JP7366827B2 - 検知装置及び制御装置 - Google Patents
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Description
4ストロークで、爆発間隔が不等間隔である多気筒エンジンのカム角を検知する検知装置であって、
カム軸に同期して回転する被検知体と、
前記被検知体の回転を検知する第一のカム角センサと、
前記被検知体の回転を検知する第二のカム角センサと、を備え、
前記被検知体は、
前記多気筒エンジンの気筒の数だけ前記被検知体の回転方向に等ピッチで配置された複数の第一の被検知部を含み、
前記第一のカム角センサ及び前記第二のカム角センサによる前記複数の第一の被検知部の各検知信号のいずれかが、前記爆発間隔に対応したタイミングで出力されるように、前記第一のカム角センサに対して前記第二のカム角センサが、前記回転方向にずらして配置されている、
ことを特徴とする検知装置が提供される。
図1は本発明の一実施形態に係る制御装置1のブロック図である。制御装置1は、4ストロークのレシプロエンジン100の点火制御を行う装置である。本実施形態のエンジン100は船外機用のV型8気筒の自然吸気エンジンであり、一方の片バンクに気筒#1~#4が、他方の片バンクに気筒#5~#8が設けられている。バンク角は60度である。
図2を参照して検知装置4の構成について説明する。図2はカム軸102をカム軸方向に見た場合(カムスプロケット102aの側から見た場合)の検知装置4のレイアウトを示す図である。被検知体40は、その中央にカム軸102(不図示)が固定される取付孔40aを有する円盤状の部材であり、その外周に径方向に突出した歯状の複数の被検知部401と、一つの被検知部402とが形成されている。
制御ユニット2の制御例について説明する。本実施形態では、行程判別可能な点火タイミング信号を、
A.2つのカム角センサ41、42の検知信号
B.クランク角センサ31とカム角センサ41の検知信号
C.クランク角センサ31とカム角センサ42の検知信号
の3種類のうちのいずれかで得ることができる。そして、これらの信号を基準として、遅角、進角の点火制御が可能である。
図1のエンジン100に関し、他のクランクシャフト形状と点火順序の例について図6を参照して説明する。各点火順序(爆発間隔)は、エンジン100の回転方向について所定の方向を正転とすることを前提としたものである。図6の例では、クランクシャフト形状について、形状Xと形状Yの2種類が想定されている。形状X、形状Yは、いずれも片バンクでの4つのクランクピンの位相配置は90度である。バンク間でのクランクピンのオフセットは60度である。但し、形状Xについては、片バンクでの4つのクランクピンの位相配置は、気筒#1→気筒#2→気筒#4→気筒#3の順で90度ずれており、また、気筒#5→気筒#6→気筒#8→気筒#7の順で90度ずれている。一方、形状Yについては、片バンクでの4つのクランクピンの位相配置は、気筒#1→気筒#3→気筒#4→気筒#2の順で90度ずれており、また、気筒#5→気筒#7→気筒#8→気筒#6の順で90度ずれている。各形状について点火順序は、4つのパターン(A~D)が存在する。各気筒の爆発間隔は、60度、90度及び120度の組み合わせの不等間隔爆発となる。
第一実施形態ではV型8気筒のエンジン100に対する適用例を例示したが、爆発間隔が不等間隔の他の気筒配列のエンジンにも本発明は適用可能である。図4は直列4気筒エンジンへの適用例における検知信号列の変化を示している。図4の例の爆発間隔はクランク角で270度、180度、90度、180度である。被検知部401は気筒数に合わせて4つが等ピッチで設けられる。図示の例では、気筒#1、#4の点火タイミング信号として、検知信号TDC1を用いる一方、気筒#2、#3の点火タイミング信号として、検知信号TDC2を用いている。
第一及び第二実施形態では、燃焼行程で各気筒を1回点火する構成を想定し、点火タイミング用の被検知部401を気筒数分だけ設けた。燃焼行程で、各気筒を2回点火する構成も採用可能であり、この場合は、気筒数分の被検知部401を1セットとして、被検知体40の回転方向にずらして2セット設けてもよい。
上記実施形態は、少なくとも以下の検知装置及び制御装置を開示する。
4ストロークで、爆発間隔が不等間隔である多気筒エンジン(100)のカム角を検知する検知装置(4)であって、
カム軸(102)に同期して回転する被検知体(40)と、
前記被検知体(40)の回転を検知する第一のカム角センサ(41)と、
前記被検知体(40)の回転を検知する第二のカム角センサ(42)と、を備え、
前記被検知体(40)は、
前記多気筒エンジンの気筒の数だけ前記被検知体の回転方向に等ピッチで配置された複数の第一の被検知部(401)を含み、
前記第一のカム角センサ(41)及び前記第二のカム角センサ(42)による前記複数の第一の被検知部(401)の各検知信号(TDC1,TDC2)のいずれかが、前記爆発間隔に対応したタイミングで出力されるように、前記第一のカム角センサ(41)に対して前記第二のカム角センサ(42)が、前記回転方向にずらして配置されている。
この実施形態によれば、不等間隔の爆発間隔に対応して点火タイミング用の被検知部の位置を設定せずに、点火タイミング信号が得られる技術を提供することができる。
前記被検知体(40)は、前記複数の第一の被検知部(401)の一つに前記回転方向で隣接し、特定の気筒のピストンの位置に対応づけられた第二の被検知部(402)を有する。
この実施形態によれば、行程判別を行うことができ、また、前記第一の被検知部と前記第二の被検知部との判別をより確実に行える。
前記爆発間隔の最大公約数に係る角度を、クランク角でφとすると、
前記第一のカム角センサ(41)による前記複数の第一の被検知部の検知信号(TDC1)に対して、前記第二のカム角センサ(42)による前記複数の第一の検知部の検知信号(TDC2)が、カム角でφ/2の位相差を有するように、前記第一のカム角センサ(41)に対して前記第二のカム角センサ(42)が、前記回転方向にずらして配置されている。
この実施形態によれば、不等間隔の爆発間隔に対応して点火タイミング用の被検知部の位置を設定せずに、点火タイミング信号が得られる。
前記第一のカム角センサ(41)に対して前記第二のカム角センサ(42)が、カム角で180度ずれた位置から、前記φ/2だけ前記回転方向にずらして配置されている。
この実施形態によれば、二つのカム角センサの配置スペースを十分に確保できる。
4ストロークで、爆発間隔が不等間隔である多気筒エンジン(100)の制御装置(1)であって、
上記検知装置(4)と、
クランク角センサ(31)と、を備え、
前記検知装置が備える前記第一のカム角センサ(41)及び前記第二のカム角センサ(42)と、前記クランク角センサ(31)とのうちの2つの検知結果に基づいて、点火タイミングを制御する制御手段(2)と、を備える。
この実施形態によれば、点火タイミング信号を複数のセンサの組み合わせで得ることができる。
前記制御手段(2)は、
前記多気筒エンジン(100)の始動には、前記第一のカム角センサ(41)と前記第二のカム角センサ(42)の検知結果に基づいて、点火タイミングを制御し、
前記多気筒エンジン(100)の始動後には、前記第一のカム角センサ(41)又は前記第二のカム角センサ(42)の検知結果と、前記クランク角センサ(31)の検知結果とに基づいて、点火タイミングを制御する。
この実施形態によれば、始動安定性を向上できる。
前記制御手段(2)は、
前記第一のカム角センサ(41)、前記第二のカム角センサ(42)及び前記クランク角センサ(31)のうちの1つが故障した場合には、残りの2つの検知結果に基づいて、点火タイミングを制御する。
この実施形態によれば、1つのセンサが故障しても、前記エンジンを駆動できる。
前記多気筒エンジンは船外機用エンジンである。
この実施形態によれば、海上でのセンサ故障に対応できる。
Claims (8)
- 4ストロークで、爆発間隔が不等間隔である多気筒エンジンのカム角を検知する検知装置であって、
カム軸に同期して回転する被検知体と、
前記被検知体の回転を検知する第一のカム角センサと、
前記被検知体の回転を検知する第二のカム角センサと、を備え、
前記被検知体は、
前記多気筒エンジンの気筒の数だけ前記被検知体の回転方向に等ピッチで配置された複数の第一の被検知部を含み、
前記第一のカム角センサ及び前記第二のカム角センサによる前記複数の第一の被検知部の各検知信号のいずれかが、前記爆発間隔に対応したタイミングで出力されるように、前記第一のカム角センサに対して前記第二のカム角センサが、前記回転方向にずらして配置されている、
ことを特徴とする検知装置。 - 請求項1に記載の検知装置であって、
前記被検知体は、前記複数の第一の被検知部の一つに前記回転方向で隣接し、特定の気筒のピストンの位置に対応づけられた第二の被検知部を有する、
ことを特徴とする検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の検知装置であって、
前記爆発間隔の最大公約数に係る角度を、クランク角でφとすると、
前記第一のカム角センサによる前記複数の第一の被検知部の検知信号に対して、前記第二のカム角センサによる前記複数の第一の検知部の検知信号が、カム角でφ/2の位相差を有するように、前記第一のカム角センサに対して前記第二のカム角センサが、前記回転方向にずらして配置されている、
ことを特徴とする検知装置。 - 請求項3に記載の検知装置であって、
前記第一のカム角センサに対して前記第二のカム角センサが、カム角で180度ずれた位置から、前記φ/2だけ前記回転方向にずらして配置されている、
ことを特徴とする検知装置。 - 4ストロークで、爆発間隔が不等間隔である多気筒エンジンの制御装置であって、
請求項1に記載の検知装置と、
クランク角センサと、
前記検知装置が備える前記第一のカム角センサ及び前記第二のカム角センサと、前記クランク角センサとのうちの2つの検知結果に基づいて、点火タイミングを制御する制御手段と、を備える、
ことを特徴とする制御装置。 - 請求項5に記載の制御装置であって、
前記制御手段は、
前記多気筒エンジンの始動には、前記第一のカム角センサと前記第二のカム角センサの検知結果に基づいて、点火タイミングを制御し、
前記多気筒エンジンの始動後には、前記第一のカム角センサ又は前記第二のカム角センサの検知結果と、前記クランク角センサの検知結果とに基づいて、点火タイミングを制御する、
ことを特徴とする制御装置。 - 請求項5又は請求項6に記載の制御装置であって、
前記制御手段は、
前記第一のカム角センサ、前記第二のカム角センサ及び前記クランク角センサのうちの1つが故障した場合には、残りの2つの検知結果に基づいて、点火タイミングを制御する、
ことを特徴とする制御装置。 - 請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記多気筒エンジンは船外機用エンジンである、
ことを特徴とする制御装置。
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