(57)【要約】大気圧センサを用いることなく、正確に大気圧を検出する。吸気圧力を検出し、吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を求める。エンジン負荷が大きいと、吸気バルブ開直前の吸気圧力が不安定になるので、エンジン負荷が小さいときの吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を算出する。また、エンジン回転数によっては、吸気バルブ開直前の吸気圧力が不安定になるので、エンジン回転数が所定の回転数領域にあるときに、吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を算出する。
2003038262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を加圧するポンプに取付けられ、前記ポンプで加圧された燃料の圧力の上限値を規制する大気開放型のレギュレータと、前記レギュレータで上限値が規制された燃料を４ストロークエンジンの吸気通路に噴射する燃料噴射装置と、前記吸気通路に設けられた吸気制御弁とを備えた４ストロークエンジンの大気圧検出装置であって、前記吸気制御弁の下流の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、４ストロークエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段で検出された４ストロークエンジンの運転状態及び吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいて、４ストロークエンジンの負荷が小さく且つ吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出する大気圧検出手段とを備えたことを特徴とする４ストロークエンジンの大気圧検出装置。
【請求項２】
前記大気圧検出手段は、前記運転状態検出手段で検出されたエンジンの運転状態が予め設定された所定のエンジン回転数領域にあるときに、前記吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出することを特徴とする請求項１に記載の４ストロークエンジンの大気圧検出装置。
【請求項３】
燃料タンク内の燃料を加圧するポンプに取付けられ、前記ポンプで加圧された燃料の圧力の上限値を規制する大気開放型のレギュレータと、前記レギュレータで上限値が規制された燃料を４ストロークエンジンの吸気通路に噴射する燃料噴射装置と、前記吸気通路に設けられた吸気制御弁とを備えた４ストロークエンジンの大気圧検出方法であって、前記吸気制御弁の下流の吸気圧力を検出すると共に、４ストロークエンジンの運転状態を検出し、検出された４ストロークエンジンの運転状態及び吸気圧力に基づいて、４ストロークエンジンの負荷が小さく且つ吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出することを特徴とする４ストロークエンジンの大気圧検出方法。
【請求項４】
前記検出されたエンジンの運転状態が予め設定された所定のエンジン回転数領域にあるときに、前記吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出することを特徴とする請求項３に記載の４ストロークエンジンの大気圧検出方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、大気圧を検出する大気圧検出装置及び方法に関するものであり、例えば燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた４ストロークエンジンの制御に好適なものである。
背景技術
近年、インジェクタと呼ばれる燃料噴射装置が普及するにつれて、燃料を噴射するタイミングや噴射燃料量、つまり空燃比などの制御が容易になり、高出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化などを促進することができるようになった。このうち、特に燃料を噴射するタイミングについては、厳密には吸気バルブの状態、つまり一般的にはカムシャフトの位相状態を検出し、それに合わせて燃料を噴射するのが一般的である。しかしながら、カムシャフトの位相状態を検出するための所謂カムセンサは高価であり、特に二輪車両などではシリンダヘッドが大型化するなどの問題があって採用できないことが多い。そのため、例えば特開平１０−２２７２５２号公報では、クランクシャフトの位相状態及び吸気圧力を検出し、それらから気筒の行程状態を検出するエンジン制御装置が提案されている。従って、この従来技術を用いることにより、カムシャフトの位相を検出することなく、行程状態を検出することができるので、その行程状態に合わせて燃料の噴射タイミングなどを制御することが可能となる。
ところで、前述したような燃料噴射装置から燃料を噴射するためには、燃料タンク内の燃料をポンプで加圧して燃料噴射装置に供給しなければならない。周知のように、ポンプによって加圧された燃料の圧力は変動するから、その上限値を規制するためにレギュレータと呼ばれる調圧弁を用いる。このレギュレータは、二輪車両の場合は一般に、燃料噴射装置の直近に設けられており、通常は燃料噴射装置によって燃料が噴射される雰囲気、例えば吸気管内の圧力を背圧とし、通常は例えばバネによって設定された所定のレギュレータ制御圧がそこから立ち上がるように構成されている。従って、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力と燃料が噴射される雰囲気との差圧からなる噴射燃料圧力は、常に、レギュレータのレギュレータ制御圧に等しい。
しかしながら、このようにレギュレータを燃料噴射装置の直近に設けると、レギュレータで制限された分の燃料を燃料タンクに戻す戻り配管が、各燃料噴射装置毎に必要になる。また、一般に、レギュレータはポンプと同一の製造元であることが多いが、ポンプとレギュレータとを別置きにした場合には、それらは分納されることになり、部品点数が多い上に、アッセンブリー化によるコストダウンを図ることができない。そこで、例えばポンプとレギュレータとをアッセンブリーとするなど、レギュレータをポンプ側に配設することが考えられる。このようにすれば、燃料を戻す戻り配管が不要となるばかりか、部品点数の削減やコストダウンも可能となる。
但し、このようにレギュレータをポンプ側に配設すると、レギュレータの背圧が大気圧になるため、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力は、略一定となる（標高等により大気圧が変化すれば燃料圧力も変化する）。一方、特に二輪車両のように、吸気管にサージタンクがない場合、燃料を噴射する吸気管内の圧力、即ち燃料噴射雰囲気圧力は変動し易い。即ち、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力と燃料が噴射される雰囲気の圧力との差圧からなる噴射燃料圧力が安定しないことになる。このように噴射燃料圧力が安定しないと、燃料噴射装置から噴射される単位時間当たりの燃料流量が不安定になり、例えば所望する空燃比を達成するための燃料噴射量を燃料噴射時間だけで制御できなくなってしまう。そこで、このような噴射燃料圧力に基づいて燃料噴射量を補正制御するために、例えば特開平８−３２６５８１号公報に記載されるエンジン制御装置がある。このエンジン制御装置では、噴射燃料圧力を検出し、それを所定時間積分して面積を求め、その面積を基準とする面積と比較して、燃料噴射量を補正制御するものである。
ここで、噴射燃料圧力は、燃料噴射装置に供給される燃料の圧力と燃料が噴射される雰囲気の圧力との差圧であるから、例えば燃料噴射装置に供給される燃料の圧力がレギュレータで制限された圧力であるときには、その圧力は大気圧とレギュレータ制御圧との加算値であり、厳密には大気圧が正確でないと燃料噴射装置に供給される燃料の圧力も正確でないことになる。そこで、大気圧を検出する大気圧センサを用いることが考えられるが、大気圧センサは高価で大がかりであるため、特に二輪車両では使用が制限される。また、大気圧の検出は、例えばエンジンに流入する空気の体積流量を検出して燃料噴射量を決定するエンジン制御装置においても、空気密度を補正するために必要であり、大気圧センサに代わる大気圧検出装置及び方法が望まれている。
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、大気圧センサを用いることなく、大気圧を正確に検出することができると共に、部品点数の削減やコストダウンを図ることができる４ストロークエンジンの大気圧検出装置及び方法を提供することを目的とするものである。
発明の開示
上記諸問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る大気圧検出装置は、燃料タンク内の燃料を加圧するポンプに取付けられ、前記ポンプで加圧された燃料の圧力の上限値を規制する大気開放型のレギュレータと、前記レギュレータで上限値が規制された燃料を４ストロークエンジンの吸気通路に噴射する燃料噴射装置と、前記吸気通路に設けられた吸気制御弁とを備えた４ストロークエンジンの大気圧検出装置であって、前記吸気制御弁の下流の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、４ストロークエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段で検出された４ストロークエンジンの運転状態及び吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいて、４ストロークエンジンの負荷が小さく且つ吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出する大気圧検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項２に係る４ストロークエンジンの大気圧検出装置は、前記請求項１の発明において、前記大気圧検出手段は、前記運転状態検出手段で検出されたエンジンの運転状態が予め設定された所定のエンジン回転数領域にあるときに、前記吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出することを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項３に係る４ストロークエンジンの大気圧検出方法は、燃料タンク内の燃料を加圧するポンプに取付けられ、前記ポンプで加圧された燃料の圧力の上限値を規制する大気開放型のレギュレータと、前記レギュレータで上限値が規制された燃料を４ストロークエンジンの吸気通路に噴射する燃料噴射装置と、前記吸気通路に設けられた吸気制御弁とを備えた４ストロークエンジンの大気圧検出方法であって、前記吸気制御弁の下流の吸気圧力を検出すると共に、４ストロークエンジンの運転状態を検出し、検出された４ストロークエンジンの運転状態及び吸気圧力に基づいて、４ストロークエンジンの負荷が小さく且つ吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出することを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項３に係る４ストロークエンジンの大気圧検出方法は、前記請求項３の発明において、前記検出されたエンジンの運転状態が予め設定された所定のエンジン回転数領域にあるときに、前記吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出することを特徴とするものである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、例えばモータサイクル用のエンジン及びその制御装置の一例を示す概略構成である。このエンジン１は、４気筒４ストロークエンジンであり、シリンダボディ２、クランクシャフト３、ピストン４、燃焼室５、吸気管（吸気通路）６、吸気バルブ７、排気管８、排気バルブ９、点火プラグ１０、点火コイル１１を備えている。また、吸気管６内には、アクセル開度に応じて開閉されるスロットルバルブ（吸気制御弁）１２が設けられ、このスロットルバルブ１２の上流側の吸気管６に、燃料噴射装置としてのインジェクタ１３が設けられている。このインジェクタ１３は、燃料タンク１９内に配設されているフィルタ１８、燃料ポンプ１７、レギュレータ１６に接続されている。なお、前記レギュレータ１６は、燃料ポンプ１７による燃料の圧力の上限値を規制するものであり、このように燃料タンク１９内に設置されている場合、大気圧を背圧とし、そこから予め設定されたレギュレータ制御圧が立ち上がるように設定されている。従って、このレギュレータ制御圧よりも低いポンプ吐出圧については、そのポンプ吐出圧が、そのまま、インジェクタ１３に供給される燃料圧力（正確には大気圧を背圧とするポンプ吐出圧）になる。また、このエンジン１は所謂独立吸気系であり、前記インジェクタ１３は、各気筒の各吸気管６に設けられている。
このエンジン１の運転状態は、エンジンコントロールユニット１５によって制御される。そして、このエンジンコントロールユニット１５の制御入力、つまりエンジン１の運転状態を検出する手段として、クランクシャフト３の回転角度、つまり位相を検出するためのクランク角度センサ２０、シリンダボディ２の温度又は冷却水温度、即ちエンジン本体の温度を検出する冷却水温度センサ２１、排気管８内の空燃比を検出する排気空燃比センサ２２、前記燃料ポンプ１７の燃料吐出圧力をインジェクタ１３への供給燃料圧力として検出するための燃料圧力センサ２３、吸気管６内の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ２４、吸気管６内の温度、即ち吸気温度を検出する吸気温度センサ２５が設けられている。そして、前記エンジンコントロールユニット１５は、これらのセンサの検出信号を入力し、前記燃料ポンプ１７、インジェクタ１３、点火コイル１１に制御信号を出力する。
前記エンジンコントロールユニット１５は、図示されないマイクロコンピュータなどによって構成されている。図２は、このエンジンコントロールユニット１５内のマイクロコンピュータで行われるエンジン制御演算処理の実施形態を示すブロック図である。この演算処理では、前記クランク角度信号からエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部２６と、同じくクランク角度信号及び前記吸気圧力信号からクランクタイミング情報、即ち行程状態を検出するクランクタイミング検出部２７と、このクランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記吸気温度信号及び前記冷却水温度信号及び前記吸気圧力信号及び前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数からシリンダ内空気質量（吸入空気量）を算出するシリンダ内空気質量算出部２８と、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び前記吸気圧力信号から目標空燃比を算出する目標空燃比算出部３３と、この目標空燃比算出部３３で算出された目標空燃比及び前記吸気圧力信号及び前記シリンダ内空気質量算出部２８で算出されたシリンダ内空気質量から燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部３４と、前記吸気圧力信号及び前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報から大気圧を算出する大気圧算出部４１と、この大気圧算出部４１で算出された大気圧及び前記燃料圧力センサ２３で検出されたインジェクタ１３への供給燃料圧力及び前記吸気圧力信号から噴射燃料圧力を算出する噴射燃料圧力算出部４２と、この噴射燃料圧力算出部４２で算出された噴射燃料圧力から燃料噴射係数を算出する燃料噴射係数算出部４３と、前記燃料噴射量算出部３４で算出された燃料噴射量及び燃料噴射係数算出部４３で算出された燃料噴射係数に基づいて燃料噴射時間を算出する燃料噴射時間算出部４４と、前記燃料噴射時間算出部４４で算出された燃料噴射時間及び前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報から噴射パルスを前記インジェクタ１３に向けて出力する噴射パルス出力部３０と、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び前記目標空燃比算出部３３で設定された目標空燃比から点火時期を算出する点火時期算出部３１と、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記点火時期算出部３１で設定された点火時期に応じた点火パルスを前記点火コイル１１に向けて出力する点火パルス出力部３２とを備えて構成される。
前記エンジン回転数算出部２６は、前記クランク角度信号の時間変化率から、エンジンの出力軸であるクランクシャフトの回転速度をエンジン回転数として算出する。
前記クランクタイミング検出部２７は、前述した特開平１０−２２７２５２号公報に記載される行程判別装置と同様の構成を有し、これにより例えば図３に示すように各気筒毎の行程状態を検出し、それをクランクタイミング情報として出力する。即ち、４サイクルエンジンにおいて、クランクシャフトとカムシャフトとは所定の位相差で常時回転し続けているから、例えば図３に示すようにクランクパルスが読込まれているとき、図示“４”のクランクパルスは排気行程か又は圧縮行程の何れかである。周知のように、排気行程では排気バルブが閉じ、吸気バルブが閉じているので吸気圧力が高く、圧縮行程の初期は、未だ吸気バルブが開いているために吸気圧力が低く、若しくは吸気バルブが閉じていても、先行する吸気行程で吸気圧力が低くなっている。従って、吸気圧力が低いときの図示“４”のクランクパルスは二番気筒が圧縮行程にあることを示しており、図示“３”のクランクパルスが得られたときが２番気筒の吸気下死点になる。このようにして、何れかの気筒の行程状態が検出できれば、各気筒は所定の位相差で回転しているから、例えば前記２番気筒の吸気下死点である図示“３”のクランクパルスの次の図示“９”のクランクパルスが１番気筒の吸気下死点であり、その次の図示“３”のクランクパルスが３番気筒の吸気下死点であり、その次の図示“９”のクランクパルスが４番気筒の吸気下死点であることになる。そして、この行程の間を、クランクシャフトの回転速度で補間すれば、現在の行程状態を更に細かく検出することができる。
前記シリンダ内空気質量算出部２８は、図４に示すように、前記吸気圧力信号及び前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数からシリンダ内空気質量を算出するための三次元マップを備えている。このシリンダ内空気質量の三次元マップは、例えば実際にエンジンを所定の回転数で回転させながら吸気圧力を変化させたときのシリンダ内空気質量を計測するだけでよく、比較的簡単な実験によって計測でき、従ってマップの作成は容易である。また、高度なエンジンシミュレーションがあれば、それを用いてマップを作成することも可能である。なお、シリンダ内空気質量は、エンジンの温度によって変化するので、前記冷却水温度（エンジン温度）信号を用いて補正してもよい。
前記目標空燃比算出部３３は、図５に示すように、前記吸気圧力信号及び前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数から目標空燃比を算出するための三次元マップを備えている。この三次元マップは、或る程度まで机上でも設定することができる。空燃比は、一般にトルクと相関があり、空燃比が小さい、つまり燃料が多く且つ空気が少ないと、トルクが増す一方、効率は低下する。逆に、空燃比が大きい、つまり燃料が少なく且つ空気が多いと、トルクが減少するが、効率は向上する。空燃比が小さい状態をリッチ、空燃比が大きい状態をリーンと呼んでおり、最もリーンな状態は、所謂理想空燃比、或いはストイキオメトリックと呼ばれ、ガソリンが完全燃焼する空燃比、即ち１４．７である。
エンジン回転数は、エンジンの運転状態であり、一般に高回転側で空燃比を大きくし、低回転側で小さくする。これは、低回転側でトルクの応答性を高め、高回転側で回転状態の応答性を高めるためである。また、吸気圧力は、スロットル開度などのエンジン負荷状態であり、一般にエンジン負荷の大きい状態、つまりスロットル開度が大きく、吸気圧力も大きいときに空燃比を小さくし、エンジン負荷の小さい状態、つまりスロットル開度が小さく、吸気圧力も小さいときに空燃比を大きくする。これは、エンジン負荷が大きいときにトルクを重視し、エンジン負荷が小さいときに効率を重視するためである。
このように目標空燃比とは、物理的意味を把握しやすい数値であり、従って要求されるエンジンの出力特性に合わせて、目標空燃比を或る程度設定することが可能なのである。勿論、実車のエンジン出力特性に合わせて、チューニングを行ってもよいことはいうまでもない。
また、この目標空燃比算出部３３は、前記吸気圧力信号からエンジンの運転状態の過渡期、具体的には加速状態や減速状態を検出し、それに合わせて目標空燃比を補正する過渡期補正部２９を備えている。例えば図６に示すように、吸気圧力は、スロットル操作の結果でもあるから、吸気圧力が大きくなるときは、スロットルが開けられて加速が要求されている、即ち加速状態であることが分かる。そのような加速状態が検出されたら、それに合わせて、例えば前記目標空燃比を一時的にリッチ側に設定し、その後、本来の目標空燃比に戻す。目標空燃比への戻し方は、例えば過渡期でリッチ側に設定された空燃比と、本来の目標空燃比との重み付け平均の重み付け係数を次第に変化させるなど、既存の方法が利用できる。逆に、減速状態を検出したら、本来の目標空燃比よりリーン側に設定し、効率を重視するようにしてもよい。
一方、前記大気圧算出部４１では、前記吸気圧力信号及びクランクタイミング情報から大気圧を算出する。図７は、吸気圧力をクランクシャフトの位相、つまりクランクタイミング情報に合わせて表したものであり、各曲線は、クランク角度（−１８０°）時のエンジン負荷に対応し、例えば４５ｋＰａが最小エンジン負荷、１００ｋＰａが最大エンジン負荷を示している（前述のように吸気圧力はスロットル開度に応じて変化する）。同図では、クランク角度（−３６０°）以後、吸気行程が開始される。そして、この吸気行程の直前、つまりクランク角度（−３６０°）付近では、吸気圧力はほぼ安定しており、その値は、後述するようにほぼ大気圧となっている。これは、過給器を備えていないエンジンでは、吸気圧力が安定しているときというのは、即ち大気圧程度であるためであり、従って本実施形態では、この吸気行程直前、即ち吸気バルブ開直前の吸気圧力を大気圧として検出する。但し、同図から明らかなように、エンジン負荷が大きいときには、吸気圧力がやや不安定であるため、エンジン負荷が小さい領域にあるときの吸気圧力を用いて大気圧を検出する。
図８は、エンジン回転数を変えたときの吸気圧力の変化の状態を示したものである。同図から明らかなように、同じエンジン負荷でも、エンジン回転数によっては、吸気バルブ開直前の吸気圧力が不安定になっている。図９は、これらの結果を基に、前記クランク角度（−１８０°）時の吸気圧力、即ちエンジン負荷を横軸にとり、同じく吸気行程直前吸気圧力を縦軸にとり、エンジン回転数をパラメータとして、当該吸気行程直前吸気圧力とエンジン負荷との関係を示したものである。従って、より厳密を期す場合には、エンジン負荷に応じて吸気バルブ開直前の吸気圧力を大気圧として算出するエンジン回転数領域を設定し、そのエンジン回転数領域になったときだけ、吸気行程直前の吸気圧力から大気圧を検出するといったように、エンジン回転数をパラメータの一つに加えて大気圧を検出するようにしてもよい。
前記噴射燃料圧力算出部４２は、前記吸気圧力、ポンプ吐出圧力、大気圧算出部４１で算出された大気圧等に基づいて、燃料圧力と燃料が噴射される雰囲気圧力との差圧からなる噴射燃料圧力を算出するものである。図１０は、燃料圧力と、雰囲気圧力である吸気圧力、噴射燃料圧力の関係を示すものである。本実施形態のように、燃料タンク側に燃料ポンプ１７とレギュレータ１６とを設けた場合、それらのポンプ背圧及びレギュレータ背圧は、何れも大気圧になる（燃料タンクは完全な機密状態ではない）。この大気圧の上に、ポンプ吐出圧力もレギュレータ制御圧力も立ち上がり、ポンプ吐出圧力がレギュレータ制御圧力よりも小さいときには当該ポンプ吐出圧力が燃料圧力となり、ポンプ吐出圧力がレギュレータ制御圧力以上であるときには当該レギュレータ制御圧力が燃料圧力となる。このような比較によって燃料圧力を算出した後、それから前記吸気圧力（燃料噴射雰囲気圧力）を減じて噴射燃料圧力を算出する。特に、二輪車量の場合、吸気管にサージタンクを持たないため、図示のように吸気圧力の変動が大きく、そのため後述するように燃料噴射時間によって燃料噴射量を制御するためには、噴射燃料圧力を正確に検出する必要がある。本実施形態では、前述のように吸気圧力から大気圧を検出し、更にポンプ吐出圧力及び吸気圧力から噴射燃料圧力を正確に検出することができると共に、大気圧センサが不要な分だけコストダウンを図ることができる。
次に、前記燃料噴射係数算出部４３では、前記噴射燃料圧力算出部４２で算出された噴射燃料圧力に応じて、燃料噴射時間を算出するための燃料噴射係数を算出する。まず、燃料の密度をρ、インジェクタ１３に供給される燃料の流速をｖ１、インジェクタ１３に供給される燃料の圧力、即ち前記燃料圧力をＰ１、インジェクタ１３から吸気管内に噴射される燃料の流速をｖ２、インジェクタ１３から噴射される燃料の雰囲気圧力、即ち前記吸気圧力をＰ２としたとき、インジェクタに供給される燃料の流速ｖ１はほぼ“０”とみなせるので、ベルヌーイの定理から、下記１式が成立する。
Ｐ１＝ρ・ｖ２２／２＋Ｐ２                                ………（１）
これを吸気管内に噴射される燃料の流速ｖ２について解くと下記２式が得られる。
ｖ２＝（２（Ｐ１−Ｐ２）／ρ）１／２                      ………（２）
ここで、前記２式中の（Ｐ１−Ｐ２）が、前記噴射燃料圧力算出部４２で算出された噴射燃料圧力であり、ここではＰとすると共に、インジェクタ１３の噴孔の断面積をＳとすると、インジェクタ１３から噴射される単位時間当たりの燃料の質量Ｍは下記３式で表れる。
Ｍ＝Ｓ・ｖ２・ρ＝Ｓ・（２ρ・Ｐ）１／２                  ………（３）
このことから、インジェクタ１３から噴射される単位時間当たりの燃料質量Ｍは噴射燃料圧力Ｐの平方根の値に比例することが分かる。
そこで、例えば基準となる噴射燃料圧力Ｐ０を設定し、その基準噴射燃料圧力Ｐ０のときに単位質量の燃料を噴射する燃料噴射係数（噴射燃料流量特性係数）Ｑｔ０とすると、噴射燃料圧力がＰであるときに単位質量の燃料を噴射する燃料噴射係数（噴射燃料流量特性係数）Ｑｔは下記４式で与えられる。
Ｑｔ＝Ｑｔ０×（Ｐ０／Ｐ）１／２                          ………（４）
従って、この燃料噴射係数（噴射燃料流量特性係数）Ｑｔを前記燃料噴射量に乗ずれば、燃料噴射時間を算出することができる。
従って、前記燃料噴射時間算出部４４では、前記燃料噴射量算出部３４で算出された燃料噴射量Ｖに前記燃料噴射係数（噴射燃料流量特性係数）Ｑｔを乗じて燃料噴射時間Ｔを算出する。即ち、前記燃料噴射時間係数算出部４３及び燃料噴射時間算出部４４で行われる演算処理は、例えば基準噴射燃料圧力Ｐ０であるときに求めた噴射燃料流量特性係数Ｑｔ０と、所望する空燃比を達成するための燃料噴射量Ｖと、前記基準噴射燃料圧力値の平方根の値Ｐ０１／２との積値を予め設定された所定値としたとき、算出される燃料噴射時間Ｔは、この所定値を噴射燃料圧力値の平方根Ｐ１／２で除した値となる。
そして、噴射パルス出力部３０では、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報から燃料噴射開始時期を算出すると共に、前記燃料噴射時間算出部４４で算出された燃料噴射時間に基づいてインジェクタ１３に噴射パルスを出力する。
このように本実施形態では、燃料ポンプ１７と共にレギュレータ１６を燃料タンク１９側に設け、インジェクタ１３に供給される燃料圧力と燃料が噴射される雰囲気圧力、即ち吸気圧力との差圧を噴射燃料圧力として検出し、この検出された噴射燃料圧力の平方根の値に基づいてインジェクタ１３からの燃料噴射時間を制御するようにしたため、噴射燃料圧力の積分や大量のマップなどを必要とせずに演算負荷を軽減することができると共に、燃料ポンプ１７とレギュレータ１６とをアッセンブリー化して部品点数の低減やコストダウンを可能とする。
図１１は、前記大気圧算出部４１で算出された大気圧（図では推定大気圧）と実際に大気圧センサで検出した大気圧とを示す。このうち、算出された大気圧が平坦な部分は、前記エンジンの運転状態が所定の状態とならなかったために、大気圧を更新できなかった時間を示している。計測は標高２１００ｍ程度の高地で行われており、標高の高い箇所から低い箇所に急速に降下した後、再び標高の高い箇所に急速に上昇した。このように標高差のある高地では、大気圧の変化が大きく、従って正確に大気圧を検出して燃料噴射量を制御しないと、本来のエンジントルクや出力が得られないが、図から明らかなように算出された大気圧は、実際の大気圧によく追従しており（誤差は数％以内）、この算出された大気圧を用いて前述のように燃料噴射量、即ち燃料噴射時間を制御すれば、本来のエンジントルクや出力が得られることが分かる。
なお、前記実施形態では、インジェクタに供給される燃料圧力の算出のために大気圧を用いるものについて説明したが、本発明の大気圧検出装置は、大気圧を検出するものであればどのようなものにも適用可能であり、例えばエンジンに流入する空気の体積流量を検出して燃料噴射量を制御する場合に、空気密度に応じて体積流量を補正するために大気圧を検出するようなものにも適用できる。
また、前記実施形態では、気筒数が４気筒の、所謂マルチシリンダ型エンジンについて詳述したが、単気筒エンジンにも同様に展開できる。
また、エンジンコントロールユニットは、マイクロコンピュータに代えて各種の演算回路で代用することも可能である。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明に係る４ストロークエンジンの大気圧検出装置及び方法によれば、４ストロークエンジンの運転状態及び吸気圧力に基づいて、４ストロークエンジンの負荷が小さく且つ吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出する構成としたため、エンジン負荷やエンジン回転数といったエンジンの運転状態に応じて、吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を算出することにより、大気圧センサを用いることなく、大気圧を正確に検出することが可能となり、これにより部品点数の削減やコストダウンを図ることが可能となる。
また、本発明の４ストロークエンジンの大気圧検出装置及び方法によれば、予め設定された所定のエンジン回転数領域にあるときに、吸気バルブ開直前の吸気圧力から大気圧を検出する構成としたため、大気圧をより一層正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、モータサイクル用のエンジン及びその制御装置の概略構成図である。
図２は、本発明のエンジン制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
図３は、クランクシャフトの位相と吸気圧力から行程状態を検出する説明図である。
図４は、シリンダ内空気質量算出部に記憶されたシリンダ内空気質量算出のためのマップである。
図５は、目標空燃比算出部に記憶された目標空燃比算出のためのマップである。
図６は、過渡期補正部の作用説明図である。
図７は、クランク角度、即ち行程と吸気圧力との相関を示す説明図である。
図８は、クランク角度、即ち行程と吸気圧力との相関をエンジン回転数毎に示す説明図である。
図９は、エンジン負荷と吸気行程直前吸気圧力との相関を示す説明図である。
図１０は、燃料圧力、雰囲気圧力である吸気圧力、噴射燃料圧力の関係を示す説明図である。
図１１は、吸気圧力から算出した大気圧と実際の大気圧との相関を示す説明図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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