除去するように構成されたうねり除去部と、を含み、
前記うねりは、クランク角で720度よりも長い角度周期を有し、
前記制御装置は、前記うねり除去部により前記周期的なうねりが除去された前記クランクシャフトの回転速度から算出された前記クランクシャフトの回転速度の変動を用いて前記複数の気筒のうちの少なくとも1つの気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。 - 請求項1又は請求項2に記載の多気筒エンジンユニットであって、
前記多気筒エンジンユニットが(A)を満足する場合、
前記複数の気筒は、360度以上、720度以下の前記燃焼間隔において前記クランクシャフトの最大回転速度を生じさせる燃焼を行う基準気筒と、前記基準気筒とは異なる対象気筒とを含み、
前記制御装置は、前記基準気筒における燃焼によって生じる前記クランクシャフトの最大回転速度と、前記対象気筒における燃焼によって生じる前記クランクシャフトの最大回転速度とに基づいて得られる前記クランクシャフトの回転速度の変動を用いて前記複数の気筒のうちの少なくとも1つの気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出し、
前記多気筒エンジンユニットが(B)を満足する場合、
前記複数の気筒は、240度以上、720度以下の前記燃焼間隔において前記クランクシャフトの最大回転速度を生じさせる燃焼を行う任意に選択された基準気筒と、前記基準気筒とは異なり且つ任意に選択された対象気筒とを含み、
前記制御装置は、前記基準気筒における燃焼によって生じる前記クランクシャフトの最大回転速度と、前記対象気筒における燃焼によって生じる前記クランクシャフトの最大回転速度とに基づいて得られる前記クランクシャフトの回転速度の変動を用いて前記複数の気筒のうちの少なくとも1つの気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出し、
前記多気筒エンジンユニットが(C)を満足する場合、
前記複数の気筒は、240度以上、720度以下の前記燃焼間隔において前記クランクシャフトの最大回転速度を生じさせる燃焼を行う基準気筒と、前記基準気筒とは異なり且つ任意に選択された対象気筒とを含み、
前記制御装置は、前記基準気筒における燃焼によって生じる前記クランクシャフトの最大回転速度と、前記対象気筒における燃焼によって生じる前記クランクシャフトの最大回転速度とに基づいて得られる前記クランクシャフトの回転速度の変動を用いて前記複数の気筒のうちの少なくとも1つの気筒における空燃比の気筒間インバランスを検出する。
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| JP2022116207A JP7649768B2 (ja) | 2022-07-21 | 2022-07-21 | 多気筒エンジンユニット |
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