JPH0323340A - ２サイクルエンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産呈上夏祉里公立 本発明は、２サイクルエンジンにおける燃料噴射装置に
関し、特に燃料噴射装置を電子制御回路により制御する
電子燃料噴射装置（ＥＦＩ）に関する。

長』四Ｕえ直 特公昭６３−４０２５７号公報に、クランク室予圧式２
サイクル内燃機関において、クランク室内圧を検出する
圧力検出器と、前記圧力検出器の出力に基づき燃料噴射
量を制御する制御装置とを備え、前記クランク室内圧の
変動量によって吸入空気量を検出して燃料噴射量を決め
るようにした内燃機関の燃料噴射装置が示されている。

この燃料噴射装置は燃料噴射量を吸入空気量とエンジン
回転速度とによって制御するマスフロ一方式〇ＥＦＩで
あるが、燃料噴射量を吸気管圧力とエンジン回転速度と
によって制御するスピードデンシティ方式のＥＦＩも従
来知られている． さらに、燃料噴射量をスロットル弁開度とエンジン回転
速度とによって制御する所謂スロットルスピード方式の
ＥＦＩが知られている．この方式においては、エンジン
回転数およびスロットル弁開度の値の組合わせに応じて
、必要な燃料噴射時間を予めメモリに記憶した制御マッ
プを用意しておき、運転に際しては、センサで検知され
たエンジン回転数とスロットル弁開度の値に基づいて前
記燃料噴射時間を前記制御マップから読み取って出力し
、これによって燃料供給量を制御する。制御マップは、
実機を作動させ、エンジン回転数およびスロットル弁開
度を一定に保ちながら、燃料噴射量すなわち燃料噴射時
間を変化させて排気ガス、馬力および燃費等を実測し、
これらの測定値を総合判断して、最適な燃料噴射時間を
決定し、エンジン回転数およびスロットル弁開度の組合
わせによって決まるメモリのアドレスに前記時間を記憶
することによって作威され、このような燃料噴射時間記
憶方法および装置が特公昭６２−８６２４号公報に開示
されている． ”゜シ゛と　る゛ 本発明は、上記スロットルスピード方式のＥＦＩを例え
ばレーサーに使われるような高性能２サイクルエンジン
に適用した時に生ずる次のような問題を解決しようとす
るものである． かかる高性能２サイクルエンジンは、運転時における排
気管内の排気脈動を高度に利用して充填効率を高めてい
るので、運転時における吸入空気量と、排気脈動を利用
できないモータリング時における吸入空気量との間に著
しい差がある．第１図は上記のような高性能２サイクル
エンジンにおけるエンジン回転数Ｎ．と吸入空気ｆＧａ
との関係を例示したグラフで、曲ＩＩＩＡＦは運転時す
なわちシリンダ内で燃焼が行われている時の或るスロッ
トル弁開度における吸入空気量を示し、曲線Ｍはモータ
リング時すなわちシリンダ内で燃焼が行われていない時
の同一スロットル弁開度における吸入空気量を示す。低
回転数域においては、両吸入空気ＩＦ，Ｍの差は小さい
が、高回転数域においては排気脈動を利用する運転時の
吸入空気量Ｆと排気脈動を利用しないモータリング時の
吸入空気量Ｍとの間には大きな差がある。なお、運転中
に失火すると吸入空気量は曲線Ｆの値から曲線Ｍの値に
落ちる。

前記制御マップは当然曲線Ｆを基準として作成されてお
り、吸入空気ｆＦに対して最適な燃料噴射量を記憶して
いる．従って、運転中に吸入空気量Ｆ，Ｍの差が大きい
高回転数域において失火すると、吸入空気量はＭに低下
するにもかかわらず吸入空気量Ｆに相当する燃料が噴射
されて空燃比が過濃となり、この状態が続くので、一度
失火状態におちいると再点火すなわち再運転ができなく
なる． 低回転敵域においては、吸入空気量Ｆ，Ｍの差が小さい
ので、失火により空燃比が極端に過濃となることはなく
、そのままで再点火が可能である．しかし反面、この領
域においてはスロットル弁開度が小さく、スロットル弁
下流の吸気管内負圧（吸気負圧）が大きい。そしてこの
吸気負圧はスロットル弁開度の変化に応じて大きく変化
するので、過渡的にスロットル弁開度に対する標準の負
圧から偏倚することが多い。従って低回転数域において
は、空燃比を常に適性に維持するには、燃料噴射量をス
ロットル弁開度によって制御するよりも、実際の吸気負
圧を検出して該負圧によって制御する方が好ましい。

一方、高回転数域においては、スロットル弁が全開また
は全開近くまで開かれており、特にレーサー用２サイク
ルエンジン等のスロットルのボア径が大きいエンジンに
おいては、吸気負圧が小さく（すなわち大気圧に近＜）
、かつスロットル弁開度の変化に対する吸気負圧の変化
も小さい。

従ってこの領域においては吸気負圧を充分な精度で検出
できないので、スロットル弁開度によって燃料噴射量を
制御するのが望ましい．”′　るための　　　よび このため、第１の本発明による２サイクルエンジンの燃
料噴射量制御装置は、通常運転時におけるエンジン回転
数とスロットル弁開度の各組合わせに対する最適燃料噴
射量を予め記憶させた基本噴射量マップと、エンジン回
転数とスロットル弁開度の各組合わせに対する標準の吸
気負圧を予め記憶させた標準負圧マップと、吸気負圧を
検知する負圧センサとを備え、前記標準負圧マップから
検索された標準負圧の値が所定値より大きい時には、前
記基本噴射量マップから検索された噴射量の値を前記検
索された標準負圧と前記負圧センサにより検知された負
圧との偏差に応じて補正した値に基づいて燃料噴射量を
制御し、前記標準負圧マップから検索された標準負圧の
値が所定値より小さい時には、前記基本噴射量マップに
基づいて燃料噴射量を制御する． この第１の本発明装置によれば、吸気負圧が所定値より
大きい低負荷域においては吸気負圧に応じた燃料噴射量
制御が行われ、吸気負圧が所定値より小さい高負荷域に
おいては、スロットル弁開度に応じた燃料噴射量制御が
行われ、低、高両負荷域においてそれぞれの領域に最適
の制御が行われる． 従って全回転数域を通じて空燃比が最適値に維持され、
エンジン出力の向上、燃料消費量の低減に大きく寄与す
る。

第２の本発明による燃料噴射量制御装置は、さらに、失
火時におけるエンジン回転数とスロットル弁開度の各組
合わせに対する最適燃料噴射量を予め記憶させた失火時
噴射量マップと、失火を検知する失火検知手段とを備え
、前記標準負圧マップから検索された標準負圧の値が所
定値より小さい時には、前記失火検知手段が失火を検知
しない場合は前記基本噴射量マップに基づいて、前記失
火検知手段が失火を検知した場合は前記失火時噴射量マ
ップに基づいて燃料噴射量を制御する。

この発明によれば、前述のように失火した時に再点火が
困難な高回転数域においてエンジンが失火すると、失火
検知手段がこれを検知することにより、制御マップが基
本噴射量マップから失火時噴射量マップに切換えられ、
この結果次の燃料噴射量は前記第１図のモータリング時
すなわち失火時の吸入空気量曲線Ｍに対する最適燃料噴
射量となるので、空燃比が過濃となることはなく、次の
サイクルで混合気が点火してエンジンは再び運転状態と
なる． 裏腹班 第２図は本発明の一実施例を示す略図で、１は２サイク
ルエンジン、２はそのクランク室、３はシリンダ、４は
ピストン、５はコンロッド、６はクランク軸である。吸
気管７内を流れる空気中に燃料噴射弁８から燃料が噴射
されて混合気が作られ、この混合気がリード弁９を通っ
てクランク室２内に吸入される．クランク室２内の混合
気は掃気通路ＩＯおよび図示してない吸気通路を経てピ
ストン上方のシリンダ室に送り込まれ、ピストン４によ
り圧縮された後、点火ブラグｌ１により点火され燃焼す
る。燃焼ガスは排気管１２を通じて排出される． 吸気管７にはスロットル弁１３が設けられ、該スロット
ル弁１３の開度によって吸入空気量が調節され、この吸
入空気量に見合った量の燃料が燃料噴射弁８から噴射さ
れる。燃料噴射弁８には燃料タンク１４から燃料ボンブ
１５および調圧弁１６を経て一定圧力の燃料が供給され
ている。燃料噴射弁８は電磁式燃料噴射弁で、演算装置
１７から出力される燃料供給信号■によって開弁し、該
信号■の持続時間申開弁している。従って燃料噴射弁８
からの燃料噴射量は信号Ｉの時間幅すなわち燃料噴射時
間によって決定される。

演算装置１７はマイクロコンピュータによって構成され
ており、該演算装置１７には、スロットル弁ｌ３および
クランク軸６に設けられた各センサからそれぞれスロッ
トル弁開度信号θいおよび回転数信号Ｎ．が入力され、
さらに吸気管７のスロットル弁下流部分に連通ずる負圧
センサ１８から吸気負圧信号Ｐ，が入力される。また、
シリンダ３に燃焼指圧センサ１９が設けられており、こ
れから指圧信号Ｐ１が演算装置１７に入力され、信号Ｐ
ｉのピークのレベルによって失火が判断される。指圧セ
ンサｌ９の代わりに排気圧カセンサもしくは燃焼光セン
サ等を設け、これらのセンサからの入力信号を利用して
失火を検知するようにしてもよい．演算装置１７にはさ
らに冷却水温度信号Ａ、クランクケース温度信号Ｂ、変
速機位置信号Ｃ等が入力され、演算装置１７はこれらの
入力信号に基づいて所要燃料噴射量を算定して適当な時
間巾の燃料供給信号Ｉを出力する゜． なお、本実施例においては、シリンダ３の排気口３０に
、上下に揺動して該排気口の上縁部分を開閉する排気タ
イξング制御弁３ｌが設けられている。

この排気タイミング制御弁３１は、周知のよ５うに、高
回転時には排気口上縁部分を全開にして排気開始のタイ
ミングを早め、低回転時には該上縁部分を閉鎖して排気
開始のタイミングを遅らすものであり、ワイヤ３２を介
し駆動モータ３３により駆動されて開閉運動を行う．駆
動モータ３３は演算装置ｌ７からの信号によって制御さ
れ、エンジン回転数に応じて制御弁３ｌに上記のような
開閉動作を行わせる。制御弁３１からは弁位置信号θ，
が演算装置にフィードバックされる．低回転時には制御
弁３１は排気口上縁部分を閉鎖する閉弁位直にあるが、
この時指圧信号Ｐ．により失火が判断されると、演算装
１．１７から駆動モータ３３に制御弁３１を開弁位置に
移す信号が送られ、制御弁３１は開弁状態となる。

この結果排気開始時期が早くなって排気時間が長くなり
、不適合混合気の換気が良く行われ、失火からの回復が
容易になる． 第３図は上記演算装置１７の機能をブロック化して示し
た説明図である。指圧センサｌ９からの指圧信号Ｐ，が
失火検知千段２０に送られ、エンジン７の各気筒につい
て次々に通常運転状態か失火状態かが判断される。回転
数信号Ｎ．とスロットル弁開度信号θいは３つの制御マ
ップすなわち基本噴射量マップ２１、失火時噴射量マッ
プ２２および標準負圧マップ２３に入力される．マップ
２１には通常運転時におけるＮ．とθいの各組合わせに
対する基本燃料噴射量（燃料噴射時間）すなわち第１図
の吸入空気量曲線Ｆに対応する燃料噴射量が記憶されて
おり、入力されたＮ．とθいによってマップ２ｌが検索
されて通常基本噴射量ＴｉＦが選定される．マップ２２
には失火時におけるＮ．とθ，ｈの各組合わせに対する
基本燃料噴射量すなわち第１図の吸入空気量曲線Ｍに対
応する燃料噴射量が記憶されており、入力されたＮ．と
θ、によってマップ２２が検索されて失火時基本噴射量
Ｔｉｎが選定される。さらに、マップ２３にはＮｅとθ
いの各組合わせに対する標準の吸気負圧が記憶されてお
り、入力されたＮ．とθｔｂによりマンブ２３が検索さ
れて標準負圧Ｐ。が選定される。

マップ２３を検索して選定された標準負圧Ｐ。は標準負
圧判別手段２４に送られ、ここで所定値Ｐエｉと比較さ
れる．モしてＰ。＞Ｐエｉ（前述のように低回転数域に
相当する）と判別されると、標準負圧Ｐ。は噴射量補正
手段２５に送られる。

該手段２５にはまた、前記基本噴射量マップ２ｌからの
通常基本噴射量Ｔ４と、前記負圧センサ１８によって検
出された吸気負圧Ｐｂとが入力され、ＴｉｒＸ　Ｐ　ｈ
　／Ｐ　ｂ＊なる演算を行うことにより、ＴｉＦがＰ１
とＰ。との偏差に応じて補正される。

噴射量補正手段２５には前記信号Ａ，Ｂ，Ｃ等も入力さ
れ、これらの入力信号に応じた補正も行われて、燃料噴
射量Ｔｉが算出される。

スイッチの形で図示されている制御マップ切換手段２６
は、燃料供給信号形或手段２７を、基本噴射量マップ２
１か、失火時噴射量マップ２２のいずれかの側へ接続す
る働きをするが、標準負圧判別手段２４の判別結果が前
記のようにＰ。＞Ｐｂ，４ｉである１６には、基本噴射
量マップ２１を（補正手段２５を経て）燃料供給信号形
戒手段２７に接続している。

従って前記燃料噴射ｌ　Ｔ．が切換手段２６を経て燃料
供給信号形成手段２７に送られ、該手段２７によって各
気簡に対する燃料供給信号Ｉが順次形威され、対応する
燃料噴射弁８に順次送られる．かくして、Ｐ，，＞　Ｐ
ｂ旧．の時、すなわちエンジンの低回転数域においては
、燃料噴射量は、基本噴射量マップから検索された噴射
量の値を標準負圧マップから検索された標準負圧と負圧
センサ１８により検知された実際の負圧との偏差に応じ
て補正した値に基づいて制御される． 標準負圧判別手段２４がＰ。＜ＰｂＭｉｓと判別した時
（エンジンの高回転数域に相当する）には、該判別手段
２４から信号が前記失火検知手段２０に送られ、該手段
２０が前記制御マップ切換手段２６に接続される．しか
し失火検知手段２０が失火を検出していない時すなわち
通常運転時には、失火検知手段２０から制御マップ切換
手段２６には信号が送られず、切換手段２６は前述の場
合と同様に噴射量補正手段２５に従って基本噴射量マッ
プ２１を燃料供給信号形戒手段２７に接続する状態にあ
る。この時標準負圧マップ２３から検索された標準負圧
Ｐ．は噴射量補正手段２５に送られない．また、たとえ
送られたとしても高回転数域においては前述のようにＰ
。とＰ，との間に大きな差はないので、有効な補正は行
われない．従って燃料供給信号形戒手段２７には通常基
本噴射量ＴｉＦが吸気負圧によって補正されることなく
噴射量Ｔｉ　として送られ、スロットル弁開度だけに基
づいた噴射量制御が行われる。

失火検知手段２０が失火を検知すると、該検知手段２０
からの失火信号によって制御マップ切換手段２６が働作
し、失火時噴射量マップ２２が燃料供給信号形戒手段２
７に接続される。従ってマップ２２から検索された失火
時基本噴射量ＴｉＭが信号形戒手段２７に送られ、これ
に応じた燃料供給信号Ｉが燃料噴射弁８に送られ、該噴
射弁８から失火時の吸入空気量曲線Ｍ（第１図）に対応
した量の燃料が噴射されるので、空燃比が過濃となるこ
がなく、次のサイクルで混合気は点火してエンジンは再
び運ｌ状態となる．点火すると制御マップ切換手段２６
は信号形成手段２７を補正手段２５に接続する状態に復
帰するので、基本噴射量マップ２１に基づく通常運転状
態が再開される。

多気筒エンジンの場合、上記燃料噴射量の演算は、各気
簡についてクランク角３６０１毎に、第４図に示すよう
な燃料噴射ルーチンにより行われる。

ステップ（１）においてｉ番目の気筒３０）について演
算開始時期が判定される．この時期はクランク角センサ
から各気簡についてクランク角３６０゜ごとに発せられ
る位相差（３６０／ｎ　）　’のｎ組のＴＤＣパルスに
基づいて判定され、１番目の気筒３（ｊ）のＴＤＣパル
スが到達すると該気筒３（ｉ）についての演算が開始さ
れる（ｎは気筒数である）。そして先ずステップ（２）
において、その時のＮｌｌ　、θ，ｋにより標準負圧マ
ップ２３が検索され標準負圧Ｐ。

が読み取られ、この標準負圧Ｐ。がステップ（３）にお
いて所定値Ｐエｈと比較される。Ｐｂｓ＞　ｐｂＮｉ、
ならステップ（４）においてＮ．、θいにより基本噴射
量マップ２ｌが検索されて通常基本噴射量ｔ＝ｒが読み
取られ、このＴｉＦがステップ（５）において吸気負圧
Ｐ１により補正されて燃料噴射量Ｔ．が算出される．こ
のＴｉは次いでステップ（６）において、燃料供給信号
１　（ｉ）に形成処理され、ｉ番目の気筒３（ｉ）の燃
料噴射弁８０）に送られる。

ステップ（３｝においてＰ　ｈ’ｓ≦ＰｂＭ！ａならス
テップ（７）に進み、気筒３０）の前回のサイクルが失
火であったか否かが判断される。これは失火検知手段２
０から失火検出信号が出ているか否かで判断される。

失火が検出されていなければステップ（８）へ進み、そ
の時のＮｌｌ　、θ。により基本噴射量マップ２ｌが検
索されて通常基本噴射量ＴｊＦが読み取られ、このＴｉ
Ｆを噴射量Ｔ，として燃料供給信号！（ｉ）が形成処理
され燃料噴射弁８（ｉ）に送られる（ステップ（９）、
（６））。

ステップ（７）において失火が検知されている場合には
ステップ００）に進み、失火時噴射量マップ２２が検索
されて失火時基本噴射量Ｔ１）１が読み取られ、このＴ
ｉＮを噴射量Ｔｊ　として燃料供給信号１　（ｉ）が形
成処理され燃料噴射弁８（ｉ）に送られる（ステップ０
０，　（６））　． このようにしてｉ番目の気筒３（ｉ）への燃料噴射が完
了すると、ステップ（１）へ復帰して次の気筒３（ｉ＋
１）のＴＤＣパルスが到達するのを待ち、このＴＤＣパ
ルスが到達すると気筒３　（ｉ＋１）について同様な演
算を行い燃料供給信号１　（ｊ＋１）を燃料噴射弁８　
（ｉ＋１）へ送る。

λ班史並来 第１の本発明によれば、吸気負圧が大きい低回転数域に
おいては吸気負圧に応じた燃料噴射量制御が行われ、一
方、吸気負圧が小さい高回転数域においてはスロットル
弁開度に応じた燃料噴射量制御が行われ、低、高両回転
数域においてそれぞれの領域に最適の制御が行われるの
で、全回転数域を通じて空燃比が最適値に維持され、エ
ンジン出力の向上、燃料消費量の低減に大きく寄与する
．また、エンジンの個体差、経年変化、サイクル変動に
対して空燃比が一定に保たれ、性能が安定する．特に、
サイクル変動の２サイクルエンジンについては、失火に
おちいる可能性を激減できる。

第２の本発明によれば、さらに、高回転数域においてエ
ンジンが失火すると、制御マップが基本噴射量マップか
ら失火時噴射量マップに切換えられるので、高回転数域
で運転時における吸入空気量と失火時における吸入空気
量との間に著しい差のある高性能２サイクルエンジンに
おいても、失火により空燃比が過濃になって再点火が不
可能になることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は高性能２サイクルエンジンにおけるエンジン回
転数と吸入空気量との関係を例示したグラフ、第２図は
本発明の一実施例を示す全体略図、第３図は演算装置の
機能をブロック化して示した説明図、第４図は同装置の
燃料噴射ルーチンを示すフローチャートである． １・・・エンジン、２・・・クランク室、３・・・シリ
ンダ、４・・・ピストン、５・・・コンロッド、６・・
・クランク軸、７・・・吸気管、８・・・燃料噴射弁、
９・・・リード弁、ＩＯ・・・掃気通路、１ｌ・・・点
火プラグ、１２・・・排気管、１３・・・スロットル弁
、１４・・・燃料タンク、１５・・・燃料ポンプ、ｌ６
・・・調圧弁、ｌ７・・・演算装置、１８・・・負圧セ
ンサ、１９・・・指圧センサ、２０・・・失火検知手段
、２ｌ・・・基本噴射量マップ、２２・・・失火時噴射
量マップ、２３・・・標準負圧マップ、２４・・・標準
負圧判別手段、２５・・・噴射量補正手段、２６・・・
制御マップ切換手段、２７・・・燃料供給信号形威手段
、３０・・・排気口、３ｌ・・・排気タイξング制御弁
、３２・・・ワイヤ、３３・・・駆動モータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転数とスロットル弁開度の各組合わせ
   に対する最適燃料噴射量を予め記憶させた制御マップを
   備え、燃料噴射量をエンジン回転数とスロットル弁開度
   に応じ前記制御マップに基づいて制御するようにした２
   サイクルエンジンの燃料噴射量制御装置において、通常
   運転時におけるエンジン回転数とスロットル弁開度の各
   組合わせに対する最適燃料噴射量を予め記憶させた基本
   噴射量マップと、エンジン回転数とスロットル弁開度の
   各組合わせに対する標準の吸気負圧を予め記憶させた標
   準負圧マップと、吸気負圧を検知する負圧センサとを備
   え、前記標準負圧マップから検索された標準負圧の値が
   所定値より大きい時には、前記基本噴射量マップから検
   索された噴射量の値を前記検索された標準負圧と前記負
   圧センサにより検知された負圧との偏差に応じて補正し
   た値に基づいて燃料噴射量を制御し、前記標準負圧マッ
   プから検索された標準負圧の値が所定値より小さい時に
   は、前記基本噴射量マップに基づいて、燃料噴射量を制
   御することを特徴とする燃料噴射量制御装置。
2. （２）失火時におけるエンジン回転数とスロットル弁開
   度の各組合わせに対する最適燃料噴射量を予め記憶させ
   た失火時噴射量マップと、失火を検知する失火検知手段
   とを備え、前記標準負圧マップから検索された標準負圧
   の値が所定値より小さい時には、前記失火検知手段が失
   火を検知しない場合は前記基本噴射量マップに基づいて
   、前記失火検知手段が失火を検知した場合は前記失火時
   噴射量マップに基づいて燃料噴射量を制御する請求項１
   記載の燃料噴射量制御装置。