(57)【要約】【課題】エアフローメータを用いることなく吸入空気質量を検出して燃料噴射量を算出できるようにする。【解決手段】圧縮・排気時間算出部３はクランク角センサ２が発生するクランクパルスの周期に基づいて圧縮行程始終端時間Ｔｃ１，Ｔｃ２および排気行程始終端時間Ｔｅ１，Ｔｅ２をそれぞれ算出する。吸入空気質量算出部４は、吸入空気質量∝［｛（１／Ｔｃ１）２−（１／Ｔｃ２）２｝−｛（１／Ｔｅ１）２−（１／Ｔｅ２）２｝］を用いて吸入空気質量を算出する。算出された吸入空気質量は燃料噴射量算出部５に入力され、目標空燃比に従い、吸入空気質量に見合った燃料噴射量が算出される。算出された燃料噴射量に従って決定されるデューティで燃料噴射弁１ｂが駆動され、適当な燃料がエンジン１に供給される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単気筒４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置において、
圧縮行程で生ずるエネルギ損失および排気行程で生じるエネルギ損失の関数で吸気行程の吸入空気質量を算出する吸入空気質量算出手段と、
目標空燃比に従い前記吸入空気質量に対応する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部とを具備したことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
圧縮行程の始終端に設定した範囲の経過時間および排気行程の始終端に設定した範囲の経過時間をそれぞれ算出する時間算出手段を具備し、
前記吸入空気質量算出手段が、前記圧縮行程始終端の経過時間および排気行程始終端の経過時間の差の関数でエネルギの損失を算出することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記吸入空気質量算出手段が、
圧縮行程始終端の経過時間Ｔｃ１，Ｔｃ２および排気行程始終端の経過時間Ｔｅ１，Ｔｅ２を使用して次関数で吸入空気質量を求めることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射制御装置。
吸入空気質量∝［｛（１／Ｔｃ１）２−（１／Ｔｃ２）２｝−｛（１／Ｔｅ１）２−（１／Ｔｅ２）２｝］。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射制御装置に関し、特に、推定された吸入空気質量に基づいて単気筒４サイクルエンジンの燃料噴射量を決定することができる燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射制御装置では、吸入空気質量に基づき目標空燃比に従って運転状態に対応した燃料噴射量が決定される。一般に、吸入空気量を計測するため、エアフローメータが使用される。特開昭５８−１７３１７号公報には燃料噴射量を決定するための吸入空気量を検出するエアフローメータの一例が開示されている。また、エアフローメータに代えて、吸気負圧とエンジン回転数とにより、吸気負圧−エンジン回転数マップを使用して吸入空気量を推定することも行われている。さらに、スロットル開度に基づいて吸入空気量を推定することもできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エアフローメータを用いる場合は、正確な吸入空気量を検出することができるが、エアフローメータが必須であり、部品数の低減を妨げていた。同様に、吸気負圧によるものは吸気負圧センサが必須であり、部品数の低減を妨げていた。さらに、スロットル開度に基づいて吸入空気量を推定するものでは、低スロットル開度域において吸入空気量の推定精度を向上させたいという要望がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、センサ等の部品を減らしても正確な吸入空気質量に基づいて燃料噴射量を決定することができる燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、単気筒４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置において、圧縮行程で生ずるエネルギ損失および排気行程で生じるエネルギ損失の関数で吸気行程の吸入空気質量を算出する吸入空気質量算出手段と、目標空燃比に従い前記吸入空気質量に対応する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部とを具備した点に第１の特徴がある。
【０００６】
第１の特徴によれば、吸入空気質量を圧縮行程と排気行程とにおけるエネルギ損失に基づいて吸入空気質量が算出される。
【０００７】
また、本発明は、圧縮行程の始終端に設定した範囲の経過時間および排気行程の始終端に設定した範囲の経過時間をそれぞれ算出する時間算出手段を具備し、前記吸入空気質量算出手段が、前記圧縮行程始終端の経過時間および排気行程始終端の経過時間の差の関数でエネルギの損失を算出する点に第２の特徴がある。
【０００８】
第２の特徴によれば、エネルギの損失を圧縮行程および排気行程の始終端に要する時間差の関数で代表させるので、例えば、４サイクルエンジンに通常に備えられ、圧縮行程および排気行程の時間を検出することができるクランク角センサの出力により所定範囲のクランク角変化に要する時間を求めて、エネルギの損失を算出することができる。
【０００９】
さらに、本発明は、前記吸入空気質量算出手段が、圧縮行程始終端の経過時間Ｔｃ１，Ｔｃ２および排気行程始終端の経過時間Ｔｅ１，Ｔｅ２を使用し、次関数で吸入空気質量を求める点に第３の特徴がある。吸入空気質量∝［｛（１／Ｔｃ１）２−（１／Ｔｃ２）２｝−｛（１／Ｔｅ１）２−（１／Ｔｅ２）２｝］。
【００１０】
第３の特徴によれば、算出された圧縮行程の始終端の時間と排気行程の始終端の時間とが入力されると、式を使用して吸入空気質量が算出される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。同図において、４サイクル単気筒エンジン１にはクランク角センサ２が設けられる。クランク角センサ２は、クランク軸またはクランク軸に結合される軸１ａの周囲に等角度間隔で設けられる複数の被検出体（例えば鉄等の磁性体）を検出するセンサからなり、クランク角に応じたパルス信号を発生する。クランク角センサ２の出力信号は圧縮・排気時間算出部３に入力される。圧縮・排気時間算出部３はクランク角センサ２からのパルス信号の周期に基づいて圧縮行程の始終端に予め設定したクランク角の変化に要した時間および排気行程の始終端に予め設定したクランク角の変化に要する時間をそれぞれ算出する。予め設定するクランク角は例えば３０°とする。算出された圧縮行程始終端の時間および排気行程の始終端の時間は吸入空気質量算出部４に入力される。吸入空気質量算出部４は圧縮行程の始終端の時間および排気行程の始終端の時間に基づいて後述の算出式を用いて吸入空気質量を算出する。
【００１２】
算出された吸入空気質量は燃料噴射量算出部５に入力され、目標空燃比に基づいて決定される過剰率λを乗算し、吸入空気質量に見合った燃料噴射量が算出される。過剰率λは、目標空燃比に応じて決定される。算出された燃料噴射量は、さらに、補正部６で、加速状態（スロットル開度変化率）に応じた補正係数によって補正される。補正された燃料噴射量は燃料噴射弁１ｂを駆動する燃料噴射弁駆動部７に入力される。燃料噴射弁駆動部７は燃料噴射量に対応する開弁デューティで燃料噴射弁１ｂを駆動する。上記算出部３，４および５ならびに補正部６はマイクロコンピュータによって構成することができる。
【００１３】
次に、吸入空気質量の算出式を説明する。吸入空気質量は以下の原理を前提に算出される。図２は４サイクルエンジンにおける各行程毎の発生エネルギを示す図である。燃焼行程では大きい燃焼エネルギが発生する。これに対して排気、吸入、および圧縮の各行程では、排気抵抗、吸気抵抗、および圧縮抵抗によりエネルギが吸収される。つまり負のエネルギが発生する。また、負のエネルギとして、機械的な摩擦抵抗、例えばピストンとシリンダとの間で生じる摩擦抵抗がある。
【００１４】
ここで、吸入空気の圧縮に要するエネルギつまり圧縮抵抗により、圧縮行程では排気行程よりエネルギ損失が大きくなっていると考えられる。低負荷領域つまり低出力運転時は排気損失は非常に小さいので、排気行程の損失は、そのほとんどが摩擦抵抗である。圧縮抵抗は吸入空気質量が大きい程大きい。つまり、圧縮行程の損失は吸入空気質量の関数と考えられる。
【００１５】
圧縮行程の損失および排気行程の損失はそれぞれ圧縮行程始終端の時間および排気行程の始終端の時間により算出できる。エネルギ損失によりエンジン回転数が低下するからである。したがって、吸入空気質量は次式を使用して算出することができる。吸入空気質量＝Ｋ×［｛（１／Ｔｃ１）２−（１／Ｔｃ２）２｝−｛（１／Ｔｅ１）２−（１／Ｔｅ２）２｝］…（式１）。式１において、Ｔｃ１，Ｔｃ２は圧縮行程始終端の予定クランク角変化時間、Ｔｅ１，Ｔｅ２は排気行程始終端の予定クランク角変化時間であり、Ｋは圧縮エネルギ損失を吸入空気質量に変換するための補正係数である。
【００１６】
図３は燃料噴射量の算出手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では排気行程始終端の時間を算出し、変数Ｔｅ１，Ｔｅ２（Ｔｅと表記）とする。ステップＳ２では圧縮行程時間始終端の時間を算出し、変数Ｔｃ１，Ｔｃ２（Ｔｃと表記）とする。ステップＳ３では、前記（式１）を使用して吸入空気質量算出部４で吸入空気質量が算出される。ステップＳ４では、燃料噴射量算出部５により吸入空気質量に過剰率λを乗算して燃料噴射量が算出される。算出された燃料噴射量が得られるように燃料噴射弁１ｂの開弁時間つまり開弁デューティが決定される。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１〜３の発明によれば、エンジンサイクルのエネルギ損失から吸入空気質量が算出される。特に請求項２，３の発明によれば、圧縮行程および排気行程中に予め設定された範囲の経過時間、つまり予定クランク角変化時間に基づいて吸入空気質量を算出することができる。これらの時間は、クランク角センサ等、４サイクルエンジンに通常備えられているセンサを使用して検出することができるので、エアフローメータや吸気圧センサ等を備えなくても燃料噴射量決定に必要な吸入空気質量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】４サイクルエンジンにおける各行程毎の発生エネルギを示す図である。
【図３】燃料噴射量の算出手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン、　２…クランク角センサ、　３…圧縮・排気時間算出部、　４…吸入空気質量算出部、　５…燃料噴射量算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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