JP2004285834A - 空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置および補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空冷式内燃機関の暖機増量補正処理を的確に行う。
【解決手段】電子制御燃料噴射装置を備える空冷式内燃機関において、暖機増量補正処理時に、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉを検出し、検出油温Ｔｅが低いほど、かつ検出油温Ｔｅと検出吸気温Ｔｉとの差が大きいほど、燃料噴射量が多くなるように補正係数Ｋｄ×Ｋｅを制御する。エンジン温度とみなされる油温Ｔｅだけではなく吸気温Ｔｉも考慮することで、より的確な暖機増量補正処理を行うことができる。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置および補正方法に関し、たとえば原動機付き二輪車あるいは自動二輪車に適用して好適な空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置および補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、主に、四輪自動車に採用されている水冷式内燃機関では、エンジン暖機運転時において、冷却水の温度が所定温度に達するまで、燃料増量補正処理を継続し、所定温度に達したとき、暖機完了と判断して燃料増量補正処理を解除し、本来の燃料制御マップに基づく通常の燃料噴射制御を行うようにしている。
【０００３】
その一方、主に、自動二輪車に採用されている空冷式内燃機関では、冷却水を使用していないので水温による暖機運転制御を行うことができない。このため、油温や点火プラグの座面温度に基づいて暖機完了時期を判定している。
【０００４】
暖機増量補正については記載されていないが、空冷式内燃機関において、油温に基づき燃料噴射量を的確に制御する技術が公表されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１３３２６号公報（段落［００１９］）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、潤滑油の油温は、冷却水のようにサーモスタット等を利用したラジエタによる温度制御を行う必要がないので、エンジン作動中においても外気温度や気象条件により油温が変化する。
【０００７】
たとえば、外気温２０［℃］において、暖機後の油温が、雨天時に比較して晴天時には２倍程度の温度になってしまうこともある。
【０００８】
したがって、検出した油温に基づいて暖機増量補正処理の完了時期を一義的に決定することは困難であり、従来は、暖機増量補正処理時に補正処理を確実に行わせるため、燃料増加量に余裕をみて多めに設定している。
【０００９】
しかしながら、燃料増加量を多めに設定することは燃料を必要以上に使用することとなり、資源保護の観点から好ましくない。
【００１０】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、暖機増量補正処理時に燃料を必要以上に使用することなく、暖機増量補正処理を的確に行うことを可能とする空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置および補正方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、この発明は、暖機増量補正処理時に燃料を必要以上に使用することなく、かつ暖機増量補正処理の完了時を一義的に決定することを可能とし、結果として、暖機増量補正処理を的確に行うことを可能とする空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置および補正方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置は、電気的に燃料噴射を制御する燃料噴射装置を備える空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置において、吸気温を検出する吸気温センサと、油温を検出する油温センサと、検出油温が低いほど、かつ検出油温と検出吸気温との差が小さいほど、燃料噴射量が多くなるように制御する制御装置とを備えることを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１３】
この発明装置によれば、空冷式内燃機関の暖機増量補正処理時に、油温とともに吸気温を検出し、検出油温が低いほど、かつ検出油温と検出吸気温との差が小さいほど、燃料噴射量が多くなるように制御している。
【００１４】
エンジン停止時間（放置期間）が十分に経過した後のエンジン始動時には、油温と吸気温とは略同一の温度になっているので差（油温−吸気温）が略ゼロ値になっており、このときには、燃料噴射量を多くし、かつ油温が低いほど暖機に時間がかかるので燃料噴射量を多くする。
【００１５】
このように、油温だけではなく吸気温も考慮することで、より的確な暖機増量補正処理を行うことができる。
【００１６】
すなわち、暖機増量補正処理時に燃料を必要以上に使用することなく、かつ暖機増量補正処理の完了時を一義的に決定することができ、暖機増量補正処理を的確に行うことができる。
【００１７】
この発明装置は、空冷式内燃機関を備えた原動機付き二輪車あるいは自動二輪車または自動三輪車に適用して好適である。
【００１８】
なお、制御装置が、油温に対する燃料噴射量の補正係数を与える油温補正係数マップと、油温と吸気温の差に対する燃料噴射量の補正係数を与える油温吸気温差補正係数マップとを有し、検出油温から前記油温補正係数マップを参照して得られる油温補正係数に、検出油温と検出吸気温の差から前記油温吸気温差補正係数マップを参照して得られる油温吸気温差補正係数を所定演算した演算補正係数により燃料噴射量を決定することで、簡単な構成で、的確な暖機増量補正処理を行うことができる（請求項２記載の発明）。
【００１９】
また、油温補正係数マップの油温補正係数を、油温が所定温度に上がるまでは１を超える値から１に近づき、油温が所定温度まで上がったときには、１になるように作成し、油温吸気温差補正係数マップの油温吸気温差補正係数は、差が所定温度差になるまでは１を超える値から１に近づき、差が所定温度差になったときには、１になるように作成することで、演算補正係数のかけ算結果が、１になったとき暖機増量補正処理完了と判断することができる（請求項３記載の発明）。
【００２０】
また、この発明の空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正方法は、電気的に燃料噴射を制御する燃料噴射装置を備える空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正方法において、吸気温センサにより吸気温を検出するとともに、油温センサにより油温を検出する過程と、検出油温が低いほど、かつ検出油温と検出吸気温との差が小さいほど、燃料噴射量が多くなるように制御装置により制御する過程とを有することを特徴とする（請求項４記載の発明）。これにより、燃料の使用量を増加させることなく、暖機増量補正処理を的確に行うことができる。
【００２１】
この発明方法は、原動機付き二輪車あるいは自動二輪車または自動三輪車に適用して好適である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、この発明の一実施形態が適用された自動二輪車１０の全体構成を示している。図２は、エンジン１２のシリンダブロック１４に取り付けられた油温センサ３６の取付位置を示している。
【００２４】
図１および図２において、自動二輪車１０は、略中央部に、空冷式内燃機関であるエンジン１２を有し、このエンジン１２のシリンダブロック１４に設けられたオイル（油）戻し通路（単に、オイル通路ともいう。）２２に、エンジン温度とみなすための油温Ｔｅを測定する油温センサ３６が取り付けられている。
【００２５】
同様の位置に油温センサ３６を取り付けた例として、上記の特許文献１を挙げることができる。このように、オイル戻し通路２２に油温センサ３６を設けることで、シリンダヘッドから出た直後の油温Ｔｅを検出でき、冷却水を使用しないエンジン１２の温度の変化を的確かつ速やかに検出することができる。
【００２６】
また、図１に示すように、シリンダブロック１４に連通するインテーク通路１６中、スロットルボディ１７中のスロットルバルブ１８と空気取入口２０との間に、吸気温Ｔｉを測定するための吸気温センサ３４が取り付けられている。
【００２７】
本来的には、吸気温Ｔｉではなく、外気温を測定することがより好ましいが、電子制御燃料噴射装置３２では、元々、空気と燃料との混合比率等を算出するために、吸気温センサ３４が取り付けられ、吸気温Ｔｉを測定し、この吸気温Ｔｉに基づきマップ等を参照して空気の密度を推定している。
【００２８】
この発明では、外気温≒吸気温であることに注目し、この吸気温センサ３４を外気温のセンサとして利用することでコストの増加を抑制している。もちろん、性能をより重視するのであれば、外気温センサを設けてもよいが、実用上、十分である。
【００２９】
図３は、この実施の形態に係る暖機時燃料噴射補正装置３０を含む電子制御燃料噴射装置３２のブロック構成を示している。
【００３０】
この暖機時燃料噴射補正装置３０は、基本的に、吸気温Ｔｉを検出する吸気温センサ３４と、油温Ｔｅを検出する油温センサ３６と、制御装置４０とから構成されている。
【００３１】
制御装置４０は、後に詳しく説明するように、検出した油温Ｔｅが低いほど、かつ検出した油温Ｔｅと検出した吸気温Ｔｉとの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）が小さいほど、燃料噴射量が多くなるように燃料噴射装置であるインジェクタ３８を制御する機能を有する。
【００３２】
ここで、制御装置４０は、ＣＰＵ（中央処置装置）と、制御プログラムやアプリケーションプログラム等を記憶するＲＯＭ（読み出し専用メモリ）と、作業用のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）と、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能なＲＯＭ）と、タイマ、クロック、その他の入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータ等により構成され、ＣＰＵによりプログラムを実行して、暖機増量補正処理の他、各種の機能を達成する制御を行う。
【００３３】
制御装置４０を構成するＥＥＰＲＯＭには、油温Ｔｅに対する燃料噴射量の補正係数である油温補正係数Ｋｅを求めるための油温補正係数マップ４２と、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）に対する燃料噴射量の補正係数である油温吸気温差補正係数Ｋｄを求めるための油温吸気温差補正係数マップ４４とが予め格納されている。
【００３４】
なお、制御装置４０は、自動二輪車１０中、スロットルボディ１７内の側面に取り付けられている制御基板２４に搭載されている。
【００３５】
図４は、一例としての油温補正係数マップ４２を示している。油温補正係数マップ４２は、油温Ｔｅが所定温度（所定油温）Ｔｅｈ（この実施形態では、Ｔｅｈ＝４０［℃］）以上の温度では、油温補正係数Ｋｅの値が、無補正値の１になり、油温Ｔｅが所定温度Ｔｅｈより低い温度になると油温補正係数Ｋｅの値が、１より徐々に大きな値となるように作成されている。
【００３６】
図５は、一例としての油温吸気温差補正係数マップ４４を示している。油温吸気温差補正係数マップ４４は、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉとの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）［ｄｅｇ］が、所定温度差Ｔｄｈ（この実施形態では、Ｔｄｈ＝３０［ｄｅｇ］）より大きい場合には、油温吸気温差補正係数Ｋｄの値が、無補正値の１になり、差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）が０値に近づくにつれて徐々に大きな値となるように作成されている。
【００３７】
なお、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉとの差Ｔｄがゼロ値（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ＝０）の場合とは、エンジンを停止したままの放置時間が一定時間以上経過した後の状態に対応し、エンジン始動開始直後の状態と推定される。
【００３８】
図４、図５に示した油温補正係数マップ４２および油温吸気温差補正係数マップ４４は、シミュレーションまたは実験を併用して車種により最適な値に決定することができる。
【００３９】
図３例の電子制御燃料噴射装置３２は、暖機時燃料噴射補正装置３０を構成する、吸気温センサ３４、油温センサ３６、制御装置４０の他、この制御装置４０に接続されるインジェクタ３８、スロットル開度センサ５０、イグニッションスイッチ（イグニッションＳＷ）５２、および連続して点火パルスを出力するイグナイタ５８を備えている。
【００４０】
次に、上述のように構成される実施形態の動作について、図６に示すアプリケーションプログラム（制御装置４０の図示していないＲＯＭに格納されている。）に係るフローチャートに基づいて詳しく説明する。なお、特に断らない限り、制御主体は制御装置４０のＣＰＵであるが、これをその都度参照するのは繁雑になるので、必要に応じて参照する。
【００４１】
まず、ステップＳ１において、図示していない運転者によりイグニッションスイッチ５２がオン状態とされ、さらに、図示していないスタータスイッチによりエンジン１２が始動される。エンジン１２の始動は、イグナイタ５８への点火パルス信号Ｓｉの出力により検出される。
【００４２】
次に、ステップＳ２において、空気取入口２０からスロットルバルブ１８を介してインテーク通路１６へ取り入れられる空気の温度が吸気温Ｔｉとして吸気温センサ３４により検出され、制御装置４０に取り込まれるとともに、シリンダブロック１４のオイル通路２２中のオイルの温度が油温Ｔｅとして油温センサ３６により検出され、制御装置４０に取り込まれる。
【００４３】
次いで、ステップＳ３−Ｓ６の暖機増量補正処理を行う。この場合、まず、ステップＳ３において、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）を求める。上述したように、エンジン１２が長時間停止されていた場合、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉとは同一の温度になっているので、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）は、エンジン１２の始動時にはゼロ値になっている。
【００４４】
次に、ステップＳ４において、図５の油温吸気温差補正係数マップ４４を参照して、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）に対応する油温吸気温差補正係数Ｋｄを求めるとともに、図４の油温補正係数マップ４２を参照して油温Ｔｅに対応する油温補正係数Ｋｅを求める。
【００４５】
次いで、ステップＳ５において、求めた油温吸気温差補正係数Ｋｄと油温補正係数Ｋｅから演算補正係数である積Ｋｄ×Ｋｅを求め、この積Ｋｄ×Ｋｅと値１とを比較する。
【００４６】
Ｋｄ×Ｋｅ＞１の場合には、ステップＳ６において、暖機増量補正処理を行う。すなわち、通常の噴射燃料量に対し、Ｋｄ×Ｋｅ倍の燃料がインジェクタ３８から噴射されるようにインジェクタ３８が制御され、暖機増量補正処理が実行される。
【００４７】
次いで、ステップＳ１−Ｓ６の処理が所定時間毎に繰り返され、ステップＳ５の判定において、積Ｋｄ×ＫｅがＫｄ×Ｋｅ＝１になったときに、暖機増量補正処理の完了時と判定され、暖機増量補正処理が終了する。
【００４８】
すなわち、エンジン１２の暖機増量補正時間の経過に伴い、油温Ｔｅが油温補正係数マップ４２上、所定温度Ｔｅｈ（ここでは、Ｔｅｈ＝４０［℃］）まで上昇し、かつ、油温Ｔｅの上昇に伴い油温Ｔｅと吸気温Ｔｉの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）が、油温吸気温差補正係数マップ４４上、所定温度差Ｔｄｈ（ここでは、Ｔｄｈ＝３０［ｄｅｇ］）になったときに、油温補正係数Ｋｅと油温吸気温差補正係数Ｋｄの値がそれぞれ１となるので、その積Ｋｄ×Ｋｅが１（Ｋｄ×Ｋｅ＝１）になり、暖機増量補正処理が終了する。
【００４９】
以降、運転者等のアクセルグリップの操作に基づくスロットル開度センサ５０からのスロットル開度に対応して、インジェクタ３８が通常の燃料噴射制御で制御される。
【００５０】
図７は、上述したこの実施形態の暖機増量補正処理の原理を一目で示すチャートである。始動時には、通常、油温Ｔｅと吸気温Ｔｉの差Ｔｄが所定温度差Ｔｄｈ以下（Ｔｄ＜Ｔｄｈ）で、かつ油温Ｔｅが所定温度Ｔｅｈ未満（Ｔｅ＜Ｔｅｈ）となっているので、両補正係数は、Ｋｄ，Ｋｅ＞１となり、トータルの演算補正係数はＫｄ×Ｋｅ＞１となる（図７中、左下の領域）。
【００５１】
一方、油温Ｔｅが所定温度Ｔｅｈ未満（Ｔｅ＜Ｔｅｈ）のとき、差Ｔｄが所定温度差Ｔｄｈ以上（Ｔｄ≧Ｔｄｈ）となると、トータルの演算補正係数はＫｅ（Ｋｄ＝１）とされる（図７中、左上の領域）。
【００５２】
また、差Ｔｄが所定温度差Ｔｄｈ以下（Ｔｄ＜Ｔｄｈ）でかつ油温Ｔｅが所定温度Ｔｅｈ以上（Ｔｅ≧Ｔｅｈ）の領域では、トータルの演算補正係数はＫｄ（Ｋｅ＝１）とされる（図７中、右下の領域）。
【００５３】
暖機増量補正完了後の通常の燃料噴射制御時には、演算補正係数の積Ｋｄ×Ｋｅが１（Ｋｄ＝Ｋｅ＝１）とされる（図７中、右上の領域）。
【００５４】
このように上述した実施形態によれば、電気的に燃料噴射を制御する電子制御燃料噴射装置３２を備える空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置３０において、吸気温Ｔｉを検出する吸気温センサ３４と、油温Ｔｅを検出する油温センサ３６と、制御装置４０とを備えている。この制御装置４０は、検出油温Ｔｅが低いほど、かつ検出油温Ｔｅと検出吸気温Ｔｉとの差Ｔｄ（Ｔｄ＝Ｔｅ−Ｔｉ）が大きいほど、燃料噴射量が多くなるようにインジェクタ３８を制御する。
【００５５】
エンジン温度とみなす油温Ｔｅだけではなく、吸気温Ｔｉも考慮して暖機増量補正処理を行っているので、より的確な制御を行うことができる。
【００５６】
この場合、暖機増量補正量は、油温補正係数マップ４２と油温吸気温差補正係数マップ４４とを利用して簡単かつ迅速に求めることができる。
【００５７】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、油温の検出により水冷式内燃機関のエンジン温度を正確に把握でき、かつ吸気温をも考慮して暖機増量補正処理を行っているので、的確な暖機完了判定を行うことができる。
【００５９】
その結果、水冷式内燃機関の燃料消費が抑えられ、エンジンの耐久性が向上するという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態が適用された自動二輪車の全体構成を示す外観図である。
【図２】油温センサの取付位置の説明に供される断面図である。
【図３】この実施形態の電子制御燃料噴射装置の構成を示すブロック図である。
【図４】油温に対する油温補正係数の値を示す油温補正係数マップ図である。
【図５】油温と吸気温の差に対する油温吸気温差補正係数の値を示す油温吸気温差補正係数マップ図である。
【図６】この実施形態の暖機時燃料噴射補正装置の動作説明に供されるフローチャートである。
【図７】この実施形態に係る暖機増量補正処理の原理を示すチャートである。
【符号の説明】
１０…自動二輪車 １２…エンジン
１４…シリンダブロック １６…インテーク通路
１７…スロットルボディ １８…スロットルバルブ
２０…空気取入口 ２２…オイル戻し通路（オイル通路）
２４…制御基板 ３０…暖機時燃料噴射補正装置
３２…電子制御燃料噴射装置 ３４…吸気温センサ
３６…油温センサ ３８…インジェクタ
４０…制御装置 ４２…油温補正係数マップ
４４…油温吸気温差補正係数マップ ５０…スロットル開度センサ
５２…イグニッションスイッチ ５８…イグナイタ

Claims (4)

1. 電気的に燃料噴射を制御する燃料噴射装置を備える空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置において、
   吸気温を検出する吸気温センサと、
   油温を検出する油温センサと、
   検出油温が低いほど、かつ検出油温と検出吸気温との差が小さいほど、燃料噴射量が多くなるように制御する制御装置と
   を備えることを特徴とする空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置。
2. 請求項１記載の暖機時燃料噴射補正装置において、
   前記制御装置は、
   油温に対する燃料噴射量の補正係数を与える油温補正係数マップと、
   油温と吸気温の差に対する燃料噴射量の補正係数を与える油温吸気温差補正係数マップとを有し、
   検出油温から前記油温補正係数マップを参照して得られる油温補正係数に、検出油温と検出吸気温の差から前記油温吸気温差補正係数マップを参照して得られる油温吸気温差補正係数を所定演算した演算補正係数により前記燃料噴射量を決定する
   ことを特徴とする空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置。
3. 請求項２記載の暖機時燃料噴射補正装置において、
   前記油温補正係数マップの油温補正係数は、油温が所定温度に上がるまでは１を超える値から１に近づき、油温が所定温度まで上がったときには、１になるように作成され、
   前記油温吸気温差補正係数マップの油温吸気温差補正係数は、差が所定温度差になるまでは１を超える値から１に近づき、差が所定温度差になったときには、１になるように作成され、
   前記演算補正係数が、油温補正係数と油温吸気温差補正係数の積で求められる
   ことを特徴とする空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正装置。
4. 電気的に燃料噴射を制御する燃料噴射装置を備える空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正方法において、
   吸気温センサにより吸気温を検出するとともに、油温センサにより油温を検出する過程と、
   検出油温が低いほど、かつ検出油温と検出吸気温との差が小さいほど、燃料噴射量が多くなるように制御装置により制御する過程と
   を有することを特徴とする空冷式内燃機関の暖機時燃料噴射補正方法。

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