(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ型エンジンをＶバンクの一方，他方の気筒が車両前後方向前側，後側に位置するように車体に搭載し、検出空気量に基づいて基本燃料量を求めるとともに、該基本燃料量を酸素濃度センサからの検出酸素濃度に応じて補正するようにした自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置において、上記前側気筒に接続された前側排気管に上記後側気筒に接続された後側排気管を上記後側気筒近傍で合流させ、該合流部に共通の酸素濃度センサを配設し、上記検出空気量に基づいて所定空燃比となるよう基本燃料量を演算する基本燃料量演算手段と、上記基本燃料量を前側気筒より後側気筒の空燃比が濃くなるように補正する補正燃料量演算手段とを備えたことを特徴とする自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前側，後側気筒の空燃比を個別に、かつ後側気筒の空燃比が前側気筒の空燃比より濃くなるように設定する空燃比設定手段を備え、上記基本燃料量演算手段は、前側，後側気筒毎に設定された空燃比と検出空気量に基づいて前側，後側気筒毎の基本燃料量を演算するように構成されていることを特徴とする自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの燃焼制御装置に関し、詳細には複数の気筒に対して共通の酸素濃度センサを備えている場合において、酸素濃度センサの活性化までの時間短縮，各気筒の空燃比の制御精度向上を図ることができるようにした酸素濃度センサの配置位置，フィードバック制御方法の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンにおいては、空燃比を所定空燃比に制御することにより、出力特性，排気ガス特性を改善できるようにした燃焼制御装置が採用されている。例えばＶ型エンジンを搭載し、各気筒からの独立排気管を合流させた共通排気管を車両後方に延長した車両において、上記各気筒の空燃比制御を行うエンジンの燃焼制御装置として、従来例えば、特開平４−１３４１４９号公報に記載されているものがある。これは、各気筒に接続された各独立排気管にそれぞれ酸素濃度検出センサを配設し、該各検出センサからの各酸素濃度に応じて各気筒毎に燃料噴射量を制御するように構成されている。
【０００３】
また他の従来の燃焼制御装置として、気筒運転条件（例えば排気ガス温度降下量）の気筒毎の差が生じないように各気筒からの排気管の長さ，合流点等を設計し、該合流部に酸素濃度センサを配設し、該センサによる検出酸素濃度によって基本燃料噴射量を補正した各気筒共通の補正燃料噴射量を求めるようにしたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記公報記載の燃焼制御装置では、各気筒毎に酸素濃度検出センサが必要であるからそれだけコスト高になる問題がある。一方、上記合流部に酸素濃度センサを配設した場合は、酸素濃度センサが共通である点でコスト高の問題を回避できる。しかし、この従来装置では、各気筒毎に排気ガス条件等に差が生じないように排気系等を設計する必要がある点で、設計上の自由度が低く、適用範囲が限定される問題がある。例えば、Ｖ型エンジンを横置きに搭載する場合は、排気管長，走行風の当たり易さ等において差が生じ易い。
【０００５】
また一般に、空燃比制御においては、特にエンジン始動時に酸素濃度センサが活性化するまでの間は事実上フィードバック制御が不可能である。従って、この活性化までの時間を短縮することが必要である。一方、自動二輪車にＶ型エンジンをクランク軸が車幅方向を向くように搭載した場合、酸素濃度センサの配置可能位置がクランクケースの後端付近より後方に限定されるのが通例であることから、特にＶバンクの前側に位置する気筒に接続された排気管においては、排気ポートから酸素濃度センサ位置までが長くなり、排気ガスの温度降下量が大きく、上記活性化までの時間短縮が困難という問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、酸素濃度センサの活性化までの時間短縮が可能であり、また排気ガス温度降下量等の気筒運転条件の異なる排気管を合流させた場合にも、各気筒に応じた空燃比制御が可能なエンジンの燃焼制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、Ｖ型エンジンをＶバンクの一方，他方の気筒が車両前後方向前側，後側に位置するように車体に搭載し、検出空気量に基づいて基本燃料量を求めるとともに、該基本燃料量を酸素濃度センサからの検出酸素濃度に応じて補正するようにした自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置において、上記前側気筒に接続された前側排気管に上記後側気筒に接続された後側排気管を上記後側気筒近傍で合流させ、該合流部に共通の酸素濃度センサを配設し、上記検出空気量に基づいて所定空燃比となるよう基本燃料量を演算する基本燃料量演算手段と、上記基本燃料量を前側気筒より後側気筒の空燃比が濃くなるように補正する補正燃料量演算手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前側，後側気筒の空燃比を個別に、かつ後側気筒の空燃比が前側気筒の空燃比より濃くなるように設定する空燃比設定手段を備え、上記基本燃料量演算手段は、前側，後側気筒毎に設定された空燃比と検出空気量に基づいて前側，後側気筒毎の基本燃料量を演算するように構成されていることを特徴とする自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置である。
【００１１】
ここで本発明における前側，後側気筒は、気筒運転条件の異なる気筒であり、該各気筒の吸気管，排気管の長さ，形状、走行風の当たり易さ等のように吸入空気量，排気ガス量，排気ガス温度降下量等、空燃比制御に影響を与える各種条件の異なる気筒である。即ち、クランク軸を車幅方向に向けて搭載された自動二輪車用横置Ｖ型エンジンのバンクの前側，後側に位置する気筒においては、走行風による冷却性、吸気管長に起因する慣性過給を利用した吸気効率、排気管長に起因する排気脈動を利用した排気効率，及び排気温度の降下量が、前側気筒と後側気筒とで大きく異なる。
【００１２】
【作用】
請求項１の発明に係る自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置によれば、Ｖバンクの前側気筒に接続された前側排気管にこれよりも温度降下量の少ない後側気筒用後側排気管を合流させた合流点に酸素濃度センサを配設したので、特にエンジン始動時において、前側気筒からの排気ガス温度の降下量が後側気筒からの温度降下量の少ない排気ガスによって緩和され、それだけ酸素濃度センサの活性化までの時間が短縮される。
【００１３】
また請求項１の発明によれば、酸素濃度及び気筒運転条件に応じて基本燃料量を各気筒毎に補正するようにしたので、さらにまた請求項２の発明によれば、気筒運転条件に応じて設定された各気筒毎の空燃比となるように基本燃料量を求めるようにしたので、気筒運転条件が同一になるように吸気系，排気系等を設計する必要がない。即ち、自動二輪車用横置Ｖ型エンジンの前側気筒用排気管と後側気筒用排気管との合流点に酸素濃度センサを配設しながら、高い空燃比制御精度を確保でき、適用範囲を拡大できる。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例を添付図面に沿って説明する。
図１〜図７は本発明の一実施例によるエンジンの燃焼制御装置を説明するための図であり、図１は全体構成図、図２，図３，図４，図５はそれぞれ該エンジンの車体搭載状態を示す側面図，底面図，正面図，背面図、図６は該実施例制御装置のブロック構成図、図７はフローチャートである。
【００１５】
図において、１は本実施例燃焼制御装置が採用された水冷式４サイクルＶ型４気筒エンジンである。該エンジン１は車体フレーム６に、後述する前側，後側ブロック４，５が車両前後方向前側，後側に位置するように、また上記クランク軸２が車幅方向に向くように、横置に搭載されている。上記車体フレーム６は、ヘッドパイプ６ａに左，右一対のメインパイプ６ｂ，左，右一対のダウンチューブ６ｃの前端を接続するとともに、これらフレーム部材の後端部同士を互いに接続してなるダブルクレードル型のものである。なお、２１ａは車体フレーム２下部とリヤアームとの間に配設された後輪懸架装置のリンク機構、２１ｂは該リンク機構２１ａと車体フレーム２上部とを連結するクッションユニット、２２は後輪駆動用のリヤアーム兼用ドライブシャフトケースである。
【００１６】
上記エンジン１は、前後バンク共通のクランク軸２及び変速装置が収容されたクランクケース３の前側，後側に前側ブロック４，後側ブロック５を所定のバンク角をなすように設けた構造のものである。
【００１７】
上記前側ブロック４は、上記クランクケース３の前部に一体形成され、左，右一対の前側気筒７ａ，７ａを有する前側シリンダブロック７と、これの合面にボルト締め結合された前側シリンダヘッド８と、該シリンダヘッド８の上側合面に装着された前側ヘッドカバー９とを備えている。また上記後側ブロック５は、同様に左，右一対の後側気筒１０ａ，１０ａを備えた後側シリンダブロック１０と、後側シリンダヘッド１１と、後側ヘッドカバー１２とを備えている。なお、前，後気筒７ａ，１０ａ内に配置されたピストン７ｂ，１０ｂは左側同士，右側同士が同一のクランクピンに連結されている。
【００１８】
上記前側，後側シリンダヘッド８，１１のバンク内側に開口する吸気通路８ａ，１１ａには吸気マニホールド１３，１４、スロットルボディ１５，１６が接続されており、該両スロットルボディ１５，１６の吸込口はエアクリーナ１７内に開口している。
【００１９】
上記前側シリンダヘッド８の車両前側に開口する各前側排気通路８ｂ，８ｂには、前側排気管１８，１８が接続されている。該各前側排気管１８は、クランクケース３の前壁から底壁を囲むように屈曲して車両左，右両側を車両後方に延びている。また該前側排気管１８の、クランクケース後壁より少し後方に位置する後端部１８ａには合流管２０が接続されており、該合流管２０はそのまま車両後端付近まで延びている。
【００２０】
また上記後側シリンダヘッド１１の車両後側に開口する各後側排気通路１１ｂ，１１ｂには後側排気管１９が接続されている。該各後側排気管１９はクランクケース３の後壁に沿うように下方に延び、上記前側排気管１８の後端部１８ａ付近に合流している。これにより車両左側における前側，後側気筒８ｂ，１１ｂからの排気ガスを合流させた後、車両後端部から排出する左側排気系、及び同様の構造の右側排気系が構成されている。
【００２１】
また、上記左，右各排気系の各合流管２０には、左，右酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂが配設されている。該センサ２３ａ，２３ｂは、上記各合流管２０の上面で、かつ車幅方向に見て上記クッションユニット２１と重なる位置に配設されている。また各合流管２０の酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂ直近下流部には触媒２４が収容配置されている。
【００２２】
また図１，図６において、２５は本実施例の燃焼制御を行うＥＣＵ、２６はクランク軸２の回転速度を検出するエンジン回転数センサ、２７は気筒判別センサ、２８はスロットル開度センサ、２９，３０は吸気温，水温センサ、３１ａ，３１ｂは前側，後側吸気負圧センサ（空気量センサ）である。
【００２３】
上記ＥＣＵ２５には、各入力インタフェース２５ａ，メモリ２５ｂ，ＣＰＵ２５ｃ，各出力インタフェース２５ｄを備え、上記各センサからの回転数信号ａ、気筒判別信号ｂ、スロットル開度信号ｃ、吸気温，水温信号ｄ，ｅ、前，後空気量信号ｆ，ｇ、左，右酸素濃度信号ｈ，ｉが上記入力インタフェース２５ａを介して入力される。
【００２４】
そして上記ＣＰＵ２５ｃは、空気量信号ｆ，ｇに基づいて設定空燃比となるよう基本燃料量を演算する基本燃料量演算手段と、上記基本燃料から酸素濃度信号ｈ，ｉ，及び各気筒毎の排気ガス温度等の気筒運転条件に応じた各気筒毎の補正燃料量を演算する補正燃料量演算手段とを備えており、補正燃料量信号Ａ１〜Ａ４を上記出力インタフェイス２５ｄを介して各気筒の燃料噴射弁３２ａ〜３２ｄに出力し、また点火時期制御信号Ｂ１〜Ｂ４をイグニッションコイル３３ａ〜３３ｄに出力する。
【００２５】
次に本実施例の作用効果を説明する。
本実施例エンジンでは、前側排気管１８を流れる前側気筒７ａからの排気ガスに、後側排気管１９を流れる後側気筒１０ａからの排気ガスが合流し、合流管２０を通って車両後方に排出される。そして上記合流部に配設された左，右の酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂにより左，右気筒からの排気ガスの酸素濃度が検出される。
【００２６】
この場合、前側気筒７ａから酸素濃度センサ２３ａ，又は２３ｂまでの距離が長いことから、特にエンジン始動時には排気ガス温度が降下し易く、酸素濃度センサの活性化までの時間が長くなり易い。本実施例では、前側気筒からの排気ガスに後側気筒からの管長の短い後側排気管１９を介して排気ガスを合流させるようにしたので、後側気筒からの排気ガス温度が比較的高いことから、上記前側気筒からの排気ガスの温度降下を緩和でき、それだけ酸素濃度センサの活性化までの時間を短縮できる。
【００２７】
本実施例エンジンの燃焼制御動作を図７に示すフローチャートに従って詳述する。ＥＣＵ２５はプログラムがスタートすると、エンジン運転状態を表す信号ａ〜ｇを読み込み（ステップＳ１）、エンジン回転数信号ａ、スロットル開度信号ｃ、前側，後側気筒吸気負圧（吸気量）信号ｆ，ｇ等から前側左，右気筒用基本燃料量、及び後側左，右気筒用基本燃料量をマップ演算し（ステップＳ２）、吸気温，水温信号ｄ，ｅに基づいて上記各基本燃料量に対する温度補正量をマップ演算する（ステップＳ３）。なお、この温度補正量は、前側気筒と後側気筒とでは温度条件が異なるので、前側左，右気筒用補正量と、後側左，右気筒用補正量との２種類設定するのが望ましい。
【００２８】
続いて左，右の酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂからの左，右酸素濃度信号ｈ，ｉを読み込み、該信号値を基準値と比較することにより、左，右の酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂの両方共が活性化しているか否かを判断する（ステップＳ４，５）。そして活性化している場合は、上記読み込んだ左，右の酸素濃度信号ｈ，ｉに基づいて、上記各基本燃料量に対する酸素濃度補正量をマップ演算する（ステップＳ６）。この酸素濃度補正量は、左，右の酸素濃度検出値のそれぞれに対して前側気筒用と後側気筒用とでは異なる値に設定する。例えば、前側気筒より後側気筒の方が冷却性が悪く、温度が上昇し易い場合は、前側気筒より後側気筒の方が空燃比が濃くなるように設定する。これにより後側気筒については、燃料による冷却効果がえられる。
【００２９】
そして上記各酸素濃度補正量，及び上記各温度補正量に基づいて上記各基本燃料量を補正した前側左，右、後側左，右気筒用補正燃料量を演算し（ステップＳ７）、該各補正燃料量信号Ａ１〜Ａ４を出力インンタフェース２５ｄを介して各燃料噴射弁３２ａ〜３２ｄに出力し（ステップＳ８）、これにより前側左，右気筒、後側左，右気筒に最適量の燃料が噴射供給される。なお、ステップＳ５において酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂの何れか、又は何れもが活性化していない場合は、ステップＳ７に移行して基本燃料量の温度補正のみを行う。
【００３０】
このように本実施例では、構造上酸素濃度センサまでの距離が長いことから温度降下が避けられない前側気筒からの排気ガスに、上記距離が短いことから温度降下を小さくできる後側気筒からの排気ガスを合流させ、該合流部に酸素濃度センサを配設したので、特にエンジン始動時において酸素濃度センサの活性化までの時間を短縮できる。
【００３１】
また上記前側気筒用排気ガスと後側気筒用排気ガスとの合流点に酸素濃度センサを配設するとともに、該酸素濃度による基本燃料の補正を行うに当たって、前側気筒用補正量と後側気筒用補正量とを独立に設定したので、１つの酸素濃度センサによって前側気筒と後側気筒との両方のフィードバック補正を行うことができる。
【００３２】
上記第１実施例では、前側気筒と後側気筒とで異なるフィードバック補正量を設定するようにしたが、前側気筒と後側気筒のように気筒運転条件の異なる２つの気筒に共通の酸素濃度センサを設ける場合は、前側気筒と後側気筒とで基本となる空燃比を別個に設定することも考えられ、このようにしたのが本願の請求項２の発明である。
【００３３】
図８は請求項２の発明に係る第２実施例のフローチャートであり、図７と同一ステップは同一又は相当動作を示す。本第２実施例では、上記第１実施例におけるステップＳ１とＳ２との間に、前側，後側気筒の運転条件に応じた別個の前側，後側空燃比を設定するステップＳ２′を設ける。続いてステップＳ２において上記別個に設定された空燃比になるように前側気筒用基本燃料量、及び後側気筒用基本燃料量をマップ演算し、この前，後気筒用基本燃料量を左の酸素濃度センサ２３ａからの酸素濃度に応じた同一の補正係数でもって補正した前，後左側気筒用補正燃料量と、前，後気筒用基本燃料量を右側酸素濃度に応じた同一の補正係数でもって補正した前，後右側気筒用補正燃料量を出力する。
【００３４】
上記前側，後側気筒用空燃比の設定については、各気筒の運転条件に応じて設定するわけであるが、例えば以下の例が考えられる。後側気筒は冷却性が前側気筒に比べて低く温度が上がり気味であるというような場合は、例えば前側気筒用空燃比を14.7に、後側気筒用空燃比を14.4に設定し、平均空燃比が理論空燃比（14.55 ）になるように設定する。このように後側気筒の空燃比を小さくして比較的燃料量を多くし、燃料冷却によって上記冷却性を改善する。
【００３５】
また爆発間隔を不等間隔に設定したことから、例えば前側気筒の吸気行程は他の気筒の直前の吸気行程終了後、一定のクランク角回転後開始するのに対し、後側気筒の吸気行程は他の気筒の直前の吸気行程終了前に開始することにより、前側気筒への空気量が後側気筒への空気量より大きくなることが考えられる。このような場合は、前側気筒用空燃比を後側気筒用より小さく設定することにより実質的な空燃比を理論空燃比側に補正できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明に係るエンジンの燃焼制御装置によれば、Ｖバンクの前側気筒用第１排気管にこれよりも排気ガス温度降下量の少ない後側気筒用第２排気管を合流させた合流点に酸素濃度センサを配設したので、特にエンジン始動時において、第１気筒からの排気ガス温度の降下を第２気筒からの温度降下量の少ない排気ガスによって補うことができ、その結果、酸素濃度センサの活性化までの時間を短縮できる効果がある。
【００３７】
また請求項１の発明によれば、基本燃料量を気筒運転条件に応じて補正した各気筒毎の補正燃料量を求めるようにしたので、また請求項２の発明によれば、気筒運転条件に応じて設定された各気筒毎の空燃比となるように基本燃料量を求めるようにしたので、気筒運転条件が同一になるように吸気系，排気系等を設計することなく、気筒運転条件の異なる気筒の空燃比制御を精度よく行うことができる効果がある。特に、本発明のように自動二輪車用横置Ｖ型エンジンの前側気筒用排気管と後側気筒用排気管との合流点に酸素濃度センサを配設する場合に、空燃比の高い制御精度を確保でき、適用範囲を拡大できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１の発明に係る第１実施例による自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置の全体構成図である。
【図２】  上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す側面図である。
【図３】  上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す底面図である。
【図４】  上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す正面図である。
【図５】  上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す背面図である。
【図６】  上記第１実施例装置のブロック構成図である。
【図７】  上記第１実施例装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図８】  請求項２の発明に係る第２実施例による自動二輪車用エンジンの燃焼制御装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１  Ｖ型エンジン
６  車体フレーム
７ａ，１０ａ  前側，後側気筒
１８，１９  前側，後側排気管
２０  合流管
２３ａ，２３ｂ  左，右酸素濃度センサ
２５  ＥＣＵ（基本燃料量演算手段，補正燃料量演算手段，空燃比設定手段）
３１ａ，３１ｂ  吸気圧センサ（空気量センサ）
【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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