(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時において、余剰な燃料噴射による始動性悪化を防止して始動性を確保する。【解決手段】内燃機関に設けられた燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関の吸気状態を示す吸気状態値を検出する吸気状態検出手段から出力される吸気状態信号を入力とし、自身の起動後に、前記吸気状態信号に基づいて前記内燃機関の行程が吸気行程か否かを判定し、前記吸気行程と判定された場合に、始動のための初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する。【選択図】図１
2009057832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関の吸気状態を示す吸気状態値を検出する吸気状態検出手段から出力される吸気状態信号を入力とし、
自身の起動後に、前記吸気状態信号に基づいて前記内燃機関の行程が吸気行程か否かを判定し、前記吸気行程と判定された場合に、始動のための初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する制御手段を備える、
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、自身の起動後に、前記吸気状態信号を基に算出した初回吸気状態値と所定周期で算出した今回吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する、
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】
前記吸気状態信号を入力とし、当該吸気状態信号をデジタル変換し、デジタル吸気状態信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、
時間計測手段と、
記憶手段と、
前記制御手段から出力される燃料噴射制御信号に応じて前記燃料噴射手段を駆動するための駆動信号を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴射駆動手段と、
を備え、
前記制御手段は、自身の起動後に、前記デジタル吸気状態信号を基に算出した初回吸気状態値を前記記憶手段に記憶し、前記時間計測手段を制御して前記所定周期を計時させ、前記所定周期が経過する毎に前記デジタル吸気状態信号を基に今回吸気状態値を算出し、前記初回吸気状態値と前記今回吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御するための前記燃料噴射制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関には、クランク軸の回転に同期して、前記クランク軸が所定角度回転する毎にクランク信号を出力するクランク角度検出手段が設けられており、
前記クランク信号及び前記吸気状態信号を入力とし、
前記制御手段は、自身の起動後に、前記クランク信号及び前記吸気状態信号を基にクランク信号の検出毎に吸気状態値を算出し、初回クランク信号検出時の吸気状態値と今回クランク信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する、
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５】
前記吸気状態信号を入力とし、当該吸気状態信号をデジタル変換し、デジタル吸気状態信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、
前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、
記憶手段と、
前記制御手段から出力される燃料噴射制御信号に応じて前記燃料噴射手段を駆動するための駆動信号を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴射駆動手段と、
を備え、
前記制御手段は、自身の起動後に、前記パルス信号及びデジタル吸気状態信号を基に、前記パルス信号の検出毎に吸気状態値を算出し、初回パルス信号検出時の吸気状態値を前記記憶手段に記憶し、前記初回パルス信号検出時の吸気状態値と今回パルス信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御するための前記燃料噴射制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項４記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関には、クランク軸の回転に同期して、前記クランク軸が所定角度回転する毎にクランク信号を出力するクランク角度検出手段が設けられており、
前記クランク信号及び前記吸気状態信号を入力とし、
前記制御手段は、自身の起動後に、前記クランク信号及び前記吸気状態信号を基にクランク信号検出時に吸気状態値を算出し、初回クランク信号検出時の吸気状態値と今回クランク信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となり、且つ前回クランク信号検出時と今回クランク信号検出時との間のクランク信号間時間が所定値以下の場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する、
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７】
前記吸気状態信号を入力とし、当該吸気状態信号をデジタル変換し、デジタル吸気状態信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、
前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、
時間計測手段と、
記憶手段と、
前記制御手段から出力される燃料噴射制御信号に応じて前記燃料噴射手段を駆動するための駆動信号を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴射駆動手段と、
を備え、
前記制御手段は、自身の起動後に、前記パルス信号及びデジタル吸気状態信号を基に、前記パルス信号の検出毎に吸気状態値を算出すると共に、前回パルス信号検出時と今回パルス信号検出時との間の時間を計時するように前記時間計測手段を制御し、初回パルス信号検出時の吸気状態値を前記記憶手段に記憶し、前記初回パルス信号検出時の吸気状態値と今回パルス信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となり、且つ前回パルス信号検出時と今回パルス信号検出時との間のクランク信号間時間が所定値以下の場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御するための前記燃料噴射制御信号を出力する、
ことを特徴とする請求項６記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記クランク信号間時間が所定値より大きい場合には、前記初回の燃料噴射を行わないことを特徴とする請求項６または７に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記吸気状態信号として、前記内燃機関の吸気管内の吸気圧に応じた吸気圧信号、または前記吸気管内の吸気量に応じた吸気量信号を用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射制御装置に関し、特に内燃機関として４サイクルエンジンに設けられたインジェクタ等の燃料噴射手段を制御するための燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の始動（クランキング）時における初回の燃料噴射を実施する条件として、（１）クランクが１回転する間に１回のパルス信号に応じて始動時燃料噴射を実施し、圧力変化特性を判定した後、その判定結果に基づいて燃料噴射を行うもの（下記特許文献１参照）、（２）エンジンの始動操作が開始された後、発電機の出力電圧が設定値に到達した時に、初回の燃料噴射を行うもの（下記特許文献２参照）、（３）クランキング開始後の吸気上死点におけるクランク角速度が基準角速度以上の場合に燃料噴射を行うもの（下記特許文献３参照）、といったクランクセンサ信号、発電機出力電圧、エンジン回転数などに基づいて始動時燃料噴射を行うものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−３８８７号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２６９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、手動クランキングにより始動させる内燃機関において、大排気量もしくは高圧縮比エンジンの場合、１回の始動操作でクランク３回転程度しかクランキングできないものがある。そのようなエンジンでは、点火が行われる圧縮上死点で所定のエンジン回転数を得ることで良好な始動性を確保するために、始動開始クランク角度を探る操作を行うことが多い。この始動開始クランク角度の検出操作中に燃料噴射が行われ、余剰な燃料が吸気管や燃焼室へ入り込み、実際の始動操作時に始動性を悪化させる問題があった。
【０００４】
上記特許文献１の技術では、クランク１回転毎のクランクセンサ信号に基づいて燃料噴射を行うため、エンジン行程に基づいた始動時燃料噴射が行えず、余剰燃料を噴射してしまう。
上記特許文献２の技術は、バッテリレスシステムにおける初回燃料噴射判定を行うものであるが、発電機出力電圧とエンジン行程とには相関が無く、始動開始クランク角度の検出操作中や低速始動操作（例えばミスキック）時に余剰燃料を噴射する恐れがある。また、余剰燃料噴射を防止するために、初回燃料噴射の判断電圧しきい値を高電圧側に設定した場合、必要なタイミングで燃料噴射されず、始動性が悪化してしまう。
上記特許文献３の技術では、上死点であることを検出した時に、その上死点が吸気上死点であることを判別する必要があり、１回の始動操作でクランク３回転程度しかクランキングできないエンジンでは、上死点において吸気行程であるか判別できず、また、上死点クランク角速度によって３６０°後ろの圧縮上死点超過の判定を行うため、必要なタイミングで燃料が噴射されない恐れがあり、始動性を確保することができない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動時において、余剰な燃料噴射による始動性悪化を防止して始動性を確保することの可能な燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料噴射制御装置に係る第１の解決手段として、内燃機関に設けられた燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関の吸気状態を示す吸気状態値を検出する吸気状態検出手段から出力される吸気状態信号を入力とし、自身の起動後に、前記吸気状態信号に基づいて前記内燃機関の行程が吸気行程か否かを判定し、前記吸気行程と判定された場合に、始動のための初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する制御手段を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
また、燃料噴射制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御手段は、自身の起動後に、前記吸気状態信号を基に算出した初回吸気状態値と所定周期で算出した今回吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、燃料噴射制御装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記吸気状態信号を入力とし、当該吸気状態信号をデジタル変換し、デジタル吸気状態信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、時間計測手段と、記憶手段と、前記制御手段から出力される燃料噴射制御信号に応じて前記燃料噴射手段を駆動するための駆動信号を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴射駆動手段と、を備え、前記制御手段は、自身の起動後に、前記デジタル吸気状態信号を基に算出した初回吸気状態値を前記記憶手段に記憶し、前記時間計測手段を制御して前記所定周期を計時させ、前記所定周期が経過する毎に前記デジタル吸気状態信号を基に今回吸気状態値を算出し、前記初回吸気状態値と前記今回吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御するための前記燃料噴射制御信号を出力する、ことを特徴とする。  
【０００９】
また、燃料噴射制御装置に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記内燃機関には、クランク軸の回転に同期して、前記クランク軸が所定角度回転する毎にクランク信号を出力するクランク角度検出手段が設けられており、前記クランク信号及び前記吸気状態信号を入力とし、前記制御手段は、自身の起動後に、前記クランク信号及び前記吸気状態信号を基にクランク信号の検出毎に吸気状態値を算出し、初回クランク信号検出時の吸気状態値と今回クランク信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する、ことを特徴とする。
【００１０】
また、燃料噴射制御装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記吸気状態信号を入力とし、当該吸気状態信号をデジタル変換し、デジタル吸気状態信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、記憶手段と、前記制御手段から出力される燃料噴射制御信号に応じて前記燃料噴射手段を駆動するための駆動信号を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴射駆動手段と、を備え、前記制御手段は、自身の起動後に、前記パルス信号及びデジタル吸気状態信号を基に、前記パルス信号の検出毎に吸気状態値を算出し、初回パルス信号検出時の吸気状態値を前記記憶手段に記憶し、前記初回パルス信号検出時の吸気状態値と今回パルス信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となった場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御するための前記燃料噴射制御信号を出力する、ことを特徴とする。
【００１１】
また、燃料噴射制御装置に係る第６の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記内燃機関には、クランク軸の回転に同期して、前記クランク軸が所定角度回転する毎にクランク信号を出力するクランク角度検出手段が設けられており、前記クランク信号及び前記吸気状態信号を入力とし、前記制御手段は、自身の起動後に、前記クランク信号及び前記吸気状態信号を基にクランク信号検出時に吸気状態値を算出し、初回クランク信号検出時の吸気状態値と今回クランク信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となり、且つ前回クランク信号検出時と今回クランク信号検出時との間のクランク信号間時間が所定値以下の場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御する、ことを特徴とする。
【００１２】
また、燃料噴射制御装置に係る第７の解決手段として、上記第６の解決手段において、前記吸気状態信号を入力とし、当該吸気状態信号をデジタル変換し、デジタル吸気状態信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、時間計測手段と、記憶手段と、前記制御手段から出力される燃料噴射制御信号に応じて前記燃料噴射手段を駆動するための駆動信号を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴射駆動手段と、を備え、前記制御手段は、自身の起動後に、前記パルス信号及びデジタル吸気状態信号を基に、前記パルス信号の検出毎に吸気状態値を算出すると共に、前回パルス信号検出時と今回パルス信号検出時との間の時間を計時するように前記時間計測手段を制御し、初回パルス信号検出時の吸気状態値を前記記憶手段に記憶し、前記初回パルス信号検出時の吸気状態値と今回パルス信号検出時の吸気状態値との差が所定値以上となり、且つ前回パルス信号検出時と今回パルス信号検出時との間のクランク信号間時間が所定値以下の場合に、前記初回の燃料噴射を行うように前記燃料噴射手段を制御するための前記燃料噴射制御信号を出力する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、燃料噴射制御装置に係る第８の解決手段として、上記第６または第７の解決手段において、前記制御手段は、前記クランク信号間時間が所定値より大きい場合には、前記初回の燃料噴射を行わないことを特徴とする。
【００１４】
また、燃料噴射制御装置に係る第９の解決手段として、上記第１〜第８の解決手段において、前記吸気状態信号として、前記内燃機関の吸気管内の吸気圧に応じた吸気圧信号、または前記吸気管内の吸気量に応じた吸気量信号を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エンジン始動時において、エンジン行程が吸気行程である場合に初回の燃料噴射を行うので、エンジン行程に基づいて必要なタイミングで始動時燃料噴射を行うことができる。その結果、始動時における始動開始クランク角度の検出操作中に燃料噴射が行われず、余剰な燃料が吸気管や燃焼室へ入り込みことが無く、始動操作時における始動性悪化を防止することが可能である。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における燃料噴射制御装置（以下、ＥＣＵと称する）を備えるエンジン制御システムの概略構成図である。この図１に示すように、本実施形態におけるエンジン制御システムは、エンジン１、電源供給部２、燃料供給部３、ＥＣＵ（Engine Control Unit）４から概略構成されている。なお、本実施形態におけるエンジン制御システムとして、バッテリを備えず、手動クランキング（例えばキック）によってエンジン始動を行うバッテリレスシステムを例示して説明する。
【００１７】
エンジン（内燃機関）１は、４サイクル単気筒エンジンであり、シリンダ１０、ピストン１１、コンロッド１２、クランクシャフト１３、吸気バルブ１４、排気バルブ１５、点火プラグ１６、点火コイル１７、吸気管１８、排気管１９、エアクリーナ２０、スロットルバルブ２１、インジェクタ２２、吸気圧センサ２３、吸気温センサ２４、スロットル開度センサ２５、冷却水温センサ２６、クランク角度センサ２７から概略構成されている。
【００１８】
シリンダ１０は、内部に設けられたピストン１１を、吸気、圧縮、燃焼（膨張）、排気の４行程を繰り返すことによって往復運動させるための中空の円筒形状部材であり、空気と燃料との混合気を燃焼室１０ｂに供給するための流路である吸気ポート１０ａ、上記混合気を留め、圧縮行程において圧縮された混合気を燃焼行程において燃焼させるための空間である燃焼室１０ｂ、排気行程において燃焼室１０ｂから排気ガスを外部に排出するための流路である排気ポート１０ｃが設けられている。また、このシリンダ１０の外壁には、冷却水を循環させるための冷却水路１０ｄが設けられている。
【００１９】
ピストン１１には、ピストン１１の往復運動を回転運動に変換するためのクランクシャフト１３がコンロッド１２を介して連結されている。クランクシャフト１３は、ピストン１１の往復方向と直交する方向に延在しており、不図示のフライホイール、ミッションギア、手動でエンジン１を始動させるためのキックペダルと連結されたキックギア、後述する電源供給部２におけるロータ３０ａと連結されている。
【００２０】
吸気バルブ１４は、吸気ポート１０ａにおける燃焼室１０ｂ側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。排気バルブ１５は、排気ポート１０ｃにおける燃焼室１０ｂ側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。
【００２１】
点火プラグ１６は、電極を燃焼室１０ｂ側に向けて燃焼室１０ｂの最上部に設けられており、点火コイル１７から供給される高電圧の点火用電圧信号によって電極間に火花を発生する。点火コイル１７は、１次巻線と２次巻線からなるトランスであり、ＥＣＵ４から１次巻線に供給される点火用電圧信号を昇圧して２次巻線から点火プラグ１６に供給する。
【００２２】
吸気管１８は、空気供給用の配管であり、内部の吸気流路１８ａが吸気ポート１０ａと連通するようにシリンダ１０に連結されている。排気管１９は、排気ガス排出用の配管であり、内部の排気流路１９ａが排気ポート１０ｃと連通するようにシリンダ１０に連結されている。エアクリーナ２０は、吸気管１８の上流側に設けられており、外部から取り込まれる空気を清浄化して吸気流路１８ａに送り込む。スロットルバルブ２１は、吸気流路１８ａの内部に設けられており、不図示のスロットル（もしくはアクセル）によって回動する。つまり、スロットルバルブ２１の回動によって吸気流路１８ａの断面積が変化し、吸気量が変化する。インジェクタ（燃料噴射手段）２２は、噴射口を吸気ポート１０ａ側に向けて吸気管１８に設けられており、燃料供給部３から供給される燃料を、ＥＣＵ４から供給されるインジェクタ駆動信号に応じて噴射口から噴射する。
【００２３】
吸気圧センサ（吸気状態検出手段）２３は、例えばピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサであり、スロットルバルブ２１の下流側において感度面を吸気流路１８ａに向けて吸気管１８に設けられており、吸気管１８内の吸気圧（吸気状態値）に応じた吸気圧信号（吸気状態信号）をＥＣＵ４に出力する。吸気温センサ２４は、スロットルバルブ２１の上流側において感部を吸気流路１８ａに向けて吸気管１８に設けられており、吸気管１８内の吸気温度に応じた吸気温信号をＥＣＵ４に出力する。スロットル開度センサ２５は、スロットルバルブ２１の開度に応じたスロットル開度信号をＥＣＵ４に出力する。冷却水温センサ２６は、シリンダ１０の冷却水路１０ｄに感部を向けて設けられており、冷却水路１０ｄを流れる冷却水の温度に応じた冷却水温信号をＥＣＵ４に出力する。クランク角度センサ（クランク角度検出手段）２７は、クランクシャフト１３の回転に同期して、クランクシャフト１３が所定角度回転する毎にクランク信号を出力する。なお、このクランク角度センサ２７の詳細については後述する。
【００２４】
電源供給部２は、発電機３０、レギュレートレクチファイヤ３２、コンデンサ３３から構成されている。発電機３０は、磁石式交流発電機であり、エンジン１のクランクシャフト１３と連結されて同期回転するロータ３０ａと、当該ロータ３０aの内周側に取り付けられた永久磁石３０ｂと、発電出力を得るための３相のステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅを備えている。つまり、発電機３０において、固定されたステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅに対して、ロータ３０ａ（つまり永久磁石３０ｂ）が回転することにより、ステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅから電磁誘導によって３相交流電圧が発生し、この３相交流電圧はレギュレートレクチファイヤ３２に出力される。
【００２５】
図２に示すように、ロータ３０ａの外周には、複数の突起が回転方向に対して、各突起の後端が等角度間隔（例えば２０°間隔）になるように設けられている。また、上死点ＴＤＣに対応する位置から回転方向に前の位置、例えばＢＴＤＣ１０°すなわち上死点前１０°の位置を、クランク角基準位置とし、このクランク角基準位置に突起の後端が位置する突起は、他の突起より回転方向に長い（例えば２倍）突起（クランク角基準突起３０ａ１）が設けられている。以下では、クランク角基準突起３０ａ１以外の突起を補助突起３０ａ２と称する。また、ロータ３０ａの内周側には、６０°毎にＮ極及びＳ極が１セットずつ配置されるように、永久磁石３０ｂが取り付けられている。
【００２６】
上述したクランク角度センサ２７は、例えば電磁式ピックアップセンサであり、図２に示すように、ロータ３０ａの外周近傍に設けられ、クランク角基準突起３０ａ１及び補助突起３０ａ２がクランク角度センサ２７近傍を通過する毎に極性の異なる１対のパルス状の信号をＥＣＵ４に出力する。より詳細には、クランク角度センサ２７は、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合、負極性の振幅を有するパルス状の信号を出力し、回転方向に対して各突起の後端が通過した場合、正極性の振幅を有するパルス状の信号を出力する。
【００２７】
図１に戻って説明すると、レギュレートレクチファイヤ３２は、整流回路３２ａ及び出力電圧調整回路３２ｂから構成されている。整流回路３２ａは、各ステータコイル３０ｃ、３０ｄ、３０ｅから入力される３相交流電圧を整流するための、３相ブリッジ接続された６個の整流素子から構成されており、上記３相交流電圧を直流電圧に整流して出力電圧調整回路３２ｂに出力する。出力電圧調整回路３２ｂは、上記整流回路３２ａから入力される直流電圧を調整してＥＣＵ４の電源電圧を生成し、当該電源電圧をＥＣＵ４に供給する。コンデンサ３３は、電源安定化用の平滑コンデンサであり、その両端は出力電圧調整回路３２ｂの出力端子間と接続されている。
【００２８】
燃料供給部３は、燃料タンク４０及び燃料ポンプ４１から構成されている。燃料タンク４０は、例えばガソリン等の燃料を溜めておくための容器である。燃料ポンプ４１は、燃料タンク４０内に設けられており、ＥＣＵ４から入力されるポンプ駆動信号に応じて、燃料タンク４０内の燃料を汲み出してインジェクタ２２に供給する。
【００２９】
ＥＣＵ４は、図３に示すように、波形整形回路５０、回転数カウンタ５１、Ａ／Ｄ変換器５２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５３、点火回路５４、インジェクタ駆動回路５５、ポンプ駆動回路５６、ＲＯＭ(Read Only Memory)５７、ＲＡＭ(Random Access Memory)５８、タイマ５９、電源電圧計測回路６０から構成されている。このような構成のＥＣＵ４は、電源供給部２から供給される電源電圧によって駆動するものであり、ＥＣＵ４のＶＩＧ端子は出力電圧調整回路３２ｂの正極側の出力端子と接続され、ＧＮＤ端子は出力電圧調整回路３２ｂの負極側の出力端子及びグランドラインと接続されている。
【００３０】
波形整形回路（波形整形手段）５０は、クランク角度センサ２７から入力されるパルス状のクランク信号を、方形波のパルス信号（例えば負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとする）に波形整形し、回転数カウンタ５１及びＣＰＵ５３に出力する。つまり、この方形波のパルス信号は、クランクシャフト１３が２０°回転する際に要した時間を周期とする方形波のパルス信号である。回転数カウンタ５１は、上記波形整形回路５０から出力される方形波のパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、当該エンジン回転数を示す回転数信号をＣＰＵ５３に出力する。Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）５２は、吸気圧センサ２３から出力される吸気圧センサ出力、吸気温センサ２４から出力される吸気温センサ出力、スロットル開度センサ２５から出力されるスロットル開度センサ出力及び冷却水温センサ２６から出力される冷却水温センサ出力を、デジタル信号に変換してＣＰＵ５３に出力する。
【００３１】
ＣＰＵ（制御手段）５３は、ＲＯＭ５７に記憶されているエンジン制御プログラムを実行し、クランク信号、回転数カウンタ５１から出力される回転数信号、Ａ／Ｄ変換器５２で変換された吸気圧値、スロットル開度値及び冷却水温値、電源電圧計測回路６０から出力される電源電圧値に基づいて、エンジン１の燃料噴射、点火、燃料供給に関する制御を行う。具体的には、ＣＰＵ５３は、点火タイミングに点火プラグ１６をスパークさせるための点火制御信号を点火回路５４に出力し、燃料噴射タイミングにインジェクタ２２から所定量の燃料を噴射させるための燃料噴射制御信号をインジェクタ駆動回路５５に出力し、また、インジェクタ２２に燃料を供給するための燃料供給制御信号をポンプ駆動回路５６に出力する。
【００３２】
点火回路５４は、ＶＩＧ電圧、つまり電源供給部２から供給される電源電圧を蓄積するコンデンサ（図示せず）を備え、上記ＣＰＵ５３から入力される点火制御信号に応じて、コンデンサに蓄積された電荷を点火用電圧信号として点火コイル１７の１次巻線に放電する。インジェクタ駆動回路（燃料噴射駆動手段）５５は、上記ＣＰＵ５３から入力される燃料噴射制御信号に応じて、インジェクタ２２から所定量の燃料を噴射させるためのインジェクタ駆動信号を生成し、当該インジェクタ駆動信号をインジェクタ２２に出力する。ポンプ駆動回路５６は、上記ＣＰＵ５３から入力される燃料供給制御信号に応じて、燃料ポンプ４１からインジェクタ２２に燃料を供給するためのポンプ駆動信号を生成し、当該ポンプ駆動信号を燃料ポンプ４１に出力する。
【００３３】
ＲＯＭ５７は、上記ＣＰＵ５３によって実行されるエンジン制御プログラムや各種データを予め記憶している不揮発性メモリである。ＲＡＭ（記憶手段）５８は、上記ＣＰＵ５３がエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられるワーキングメモリである。タイマ（時間計測手段）５９は、ＣＰＵ５３による制御の下、所定のタイマ（計時）動作を行う。電源電圧計測回路６０は、レギュレートレクチファイヤ３２から供給される電源電圧の電圧値を計測し、計測結果を電源電圧値としてＣＰＵ５３に出力する。
【００３４】
次に、上記のように構成された本実施形態のＥＣＵ４（燃料噴射制御装置）を備えるエンジン制御システムにおいて、エンジン１の始動時におけるＥＣＵ４（特にＣＰＵ５３）の初回燃料噴射処理について説明する。なお、本実施形態における初回燃料噴射処理は、エンジン１に同期（つまりクランクシャフト１３の回転に同期）して行われるものと、エンジン１と非同期で行われるものとの２つの形態があり、以下では、まず、エンジン非同期の初回燃料噴射処理について図４及び図５を参照して説明する。
【００３５】
＜エンジン非同期の初回燃料噴射処理＞
図４は、電源供給部２からＥＣＵ４に供給される電源電圧と、吸気圧センサ２３の出力である吸気圧信号（アナログ電圧信号）と、ＣＰＵ５３から出力される燃料噴射制御信号との対応関係を示すタイミングチャートである。図５は、エンジン非同期の初回燃料噴射処理に関するＣＰＵ５３の動作フローチャートである。
【００３６】
本実施形態では、バッテリレスのエンジン制御システムを想定しているため、クランクシャフト１３が回転して発電機３０から３相交流電圧が発生しなければ、ＥＣＵ４に電源電圧を供給することができない。従って、ユーザはエンジン１の始動時において所定の始動操作（本実施形態ではキックペダルのキック）を行い、クランクシャフト１３を回転させる必要がある。本実施形態では、図４に示すように、時刻ｔ０に始動操作が開始され、時刻ｔ１に電源供給部２からＥＣＵ４に供給される電源電圧が、ＥＣＵ４の起動に必要な６Ｖに到達したものとする。つまり、時刻ｔ１にＥＣＵ４は起動し、ＣＰＵ５３は図５のフローチャートに示す動作を開始する。
【００３７】
図５に示すように、まず、ＣＰＵ５３は、起動後の初回吸気圧を算出済みか否か判定する（ステップＳ１）。時刻ｔ１以降、Ａ／Ｄ変換器５２で変換した吸気圧信号がＣＰＵ５３に入力されることになるが、このデジタル吸気圧信号は吸気圧に応じた電圧値を示す信号であるので、デジタル吸気圧信号の電圧値から吸気圧を算出する必要がある。ステップＳ１において、起動後の初回吸気圧の算出が済んでいないと判定された場合（「No」）、ＣＰＵ５３は、Ａ／Ｄ変換器５２からデジタル吸気圧信号を読み込み（ステップＳ２）、読み込んだデジタル吸気圧信号の電圧値から初回吸気圧を算出する（ステップＳ３）。ここで、ＣＰＵ５３は、算出した初回吸気圧をＲＡＭ５８に記憶する。そして、ＣＰＵ５３は、タイマ５９を制御して、吸気圧算出周期（例えば１０ｍｓｅｃ）をタイマセットし、ステップＳ１の処理に戻る（ステップＳ４）。
【００３８】
一方、ステップＳ１において、起動後の初回吸気圧が算出済みであると判定された場合（「Yes」）、ＣＰＵ５３は、タイマ５９のタイマ動作をチェックして吸気圧算出周期が経過したか否かを判定する（ステップＳ５）。このステップＳ５において、吸気圧算出周期が経過していないと判定された場合（「No」）、ＣＰＵ５３は、ステップＳ１の処理に戻る。一方、ステップＳ５において、吸気圧算出周期が経過したと判定された場合（「Yes」）、ＣＰＵ５３は、Ａ／Ｄ変換器５２からデジタル吸気圧信号を読み込み（ステップＳ６）、読み込んだデジタル吸気圧信号の電圧値から今回吸気圧を算出する（ステップＳ７）。
【００３９】
そして、ＣＰＵ５３は、ＲＡＭ５８から初回吸気圧を読み出し、初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値（例えば１０ｋＰａ）以上となったか否かを判定する（ステップＳ８）。図４に示すように、エンジン１の行程が吸気行程である場合、吸気管１８内の吸気圧は、ピストン１１が降下することによって負圧となるため、吸気圧信号も負極性の振幅を有する電圧信号となる。従って、起動後の初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値以上となった場合、エンジン１の行程は吸気行程であると判断することができる。つまり、ステップＳ８の処理は、エンジン１の行程が吸気行程か否かを判定する処理に相当する。
【００４０】
このステップＳ８において、初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値未満の場合（「No」）、ＣＰＵ５３は、ステップＳ４の処理に移行し、タイマ５９を制御して吸気圧算出周期を再セットする。つまり、ステップＳ８で初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値以上になったと判定されるまで、ステップＳ１〜ステップＳ８の処理が繰り返され、吸気圧算出周期が経過する毎に新たな今回吸気圧が算出されて初回吸気圧と比較されることになる。
【００４１】
一方、ステップＳ８において、図４に示す時刻ｔ２に、初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値以上になったと判定された場合、つまりエンジン１の行程が吸気行程であると判断された場合（「Yes」）、ＣＰＵ５３は、電源電圧値と冷却水温値とを基に燃料噴射量を算出する（ステップＳ９）。具体的には、ＲＯＭ５７には、電源電圧値と燃料噴射量との対応関係を示すテーブルが記憶されており、ＣＰＵ５３は、電源電圧計測回路６０から得られる電源電圧値に対応する燃料噴射量を上記テーブルから抽出し、抽出した燃料噴射量をＡ／Ｄ変換器５２から得られる冷却水温値を基に補正することで、最終的な燃料噴射量を算出する。
【００４２】
そして、ＣＰＵ５３は、時刻ｔ２を初回燃料噴射タイミングとして、ステップＳ９で算出した燃料噴射量に相当する燃料を噴射させるための燃料噴射制御信号をインジェクタ駆動回路５５に出力する（ステップＳ１０）。これにより、インジェクタ駆動回路５５から燃料噴射制御信号に応じたインジェクタ駆動信号がインジェクタ２２に出力され、インジェクタ２２からエンジン始動時における初回の燃料噴射が行われることになる。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン始動時において、エンジン行程が吸気行程である場合に初回の燃料噴射を行うので、エンジン行程に基づいて必要なタイミングで始動時燃料噴射を行うことができる。その結果、始動時における始動開始クランク角度の検出操作中に燃料噴射が行われず、余剰な燃料が吸気管や燃焼室へ入り込みことが無く、始動操作時における始動性悪化を防止することが可能である。
【００４４】
＜エンジン同期の初回燃料噴射処理＞
続いて、エンジン同期の初回燃料噴射処理について図６及び図７を参照して説明する。
図６は、クランク角度センサ２７の出力であるクランク信号と、波形整形回路５０から出力される波形整形後のクランク信号（方形波のパルス信号）と、電源供給部２からＥＣＵ４に供給される電源電圧と、吸気圧センサ２３の出力である吸気圧信号と、ＣＰＵ５３から出力される燃料噴射制御信号との対応関係を示すタイミングチャートである。図７は、エンジン同期の初回燃料噴射処理に関するＣＰＵ５３の動作フローチャートである。
【００４５】
図６に示すように、図４と同様、時刻ｔ０に始動操作が開始され、時刻ｔ１に電源供給部２からＥＣＵ４に供給される電源電圧が、ＥＣＵ４の起動に必要な６Ｖに到達したものとする。また、始動操作によるクランクシャフト１３の回転に同期してロータ３０ａも回転し、クランク角度センサ２７は、図６に示すように、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合に、負極性の振幅を有するパルス状のクランク信号を出力し、各突起の後端が通過した場合に、正極性の振幅を有するパルス状のクランク信号を出力する。また、波形整形回路５０は、負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとなるように波形整形したクランク信号を出力する。つまり、波形整形後のクランク信号の立下がりエッジ間の時間は、クランクシャフト１３が２０°回転するのに要した時間に相当する。
【００４６】
図７に示すように、まず、ＣＰＵ５３は、時刻ｔ１に起動すると、波形整形回路５０から波形整形後のクランク信号が入力されたか否か（立下がりエッジが検出されたか否か）を判定し（ステップＳ２０）、波形整形後のクランク信号が入力されない場合（「No」）、ステップＳ２０の処理を繰り返す。一方、ステップＳ２０において、波形整形後のクランク信号が入力されたと判定された場合（「Yes」）、ＣＰＵ５３は、Ａ／Ｄ変換器５２からデジタル吸気圧信号を読み込み（ステップＳ２１）、起動後の初回吸気圧を算出済みか否か判定する（ステップＳ２２）。
【００４７】
上記ステップＳ２２において、起動後の初回吸気圧の算出が済んでいないと判定された場合（「No」）、ＣＰＵ５３は、ステップＳ２１で読み込んだデジタル吸気圧信号の電圧値から初回吸気圧、つまり起動後の初回クランク信号（パルス信号）検出時の吸気圧を算出する（ステップＳ２３）。ここで、ＣＰＵ５３は、算出した初回吸気圧をＲＡＭ５８に記憶すると共に、タイマ５９を制御し、初回クランク信号の立下がりエッジに同期して時間計測を開始する。その後、ＣＰＵ５３は、ステップＳ２０の処理に戻る。
【００４８】
一方、ステップＳ２２において、起動後の初回吸気圧が算出済みであると判定された場合（「Yes」）、ＣＰＵ５３は、ステップＳ２１で読み込んだデジタル吸気圧信号の電圧値から今回吸気圧、つまり今回クランク信号検出時の吸気圧を算出する（ステップＳ２４）。ここで、ＣＰＵ５３は、タイマ５９を制御し、今回クランク信号の立下がりエッジに同期して時間計測を終了し、時間計測結果、つまり前回クランク信号の立下がりエッジ検出時と今回クランク信号の立下がりエッジ検出時との間の時間（以下、クランク信号間時間と称す）をＲＡＭ５８に記憶すると共に、次の時間計測を開始する。
【００４９】
そして、ＣＰＵ５３は、ＲＡＭ５８から初回吸気圧を読み出し、初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値（例えば２０ｋＰａ）以上となったか否かを判定する（ステップＳ２５）。このステップＳ２５において、初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値未満の場合（「No」）、ＣＰＵ５３は、ステップＳ２０の処理に移行し、波形整形後のクランク信号の入力待ちとなる。つまり、ステップＳ２５で初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値以上になったと判定されるまで、ステップＳ２０〜ステップＳ２５の処理が繰り返され、波形整形後のクランク信号が入力される毎に（クランクシャフト１３が２０°回転する毎に）新たな今回吸気圧が算出されて初回吸気圧と比較されることになる（この間、波形整形後のクランク信号の立下がりエッジが発生する毎に新たなクランク信号間時間がＲＡＭ５８に記憶される）。
【００５０】
一方、ステップＳ２５において、図６に示す時刻ｔ２に、初回吸気圧と今回吸気圧との差が所定値以上になったと判定された場合、つまりエンジン１の行程が吸気行程であると判断された場合（「Yes」）、ＣＰＵ５３は、ＲＡＭ５８から最新のクランク信号間時間を読み出し（ステップＳ２６）、このクランク信号間時間が所定値（例えば９ｍｓｅｃ）以下か否かを判定する（ステップＳ２７）。つまり、このステップＳ２７では、点火を行う圧縮上死点の前であって、始動に必要な燃料噴射が行える最終タイミング（吸気行程）におけるクランク信号間時間により、圧縮上死点に到達・超過可能なエンジン回転数か否かを判定している。
【００５１】
このステップＳ２７において、ＣＰＵ５３は、クランク信号間時間が所定値以下の場合、つまり圧縮上死点に到達・超過可能なエンジン回転数である場合（「Yes」）、電源電圧値と冷却水温とを基に燃料噴射量を算出し（ステップＳ２８）、この時刻ｔ２を初回燃料噴射タイミングとして、ステップＳ２８で算出した燃料噴射量に相当する燃料を噴射させるための燃料噴射制御信号をインジェクタ駆動回路５５に出力する（ステップＳ２９）。これにより、インジェクタ駆動回路５５から燃料噴射制御信号に応じたインジェクタ駆動信号がインジェクタ２２に出力され、インジェクタ２２からエンジン始動時における初回の燃料噴射が行われることになる。一方、ステップＳ２７において、クランク信号間時間が所定値より大きい場合（「No」）、ＣＰＵ５３は、初回の燃料噴射を行うことなく、ステップＳ２０の処理に戻る。すなわち、例えばミスキック時など低速始動操作時において、クランク信号間時間が所定値より大きい場合は、圧縮上死点に到達・超過することが不可能なエンジン回転数であるため、初回燃料噴射を禁止して始動性悪化を防止する。
【００５２】
以上のように、エンジン非同期の初回燃料噴射処理の場合は、所定周期で初回吸気圧と今回吸気圧との差（つまり吸気圧変化）を求めてエンジン１の行程が吸気行程か否かを判断することに対し、エンジン同期の初回燃料噴射処理の場合は、波形整形後のクランク信号が入力される毎に（クランクシャフト１３が２０°回転して波形整形後のクランク信号の立下りエッジが検出される毎に）初回吸気圧と今回吸気圧との差を求めてエンジン１の行程が吸気行程か否かを判断する点で異なっている。さらに、エンジン同期の初回燃料噴射処理の場合は、ステップＳ２７において、始動に必要な燃料噴射が行える最終タイミングにおけるクランク信号間時間により、圧縮上死点に到達・超過可能なエンジン回転数か否かを判定して初回の燃料噴射を行うことによって、始動開始クランク角度の検出操作及び低速始動操作（例えばミスキック）時に余剰な燃料を噴射することを防止することができる。
【００５３】
図８及び図９は、図７に示すエンジン同期の初回燃料噴射処理を実施した場合の実験データであり、図８は正常にキック始動操作が行われた場合、図９はミスキックによる低速始動操作が行われた場合の実験データである。図８に示すように、正常にキック始動操作が行われた場合、つまりクランク信号間時間が所定値以下で圧縮上死点に到達・超過することが可能なエンジン回転数である場合、始動操作開始から約０．１５秒後に初回燃料噴射が行われ、正常にエンジン完爆状態となることがわかる。一方、図９に示すように、ミスキックによる低速始動操作が行われた場合、つまりクランク信号間時間が所定値より大きく、圧縮上死点に到達・超過することが不可能なエンジン回転数である場合（この場合エンストする）、初回燃料噴射は実施されず余剰な燃料の噴射を防止することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、エンジン１の吸気状態を示す吸気状態値として吸気圧を使用したが、これに限定されず、例えば吸気量を使用しても良い。具体的には、図１０に示すように、吸気管１８におけるスロットルバルブ２１の下流側に吸気管１８内の吸気量に応じた吸気量信号を出力するエアフローセンサ７０を設ける。そして、エアフローセンサ７０から出力される吸気量信号をＥＣＵ４のＡ／Ｄ変換器５２に入力し、Ａ／Ｄ変換器５２によってデジタル変換されたデジタル吸気量信号をＣＰＵ５３に入力する。このように、吸気量の検出精度を上げるには、エアフローセンサ７０をスロットルバルブ２１の下流側に設けることが好ましいが、この位置ではエアフローセンサ７０が汚れやすいため、スロットルバルブ２１の上流側に設けるようにしても良い。
【００５５】
図１１は、電源供給部２からＥＣＵ４に供給される電源電圧と、エアフローセンサ７０から出力される吸気量信号との対応関係を示すタイミングチャートである。この図１１に示すように、吸気量信号は吸気圧信号に対して極性が反転するだけであるので、図５及び図７の動作フローチャートにおいて、吸気圧の代わりに吸気量を用いてもエンジン１の行程が吸気行程か否かを判定することができる。
【００５６】
（２）上記実施形態では、エンジン同期の初回燃料噴射処理において、ステップＳ２５にて、波形整形後のクランク信号が入力される毎に初回吸気圧と今回吸気圧との差を求めてエンジン１の行程が吸気行程か否かを判定し、ステップＳ２７にて、クランク信号間時間により圧縮上死点に到達・超過可能なエンジン回転数か否かを判定したが、これに限定されず、ステップＳ２６、Ｓ２７の処理を削除して、ステップＳ２５で「Yes」判定の場合、ステップＳ２８以降の処理を行なうようにしても良い（この場合、クランク信号間時間の計測は必要ない）。このようにしても、始動時における始動開始クランク角度の検出操作中での燃料噴射を防止し、始動操作時における始動性悪化を防止することが可能である。
【００５７】
（３）上記実施形態では、バッテリレスのエンジンシステムを例示して説明したが、これに限定されず、バッテリを備えたセルフスタータ式のエンジン制御システムにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）を備えたエンジンシステムの構成概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発電機３０を構成するロータ３０ａの詳細説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）の構成ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第１説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第２説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第３説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）の動作に関する第４説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）を適用した場合における第１実験データである。
【図９】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）を適用した場合における第２実験データである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ４）において、吸気状態値として吸気圧の代わり吸気量を使用した場合のエアフローセンサ７０の設置位置を示す図である。
【図１１】電源電圧と、吸気量信号との対応関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１…エンジン、２…電源供給部、３…燃料供給部、４…ＥＣＵ（Engine Control Unit）、１０…シリンダ、１１…ピストン、１２…コンロッド、１３…クランクシャフト、１４…吸気バルブ、１５…排気バルブ、１６…点火プラグ、１７…点火コイル、１８…吸気管、１９…排気管、２０…エアクリーナ、２１…スロットルバルブ、２２…インジェクタ、２３…吸気圧センサ、２４…吸気温センサ、２５…スロットル開度センサ、２６…冷却水温センサ、２７…クランク角度センサ、３０…発電機、３２…レギュレートレクチファイヤ、３３…コンデンサ、４０…燃料タンク、４１…燃料ポンプ、５０…波形整形回路、５１…回転数カウンタ、５２…Ａ／Ｄ変換器、５３…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、５４…点火回路、５５…インジェクタ駆動回路、５６…ポンプ駆動回路、５７…ＲＯＭ(Read Only Memory)、５８…ＲＡＭ(Random Access Memory)、５９…タイマ、６０…電源電圧計測回路、７０…エアフローセンサ
【図１】
2009057832.tif 000003
【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】
2009057832.tif 000008
【図７】
2009057832.tif 000009
【図８】
2009057832.tif 000010
【図９】
2009057832.tif 000011
【図１０】
2009057832.tif 000012
【図１１】
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