JP4019169B2 - 船舶推進機のエンジン制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、船舶推進機のエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶に備えられる船舶推進機には、エンジンが搭載され、このエンジンの動力によりプロペラを回転して推進力を得ている。この船舶推進機には、エンジン制御装置を備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車両に搭載されるエンジンでは、常用域が低速低負荷であり、高速高負荷でリーンバーンを行っても燃費低減率が少ないため、低速低負荷域でリーンバーンを行ない、高速高負荷ではリーンバーンを行っていない。
【０００４】
ところで、船舶推進機に搭載されるエンジンでは、航走開始直後から高速高負荷で運転され、常用域が高速高負荷であることから、高速高負荷でリーンバーンを行うことができれば燃費低減率が大きい。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することが可能な船舶推進機のエンジン制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
『吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記吸気圧が略一定になってから前記スロットル開度が全開までの、前記スロットルを開いても前記吸気圧が変化しない領域では、前記スロットル開度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【０００９】
吸気圧が略一定になってからスロットル開度が全開までの、スロットルを開いても吸気圧が変化しない領域では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
『吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、スロットルを開閉するカム角度を検出するカム角度検出手段を備え、吸気圧、エンジン回転速度及びカム角度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で前記燃料噴射量を制御し、吸気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記スロットル開度が全開になった後、もしくは前記スロットル開度が全開になっていなくても前記吸気圧が最大になった後は、前記カム角度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００１２】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、カム角度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、
『吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、リモートコントロールのリモコンレバー角度を検出するリモコンレバー角度検出手段を備え、吸気圧、エンジン回転速度及びリモコンレバー角度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で前記燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記スロットル開度が全開になった後、もしくは前記スロットル開度が全開になっていなくても前記吸気圧が最大になった後は、前記リモコンレバー角度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。
【００１４】
この請求項３に記載の発明によれば、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００１５】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、リモコンレバー角度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の船舶推進機のエンジン制御装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は船外機の側面図、図２は船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【００１７】
この実施の形態では、船舶に搭載される船舶推進機として船外機を示すが、船内機にも同様に適用される。船外機１は、船体２の船尾２ａにクランプブラケット３を介して上下、左右に揺動可能に支持されている。この船外機１は、トップカウリング４ａ、ボトムカウリング４ｂ、上部ケース５及び下部ケース６を有し、トップカウリング４ａ及びボトムカウリング４ｂ内にエンジン７が配置され、上部ケース５及び下部ケース６内に推進ユニット８が配設された構造のものである。
【００１８】
エンジン７は、４サイクルの直列４気筒のエンジンであり、このエンジン７により推進ユニット８が駆動される。推進ユニット８は、垂直方向に延びるドライブシャフト９の下端に傘歯車機構１０を介して推進軸１１を連結し、この推進軸１１の後端にプロペラ１２を結合した構成となっている。
【００１９】
この船外機１には、シフトケーブル６０がスライダー６４を介してシフト操作軸６２に連結されている。遠隔のシフト操作によってシフトケーブル６０を作動することで、スライダー６４が移動し、図示しないリンク機構を介して連結されたシフト操作軸６２を作動し、これによりシフト切替手段６３が傘歯車機構１０を制御して前進、ニュートラル、後進のシフト切替が行なわれる。
【００２０】
エンジン７は、排気ガイド１３上に配置され、クランク軸２０を航走時に略垂直をなすように縦向きに配置して構成されており、クランク軸２０の下端にドライブシャフト９の上端が連結されている。
【００２１】
エンジン７は、シリンダブロック２１、クランクケース２２によりクランク軸２０が軸支されている。排気ガイド１３の下面には、オイルパン９０が吊り下げ支持される。シリンダブロック２１には、シリンダヘッド２４が締結され、シリンダヘッド２４には、ヘッドカバー２５が取り付けられている。
【００２２】
シリンダブロック２１に往復動可能に設けられたピストン５０は、コンロッド５１を介してクランク軸２０に連結され、ピストン５０の往復動でコンロッド５１を介してクランク軸２０が回転する。
【００２３】
シリンダブロック２１、ピストン５０及びシリンダヘッド２４で燃焼室５２が形成され、シリンダヘッド２４には燃焼室５２に臨むように点火プラグ５３が取り付けられている。また、シリンダヘッド２４には、燃焼室５２に開口して吸気通路４５及び排気通路４６が形成されている。
【００２４】
シリンダヘッド２４には、動弁機構のカム軸２６ａ，２６ｂが軸支され、クランク軸２０の回転力が図示しないタイミングベルトにより伝達され、このカム軸２６ａ，２６ｂの回転でカム２６ａ１，２６ｂ１により吸気弁３０及び排気弁３１を駆動し、吸気通路４５及び排気通路４６を開閉する。
【００２５】
エンジン７には、船体前方向にサージタンク４０が配置されている。このサージタンク４０の上流側には、スロットルボディ４２が接続され、サージタンク４０の上流側は吸気管４１を介してシリンダヘッド２４の吸気通路４５に接続されている。シリンダヘッド２４には、それぞれの気筒に応じてインジェクタ４３が設けられ、このインジェクタ４３により燃料が吸気通路４５に供給される。
【００２６】
スロットルボディ４２には、アイドルスピードコントロールバルブ４２０、スロットル４２１及びスロットルポジションセンサＳ１で構成されるスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段が備えられ、スロットル開度情報を制御装置ＥＣＵに送る。制御装置ＥＣＵは、アイドルスピードコントロールバルブ４２０を制御して安定したアイドル運転を行なう。
【００２７】
サージタンク４０には、圧力センサＳ２及び吸気温センサＳ３が備えられ、吸気圧情報及び吸気温度情報を制御装置ＥＣＵに送る。圧力センサＳ２は、吸気圧を検出する吸気圧検出手段を構成する。
【００２８】
制御装置ＥＣＵは、運転状態に応じてインジェクタ４３を制御する。インジェクタ４３には、燃料供給装置４８から燃料が供給される。燃料供給装置４８は、燃料タンク４８０、フィルタ４８１、低圧ポンプ４８５、ベーパーセパレータ４８２、高圧ポンプ４８３及び圧力調整装置４８４から構成される。
【００２９】
低圧ポンプ４８５の駆動で燃料タンク４８０から燃料がフィルタ４８１を介してベーパーセパレータ４８２に供給される。高圧ポンプ４８３は、ベーパーセパレータ４８２内に配置され、高圧ポンプ４８３の駆動で供給管４３ａ，４３ｂを介して加圧した燃料をインジェクタ４３へ供給する。
【００３０】
余剰燃料は、戻し管４３ｃ、圧力調整装置４８４、戻し管４３ｄを介してベーパーセパレータ４８２へ戻される。圧力調整装置４８４は、連結管４８４ａを介してサージタンク４０に接続され、吸気圧で作動して余分な燃料をベーパーセパレータ４８２へ戻す。
【００３１】
また、シリンダヘッド２４には、水温センサＳ４及びカム角センサＳ５が設けられ、エンジン水温情報及びカム角情報を制御装置ＥＣＵに送る。カム角センサＳ５は、給排気のカム角度を検出するカム角度検出手段を構成する。さらに、排気通路４６には、Ａ／ＦセンサＳ６が備えられ、Ａ／Ｆ情報を制御装置ＥＣＵに送る。
【００３２】
制御装置ＥＣＵには、エンジン回転速度検出手段４９が備えられ、カム角度情報に基づき演算してエンジン回転速度を検出する。エンジン７には、点火装置５５が備えられている。点火装置５５は、パワートランジスタ５５０、イグネッションコイル５５１を備え、制御装置ＥＣＵの制御によりパワートランジスタ５５０を作動してイグニッションコイル５５１を介して運転状態に応じて点火プラグ５３をスパークさせる。
【００３３】
第１の実施の形態の船舶推進機のエンジン制御装置は、図３乃至図６に示すように構成され、図３はスロットルの構成図、図４はエンジン特性を示す図、図５はエンジン制御マップを示す図、図６は燃料噴射時間の計算例を示す図である。
【００３４】
図３（ａ）はスロットル全閉状態を示し、図３（ｂ）はスロットル全開状態を示し、スロットルボア径Ｄ１をスロットル４２１が開閉可能に配置されている。
【００３５】
スロットル操作レバー４２２の操作でスロットル４２１を開いて、吸気圧が略一定になるまで、即ち、図４のスロットル開度ａ点までの領域Ｅ１は、吸気圧とエンジン回転速度でインジェクタ４３により燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００３６】
そして、スロットル４２１を開いても吸気圧が変化しない領域Ｅ２では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいてインジェクタ４３により燃料噴射量をリッチにするように制御する。即ち、吸入空気量が最大近くになったら、燃料噴射量を多くしてＡ／Ｆを徐々にリッチにし、図４に示すように、二点鎖線で示すトルク特性Ａより実線で示すトルク特性Ｂを上げた出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００３７】
この実施の形態の制御は、図５に示すマップで行なわれる。図５（ａ）は噴射時間マップ、図５（ｂ）は点火時期マップ、図５（ｃ）は目標Ａ／Ｆマップである。
【００３８】
図５（ａ）の噴射時間マップは、吸気圧とエンジン回転速度によるメインマップと、スロットル開度とエンジン回転速度による補正マップとからなり、図６に示すようにして燃料噴射時間がメインマップ値と補正マップ値とを加算して求められる。
【００３９】
燃料噴射時間計算例を示すと、図６に示すように、エンジン回転速度が４０００ｒｐｍで、吸気圧が１００ｋＰａで、スロットル開度が７０度の場合の噴射時間は、
（７３４＋２０６）×１０＝９４００（μｓｅｃ）で求める。
【００４０】
エンジン回転速度が低いときの方が、スロットル開度が小さいときからスロットル開度補正を行ない、これによりリモートコントロールのレバー４２２を操作してトルク変化しない領域をなくすことができる。
【００４１】
また、点火時期も図５（ｂ）の点火時期マップにより同様に制御し、点火時期が早過ぎてＮＯｘが多過ぎたり、点火時期が遅くて燃焼変動が大きくなることがないようにする。
【００４２】
また、燃料噴射時間をＡ／Ｆフィードバックを行い、高精度の制御を行ない、Ａ／Ｆの目標も同様に図５（ｃ）の目標Ａ／Ｆマップで制御する。
【００４３】
第２の実施の形態の船舶推進機のエンジン制御装置は、図７乃至図１０に示すように構成され、図７は船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図、図８はスロットルの構成図、図９はエンジン特性を示す図、図１０はエンジン制御マップを示す図である。
【００４４】
この実施の形態では、図１乃至図６の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００４５】
スロットル操作レバー４２２の操作でスロットルカム４２５を作動してスロットル４２１を開閉する。このスロットル４２１の開閉は、スロットルカム角センサＳ２０で検出される。スロットルカム角センサＳ２０は、スロットル４２１を開閉するカム角度を検出するカム角度検出手段を構成する。
【００４６】
図８のようにスロットル操作レバー４２２の操作でスロットル４２１を開いて、吸気圧が略一定になるまで、即ち、図９のカム開度ａ点（ｗｏｔ）までの領域Ｅ１は、吸気圧とエンジン回転速度でインジェクタ４３により燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００４７】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、カム角度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御する。即ち、吸入空気量が最大近くになったら、燃料噴射量を多くしてＡ／Ｆを徐々にリッチにし、図９に示すように、二点鎖線で示すトルク特性Ａより実線で示すトルク特性Ｂを上げた出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００４８】
この実施の形態の燃料噴射時間は、吸気圧とエンジン回転速度によるメインマップ値と、カム角度とエンジン回転速度による補正マップ値とを加算して求められる。
【００４９】
この実施の形態では、エンジンの要求に対して最適なスロットルボア径Ｄ１を選択でき、スロットル低開度域の空気量のコントロールが容易になる。また、カム開度が変わってもスロットル開度が変わらない領域を任意に設定できる。
【００５０】
また、エンジン回転速度が低いときの方がスロットル開度が小さいときからカム角度補正を行ない、これによりスロットル操作レバー４２２を操作してトルク変化しない領域をなくすことができる。
【００５１】
また、点火時期も図１０（ｂ）の点火時期マップにより同様に制御する。また、燃料噴射時間をＡ／Ｆフィードバックを行い、Ａ／Ｆの目標も同様に図１０（ｃ）の目標Ａ／Ｆマップで制御する。
【００５２】
第３の実施の形態の船舶推進機のエンジン制御装置は、図１１乃至図１４に示すように構成され、図１１は船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図、図１２はスロットルの構成図、図１３はエンジン特性を示す図、図１４はエンジン制御マップを示す図である。
【００５３】
この実施の形態では、図１乃至図６の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００５４】
リモートコントロールレバー４２９の操作で制御装置ＥＣＵを介して電子制御部４２６を作動してスロットル４２１を開閉する。このスロットル４２１の開閉は、リモコンレバー角センサＳ３０で検出される。リモコンレバー角センサＳ３０は、リモートコントロールレバー４２９の操作のリモコンレバー角度を検出するリモコンレバー角度検出手段を構成する。
【００５５】
図１１のようにリモートコントロールレバー４２９の操作でスロットル４２１を開いて、吸気圧が略一定になるまで、即ち、図１３のリモコンレバー開度ａ点までの領域Ｅ１は、吸気圧とエンジン回転速度でインジェクタ４３により燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００５６】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、リモコンレバー角度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御する。即ち、吸入空気量が最大近くになったら、燃料噴射量を多くしてＡ／Ｆを徐々にリッチにし、図１３に示すように、二点鎖線で示すトルク特性Ａより実線で示すトルク特性Ｂを上げた出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００５７】
この実施の形態の燃料噴射時間は、吸気圧とエンジン回転速度によるメインマップ値と、リモコンレバー角度とエンジン回転速度による補正マップ値とを加算して求められる。
【００５８】
この実施の形態では、エンジンの要求に対して最適なスロットルボア径Ｄ１を選択でき、スロットル低開度域の空気量のコントロールが容易になる。また、電子制御部４２６によ作動するスロットル４２１により、リモートコントロールレバー４２９に対するスロットル開度が変わらない領域を任意に設定できる。
【００５９】
また、エンジン回転速度が低いときの方がスロットル開度が小さいときからリモコンレバー角度補正を行ない、これによりリモートコントロールレバー４２９を操作してトルク変化しない領域をなくすことができる。
【００６０】
また、点火時期も図１４（ｂ）の点火時期マップにより同様に制御する。また、燃料噴射時間をＡ／Ｆフィードバックを行い、Ａ／Ｆの目標も同様に図１４（ｃ）の目標Ａ／Ｆマップで制御する。
【００６１】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、吸気圧が略一定になってからスロットル開度が全開までの、スロットルを開いても吸気圧が変化しない領域では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転し、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することができる。
【００６２】
請求項２に記載の発明では、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、カム角度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転し、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することができる。
【００６３】
請求項３に記載の発明では、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、リモコンレバー角度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転し、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】船外機の側面図である。
【図２】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【図３】スロットルの構成図である。
【図４】エンジン特性を示す図である。
【図５】エンジン制御マップを示す図である。
【図６】燃料噴射時間の計算例を示す図である。
【図７】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【図８】スロットルの構成図である。
【図９】エンジン特性を示す図である。
【図１０】エンジン制御マップを示す図である。
【図１１】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【図１２】スロットルの構成図である。
【図１３】エンジン特性を示す図である。
【図１４】エンジン制御マップを示す図である。
【符号の説明】
１ 船外機
７ エンジン
４３ インジェクタ
４２１ スロットル
４２２ スロットル操作レバー
４２５ スロットルカム
４２６ 電子制御部
４２９ リモートコントロールレバー
Ｓ１ スロットルポジションセンサ
Ｓ２０ スロットルカム角センサ
Ｓ３０ リモコンレバー角センサ
ＥＣＵ 制御装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、船舶推進機のエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶に備えられる船舶推進機には、エンジンが搭載され、このエンジンの動力によりプロペラを回転して推進力を得ている。この船舶推進機には、エンジン制御装置を備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車両に搭載されるエンジンでは、常用域が低速低負荷であり、高速高負荷でリーンバーンを行っても燃費低減率が少ないため、低速低負荷域でリーンバーンを行ない、高速高負荷ではリーンバーンを行っていない。
【０００４】
ところで、船舶推進機に搭載されるエンジンでは、航走開始直後から高速高負荷で運転され、常用域が高速高負荷であることから、高速高負荷でリーンバーンを行うことができれば燃費低減率が大きい。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することが可能な船舶推進機のエンジン制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
『吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記吸気圧が略一定になってから前記スロットル開度が全開までの、前記スロットルを開いても前記吸気圧が変化しない領域では、前記スロットル開度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【０００９】
吸気圧が略一定になってからスロットル開度が全開までの、スロットルを開いても吸気圧が変化しない領域では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
『吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、スロットルを開閉するカム角度を検出するカム角度検出手段を備え、吸気圧、エンジン回転速度及びカム角度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で前記燃料噴射量を制御し、吸気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記スロットル開度が全開になった後、もしくは前記スロットル開度が全開になっていなくても前記吸気圧が最大になった後は、前記カム角度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００１２】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、カム角度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、
『吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、リモートコントロールのリモコンレバー角度を検出するリモコンレバー角度検出手段を備え、吸気圧、エンジン回転速度及びリモコンレバー角度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で前記燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記スロットル開度が全開になった後、もしくは前記スロットル開度が全開になっていなくても前記吸気圧が最大になった後は、前記リモコンレバー角度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。
【００１４】
この請求項３に記載の発明によれば、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００１５】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、リモコンレバー角度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の船舶推進機のエンジン制御装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は船外機の側面図、図２は船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【００１７】
この実施の形態では、船舶に搭載される船舶推進機として船外機を示すが、船内機にも同様に適用される。船外機１は、船体２の船尾２ａにクランプブラケット３を介して上下、左右に揺動可能に支持されている。この船外機１は、トップカウリング４ａ、ボトムカウリング４ｂ、上部ケース５及び下部ケース６を有し、トップカウリング４ａ及びボトムカウリング４ｂ内にエンジン７が配置され、上部ケース５及び下部ケース６内に推進ユニット８が配設された構造のものである。
【００１８】
エンジン７は、４サイクルの直列４気筒のエンジンであり、このエンジン７により推進ユニット８が駆動される。推進ユニット８は、垂直方向に延びるドライブシャフト９の下端に傘歯車機構１０を介して推進軸１１を連結し、この推進軸１１の後端にプロペラ１２を結合した構成となっている。
【００１９】
この船外機１には、シフトケーブル６０がスライダー６４を介してシフト操作軸６２に連結されている。遠隔のシフト操作によってシフトケーブル６０を作動することで、スライダー６４が移動し、図示しないリンク機構を介して連結されたシフト操作軸６２を作動し、これによりシフト切替手段６３が傘歯車機構１０を制御して前進、ニュートラル、後進のシフト切替が行なわれる。
【００２０】
エンジン７は、排気ガイド１３上に配置され、クランク軸２０を航走時に略垂直をなすように縦向きに配置して構成されており、クランク軸２０の下端にドライブシャフト９の上端が連結されている。
【００２１】
エンジン７は、シリンダブロック２１、クランクケース２２によりクランク軸２０が軸支されている。排気ガイド１３の下面には、オイルパン９０が吊り下げ支持される。シリンダブロック２１には、シリンダヘッド２４が締結され、シリンダヘッド２４には、ヘッドカバー２５が取り付けられている。
【００２２】
シリンダブロック２１に往復動可能に設けられたピストン５０は、コンロッド５１を介してクランク軸２０に連結され、ピストン５０の往復動でコンロッド５１を介してクランク軸２０が回転する。
【００２３】
シリンダブロック２１、ピストン５０及びシリンダヘッド２４で燃焼室５２が形成され、シリンダヘッド２４には燃焼室５２に臨むように点火プラグ５３が取り付けられている。また、シリンダヘッド２４には、燃焼室５２に開口して吸気通路４５及び排気通路４６が形成されている。
【００２４】
シリンダヘッド２４には、動弁機構のカム軸２６ａ，２６ｂが軸支され、クランク軸２０の回転力が図示しないタイミングベルトにより伝達され、このカム軸２６ａ，２６ｂの回転でカム２６ａ１，２６ｂ１により吸気弁３０及び排気弁３１を駆動し、吸気通路４５及び排気通路４６を開閉する。
【００２５】
エンジン７には、船体前方向にサージタンク４０が配置されている。このサージタンク４０の上流側には、スロットルボディ４２が接続され、サージタンク４０の上流側は吸気管４１を介してシリンダヘッド２４の吸気通路４５に接続されている。シリンダヘッド２４には、それぞれの気筒に応じてインジェクタ４３が設けられ、このインジェクタ４３により燃料が吸気通路４５に供給される。
【００２６】
スロットルボディ４２には、アイドルスピードコントロールバルブ４２０、スロットル４２１及びスロットルポジションセンサＳ１で構成されるスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段が備えられ、スロットル開度情報を制御装置ＥＣＵに送る。制御装置ＥＣＵは、アイドルスピードコントロールバルブ４２０を制御して安定したアイドル運転を行なう。
【００２７】
サージタンク４０には、圧力センサＳ２及び吸気温センサＳ３が備えられ、吸気圧情報及び吸気温度情報を制御装置ＥＣＵに送る。圧力センサＳ２は、吸気圧を検出する吸気圧検出手段を構成する。
【００２８】
制御装置ＥＣＵは、運転状態に応じてインジェクタ４３を制御する。インジェクタ４３には、燃料供給装置４８から燃料が供給される。燃料供給装置４８は、燃料タンク４８０、フィルタ４８１、低圧ポンプ４８５、ベーパーセパレータ４８２、高圧ポンプ４８３及び圧力調整装置４８４から構成される。
【００２９】
低圧ポンプ４８５の駆動で燃料タンク４８０から燃料がフィルタ４８１を介してベーパーセパレータ４８２に供給される。高圧ポンプ４８３は、ベーパーセパレータ４８２内に配置され、高圧ポンプ４８３の駆動で供給管４３ａ，４３ｂを介して加圧した燃料をインジェクタ４３へ供給する。
【００３０】
余剰燃料は、戻し管４３ｃ、圧力調整装置４８４、戻し管４３ｄを介してベーパーセパレータ４８２へ戻される。圧力調整装置４８４は、連結管４８４ａを介してサージタンク４０に接続され、吸気圧で作動して余分な燃料をベーパーセパレータ４８２へ戻す。
【００３１】
また、シリンダヘッド２４には、水温センサＳ４及びカム角センサＳ５が設けられ、エンジン水温情報及びカム角情報を制御装置ＥＣＵに送る。カム角センサＳ５は、給排気のカム角度を検出するカム角度検出手段を構成する。さらに、排気通路４６には、Ａ／ＦセンサＳ６が備えられ、Ａ／Ｆ情報を制御装置ＥＣＵに送る。
【００３２】
制御装置ＥＣＵには、エンジン回転速度検出手段４９が備えられ、カム角度情報に基づき演算してエンジン回転速度を検出する。エンジン７には、点火装置５５が備えられている。点火装置５５は、パワートランジスタ５５０、イグネッションコイル５５１を備え、制御装置ＥＣＵの制御によりパワートランジスタ５５０を作動してイグニッションコイル５５１を介して運転状態に応じて点火プラグ５３をスパークさせる。
【００３３】
第１の実施の形態の船舶推進機のエンジン制御装置は、図３乃至図６に示すように構成され、図３はスロットルの構成図、図４はエンジン特性を示す図、図５はエンジン制御マップを示す図、図６は燃料噴射時間の計算例を示す図である。
【００３４】
図３（ａ）はスロットル全閉状態を示し、図３（ｂ）はスロットル全開状態を示し、スロットルボア径Ｄ１をスロットル４２１が開閉可能に配置されている。
【００３５】
スロットル操作レバー４２２の操作でスロットル４２１を開いて、吸気圧が略一定になるまで、即ち、図４のスロットル開度ａ点までの領域Ｅ１は、吸気圧とエンジン回転速度でインジェクタ４３により燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００３６】
そして、スロットル４２１を開いても吸気圧が変化しない領域Ｅ２では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいてインジェクタ４３により燃料噴射量をリッチにするように制御する。即ち、吸入空気量が最大近くになったら、燃料噴射量を多くしてＡ／Ｆを徐々にリッチにし、図４に示すように、二点鎖線で示すトルク特性Ａより実線で示すトルク特性Ｂを上げた出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００３７】
この実施の形態の制御は、図５に示すマップで行なわれる。図５（ａ）は噴射時間マップ、図５（ｂ）は点火時期マップ、図５（ｃ）は目標Ａ／Ｆマップである。
【００３８】
図５（ａ）の噴射時間マップは、吸気圧とエンジン回転速度によるメインマップと、スロットル開度とエンジン回転速度による補正マップとからなり、図６に示すようにして燃料噴射時間がメインマップ値と補正マップ値とを加算して求められる。
【００３９】
燃料噴射時間計算例を示すと、図６に示すように、エンジン回転速度が４０００ｒｐｍで、吸気圧が１００ｋＰａで、スロットル開度が７０度の場合の噴射時間は、
（７３４＋２０６）×１０＝９４００（μｓｅｃ）で求める。
【００４０】
エンジン回転速度が低いときの方が、スロットル開度が小さいときからスロットル開度補正を行ない、これによりリモートコントロールのレバー４２２を操作してトルク変化しない領域をなくすことができる。
【００４１】
また、点火時期も図５（ｂ）の点火時期マップにより同様に制御し、点火時期が早過ぎてＮＯｘが多過ぎたり、点火時期が遅くて燃焼変動が大きくなることがないようにする。
【００４２】
また、燃料噴射時間をＡ／Ｆフィードバックを行い、高精度の制御を行ない、Ａ／Ｆの目標も同様に図５（ｃ）の目標Ａ／Ｆマップで制御する。
【００４３】
第２の実施の形態の船舶推進機のエンジン制御装置は、図７乃至図１０に示すように構成され、図７は船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図、図８はスロットルの構成図、図９はエンジン特性を示す図、図１０はエンジン制御マップを示す図である。
【００４４】
この実施の形態では、図１乃至図６の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００４５】
スロットル操作レバー４２２の操作でスロットルカム４２５を作動してスロットル４２１を開閉する。このスロットル４２１の開閉は、スロットルカム角センサＳ２０で検出される。スロットルカム角センサＳ２０は、スロットル４２１を開閉するカム角度を検出するカム角度検出手段を構成する。
【００４６】
図８のようにスロットル操作レバー４２２の操作でスロットル４２１を開いて、吸気圧が略一定になるまで、即ち、図９のカム開度ａ点（ｗｏｔ）までの領域Ｅ１は、吸気圧とエンジン回転速度でインジェクタ４３により燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００４７】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、カム角度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御する。即ち、吸入空気量が最大近くになったら、燃料噴射量を多くしてＡ／Ｆを徐々にリッチにし、図９に示すように、二点鎖線で示すトルク特性Ａより実線で示すトルク特性Ｂを上げた出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００４８】
この実施の形態の燃料噴射時間は、吸気圧とエンジン回転速度によるメインマップ値と、カム角度とエンジン回転速度による補正マップ値とを加算して求められる。
【００４９】
この実施の形態では、エンジンの要求に対して最適なスロットルボア径Ｄ１を選択でき、スロットル低開度域の空気量のコントロールが容易になる。また、カム開度が変わってもスロットル開度が変わらない領域を任意に設定できる。
【００５０】
また、エンジン回転速度が低いときの方がスロットル開度が小さいときからカム角度補正を行ない、これによりスロットル操作レバー４２２を操作してトルク変化しない領域をなくすことができる。
【００５１】
また、点火時期も図１０（ｂ）の点火時期マップにより同様に制御する。また、燃料噴射時間をＡ／Ｆフィードバックを行い、Ａ／Ｆの目標も同様に図１０（ｃ）の目標Ａ／Ｆマップで制御する。
【００５２】
第３の実施の形態の船舶推進機のエンジン制御装置は、図１１乃至図１４に示すように構成され、図１１は船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図、図１２はスロットルの構成図、図１３はエンジン特性を示す図、図１４はエンジン制御マップを示す図である。
【００５３】
この実施の形態では、図１乃至図６の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００５４】
リモートコントロールレバー４２９の操作で制御装置ＥＣＵを介して電子制御部４２６を作動してスロットル４２１を開閉する。このスロットル４２１の開閉は、リモコンレバー角センサＳ３０で検出される。リモコンレバー角センサＳ３０は、リモートコントロールレバー４２９の操作のリモコンレバー角度を検出するリモコンレバー角度検出手段を構成する。
【００５５】
図１１のようにリモートコントロールレバー４２９の操作でスロットル４２１を開いて、吸気圧が略一定になるまで、即ち、図１３のリモコンレバー開度ａ点までの領域Ｅ１は、吸気圧とエンジン回転速度でインジェクタ４３により燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転する。
【００５６】
スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、リモコンレバー角度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御する。即ち、吸入空気量が最大近くになったら、燃料噴射量を多くしてＡ／Ｆを徐々にリッチにし、図１３に示すように、二点鎖線で示すトルク特性Ａより実線で示すトルク特性Ｂを上げた出力Ａ／Ｆにして運転する。
【００５７】
この実施の形態の燃料噴射時間は、吸気圧とエンジン回転速度によるメインマップ値と、リモコンレバー角度とエンジン回転速度による補正マップ値とを加算して求められる。
【００５８】
この実施の形態では、エンジンの要求に対して最適なスロットルボア径Ｄ１を選択でき、スロットル低開度域の空気量のコントロールが容易になる。また、電子制御部４２６によ作動するスロットル４２１により、リモートコントロールレバー４２９に対するスロットル開度が変わらない領域を任意に設定できる。
【００５９】
また、エンジン回転速度が低いときの方がスロットル開度が小さいときからリモコンレバー角度補正を行ない、これによりリモートコントロールレバー４２９を操作してトルク変化しない領域をなくすことができる。
【００６０】
また、点火時期も図１４（ｂ）の点火時期マップにより同様に制御する。また、燃料噴射時間をＡ／Ｆフィードバックを行い、Ａ／Ｆの目標も同様に図１４（ｃ）の目標Ａ／Ｆマップで制御する。
【００６１】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、吸気圧が略一定になってからスロットル開度が全開までの、スロットルを開いても吸気圧が変化しない領域では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転し、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することができる。
【００６２】
請求項２に記載の発明では、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、カム角度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転し、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することができる。
【００６３】
請求項３に記載の発明では、スロットル開度が全閉から吸気圧が略一定になるまでは吸気圧とエンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、スロットル開度が全開になった後、もしくはスロットル開度が全開になっていなくても吸気圧が最大になった後は、リモコンレバー角度に基づいて燃料噴射量をリッチにするように制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにし、出力Ａ／Ｆにして運転し、簡単な構成で高速高負荷域までリーンバーンを行なうと共に、全負荷は出力Ａ／Ｆで運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】船外機の側面図である。
【図２】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【図３】スロットルの構成図である。
【図４】エンジン特性を示す図である。
【図５】エンジン制御マップを示す図である。
【図６】燃料噴射時間の計算例を示す図である。
【図７】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【図８】スロットルの構成図である。
【図９】エンジン特性を示す図である。
【図１０】エンジン制御マップを示す図である。
【図１１】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【図１２】スロットルの構成図である。
【図１３】エンジン特性を示す図である。
【図１４】エンジン制御マップを示す図である。
【符号の説明】
１ 船外機
７ エンジン
４３ インジェクタ
４２１ スロットル
４２２ スロットル操作レバー
４２５ スロットルカム
４２６ 電子制御部
４２９ リモートコントロールレバー
Ｓ１ スロットルポジションセンサ
Ｓ２０ スロットルカム角センサ
Ｓ３０ リモコンレバー角センサ
ＥＣＵ 制御装置
Claims (3)
- 吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記吸気圧が略一定になってから前記スロットル開度が全開までの、前記スロットルを開いても前記吸気圧が変化しない領域では、前記スロットル開度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。 - 吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、スロットルを開閉するカム角度を検出するカム角度検出手段を備え、吸気圧、エンジン回転速度及びカム角度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で前記燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記スロットル開度が全開になった後、もしくは前記スロットル開度が全開になっていなくても前記吸気圧が最大になった後は、前記カム角度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。 - 吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、リモートコントロールのリモコンレバー角度を検出するリモコンレバー角度検出手段を備え、吸気圧、エンジン回転速度及びリモコンレバー角度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットル開度が全閉から前記吸気圧が略一定になるまでは前記吸気圧と前記エンジン回転速度で前記燃料噴射量を制御し、吸入空気量が概ね最大になるまではリーン限界で運転し、
前記スロットル開度が全開になった後、もしくは前記スロットル開度が全開になっていなくても前記吸気圧が最大になった後は、前記リモコンレバー角度に基づいて前記燃料噴射量をリッチにするように制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2001308553A JP4019169B2 (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 船舶推進機のエンジン制御装置 |
| US10/266,105 US6691680B2 (en) | 2001-10-04 | 2002-10-04 | Control system for marine engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001308553A JP4019169B2 (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 船舶推進機のエンジン制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113729A JP2003113729A (ja) | 2003-04-18 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001308553A Expired - Fee Related JP4019169B2 (ja) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | 船舶推進機のエンジン制御装置 |
Country Status (2)
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