(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１サイクルに複数回の燃料噴射を行わせる内燃機関の燃料噴射制御装置において、
今サイクルの総噴射時間を算出する基本噴射時間算出手段と、
次サイクルの１回目の噴射時間を算出する第１噴射時間算出手段と、
前記総噴射時間から直前サイクルで前記第１噴射時間算出手段により算出された１回目の噴射時間を差し引いて今サイクルの２回目の噴射時間を算出する第２噴射時間算出手段とを具備した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】
２回目の燃料噴射の開始時期が、前記第２噴射時間算出手段によって算出された２回目の噴射時間に基づき、少なくとも吸気弁の閉弁までに該２回目の燃料噴射が終了するよう設定されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記基本噴射時間算出手段、第１噴射時間算出手段および前記第２噴射時間算出手段による演算が、１サイクル中の１回目の燃料噴射後２回目の燃料噴射開始までに行われることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記第２噴射時間算出手段による２回目の噴射時間の演算では、加速補正量を加算することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の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、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、１サイクルに複数回の燃料噴射を行う際の演算効率を向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定常運転時の良好な燃焼状態と過渡運転時の適切な追従とを両立させるため、１サイクル（１回の吸気行程）における燃料噴射を２回に分けて行う分割燃料噴射制御が知られている。例えば、特開平１１−２４７６８１号公報には、エンジンの吸気が始まる前の負荷に基づいて第１の供給量を決定するとともに、エンジンの吸気が始まってからの負荷に基づいて第２の供給量を決定し、第２の供給量の燃料をエンジンの吸気が行われている時に噴射させる燃料噴射制御装置が開示されている。
【０００３】
また、特公平７−６２４５８号公報の燃料噴射制御装置では、１回目の噴射用演算でその１回目の噴射比率や、噴射量および噴射タイミング等を算出して燃料噴射弁を駆動する。そして、２回目の噴射用演算では、当該サイクルで必要な噴射量から１回目の噴射量を差し引いて２回目の噴射量を決定し、噴射タイミングを算出して燃料噴射弁を駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記制御装置によれば、燃料を分割して噴射するので、負荷の変動を反映させた適切な燃料噴射が期待される。しかし、従来の分割噴射制御では１サイクルに複数回の演算を行っていたため、二輪車のような高回転型エンジンにおいては、各気筒に対して１サイクルに噴射の演算を２回行うことは容易ではない。すなわち、１サイクルに２回の噴射の演算を行うためには処理速度の速い演算装置（ＣＰＵ）を必要とする。処理速度の遅いＣＰＵを使用した場合、例えば、低速から中速の回転領域では複数回の演算が可能でも、高回転領域では制御サイクルがＣＰＵの処理速度を上回るようになって制御不能になることが予想される。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決し、演算効率の向上により、処理速度の遅いＣＰＵを高回転型エンジンに適用しても、適切な燃料噴射による高出力を達成することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、１サイクルに複数回の燃料噴射を行わせる内燃機関の燃料噴射制御装置において、今サイクルの総噴射時間を算出する基本噴射時間算出手段と、次サイクルの１回目の噴射時間を算出する第１噴射時間算出手段と、前記総噴射時間から直前サイクルで前記第１噴射時間算出手段により算出された１回目の噴射時間を差し引いて今サイクルの２回目の噴射時間を算出する第２噴射時間算出手段とを具備した点に第１の特徴がある。
【０００７】
第１の特徴によれば、直前のサイクルで今サイクルの１回目の噴射時間が算出されているので、直前のサイクルにおける吸気弁の閉弁動作が終了したならば、直ちに１回目の燃料噴射を実行できる。
【０００８】
また、本発明は、２回目の燃料噴射の開始時期が、前記第２噴射時間算出手段によって算出された２回目の噴射時間に基づき、少なくとも吸気弁の閉弁までに該２回目の燃料噴射が終了するよう設定された点に第２の特徴がある。第２の特徴によれば、２回目の噴射時間が算出されると、その噴射時間にわたる燃料噴射が、吸気弁の閉弁までに終了され、必要な燃料を吸気弁の開弁中に供給することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記基本噴射時間算出手段、第１噴射時間算出手段および前記第２噴射時間算出手段による演算が、１サイクル中の１回目の燃料噴射後２回目の燃料噴射開始までに行われる点に第３の特徴がある。第３の特徴によれば、吸気弁の開弁近くで演算が行われるので、２回目の燃料噴射後１回目の燃料噴射開始までに演算を配置するのと異なり、過渡運転の状況に対する応答性が良い。
【００１０】
さらに、本発明は、前記第２噴射時間算出手段による２回目の噴射時間の演算では、加速補正量を加算する点に第４の特徴がある。第４の特徴によれば、加速という過渡状況に適応することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだ内燃機関（エンジン）の要部構成図である。同図において、気筒１の燃焼室２には、吸気ポート３および排気ポート４が開口し、各ポート３，４には吸気弁５および排気弁６がそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ７が設けられる。
【００１２】
吸気ポート３に通じる吸気通路８には、その開度θTHに応じて吸入空気量を調節するスロットル弁９や燃料噴射弁１０、ならびに前記開度θTHを検出するスロットルセンサ１１および負圧センサ１２が設けられる。吸気通路８の終端にはエアクリーナ１３が設けられ、エアクリーナ１３内にはエアフィルタ１４が設けられ、このエアフィルタ１４を通じて吸気通路８へ外気が取り込まれる。さらに、エアクリーナ１３内には吸気温センサ１５が設けられる。
【００１３】
気筒１内にはピストン１６が設けられ、このピストン１６にコンロッド１７を介して連接されたクランク軸１８には、クランクの回転角度を検出して所定クランク角毎にクランクパルスを出力する回転角センサ１９が対向配置される。さらに、クランク軸１８に連結されて回転するギヤ等の回転体２０には車速センサ２１が対向配置される。気筒１の周りに形成されたウォータジャケットにはエンジン温度を代表する冷却水の温度を検出する水温センサ２２が設けられる。なお、前記点火プラグ７には点火コイル２３が接続されている。
【００１４】
制御装置２４はＣＰＵやメモリからなるマイクロコンピュ−タであり、入出力ポート、Ａ／Ｄ変換器などのインタフェースを備え、図示しないバッテリから動作電力を得ている。前記各センサの出力は入力ポートを通じて制御装置２４に取り込まれる。また、各センサからの入力信号に基づく処理結果に従い、燃料噴射弁１０や点火プラグ７に駆動信号が出力される。燃料噴射弁１０の駆動信号（噴射信号）は噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、このパルス幅に相当する時間開弁されて吸気通路８に燃料が噴射される。
【００１５】
本実施形態では、１サイクルにおいて前記噴射信号を２回出力する。そして、各噴射信号の演算処理は２回目の噴射信号出力前に行う。図３は、燃料噴射の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１ではエンジン回転数Ｎe を読み込む。エンジン回転数Ｎe は回転角センサ１９から出力されるクランクパルスを計数して求めることができる。ステップＳ２ではスロットル開度θTHを読み込む。ステップＳ３ではクランク位置を検出する。クランク位置は基準位置からのクランクパルスの数に基づいて求めることができる。
【００１６】
ステップＳ４では、クランクパルスに基づいて噴射量の演算タイミングか否かを判断する。噴射量の演算は１回目の噴射終了後に行われる。演算タイミングであればステップＳ５に進み、エンジン回転数Ｎe およびスロットル開度θTHに基づいて基本噴射時間ＴiMを算出する。なお、噴射量は噴射時間に対応するので、本明細書では噴射時間で噴射量を代表して説明している。ステップＳ６では、補正係数Ａを算出する。補正係数Ａはエンジン水温や吸気温度、大気圧等の関数であり、水温センサ２２や吸気温センサ１５、大気圧センサ等の出力に基づいて予定の計算式を使用して算出するか、水温や吸気温に対応させて係数を記憶させたテーブルを参照して求めることができる。
【００１７】
ステップＳ７では、エンジン回転数Ｎe およびスロットル開度θTHに基づいて基本噴射時間Ｔiに対する１回目の噴出率αを算出する。噴出率αは補正係数Ａと同様、計算式によって算出してもよいし予め記憶しているマップやテーブルを参照して求めてもよい。
【００１８】
ステップＳ８では、次式(f1)を使用して１回目の燃料噴射時間を算出する。１回目の燃料噴射時間Ｔi1＝ＴiM×Ａ×α＋ＴiVB …(f1)。この演算は上述のように１回目の燃料噴射の後に行われ、ここで算出された１回目の燃料噴射時間は、次回のサイクルにおける１回目の燃料噴射に使用される。なお、時間ＴiVB は開弁時間のうち燃料の完全な噴射を伴わない無効噴射時間であり、燃料噴射弁１０の形式や構造により決定される。
【００１９】
ステップＳ９では、加速状態にあるか否かが判断される。これは、スロットルセンサ１１で検出された前回の演算時の開度と今回の開度との差によるスロットル変化率や吸気管負圧の変化率に基づいて、その大小により判断することができる。ステップＳ１０では、加速状態に応じた加速補正量ＴACC が算出される。
【００２０】
ステップＳ１１では、次式(f2)を使用して２回目の燃料噴射時間を算出する。２回目の燃料噴射時間Ｔi2＝ＴiM×Ａ−Ｔi1＋ＴACC ＋ＴiVB ×２…(f2)。ここで、時間Ｔi1は今回のサイクルにおける１回目の燃料噴射時間、すなわち、前回サイクルの演算で次サイクル用に算出された１回目の燃料噴射時間である。
【００２１】
ステップＳ１２では１回目の噴射タイミングか否かを判断し、ステップＳ１３では２回目の噴射タイミングか否かを判断する。それぞれ噴射タイミングであると判断されれば、ステップＳ１４またはステップＳ１５に進み、燃料噴射弁１０の駆動信号をそれぞれ燃料噴射時間Ｔi1またはＴi2出力する。燃料噴射弁１０はこの駆動信号が出力されている間開弁し、吸気通路８に燃料を噴射する。
【００２２】
図４は燃料噴射時間の演算と燃料噴射のタイミングを示すタイミングチャートである。同図において、各タイミングは回転角センサ１９から出力されるクランクパルスに従って決定される。同図に示すように、タイミングｔ０では燃料噴射弁１０を開いて（オン）第１回目の燃料噴射を開始する。第１回目の燃料噴射時間は前サイクルで算出されているので、タイミングｔ０は前サイクルにおける吸気弁５の閉弁直後に配置できる。燃料噴射を開始してから、前回の演算で算出された１回目の燃料噴射時間Ｔi1が経過したタイミングｔ１で燃料噴射弁１０を閉じる。続いて、タイミングｔ２から燃料噴射時間Ｔi1とＴi2を算出する。これらのうち、１つは次サイクルの１回目の噴射時間であり、他の１つは今サイクルの２回目の噴射時間であるのは既述の通りである。
【００２３】
噴射時間の算出後のタイミングｔ３で２回目の燃料噴射が開始される。２回目の燃料噴射から、噴射時間Ｔi2の経過後、タイミングｔ５で噴射弁１０は閉じられる。タイミングｔ４では吸気弁５が開く。タイミングｔ６で吸気弁５が閉じた後、タイミングｔ７で噴射弁１０がオンになり、次サイクルの１回目の燃料噴射が開始される。
【００２４】
１回目の燃料噴射は吸気弁５が閉じた後２回目の噴射までの演算時に算出されたタイミングで行われる。２回目の燃料噴射では、吸気弁５が開弁している間に前記噴射時間Ｔi2の燃料噴射が完了するよう、燃料噴射弁１０の開弁または閉弁のタイミングを決定する。２回目の燃料噴射のタイミングは２回目の燃料噴射時間が算出された後であれば、どの時点でもよい。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の要部機能を示すブロック図である。同図において、噴射時間演算部２５は、基本噴射時間算出部２５１と、第１噴射時間算出部２５２と、第２噴射時間算出部２５３とを有する。基本噴射時間算出部２５１はスロットル開度θTHおよびエンジン回転数Ｎe に基づいて基本噴射時間ＴiMを算出し、第１噴射時間算出部２５２は、少なくとも基本噴射時間ＴiMとスロットル開度θTHおよびエンジン回転数Ｎe に基づいて噴射比率算出部２５４で算出される噴射比率αとに基づいて次サイクルの１回目の燃料噴射時間Ｔi1を算出する。燃料噴射時間Ｔi1はバッファ２５５に格納され次サイクルで使用される。
【００２６】
第２噴射時間算出部２５３は、基本噴射時間ＴiMから、今回サイクルの第１回噴射時にバッファ２５５から読み込まれた燃料噴射時間Ｔi1を差し引いて２回目の燃料噴射時間Ｔi2を算出する。第２噴射時間算出部２５３では、加速に応じて加速補正量算出部２５６で算出された加速補正量ＴACC を考慮して燃料噴射時間Ｔi2を算出してもよい。演算タイミング算出部２６は、吸気弁５の閉弁から予定数のクランクパルスを計数した時点で演算開始指示を出力し、噴射時間演算部２５はこの演算開始指示に応答して噴射時間の演算を開始する。
【００２７】
噴射指示部２７は前記燃料噴射時間Ｔi1および燃料噴射時間Ｔi2に基づくパルス幅の噴射信号を燃料噴射弁１０へ供給する。噴射タイミング設定部２８はクランクパルスや燃料噴射時間Ｔi2に基づいて噴射タイミングを決定し、噴射指示部２７に対して噴射タイミングを出力する。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、  請求項１の発明によれば、直前のサイクルで今サイクルの１回目の噴射時間が算出されているので、直前のサイクルにおける吸気弁の閉弁動作が終了したならば、直ちに１回目の燃料噴射を実行できる。また、請求項２の発明によれば、２回目の噴射時間が算出されると、その噴射時間にわたる燃料噴射が、吸気弁の閉弁までに終了され、今サイクルで必要な十分の燃料を吸気弁の開弁中に供給することができる。また、請求項３の発明によれば、吸気弁の開弁近くで演算が行われるので、２回目の燃料噴射後１回目の燃料噴射開始までに演算を配置するのと異なり、過渡運転の状況に対する応答性が良い。さらに、請求項４の発明によれば、吸気弁の開弁に近い時期の加速に応答良く適応することができる。
【００２９】
このように、本発明によれば、噴射量の演算を分割噴射の間で１時期に行うことができる。したがって、分割噴射にもかかわらず、演算数を少なくすることができ、内燃機関の高回転化にも、処理速度の低い演算装置で対応することができる。また、高回転域の分割噴射に追随できるので高出力化が達成できる。
【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要部機能ブロック図である。
【図２】  本発明の燃料噴射制御装置を含む内燃機関の要部構成図である。
【図３】  燃料噴射の処理を示すフローチャートである。
【図４】  燃料噴射時間の演算と燃料噴射のタイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
９…スロットル弁、  １０…燃料噴射弁、  １１…スロットルセンサ、  １９…回転角センサ、  ２４…制御装置、  ２５…噴射時間演算部、  ２６…演算タイミング算出部、  ２７…噴射指示部、  ２８…噴射タイミング設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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