(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブ開度が第１所定開度以下の第１運転域では吸気負圧とエンジン回転速度に基づいて第１燃料噴射量を求め、スロットルバルブ開度が上記第１所定開度より大きい第２所定開度以上の第２運転域ではスロットルバルブ開度とエンジン回転速度に基づいて第２燃料噴射量を求めるようにした燃料噴射式４サイクルエンジンの運転制御装置において、
上記第１運転域では、大気圧による空気密度への影響及び大気圧による吸気負圧への影響として大気圧が小さいほど小さい補正値（％）に設定された第１補正値により上記第１燃料噴射量を補正し、
上記第２運転域では、大気圧による空気密度への影響として大気圧が小さいほど小さい補正値（％）に設定された第２補正値により上記第２燃料噴射量を補正し、
大気圧が所定値より小さい領域では、上記第１補正値が上記第２補正値より小さい値に設定されており、該第２補正値が第２燃料噴射量を減少させるよりも第１補正値が上記第１燃料噴射量をより大きく減少させる
ことを特徴とする燃料噴射式４サイクルエンジンの運転制御装置。
【請求項２】
請求項１において、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路にＩＳＣバルブが配設されており、該ＩＳＣバルブの開度を、上記第１運転域ではスロットル開度が増加するほど大きくし、上記第２運転域の少なくとも第１運転域寄り部分では全開に固定するＩＳＣバルブ制御手段を設けたことを特徴とする燃料噴射式４サイクルエンジンの運転制御装置。
【請求項３】
スロットルバルブ開度が第１所定開度以下の第１運転域では吸気負圧とエンジン回転速度に基づいて第１燃料噴射量を求め、スロットルバルブ開度が上記第１所定開度より大きい第２所定開度以上の第２運転域ではスロットルバルブ開度とエンジン回転速度に基づいて第２燃料噴射量を求めるようにした燃料噴射式４サイクルエンジンの運転制御装置において、
上記第１運転域では、大気圧による空気密度への影響を補正するとともに大気圧による吸気負圧への影響を補正する第１補正手段により上記第１燃料噴射量を補正し、上記第２運転域では大気圧による空気密度への影響を補正する第２補正手段により上記第２燃料噴射量を補正し、
上記スロットルバルブをバイパスするバイパス通路にＩＳＣバルブが配設されており、該ＩＳＣバルブの開度を、上記第１運転域ではスロットル開度が増加するほど大きくし、上記第２運転域の少なくとも第１運転域寄り部分では全開に固定するＩＳＣバルブ制御手段を設けた
ことを特徴とする燃料噴射式４サイクルエンジンの運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばいわゆる水上オートバイ用エンジンあるいは船外機用エンジンに好適な運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水上オートバイ用エンジンや船外機用エンジンに好適な運転制御装置として、スロットルバルブ開度の小さい側（低速回転・低負荷側）の運転域では吸気負圧とエンジン回転速度（ｒｐｍ）に基づいて燃料噴射量を決定し、スロットルバルブ開度の大きい側（高速回転・高負荷側）の運転域ではスロットルバルブ開度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量を決定するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来のエンジンの運転制御装置では、大気圧が低くなると空気（酸素）密度が低下するため、一般的には、大気圧から空気密度の低下分を計算し、噴射量を低減して空燃比を適正に保つ制御を行なっている。
【０００４】
ところが独立スロットル吸気の燃料噴射エンジンの場合、低スロットルバルブ開度側の噴射量は吸気負圧とエンジン回転速度から決定し、高スロットルバルブ開度側の噴射量はスロットルバルブ開度とエンジン回転速度から決定している。そして吸気負圧は大気圧によって影響を受けるため、空気密度のみの補正では補正が十分でなく、空燃比がリッチになってしまうという問題が懸念される。
【０００５】
本発明は、上記懸念される問題点に鑑みてなされたもので、それぞれの燃料噴射量決定方法に合った大気圧補正ができ、空燃比を適正に制御できるエンジンの運転制御装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、スロットルバルブ開度が第１所定開度以下の第１運転域では吸気負圧とエンジン回転速度に基づいて第１燃料噴射量を求め、スロットルバルブ開度が上記第１所定開度より大きい第２所定開度以上の第２運転域ではスロットルバルブ開度とエンジン回転速度に基づいて第２燃料噴射量を求めるようにした燃料噴射式４サイクルエンジンの運転制御装置において、
上記第１運転域では、大気圧による空気密度への影響及び大気圧による吸気負圧への影響として大気圧が小さいほど小さい補正値（％）に設定された第１補正値により上記第１燃料噴射量を補正し、
上記第２運転域では、大気圧による空気密度への影響として大気圧が小さいほど小さい補正値（％）に設定された第２補正値により上記第２燃料噴射量を補正し、
大気圧が所定値より小さい領域では、上記第１補正値が上記第２補正値より小さい値に設定されており、該第２補正値が第２燃料噴射量を減少させるよりも第１補正値が上記第１燃料噴射量をより大きく減少させることを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路にＩＳＣバルブが配設されており、該ＩＳＣバルブの開度を、上記第１運転域ではスロットル開度が増加するほど大きくし、上記第２運転域の少なくとも第１運転域寄り部分では全開に固定するＩＳＣバルブ制御手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明は、スロットルバルブ開度が第１所定開度以下の第１運転域では吸気負圧とエンジン回転速度に基づいて第１燃料噴射量を求め、スロットルバルブ開度が第１所定開度より大きい第２所定開度以上の第２運転域ではスロットルバルブ開度とエンジン回転速度に基づいて第２燃料噴射量を求めるようにした燃料噴射式４サイクルエンジンの運転制御装置において、
上記第１運転域では、大気圧による空気密度への影響を補正するとともに大気圧による吸気負圧への影響を補正する第１補正手段により上記第１燃料噴射量を補正し、上記第２運転域では大気圧による空気密度への影響を補正する第２補正手段により上記第２燃料噴射量を補正し、
上記スロットルバルブをバイパスするバイパス通路にＩＳＣバルブが配設されており、該ＩＳＣバルブの開度を、上記第１運転域ではスロットル開度が増加するほど大きくし、上記第２運転域の少なくとも第１運転域寄り部分では全開に固定するＩＳＣバルブ制御手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、第１運転域では第１燃料噴射量を第１補正手段で補正し、第２運転域では第２燃料噴射量を第２補正手段で補正するようにしたので、第１，第２燃料噴射量の決定方法に応じた補正が可能となる。即ち、吸気負圧に基づいて決定される第１燃料噴射量については、大気圧による空気密度への影響だけでなく大気圧による吸気負圧への影響をも加味して補正でき、空燃比をより精度よく制御することが可能となる。
【００１０】
また、大気圧が小さいほど小さい補正値（％）に設定された第１補正値，第２補正値で第１，第２燃料噴射量を補正することとし、第２補正値が第２燃料噴射量を減少させるより、第１補正値が第１燃料噴射量をより大きく減少させるようにしたので、吸気負圧とエンジン回転速度により設定された第１燃料噴射量をより実際に則した燃料噴射量に補正できる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路に設けたＩＳＣバルブの開度を、上記第１運転域においてスロットルバルブ開度が増加するほど大きくしたので、該第１運転域ではＩＳＣバルブの開度変化によって空燃比が変化する懸念がある。本発明では、吸気負圧から燃料噴射量を求める第１運転域においてＩＳＣバルブの開度を変化させることとしたので、ＩＳＣバルブの開度変化による空気増加分を吸気負圧の変化によって検出でき、これによりＩＳＣバルブによる空燃比への影響を緩和できる。しかも第１運転域と第２運転域とでは別々の第１，第２補正手段で第１，第２燃料噴射量を補正するようにしたので、該第１補正手段（第１補正値）をＩＳＣバルブの開度変化によって空燃比が変化するのに対応した補正値とすることが可能である。
【００１２】
また第２運転域ではスロットルバルブ開度によって燃料噴射量を求めており、ＩＳＣバルブの開度変化による空気量増加分は検出できないが、この第２運転域の少なくともＩＳＣバルブによる影響の大きい第１運転域寄り部分ではＩＳＣバルブの開度を固定したので、ＩＳＣバルブの開度変化による空燃比の所望値からのずれを極力防止できる。
【００１３】
【実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図６は本発明の一実施形態による水上オートバイ用エンジンの運転制御装置を説明するための図であり、図１は本実施形態エンジンを搭載した水上オートバイの側面図、図２は該エンジンの運転制御系のブロック構成図、図３はスロットルバルブ開度と運転領域，ＩＳＣバルブ開度との関係を示す二次元マップ、図４，図５は燃料噴射量設定三次元マップ、図６は燃料噴射量補正二次元マップである。
【００１５】
図において、１は水上オートバイであり、これは船体２と、該船体２内に収容搭載されたエンジン３と、上記船体２の後部に配設され、上記エンジン３により駆動される推進ユニット４とを備えている。
【００１６】
上記船体２は、いわゆるバスタブ状のハル５上に蓋板状のデッキ６を搭載し、両者をガンネル７で密閉状に接合してなるボックス状のものである。上記デッキ６の上記エンジン３上方にはハッチ８が前端ヒンジ８ａを支点に前方に開閉可能に装着されており、さらに該ハッチ８には物入れ用開閉蓋９が前方に開閉可能に装着されている。また上記ハッチ８の後部には操向ハンドル１０が配設されており、該操向ハンドル１０は上記推進ユニット４の噴出口１１を左右に揺動させることにより該水上走行船１を左右に操向するようになっている。また上記船体２の操向ハンドル１０後方には鞍乗式のシート１２が搭載されている。
【００１７】
上記推進ユニット４は船体２の後部に吸込ダクト１３を配設し、該ダクト１３の途中にインペラ１４を配設するとともに後端部に噴出口１１を左右揺動可能に配設し、上記インペラ１４をプロペラシャフト１５で駆動するように構成されている。なお、上記吸込ダクト１３の吸込口１３ａは船体２の底面に開口している。
【００１８】
上記エンジン３は、燃料噴射式４サイクル４気筒エンジンである。該エンジン３は、シリンダボア内に摺動自在に挿入されたピストン３ａをコンロッド３ｂでクランク軸３ｃに連結し、吸気通路３ｄ、排気通路３ｅの燃焼室側開口に吸気弁３ｆ，排気弁３ｇを開閉可能に配置し、該吸気弁３ｆ，排気弁３ｇを吸気カム軸３ｈ，排気カム軸３ｉで開閉駆動するように構成されている。なお、３ｊは点火プラグであり、またエンジン３の出力軸は上記プロペラシャフト１５に連結されている。
【００１９】
また上記吸気通路３ｄには燃料噴射弁１６が配設されており、該燃料噴射弁１６には燃料タンク１７内の燃料が燃料ポンプ１８により供給される。また上記吸気通路３ｄの燃料噴射弁１６より上流側にスロットルバルブ１９が配設されている。
【００２０】
そして上記スロットルバルブ１９をバイパスするバイパス通路２５が設けられている。このバイパス通路２５の上流端は吸気通路３ｄの上流端に接続された吸気サイレンサに接続され、下流端は吸気通路３ｄのスロットルバルブ１９の下流側に接続されている。上記バイパス通路２５の途中にはＩＳＣバルブ２５ａが介設されている。このＩＳＣバルブ２５ａの開度はステップモータ２５ｂによりコントロールユニット２０からの制御信号ｄに基づいて制御される。
【００２１】
上記コントロールユニット２０は、上記エンジン３の、点火時期制御，燃料噴射時期，噴射量制御等の運転制御を行なうものである。該コントロールユニット２０は、エンジン回転速度センサ２１，スロットル開度センサ２２，エンジン温度センサ２３，吸気圧センサ２４，排気ガスＯ2 センサ２６，油圧センサ２７，燃料レベルセンサ２８等各種のセンサからの検出信号が入力され、最適の運転条件を求め、燃料噴射系に燃料噴射制御信号ａを、点火系に点火タイミング制御信号ｂを、また燃料ポンプ１８に燃料ポンプ制御信号ｃを、ＩＳＣバルブ１９ｂにＩＳＣバルブ制御信号ｄをそれぞれ出力する。
【００２２】
そして上記コントロールユニット２０の記憶部には、上記ＩＳＣバルブ２５ａを作動させるスロットル開度の上限値（本実施形態では約６度）が、ＩＳＣバルブ作動用設定値として設定されて記憶されている。また図３（ｂ）に示すスロットル開度−ＩＳＣバルブ開度二次元マップが記憶されている。
【００２３】
また上記コントロールユニット２０の記憶部には、スロットルバルブ開度が小さい側の第１運転域（Ｄ−Ｊ領域、具体的にはスロットルバルブ開度６度以下の領域）において吸気負圧とエンジン回転速度に基づいて第１燃料噴射量を求めるための第１燃料噴射量三次元マップ（図４参照）と、スロットルバルブ開度が大きい側の第２運転域（α−Ｎ領域、具体的にはスロットルバルブ開度９度以上の領域）においてスロットルバルブ開度とエンジン回転速度に基づいて第２燃料噴射量を求めるための第２燃料噴射量三次元マップ（図５参照）とが記憶されている。なお、本実施形態では上記Ｄ−Ｊ領域とα−Ｎ領域との境界部分は遷移領域とされている（図３（ａ））参照。
【００２４】
上記Ｄ−Ｊ領域では上記第１燃料噴射量三次元マップを用いたＤ−Ｊ制御が行なわれ、図４に示すマップにおいて吸気圧センサ２４が検出する吸気負圧（Ｑｍ）とエンジン回転速度センサ２１が検出するエンジン回転速度（Ｃｎ）に基づいて燃料噴射量（Ｂｍｎ）が求められる。
【００２５】
また上記α−Ｎ領域では上記第２燃料噴射量マップを用いたα−Ｎ制御が行なわれ、図５に示すマップにおいてスロットル開度センサ２２が検出するスロットル開度（Ｋｍ）と上記エンジン回転速度（Ｃｎ）に基づいて燃料噴射量（Ａｍｎ）が求められる。
【００２６】
また上記遷移領域では、上記Ｄ−Ｊ制御とα−Ｎ制御とが混合して行なわれる。例えばスロットルバルブ開度が７．５度の場合には、図４のマップから求めた第１燃料噴射量の５０％と図５のマップから求めた第２燃料噴射量の５０％の和の燃料が求められる。
【００２７】
そして上記コントロールユニット２０は、さらに上記第１運転域において上記第１燃料噴射量マップに基づいて求めた第１燃料噴射量及び上記第２運転域において上記第２燃料噴射量マップに基づいて求めた第２燃料噴射量、さらに上記遷移領域において求めた燃料噴射量を大気圧に基づいて補正するための二次元マップ（図６参照）を記憶している。
【００２８】
図６において、Ｄ−Ｊ補正値カーブは、上記第１燃料噴射量（Ｂｍｎ）を大気圧による空気密度への影響及び大気圧による吸気負圧への影響に基づいて補正する第１補正手段として機能する。またα−Ｎ補正値カーブは上記第２燃料噴射量を大気圧による空気密度への影響に基づいて補正する第２補正手段として機能する。また、上記遷移領域では、Ｄ−Ｊ補正値とα−Ｎ補正値とを混合した補正値が使用される。
【００２９】
ここで図６において、Ｄ−Ｊ補正値カーブとα−Ｎ補正値カーブとを比較すると、Ｄ−Ｊ制御、即ちスロットルバルブ開度が６度以下の場合の補正値（％）がα−Ｎ制御、即ちスロットルバルブ開度が９度以上の場合の補正値（％）より小さく設定されている。これはα−Ｎ制御においてα−Ｎ補正値が第２燃料噴射量を減少させるよりもＤ−Ｊ制御においてＤ−Ｊ補正値が第１燃料噴射量をより大きく減少させることを意味しており、換言すれば、Ｄ−Ｊ制御における燃料噴射量の決定に対する大気圧の影響がα−Ｎ制御おける影響より大きいことを表している。
【００３０】
即ち、Ｄ−Ｊ制御では、吸気負圧によって燃料噴射量を決定しており、そのため大気圧が低くなると（負圧側に大きくなると）吸気負圧も大きくなり、そのままでは燃料量が過剰となり、空燃比がリッチとなる。そこで本実施形態では、より補正値を小さくすることにより第１燃料噴射量をより大きく低減させてこの問題を防止している。
【００３１】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
ＩＳＣバルブ２５ａの開度制御は以下の様に行なわれる。コントロールユニット２０は、現時点でのスロットルバルブ開度及びＩＳＣバルブ開度を読み込み、検出されたスロットルバルブ開度に応じた目標ＩＳＣバルブ開度を図３（ｂ）の二次元マップに基づいて求め、これと検出されたＩＳＣバルブ開度との差が小さくなるよう設定したＩＳＣバルブ制御信号ｄをステップモータ２５ｂに出力する。
【００３２】
このようにしてスロットルバルブ開度がＩＳＣバルブ作動用設定値である６度以下のＤ−Ｊ領域ではスロットルバルブ開度が大きくなるほどＩＳＣバルブ開度は増加し、スロットルバルブ開度が６度のとき全開となり、これよりスロットルバルブ開度の大きいα−Ｎ領域では全開に固定される。
【００３３】
また燃料噴射量は以下の手順で決定される。コントロールユニット２０は、スロットルバルブ開度が６度以下のＤ−Ｊ領域にある場合には図４のＤ−Ｊ制御用三次元マップに基づいて第１燃料噴射量を求め、該求めた第１燃料噴射量と図６のＤ−Ｊ補正値カーブから求めたＤ−Ｊ補正値（％）との積算により大気圧の空気密度及び吸気負圧への影響を加味した第１補正燃料量を求め、該第１補正燃料量に応じた制御信号ａを燃料噴射弁１６に出力し、該燃料噴射弁１６から第１補正燃料が噴射される。
【００３４】
またスロットルバルブ開度が９度以上のα−Ｎ領域にある場合には図５のα−Ｎ制御用三次元マップに基づいて第２燃料噴射量を求め、該求めた第２燃料噴射量と図６のα−Ｎ補正値カーブから求めたα−Ｎ補正値（％）との積算により大気圧の空気密度への影響を加味した第２補正燃料量を求め、該第２補正燃料量に応じた制御信号ａを燃料噴射弁１６に出力し、該燃料噴射弁１６から第２補正燃料が噴射される。
【００３５】
さらにまたスロットルバルブ開度が６〜９度の遷移領域にある場合には、Ｄ−Ｊ制御用マップから求められ、さらにＤ−Ｊ補正値により補正された第１補正燃料量と、α−Ｎ制御用マップから求められ、さらにα−Ｎ補正値により補正された第２補正燃料量とがスロットルバルブ開度に応じた割合で混合され、これにより決定された量の燃料が燃料噴射弁１６より噴射される。
【００３６】
このように本実施形態では、Ｄ−Ｊ制御におけるＤ−Ｊ補正値とα−Ｎ制御におけるα−Ｎ補正値とを別々に設けたので、燃料噴射量の決定方法に応じた補正値を設定することが可能となり、適正な空燃比をより精度良く実現できる。即ち、Ｄ−Ｊ制御では吸気負圧とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を設定しており、一方α−Ｎ制御ではスロットル開度とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を設定している。Ｄ−Ｊ制御では大気圧が空気密度だけでなく吸気負圧にも影響を与えることから、空気流量が現実より多めに検出され、これに合わせた量の燃料が噴射されることから空燃比がリッチになってしまう。本実施形態では、上述のように補正値を別個としたので、Ｄ−Ｊ補正値をα−Ｎ補正より小さい値に設定して第１運転域では第２運転域よりもより大きく燃料を減少させることができ、もって燃料量が過剰となって空燃比がリッチとなるのを防止できる。
【００３７】
また本実施形態では、Ｄ−Ｊ領域とα−Ｎ領域との遷移領域においてＤ−Ｊ制御とα−Ｎ制御を混合するようにしたので、Ｄ−Ｊ制御からα−Ｎ制御への切替がスムーズに行なわれ、切替時に運転フィーリングが悪化する問題を回避できる。
【００３８】
またＩＳＣバルブ２５ａの開度を、吸気負圧から燃料噴射量を求める第１運転域においてスロットルバルブ開度が増加するほど大きくしたので、ＩＳＣバルブ２５ａの開度変化による空気増加分を吸気負圧の変化によって検出でき、その結果ＩＳＣバルブ２５ａによる空燃比への影響を緩和できる。しかも第１運転域と第２運転域とでは別々の第１，第２補正値で第１，第２燃料噴射量を補正するようにしたので、該第１補正値をＩＳＣバルブ２５ａの開度変化によって空燃比が変化するのに対応した補正値とすることが可能であり、この点からも空燃比を所望の値に制御できる。
【００３９】
また第２運転域ではスロットルバルブ開度によって燃料噴射量を求めており、ＩＳＣバルブの開度変化による空気量増加分は検出できないが、この第２運転域のＩＳＣバルブによる影響の大きい第１運転域寄り部分及び遷移領域ではＩＳＣバルブ２５ａの開度を固定したので、ＩＳＣバルブの開度変化による空燃比の所望値からのずれを極力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のエンジンを搭載した水上オートバイの側面図である。
【図２】上記実施形態エンジンの運転制御装置のブロック構成図である。
【図３】上記運転制御装置のコントロールユニットに記憶されたスロットルバルブ開度と運転領域，ＩＳＣバルブ開度の関係を示す二次元マップである。
【図４】上記運転制御装置のコントロールユニットに記憶された燃料噴射量三次元マップである。
【図５】上記運転制御装置のコントロールユニットに記憶された燃料噴射量設定用三次元マッである。
【図６】上記運転制御装置のコントロールユニットに記憶された燃料噴射量補正用二次元マップである。
【符号の説明】
３  燃料噴射式４サイクルエンジン
１９  スロットルバルブ
２０  コントロールユニット（運転制御装置）
２５  バイパス通路
２５ａ  ＩＳＣバルブ
Ｄ−Ｊ  第１運転域
α−Ｎ  第２運転域
【図１】
0004467820.tif 000002
【図２】
0004467820.tif 000003
【図３】
0004467820.tif 000004
【図４】
0004467820.tif 000005
【図５】
0004467820.tif 000006
【図６】
0004467820.tif 000007