(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブよりも上流側の吸気通路に設けられた吸気弁と、
通常は前記吸気弁を開放し、特定の運転領域で該吸気弁を閉方向に駆動して前記吸気通路を狭める吸気弁駆動手段と、
スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
内燃機関回転数を検出する回転数検出手段と、
所定の運転領域ではスロットル開度と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出し、その他の運転領域では吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを備え、
前記燃料噴射量算出手段は、前記吸気弁が閉じているか否かを監視し、前記所定の運転領域であっても前記吸気弁が閉じていると判定したときには、吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記スロットル開度と前記内燃機関回転数とから吸気圧推定値を算出する吸気圧推定手段と、
前記吸気圧検出手段で検出した吸気圧と前記吸気圧推定手段で算出した吸気圧推定値との偏差に基づいて前記吸気弁の異常を検出する異常検出手段とを備え、
前記燃料噴射量算出手段は、前記異常検出手段が前記吸気弁の異常を検出した時には、吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットルバルブよりも上流側の吸気通路に吸気弁を設けた内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、二輪車においては、スロットルバルブよりも上流側の吸気通路に吸気弁を設け、急加速時等に該吸気弁を閉じて吸気通路を狭め、吸入空気量を絞ることで、エンジン出力を抑制して騒音を低下させるようにしたものがある。また、燃料噴射量の算出方法は、スロットル開度と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出する方法と、吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出する方法と、これら２つの算出方法を併用する方法とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スロットル開度が大きく開放されていても、吸気弁が閉じられると、スロットル開度を閉じたのと実質的に同じ状態になり、スロットル開度に応じた吸入空気量が得られなくなる。従って、スロットル開度とエンジン回転数とから燃料噴射量を算出するシステムでは、吸気弁が閉じられると、燃料噴射量を正確に算出することができなくなり、空燃比が大きくずれて、排気エミッションが悪くなる原因となる。
【０００４】
一般に、低負荷領域では、吸気圧とエンジン回転数とから燃料噴射量を算出した方が、スロットル開度とエンジン回転数とから算出するよりも、燃料噴射量を精度良く算出できるため、低負荷領域では、吸気圧とエンジン回転数とから燃料噴射量を算出し、中負荷・高負荷領域では、スロットル開度とエンジン回転数とから燃料噴射量を算出するようにしたものがある。しかし、吸気弁が閉じられる期間（急加速時等）は、スロットル開度とエンジン回転数とから燃料噴射量を算出する高負荷領域に属するため、吸気弁が閉じられても、スロットル開度とエンジン回転数とから燃料噴射量が算出されてしまい、燃料噴射量を正確に算出することができない。
【０００５】
また、吸気弁が故障して閉じ放しになったような場合には、その二輪車を修理工場まで退避走行させる必要があるが、従来のシステムでは、吸気弁の異常時でもスロットル開度とエンジン回転数とから燃料噴射量が算出されるため、退避走行時の燃料噴射量を精度良く算出することができず、排気エミッションが悪くなる。
【０００６】
そこで、本発明の第１の目的は、吸気弁が閉じられる期間でも、燃料噴射量を精度良く算出することができ、排気エミッションを低減できるようにすることであり、また、第２の目的は、吸気弁が異常になった時に、それを検出して、退避走行のための燃料噴射量を精度良く算出することができ、排気エミッションを低減できるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するために、本発明の請求項１では、燃料噴射量算出手段は、所定の運転領域ではスロットル開度と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出し、その他の運転領域では吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出するが、吸気弁が閉じているか否かを監視し、前記所定の運転領域であっても前記吸気弁が閉じていると判定したときには、吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出する。つまり、吸気圧は、スロットル開度と吸気弁の開閉とによって変化し、吸気弁が閉じているときには、吸気圧が吸入空気量を最も良く反映したデータとなる。従って、前記所定の運転領域であっても前記吸気弁が閉じているときには、吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出すれば、実際の吸入空気量に応じた燃料噴射量を精度良く算出することができ、空燃比のずれを少なくできて、排気エミッションを低減できる。
【０００８】
また、前記第２の目的を達成するために、本発明の請求項２では、スロットル開度と内燃機関回転数とから吸気圧推定値を算出する吸気圧推定手段と、吸気圧検出手段で検出した吸気圧と前記吸気圧推定手段で算出した吸気圧推定値との偏差に基づいて吸気弁の異常を検出する異常検出手段とを備え、燃料噴射量算出手段は、異常検出手段が吸気弁の異常を検出した時には、吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出する。このようにすれば、万一、吸気弁が故障して閉じ放しになったとしても、それを検出することができて、その異常検出時に、吸気圧と内燃機関回転数とから燃料噴射量を算出することで、退避走行のための燃料噴射量を精度良く算出することができ、排気エミッションを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明を二輪車に適用した実施形態（１）を図１及び図２に基づいて説明する。内燃機関であるエンジン１１の各気筒の吸気ポート１０には、それぞれ吸気マニホールド１２が接続され、各気筒の吸気マニホールド１２の上流側にはエアボックス１３が接続され、このエアボックス１３内に吸入された空気が各気筒の吸気マニホールド１２に吸い込まれる。このエアボックス１３内にはエアクリーナ（図示せず）が装着され、また、このエアボックス１３には、吸気温を検出する吸気温センサ１４が取り付けられている。各気筒の吸気マニホールド１２の途中には、スロットルバルブ１５が取り付けられ、このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）がスロットル開度センサ１６（スロットル開度検出手段）によって検出される。更に、吸気マニホールド１２のうちのスロットルバルブ１５の下流側には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１７（吸気圧検出手段）が設けられ、各気筒の吸気ポート１０の近傍には燃料噴射弁１８が取り付けられている。
【００１０】
また、スロットルバルブ１５の上流側の吸気通路であるエアボックス１３内には、各気筒の吸気マニホールド１２の入口部を開閉する吸気弁３３が設けられ、この吸気弁３３がモータ３４（吸気弁駆動手段）によって開閉駆動される。この吸気弁３３は、通常は開放状態に保持され、急加速時等、騒音を抑える必要がある特定の運転領域で、該吸気弁３３がモータ３４によって閉方向に駆動され、各気筒の吸気マニホールド１２の入口部の開口面積が狭められて、吸入空気量が絞られる。
【００１１】
一方、燃料タンク１９内から燃料ポンプ２０で汲み上げられた燃料は、燃料配管２１→燃料フィルタ２２→燃料配管２３→デリバリパイプ２４に送られ、各気筒の燃料噴射弁１８に分配される。デリバリパイプ２４内の余剰燃料は、プレッシャレギュレータ２５→リターン配管２６の経路で燃料タンク１９内に戻される。プレッシャレギュレータ２５は、デリバリパイプ２４内の燃料圧力と吸気圧との差圧が一定になるようにデリバリパイプ２４内の燃料圧力を調整する。
【００１２】
エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられ、点火タイミング毎に点火コイル２８の二次側に発生する高電圧が各気筒の点火プラグ２７に印加され、点火される。このエンジン１１には、エンジン回転数を検出するために所定クランク角毎にパルス信号（クランク角信号）を出力するエンジン回転数センサ２９（回転数検出手段）と、特定気筒を判別する気筒判別センサ３０と、エンジン冷却水温を検出する水温センサ３１とが取り付けられている。また、車体の所定位置には、大気圧を検出する大気圧センサ３２が取り付けられている。
【００１３】
これら大気圧センサ３２の出力信号や前述した吸気圧センサ１７等の各種センサの出力信号は、エンジン制御回路３５に入力される。このエンジン制御回路３５は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵したＲＯＭ４５（記憶媒体）には、点火制御用のルーチン、図２の燃料噴射制御ルーチン、吸気弁３３を制御するルーチン等、各種のエンジン制御プログラムが記憶されている。
【００１４】
このエンジン制御回路３５は、図２の燃料噴射制御ルーチンを実行することで、特許請求の範囲でいう燃料噴射量算出手段として機能する。以下、この燃料噴射制御ルーチンの処理内容を説明する。
【００１５】
本ルーチンは各気筒の燃料噴射タイミングの直前に実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、エンジン回転数センサ２９の出力信号から検出されたエンジン回転数ＮＥを読み込み、次のステップ１０２で、吸気圧センサ１７の出力信号をなまし処理した値（吸気圧）Ｐb を読み込む。更に、ステップ１０３で、大気圧センサ３２の出力信号をなまし処理した値（大気圧）Ｐa を読み込んだ後、ステップ１０４で、スロットル開度センサ１６の出力信号（スロットル開度）ＴＶＡを読み込む。
【００１６】
この後、ステップ１０５で、吸気圧Ｐb と大気圧Ｐa との差圧、つまり相対吸気圧（Ｐa −Ｐb ）を算出した後、ステップ１０６で、低負荷領域と吸気弁３３の閉鎖領域で使用する基本噴射時間ＴＰＤを相対吸気圧（Ｐa −Ｐb ）とエンジン回転数ＮＥとに基づいて算出する。この算出方法は、予め実験又はシミュレーション等によって相対吸気圧（Ｐa −Ｐb ）とエンジン回転数ＮＥと基本噴射時間ＴＰＤとの関係を求めて、基本噴射時間ＴＰＤの二次元マップを作成し、このマップをエンジン制御回路３５のＲＯＭ４５に記憶しておき、ステップ１０６で、このマップを検索して、現在の相対吸気圧（Ｐa −Ｐb ）とエンジン回転数ＮＥとに応じた基本噴射時間ＴＰＤを算出する。
【００１７】
そして、次のステップ１０７で、中負荷・高負荷領域で使用する基本噴射時間ＴＰＡをスロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとに基づいて算出する。この算出方法は、予め実験又はシミュレーション等によってスロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとする基本噴射時間ＴＰＡの二次元マップを作成し、このマップをエンジン制御回路３５のＲＯＭ４５に記憶しておき、ステップ１０７で、このマップを検索して、現在のスロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとに応じた基本噴射時間ＴＰＡを算出する。
【００１８】
この後、ステップ１０８で、現在の運転領域が低負荷領域であるか否かを判定し、低負荷領域であれば、ステップ１１１に進み、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０６で相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＤを用いる。
【００１９】
一方、中負荷・高負荷領域の場合には、ステップ１０８からステップ１０９に進み、吸気弁３３が閉じているか否かをエンジン制御回路３５から吸気弁３３のモータ３４へ出力する信号によって判定し、吸気弁３３が閉じていれば、ステップ１１１に進み、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０６で相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＤを用いる。これに対し、吸気弁３３が開放されていれば、ステップ１０９からステップ１１０に進み、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０７でスロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＡを用いる。
【００２０】
以上のようにして基本噴射時間ＴＰをＴＰＤ又はＴＰＡに決定した後、ステップ１１２で、各種の補正係数Ｋを算出する。例えば、水温センサ３１の出力信号（冷却水温）に応じた暖機増量補正係数、始動後増量補正係数、吸気温センサ１４の出力信号（吸気温）に応じた吸気温補正係数等、各種の補正係数Ｋを算出する。
【００２１】
この後、ステップ１１３で、電源電圧に基づいて燃料噴射弁１８の応答遅れ時間、つまり無効噴射時間ＴＶを算出し、次のステップ１１４で、燃料噴射弁１８に出力する噴射パルスのパルス幅である最終噴射時間ＴＡＵを、基本噴射時間ＴＰと各種補正係数Ｋと無効噴射時間ＴＶを用いて次式により算出する。
ＴＡＵ＝ＴＰ×Ｋ＋ＴＶ
【００２２】
以上説明した実施形態（１）によれば、スロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとから算出した基本噴射時間ＴＰＡを用いる運転領域でも、吸気弁３３が閉じている期間は、相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出した基本噴射時間ＴＰＤを用いる。つまり、吸気圧は、スロットル開度ＶＴＡと吸気弁３３の開閉とによって変化し、吸気弁３３が閉じている期間は、吸気圧が吸入空気量を最も良く反映したデータとなる。従って、上記実施形態（１）のように、吸気弁３３が閉じている期間は、相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出した基本噴射時間ＴＰＤを用いるようにすれば、実際の吸入空気量に応じた最終噴射時間ＴＡＵ（燃料噴射量）を精度良く算出することができ、空燃比のずれを少なくできて排気エミッションを低減できる。
【００２３】
尚、上記実施形態（１）では、吸気圧Ｐb を相対吸気圧に換算して用いるようにしたが、吸気圧Ｐb の絶対圧を用いるようにしても良い。また、図２のステップ１０２では、吸気圧Ｐb として、吸気圧センサ１７の出力信号をなまし処理した値（吸気圧の平均値）を用いたが、吸気行程により低下する吸気圧の最低圧（ボトム圧）を用いても良い。
【００２４】
［実施形態（２）］
図３及び図４は、本発明の実施形態（２）で用いる吸気弁異常検出ルーチンと燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示している。本実施形態（２）では、図３の吸気弁異常検出ルーチンによって吸気弁３３の異常／正常を判定し、吸気弁３３の異常を検出した時には、図４の燃料噴射制御ルーチンによって相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから燃料噴射量を算出する。以下、各ルーチンの処理内容を説明する。尚、実施形態（２）のシステム構成は、前記実施形態（１）で説明した図１の構成と同じである。
【００２５】
図３の吸気弁異常検出ルーチンは、例えば各気筒の燃料噴射タイミングの直前に実行され、特許請求の範囲でいう異常検出手段として機能する。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、スロットル開度センサ１６の出力信号（スロットル開度）ＴＶＡを読み込み、次のステップ２０２で、エンジン回転数センサ２９の出力信号から検出されたエンジン回転数ＮＥを読み込む。この後、ステップ２０３で、スロットル開度ＴＶＡとエンジン回転数ＮＥとから吸気圧推定値Ｐboを算出する。この吸気圧推定値Ｐboの算出は、予めスロットル開度ＴＶＡとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとして設定されたマップ等を用いて行えば良い。尚、吸気圧推定値Ｐboは、スロットル開度ＴＶＡのみから求めるようにしても良い。このステップ２０３の処理が特許請求の範囲でいう吸気圧推定手段としての役割を果たす。
【００２６】
そして、次のステップ２０４で、吸気圧センサ１７の出力信号をなまし処理した値（実吸気圧）Ｐb を読み込んだ後、この実吸気圧Ｐb と吸気圧推定値Ｐboとの偏差の絶対値｜Ｐb −Ｐbo｜を異常判定値と比較し、｜Ｐb −Ｐbo｜≧異常判定値であれば、ステップ２０６に進み、吸気弁３３の異常と判定して、吸気弁異常フラグを異常を意味する「１」にセットする。これに対し、｜Ｐb −Ｐbo｜＜異常判定値の場合には、ステップ２０７に進み、吸気弁３３が正常であると判定して、吸気弁異常フラグを正常を意味する「０」にセットする。
【００２７】
尚、吸気弁３３の異常検出方法は上記方法に限定されず、例えば、吸気弁３３の位置又はモータ３４の回転位置をセンサ等で検出して吸気弁３３の異常／正常を判別するようにしても良い。
【００２８】
次に、図４の燃料噴射制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは各気筒の燃料噴射タイミングの直前に実行される。本ルーチンは、ステップ１０９ａの処理が図２の燃料噴射制御ルーチンの処理と異なるのみである。
【００２９】
図４の燃料噴射制御ルーチンでは、前記実施形態（１）と同じく、ステップ１０６で、低負荷領域で使用する基本噴射時間ＴＰＤを相対吸気圧（Ｐa −Ｐb ）とエンジン回転数ＮＥとに基づいて算出し、次のステップ１０７で、中負荷・高負荷領域で使用する基本噴射時間ＴＰＡをスロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとに基づいて算出する。この後、ステップ１０８で、現在の運転領域が低負荷領域であるか否かを判定し、中負荷・高負荷領域であれば、ステップ１０９ａに進み、吸気弁３３が異常であるか否かを吸気弁異常フラグが「１」であるか否かによって判定する。もし、このステップ１０９ａで吸気弁３３が異常と判定されれば、ステップ１１１に進み、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０６で相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＤを用いる。
【００３０】
一方、吸気弁３３が正常と判定されれば、ステップ１０９ａからステップ１１０に進み、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０７でスロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＡを用いる。これ以外の処理は、前記実施形態（１）で説明した図２の処理と同じであるので、説明を省略する。
【００３１】
以上説明した実施形態（２）によれば、万一、吸気弁３３が故障して閉じ放しになったとしても、相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出した基本噴射時間ＴＰＤを用いるので、退避走行のための燃料噴射量（最終噴射時間ＴＡＵ）を精度良く算出することができ、排気エミッションを低減することができる。
【００３２】
尚、上記実施形態（２）では、吸気圧Ｐb を相対吸気圧に換算して用いるようにしたが、吸気圧Ｐb の絶対圧を用いるようにしても良い。また、図３のステップ２０４では、実吸気圧Ｐb として、吸気圧センサ１７の出力信号をなまし処理した値（吸気圧の平均値）を用いたが、吸気行程により低下する吸気圧の最低圧（ボトム圧）を用いても良い。
【００３３】
［実施形態（３）］
図５は、本発明の実施形態（３）で実行する燃料噴射制御ルーチンを示している。本実施形態（３）は、前記実施形態（１）と実施形態（２）を組み合わせて実施する場合の実施形態である。本実施形態（３）でも、前記実施形態（２）で説明した図３の吸気弁異常検出ルーチンを実行し、吸気弁３３の異常／正常を判定する。そして、図５の燃料噴射制御ルーチンでも、前記実施形態（１）と同じ処理で、低負荷領域基本噴射時間ＴＰＤと中負荷・高負荷領域基本噴射時間ＴＰＡを算出し（ステップ１０１〜１０７）、次のステップ１０８で、現在の運転領域が低負荷領域であるか否かを判定し、中負荷・高負荷領域であれば、ステップ１０９に進み、吸気弁３３が閉じているか否かをエンジン制御回路３５の指令値によって判定する。もし、このステップ１０９で吸気弁３３が閉じていると判定されれば、ステップ１１１に進んで、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０６で相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＤを用いる。
【００３４】
一方、吸気弁３３が開いていると判定されれば、ステップ１０９からステップ１０９ａに進み、吸気弁３３が異常であるか否かを吸気弁異常フラグが「１」であるか否かによって判定し、もし、吸気弁３３が異常と判定されれば、ステップ１１１に進み、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０６で相対吸気圧とエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＤを用いる。
【００３５】
一方、吸気弁３３が正常と判定されれば、ステップ１０９ａからステップ１１０に進み、最終噴射時間ＴＡＵの算出に用いる基本噴射時間ＴＰとして、上記ステップ１０７でスロットル開度ＶＴＡとエンジン回転数ＮＥとから算出したＴＰＡを用いる。これ以外の処理は、前記実施形態（１）で説明した図２の処理と同じであるので、説明を省略する。
【００３６】
尚、図１のシステム構成例では、吸気弁３３の駆動手段としてモータ３４を用いているが、これに代えて、電磁石等の電磁アクチュエータを用いたり、或は、吸気マニホールド１２内の負圧を利用した負圧アクチュエータを用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）で実行する燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】実施形態（２）で実行する吸気弁異常検出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】実施形態（２）で実行する燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図５】実施形態（３）で実行する燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気マニホールド、１５…スロットルバルブ、１６…スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）、１７…吸気圧センサ（吸気圧検出手段）、１８…燃料噴射弁、２９…エンジン回転数センサ（回転数検出手段）、３２…大気圧センサ、３３…吸気弁、３４…モータ（吸気弁駆動手段）、３５…エンジン制御回路（燃料噴射量算出手段，異常検出手段）、４５…ＲＯＭ。
【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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