JP3582274B2 - Air flow control device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の空気量制御装置に係り、特にアシストエアの空気量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
始動時やアイドリング（暖気運転）時の内燃機関はスロットルバルブの開度が小さく、吸入空気量も少いため、始動性が悪くなったりアイドリング回転数が不安定になる場合がある。そこで、一般には始動時やアイドリング時にスロットルバルブ下流側の吸気通路中に外部から空気（アシストエア）を導くことにより内燃機関の始動性を向上させたりアイドリング回転数の安定化を図っている。
【０００３】
アシストエア供給量の制御はマニュアルでアシストエア供給バルブの開閉を行う方法の他に、例えばコンピュータでソレノイドバルブ等のアシストエア供給バルブを電気的に、かつ自動的に開閉して行う方法もある。このコンピュータ制御の場合、クランクシャフトの角度やスロットルバルブの開度、ギヤのシフトポジションなどが考慮されてアシストエア供給バルブのデューティ比が設定され、適切なアシストエアが供給されるようになっている。
【０００４】
そして、コンピュータ制御のアシストエア供給量は内燃機関の製造時に調整され、規定の量に設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンピュータによってアシストエアの供給量を制御する場合、内燃機関の使用経過による劣化によってアシストエア供給バルブによるアシストエア供給量の制御値が予め設定された規定量の上限や下限に近付くことがあり、負荷の変動によってはアイドリング回転数の安定を保てなくなる虞がある。
【０００６】
また、内燃機関の劣化によってアシストエア供給バルブの使用頻度が高まり、それに伴って消費電力が増加する虞もある。
【０００７】
さらに、内燃機関の劣化に伴って全体に吸入空気量が減り、始動時やアイドリング時以外にもアシストエア供給バルブが開かれる頻度が増し、例えば機関の始動時にアシストエア供給バルブを全開にしても必要な空気量が相対的に減少して始動性を悪化させる。
【０００８】
さらにまた、各状況におけるアシストエア供給バルブのデューティ比は通常デューティテスタを用いることにより適切な値に設定する確認作業を行っており、余分な確認工数や特種部品等が必要になってくる。
【０００９】
そして、内燃機関製造時でのアシストエア供給量調整は、アシストエア供給バルブのばらつきを考慮できないため、実際のアシストエア供給時に予想外の制御が行われる虞がある。加えて、内燃機関製造時のアシストエア供給量調整には特別な治具や測定器が必要となり、かつ時間も掛かるため、コストアップの要因となっていた。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、アイドリング時を含む内燃機関の回転の安定化を図ると共に、排気ガスの悪化を防ぎ、さらには消費電力の増加を防止する内燃機関の空気量制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
この発明の他の目的は、特殊な部品や高価な部品を用いることなくアシストエア供給バルブの制御状態を容易に判定可能な内燃機関の空気量制御装置を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の空気量制御装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、クランクシャフトの角度やスロットルバルブの開度、ギヤのシフトポジション等からアシストエア供給バルブのデューティ比を設定する内燃機関の空気量制御装置において、上記デューティ比は予め設定されたｘ、ｙ、ｚの所定値を有し、ｘをｙより大きい値に設定する一方、上記内燃機関のニュートラル時に上記デューティ比がｘより大きいか、あるいはｙ未満の状態で所定の時間継続したときと、上記内燃機関のシフトイン時に上記デューティ比がｚより大きい状態で所定の時間継続したときに警告を発生させるように構成したものである。
【００１３】
また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記ｚの値を上記ｘの値より大きく設定したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明を適用した船外機の上部の縦断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２に示すように、この船外機１のエンジン２（内燃機関）は例えば水冷４サイクルＶ型４気筒エンジンであり、エンジンホルダ３上に設置される。このエンジン２は、シリンダヘッド４、シリンダブロック５およびクランクケース６等を組み合わせて構成され、また、エンジンカバー７によりその周囲および上方を覆われる。エンジンカバー７の前部（図１における右側）からはステアリングハンドル８が前方に向かって延び、その先端にエンジン出力調整用のスロットルグリップ９が設けられる。
【００１６】
エンジン２のクランクケース６内にクランクシャフト１０が回転自在に軸支される。また、シリンダブロック５内にはシリンダ１１が形成される。シリンダ１１内にはピストン１２がクランクシャフト１０と直角方向に摺動自在に挿入され、ピストン１２とクランクシャフト１０とがコンロッド１３によって連結される。そして、ピストン１２の往復ストロークがクランクシャフト１０の回転運動に変換されるようになっている。さらに、クランクシャフト１０の上端にはマグネト装置１４が設けられ、そのフライホイールマグネト１５の例えば周縁近傍にクランクシャフト１０の回転角度を検出するクランク角センサ１６が設置される。また、例えばシリンダブロック５にはエンジン２の壁温を検出するエンジン温度センサ１７が設けられる。
【００１７】
また、エンジンホルダ３の下部にはドライブシャフトハウジング１８が設けられ、このドライブシャフトハウジング１８の下部に図示しないギヤケースが設けられる。ギヤケースの内部には図示しないプロペラシャフトが軸支され、その後端に図示しないプロペラが設けられる。
【００１８】
ドライブシャフトハウジング１８内にはシャフトパイプ１９が形成され、このシャフトパイプ１９内をクランクシャフト１０下端に連結されたドライブシャフト２０が下方に向かって延び、このドライブシャフト２０の下端が図示しないクラッチ機構を介してプロペラシャフトに連携される。エンジン２の出力はドライブシャフト２０およびクラッチ機構を経てプロペラシャフトに伝達される。
【００１９】
また、このエンジン２にはクラッチコントロールロッド２１を介して接続されたクラッチコントロールレバー２２によりクラッチ機構を遠隔操作し、このクラッチ機構の切換操作によってプロペラシャフトおよびプロペラの回転方向を変換するクラッチ装置２３が設けられる。
【００２０】
クラッチ装置２３のクラッチコントロールレバー２２はエンジンカバー７からエンジン２の前方に向かって突設されたステー２４に回動自在に軸着される。そして、クラッチコントロールレバー２２を前後に回動させることにより、クラッチコントロールロッド２１を介してクラッチ機構をシフト操作し、プロペラシャフトおよびプロペラの回転方向を正・逆またはニュートラルにシフトする。また、クラッチ装置２３にはそのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ２５が設置される。
【００２１】
このエンジン２は、吸気装置２６を備える。吸気装置２６は導入管２７と、サイレンサ２８と、接続管２９と、スロットルボディ３０と、サージタンク３１とから構成される。導入管２７は外部から新鮮な空気を導入するものであり、サイレンサ２８はこの空気の導入音および脈動を低減するものである。また、スロットルボディ３０はその内部に導入空気の流量を調整するスロットルバルブ３２が設けられ、スロットルボディ３０とサイレンサ２８とは接続管２９によって接続される。さらに、スロットルボディ３０の下流側にサージタンク３１が接続される。
【００２２】
シリンダヘッド４とシリンダブロック５との接合部には燃焼室３３が形成され、この燃焼室３３は吸気ポート３４によってサージタンク３１の下流側に接続される。シリンダヘッド４内には、カムシャフト３５や吸気バルブ３６、排気バルブ３７等から構成される動弁装置３８が設けられる。また、燃焼室３３の中央部にはシリンダヘッド４の外側から点火プラグ３９がねじ結合される。さらに、シリンダヘッド４にはフューエルインジェクタ４０が装着され、吸気バルブ３６上流側の吸気ポート３４内に向かって燃料を噴射するように配置される。
【００２３】
図３は、図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 線に沿う断面図である。図３に示すように、スロットルボディ３０にはスロットルバルブ３２の開度を検知するスロットルセンサ４１が設けられる。なお、スロットルセンサ４１は、その代わりにスロットルバルブ３２が全閉時に作動する全閉スイッチでもよい。
【００２４】
サージタンク３１にはアシストエア供給装置が二個設けられる。そのうちの一方はマニュアルのアシストエア供給装置４２であって、大気中とサージタンク３１内を連通するエア通路４３と、このエア通路４３内に設けられた通路開閉スクリュ４４とから構成され、通路開閉スクリュ４４でエア通路４３の断面積を変化させてアシストエアの流量を手動で調整するものである。
【００２５】
また、他方のアシストエア供給装置には電気的に作動するアシストエア供給バルブであるソレノイドバルブ４５が設けられ、このソレノイドバルブ４５によってエア通路４６が開閉操作される。そして、このソレノイドバルブ４５は空気量制御装置４７によってそのデューティ比が設定され、適切なアシストエアがサージタンク３１内に供給されるように構成される。
【００２６】
図４は、空気量制御装置４７を構成するコントロールユニット４８のブロック図である。図４に示すように、空気量制御装置４７はモード判定センサ４９を有し、エンジンモードが始動操作中（始動モード）、またはエンジンモードが運転中（通常モード）等のモードを検出し、そのデータをコントロールユニット４８内のモード判定部５０に出力する。
【００２７】
また、前記クランク角センサ１６によって検出されたクランクシャフト１０の回転角度はＡ／Ｄコンバータ５１（アナログ信号をデジタル信号に変換する）を介してコントロールユニット４８内の回転数検出部５２に送られてエンジン２の回転数が求められ、そのデータをコントロールユニット４８内のモード判定部５０および後述するデューティ制御部５３に出力する。
【００２８】
さらに、前記シフトポジションセンサ２５によって検出されたクラッチ装置２３のシフトポジションはＡ／Ｄコンバータ５１を介してコントロールユニット４８内のシフト位置判定部５４に送られてクラッチ装置２３のシフトポジションが判定され、そのデータをコントロールユニット４８内の演算部５５およびデューティ制御部５３に出力する。
【００２９】
さらにまた、前記スロットルセンサ４１または全閉スイッチによって検出されたスロットルバルブ３２の開度はＡ／Ｄコンバータ５１を介してコントロールユニット４８内の全閉位置判定部５６に送られてスロットルバルブ３２の開度が判定され、そのデータをコントロールユニット４８内の演算部５５およびデューティ制御部５３に出力する。
【００３０】
そして、前記エンジン温度センサ１７によって検出されたエンジン２の壁温、すなわちエンジン温度はＡ／Ｄコンバータ５１を介してコントロールユニット４８内のエンジン温度検出部５７に送られてエンジン２の壁温が求められ、そのデータをコントロールユニット４８内の演算部５５に出力する。
【００３１】
デューティ制御部５３は入力されたエンジン回転数、クラッチ装置２３のシフトポジションおよびスロットルバルブ３２の開度に応じてソレノイドバルブ４５の適切なデューティ比を設定し、ソレノイドバルブ４５を開閉操作する。なお、このときに設定されるデューティ比はデューティ比検出部を介してコントロールユニット４８内の演算部５５にも出力する。
【００３２】
図５は、演算部５５が行う演算の流れを示すフローチャートであり、その流れをステップで説明する。まず、エンジン２がスタートされた後の最初のステップ（ステップ１）でエンジンモードが通常モード、すなわちエンジン２が運転中か否かを判断する。エンジン２が通常モードに移行した段階で、次にスロットルバルブ３２が全閉か否かを判断する（ステップ２）。
【００３３】
次に、エンジン２の温度（Ａ℃）とソレノイドバルブ４５の現在のデューティ比（Ｂ％）が検出される（ステップ３および４）。デューティ比（Ｂ％）はエンジン２の温度（Ａ℃）によるデューティ比テーブルを持っており、例えばｘ、ｙ、ｚの所定値を有する。そして、ｚはｘより大きく（ｚ＞ｘ）、また、ｘはｙより大きい（ｘ＞ｙ）値に設定される。
【００３４】
次に、クラッチ装置２３のシフトポジションが検出され、シフトポジションがＩＮ状態（全閉低回転状態）か否（ニュートラル状態）かを判断する（ステップ５）。シフトポジションがＩＮ状態であると判断された場合、デューティ比Ｂ％が前記所定値のｚ％より大きいか否か（Ｂ＞ｚ？）が判断され、デューティ比Ｂ％が所定値ｚ％より小さい場合はステップ１に戻る。また、デューティ比Ｂ％が所定値のｚ％より大きい場合は後述するステップ８に進む（以上、ステップ６）。
【００３５】
一方、ステップ５においてシフトポジションがニュートラル状態と判断された場合、エンジン２が通常モードで作動しており、かつスロットルバルブ３２が全閉であることから、エンジン２はアイドリング状態と結論され、ここで前記所定値ｘ％，ｙ％と現在のデューティ比Ｂ％とが比較される。ここで、ｘ＞ｙである場合、デューティ比Ｂ％がｘ％未満で、かつｙ％より大きい（ｘ＜Ｂ＜ｙ）と判断されると、現在のデューティ比が妥当であると結論され、ステップ１に戻る。また、デューティ比Ｂ％がｘ％より大きいか、あるいはｙ％未満（Ｂ＞ｘ ｏｒＢ＜ｙ）と判断されると、現在のデューティ比は妥当ではないと結論される（ステップ７）。
【００３６】
次に、デューティ比Ｂ％がｘ％より大きく、かつｙ％未満である（デューティ比Ｂ％が妥当ではない）場合、または前述したステップ６においてデューティ比Ｂ％が所定値のｚ％より大きい場合は異常発生の可能性があるので、この状態が連続して発生しているかどうかを確認する目的で、コントロールユニット４８内に設けられたカウンタ（タイマ）５８で時間を計測し、タイマカウントが所定の時間、例えばＣ秒間継続しているか否かを判断する（ステップ８）。
【００３７】
タイマカウントがＣ秒間継続しない場合、上記状態は偶発的なものと判断され、ステップ１に戻る。一方、タイマカウントがＣ秒間継続した場合、異常が発生したと判断され、コントロールユニット４８内に設けられた表示制御部５９を介してＬＥＤやブザー等の表示部６０を作動させ、ユーザーに何等かの原因により現在のデューティ比が妥当ではないと警告（表示）する。
【００３８】
また、この警告は図示しないリセットスイッチによりユーザーが確認した段階で取り消すことを可能とすると共に、警告情報はコントロールユニット４８内に設けられた不揮発性メモリ６１に記憶され、エンジン始動時に再度警告（表示）するように設定される。そして、この警告はエンジン２が所定時間以上正常状態が連続した時点で解除されるように設定される。
【００３９】
ここで、上述したフローチャートによる空気量制御装置４７の演算部５５の作用を図６（エンジン始動時）および図７（エンジン運転中）で説明する。図６および図７の上段には時間の経過を横軸に、デューティ比を縦軸にしたグラフである。デューティ比においては所定値ｘ％とｙ％（ｘ＞ｙ）との間（図６）および所定値ｚ％未満（図７）が不感帯に設定される。また、太い実線Ｂがデューティ比の変化を示す。そして、図６および図７の下段に上段の時間経過に対応するシフト位置のＩＮ／ＯＵＴと、警告のＯＮ／ＯＦＦとを示す。
【００４０】
図６に示すように、エンジン始動直後はエンジンモードが始動モードであるため、デューティ比Ｂがいかなる値であっても警告などは発せられない（ステップ１）。エンジン２が通常モードに移行した段階で、スロットルバルブ３２の開度やエンジン２の温度、ソレノイドバルブ４５の現在のデューティ比そしてクラッチ装置２３のシフトポジションが検出され（ステップ２〜５）、エンジン２がアイドリング状態と結論されると所定値ｘ％，ｙ％と現在のデューティ比Ｂ％とが比較される（ステップ７）。デューティ比Ｂ％がｙ％未満（Ｂ＜ｙ、図中の太い実線）か、あるいはｘ％より大きい（Ｂ＞ｘ、図中の細い実線）にあるとカウンタ（タイマ）５８が作動し、タイマカウントがＣ秒間継続すると警告を発する（ステップ８、９）。
【００４１】
一方、図７に示すように、エンジン２がアイドリング状態においてはデューティ比が正常であっても、シフトＩＮ後にデューティ比Ｂ％が所定値のｚ％と比較され（ステップ６）、デューティ比Ｂ％が所定値のｚ％より大きいと（Ｂ＞ｚ）カウンタ（タイマ）５８が作動し、タイマカウントがＣ秒間継続すると警告を発する（ステップ８、９）。
【００４２】
次に、本施形態の作用について説明する。
【００４３】
例えばアイドリング時におけるデューティ比Ｂの上限（ｘ）を８０％、下限（ｙ）を２０％と設定し、通常モード時にこのデューティ比Ｂが８０％を超えると（図６上段の細い実線）、シフトＩＮ時の負荷が増加した場合ではデューティ比Ｂが１００％であっても空気流量が不足してしまい、シフトＩＮ時にエンジン２が停止する虞があるので警告を発する必要がでてくる。
【００４４】
また、アイドリング時にデューティ比Ｂが例えば１０％であれば（図６上段の太い実線）上記問題点は解決するが、アイドリング時のエンジン回転変動を押さえることが困難となり、ユーザーに不快感を与える虞がある。よって、警告を発する必要がでてくる。
【００４５】
一方、クラッチ装置２３がＩＮ状態であり、かつスロットルバルブ３２が全閉である場合、すなわち全閉低回転時では、エンジン２にはアイドリング時のフリクションとは異なって駆動系のフリクションが加わるため、エンジン２の劣化具合によってはエンジン２製造時の初期状態に比べてアイドリング時のデューティ比と全閉低回転時のデューティ比との差が増大する虞がある。
【００４６】
このような場合は前述したアイドリング時におけるデューティ比の比較では正しい判断が行えないため、シフトＩＮ時のデューティ比で比較を行うようにする。但し、シフトＩＮ時においては外乱によってエンジン２に掛かる負荷が大きく異なるため、規定時間以上一定レベルのデューティ比であったかどうかで判定を行うようにする（ステップ５、６、８）。
【００４７】
ところで、上述した実施形態においてはステップ３においてエンジン２の温度（Ａ℃）を検出し、このエンジン温度（Ａ℃）によってデューティ比の所定値をデューティ比テーブルより設定していたが、図８に示すフローチャートように、エンジン２の温度条件をある一定のレベル以上、例えば暖気運転終了状態であるか否かで判断するようにしてもよく（図８のステップ３）、この場合デューティ比テーブルが不要になる。
【００４８】
上述したように、ソレノイドバルブ４５等のアシストエア供給バルブのデューティ比がそれぞれの制御状態において設定された範囲から外れた時にＬＥＤを点灯させたりブザーを鳴らす等でユーザーにエンジン２の劣化等を素早く知らせることにより、エンジンアイドリング回転数の安定を保つことが可能になると共に、ラフ状態やエンジン回転の不安定が低減される。また、これらの結果、排気ガスの悪化を防止することにもなる。
【００４９】
さらに、ソレノイドバルブ４５等の使用頻度が減るので消費電力の増加を防止することにもなる。さらにまた、エンジン２の劣化に伴って全体に吸入空気量が減っても、始動時やアイドリング時以外にアシストエア供給バルブが開かれる頻度が減るので、例えば機関の始動時にソレノイドバルブ４５等を全開にすれば必要な空気量が確保でき、エンジン２の始動性を向上させる。
【００５０】
そして、エンジン２製造時のアシストエア供給量調整に特別な治具や測定器が不要になると共に、各状況におけるソレノイドバルブ４５等のデューティ比の確認作業を行うのに余分な確認工数や特種部品等が不要になるので、コストの低減が可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の空気量制御装置によれば、クランクシャフトの角度やスロットルバルブの開度、ギヤのシフトポジション等からアシストエア供給バルブのデューティ比を設定する内燃機関の空気量制御装置において、上記デューティ比は予め設定されたｘ、ｙ、ｚの所定値を有し、ｘをｙより大きい値に、また、ｚをｘより大きい値に設定する一方、上記内燃機関のニュートラル時に上記デューティ比がｘより大きいか、あるいはｙ未満の状態で所定の時間継続したときと、上記内燃機関のシフトイン時に上記デューティ比がｚより大きい状態で所定の時間継続したときに警告を発生させるように構成したため、特殊な部品や高価な部品を用いることなくアシストエア供給バルブの制御状態を容易に判定でき、その結果アイドリング時を含む内燃機関の回転の安定化が図られ、また、排気ガスの悪化が防止され、さらには消費電力の増加も防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の空気量制御装置の一実施形態を示す船外機の上部の縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 線に沿う断面図。
【図４】コントロールユニットのブロック図。
【図５】演算部が行う演算の流れを示すフローチャート。
【図６】演算部の作用を示す図。
【図７】演算部の作用を示す図。
【図８】演算部が行う演算の流れの他の実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ 船外機
２ エンジン（内燃機関）
１０ クランクシャフト
１６ クランク角センサ
１７ エンジン温度センサ
２５ シフトポジションセンサ
２６ 吸気装置
３０ スロットルボディ
３１ サージタンク
３２ スロットルバルブ
４１ スロットルセンサ
４５ ソレノイドバルブ（アシストエア供給バルブ）
４７ 空気量制御装置
４８ コントロールユニット
５５ 演算部
６０ 表示部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air amount control device for an internal combustion engine, and more particularly to an air amount control device for assist air.
[0002]
[Prior art]
The internal combustion engine at the time of start or idling (warm-up operation) has a small opening of the throttle valve and a small intake air amount, so that the startability may be deteriorated and the idling speed may be unstable. Therefore, in general, at the time of starting or idling, air (assist air) is introduced from the outside into the intake passage downstream of the throttle valve to improve the startability of the internal combustion engine and stabilize the idling speed.
[0003]
In addition to the method of manually opening and closing the assist air supply valve, there is also a method of controlling the assist air supply valve such as a solenoid valve electrically and automatically by a computer, in addition to the method of manually opening and closing the assist air supply valve. In the case of this computer control, the duty ratio of the assist air supply valve is set in consideration of the angle of the crankshaft, the opening of the throttle valve, the gear shift position, and the like, so that appropriate assist air is supplied. .
[0004]
The computer-controlled assist air supply amount is adjusted at the time of manufacturing the internal combustion engine, and is set to a specified amount.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the assist air supply amount is controlled by the computer, the control value of the assist air supply amount by the assist air supply valve may approach the upper limit or the lower limit of the preset predetermined amount due to deterioration due to the use of the internal combustion engine. Depending on the load, the idling speed may not be stable.
[0006]
In addition, the frequency of use of the assist air supply valve may increase due to deterioration of the internal combustion engine, and accordingly, power consumption may increase.
[0007]
Furthermore, the intake air amount is reduced as a whole with the deterioration of the internal combustion engine, and the frequency of opening the assist air supply valve other than at the time of starting or idling is increased. The required amount of air is relatively reduced and the startability is deteriorated.
[0008]
In addition, the duty ratio of the assist air supply valve in each situation is normally set to an appropriate value by using a duty tester, and a check operation is performed, which requires extra check man-hours and special parts.
[0009]
Since the assist air supply amount adjustment at the time of manufacturing the internal combustion engine cannot take into account the variation of the assist air supply valve, unexpected control may be performed at the time of actual assist air supply. In addition, the adjustment of the assist air supply amount during the production of the internal combustion engine requires a special jig and a measuring instrument, and it takes time, which has been a factor of cost increase.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to stabilize the rotation of an internal combustion engine including during idling, to prevent deterioration of exhaust gas, and to prevent an increase in power consumption. It is an object to provide a quantity control device.
[0011]
Another object of the present invention is to provide an air amount control device for an internal combustion engine that can easily determine the control state of an assist air supply valve without using special parts or expensive parts.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an air amount control device for an internal combustion engine according to the present invention uses assist air based on a crankshaft angle, a throttle valve opening, a gear shift position, and the like. In the air amount control device for an internal combustion engine for setting a duty ratio of a supply valve, the duty ratio has predetermined values of x, y, and z, and x is set to a value larger than y. When the duty ratio is larger than x or less than y when the engine is in a neutral state for a predetermined time, and when the duty ratio is larger than z when the internal combustion engine is shifted in for a predetermined time. It is configured to generate a warning.
[0013]
In order to solve the above-described problem, the value of z is set to be larger than the value of x as described in claim 2.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an upper portion of an outboard motor to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the engine 2 (internal combustion engine) of the outboard motor 1 is, for example, a water-cooled 4-cycle V-type 4-cylinder engine, and is installed on an engine holder 3. The engine 2 is configured by combining a cylinder head 4, a cylinder block 5, a crankcase 6, and the like, and is covered around and above by an engine cover 7. A steering handle 8 extends forward from the front of the engine cover 7 (the right side in FIG. 1), and a throttle grip 9 for adjusting the engine output is provided at the tip.
[0016]
A crankshaft 10 is rotatably supported in a crankcase 6 of the engine 2. A cylinder 11 is formed in the cylinder block 5. A piston 12 is slidably inserted into the cylinder 11 in a direction perpendicular to the crankshaft 10, and the piston 12 and the crankshaft 10 are connected by a connecting rod 13. Then, the reciprocating stroke of the piston 12 is converted into the rotational movement of the crankshaft 10. Further, a magnet device 14 is provided at an upper end of the crankshaft 10, and a crank angle sensor 16 for detecting a rotation angle of the crankshaft 10 is installed, for example, near the periphery of the flywheel magnet 15. Further, for example, an engine temperature sensor 17 for detecting a wall temperature of the engine 2 is provided in the cylinder block 5.
[0017]
A drive shaft housing 18 is provided below the engine holder 3, and a gear case (not shown) is provided below the drive shaft housing 18. A propeller shaft (not shown) is rotatably supported inside the gear case, and a propeller (not shown) is provided at the rear end.
[0018]
A shaft pipe 19 is formed in the drive shaft housing 18, and a drive shaft 20 connected to a lower end of the crankshaft 10 extends downward in the shaft pipe 19, and a lower end of the drive shaft 20 serves as a clutch mechanism (not shown). Through the propeller shaft. The output of the engine 2 is transmitted to the propeller shaft via the drive shaft 20 and the clutch mechanism.
[0019]
Further, the engine 2 is provided with a clutch device 23 for remotely controlling a clutch mechanism by a clutch control lever 22 connected via a clutch control rod 21 and changing the rotation direction of the propeller shaft and the propeller by switching operation of the clutch mechanism. Provided.
[0020]
A clutch control lever 22 of the clutch device 23 is rotatably mounted on a stay 24 projecting from the engine cover 7 toward the front of the engine 2. Then, by rotating the clutch control lever 22 back and forth, the clutch mechanism is shifted through the clutch control rod 21 to shift the rotation direction of the propeller shaft and the propeller forward, reverse, or neutral. The clutch device 23 is provided with a shift position sensor 25 for detecting the shift position.
[0021]
The engine 2 includes an intake device 26. The intake device 26 includes an introduction pipe 27, a silencer 28, a connection pipe 29, a throttle body 30, and a surge tank 31. The introduction pipe 27 introduces fresh air from outside, and the silencer 28 reduces the introduction noise and pulsation of the air. The throttle body 30 is provided with a throttle valve 32 for adjusting the flow rate of the introduced air, and the throttle body 30 and the silencer 28 are connected by a connection pipe 29. Further, a surge tank 31 is connected downstream of the throttle body 30.
[0022]
A combustion chamber 33 is formed at a joint between the cylinder head 4 and the cylinder block 5, and the combustion chamber 33 is connected to a downstream side of the surge tank 31 by an intake port 34. In the cylinder head 4, there is provided a valve operating device 38 including a camshaft 35, an intake valve 36, an exhaust valve 37, and the like. An ignition plug 39 is screwed to the center of the combustion chamber 33 from outside the cylinder head 4. Further, a fuel injector 40 is mounted on the cylinder head 4 and is arranged so as to inject fuel into the intake port 34 on the upstream side of the intake valve 36.
[0023]
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. As shown in FIG. 3, the throttle body 30 is provided with a throttle sensor 41 for detecting the opening of the throttle valve 32. Alternatively, the throttle sensor 41 may be a fully closed switch that operates when the throttle valve 32 is fully closed.
[0024]
The surge tank 31 is provided with two assist air supply devices. One of them is a manual assist air supply device 42, which is composed of an air passage 43 communicating the atmosphere with the inside of the surge tank 31, and a passage opening / closing screw 44 provided in the air passage 43. The screw 44 changes the cross-sectional area of the air passage 43 to manually adjust the flow rate of assist air.
[0025]
The other assist air supply device is provided with a solenoid valve 45 that is an electrically operated assist air supply valve, and the solenoid valve 45 opens and closes an air passage 46. The duty ratio of the solenoid valve 45 is set by the air amount control device 47 so that appropriate assist air is supplied into the surge tank 31.
[0026]
FIG. 4 is a block diagram of a control unit 48 constituting the air amount control device 47. As shown in FIG. 4, the air amount control device 47 has a mode determination sensor 49, and detects a mode such as a start operation in the engine mode (start mode) or an operation in the engine mode (normal mode). The data is output to the mode determination unit 50 in the control unit 48.
[0027]
The rotation angle of the crankshaft 10 detected by the crank angle sensor 16 is sent to a rotation speed detection unit 52 in the control unit 48 via an A / D converter 51 (converting an analog signal to a digital signal). The number of revolutions of the engine 2 is obtained, and the data is output to a mode determination unit 50 in the control unit 48 and a duty control unit 53 described later.
[0028]
Further, the shift position of the clutch device 23 detected by the shift position sensor 25 is sent to a shift position determination unit 54 in the control unit 48 via the A / D converter 51, and the shift position of the clutch device 23 is determined. The data is output to the arithmetic unit 55 and the duty control unit 53 in the control unit 48.
[0029]
Further, the opening degree of the throttle valve 32 detected by the throttle sensor 41 or the fully closed switch is sent to a fully closed position judging section 56 in the control unit 48 via the A / D converter 51 to open the throttle valve 32. The degree is determined, and the data is output to the arithmetic unit 55 and the duty control unit 53 in the control unit 48.
[0030]
Then, the wall temperature of the engine 2 detected by the engine temperature sensor 17, that is, the engine temperature is sent to an engine temperature detecting section 57 in the control unit 48 via the A / D converter 51 to obtain the wall temperature of the engine 2. The data is output to the arithmetic unit 55 in the control unit 48.
[0031]
The duty control unit 53 sets an appropriate duty ratio of the solenoid valve 45 in accordance with the input engine speed, the shift position of the clutch device 23, and the opening of the throttle valve 32, and opens and closes the solenoid valve 45. The duty ratio set at this time is also output to the calculation unit 55 in the control unit 48 via the duty ratio detection unit.
[0032]
FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of the calculation performed by the calculation unit 55, and the flow will be described in steps. First, in the first step (step 1) after the start of the engine 2, it is determined whether the engine mode is the normal mode, that is, whether the engine 2 is operating. At the stage when the engine 2 has shifted to the normal mode, it is next determined whether or not the throttle valve 32 is fully closed (step 2).
[0033]
Next, the temperature (A ° C.) of the engine 2 and the current duty ratio (B%) of the solenoid valve 45 are detected (steps 3 and 4). The duty ratio (B%) has a duty ratio table according to the temperature (A ° C.) of the engine 2 and has, for example, predetermined values of x, y, and z. Then, z is set to a value larger than x (z> x), and x is set to a value larger than y (x> y).
[0034]
Next, the shift position of the clutch device 23 is detected, and it is determined whether or not the shift position is in the IN state (fully closed low rotation state) (neutral state) (step 5). When it is determined that the shift position is in the IN state, it is determined whether the duty ratio B% is larger than the predetermined value z% (B> z?), And the duty ratio B% is smaller than the predetermined value z%. If so, return to step 1. If the duty ratio B% is larger than the predetermined value z%, the process proceeds to Step 8 described later (Step 6 above).
[0035]
On the other hand, if it is determined in step 5 that the shift position is in the neutral state, it is concluded that the engine 2 is in the idling state because the engine 2 is operating in the normal mode and the throttle valve 32 is fully closed. The predetermined values x% and y% are compared with the current duty ratio B%. Here, when x> y, when it is determined that the duty ratio B% is less than x% and larger than y% (x <B <y), it is concluded that the current duty ratio is appropriate, Return to step 1. If it is determined that the duty ratio B% is greater than x% or less than y% (B> x or B <y), it is concluded that the current duty ratio is not appropriate (step 7).
[0036]
Next, when the duty ratio B% is larger than x% and smaller than y% (duty ratio B% is not appropriate), or when the duty ratio B% is larger than the predetermined value z% in step 6 described above. Since there is a possibility that an error has occurred, the time is measured by a counter (timer) 58 provided in the control unit 48 for the purpose of checking whether or not this state occurs continuously. It is determined whether or not the time has continued for, for example, C seconds (step 8).
[0037]
If the timer count does not continue for C seconds, the state is determined to be accidental and the process returns to step 1. On the other hand, if the timer count continues for C seconds, it is determined that an abnormality has occurred, and the display unit 60 such as an LED or a buzzer is operated via the display control unit 59 provided in the control unit 48, so that the user can take any action. Warning (display) that the current duty ratio is not appropriate due to the cause.
[0038]
Further, this warning can be canceled when the user confirms it by a reset switch (not shown), and the warning information is stored in a non-volatile memory 61 provided in the control unit 48. ) To be set. The warning is set to be released when the engine 2 has been in the normal state for a predetermined time or more.
[0039]
Here, the operation of the calculation unit 55 of the air amount control device 47 according to the above-described flowchart will be described with reference to FIG. 6 (when the engine is started) and FIG. The upper part of FIGS. 6 and 7 is a graph in which the passage of time is plotted on the horizontal axis and the duty ratio is plotted on the vertical axis. In the duty ratio, a dead zone is set between the predetermined value x% and y% (x> y) (FIG. 6) and less than the predetermined value z% (FIG. 7). A thick solid line B indicates a change in the duty ratio. The lower part of FIGS. 6 and 7 shows IN / OUT of the shift position corresponding to the passage of time in the upper part, and ON / OFF of a warning.
[0040]
As shown in FIG. 6, since the engine mode is the start mode immediately after the engine is started, no warning or the like is issued regardless of the value of the duty ratio B (step 1). When the engine 2 shifts to the normal mode, the opening of the throttle valve 32, the temperature of the engine 2, the current duty ratio of the solenoid valve 45, and the shift position of the clutch device 23 are detected (steps 2 to 5). Is determined to be in the idling state, the predetermined values x% and y% are compared with the current duty ratio B% (step 7). When the duty ratio B% is less than y% (B <y, thick solid line in the figure) or greater than x% (B> x, thin solid line in the figure), the counter (timer) 58 is activated, If the count continues for C seconds, a warning is issued (steps 8 and 9).
[0041]
On the other hand, as shown in FIG. 7, even if the duty ratio is normal when the engine 2 is idling, the duty ratio B% is compared with a predetermined value z% after the shift IN (step 6), and the duty ratio B% Is larger than z% of the predetermined value (B> z), the counter (timer) 58 operates, and a warning is issued when the timer count continues for C seconds (steps 8 and 9).
[0042]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0043]
For example, the upper limit (x) of the duty ratio B during idling is set to 80% and the lower limit (y) is set to 20%. When the duty ratio B exceeds 80% in the normal mode (the thin solid line in the upper part of FIG. 6), the shift is performed. When the load at the time of IN increases, the air flow rate becomes insufficient even if the duty ratio B is 100%, and the engine 2 may be stopped at the time of the shift IN. Therefore, it is necessary to issue a warning.
[0044]
In addition, if the duty ratio B is, for example, 10% during idling (the thick solid line in the upper part of FIG. 6), the above problem is solved, but it becomes difficult to suppress fluctuations in engine speed during idling, which may cause discomfort to the user. There is. Therefore, it is necessary to issue a warning.
[0045]
On the other hand, when the clutch device 23 is in the IN state and the throttle valve 32 is fully closed, that is, when the engine is fully closed at low rotation, friction of the drive system is applied to the engine 2 differently from idling friction. Depending on the degree of deterioration of the engine 2, there is a possibility that the difference between the duty ratio at the time of idling and the duty ratio at the time of full-close low rotation will increase compared to the initial state when the engine 2 is manufactured.
[0046]
In such a case, since the above-described comparison of the duty ratios at the time of idling cannot make a correct determination, the comparison is performed at the duty ratio at the time of the shift IN. However, at the time of the shift IN, since the load applied to the engine 2 varies greatly due to disturbance, the determination is made based on whether or not the duty ratio has a constant level for a specified time or more (steps 5, 6, and 8).
[0047]
In the above-described embodiment, the temperature (A ° C.) of the engine 2 is detected in step 3 and the predetermined value of the duty ratio is set from the duty ratio table based on the engine temperature (A ° C.). As shown in the flowchart, the temperature condition of the engine 2 may be determined based on a certain level or more, for example, whether or not the warm-up operation has ended (step 3 in FIG. 8). In this case, the duty ratio table is not necessary. become.
[0048]
As described above, when the duty ratio of the assist air supply valve such as the solenoid valve 45 deviates from the set range in each control state, the LED is turned on or the buzzer sounds to quickly notify the user of the deterioration of the engine 2 and the like. By notifying, it becomes possible to maintain the stability of the engine idling speed, and reduce the rough state and the instability of the engine speed. As a result, deterioration of exhaust gas is prevented.
[0049]
Further, since the frequency of use of the solenoid valve 45 and the like is reduced, an increase in power consumption is prevented. Furthermore, even if the intake air amount decreases as a whole due to the deterioration of the engine 2, the frequency of opening the assist air supply valve other than at the time of starting or idling is reduced. For example, when the engine is started, the solenoid valve 45 and the like are fully opened. By doing so, the required amount of air can be secured, and the startability of the engine 2 is improved.
[0050]
In addition, a special jig and a measuring device are not required for adjusting the assist air supply amount at the time of manufacturing the engine 2, and extra confirmation man-hours and special parts are required to perform the duty ratio confirmation of the solenoid valve 45 and the like in each situation. And so on are not required, so that the cost can be reduced.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the air amount control device for an internal combustion engine according to the present invention, the internal combustion engine that sets the duty ratio of the assist air supply valve from the angle of the crankshaft, the opening of the throttle valve, the shift position of the gear, and the like. In the air amount control device, the duty ratio has predetermined values of x, y, and z, and x is set to a value larger than y, and z is set to a value larger than x. When the duty ratio is larger than x or less than y when the engine is in a neutral state for a predetermined time, and when the duty ratio is larger than z when the internal combustion engine is shifted in for a predetermined time. Because it is configured to generate a warning, the control state of the assist air supply valve can be easily determined without using special parts or expensive parts, Results stabilization of rotation of the internal combustion engine including idling is achieved, and also, deterioration of the exhaust gas is prevented, furthermore also prevented the increase in power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an upper part of an outboard motor showing an embodiment of an air flow control device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is a block diagram of a control unit.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of a calculation performed by a calculation unit.
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of a calculation unit.
FIG. 7 is a diagram showing the operation of a calculation unit.
FIG. 8 is a flowchart showing another embodiment of the flow of the calculation performed by the calculation unit.
[Explanation of symbols]
1 Outboard motor 2 Engine (internal combustion engine)
Reference Signs List 10 crankshaft 16 crank angle sensor 17 engine temperature sensor 25 shift position sensor 26 intake device 30 throttle body 31 surge tank 32 throttle valve 41 throttle sensor 45 solenoid valve (assist air supply valve)
47 Air flow control device 48 Control unit 55 Operation unit 60 Display unit

Claims (2)

クランクシャフトの角度やスロットルバルブの開度、ギヤのシフトポジション等からアシストエア供給バルブのデューティ比を設定する内燃機関の空気量制御装置において、上記デューティ比Ｂは予め設定されたｘ、ｙ、ｚの所定値を有し、ｘをｙより大きい値に設定する一方、上記内燃機関２のニュートラル時に上記デューティ比Ｂがｘより大きいか、あるいはｙ未満の状態で所定の時間継続したときと、上記内燃機関２のシフトイン時に上記デューティＢ比がｚより大きい状態で所定の時間継続したときに警告を発生させるように構成したことを特徴とする内燃機関の空気量制御装置。In the air amount control device for an internal combustion engine that sets the duty ratio of the assist air supply valve from the angle of the crankshaft, the opening of the throttle valve, the shift position of the gear, and the like, the duty ratio B is set to x, y, z that is set in advance. While x is set to a value greater than y, while the duty ratio B is greater than x or less than y for a predetermined period of time when the internal combustion engine 2 is in neutral, An air amount control device for an internal combustion engine, wherein a warning is generated when the duty B ratio is greater than z for a predetermined period of time when the internal combustion engine 2 shifts in. 上記ｚの値を上記ｘの値より大きく設定した請求項１記載の内燃機関の空気量制御装置。2. The air amount control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the value of z is set to be larger than the value of x.

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