(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）の吸入空気流に応じた量にて燃料を前記エンジンに供給する気化器（３０）と、
この気化器による燃料の供給量を調整するように、前記エンジンの負荷に応じた量にて前記気化器に備えられたエアブリード制御弁（３４）を開閉制御して前記気化器に対するエアブリードを制御するエアブリード制御手段（４０、５０）とを備えた燃料供給制御システムにおいて、
前記エアブリード制御手段が、前記エアブリード制御弁の目標開時間を前記エンジンの回転数及び負荷の少なくとも一方に応じて設定する設定手段（１２５）を備え、前記エンジンの一燃焼サイクル中の所定タイミングにて前記エアブリード制御弁を開いた後、前記設定手段による設定時間の経過により前記エアブリード制御弁を閉じるように、前記エアブリード制御弁を開閉制御するものであり、
前記所定タイミングは、前記エアブリード制御弁の目標開時間が空燃比と比例関係になるように特定されていることを特徴とするエンジン燃料供給制御システム。
【請求項２】
前記エアブリード制御手段が、エンジンの作動状態の変化に応じエンジンの加速状態を判定する加速状態判定手段（１３０）を備え、この加速状態判定手段による加速との判定に基づき前記設定時間を減少させることを特徴とする請求項１に記載のエンジン燃料供給制御システム。
【請求項３】
エンジン（Ｅ）の吸入空気流に応じ気化器（３０）により前記エンジンに供給される燃料の量を調整するように、前記エンジンの負荷に応じた量にて前記気化器に備えられたエアブリード制御弁（３４）を開閉制御して前記気化器に対するエアブリードを制御するエアブリード制御手段（４０、５０）を備えたエアブリード制御装置において、
前記エアブリード制御手段が、前記エアブリード制御弁の目標開時間を前記エンジンの回転数及び負荷の少なくとも一方に応じて設定する設定手段（１２５）を備え、前記エンジンの一燃焼サイクル中の所定タイミングにて前記エアブリード制御弁を開いた後、前記設定手段による設定時間の経過により前記エアブリード制御弁を閉じるように、前記エアブリード制御弁を開閉制御するものであり、
前記所定タイミングは、前記エアブリード制御弁の目標開時間が空燃比と比例関係になるように特定されていることを特徴とするエアブリード制御装置。
【請求項４】
前記エアブリード制御手段が、エンジンの作動状態の変化に応じエンジンの加速状態を判定する加速状態判定手段（１３０）を備え、この加速状態判定手段による加速との判定に基づき前記設定時間を減少させることを特徴とする請求項３に記載のエアブリード制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、気化器を備えた単気筒エンジン、例えば、農業機械や発電機の駆動源として採用される各種のエンジンのためのエンジン燃料供給制御システム及びそのエアブリード制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、自動２輪車のエンジンでは、特開平３−２４６３５７号公報にて示されているように、電子制御気化器を採用し、この電子制御気化器に対するエアブリード量をエンジンの負荷に応じたエアブリード制御弁の開閉で制御することによりエンジンへの燃料供給量を制御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、このようなエンジンでは、エアブリード制御弁の開閉が、デューティ制御により行われているが、このデューティ制御の制御タイミングがエンジンの回転には同期していない。このため、エアブリード制御弁の開閉による燃料供給能力の変化と、エンジンの混合気吸入能力の変化とが一致せず、その結果、エアブリード量、即ちエンジンへの燃料供給量、ひいては、混合気の空燃比にばらつきが生ずるという不具合がある。
【０００４】
そこで、本発明は、このようなことに対処するため、エンジンへの燃料供給量をエンジンの回転に同期して制御することにより、空燃比を安定にし得る燃料供給制御システム及びそのエアブリード制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、エアブリード制御弁の目標開時間をエンジンの回転数及び負荷の少なくとも一方に応じて設定し、エンジンの一燃焼サイクル中の所定タイミングにてエアブリード制御弁を開いた後、前記設定された設定時間の経過によりエアブリード制御弁を閉じるように、前記エアブリード制御弁を開閉制御し、前記所定タイミングを、エアブリード制御弁の目標開時間が空燃比と比例関係になるように特定したことを特徴としている。これによれば、エンジンの一燃焼サイクル中の望ましいタイミングにて望ましい燃料供給量とすることができる。その結果、気化器による混合気の供給量、ひいては、空燃比の安定化が可能となる。
【０００６】
また、請求項１に記載の発明によれば、気化器による混合気の供給量がエンジンの回転数及び負荷の少なくとも一方に応じて決まるため、空燃比がエンジンの回転数及び負荷の少なくとも一方に応じた値にて安定的に確保され得る。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明によれば、加速状態判定手段が、エンジンの作動状態の変化に応じエンジンの加速状態を判定し、エアブリード制御手段が、この加速状態判定手段による加速との判定に基づき前記設定時間を減少させる。これにより、エンジンの加速中の混合気の空燃比を適正なリッチ状態に確保できる。また、請求項３に記載の発明のようにエアブリード制御装置としての実施も可能であり、気化器による燃料供給をエンジンにとってより望ましい状態に改善することが可能となる。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用効果を達成するためのエンジンの加速中のエアブリード量の減少制御が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面により説明する。
図１は、本発明が農業機械の駆動源として採用される一気筒型エンジンＥに適用された例を示している。
エンジンＥにおいては、エアフィルタ１１から吸気通路１０内に吸入される空気流に応じて、燃料タンク２０内の燃料が気化器３０内に吸引され上記空気流に混合し混合気としてスロットル弁１２を通り気筒１３内に供給される。
【００１１】
ここで、気化器３０の概略構成を図２に基づいて説明する。この気化器３０においては、スロットル弁１２の後流に生ずる負圧が開孔３１を通してプライマリジェット３２内に作用すると、燃料タンク２０内の燃料が、燃料カット弁２１、燃料通路３３及びプライマリジェット３２を通り開孔３１からスロットル弁１２の後流側に吸い出される。
【００１２】
また、気化器３０は、常閉型エアブリード制御弁３４を備えており、このエアブリード制御弁３４は、そのソレノイド３４ａ（図３参照）の励磁により、連通路３５内に介装した弁部３４ｂを開く。これに伴い、プライマリジェット３２内の負圧が連通路３５及びエアブリード制御弁３４の弁部３４ｂを通りスロットル弁１２の上流側に逃げて低下し燃料通路３３内の燃料に対する吸い出し量を減少させる。これにより、エアブリード量及び気筒１３内への燃料供給量、換言すれば、気筒１３内への混合気の空燃比（以下、Ａ／Ｆという）が後述するごとく制御される。
【００１３】
エンジンＥにおいては、ピストン１４が、吸入工程にて、気筒１３内にて下動することにより、上記混合気を吸入し、次の圧縮工程にて上動し、点火プラグ１５からの火花に基づき燃焼工程にて吸入混合気を燃焼させ、排気工程にて燃焼混合気を排気する（図８参照）。なお、点火プラグ１５は、点火コイル１６からの火花電圧を受けて火花を発生する。
【００１４】
次に、エアブリード制御弁３４及び点火コイル１６を駆動制御するための電子回路構成について説明する。
回転センサ４０は、エンジンＥの出力軸に軸支した磁性体よりなる回転板を備えており、この回転板の外周縁部には、２４個の歯が等角度間隔にて形成されている。但し、２４個の歯のうち、一部の隣合う２個の歯が欠け歯となっている。
【００１５】
また、回転センサ４０は、マグネチックピックアップを備えており、このマグネチックピックアップは、各歯に対応した信号を発生し、この信号がエンジンＥの回転位置を示す回転信号とされる。ここで、上記両欠け歯の直後に位置する歯に対応する回転信号がエンジンのＴＤＣ判定用として機能する。なお、回転センサ４０は、エンジンＥの一回転毎に、２２個の回転信号を発生する。
【００１６】
コントローラ５０は、波形整形器５１及び電源回路５２を備えており、波形整形器５１は回転センサ４０からの各回転信号を波形整形して回転パルス信号（図８参照）を発生する。
電源回路５２は、当該特殊車両のイグニッションスイッチＩＧを介しバッテリＢａから給電されて定電圧を発生する。
【００１７】
マイクロコンピュータ５３は、図４乃至図７にて示す各フローチャートに従い、波形整形器５１の出力に基づきメインプログラム及び割り込みプログラムを実行し、点火コイル１６を駆動するための点火駆動回路５４及びエアブリード制御弁３４のソレノイド３４ａを駆動するためのソレノイド駆動回路５５を制御するに必要な演算処理を行う。
【００１８】
なお、上記割り込みプログラムの割り込みは、波形整形器５１からの各回転パルス信号に応答して開始される。マイクロコンピュータ５３は、電源回路５２からの定電圧に基づき作動状態になる。上記メインプログラム及び割り込みプログラムは、マイクロコンピュータ５３のＲＯＭ内に予め記憶されている。また、マイクロコンピュータ５３のＥＥＰＲＯＭは、マイクロコンピュータ５３の演算処理過程における各種データを記憶する。
【００１９】
このように構成した本実施の形態において、イグニッションスイッチＩＧの操作によりエンジンＥが作動しているものとする。これに伴い、マイクロコンピュータ５３が電源回路５２から定電圧を受けて作動状態にあり、図４乃至図６のフローチャートに従いメインプログラムを実行するとともに、波形整形器５１からの各回転パルス信号に応答して図７のフローチャートに従い割り込みプログラムを実行している。
【００２０】
後述のように割り込みプログラムのステップ２３１（図７参照）におけるカウントフラグがＦａ＝１とセットされている場合には、メインプログラムのステップ１００における判定がＹＥＳとなる。ついで、ステップ１１０において、波形整形器５１から順次生ずる回転パルス信号の周期に基づき、ピストン１４のＴＤＣ近傍における３０°クランク角の範囲の回転時間Ｔｐ及びピストン１４のＢＤＣ近傍における３０°クランク角の範囲の回転時間Ｔｆが算出されて相互に比較される。
【００２１】
ここで、回転時間Ｔｐ＞回転時間Ｔｆならば、圧縮工程か燃焼工程（図８参照）であるとの判断に基づきステップ１１０における判定がＹＥＳとなり、工程判別フラグがＦｂ＝１とセットされる（ステップ１１２）。一方、回転時間Ｔｆ＞回転時間Ｔｐならば、排気工程か吸入工程（図８参照）であるとの判断に基づきステップ１１０における判定がＮＯとなり、工程判別フラグがＦｂ＝０とセットされる（ステップ１１１）。
【００２２】
然る後、ステップ１１３において、エンジンＥの一回転にかかる周期の平均値（以下、平均周期ＴＮＥという）が、次の数１の式に従い、エンジンＥの一回転にかかる先行周期Ｔ360P及び後続周期Ｔ360f（図９参照）に応じ算出される。
【００２３】
【数１】
ＴＮＥ＝（Ｔ360P  ＋Ｔ360f）／２
ついで、ステップ１１４において、エンジンＥの先行回転数ＮＥｐに後続する後続回転数ＮＥｆが、次の数２の式に従い、平均周期ＴＮＥに応じて算出される。
【００２４】
【数２】
ＮＥｆ＝３６０°／（６×ＴＮＥ）
そして、先行回転数ＮＥｐが、次の数３の式に従い、既に先回の先行回転数ＮＥｐ及び今回の後続回転数ＮＥｆに応じて算出される（ステップ１１５）。
【００２５】
【数３】
ＮＥｐ＝（ＮＥｐ＋ＮＥｆ）／２
ついで、ステップ１１６において、先行回転数ＮＥｐがマイクロコンピュータ５３のＥＥＰＲＯＭにエンジンＥの平均回転数ＮＥとしてセーブされる。
然る後、後述するステップ２００（図７参照）にて得られるマイクロコンピュータ５３のソフトカウンタのカウント値がＣＮＥＴＤＣ＝３４（気筒１４のＢＤＣに対応する）であれば、ステップ１２０（図５参照）における判定がＹＥＳとなる。
【００２６】
これに伴い、ステップ１２１では、回転時間差ＴD が、次の数４の式に基づき、上記算出回転時間Ｔｐ、Ｔｆに応じて算出される。
【００２７】
【数４】
ＴD ＝Ｔｐ−Ｔｆ
かかる算出処理後、ステップ１２２において、今回のなまし処理時間ＴDNが、次の数５の式に基づき回転時間差ＴD 及び先にステップ１２２で算出済みのなまし処理時間ＴDNに応じて算出される。
【００２８】
【数５】
ＴDN＝（ＴDN×３＋ＴD ）／４
このようにしてステップ１２２における処理が終了すると、次の点火時期演算サブルーチン１２３において、ステップ１１６における先行回転数ＮＥｐ等を利用してエンジンＥの点火時期が算出される。
【００２９】
次に、ステップ１２４において、エアブリード制御弁３４の目標開タイミングＳＣＳに対応する目標カウント値ＣＮＥＴＤＣO （例えば、ＣＮＥＴＤＣO ＝３８）が、図１０（ａ）にて示すデータに基づきＴｐ−Ｔｆに応じて決定される。ここで、図１０（ａ）のデータは、ＣＮＥＴＤＣO とＴｐ−Ｔｆとの間の直線的関係を表す直線Ｌにより特定され、マイクロコンピュータ５３のＥＥＰＲＯＭに記憶されている。
【００３０】
しかして、次のステップ１２５において、エアブリード制御弁３４の目標開時間ＴＳＣＳが、図１０（ｂ）に示すマップに基づきＴｐ−Ｔｆ及びＮＥに応じて決定される。
ここで、図１０（ｂ）のマップは、Ｔｐ−Ｔｆ、ＮＥ及びＴＳＣＳとの間の関係を特定するデータとしてマイクロコンピュータ５３のＥＥＰＲＯＭに記憶されている。
【００３１】
次に、ステップ１２６（図６参照）において、後続平均回転数ＮＥと先行平均回転数ＮＥとの差ΔＮＥが算出される。そして、このΔＮＥが、ステップ１３０において、加速判定値Ｊ（エンジンＥの加速状態に対応する値を表す）と比較判定される。ここで、ΔＮＥ＞Ｊが不成立ならば、エンジンＥの加速状態にないとの判断のもとに、ステップ１３０における判定がＮＯとなる。
【００３２】
一方、ΔＮＥ＞Ｊが成立すれば、エンジンＥの加速状態にあるとの判断のもとに、ステップ１３０における判定がＹＥＳとなる。すると、次のステップ１３１において、目標開時間ＴＳＣＳが強制的にＴＳＣＳ＝０とクリアされる。なお、ＴＳＣＳ＝０に限ることなく、ＴＳＣＳを減少させるようにしてもよい。
ここで、割り込みプログラムの処理について説明する。
【００３３】
波形整形器５１から回転パルス信号が発生すると、マイクロコンピュータ５３が、メインプログラムの実行を中止して、図７のフローチャートに従い割り込みプログラムの実行に移行する。
ステップ２００ａにおいて、上記回転パルスが上記欠け歯直後に位置する磁極歯に対応する場合には、ステップ２００ａにおける判定がＹＥＳとなり、ステップ２００ｂにおいて、カウント値ＣＮＥＴＤＣ＝１８又は４０と初期化され、ステップ２１０における判定がなされる。一方、ステップ２００ａにおける判定がＮＯとなる場合には、ステップ２００ｃにおいて、カウント値ＣＮＥＴＤＣが、ＣＮＥＴＤＣ＋１と更新され、ステップ２００ｃにおける判定がなされる。
【００３４】
しかして、ＣＮＥＴＤＣ＜４４が成立しておれば、ステップ２１０における判定がＹＥＳとなる。なお、ＣＮＥＴＤＣ＝４４は、エンジンＥの一回転終了時のピストン１３のＴＤＣに対応する値である（図９参照）。
現段階において、ＣＮＥＴＤＣ＝１２或いは３４（図９参照）が成立すれば、ステップ２２０或いは２３０における判定がＹＥＳとなり、ステップ２３１にて、カウントフラグがＦａ＝１とセットされる。なお、ＣＮＥＴＤＣ＝１２或いは３４は、圧縮工程の起点（Ｆｂ＝１の起点）或いは排気工程の終点（Ｆｂ＝１の終点）に対応する。
【００３５】
然る後、ＣＮＥＴＤＣ＝３８（図９及び図１２から容易に分かるように、排気工程中のエンジンＥの所定回転位置に対応する）が成立すると、ステップ２４０における判定がＹＥＳとなり、ステップ２４１におけるエアブリード制御弁３４の開処理がなされる。具体的には、目標カウント値ＣＮＥＴＤＣo （＝３８）との関係で目標開タイミングＳＣＳがハイレベル（図１２参照）に設定される。
【００３６】
ついで、ステップ２４２において、目標開時間ＴＳＣＳがマイクロコンピュータ５３のタイマに設定される。このため、このタイマが目標開タイミングＳＣＳを起点（エアブリード制御弁３４の開タイミングに対応）として目標開時間ＴＳＣＳを計時する。この計時が完了すると、目標開タイミングＳＣＳがローレベル（エアブリード制御弁３４の閉タイミングに対応）になる（図１２参照）。
【００３７】
以上説明したように、点火時期演算サブルーチン１２３において点火時期が決定されると、この点火時期を表す点火時期出力が、マイクロコンピュータ５３から点火駆動回路５４に出力される。このため、点火コイル１６が点火駆動回路５４により駆動されて点火時期に火花電圧を点火プラグ１５に印加する。これに伴い、この点火プラグ１５が火花を発生する。
【００３８】
一方、上述のように、図７のステップ２４０においてカウント値ＣＮＥＴＤＣ＝３４と判定されると、ステップ２４１において目標開タイミングＳＣＳがハイレベルとなり、エアブリード制御弁３４が開く。然る後、ステップ２４２におけるタイマの計時終了により目標開タイミングＳＣＳがローレベルとなると、エアブリード制御弁３４が閉じる（図１２参照）。
【００３９】
このようなエアブリード制御弁３４の開閉制御によりプライマリジェット３２内の負圧が、エアブリード制御弁３４の開の間、エアブリードにより低下してスロットル弁１２の下流側への燃料の吸い出し量が減少する。これにより、気筒１３の燃焼室内への燃料の量、即ち、混合気のＡ／Ｆが適正に制御される。従って、この混合気が気筒１３の燃焼室内にて点火プラグ１５により点火される。
【００４０】
この場合、上述のように、エアブリード制御弁３４の開制御が波形整形器５１からの回転パルス信号に同期して行われるので、エアブリード制御弁３４の開タイミングが常に明確に特定される。従って、エアブリード量、即ち、エンジンに対する燃料供給量、換言すれば、混合気のＡ／Ｆが常に安定して確定され得る。
ちなみに、目標開時間ＴＳＣＳをパラメータとして、カウント値ＣＮＥＴＤＣと空燃比Ａ／Ｆとの関係を調べてみたところ、図１３にて示す結果が得られた。そして、一例として、カウント値ＣＮＥＴＤＣ＝３８をパラメータとし、ＣＮＥＴＤＣとＡ／Ｆとの関係を調べたところ、図１４にて示すような結果が得られた。
【００４１】
これによれば、カウント値ＣＮＥＴＤＣを特定すれば、Ａ／ＦはＴＳＣＳと略比例関係にし得ることが分かる。換言すれば、カウント値ＣＮＥＴＤＣを特定することにより、目標開時間ＴＳＣＳを調整すれば、空燃比Ａ／Ｆを比例的に安定して制御できることが分かる。
また、エンジンＥが加速中である場合、上述のごとく、ステップ１３１において目標開時間ＴＳＣＳがＴＳＣＳ＝０とクリアされて、エアブリード制御弁３４は閉状態に維持される（図１１参照）。このため、エンジンＥの加速に合致したＡ／Ｆのリッチな混合気を確保できる（図１１参照）。
【００４２】
なお、上記実施の形態では、エアブリード制御弁３４の開閉制御にあたり、回転センサの出力及びこの出力から得られる負荷を利用するようにしたが、これに代えて、回転センサの出力及びエンジンの負圧や冷却系統内の水温等の各種の負荷を利用してエアブリード制御弁３４の開閉制御を行うようにしてもよい。また、エアブリード制御弁３４は、開閉弁ではなく、その開度を連続的に変える弁でもよい。
【００４３】
また、本発明の実施にあたっては、一気筒型エンジンに限ることなく、多気筒型エンジンや発電機等の駆動源としてのエンジンの気化器に対するエアブリード制御や燃料供給制御に本発明を適用して実施してもよい。
また、本発明の実施にあたっては、エアブリード弁３４の開処理に代えて、エアブリード弁３４の閉処理ををステップ２４１にて行うようにし、次のステップ２４２において、エアブリード弁３４の目標開時間を設定するようにして実施してもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態の各フローチャートにおける各ステップは、それぞれ、機能実行手段としてハードロジック構成により実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】農業機械の一気筒型エンジンに適用された本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の気化器の拡大概略断面図である。
【図３】図１のコントローラの詳細ブロック回路図である。
【図４】図１のマイクロコンピュータの作用を表すメインプログラムのフローチャートの前段部である。
【図５】同フローチャートの中段部である。
【図６】同フローチャートの後段部である。
【図７】図１のマイクロコンピュータの作用を表す割り込みプログラムのフローチャートである。
【図８】エンジンの気筒の上死点ＴＤＣ、下死点ＢＤＣ及び各工程、エンジンの回転変動並びに工程判別フラグを例示するタイミングチャートである。
【図９】カウント値ＣＮＥＴＤＣ、工程判別フラグ、先行一回転周期及び後続一回転周期を例示するタイミングチャートである。
【図１０】ＴP −Ｔf と目標カウント値ＣＮＥＴＤＣｏとの関係を示すグラフ及び目標開時間ＴＳＣＳ、ＴP −Ｔf 及び平均回転数ＮＥとの関係を示すマップである。
【図１１】ΔＮ、ＳＣＳ及びＡ／Ｆの当該エンジンの加速中のタイミングチャートである。
【図１２】気筒のＴＤＣ及びＢＤＣ、回転パルス信号、カウント値ＣＮＥＴＤＣ、ＳＣＳ並びにＴＳＣＳを例示するタイミングチャートである。
【図１３】ＴＳＣＳをパラメータとするＣＮＥＴＤＣとＡ／Ｆとの関係を例示するグラフである。
【図１４】ＣＮＥＴＤＣ＝３８をパラメータとするＴＳＣＳとＡ／Ｆとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｅ・・・エンジン、１０・・・吸気通路、１２・・・スロットル弁、
２０・・・燃料タンク、３０・・・気化器、３４・・・エアブリード制御弁、
４０・・・回転センサ、５０・・・コントローラ、５１・・・波形整形器、
５３・・・マイクロコンピュータ、５５・・・ソレノイド駆動回路。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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