JP5011172B2 - 多気筒エンジンの燃料噴射制御機構、及びそれを備える乗り物 - Google Patents

Description

本発明は各燃焼室及びそれに連なる吸気流路の下流側及び上流側にそれぞれ設けられる下流側燃料噴射手段及び上流側燃料噴射手段の燃料噴射を制御する多気筒エンジンの燃料噴射制御機構、それを備える車両及び燃料噴射制御方法に関する。「燃料噴射量の配分を制御する」ことは、下流側燃料噴射手段及び上流側燃料噴射手段の燃料噴射量の配分を直接的に制御するだけでなく、下流側燃料噴射手段及び上流側燃料噴射手段の燃料噴射する時間を制御することにより間接的に前記燃料噴射量の配分を制御することも含む。

外部の空気を燃焼室へと導く吸気流路において、その上流側と下流側にインジェクタがそれぞれ配置された多気筒エンジンが実用に供されている。この多気筒エンジンでは、吸気流路に２つのスロットルバルブが設けられており、この２つのスロットルバルブのうち下流側に配置されたスロットルバルブを挟むようにして２つのインジェクタが上流側及び下流側にそれぞれ配置されている。このように配置された２つのインジェクタにおいて、下流側のインジェクタは、燃焼室側に指向するように配置され、上流側のインジェクタは、上流側のスロットルバルブに指向するように配置されている。このようにして配置されているため、下流側のインジェクタから燃料を噴射すると、燃焼室に到達する時間が短くエンジン出力の過渡応答性が良好となり、上流側のインジェクタから燃料を噴射すると、前記燃料が上流側のスロットルバルブに衝突し霧化することにより混合気濃度の偏りが低減し、エンジン出力の向上と排気の浄化を実現することができる。

これら２つのインジェクタの燃料噴射量の配分は、エンジン回転数に応じて変えられ、エンジン回転数が低い場合、下流側のインジェクタだけで燃料を噴射させ、エンジン回転数が高くなるに従い上流側のインジェクタにおける燃料噴射量の割合が増加するように制御されている。これにより低回転時において、エンジン出力の過渡応答性が良好になり、高回転時において、混合気濃度の偏りが低減し、エンジン出力の向上と排気の浄化を実現することができる。（例えば特許文献１参照）
特開２００４−１００４５８号公報

しかし前述のように各吸気流路に２つのインジェクタが設けられた場合において、前記２つのインジェクタの燃料噴射量の配分を、吸気流路毎にどのように変えるかについて、特許文献１には何ら開示されていない。切替方法としては、２つのインジェクタの燃料噴射量の配分を全ての吸気流路に対し同時に変える方法が考えられるが、この方法では、各燃焼室における出力の過渡応答が同時に発生する。前記多気筒エンジンでは、全ての燃焼室の出力が重畳されたものがエンジンの出力として現れる。そのため各燃焼室における出力の過渡応答が抑制されているとは言え、僅かな過渡応答が重畳されていくと、エンジン出力に大きな過渡応答、つまりエンジン出力に急激な変動として現れてしまう。このようにエンジン出力に急激な変動が運転者に不快感を与えることがある。

本発明の目的は、各燃焼室に対し複数の燃料噴射手段が配置され、前記複数の燃料噴射手段の燃料噴射量が相互に対応付けて制御する多気筒エンジンの燃料噴射制御機構において、前記燃料噴射手段の燃料噴射量の配分を変えてもエンジン出力に急激な変動を生じることがなく、運転者が快適に操作できる燃料噴射制御機構を提供することである。

本発明の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構は、各燃焼室及びそれに連なる吸気流路の下流側及び上流側にそれぞれ設けられる下流側燃料噴射手段と上流側燃料噴射手段とを有する複数の燃料噴射手段群と、前記各燃料噴射手段群の下流側燃料噴射手段及び前記各上流側燃料噴射手段の燃料噴射量配分を変える燃料噴射制御装置とを備え、前記燃料噴射制御装置は、少なくとも１つの前記燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様が他の前記燃料噴射手段群の配分の変化の態様と異なるように、各燃料噴射手段群の前記配分を変えるように構成されるものである。

本発明に従えば、燃料噴射量の配分を変える際、全ての燃料噴射手段群の前記配分が同じ態様で変化することがない。これによって全ての燃焼室における空燃比の変動が同じ態様で変化することがなく、少なくとも１つの燃焼室の出力変動が他の燃焼室の出力変動と異なるようにすることができる。全燃焼室の出力を重畳したものがエンジン出力となる。そのため出力変動を異ならせることが可能になることにより、何れかの燃焼室で急激な出力変動を生じても、他の燃焼室の出力変動が安定するように設定することにより緩衝される。これによりエンジン出力の変動は滑らかなものとなる。従って操作者は、エンジン出力の急激な変動を感ずることなく快適に操作を行うことができる。

上記発明において、前記燃料噴射制御装置は、前記少なくとも１つの燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分を変更するタイミングと、前記他の燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分を変更するタイミングとを変えることで、前記変化の態様を異ならせるように構成されることが好ましい。

この構成に従えば、複数の燃焼室のうち少なくとも１つの燃焼室において、急激な出力変動が生じるタイミングを他の燃焼室と異ならせることができる。これによって燃料噴射量の配分が変えられて出力が急激に変動している燃焼室と、燃料噴射量の配分が変えられず出力が変動しない燃焼室とを共存させることができる。そのため両者の出力が重畳したエンジン出力の変動は、滑らかなものとなり、操作者は出力の急激な変動を感ずることなく快適に操作を行うことができる。

上記発明において、前記複数の燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分を変更するタイミングの各々が、互いに違うことが好ましい。この構成に従えば、配分を変えるタイミングが、全ての燃焼室において異なる。これにより急激な出力変動を生じる燃焼室に対する出力変動が安定した燃焼室の数が増え、エンジン出力の変動がより滑らかなものとなる。

上記発明において、前記タイミングは、エンジン回転数及びスロットルバルブの開度に応じて規定されていることが好ましい。エンジン回転数及びスロットルバルブの開度とエンジン出力の急激な変動の発生とは関連性を有している。そのため前述の構成に従えば、その関連性を考慮しながら変更開始条件を設定することができるので、エンジン出力の急激な変動が発生しないような変更開始条件に設定することが容易である。

上記発明において、前記燃料噴射制御装置は、前記少なくとも１つの燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分の変化の勾配と、前記他の燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分の変化の勾配とを変えることで、前記変化の態様を異ならせるように構成されることが好ましい。

この構成に従えば、複数の燃料噴射手段群のうち少なくとも１つの燃料噴射手段群の配分の変化の勾配が異なる。これにより燃料噴射量の配分の変化の勾配が急なため急激な出力変動を生じる燃焼室と、燃料噴射量の配分の変化の勾配が緩やかなため出力変動が安定している燃焼室とを共存させることができる。そのため両者の出力を重畳させることで、エンジン出力の変動は滑らかなものとなり、操作者は出力の急激な変動を感ずることなく快適に操作を行うことができる。

上記発明において、前記勾配は、エンジン回転数及びスロットル開度に応じて規定されていることが好ましい。エンジン回転数及びスロットルバルブの開度とエンジン出力の急激な変動の発生とは関連性を有している。そのため前述の構成に従えば、その関連性を考慮しながら勾配を設定することができるので、エンジン出力の急激な変動が発生しないような勾配に設定することができる。

本発明の乗り物は、複数の燃焼室と前記複数の燃焼室の各々に連なる吸気流路とを有する多気筒エンジンを備える車両であって、上記発明の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構を備えるものである。この構成に従えば、運転者が快適に操作可能な乗り物を実現することができる。

本発明の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置は、前記多気筒エンジンの複数の燃料噴射手段群の各々に備わる、各燃焼室及びそれに連なる吸気流路の下流側及び上流側にそれぞれ設けられる下流側及び上流側燃料噴射手段の燃料噴射量の配分を変え、少なくとも１つの前記燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様が他の前記燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様と異なるように、各燃料噴射手段群の前記配分を変えるように構成されるものである。

この構成に従えば、全ての燃料噴射手段群の前記配分が同じ態様で変化することがない。これによって全ての燃焼室における空燃比の変動もまた同じ態様で変化することがなく、少なくとも１つの燃焼室の出力変動が他の燃焼室の出力変動と異なるようにすることができる。全燃焼室の出力を重畳したものがエンジン出力となる。そのため出力変動を異ならせることが可能になることにより、何れかの燃焼室で急激な出力変動を生じても、出力変動がない他の燃焼室の出力により急激な変動を生じる出力が緩衝される。これによりエンジン出力の変動は滑らかなものとなる。従って操作者は、エンジン出力の急激な変動を感ずることなく快適に操作を行うことができる。

本発明の多気筒エンジンの燃料噴射制御方法は、複数の燃料噴射手段群の各々に含まれ、各燃焼室及びそれに連なる吸気流路の下流側及び上流側にそれぞれ設けられる下流側及び上流側燃料噴射手段の燃料噴射量の配分を変える燃料噴射制御工程を有し、少なくとも１つの前記燃料噴射手段群の前記配分を、その変化の態様が他の前記燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様と異なるように変える方法である。

この構成に従えば、全ての燃料噴射手段群の前記配分が同じ態様で変化することがない。これによって全ての燃焼室における空燃比の変動もまた同じ態様で変化することがなく、少なくとも１つの燃焼室の出力変動が他の燃焼室の出力変動と異なるようにすることができる。全燃焼室の出力を重畳したものがエンジン出力となる。そのため出力変動を異ならせることが可能なことにより、何れかの燃焼室で急激な出力変動を生じても、出力変動がない他の燃焼室の出力により急激な変動を生じる出力が緩衝される。これによりエンジン出力の変動は滑らかなものとなる。従って操作者は、エンジン出力の急激な変動を感ずることなく快適に操作を行うことができる。

上記発明において、前記変化の態様の違いとしては、前記配分を変えるタイミングがあり、複数の燃料噴射手段群は、前記タイミングが規定される複数の変更開始条件のうちいずれかの変更開始条件に対応付けられ、前記燃料噴射制御工程は、前記複数の変更開始条件を充足するか否かを判断する判断工程と、前記判断工程にて変更開始条件を充足すると判断した勾配に対応付けられる燃料噴射手段群の前記配分を変える配分変更工程とを有し、前記複数の燃料噴射手段群のうち少なくとも１つの燃料噴射手段群が他の前記燃料噴射手段群の前記変更開始条件と異なる前記変更開始条件に対応付けられることが好ましい。

本発明に従えば、複数の燃焼室のうち少なくとも１つの燃焼室において、急激な出力変動が生じるタイミングを他の燃焼室と異ならせることができる。これによって燃料噴射量の配分が変えられて出力が急激に変動している燃焼室と、燃料噴射量の配分が変えられず出力が変動しない燃焼室とを共存させることができる。そのため両者の出力が重畳したエンジン出力の変動は、滑らかなものとなり、操作者は出力の急激な変動を感ずることなく快適に操作を行うことができる。

本発明によれば、エンジン出力に急激な変動を生じることがなく、運転者が快適に操作できる。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御機構２０を備える自動二輪車１を示す側面図である。図１に示す自動二輪車１は、運転者が上体を前傾させて搭乗するロードスポーツタイプのものを示している。以下の説明で用いる方向の概念は、図１に示す自動二輪車１に搭乗したライダー（図示せず）が、自動二輪車１の進行方向を前方Ｆとして見たときの方向の概念と一致するものとする。具体的には、図１の紙面左方が前方Ｆであり、紙面右方が後方であり、紙面奥行き方向が左右方向である。以下に、自動二輪車１についてさらに詳細に説明する。

自動二輪車１は、前輪２及び後輪３を備えている。前輪２は、略上下方向に延びるフロントフォーク５の下端部にて回転自在に支持されている。フロントフォーク５は、その上端部に設けられているアッパーブラケット（図示せず）とアッパーブラケットの下方に設けられているアンダーブラケット（図示せず）を介してステアリングシャフト（図示せず）に支持されている。ステアリングシャフトは、ヘッドパイプ６によって回動自在に支持されている。アッパーブラケットには、左右へ延びるバー型のステアリングハンドル４が取り付けられている。運転者は、ステアリングシャフトを回動軸として、このステアリングハンドル４を時計回り又は反時計回りに回動することによって、前輪２を所望の方向へ転向させることができる。またステアリングハンドル４の右端部には、スロットルグリップ（図示せず）が回動可能に設けられている。このスロットルグリップは、後述する下流側に設けられたスロットルバルブ２２Ａ（図２参照）にワイヤを介して連結されている。

ヘッドパイプ６からは、左右一対のメインフレーム７が若干下方に傾斜しながら後方へ延びており、これら一対のメインフレーム７の後部に左右一対のピボットフレーム８が接続されている。このピボットフレーム８には、略前後方向に延びるスイングアーム９の前端部が枢着されている。スイングアーム９の後端部には、駆動輪である後輪３が回転自在に支持されている。ステアリングハンドル４の後方には、燃料を貯留する燃料タンク１０がメインフレーム７に支持されて設けられている。この燃料タンク１０の後方には、運転者騎乗用のシート１１がメインフレーム７やリヤフレーム１７等に支持されて設けられている。

前輪２と後輪３との間には、並列四気筒のエンジン１２がメインフレーム７及びピボットフレーム８等に支持されている。エンジン１２の燃焼室３５（図２）の各々には、排気ポート４１及び吸気ポート４０が形成されている。排気ポート４１には、排気管４４（図２）を介してマフラー（図示せず）が接続されており、吸気ポート４０には、メインフレーム７の内側に配設されている四連のスロットル装置１３が接続されている。

このスロットル装置１３は、エンジン１２の吸気ポート４０の各々に連なる吸気管４２（図２）と、これら吸気管４２内の吸気流路４５（図２）に設けられて前記吸気流路４５を開閉する２つのスロットルバルブ２２（図２）とを備えている。２つのスロットルバルブ２２は、上流側及び下流側に離して吸気流路４５にそれぞれ設けられている。スロットル装置１３の吸気管４２の上流側には、燃料タンク１０の下方に配設されているエアクリーナボックス４３が接続され、前方からの走行風圧（ラム圧）を利用して外気を取り込む構成となっている。

エンジン１２はその出力軸であるクランクシャフト３２（図２）を有し、クランクシャフト３２は変速機（図示せず）及びチェーン１９等を介して後輪３に接続されている。エンジン１２は、並列四気筒エンジンに限られず、Ｖ型４気筒エンジンであってもよく、並列６気筒エンジンであってもよく、多気筒エンジンであればよい。自動二輪車１には、このエンジン１２を含む車体前部から車体両側にわたる部分を覆うようにカウリング１６が設けられている。そして自動二輪車１の各構成は、燃料噴射手段であるＥＣＵ２３（図２）によって電子制御されている。

図２は、エンジン１２の構成の概略を示すブロック図である。図２を参照しつつ、エンジン１２の構成について更に詳細に説明する。なお図２では、ＥＣＵ２３に接続される信号線を１点鎖線にて示している。エンジン１２は、４つのシリンダ３４が形成されたシリンダブロック３０を有し、各シリンダ３４内にピストン３１が往復運動可能に挿入されている。シリンダブロック３０の下端には内方にクランク室３６が形成されたクランクケース３８が設けられており、このクランク室３６にはクランクシャフト３２が回転可能に収納されている。

クランクシャフト３２は、コンロッド３７を介して全てのピストン３１に連結されており、ピストン３１が往復運動することによってクランクシャフト３２が回転するように構成されている。クランクシャフト３２の一端部は、変速機（図示せず）に連結されており、他端部には、エンジン回転数を検出するべくクランク角センサ３９（エンジン回転数検出手段）が設けられている。クランク角センサ３９は、ＥＣＵ２３に電気的に接続されている。また変速機には、連結しているギアのポジション、つまりギアポジションを検出すべくギアポジションセンサ５６が設けられている。ギアポジションセンサ５６は、ＥＣＵ２３に電気的に接続されている。

シリンダブロック３０の上端には、シリンダ３４の開口を閉塞するようにシリンダヘッド２９が設けられ、このシリンダヘッド２９には燃焼室３５が形成される。またこの燃焼室３５に先端が表出するように、シリンダヘッド２９には点火プラグ３３が装着される。さらにこの点火プラグ３３は、ＥＣＵ２３や図示しない電源（バッテリ）に電気的に接続され、その先端から火花を発生して燃焼室３５の燃料や空気から成る混合気を燃焼させるように構成されている。点火プラグ３３の点火時期はＥＣＵ２３によって制御されている。

さらにシリンダヘッド２９には、前述した吸気ポート４０と排気ポート４１とが燃焼室３５に開口するように形成されている。前述した通り、吸気ポート４０は、吸気管４２を介してエアクリーナボックス４３に接続され、排気ポート４１は、排気管４４を介してマフラー（図示せず）に接続されている。吸気ポート４０及び排気ポート４１には、各々のポート４０，４１を開閉するべく吸気バルブ４６及び排気バルブ４７がそれぞれ配置されている。吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、クランクシャフト３２に連動して各々のポート４０，４１を開閉するように構成されている。

吸気ポート４０に連なる吸気管４２内の吸気流路４５には、上述の通り上流側及び下流側に隔てて２つのスロットルバルブ２２が配置されている。以下では、何れか一方のスロットルバルブ２２を説明する場合、下流側のものを下流側スロットルバルブ２２Ａといい、上流側のものを上流側スロットルバルブ２２Ｂという。上流側スロットルバルブ２２Ｂは、ＥＣＵ２３に接続されたモータにより開閉される。ＥＣＵ２３は、エンジン１２の運転状態に応じて上流側スロットルバルブ２２Ｂを開閉して、吸気流路４５の開度を調整する。また下流側スロットルバルブ２２Ａは、前述した通りスロットルグリップ（図示しない）にワイヤ（図示せず）を介して連結され、前記スロットルグリップに連動して吸気流路４５の開度を調整するように構成されている。

これら２つのスロットルバルブ２２Ａ，２２Ｂにより、前述した通りスロットル装置１３を構成している。このスロットル装置１３は、スロットルグリップに連動して、吸気流路４５の開度を制御するものである。本実施の形態ではスロットル装置１３を機械式のスロットル装置で構成しているが、スロットルグリップの開度を検出するグリップポジションセンサを設けて、このグリップポジションセンサの検出結果に基づいて、ＥＣＵ２３が下流側スロットルバルブ２２Ａを開閉して吸気流路４５の開度を制御する電子制御スロットル装置であってもよい。また各スロットルバルブ２２には、その開度を検出するためのスロットルポジションセンサ５４（バルブ角センサ，スロットル開度検出手段）が設けられている。

また各々の吸気管４２には、吸気流路４５に燃料を噴射する燃料噴射手段である２つのインジェクタ４８が設けられており、これら２つのインジェクタ４８によってインジェクタ群５５を構成する。２つのインジェクタ４８のうち一方は、燃焼室３５に指向させて下流側スロットルバルブ２２Ａよりさらに下流側に配置され、他方は、燃焼室３５に指向させて上流側スロットルバルブ２２Ｂよりさらに上流側に配置されている。以下では、２つのインジェクタ４８のうち何れか一方のインジェクタ４８を説明する場合、下流側に配置されるインジェクタ４８を下流側インジェクタ４８Ａといい、上流側に配置されるインジェクタ４８を上流側インジェクタ４８Ｂという。

これら２つのインジェクタ４８は、燃料パイプ５０を介して燃料供給ポンプ５１（フューエルポンプ）に接続されている。燃料供給ポンプ５１は、燃料タンク１０に接続されており、燃料タンク１０に貯留されている燃料を燃料供給ポンプ５１を介して各インジェクタ４８に供給するためのポンプである。つまり２つのインジェクタ４８は、燃料供給ポンプ５１から供給された燃料を吸気流路４５に噴射するように構成されている。そしてこの燃料噴射のタイミングおよび燃料の噴射量（又は噴射時間）は、２つのインジェクタに電気的に接続されるＥＣＵ２３によって制御されている。

なお下流側インジェクタ４８Ａは、上流側インジェクタ４８Ｂに比べて、燃料噴射量の分解能が高いが一度に燃料噴射できる量が少ない。また上流側インジェクタ４８Ｂは、その配置位置について図２に詳細に描かれていないが、燃料を噴射する方向と吸気管４２が延びる方向とが略平行になるように配置されている。これによって上流側インジェクタ４８Ｂで噴射したとき、より多くの燃料を燃焼室に噴き込むことができる。さらに吸気管４２には、その吸気圧力を検出すべく、吸気圧センサ５７が設けられている。この吸気圧センサ５７もまた、他のセンサと同様にＥＣＵ２３に電気的に接続されている。

自動二輪車１の各構成を制御するＥＣＵ２３は、演算処理装置であるＣＰＵ５２と、ＣＰＵ５２が実行すべきプログラム等を記憶するメモリ５３とを備えている。メモリ５３は、前述の通りプログラムと共に、各種センサ３９，５４，５６，５７で検出された検出結果を記憶するように構成され、またＣＰＵ５２は、メモリ５３に記憶されたプログラムを実行して、前記検出結果に基づいて自動二輪車１の各構成を制御するように構成されている。

このような構成を有するエンジン１２は、２つのスロットルバルブ２２が開いた状態において、エアクリーナボックス４３を介して外部から各吸気流路４５に空気を取り込み、この空気を各燃焼室３５へと導いている。空気が燃焼室３５に導かれる途中で少なくとも一方のインジェクタ４８から吸気流路４５に燃料が噴射され、前記空気と燃料とが混合されて混合気が生成される。この混合気は、吸気バルブ４６が開くことで、燃焼室３５に導かれる。その後、吸気バルブ４６により吸気ポート４０が閉じられて、ＥＣＵ２３により点火プラグ３３が点火され、燃焼室３５内の混合気が爆発（燃焼）する。このときの爆発力（各々の燃焼室３５の出力に相当）によりピストン３１が下方に押圧される。

爆発（燃焼）後、排気ポート４１が開けられると共に下方まで押し下げられたピストン３１がクランクシャフト３２の慣性力により押し上げられて、燃焼室３５の排気ガスを排気ポート４１に排気する。そして排気ポート４１が排気バルブ４７により閉じられると共に吸気ポート４０が開くと、再び混合気が燃焼室３５に導かれる。このような往復運動が複数のピストン３１において行われることで、これらピストン３１に連結するクランクシャフト３２が回転する。

燃料噴射制御機構２０は、基本的に、ＥＣＵ２３と、燃焼室３５毎に設けられた４つのインジェクタ群５５と、クランク角センサ３９と、バルブ角センサ５４とを有する。ＥＣＵ２３は、クランク角センサ３９と、バルブ角センサ５４からエンジン回転数及びスロットル開度を取得しつつ、同一のインジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８を相互に関連付けて制御すると共に、これらのインジェクタ４８を他のインジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８と独立して制御するように構成されている。

図３は、ＥＣＵ２３による変更制御のフローを示すフローチャートである。図４は、スロットル開度及びエンジン回転数の時間変化と、各インジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の相対的な割合の時間変化を示すグラフである。図５は、各インジェクタ群５５の上流側インジェクタ４８Ｂの燃料噴射量の割合とエンジン回転数との関係を示すグラフである。以下では、ＥＣＵ２３の制御について、図３及び図４を参照しつつ説明する。

ＥＣＵ２３は、エンジン回転数及びスロットル開度等により、各インジェクタ群５５により噴射すべき燃料の噴射量（以下、「規定燃料噴射量」）を常時演算している。またＥＣＵ２３は、エンジン回転数及びスロットル開度等に応じて各インジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８に前記規定燃料噴射量をどのような配分で噴射させるかが規定された変更前燃料噴射条件を予め記憶しており、その記憶する変更前燃料噴射条件に基づいて前記２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分を制御している。前記変更前燃料噴射条件は、図４の時刻ｔ１までに示されているように、例えば下流側インジェクタ４８Ａが噴射する割合が規定燃料噴射量の１００％であり、上流側インジェクタ４８Ｂが噴射する割合が規定燃料噴射量の０％である。ただし変更前燃料噴射条件に含まれる割合は、上述した割合に限定するものではなく、上流側インジェクタ４８Ｂが少量噴射するようにしてもよい。

ＥＣＵ２３は、このような状態を所定の条件を充足するまで維持する。そしてＥＣＵ２３は、前記所定の条件を充足すると、各インジェクタ群５５の２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分を変える。このときにおける２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分の変化の態様は、インジェクタ群５５毎に異なる。その変化の態様の違いとしては、配分を変更するタイミングの違い、及び配分の増減の勾配の違いがある。本実施の形態では、ＥＣＵ２３に記憶されている複数の変更開始条件のうち何れかの変更開始条件を充足するまで前記燃料噴射量の配分を一定に保持する制御が行われる。

複数の変更開始条件は、各インジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分を変えるタイミングを規定するものであり、そのタイミングが相互に異なっている。また各インジェクタ群５５は、それら複数の変更開始条件のうちの何れかの変更開始条件に対応付けられている。本実施の形態では、４つの変更開始条件があり、各インジェクタ群５５が各々一対一で対応付けられている。つまり各インジェクタ群５５毎に変更開始条件が決められている。また本実施の形態において、変更開始条件には、エンジン回転数に関するものとスロットル開度に関するものが含まれる。つまり前記タイミングは、エンジン回転数及びスロットル開度に応じて規定されている。

更に詳細に説明すると、第３インジェクタ群５５及び第４インジェクタ群５５の変更開始条件は、エンジン回転数がＥ１（ｒｐｍ）以上、スロットル開度がθ１（ｒａｄ）以上であり、また第１インジェクタ群５５の変更開始条件は、エンジン回転数がＥ２（ｒｐｍ）以上、スロットル開度がθ１（ｒａｄ）以上であり、第２インジェクタ群５５の変更開始条件は、エンジン回転数がＥ３（ｒｐｍ）以上、スロットル開度がθ１（ｒａｄ）以上である。ここでエンジン回転数Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の関係は、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３である。

なお４つの燃焼室３５は、前方から見て右から順に第１、第２、第３及び第４燃焼室３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄといい、第１乃至第４インジェクタ群５５は、第１乃至第４燃焼室３５に対応付けてそれぞれ設けられたものである。ただし第１乃至第４インジェクタ群５５が前方から見て右から順に配置されるものに限定しない。

ＥＣＵ２３は、このような変更開始条件に基づいて、前記２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分をインジェクタ群５５毎に独立して変える。つまりＥＣＵ２３は、エンジンの始動後、規定燃料噴射量の演算と共に、前記クランク角センサ３９及びバルブ角センサ５４の検出結果に基づいてエンジン回転数及びスロットル開度を演算し、第１乃至第４インジェクタ群５５の変更開始条件が充足していないかを判断する（ステップＳ１）。図４に示すようにエンジン回転数がＥ１（ｒｐｍ）を越え、スロットル開度がθ１（ｒａｄ）を越えると（図４の時刻ｔ１参照）、ＥＣＵ２３は、第３及び第４インジェクタ群５５の変更開始条件を充足していると判断し、第３及び第４インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分を変える（ステップＳ２）。このときＥＣＵ２３は、予め定められて記憶された変更条件に基づいて、第３及び第４インジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の割合を変化させる。

変更条件とは、２つのインジェクタ４８の各々の燃料噴射量の割合をどのように変更させるかを示すものである。本実施形態では、インジェクタ群５５毎に定められているけれども、例えば２つの変更条件を記憶しておき、４つのインジェクタ群５５をどちらかの変更条件に対応付けるようにしておいてもよい。例えば、第１乃至第３インジェクタ群５５を１つの変更条件に対応付け、第４インジェクタ群５５をもう１つの変更条件に対応付ける。

また本実施の形態において変更条件では、前記２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分がスロットル開度及びエンジン回転数に応じて規定されている。具体的には、変更条件は、スロットル開度θ及びエンジン回転数Ｅのとき、２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の割合がｘ％と（１−ｘ）％というように規定されている。なお変更条件が異なるとは、スロットル開度及びエンジン回転数と２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分との対応関係が異なることを意味している。具体的には、スロットル開度とエンジン回転数とからインジェクタ４８の燃料噴射量の配分を一義的に決めるマップが異なることを意味している。変更条件が異なることで、各インジェクタ群５５の配分の増減の勾配が変わる。

スロットル開度をθ１以上で一定に保持した時のエンジン回転数Ｅと各インジェクタ群５５における下流側インジェクタ４８Ａの燃料噴射量の割合との関係を図５に示す。図５に示すとおり第１乃至第４インジェクタ群５５の変更条件は互いに異なっている。更に詳細に説明すると第１乃至第３インジェクタ群５５の変更条件に対し第４インジェクタ群５５の変更条件が特に大きく異なっている。第４インジェクタ群５５は、第１乃至第３インジェクタ群５５に比べて配分の変更が行われるエンジン回転数Ｅの範囲が広範囲である（図４も参照）。また細かい点について説明すると、第３インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分の変化が時間に対して曲線的であるのに対し、第１、第２及び第４インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分の変化が時間に対して直線的である。ただし各インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分は、前述した通り、スロットル開度とエンジン回転数とで決まるものであり、スロットル開度及びエンジン回転数の上昇の度合いが変われば、時間に対する配分の増減の勾配は異なる。

ＥＣＵ２３は、第３インジェクタ群５５の変更条件に応じて第３インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分を変え、第４インジェクタ群５５の変更条件に応じて第４インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分を変化させる。やがて第３及び第４インジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の配分が予め定められた配分（変更後燃料噴射条件）になったとＥＣＵ２３が判断すると（ステップＳ３）、ＥＣＵ２３はその変更制御を停止して前記２つのインジェクタ４８の各々の燃料噴射量の割合を変更後燃料噴射条件で維持し続ける（ステップＳ４）。前記変更後燃料噴射条件は、図４に示されているように、例えば下流側インジェクタ４８Ａが噴射する割合が規定燃料噴射量の９５％であり、上流側インジェクタ４８Ｂが噴射する割合が規定燃料噴射量の５％である。ただし変更後燃料噴射条件は、上述した割合に限定するものではない。

ＥＣＵ２３は、第３及び第４インジェクタ群５５に関して前記ステップＳ１乃至ステップＳ４の変更制御を行っている間も、第１及び第２インジェクタ群５５の変更開始条件を充足していないかを判断し続けている（ステップＳ１）。そして図４に示すようにエンジン回転数がＥ２（ｒｐｍ）を越え、スロットル開度がθ１（ｒａｄ）を越えると（図４の時刻ｔ２参照）、ＥＣＵ２３は、第１インジェクタ群５５の変更開始条件を充足していると判断し、第３及び第４インジェクタ群５５と同様に、第１インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分を第１インジェクタ群５５の変更条件に応じて変える（ステップＳ２）。そしてＥＣＵ２３は、前記２つのインジェクタ４８の各々が変更後燃料噴射条件を充足すると、その変更制御を停止し（ステップＳ３）、その割合を維持し続ける（ステップＳ４）。

これらの変更制御は、エンジン回転数がＥ３（ｒｐｍ）を越え、スロットル開度がθ１（ｒａｄ）を越えたとき（図４の時刻ｔ３参照）にも、第２インジェクタ群５５において行われる。これにより第１乃至第４インジェクタ群５５の全てにおいて、それらの燃料噴射量の配分が変更される（例えば図４の時刻ｔ４参照）。つまりＥＣＵ２３は、第１乃至第４インジェクタ群５５に対し互いに独立して（並行して）上述のような変更制御を行っている。

図６は、第１乃至第４燃焼室３５の平均空燃比の時間変化とエンジン１２の出力トルクの時間変化を示すグラフであり、図６（ａ）が平均空燃比、図６（ｂ）が平均トルクである。図６（ａ）及び（ｂ）には、本実施の形態の変更制御により得られた結果が破線で示され、後述する各インジェクタ群５５の変更制御を同期させたときに得られた結果が実線で示されている。さらに図６（ａ）には、目標空燃比（車両により異なるが約１２．３）が１点鎖線で示されている。

前述したとおり各インジェクタ群５５の変更制御は、同期させることなく独立して行われており、各インジェクタ群５５の変更制御の開始のタイミング及び燃料噴射量の配分の増減の勾配（変更条件）は、他のインジェクタ群５５のものと異なっている。そのため各インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分を変える際、全てのインジェクタ群５５における燃料噴射量の配分が同じ態様で変化しない。これによって全ての燃焼室３５における空燃比の変動もまた同じ態様で変化することがなく、一部の燃焼室３５（例えば第３燃焼室３５Ｃ）の出力変動が他の燃焼室（例えば第１，２及び４燃焼室３５Ａ，Ｂ，Ｄ）の出力変動と異なるようにすることができる。全燃焼室３５の出力が重畳されたものがエンジン１２の出力（トルク）となる。そのため出力変動を異ならせることにより、前記一部の燃焼室３５の出力に急激な変動が生じても、出力変動が安定した残余の燃焼室３５の出力より前記一部の燃焼室３５の出力が緩衝される。これにより前記エンジン１２の出力の変動は滑らかなものとなる。特に変更開始条件及び変更条件が異なっているインジェクタ群５５の数が多ければ多いほど、急激な出力変動を生じている燃焼室３５に対する出力変動が安定している燃焼室３５の数が多くなり、エンジン１２の出力変動がより滑らかになる。以下では、エンジン１２の出力変動が滑らかになったことを、各インジェクタ群５５の変更制御を同期させた場合のものと比較して説明する。

図７は、各インジェクタ群５５の変更制御を同期させた場合のスロットル開度及びエンジン回転数の時間変化と、４つのインジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８の噴射量の相対的な割合を示すグラフである。まず図７に示すような各インジェクタ群５５の変更制御を同期させた場合について説明する。ＥＣＵ２３は、エンジン回転数がＥ４（ｒｐｍ）を越え、スロットル開度がθ１（ｒａｄ）を超えていると判断すると（図７の時刻ｔ５参照）、第１乃至第４インジェクタ群５５における２つのインジェクタ４８の各々の燃料噴射量の割合を予め定められた共通の変更条件で変える。このとき第１乃至第４インジェクタ群５５の変更制御は、同期するように制御されている。

このような各インジェクタ群５５の変更制御を同期させた場合、図６（ａ）に示すように変更制御後に空燃比が大きくかつ急激に変動する。その結果、図６（ｂ）に示すようにエンジン１２の出力（トルク）も大きくかつ急激に変動している。この大きくかつ急激なトルク変動が運転者に不快感を与えることがある。それに対し本実施形態の場合、図６（ａ）に示すように、同期させた場合に比べて空燃比の変動が滑らかであり、目標空燃比の近傍で推移している。その結果、図６（ｂ）に示すようにエンジン１２の出力（トルク）も滑らかな変動となる。そのため運転者が急激なトルク変動を感ずることなく快適に運転することができる。

また「エンジン回転数及びスロットルバルブの開度」と「エンジン出力の急激な変動の発生」とは関連性を有している。そのため変更開始条件をエンジン回転数及びスロットルバルブの開度に応じて規定することで、前記関連性を考慮しながら変更開始条件を設定することができる。これによりエンジン出力の急激な変動が発生しないような変更開始条件に設定することが容易である。

また変更開始条件を規定することで、第１乃至第４燃焼室３５Ａ〜３５Ｄにおいて急激な出力変動が生じるタイミングをそれぞれ異ならせることができる。これによって燃料噴射量の配分が変えられて出力が急激に変動している燃焼室３５と、燃料噴射量の配分が変えられず出力が変動しない燃焼室３５とを共存させることができる。そのため両者の出力が重畳したエンジン出力の変動は、滑らかなものとなり、操作者は出力の急激な変動を感ずることなく快適に操作を行うことができる。

また前記各インジェクタ群５５の燃料噴射量の配分の増減の勾配を異ならせることで、少なくとも１つの燃焼室３５における空燃比の変動を緩やかにすることができる。つまり前記燃焼室の出力変動を安定した状態にすることができる。これによって急激な出力変動の燃焼室３５と出力が安定している燃焼室３５とを共存させることができる。両者を重畳させることで、スロットルグリップの動作に対するエンジン出力の即応性を確保しつつ、エンジン出力の変動を滑らかにすることができる。

図８は、他の制御方法で各インジェクタ群５５の変更制御を行った場合における、スロットル開度及びエンジン回転数の時間変化と、４つのインジェクタ群５５における各インジェクタ４８の燃料噴射量の割合を示すグラフである。以下では、前述した制御方法と別の制御方法で各インジェクタ群５５の変更制御を行った場合について説明する。具体的には、第１乃至第４インジェクタ群５５の各々の変更開始条件は同一であるが、第１乃至第４インジェクタ群５５の変更条件が全て異なっている。

ＥＣＵ２３は、エンジン回転数がＥ５（ｒｐｍ）を越え、スロットル開度がθ３（ｒａｄ）を越えると（図８の時刻ｔ６参照）、変更開始条件を充足したと判断し、第１乃至第４インジェクタ群５５の変更制御を開始する。変更条件は、第１乃至第４インジェクタ群５５毎に異なっており、スロットル開度及びエンジン回転数に応じて規定されている。具体的には、変更条件は、第１実施形態と同様に、スロットル開度θ及びエンジン回転数Ｅのとき、２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の割合がｘ％と（１−ｘ）％というように規定されている。そのためＥＣＵ２３は、第１インジェクタ群５５の変更制御をエンジン回転数Ｅ６で終了し（図８の時刻ｔ７参照）、第２インジェクタ群５５の変更制御をエンジン回転数Ｅ７で終了し（図８の時刻ｔ８参照）、第３インジェクタ群５５の変更制御をエンジン回転数Ｅ８で終了し（図８の時刻ｔ９参照）、第４インジェクタ群５５の変更制御をエンジン回転数Ｅ９で終了する（図８の時刻ｔ１０参照）。つまり、各インジェクタ群５５の配分の増減の勾配が異なる。このような変更制御を行うことによっても、前述した制御方法と同様に、エンジン１２の出力変動を滑らかにすることができる。なお変更制御中にエンジン回転数が減少した場合、ＥＣＵ２３は、そのエンジン回転数の減少に応じて、各インジェクタ群５５の２つのインジェクタの燃料噴射量の配分の変更を行う。

変更条件は、上述したようなもの以外であってもよく、例えば変更制御の途中で燃料噴射量の割合の変動を止めるようにしてもよく、又は段階的に燃料噴射量の割合を変化させるようにしてもよく、またこれらの組み合わせであってもよい。また変更条件は、２つのインジェクタ４８の燃料噴射量の割合により規定しているが、単に燃料噴射量により規定してもよく、燃料噴射時間により規定してもよい。いずれにしても燃料噴射量の配分が変更されるべく制御されたものであればよい。

また変更開始条件は、エンジン回転数及びスロットル開度に関するものでなくともよく、スロットルバルブ２２の開閉動作の加速度、吸気圧力及び吸気圧力の変化率、並びにギアのポジションに関するものであってもよい。スロットルバルブ２２の開閉動作の加速度は、得られたスロットル開度を利用してＥＣＵ２３により演算することにより得られる。吸気圧力は、吸気圧センサ５７から得られる。吸気圧力の変化率は、前記吸気圧力を利用してＥＣＵ２３により演算することにより得られる。ギアのポジションは、ギアポジションセンサ５６から得られる。また本実施の形態では、インジェクタ群５５に含まれるインジェクタは、２つであるが３つ以上であってもよい。更に具体的に説明すると、下流側及び上流側インジェクタ４８Ａ，４８Ｂの何れか一方が２以上設けられて、インジェクタ群５５に３つ以上のインジェクタ４８が含まれてもよく、また下流側及び上流側インジェクタ４８Ａ，４８Ｂの各々が２つ以上設けられて、インジェクタ群５５に４つ以上のインジェクタ４８が含まれてもよい。

以上のように、各燃焼室及びそれに連なる吸気流路の上流側及び下流側にそれぞれ燃料噴射手段が設けられ、これら燃料噴射手段の燃料噴射量が相互に対応付けて変えられるエンジンに適している。

本発明の実施形態に係る燃料噴射装置を備える自動二輪車を示す側面図である。 エンジンの構成の概略を示すブロック図である。 ＥＣＵによる変更制御のフローを示すフローチャートである。 スロットル開度及びエンジン回転数の時間変化と、各インジェクタ群における各インジェクタの燃料噴射量の相対的な割合の時間変化を示すグラフである。 各インジェクタ群の上流側インジェクタの燃料噴射量の割合とエンジン回転数との関係を示すグラフである。 第１乃至第４燃焼室の平均空燃比の時間変化とエンジンの出力トルクの時間変化を示すグラフである。 各インジェクタ群の変更制御を同期させた場合における、スロットル開度及びエンジン回転数の時間変化と、各インジェクタ群における各インジェクタの燃料噴射量の相対的な割合の時間変化を示すグラフである。 他の制御方法で各インジェクタ群の変更制御を行った場合における、スロットル開度及びエンジン回転数の時間変化と、各インジェクタ群における各インジェクタの燃料噴射量の相対的な割合の時間変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 自動二輪車
１２ エンジン
２０ 燃料噴射制御機構
２３ ＥＣＵ
３５ 燃焼室
３９ クランク角センサ
４５ 吸気流路
４８ インジェクタ
５４ バルブ角センサ
５５ インジェクタ群

Claims (7)

1. 多気筒エンジンの燃料噴射制御機構であって、
   各燃焼室及びそれに連なる吸気流路の下流側及び上流側にそれぞれ設けられ、同一種類の燃料を噴射する下流側燃料噴射手段と上流側燃料噴射手段とを有する複数の燃料噴射手段群と、
   前記各燃料噴射手段群の下流側燃料噴射手段及び上流側燃料噴射手段の燃料噴射量の配分を変える燃料噴射制御装置とを備え、
   前記燃料噴射制御装置は、少なくとも１つの前記燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様が他の前記燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様と異なるように、各燃料噴射手段群の前記配分を変えるように構成されることを特徴とする多気筒エンジンの燃料噴射制御機構。
2. 前記燃料噴射制御装置は、前記多気筒エンジンの出力の急激な変動の発生に基づいて前記各燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様を変えることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構。
3. 前記燃料噴射制御装置は、エンジン回転数及びスロットルバルブの開度に応じて前記各燃料噴射手段群の前記配分の変化の態様を変えることを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構。
4. 前記燃料噴射制御装置は、エンジン回転数及びスロットルバルブの開度に応じて前記燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分を変えるように構成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構。
5. 前記燃料噴射制御装置は、前記少なくとも１つの燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分を変更するタイミングと、前記他の燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分を変更するタイミングとを変えることで、前記変化の態様を異ならせるように構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構。
6. 前記燃料噴射制御装置は、前記少なくとも１つの燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分の変化の勾配と、前記他の燃料噴射手段群の燃料噴射量の配分の変化の勾配とを変えることで、前記変化の態様を異ならせるように構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構。
7. 複数の燃焼室と前記複数の燃焼室の各々に連なる吸気流路とを有する多気筒エンジンを備える乗り物であって、
   請求項１乃至６の何れか１つに記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御機構を備えることを特徴とする乗り物。

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