(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空燃比検出手段を有する第１気筒と、空燃比検出手段を有しない第２気筒とを備え、第１気筒については検出空燃比が理論空燃比となるように燃料供給量をフィードバック制御し、第２気筒については第１気筒の燃料供給量に基づいて燃料供給量の制御を行うようにした２サイクルエンジンの燃焼制御装置において、バックファイアの生じ易い特定運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記特定運転状態では、上記第１気筒については、空気量を上記特定運転状態における基準空気量よりも増加する手段，点火時期を上記特定運転状態における基準点火時期より進角する手段，フィードバック制御係数を他の運転域における制御係数より小さく設定する手段の何れか１つ又は複数の手段により第１バックファイア抑制制御を行い、第２気筒については、燃料量を空燃比がリッチとなるよう増加する手段，点火時期を上記特定運転状態における基準点火時期より進角する手段，空気量を上記特定運転状態における基準空気量より増加する手段の何れか１つ又は複数の手段により第２バックファイア抑制制御を行なうことを特徴とする２サイクルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
請求項１において、上記特定運転状態が、一部の気筒の運転を休止した気筒休止運転から運転を再開する復帰運転状態であることを特徴とする２サイクルエンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクルエンジンの例えば低速回転低負荷運転状態で発生し易いバックファイアを抑制できるようにした燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２サイクルエンジンの燃焼制御装置として、ある特定の気筒の空燃比を検出し、該特定気筒への燃料噴射量をフィードバック制御するとともに、他の気筒への燃料噴射量については上記特定気筒への燃料噴射量を所定比率で補正して制御するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで例えば船外機用２サイクルエンジンの場合、特にアイドル運転状態又はトロール運転状態のように低速回転低負荷運転状態では、給気比、つまり気筒内容積に対する新気の割合が低く、掃気効率が悪いために、燃焼ガスが気筒内に残留する割合が大きくなることから、他の運転域に比べて、安定燃焼可能なリーン側空燃比の限界値（リーン限界）が低くくなり、バックファイアが生じ易いという問題がある。
【０００４】
一般にフィードバック制御では、検出空燃比は所定の、例えば理論空燃比を中心とする所定幅のリーン〜リッチ空燃比間で周期的に変化することなる。このようなフィードバック制御を２サイクルエンジンで実施した場合に、上述のリーン限界の小さい運転域においてリーン側からリッチ側に切り替わるまでの周期が長くなってしまうと上記バックファイアの発生頻度が高くなり、エンジンフィーリングを損なうこととなり、極端な場合にはエンジンストールにも繋がってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、掃気効率が低く、バックファイアの発生し易い運転状態においてフィードバック制御を実施してもバックファイアの発生を抑制できる２サイクルエンジンの燃焼制御装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、空燃比検出手段を有する第１気筒と、空燃比検出手段を有しない第２気筒とを備え、第１気筒については検出空燃比が理論空燃比となるように燃料供給量をフィードバック制御し、第２気筒については第１気筒の燃料供給量に基づいて燃料供給量の制御を行うようにした２サイクルエンジンの燃焼制御装置において、バックファイアの生じ易い特定運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記特定運転状態では、上記第１気筒については、空気量を上記特定運転状態における基準空気量よりも増加する手段，点火時期を上記特定運転状態における基準点火時期より進角する手段，フィードバック制御係数を他の運転域における制御係数より小さく設定する手段の何れか１つ又は複数の手段により第１バックファイア抑制制御を行い、第２気筒については、燃料量を空燃比がリッチとなるよう増加する手段，点火時期を上記特定運転状態における基準点火時期より進角する手段，空気量を上記特定運転状態における基準空気量より増加する手段の何れか１つ又は複数の手段により第２バックファイア抑制制御を行なうことを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、上記特定運転状態が、一部の気筒の運転を休止した気筒休止運転から運転を再開する復帰運転状態であることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図９は本発明の一実施形態による２サイクルエンジンの燃焼制御装置を説明するための図であり、図１は該エンジンを搭載した船外機の一部断面平面図、図２はそのスロットルボディ回りを示す正面図、図３，図４，図５は空燃比検出装置の断面平面図，断面側面図，断面背面図、図６は本燃焼制御装置の構成図、図７は掃気効率−バックファイア頻度特性図、図８は本燃焼制御装置の制御特性図、図９は運転領域と目標空燃比との関係を示す特性図である。なお、図６において、Ｆは船首側を、Ｒは船尾側を示しており、同図の下側部分は上側部分のＡ−Ａ線断面を示す。
【００１１】
図において、１は水冷式２サイクルＶ型６気筒クランク軸縦置きエンジンであり、該エンジン１は、シリンダブロック２のクランクケース部２ａの前側合面にクランクケース８を接続してクランク室ａを形成し、Ｖバンクをなすように形成された左，右のシリンダ部２ｂ，２ｂの後側合面に二分割式シリンダヘッド６，６を接続し、上記シリンダ部２ｂの▲１▼〜▲６▼気筒（シリンダボア）内に摺動自在に挿入された各ピストン３をコンロッド４を介して上記クランク室ａ内に縦置き配置されたクランク軸５に接続した構造のものであり、その周囲はカウリング２４で囲まれている。なお、上記▲１▼〜▲６▼は爆発順序をも示している。
【００１２】
図６に示すように、上記左，右のシリンダ部２ｂの各排気ポート２ｅは上記Ｖバンク内に設けられた左，右の集合排気通路２ｆに合流し、下方に延びる排気管２３に連通接続されており、該各排気管２３を出た排気ガスは船外機１のアッパ，ロアケース１ａ，１ｂを介して水中に排出される。
【００１３】
上記クランク室ａは各気筒毎に独立しており、該各クランク室ａに連通するように上記クランクケース８の前端部に形成された各吸気開口８ａには逆流防止用リード弁１１が配設されている。そして該各吸気開口８ａにはスロットルボディ１０が接続されている。該スロットルボディ１０は、上記各気筒用吸気開口８ａに連通するよう形成され、かつ上下方向に並列配置された６つの吸気通路１０ａと、該６つの吸気通路１０ａの側部に形成された上下に長い１つの弁室１０ｂとを有する正面視略長方形状のものであり、その前側合面には消音機能を有する吸気ボックス１２が接続されている。なお該吸気ボックス１２に外気を導入する開口は該吸気ボックス１２の上端部及び進行方向に対し、右側面部（リンク側）に形成されている。
【００１４】
上記スロットルボディ１０の弁室１０ｂ内には上記各吸気通路１０ａを通って上記リード弁１１に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１４が配設されており、該各燃料噴射弁１４には共通の燃料供給レール１５が接続されている。この燃料供給レール１５はクランク軸方向に延びる棒状のもので、上記スロットルボディ１０の弁室１０ｂ内に固定されている。燃料は上記燃料供給レールの上方で、インジェクタ寄りの通路に供給され、下まで行ってＵターンして同じくレール上方よりレギュレータへ戻る。このため空燃比センサ気筒のインジェクタが入口側となるために他のインジェクタの噴射脈動を受けにくくなっている。
【００１５】
上記スロットルボディ１０の各吸気通路１０ａ内には該通路１０ａを開閉するスロットルバルブ９が配設されている。このスロットルバルブ９は、弁軸９ａに弁板９ｂを固定したバタフライ式のもので、該各弁軸９ａの外方突出部同士はリンク機構１３により連結されており、該全てのスロットルバルブ９は該リンク機構１３を介して図示しないスロットル操作レバーにより開閉駆動される。
【００１６】
上記各スロットルバルブ９の弁板９ｂには、該バルブ全閉時の空気通路となる空気孔９ｃが貫通形成されている。そして最上段に位置する上記▲１▼気筒用のスロットルバルブ９′の空気孔９ｃ′は残りの気筒用バルブ９の空気孔９ｃより大きく設定されている。
【００１７】
ここで上記空気孔９ｃ′を大きく設定したのは以下の理由による。即ち、アイドル運転状態，及びトロール運転状態のように給気比が低く掃気効率が悪いために燃焼残留ガスが気筒内に残る割合が大きくなってバックファイアが起こり易い運転域において、吸入空気量を増加して給気比を高めることにより掃気効率を向上し、もってバックファイアが生じないようにするためであり、従って該空気孔９ｃ′の径の設定に当たっては上記運転域においてバックファイアを抑制するのに必要な掃気効率が確保されるように設定する。
【００１８】
そして本実施形態エンジン１では、上記▲１▼気筒にのみ空燃比検出装置１６が装着されており、該空燃比検出装置１６は、上記▲１▼気筒のＶバンク外側壁に形成された取付面２ｄ上に配設されている。該空燃比検出装置１６は、上記取付面２ｄ上に既燃ガスが導入される既燃ガスケース１７をボルト１７ｄで取り付け、該ケース１７にＯ２  センサ１８を螺挿装着してこれの検知部１８ａを反応室１７ａ内に位置させ、該Ｏ２  センサ１８を既燃ガスケース１７ごと保温ケース１９で囲んだ構造のものである。
【００１９】
ここで上記Ｏ２  センサ１８は細長い棒状のもので、上下方向に、つまり気筒軸と直角方向に向けて配設されており、その上端部から検出信号取出用リード線，ヒータ電源供給用リード線等からなるハーネス１８ｂが引き出されており、該ハーネス１８ｂはバッテリ電源，後述するＥＣＵ２１等に接続されている。
【００２０】
上記既燃ガスケース１７の反応室１７ａは絞り部１７ｂ，ガス通路１７ｃ，及び保温パイプ２０のガス通路２０ａを介して上記▲１▼気筒内の排気ポート及び掃気ポートより若干燃焼室側の部位に連通している。ここで上記保温パイプ２０は、▲１▼気筒の水冷ジャケットＪを貫通するように形成されたボス肉部２ｃ内に埋設されており、またアルミ合金よりも熱伝導率の小さい材料、例えばステンレス鋼，セラミック材，ニッケル合金等により形成されている。これにより上記反応室１７ａ内に導かれる既燃ガスの温度降下を抑制している。また上記絞り部１７ｂを設けたことにより、例えば始動直後の様に既燃ガスケース１７の温度が低い状況下では既燃ガス中のオイル分が液化するおそれがあるが、絞り部１７ｂを設けることにより、オイル分が液化しても、センサ反応部のある反応室１７ａに入り難い構造とすることができる。なお、オイル分が液化してセンサ反応部に付着するとセンサ出力が異常になる。
【００２１】
また上記保温ケース１９とシリンダ部２ａの取付面２ｄとの間にはガスケット２２が介設されており、これにより既燃ガスケース１７からエンジン１への伝熱を抑制している。また該保温ケース１９の内面には保温層１９ａが貼設されている。これにより保温ケース１９をボルト１９ｂにより上記取付面２ｄ上に装着するだけでガスケース１７内の温度降下を抑制できる。
【００２２】
上記ＥＣＵ２１は、Ｖバンク間の排気通路外壁にゴムマウントされており、上記空燃比検出装置１６からのＯ２  濃度信号（空燃比信号）ａの他に、回転数センサ２６からのエンジン回転数信号ｂ、スロットル開度センサ２７からのスロットル開度信号ｃ、その他図６に示す各種の信号が入力され、該信号に基づいて以下に詳述するように本エンジン１の燃焼制御を行う。
【００２３】
次に燃焼制御動作及び効果を説明する。
本エンジン１の燃焼制御は、６気筒全体で見た場合の空燃比を図９に示す目標空燃比とするように行われる。即ち、アイドル回転状態，トロール回転状態のような低速回転低負荷運転域（状態）Ａでは空燃比（Ａ／Ｆ比）＝１１〜１２のリッチ空燃比を、中速回転中負荷運転域Ｂでは空燃比＝１５〜１６のリーン空燃比を、高速回転高負荷運転域Ｃでは空燃比＝１１付近の過リッチ空燃比を目標として空燃比制御が行われる。なお、上記特定運転状態（運転域）は、エンジン回転数信号ｂ及びスロットル開度信号ｃに基づいて検出される。
【００２４】
エンジン全体で見た場合の空燃比を上記目標値に制御するために、本エンジン１では、▲１▼気筒についてはフィードバック制御により理論空燃比となるように燃料噴射量を制御するとともに、残りの▲２▼〜▲６▼気筒については、▲１▼気筒の燃料噴射量をエンジン全体で上記空燃比となるように補正した補正燃料量を供給するように制御する。
【００２５】
ところで上記運転域Ａにおいては、一般にスロットルバルブは略全閉であり、そのため給気比が低くて掃気効率が悪くリーン限界が低くくなっており、図７に示すように、掃気効率が悪いほどバックファイアが生じ易い。しかもフィードバック制御では、実際の空燃比は理論空燃比を中心とする所定幅のリーン〜リッチ空燃比間で周期的に変化することなるので、リーン空燃比状態ではより一層バックファイアの発生頻度が高くなるという問題がある。
【００２６】
本エンジン１では、▲１▼気筒の空燃比が上記空燃比検出装置１６により検出され、該▲１▼気筒の空燃比が図８（ａ）に示すようにリーン空燃比とリッチ空燃比との間で周期的に変動しつつ平均的に見てλ＝１となるように該▲１▼気筒への燃料噴射量が同図（ｂ）にｘで示すように増加又は減少制御される。
【００２７】
フィードバック制御が行われる上記▲１▼気筒用スロットルバルブ９′の弁板９ｂに他の気筒よりも大きい空気孔９ｃ′を形成したので、スロットルバルブ全閉状態でも▲１▼気筒には比較的多量の空気が導入され、それだけ掃気効率が向上し、フィードバック制御を行った場合にも、リーン限界を高めることができバックファイアの発生を抑制できる。
【００２８】
このようにフィードバック制御を行う▲１▼気筒については、従来のアイドル，トロール運転域における基準空気量よりも空気量を増加したので、掃気効率自体を高めるというフィードバック制御には悪影響を与えることのない手段によりバックファイアの発生を抑制できる。
なお、上記空気量の増量は、空気孔９ｃ′によるのではなく、スロットルバルブ９′を全閉とすることなく若干開けておくことでも実現できる。
【００２９】
一方、▲２▼〜▲６▼気筒については、燃料噴射量を▲１▼気筒の燃料噴射量から演算される基準噴射量よりも増量することにより上記バックファイアの発生を抑制している。この増量方法には例えば図８（ｃ）又は（ｄ）に示す態様が採用可能である。
【００３０】
図８（ｃ）は、同図（ｂ）に示す上記▲１▼気筒への燃料噴射量を連続的に反映させた量、例えば▲１▼気筒への噴射量ｘの平均値（ｘ）にαを加算した値がその平均値（ｘ＋α）となり、かつ噴射量の増減幅ΔＱ′が▲１▼気筒の増減幅ΔＱより小さくなるようにした補正噴射量を供給するようにした例である。
【００３１】
また図８（ｄ）は、▲１▼気筒への噴射量ｘの平均値（ｘ）にαを加算した量（ｘ＋α）を連続して供給した例である。
【００３２】
このように領域Ａでは、フィードバック制御を行う▲１▼気筒については、空気量を増加して掃気効率自体の向上を図るというフィードバック制御に悪影響を与えることのない手段によりバックファイアの発生を抑制し、また▲２▼〜▲６▼気筒については燃料噴射量を増量することによりバックファイアを抑制したので、元来掃気効率が悪くバックファイアの発生し易い運転域Ａにおいてバックファイアの発生を抑制できる。
【００３３】
ここでフィードバック制御を行う▲１▼気筒について、フィードバック制御に悪影響を与えることのない手段によりバックファイアを抑制する別の手段として、▲１▼気筒の点火時期をエンジン回転速度，スロットル開度等から設定される通常の基準点火時期より３〜５度程度進角させる方法が採用できる。
【００３４】
図１０はバックファイアなしで安定して燃焼するのに必要な要求噴射量とエンジン回転数との関係を示す図である。点火時期を３〜５度進角させた場合には、同図に破線で示すように、上記要求噴射量を通常の要求噴射量（同図に実線で示す）に比較して減少させることができ、フィードバック制御により空燃比が周期的に変化して噴射量が減少しても上記バックファイヤ防止に要求される噴射量を下回る可能性が低くなり、その結果、フィードバック制御を行いながらバックファイアの発生を抑制できる。
【００３５】
また▲１▼気筒におけるさらに別のバックファイア抑制手段として、上記フィードバック制御における制御係数Ｐ，Ｉを小さくすることにより、燃料噴射量の増減幅を小さくして燃料噴射量が極端に少なくならないようにすることも有効であり、さらに該制御係数を小さくする手段，上記空気量を増量する手段，点火時期を進角する手段を複合して採用しても良い。
【００３６】
さらにまた▲２▼〜▲６▼気筒における別のバックファイア抑制手段として、該気筒への空気量を増加して掃気効率自体を向上させる手段、点火時期を進角する手段を単独で又は上記燃料増量手段と複合して採用しても良い。
【００３７】
ここでエンジン運転状態に応じて、一部の気筒の運転を休止する場合があるが、この休止状態から運転を再開するとバックファイヤが発生し易い。そこで上述のバックファイヤ抑制手段をこの運転再開時に採用するとより効果的であり、このようにしたのが請求項４の発明である。
【００３８】
なお、上記実施形態では、燃料をクランク室ａに向けて噴射するようにしたが、本発明は気筒内又は掃気ポートに燃料を直接噴射するようにしたエンジンでも勿論適用可能であり、このようにした場合には空燃比制御の応答性が向上する。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る２サイクルエンジンの燃焼制御装置によれば、バックファイアの発生し易い特定運転状態では、フィードバック制御を行う第１気筒については、フィードバック制御に悪影響を与えることのない手段、例えば空気量を増加する手段，点火時期を進角する手段，燃料増減幅が狭くなるようにフィードバック制御係数を小さく設定する手段により燃焼制御を行うようにしたので、フィードバック制御を行いつつバックファイアの発生を抑制でき、また残りの第２気筒については、フィードバック制御に悪影響を与える手段を含む手段、例えば燃料量を空燃比がリッチとなるよう増加する手段，点火時期を進角する手段，空気量を増加する手段により燃焼制御を行うようにしたので、バックファイアの発生を抑制でき、エンジンフィーリングの悪化，エンジンストールの発生を防止できる効果があり、請求項４の発明では、気筒休止状態から運転状態に復帰する際にバックファイア抑制手段を適用したので、より効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃焼制御装置が採用されたエンジンの一部断面平面図である。
【図２】上記実施形態エンジンの正面図である。
【図３】上記実施形態装置の空燃比検出装置部分の断面平面図である。
【図４】上記空燃比検出装置の断面側面図である
【図５】上記空燃比検出装置の断面背面図である。
【図６】上記実施形態制御装置の構成図である。
【図７】一般的な掃気効率−バックファイア頻度特性図である。
【図８】上記実施形態制御装置の制御特性図である。
【図９】上記実施形態制御装置の運転域と目標空燃比との関係を示す特性図である。
【図１０】上記実施形態制御装置の別のバックファイア抑制手段を説明するための要求燃料量特性図である。
【符号の説明】
１  ２サイクルエンジン
▲１▼  第１気筒
▲２▼〜▲６▼  第２気筒
１６  空燃比検出装置
２６，２７  回転数センサ，スロットル開度センサ（運転状態検出手段）
Ａ  特定運転状態（アイドル，トロール運転状態）
【図１】
0003576286.tif 000002
【図２】
0003576286.tif 000003
【図３】
0003576286.tif 000004
【図４】
0003576286.tif 000005
【図５】
0003576286.tif 000006
【図６】
0003576286.tif 000007
【図７】
0003576286.tif 000008
【図８】
0003576286.tif 000009
【図９】
0003576286.tif 000010
【図１０】
0003576286.tif 000011