JP2011069297A

JP2011069297A - エンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP2011069297A
Application number: JP2009221089A
Authority: JP
Inventors: Yohei Yamaguchi; 洋平山口; Yasuhiko Ishida; 康彦石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: US20110073077A1; US8235026B2; JP4884507B2

Abstract

【課題】バッテリを装備せずに、人力でのエンジン始動を行うエンジンの燃料噴射制御装置において、燃料ベーパー発生時の再始動不良を改善する。
【解決手段】燃料ポンプにより供給された燃料圧力を基にエンジンに燃料供給を行うインジェクタと、エンジンのクランク軸回転駆動を基に発電する発電手段と、人力にてエンジンを始動させる始動装置と、発電手段による発電電圧により起動開始しエンジンの運転状態に基づいて燃料噴射量を演算する制御手段とを備え、制御手段は、エンジンの運転状態に応じてエンジンに供給する噴射量を算出する噴射量算出機能部と、予測燃圧値に基づき噴射量からインジェクタ駆動時間に変換するための噴射時間変換係数を算出する噴射時間変換係数算出機能部と、噴射量算出機能部の出力と噴射時間変換係数算出機能部の出力とに基づいてインジェクタの駆動時間を算出するインジェクタ駆動時間算出機能部とを有する。
【選択図】図３

Description

この発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に係り、特にバッテリを装備せず、クランク軸を人力で回動させてエンジン始動する小型船外機エンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。

小排気量の小型船外機においては、キャブレター式での燃料供給が主流であり、また、バッテリなどは装備されず、始動についてもスタータなどを装備せずにリコイル始動装置を配備して操船者の手動操作にて始動を行い、軽量で低コストに装置構成されるのが一般的であった。

近年、小排気量の小型船外機においても、操作性・メンテナス・排ガスや出力性能の向上を目的にキャブレター式から電子制御式の燃料供給に変わりつつある。しかし、小型・軽量・低コストにエンジンを構成させるため、スタータなど始動装置やバッテリなどは装着されない場合が多い。エンジンに燃料供給を行うインジェクタや、燃料ポンプ、燃料圧力を一定に保つ燃圧調整器、エンジンの運転状態を検出するセンサ、燃料制御を行う制御手段としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）を用い、また、これら装置の電源供給を行う発電機を装備し、エンジン駆動時に発電機の電源を基にＥＣＵやインジェクタを動作させ、かつバッテリを装着しない装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、人力始動により発電機の出力で燃料を供給する電動式燃料ポンプと、人力始動により機械的な駆動力を得て燃料を供給する機会駆動式燃料ポンプとの使用を切り替えて指導性を向上させるものがある（例えば、特許文献２参照）。

特許第３８５８５８２号公報特開２００５−３３０８１５号公報

ところで、エンジンを始動させる場合、バッテリを装備しない燃料制御装置においては、特に、エンジンのクランク軸からの駆動にて発電を行う発電機が十分に発電しないとインジェクタや電動式燃料ポンプやＥＣＵは起動ができず燃料供給ができない。よって、人力での始動操作時は、まずはクランキングにて発電し、ＥＣＵなどの装置を起動させ、ＥＣＵ起動後にＥＣＵがエンジンの状態をもとに燃料供給量を算出し、インジェクタ駆動にてエンジンへの燃料供給を開始し、その後の点火処置による燃焼にてエンジントルクが発生し、エンジン自体の動作が開始する。

また、エンジン始動時にエンジンに燃料を供給するためにＥＣＵにてインジェクタ駆動時間を算出し、算出された時間にてインジェクタを駆動する前に、電動式燃料ポンプを駆動しインジェクタに供給する燃料圧力を上昇させ、所定値に保つ必要がる。インジェクタを同じ時間駆動しても燃料圧力が異なると、エンジンに供給される燃料量が異なり、エンジン始動に必要な燃料量が要求値より少なくなると点火処置による燃焼が不安定となる場合がある。また、スタータなどによる始動とは違い、人力でのクランキング処置はエンジン数回転しかクランキングが継続できないため、エンジンの始動自体ができなくなる場合が発生する。

このため、人力でのクランキング時に、できるだけ早く発電を開始し、燃料装置の起動を行い、電動式燃料ポンプの駆動による燃圧上昇をできるだけ早くする必要があるが、インジェクタと燃料ポンプの配管容積に比例して燃圧が所定値に達するためには所定時間の遅れが発生する。この間にインジェクタを駆動すると燃圧が不十分なため噴射量が不足することになるので、燃圧が所定値になるまでの間はインジェクタの駆動を禁止する必要がある。そのため、エンジンの始動が遅くなるといった問題があった。

また、上記燃圧上昇にかかる時間は始動前のインジェクタと電動式燃料ポンプの配管内の初期燃圧に依存し、エンジン始動と停止を繰り返し行った場合よりエンジン停止後の放置時間が長い場合の始動では初期燃圧がより低いため所定圧になるまでの時間も多くかかり、安定した始動性を確保するために、この長い時間に合わせインジェクタ駆動禁止時間を設定する必要があった。

また、連続的に高負荷にてエンジン運転を行い、運転後にエンジンを停止し数分放置した場合、エンジン温によりエンジン雰囲気温度が上昇するためインジェクタ配管内の燃料温度が上昇し、ベーパー（燃料の気化）が発生する場合がある。ベーパーが発生した状態にて始動を行った場合、インジェクタを駆動してもインジェクタよりベーパーが排出されるため目標の燃料量がエンジンへ供給できず、燃料不足にてエンジン始動ができない場合があった。このような状態になると、ベーパーが排出されてしまうまで人力での始動操作を繰り返すか、エンジン温が十分冷えてベーパーが自然解消できる時間放置しなければいけないといった問題があった。

そこで、この発明は上述した従来技術に鑑みてなされたもので、バッテリを装備せずに、人力でのエンジン始動を行うエンジンの燃料噴射制御装置において、始動初期の燃圧上昇途中の噴射量不足による始動不良や、高負荷運転直後の燃料ベーパー発生時の再始動不良を改善できる、エンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係るエンジンの燃料噴射制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、燃圧調整機能を有した燃料ポンプと、前記燃料ポンプにより供給された燃料圧力を基に前記エンジンに燃料供給を行うインジェクタと、前記エンジンのクランク軸回転駆動を基に発電する発電手段と、人力にて前記エンジンを始動させる始動装置と、前記発電手段による発電電圧により起動開始し前記運転状態検出手段からの検出値に基づいて燃料噴射量を演算する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じて前記エンジンに供給する噴射量を算出する噴射量算出機能部と、予測燃圧値に基づき噴射量からインジェクタ駆動時間に変換するための噴射時間変換係数を算出する噴射時間変換係数算出機能部と、前記噴射量算出機能部の出力と前記噴射時間変換係数算出機能部の出力とに基づいて前記インジェクタの駆動時間を算出するインジェクタ駆動時間算出機能部とを有する。

この発明によれば、バッテリを装備せずに、人力でのエンジン始動を行うエンジンの燃料噴射制御装置において、始動初期の燃圧上昇途中の噴射量不足による始動不良や、高負荷運転直後の燃料ベーパー発生時の再始動不良を改善できる。

図１は、この発明の実施の形態に係る船舶用内燃機関の燃料噴射制御装置を全体的に示す概略図である。図１に示す船外機１０内のエンジンを詳細に示す概略図である。図１に示す船舶用内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を説明するもので、図１に示すＥＣＵ３０の動作機能ブロック図である。図３に示したベース噴射量算出機能部４０１によるベース噴射量算出機能を説明するもので、エンジンに合わせて基本の燃料を設定するフローチャートである。図３に示したインマニ（インテークマニホールド）差圧算出機能部４０２によるインマニ差圧算出機能を説明するもので、インマニ内の圧力差を求めるフローチャートである。図３に示したベーパー判定部４０３によるベーパーの有無を判定するフローチャートである。図３に示したベーパー補正算出機能部４０４によるベーパー補正算出機能を説明するフローチャートである。ＥＣＵ内部の記憶手段に格納されるベーパー補正量マップの特性を示すグラフである。図３に示した予測燃圧算出機能部４０５による予測燃圧算出機能を説明するフローチャートである。ＥＣＵ内部の記憶手段に格納される予測燃圧マップの特性を説明するグラフである。図３に示した無駄時間算出機能部４０６による無駄時間算出機能を説明するフローチャートである。ＥＣＵ内部の記憶手段に格納される無駄時間マップの特性を説明するグラフである。図３に示した噴射時間変換係数算出機能部４０７による噴射時間変換係数算出機能を説明するフローチャートである。ＥＣＵ内部の記憶手段に格納される噴射時間変換係数マップの特性を説明するグラフである。図３に示した噴射量算出機能部４０８による噴射量算出機能を説明するフローチャートである。ＥＣＵ内部の記憶手段に格納される始動時空燃比マップの特性を説明するグラフである。図３に示したインジェクタ駆動時間算出機能部５０１によるインジェクタ駆動時間算出機能を説明するフローチャートである。図３に示す構成において、噴射量変換係数の算出の説明を補足するタイミングチャートである。図３に示す構成において、ベーパー補正値の算出の説明を補足するタイミングチャートである。

この発明の実施の形態を具体的に説明する前に、この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置における制御内容について概説する。人力始動操作での発電電源によるＥＣＵ起動後より、ＥＣＵにて電動式燃料ポンプの駆動を開始し、インジェクタに供給される燃圧値が所定値まで上昇するまでにエンジン数回転分の遅れ時間が発生する。この間、インジェクタの駆動を停止すると、その分始動が遅れる。この発明では、ＥＣＵにて所定時間毎にインジェクタに供給される燃圧を予測算出し、予測燃圧値に基づき噴射量からインジェクタ駆動時間に変換するための噴射時間変換係数の算出を行う。エンジンの運転状態より算出した噴射量から噴射時間変換係数に基づきインジェクタ駆動時間を演算することにより、始動開始時などの燃圧が所定値に上昇中の場合でも燃料噴射量を精度よく供給できるようになり、燃焼を安定させ、エンジンの始動性を向上させることができる。

また、噴射時間変換係数は燃圧により一意に算出されるが、始動操作によるＥＣＵ起動時の初期燃圧は前回運転時からのエンジン放置時間や温度状態に依存し異なる。よって、市場にて想定される運転パターンにてＥＣＵ起動時のエンジン温度や吸気温度にて初期燃圧をあらかじめ計測・適合させ、ＥＣＵ内部のマップデータとして設定を行うようにし、ＥＣＵ起動時にエンジン温度や吸気温度を基に上記マップデータから補間算出して燃圧の初期値を算出し、さらに、燃圧値をもとにマップデータよりあらかじめ適合設定した噴射時間変換係数を算出し、インジェクタ駆動時間を算出する。また、実際の燃圧は調圧値までに所定時間で上昇し所定値を保持するため、前記算出の燃圧を所定時間毎に調圧値まで増加させ、実燃圧と近似するように適合設定を行うことにより、始動前のエンジン状態に依存せず、燃料量を精度よく供給できるようにし、エンジンの始動性を向上させる。

また、エンジン雰囲気の温度上昇により、インジェクタに供給される燃料が気化し、ベーパーが発生した状態ではインジェクタを駆動しても気化した燃料がインジェクタよりエンジンに供給されるため、燃焼に必要な燃料量が不足し燃焼が不安定となり要求のエンジン出力が出ない場合がある。ベーパーが発生した場合、特に始動やアイドルなどの噴射量の少ない領域ではベーパーがなくなるまで時間がかかるため、始動不可やアイドル時ではエンストの発生が懸念される。この発明では、ＥＣＵ起動時にエンジン温度、吸気温度より高負荷運転直後の再始動状態を判定し、また、インジェクタと燃料ポンプ間の燃料のベーパー発生状況を予測し、上記噴射時間変換係数をインジェクタ駆動時間が長くなる方向に補正することで、ベーパーによるエンジン要求燃料量の不足分を補償することで燃焼を安定させ、良好な始動やアイドル運転維持を可能とする。

以下、この発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る船舶用内燃機関の燃料噴射制御装置を全体的に示す概略図である。内燃機関（以下「エンジン」という）、シャフト、プロペラなどが一体化された推進機関（以下「船外機」という）としての船外機１０は、制御手段としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備え、船舶（小型船）１１の船尾に装着される。操船席にはスロットルレバー１２が配置され、スロットルレバー１２は、スロットルケーブル１３を介して船外機１０内のリンク機構（図示せず）を経てスロットルバルブの開度量（吸入空気量）を調節する。また、スロットルレバー１２は、シフトケーブル１４を介して船外機１０内のリンク機構およびギヤ機構を経てシフト位置（前進／中立／後進）を設定する。船外機１０には、人力にてエンジンを始動させるリコイル式始動装置１５が取り付けられており、リコイル式始動装置１５を手動にて引っ張りクランク軸を回転させることでバッテリやスタータを装備しないエンジンの始動を可能とする。

図２は、図１に示す船外機１０内のエンジンを詳細に示す概略図である。図２に示すエンジンは吸気管２０を介して空気が吸入され、吸入空気は、スロットルバルブ２１を介して流量を調整されつつインテークマニホールド２２を流れる。インテークマニホールド２２の燃焼室直前にはインジェクタ２３が配置され、ガソリン燃料を噴射する。吸入空気は、噴射されたガソリン燃料と混合して混合気を形成し、各気筒燃焼室に流入し、スパークフラグ２４で点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは、エキゾーストマニホールド２５を流れ、エンジン外に放出される。

スロットルバルブ２１には、エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル運転状態検出手段としてのスロットル開度センサ３１が接続され、スロットルバルブシャフトの回転に応じてスロットル開度に比例した信号を出力する。スロットル開度信号よりスロットルバルブ２１が全閉かどうかを判定し、エンジンがアイドル状態であることの検出を行う。スロットルバルブ２１の下流には絶対圧センサ３２が配置され、吸気管絶対圧Ｐ_Ｂ（エンジン負荷）に応じた信号を出力する。スロットルバルブ２１の上流には吸気温センサ３３が配置され、吸入空気温度ＡＴに比例した信号を出力する。

また、エキゾーストマニホールド２５には、オーバーヒートセンサ３４が配置され、エンジン排気温度に比例した信号を出力すると共に、その付近のシリンダブロックの適宜位置にはエンジンの暖気運転を検出するエンジン温度検出手段としての壁温センサ３５が配置され、エンジン冷却壁温ＷＴに比例した信号を出力する。

ＩＳＣ（Idol Speed Control）バルブ２６では、アイドル運転時、アイドル状態を保持するための空気量をコントロールする。空気量が必要な場合はＳＴＥＰ数減少指令によりＩＳＣバルブ２６を縮める方向に動かしスペース２７を広げ入り込む空気量を増加させる。空気量を絞り込む場合にはＳＴＥＰ増加指令によりＩＳＣバルブ２６を伸ばす方向に動かしスペース２７をバルブにて埋め、入り込む空気量を減少させアイドル状態の保持を実現する。

また、シフトリンク機構付近には、ギアボックス３７内にエンジンのシフト位置状態がニュートラル、前進、または後進であるかを検出する負荷検出手段としてのシフト位置センサが配置され、操作されたシフト位置（前進／中立／後進）に応じた信号を出力し、これにより、エンジン負荷を検出する。

上記した各種センサは信号線を介してＥＣＵ３０に送られる。また、クランクシャフトを介して取り付けているフライホイール２８の付近には、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段として機能するクランク角センサ３６が配置され、クランク角度信号を出力し、ＥＣＵ３０に送出する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３６の出力からエンジン回転速度ＮＥを算出する。

図１及び図２において、リコイル式始動装置１５を手動で引くことでクランク軸が回転し、クランクが回転することでクランク軸にて駆動される発電機４４にて発電が行われ、発電した電力をＥＣＵ３０、インジェクタ２３、電動式燃料ポンプ４１等に供給する。起動した電動式燃料ポンプ４１は、燃料タンク４０から燃料をインジェクタ２３へＥＣＵ３０で算出した燃料量分を供給するが、立ち上がり直後の燃圧調整機構４２の燃圧が上がりきっていないため、所定の燃圧より低く、燃圧が調圧の場合と比較すると供給したい燃料量よりも燃圧が低い分少なくなってしまう。そのため、起動直後の燃圧を起動時の壁温、吸気温から予測することで噴射時間変換係数を調整し、燃料噴射時間を長く設定することで燃圧が低く不足する燃料量を適切な量に補正する手段を持つ。

また、エンジンの雰囲気温度が上昇した際、燃料配管４３の温度が上昇して燃料が沸騰し燃料が気化される現象（ベーパー）が起きた際、気化された燃料で供給したい燃料量よりも少なくなってしまう。そのため、起動直後の壁温、吸気温の状態から燃料配管４３においてベーパーが発生しているかの判定を実施し、判定時にはベーパー補正として噴射時間変換係数を調整し、燃料噴射時間を長く設定することで燃圧が低く不足する燃料量を適切な量に補正する手段を用意する。

次いで、図１及び図２に示された船舶用内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を、図３に示す制御手段としてのＥＣＵ３０の動作機能ブロック図を参照して説明する。図３において、ＥＣＵ３０は、現在のエンジン状態（運転状態）が、エンストか始動モードか、通常モードが燃料カットモードかをエンジン状態を示すモード判定３０１、回転速度と吸気圧のマップから求めた値に大気圧での補正値を掛けて算出した値に空気密度を掛け標準大気密度で割った値にフィルタ値を掛けた充填効率相当値３０２、回転速度と充填効率相当値と目標空燃比（以下、空燃比をＡ／Ｆという）と理論空燃比から求めたＡ／Ｆ補正値に加減速時の補正を掛けて、燃料カット時の補正を掛けた燃料補正量３０３、発電によりＥＣＵ、インジェクタ、電動式燃料ポンプに供給されるバッテリ電圧３０４、一行程毎に算出される平均吸気圧３０５、エンスト状態での吸気圧を大気圧と見なした大気圧値３０６、吸気温値３０７、シリンダ壁温値３０８を入力して、各種算出機能を果たす。

すなわち、ＥＣＵ３０は、充填効率相当値３０２に基づいてベース噴射量を算出するベース噴射量算出機能部４０１と、平均吸気圧３０５と大気圧３０６からインテークマニホールド（以下、インマニという）差圧を算出するインマニ差圧算出機能部４０２と、モード判定３０１とエンジン吸気温３０７及びシリンダ壁温３０８からベーパーの有無を判定するベーパー判定部４０３と、ベーパー判定部４０３の出力とエンジン吸気温３０７及びシリンダ壁温３０８からベーパー補正量を算出するベーパー補正算出機能部４０４と、モード判定３０５とエンジン吸気温３０７及びシリンダ壁温３０８から予測燃圧を算出する予測燃圧算出機能部４０５とを備える。

また、ＥＣＵ３０は、バッテリ電圧３０４とインマニ差圧算出機能部４０２の出力から無駄時間を算出する無駄時間算出機能部４０６と、インマニ差圧算出機能部４０２の出力とベーパー補正算出機能部４０４の出力及び予測燃圧算出機能部４０５の出力から噴射時間変換係数を算出される噴射時間変換係数算出機能部４０７と、モード判定３０１とベース噴射量算出機能部４０１の出力及び燃料補正量３０３から噴射量を算出する噴射量算出機能部４０８と、モード判定３０１と噴射量算出機能部４０８の出力と無駄時間算出機能部４０６の出力及び噴射時間変換係数算出機能部４０７の出力からインジェクタ駆動時間を算出するインジェクタ駆動時間算出機能部５０１と、インジェクタ駆動時間算出機能部５０１の出力に基づいてインジェクタ２３を駆動するインジェクタ駆動部５０２とを備える。

（ベース噴射量算出機能）
図４は、図３に示したベース噴射量算出機能部４０１によるベース噴射量算出機能を説明するもので、エンジンに合わせて基本の燃料を設定するフローチャートである。図４において、Ｓ４０１では、あらかじめエンジンに合わせて算出している充填効率相当値に、シリンダ容積（＝排気量／気筒数）を掛け、さらに標準大気密度を掛け、ガソリン密度と理論空燃比で割った値により、ベース噴射量を設定する。

（インマニ差圧算出機能）
図５は、図３に示したインマニ差圧算出機能部４０２によるインマニ差圧算出機能を説明するもので、インマニ内の圧力差を求めるフローチャートである。図５において、Ｓ５０１では、インマニ内の圧力差を、大気圧値から平均吸気圧値を引いた値にレギュレータ圧を加算した値により求めている。

（ベーパー判定）
図６は、図３に示したベーパー判定部４０３によるベーパーの有無を判定するフローチャートである。エンジンの連続運転後エンジンを停止した場合等に、燃料が気化された状態かを判定する。ＥＣＵ３０が立ち上がったイニシャルの状態で、エンスト、始動モードを確認し（Ｓ６０１）、吸気温、壁温がそれぞれ設定値より大きい場合はベーパー有り（ベーパー判定＝１）と判定し、エンスト、始動モードを抜けるまで判定フラグを保持する（Ｓ６０２，Ｓ６０３，Ｓ６０４）。エンスト、始動モード以外ではベーパーなし（ベーパー判定＝０）と判定する（Ｓ６０５）。

（ベーパー補正算出機能）
図７と図８は、図３に示したベーパー補正算出機能部４０４によるベーパー補正算出機能を説明するもので、図７は、ベーパー補正量を設定するフローチャートであり、図８は、ベーパー補正量マップの特性を説明するグラフである。エンジンの連続運転後エンジンを停止した場合等に、燃料が気化された状態で燃料噴射を実行すると、所定の噴射量が気化されたガスにより少なくなってしまう。そのため、気化状態ではベーパー補正量として所定の燃料噴射時間よりも長く噴射時間を設定し、気化にて少なくなってしまう燃料量の補正を行う。ＥＣＵが立ち上がったイニシャル状態で、ベーパー判定部４０３にて判定したベーパー判定が真の場合は、初期値として、壁温（エンジン温度）及び吸気温とベーパー補正量との対応関係があらかじめマッチングした図８に示すベーパー補正量マップからベーパー補正量を設定する（Ｓ７０１，Ｓ７０２）。以後、ＥＣＵ起動後所定時間毎または所定のエンジン回転数毎にベーパー補正量を初期値から所定データ分（設定値）の漸減を行いベーパー補正量が０となるまで漸減する（Ｓ７０３）。図８に示す如く特性を有するベーパー補正量マップは、壁温及び吸気温と、ベーパー補正量との３次元マップで構成され、ＥＣＵ内部のマイコン内ＲＯＭ（図示せず）のベーパー補正算出機能部に対応する領域に格納されている。なお、図８に示すベーパー補正量マップは、壁温及び吸気温と、ベーパー補正量との３次元マップで構成されているが、壁温と吸気温のいずれかとベーパー補正量との２次元マップを用いて、ベーパー補正量を求めるようにしてもよい。

（予測燃圧算出機能）
図９と図１０は、図３に示した予測燃圧算出機能部４０５による予測燃圧算出機能を説明するもので、図９は、予測燃圧を設定するフローチャートであり、図１０は、予測燃圧マップの特性を説明するグラフである。予測燃圧算出機能部４０５は、人力での始動時はバッテリからの電源供給がないため燃圧が低いことを予測し、ＥＣＵ起動時からの初期値に対して以後所定時間毎に設定値を足しこみ、実際の燃圧に達する所定値まで足しこむことで、ＥＣＵ起動から徐々に燃圧が上昇する予測燃圧を算出する。まず、Ｓ９０１にてイニシャルの判定を実施し、真であればＳ９０２にて壁温及び吸気温と予測燃圧と対応関係が設定された予測燃圧マップから初期値の予測燃圧を設定する。判定結果が偽であれば、２回目以降の処置として初期値は設定せずＳ９０３にて前回値に設定値を足しこみ、以後所定時間毎またはエンジン回転速度に同期して所定値になるまで足しこみ、初期値から所定値までに一定の傾きで燃圧の上昇を推測する予測燃圧を算出する。図１０に示す如く特性を有する予測燃圧マップは、壁温及び吸気温と、予測燃圧との３次元マップで構成され、ＥＣＵ内部のマイコン内ＲＯＭ（図示せず）の予測燃圧算出機能部に対応する領域に格納されている。なお、図１０に示す予測燃圧マップは、壁温及び吸気温と、予測燃圧との３次元マップで構成されているが、壁温と吸気温のいずれかと予測燃圧との２次元マップを用いて、予測燃圧を求めるようにしてもよい。

（無駄時間算出機能）
図１１と図１２は、図３に示した無駄時間算出機能部４０６による無駄時間算出機能を説明するもので、図１１は、無駄時間を設定するフローチャートであり、図１２は、無駄時間マップの特性を説明するグラフである。Ｓ１１０１にてインマニ差圧算出機能部４０２で求めたインマニ差圧とバッテリ電圧３０４のマップデータから設定したデータを無駄時間として設定する。図１２に示す如く特性を有する無駄時間マップは、インマニ差圧及びバッテリ電圧と、無駄時間との３次元マップで構成され、ＥＣＵ内部のマイコン内ＲＯＭ（図示せず）の無駄時間算出機能部に対応する領域に格納されている。なお、図１２に示す無駄時間マップは、インマニ差圧及びバッテリ電圧と、無駄時間との３次元マップで構成されているが、インマニ差圧及びバッテリ電圧のいずれかと無駄時間との２次元マップを用いて、無駄時間を求めるようにしてもよい。

（噴射時間変換係数算出機能）
図１３と図１４は、図３に示した噴射時間変換係数算出機能部４０７による噴射時間変換係数算出機能を説明するもので、図１３は、噴射時間変換係数を設定するフローチャートであり、図１４は、噴射時間変換係数マップの特性を説明するグラフである。噴射時間変換係数は、噴射量を噴射時間に変換する際の変換係数である。ここでは、予測燃圧、ベーパー補正を実際の噴射に有効となるように算出した予測燃圧、ベーパー補正にて変換係数が変化していくことになる。Ｓ１３０１にて予測燃圧及びインマニ差圧と、噴射時間変換係数との３次元マップから求めた噴射時間変換計数の値にベーパー補正量を掛けたもの全体を６０から割った値を噴射時間変換係数として算出する。ここでの予測燃圧及びインマニ差圧と噴射時間変換係数との３次元マップは、人力始動もしくはバッテリ有りのエンジンでも片方のデータを固定することで設定できるような構成となっており、ＥＣＵ内部のマイコン内ＲＯＭ（図示せず）の噴射時間変換係数算出機能部に対応する領域に格納されている。なお、図１４に示す噴射時間変換係数マップは、予測燃圧及びインマニ差圧と、噴射時間変換係数との３次元マップで構成されているが、予測燃圧及びインマニ差圧のいずれかと噴射時間変換係数との２次元マップを用いて、噴射時間変換係数を求めるようにしてもよい。

（噴射量算出機能）
図１５と図１６は、図３に示した噴射量算出機能部４０８による噴射量算出機能を説明するもので、図１５は、噴射量を設定するフローチャートであり、図１６は、始動時空燃比マップの特性を説明するグラフである。Ｓ１５０１にて始動モードの判定を実施し、真ならば、噴射量は始動用に算出する。ここで、噴射量として、始動時の充填効率相当値の設定データにシリンダ容積と標準大気密度を掛け、ガソリン密度と理論空燃比で割り、壁温及び差温（壁温と吸気温と差温の絶対値）と、始動時空燃比との３次元マップデータから引き出した始動時空燃比の値を掛けたものが算出される（Ｓ１５０２）。また、Ｓ１５０１にて偽を判定した場合は、噴射量として、ベース噴射量算出機能部４０１で求めたベース噴射量に燃料補正量３０３を掛けたものを算出する（Ｓ１５０３）。ここでの壁温及び差温と、始動時空燃比との３次元マップは、ＥＣＵ内部のマイコン内ＲＯＭ（図示せず）の噴射量算出機能部に対応する領域に格納されている。なお、図１６に示す始動時空燃比マップは、壁温及び差温と、始動時空燃比との３次元マップで構成されているが、壁温及び差温のいずれかと始動時空燃比との２次元マップを用いて、始動時空燃比を求めるようにしてもよい。

（インジェクタ駆動時間算出機能）
図１７は、図３に示したインジェクタ駆動時間算出機能部５０１によるインジェクタ駆動時間算出機能を説明するフローチャートである。Ｓ１７０１にてエンストか否か、噴射量は０か否か、気筒識別が完了しているか否か、駆動停止要求はあるかないか判定し、真の場合は、Ｓ１７０２で噴射時間を０とし実際のインジェクタ駆動は０ｍｓにて駆動する（停止する）。Ｓ１７０１が偽の場合に、噴射時間は、噴射量算出機能部４０８にて算出した噴射量に噴射時間変換係数算出機能部４０７にて算出した噴射時間変換係数を掛け、無駄時間算出機能部４０６にて算出した無駄時間を足しこみ全体に所定値以上にならないようにクリップする形で設定される（Ｓ１７０３）。

図１８は、図３に示す構成において、噴射量変換係数の算出の説明を補足するタイミングチャートである。人力にてクランキングを実施し発電機４４により電圧が上がり所定電圧に達すると、ＥＣＵ３０、電動式燃料ポンプ４１が起動する。その際、燃圧の初期値は壁温、吸気温のマップテーブルから求めエンジン回転に同期して予測燃圧を算出する。燃圧が低い状態では噴射時間変換係数の値が大きくなりインジェクタ駆動時間が長くなる。（燃圧が低い分噴射時間を延ばし噴射量を増やす）噴射時間変換係数は燃圧が上昇すると共に通常の値へ収束させ、燃圧とともに徐々に燃圧分のインジェクタ駆動時間を通常設定分まで下げ、燃圧が調圧になったところで通常の燃料制御のみで燃料噴射制御を実施する構成となる。

図１９は、図３に示す構成において、ベーパー補正値の算出の説明を補足するタイミングチャートである。人力にてクランキングを実施し、発電機４４により電圧が上がり所定電圧に達すると、ＥＣＵ３０、電動式燃料ポンプ４１が起動する。その際、エンジン壁温、吸気温の状態でＥＣＵ３０にてベーパー判定を実施し、判定した際はベーパー補正を初期値としてエンジン壁温、吸気温のマップテーブルから求め、エンジン回転に同期して漸減する。図１３と同様に、ベーパー補正中は噴射時間変換係数の値を変化させインジェクタ駆動時間を気化した燃料分を見越して長く設定し、適切な燃料量を供給する。ベーパー補正分がなくなったところで通常の燃料制御のみで燃料噴射制御を実施する構成となる。

尚、本実施の形態では、燃料を供給する燃料ポンプが電動式燃料ポンプに限定されたものだけではなく、エンジンのクランク軸より駆動される燃料ポンプを用いた構成でも同様に有効である。

以上のように、この発明によれば、バッテリがついてない人力でのエンジン始動時に、燃圧が足らず適切な燃料噴射が出来ない場合に噴射時間変換係数を適合データにて設定することで噴射時間を所定より長くし容易に噴射時間の調整が設定できる。そのようにすることにより、人力でのエンジン始動が適切な燃料のもとスムーズな始動が可能となり、またアイドル状態においても適合データにて始動直後の安定したアイドル保持が可能となることで、バッテリを装備しない人力始動での始動性向上が図れ、より高精度なエンジンの燃料噴射制御装置を提供することができる。

また、バッテリ有無に関わらず、エンジン始動時ベーパーの発生で適切な燃料噴射ができない場合にも噴射時間変換係数を適合データにて設定することで噴射時間を所定より長くし容易に噴射時間の調整が設定できる。そのようにすることにより、エンジン始動が適切な燃料のもとスムーズな始動が可能となり、また、アイドル状態においても適合データにて始動直後の安定したアイドル保持が可能となることで始動性向上が図れ、より高精度なエンジンの燃料噴射制御装置を提供することができる。

１０内燃機関（エンジン）、１１船舶（小型船）、１２スロットルレバー、１３スロットルケーブル、１４シフトケーブル、１５リコイル式始動装置、２０吸気管、２１スロットルバルブ、２２インテークマニホールド、２３インジェクタ、２４スパークフラグ、２５エキゾーストマニホールド、２６ＩＳＣバルブ、２７２７のスペース、２８フライホイール、３０ＥＣＵ、３１スロットル開度センサ、３２絶対圧センサ、３３吸気温センサ、３４オーバーヒートセンサ、３５壁温センサ、３６クランク角センサ、３７ギアボックス、４０燃料タンク、４１電動式燃料ポンプ、４２燃圧調整機構、４３燃料配管、４４発電機。

Claims

エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
燃圧調整機能を有した燃料ポンプと、
前記燃料ポンプにより供給された燃料圧力を基に前記エンジンに燃料供給を行うインジェクタと、
前記エンジンのクランク軸回転駆動を基に発電する発電手段と、
人力にて前記エンジンを始動させる始動装置と、
前記発電手段による発電電圧により起動開始し前記運転状態検出手段からの検出値に基づいて燃料噴射量を演算する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記エンジンの運転状態に応じて前記エンジンに供給する噴射量を算出する噴射量算出機能部と、
予測燃圧値に基づき噴射量からインジェクタ駆動時間に変換するための噴射時間変換係数を算出する噴射時間変換係数算出機能部と、
前記噴射量算出機能部の出力と前記噴射時間変換係数算出機能部の出力とに基づいて前記インジェクタの駆動時間を算出するインジェクタ駆動時間算出機能部と
を有することを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記噴射時間変換係数算出機能部は、ＥＣＵ内部の記憶手段に予め設定されたマップデータを使用し、制御手段の起動後所定時間毎または所定のエンジン回転数毎に噴射時間変換係数を算出する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項１または２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記制御手段は、
制御手段の起動時のエンジン温度と吸気温度の少なくとも一方を含むマップデータから前記インジェクタに供給される燃圧を予測算出する予測燃圧算出機能部と、
平均吸気圧と大気圧からインテークマニホールド差圧を算出するインマニ差圧算出機能部と
をさらに有し、
前記噴射時間変換係数算出機能部は、前記予測燃圧算出機能部からの予測燃圧値と前記インマニ差圧算出機能部からのインテークマニホールド差圧に基づき噴射時間変換係数を算出する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項３に記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記制御手段は、
バッテリ電圧と前記インマニ差圧算出機能部からのインテークマニホールド差圧から無駄時間を算出する無駄時間算出機能部をさらに有し、
前記インジェクタ駆動時間算出機能部は、前記噴射量算出機能部により算出した噴射量に前記噴射時間変換係数算出機能部により算出した噴射時間変換係数を掛けた値に前記無駄時間算出機能部により算出した無駄時間を足した値が所定値以上にならないようにクリップしてインジェクタ駆動時間を算出する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項１から４までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記制御手段は、
制御手段の起動時のエンジン温度と吸気温度に基づいて前記インジェクタと前記燃料ポンプとの間の燃料配管内に発生するベーパーの有無を判定するベーパー判定部と、
前記ベーパー判定部によるベーパー発生の判定時に、制御手段の起動時のエンジン温度と吸気温度の少なくとも一方を含むマップデータからベーパー補正量を算出し、エンジン始動後所定時間毎または所定回転数毎に前記ベーパー補正量を初期値から設定値の漸減を行い前記ベーパー補正量が０となるまで漸減させるベーパー補正算出機能部と
をさらに有し、
前記噴射時間変換係数算出機能部は、算出した噴射時間変換係数に前記ベーパー補正算出機能部からのベーパー補正量を考慮した新たな噴射時間変換係数を算出する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項１から５までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記制御手段は、
始動時の充填効率相当値に基づいてベース噴射量を算出するベース噴射量算出機能部をさらに有し、
前記噴射量算出機能部は、前記充填効率相当値にシリンダ容積と標準大気密度を掛けた値を、ガソリン密度と理論空燃比で割り、エンジン温度、及びエンジン温度と吸気温度との差温の絶対値のマップデータから引き出した値を掛けた値を噴射量として算出する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。