(57)【要約】【課題】オーバーヒート時にエンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができ、触媒の劣化を抑制できるエンジンを提供すること。【解決手段】エンジン９は、燃焼室４３から排出された排気を案内する排気通路２３内に配置された触媒６０と、スロットルバルブ５４および燃料噴射装置５８を制御する制御装置としてのＥＣＵ３６を含む。ＥＣＵ３６は、エンジン９がオーバーヒートしている場合、スロットルバルブ５４の開度または燃料噴射装置５８からの燃料の噴射量を制御することにより、クランクシャフト３８の回転速度を低下させると共に、燃料噴射装置５８からの燃料の噴射量を制御することにより、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と燃料との混合気が燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室での混合気の燃焼に伴って回転するクランクシャフトと、
前記燃焼室に向けて気体を案内する吸気通路と、
前記吸気通路から前記燃焼室に供給される気体の流量を変更するスロットルバルブと、
前記吸気通路内または燃焼室内で燃料を噴射する燃料噴射装置と、
前記燃焼室から排出された排気を案内する排気通路と、
前記排気通路内に配置された触媒と、
エンジンの温度を検出する温度検出装置と、
前記温度検出装置の検出値に基づいて前記エンジンがオーバーヒートしているか否かを判定し、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記スロットルバルブの開度または前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を制御することにより、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を制御することにより、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する制御装置とを含む、エンジン。
【請求項２】
前記制御装置は、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記スロットルバルブの開度がしきい値以上であるか否かを判定し、前記スロットルバルブの開度が前記しきい値以上である場合に、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記スロットルバルブは、前記制御装置によって開度が調整される電子制御式のスロットルバルブであり、
前記制御装置は、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記スロットルバルブの開度を減少させることにより、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を制御することにより、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する、請求項１または２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記スロットルバルブは、使用者によってスロットル操作部材に与えられた操作力が伝達され、これによって、開度が調整される機械式のスロットルバルブであり、
前記エンジンは、複数の前記燃焼室と、前記複数の燃焼室にそれぞれ対応しており、前記複数の燃焼室に供給される燃料を噴射する複数の前記燃料噴射装置とを含み、
前記制御装置は、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記複数の燃料噴射装置のうちの一部からの燃料の噴射を停止させることにより、前記複数の燃焼室のうちの一部に対する燃料の供給を停止させて、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、前記燃料の供給が停止されない前記燃焼室に供給される混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する、請求項１または２に記載のエンジン。
【請求項５】
前記制御装置は、前記燃料の供給が停止される前記燃焼室の数を前記クランクシャフトの回転速度に応じて増減させる、請求項４に記載のエンジン。
【請求項６】
前記制御装置は、複数の目標空燃比を含む初期マップが記憶された記憶装置を含み、前記初期マップの目標空燃比は、前記クランクシャフトの回転速度を含む前記エンジンの運転状況ごとに設定されたものであり、
前記エンジンがオーバーヒートしていない場合、前記制御装置は、前記初期マップの目標空燃比を使用し、前記エンジンがオーバーヒートしている場合、前記制御装置は、前記初期マップの全ての目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に一律に変更し、変更後の前記初期マップを前記オーバーヒート用マップとして使用する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項７】
前記エンジンがオーバーヒートしている場合、前記制御装置は、前記記憶装置に記憶された一定の値を前記初期マップの全ての目標空燃比に掛ける若しくは前記初期マップの全ての目標空燃比から引くことにより、前記初期マップの全ての目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に一律に変更する、請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記制御装置は、複数の目標空燃比を含む初期マップが記憶された記憶装置を含み、前記初期マップの目標空燃比は、前記クランクシャフトの回転速度を含む前記エンジンの運転状況ごとに設定されたものであり、
前記記憶装置は、前記初期マップの複数の目標空燃比にそれぞれ対応する複数の目標空燃比を含むオーバーヒート用マップをさらに記憶しており、前記オーバーヒート用マップの各目標空燃比は、前記初期マップの対応する目標空燃比よりもリッチで、理論空燃比よりもリッチの値に設定されており、
前記エンジンがオーバーヒートしていない場合、前記制御装置は、前記初期マップの目標空燃比を使用し、前記エンジンがオーバーヒートしている場合、前記制御装置は、前記オーバーヒート用マップの目標空燃比を使用する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項９】
前記排気通路の少なくとも一部は、アルミニウムを含む材料によって形成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記温度検出装置は、前記エンジンの外壁の温度を検出する装置である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエンジンと、
前記クランクシャフトの回転軸線が上下方向に延びるように前記エンジンを支持するエンジン支持部材と、
前記エンジンの下方で上下方向に延びており、前記エンジンによって回転駆動されるドライブシャフトと、
前記エンジンから前記ドライブシャフトに伝達された動力が伝達され、プロペラと共に回転するプロペラシャフトと、
前記触媒の少なくとも一部を覆う冷却水通路と、
前記エンジンによって駆動されることにより、船外機の外の水を水中で開口する取水口から取りこんで、前記冷却水通路に供給するウォーターポンプとを含む、船外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気を浄化する触媒を備えるエンジン、および前記エンジンを動力源とする船外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶では、エンジンのオーバーヒートが発生したとしても、船舶を帰港させるために、エンジンを停止させずに、回転速度を規制した状態でエンジンの運転を継続させる。特許文献１の船外機は、エンジンがオーバーヒートすると、失火（misfire）によってエンジンの回転速度を低下させる。また、特許文献２の船外機は、エンジンがオーバーヒートすると、失火および燃料供給停止の少なくとも一方によってエンジンの回転速度を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−７２０４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンの出力を低下させて、エンジンの回転速度を低下させると、エンジンの発熱量が減少するので、エンジンの温度上昇速度が次第に低下し、エンジンの温度が低下し始める。しかしながら、エンジンの発熱量が大きい場合には、エンジンの回転速度を低下させたとしても、エンジンの温度が上がり続けてしまう。
例えば、触媒を備えるエンジンでは、燃焼熱だけでなく、触媒と排気との反応による熱が生じる。さらに、触媒を備えるエンジンでは、混合気の空燃比（air/fuel ratio：Ａ／Ｆ）が多くの運転状況において理論空燃比（混合気中の酸素と燃料とが過不足なく反応する空燃比。ストイキオメトリー：stoichiometry）に設定されるので、排気の温度が高い。そのため、エンジンの回転速度を低下させるだけでは、エンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができない可能性がある。さらに、前述の従来の船外機では、失火によってエンジンの回転が減速されるので、未燃の燃料を含む排気が、燃焼室から排出される。したがって、触媒がエンジンに搭載されている場合には、未燃の燃料を含む排気が触媒に接触し、触媒の劣化が早まる。
【０００５】
そこで、本発明の目的の一つは、オーバーヒート時にエンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができ、触媒の劣化を抑制できるエンジン、および前記エンジンを動力源とする船外機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、空気と燃料との混合気が燃焼する燃焼室と、前記燃焼室での混合気の燃焼に伴って回転するクランクシャフトと、前記燃焼室に向けて気体を案内する吸気通路と、前記吸気通路から前記燃焼室に供給される気体の流量を変更するスロットルバルブと、前記吸気通路内または燃焼室内で燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記燃焼室から排出された排気を案内する排気通路と、前記排気通路内に配置された触媒と、エンジンの温度を検出する温度検出装置と、前記温度検出装置の検出値に基づいて前記エンジンがオーバーヒートしているか否かを判定し、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記スロットルバルブの開度または前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を制御することにより、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を制御することにより、目標空燃比（前記燃焼室に供給される混合気における酸素と燃料との比率の目標値）を理論空燃比よりもリッチの値に設定する制御装置とを含む、エンジンを提供する。
【０００７】
この構成によれば、スロットルバルブの開度に対応する流量で気体が吸気通路から燃焼室に供給される。さらに、吸気通路内または燃焼室内で燃料噴射装置によって噴射された燃料が燃焼室に供給される。これにより、空気と燃料との混合気が、燃焼室に供給され、燃焼室で燃焼する。その結果、クランクシャフトが回転する。
混合気の燃焼によって発生した排気は、燃焼室から排気通路に排出され、排気通路によって下流側に案内される。排気を浄化する触媒は、排気通路内に配置されている。したがって、燃焼室から排出された排気は、排気通路内を流れる過程で触媒によって浄化される。これにより、有害物質が除去された若しくは有害物質の残留量が極めて少ない排気が、エンジンから排出される。
【０００８】
制御装置は、スロットルバルブを制御することにより、スロットルバルブの開度を増加または減少させる。同様に、制御装置は、燃料噴射装置を制御することにより、燃料噴射装置からの燃料の噴射量を増加または減少させる。制御装置は、さらに、エンジンの温度を検出する温度検出装置の検出値に基づいて、エンジンがオーバーヒートしているか否かを判定する。エンジンのオーバーヒートは、温度の絶対値に基づいて判定されてもよいし、温度の絶対値および上昇率に基づいて判定されてもよい。
【０００９】
エンジンがオーバーヒートしていると制御装置が判定した場合、制御装置は、スロットルバルブの開度を減少させたり、燃料噴射装置からの燃料の噴射量を減少させたりする。これにより、クランクシャフトの回転速度（エンジンの回転速度）が低下する。制御装置は、さらに、燃料噴射装置からの燃料の噴射量を制御することにより、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。
【００１０】
実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合、排気の熱の一部が、蒸発熱としての余剰の燃料に伝達され、排気の温度が低下する。さらに、制御装置は、エンジンの回転速度を低下させるので、エンジンの発熱量が減少する。言い換えると、回転速度の低下によってエンジンの発熱量が減少する上に、目標空燃比の変更によって排気の温度が低下する。そのため、制御装置は、オーバーヒートの発生時にエンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができる。さらに、エンジンの回転速度の低下は、失火ではなく、スロットルバルブの開度調整または燃料の噴射量の調整によって行われるので、触媒に接触する未燃の燃料を減少させることができる。これにより、触媒の劣化を抑制できる。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記制御装置は、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記スロットルバルブの開度がしきい値以上であるか否かを判定してもよい。そして、前記制御装置は、前記スロットルバルブの開度が前記しきい値以上である場合に、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定してもよい。
【００１２】
この構成によれば、エンジンがオーバーヒートしている場合、制御装置は、スロットルバルブの開度がしきい値以上であるか否かを判定する。そして、スロットルバルブの開度がしきい値以上である場合、制御装置は、クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。言い換えると、スロットルバルブの開度がしきい値未満の場合、制御装置は、エンジンの回転速度を低下させる減速制御と、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定するリッチ制御とを行わない。
【００１３】
「スロットルバルブの開度がしきい値未満の場合」は、例えば、スロットルバルブの開度がアイドル開度（エンジンのアイドル時のスロットルバルブの開度）またはアイドル開度近傍の場合を意味する。この場合、エンジンの発熱量が小さいので、制御装置が減速制御およびリッチ制御を行わなくても、エンジンの温度は次第に低下していく。したがって、スロットルバルブの開度がしきい値以上である場合に、制御装置が減速制御およびリッチ制御を行うことにより、エンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができると共に、エンジンの制御の複雑化を抑制できる。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記スロットルバルブは、前記制御装置によって開度が調整される電子制御式のスロットルバルブであってもよい。前記制御装置は、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記スロットルバルブの開度を減少させることにより、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、前記燃料噴射装置からの燃料の噴射量を制御することにより、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定してもよい。
【００１５】
この構成によれば、吸気通路から燃焼室に供給される気体の流量が、電子制御式のスロットルバルブによって調整される。スロットルバルブは、制御装置に電気的に接続されている。したがって、スロットルバルブの開度は、制御装置によって調整される。エンジンがオーバーヒートしている場合、制御装置は、スロットルバルブの開度を減少させる。これにより、クランクシャフトの回転速度が低下し、エンジンの発熱量が減少する。制御装置は、さらに、燃料噴射装置からの燃料の噴射量を増加または減少させることにより、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。これにより、排気の温度が低下する。そのため、制御装置は、エンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記スロットルバルブは、使用者によってスロットル操作部材に与えられた操作力が伝達され、これによって、開度が調整される機械式のスロットルバルブであってもよい。前記エンジンは、複数の前記燃焼室と、前記複数の燃焼室にそれぞれ対応しており、前記複数の燃焼室に供給される燃料を噴射する複数の前記燃料噴射装置とを含んでいてもよい。前記制御装置は、前記エンジンがオーバーヒートしている場合に、前記複数の燃料噴射装置のうちの一部からの燃料の噴射を停止させることにより、前記複数の燃焼室のうちの一部に対する燃料の供給を停止させて、前記クランクシャフトの回転速度を低下させると共に、前記燃料の供給が停止されない前記燃焼室に供給される混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定してもよい。
【００１７】
この構成によれば、吸気通路から燃焼室に供給される気体の流量が、機械式のスロットルバルブによって調整される。使用者によって操作されるスロットル操作部材は、ワイヤーによってスロットルバルブに機械的に接続されている。したがって、使用者によってスロットル操作部材に与えられた操作力は、ワイヤーによってスロットルバルブに伝達される。これにより、スロットルバルブの開度が調整される。
【００１８】
エンジンがオーバーヒートしている場合、制御装置は、複数の燃料噴射装置のうちの一部からの燃料の噴射を停止させる。これにより、複数の燃焼室のうちの一部に対する燃料の供給が停止され、一部の燃焼室での混合気の燃焼が停止される。そのため、クランクシャフトの回転速度が低下する。制御装置は、さらに、燃料の供給が停止されない燃焼室に供給される混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。したがって、この燃焼室から排出される排気の温度が低下する。これにより、制御装置は、エンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができる。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前記制御装置は、前記燃料の供給が停止される前記燃焼室の数を前記クランクシャフトの回転速度に応じて増減させてもよい。
この構成によれば、エンジンがオーバーヒートしている場合に燃料の供給が停止される燃焼室の数が、クランクシャフトの回転速度に応じて増減される。例えば、エンジンの回転速度が下限速度未満まで低下している場合、制御装置は、燃料の供給が停止される燃焼室の数を減少させて、エンジンの回転速度を増加させる。また、エンジンの回転速度が下限速度よりも大きい上限速度を超えている場合、制御装置は、燃料の供給が停止される燃焼室の数を増加させて、エンジンの回転速度を減少させる。したがって、エンジンの回転速度は、下限速度以上で、かつ上限速度以下範囲内に調整される。そのため、制御装置は、最低限のエンジンの出力を確保しながら、エンジンの温度上昇速度を速やかに低下させることができる。
【００２０】
本発明の一実施形態において、前記制御装置は、複数の目標空燃比を含む初期マップが記憶された記憶装置を含んでいてもよい。前記初期マップの目標空燃比は、前記クランクシャフトの回転速度を含む前記エンジンの運転状況ごとに設定されていてもよい。前記エンジンがオーバーヒートしていない場合、前記制御装置は、前記初期マップの目標空燃比を使用してもよい。前記エンジンがオーバーヒートしている場合、前記制御装置は、前記初期マップの全ての目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に一律に変更してもよい。そして、前記制御装置は、変更後の前記初期マップを前記オーバーヒート用マップとして使用してもよい。
【００２１】
この構成によれば、エンジンの通常時（エンジンがオーバーヒートしていない場合）に使用される初期マップが、制御装置の記憶装置に記憶されている。さらに、初期マップをオーバーヒート用マップに変更する一定の値（係数）が、制御装置の記憶装置に記憶されている。初期マップの複数の目標空燃比は、クランクシャフトの回転速度を含むエンジンの運転状況ごとに設定されている。
【００２２】
エンジンがオーバーヒートしていない場合、制御装置は、エンジンの運転状況に対応する目標空燃比を初期マップから選択し、選択した目標空燃比を使用する。これにより、エンジンの運転状況に応じた最適な目標空燃比が使用される。
一方、エンジンがオーバーヒートしている場合、制御装置は、初期マップの全ての目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に一律に変更する。この場合、制御装置は、記憶装置に記憶された一定の値を初期マップの全ての目標空燃比に掛ける若しくは初期マップの全ての目標空燃比から引くことにより、初期マップの全ての目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に一律に変更してもよい。
【００２３】
制御装置は、乗算または減算によって変更された初期マップをオーバーヒート用マップとして使用する。これにより、目標空燃比が、理論空燃比よりもリッチに設定され、エンジンの温度上昇速度が低下する。さらに、初期マップをオーバーヒート用マップに変更する一定の値（係数）は、独立したオーバーヒート用マップよりもデータ量が少ないので、初期マップおよびオーバーヒート用マップの両方が記憶装置に記憶される場合よりも、記憶装置の記憶容量を低減できる。
【００２４】
本発明の一実施形態において、前記記憶装置は、初期マップをオーバーヒート用マップに変更する一定の値の代わりに、前記初期マップの複数の目標空燃比にそれぞれ対応する複数の目標空燃比を含むオーバーヒート用マップをさらに記憶していてもよい。前記オーバーヒート用マップの各目標空燃比は、前記初期マップの対応する目標空燃比よりもリッチで、理論空燃比よりもリッチの値に設定されていてもよい。前記エンジンがオーバーヒートしていない場合、前記制御装置は、前記初期マップの目標空燃比を使用してもよい。そして、前記エンジンがオーバーヒートしている場合、前記制御装置は、前記オーバーヒート用マップの目標空燃比を使用してもよい。
【００２５】
この構成によれば、エンジンの通常時（エンジンがオーバーヒートしていない場合）に使用される初期マップが、制御装置の記憶装置に記憶されている。さらに、エンジンがオーバーヒートしている場合に使用されるオーバーヒート用マップが、制御装置の記憶装置に記憶されている。すなわち、独立した２つのマップ（初期マップおよびオーバーヒート用マップ）が、制御装置の記憶装置に記憶されている。
【００２６】
オーバーヒート用マップの複数の目標空燃比は、初期マップの複数の目標空燃比にそれぞれ対応している。したがって、オーバーヒート用マップの複数の目標空燃比は、エンジンの運転状況ごとに設定されている。さらに、オーバーヒート用マップの各目標空燃比は、初期マップの対応する目標空燃比よりもリッチで、理論空燃比よりもリッチの値に設定されている。
【００２７】
エンジンがオーバーヒートしている場合、制御装置は、オーバーヒート用マップの目標空燃比を使用する。これにより、目標空燃比が、理論空燃比よりもリッチに設定され、エンジンの温度上昇速度が低下する。さらに、オーバーヒート用マップは、係数を用いて初期マップから作成されるものではなく、初期マップから独立しているので、制御装置は、初期マップに依存せずに個別に設定されたオーバーヒート用マップを使用できる。
【００２８】
本発明の一実施形態において、前記排気通路の少なくとも一部は、アルミニウムを含む材料によって形成されていてもよい。
この構成によれば、排気通路の全部または一部が、軽金属の一例であるアルミニウムを含む材料で形成されている。したがって、エンジンを軽量化できる。その一方で、アルミニウムは、鉄よりも耐熱性が低いので、排気通路全体が鉄を主成分とする材料で形成されている場合よりも、排気通路の耐熱性が低い。しかしながら、前述のように、エンジンの温度上昇が抑制されるので、エンジンを軽量化できるだけでなく、排気通路の溶損を防止できる。
【００２９】
本発明の一実施形態において、前記温度検出装置は、前記エンジンの外壁の温度を検出する装置であってもよい。
この構成によれば、エンジンの外壁の温度が、温度検出装置によって検出される。例えば、シリンダボディ、シリンダヘッド、およびクランクケースの少なくとも一つの温度が、温度検出装置によって検出される。エンジンの冷却装置に異常が生じると、エンジンの外壁の温度が変化する。エンジンの外壁の温度は、冷却装置の異常に対して感度が高い。特に、鉄よりも熱伝導率が大きいアルミニウムを含む材料でエンジンが形成されている場合、冷却装置に異常が生じると、短時間でエンジンの外壁の温度が変化する。制御装置は、エンジンの外壁の温度に基づいてエンジンがオーバーヒートしているか否かを判定する。したがって、冷却装置に異常が発生してから異常が検出されるまでの時間を短縮できる。
【００３０】
本発明の他の実施形態は、前記エンジンと、前記クランクシャフトの回転軸線が上下方向に延びるように前記エンジンを支持するエンジン支持部材と、前記エンジンの下方で上下方向に延びており、前記エンジンによって回転駆動されるドライブシャフトと、前記エンジンから前記ドライブシャフトに伝達された動力が伝達され、プロペラと共に回転するプロペラシャフトと、前記触媒の少なくとも一部を覆う冷却水通路と、前記エンジンによって駆動されることにより、船外機の外の水を水中で開口する取水口から取りこんで、前記冷却水通路に供給するウォーターポンプとを含む、船外機を提供する。
【００３１】
この構成によれば、クランクシャフトの回転軸線が上下方向に延びるように、エンジンがエンジン支持部材に支持される。エンジンによって回転駆動されるドライブシャフトは、エンジンの下方で上下方向に延びている。エンジンの回転は、ドライブシャフトを介してプロペラシャフトに伝達される。これにより、プロペラが回転し、船舶を推進させる推力が発生する。
【００３２】
ウォーターポンプは、エンジンによって駆動される。ウォーターポンプは、船外機の外の水を水中で開口する取水口から船外機の内部に取り込む。ウォーターポンプによって船外機の内部に取り込まれた水は、冷却水として冷却水通路に供給される。冷却水通路は、触媒の少なくとも一部を覆っている。したがって、触媒は、冷却水通路を流れる水によって冷却される。
【００３３】
自動車などに備えられる内部循環式の冷却装置では、エンジンの出力が上昇すると、それに応じて冷却水の温度が上昇してしまう場合がある。これに対して、船外機の冷却装置では、温度がほぼ一定の船外の水が、冷却水として用いられるので、冷却能力の安定性が高い。その一方で、船外機の冷却装置では、取水口が水中で開口しているので、海藻などの水中の異物によって取水口が塞がれる場合がある。この場合、冷却装置の冷却能力が一次的に低下するので、エンジンがオーバーヒートしてしまう可能性がある。特に、触媒を備えるエンジンでは、触媒と排気との反応によって熱が生じるだけでなく、目標空燃比が多くの運転状況において理論空燃比に設定されるので排気の温度が高い。
【００３４】
しかしながら、前述のように、制御装置は、エンジンがオーバーヒートしている場合に、回転速度の低下によってエンジンの発熱量を減少させるだけでなく、目標空燃比の変更によって排気の温度を低下させる。これにより、エンジンの温度上昇速度が低下し、エンジンの温度変化が緩やかになる。したがって、エンジンの最高到達温度を低下させることができると共に、エンジンの温度がオーバーヒート温度未満に低下するまでの時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る船舶を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジンの概略構成を示す模式図である。
【図３】初期マップの一例を示す図である。
【図４】エンジンがオーバーヒートしたときの流れの一例を示すフローチャートである。
【図５Ａ】係数を用いて初期マップをオーバーヒート用マップに変更する場合の概念を示す図である。
【図５Ｂ】初期マップおよびオーバーヒート用マップを使い分ける場合の概念を示す図である。
【図６】オーバーヒートが発生する前後でのエンジンの動作の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るエンジンの概略構成を示す模式図である。
【図８】エンジンがオーバーヒートしたときの流れの他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る船舶１を示す模式的な側面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るエンジン９の概略構成を示す模式図である。図３は、初期マップＭ１の一例を示す図である。
図１に示すように、船舶１は、水面に浮かべられる船体Ｈ１と、船体Ｈ１を推進させる船舶推進装置２とを含む。船舶推進装置２は、船体Ｈ１の後部（船尾）に取り付け可能な懸架装置３と、懸架装置３に連結された船外機４とを含む。
【００３７】
図１に示すように、懸架装置３は、船体Ｈ１に取り付けられる左右一対のクランプブラケット５と、左右方向に延びる姿勢で一対のクランプブラケット５に支持されたチルティングシャフト６と、チルティングシャフト６に取り付けられたスイベルブラケット７とを含む。懸架装置３は、さらに、上下方向に延びる姿勢でスイベルブラケット７に支持されたステアリングシャフト８を含む。
【００３８】
図１に示すように、船外機４は、ステアリングシャフト８に取り付けられている。ステアリングシャフト８は、上下方向に延びるステアリング軸線（ステアリングシャフト８の中心線）まわりに回転可能にスイベルブラケット７に支持されている。スイベルブラケット７は、チルティングシャフト６を介してクランプブラケット５に支持されている。スイベルブラケット７は、クランプブラケット５に対して、左右方向に延びるチルト軸線（チルティングシャフト６の中心線）まわりに回動可能である。船外機４は、懸架装置３に対して左右に回動可能であり、懸架装置３に対して上下に回動可能である。したがって、船外機４は、船体Ｈ１に対して左右に回動可能であり、船体Ｈ１に対して上下に回動可能である。
【００３９】
図１に示すように、船外機４は、プロペラ１３を回転させる動力を発生するエンジン９と、エンジン９の動力をプロペラ１３に伝達する動力伝達装置とを含む。動力伝達装置は、エンジン９に連結されたドライブシャフト１０と、ドライブシャフト１０に連結された前後進切替機構１１と、前後進切替機構１１に連結されたプロペラシャフト１２とを含む。船外機４は、さらに、エンジン９を覆うエンジンカバー１４と、動力伝達装置を収容するケーシング１７とを含む。
【００４０】
図１に示すように、エンジンカバー１４は、エンジン９を収容している。エンジンカバー１４は、上向きに開いたカップ状のボトムカバー１５と、下向きに開いたカップ状のトップカバー１６とを含む。トップカバー１６は、取り外し可能にボトムカバー１５に取り付けられている。トップカバー１６の開口部は、図示しないシールを介してボトムカバー１５の開口部に上下に重ねられている。ボトムカバー１５は、ケーシング１７（具体的には、後述するエギゾーストガイド１８）に取り付けられている。
【００４１】
図１に示すように、ケーシング１７は、エンジン９の下方に配置されたエギゾーストガイド１８と、エギゾーストガイド１８の下方に配置されたアッパーケース１９と、アッパーケース１９の下方に配置されたロアケース２０とを含む。エンジン９は、エギゾーストガイド１８上にマウントされている。エンジン９は、ステアリングシャフト８よりも上方に配置されている。エンジン支持部材としてのエギゾーストガイド１８は、エンジン９の回転軸線（クランク軸線Ａｃ）が鉛直な姿勢でエンジン９を支持している。
【００４２】
図１に示すように、エンジン９は、ドライブシャフト１０の上方に配置されている。ドライブシャフト１０は、ケーシング１７内で上下方向に延びている。ドライブシャフト１０の中心線は、エンジン９の回転軸線上に配置されていてもよいし、エンジン９の回転軸線に対してずれていてもよい。ドライブシャフト１０の上端部は、エンジン９に連結されており、ドライブシャフト１０の下端部は、前後進切替機構１１を介してプロペラシャフト１２の前端部に連結されている。プロペラシャフト１２は、ケーシング１７内で前後方向に延びている。プロペラシャフト１２の後端部は、ケーシング１７から後方に突出している。プロペラ１３は、プロペラシャフト１２の後端部に取り外し可能に取り付けられている。プロペラ１３は、プロペラ軸線（プロペラシャフト１２の中心線）まわりにプロペラシャフト１２を取り囲む外筒１３ａと、外筒１３ａから外方に延びる複数の羽根１３ｂとを含む。外筒１３ａおよび羽根１３ｂは、プロペラシャフト１２と共にプロペラ軸線まわりに回転する。
【００４３】
エンジン９は、内燃機関である。エンジン９は、一定の回転方向に回転する。エンジン９の回転は、動力伝達装置（ドライブシャフト１０、前後進切替機構１１、およびプロペラシャフト１２）によって、プロペラ１３に伝達される。これにより、プロペラ１３がプロペラシャフト１２と共に回転し、船舶１を前進または後進させる推力が発生する。また、ドライブシャフト１０からプロペラシャフト１２に伝達される回転の方向は、前後進切替機構１１によって切り替えられる。したがって、プロペラ１３およびプロペラシャフト１２の回転方向は、正転方向（プロペラ１３を後方から見て右まわりの方向）および逆転方向（正転方向と反対まわりの方向）の間で切り替えられる。これにより、推力の方向が切り替えられる。
【００４４】
図２に示すように、船舶推進装置２は、エンジン９の出力調整と船舶１の前進および後進の切替とを行うために使用者に操作されるリモコンレバー２１と、リモコンレバー２１の位置を検出するアクセル位置センサー２２とを含む。リモコンレバー２１は、船体Ｈ１に設けられた操船席に配置されている。エンジン９の出力は、リモコンレバー２１の操作によって変更される。さらに、プロペラ１３の回転方向は、リモコンレバー２１の操作によって切り替えられる。リモコンレバー２１は、スロットルレバーとシフトレバーとを兼ねるスロットル操作部材である。船舶推進装置２は、互いに独立して操作可能なスロットルレバーおよびシフトレバーを備えていてもよい。
【００４５】
図１に示すように、船外機４は、エンジン９で生成された排気を船外機４の外に排出する排気通路２３を含む。排気通路２３は、船外機４の内部に設けられている。排気通路２３は、プロペラ１３の後端部（外筒１３ａの後端部）で開口する排気口２４と、エンジン９の燃焼室４３から排気口２４に延びるメイン排気通路２５とを含む。排気通路２３は、さらに、船外機４の外面で開口するアイドル排気口２６と、メイン排気通路２５からアイドル排気口２６に延びるアイドル排気通路２７とを含む。
【００４６】
図１に示すように、メイン排気通路２５は、エギゾーストガイド１８を介してエンジン９からプロペラシャフト１２まで下方に延びており、プロペラシャフト１２に沿って後方に延びている。メイン排気通路２５は、プロペラ１３の後端部で後向きに開口している。したがって、排気口２４は、水中に配置される。アイドル排気口２６およびアイドル排気通路２７は、排気口２４よりも上方に配置されている。アイドル排気通路２７は、メイン排気通路２５から分岐している。アイドル排気口２６は、喫水線ＷＬ（船舶推進装置２が装備された船舶１が停止しているときの水面の高さ）よりも上方に配置される。したがって、アイドル排気口２６は、空気中で開口している。
【００４７】
燃焼室４３で生成された排気は、メイン排気通路２５に排出され、排気口２４に向けて案内される。エンジン９の出力が高い場合、メイン排気通路２５内の排気は、主として、排気口２４から水中に排出される。また、メイン排気通路２５内の排気の一部は、アイドル排気通路２７によってアイドル排気口２６に導かれ、アイドル排気口２６から大気に放出される。その一方で、エンジン９の出力が低い場合（例えば、エンジン９がアイドリングしている場合）、メイン排気通路２５内の排気圧が低いので、メイン排気通路２５内の排気は、主として、アイドル排気口２６から大気に放出される。
【００４８】
図１に示すように、船外機４は、船外機４の内部を冷却する水冷式の冷却装置を含む。冷却装置は、船外機４の外面で開口する取水口２８と、エンジン９に設けられた冷却水通路２９（ウォータージャケット）と、取水口２８から冷却水通路２９に延びる給水路３０と、冷却水としての船外機４の外の水を取水口２８から船外機４の内部に取り込むウォーターポンプ３１とを含む。冷却装置は、さらに、排気通路２３内で開口する排水口３２と、船外機４内で冷却水通路２９から排水口３２に延びる排水路３３とを含む。
【００４９】
図１に示すように、取水口２８は、冷却水通路２９およびウォーターポンプ３１よりも下方に配置されている。取水口２８は、ロアケース２０の外面で開口している。したがって、取水口２８は、水中に配置される。取水口２８は、船外機４の内部に設けられた給水路３０を介して冷却水通路２９に接続されている。ウォーターポンプ３１は、給水路３０に配置されている。したがって、ウォーターポンプ３１は、船外機４の内部に配置されている。ウォーターポンプ３１は、エンジン９よりも下方に配置されている。
【００５０】
図１に示すように、ウォーターポンプ３１は、ドライブシャフト１０に取り付けられている。ウォーターポンプ３１は、ドライブシャフト１０と共に回転するインペラと、インペラを収容するポンプケースとを含む、ロータリーポンプである。エンジン９がドライブシャフト１０を回転させると、インペラがポンプケース内で回転し、船外機４の外の水を取水口２８に吸引させる吸引力が発生する。したがって、ウォーターポンプ３１は、エンジン９によって駆動される。
【００５１】
冷却水としての船外機４の外の水は、取水口２８から給水路３０に吸引され、ウォーターポンプ３１を介して給水路３０から冷却水通路２９に送られる。これにより、エンジン９などの高温部分が冷却水によって冷却される。そして、エンジン９に供給された冷却水は、排水路３３によって排水口３２に案内され、排気通路２３内に配置された排水口３２から吐出される。そのため、冷却水は、排気と共に排気口２４から水中に排出される。
【００５２】
図１に示すように、エンジン９は、複数のシリンダ３４が設けられたエンジン本体３５を含む。図２に示すように、エンジン９は、エンジン９を制御する制御装置としてのＥＣＵ(Electronic Control Unit）３６を含む。エンジン９は、直列エンジンまたはＶ型エンジンであってもよいし、これら以外の形式のエンジンであってもよい。また、エンジン９は、多気筒エンジンに限らず、単気筒エンジンであってもよい。
【００５３】
図２に示すように、エンジン本体３５は、複数のシリンダ３４内にそれぞれ配置された複数のピストン３７と、上下方向に延びるクランク軸線Ａｃまわりに回転可能なクランクシャフト３８と、複数のピストン３７のそれぞれをクランクシャフト３８に連結する複数のコネクティングロッド３９とを含む。エンジン本体３５は、さらに、複数のピストン３７を収容するシリンダボディ４０と、シリンダボディ４０と共に複数のシリンダ３４を形成するシリンダヘッド４１と、クランクシャフト３８を収容するクランクケース４２とを含む。シリンダヘッド４１およびクランクケース４２は、シリンダボディ４０に取り付けられている。
【００５４】
図２に示すように、エンジン本体３５は、シリンダヘッド４１に設けられた複数の燃焼室４３、吸気ポート４４、および排気ポート４５を含む。各吸気ポート４４および排気ポート４５は、シリンダヘッド４１の外面で開口しており、シリンダヘッド４１の外面から対応する燃焼室４３の内面まで延びている。エンジン９は、空気と燃料との混合気を複数の燃焼室４３で燃焼させる複数の点火プラグ４６と、複数の吸気ポート４４を開閉する複数の吸気バルブ４７と、複数の排気ポート４５を開閉する複数の排気バルブ４８と、複数の吸気バルブ４７および排気バルブ４８を移動させるバルブ機構４９とを含む。
【００５５】
図２に示すように、エンジン９は、複数の燃焼室４３に空気を供給する吸気装置５０と、複数の燃焼室４３に燃料を供給する燃料供給装置５１と、複数の燃焼室４３で生成された排気を排出する排気装置５２とを含む。吸気装置５０、燃料供給装置５１、および排気装置５２は、エンジン本体３５に取り付けられている。
図２に示すように、吸気装置５０は、複数の吸気ポート４４を介して複数の燃焼室４３に空気を供給する吸気管５３と、吸気管５３から複数の燃焼室４３に供給される空気の流量を調整する電子制御式の複数のスロットルバルブ５４とを含む。吸気管５３は、シリンダヘッド４１に取り付けられており、吸気管５３の内部は、各吸気ポート４４に接続されている。吸気ポート４４および吸気管５３は、燃焼室４３に空気を案内する吸気通路５５の一部を形成している。スロットルバルブ５４は、吸気通路５５に配置されたバルブディスク５６と、バルブディスク５６の直径に沿って延びる軸線まわりにバルブディスク５６を回動させる電動モータ５７とを含む。
【００５６】
図２に示すように、燃料供給装置５１は、複数の燃焼室４３に燃料を供給する複数の燃料噴射装置５８（fuel injector）を含む。燃料噴射装置５８は、燃焼室４３ごとに設けられている。各燃料噴射装置５８からの燃料の噴射量は、ＥＣＵ３６によって調整される。燃料を噴射する燃料噴射装置５８の燃料噴射口は、吸気管５３内に配置されている。したがって、燃料噴射口は、吸気通路５５に配置されている。燃料噴射口は、吸気ポート４４内に配置されていてもよいし、燃焼室４３内に配置されていてもよい。すなわち、エンジン９は、ポート噴射エンジン（port-injection engine）であってもよいし、直噴エンジン（direct-injection engine）であってもよい。
【００５７】
図２に示すように、排気装置５２は、複数の排気ポート４５を介して複数の燃焼室４３から排出された排気を案内する排気管５９と、複数の燃焼室４３から排出された排気を浄化する触媒６０と、触媒６０に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサー６１とを含む。排気管５９は、シリンダヘッド４１に取り付けられており、排気管５９の内部は、各排気ポート４５に接続されている。排気管５９は、例えばアルミニウム合金で形成されている。同様に、シリンダボディ４０およびシリンダヘッド４１は、例えばアルミニウム合金で形成されている。シリンダボディ４０、シリンダヘッド４１、および排気管５９は、排気通路２３の一部を形成している。したがって、排気通路２３の一部は、鉄よりも軽い軽金属の一例であるアルミニウムを含む材料で形成されている。
【００５８】
図２に示すように、触媒６０は、排気管５９内に配置されている。したがって、触媒６０は、排気通路２３に配置されている。触媒６０は、冷却水通路２９によって覆われている。触媒６０は、例えば三元触媒である。触媒６０は、排気が内部を通過するハニカム状のキャリアと、キャリアに保持された触媒物質とを含む。空燃比センサー６１は、排気の流通方向において燃焼室４３と触媒６０との間に配置されている。したがって、空燃比センサー６１は、触媒６０よりも上流側に配置されている。空燃比センサー６１は、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサーである。燃焼室４３に供給される混合気の空燃比は、空燃比センサー６１の検出値に基づいて調節される。
【００５９】
図１に示すように、触媒６０は、エギゾーストガイド１８よりも上方に配置されている。さらに、触媒６０は、エンジンカバー１４内に収容されている。触媒６０は、エギゾーストガイド１８よりも下方に配置されていてもよいし、エギゾーストガイド１８と等しい高さに配置されていてもよい。エンジン本体３５と触媒６０とがエンジンカバー１４内に配置されているので、エンジン本体３５と触媒６０との間の距離が短い。したがって、燃焼熱が効率的に触媒６０に伝達される。そのため、エンジン９の始動直後であっても、触媒６０は、常温よりも高い温度まで速やかに加熱される。三元触媒は、温度が低いと浄化能力（還元能力）が低い。したがって、触媒６０の温度を速やかに上昇させることにより、排気の浄化効率を高めることができる。
【００６０】
図２に示すように、エンジン９は、クランクシャフト３８の回転角（エンジン９の回転角）を検出する回転角センサー６２を含む。回転角センサー６２は、ＥＣＵ３６に電気的に接続されている。すなわち、回転角センサー６２は、ＥＣＵ３６と通信できるようにＥＣＵ３６に有線接続または無線接続されている。同様に、点火プラグ４６および燃料噴射装置５８は、ＥＣＵ３６に電気的に接続されている。ＥＣＵ３６は、回転角センサー６２の検出値に基づいて、すなわち、クランクシャフト３８の回転角に基づいて、所定の点火時期に点火プラグ４６に点火させる（点火制御）。ＥＣＵ３６は、さらに、回転角センサー６２の検出値に基づいて、所定の燃料噴射時期に燃料噴射装置５８から燃料を噴射させる（燃料制御）。
【００６１】
図２に示すように、ＥＣＵ３６は、スロットルバルブ５４の電動モータ５７に電気的に接続されている。ＥＣＵ３６は、さらに、リモコンレバー２１の位置を検出するアクセル位置センサー２２に電気的に接続されている。ＥＣＵ３６は、アクセル位置センサー２２の検出値に基づいて、すなわち、スロットル操作部材としてのリモコンレバー２１の位置に基づいて、スロットルバルブ５４の開度を制御させる（スロットル制御）。例えば、リモコンレバー２１が全開位置に近づけられると、ＥＣＵ３６は、スロットルバルブ５４の開度を増加させる。
【００６２】
図２に示すように、エンジン９は、スロットルバルブ５４の開度を検出するスロットル位置センサー６３と、燃焼室４３に供給される吸気の流量を検出する吸気センサー６４とを含む。スロットル位置センサー６３および吸気センサー６４は、ＥＣＵ３６に電気的に接続されている。燃焼室４３に供給される吸気の流量は、スロットルバルブ５４の開度によって調整される。ＥＣＵ３６は、吸気センサー６４の検出値に基づいて燃焼室４３に供給される吸気の流量を演算する。そして、ＥＣＵ３６は、燃焼室４３に供給される吸気の流量に基づいて燃料噴射装置５８に噴射させる燃料の量を調整する。これにより、空気と燃料との割合が調整された混合気が燃焼室４３に供給される。
【００６３】
図３に示すように、ＥＣＵ３６は、プログラムなどの情報が記憶された記憶装置６５と、記憶装置６５に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ(central processing unit)６６とを含む。記憶装置６５には、エンジン９の運転状況ごとに設定された複数の目標空燃比（燃焼室４３に供給される混合気における酸素と燃料との比率の目標値。図３中のλ）を含む初期マップＭ１が記憶されている。初期マップＭ１の複数の目標空燃比は、エンジン９の回転速度ごと、および吸気の供給流量ごとに設定されている。触媒６０は、理論空燃比またはその近傍で浄化効率が最も高い三元触媒である。初期マップＭ１の複数の目標空燃比の少なくとも一部は、理論空燃比に設定されている。したがって、燃焼室４３に供給される混合気の空燃比が、理論空燃比に近づけられ、排気が効率的に浄化される。
【００６４】
図２に示すように、エンジン９は、エンジン９の温度を検出する温度検出装置６７を含む。船外機４は、乗船者に異常を知らせる警報装置６８を含む。ＥＣＵ３６は、温度検出装置６７および警報装置６８に電気的に接続されている。温度検出装置６７は、エンジン９の温度を測定する温度測定装置であってもよいし、エンジン９の温度に応じてオンとオフとの間で自動的に切り替わるサーモスイッチであってもよい。また、警報装置６８は、異常を光で知らせる警報ランプであってもよいし、異常を音で知らせる警報ブザーであってもよいし、文字および図形の少なくとも一つによって異常を表示する警報表示装置であってもよい。
【００６５】
図２に示すように、温度検出装置６７は、エンジン本体３５の外壁に取り付けられている。温度検出装置６７は、エンジン９の外壁の温度を検出する。したがって、シリンダボディ４０、シリンダヘッド４１、およびクランクケース４２の少なくとも一つの温度が、温度検出装置６７によって検出される。ＥＣＵ３６は、温度検出装置６７に基づいてエンジン９がオーバーヒートしているか否かを判定する。エンジン９がオーバーヒートしているとＥＣＵ３６が判定した場合、ＥＣＵ３６は、警報装置６８によってエンジン９のオーバーヒートを乗船者に知らせる。
【００６６】
図４は、エンジン９がオーバーヒートしたときの流れの一例を示すフローチャートである。図５Ａは、係数Ｃ１を用いて初期マップＭ１をオーバーヒート用マップに変更する場合の概念を示す図である。図５Ｂは、初期マップＭ１およびオーバーヒート用マップＭ２を使い分ける場合の概念を示す図である。以下では、図２および図４を参照する。図５Ａおよび図５Ｂについては適宜参照する。
【００６７】
ＥＣＵ３６は、温度検出装置６７の検出値に基づいて、エンジン９の温度がオーバーヒート温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、ＥＣＵ３６は、エンジン９がオーバーヒートしているか否かを監視している。
エンジン９の温度がオーバーヒート温度未満であり、エンジン９がオーバーヒートしていない場合（ステップＳ１でＮｏの場合）、ＥＣＵ３６は、空燃比センサー６１の検出値に基づいて、実際に燃焼室４３に供給された混合気の空燃比を演算し、次回以降に燃料噴射装置５８に噴射させる燃料の量を調整する（ステップＳ２）。これにより、実際の空燃比が燃料噴射量にフィードバックされ、実際の空燃比が目標空燃比に近づけられる。
【００６８】
一方、エンジン９の温度がオーバーヒート温度以上であり、エンジン９がオーバーヒートしている場合（ステップＳ１でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ３６は、スロットル位置センサー６３の検出値に基づいて、スロットルバルブ５４の開度が、しきい値以上であるか否かを判定する。スロットルバルブ５４の開度がしきい値未満であり、スロットルバルブ５４の開度が小さい場合（ステップＳ３でＮｏの場合）、エンジン９の温度は次第に低下していく。したがって、この場合、ＥＣＵ３６は、実際の空燃比を燃料噴射量にフィードバックする（ステップＳ２）。そして、ＥＣＵ３６は、再び、エンジン９がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ１に戻る）。
【００６９】
また、スロットルバルブ５４の開度がしきい値以上である場合（ステップＳ３でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ３６は、警報装置６８によってオーバーヒートの発生を乗船者に知らせる（ステップＳ４）。その後、ＥＣＵ３６は、エンジン９の回転速度を低下させるために、スロットルバルブ５４の上限開度を設定する。ＥＣＵ３６は、さらに、燃料の割合を増加させるために、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に変更する。このとき、ＥＣＵ３６は、図５Ａに示すように、記憶装置６５に記憶された係数Ｃ１を用いて初期マップＭ１をオーバーヒート用マップに変更してもよいし、図５Ｂに示すように、初期マップＭ１とは別のオーバーヒート用マップＭ２を使用してもよい。
【００７０】
図５Ａは、係数Ｃ１を用いて初期マップＭ１をオーバーヒート用マップに変更する場合の概念を示している。記憶装置６５は、初期マップＭ１および係数Ｃ１を記憶している。オーバーヒートが発生し、スロットルバルブ５４の開度がしきい値以上である場合、ＥＣＵ３６は、記憶装置６５に記憶された一定の値（係数Ｃ１）を初期マップＭ１の全ての目標空燃比に掛ける、若しくは初期マップＭ１の全ての目標空燃比から引くことにより、初期マップＭ１の全ての目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に一律に変更する。そして、ＥＣＵ３６は、変更後の初期マップＭ１をオーバーヒート用マップとして使用する。したがって、ＥＣＵ３６は、変更後の初期マップＭ１の目標空燃比に基づいて燃料噴射装置５８を制御することにより、混合気に含まれる燃料の割合を増加させる。
【００７１】
図５Ｂは、初期マップＭ１およびオーバーヒート用マップＭ２を使い分ける場合の概念を示している。記憶装置６５は、独立した２つのマップ（初期マップＭ１およびオーバーヒート用マップＭ２）を記憶している。オーバーヒート用マップＭ２は、初期マップＭ１の複数の目標空燃比にそれぞれ対応する複数の目標空燃比を含む。したがって、オーバーヒート用マップＭ２の複数の目標空燃比は、エンジン９の運転状況ごとに設定されている。オーバーヒート用マップＭ２の各目標空燃比は、初期マップＭ１の対応する目標空燃比よりもリッチで、理論空燃比よりもリッチである。エンジン９がオーバーヒートしており、かつスロットルバルブ５４の開度がしきい値以上である場合、ＥＣＵ３６は、オーバーヒート用マップＭ２の目標空燃比を使用する。
【００７２】
ＥＣＵ３６は、このようにして目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に変更した後、実際のスロットルバルブ５４の開度を上限開度以下に調整する（ステップＳ７）。具体的には、ＥＣＵ３６は、アクセル位置センサー２２の検出値に基づいて、使用者によって入力されたスロットルバルブ５４の開度の指令値を演算する。そして、開度の指令値が上限開度以下である場合、ＥＣＵ３６は、実際のスロットルバルブ５４の開度が指令値に一致するように、各スロットルバルブ５４の電動モータ５７を制御する。一方、開度の指令値が上限開度を超えている場合、ＥＣＵ３６は、実際のスロットルバルブ５４の開度が上限開度に一致するように、各スロットルバルブ５４の電動モータ５７を制御する。これにより、実際のスロットルバルブ５４の開度が上限開度以下に調整され、エンジン９の回転速度が規制される。
【００７３】
ＥＣＵ３６は、スロットルバルブ５４の開度を調整した後、再び、エンジン９がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ８）。エンジン９がオーバーヒートしている場合（ステップＳ８でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ３６は、引き続き、実際のスロットルバルブ５４の開度を上限開度以下に調整して、エンジン９の回転速度の規制を継続する（ステップＳ７に戻る）。一方、エンジン９の温度がオーバーヒート温度未満まで低下している場合（ステップＳ８でＮｏの場合）、ＥＣＵ３６は、上限開度によるスロットルバルブ５４の開度の規制を解除する（ステップＳ９）。
【００７４】
ＥＣＵ３６は、スロットル開度の規制を解除した後、目標空燃比を元の値に戻す（ステップＳ１０）。具体的には、ＥＣＵ３６は、係数Ｃ１を用いてオーバーヒート用マップを初期マップＭ１に変更する、若しくは、マップをオーバーヒート用マップＭ２から初期マップＭ１に変更する。そして、ＥＣＵ３６は、空燃比センサー６１の検出値に基づいて、実際に燃焼室４３に供給された混合気の空燃比を演算し、次回以降に燃料噴射装置５８に噴射させる燃料の量を調整する（ステップＳ２）。
【００７５】
図６は、オーバーヒートが発生する前後でのエンジン９の動作の一例を示すグラフである。
図１に示すように、船外機４の外の水を取り込む取水口２８は、喫水線ＷＬよりも下方に配置されており、水中で開口している。したがって、取水口２８は、海藻などの水中の異物によって塞がれる場合がある。そのため、冷却水通路２９への冷却水の供給流量が減少したり、冷却水通路２９への冷却水の供給が停止されたりする場合がある。ウォーターポンプ３１が故障したときも同様に、冷却水通路２９への冷却水の供給流量が減少したり、冷却水通路２９への冷却水の供給が停止されたりする場合がある。したがって、冷却装置の冷却能力が低下し、エンジン９の温度が上昇する場合がある。
【００７６】
具体的には、図６に示すように、冷却装置に異常が生じると、エンジン９の温度が上昇し始める。エンジン９の温度がオーバーヒート温度に達すると（図６の時刻Ｔ１参照）、ＥＣＵ３６は、警報装置６８によって乗船者に冷却装置の異常を知らせる。すなわち、エンジン９がオーバーヒートすると、エンジン９の回転速度の規制によって船舶１が減速する可能性があるので、ＥＣＵ３６は、警報装置６８を用いてその可能性を乗船者に知らせる。
【００７７】
また、エンジン９の温度がオーバーヒート温度に達すると、ＥＣＵ３６は、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定するリッチ制御のフラグを立てる。これにより、リッチ制御が開始され、理論空燃比のときよりも燃料が濃い混合気が燃焼室４３に供給される。ＥＣＵ３６は、さらに、スロットルバルブ５４の開度を調整することにより、エンジン９の回転速度を低下させる減速制御を開始する（図６の時刻Ｔ２参照）。これにより、エンジン９の温度上昇速度が低下し、エンジン９の温度が次第に低下していく。
【００７８】
以上のように第１実施形態では、エンジン９がオーバーヒートしているとＥＣＵ３６が判定した場合、ＥＣＵ３６は、スロットルバルブ５４の開度を減少させる。これにより、クランクシャフト３８の回転速度（エンジン９の回転速度）が低下する。ＥＣＵ３６は、さらに、燃料噴射装置５８からの燃料の噴射量を制御することにより、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。
【００７９】
実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチである場合、排気の熱の一部が、蒸発熱としての余剰の燃料に伝達され、排気の温度が低下する。さらに、ＥＣＵ３６は、エンジン９の回転速度を低下させるので、エンジン９の発熱量が減少する。そのため、ＥＣＵ３６は、オーバーヒートの発生時にエンジン９の温度上昇速度を速やかに低下させることができる。さらに、エンジン９の回転速度の低下は、失火ではなく、スロットルバルブ５４の開度調整または燃料の噴射量の調整によって行われるので、触媒６０に接触する未燃の燃料を減少させることができる。これにより、触媒６０の劣化を抑制できる。
【００８０】
また第１実施形態では、エンジン９がオーバーヒートしている場合、ＥＣＵ３６は、スロットルバルブ５４の開度がしきい値以上であるか否かを判定する。そして、スロットルバルブ５４の開度がしきい値以上である場合、ＥＣＵ３６は、クランクシャフト３８の回転速度を低下させると共に、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。言い換えると、スロットルバルブ５４の開度がしきい値未満の場合、ＥＣＵ３６は、エンジン９の回転速度を低下させる減速制御と、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定するリッチ制御とを行わない。
【００８１】
スロットルバルブ５４の開度が、アイドル開度（エンジン９のアイドル時のスロットルバルブ５４の開度）またはアイドル開度近傍の場合、エンジン９の発熱量が小さいので、ＥＣＵ３６が減速制御およびリッチ制御を行わなくても、エンジン９の温度は次第に低下していく。したがって、スロットルバルブ５４の開度がしきい値以上である場合に、ＥＣＵ３６が減速制御およびリッチ制御を行うことにより、エンジン９の温度上昇速度を速やかに低下させることができると共に、エンジン９の制御の複雑化を抑制できる。
【００８２】
また第１実施形態では、エンジン９がオーバーヒートしていない場合に使用される初期マップＭ１が、ＥＣＵ３６の記憶装置６５に記憶されている。さらに、初期マップＭ１をオーバーヒート用マップに変更する一定の値（係数Ｃ１）またはオーバーヒート用マップＭ２が、ＥＣＵ３６の記憶装置６５に記憶されている。
初期マップＭ１をオーバーヒート用マップに変更する係数Ｃ１が記憶装置６５に記憶されている場合、エンジン９がオーバーヒートすると、ＥＣＵ３６は、係数Ｃ１を初期マップＭ１の全ての目標空燃比に掛ける若しくは初期マップＭ１の全ての目標空燃比から引くことにより、初期マップＭ１の全ての目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に一律に変更する。そして、ＥＣＵ３６は、変更後の初期マップＭ１をエンジン９がオーバーヒート用マップとして使用する。これにより、目標空燃比が、理論空燃比よりもリッチに設定され、エンジン９の温度上昇速度が低下する。さらに、係数Ｃ１は、独立したオーバーヒート用マップＭ２よりもデータ量が少ないので、初期マップＭ１およびオーバーヒート用マップＭ２の両方が記憶装置６５に記憶される場合よりも、記憶装置６５の記憶容量を低減できる。
【００８３】
一方、初期マップＭ１とは独立したオーバーヒート用マップＭ２が記憶装置６５に記憶されている場合、エンジン９がオーバーヒートすると、ＥＣＵ３６は、オーバーヒート用マップＭ２の目標空燃比を使用する。オーバーヒート用マップＭ２の複数の目標空燃比は、初期マップＭ１の複数の目標空燃比にそれぞれ対応している。したがって、オーバーヒート用マップＭ２の複数の目標空燃比は、エンジン９の運転状況ごとに設定されている。さらに、オーバーヒート用マップＭ２の各目標空燃比は、初期マップＭ１の対応する目標空燃比よりもリッチで、理論空燃比よりもリッチの値に設定されている。したがって、ＥＣＵ３６は、オーバーヒート用マップＭ２の目標空燃比を使用することにより、エンジン９の温度上昇速度を低下させることができる。さらに、オーバーヒート用マップＭ２は、初期マップＭ１から独立しているので、ＥＣＵ３６は、初期マップＭ１に依存せずに個別に設定されたオーバーヒート用マップＭ２を使用できる。
【００８４】
また第１実施形態では、排気通路２３の一部が、軽金属の一例であるアルミニウムを含む材料で形成されている。したがって、エンジン９を軽量化できる。その一方で、アルミニウムは、鉄よりも耐熱性が低いので、排気通路２３全体が鉄を主成分とする材料で形成されている場合よりも、排気通路２３の耐熱性が低い。しかしながら、前述のように、エンジン９の温度上昇が抑制されるので、エンジン９を軽量化できるだけでなく、排気通路２３の溶損を防止できる。
【００８５】
また第１実施形態では、エンジン９の外壁の温度が、温度検出装置６７によって検出される。例えば、シリンダボディ４０、シリンダヘッド４１、およびクランクケース４２の少なくとも一つの温度が、温度検出装置６７によって検出される。エンジン９の冷却装置に異常が生じると、エンジン９の外壁の温度が変化する。エンジン９の外壁の温度は、冷却装置の異常に対して感度が高い。特に、鉄よりも熱伝導率が大きいアルミニウムを含む材料でエンジン９が形成されているので、冷却装置に異常が生じると、短時間でエンジン９の外壁の温度が変化する。ＥＣＵ３６は、エンジン９の外壁の温度に基づいてエンジン９がオーバーヒートしているか否かを判定する。したがって、冷却装置に異常が発生してから異常が検出されるまでの時間を短縮できる。
【００８６】
また第１実施形態では、取水口２８が水中で開口しているので、海藻などの水中の異物によって取水口２８が塞がれる場合がある。この場合、冷却装置の冷却能力が一次的に低下するので、エンジン９がオーバーヒートしてしまう可能性がある。特に、触媒６０を備えるエンジン９では、触媒６０と排気との反応によって熱が生じるだけでなく、目標空燃比が多くの運転状況において理論空燃比に設定されるので排気の温度が高い。
【００８７】
しかしながら、前述のように、ＥＣＵ３６は、エンジン９がオーバーヒートしている場合に、回転速度の低下によってエンジン９の発熱量を減少させるだけでなく、目標空燃比の変更によって排気の温度を低下させる。これにより、エンジン９の温度上昇速度が低下し、エンジン９の温度変化が緩やかになる。したがって、エンジン９の最高到達温度を低下させることができると共に、エンジン９の温度がオーバーヒート温度未満に低下するまでの時間を短縮できる。
【００８８】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態と第１実施形態との主要な相違点は、電子制御式のスロットルバルブに代えて、機械式のスロットルバルブが用いられていることである。以下の図７および図８において、前述の図１〜図６に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
図７は、本発明の第２実施形態に係るエンジン９の概略構成を示す模式図である。図８は、エンジン９がオーバーヒートしたときの流れの他の例を示すフローチャートである。図８のフローチャートの一部は、図４のフローチャートと同様であるので、図８のフローチャートに関しては、図４のフローチャートと異なる部分を中心に説明する。
図７に示すように、エンジン９は、電子制御式のスロットルバルブ５４に代えて、機械式のスロットルバルブ２５４を備えている。スロットルバルブ２５４は、ワイヤー２６９によってリモコンレバー２１に連結されている。使用者によってリモコンレバー２１に与えられた操作力は、ワイヤー２６９によってスロットルバルブ２５４からスロットルバルブ２５４に伝達される。したがって、スロットルバルブ２５４の開度は、リモコンレバー２１の移動に連動して調整される。
【００９０】
図８に示すように、エンジン９がオーバーヒートしており、かつスロットルバルブ２５４の開度がしきい値以上である場合（ステップＳ３でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ３６は、警報装置６８によってオーバーヒートの発生を乗船者に知らせる（ステップＳ４）。その後、その後、ＥＣＵ３６は、エンジン９の回転速度を低下させるために、エンジン９の回転速度の上限速度および下限速度を設定する（ステップＳ５）。ＥＣＵ３６は、さらに、燃料の割合を増加させるために、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に変更する（ステップＳ６）。このとき、ＥＣＵ３６は、図５Ａに示すように、記憶装置６５に記憶された係数Ｃ１を用いて初期マップＭ１をオーバーヒート用マップに変更してもよいし、図５Ｂに示すように、初期マップＭ１とは別のオーバーヒート用マップＭ２を使用してもよい。
【００９１】
ＥＣＵ３６は、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に変更した後、複数のシリンダ３４のうちの一部への燃料の供給を停止させる（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ３６は、複数のシリンダ３４のうちのＮ個に対応するＮ個の燃料噴射装置５８からの燃料の噴射を停止させる。「Ｎ」は、１から（シリンダ３４の総数−１）の範囲で変化する正の整数である。例えば、シリンダ３４の総数が４である４気筒内燃機関の場合には、Ｎは１から３の範囲で変化する。したがって、複数のシリンダ３４のうちの一部への燃料の供給が停止される。これにより、エンジン９の回転速度が低下する。
【００９２】
ＥＣＵ３６は、Ｎ個のシリンダ３４への燃料の供給を停止させた後、エンジン９の回転速度が上限速度を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２）。エンジン９の回転速度が上限速度を超えている場合（ステップＳ１２でＮｏの場合）、ＥＣＵ３６は、これまでのＮの値に（Ｎ＋１）を代入し、Ｎの値を増加させる（ステップＳ１３）。そして、ＥＣＵ３６は、燃料の供給を停止させるシリンダ３４の数を増加させる（ステップＳ１１に戻る）。これにより、エンジン９の回転速度がさらに低下する。その後、ＥＣＵ３６は、再び、エンジン９の回転速度が上限速度を超えているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００９３】
エンジン９の回転速度が上限速度以下である場合（ステップＳ１２でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ３６は、エンジン９の回転速度が下限速度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。エンジン９の回転速度が下限速度未満である場合（ステップＳ１４でＮｏの場合）、ＥＣＵ３６は、これまでのＮの値に（Ｎ−１）を代入し、Ｎの値を減少させる（ステップＳ１５）。そして、ＥＣＵ３６は、燃料の供給を停止させるシリンダ３４の数を減少させる（ステップＳ１１に戻る）。これにより、エンジン９の回転速度が増加する。その後、ＥＣＵ３６は、再び、エンジン９の回転速度が下限速度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００９４】
エンジン９の回転速度が、下限速度以上で、かつ上限速度以下である場合（ステップＳ１２およびステップＳ１４でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ３６は、再び、エンジン９がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ８）。エンジン９の回転速度が、上限速度を超えている又は下限速度未満であった場合（ステップＳ１２またはステップＳ１４でＮｏの場合）、ＥＣＵ３６は、エンジン９の回転速度を下限速度以上で、かつ上限速度以下の値に調整した後、再び、エンジン９がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ８）。したがって、エンジン９がオーバーヒートしている間、エンジン９の回転速度は、下限速度以上で、かつ上限速度以下の範囲内に制限される。例えば、上限速度が２６００ｒｐｍ、下限速度が２５００ｒｐｍである場合には、エンジン９の回転速度は、２５００ｒｐｍ−２６００ｒｐｍの範囲内に制限される。
【００９５】
エンジン９がオーバーヒートしている場合（ステップＳ８でＹｅｓの場合）、ＥＣＵ３６は、エンジン９の回転速度の規制を継続する（ステップＳ１１に戻る）。一方、エンジン９の温度がオーバーヒート温度未満まで低下している場合（ステップＳ８でＮｏの場合）、ＥＣＵ３６は、上限速度および下限速度によるエンジン９の回転速度の規制を解除すると共に、燃料の供給停止を終了する（ステップＳ９）。その後、ＥＣＵ３６は、目標空燃比を元の値に戻す（ステップＳ１０）。そして、ＥＣＵ３６は、空燃比センサー６１の検出値に基づいて、実際に燃焼室４３に供給された混合気の空燃比を演算し、次回以降に燃料噴射装置５８に噴射させる燃料の量を調整する（ステップＳ２）。
【００９６】
以上のように第２実施形態では、エンジン９がオーバーヒートしている場合、ＥＣＵ３６は、複数の燃料噴射装置５８のうちの一部からの燃料の噴射を停止させる。これにより、複数の燃焼室４３のうちの一部に対する燃料の供給が停止され、一部の燃焼室４３での混合気の燃焼が停止される。そのため、クランクシャフト３８の回転速度が低下する。ＥＣＵ３６は、さらに、燃料の供給が停止されない燃焼室４３に供給される混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリッチの値に設定する。したがって、この燃焼室４３から排出される排気の温度が低下する。これにより、ＥＣＵ３６は、エンジン９の温度上昇速度を速やかに低下させることができる。
【００９７】
また第２実施形態では、エンジン９がオーバーヒートしている場合に燃料の供給が停止される燃焼室４３の数が、クランクシャフト３８の回転速度に応じて増減される。具体的には、エンジン９の回転速度が下限速度未満まで低下している場合、ＥＣＵ３６は、燃料の供給が停止される燃焼室４３の数を減少させて、エンジン９の回転速度を増加させる。また、エンジン９の回転速度が上限速度を超えている場合、ＥＣＵ３６は、燃料の供給が停止される燃焼室４３の数を増加させて、エンジン９の回転速度を減少させる。したがって、エンジン９の回転速度は、下限速度以上で、かつ上限速度以下の範囲内に調整される。そのため、ＥＣＵ３６は、最低限のエンジン９の出力を確保しながら、エンジン９の温度上昇速度を速やかに低下させることができる。
【００９８】
他の実施形態
本発明の第１および第２実施形態の説明は以上であるが、本発明は、第１および第２実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、第１および第２実施形態では、エンジン９が、船外機に搭載される船外機用エンジンである場合について説明した。しかし、エンジン９は、船内外機や船内機などの船外機以外の装置に搭載されてもよい。
【００９９】
また前述の第１および第２実施形態では、排気通路２３が、鉄よりも軽い軽金属の一例であるアルミニウムを含む材料で形成されている場合について説明した。しかし、排気通路２３は、鉄を主成分とする材料で形成されていてもよい。
また前述の第１および第２実施形態では、温度検出装置６７が、シリンダ３４の周囲でエンジン９の外壁の温度を検出する場合について説明した。しかし、冷却装置の異常に伴って温度が変化する位置であれば、温度検出装置６７によって温度が検出される部分は、シリンダ３４の周囲の部分でなくてもよい。
【０１００】
また前述の第１および第２実施形態では、スロットル操作部材としてのリモコンレバー２１が、船尾の前方に設けられた操船席に配置されている場合について説明した。しかし、スロットル操作部材は、船尾に配置されていてもよい。具体的には、使用者によって与えられる操舵力（steering force）を船外機４に伝達するティラーハンドル（tiller handle）が船舶推進装置２に備えられている場合には、スロットル操作部材としてのスロットルグリップが、ティラーハンドルに設けられていてもよい。
【０１０１】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
２        ：船舶推進装置
４        ：船外機
１０      ：ドライブシャフト
１１      ：前後進切替機構
１２      ：プロペラシャフト
１３      ：プロペラ
１８      ：エギゾーストガイド
２１      ：リモコンレバー
２２      ：アクセル位置センサー
２３      ：排気通路
２４      ：排気口
２５      ：メイン排気通路
２８      ：取水口
２９      ：冷却水通路
３１      ：ウォーターポンプ
３４      ：シリンダ
３５      ：エンジン本体
３６      ：ＥＣＵ
３８      ：クランクシャフト
４０      ：シリンダボディ
４１      ：シリンダヘッド
４２      ：クランクケース
４３      ：燃焼室
４４      ：吸気ポート
４５      ：排気ポート
５４      ：スロットルバルブ
５５      ：吸気通路
５６      ：バルブディスク
５７      ：電動モータ
６０      ：触媒
６１      ：空燃比センサー
６２      ：回転角センサー
６３      ：スロットル位置センサー
６４      ：吸気センサー
６５      ：記憶装置
６６      ：ＣＰＵ
６７      ：温度検出装置
６８      ：警報装置
２５４    ：スロットルバルブ
２６９    ：ワイヤー
Ａｃ      ：クランク軸線
Ｃ１      ：係数
Ｍ１      ：初期マップ
Ｍ２      ：オーバーヒート用マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
2014163285.tif 000009
【図７】
2014163285.tif 000010
【図８】
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