JP2008202493A - 燃料噴射制御装置、エンジンおよび鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を達成しつつ、スモークを低減させることが可能な燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】スロットル開度が所定値ａを超え、エンジン負荷が所定の高負荷領域内にあるときには、筒内噴射インジェクタによる筒内噴射に加えて、管内噴射インジェクタによる管内噴射が併用される。エンジン負荷が上記高負荷領域内よりも小さい低負荷領域においては、筒内噴射インジェクタによる筒内噴射のみが行われる。
【選択図】図８

Description

本発明は、シリンダ内へ燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタと、吸気管内へ燃料を噴射する管内噴射インジェクタとを備えた鞍乗型車両のエンジンに適用される燃料噴射制御装置と、この燃料噴射制御装置を備えたエンジンおよび鞍乗型車両に関するものである。

従来より、四輪自動車用のエンジンとして、シリンダ内へ燃料を直接噴射する筒内噴射インジェクタを備えたエンジンが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。このエンジンでは、管内噴射インジェクタを備えたエンジンと比較して、エンジン出力の向上や、燃費の向上等を図ることができる。
特開平１１−３５１０４１号公報 特開２０００−８９１６号公報

ところで、上述した筒内噴射インジェクタを備えたエンジンを自動二輪車等に適用する場合、四輪自動車の場合と同様に、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上等が期待できる。特に自動二輪車では、俊敏なスロットルレスポンスが要求される場合が多いため、運転領域の全部において筒内噴射インジェクタによる燃料噴射を採用することが望ましいと考えられる。

しかしながら、筒内噴射インジェクタを備えたエンジンを自動二輪車に適用した場合、エンジンの高負荷領域でスモークが発生する問題が発生した。本発明者は、このスモークが発生する原因について鋭意研究を行った結果、以下に説明する知見を得るに至った。

すなわち、筒内噴射インジェクタによりシリンダ内に直接燃料を噴射する筒内噴射では、管内噴射インジェクタにより吸気管内へ燃料を噴射する場合と比較して、燃料の噴射から点火までの時間が短い。さらに、自動二輪車では、常用でのエンジン回転数が四輪自動車と比較して高いため、上記時間は更に短くなる傾向がある。そのため、筒内噴射インジェクタを備えたエンジンを自動二輪車に適用する場合、エンジンの高負荷領域では、燃料噴射時間が長くなるため、燃料の蒸発および混合に要する時間を十分に確保することができない。その結果、スモークが発生する。

そこで、本発明者は、上述したスモークを低減させる技術について更に研究を行った。まず、本発明者は、混合気の希薄化（混合気中の燃料の割合を低減させること）を行うことにより、スモークの低減を試みた。しかし、エンジンの高負荷領域においては、エンジンの出力を確保し、また、エンジンの焼き付きを回避するために理論空燃比よりも過濃な（リッチな）空燃比でエンジンを運転させる必要がある。そのため、混合気を希薄化させる方法を採用することはできなかった。

そこで、本発明者は、更に鋭意研究を行った結果、エンジンの高負荷領域において、筒内噴射インジェクタによる筒内噴射に加えて、管内噴射インジェクタによる管内噴射を併用することによって、スモークの低減を実現させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を達成しつつ、スモークを低減させることを目的とする。

本発明に係る燃料噴射制御装置は、シリンダと、前記シリンダと連通する吸気管と、前記シリンダ内へ燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと、前記吸気管内へ燃料を噴射する管内噴射インジェクタとを備えた鞍乗型車両のエンジンに適用される燃料噴射制御装置であって、エンジンの負荷が予め定められた所定の高負荷領域内にあるときに、前記筒内噴射インジェクタによる燃料噴射と、前記管内噴射インジェクタによる燃料噴射とを併用するものである。

上記燃料噴射制御装置によれば、エンジンの高負荷領域において、筒内噴射インジェクタによる燃料噴射に加えて、管内噴射インジェクタによる燃料噴射が併用される。管内噴射インジェクタにより噴射された燃料は、筒内噴射インジェクタにより噴射された燃料と比較して、十分な蒸発および混合の時間を経て燃焼するため、スモークが発生し難い。そのため、筒内噴射インジェクタと管内噴射インジェクタとを併用することにより、筒内噴射によるエンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を達成しつつ、スモークを低減させることが可能となる。

本発明によれば、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を達成しつつ、スモークを低減させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態に係る車両は自動二輪車１０である。自動二輪車１０は、骨格をなす車体フレーム１１と、乗員が着座するシート１６とを備えている。シート１６に着座した乗員は、車体フレーム１１を跨いで乗車する。なお、本発明において、車両の形状としては、図１に示したものに限定されず、所謂モペット型の車両であってもよい。また、車両の最高速度や排気量、車両の大小等も限定されない。また、自動二輪車に限らず、四輪バギー等の他の鞍乗型車両であってもよい。

以下の説明では、前後左右の方向は、シート１６に着座した乗員から見た方向を言うものとする。車体フレーム１１は、ステアリングヘッドパイプ１２と、ステアリングヘッドパイプ１２から後方斜め下向きに延びるメインフレーム１３と、メインフレーム１３の中途部から後方斜め上向きに延びる左右のシートレール１４を備えている。

ステアリングヘッドパイプ１２には、フロントフォーク１８を介して前輪１９が支持されている。シートレール１４の上には、燃料タンク２０およびシート１６が支持されている。シート１６は、燃料タンク２０の後方からシートレール１４の後端部に向かって延びている。

メインフレーム１３の後端部には、左右一対のリヤアームブラケット２４が設けられている。

リヤアームブラケット２４は、メインフレーム１３の後端部から下向きに突出している。これらリヤアームブラケット２４にはピボット軸３８が設けられ、ピボット軸３８にリヤアーム２５の前端部が揺動自在に支持されている。リヤアーム２５の後端部には後輪２６が支持されている。

また、車体フレーム１１には、後輪２６を駆動するエンジンユニット２８が支持されている。クランクケース３５は、メインフレーム１３に吊り下げられた状態で支持されている。なお、本実施形態において、エンジンユニット２８は、ガソリンエンジンとしてのエンジン２９（図３参照）を備えているが、これに限定されず、ガソリンエンジンとモータエンジンとを組み合わせたエンジンを備えていてもよい。

自動二輪車１０は、フロントカウル３３と、左右のレッグシールド３４とを備えている。レッグシールド３４は運転者の脚部の前方を覆うカバー部材である。

また、図１には示していないが、自動二輪車１０の右側の下部には、ブレーキペダルが設けられている。上述したブレーキペダルは、後輪２６を制動させるためのものである。また、前輪１９は、ハンドル４１の右グリップ４１Ｒ（図２参照）近傍に設けられたブレーキレバー１０３（図２参照）を操作することにより制動される。ハンドル４１の左グリップ４１Ｌの近傍にはクラッチレバー１０４が設けられている。このクラッチレバー１０４を操作することでクラッチ５４（図２参照）が断続される。さらに、自動二輪車１０の左側の下部には、チェンジペダル１０５が設けられている。このチェンジペダル１０５を操作することで変速機８０（図２参照）のギアチェンジが行われる。

図２は、図１に示した自動二輪車１０の駆動系の構成図である。ハンドル４１（図１も参照）の右グリップ４１Ｒは、アクセルグリップを構成し、このアクセルグリップにはアクセル入力センサ４２が装着されている。このアクセル入力センサ４２は、乗員による右グリップ４１Ｒの操作量（アクセル操作量）を検出する。また、ハンドル４１の中央部には、現在のギアポジションを表示するインジケータ４５が設けられている。なお、本実施形態では、チェンジペダル１０５（図１参照）の操作により、シフトポジションをニュートラルから最高ギア段である６速ギア段までの間で増加または減少させることができる。

吸気通路を構成するスロットル４７にはスロットル弁４６が装着されている。スロットル弁４６の弁軸４８の右側端部には、スロットル駆動アクチュエータ４９が設けられるとともに、左側端部にはスロットル開度センサ５０が設けられている。アクセルグリップとしての右グリップ４１Ｒ、スロットル４７、スロットル駆動アクチュエータ４９およびスロットル開度センサ５０から、電子制御スロットル装置５１が構成されている。なお、本実施形態では、この電子制御スロットル装置５１を備えた自動二輪車１０に限定されず、ワイヤによりスロットル弁４６を駆動するワイヤ式のスロットルを自動二輪車１０が備えていてもよい。

エンジン２９（図３参照）のクランク軸５２の右端部の右側には、エンジン回転数（クランク軸５２の回転数）を検出するエンジン回転数センサ５３が設けられている。クランク軸５２は、湿式多板式のクラッチ５４を介してメイン軸５５に連結されている。クラッチ５４は、クラッチハウジング５４ａとクラッチボス５４ｂとを備えている。クラッチハウジング５４ａには複数のフリクションプレート５４ｃが取り付けられている。また、クラッチボス５４ｂには複数のクラッチプレート５４ｄが取り付けられている。各クラッチプレート５４ｄは、隣り合うフリクションプレート５４ｃ、５４ｃの間に配置されている。クラッチレバー１０４を操作することによって、フリクションプレート５４ｃとクラッチプレート５４ｄとの間の距離が変化し、クラッチ５４の断続が行われる。メイン軸５５には、多段（図２では６段）の変速ギア５７が装着されるとともに、メイン軸回転数センサ５６が設置されている。メイン軸５５に装着された各変速ギア５７は、ドライブ軸５８上に装着された変速ギア５９と噛み合っている。ドライブ軸５８は、メイン軸５５と平行に配置されている。なお、図２では、説明の便宜上、変速ギア５７と変速ギア５９とを分離して示している。

これら変速ギア５７および変速ギア５９は、選択されたギア以外は、いずれか一方または両方がメイン軸５５またはドライブ軸５８に対して空転状態で装着されている。したがって、メイン軸５５からドライブ軸５８への駆動力の伝達は、選択された一対の変速ギアのみを介して行われる。なお、一対の変速ギア５７、５９が、メイン軸５５からドライブ軸５８へ駆動力が伝達される状態で噛み合っている状態はギアイン状態である。

変速ギア５７および変速ギア５９を選択してギアチェンジを行う動作は、シフトカム７９により行われる。シフトカム７９には、複数（図２では３本）のカム溝６０が形成され、各カム溝６０にシフトフォーク６１が装着される。各シフトフォーク６１は、それぞれメイン軸５５およびドライブ軸５８の所定の変速ギア５７、５９に係合している。シフトカム７９が回転することにより、シフトフォーク６１がカム溝６０に沿って軸方向に移動する。そして、このシフトフォーク６１の移動に連動して、メイン軸５５およびドライブ軸５８に対してスプライン嵌合されている所定の変速ギア５７、５９が軸方向に移動する。そして、軸方向に移動した変速ギア５７、５９が、メイン軸５５およびドライブ軸５８に空転状態で装着されている他の変速ギア５７、５９と係合することによりギアチェンジが行われる。なお、これら変速ギア５７、５９およびシフトカム７９により変速機８０が構成される。

ドライブ軸５８には車速センサ６９が設置されている。さらに、シフトカム７９にはギアポジション（シフトカムの回転量）を検出するギアポジションセンサ７０が設置されている。

図３は、エンジン２９におけるシリンダ８１の周辺構造、エンジン２９の燃料系および制御系の構成を模式的に示す図である。エンジン２９のシリンダ８１内には、ピストン８２が往復可能に収容されている。ピストン８２の上面とシリンダ８１の内壁面とにより、燃焼室８３が形成されている。

このシリンダ８１には、吸気管８５および排気管８６が接続されている。吸気管８５は、吸気ポート８７を介して燃焼室８３と連通している。吸気ポート８７には、開閉駆動されることにより、吸気管８５と燃焼室８３との連通状態を変更する吸気バルブ８８が配設されている。また、吸気管８５には、吸気管８５内に燃料を供給する管内噴射インジェクタ８９が設けられている。なお、管内噴射インジェクタ８９は、吸気ポート８７内に燃料を供給するものであってもよい。さらに、シリンダ８１には、シリンダ８１内に燃料を供給する筒内噴射インジェクタ１８９が設けられている。本実施形態では、管内噴射インジェクタ８９と筒内噴射インジェクタ１８９との２種類のインジェクタが併用される。

また、吸気管８５におけるスロットル弁４６（図２も参照）の下流側（シリンダ８１側）には、吸気管８５内の圧力（吸気管圧力）を検出する吸気管圧力センサ９０が設けられている。なお、吸気管圧力センサ９０は、吸気ポート８７に設けられ、吸気ポート８７内の圧力を検出するものであってもよい。

排気管８６は、排気ポート９７を介して燃焼室８３と連通している。排気ポート９７には、開閉駆動されることにより、排気管８６と燃焼室８３との連通状態を変更する排気バルブ９８が配設されている。また、燃焼室８３の上部には、燃料と空気とにより形成された混合気を着火させるイグニッションプラグ９９が配設されている。

また、エンジン２９は、管内噴射インジェクタ８９および筒内噴射インジェクタ１８９へ燃料を供給する燃料系１２０を備えている。この燃料系１２０は、燃料タンク１２１、低圧ポンプ１２２、高圧ポンプ１２３、高圧燃料配管１２４および低圧燃料配管１２５を備えている。

低圧ポンプ１２２は、燃料タンク１２１に接続されている。この低圧ポンプ１２２は、燃料タンク１２１内の燃料を吸引し、吸引した燃料を、低圧燃料配管１２５を介して管内噴射インジェクタ８９へ圧送する。

高圧ポンプ１２３は、上述した低圧ポンプ１２２に接続されている。高圧ポンプ１２３は、低圧ポンプ１２２により圧送された燃料をさらに加圧する。高圧ポンプ１２３により加圧された高圧燃料は、高圧燃料配管１２４を介して筒内噴射インジェクタ１８９に供給される。

管内噴射インジェクタ８９および筒内噴射インジェクタ１８９による燃料噴射は、管内噴射インジェクタ８９および筒内噴射インジェクタ１８９とそれぞれ接続されたＥＣＵ（エンジン制御装置）１００により制御される。また、ＥＣＵ１００は、イグニッションプラグ９９と接続されており、このイグニッションプラグ９９の点火制御を行う。さらに、ＥＣＵ１００は、スロットル駆動アクチュエータ４９（図２も参照）と接続されており、このスロットル駆動アクチュエータ４９の駆動制御を行う。

このＥＣＵ１００には、入力系として、上述した吸気管圧力センサ９０が接続されている。また、ＥＣＵ１００には、他の入力系として、センサ群１３０が接続されている。センサ群１３０は、図４に示すように、アクセル入力センサ４２、スロットル開度センサ５０、エンジン回転数センサ５３、メイン軸回転数センサ５６、車速センサ６９、ギアポジションセンサ７０（図２も参照）、水温センサ７１、大気圧センサ７２および吸気温センサ７３から構成されている。水温センサ７１は、エンジン２９の冷却水の水温を検出する。また、大気圧センサは大気圧を検出する。さらに、吸気温センサ７３は、吸気管８５内への流入空気の温度を検出する。これら各センサ４２、５０、５３、５６、６９、７０、７１、７２、７３の検出結果はＥＣＵ１００に入力される。

図３に示すように、ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２およびＲＯＭ１０６や、図示しない入出力バス等を含んで構成されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０６に記憶されているプログラムやデータのうち、必要なものをＲＡＭ１０２に展開して各種の処理を行う。

ＲＯＭ１０６には、エンジン制御プログラムが記憶されている。このエンジン制御プログラムは、スロットル駆動アクチュエータ４９、管内噴射インジェクタ８９、筒内噴射インジェクタ１８９およびイグニッションプラグ９９（図３参照）等の各装置の駆動制御を行うためのプログラムであり、エンジン２９全体の運転制御を行うためのプログラムである。

次に、上述したエンジン制御プログラムに基づいてＥＣＵ１００が行う燃料噴射制御処理について図５を用いて説明する。この処理は、概略的には、管内噴射インジェクタ８９および筒内噴射インジェクタ１８９の燃料噴射量をそれぞれ演算し、その後、演算された各燃料噴射量に基づいて、管内噴射インジェクタ８９および筒内噴射インジェクタ１８９の燃料噴射時間（噴射パルス幅）を演算する処理である。この燃料噴射制御処理は、燃料噴射量の所定の演算周期に同期して行われる処理である。

ここで、管内噴射インジェクタ８９および筒内噴射インジェクタ１８９による燃料噴射の特性について説明する。上述したように、筒内噴射インジェクタ１８９による燃料噴射（筒内噴射）では、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上等を図ることができる。しかし、筒内噴射では、シリンダ８１（図３参照）内に直接燃料が噴射されるため、燃料の噴射から点火までの時間が短い。また、自動二輪車１０は、四輪自動車と比較して常用でのエンジン回転数が高いため、上記時間はさらに短くなる傾向がある。そのため、自動二輪車１０に筒内噴射を適用する場合には、燃料噴射時間が長くなる（噴射パルス幅が長くなる）高負荷領域において、燃料の蒸発および燃料と空気との混合に要する時間を十分に確保することができない。その結果、高負荷領域において筒内噴射インジェクタ１８９のみによる筒内噴射を行った場合には、スモークが発生し易くなる。

一方、管内噴射インジェクタ８９による燃料噴射（管内噴射）では、シリンダ８１の上流側（燃料タンク１２１側）に配置された吸気管８５内へ燃料噴射を行うため、燃料の蒸発および燃料の空気との混合に要する時間を十分に確保することができる。したがって、管内噴射インジェクタ８９による管内噴射を行った場合には、高負荷領域であってもスモークが発生し難い。

そこで、上述した筒内噴射と管内噴射との特性を利用して、本実施形態では、スモークが発生し難い低負荷領域では、筒内噴射のみが行われる一方、スモークが発生し易い高負荷領域では、筒内噴射と管内噴射とが併用される。

図５に示す燃料噴射制御処理が開始されると、ＥＣＵ１００は、まず、ステップＳ１００において要求噴射量演算処理を行う。この処理において、ＥＣＵ１００は、シリンダ８１内に噴射される燃料の全量（要求噴射量）を演算する。この要求噴射量演算処理については、後に図面（図６）を用いて詳述する。

ステップＳ１００の処理を実行すると、次に、ステップＳ３００において、分担演算処理を実行する。この処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１００の処理により算出された要求噴射量を、管内噴射インジェクタ８９の燃料噴射量（管内噴射量）と、筒内噴射インジェクタ１８９の燃料噴射量（筒内噴射量）とに割り当てる。その後、ＥＣＵ１００は、割り当てられた管内噴射量および筒内噴射量から、各インジェクタ８９、１８９の燃料噴射時間（噴射パルス幅）を算出する。

図６は、図５に示した燃料噴射制御処理のステップＳ１００において呼び出されて実行される要求噴射量演算処理の流れを示すフローチャートである。この処理が開始されると、まず、ステップＳ１１０〜Ｓ１６０において、エンジン回転数、吸気管圧力、スロットル開度、大気圧、吸気温および水温をそれぞれ入力する。この処理において、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数センサ５３（図４参照）、吸気管圧力センサ９０（図３参照）、スロットル開度センサ５０、大気圧センサ７２、吸気温センサ７３および水温センサ７１（図４参照）の出力結果をそれぞれ入力する。

ステップＳ１６０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１７０において、第１の空気量マップの検索を行う。この第１の空気量マップは、エンジン回転数と吸気管圧力とから、吸気管８５への流入空気量を求める際に用いられるマップである。このようなエンジン回転数と吸気管圧力と流入空気量との関係を規定するマップは、一般的にスピードデンシティ方式のマップと呼ばれる。

ステップＳ１７０において、ＥＣＵ１００は、上記第１の空気量マップを検索し、ステップＳ１１０の処理により入力したエンジン回転数と、ステップＳ１２０の処理により入力した吸気管圧力とに対応する流入空気量を取得する。

ステップＳ１７０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１８０において、第２の空気量マップの検索を行う。この第２の空気量マップは、エンジン回転数とスロットル開度とから、吸気管８５への流入空気量を求める際に用いられるマップである。このようなエンジン回転数とスロットル開度と流入空気量との関係を規定するマップは、一般的にスロットルスピード方式のマップと呼ばれる。

ステップＳ１８０において、ＥＣＵ１００は、上記第２の空気量マップを検索し、ステップＳ１１０の処理により入力したエンジン回転数と、ステップＳ１３０の処理により入力したスロットル開度とに対応する流入空気量を取得する。

なお、ステップＳ１７０、Ｓ１８０により取得された流入空気量は暫定値であり、後に説明するステップＳ１９０の処理によりこれら２つの暫定値に対して重み付けが行われる。そして、この重み付けが行われて得られた流入空気量が、要求噴射量の算出の際に用いられる。

ステップＳ１８０の処理を実行すると、次に、ステップＳ１９０において、ステップＳ１７０、Ｓ１８０によりそれぞれ取得された流入空気量の暫定値に対して重み付けを行うことにより、流入空気量の最終値を算出する。この重み付けは、スロットル開度に応じて行われる。具体的には、スロットル開度が大きくなる程、ステップＳ１７０の処理により得られた暫定値の割合を小さくし、ステップＳ１８０の処理により得られた暫定値の割合を大きくする。逆に、スロットル開度が小さくなる程、ステップＳ１７０の処理により得られた暫定値の割合を大きくし、ステップＳ１８０の処理により得られた暫定値の割合を小さくする。

ステップＳ１９０の処理を実行すると、次に、ステップＳ２００において、大気圧補正を行う。この処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９０の処理により算出された流入空気量（最終値）に対して、ステップＳ１４０の処理により入力した大気圧値に応じた所定の補正処理を行う。

ステップＳ２００の処理を実行すると、次に、ステップＳ２１０において、吸気温補正を行う。この処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２００の処理により大気圧補正が行われた後に流入空気量に対して、ステップＳ１５０の処理により入力した吸気温に応じた所定の補正処理を行う。

ステップＳ２１０の処理を実行すると、次に、ステップＳ２２０において、空燃比マップの検索を行う。この空燃比マップは、エンジン回転数とスロットル開度とから、目標空燃比を求める際に用いられるマップである。ステップＳ２２０において、ＥＣＵ１００は、上記空燃比マップを検索し、ステップＳ１１０の処理により入力したエンジン回転数と、ステップＳ１３０の処理により入力したスロットル開度とに対応する目標空燃比を取得する。

ステップＳ２２０の処理を実行すると、次に、ステップＳ２３０において要求噴射量の算出を行う。この処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２２０の処理により取得された目標空燃比と、ステップＳ２１０の処理により算出された流入空気量（補正処理後の流入空気量）とに基づいて要求噴射量を算出する。ステップＳ２３０の処理を実行すると、要求噴射量演算処理を終了させる。

図７は、図５に示した燃料噴射制御処理のステップＳ３００において呼び出されて実行される分担演算処理の流れを示すフローチャートである。この処理が開始されると、まず、ステップＳ３１０において分担マップの検索を行う。この分担マップは、エンジン回転数とスロットル開度とから、ステップＳ１００の処理により演算された要求噴射量に対する筒内噴射量の割合（筒内噴射割合）および管内噴射量の割合（管内噴射割合）をそれぞれ取得する際に用いられるマップである。ステップＳ３１０の処理において、ＥＣＵ１００は、上記分担マップを検索し、ステップＳ１１０の処理により入力したエンジン回転数と、ステップＳ１３０の処理により入力したスロットル開度とに対応する筒内噴射割合を取得する。なお、筒内噴射割合が取得されると、当然、管内噴射割合も決定される。

図８は、上記分担マップの特性を示す図である。この分担マップは、スロットル開度θ（縦軸）とエンジン回転数（横軸）Ｎｅと筒内噴射割合との関係を規定している。図８に示すように、スロットル開度θが０（全閉）からａまでの範囲では、エンジン回転数Ｎｅに依らず筒内噴射割合が１００％となる。したがってこの場合、要求噴射量の全量が筒内噴射インジェクタ１８９により噴射され、管内噴射インジェクタ８９による燃料噴射は行われない。

また、スロットル開度θがａからｅ（全開）までの範囲では、スロットル開度θが大きくなる程、筒内噴射割合が小さくなる。例えば、エンジン回転数Ｎｅが０からｈまでの範囲において、スロットル開度θがａからｂ（＞ａ）の範囲では、スロットル開度θの増加にしたがって、筒内噴射割合が１００〜９０％の範囲で減少する。また、スロットル開度θがｂからｃ（＞ｂ）の範囲、ｃからｄ（＞ｃ）の範囲、および、ｄからｅ（全開）の範囲では、スロットル開度θの増加にしたがって、筒内噴射割合が、それぞれ、９０〜８０％、８０〜７０％および７０〜６０％の範囲で減少する。

ここで、スロットル開度θが大きいと、エンジン２９の負荷も大きくなり、筒内噴射のみではスモークが発生し易い状態になる。そこで、本実施形態では、スロットル開度θが所定値ａを超えた高負荷領域であるときに、筒内噴射と管内噴射とを併用するようにしている。

また、エンジン２９の負荷は、スロットル開度θに略比例して大きくなる。したがって、スロットル開度θが大きくなる程、筒内噴射によりスモークが発生し易い状態になる。そこで、本実施形態では、スロットル開度θが所定値ａを超えて大きくなる程、筒内噴射割合を小さくしている。なお、筒内噴射割合が小さくなるにしたがって、当然、管内噴射割合は大きくなる。

また、図８に示すように、スロットル開度θがｂを超える領域では、エンジン回転数Ｎｅが所定値を超えた場合に、筒内噴射割合が大きくなる。例えば、スロットル開度θがｃとｄとの間のｏである場合において、エンジン回転数Ｎｅが所定値ｉ以下では、筒内噴射割合は８０〜７０％の範囲であるが、エンジン回転数Ｎｅが所定値ｉを超えると筒内噴射割合は９０〜８０％の範囲となる。また、例えば、スロットル開度θがｄとｅとの間のｐである場合において、エンジン回転数Ｎｅが所定値ｊ以下では、筒内噴射割合は７０〜６０％の範囲であるが、エンジン回転数Ｎｅがｊからｋ（＞ｊ）の範囲では、筒内噴射割合は８０〜７０％の範囲となり、エンジン回転数Ｎｅがｋを超えると、筒内噴射割合は９０〜８０％の範囲となる。

ここで、エンジン回転数Ｎｅが高くなると、シリンダ８１の温度が上昇することに伴って、筒内噴射インジェクタ１８９の温度が上昇する。一方、筒内噴射インジェクタ１８９によって噴射される燃料は、筒内噴射インジェクタ１８９を通過する際に、筒内噴射インジェクタ１８９から熱を奪うことによって、筒内噴射インジェクタ１８９の温度を下げる効果がある。本実施形態では、上述したように、エンジン回転数Ｎｅが高くなると、筒内噴射割合が大きくなり、これにより、筒内噴射インジェクタ１８９の冷却効果が高められる。その結果、筒内噴射インジェクタ１８９の温度の過度の上昇を抑制することができる。

また、図８に示すように、スロットル開度θが最大（全開）の場合でも、筒内噴射割合の最小値は６０％となる。すなわち、本実施形態では、エンジン２９の全運転領域において、筒内噴射割合が６０％未満にならない。筒内噴射割合が６０％未満になると、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を十分に達成することができない場合がある。しかし、本実施形態では、エンジン２９の全運転領域において筒内噴射割合が６０％以上であるので、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を十分に達成することができる。

ステップＳ３１０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３２０において、筒内噴射による燃料噴射量、および、管内噴射による燃料噴射量の各噴射量を算出する。この処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３１０の処理により取得された筒内噴射割合および管内噴射割合に基づいて、上記各噴射量を算出する。例えば、要求噴射量がＶであり、ステップＳ３１０の処理により筒内噴射割合が６０％、管内噴射割合が４０％と決定した場合、筒内噴射による燃料噴射量、管内噴射による燃料噴射量は、それぞれ０．６Ｖ、０．４Ｖとなる。

ステップＳ３２０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３３０において噴射時間の換算を行う。この処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３２０により算出された筒内噴射による燃料噴射量および管内噴射による燃料噴射量の各噴射量に対して、所定の演算を行うことにより、筒内噴射インジェクタ１８９および管内噴射インジェクタ８９による燃料の噴射時間（噴射パルス幅）を算出する。

ステップＳ３３０の処理を実行すると、次に、ステップＳ３４０において水温補正および無効時間補正の各補正処理を行う。この処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３３０により算出された筒内噴射インジェクタ１８９および管内噴射インジェクタ８９の各インジェクタによる噴射時間に対して、ステップＳ１６０の処理により入力した水温に応じた所定の補正処理を行う。また、ステップＳ３４０の処理において、ＥＣＵ１００は、水温補正が行われた後の各噴射時間に対して、無効時間（インジェクタに駆動信号が供給されてから、燃料噴射が開始されるまでの遅延時間）を考慮した所定の補正処理を行う。ステップＳ３４０の処理を実行すると、分担演算処理を終了させる。

以上説明したように、本実施形態に係る自動二輪車１０によれば、スロットル開度θが所定値ａを超え、エンジン２９の負荷が所定の高負荷領域内にあるときには、筒内噴射インジェクタ１８９による筒内噴射に加えて、管内噴射インジェクタ８９による管内噴射が併用される。上述したように、スロットル開度θが大きく、エンジン２９の負荷が高負荷領域内にあるときには、筒内噴射のみを用いるとスモークが発生し易い。一方、管内噴射では、エンジン２９の負荷が高負荷領域内にあるときであっても、スモークが発生し難い。そのため、高負荷領域において筒内噴射と管内噴射とを併用することにより、筒内噴射によるエンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を達成しつつ、スモークを低減させることが可能となる。

また、実施形態に係る自動二輪車１０では、スロットル開度θが所定値ａより小さく、エンジン２９の負荷が高負荷領域よりも低い低負荷領域内にあるときには、筒内噴射のみが行われ、管内噴射は行われない。すなわち、要求噴射量の全量が筒内噴射インジェクタ１８９により噴射される。低負荷領域では、燃料噴射時間が短くなるため、筒内噴射を行ってもスモークが発生し難い。そのため、本実施形態のように、低負荷領域において筒内噴射のみが行われることにより、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を図ることができる。

また、実施形態に係る自動二輪車１０では、スロットル開度θが所定値ａを超えて大きくなる程、筒内噴射割合を小さくしている。上述したように、スロットル開度θが大きく、エンジン２９の負荷がより大きい程、筒内噴射によりスモークが発生し易い。そのため、本実施形態のように、スロットル開度θが大きくなる程、筒内噴射割合を小さくすることにより、確実にスモークを低減させることができる。

また、実施形態に係る自動二輪車１０では、筒内噴射割合が６０％未満にならない。そのため、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を十分に達成することができる。

また、実施形態に係る自動二輪車１０では、エンジン回転数Ｎｅが所定値ｉ、ｊを超えた場合の筒内噴射割合は、所定値ｉ、ｊ以下である場合の筒内噴射割合よりも大きい。また、エンジン回転数Ｎｅが所定値ｋを超えた場合の筒内噴射割合は、所定値ｋ以下である場合の筒内噴射割合よりも大きい。上述したように、エンジン回転数Ｎｅが高くなると、筒内噴射インジェクタ１８９の温度が上昇する。一方、筒内噴射インジェクタ１８９によって噴射される燃料は、筒内噴射インジェクタ１８９の温度を下げる効果がある。そのため、本実施形態のように、エンジン回転数Ｎｅが高い場合に筒内噴射割合を大きくすることにより、筒内噴射インジェクタ１８９の冷却効果を高めることができる。その結果、筒内噴射インジェクタ１８９の温度の過度の上昇を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態では、エンジン２９の負荷の大小を、スロットル開度θの大小により判定していた。これは、スロットル開度θが大きくなる程、エンジン２９の負荷も大きくなる特性を利用したものである。一方、エンジン２９の負荷の大小は、吸気管８５内の圧力（吸気管圧力）ｐによっても判定することが可能である。すなわち、吸気管圧力ｐが高くなる程、エンジン２９の負荷も大きくなる。以下に説明する第２実施形態では、上記吸気管圧力ｐに基づいてエンジン２９の負荷の大小が判定され、筒内噴射割合および管内噴射割合が決定される。

図９は、第２実施形態に係る分担マップの特性を示す図である。この分担マップは、図７に示したフローチャートのステップＳ３１０の処理により参照されるものである。なお、第２実施形態において、図９に示した分担マップ、および、当該分担マップを用いたステップＳ３１０（図７参照）処理以外の自動二輪車の構成要素および処理については、第１実施形態に係る自動二輪車１０と同様であるので、その説明を省略する。

図９に示した分担マップおいて、図８に示した分担マップとの相違点は、縦軸がスロットル開度θではなく吸気管圧力ｐになっている点である。したがって、図９の分担マップは、吸気管圧力（縦軸）ｐとエンジン回転数（横軸）と筒内噴射割合との関係を規定するマップである。この第２実施形態に係るステップＳ３１０（図７参照）の処理において、ＥＣＵ１００は、上記分担マップを検索し、ステップＳ１２０の処理により入力した吸気管圧力ｐと、ステップＳ１１０の処理により入力したエンジン回転数Ｎｅとに対応する筒内噴射割合を取得する。

図９に示すように、吸気管圧力ｐが０からａ′までの範囲では、エンジン回転数Ｎｅに依らず筒内噴射割合が１００％となる。したがってこの場合、要求噴射量の全量が筒内噴射インジェクタ１８９により噴射され、管内噴射インジェクタ８９による燃料噴射は行われない。

また、吸気管圧力ｐがａ′からｅ′（最大）までの範囲では、吸気管圧力ｐが大きくなる程、筒内噴射割合が小さくなる。例えば、エンジン回転数Ｎｅが０からｈ′までの範囲において、吸気管圧力ｐがａ′からｂ′（＞ａ′）の範囲では、吸気管圧力ｐの増加にしたがって、筒内噴射割合が１００〜９０％の範囲で減少する。また、吸気管圧力ｐがｂ′からｃ′（＞ｂ′）、ｃ′からｄ′（＞ｃ′）、および、ｄ′からｅ′（最大）の範囲では、吸気管圧力ｐの増加にしたがって、筒内噴射割合が、それぞれ９０〜８０％、８０〜７０％および７０〜６０％の範囲で減少する。

上述したように、吸気管圧力ｐが大きいと、エンジン２９の負荷も大きくなり、筒内噴射のみではスモークが発生し易い状態になる。そこで、本実施形態では、吸気管圧力ｐが所定値ａ′を超えた高負荷領域であるときに、筒内噴射と管内噴射とを併用するようにしている。したがって、第２実施形態に係る自動二輪車では、第１実施形態の場合と同様に、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を達成しつつ、スモークを低減させることが可能となる。

また、本実施形態では、吸気管圧力ｐが所定値ａ′より小さく、エンジン２９の負荷が低負荷領域内にあるときには、筒内噴射のみが行われ、管内噴射は行われない。すなわち、要求噴射量の全量が筒内噴射インジェクタ１８９により噴射される。したがって、第２実施形態に係る自動二輪車では、第１実施形態の場合と同様に、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を図ることができる。

また、エンジン２９の負荷は、吸気管圧力ｐに略比例して大きくなる。したがって、吸気管圧力ｐが高くなる程、筒内噴射によりスモークが発生し易い状態になる。そこで、本実施形態では、吸気管圧力ｐが所定値ａ′を超えて高くなる程、筒内噴射割合を小さくしている。この第２実施形態に係る自動二輪車では、第１実施形態の場合と同様に、確実にスモークを低減させることができる。

また、第２実施形態に係る自動二輪車では、筒内噴射割合が６０％未満にならない。そのため、第１実施形態の場合と同様に、エンジン出力の向上、燃費の向上およびスロットルレスポンスの向上を十分に達成することができる。

また、第２実施形態に係る自動二輪車では、エンジン回転数Ｎｅが高い場合には筒内噴射割合が大きくなる。そのため、第１実施形態の場合と同様に、筒内噴射インジェクタ１８９の冷却効果を高めることができる。その結果、筒内噴射インジェクタ１８９の温度の過度の上昇を抑制することができる。

以上説明したように、本発明は、燃料噴射制御装置について有用である。

第１実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 図１に示した自動二輪車の駆動系の構成図である。 エンジンにおけるシリンダの周辺構造、エンジンの燃料系および制御系の構成を模式的に示す図である。 センサ群を示すブロック図である。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 要求噴射量演算処理を示すフローチャートである。 分担演算処理を示すフローチャートである。 分担マップの特性を示す図である。 第２実施形態に係る分担マップの特性を示す図である。

符号の説明

１０ 自動二輪車（鞍乗型車両）
１１ 車体フレーム
１６ シート
２８ エンジンユニット
２９ エンジン
４１ ハンドル
４１Ｒ 右グリップ
４２ アクセル入力センサ
４６ スロットル弁
４７ スロットル
４９ スロットル駆動アクチュエータ
５０ スロットル開度センサ（スロットル開度検出装置）
５３ エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出装置）
７１ 水温センサ
７２ 大気圧センサ
７３ 吸気温センサ
８１ シリンダ
８５ 吸気管
９０ 吸気管圧力センサ（吸気管圧力検出装置）
１００ ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０６ ＲＯＭ
ａ 筒内噴射と管内噴射を併用する際の基準となるスロットル開度の閾値
ａ’ 筒内噴射と管内噴射を併用する際の基準となる吸気管圧力の閾値
ｐ 吸気管圧力
Ｎｅ エンジン回転数
θ スロットル開度
ｉ，ｊ，ｋ 筒内噴射割合が大きくなる際の基準となるエンジン回転数の所定値の例

Claims (13)

1. シリンダと、前記シリンダと連通する吸気管と、前記シリンダ内へ燃料を噴射する筒内噴射インジェクタと、前記吸気管内へ燃料を噴射する管内噴射インジェクタと、を備えた鞍乗型車両のエンジンに適用される燃料噴射制御装置であって、
   エンジンの負荷が予め定められた所定の高負荷領域内にあるときに、前記筒内噴射インジェクタによる燃料噴射と、前記管内噴射インジェクタによる燃料噴射とを併用する燃料噴射制御装置。
2. 前記高負荷領域よりも前記エンジンの負荷が低い低負荷領域において、前記筒内噴射インジェクタのみによる燃料噴射を行う、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記吸気管内に配置されるスロットル弁の開度であるスロットル開度が所定の閾値を超えた場合に、前記筒内噴射インジェクタによる燃料噴射と、前記管内噴射インジェクタによる燃料噴射とを併用する、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記スロットル開度が前記所定の閾値以下である場合には、前記筒内噴射インジェクタのみによる燃料噴射を行う、請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記スロットル開度が大きくなる程、前記シリンダ内への要求噴射量に対する前記筒内噴射インジェクタの燃料噴射量の割合である筒内噴射割合を小さくする、請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記吸気管内の圧力である吸気管圧力が所定の閾値を超えた場合に、前記筒内噴射インジェクタによる燃料噴射と、前記管内噴射インジェクタによる燃料噴射とを併用する、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記吸気管圧力が前記所定の閾値以下である場合には、前記筒内噴射インジェクタのみによる燃料噴射を行う、請求項６に記載の燃料噴射制御装置。
8. 前記吸気管圧力が大きくなる程、前記シリンダ内への要求噴射量に対する前記筒内噴射インジェクタの燃料噴射量の割合である筒内噴射割合を小さくする、請求項６に記載の燃料噴射制御装置。
9. 前記筒内噴射割合が６０％未満にならない、請求項５または８に記載の燃料噴射制御装置。
10. エンジン回転数が所定値を超えた場合における前記筒内噴射割合は、エンジン回転数が前記所定値以下である場合における前記筒内噴射割合よりも大きい、請求項５または８に記載の燃料噴射制御装置。
11. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置を備えたエンジン。
12. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置を備えた鞍乗型車両。
13. 自動二輪車である、請求項１２に記載の鞍乗型車両。

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