JP2010038017A - 燃料噴射制御装置およびそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】非同期噴射を適切に行うことができ、これにより、エンジンの始動性を向上することができる燃料噴射制御装置、およびそれを用いた車両を提供する。
【解決手段】電子制御ユニット２２は、マイクロコンピュータ６０と、インジェクタ駆動回路６３とを備えている。インジェクタ駆動回路６３は、インジェクタ４０を駆動する。マイクロコンピュータ６０は、エンジンのクランク角速度を検出するクランク角速度演算ユニット７１、エンジンの行程を判別する行程判別ユニット７２、行程判別結果に同期して燃料を噴射させる同期噴射制御ユニット７３Ａ、および行程判別を待たずにインジェクタ４０を駆動する非同期噴射制御ユニット７３Ｂとして機能する。クランク角速度が所定の非同期噴射条件を満たしたときには行程判別を待たずに非同期噴射が行われるが、前記非同期噴射条件を満たさなければ非同期噴射は禁止される。
【選択図】図３

Description

この発明は、燃料噴射制御装置、および燃料噴射装置を備えたエンジンによって駆動される車両に関する。

４サイクルエンジンは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程（燃焼行程）および排気行程を循環的に実行して動力を発生する。吸気行程は、上死点から下死点へのピストンの下降に伴い、吸気管から燃焼室に向けて、燃料と空気との混合気を吸入する行程である。圧縮行程は、ピストンが下死点から上死点へと移動し、燃焼室内の混合気を圧縮する行程である。膨張行程は、燃焼室内の混合気を燃焼させることによって、ピストンを下死点へと移動させる行程である。排気行程は、ピストンが下死点から上死点へと移動して、燃焼済みの気体を燃焼室から排気管へと排出する行程である。これらの行程が循環的に実行されることによって、ピストンに結合されたクランク軸が回転駆動される。

吸気管には、マイクロコンピュータによって制御される燃料噴射装置（インジェクタ）が配置されている。この燃料噴射装置から、吸気行程中の適切なタイミングで、制御された量の燃料が噴射される。これにより、空気対燃料比が制御され、高出力化、低燃費化、排気ガスの清浄化などが促進されるようになっている。
特開２００４−１６２５４３号公報

燃料噴射装置による燃料の噴射は吸気行程で行われるので、エンジンの行程が予め判別される必要がある。エンジンの行程判別は、たとえば、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサの出力と、吸気管内の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサの出力に基づいて行われる。したがって、エンジン始動時には、始動装置によってクランク軸が或る程度回転されることで行程判別が行われ、吸気行程に同期した燃料の噴射が可能になる。吸気行程に同期した燃料噴射は、「同期噴射」と呼ばれる。たとえば、前記特許文献１に同期噴射の制御に関する記載がある。

一方、エンジン始動時には、エンジンの温度が低く、燃料の霧化が生じにくい状態となっている。そこで、行程判別を待たずに燃料の噴射を行い、予め燃料を蒸発させておき、混合気中の燃料比率を上昇させて、始動性を向上することが提案されている。このような燃料の噴射は、吸気行程と非同期に行われるので、「非同期噴射」と呼ばれる。
とくに、電動式始動装置（スタータモータ）を備えずに、専ら人力によってエンジンを始動する機械装置（たとえば輸送機械）においては、非同期噴射を行うことによってエンジンの始動性を高めることが望ましい。このような機械装置の典型例は、自動二輪車である。

自動二輪車には、キック式始動装置が備えられ、電動式始動装置が備えられない場合がある。キック式始動装置は、ライダーが足でキック操作するキックアームを備え、このキックアームによる回転力をクランク軸に伝達する装置である。キック操作によってクランク軸が回転されると、それに応じて非同期噴射が行われ、さらに、クランク角センサの出力に応じて点火制御が行われる。これにより、エンジンが始動される。ただし、エンジンの始動が可能であるためには、或る程度以上の速さでクランク軸が回転される必要がある。

しかし、ライダーによるキック操作は、必ずしもクランク軸の充分な回転速度を生じない場合がある。たとえば、上死点出し操作や空キック操作が該当例である。
上死点出し操作とは、ピストンが上死点を乗り越えるまでクランク軸を予め回転させておく操作である。ライダーは、キックアームをゆっくりと操作し、燃焼室内空気の圧縮による抵抗を感じながら、クランク軸を適切な位置まで回転させる。この上死点出し操作の後にエンジン始動のためのキック操作を行うと、キック操作による回転力をクランク軸に効率的に伝達できる。上死点出し操作を省くと、キック操作の初期にピストンが上死点に達し、キック操作に対する大きな抵抗を生むので、クランク軸を充分な回転速度で回転させることができなくなるおそれがある。

空キック操作とは、たとえば、燃焼室内に過剰量の燃料が入り込んでしまった場合に、エンジン内の燃料を気化させて、空気とともに排出するための操作である。ライダーには、エンジン始動の意思がないので、キックアームはゆっくりと操作される。
これらの操作のほかにも、ライダーのキック操作力が不充分であるために、エンジン始動が可能な回転速度を得ることができない場合もある。

このように始動に充分な回転速度が得られないキック操作がされたときにまで非同期噴射を行うと、燃焼室内の燃料比率が過剰になる。したがって、その後の操作によってエンジン始動に充分な回転速度が得られたときに、エンジンをスムーズに始動できないおそれがある。
そこで、この発明の目的は、非同期噴射を適切に行うことができ、これにより、エンジンの始動性を向上することができる燃料噴射制御装置、およびそれを用いた車両を提供することである。

この発明の燃料噴射制御装置は、エンジンに備えられた燃料噴射装置を制御する装置である。この装置は、前記エンジンのクランク角速度を検出するクランク角速度検出ユニットと、前記エンジンの行程を判別する行程判別ユニットと、この行程判別ユニットによる判別結果に同期して前記燃料噴射装置から燃料を噴射させる同期噴射制御ユニットと、前記クランク角速度検出ユニットによって検出されるクランク角速度が所定の非同期噴射条件を満たしたときに前記行程判別ユニットによる行程判別を待たずに燃料を噴射し、前記クランク角速度が前記非同期噴射条件を満たさなければ前記行程判別ユニットによる行程判別前の燃料噴射を禁止するように前記燃料噴射装置を制御する非同期噴射制御ユニットとを含む。

この構成によれば、行程判別を待たずに行われる燃料の噴射（非同期噴射）は、クランク角速度が所定の非同期噴射条件を満たすことを条件に実行される。つまり、エンジンの行程が判別される前、すなわち、始動時における非同期噴射は、クランク角速度が非同期噴射条件を満たさない場合には禁止される。これにより、エンジン始動時に非同期噴射が適切に制御される。したがって、クランク角速度がエンジンを始動するには不充分な場合には、非同期噴射を禁止することができ、エンジンに過剰な燃料が供給されることを抑制できる。これにより、エンジン内を適切な状態に保つことができるので、エンジン始動が可能なクランク角速度のときには、確実にエンジンを始動することができる。こうして、エンジンの始動性が向上される。

エンジンが始動した後は、行程判別手段によるエンジンの行程判別が可能となるので、その後は、その行程判別結果に応じた同期噴射が行われる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る自動二輪車の構成を示す図解的な側面図である。自動二輪車１は、車体フレーム２と、エンジン３と、前輪４と、後輪５とを備えている。車体フレーム２にエンジン３が搭載されている。車体フレーム２の前部には、ヘッドパイプ６が設けられている。このヘッドパイプ６に、フロントフォーク７が左右方向への揺動が可能なように支持されている。このフロントフォーク７の下端に前輪４が軸支されている。車体フレーム２の後部には、リヤアーム８が支持されている。このリヤアーム８の後端部に後輪５が支持されている。

フロントフォーク７の上端には、自動二輪車１を操向するためのハンドル１０が固定されている。ハンドル１０の両端には、ライダーが左右の手で保持する一対のグリップが設けられている。その一方（通常は右側のグリップ）は、ライダーによってハンドル軸まわりに回動操作されるアクセルグリップ１１である。ライダーは、アクセルグリップ１１の操作によってエンジン３の回転速度を調節することができる。

エンジン３は、たとえば、４サイクル単気筒エンジンである。エンジン３は、クランク軸が収容されたクランクケース１５を下部に有している。クランクケース１５上の前部にシリンダブロック１６が結合されている。シリンダブロック１６上に、シリンダヘッド１７が固定されている。
クランクケース１５内には、変速機構（図示せず）が内蔵されている。この変速機構の出力軸と、後輪５に固定されたスプロケット１８との間には、チェーン１９が巻き掛けられている。これにより、エンジン３の駆動力が、変速機構およびチェーン１９を介して後輪５に伝達されるようになっている。これらが、エンジン３の駆動力を車輪に伝達するための伝達機構を構成している。

エンジン３の上方には、燃料タンク２０が配置され、車体フレーム２に支持されている。燃料タンク２０の後方には、シート２１が配置されている。このシート２１の下部に、制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２２が設けられている。
エンジン３のシリンダヘッド１７の前壁には、排気ポートが開口している。この排気ポートに排気管２３が接続されている。排気管２３は、後方に向けて屈曲されており、後輪５の側方に配置されたマフラ２４に接続されている。

シリンダヘッド１７の後壁には、吸気ポートが開口している。この吸気ポートには、吸気管４２が接続されている。
自動二輪車１の進行方向に向かって右側には、ライダーのキック操作によってエンジン３を始動させるためのキックアーム９が備えられている。キックアーム９は、クランクケース１５に収容された始動装置に結合されている。この始動装置は、キックアーム９がライダーの足でキック操作されて回動されると、この回動をクランク軸に伝達し、クランク軸の回転を生じさせるように構成されている。

図２は、エンジン３に関連する構成を説明するための図である。エンジン３は、クランクケース１５と、このクランクケース１５に連通するシリンダブロック１６と、このシリンダブロック１６の頭部に結合されたシリンダヘッド１７と、シリンダブロック１６に収容されたピストン２６とを備えている。クランクケース１５には、クランク軸２７が回転可能に収容されている。クランク軸２７に、コンロッド２８を介してピストン２６が結合されている。これにより、ピストン２６の上下動がコンロッド２８を介してクランク軸２７に伝達され、クランク軸２７の回転に変換されるようになっている。

シリンダヘッド１７には、吸気管４２および排気管２３が結合されており、これらはピストン２６の上方の燃焼室４３と連通している。吸気管４２および排気管２３と燃焼室４３との結合部には、これらを開閉するための吸気バルブ３１および排気バルブ３２が配置されている。これらの吸気バルブ３１および排気バルブ３２は、クランク軸２７の回転と同期して駆動されるカム３３，３４によってそれぞれ所定のタイミングで開閉駆動されるようになっている。シリンダヘッド１７には、さらに、点火プラグ４４が取り付けられており、この点火プラグ４４の放電部は燃焼室４３内に位置している。点火プラグ４４には、イグニッションコイル４５から、放電用の電圧が印加されるようになっている。

吸気管４２の途中部には、インジェクタ４０（燃料噴射装置）が取り付けられている。インジェクタ４０には、燃料タンク２０に貯留された燃料が、燃料ポンプ４７によって供給されるようになっている。吸気管４２には、スロットル弁４６が介装されている。吸気管４２には、さらに、スロットル弁４６と吸気バルブ３１との間の吸気圧を検出する吸気圧センサ５３が取り付けられている。スロットル弁４６は、ライダーのアクセル操作に応じて吸気通路の開度（スロットル開度）を変化させることによってエンジン３への吸気量を調整するための装置である。このスロットル弁４６は、インジェクタ４０よりも吸入空気流入方向の上流側に配置されている。吸気圧センサ５３は、スロットル弁４６とインジェクタ４０との間に配置されており、吸気管４２内の気圧を検出する。

さらに、クランクケース１５にクランク角センサ５５が取り付けられている。クランク角センサ５５は、クランク軸２７の回転角を検出する。クランク軸２７の外周部には、全周を等間隔に分割した位置に、１箇所を除いて、それぞれ突起状の検出歯３０が設けられている。前記等間隔に分割された複数の位置のうち、検出歯３０が設けられていない位置を「欠け歯位置」と呼び、符号３０ａで示す。１２分割する場合には、隣接する検出歯３０（または欠け歯位置３０ａ）は、クランク軸２７の回転角で３０度だけ間隔を開けて配置されていることになる。クランク角センサ５５は、検出歯３０が対向している期間と、検出歯３０が対向していない期間とで、異なるレベルの出力信号を生成する。これがクランクパルスである。したがって、欠け歯位置３０ａを基準位置としてクランクパルスを計数することによって、クランク軸２７の回転角を検出できる。この回転角を用いることによって、エンジン３の行程を判別できる。

上記のセンサ類の出力信号は電子制御ユニット２２（図１参照）に与えられている。電子制御ユニット２２は、イグニッションコイル４５の制御（点火制御）、インジェクタ４０の制御（燃料噴射制御）、および燃料ポンプ４７の制御（燃料供給制御）を実行する。
図３は、電子制御ユニット２２の構成および機能を説明するためのブロック図である。電子制御ユニット２２は、マイクロコンピュータ６０と、クランク角センサ５５の出力信号を処理するパルス処理部６１と、イグニッションコイル４５のためのイグニッション駆動回路６２と、インジェクタ４０のためのインジェクタ駆動回路６３と、燃料ポンプ４７のためのポンプ駆動回路６４とを備えている。マイクロコンピュータ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭその他必要なメモリおよびインタフェースを備えたもので、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として動作する。より具体的には、マイクロコンピュータ６０は、回転角演算ユニット７０としての機能と、クランク角速度演算ユニット７１としての機能と、行程判別ユニット７２としての機能と、噴射制御ユニット７３としての機能とを有している。噴射制御ユニット７３としての機能は、同期噴射制御ユニット７３Ａとしての機能と、非同期噴射制御ユニット７３Ｂとしての機能とを含む。

パルス処理部６１は、クランク角センサ５５の出力信号を波形整形して、波形整形されたクランクパルスを生成する。波形整形後のクランクパルスは、たとえば、クランク角センサ５５が検出歯３０に対向している期間にはハイレベルを有し、クランク角センサ５５が検出歯３０に対向していない期間にはローレベルを有する信号である。クランクパルスは、検出歯３０に対応した短パルスと、欠け歯位置３０ａに対応した長パルスとを含む。長パルスは、短パルスよりもパルス幅の長いパルスである。

回転角演算ユニット７０の機能は、パルス処理部６１によって処理されたクランクパルスに基づいて、クランク軸２７の回転角を表す情報を生成することである。より具体的には、欠け歯位置３０ａに相当する長パルスが検出される。そして、その長パルス（より具体的には、たとえば、そのパルスの立ち下がり）に同期して、クランク軸２７の回転角を表す情報として、クランクパルス番号「０」が生成される。クランクパルス番号「０」は、クランク軸２７の回転角が基準回転角（基準位置）であることを表す。このとき、たとえば、ピストン２６は、下死点に位置している。その後、回転角演算ユニット７０は、短パルスが入力されるたびに、その短パルス（より具体的には、たとえば、そのパルスの立ち下がり）に同期して、順次「＋１」ずつインクリメントされるクランクパルス番号１，２，３，…を生成する。したがって、クランクパルス番号は、クランク軸２７の回転角に相当する。このクランクパルス番号が、回転角を表す情報として、行程判別ユニット７２および噴射制御ユニット７３の各機能を実行するために用いられるようになっている。

クランク角速度演算ユニット７１の機能は、パルス処理部６１から生成されるクランクパルスに基づいてクランク軸２７の回転角速度を演算することである。より具体的には、クランク角速度演算ユニット７１の機能は、計時ユニット７７としての機能と、平均間隔演算ユニット７８としての機能とを含む。計時ユニット７７の機能は、隣接するクランクパルス間の間隔を計時することである。平均間隔演算ユニット７８の機能は、計時ユニット７７によって計時された所定の複数個（たとえば３〜４個）のクランクパルス間隔（ただし時間的に連続するもの）の平均値（以下「平均パルス間隔」という。）を演算する。この平均パルス間隔は、クランク軸２７の回転角速度（クランク角速度）に反比例する。したがって、平均パルス間隔は、クランク角速度を表す指標として用いることができる。

クランク軸２７の欠け歯位置３０ａではクランクパルスが長パルスとなるが、複数個のクランクパルス間隔の平均値をとることで、欠け歯位置３０ａの影響を緩和できる。すなわち、平均パルス間隔は、欠け歯位置３０ａの存在によらずに、エンジン３の制御に必要充分な精度で、クランク軸２７の回転角速度に対応する。
クランクパルス間隔は、たとえば、クランクパルスの立ち下がりから、その次の立ち下がりまでの時間である。むろん、クランクパルスの立ち下がりからその次の立ち上がりまでの時間をクランクパルス間隔として計測してもよい。同様に、クランクパルスの立ち上がりからその次の立ち上がりまでの時間をクランクパルス間隔として計測してもよい。さらに、クランクパルスの立ち上がりからその次の立ち下がりまでの時間をクランクパルス間隔として計測してもよい。

行程判別ユニット７２の機能は、回転角演算ユニット７０の働きによって得られるクランクパルス番号（すなわち、クランク軸２７の回転角）と、吸気圧センサ５３が検出する吸気圧とに基づいて、エンジン３の行程を判別することである。より具体的には、行程判別ユニット７２は、回転角演算ユニット７０が生成するクランクパルス番号を取得する。その一方で、行程判別ユニット７２は、吸気圧センサ５３からの出力に基づき、吸気管４２内の気圧（吸気圧）の減少を監視することで、吸気行程を判別する。行程判別ユニット７２は、クランクパルス番号および吸気行程の判別結果に基づいて、エンジン３の行程を判別する。

同期噴射制御ユニット７３Ａは、回転角演算ユニット７０が生成するクランクパルス番号を取得することでクランク軸２７の回転角を特定する。また、同期噴射制御ユニット７３Ａは、行程判別ユニット７２による判別結果を取得する。そして、同期噴射制御ユニット７３Ａは、行程判別結果とクランク軸２７の回転角とに基づいて設定した適切なタイミングで、インジェクタ４０を駆動する。より具体的には、同期噴射制御ユニット７３Ａは、所定のクランクパルス番号が生成されたタイミング（クランク軸２７が所定の回転角となったタイミング）でインジェクタ４０を駆動する。インジェクタ４０の駆動は、排気行程で行われる場合もあるし、吸気工程で行われる場合もある。同期噴射制御ユニット７３Ａが、行程判別結果に基づいてインジェクタ４０を駆動することによって行われる燃料噴射を「同期噴射」と呼ぶ。

非同期噴射制御ユニット７３Ｂは、主として、行程判別ユニット７２によって行程判別がされる以前の期間（すなわち、始動直後の期間）におけるインジェクタ４０の制御を担う。この非同期噴射制御ユニット７３Ｂは、回転角演算ユニット７０が生成するクランクパルス番号、およびクランク角速度演算ユニット７１によって演算される平均パルス間隔（クランク角速度に相当する情報）に基づいて、インジェクタ４０を制御する。

より具体的には、非同期噴射制御ユニット７３Ｂは、ライダーがキックアーム９（図１参照）をキック操作してエンジン３を始動する際に、行程判別完了を待たずに、インジェクタ４０から燃料を噴射させる。このような燃料噴射を「非同期噴射」と呼ぶ。
図４は、燃料噴射制御に関する特徴的な処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、クランクパルスに同期して実行される。

まず、行程判別ユニット７２による行程判別が完了しているかどうかが判断される（ステップＳ１）。行程判別が完了していれば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、同期噴射制御ユニット７３Ａによってインジェクタ４０を制御する同期噴射制御が行われる。すなわち、行程判別ユニット７２による行程判別結果および回転角演算ユニット７０が生成するクランクパルス番号に基づいて、燃料噴射タイミングかどうかが判断される（ステップＳ２）。燃料噴射タイミングであれば（ステップＳ２：ＹＥＳ）、燃料噴射係数Ｔinjが「１」とされる（ステップＳ３）。これに対して、燃料噴射タイミングでないと判断されると（ステップＳ２：ＮＯ）、燃料噴射係数Ｔinjが「０」とされる（ステップＳ４）。そして、燃料噴射係数Ｔinjに従って、インジェクタ駆動回路６３により、インジェクタ４０が駆動される（ステップＳ５）。燃料噴射係数Ｔinjが「１」であれば、インジェクタ４０が実際に駆動されて燃料が噴射される。これに対して、燃料噴射係数Ｔinjが「０」であれば、インジェクタ４０は、実際には駆動されず、燃料噴射が行われない。

一方、行程判別前の期間（ステップＳ１：ＮＯ）には、非同期噴射制御ユニット７３Ｂによってインジェクタ４０を制御する非同期噴射制御が行われる。より具体的には、まず、クランク角速度演算ユニット７１は、クランクパルスが規定数（たとえば、２〜３個）だけ入力されたかどうかを判断する（ステップＳ６）。クランクパルスが規定数だけ入力される前であれば、以後の処理は行われない。クランクパルスが規定数だけ入力されると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、当該規定数のクランクパルス間の間隔の平均値Ｔav（以下「平均パルス間隔Ｔav」という。）が演算される（ステップＳ７：クランク角速度演算ユニット７１の機能）。そして、この平均パルス間隔Ｔavが所定の閾値以下かどうか（すなわち、クランク角速度が所定の角速度閾値以上かどうか）が判断される（ステップＳ８）。平均パルス間隔Ｔavが閾値以下であれば、エンジン３を始動するのに充分な回転角速度でクランク軸２７が回転されていると判断され、燃料噴射係数Ｔinjが「１」に設定される（ステップＳ９）。これに対して、平均パルス間隔Ｔavが閾値未満であるときには（ステップＳ８：ＮＯ）、クランク軸２７がエンジン３を始動することができるほど高速に回転していない状態であると判断されて、燃料噴射係数Ｔinjが「０」に設定される（ステップＳ１０）。そして、設定された燃料噴射係数Ｔinjに基づいて、インジェクタ４０が制御される（ステップＳ５）。

こうして、エンジン３を始動するときには、クランク角速度が充分に大きければ（ステップＳ８：ＹＥＳ）、行程判別に関係なく燃料を噴射する非同期噴射が実行される（ステップＳ９，Ｓ５）。非同期噴射のタイミングは、回転角演算ユニット７０がクランクパルス番号を生成している場合には、ピストン２６が下死点から上死点に向かっているタイミングとすることが好ましいが、回転角演算ユニット７０がクランクパルス番号を生成する以前であれば、任意のタイミングで燃料の非同期噴射を行えばよい。

一方、クランク角速度が不充分なときには（ステップＳ８：ＮＯ）、非同期噴射は禁止される（ステップＳ１０）。したがって、エンジン３の始動が困難なほど低速でクランク軸２７が回転されたときに、無用な燃料噴射によってエンジン３の内部を燃料過剰な状態としてしまうことを回避できる。
図５は、エンジン始動時の動作例を説明するための波形図である。図５(a)はエンジンの行程を表し、図５(b)はクランクパルスを表し、図５(c)は吸気圧を表し、図５(d)はインジェクタ４０による噴射動作を表し、図５(e)は点火プラグ４４による点火動作を表す。

回転角演算ユニット７０は、クランクパルスを監視していて、欠け歯位置３０ａに対応した長パルスが入力されると、その立ち下がりタイミングでクランクパルス番号「０」を生成する。回転角演算ユニット７０は、その後、クランクパルスが立ち下がるたびにクランクパルス番号を「＋１」ずつインクリメントする。そして、回転角演算ユニット７０は、欠け歯位置３０ａに対応する長パルスが入力されると、クランクパルス番号を「０」に初期化する。ただし、行程判別ユニット７２による行程判別が完了した後には、排気行程の直前における長パルスの立ち下がり時にはクランクパルス番号を初期化しない。すなわち、行程判別完了後は、圧縮行程の直前における長パルスの立ち下がり時のみにクランクパルス番号が「０」に初期化される。したがって、行程判別後は、クランクパルス番号は、クランク軸２７の回転角だけでなく、エンジン３の行程をも表す情報となる。

吸気行程では、吸気バルブ３１が開かれ、ピストン２６が上死点から下死点に至る。そのため、吸気圧（吸気管４２内の気圧）が減少する。一方、ピストン２６が下死点にあるとき、欠け歯位置３０ａがクランク角センサ５５に対向する。そこで、行程判別ユニット７２は、吸気圧センサ５３の出力に基づいて、吸気圧の減少を監視する。行程判別ユニット７２は、吸気圧の減少が検出されている期間に、欠け歯位置３０ａに対応する長パルスが入力されると、その長パルスに引き続いて圧縮行程が始まると判定する。これにより、行程判別が完了する。以後は、行程判別ユニット７２は、クランクパルスを計数することで、エンジン３がいずれの行程にあるかを判別する。

行程判別完了後に行われる同期噴射は、クランクパルス番号に基づいて行われる。すなわち、排気行程の中期に対応するクランクパルス番号が生成されると、これに応じて、インジェクタ４０が駆動され、燃料が噴射される。また、行程判別後の点火制御も、クランクパルス番号に基づいて行われる。すなわち、圧縮行程の末期に対応するクランクパルス番号が生成されると、これに応じて点火プラグ４４が駆動される。これにより、燃焼室４３内の混合気が点火されて燃焼する。

キックアーム９のキック操作による始動を開始した直後の期間には、クランクパルス番号を生成することができない。この期間には、クランク角速度演算ユニット７１によって、平均パルス間隔Ｔavの演算が行われ、この平均パルス間隔Ｔavが前述の閾値と比較される。そして、平均パルス間隔Ｔavが当該閾値以下になると、インジェクタ４０が駆動され、非同期噴射（始動非同期噴射）が行われる。平均パルス間隔Ｔavが前記閾値を超えていて、クランク角速度がエンジン３の始動には不充分であるときには、シリンダ内が燃料過剰となることを防ぐために、非同期噴射が禁止される。

欠け歯位置３０ａに対応する長パルスが入力されると、クランク軸２７の基準位置（基準回転角）を判別できるので、その後は、クランクパルス番号が生成される。そこで、インジェクタ４０は、ピストン２６が下死点から上死点に向かう期間の中間付近のタイミングで、燃料を噴射する（非同期噴射）。一方、点火制御は、クランクパルス番号の生成が開始された後に始められる。すなわち、点火プラグ４４は、ピストン２６が下死点から上死点に向かう期間の末期（非同期噴射の直後）のタイミングで駆動される。

以上のように、この実施形態によれば、平均パルス間隔Ｔavが所定の閾値を超えていて、クランク角速度がエンジン３を始動するには不充分であるときには、非同期噴射が禁止される。したがって、上死点出し操作や空キック操作のように、クランク軸２７がゆっくりと回転されるような操作が行われたときには、非同期噴射が行われない。そして、平均パルス間隔Ｔavが閾値以下であって、クランク角速度がエンジン３を始動するのに充分であるときには、非同期噴射が行われ、エンジン３の始動が促進される。こうして、不必要な非同期噴射を禁止する一方で、エンジン３の始動が可能な速度でクランク軸２７が回転された場合には確実に非同期噴射を行うことができる。これにより、エンジン３の始動性を格段に向上することができる。その結果、自動二輪車１をスムーズに発進させることができる。

また、一つのパルス間隔ではなく、平均パルス間隔Ｔavを用いてクランク角速度を評価しているので、非同期噴射を行うべきか否かを適正に判断することができる。すなわち、キック操作の初期におけるクランク角速度は、上死点出し操作等のときとエンジン始動のためのキック操作のときとであまり差がない。したがって、１つのパルス間隔だけでは、非同期噴射の可否についての判断を適正に行うことができない。また、前述のとおり、欠け歯位置３０ａにおいては、エンジン始動のためのキック操作が行われたときでも、パルス間隔が長くなる。そこで、この実施形態では、平均パルス間隔Ｔavを用いることで、非同期噴射可否の判断を適正化している。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、キック式始動装置によってエンジンを始動する例について説明したが、キック式始動装置以外にも人力によってエンジンを始動することができる機械装置に対してこの発明の適用が可能である。たとえば、自動二輪車のエンジンをいわゆる押しがけによって始動する場合にも、前述の場合と同様の制御を行うことで、エンジンの始動性を高めることができる。その他、自動二輪車以外の車両、さらには車両以外の機械装置においても、人力による操作でエンジンを始動できる機械装置に対して、この発明を広く適用することができる。エンジンは、単気筒エンジンに限らず、多気筒エンジンであってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この明細書の記載から把握されるべき特徴を以下に記す。
１．エンジンに備えられた燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置であって、前記エンジンのクランク角速度を検出するクランク角速度検出ユニットと、前記エンジンの行程を判別する行程判別ユニットと、この行程判別ユニットによる判別結果に同期して前記燃料噴射装置から燃料を噴射させる同期噴射制御ユニットと、前記クランク角速度検出ユニットによって検出されるクランク角速度が所定の非同期噴射条件を満たしたときに前記行程判別ユニットによる行程判別を待たずに燃料を噴射し、前記クランク角速度が前記非同期噴射条件を満たさなければ前記行程判別ユニットによる行程判別前の燃料噴射を禁止するように前記燃料噴射装置を制御する非同期噴射制御ユニットとを含む、燃料噴射制御装置。

この構成によれば、行程判別を待たずに行われる燃料の噴射（非同期噴射）は、クランク角速度が所定の非同期噴射条件を満たすことを条件に実行される。つまり、エンジンの行程が判別される前、すなわち、始動時における非同期噴射は、クランク角速度が非同期噴射条件を満たさない場合には禁止される。これにより、エンジン始動時に非同期噴射が適切に制御される。したがって、クランク角速度がエンジンを始動するには不充分な場合には、非同期噴射を禁止することができ、エンジンに過剰な燃料が供給されることを抑制できる。これにより、エンジン内を適切な状態に保つことができるので、エンジン始動が可能なクランク角速度のときには、確実にエンジンを始動することができる。こうして、エンジンの始動性が向上される。

エンジンが始動した後は、行程判別手段によるエンジンの行程判別が可能となるので、その後は、その行程判別結果に応じた同期噴射が行われる。
２．前記１項に記載の燃料噴射装置において、前記クランク角速度検出ユニットは、クランク軸の回転速度に反比例する時間間隔でクランクパルスを発生するクランク角センサと、このクランク角センサが生成するクランクパルスの間隔を計時する計時ユニットとを含み、前記非同期噴射制御ユニットが、前記計時ユニットの計時結果に基づき、連続する複数のクランクパルス間隔の平均値が所定の閾値以下であることを前記非同期噴射条件として、前記燃料噴射装置を制御するものである、燃料噴射制御装置。

この構成によれば、回転角センサが発生するクランクパルスの時間間隔が計時される。この場合、クランク角速度は、クランクパルスの時間間隔に反比例する。一方、非同期噴射条件は、連続するクランクパルス間隔の平均値が所定の閾値以下であることとしている。これにより、クランク角速度が所定の角速度閾値以上であるときに、非同期噴射が許容され、さもなければ非同期噴射が禁止されることになる。

人力でクランク軸を回転させる始動操作が行われる場合には、操作初期におけるクランク角速度は小さい。そのため、一対のクランクパルスの時間間隔だけで、エンジン始動が可能かどうかを判断することはできない。
また、回転角センサは、クランク軸の回転角を特定するために、特定の回転角（たとえば、ピストンの下死点に対応する回転角）において、他の回転角のときとは異なる波形の信号を生成するように構成されることが多い。たとえば、回転角センサは、特定の回転角において、パルスを生成しなかったり、当該特定の回転角においてパルス幅の異なるパルスを生成したりするように構成される。この場合、一対のクランクパルスの間隔だけでは、正確なクランク角速度を求めることができない。

そこで、連続する複数のクランクパルス間隔の平均値に基づいて、非同期噴射を行うべきかどうかを判断することが好ましい。これにより、エンジンの始動が可能なクランク角速度となったことを確実に判定したうえで、非同期噴射を行うことができる。これにより、行程判別前の非同期噴射を一層適切に行うことができるから、エンジンの始動性をより一層向上することができる。
３．燃料噴射装置を備えたエンジンと、このエンジンの駆動力を車輪に伝達する伝達機構と、前記燃料噴射装置を制御する前記１項または２項に記載の燃料噴射制御装置とを含む、車両。この構成により、行程判別前の非同期噴射が適切に制御される結果、エンジンの始動性が向上されるので、車両をスムーズに発進可能な状態へと導くことができる。

この発明の一実施形態に係る自動二輪車の構成を示す図解的な側面図である。 エンジンに関連する構成を説明するための図である。 電子制御ユニットの構成および機能を説明するためのブロック図である。 燃料噴射制御に関する特徴的な処理を説明するためのフローチャートである。 エンジン始動時の動作例を説明するための波形図である。

符号の説明

１ 自動二輪車
３ エンジン
４ 前輪
５ 後輪
９ キックアーム
２２ 電子制御ユニット
２７ クランク軸
３０ 検出歯
３０ａ 欠け歯位置
４０ インジェクタ（燃料噴射装置）
５３ 吸気圧センサ
５５ クランク角センサ（クランク角速度検出ユニット）
６０ マイクロコンピュータ
６１ パルス処理部
６３ インジェクタ駆動回路
７０ 回転角演算ユニット
７１ クランク角速度演算ユニット（クランク角速度検出ユニット）
７２ 行程判別ユニット
７３ 噴射制御ユニット（燃料噴射制御装置）
７３Ａ 同期噴射制御ユニット
７３Ｂ 非同期噴射制御ユニット
７７ 計時ユニット
７８ 平均間隔演算ユニット
Ｔav 平均パルス間隔
Ｔinj 燃料噴射係数

Claims (4)

1. エンジンに備えられた燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置であって、
   前記エンジンのクランク角速度を検出するクランク角速度検出ユニットと、
   前記エンジンの行程を判別する行程判別ユニットと、
   この行程判別ユニットによる判別結果に同期して前記燃料噴射装置から燃料を噴射させる同期噴射制御ユニットと、
   前記クランク角速度検出ユニットによって検出されるクランク角速度が所定の非同期噴射条件を満たしたときに前記行程判別ユニットによる行程判別を待たずに燃料を噴射し、前記クランク角速度が前記非同期噴射条件を満たさなければ前記行程判別ユニットによる行程判別前の燃料噴射を禁止するように前記燃料噴射装置を制御する非同期噴射制御ユニットとを含む、燃料噴射制御装置。
2. 前記クランク角速度検出ユニットは、クランク軸の回転速度に反比例する時間間隔でクランクパルスを発生するクランク角センサと、このクランク角センサが生成するクランクパルスの間隔を計時する計時ユニットとを含み、
   前記非同期噴射制御ユニットが、前記計時ユニットの計時結果に基づき、連続する複数のクランクパルス間隔の平均値が所定の閾値以下であることを前記非同期噴射条件として、前記燃料噴射装置を制御するものである、請求項１記載の燃料噴射制御装置。
3. 燃料噴射装置を備えたエンジンと、
   このエンジンの駆動力を車輪に伝達する伝達機構と、
   前記エンジンのクランク角速度を検出するクランク角速度検出ユニットと、
   前記エンジンの行程を判別する行程判別ユニットと、
   この行程判別ユニットによる判別結果に同期して前記燃料噴射装置から燃料を噴射させる同期噴射制御ユニットと、
   前記クランク角速度検出ユニットによって検出されるクランク角速度が所定の非同期噴射条件を満たしたときに前記行程判別ユニットによる行程判別を待たずに燃料を噴射し、前記クランク角速度が前記非同期噴射条件を満たさなければ前記行程判別ユニットによる行程判別前の燃料噴射を禁止するように前記燃料噴射装置を制御する非同期噴射制御ユニットとを含む、車両。
4. 前記クランク角速度検出ユニットは、クランク軸の回転速度に反比例する時間間隔でクランクパルスを発生するクランク角センサと、このクランク角センサが生成するクランクパルスの間隔を計時する計時ユニットとを含み、
   前記非同期噴射制御ユニットが、前記計時ユニットの計時結果に基づき、連続する複数のクランクパルス間隔の平均値が所定の閾値以下であることを前記非同期噴射条件として、前記燃料噴射装置を制御するものである、請求項３記載の車両。

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