JP3063939B2 - 燃料噴射式エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
ガソリンエンジンの制御装置に関するもので、特に、船
外機におけるトローリング運転時のような、エンジンが
一定の状態下で運転している場合に、その速度が外部負
荷の変動に伴って変動するような時の燃焼改善の技術に
関するものである。
に既燃ガスが多く燃焼室に残留するため、不整燃焼が生
じやすい。このため、絞り弁の最小開度を若干大きく設
定し、吸入空気量を増加させ、不整燃焼を抑制する一
方、吸入空気量の増加に伴うエンジン速度の上昇を点火
時期を遅角することにより抑制している。
は、絞り弁開度、エンジン速度等をパラメータとして1
サイクル当たりの燃料噴射量を制御している。すなわ
ち、例えば、図9に示す様に、エンジン速度が上昇すれ
ば、1サイクル当たりの燃料噴射量を増加させ、逆にエ
ンジン速度が下降すれば、1サイクル当たりの燃料噴射
量を減少させている。この制御は、高速高負荷時のみな
らず、低速低負荷時等を含む全ての運転領域で行われて
いる。
ンが絞り弁開度一定の状態で運転されているときに外部
負荷変動が実線で示すように加わった場合、図6中、破
線で示すように、エンジン速度が必要以上に変動すると
いう不具合が生ずる。すなわち、外部負荷の増大によっ
てエンジン速度が低下すると燃料噴射量が破線で示すよ
うに減じ、それに伴って発生するエネルギーが減少し、
エンジン速度が一層大きく低下する現象が生ずる。ま
た、逆に、外部負荷が減少してエンジン速度が上昇し始
めると燃料噴射量が増加し、発生するエネルギーが増大
し、エンジン速度が一層増大する現象が生ずる。すなわ
ち、エンジンの速度変動を一層助長する現象が生ずる。
また、同時に空燃比が変動することにより、図7で示す
ように、未燃焼燃料成分の排出が増大する不具合も生じ
る。この事情は、絞り弁を備えず点火時期と1サイクル
当たりの燃料噴射量を変化させてエンジン速度を制御す
る2サイクルエンジンについても同様である。
エンジン低速領域ではエンジン速度が変動しても、1サ
イクル当たりに吸入される新気の量がほとんど一定であ
る点に着目してしてなされたもので、絞り弁の低開度領
域あるいはエンジン低速領域において外部負荷変動が生
じた場合でも、エンジン速度が必要以上に変動するのを
防止し、併せて空燃比安定化による究極的な燃焼安定を
行うことを目的とする。
め、請求項1の発明によれば、シリンダヘッド,シリン
ダ孔およびピストンによって画成された燃焼室に燃料を
直接噴射する燃料噴射ノズルと、 前記燃焼室に噴射され
た燃料に点火する点火栓と、 目標エンジン速度を設定す
るための出力操作子と、備えた燃料噴射式2サイクルガ
ソリンエンジンの制御装置であって、 実際のエンジン速
度が所定値以下のとき、前記燃料噴射ノズルから噴射さ
れる1サイクル当たりの燃料噴射量を略一定とするとと
もに前記点火栓の点火時期を遅角または進角させて実際
のエンジン速度が前記出力操作子によって設定された目
標エンジン速度になるよう制御し、 一方、実際のエンジ
ン速度が前記所定値より大きいとき、前記燃料噴射ノズ
ルから噴射される1サイクル当たりの燃料噴射量を増加
または減少させるとともに前記点火栓の点火時期を遅角
または進角させて実際のエンジン速度が前記出力操作子
によって設定された目標エンジン速度になるよう制御す
るようにした点に特徴がある。また、請求項2の発明に
よれば、シリンダヘッド,シリンダ孔およびピストンに
よって画成された燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射
ノズルと、 前記燃焼室に噴射された燃料に点火する点火
栓と、 エンジンの出力を増大させる高出力側と減少させ
る低出力側とに亘る一定の操作範囲に亘って操作可能な
出力操作子と、を備えた燃料噴射式2サイクルガソリン
エンジンの制御装置であって、 前記出力操作子が、前記
操作範囲における所定の中途位置より前記低出力側に位
置しているとき、該低出力側における位置に拘わらず前
記燃料噴射ノズルから噴射される1サイクル当たりの燃
料噴射量を略一定とするとともに前記点火栓の点火時期
を、前記出力操作子の前記操作範囲における操作位置に
応じて遅角または進角させてエンジン速度を制御し、 一
方、前記出力操作子が、前記所定の中途位置より前記高
出力側に位置してい るとき、前記燃料噴射ノズルから噴
射される1サイクル当たりの燃料噴射量を増加または減
少させるとともに前記点火栓の点火時期を遅角または進
角させてエンジン速度を制御するようにした点に特徴が
ある。
るいは絞り弁開度一定で低速運転されるているとき、1
サイクル当たりの燃料噴射量を略一定とし、点火時期を
変化させてエンジン速度を制御した。よって、外部負荷
の変動でエンジンの速度が多少変化しても、1サイクル
当たりの吸入空気量および燃料噴射量がともに一定であ
るので、発生するエネルギーの増減が少なく、エンジン
の速度変動を一層助長することがない。よって、従来の
ように燃料噴射装置が運転速度の変動に対して過度に反
応して空燃比を変動させる不具合が除かれ、また供給さ
れる混合気の空燃比が安定化し、燃焼も安定する。
する。図1において、1は船外機に使用されるクランク
室圧縮形2サイクルガソリンエンジンであり、3個の気
筒を備えた3気筒エンジンである。エンジン1は一体的
に形成されたクランク室2とシリンダ3とを有する。4
は燃焼室であり、燃焼室4はシリンダ孔3aと、そのシ
リンダ孔3aへ摺動自在に嵌挿されたピストン4a、お
よびシリンダ孔3aを閉じるシリンダヘッド3bによっ
て形成されている。
記クランク室2内に支持したクランク軸2aに連結され
ている。また、前記シリンダヘッド3bには点火栓3c
と燃料噴射ノズル3dとがそれぞれ燃焼室4内に臨ませ
て設けられている。
路2bと排気通路4cとが開口しており、ピストン4a
によって開閉される。掃気通路2bの他端はシリンダ孔
3aの外壁面を通って前記クランク室2に通じており、
ピストン4aの下降行程中にクランク室内に吸入された
大気を一次圧縮して燃焼室内へ圧送する。排気通路4c
は図示してない膨張室を通して水中に開口しており、こ
れにより、いわゆる、水中排気を行っている。
気通路であり、そこにはクランク室2への気流のみを許
容する逆止弁5aが設けられているが、通常設けられる
絞り弁は設けられていない。2kは入力装置で、エンジ
ンの出力操作子の役割を果たす。この入力装置2kのダ
イアルを操縦者が回転操作すると、ダイアル回転角信号
が入力制御装置2mへ送出する。入力制御装置2mで
は、ダイアル回転角信号とエンジン速度演算装置2nか
らのエンジン速度信号とを比較し、エンジン速度信号が
ダイアル回転角信号に見合う値になるよう点火時期を制
御すべく点火制御装置4dへ出力する。
射ノズル3dは燃料タンク1aと燃料ポンプ1bとを備
えた燃料循環路1cに接続されると共に、電気式エンジ
ン制御器の一部をなす燃料噴射制御装置1dへ電気的に
接続されており、それから与えられる信号によって燃料
循環路1cを循環する燃料の一部を燃焼室4内へ噴射し
て供給する。なお、1eは燃料循環路1cに介装された
公知の調圧弁である。
サ放電式(CDI)の点火装置1fへ接続されている。
その点火装置1fも同様に前記電気式エンジン制御器の
一部をなす点火時期制御装置4dへ接続されており、所
要の時期に点火栓3cに火花を生じさせる。
ある。クランク室圧力読取時期演算装置2fはエンジン
速度演算装置2nからエンジン速度を得て、負荷メモリ
2hのマップからそのエンジン速度に相当するクランク
室圧力読取時期を拾い、この読取時期とクランク角セン
サ2eからの基準クランク角とを加味してクランク室圧
力の読み取るべく時期をクランク室圧力読取装置2jに
送出する。クランク室圧力読取装置2jでは、クランク
室圧力読取時期演算装置2fからの出力信号に基づき圧
力センサ2cからその時の圧力を読み取り、この読み取
った圧力信号を吸入空気量演算装置5cへ送る。
圧力読取装置2jから出力されたクランク室圧力の信号
と入力制御装置2mからの信号との両方の信号に基づき
自ら備えたメモリ5dのマップから1サイクル毎の吸入
空気量を演算し、その演算値を燃料噴射制御装置1dと
点火時期制御装置4dとへ出力する。
eを持ち、吸入空気量演算装置5cからの情報に加えて
エンジン温度センサ3fから付与される温度信号と、不
図示のシフトレバーのシフトセンサ3hから与えられる
変速位置と、入力制御装置2mからのダイアル回転角と
から気筒毎に噴射されるべき1サイクル毎の燃料噴射量
を算出し、その結果に従って所要の時期と時間に亘って
燃料噴射ノズル3dに備えられたソレノイドへ通電し開
弁作動させる。
イル2dから得られるクランク軸の速度信号と、吸入空
気量演算装置5cから得られる1サイクル毎の吸入空気
量と、入力制御装置2mから得られるダイアル回転角と
を得て、点火メモリ4eに内臓する点火マップを読み出
して対応する点火時期を決定し、クランク角センサ2e
から得られる基準クランク角を基に、前記点火装置1f
のサイリスタのゲートに信号を送り、点火栓3cに火花
を生じさせる。
図2のフローチャートを用いて説明する。
kのダイアル回転角で目標エンジン速度Nを設定する。
次に、目標エンジン速度Nと実際のエンジン速度nを入
力制御装置2mおよびエンジン速度演算装置2nから情
報を得て読み込む(ステップ102)。その後、実際の
エンジン速度nが例えば2700RPM以上か否かを比
較し(ステップ104)、NOの場合には図8に示すよ
うに1サイクル当たりの燃料噴射量Qを予め定めた所定
値に設定し(ステップ106)、ステップ108に進め
る。ステップ108では、目標エンジン速度Nと実際の
エンジン速度nとを比較し、N>nの場合には、点火時
期制御装置4dにより点火時期S/Aを進角制御する
(ステップ114)。N<nの場合には、点火時期制御
装置4dにより点火時期S/Aを遅角制御する(ステッ
プ112)。N=nの場合にはステップ130に進め
る。すなわち、N≠nの場合には、ステップ114或い
はステップ112を経て、ステップ108に戻し、再び
同様な制御を繰り返す。
ステップ120に進め、目標エンジン速度Nと実際のエ
ンジン速度nとを比較し、N>nの場合には、点火時期
制御装置4dにより点火時期S/Aを進角制御し、かつ
1サイクル当たりの燃料噴射量Qを増加させる(ステッ
プ126)。N<nの場合には、点火時期制御装置4d
により点火時期S/Aを遅角制御し、かつ1サイクル当
たりの燃料噴射量Qを減少させる(ステップ124)。
N=nの場合にはステップ130に進める。ステップ1
26およびステップ122を経た後、ステップ124で
再び実際のエンジン速度nを読み込み、再びステップ1
20に戻し、N=nになるまでステップ120以下を繰
り返す。
あるか否かを判別し、NOの場合にはステップ102に
戻す。YESの場合には点火時期制御装置4dにて失火
させ、全てのステップを終了する。
(エンジン速度がこれより低下するとエンジンが不整燃
焼を起こし易く、これ以上であればほぼエンジンは安定
して回転するという境界値をいう。なお、本実施例で
は、2700RPMである。)未満の時、1サイクル当
たりの燃料噴射量を所定値に固定し、点火時期を進角・
遅角して実際のエンジン速度が目標速度になるよう制御
している。すなわち、図3の垂直線Iより左側の領域に
操作ダイヤル値A1 、すなわち(C) に示す様に目標エン
ジン速度N1 が設定された場合には、(a) (b) で示す様
に、点火時期を加減し、実際のエンジン速度nを目標エ
ンジン速度N1 に制御する。また、目標エンジン速度が
2700RPM以上の時、1サイクル当たりの燃料噴射
量を増減し、かつ、点火時期を進角・遅角して実際のエ
ンジン速度nが目標速度になるよう制御する。すなわ
ち、図3の垂直線Iより右側の領域に操作ダイヤル値A
2 、すなわち(c) に示す様に目標エンジン速度N2 が設
定された場合には、(a) (b) に示す様に燃料噴射量、点
火時期を制御し、実際のエンジン速度nを目標エンジン
速度N2 に制御する。すなわち、操作ダイヤル2kがエ
ンジンの出力操作子となっている。
て、図4および図5を用いて説明する。本実施例が先の
第1実施例と異なる主な点は、吸気通路5に絞り弁5b
が備えられ、出力操作子たるリモコンの手動レバー6で
カム6aを介して機械的に絞り弁5bを操作している点
であり、更に、第1実施例では吸入空気量演算装置5c
への入力情報としてクランク室圧力を用いたが、第2実
施例ではクランク室圧力に代えて熱線式の流量計5fか
ら出力される流量とスロットルセンサ5hで検出される
絞り弁5bの開度とを用いている点である。以下図4を
用いて説明する。
の時計方向、即ちエンジンの出力を増大させる高出力側
の方向に)すると、まず、リモコンワイヤ6c、カム6
a、コイルバネ6e及びロッド6dを介し、クランク軸
2aと同芯に配置し回動自在に構成した回動盤2p(フ
ラマグベースともいう)が回動され、これにともないク
ランク軸2aの基準角を検出するクランク角センサ2e
の位置が変化する。更に、リモコンの手動レバー6を回
動操作すると、回動盤2pはその回動位置を保持したま
ま、カム6aに当接するカムロッド6gがカム6aに形
成されたカム山6bに乗り上げ、戻しスプリング6hに
抗して絞り弁5bを開弁させる。その開弁量はカムロッ
ド6gとカム6aとの位置関係、すなわち、リモコンの
手動レバー6の回動操作量に比例する。更に、リモコン
の手動レバー6を回動操作(図4の時計方向に)する
と、ロッド6dがストッパ6fに当たり、回動盤2pは
これ以上回動せず、その回動位置に保持される。なお、
この時、絞り弁5bは回動操作に伴って開弁量が増加す
る。
ンジンの出力を減少させる低出力側の方向に回動すると
絞り弁5bとリンク結合されるカムロッド6gがカム山
6bから下り、戻しスプリング6hによりカムロッド6
gを介して絞り弁5bを逐次閉じていく。この反時計方
向の回動の途中、ロッド6dがストッパ6fから離れ、
回動盤2pを反時計方向(図4で)に回動し、その上に
乗っているパルサコイル2dも元の位置に戻される。な
お、この手動レバー6を図4の反時計方向の回動及び回
動盤2pの反時計方向の回動の途中、上記した絞り弁5
bがアイドル開度に戻ることを終了する。
サ5hが取り付けられ、絞り弁5bの開度を検出し、そ
の検出値を燃料噴射制御装置1dに送る。
ド6gがカム山6bへ乗り上がり始める時点)を超える
場合には、カム山6bに相当する分だけ絞り弁5bが最
小開度から開き、その位置を保持する。一方、フラマグ
ベース2pはロッド6dがストッパ6bに当たるまで回
動し、これに伴いパルサコイル2dも回動し、点火時期
を進角させる。更に手動レバー6が回動しロッド6dが
ストッパ6bに当たると、フラマグベース2pは最早そ
れ以上は回動せず、その位置に保持される。従って、パ
ルサコイル2dはその回動位置で保持される。すなわ
ち、これを境に機械式点火進角制御が電子式点火進角制
御に切り換わる。
フローチャートを用いて以下説明する。
それに伴いカム6aも移動する(ステップ200)。カ
ム6aの移動量が所定値内の場合(カムロッド6gがカ
ム山6bに乗り上がり始める前まで)には絞り弁5bは
最低絞り弁角度(固定値)にさせたままとする。この場
合には手動レバー6はその操作範囲における所定の中途
位置よりエンジンの低出力側に位置している。カム6a
はコイルバネ6eを介して回動盤2pを回動し、ストッ
パ6fに当接するまで回動させ、その回動量に応じて点
火時期を進角させる(ステップ202)。絞り弁開度θ
が固定値以下か判別し(ステップ204)、以下の場合
には、1サイクル当たりの燃料噴射量Qを一定値で噴射
する(ステップ206)。更に、パルサコイル2dが回
動盤2pの回動量に応じたタイミングで、サイリスタを
動作させ、点火栓3cにスパークを飛ばし(ステップ2
08)、ステップ230に進める。
固定値を超えると判断した場合には、クランク角センサ
2eの基準クランク角とパルサコイル2dの位相角βを
検出し(ステップ210)、βが所定角以上か否かを判
別し(ステップ212)、以上の場合には、ステップ2
20で、吸入空気量、エンジン速度に応じて1サイクル
当たりの燃料噴射量Qを噴射し、且つ所定のタイミング
で噴射する。更に、ステップ222で、エンジン速度を
参照して点火メモリ4eから点火タイミングを読み、パ
ルサコイル2dに対し補正したタイミングでサイリスタ
を動作させ、点火栓3cにスパークを飛ばし、ステップ
230に進める。
判断した場合には、燃料噴射量はステップ220と同様
に行い(ステップ214)、点火タイミングは、ステッ
プ208と同様に行い(ステップ216)、ステップ2
30に進める。
存否を判別し、否の場合にはで示す様に、ステップ2
02に戻す。存の場合には、点火失火させ(ステップ2
32)、制御を終了する。
うカム6aの移動量が所定値内の場合には、絞り弁5b
は最小開度(固定値)を維持し、1サイクル当たりの燃
料噴射量が一定になるように燃料噴射制御装置1dが燃
料噴射ノズル3dを開弁制御する。そして、点火時期制
御装置4dが回動盤2p、パルサコイル2dの回動量に
見合った時期に点火時期を制御する。一方、カム6aの
移動量が所定値を超える場合には、絞り弁5bは最小開
度(固定値)から開弁しその開度を増す。すなわち、絞
り弁開度θが固定値を超える場合には、位相角βに応
じ、βが所定角以上の時には、1サイクル当たりの燃料
噴射量を、吸入空気量およびエンジン速度に基づき、燃
料噴射制御装置1dが増加制御し、また、点火時期も点
火メモリ4eを参照して制御する。βが所定角未満の時
には、点火時期はパルサコイル2dの回動量に見合った
時期に機械的に制御される。
動量すなわち出力操作子の操作量が予定値以下の低負荷
域では図8に示す様にエンジン速度によらず1サイクル
当たりの燃料噴射量を略一定とし、出力操作子の操作量
に応じて点火時期を変化させて、エンジン速度を制御し
た。しかして、図6に示す様に操作量一定すなわち点火
時期一定で外部負荷変動が生じた場合でも、エンジン出
力の変動が少なく、従って、エンジン速度が必要以上に
変動するのが防止できる。勿論、エンジン速度に応じて
この変動を打ち消す様、操作量を変化させれば、より一
層外部負荷変動によるエンジン速度の変動を押さえるこ
とができる。
ン速度が所定値以下のとき、または出力操作子が、その
操作範囲における所定の中途位置より低出力側に位置し
ているとき(該低出力側における位置に拘わらず)は、
1サイクル当たりの燃料噴射量を略一定とするものであ
るから、外部負荷変動が生じた場合でも、エンジン出力
の変動が少なく、従って、エンジン速度が必要以上に変
動するのが防止できる。また、燃焼室内に吸入された新
気の量と燃料量との割合が略一定であるので、燃焼が安
定化し、排気中に含まれる未燃焼燃料成分の排出も低減
できる。
説明図である。
を示す作動説明図である。
った場合に、1サイクル当たりの燃料噴射量とエンジン
速度を時間経過をおって変化する様子を示す特性図であ
る。
特性図である。
の燃料噴射量との関係図である。
の燃料噴射量との関係図である。
Claims (2)
- 【請求項1】シリンダヘッド,シリンダ孔およびピスト
ンによって画成された燃焼室に燃料を直接噴射する燃料
噴射ノズルと、 前記燃焼室に噴射された燃料に点火する点火栓と、 目標エンジン速度を設定するための出力操作子と、を備
えた燃料噴射式2サイクルガソリンエンジンの制御装置
であって、 実際のエンジン速度が所定値以下のとき、前記燃料噴射
ノズルから噴射される1サイクル当たりの燃料噴射量を
略一定とするとともに前記点火栓の点火時期を遅角また
は進角させて実際のエンジン速度が前記出力操作子によ
って設定された目標エンジン速度になるよう制御し、 一方、実際のエンジン速度が前記所定値より大きいと
き、前記燃料噴射ノズルから噴射される1サイクル当た
りの燃料噴射量を増加または減少させるとともに前記点
火栓の点火時期を遅角または進角させて実際のエンジン
速度が前記出力操作子によって設定された目標エンジン
速度になるよう制御するようにした燃料噴射式2サイク
ルガソリン エンジンの制御装置。 - 【請求項2】シリンダヘッド,シリンダ孔およびピスト
ンによって画成された燃焼室に燃料を直接噴射する燃料
噴射ノズルと、 前記燃焼室に噴射された燃料に点火する点火栓と、 エンジンの出力を増大させる高出力側と減少させる低出
力側とに亘る一定の操作範囲に亘って操作可能な出力操
作子と、を備えた燃料噴射式2サイクルガソリンエンジ
ンの制御装置であって、 前記出力操作子が、前記操作範囲における所定の中途位
置より前記低出力側に位置しているとき、該低出力側に
おける位置に拘わらず前記燃料噴射ノズルから噴射され
る1サイクル当たりの燃料噴射量を略一定とするととも
に前記点火栓の点火時期を、前記出力操作子の前記操作
範囲における操作位置に応じて遅角または進角させてエ
ンジン速度を制御し、 一方、前記出力操作子が、前記所定の中途位置より前記
高出力側に位置してい るとき、前記燃料噴射ノズルから
噴射される1サイクル当たりの燃料噴射量を増加または
減少させるとともに前記点火栓の点火時期を遅角または
進角させてエンジン速度を制御するようにした燃料噴射
式2サイクルガソリン エンジンの制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4196025A JP3063939B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 燃料噴射式エンジンの制御装置 |
US08/084,508 US5450828A (en) | 1992-06-30 | 1993-06-29 | Control device for fuel injection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4196025A JP3063939B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 燃料噴射式エンジンの制御装置 |
Publications (2)
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