JP5141399B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、バッテリからの給電により作動する電気負荷についてその作動を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の燃料噴射制御においては、燃料噴射弁への通電時間を制御することで燃料噴射量を制御することが行われている。噴射量制御として具体的には、例えば吸気管圧力及びエンジン回転速度に基づいて基本噴射時間を算出し、その基本噴射時間に、燃料噴射弁における作動遅れ時間としての無効噴射時間を加えたものを噴射時間とし、その噴射時間だけ燃料噴射弁に通電する。

ここで、燃料噴射弁がバッテリからの給電により作動される構成の場合、燃料噴射弁の作動遅れはバッテリ電圧に応じて異なり、バッテリ電圧が低いほど作動遅れ時間が長くなる。そこで、噴射量制御においては、バッテリ電圧の変動を考慮し、バッテリ電圧に応じて無効噴射時間が算出される（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８−２８５３７号公報

ところで、バッテリからの給電により作動する各種電気負荷に対し、バッテリから通電されると、その通電に伴いバッテリ電圧が低下してバッテリ電圧に変動が生じる。一方、燃料噴射弁における無効噴射時間の算出時期と、燃料噴射弁に実際に通電する通電時期とでは時間差が生じる。そのため、例えば点火装置などの電気負荷にバッテリから通電が行われてバッテリ電圧が変動した場合、無効噴射時間の算出時期におけるバッテリ電圧と通電時期におけるバッテリ電圧とに隔たりが生じることが考えられる。かかる場合、無効噴射時間が正確に算出されず、適正量の燃料が噴射されないことが懸念される。

また、バッテリ電圧の変動を考慮し、バッテリ電圧を平均化した値を用いて無効噴射時間を算出することも考えられるが、その場合においても、燃料噴射弁の通電時期における正確なバッテリ電圧を検出しているとは必ずしも言えない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、現時点よりも後の所定時刻におけるバッテリ電圧を現時点で正確に検出することができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

第１の構成は、内燃機関の出力軸と同期して回転する永久磁石式交流発電機と、該交流発電機により発電される電力により充電されるバッテリと、前記バッテリからの給電により前記内燃機関の１燃焼サイクル内の各行程に応じて駆動される電気負荷とを備え、前記バッテリの電圧が前記内燃機関の回転角度位置に応じて１燃焼サイクルの周期で変動する内燃機関システムに適用される。また、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段による電圧検出値を前記内燃機関における所定の回転角度位置で取得し、該取得した電圧検出値を、前記所定の回転角度位置に対応するバッテリ電圧として記憶する電圧記憶手段と、前記電圧記憶手段により記憶したバッテリ電圧を、それよりも後の燃焼サイクルにおける前記所定の回転角度位置のバッテリ電圧の予測値とする電圧予測手段と、を備える。

要するに、内燃機関の出力軸と同期して回転する永久磁石式交流発電機により発電された電力によりバッテリが充電されるとともに、そのバッテリからの給電により内燃機関の１燃焼サイクル内の各行程に応じて電気負荷が駆動される内燃機関システムにおいては、その交流発電機からバッテリへの充電、及びバッテリから電気負荷への給電が規則的に行われるため、内燃機関の回転角度位置に応じてバッテリ電圧が変動する。このとき、内燃機関の回転角度位置が同じであれば、その回転角度位置に対応するバッテリ電圧もほぼ同じか又は近似値になることが考えられる。上記発明では、所定の回転角度位置でバッテリ電圧を取得し、その取得したバッテリ電圧を内燃機関の回転角度位置に対応するバッテリ電圧として記憶することで、内燃機関の回転角度位置とバッテリ電圧とを関連付ける。また、その関係を用いることで、現時点よりも後の燃焼サイクルにおける所定の回転角度位置でのバッテリ電圧を予測する。したがって、本発明によれば、将来の所定の回転角度位置におけるバッテリ電圧を現時点で正確に予測することができる。

バッテリからの給電により駆動される電気負荷に通電すると、その通電に伴いバッテリ電圧が低下する。そのため、複数の電気負荷の通電時期が重複すると、制御対象とする電気負荷の作動電圧が他の電気負荷への通電により低下することが考えられる。また、通常は制御値の算出時期と通電時期とに時間差があるため、バッテリ電圧の低下に起因して適正な制御値で電気負荷を作動できないことが考えられる。その点に鑑み、第２の構成は、前記バッテリから前記電気負荷への通電時刻よりも前の時点で該通電時刻におけるバッテリ電圧を予測する。また、予測したバッテリ電圧を前記通電時刻におけるバッテリ電圧として前記電気負荷の作動を制御する。この構成によれば、制御対象とする電気負荷の通電時刻におけるバッテリ電圧を予測し、その予測値により電気負荷の作動を制御するため、バッテリ電圧の低下に起因して電気負荷が適正に作動しないのを回避することができ、ひいては内燃機関の制御性が低下するのを抑制することができる。

内燃機関においては、例えば燃料噴射弁や点火装置のような電気負荷が内燃機関の回転角度位置に応じて１燃焼サイクルに相当する回転角度（７２０°ＣＡ）毎に作動する。このとき、電気負荷への通電時期及び通電時間がほぼ同じ場合には、それらの電気負荷が作動するのに伴いバッテリ電圧が１燃焼サイクル毎に規則的に変動するものと考えられる。一方、電気負荷への通電時期及び通電時間が変化する場合には、バッテリ電圧の変動時期やその変動の大きさが異なることが考えられる。その点に鑑み、第３の構成は、前記内燃機関の運転中において１燃焼サイクルに相当する回転角度毎に各回転角度位置に対応するバッテリ電圧を記憶する。こうすることで、内燃機関の回転角度位置に対応するバッテリ電圧として最新の値が記憶されるため、電気負荷の通電状態に合わせて内燃機関の回転角度位置に対応するバッテリ電圧を都度記憶することができ、現時点よりも後の所定時刻におけるバッテリ電圧を正確に予測するのに好適である。

なお、短期間（例えば数サイクルの期間）でみれば、電気負荷の通電状態は急激に変化しないと考えられる。また、内燃機関の回転角度位置に対応するバッテリ電圧を１燃焼サイクル毎に記憶するため、電気負荷の通電状態の変化に追従して内燃機関の回転角度位置に対応するバッテリ電圧が順次更新される。したがって、短期間でみれば、直近の燃焼サイクルにおける内燃機関の回転角度位置とバッテリ電圧との関係に基づいてバッテリ電圧を予測したとしても、その予測値の正確性は担保されていると言える。

バッテリ電圧が変動すると、燃料噴射弁の作動遅れ時間が異なるため、燃料噴射弁への通電時間（噴射時間）をバッテリ電圧に基づいて補正する必要がある。具体的には、燃料噴射弁による噴射時間は、燃料噴射弁から実際に燃料噴射される実噴射時間としての基本噴射時間に、燃料噴射弁の作動遅れ時間としての無効噴射時間が加算される。その点に鑑み、第４の構成は、前記電気負荷として燃料噴射弁を備える内燃機関に適用され、前記バッテリ電圧に基づいて前記燃料噴射弁の作動遅れ時間としての無効噴射時間を算出し、該無効噴射時間を、前記燃料噴射弁から実際に燃料噴射される実噴射時間としての基本噴射時間に加算して前記燃料噴射弁の噴射時間を算出する。また、前記燃料噴射弁の噴射時期におけるバッテリ電圧を予測し、該予測した結果に基づいて前記無効噴射時間を算出する。この構成によれば、燃料噴射時期におけるバッテリ電圧として予測される値に基づいて無効噴射時間が算出されるため、バッテリ電圧に変動が生じる場合であっても燃料噴射時間を適正な値にすることができる。

一般に、点火装置は消費電力が大きいため、点火装置への通電に伴うバッテリの電圧変動が大きくなる傾向にある。また、点火装置の通電時間は、内燃機関の運転状態（例えば内燃機関の回転速度）に応じて異なる。そのため、バッテリから点火装置に通電される場合、バッテリ電圧の変動時期やその変動の大きさが内燃機関の運転状態に応じて異なることが考えられる。その点に鑑み、第５の構成は、前記バッテリに接続される点火装置を備える内燃機関に適用され、点火時期に合わせて前記点火装置への通電を行わせかつ前記点火装置で点火放電を行わせる。また、前記点火装置の通電期間を含む前記内燃機関の回転角度位置で前記電圧検出値を取得し、該取得した電圧検出値を前記内燃機関の回転角度位置に対応するバッテリ電圧として記憶する。この構成によれば、点火装置への通電に伴いバッテリ電圧が比較的大きく変動した場合であっても、現時点よりも後の所定時刻におけるバッテリ電圧を正確に検出することができ好適である。

単気筒からなる内燃機関においては、点火動作や燃料噴射動作に起因するバッテリ電圧の低下が１燃焼サイクル中に１回出現する。一方、複数気筒からなる内燃機関においては、１燃焼サイクル中に気筒ごとで異なる時期に点火動作等が行われる。したがって、複数気筒の内燃機関では、点火動作等に起因するバッテリ電圧の低下について気筒ごとに個々に見ると、１燃焼サイクル中のそれぞれ異なる時期に気筒数だけ出現する。この電圧低下について内燃機関の全体で見ると、各気筒に起因する個々の電圧低下が、そのピークを少しずつずらしながら重複されることにより、その電圧変動が比較的小さく出現する。したがって、単気筒の内燃機関では、複数気筒の内燃期間に比べ、点火動作や燃料噴射動作に伴うバッテリ電圧の変動が大きくなることが考えられる。その点に鑑み、第６の構成においては、内燃機関が単気筒からなることを特徴とする。これにより、現時点よりも後の所定時刻におけるバッテリ電圧を正確に検出するのに好適である。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、自動二輪車用の単気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものである。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施するものとしている。

図１は、本実施形態におけるエンジン制御システム１０の全体概略構成図である。図１において、本システムには永久磁石式の交流発電機（ＡＣＧ）２０が備えられている。ＡＣＧ２０は、交流マグネット式であり、エンジンの出力軸としてのクランク軸とともに回転する永久磁石からなるロータ２１と、ロータ２１の内側に配置された単相の発電コイルからなるステータ２２とを備える。ステータ２２は、エンジンのクランク軸の回転に伴って交流電圧を誘起するものであり、その誘起された交流電圧がレギュレータ２３で整流等された後に各種電気負荷３０（３１〜３５）に供給されたり、あるいはバッテリ４０に充電されたりする。

バッテリ４０から給電を受ける電気負荷３０として、エンジンには、燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁３１が設けられている。この燃料噴射弁３１からの燃料は、エンジンの吸気管内における空気と混合された状態で気筒内へ導入される。また、他の電気負荷３０としてエンジンには、点火装置３２が設けられている。本実施形態では、点火装置３２として誘導放電方式を採用している。具体的には、点火装置３２は、一次コイル３６ａ及び二次コイル３６ｂからなる点火コイル３６と、一次コイル３６ａへの電流制御を行うトランジスタ３７とを備えている。点火コイル３６のうち、一次コイル３６ａはトランジスタ３７に接続され、二次コイル３６ｂは点火プラグ３８に接続されている。バッテリ４０から一次コイル３６ａへ所定時間通電した後、所望とする点火タイミングにてトランジスタ３７がオンからオフに切り替えられると、一次コイル３６ａの通電が遮断されて二次コイル３６ｂに高電圧が誘起される。その高電圧が放電電圧として点火プラグ３８に印加されることで、点火プラグ３８の対向電極間に火花放電が生じる。

また、エンジンには、エンジンの所定クランク角度毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク軸４２の回転角度位置を検出するクランク角度センサ４１が設けられている。クランク角度センサ４１は、クランク軸４２と一体に回転するパルサ（回転円板）４３と、その外周部近傍に設けられた電磁ピックアップ部４４とを備える。パルサ４３の外周部には、所定のクランク角間隔（例えば３０°ＣＡ間隔）に突起４５が設けられている（欠歯についてはここでは省略）。そして、クランク軸４２の回転に伴いパルサ４３が回転すると、パルサ４３の突起４５が電磁ピックアップ部４４に近づき、パルス状のＮＥ信号が出力される。本実施形態では、１燃焼サイクル（７２０°ＣＡ）内におけるＮＥ信号に合わせてクランク番号が付与される構成となっており、ＮＥ信号の立ち上がり毎にクランク番号としてそれぞれ値０から値２３の整数が順に付与される。

なお、クランク角度センサ４１については、クランク軸４２に直結された永久磁石式の交流発電機２０におけるロータ２１の外周に所定のクランク角度間隔で突起を設け、その突起に対向する位置に電磁ピックアップを配置する構成としてもよい。 その他、エンジンには、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ４７や、バッテリの電圧（バッテリ電圧）を検出する電圧検出回路４８が設けられている。

ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）５１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジンの各種制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ５０のマイコン５１は、エンジンの各種センサから随時入力される各種の検出信号等に基づいて燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期等を演算し、その演算結果を用いて燃料噴射弁３１や点火装置３２等の駆動を制御する。

燃料の噴射量制御について詳しくは、燃料噴射弁３１への通電時間を制御することで燃料噴射量を制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、吸気圧センサ４７の検出値である吸気管圧力から算出されるエンジン負荷とＮＥ信号から算出されるエンジン回転速度から例えばマップ検索により吸入空気量を算出し、その吸入空気量に基づいて基本噴射量を算出する。そして、その基本噴射量を時間に換算することで基本噴射時間ｔｐを算出する。この基本噴射時間に、燃料噴射弁３１における作動遅れ時間、つまり燃料噴射弁３１への通電開始から実際に開弁するまでの時間としての無効噴射時間ｔｖを加えることにより、燃料噴射弁３１の通電時間（燃料噴射時間）ＴＡＵを算出する。

ここで、燃料噴射弁３１の作動遅れ時間はバッテリ電圧に応じて異なり、バッテリ電圧が低下するほど燃料噴射弁３１が開弁するまでの作動遅れが長くなる。図２は、バッテリ電圧ＶＢと無効噴射時間ｔｖとの関係を示す図である。図２によれば、バッテリ電圧ＶＢが低下するほど無効噴射時間ｔｖが長く設定してある。

燃料噴射弁３１への通電制御は、燃料噴射弁３１に接続されたトランジスタ３９（図１参照）への通電信号の出力を調整することにより実施される。すなわち、ＥＣＵ５０からの通電信号によりトランジスタ３９がオンされると、バッテリ４０から燃料噴射弁３１に電流が流れ、燃料噴射が実施される。このとき、ＥＣＵ５０は、算出した燃料噴射時間ＴＡＵに相当する時間だけトランジスタ３９をオンすることで、所望の燃料量が燃料噴射弁３１から噴射されることになる。

ところで、点火装置３２のように消費電力が大きい電気負荷に対しバッテリ４０から通電が行われると、その通電に伴いバッテリ電圧ＶＢが大きく低下し、バッテリ電圧ＶＢに変動が生じる。このとき、例えば燃料噴射弁３１の通電時期と点火コイル３６の通電時期とが重なると、燃料噴射弁３１の通電時におけるバッテリ電圧ＶＢが、燃料噴射時間ＴＡＵの算出時におけるバッテリ電圧ＶＢよりも低下することが考えられる。かかる場合、燃料噴射時間ＴＡＵの算出時におけるバッテリ電圧ＶＢをそのまま用いて無効噴射時間ｔｖを算出すると、無効噴射時間ｔｖが短すぎるため燃料量が不足し、その結果、空燃比が目標値よりもリーン側に傾いてしまう。

図３は、バッテリ電圧ＶＢの変動の様子を示すタイムチャートである。図３のうち（ａ）はバッテリ電圧ＶＢの推移を示し、（ｂ）は燃料噴射弁３１の端子電圧の推移を示し、（ｃ）は点火コイル３６の一次側電圧の推移を示し、（ｄ）はクランク角度（クランク番号）の推移を示す。なお、点火コイル３６の一次側電圧については、トランジスタ３７に接続される負側端子電圧をいう。

図３（ａ）に示すように、バッテリ電圧ＶＢは、点火コイル３６への通電状態に応じて変動する。つまり、本実施形態の単気筒エンジンでは、７２０°ＣＡごとに点火が行われるようになっており、その点火周期に合わせてバッテリ４０から点火コイル３６へ通電されると、その通電に伴いバッテリ電圧ＶＢが低下し、通電を遮断することでバッテリ電圧ＶＢが次第に回復する。図３によると、燃料噴射時間ＴＡＵの算出が行われるクランク角度ＣＲＳＵＭ（本実施形態では固定値）では、バッテリ電圧ＶＢがＶＢＳＵＭ（例えば１３．２Ｖや１３．３Ｖ）であるのに対し、燃料噴射弁３１の通電開始時では、それよりも低いＶＢＩＮＪ（例えば１２．２Ｖや１２．３Ｖ）になっている。そのため、クランク角度ＣＲＳＵＭで検出したバッテリ電圧ＶＢＳＵＭに基づいて無効噴射時間ｔｖを算出すると、無効噴射時間ｔｖが本来必要とされる値よりも小さく設定されてしまう。

ここで、本発明者は、点火コイル３６の通電に伴うバッテリ電圧ＶＢの変動が、１燃焼サイクル（７２０°ＣＡ）ごとのクランク角度とほぼ同期して発生することに着目した。すなわち、エンジンのクランク軸４２とＡＣＧ２０とが直結されていることから、ＡＣＧ２０の発電サイクルは決まっている。また、点火動作は１燃料サイクル内の所定の点火時期に１回ずつ行われることから、点火コイル３６への通電に伴うバッテリ電圧ＶＢの低下は、点火時期に付随し１燃焼サイクル中のほぼ同じ時期に１回ずつ発生する。そのため、クランク角度が同じであれば、そのクランク角度に対応するバッテリ電圧ＶＢもほぼ同じになることが考えられる。

そこで、本実施形態では、バッテリ電圧ＶＢをクランク番号毎に取得し、その取得したバッテリ電圧ＶＢを、取得時のクランク角度に対応するバッテリ電圧としてＲＡＭに記憶する。すなわち、クランク角度に対応するバッテリ電圧について、前回値を今回値で都度更新する。そして、燃料噴射時間の算出時に（クランク角度ＣＲＳＵＭで）、クランク角度とバッテリ電圧との関係に基づいて、実際に燃料噴射する時刻（クランク角度ＣＲＩＮＪ）におけるバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを予測し、その予測したバッテリ電圧ＶＢＩＮＪに基づいて無効噴射時間ｔｖを算出する。この処理としてＥＣＵ５０は、以下に示す処理を実行する。

まず、クランク角度とバッテリ電圧とを関連付けるための処理（バッテリ電圧検出処理）について説明する。図４は、バッテリ電圧検出処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、ＮＥ信号の立ち上がり毎にＥＣＵ５０により繰り返し実行される。

図４のステップＳ１１ではまず、電圧検出回路４８で検出したバッテリ電圧ＶＢを読み込む。続くステップＳ１２では、現在のクランク番号がいずれであるかを判定する。そして、読み込んだバッテリ電圧ＶＢを、その読み込み時に対応するクランク番号ｎ（ｎ＝０〜２３）のバッテリ電圧ＶＢＣＲ（ｎ）として、例えばクランク番号とバッテリ電圧ＶＢとを関連付けたテーブルに順次記憶する（ステップＳ１３〜Ｓ１７）。例えば、現在のクランク番号が値０であれば、ステップＳ１３へ進み、読み込んだバッテリ電圧ＶＢをクランク番号０に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲ０として記憶する。

図５に、クランク番号とバッテリ電圧ＶＢＣＲとを関連付けたテーブルの一例を示す。図５のテーブルには、クランク番号ごとにバッテリ電圧ＶＢＣＲが設定されている。本実施形態では、ＮＥ信号の立ち上がり毎にバッテリ電圧ＶＢを読み込み、その読み込んだバッテリ電圧ＶＢを、図５のテーブルに都度記憶することにより、バッテリ電圧ＶＢＣＲ（ｎ）が１燃焼サイクル毎に都度更新される。

次に、燃料噴射弁３１の噴射時間ＴＡＵを算出するための処理（噴射時間算出処理）について説明する。図６は、噴射時間算出処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、ＮＥ信号の立ち上がり毎にＥＣＵ５０により繰り返し実行される。

図６のステップＳ２１ではまず、燃料噴射時間ＴＡＵ及び燃料噴射時期を算出するクランク番号ＣＲＳＵＭか否かを判定する。クランク番号ＣＲＳＵＭであればステップＳ２２へ進み、吸気圧センサ４７からの吸気管圧力を読み込む。続くステップＳ２３では、クランク角度センサ４１の出力に基づきエンジン回転速度を算出し、ステップＳ２４で、吸気管圧力とエンジン回転速度とに基づいて吸入空気量を例えばマップ検索を行うことにより算出する。そして、ステップＳ２５で、吸入空気量とエンジン回転速度とから燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量を時間に換算して基本噴射時間ｔｐを算出する。また、ステップＳ２６では、エンジン回転速度に基づいて燃料噴射を開始するクランク番号ＣＲＩＮＪを設定する。

続くステップＳ２７において、クランク番号ＣＲＩＮＪでのバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを予測する。具体的には、例えば図５に示すテーブルからクランク番号ＣＲＩＮＪに対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲを読み出し、このバッテリ電圧ＶＢＣＲをＶＢＩＮＪとする。そして、ステップＳ２８で、バッテリ電圧ＶＢＩＮＪに基づいて、例えば図２に示すマップから無効噴射時間ｔｖを算出する。つまり、無効噴射時間ｔｖにつき本実施形態では、実際に燃料噴射する時点におけるバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを、エンジン運転最中に都度更新されるクランク番号とバッテリ電圧ＶＢＣＲとの関係（図５参照）から予測し、その予測したバッテリ電圧ＶＢＩＮＪに対応する無効噴射時間ｔｖを算出する。具体的には、図３において、燃料噴射時間の算出時（クランク番号ＣＲＳＵＭ）のバッテリ電圧ＶＢＳＵＭの代わりに、燃料噴射開始時（クランク番号ＣＲＩＮＪ）のバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを用いて無効噴射時間ｔｖが算出されることとなる。その後、ステップＳ２９において、基本噴射時間ｔｐに無効噴射時間ｔｖを加算することで、燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。

以上説明した実施の形態によれば、次の優れた効果が得られる。

クランク番号毎にバッテリ電圧ＶＢを取得し、その取得したバッテリ電圧ＶＢをクランク番号に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲとしてＲＡＭに記憶する構成としたため、クランク角度とバッテリ電圧ＶＢＣＲとを関連付けることができる。また、その関係を用いて燃料噴射弁３１の噴射開始時刻（クランク番号ＣＲＩＮＪ）におけるバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを予測する構成としたため、噴射開始時刻におけるバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを、燃料噴射量を算出する時点で正確に検出することができる。

予測したバッテリ電圧ＶＢＩＮＪに基づいて無効噴射時間ｔｖを算出し、その無効噴射時間ｔｖと基本噴射時間ｔｐとから求めた燃料噴射時間ＴＡＵだけ燃料噴射弁３１に通電する構成としたため、バッテリ電圧の変動に起因してエンジンの制御性が低下するのを抑制することができる。つまり、点火コイル３６への通電時期と燃料噴射弁３１の噴射時期とが重なった場合、燃料噴射時間ＴＡＵの算出時（クランク番号ＣＲＳＵＭ）と燃料噴射弁３１の噴射開始時（クランク番号ＣＲＩＮＪ）とでバッテリ電圧ＶＢが異なるおそれがある。本実施形態によれば、燃料噴射時におけるバッテリ電圧の予測値（ＶＢＩＮＪ）に基づいて無効噴射時間ｔｖを算出するため、燃料噴射時間ＴＡＵを適正な値にすることができ、ひいては空燃比を適正に制御することができる。

クランク角度に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲを、エンジン運転中において１燃焼サイクル毎に記憶する構成としたため、バッテリ電圧ＶＢＣＲとして最新の値を記憶しておくことができる。また、点火コイル３６などの電気負荷３０への通電状態に合わせてクランク番号に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲを更新することができ、燃料の噴射時期におけるバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを正確に検出するのに好適である。

例えば、バッテリ４０が劣化すると、電気負荷３０への通電に伴うバッテリ電圧の落ち込みやその回復度合いが変化することが考えられる。そのため、バッテリ劣化の程度に応じて１燃焼サイクル中における電圧変動の時期や程度が異なることが考えられる。また、点火コイル３６への通電時間は、エンジン回転速度などのエンジン運転状態に応じて異なり、例えばアイドル運転時では車両走行時に比べて通電時間が短くなる。そのため、エンジン運転状態に応じて１燃焼サイクル中における電圧変動の時期等が異なることが考えられる。さらに、点火装置３２が誘導放電方式であることから、点火時期の変動に伴い点火コイル３６への通電時期が異なる。そのため、１燃焼サイクル中におけるバッテリ４０の電圧変動の時期等が点火時期に応じて異なることが考えられる。本実施形態によれば、バッテリ電圧ＶＢＣＲの更新を１燃焼サイクル毎に実施するため、無効噴射時間ｔｖを算出するのにあたり電圧変動の影響を低減することができ、バッテリ電圧ＶＢＩＮＪを正確に検出するのに好適である。

単気筒エンジンであるため、複数気筒エンジンに比べ、点火動作や燃料噴射動作に伴うバッテリ電圧ＶＢの変動が大きくなりやすいところ、本実施形態によれば、燃料噴射時期におけるバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを電圧変動に影響されることなく正確に検出することができる。

自動二輪車用の燃料噴射システムからなる構成としたため、バッテリ４０の電圧変動が大きくなりやすいところ、本実施形態によれば、電圧変動に影響されることなく燃料噴射時期におけるバッテリ電圧ＶＢＩＮＪを正確に検出することができ好適である。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

・上記実施形態では、クランク番号毎に取得したバッテリ電圧ＶＢをそのクランク番号に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲとしてそのまま記憶する構成としたが、バッテリ電圧ＶＢにつき、クランク番号ごとになまし処理を実施することにより得られるなまし値をそのクランク番号に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲとして記憶する構成としてもよい。こうすれば、ノイズを除去することができる点で好ましい。

・上記実施形態では、すべてのクランク番号に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲを更新する構成としたが、燃料噴射の開始時刻となり得る一部のクランク番号につきバッテリ電圧ＶＢＣＲを更新する構成としてもよい。

・上記実施形態では、バッテリ電圧ＶＢをクランク番号毎に取得し、その取得したバッテリ電圧ＶＢを、取得する都度そのクランク番号に対応するバッテリ電圧ＶＢＣＲとして更新する構成としたが、取得した複数の（例えば２又は３の）バッテリ電圧を平均化した値をバッテリ電圧ＶＢＣＲとして更新する構成としてもよい。

・上記実施形態では、単気筒エンジンの制御システムについて説明したが、多気筒エンジンに適用してもよい。また、自動二輪車のエンジン制御システムについて説明したが、自動四輪車に適用してもよい。

エンジン制御システムの全体概略構成図。 バッテリ電圧と無効噴射時間との関係を示す図。 バッテリ電圧の変動の様子を示すタイムチャート。 バッテリ電圧検出処理に関する処理手順の一例を示すフローチャート。 クランク番号とバッテリ電圧との関係の一例を示す説明図。 噴射時間算出処理に関する処理手順の一例を示すフローチャート

符号の説明

１０…エンジン制御システム、２０…交流発電機（ＡＣＧ）、３０…電気負荷、３１…燃料噴射弁、３２…点火装置、３６…点火コイル、４０…バッテリ、４１…クランク角度センサ、４８…電圧検出回路、５０…エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、５１…マイコン。

Claims (5)

1. 内燃機関の出力軸と同期して回転する永久磁石式交流発電機と、該交流発電機により発電される電力により充電されるバッテリと、前記バッテリからの給電により前記内燃機関の１燃焼サイクル内の各行程に応じて駆動される電気負荷とを備え、前記内燃機関の運転中において前記バッテリの電圧が前記内燃機関の回転角度位置に応じて１燃焼サイクルの周期で変動する内燃機関システムに適用され、
   前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記内燃機関の運転中において、前記電圧検出手段による電圧検出値を前記内燃機関における所定の回転角度位置で取得し、該取得した電圧検出値を、１燃焼サイクルに相当する回転角度毎に前記所定の回転角度位置に対応するバッテリ電圧として記憶する電圧記憶手段と、
   前記電圧記憶手段により記憶したバッテリ電圧を、その直後の燃焼サイクルにおける前記所定の回転角度位置のバッテリ電圧の予測値とする電圧予測手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記電圧予測手段は、前記バッテリから前記電気負荷への通電時刻よりも前の時点で該通電時刻におけるバッテリ電圧を予測し、
   前記電圧予測手段により予測したバッテリ電圧を前記通電時刻におけるバッテリ電圧として前記電気負荷の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記電気負荷として燃料噴射弁を備える内燃機関に適用され、
   前記バッテリ電圧に基づいて前記燃料噴射弁の作動遅れ時間としての無効噴射時間を算出し、該無効噴射時間を、前記燃料噴射弁から実際に燃料噴射される実噴射時間としての基本噴射時間に加算して前記燃料噴射弁の噴射時間を算出する内燃機関の制御装置であり、
   前記電圧予測手段は、前記燃料噴射弁の噴射時期におけるバッテリ電圧を予測し、
   該予測した結果に基づいて前記無効噴射時間を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記バッテリに接続される点火装置を備える内燃機関に適用され、点火時期に合わせて前記点火装置への通電を行わせかつ前記点火装置で点火放電を行わせる内燃機関の制御装置であり、
   前記電圧記憶手段は、前記点火装置の通電期間を含む前記内燃機関の回転角度位置で前記電圧検出値を取得し、該取得した電圧検出値を前記内燃機関の回転角度位置に対応するバッテリ電圧として記憶することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関は、単気筒からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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