特許 7285390 ４ストロークエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-24

(45)【発行日】2023-06-01

(54)【発明の名称】４ストロークエンジン

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/34 20060101AFI20230525BHJP

【ＦＩ】

F02D41/34

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023515062

(86)(22)【出願日】2022-04-27

(86)【国際出願番号】 JP2022019158

【審査請求日】2023-03-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩城 洋平

(72)【発明者】

【氏名】杉本 剛史

(72)【発明者】

【氏名】浜松 茂

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 正彦

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開平５－２０２７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２８００９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４９２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－８１３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９７７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－８４６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－４７６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第４６３６５６４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ４１／００－４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室を備えた少なくとも一つの気筒と、
前記燃焼室に接続される吸気通路と、
前記燃焼室と前記吸気通路との接続部である吸気開口を開閉する少なくとも１つの吸気弁と、
前記吸気通路の内部に設けられ、前記燃焼室に吸入される空気量を調整するスロットル弁と、
前記スロットル弁の位置を検出するスロットル弁位置検出器と、
前記吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
少なくとも前記スロットル弁位置検出器の信号に基づいて前記燃料噴射装置を制御する制御装置と、
を備え、
ピストン位置で規定した圧縮行程から始まり、膨張行程、排気行程及び吸気工程で終了する４つの行程を１つの燃焼サイクルと定義した場合、
前記制御装置が、
前記スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、
前記１つの燃焼サイクル内の圧縮行程以後の前記吸気弁が閉じている閉弁期間に前記燃料噴射装置から噴射される吸気閉弁時噴射量及び前記閉弁期間の後の前記吸気弁が開いている開弁期間に前記燃料噴射装置から噴射される吸気開弁時噴射量を取得し、
取得した前記吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量となるように前記燃料噴射装置を制御する
４ストロークエンジンであって、
前記制御装置は、
前記吸気閉弁時噴射量が吸気閉弁時噴射の開始前の前記スロットル弁の位置変化率である第１スロットル弁位置変化率に応じ、
前記吸気開弁時噴射量が吸気閉弁時噴射の開始後の前記スロットル弁の位置変化率である第２スロットル弁位置変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する
４ストロークエンジン。

【請求項2】

前記第１スロットル弁位置変化率は、第１単位時間または第１単位クランク回転角度当たりのスロットル弁位置の変化量であり、
前記第２スロットル弁位置変化率は、前記第１単位時間よりも短い第２単位時間または前記第１単位クランク回転角度よりも小さい第２単位クランク回転角度当たりの前記スロットル弁位置の変化量である
請求項１に記載の４ストロークエンジン。

【請求項3】

前記制御装置は、前記スロットル弁の位置についての所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出し、
前記第１スロットル弁位置変化率は、算出された前記差分値または前記微分値に対して第１平滑化度合いで平滑化処理を行った値であり、
前記第２スロットル弁位置変化率は、算出された前記差分値または前記微分値に対して前記第１平滑化度合いよりも低い第２平滑化度合いで前記平滑化処理を行った値である
請求項１に記載の４ストロークエンジン。

【請求項4】

前記第１スロットル弁位置変化率は、所定時間ごとの前記スロットル弁の位置の検出値に対して第３平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出した値であり、
前記第２スロットル弁位置変化率は、前記所定時間ごとの前記スロットル弁の位置の検出値に対して前記第３平滑化度合いよりも低い第４平滑化度合いで前記平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出した値である
請求項１に記載の４ストロークエンジン。

【請求項5】

前記平滑化処理は、移動平均値を算出する処理であり、
前記第１スロットル弁位置変化率は、サンプリング項数を第１項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期として前記移動平均値を算出した値であり、
前記第２スロットル弁位置変化率は、サンプリング項数を前記第１項数よりも少ない第２項数とするまたはサンプリング周期を前記第１サンプリング周期よりも短い第２サンプリング周期として前記移動平均値を算出した値である
請求項３又は請求項４に記載の４ストロークエンジン。

【請求項6】

前記平滑化処理は、前記差分値または前記微分値に対するローパスフィルタ処理であり、
前記第１スロットル弁位置変化率は、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数として前記ローパスフィルタ処理を行った値であり、
前記第２スロットル弁位置変化率は、カットオフ周波数を前記第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数として前記ローパスフィルタ処理を行った値である
請求項３又は請求項４に記載の４ストロークエンジン。

【請求項7】

前記吸気通路内部の圧力である吸気通路内圧力を検出する吸気通路内圧力検出器を備え、
前記制御装置は、前記加速場面において、少なくとも前記吸気閉弁時噴射量が前記第１スロットル弁位置変化率及び前記吸気通路内圧力に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する
請求項１に記載の４ストロークエンジン。

【請求項8】

前記スロットル弁は、前記吸気弁と前記スロットル弁との間の距離が前記スロットル弁と前記吸気通路の大気への開放口との間の距離より短くなるように設けられた近接式スロットル弁であり、
前記制御装置は、前記加速場面において、前記近接式スロットル弁の位置の変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する
請求項１に記載の４ストロークエンジン。

【請求項9】

前記スロットル弁は、前記スロットル弁より下流の前記吸気通路の容積が前記気筒の行程容積より小さくなるように設けられた近接式スロットル弁であり、
前記制御装置は、前記加速場面において、前記近接式スロットル弁の位置の変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する
請求項１に記載の４ストロークエンジン。

【請求項10】

前記スロットル弁は、前記吸気通路のうち単一の燃焼室に吸入される空気が流通する独立吸気通路部に設けられ、
前記制御装置は、前記加速場面において、前記近接式スロットル弁の位置の変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する
請求項９に記載の４ストロークエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、４ストロークエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

４ストロークエンジンは、燃焼室を備えた少なくとも一つの気筒と、燃焼室に接続される吸気通路と、燃焼室と吸気通路との接続部である吸気開口を開閉する吸気弁と、吸気通路の内部に設けられ燃焼室に吸入される空気量を調整するスロットル弁と、吸気通路に燃料を噴射噴射する燃料噴射装置とを備える構成である。

【0003】

４ストロークエンジンでは、１つの燃焼サイクルにおいて、吸気弁が閉じている閉弁期間及び吸気弁が開いている開弁期間にそれぞれ燃料が噴射されるような燃料噴射制御が提案されている。この燃料噴射制御を実施するには、閉弁期間の燃料の噴射量と、開弁期間の燃料の噴射量とをそれぞれ制御する必要がある。

【0004】

例えば、特許文献１には、基本噴射量算出ステージにおいて算出された基本噴射量を閉弁期間に噴射し、基本噴射量算出ステージにおいて算出された噴射量αと追加噴射量算出ステージにおいて算出された噴射量βに応じて算出された追加噴射量を開弁期間に噴射することが記載されている。基本噴射量は、基本噴射量算出ステージにおいてスロットル開度及びエンジン回転速度を基本噴射用マップに適用することで取得される。噴射量αは、基本噴射量算出ステージにおいて計測されたスロットル開度を追加噴射用マップに適することで取得される。噴射量βは、追加噴射量算出ステージにおいて計測されたスロットル開度を追加噴射用マップに適用することで取得される。追加燃料噴射量は、追加噴射量算出ステージにおいてα＜βいわゆる加速時である場合、β－αとして取得される。この構成により、基本噴射量算出ステージと追加噴射量算出ステージの間でスロットル弁が大きく開かれ、加速状態に遷移しても、スロットル開度の変化に細かく対応した噴射量補正が精度よく実行され、且つ、スロットル弁操作に対するエンジン出力の応答性を高めることができる。特許文献１は、基本噴射量算出ステージにおいて計測されたスロットル開度と追加噴射量算出ステージにおいて計測されたスロットル開度を用いて追加噴射量を算出することにより、追加噴射量をスロットル開度の変化量に応じて調整できる点を特徴としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第４６３６５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、加速のためのスロットル弁の開度の増加は、種々のタイミングで発生する場合がある。具体的な例示を特許文献１に沿って説明する。例えば、複数の燃焼サイクルにまたがって、スロットル弁開度が小さい低負荷状態から連続して一定の小さな変化率でスロットル弁の開度が緩やかに増加するような緩加速場面を検討する。特許文献１において、このような場面では、基本噴射量算出ステージにおいて計測されるスロットル開度と追加噴射量算出ステージにおいて計測されるスロットル開度は、いずれも小さく且つそれらの差も小さい。そのため、噴射量βと噴射量αの差である追加噴射量は非常に小さくなる。なお、燃料供給装置には、最小噴射量より小さい噴射量を噴射できないという最小噴射量制限がある。そのため、緩加速場面では、β－αにより追加噴射量を算出できても、最小噴射量制限により精密に必要な燃料を供給できない場合がある。また、例えば、基本噴射量算出ステージの後に追加噴射量算出ステージの前且つ近傍においてスロットル弁の開度が小さい状態から急激に増加する開弁前タイミングでの急加速場面を検討する。特許文献１において、このような場面では、基本噴射量算出ステージにおいて計測されるスロットル開度と追加噴射量算出ステージにおいて計測されるスロットル開度との差は小さい。このようなタイミングでの急加速場面において、追加噴射量は加速の程度に比べて小さくなる場合がある。これらの加速場面における現象は、特許文献１が基本噴射量算出ステージにおいて計測されたスロットル開度と追加噴射量算出ステージにおいて計測されたスロットル開度に応じて追加噴射量を算出していることに起因する。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の吸気弁が閉じている閉弁期間及び吸気弁が開いている開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することが可能な４ストロークエンジンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンは、燃焼室を備えた少なくとも一つの気筒と、前記燃焼室に接続される吸気通路と、前記燃焼室と前記吸気通路との接続部である吸気開口を開閉する少なくとも１つの吸気弁と、前記吸気通路の内部に設けられ、前記燃焼室に吸入される空気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁の位置を検出するスロットル弁位置検出器と、前記吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置と、少なくとも前記スロットル弁位置検出器の信号に基づいて前記燃料噴射装置を制御する制御装置と、を備え、ピストン位置で規定した圧縮行程から始まり、膨張行程、排気行程及び吸気工程で終了する４つの行程を１つの燃焼サイクルと定義した場合、前記制御装置が、前記スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、前記１つの燃焼サイクル内の圧縮行程以後の前記吸気弁が閉じている閉弁期間に前記燃料噴射装置から噴射される吸気閉弁時噴射量及び前記閉弁期間の後の前記吸気弁が開いている開弁期間に前記燃料噴射装置から噴射される吸気開弁時噴射量を取得し、取得した前記吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量となるように前記燃料噴射装置を制御する４ストロークエンジンであって、前記制御装置は、前記吸気閉弁時噴射量が前記吸気閉弁時噴射の開始前の前記スロットル弁の位置変化率である第１スロットル弁位置変化率に応じ、前記吸気開弁時噴射量が前記吸気閉弁時噴射の開始後の前記スロットル弁の位置変化率である第２スロットル弁位置変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する。

【0009】

この構成によれば、例えば、スロットル弁開度が小さい低負荷状態から連続して一定の小さな変化率でスロットル弁の開度が緩やかに増加するような緩加速場面であっても、第１スロットル弁位置変化率に応じた吸気閉弁時噴射量が取得される。この緩加速場面では第１スロットル弁位置変化率と第２スロットル弁位置変化率はほぼ同じであり、第１スロットル弁位置変化率に応じることで、緩加速場面を反映した吸気閉弁時噴射量を取得することができる。例えば、追加噴射量算出ステージの前且つ近傍においてスロットル弁の開度が小さい状態から急激に増加するより遅いタイミングでの急加速場面であっても、第２スロットル弁位置変化率に応じた吸気開弁時噴射量が取得される。なお、第２スロットル弁位置変化率に応じることで、開弁前タイミングの急加速場面を反映した吸気開弁時噴射量を取得することができる。従って、スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の吸気弁が閉じている閉弁期間及び吸気弁が開いている開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0010】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンにおいて、前記第１スロットル弁位置変化率は、第１単位時間または第１単位クランク回転角度当たりの前記スロットル弁位置の変化量であり、前記第２スロットル弁位置変化率は、前記第１単位時間よりも短い第２単位時間または前記第１単位クランク回転角度よりも小さい第２単位クランク回転角度当たりの前記スロットル弁位置の変化量である。

【0011】

この構成によれば、１つの燃焼サイクルにおいて、吸気弁の閉弁時期までの時間が短い吸気開弁時噴射量が第１単位時間または単位クランク回転角度より小さい第２単位時間または単位クランク回転角度となる第２スロットル弁位置変化率に応じるように構成される。その構成により、例えば、開弁前タイミングの急加速場面であっても、第２スロットル弁位置変化率は開弁前タイミングの急加速場面をより反映した変化率とすることができる。そのため、開弁前タイミングの急加速場面であっても、開弁前タイミングの急加速場面をより反映した吸気開弁時噴射量を取得できる。例えば、緩加速場面においては、スロットル弁位置の変化が緩やかであるため、振動またはノイズなどの影響により、変化率の単位時間または単位クランク回転角度を短くすると、スロットル弁位置変化率が不安定になる場合がある。しかしながら、この構成によれば、１つの燃焼サイクルにおいて、吸気弁の閉弁時期までの時間が長い吸気閉弁時噴射量が第２単位時間または単位クランク回転角度より大きい第１単位時間または単位クランク回転角度となる第１スロットル弁位置変化率に応じるように構成される。その構成により、例えば、緩加速場面であっても、振動またはノイズなどの影響を抑えながら精度良く燃料噴射制御をすることができる。従って、スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の吸気弁が閉じている閉弁期間及び吸気弁が開いている開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0012】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンにおいて、前記制御装置は、前記スロットル弁の位置についての所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出し、前記第１スロットル弁位置変化率は、算出された前記差分値または前記微分値に対して第１平滑化度合いで平滑化処理を行った値であり、前記第２スロットル弁位置変化率は、算出された前記差分値または前記微分値に対して前記第１平滑化度合いよりも低い第２平滑化度合いで前記平滑化処理を行った値である。

【0013】

この構成によれば、スロットル弁の位置についての所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出し、差分値または微分値に対して第１平滑度合いで平滑化処理を行って第１スロットル弁位置変化率を求め、第１平滑化度合いよりも低い第２平滑化度合いで平滑化処理を行って第２スロットル弁位置変化率を求める。従って、閉弁期間及び開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0014】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンにおいて、前記第１スロットル弁位置変化率は、所定時間ごとの前記スロットル弁の位置の検出値に対して第３平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出した値であり、前記第２スロットル弁位置変化率は、前記所定時間ごとの前記スロットル弁の位置の検出値に対して前記第３平滑化度合いよりも低い第４平滑化度合いで前記平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出した値である。

【0015】

この構成によれば、所定時間ごとのスロットル弁の位置の検出値に対して第３平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出して第１スロットル弁位置変化率を求め、所定時間ごとのスロットル弁の位置の検出値に対して第３平滑化度合いよりも低い第４平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出して第２スロットル弁位置変化率を求める。従って、閉弁期間及び開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0016】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンにおいて、前記平滑化処理は、移動平均値を算出する処理であり、前記第１スロットル弁位置変化率は、サンプリング項数を第１項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期として前記移動平均値を算出した値であり、前記第２スロットル弁位置変化率は、サンプリング項数を前記第１項数よりも少ない第２項数とするまたはサンプリング周期を前記第１サンプリング周期よりも短い第２サンプリング周期として前記移動平均値を算出した値である。

【0017】

この構成によれば、平滑化処理が移動平均値を算出する処理であり、サンプリング項数を第１項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期として移動平均値を算出して第１スロットル弁位置変化率を求め、サンプリング項数を第１項数よりも少ない第２項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期よりも短い第２サンプリング周期として移動平均値を算出して第２スロットル弁位置変化率を求める。従って、閉弁期間及び開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0018】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンにおいて、前記平滑化処理は、前記差分値または前記微分値に対するローパスフィルタ処理であり、前記第１スロットル弁位置変化率は、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数として前記ローパスフィルタ処理を行った値であり、前記第２スロットル弁位置変化率は、カットオフ周波数を前記第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数として前記ローパスフィルタ処理を行った値である。

【0019】

この構成によれば、平滑化処理が差分値または微分値に対するローパスフィルタ処理であり、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行って第１スロットル弁位置変化率を求め、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行って第２スロットル弁位置変化率を求める。従って、閉弁期間及び開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0020】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンは、前記吸気通路内部の圧力である吸気通路内圧力を検出する吸気通路内圧力検出器を備え、前記制御装置は、前記加速場面において、少なくとも前記吸気閉弁時噴射量が前記第１スロットル弁位置変化率及び前記吸気通路内圧力に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する。

【0021】

この構成によれば、第１スロットル弁位置変化率に加えて低負荷状態の吸気通路圧力に応じるように構成される。低負荷状態の低負荷状態の吸気通路圧力は、燃焼室に吸入される空気量との関係性が高い。そのため、少なくとも吸気閉弁時噴射量の精度をより向上することができる。吸気閉弁時噴射量が第２単位時間または単位クランク回転角度より長い第１単位時間または単位クランク回転角度となる第１スロットル弁位置変化率に応じるように構成されている場合であっても、吸気閉弁時噴射量の応答性と精度をより向上することができる。

【0022】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンにおいて、前記スロットル弁は、前記吸気弁と前記スロットル弁との間の距離が前記スロットル弁と前記吸気通路の大気への開放口との間の距離より短くなるように設けられた近接式スロットル弁であり、前記制御装置は、前記加速場面において、前記近接式スロットル弁の位置の変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する。

【0023】

この構成によれば、近接式スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、近接式スロットル弁が吸気弁に近い位置に設けられるため、燃焼室に吸入される空気量の応答性を向上できる。加えて、空気量に対して応答性が高い近接式スロットル弁の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得できる。これら構成の相乗効果により、燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0024】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンにおいて、前記スロットル弁は、前記スロットル弁より下流の前記吸気通路の容積が前記気筒の行程容積より小さくなるように設けられた近接式スロットル弁であり、前記制御装置は、前記加速場面において、前記近接式スロットル弁の位置の変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する。

【0025】

この構成によれば、近接式スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、近接式スロットル弁が吸気弁に近い位置に設けられるため、燃焼室に吸入される空気量の応答性を向上できる。加えて、空気量に対して応答性が高い近接式スロットル弁の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得できる。これら構成の相乗効果により、燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0026】

本発明の一つの観点によれば、４ストロークエンジンは、前記スロットル弁は、前記吸気通路のうち単一の燃焼室に吸入される空気が流通する独立吸気通路部に設けられ、前記制御装置は、前記加速場面において、前記近接式スロットル弁の位置の変化率に応じるように前記吸気閉弁時噴射量及び前記吸気開弁時噴射量を取得する。

【0027】

この構成によれば、独立スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、独立スロットル弁が吸気弁に近い位置に設けられるため、燃焼室に吸入される空気量の応答性を向上できる。加えて、空気量に対して応答性が高い独立スロットル弁の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得できる。これら構成の相乗効果により、燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、スロットル弁の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の吸気弁が閉じている閉弁期間及び吸気弁が開いている開弁期間にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することが可能な４ストロークエンジンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、４ストロークエンジンの一例を模式的に示す図である。

【図2】図２は、時間とスロットル弁位置及びスロットル弁位置変化率との関係の一例を示す図である。

【図3】図３は、４ストロークエンジンの制御装置における制御の一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、本実施形態に係る４ストロークエンジンの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、４ストロークエンジンの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0031】

図１は、４ストロークエンジン１００の一例を模式的に示す図である。４ストロークエンジン１００は、エンジン本体１０と、吸気通路２１及び排気通路２２と、吸気弁３１及び排気弁３２と、スロットル弁３３と、クランク角検出器４１と、スロットル弁位置検出器４２と、吸気通路内圧力検出器４３と、燃料噴射装置５０と、制御装置６０とを備える。

【0032】

エンジン本体１０は、気筒１１と、クランクケース１２とを有する。気筒１１は、少なくとも１つ設けられる。気筒１１の数は、特に限定されず、単気筒、２気筒、３気筒、４気筒等であってもよい。気筒１１は、燃焼室１３を有する。燃焼室１３は、吸気開口１７及び排気開口１８を有する。また、燃焼室１３には、点火プラグ１９が配置される。点火プラグ１９が、燃焼室１３の内部に供給される混合気に点火することにより混合気が燃焼する。

【0033】

燃焼室１３には、ピストン１４が配置される。ピストン１４は、燃焼室１３に供給された燃料を含む混合気の燃焼によって気筒１１内を往復移動する。ピストン１４の往復移動により、燃焼室１３の容積が増減する。ピストン１４は、コネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１６に接続される。ピストン１４の往復移動に連動して、クランクシャフト１６が回転する。クランクシャフト１６は、クランクケース１２内に配置される。

【0034】

吸気通路２１は、燃焼室１３の吸気開口１７に接続される。吸気開口１７は、燃焼室１３と吸気通路２１との接続部である。吸気通路２１は、大気への開放口である大気開放口２１ａを有する。

【0035】

排気通路２２は、燃焼室１３の排気開口１８に接続される。排気開口１８は、燃焼室１３と排気通路２２との接続部である。

【0036】

吸気弁３１は、吸気開口１７を開閉する。排気弁３２は、排気開口１８を開閉する。吸気弁３１及び排気弁３２は、例えばカムシャフト等の駆動機構３４により駆動されることで開閉動作を行う。

【0037】

スロットル弁３３は、吸気通路２１の内部に配置される。スロットル弁３３は、燃焼室１３に吸入される空気量を調整する。スロットル弁３３は、吸気弁３１とスロットル弁３３との間の距離Ｌ１がスロットル弁３３と吸気通路２１の大気開放口２１ａとの間の距離Ｌ２より短くなる位置に配置することができる。また、スロットル弁３３は、当該スロットル弁３３より下流の吸気通路２１の容積Ｖ１が気筒１１の行程容積Ｖ２より小さくなる位置に配置されてもよい。このようにスロットル弁３３が吸気弁３１に近い位置に設けられる場合、燃焼室１３に吸入される空気量の応答性が向上する。

【0038】

クランク角検出器４１は、クランクシャフト１６の回転角度であるクランク回転角度を検出する。

【0039】

スロットル弁位置検出器４２は、スロットル弁３３の位置であるスロットル弁位置を検出する。

【0040】

吸気通路内圧力検出器４３は、吸気通路２１の内部の圧力である吸気通路内圧力を検出する。

【0041】

検出器としては、上記の他、例えば吸気通路２１の内部の温度を検出する検出器、エンジン本体１０の内部の温度を検出する検出器、エンジン回転数を検出する検出器等、不図示の各種の検出器が設けられる。

【0042】

燃料噴射装置５０は、吸気通路２１に燃料を噴射する。燃料噴射装置５０は、燃料を噴射することによって、吸気通路２１の内部に燃料を供給する。

【0043】

制御装置６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理装置と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、タイマー等を有する。制御装置６０は、クランク角検出器４１、スロットル弁位置検出器４２、吸気通路内圧力検出器４３等の各検出器からの検出結果が入力される。

【0044】

制御装置６０は、燃料噴射装置５０及び点火プラグ１９を制御する。制御装置６０は、燃料噴射装置５０が燃料の噴射量及び燃料を噴射するタイミングを制御する。制御装置６０は、点火プラグ１９の添加のタイミングを制御する。

【0045】

上記構成の４ストロークエンジン１００は、燃焼サイクルを繰り返す。１つの燃焼サイクルは、ピストン位置で規定した圧縮行程から始まり、膨張行程、排気行程及び吸気工程で終了する４つの行程を含む。吸気行程の前に、燃料噴射装置５０から吸気通路２１の内部に燃料が噴射される。吸気行程において、吸気弁３１が開くことで、スロットル弁３３を通る空気と燃料噴射装置５０から噴射された燃料の混合気が、気筒１１の燃焼室１３に供給される。圧縮行程において、ピストン１４が燃焼室１３内の混合気を圧縮する。膨張行程において、点火プラグ１９で点火された混合気が燃焼するとともに、ピストン１４を押す。排気行程において、排気弁３２が開くことで、燃焼後の排気が燃焼室１３から排気通路２２に排出される。

【0046】

図２を参照して、制御装置６０における制御について説明する。図２は、時間とスロットル弁位置Ｐ及びスロットル弁位置変化率との関係の一例を示す図である。図２の上段においては縦軸がスロットル弁位置Ｐを示し、図２の下段においては縦軸がスロットル弁位置変化率を示す。図２の上段及び下段において、横軸は時間を示す。図２において、横軸はクランク角度であってもよい。

【0047】

制御装置６０は、スロットル弁３３の位置が遷移しない定常場面、及びスロットル弁開度が小さい低負荷状態から連続して一定の小さな変化率でスロットル弁３３の開度が緩やかに増加するような緩加速場面においては、吸気閉弁時噴射Ｊ１が行われるように制御する。吸気閉弁時噴射Ｊ１は、１つの燃焼サイクル内の圧縮行程以後の吸気弁３１が閉じている閉弁期間Ｔ１に燃料噴射装置５０から燃料の噴射を行うことをいう。

【0048】

制御装置６０は、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面においては、吸気閉弁時噴射Ｊ１及び吸気開弁時噴射Ｊ２を行うことができる。吸気開弁時噴射Ｊ２は、１つの燃焼サイクル内の閉弁期間Ｔ１の後の吸気弁３１が開いている開弁期間Ｔ２に燃料噴射装置５０から燃料の噴射を行うことをいう。なお、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面は、例えばスロットル弁３３の位置が低負荷状態から高負荷状態に遷移するような加速場面を含む。低負荷状態は、例えば負荷トルクが１燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値よりも低い状態とすることができる。また、高負荷状態は、負荷トルクが１燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値よりも高い状態とすることができる。制御装置６０は、このような加速場面においては、吸気閉弁時噴射Ｊ１及び吸気開弁時噴射Ｊ２を行うように制御してよいし、吸気閉弁時噴射Ｊ１を行い、吸気開弁時噴射Ｊ２を行わないように制御してもよい。

【0049】

制御装置６０は、上記の加速場面において吸気閉弁時噴射Ｊ１及び吸気開弁時噴射Ｊ２を行うように制御する場合、吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得する。吸気閉弁時噴射量は、吸気閉弁時噴射Ｊ１において燃料噴射装置５０から噴射される燃料の噴射量の目標値である。吸気開弁時噴射量は、吸気開弁時噴射Ｊ２において燃料噴射装置５０から噴射される燃料の噴射量の目標値である。

【0050】

制御装置６０は、吸気閉弁時噴射量が吸気閉弁時噴射Ｊ１の開始前のスロットル弁３３の位置変化率である第１スロットル弁位置変化率Ｒ１に応じるように、当該吸気弁噴射量を取得する。制御装置６０は、吸気開弁時噴射量が吸気閉弁時噴射Ｊ１の開始後のスロットル弁３３の位置変化率である第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に応じるように、当該吸気弁噴射量を取得する。

【0051】

第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、第１単位時間または第１単位クランク回転角度当たりのスロットル弁位置Ｐの変化量である。第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、第１単位時間よりも短い第２単位時間または第１単位クランク回転角度よりも小さい第２単位クランク回転角度当たりのスロットル弁位置Ｐの変化量である。

【0052】

第１スロットル弁位置変化率Ｒ１及び第２スロットル弁位置変化率Ｒ２を求める際、制御装置６０は、スロットル弁３３の位置についての所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出する。

【0053】

この場合、制御装置６０は、算出された差分値または微分値に対して第１平滑化度合いで平滑化処理を行うことで、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１を算出することができる。また、制御装置６０は、算出された差分値または微分値に対して第１平滑化度合いよりも低い第２平滑化度合いで平滑化処理を行うことで、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２を算出することができる。

【0054】

また、制御装置６０は、所定時間ごとのスロットル弁３３の位置の検出値に対して第３平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出することで、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１を求めてもよい。また、制御装置６０は、所定時間ごとのスロットル弁３３の位置の検出値に対して第３平滑化度合いよりも低い第４平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出することで、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２を求めてもよい。

【0055】

制御装置６０は、平滑化処理として、例えば移動平均値を算出する処理を行うことができる。この場合、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、サンプリング項数を第１項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期として移動平均値を算出した値である。また、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、サンプリング項数を第１項数よりも少ない第２項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期よりも短い第２サンプリング周期として移動平均値を算出した値である。

【0056】

制御装置６０は、平滑化処理として、例えば差分値または微分値に対するローパスフィルタ処理を行ってもよい。この場合、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行った値であり、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行った値である。

【0057】

制御装置６０は、算出した第１スロットル弁位置変化率Ｒ１及び第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に基づいて、例えば所定の燃料噴射量マップから吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得することができる。また、制御装置６０は、算出した第１スロットル弁位置変化率Ｒ１及び第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に基づいて、例えば所定の計算式から吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得することができる。

【0058】

定常場面及び緩加速場面では、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１と第２スロットル弁位置変化率Ｒ２はほぼ同じである。定常場面及び緩加速場面において、制御装置６０は、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１に応じることで、定常場面及び緩加速場面を反映した吸気閉弁時噴射量を取得することができる。

【0059】

加速場面では、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に応じた吸気開弁時噴射量が取得される。例えば、追加噴射量算出ステージの前且つ近傍においてスロットル弁３３の開度が小さい状態から急激に増加する開弁前タイミングでの急加速場面であっても、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に応じた吸気開弁時噴射量が取得される。制御装置６０は、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に応じることで、開弁前タイミングの急加速場面を反映した吸気開弁時噴射量を取得することができる。

【0060】

吸気開弁時噴射Ｊ２は、吸気弁３１の閉弁時期までの時間が短い。このような吸気開弁時噴射Ｊ２における吸気開弁時噴射量は、第１単位時間または単位クランク回転角度より小さい第２単位時間または単位クランク回転角度となる第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に応じるように取得される。例えば、開弁前タイミングの急加速場面であっても、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は開弁前タイミングの急加速場面をより反映した変化率とすることができる。そのため、開弁前タイミングの急加速場面であっても、当該急加速場面をより反映した吸気開弁時噴射量が取得される。

【0061】

また、吸気閉弁時噴射Ｊ１は、吸気弁３１の閉弁時期までの時間が長い。例えば、緩加速場面においては、スロットル弁位置Ｐの変化が緩やかであるため、振動またはノイズなどの影響により、変化率の単位時間または単位クランク回転角度を短くすると、スロットル弁位置変化率が不安定になる場合がある。本実施形態では、吸気閉弁時噴射量が第２単位時間または単位クランク回転角度より大きい第１単位時間または単位クランク回転角度となる第１スロットル弁位置変化率Ｒ１に応じるように取得される。そのため、例えば、緩加速場面であっても、振動またはノイズなどの影響が抑制された吸気閉弁時噴射量が得られる。

【0062】

吸気弁３１とスロットル弁３３との間の距離Ｌ１がスロットル弁３３と吸気通路２１の大気開放口２１ａとの間の距離Ｌ２より短くなるようにスロットル弁３３が配置される場合、空気量に対して応答性が高いスロットル弁３３の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量が取得されることになる。

【0063】

なお、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１及び第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、所定のマップ又は所定の計算式に基づいて、スロットル弁位置Ｐの変化を推定する場合に用いることができる。また、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１及び第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、所定の空気量マップ又は所定の計算式に基づいて、吸入される空気量を推定する場合に用いることができる。

【0064】

制御装置６０は、取得した吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量で燃料が噴射されるように燃料噴射装置５０を制御する。この場合、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の吸気弁３１が閉じている閉弁期間Ｔ１及び吸気弁３１が開いている開弁期間Ｔ２にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0065】

図３は、４ストロークエンジン１００の制御装置６０における制御の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、制御装置６０は、閉弁期間Ｔ１の所定のタイミングｔ１（図２参照）において、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１に応じた吸気閉弁時噴射量を取得する（ステップＳ１０）。制御装置６０は、取得した吸気閉弁時噴射量に基づいて、所定のタイミングで吸気閉弁時噴射Ｊ１を行う（ステップＳ２０）。

【0066】

吸気閉弁時噴射Ｊ１の後、制御装置６０は、吸気開弁時噴射Ｊ２を行うか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御装置６０は、吸気開弁時噴射Ｊ２を行わないと判定した場合（ステップＳ３０のＮｏ）、処理を終了する。

【0067】

一方、制御装置６０は、吸気開弁時噴射Ｊ２を行うと判定した場合（ステップＳ３０のＹｅｓ）、制御装置６０は、開弁期間Ｔ２の所定のタイミングｔ２（図２参照）において、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に応じた吸気開弁時噴射量を取得する（ステップＳ４０）。制御装置６０は、取得した吸気開弁時噴射量に基づいて、所定のタイミングで吸気開弁時噴射Ｊ２を行う（ステップＳ５０）。

【0068】

図４は、本実施形態に係る４ストロークエンジン１００の一例を示す図である。図４に示すように、４ストロークエンジン１００は、独立スロットル型エンジンである。独立スロットル型の４ストロークエンジン１００は、気筒１１ごとに、単一の燃焼室１３に吸入される空気が流通する独立吸気通路部２１Ｒを有する。スロットル弁３３は、独立吸気通路部２１Ｒごとに設けられる。制御装置６０は、加速場面において、それぞれのスロットル弁３３の位置の変化率に応じるように吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得する。独立スロットル型エンジンにおいては、スロットル弁３３を吸気弁３１に近い位置に設けることができる。このため、燃焼室１３に吸入される空気量の応答性を向上できる。加えて、空気量に対して応答性が高いスロットル弁３３の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得できる。

【0069】

なお、４ストロークエンジン１００は、独立スロットル型エンジンに限定されない。４ストロークエンジン１００は、単一のスロットル弁３３と単数又は複数の気筒１１とを有する単一スロットル型エンジンであってもよい。

【0070】

以上のように、本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００は、燃焼室１３を備えた少なくとも一つの気筒１１と、燃焼室１３に接続される吸気通路２１と、燃焼室１３と吸気通路２１との接続部である吸気開口１７を開閉する少なくとも１つの吸気弁３１と、吸気通路２１の内部に設けられ、燃焼室１３に吸入される空気量を調整するスロットル弁３３と、スロットル弁３３の位置を検出するスロットル弁位置検出器４２と、吸気通路２１に燃料を噴射する燃料噴射装置５０と、少なくともスロットル弁位置検出器４２の信号に基づいて燃料噴射装置５０を制御する制御装置６０と、を備え、ピストン位置で規定した圧縮行程から始まり、膨張行程、排気行程及び吸気工程で終了する４つの行程を１つの燃焼サイクルと定義した場合、制御装置６０が、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の圧縮行程以後の吸気弁３１が閉じている閉弁期間Ｔ１に燃料噴射装置５０から噴射される吸気閉弁時噴射量及び閉弁期間Ｔ１の後の吸気弁３１が開いている開弁期間Ｔ２に燃料噴射装置５０から噴射される吸気弁３１開時噴射量を取得し、取得した吸気閉弁時噴射量及び吸気弁３１開時噴射量となるように燃料噴射装置５０を制御する４ストロークエンジン１００であって、制御装置６０は、吸気閉弁時噴射量が吸気閉弁時噴射Ｊ１の開始前のスロットル弁３３の位置変化率である第１スロットル弁位置変化率Ｒ１に応じ、吸気開弁時噴射量が吸気閉弁時噴射Ｊ１の開始後のスロットル弁３３の位置変化率である第２スロットル弁位置変化率Ｒ２に応じるように吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得する。

【0071】

この構成によれば、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の吸気弁３１が閉じている閉弁期間Ｔ１及び吸気弁３１が開いている開弁期間Ｔ２にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0072】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００において、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、第１単位時間または第１単位クランク回転角度当たりのスロットル弁位置Ｐの変化量であり、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、第１単位時間よりも短い第２単位時間または第１単位クランク回転角度よりも小さい第２単位クランク回転角度当たりのスロットル弁位置Ｐの変化量である。

【0073】

この構成によれば、急加速場面においては当該急加速場面をより反映した吸気開弁時噴射量が取得され、緩加速場面においては振動またはノイズなどの影響が抑制された吸気閉弁時噴射量が得られる。従って、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、１つの燃焼サイクル内の吸気弁３１が閉じている閉弁期間Ｔ１及び吸気弁３１が開いている開弁期間Ｔ２にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0074】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００において、制御装置６０は、スロットル弁３３の位置についての所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出し、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、算出された差分値または微分値に対して第１平滑化度合いで平滑化処理を行った値であり、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、算出された差分値または微分値に対して第１平滑化度合いよりも低い第２平滑化度合いで平滑化処理を行った値である。

【0075】

この構成によれば、スロットル弁３３の位置についての所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出し、差分値または微分値に対して第１平滑度合いで平滑化処理を行って第１スロットル弁位置変化率Ｒ１を求め、第１平滑化度合いよりも低い第２平滑化度合いで平滑化処理を行って第２スロットル弁位置変化率Ｒ２を求める。従って、閉弁期間Ｔ１及び開弁期間Ｔ２にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0076】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００において、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、所定時間ごとのスロットル弁３３の位置の検出値に対して第３平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出した値であり、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、所定時間ごとのスロットル弁３３の位置の検出値に対して第３平滑化度合いよりも低い第４平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出した値である。

【0077】

この構成によれば、所定時間ごとのスロットル弁３３の位置の検出値に対して第３平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出して第１スロットル弁位置変化率Ｒ１を求め、所定時間ごとのスロットル弁３３の位置の検出値に対して第３平滑化度合いよりも低い第４平滑化度合いで平滑化処理を行った処理結果について所定時間ごとの差分値または時間の微分値を算出して第２スロットル弁位置変化率Ｒ２を求める。従って、閉弁期間Ｔ１及び開弁期間Ｔ２にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0078】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００において、平滑化処理は、移動平均値を算出する処理であり、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、サンプリング項数を第１項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期として移動平均値を算出した値であり、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、サンプリング項数を第１項数よりも少ない第２項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期よりも短い第２サンプリング周期として移動平均値を算出した値である。

【0079】

この構成によれば、平滑化処理が移動平均値を算出する処理であり、サンプリング項数を第１項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期として移動平均値を算出して第１スロットル弁位置変化率Ｒ１を求め、サンプリング項数を第１項数よりも少ない第２項数とするまたはサンプリング周期を第１サンプリング周期よりも短い第２サンプリング周期として移動平均値を算出して第２スロットル弁位置変化率Ｒ２を求める。従って、閉弁期間Ｔ１及び開弁期間Ｔ２にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0080】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００において、平滑化処理は、差分値または微分値に対するローパスフィルタ処理であり、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１は、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行った値であり、第２スロットル弁位置変化率Ｒ２は、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行った値である。

【0081】

この構成によれば、平滑化処理が差分値または微分値に対するローパスフィルタ処理であり、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行って第１スロットル弁位置変化率Ｒ１を求め、カットオフ周波数を第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数としてローパスフィルタ処理を行って第２スロットル弁位置変化率Ｒ２を求める。従って、閉弁期間Ｔ１及び開弁期間Ｔ２にそれぞれ燃料が噴射される燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0082】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００は、吸気通路内部の圧力である吸気通路内圧力を検出する吸気通路内圧力検出器４３を備え、制御装置６０は、加速場面において、少なくとも吸気閉弁時噴射量が第１スロットル弁位置変化率Ｒ１及び吸気通路内圧力に応じるように制御する。

【0083】

この構成によれば、第１スロットル弁位置変化率Ｒ１に加えて低負荷状態の吸気通路内圧力に応じるように構成される。低負荷状態の低負荷状態の吸気通路内圧力は、燃焼室１３に吸入される空気量との関係性が高い。そのため、少なくとも吸気閉弁時噴射量の精度をより向上することができる。吸気閉弁時噴射量が第２単位時間または単位クランク回転角度より長い第１単位時間または単位クランク回転角度となる第１スロットル弁位置変化率Ｒ１に応じるように構成されている場合であっても、吸気閉弁時噴射量の応答性と精度をより向上することができる。

【0084】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００において、スロットル弁３３は、吸気弁３１とスロットル弁３３との間の距離がスロットル弁３３と吸気通路２１の大気への開放口との間の距離より短くなるように設けられた近接式スロットル弁であり、制御装置６０は、加速場面において、スロットル弁３３の位置の変化率に応じるように吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得する。

【0085】

この構成によれば、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、スロットル弁３３が吸気弁３１に近い位置に設けられるため、燃焼室１３に吸入される空気量の応答性を向上できる。加えて、空気量に対して応答性が高いスロットル弁３３の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得できる。これら構成の相乗効果により、燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0086】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００において、スロットル弁３３は、スロットル弁３３より下流の吸気通路２１の容積が気筒１１の行程容積より小さくなるように設けられた近接式スロットル弁であり、制御装置６０は、加速場面において、スロットル弁３３の位置の変化率に応じるように吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得する。

【0087】

この構成によれば、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、スロットル弁３３が吸気弁３１に近い位置に設けられるため、燃焼室１３に吸入される空気量の応答性を向上できる。加えて、空気量に対して応答性が高い近接式スロットル弁の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得できる。これら構成の相乗効果により、燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0088】

本実施形態によれば、４ストロークエンジン１００は、スロットル弁３３は、吸気通路２１のうち単一の燃焼室１３に吸入される空気が流通する独立吸気通路部に設けられ、制御装置６０は、加速場面において、スロットル弁３３の位置の変化率に応じるように吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得する。

【0089】

この構成によれば、スロットル弁３３の位置がより大きな開弁状態に遷移するような加速場面において、スロットル弁３３が吸気弁３１に近い位置に設けられるため、燃焼室１３に吸入される空気量の応答性を向上できる。加えて、空気量に対して応答性が高いスロットル弁３３の位置の変化率に応じて吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得できる。これら構成の相乗効果により、燃料噴射制御の応答性と精度をより向上することができる。

【0090】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。

【符号の説明】

【0091】

α，β 噴射量
Ｊ１ 吸気閉弁時噴射
Ｊ２ 吸気開弁時噴射
Ｌ１，Ｌ２ 距離
Ｐ スロットル弁位置
Ｒ１ 第１スロットル弁位置変化率
Ｒ２ 第２スロットル弁位置変化率
Ｔ１ 閉弁期間
Ｔ２ 開弁期間
Ｖ１ 容積
Ｖ２ 行程容積
１０ エンジン本体
１１ 気筒
１２ クランクケース
１３ 燃焼室
１４ ピストン
１５ コネクティングロッド
１６ クランクシャフト
１７ 吸気開口
１８ 排気開口
１９ 点火プラグ
２１ 吸気通路
２１Ｒ 独立吸気通路部
２１ａ 大気開放口
２２ 排気通路
３１ 吸気弁
３２ 排気弁
３３ スロットル弁
３４ 駆動機構
４１ クランク角検出器
４２ スロットル弁位置検出器
４３ 吸気通路内圧力検出器
５０ 燃料噴射装置
６０ 制御装置
１００ ４ストロークエンジン

【要約】

４ストロークエンジンは、燃焼室を備えた少なくとも一つの気筒と、燃焼室に接続される吸気通路と、燃焼室と吸気通路との接続部である吸気開口を開閉する少なくとも１つの吸気弁と、吸気通路の内部に設けられ、燃焼室に吸入される空気量を調整するスロットル弁と、スロットル弁の位置を検出するスロットル弁位置検出器と、吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置と、少なくともスロットル弁位置検出器の信号に基づいて燃料噴射装置を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、吸気閉弁時噴射量が吸気閉弁時噴射の開始前のスロットル弁の位置変化率である第１スロットル弁位置変化率に応じ、吸気開弁時噴射量が吸気閉弁時噴射の開始後のスロットル弁の位置変化率である第２スロットル弁位置変化率に応じるように吸気閉弁時噴射量及び吸気開弁時噴射量を取得する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】