JP2016065474A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用機器や小型自動二輪車に対して簡便な構成及び低コストで適用可能な燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】本実施形態における燃料噴射制御装置１では、回転数算出部１７ａが、内燃機関の吸気管の吸気圧の時系列変化に基づいて内燃機関の回転数値ＮＥを算出し、機関負荷算出部１７ｂが、吸気圧の時系列変化に基づいて内燃機関の機関負荷ＰＭＭを算出し、燃料噴射制御部１７ｃが、内燃機関の回転数値ＮＥ及び内燃機関の機関負荷ＰＭＭに基づいて内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射制御装置に関し、特に、汎用機器や車両に搭載された内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御装置に関する。

近年、発電機等に適用する汎用内燃機関や小型自動二輪車等に適用する車両用内燃機関においては、従来採用されてきたキャブレタシステムでは排気ガス規制に適合することが困難な状況になってきている。

このため、このようなキャブレタシステムに代えて燃料噴射システムを採用することにより、排気ガスの低減を図って排気ガス規制に適合しようとする試みがなされるようになっている。

ここで、燃料噴射システムを備えた内燃機関に対しては、内燃機関の回転数を算出するために用いられるクランクセンサ及びカムセンサ、並びに内燃機関の機関負荷を算出するために用いられるエアフローメータといった各種のセンサが装着されている。

かかる状況下で、特許文献１は、クランクセンサやカムセンサを用いて、内燃機関の回転数を算出すると共に、エアフローメータを用いて、内燃機関の機関負荷を算出する構成を開示している。

特開平５−１４９１８８号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１は、クランクセンサ及びカムセンサを用いるものであり、特許文献２は、エアフローメータを用いるものであるため、それらの構成は煩雑で製品コストも嵩む傾向があると考えられる。

また、本発明者の更なる検討によれば、キャブレタシステムでは、リラクタの突起部分は１箇所でその加工も容易であるのに対して、燃料噴射システムでは、リラクタの突起部分を等間隔に１８箇所や２４箇所設ける必要があってより高度な加工精度が必要である。このように燃料噴射システムでリラクタの構成が複雑になるのは、クランクセンサの出力信号に基づいて内燃機関の回転数やピストンの位置情報等の内燃機関の状態を検出し、その検出結果に基づいて内燃機関の点火時期、燃料噴射量及び燃料噴射時期等を総合的に制御していることによる。

つまり、現状としては、汎用機器や小型自動二輪車の価格は、中・大型自動二輪車四輪自動車の価格と比較して安価であるために、その価格を考えた場合に、キャブレタシステムのコストと比較して高コストである燃料噴射システムをそのまま汎用機器や小型自動二輪車に置換して採用することは難しい状況にあり、汎用機器や小型自動二輪車に対して簡便な構成及び低コストで適用することができる新規な構成の燃料噴射制御装置の実現が待望された状況にある。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、汎用機器や小型自動二輪車に対して
簡便な構成及び低コストで適用可能な燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御部を備える燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の吸気圧の時系列変化に基づいて、前記内燃機関の回転数を算出する回転数算出部と、前記吸気圧の前記時系列変化に基づいて、前記内燃機関の機関負荷を算出する機関負荷算出部と、を更に備え、前記燃料噴射制御部は、前記内燃機関の前記回転数及び前記内燃機関の前記機関負荷に基づいて、前記内燃機関の前記燃料噴射量及び前記燃料噴射時期を算出することを第１の局面とする。

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記回転数算出部は、前記吸気圧の前記時系列変化における吸気圧トップ値を算出して、前記吸気圧トップ値に基づいて前記内燃機関の吸気圧トップ回転数値を算出する吸気圧トップ処理と、前記吸気圧の前記時系列変化における吸気圧ボトム値を算出して、前記吸気圧ボトム値に基づいて前記内燃機関の吸気圧ボトム回転数値を算出する吸気圧ボトム処理と、を互いに交互に繰り返し、前記吸気圧トップ回転数値及び前記吸気圧ボトム回転数値の内で、前回の処理で適用された前記内燃機関の回転数値との偏差が少ないものを前記内燃機関の最新の回転数値として適用することを第２の局面とする。

また、本発明は、第２の局面に加えて、前記回転数算出部は、前記吸気圧トップ回転数値及び前記吸気圧ボトム回転数値の対応するものが、前記前回の処理で適用された前記内燃機関の前記回転数値に対して所定の割合以下である場合には、前記前回の処理で適用された前記内燃機関の前記回転数値を更新せずに維持して前記内燃機関の最新の回転数値として適用すると共に、次回の処理で、前記吸気圧トップ回転数値及び前記吸気圧ボトム回転数値の対応するものを算出することを第３の局面とする。

また、本発明は、第２又は第３の局面に加えて、前記機関負荷算出部は、前記吸気圧ボトム値を大気圧値に基づいて補正した補正後吸気圧ボトム値を前記内燃機関の機関負荷値として算出することを第４の局面とする。

また、本発明は、第４の局面に加えて、前記燃料噴射制御部は、前記内燃機関の前記最新の回転数値及び前記内燃機関の前記機関負荷値に基づいて、前記内燃機関の前記燃料噴射量及び前記燃料噴射時期を算出することを第５の局面とする。

以上の本発明の第１の局面にかかる燃料噴射制御装置によれば、内燃機関の吸気圧の時系列変化に基づいて内燃機関の回転数を算出し、吸気圧の時系列変化に基づいて内燃機関の機関負荷を算出し、内燃機関の回転数及び内燃機関の機関負荷に基づいて内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出するものであるため、クランクセンサやリラクタ等を一般的なキャブレタシステムが適用される汎用機器や車両のものと同一のものを使用しながら、簡便な構成及び低コストで汎用機器や小型自動二輪車に適用可能な構成の燃料噴射制御装置を実現することができる。

また、本発明の第２の局面にかかる燃料噴射制御装置によれば、吸気圧の時系列変化における吸気圧トップ値を算出して、吸気圧トップ値に基づいて内燃機関の吸気圧トップ回転数値を算出する吸気圧トップ処理と、吸気圧の時系列変化における吸気圧ボトム値を算出して、吸気圧ボトム値に基づいて内燃機関の吸気圧ボトム回転数値を算出する吸気圧ボトム処理と、を互いに交互に繰り返し、吸気圧トップ回転数値及び吸気圧ボトム回転数値の内で、前回の処理で適用された内燃機関の回転数値との偏差が少ないものを内燃機関の
最新の回転数値として適用するものであるため、クランクセンサの出力信号を利用することなく、簡便な構成で確実に内燃機関の回転数を算出することができる。

また、本発明の第３の局面にかかる燃料噴射制御装置によれば、吸気圧トップ回転数値及び吸気圧ボトム回転数値が、前回の処理で適用された内燃機関の回転数値に対して所定の割合以下である場合には、前回の処理で適用された内燃機関の回転数値を更新せずに維持して内燃機関の最新の回転数値として適用すると共に、次回の処理で、吸気圧トップ回転数値及び吸気圧ボトム回転数値の対応するものを算出するものであるため、内燃機関が高負荷状態で運転している際に吸気圧脈動に乱れが生じた場合であっても、内燃機関の回転数値を精度よく算出することができる。

また、本発明の第４の局面にかかる燃料噴射制御装置によれば、吸気圧ボトム値を大気圧値に基づいて補正した補正後吸気圧ボトム値を内燃機関の機関負荷値として算出するものであるため、クランクセンサの出力信号を利用することなく、簡便な構成で確実に内燃機関の機関負荷を算出することができる。

また、本発明の第５の局面にかかる燃料噴射制御装置によれば、内燃機関の最新の回転数値及び内燃機関の機関負荷値に基づいて、内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出するものであるため、クランクセンサの出力信号を利用することなく、簡便な構成で確実に内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出することができる。

図１（ａ）は、本発明の実施形態における燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する燃料噴射制御処理の流れを示すフローチャートである。 図２（ａ）は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する機関回転数算出処理の流れを示すフローチャートであり、図２（ｂ）は、本実施形態における機関回転数算出処理中のＰＭトップ検出処理の流れを示すフローチャートであり、また、図２（ｃ）は、本実施形態における機関回転数算出処理中のＰＭボトム検出処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する回転数算出処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する機関負荷算出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を適宜参照して、本実施形態における燃料噴射制御装置につき、詳細に説明する。

〔燃料噴射制御装置の構成〕
まず、図１（ａ）を参照して、本実施形態における燃料噴射制御装置の構成につき、詳細に説明する。

図１（ａ）は、本実施形態における燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態における燃料噴射制御装置１は、汎用機器や車両に搭載され、それらが備えるバッテリ等の電源２から供給される電力を利用して動作する。燃料噴射制御装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリ等を有するマイクロコンピュータ等の算出処理装置であり、典型的にはＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。燃料噴射制御装置１は、メ
モリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、後述する燃料噴射制御処理用等の制御プログラムを実行する。なお、汎用機器や車両に電源２が搭載されていない場合には、燃料噴射制御装置１は、それが適用される内燃機関に装着された発電機が発電する電力で動作可能である。また、燃料噴射制御装置１が適用される内燃機関の点火系は、キャブレタシステムの内燃機関で一般的に用いられる図示を省略したＣＤＩ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）ユニットを含み、図示を省略するクランクセンサの出力信号は、その点火系の点火時期を設定するために専ら用いられる。

具体的には、燃料噴射制御装置１は、入力回路１１、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１５、タイマ１６、ＣＰＵ１７、及び駆動回路１８を備えている。

入力回路１１は、内燃機関の吸気管に設けられて吸気圧を検出する吸気圧センサ２１の出力信号をＡ／Ｄ変換器１２に入力する。

Ａ／Ｄ変換器１２は、入力回路１１から入力されたアナログ形態の出力信号をデジタル形態に変換してＣＰＵ１７に出力する。

ＲＯＭ１４は、不揮発性の記憶装置によって構成され、後述する燃料噴射制御処理用等の制御プログラムや制御データを格納している。

ＲＡＭ１５は、揮発性の記憶装置によって構成され、ＣＰＵ１７のワーキングエリアとして機能する。

タイマ１６は、ＣＰＵ１７からの制御信号に従って計時処理を実行する。

ＣＰＵ１７は、ＲＯＭ１４からＲＡＭ１５内に制御プログラム及び制御データを読み出し、読み出した制御プログラム及び制御データに従って燃料噴射制御装置１全体の動作を制御する。ＣＰＵ１７は、後述する燃料噴射制御処理用の制御プログラムを実行することによって、回転数算出部１７ａ、機関負荷算出部１７ｂ、及び燃料噴射制御部１７ｃとして機能する。これら各部の機能については後述する。

駆動回路１８は、ＣＰＵ１７からの制御信号に従ってインジェクタ２３による燃料噴射における燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。

このような構成を有する燃料噴射制御装置１は、以下に示す燃料噴射制御処理を実行することにより、内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。以下、図１（ｂ）を参照して、本実施形態における燃料噴射制御装置１が実行する燃料噴射制御処理の流れについて説明する。

〔燃料噴射制御処理〕

図１（ｂ）は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する燃料噴射制御処理の流れを示すフローチャートである。

図１（ｂ）のフローチャートに示すように、本実施形態における燃料噴射制御処理は、電源２等から燃料噴射制御装置１に対して電力が供給されそれが稼働したタイミングで開始となり、燃料噴射制御処理はステップＳ１の処理に進む。なお、かかる燃料噴射制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行され、電源２等から燃料噴射制御装置１に対して
電力が供給されなくなってそれが停止したタイミングで停止する。また、かかる燃料噴射制御処理に用いる過去値データは、その過去値データが得られた際にＲＡＭ１５に記憶されていたものを読み出して用いており、かかる燃料噴射制御処理に用いるフラグのデータは、そのフラグが設定された際にＲＡＭ１５に記憶されていたものを読み出して用いている。

ステップＳ１の処理では、ＣＰＵ１７が、タイマ１６のカウント値に基づいて前回吸気圧センサ２１の出力信号を読み込んでから例えば数百μｓｅｃ等の所定時間が経過したか否かを判別する。判別の結果、所定時間が経過していない場合には、ＣＰＵ１７は一連の燃料噴射制御処理を終了する。一方、所定時間が経過した場合には、ＣＰＵ１７は燃料噴射制御処理をステップＳ２の処理に進める。

ステップＳ２の処理では、ＣＰＵ１７が、Ａ／Ｄ変換器１２から出力された吸気圧センサ２１の出力信号を読み込み、読み込んだ出力信号に基づいて内燃機関の吸気管の吸気圧ＰＭを算出する（吸気圧算出処理）。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、燃料噴射制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、ＣＰＵ１７が、前回の燃料噴射制御処理において算出された吸気圧ＰＭと今回の燃料噴射制御処理において算出された吸気圧ＰＭとの偏差が所定値未満である状態が所定時間経過した場合には、内燃機関が停止していると判定する（エンスト判断処理）。併せて、内燃機関が停止していると判定した場合には、ＣＰＵ１７は、内燃機関が停止していると判定した際の吸気圧ＰＭをエンスト時大気圧として読み込む。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、燃料噴射制御処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、回転数算出部１７ａが、吸気圧ＰＭの時系列変化における最大値である吸気圧トップ値（ＰＭトップ値）を算出し、ＰＭトップ値に基づいて内燃機関の吸気圧トップ回転数値を算出する吸気圧トップ処理と、吸気圧ＰＭの時系列変化における最小値である吸気圧ボトム値（ＰＭボトム値）を算出し、ＰＭボトム値に基づいて内燃機関の吸気圧ボトム回転数値を算出する吸気圧ボトム処理と、を互いに交互に繰り返し実行する。そして、回転数算出部１７ａは、吸気圧トップ回転数値及び吸気圧ボトム回転数値の内で、前回の処理で適用された内燃機関の回転数値との偏差が少ないものを内燃機関の最新の回転数値ＮＥとして適用する（機関回転数算出処理）。機関回転数算出処理の詳細は、図２及び図３に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、燃料噴射制御処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、ＣＰＵ１７が、エンスト時大気圧値、始動後大気圧値、及び加速時大気圧値の内、最も新しく更新した値を大気圧値として採用する（大気圧算出処理）。ここで、エンスト時大気圧値は、ステップＳ３の処理において得られたものであり、始動後大気圧値及び加速時大気圧値は、内燃機関の始動後やその加速時に、ステップＳ２の処理において算出された吸気圧ＰＭやステップＳ４の機関回転数算出処理において算出されたＰＭトップ値及びＰＭボトム値等を用いて算出されたものである。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、燃料噴射制御処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、ステップＳ５の処理において採用された大気圧値、及び吸気圧ＰＭの時系列変化等に基づいて、内燃機関の機関負荷ＰＭＭを算出する（機関負荷算出処理）。機関負荷算出処理の詳細は、図４に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、燃料噴射制御処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、燃料噴射制御部１７ｃが、ステップＳ６の処理において算出された内燃機関の機関負荷ＰＭＭに基づいて、内燃機関の燃料噴射時期及び燃料噴射量の各マップデータから燃料噴射時期及び燃料噴射量を検索する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、燃料噴射制御処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８の処理では、燃料噴射制御部１７ｃが、ステップＳ７の処理において検索された燃料噴射時期及び燃料噴射量で燃料を噴射するように駆動回路１８を制御する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連の燃料噴射制御処理は終了する。

〔機関回転数算出処理〕
次に、図２（ａ）を参照して、図１（ｂ）のフローチャート中のステップＳ４の機関回転数算出処理について詳しく説明する。

図２（ａ）は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する機関回転数算出処理の流れを示すフローチャートである。

図２（ａ）のフローチャートに示すように、本実施形態における機関回転数算出処理は、図１（ｂ）に示すステップＳ３の処理が終了したタイミングで開始となり、機関回転数算出処理はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、回転数算出部１７ａが、吸気圧ＰＭの時系列変化における最大値であるトップ値（ＰＭトップ値）が検出済みであるか否かを示すフラグＦ＿ＰＭＴＯＰの値に基づいてＰＭトップ値が検出済みであるか否かを判別する。判別の結果、フラグＦ＿ＰＭＴＯＰの値が０である場合には、回転数算出部１７ａは、ＰＭトップ値は検出済みでないと判別し、機関回転数算出処理をステップＳ１２の処理に進める。一方、フラグＦ＿ＰＭＴＯＰの値が１である場合には、回転数算出部１７ａは、ＰＭトップ値は検出済みであると判別し、機関回転数算出処理をステップＳ１３の処理に進める。

ステップＳ１２の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ値を検出するＰＭトップ検出処理を実行する。ＰＭトップ検出処理の詳細については、図２（ｂ）に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、機関回転数算出処理はステップＳ１４の処理に進む。

ステップＳ１３の処理では、回転数算出部１７ａが、吸気圧ＰＭの時系列変化におけるボトム値（ＰＭボトム値）を検出するＰＭボトム検出処理を実行する。ＰＭボトム検出処理の詳細については、図２（ｃ）に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、機関回転数算出処理はステップＳ１４の処理に進む。

ステップＳ１４の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭボトム値及びＰＭトップ値を用いて内燃機関の回転数ＮＥを算出する回転数算出処理を実行する。回転数算出処理の詳細については、図３に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ１４の処理は完了し、一連の機関回転数算出処理は終了する。

〔ＰＭトップ検出処理〕
次に、図２（ｂ）を参照して、図２（ａ）のフローチャート中のステップＳ１２のＰＭトップ検出処理について詳しく説明する。

図２（ｂ）は、本実施形態における機関回転数演算処理中のＰＭトップ検出処理の流れを示すフローチャートである。

図２（ｂ）のフローチャートに示すように、本実施形態におけるＰＭトップ検出処理は、図２（ａ）に示すステップＳ１１の処理においてＰＭトップ値が検出済みでないと判別されたタイミングで開始となり、ＰＭトップ検出処理はステップＳ２１の処理に進む。

ステップＳ２１の処理では、回転数算出部１７ａが、今回の処理において算出された吸気圧ＰＭが前回の処理において算出された吸気圧ＰＭから下降したか否かを判別する。判別の結果、下降した場合には、回転数算出部１７ａはＰＭトップ検出処理をステップＳ２２の処理に進める。一方、下降していない場合には、回転数算出部１７ａはＰＭトップ検出処理をステップＳ２７の処理に進める。

ステップＳ２２の処理では、回転数算出部１７ａが、前回の処理において算出された吸気圧ＰＭから今回の処理において算出された吸気圧を減算した値を偏差ＤＰＭＤＯＷＮとして算出する。これにより、ステップＳ２２の処理は完了し、ＰＭトップ検出処理はステップＳ２３の処理に進む。

ステップＳ２３の処理では、回転数算出部１７ａが、ステップＳ２２の処理において算出された偏差ＤＰＭＤＯＷＮを前回までの処理によって積算された偏差ＤＰＭＤＯＷＮの積算値に積算する。これにより、ステップＳ２３の処理は完了し、ＰＭトップ検出処理はステップＳ２４の処理に進む。

ステップＳ２４の処理では、回転数算出部１７ａが、ステップＳ２３の処理によって算出すられた偏差ＤＰＭＤＯＷＮの積算値が所定値以上であるか否かを判別する。判別の結果、積算値が所定値未満である場合には、回転数算出部１７ａは一連のＰＭトップ検出処理を終了する。一方、積算値が所定値以上である場合には、回転数算出部１７ａはＰＭトップ検出処理をステップＳ２５の処理に進める。

ステップＳ２５の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ値が検出されたと判定する。そして、回転数算出部１７ａは、ＰＭトップ値が検出済みであるか否かを示すフラグＦ＿ＰＭＴＯＰの値を１（ＰＭトップ値検出済み）に設定すると共に、ＰＭボトム値が検出済みであるか否かを示すフラグＦ＿ＰＭＢＴＭの値を０（ＰＭボトム値未検出）に設定する。これにより、ステップＳ２５の処理は完了し、ＰＭトップ検出処理はステップＳ２６の処理に進む。

ステップＳ２６の処理では、回転数算出部１７ａが、前回ＰＭトップ値が検出された時間（時刻）と今回ＰＭトップ値が検出された時間（時刻）との時間差（ＰＭトップ間時間）を算出する。これにより、ステップＳ２６の処理は完了し、一連のＰＭトップ検出処理は終了する。

ステップＳ２７の処理では、回転数算出部１７ａが、差分ＤＰＭＤＯＷＮの積算値を０にリセットする。これにより、ステップＳ２７の処理は完了し、一連のＰＭトップ検出処理は終了する。

〔ＰＭボトム検出処理〕
次に、図２（ｃ）を参照して、図２（ａ）のフローチャート中のステップＳ１３のＰＭボトム検出処理について詳しく説明する。

図２（ｃ）は、本実施形態における機関回転数演算処理中のＰＭボトム検出処理の流れを示すフローチャートである。

図２（ｃ）のフローチャートに示すように、本実施形態におけるＰＭボトム検出処理は
、図２（ａ）に示すステップＳ１１の処理においてＰＭトップ値が検出済みであると判別されたタイミングで開始となり、ＰＭボトム検出処理はステップＳ３１の処理に進む。

ステップＳ３１の処理では、回転数算出部１７ａが、今回の処理において算出された吸気圧ＰＭが前回の処理において算出された吸気圧ＰＭから上昇したか否かを判別する。判別の結果、上昇した場合には、回転数算出部１７ａはＰＭボトム検出処理をステップＳ３２の処理に進める。一方、上昇していない場合には、回転数算出部１７ａはＰＭボトム検出処理をステップＳ３７の処理に進める。

ステップＳ３２の処理では、回転数算出部１７ａが、今回の処理において算出された吸気圧ＰＭから前回の処理において算出された吸気圧ＰＭを減算した値を偏差ＤＰＭＵＰとして算出する。これにより、ステップＳ３２の処理は完了し、ＰＭボトム検出処理はステップＳ３３の処理に進む。

ステップＳ３３の処理では、回転数算出部１７ａが、ステップＳ３２の処理において算出された偏差ＤＰＭＵＰを前回までの処理によって積算された偏差ＤＰＭＵＰの積算値に積算する。これにより、ステップＳ３３の処理は完了し、ＰＭボトム検出処理はステップＳ３４の処理に進む。

ステップＳ３４の処理では、回転数算出部１７ａが、ステップＳ３３の処理によって算出すられた偏差ＤＰＭＵＰの積算値が所定値以上であるか否かを判別する。判別の結果、積算値が所定値未満である場合には、回転数算出部１７ａは一連のＰＭボトム検出処理を終了する。一方、積算値が所定値以上である場合には、回転数算出部１７ａはＰＭボトム検出処理をステップ３５の処理に進める。

ステップＳ３５の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭボトム値が検出されたと判定する。そして、回転数算出部１７ａは、ＰＭアップ値が検出済みであるか否かを示すフラグＦ＿ＰＭＴＯＰの値を０（ＰＭトップ値未検出）に設定すると共に、ＰＭボトム値が検出済みであるか否かを示すフラグＦ＿ＰＭＢＴＭの値を１（ＰＭボトム値検出済み）に設定する。これにより、ステップＳ３５の処理は完了し、ＰＭボトム検出処理はステップＳ３６の処理に進む。

ステップＳ３６の処理では、回転数算出部１７ａが、前回ＰＭボトム値が検出された時間（時刻）と今回ＰＭボトム値が検出された時間（時刻）との時間差（ＰＭボトム間時間）を算出する。これにより、ステップＳ３６の処理は完了し、一連のＰＭボトム検出処理は終了する。

ステップＳ３７の処理では、回転数算出部１７ａが、差分ＤＰＭＵＰの積算値を０にリセットする。これにより、ステップＳ３７の処理は完了し、一連のＰＭボトム検出処理は終了する。

〔回転数算出処理〕
次に、図３を参照して、図２（ａ）のフローチャート中のステップＳ１４の回転数算出処理について詳しく説明する。

図３は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する回転数演算処理の流れを示すフローチャートである。

図３のフローチャートに示すように、本実施形態における回転数算出処理は、図２（ａ）に示すステップＳ１２又はステップＳ１３の処理が終了したタイミング、即ちＰＭトッ
プ値又はＰＭボトム値が検出されたタイミングで開始となり、回転数算出処理はステップＳ４１の処理に進む。なお、図３中では、便宜上、ＰＭボトムを括弧書きでボトムと略記する。

ステップＳ４１の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）の検出時であるか否かを判別する。判別の結果、ＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）の検出時でない場合には、回転数算出部１７ａは一連の回転数算出処理を終了する。一方、ＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）の検出時である場合には、回転数算出部１７ａは回転数算出処理をステップＳ４２の処理に進める。

ステップＳ４２の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）が誤検出されたか否かを示すフラグの値に基づいて、前回の処理においてＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）が誤検出されたか否かを判別する。判別の結果、フラグの値が１である場合には、回転数算出部１７ａは、前回の処理においてＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）が誤検出されたと判定し、回転数算出処理をステップＳ４３の処理に進める。一方、フラグの値が０である場合には、回転数算出部１７ａは、前回の処理においてＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）が誤検出されなかったと判定し、回転数算出処理をステップＳ４４の処理に進める。

ステップＳ４３の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ値の検出時である場合には、所定値を前回の処理におけるＰＭトップ間時間と今回の処理におけるＰＭトップ間時間との和で除算した値をＰＭトップ検出時の内燃機関の回転数値（吸気圧トップ回転数値）ＮＥとして算出する。一方、ＰＭボトム値の検出時である場合には、回転数算出部１７ａは、所定値を前回の処理におけるＰＭボトム間時間と今回の処理におけるＰＭボトム間時間との和で除算した値をＰＭボトム検出時の内燃機関の回転数値（吸気圧ボトム回転数値）ＮＥとして算出する。ここで、かかる所定値としては、内燃機関の動作工程の１周期相当（例えば、４ストロークサイクル機関ではそのクランクシャフトの２回転相当であり、や２ストロークサイクル機関ではそのクランクシャフトの１回転相当）の時間に対応する所定値を例示することができる。これにより、ステップＳ４３の処理は完了し、回転数算出処理はステップＳ４８の処理に進む。

ステップＳ４４の処理では、回転数算出部１７ａが、今回の処理において算出されるべきＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）の検出時の内燃機関の回転数値ＮＥが前回の処理において算出されたＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）の検出時の内燃機関の回転数値ＮＥの１／２等の所定の割合以下であるか否かを判別する。ここで、今回の処理において算出されるべきＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）の検出時の内燃機関の回転数値ＮＥは、後述するステップＳ４７の処理において用いられる算出式により算出するものである。判別の結果、所定の割合以下である場合には、回転数算出部１７ａは回転数算出処理をステップＳ４５の処理に進める。一方、所定の割合以下でない場合には、回転数算出部１７ａは回転数算出処理をステップＳ４７の処理に進める。

ステップＳ４５の処理では、回転数算出部１７ａが、前回の処理において算出されたＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）の検出時の内燃機関の回転数値ＮＥを更新せずに保持して内燃機関の最新の回転数値ＮＥとして適用する。このような処理によれば、内燃機関が高負荷状態で運転しているときに吸気圧の時系列変化に乱れが生じた場合であっても、内燃機関の回転数値ＮＥを精度よく算出することができる。これにより、ステップＳ４５の処理は完了し、回転数算出処理はステップＳ４６の処理に進む。

ステップＳ４６の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）が誤検出されたか否かを示すフラグの値を１（誤検出）に設定する。これにより、ステ
ップＳ４６の処理は完了し、一連の回転数算出処理は終了する。

ステップＳ４７の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ検出時である場合には、所定値を今回の処理におけるＰＭトップ間時間で除算した値をＰＭトップ検出時の内燃機関の回転数値（吸気圧トップ回転数値）ＮＥとして算出する。一方、ＰＭボトム検出時である場合には、回転数算出部１７ａは、所定値を今回の処理におけるＰＭボトム間時間で除算した値をＰＭボトム検出時の内燃機関の回転数値（吸気圧ボトム回転数値）ＮＥとして算出する。ここで、かかる所定値としては、内燃機関の動作工程の１周期相当（例えば、４ストロークサイクル機関ではそのクランクシャフトの２回転相当であり、や２ストロークサイクル機関ではそのクランクシャフトの１回転相当）の時間に対応する所定値を例示することができる。これにより、ステップＳ４７の処理は完了し、回転数算出処理はステップＳ４８の処理に進む。

ステップＳ４８の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ値（又はＰＭボトム値）が誤検出されたか否かを示すフラグの値を０にリセットする。これにより、ステップＳ４６の処理は完了し、回転数算出処理はステップＳ４９の処理に進む。

ステップＳ４９の処理では、回転数算出部１７ａが、ＰＭトップ間時間を用いて算出された内燃機関の回転数値（吸気圧トップ回転数値）ＮＥ及びＰＭボトム間時間を用いて算出された内燃機関の回転数値（吸気圧ボトム回転数値）ＮＥの内で前回の処理において適用された内燃機関の回転数値ＮＥとの偏差が少ない方を最新の内燃機関の回転数値ＮＥとして適用する。これにより、ステップＳ４９の処理は完了し、一連の回転数算出処理は終了する。

〔機関負荷算出処理〕
最後に、図４を参照して、図１（ｂ）のフローチャート中のステップＳ６の機関負荷算出処理について詳しく説明する。

図４は、本実施形態における燃料噴射制御装置が実行する機関負荷演算処理の流れを示すフローチャートである。

図４のフローチャートに示すように、本実施形態における機関負荷算出処理は、図１（ｂ）に示すステップＳ５の処理が終了したタイミングで開始となり、機関負荷算出処理はステップＳ５１の処理に進む。

ステップＳ５１の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、ＰＭボトム値が検出済みであるか否かを示すフラグＦ＿ＰＭＢＴＭの値が１（ＰＭボトム値検出済み）であるか否かに基づいてＰＭボトム値の検出時であるか否かを判別する。判別の結果、フラグＦ＿ＰＭＢＴＭの値が０である場合には、機関負荷算出部１７ｂは、ＰＭボトム値の検出時ではないと判別し、一連の機関負荷算出処理を終了する。一方、フラグＦ＿ＰＭＢＴＭの値が１である場合には、機関負荷算出部１７ｂは、ＰＭボトム値の検出時であると判別し、機関負荷算出処理をステップＳ５２の処理に進める。

ステップＳ５２の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、ＰＭボトム値が誤検出されたか否かを示すフラグの値に基づいてＰＭボトム値を誤検出中であるか否かを判別する。判別の結果、フラグの値が１である場合には、機関負荷算出部１７ｂは、ＰＭボトム値を誤検出中であると判定し、機関負荷算出処理をステップＳ５７の処理に進める。一方、フラグの値が０である場合には、機関負荷算出部１７ｂは、ＰＭボトム値を誤検出中でないと判定し、機関負荷算出処理をステップＳ５３の処理に進める。

ステップＳ５３の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、ステップＳ５の処理において採用された大気圧値に吸気圧センサ２１の特性に合わせた補正係数（吸気圧センサ補正係数）を加算した値を大気圧補正係数算出用の大気圧値ＰＡＷとして算出する。これにより、ステップＳ５３の処理は完了し、機関負荷算出処理はステップＳ５４の処理に進む。

ステップＳ５４の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、標準気圧等に対応して設定された所定の基準値に吸気圧センサ２１の特性に合わせた補正係数（吸気圧センサ補正係数）を加算した値を機関負荷ＰＭＭ算出用の大気圧基準値ＰＡＢＡＳＥＷとして算出する。これにより、ステップＳ５４の処理は完了し、機関負荷算出処理はステップＳ５５の処理に進む。

ステップＳ５５の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、ステップ５４の処理において算出された機関負荷ＰＭＭ算出用大気圧基準値ＰＡＢＡＳＥＷをステップＳ５３の処理において算出された大気圧補正係数算出用大気圧ＰＡＷで除算した値を大気圧補正係数ＭＰＭＭとして算出する。これにより、ステップＳ５５の処理は完了し、機関負荷算出処理はステップＳ５６の処理に進む。

ステップＳ５６の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、ＰＭボトム値、大気圧補正係数ＭＰＭＭ、及び吸気圧センサ２１の特性に合わせた補正係数（吸気圧センサ補正係数）を所定の数式「機関負荷ＰＭＭ＝ＰＭボトム値×大気圧補正係数ＭＰＭＭ＋（吸気圧センサ補正係数×大気圧補正係数ＭＰＭＭ）−吸気圧センサ補正係数」に代入して内燃機関の機関負荷ＰＭＭを算出する。これにより、ステップＳ５６の処理は完了し、一連の機関負荷算出処理は終了する。

ステップＳ５７の処理では、機関負荷算出部１７ｂが、前回の処理において算出された機関負荷ＰＭＭの値を今回の処理における機関負荷ＰＭＭの値として保持する。これにより、ステップＳ５７の処理は完了し、一連の機関負荷算出処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態における燃料噴射制御装置１では、回転数算出部１７ａが、内燃機関の吸気管の吸気圧の時系列変化に基づいて内燃機関の回転数値ＮＥを算出し、機関負荷算出部１７ｂが、吸気圧の時系列変化に基づいて内燃機関の機関負荷ＰＭＭを算出し、燃料噴射制御部１７ｃが、内燃機関の回転数値ＮＥ及び内燃機関の機関負荷ＰＭＭに基づいて内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出するので、クランクセンサやリラクタ等を一般的なキャブレタシステムが適用される汎用機器や車両のものと同一のものを使用しながら、簡便な構成及び低コストで汎用機器や小型自動二輪車に適用可能な構成の燃料噴射制御装置を実現することができる。

また、本実施形態における燃料噴射制御装置１では、回転数算出部１７ａは、吸気圧の時系列変化における吸気圧トップ値を算出して、吸気圧トップ値に基づいて内燃機関の吸気圧トップ回転数値ＮＥを算出する吸気圧トップ処理と、吸気圧の時系列変化における吸気圧ボトム値を算出して、吸気圧ボトム値に基づいて内燃機関の吸気圧ボトム回転数値ＮＥを算出する吸気圧ボトム処理と、を互いに交互に繰り返し、吸気圧トップ回転数値ＮＥ及び吸気圧ボトム回転数値ＮＥの内で、前回の処理で適用された内燃機関の回転数値ＮＥとの偏差が少ないものを内燃機関の最新の回転数値ＮＥとして適用するので、クランクセンサの出力信号を利用することなく、簡便な構成で確実に内燃機関の回転数ＮＥを算出することができる。

また、本実施形態における燃料噴射制御装置１では、回転数算出部１７ａは、吸気圧トップ回転数値ＮＥ及び吸気圧ボトム回転数値ＮＥが、前回の処理で適用された内燃機関の回転数値ＮＥに対して所定の割合以下である場合には、前回の処理で適用された内燃機関
の回転数値ＮＥを更新せずに維持して内燃機関の最新の回転数値ＮＥとして適用すると共に、次回の処理で、吸気圧トップ回転数値ＮＥ及び吸気圧ボトム回転数値ＮＥの対応するものを算出するので、内燃機関が高負荷状態で運転している際に吸気圧の時系列変化に乱れが生じた場合であっても、内燃機関の回転数値ＮＥを精度よく算出することができる。

また、本実施形態における燃料噴射制御装置１では、機関負荷算出部１７ｂは、吸気圧ボトム値を大気圧値に基づいて補正した補正後吸気圧ボトム値を内燃機関の機関負荷値ＰＭＭとして算出するので、クランクセンサの出力信号を利用することなく、簡便な構成で確実に内燃機関の機関負荷ＰＭＭを算出することができる。

また、本実施形態における燃料噴射制御装置１では、燃料噴射制御部１７ｃは、内燃機関の最新の回転数値ＮＥ及び内燃機関の機関負荷値ＰＭＭに基づいて、内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出するものであるため、クランクセンサの出力信号を利用することなく、簡便な構成で確実に内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出することができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明は、汎用機器や小型自動二輪車に対して簡便な構成及び低コストで適用可能な燃料噴射制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から発電機等の汎用機器や自動二輪車等の車両用の燃料噴射制御装置に広く適用され得るものと期待される。

１…燃料噴射制御装置
２…電源
１１…入力回路
１２…Ａ／Ｄ変換器
１４…ＲＯＭ
１５…ＲＡＭ
１６…タイマ
１７…ＣＰＵ
１７ａ…回転数算出部
１７ｂ…機関負荷算出部
１７ｃ…燃料噴射制御部
１８…駆動回路
２１…吸気圧センサ
２３…インジェクタ

Claims (5)

1. 内燃機関の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御部を備える燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の吸気圧の時系列変化に基づいて、前記内燃機関の回転数を算出する回転数算出部と、
   前記吸気圧の前記時系列変化に基づいて、前記内燃機関の機関負荷を算出する機関負荷算出部と、
   を更に備え、
   前記燃料噴射制御部は、前記内燃機関の前記回転数及び前記内燃機関の前記機関負荷に基づいて、前記内燃機関の前記燃料噴射量及び前記燃料噴射時期を算出することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記回転数算出部は、前記吸気圧の前記時系列変化における吸気圧トップ値を算出して、前記吸気圧トップ値に基づいて前記内燃機関の吸気圧トップ回転数値を算出する吸気圧トップ処理と、前記吸気圧の前記時系列変化における吸気圧ボトム値を算出して、前記吸気圧ボトム値に基づいて前記内燃機関の吸気圧ボトム回転数値を算出する吸気圧ボトム処理と、を互いに交互に繰り返し、前記吸気圧トップ回転数値及び前記吸気圧ボトム回転数値の内で、前回の処理で適用された前記内燃機関の回転数値との偏差が少ないものを前記内燃機関の最新の回転数値として適用することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記回転数算出部は、前記吸気圧トップ回転数値及び前記吸気圧ボトム回転数値の対応するものが、前記前回の処理で適用された前記内燃機関の前記回転数値に対して所定の割合以下である場合には、前記前回の処理で適用された前記内燃機関の前記回転数値を更新せずに維持して前記内燃機関の最新の回転数値として適用すると共に、次回の処理で、前記吸気圧トップ回転数値及び前記吸気圧ボトム回転数値の対応するものを算出することを特徴とする請求項２記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記機関負荷算出部は、前記吸気圧ボトム値を大気圧値に基づいて補正した補正後吸気圧ボトム値を前記内燃機関の機関負荷値として算出することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記燃料噴射制御部は、前記内燃機関の前記最新の回転数値及び前記内燃機関の前記機関負荷値に基づいて、前記内燃機関の前記燃料噴射量及び前記燃料噴射時期を算出することを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射制御装置。

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