JP2016089740A - 燃料噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸気圧およびエンジン回転数に基づき、過渡運転時における運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量の決定および迅速な過渡燃料噴射の実行を実現する。
【解決手段】アクセル操作により生じる１サイクル間の測定吸気圧変化量を、当該１サイクル間のエンジン回転数変化量に対応した全閉吸気圧変化量で補正し、補正後の測定吸気圧変化量とエンジン回転数により過渡燃料噴射量を定める。また、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置を１サイクル内に複数設定し、各クランク位置において、これらクランク位置ごとに用意された専用の変換データを用い、補正後の測定吸気圧変化量およびエンジン回転数から過渡燃料噴射量を決定する。また、これらの設定したクランク位置において、過渡燃料噴射量の決定後直ちに過渡燃料噴射を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン（内燃機関）を作動させるためにエンジンの吸気経路において燃料噴射を行う燃料噴射装置に関する。
例えば、自動二輪車等の鞍乗型車両に搭載されるエンジンに用いられる燃料噴射装置は、エンジンの吸気経路において吸気ポートの近傍に設けられたインジェクタと、クランク位置およびエンジン回転数の検出を行うセンサと、吸気圧を検出するセンサと、スロットル開度を検出するセンサと、これらセンサからの出力に基づいてインジェクタの動作を電子制御するコントロールユニットとを備えている。このような燃料噴射装置において、コントロールユニットは、上記センサからの出力に基づいて燃料噴射量を算出し、算出した燃料噴射量の燃料を噴射させるべくインジェクタを制御する燃料噴射処理を行う。
燃料噴射処理には、定常運転用の基本燃料噴射処理と、加速時等の過渡運転用の過渡燃料噴射処理がある。基本燃料噴射処理における基本燃料噴射量の算出には、吸気圧およびエンジン回転数を用いて算出する方式（スピードデンシティ法）と、スロットル開度およびエンジン回転数を用いて算出する方式（スロットルスピード法）がある。基本燃料噴射量の算出には、吸気圧の分解能がスロットル開度の分解能よりも高い場合にはスピードデンシティ法が利用されることが多く、その逆の場合にはスロットルスピード法が利用されることが多い。一方、過渡燃料噴射処理における過渡燃料噴射量の算出には、スロットル開度の方が応答性の良いことから、スロットル開度およびエンジン回転数を用いる方式が利用されることが多い。
他方、下記の特許文献１には、加速運転時の燃料噴射量をエンジン回転数および吸気圧差に応じて設定するエンジン制御装置が記載されている。
国際公開第２００３／０３８２６１号
ところで、基本燃料噴射量だけでなく過渡燃料噴射量についても、吸気圧およびエンジン回転数を用いて算出を行う方式を採用すれば、スロットル開度を取得する必要がなくなるので、エンジンからスロットルセンサを廃することができ、エンジンの小型化または製造コストの削減を図ることができる。そこで、過渡燃料噴射処理において、吸気圧およびエンジン回転数を用いて過渡燃料噴射量を算出することが望まれる。
しかしながら、過渡燃料噴射処理においては、例えば運転者による自動二輪車の運転操作に即応して過渡燃料噴射を行うことにより、エンジンの高い応答性を実現することが要求されるが、過渡燃料噴射処理において吸気圧およびエンジン回転数を用いて過渡燃料噴射量を算出することとした場合、エンジンの高い応答性を実現することは容易でない。
すなわち、一般に、吸気圧およびエンジン回転数を用いて基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射処理では、吸気圧の検出が吸気行程内または圧縮行程内で行われ、その吸気圧の検出結果に基づいて算出された基本燃料噴射量の基本燃料噴射が排気行程内または次のサイクルの吸気行程内で行われる。このため、運転者による運転操作と、この運転操作に応じて変更された基本燃料噴射量による基本燃料噴射の実行との間にタイムラグが生じる。この結果、吸気圧およびエンジン回転数を用いて基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射処理では運転操作に対するエンジンの応答性が低い。したがって、過渡燃料噴射処理における過渡燃料噴射量の算出に、このような基本燃料噴射処理における基本燃料噴射量の算出方法を採用した場合には、エンジンの高い応答性を実現することは難しい。それゆえ、吸気圧およびエンジン回転数を用いて過渡燃料噴射量を算出する方法として、上述したような基本燃料噴射処理における基本燃料噴射量の算出方法とは異なる新たな方法を考え出さなければならず、これは容易でない。
一方、上記特許文献１には、吸気圧差に基づいて加速状態を検出し、加速状態である場合には、エンジン回転数および吸気圧差に基づいて加速時燃料噴射量を決定し、その加速時燃料噴射量の燃料噴射を即座に実行することで、運転者の意図した加速感を得ることができる旨が記載されている。
しかしながら、上記特許文献１には、エンジン回転数および吸気圧差に応じた加速時燃料噴射量の算出につき、単にそれを三次元マップから算出すると記載されているに止まり、三次元マップの内容については示されていない。それゆえ、当該文献の記載から、運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量の算出を実現できるか否かは不明であり、また、これを実現するための三次元マップを作成することは容易でない。
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、吸気圧およびエンジン回転数に基づき、過渡運転時における運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量の決定および迅速な過渡燃料噴射の実行を実現することができる燃料噴射装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射装置は、エンジンにおける燃料噴射を行う燃料噴射装置であって、前記エンジンのクランク位置を検出するクランク位置検出部と、前記エンジンの回転数を測定する回転数測定部と、前記エンジンの吸気圧を測定する吸気圧測定部と、前記エンジンにおいて燃料を噴射する燃料噴射部と、記憶部と、過渡運転時における燃料噴射である過渡燃料噴射について、その噴射量である過渡燃料噴射量を決定すると共に、前記燃料噴射部による過渡燃料噴射を制御する制御部とを備え、前記エンジンの１サイクル間の吸気圧の変化量を「吸気圧変化量」といい、前記エンジンの吸気経路を開閉するスロットルバルブが全閉であるときの前記エンジンの吸気圧を「全閉吸気圧」といい、前記エンジンの１サイクル間の全閉吸気圧の変化量を「全閉吸気圧変化量」というとすると、前記記憶部には、所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記エンジンの過渡燃料噴射量との関係を予め定めた過渡燃料噴射量変換データ、および、前記所定のクランク位置における前記エンジンの回転数と前記エンジンの全閉吸気圧との関係を予め定めた全閉吸気圧変換データが記憶され、前記制御部は、前記クランク位置検出部の検出に基づき前記所定のクランク位置を認識し、前記回転数測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数および１サイクル前の回転数を認識し、前記吸気圧測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧を認識し、前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧に基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量を測定吸気圧変化量として算出し、前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数および１サイクル前の回転数、並びに前記全閉吸気圧変換データに基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの全閉吸気圧変化量を算出し、前記全閉吸気圧変化量により前記測定吸気圧変化量を補正し、当該補正後の測定吸気圧変化量、前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数、および前記過渡燃料噴射量変換データに基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの過渡燃料噴射量を決定することを特徴とする。
上述した本発明の燃料噴射装置によれば、測定吸気圧変化量を全閉吸気圧変化量により補正することにより、運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量を決定することができる。すなわち、測定吸気圧変化量には、例えば自動二輪車を加速させるための運転者による運転操作（アクセル操作）に対応した吸気圧変化分が含まれる。これは、スロットルバルブの開度の変化により生じる吸気圧変化分である。これに加え、測定吸気圧変化量には、エンジン回転数の変化自体により生じる吸気圧変化分が含まれる。ところで、全閉吸気圧変化量は、スロットルバルブが全閉のときの吸気圧変化分であり、すなわち、スロットルバルブの開度が変化せず、かつ吸気の流れがほとんどない状態における吸気圧変化分である。それゆえ、全閉吸気圧変化量は、エンジン回転数の変化自体により生じる吸気圧変化分にほぼ対応する。したがって、測定吸気圧変化量を全閉吸気圧変化量により補正することにより、測定吸気圧変化量から、エンジン回転数の変化自体により生じる吸気圧変化分を除去することができる。この結果、補正後の測定吸気圧変化量は、スロットルバルブの開度の変化により生じる吸気圧変化分にほぼ対応したものとなる。それゆえ、補正後の測定吸気圧変化量に基づいて過渡燃料噴射量を決定することにより、スロットルバルブの開度の変化に対応した過渡燃料噴射量、すなわち、運転操作に応じた過渡燃料噴射量を正確に求めることができる。
また、上述した本発明の燃料噴射装置において、前記所定のクランク位置は前記エンジンの１サイクル内において複数設定され、前記記憶部には、前記複数の所定のクランク位置ごとにそれぞれ定められた互いに異なる複数の前記過渡燃料噴射量変換データ、および、前記複数の所定のクランク位置ごとにそれぞれ定められた互いに異なる複数の前記全閉吸気圧変換データが記憶されていることが望ましい。
これにより、エンジンの１サイクル内における複数のクランク位置において過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を実行することができ、運転操作に応じた過渡燃料噴射を迅速に行うことができる。また、吸気圧変化量とエンジン回転数と過渡燃料噴射量との関係はクランク位置により変化する。したがって、複数の所定のクランク位置ごとに過渡燃料噴射量変換データを用意し、かつ複数の所定のクランク位置ごとに全閉吸気圧変換データを用意し、各クランク位置において、当該クランク位置に対応する過渡燃料噴射量変換データと全閉吸気圧変換データとを用いて過渡燃料噴射量を決定することにより、各クランク位置において、運転操作に応じた過渡燃料噴射量を正確に決定することができる。
また、上述した本発明の燃料噴射装置において、前記複数の所定のクランク位置のうちの１つは前記エンジンの吸気行程内に設定され、もう１つは前記エンジンの膨張行程内または排気行程内に設定されていることが望ましい。
エンジンの吸気行程内では、他の行程と比較し、スロットルバルブの開度に応じて吸気圧が大きく変化する。したがって、過渡燃料噴射量を決定する１つの所定のクランク位置をエンジンの吸気行程内に設定することにより、スロットルバルブの開度に応じた、緻密な過渡燃料噴射量の決定を行うことができ、微少な運転操作に対応した正確な過渡燃料噴射量を精度良く求めることができる。
また、過渡燃料噴射量を決定するもう１つのクランク位置をエンジンの膨張行程内または排気行程内に設定し、吸気行程内における過渡燃料噴射に加え、膨張行程内または排気行程内においても過渡燃料噴射を実行することにより、要求される過渡燃料噴射量が大きい場合でも、全量の噴射を確実にかつ迅速に実行することができ、過渡燃料噴射の正確性および迅速性を高めることができる。すなわち、冷機運転時や、低温環境下における運転時、または急でかつ大きなアクセル操作によりスロットルバルブの開度が急にかつ大幅に大きくなった時などに、要求される過渡燃料噴射量が急に大きくなり、吸気行程内で行う過渡燃料噴射で噴射可能な燃料噴射量を超える場合がある。このような場合でも、本発明によれば、過渡燃料噴射を、吸気行程内と、膨張行程内または排気行程内とに分割して実行することにより、過渡燃料噴射量の全量の噴射を確実にかつ早期に行うことができる。
また、上述した本発明の燃料噴射装置において、前記複数の所定のクランク位置のうちの２つを、前記エンジンの吸気行程内における互いに異なる位置にそれぞれ設定してもよい。
このように、過渡燃料噴射量を決定するクランク位置をエンジンの吸気行程内に２つ設定し、吸気行程内における過渡燃料噴射を２回実行することにより、運転操作に応じた過渡燃料噴射の精度を高めることができる。特に、スナップ操作のような素早い小刻みなアクセル操作に応じた正確な過渡燃料噴射を実現することができる。
また、上述した本発明の燃料噴射装置において、前記制御部は、前記燃料噴射部を制御し、前記複数の所定のクランク位置のそれぞれにおいて過渡燃料噴射を実行することが望ましい。
これにより、吸気圧およびエンジン回転数に基づき、過渡運転時における運転操作に応じた迅速な過渡燃料噴射の実行を実現することができる。
また、上述した本発明の燃料噴射装置において、前記エンジンの１サイクル内におけるあるクランク位置を「基準クランク位置」とし、当該基準クランク位置から１サイクルの範囲を「基準サイクル」といい、当該基準サイクル内において過渡燃料噴射を実行するクランク位置を「実行クランク位置」といい、前記基準サイクル内において前記実行クランク位置よりも前に既に過渡燃料噴射が実行されたクランク位置を「実行済みクランク位置」というとすると、前記制御部は、前記実行クランク位置において前記補正後の測定吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記過渡燃料噴射量変換データとに基づいて決定した過渡燃料噴射量から、実行済みクランク位置において実行された過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量の合計を引き、これにより得られた過渡燃料噴射量を、前記実行クランク位置において実行する過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量とすることが望ましい。
このように、１サイクル内における複数の過渡燃料噴射量の決定処理を互いに連携させ、１サイクル内において初回よりも後の過渡燃料噴射量を調整することにより、１サイクル内において決定された複数の過渡燃料噴射量の重複分を除去することができ、過渡燃料噴射量が過大となるのを防止することができる。
上記課題を解決するために、本発明の他の燃料制御装置は、エンジンにおける燃料噴射を行う燃料噴射装置であって、前記エンジンのクランク位置を検出するクランク位置検出部と、前記エンジンの回転数を測定する回転数測定部と、前記エンジンの吸気圧を測定する吸気圧測定部と、前記エンジンにおいて燃料を噴射する燃料噴射部と、記憶部と、過渡運転時における燃料噴射である過渡燃料噴射の量である過渡燃料噴射量を決定すると共に、前記燃料噴射部による過渡燃料噴射を制御する制御部とを備え、前記エンジンの１サイクル間の吸気圧の変化量を「吸気圧変化量」というとすると、前記記憶部には、所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記エンジンの過渡燃料噴射量との関係を予め定めた過渡燃料噴射量変換データが記憶され、前記制御部は、前記クランク位置検出部の検出に基づき前記所定のクランク位置を認識し、前記回転数測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数を認識し、前記吸気圧測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧を認識し、前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧に基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量を測定吸気圧変化量として算出し、当該測定吸気圧変化量、前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数、および前記過渡燃料噴射量変換データに基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの過渡燃料噴射量を決定し、前記燃料噴射部を制御し、前記所定のクランク位置において前記決定した過渡燃料噴射量の過渡燃料噴射を実行し、前記所定のクランク位置は、前記エンジンの１サイクル内において複数設定され、前記制御部は、前記過渡燃料噴射量の決定および当該決定した過渡燃料噴射量の過渡燃料噴射を前記複数のクランク位置のそれぞれにおいて行うことを特徴とする。
このように、現在の吸気圧と１サイクル前の吸気圧との変化量およびエンジン回転数に基づく過渡燃料噴射量の決定と、当該過渡燃料噴射量の過渡燃料噴射とを、１サイクル内において複数回行うことにより、過渡運転時における運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量の決定および迅速な過渡燃料噴射の実行を実現することができる。
また、上述した本発明の他の燃料噴射装置において、前記複数の所定のクランク位置のうちの１つは前記エンジンの吸気行程内に設定され、もう１つは前記エンジンの膨張行程内または排気行程内に設定されていることが望ましい。
このように、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行う１つの所定のクランク位置をエンジンの吸気行程内に設定することにより、スロットルバルブの開度に応じた、緻密な過渡燃料噴射量の決定を行うことができ、微少な運転操作に対応した正確な過渡燃料噴射量を精度良く求めることができる。
また、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うもう１つのクランク位置をエンジンの膨張行程内または排気行程内に設定することにより、冷機運転時、低温環境下における運転時、または急で大きなアクセル操作時等に過渡燃料噴射量が急に大きくなり、吸気行程内で行う過渡燃料噴射で噴射可能な燃料噴射量を超える場合でも、過渡燃料噴射量の全量の噴射を確実かつ迅速に実行することができ、過渡燃料噴射の正確性および迅速性を高めることができる。
また、上述した他の燃料噴射装置において、前記複数の所定のクランク位置のうちの２つを、前記エンジンの吸気行程内における互いに異なる位置にそれぞれ設定してもよい。
これにより、運転操作に応じた過渡燃料噴射の精度を高めることができる。特に、スナップ操作のような素早い小刻みなアクセル操作に応じた正確な過渡燃料噴射を実現することができる。
また、上述した他の燃料噴射装置において、前記エンジンの１サイクル内におけるあるクランク位置を「基準クランク位置」とし、当該基準クランク位置から１サイクルの範囲を「基準サイクル」といい、当該基準サイクル内において過渡燃料噴射を実行するクランク位置を「実行クランク位置」といい、前記基準サイクル内において前記実行クランク位置よりも前に既に過渡燃料噴射が実行されたクランク位置を「実行済みクランク位置」というとすると、前記制御部は、前記実行クランク位置において前記測定吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記過渡燃料噴射量変換データとに基づいて決定した過渡燃料噴射量から、実行済みクランク位置において実行された過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量の合計を引き、これにより得られた過渡燃料噴射量を、前記実行クランク位置において実行する過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量とすることが望ましい。
これにより、１サイクル内において決定された複数の過渡燃料噴射量の重複分を除去することができ、過渡燃料噴射量が過大となるのを防止することができる。
本発明によれば、吸気圧およびエンジン回転数に基づき、過渡運転時における運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量の決定および迅速な過渡燃料噴射の実行を実現することができる。
本発明の実施形態による燃料噴射装置が設けられたエンジンを示す説明図である。 本発明の実施形態による燃料噴射装置においてクランク位置の検出およびエンジン回転数の測定を行う機構を示す説明図である。 本発明の実施形態による燃料噴射装置において過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置を示す説明図である。 所定のエンジン回転数において、複数の異なるスロットルバルブ開度についてクランク位置と吸気圧との関係を示す特性線図である。 所定のエンジン回転数において、スロットルバルブが全閉であるときのクランク位置と吸気圧との関係を示す特性線図である。 所定のクランク位置において、スロットルバルブが全閉であるときのエンジン回転数と吸気圧との関係を示す特性線図である。 吸気圧変化量、エンジン回転数および過渡燃料噴射量の関係を示す過渡燃料噴射量変換マップの説明図である。 本発明の実施形態による燃料噴射装置において、クランク位置Ａにおける過渡燃料噴射処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による燃料噴射装置において、クランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による燃料噴射装置において、クランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による燃料噴射装置において、全閉吸気圧変化量の算出処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しながら説明する。
（燃料噴射装置の構成）
図１は、本発明の実施形態による燃料噴射装置が設けられたエンジンを示している。図１において、エンジン３０は、例えば、自動二輪車等の鞍乗型車両に用いることができる単気筒４サイクルエンジンである。エンジン３０は、内部にクランクシャフト３３を支持するクランクケース３１を備え、クランクケース３１の上部にはシリンダボディ３２が取り付けられ、シリンダボディ３２内には、ピストン３４、クランクシャフト３３とピストン３４とを接続するコネクティングロッド３５等が設けられている。また、シリンダボディ３２の頭部にはシリンダヘッド３６が取り付けられ、シリンダヘッド３６に形成された吸気ポート３７および排気ポート３８には吸気管３９および排気管４０がそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッド３６には、吸気ポート３７を開閉する吸気バルブ４１、排気ポート３８を開閉する排気バルブ４２、および点火プラグ４３が設けられている。また、吸気管３９の途中には、アクセル操作に連動して開閉動作し、吸気管３９（吸気経路）の通路断面積を変化させ、吸気管３９を流れる空気の量を調整するスロットルバルブ４４が設けられている。
また、エンジン３０には、本発明の実施形態による燃料噴射装置５１が設けられている。燃料噴射装置５１は、エンジン３０における燃料噴射を行う装置である。燃料噴射装置５１は、クランク位置検出部および回転数測定部としてのクランクセンサ５２、吸気圧測定部としての吸気圧センサ５３、燃料噴射部としてのインジェクタ５４、記憶部５５、および制御部５６を備えている。
クランクセンサ５２は、クランクケース３１に設けられ、エンジン３０におけるクランク位置の検出、およびエンジン３０のエンジン回転数の測定を行う。吸気圧センサ５３は、吸気管３９の途中であって吸気ポート３７の近傍に設けられ、吸気管３９内の圧力である吸気圧を測定する。インジェクタ５４は、吸気管３９の途中に設けられ、吸気管３９内に燃料噴射を行う。記憶部５５および制御部５６は、鞍乗型車両に設けられ、例えば、エンジン３０の種々の制御を総括的に行うエンジンコントロールユニット５７の一部である。制御部５６は演算処理装置であり、記憶部５５は例えば半導体記憶素子を備えたメモリである。制御部５６の入力端子には、吸気圧センサ５３およびクランクセンサ５２等が電気ケーブルを介して接続されている。また、制御部５６の出力端子には、インジェクタ５４および点火プラグ４３等が電気ケーブルを介して接続されている。また、制御部５６と記憶部５５とはバスを介して互いに接続されている。後述する過渡燃料噴射処理は制御部５６の制御の下で行われ、過渡燃料噴射処理に用いられる値およびデータは記憶部５５に記憶される。
図２は、クランクセンサ５２により、クランク位置の検出およびエンジン回転数の測定を行う機構を示している。クランクケース３１の内部には、図２に示すように、クランク位置を検出するための円盤５８が設けられている。円盤５８は、クランクシャフト３３と同期して回転し、外周部に複数の凸状の歯５９が形成されている。例えば、円盤５８の外周部には、１１個の歯５９が、矢示Ｋが指し示す部分を除き、円盤５８の中心を基準にして３０度間隔で配置されている。
一方、クランクセンサ５２は磁気センサを備え、円盤５８の外周部の近傍に配置されている。クランクセンサ５２は、例えば、クランクセンサ５２に歯５９が接近したときに立ち上がるパルス信号であるクランクパルスを制御部５６へ出力する。円盤５８は、エンジン３０における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および排気行程からなる１サイクルにおいて２回転する。したがって、エンジン３０の回転速度が一定である場合には、１サイクルの長さを２４等分した間隔でクランクパルスが出力される。しかしながら、連続して１１個のクランクパルスが出力された直後の１間隔分、クランクパルスが出力されない区間が到来する。それは、図２中の矢示Ｋが指し示す歯５９のない部分に対応する区間である。制御部５６は、このようなクランクパルスのパターンに基づき、クランク位置を認識することができる。また、制御部５６はクランクパルスの周波数に基づき、エンジン回転数を認識することができる。
以下、説明の便宜上、図２に示すように、１サイクルの長さを２４等分した各区間の開始位置に、区間の順序に応じた番号を付す。番号は０から始まり、２３で終わる。そして、これら区間の開始位置をクランク位置０、１、２、…２３ということとする。クランク位置０〜１０（１２〜２２）は歯５９（クランクパルス）にそれぞれ対応し、クランク位置１１（２３）は、図２中の矢示Ｋが指し示す歯５９のない部分（クランクパルスが出力されない部分）に対応する。また、図２は、ピストン３４が上死点に位置するときのクランクセンサ５２と円盤５８との位置関係を示している。この場合、クランク位置６（１８）を越えた直後のクランク位置において、ピストン３４は上死点に達する。
（過渡燃料噴射処理の内容）
以上説明した本発明の実施形態による燃料噴射装置５１は基本燃料噴射処理および過渡燃料噴射処理を行う。基本燃料噴射処理は定常運転用の燃料噴射処理であり、過渡燃料噴射処理は過渡運転用の燃料噴射処理である。燃料噴射装置５１は、定常運転時には基本燃料噴射処理のみを行い、過渡運転時には基本燃料噴射処理および過渡燃料噴射処理を行う。すなわち、燃料噴射装置５１において、基本燃料噴射処理による基本燃料噴射は過渡運転の有無に拘わらず毎サイクル実施される。そして、過渡運転時には、基本燃料噴射処理による基本燃料噴射に、過渡燃料噴射処理による過渡燃料噴射が追加される。燃料噴射装置５１における基本燃料噴射処理は周知のものであるので、ここではその説明を省略する。
一方、燃料噴射装置５１における過渡燃料噴射処理は概ね次の通りである。すなわち、燃料噴射装置５１が行う過渡燃料噴射処理において、過渡燃料噴射量は、吸気圧変化量とエンジン回転数に基づいて決定される。この過渡燃料噴射量の決定は、所定のクランク位置において行われる。
吸気圧変化量は、１サイクル間の吸気圧の変化量である。吸気圧変化量は、過渡燃料噴射量の決定を行う所定のクランク位置においてクランクセンサ５２により現在測定された吸気圧から、同クランク位置においてクランクセンサ５２により１サイクル前に測定された吸気圧を引くことにより求められる。説明の便宜上、以下、クランクセンサ５２により測定された吸気圧を「測定吸気圧」といい、測定吸気圧の１サイクル間の変化量を「測定吸気圧変化量」という。
また、過渡燃料噴射量の決定に用いるエンジン回転数の値は、１サイクル間（本実施形態では２回転分）のエンジン回転数の平均値である。このエンジン回転数の値は、過渡燃料噴射量の決定を行う現時点から１サイクル前の時点と当該現時点との間に、クランクセンサ５２により複数回測定されたエンジン回転数の平均を算出することにより求められる。
また、過渡燃料噴射量は、過渡燃料噴射量変換マップと、測定吸気圧変化量（後述の全閉吸気圧変化量により補正されたもの）と、クランクセンサ５２により測定されたエンジン回転数とに基づいて決定される。過渡燃料噴射量変換マップは、（補正後の）吸気圧変化量とエンジン回転数と過渡燃料噴射量との関係を予め定めたデータであり、記憶部５５に予め記憶されている。過渡燃料噴射量変換マップを参照することにより、（補正後の）吸気圧変化量およびエンジン回転数から過渡燃料噴射量を定めることができる。
また、燃料噴射装置５１が行う過渡燃料噴射処理において、測定吸気圧変化量を求めた後、過渡燃料噴射量変換マップを用いて過渡燃料噴射量を決定する前に、測定吸気圧変化量は全閉吸気圧変化量により補正される。全閉吸気圧変化量とは、全閉吸気圧の１サイクル間の変化量である。また、全閉吸気圧とは、スロットルバルブ４４が全閉であるときの吸気圧である。全閉吸気圧変化量の算出は、過渡燃料噴射量を決定する所定のクランク位置において行われる。全閉吸気圧変化量は、当該所定のクランク位置において決定された全閉吸気圧から、同クランク位置において１サイクル前に決定された全閉吸気圧を引くことにより求められる。
後述するように、全閉吸気圧はエンジン回転数により変化する。全閉吸気圧は、全閉吸気圧変換テーブルと、クランクセンサ５２により測定されたエンジン回転数とに基づいて決定される。全閉吸気圧変換テーブルは、エンジン回転数と全閉吸気圧との関係を予め定めたデータであり、記憶部５５に予め記憶されている。全閉吸気圧変換テーブルを参照することにより、エンジン回転数から全閉吸気圧を定めることができる。
また、全閉吸気圧の決定に用いるエンジン回転数の値は、１サイクル間（本実施形態では２回転分）のエンジン回転数の平均値である。この値は、全閉吸気圧の決定を行う現時点から１サイクル前の時点と当該現時点との間にクランクセンサ５２により複数回測定されたエンジン回転数の平均を算出することにより求められる。
また、燃料噴射装置５１が行う過渡燃料噴射処理において、過渡燃料噴射量の決定を行う所定のクランク位置は１サイクル内に３つ設定されている。以下、これらの所定のクランク位置を、「クランク位置Ａ」、「クランク位置Ｂ」、「クランク位置Ｃ」という。ここで、図３は、１サイクル内におけるクランク位置Ａ、ＢおよびＣの設定範囲を示している。図３中の信号波形は、クランクセンサ５２から出力されるクランクパルスである。図３に示すように、クランク位置Ａは膨張行程内または排気行程内に設定され、具体的には膨張行程の後期または排気行程の前期に設定され、より具体的にはクランク位置１０からクランク位置１６までの範囲内に設定される。また、クランク位置ＢおよびＣは吸気行程内の異なる位置にそれぞれ設定される。クランク位置Ｂは、具体的には吸気行程の前期または中期に設定され、より具体的にはクランク位置２０からクランク位置２２までの範囲内に設定される。クランク位置Ｃは、具体的には吸気行程の後期、または圧縮行程の直前に設定され、より具体的にはクランク位置２２からクランク位置０までの範囲内に設定される。
過渡燃料噴射量の決定は、クランク位置Ａ、ＢおよびＣのそれぞれの位置において行われる。また、クランク位置Ａ、ＢおよびＣのそれぞれの位置において、過渡燃料噴射量が決定された直後、その決定された過渡燃料噴射量の過渡燃料噴射が直ちに実行される。また、過渡燃料噴射量変換マップは、クランク位置Ａ、ＢおよびＣごとにそれぞれ用意され、記憶部５５に記憶されている。これら３つの過渡燃料噴射量変換マップの内容はそれぞれ異なる。また、全閉吸気圧変換テーブルは、クランク位置Ａ、ＢおよびＣごとにそれぞれ用意され、記憶部５５に記憶されている。これら３つの全閉吸気圧変換テーブルの内容はそれぞれ異なる。
また、燃料噴射装置５１が行う過渡燃料噴射処理においては、過渡燃料噴射量変換マップを用いて過渡燃料噴射量を決定した後、過渡燃料噴射を実行する前に、必要に応じて、噴射量調整処理が行われる。ここで、エンジン３０の１サイクル内におけるあるクランク位置を「基準クランク位置」とし、当該基準クランク位置から１サイクルの範囲を「基準サイクル」といい、当該基準サイクル内において過渡燃料噴射を実行するクランク位置を「実行クランク位置」といい、前記基準サイクル内において前記実行クランク位置よりも前に既に過渡燃料噴射が実行されたクランク位置を「実行済みクランク位置」というとすると、噴射量調整処理とは、実行クランク位置において、補正後の測定吸気圧変化量とエンジン回転数と過渡燃料噴射量変換マップとに基づいて決定した過渡燃料噴射量から、実行済みクランク位置において実行された過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量の合計を引き、これにより得られた過渡燃料噴射量を、実行クランク位置において実行する過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量とする処理である。
例えば、基準クランク位置がクランク位置Ａであり、クランク位置ＡおよびＢにおいてそれぞれ過渡燃料噴射が実行され、クランク位置Ｃにおいてこれから過渡燃料噴射を実行する場合、クランク位置ＡおよびＢがそれぞれ実行済みクランク位置に当たり、クランク位置Ｃが実行クランク位置に当たる。この場合、噴射量調整処理では、クランク位置Ｃにおいて、補正後の測定吸気圧変化量とエンジン回転数と過渡燃料噴射量変換マップとに基づいて決定した過渡燃料噴射量から、クランク位置ＡおよびＢにおいてそれぞれ実行された過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量の合計を引き、これにより得られた過渡燃料噴射量を、クランク位置Ｃにおいて実行する過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量とする。
噴射量調整処理は、実行クランク位置において過渡燃料噴射を実行するときに、当該実行クランク位置が属する基準サイクル内において実行済みクランク位置が存在する場合に実行され、そうでない場合には実行されない。
（過渡燃料噴射量の決定の根拠等）
図４は、エンジン３０の回転数がある一定の値の場合におけるクランク位置と吸気圧との関係を、スロットルバルブ４４の６通りの開度について示している。図４において、黒塗り菱形で示すポイントを結んだ曲線は、スロットルバルブ４４が全閉である場合のクランク位置と吸気圧との関係を示している。白抜き正方形で示すポイントを結んだ曲線は、スロットルバルブ４４の開度が６．２５％である場合のクランク位置と吸気圧との関係を示している。黒塗り三角形で示すポイントを結んだ曲線は、スロットルバルブ４４の開度が１２．５％である場合のクランク位置と吸気圧との関係を示している。×印で示すポイントを結んだ曲線は、スロットルバルブ４４の開度が２５％である場合のクランク位置と吸気圧との関係を示している。黒塗り正方形で示すポイントを結んだ曲線は、スロットルバルブ４４の開度が５０％である場合のクランク位置と吸気圧との関係を示している。黒塗り円形で示すポイントを結んだ曲線は、スロットルバルブ４４が全開（１００％）である場合のクランク位置と吸気圧との関係を示している。なお、図４には、吸気バルブ４１および排気バルブ４２のそれぞれのバルブリフト量とクランク位置との関係も記載されている。
図４からわかる通り、スロットルバルブ４４の開度の変化量と吸気圧変化量との間には相関関係がある。したがって、スロットルバルブ４４の開度の変化量を吸気圧変化量に置き換え、吸気圧変化量に基づいて過渡燃料噴射量を決定することができる。そして、実験またはシミュレーションにより、吸気圧変化量、エンジン回転数、および過渡燃料噴射量の関係を示す過渡燃料噴射量変換マップを作成することができ、この過渡燃料噴射量変換マップを記憶部５５に記憶し、過渡燃料噴射量の決定時に、この過渡燃料噴射量変換マップを参照することにより、吸気圧変化量およびエンジン回転数から過渡燃料噴射量を求めることができる。図７は、過渡燃料噴射量変換マップの一例を示している。
また、図４からわかる通り、スロットルバルブ４４の開度の変化量と吸気圧変化量との間の相関関係は、クランク位置によって異なる。したがって、過渡燃料噴射量の決定を行うクランク位置Ａ、ＢおよびＣごとに、実験またはシミュレーションを行って吸気圧変化量、エンジン回転数および過渡燃料噴射量の関係を求め、それぞれ専用の過渡燃料噴射量変換マップを作成する。そして、このようにして作成したクランク位置Ａ、ＢおよびＣにそれぞれ専用の過渡燃料噴射量変換マップを記憶部５５に記憶し、クランク位置Ａにおける過渡燃料噴射量の決定には、クランク位置Ａ用の過渡燃料噴射量変換マップを参照し、クランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射量の決定には、クランク位置Ｂ用の過渡燃料噴射量変換マップを参照し、クランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射量の決定には、クランク位置Ｃ用の過渡燃料噴射量変換マップを参照する。これにより、各クランク位置Ａ、Ｂ、Ｃにおいて正確な過渡燃料噴射量を求めることができる。
また、図４からわかる通り、吸気行程内において、スロットルバルブ４４の開度の変化に対する吸気圧の変化が大きい。したがって、吸気行程に属するクランク位置ＢまたはＣにおいて吸気圧変化量を用いて過渡燃料噴射量を決定することにより、アクセル操作に応じた吸気圧変化量を高い分解能で捉えることができ、アクセル操作に応じた過渡燃料噴射量を吸気圧変化量に基づいて緻密に定めることができる。
また、図４からわかる通り、膨張行程内および排気行程内においては、スロットルバルブ４４の開度が所定の値（例えば６．２５％）を超えて増加すると、スロットルバルブ４４の開度の変化に対する吸気圧の変化がほとんど生じなくなる。このため、膨張行程または排気行程に属するクランク位置Ａにおける吸気圧変化量を用いて決定される過渡燃料噴射量の最大は、全閉から例えば６．２５％までのスロットルバルブ４４の開度の変化量に対応する量のアクセル操作に応じた過渡燃料噴射量に制限される。
一方、図５は、図４に示すスロットルバルブ４４が全閉である場合のクランク位置と吸気圧との関係を抜き出して示している。なお、図５には、吸気バルブ４１および排気バルブ４２のそれぞれのバルブリフト量とクランク位置との関係も記載されている。また、図６は、スロットルバルブ４４が全閉である場合におけるエンジン回転数と吸気圧との関係を示している。
図５からわかる通り、スロットルバルブ４４が全閉である場合でもクランク位置により吸気圧が異なる。また、図６からわかる通り、スロットルバルブ４４が全閉である場合でも、所定のクランク位置においてエンジン回転数により吸気圧が変化する。すなわち、スロットルバルブ４４の開度が変化せず、かつ吸気の流れがほとんどない状態においても、エンジン回転数に応じて吸気圧が変化することが図６からわかる。アクセル操作が行われたときにはスロットルバルブ４４の開度の変化とエンジン回転数の変化が同時に起こるので、アクセル操作が行われたときの吸気圧の変化には、スロットルバルブ４４の開度の変化に起因する吸気圧変化分と、エンジン回転数の変化に起因する吸気圧変化分とが含まれていると考えられる。そこで、燃料噴射装置５１では、過渡燃料噴射量を決定するに際し、クランクセンサ５２により測定した１サイクル間の吸気圧変化量（すなわち測定吸気圧変化量）を、スロットルバルブ４４が全閉であるときの１サイクル間の吸気圧変化量（すなわち全閉吸気圧変化量）により補正する。具体的には、測定吸気圧変化量から全閉吸気圧変化量を引く。測定吸気圧変化量には、スロットルバルブ４４の開度の変化量に対応する部分と、エンジン回転数の変化量に対応する部分が含まれていると考えられ、また、全閉吸気圧変化量はエンジン回転数の変化量に対応する変化量であると考えられるので、測定吸気圧変化量から全閉吸気圧変化量を引くことにより、測定吸気圧変化量は、スロットルバルブ４４の開度の変化量に対応した変化量に近くなる。したがって、過渡燃料噴射量の決定に際して測定吸気圧変化量から全閉吸気圧変化量を引く補正を行うことにより、アクセル操作に応じた過渡燃料噴射量の正確性を高めることができる。
また、図示していないが、スロットルバルブ４４が全閉である場合において、クランク位置によりエンジン回転数の変化量に対する吸気圧の変化量が異なる。したがって、クランク位置Ａ、ＢおよびＣごとに、それぞれ異なる専用の全閉吸気圧変換テーブルを作成し、これらを記憶部５５に記憶し、クランク位置Ａにおける全閉吸気圧変化量の決定には、クランク位置Ａ用の全閉吸気圧変換テーブルを参照し、クランク位置Ｂにおける全閉吸気圧変化量の決定には、クランク位置Ｂ用の全閉吸気圧変換テーブルを参照し、クランク位置Ｃにおける全閉吸気圧変化量の決定には、クランク位置Ｃ用の全閉吸気圧変換テーブルを参照することにより、各クランク位置Ａ、Ｂ、Ｃにおいて正確な全閉吸気圧変化量を求めることができる。
（燃料噴射処理の具体例）
図８ないし図１１は、燃料噴射装置５１が行う過渡燃料噴射処理の具体的な流れを示している。すなわち、図８はクランク位置Ａにおいて行われる過渡燃料噴射処理の具体的な流れを示し、図９はクランク位置Ｂにおいて行われる過渡燃料噴射処理の具体的な流れを示し、図１０はクランク位置Ｃにおいて行われる過渡燃料噴射処理の具体的な流れを示している。図１１は、過渡燃料噴射処理において行われる全閉吸気圧変化量を算出する処理の一例として、クランク位置Ａにおける全閉吸気圧変化量を算出する処理を示している。
まず、クランク位置Ａにおける過渡燃料噴射処理は次の通りである。すなわち、図８に示すように、まず、制御部５６は、クランクセンサ５２から出力されたクランクパルスを取得したか否かを判断する（ステップＳ１）。制御部５６は、クランプパルスを取得するまで待ち（ステップＳ１：ＮＯ）、クランクパルスを取得した場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、取得したクランクパルスに対応するクランク位置がクランク位置Ａであるか否かを判断する（ステップＳ２）。
ステップＳ１で取得したクランクパルスに対応するクランク位置がクランク位置Ａである場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御部５６は、クランク位置Ａにおける現在のエンジン回転数ＮＡを算出する（ステップＳ３）。現在のエンジン回転数ＮＡは、現時点から遡って１サイクル前の時点と当該現時点との間のエンジン回転数の平均値である。
続いて、制御部５６は、吸気圧センサ５３から、クランク位置Ａにおける現在の測定吸気圧値ＰＡＴを取得し、取得した測定吸気圧値ＰＡＴを記憶部５５に記憶する（ステップＳ４）。続いて、制御部５６は、記憶部５５から、クランク位置Ａにおける１サイクル前の測定吸気圧値ＰＡＴ−１を読み出す（ステップＳ５）。続いて、制御部５６は、クランク位置Ａにおける現在の測定吸気圧値ＰＡＴからクランク位置Ａにおける１サイクル前の測定吸気圧値ＰＡＴ−１を引くことにより、クランク位置Ａにおける測定吸気圧変化量ＤＰＡＴを算出する（ステップＳ６）。
続いて、制御部５６は、クランク位置Ａにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＡを算出する（ステップＳ７）。全閉吸気圧変化量ＤＱＡの算出処理は図１１に示す通りである。すなわち、図１１において、制御部５６は、クランクパルスを取得し（ステップＳ８１：ＹＥＳ）、取得したクランクパルスに対応するクランク位置がクランク位置Ａである場合には（ステップＳ８２：ＹＥＳ）、クランク位置Ａにおける現在のエンジン回転数ＮＡを算出する（ステップＳ８３）。なお、ステップＳ８１ないしＳ８３の処理は、図８中のステップＳ１ないしステップＳ３の処理と同じなので省略することができる。続いて、制御部５６は、クランク位置Ａ用の全閉吸気圧変換テーブルＴＥＡを参照し、クランク位置Ａにおける現在のエンジン回転数ＮＡに対応する全閉吸気圧値ＱＡを決定する（ステップＳ８４）。続いて、制御部５６は、この全閉吸気圧値ＱＡを、クランク位置Ａにおける現在の全閉吸気圧値として記憶部５５に記憶する（ステップＳ８５）。続いて、制御部５６はクランク位置Ａにおける１サイクル前の全閉吸気圧値ＱＡ−１を記憶部５５から読み出す（ステップＳ８６）。続いて、制御部５６は、クランク位置Ａにおける現在の全閉吸気圧値ＱＡからクランク位置Ａにおける１サイクル前の全閉吸気圧値ＱＡ−１を引くことにより、クランク位置Ａにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＡを算出する（ステップＳ８７）。続いて、処理は図８中のステップＳ８へ移行する。
図８中のステップＳ８において、制御部５６は、クランク位置Ａにおける測定吸気圧変化量ＤＰＡＴをクランク位置Ａにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＡにより補正する。具体的には、クランク位置Ａにおける測定吸気圧変化量ＤＰＡＴからクランク位置Ａにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＡを引くことにより、クランク位置Ａにおける補正吸気圧変化量ＤＰＡを算出する。
続いて、制御部５６は、閾値ＴＨＡを記憶部５５から読み出す（ステップＳ９）。ここで、閾値ＴＨＡは、例えば過渡燃料噴射を要しない程度の小さな吸気圧変化によって、過渡燃料噴射が実行されないようにするために設けられた値であり、記憶部５５に予め記憶されている。
続いて、制御部５６は、クランク位置Ａにおける補正吸気圧変化量ＤＰＡが閾値ＴＨＡ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。クランク位置Ａにおける補正吸気圧変化量ＤＰＡが閾値ＴＨＡ以上でない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、処理はステップＳ１へ戻る。
一方、クランク位置Ａにおける補正吸気圧変化量ＤＰＡが閾値ＴＨＡ以上である場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御部５６は、クランク位置Ａ用の過渡燃料噴射量変換マップＴＦＡを参照し、クランク位置Ａにおける現在のエンジン回転数ＮＡ、およびクランク位置Ａにおける補正吸気圧変化量ＤＰＡから、クランク位置Ａにおける過渡燃料噴射量ＦＡＴを決定する（ステップＳ１１）。
続いて、制御部５６は、クランク位置Ａにおける過渡燃料噴射量ＦＡＴを、クランク位置における実行過渡燃料噴射量ＦＡとし（ステップＳ１２）、インジェクタ５４を制御して、実行過渡燃料噴射量ＦＡの過渡燃料噴射を直ちに実行する（ステップＳ１３）。
なお、後述するクランク位置ＢまたはＣにおける過渡燃料噴射処理では、過渡燃料噴射量変換マップを用いて過渡燃料噴射量を決定した後、噴射量調整処理を行うが、クランク位置Ａにおける過渡燃料噴射処理では、噴射量調整処理は行わない。すなわち、本具体例では、噴射量調整処理における基準クランク位置がクランク位置Ａに設定されており、したがって、クランク位置Ａが実行クランク位置である場合、当該実行クランク位置が属する基準サイクル内において実行済みクランク位置が存在することがなく、それゆえ、噴射量調整処理は実行されない。クランク位置Ａにおける過渡燃料噴射処理では、噴射量調整処理を行わないため、ステップＳ１２において、過渡燃料噴射量ＦＡＴを単に実行過渡燃料噴射量ＦＡとする処理を行う。
次に、クランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射処理は次の通りである。クランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射処理は、クランク位置Ｂ用の過渡燃料噴射量変換マップＴＦＢおよびクランク位置Ｂ用の全閉吸気圧変換テーブルＴＥＢが用いられる点と、処理の最後に噴射量調整処理（ステップＳ４２ないしＳ４４）が行われる点を除き、上述したクランク位置Ａにおける過渡燃料噴射処理と同様である。
すなわち、図９に示すように、制御部５６は、クランクセンサ５２から取得したクランクパルスが対応するクランク位置がクランク位置Ｂである場合に、クランク位置Ｂにおける現在のエンジン回転数ＮＢを算出する（ステップＳ３１ないしＳ３３）。続いて、制御部５６は、クランク位置Ｂにおける現在の測定吸気圧値ＰＢＴを吸気圧センサ５３から取得し、これを記憶部５５に記憶した後、クランク位置Ｂにおける１サイクル前の測定吸気圧値ＰＢＴ−１を記憶部５５から読み出し、クランク位置Ｂにおける現在の測定吸気圧値ＰＢＴからクランク位置Ｂにおける１サイクル前の測定吸気圧値ＰＢＴ−１を引くことにより、クランク位置Ｂにおける測定吸気圧変化量ＤＰＢＴを算出する（ステップＳ３４ないしＳ３６）。
続いて、制御部５６は、クランク位置Ｂにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＢを算出する処理を実行する（ステップＳ３７）。全閉吸気圧変化量ＤＱＢの算出処理において、制御部５６は、クランク位置Ｂ用の全閉吸気圧変換テーブルＴＥＢを参照し、クランク位置Ｂにおける現在のエンジン回転数ＮＢに対応する全閉吸気圧値ＱＢを決定し、これをクランク位置Ｂにおける現在の全閉吸気圧値として記憶部５５に記憶した後、クランク位置Ｂにおける１サイクル前の全閉吸気圧値ＱＢ−１を記憶部５５から読み出し、クランク位置Ｂにおける現在の全閉吸気圧値ＱＢからクランク位置Ｂにおける１サイクル前の全閉吸気圧値ＱＢ−１を引くことにより、クランク位置Ｂにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＢを算出する（図１１参照）。
続いて、制御部５６は、クランク位置Ｂにおける測定吸気圧変化量ＤＰＢＴからクランク位置Ｂにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＢを引くことにより、クランク位置Ｂにおける補正吸気圧変化量ＤＰＢを算出し、この補正吸気圧変化量ＤＰＢが閾値ＴＨＢ以上である場合には、クランク位置Ｂ用の過渡燃料噴射量変換マップＴＦＢを参照し、クランク位置Ｂにおける補正吸気圧変化量ＤＰＢおよびクランク位置Ｂにおける現在のエンジン回転数ＮＢから、クランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射量ＦＢＴを決定する（ステップＳ３８ないしＳ４１）。
続いて、制御部５６は噴射量調整処理を行う。本具体例では、噴射量調整処理における基準クランク位置がクランク位置Ａに設定されており、したがって、基準サイクルはクランク位置Ａから１サイクルの範囲である。クランク位置Ｂにおける噴射量調整処理では、クランク位置Ｂが実行クランク位置であり、クランク位置Ａにおいて過渡燃料噴射が実行された場合には、クランク位置Ａが実行済みクランク位置となる。
クランク位置Ｂにおける噴射量調整処理について具体的に説明すると、まず、制御部５６は、クランク位置Ａにおいて過渡燃料噴射が実行されたか否かを判断する（ステップＳ４２）。クランク位置Ａにおいて過渡燃料噴射が実行された場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、制御部５６は、クランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射量ＦＢＴからクランク位置Ａにおける実行過渡燃料噴射量ＦＡを引き、これにより得られた値をクランク位置Ｂにおける実行過渡燃料噴射量ＦＢとする（ステップＳ４３）。一方、クランク位置Ａにおいて過渡燃料噴射が実行されていない場合には（ステップＳ４２：ＮＯ）、制御部５６は、クランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射量ＦＢＴをクランク位置Ｂにおける実行過渡燃料噴射量ＦＢとする（ステップＳ４４）。
続いて、制御部５６は、インジェクタ５４を制御して、実行過渡燃料噴射量ＦＢの過渡燃料噴射を直ちに実行する（ステップＳ４５）。
次に、クランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射処理は次の通りである。クランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射処理は、クランク位置Ｃ用の燃料噴射量変換テーブルＴＦＣおよびクランク位置Ｃ用の全閉吸気圧変換テーブルＴＥＣが用いられる点を除き、上述したクランク位置Ｂにおける過渡燃料噴射処理と同様である。
すなわち、図１０に示すように、制御部５６は、クランクセンサ５２から取得したクランクパルスが対応するクランク位置がクランク位置Ｃである場合に、クランク位置Ｃにおける現在のエンジン回転数ＮＣを算出する（ステップＳ６１ないしＳ６３）。続いて、制御部５６は、クランク位置Ｃにおける現在の測定吸気圧値ＰＣＴを吸気圧センサ５３から取得し、これを記憶部５５に記憶した後、クランク位置Ｃにおける１サイクル前の測定吸気圧値ＰＣＴ−１を記憶部５５から読み出し、クランク位置Ｃにおける現在の測定吸気圧値ＰＣＴからクランク位置Ｃにおける１サイクル前の測定吸気圧値ＰＣＴ−１を引くことにより、クランク位置Ｃにおける測定吸気圧変化量ＤＰＣＴを算出する（ステップＳ６４ないしＳ６６）。
続いて、制御部５６は、クランク位置Ｃにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＣを算出する処理を実行する（ステップＳ６７）。全閉吸気圧変化量ＤＱＣの算出処理において、制御部５６は、クランク位置Ｃ用の全閉吸気圧変換テーブルＴＥＣを参照し、クランク位置Ｃにおける現在のエンジン回転数ＮＣに対応する全閉吸気圧値ＱＣを決定し、これをクランク位置Ｃにおける現在の全閉吸気圧値として記憶部５５に記憶した後、クランク位置Ｃにおける１サイクル前の全閉吸気圧値ＱＣ−１を記憶部５５から読み出し、クランク位置Ｃにおける現在の全閉吸気圧値ＱＣからクランク位置Ｃにおける１サイクル前の全閉吸気圧値ＱＣ−１を引くことにより、クランク位置Ｃにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＣを算出する（図１１参照）。
続いて、制御部５６は、クランク位置Ｃにおける測定吸気圧変化量ＤＰＣＴからクランク位置Ｃにおける全閉吸気圧変化量ＤＱＣを引くことにより、クランク位置Ｃにおける補正吸気圧変化量ＤＰＣを算出し、この補正吸気圧変化量ＤＰＣが閾値ＴＨＣ以上である場合には、クランク位置Ｃ用の過渡燃料噴射量変換マップＴＦＣを参照し、クランク位置Ｃにおける補正吸気圧変化量ＤＰＣおよびクランク位置Ｃにおける現在のエンジン回転数ＮＣから、クランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射量ＦＣＴを決定する（ステップＳ６８ないしＳ７１）。
続いて、制御部５６は噴射量調整処理を行う。クランク位置Ｃにおける噴射量調整処理の基準クランク位置は、クランク位置Ｂにおける噴射量調整処理の基準クランク位置と同じく、クランク位置Ａに設定されている。クランク位置Ｃにおける噴射量調整処理において、まず、制御部５６は、クランク位置ＡまたはＢにおいて過渡燃料噴射が実行されたか否かを判断する（ステップＳ７２）。クランク位置ＡおよびＢの双方において過渡燃料噴射が実行された場合（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、制御部５６は、クランク位置Ａにおける実行過渡燃料噴射量ＦＡとクランク位置Ｂにおける実行過渡燃料噴射量ＦＢとの合計値を、クランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射量ＦＣＴから引き、これにより得られた値をクランク位置Ｃにおける実行過渡燃料噴射量ＦＣとする（ステップＳ７３）。また、クランク位置Ａのみにおいて過渡燃料噴射が実行された場合には、制御部５６は、クランク位置Ａにおける実行過渡燃料噴射量ＦＡをクランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射量ＦＣＴから引き、これにより得られた値をクランク位置Ｃにおける実行過渡燃料噴射量ＦＣとする。また、クランク位置Ｂのみにおいて過渡燃料噴射が実行された場合には、制御部５６は、クランク位置Ｂにおける実行過渡燃料噴射量ＦＢをクランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射量ＦＣＴから引き、これにより得られた値をクランク位置Ｃにおける実行過渡燃料噴射量ＦＣとする。一方、クランク位置ＡおよびＢのいずれにおいても過渡燃料噴射が実行されていない場合には（ステップＳ７２：ＮＯ）、制御部５６は、クランク位置Ｃにおける過渡燃料噴射量ＦＣＴをクランク位置Ｃにおける実行過渡燃料噴射量ＦＣとする（ステップＳ７４）。
続いて、制御部５６は、インジェクタ５４を制御して、実行過渡燃料噴射量ＦＣの過渡燃料噴射を直ちに実行する（ステップＳ７５）。
以上説明した通り、本発明の実施形態による燃料噴射装置５１によれば、全閉吸気圧変化量により補正した測定吸気圧変化量を用いて過渡燃料噴射量を決定するので、過渡運転時における運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量の決定を実現することができる。また、１サイクル内において過渡燃料噴射を行うクランク位置を複数設定し、それぞれのクランク位置において互いに異なる専用の過渡燃料噴射量変換マップおよび全閉吸気圧変換テーブルを用いて過渡燃料噴射量を決定するので、運転操作に応じた正確な過渡燃料噴射量の決定および迅速な過渡燃料噴射の実行を実現することができる。また、１サイクル内において複数設定されたクランク位置のそれぞれにおいて、過渡燃料噴射量の決定後直ちに過渡燃料噴射を実行することにより、過渡運転時における運転操作に応じた迅速な過渡燃料噴射を実現することができる。また、吸気圧変化量およびエンジン回転数に基づき、正確な過渡燃料噴射量の決定と迅速な過渡燃料噴射を行うことができるので、過渡燃料噴射処理を行うに当たり、スロットルバルブ４４の開度の検出値が不要となる。したがって、基本燃料噴射処理を行う際にもスロットルバルブ４４の開度が不要な場合（基本燃料噴射処理においてスピードデンシティ法を採用している場合）には、スロットルバルブ４４の開度を検出するスロットルセンサをエンジン３０から廃除することができ、エンジンの小型化および低コスト化を図ることができる。
また、本発明の実施形態による燃料噴射装置５１によれば、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置Ｂを、図３および図４に示すようにスロットルバルブ４４の開度の変化に対する吸気圧の変化が大きい吸気行程内に設定することにより、アクセル操作に応じた過渡燃料噴射量を吸気圧変化量を用いて緻密に定めることができる。また、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置Ａを膨張行程内または排気行程内に設定することにより、例えば冷機運転時や、低温環境下における運転時、または急でかつ大きなアクセル操作によりスロットルバルブの開度が急にかつ大幅に大きくなった時に、要求される過渡燃料噴射量が急に大きくなった場合でも、過渡燃料噴射量の全量の噴射を確実かつ迅速に実行することができ、過渡燃料噴射の正確性および迅速性を高めることができる。また、吸気行程内において、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置として、クランク位置Ｂに加えてクランク位置Ｃを設定し、吸気行程内における２回の過渡燃料噴射を可能にしたことにより、例えばスナップ操作のような素早い小刻みなアクセル操作に応じた正確な過渡燃料噴射を実現することができる。
また、本発明の実施形態による燃料噴射装置５１において噴射量調整処理を行うことにより、１サイクル内のクランク位置Ａ、Ｂ、Ｃにおいて決定された複数の過渡燃料噴射量の重複分を除去することができ、過渡燃料噴射量が過大となるのを防止することができる。
なお、上述した実施形態では、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置として、１サイクル内に３つのクランク位置Ａ、ＢおよびＣを設定する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。例えば、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置を１サイクル内に２つにしてもよい。この場合、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行う２つのクランク位置のうちの１つを吸気行程内に設定し、もう１つを膨張行程内または排気行程内に設定する。また、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行う２つのクランク位置のすべてを吸気行程内に設定し、膨張行程内および排気行程内のいずれにも過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置を設定しないこととしてもよい。また、過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行うクランク位置を１サイクル内に４つ以上設定してもよい。
また、上述した実施形態では、測定吸気圧変化量を全閉吸気圧変化量で補正する場合を述べたが、本発明の他の態様においては、測定吸気圧変化量を全閉吸気圧変化量で補正しない構成を採用してもよい。この場合、測定吸気圧変化量を全閉吸気圧変化量で補正する作用効果を得ることができないが、複数のクランク位置のそれぞれにおいて吸気圧変動量およびエンジン回転数に基づいて過渡燃料噴射量の決定および過渡燃料噴射を行う構成により、スロットルセンサを用いることなく、過渡燃料噴射を迅速に行うことができる。
また、上述した実施形態では、本発明の燃料噴射装置を単気筒エンジンに適用する場合を例にあげたが、発明の燃料噴射装置は複数気筒のエンジンにも適用することができる。
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う燃料噴射装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
３０ エンジン
３１ クランクケース
３２ シリンダボディ
３３ クランクシャフト
３４ ピストン
３５ コネクティングロッド
３６ シリンダヘッド
３７ 吸気ポート
３８ 排気ポート
３９ 吸気管
４０ 排気管
４１ 吸気バルブ
４２ 排気バルブ
４３ 点火プラグ
４４ スロットルバルブ
５１ 燃料噴射装置
５２ クランクセンサ
５３ 吸気圧センサ
５４ インジェクタ
５５ 記憶部
５６ 制御部
５７ エンジンコントロールユニット
５８ 円盤
５９ 歯

Claims (10)

  1. エンジンにおける燃料噴射を行う燃料噴射装置であって、
    前記エンジンのクランク位置を検出するクランク位置検出部と、
    前記エンジンの回転数を測定する回転数測定部と、
    前記エンジンの吸気圧を測定する吸気圧測定部と、
    前記エンジンにおいて燃料を噴射する燃料噴射部と、
    記憶部と、
    過渡運転時における燃料噴射である過渡燃料噴射の量である過渡燃料噴射量を決定すると共に、前記燃料噴射部による過渡燃料噴射を制御する制御部とを備え、
    前記エンジンの１サイクル間の吸気圧の変化量を「吸気圧変化量」といい、前記エンジンの吸気経路を開閉するスロットルバルブが全閉であるときの前記エンジンの吸気圧を「全閉吸気圧」といい、前記エンジンの１サイクル間の全閉吸気圧の変化量を「全閉吸気圧変化量」というとすると、前記記憶部には、所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記エンジンの過渡燃料噴射量との関係を予め定めた過渡燃料噴射量変換データ、および、前記所定のクランク位置における前記エンジンの回転数と前記エンジンの全閉吸気圧との関係を予め定めた全閉吸気圧変換データが記憶され、
    前記制御部は、
    前記クランク位置検出部の検出に基づき前記所定のクランク位置を認識し、
    前記回転数測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数および１サイクル前の回転数を認識し、
    前記吸気圧測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧を認識し、
    前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧に基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量を測定吸気圧変化量として算出し、
    前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数および１サイクル前の回転数、並びに前記全閉吸気圧変換データに基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの全閉吸気圧変化量を算出し、
    前記全閉吸気圧変化量により前記測定吸気圧変化量を補正し、
    当該補正後の測定吸気圧変化量、前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数、および前記過渡燃料噴射量変換データに基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの過渡燃料噴射量を決定することを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 前記所定のクランク位置は前記エンジンの１サイクル内において複数設定され、前記記憶部には、前記複数の所定のクランク位置ごとにそれぞれ定められた互いに異なる複数の前記過渡燃料噴射量変換データ、および、前記複数の所定のクランク位置ごとにそれぞれ定められた互いに異なる複数の前記全閉吸気圧変換データが記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
  3. 前記複数の所定のクランク位置のうちの１つは前記エンジンの吸気行程内に設定され、もう１つは前記エンジンの膨張行程内または排気行程内に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
  4. 前記複数の所定のクランク位置のうちの２つは、前記エンジンの吸気行程内における互いに異なる位置にそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
  5. 前記制御部は、前記燃料噴射部を制御し、前記複数の所定のクランク位置のそれぞれにおいて過渡燃料噴射を実行することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の燃料噴射装置。
  6. 前記エンジンの１サイクル内におけるあるクランク位置を「基準クランク位置」とし、当該基準クランク位置から１サイクルの範囲を「基準サイクル」といい、当該基準サイクル内において過渡燃料噴射を実行するクランク位置を「実行クランク位置」といい、前記基準サイクル内において前記実行クランク位置よりも前に既に過渡燃料噴射が実行されたクランク位置を「実行済みクランク位置」というとすると、前記制御部は、前記実行クランク位置において前記補正後の測定吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記過渡燃料噴射量変換データとに基づいて決定した過渡燃料噴射量から、実行済みクランク位置において実行された過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量の合計を引き、これにより得られた過渡燃料噴射量を、前記実行クランク位置において実行する過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量とすることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射装置。
  7. エンジンにおける燃料噴射を行う燃料噴射装置であって、
    前記エンジンのクランク位置を検出するクランク位置検出部と、
    前記エンジンの回転数を測定する回転数測定部と、
    前記エンジンの吸気圧を測定する吸気圧測定部と、
    前記エンジンにおいて燃料を噴射する燃料噴射部と、
    記憶部と、
    過渡運転時における燃料噴射である過渡燃料噴射の量である過渡燃料噴射量を決定すると共に、前記燃料噴射部による過渡燃料噴射を制御する制御部とを備え、
    前記エンジンの１サイクル間の吸気圧の変化量を「吸気圧変化量」というとすると、前記記憶部には、所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記エンジンの過渡燃料噴射量との関係を予め定めた過渡燃料噴射量変換データが記憶され、
    前記制御部は、
    前記クランク位置検出部の検出に基づき前記所定のクランク位置を認識し、
    前記回転数測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数を認識し、
    前記吸気圧測定部の測定により前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧を認識し、
    前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の吸気圧および１サイクル前の吸気圧に基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの吸気圧変化量を測定吸気圧変化量として算出し、
    当該測定吸気圧変化量、前記所定のクランク位置における前記エンジンの現在の回転数、および前記過渡燃料噴射量変換データに基づき、前記所定のクランク位置における前記エンジンの過渡燃料噴射量を決定し、
    前記燃料噴射部を制御し、前記所定のクランク位置において前記決定した過渡燃料噴射量の過渡燃料噴射を実行し、
    前記所定のクランク位置は、前記エンジンの１サイクル内において複数設定され、前記制御部は、前記過渡燃料噴射量の決定および当該決定した過渡燃料噴射量の過渡燃料噴射を前記複数のクランク位置のそれぞれにおいて行うことを特徴とする燃料噴射装置。
  8. 前記複数の所定のクランク位置のうちの１つは前記エンジンの吸気行程内に設定され、もう１つは前記エンジンの膨張行程内または排気行程内に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
  9. 前記複数の所定のクランク位置のうちの２つは、前記エンジンの吸気行程内における互いに異なる位置にそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
  10. 前記エンジンの１サイクル内におけるあるクランク位置を「基準クランク位置」とし、当該基準クランク位置から１サイクルの範囲を「基準サイクル」といい、当該基準サイクル内において過渡燃料噴射を実行するクランク位置を「実行クランク位置」といい、前記基準サイクル内において前記実行クランク位置よりも前に既に過渡燃料噴射が実行されたクランク位置を「実行済みクランク位置」というとすると、前記制御部は、前記実行クランク位置において前記測定吸気圧変化量と前記エンジンの回転数と前記過渡燃料噴射量変換データとに基づいて決定した過渡燃料噴射量から、実行済みクランク位置において実行された過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量の合計を引き、これにより得られた過渡燃料噴射量を、前記実行クランク位置において実行する過渡燃料噴射の過渡燃料噴射量とすることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の燃料噴射装置。
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