(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気筒とを備えたエンジンの燃焼制御装置において、上記空燃比検出手段からの検出空燃比が所定の空燃比に収束するように上記第１気筒への燃料供給量をフィードバック制御し、上記第２気筒への燃料供給量を、特定運転域では上記第１気筒のフィードバック制御における燃料供給量に基づくことなくエンジン全体の要求空燃比のみに基づいて制御し、上記特定運転域を除く通常運転域では上記第１気筒のフィードバック制御における燃料供給量及びエンジン全体の要求空燃比に基づいて制御することを特徴とするエンジンの吸気装置。
【請求項２】
請求項１において、上記第１気筒への燃料供給量を全ての運転域においてフィードバック制御により制御することを特徴とする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、エンジンの燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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、該特定気筒の検出空燃比が所定の、例えば理論空燃比に収束するように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、エンジン全体の空燃比が上記特定気筒の検出空燃比と略同一となるように、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】
ところでエンジン全体の空燃比が特定気筒の検出空燃比と略同一となるように上記特定気筒への燃料噴射量に基づいて他の気筒への燃料噴射量を制御するようにした場合、過渡的な運転域（例えば急加速時）のように、上記特定気筒における空燃比よりもリッチ空燃比あるいはリーン空燃比が要求される場合があるにもかかわらずこのような要求に応えることができないという問題がある。
【０００４】
このような要求が生じた場合には、従来は、上記特定気筒を含めて全ての気筒をオープン制御に切り替えるのが一般的である。しかしオープン制御を行う場合、吸気系における各気筒への吸気量分配，燃料系の部品公差，環境変化等々のばらつきが大きいために、上記要求にきめ細かく対応することはできない。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、特定気筒のみをフィードバック制御する場合に、過渡的運転域でも要求空燃比に精度良く制御できる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気筒とを備えたエンジンの燃焼制御装置において、上記空燃比検出手段からの検出空燃比が所定の空燃比に収束するように上記第１気筒への燃料供給量をフィードバック制御し、上記第２気筒への燃料供給量を、特定運転域では上記第１気筒のフィードバック制御における燃料供給量に基づくことなくエンジン全体の要求空燃比のみに基づいて制御し、上記特定運転域を除く通常運転域では上記第１気筒のフィードバック制御における燃料供給量及びエンジン全体の要求空燃比に基づいて制御することを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、上記第１気筒への燃料供給量を全ての運転域においてフィードバック制御により制御することを特徴としている。
【０００９】
【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、図１０は噴射量増量時のパルス波形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。
【００１０】
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のシリンダボア▲１▼〜▲６▼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▼は爆発順序を示している。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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貫通孔９ｃが形成されている。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′の貫通孔９ｃ′は残りの気筒用バルブ９の貫通孔９ｃより大きく設定されている。
【００１６】
ここで上記貫通孔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、吸入空気量を増加させ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、従って該貫通孔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。
【００１７】
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ガスケース１７をボルト１７１７ｄで取り付け、該ケース１７にＯ２  センサ１８を螺挿装着し、これの検知部１８ａを反応室１７ａ内に位置させるとともに、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。
【００１８】
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。
【００１９】
上記ガスケース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。
【００２０】
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の内面には保温材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。
【００２１】
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からの空燃比信号（Ｏ２  濃度信号）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。
【００２２】
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が図９に示す目標空燃比となるように行われる。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Ａでは空燃比（Ａ／Ｆ）＝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、残りの運転域Ｄでは空燃比＝１２〜１４の弱リッチ空燃比を目標空燃比として空燃比制御が行われる。
【００２３】
本エンジン１では、▲１▼気筒については、燃料噴射量を検出空燃比が理論空燃比となるように常にフィードバック制御し、残りの▲２▼〜▲６▼気筒については、燃料噴射量をエンジン全体の空燃比が上記目標（要求）空燃比となるように制御する。上記▲２▼〜▲６▼気筒への燃料供給量は、特定運転域、例えば急加速時，急減速時のような過渡的運転域では上記▲１▼気筒のフィードバック制御における燃料供給量に基づくことなくエンジン全体の要求空燃比のみに基づいて制御し、上記過渡的運転域を除く通常運転域では上記▲１▼気筒のフィードバック制御における燃料供給量及びエンジン全体の要求空燃比に基づいて制御する
上記▲１▼気筒の燃料噴射量は全ての運転域においてフィードバック制御により制御する。
【００２４】
例えば、上記通常運転域の一例である上記運転域Ａでは、▲１▼気筒の燃料噴射量は、フィードバック制御によって制御され、▲２▼〜▲６▼気筒の燃料噴射量は、上記フィードバック制御における燃料噴射量を、エンジン全体の空燃比が１１〜１２の目標空燃比となるように補正した補正燃料量となるよう制御される。
【００２５】
ここで上記、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、そのため掃気効率が悪くリーン限界が小さくなっており、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】
そこで本エンジン１では、▲１▼気筒への燃料噴射量を▲２▼〜▲６▼気筒への噴射量補正値に反映させる際に、図８に示す制御が行われる。まず、▲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】
この場合、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貫通孔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】
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。
【００２９】
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にαを加算するとともに、増減幅ΔＱ′が▲１▼気筒の増減幅ΔＱより小さくなるように補正噴射量を制御した例である。
【００３０】
また図８（ｄ）は、▲１▼気筒への噴射量の平均値（ｘ）に反映させた量（ｘ＋α）を常時供給するようにした例である。
【００３１】
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。
【００３２】
また、急加速時又は急減速時のような過渡的運転域では、▲１▼気筒についてはフィードバック制御により、▲２▼〜▲６▼気筒については▲１▼気筒の制御結果を反映させないオープン制御によりそれぞれの気筒の燃焼制御が行われる。
【００３３】
例えば、急加速時には、急激かつ連続的に燃料噴射量の増加が要求されるが、▲１▼気筒のフィードバック制御における燃料噴射量の増加量は、フィードバック制御係数による制約を受けるので、上記は要求増加量に追いつけなくなる。このような場合には、▲１▼気筒の制御結果を反映させないで、内蔵するエンジン回転数−スロットル開度−燃料噴射量マップから燃料噴射増量値を求め、求められた増量値に応じた燃料噴射量となるように燃料噴射弁１４の開時間が制御される。
【００３４】
図１０は上記燃料噴射弁１４に入力される駆動パルス波形を示す。上記燃料噴射量の増量補正における駆動パルスは、同図（ａ）に示すように、通常パルスに増量分のパルスを加算した同期増量パルスか、あるいは同図（ｂ）に示すように、通常パルス間に増量分のパルスを追加する非同期増量パルスの何れでもよい。なお、非同期増量パルスの場合には、同図（ｂ）に示すように増量分のパルスを複数に分割しても構わない。非同期増量パルスによれば、燃料の霧化が促進され、効果的な増量補正が可能となる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、吸気通路噴射型の２サイクルエンジンの場合を説明したが、本発明は燃料噴射弁１４をシリンダヘッドに配設した２サイクル直噴エンジン及び４サイクルエンジンの燃焼制御においても勿論採用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエンジンの燃焼制御装置によれば、空燃比検出装置を備えた第１気筒については常にフィードバック制御することにより理論空燃比となるように燃料供給量を制御し、他の第２気筒の燃料供給量については、特定運転域では上記第１気筒のフィードバック制御における燃料供給量に基づくことなくエンジン全体の要求空燃比のみに基づいて制御し、上記特定運転域を除く通常運転域では上記第１気筒のフィードバック制御における燃料供給量及びエンジン全体の要求空燃比に基づいて制御するようにしたので、どのような運転域においても要求空燃比に精度よく制御でき、また過渡的運転域においても良好なエンジンフィーリングが得られる効果がある。
【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】上記実施形態燃焼制御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】上記実施形態燃焼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】上記実施形態燃焼制御装置の制御特性図である。
【図９】上記実施形態燃焼制御装置のエンジン回転数−スロットル開度−目標空燃比特性図である。
【図１０】上記実施形態燃焼制御装置の噴射量増量時のパルス波形を示す特性図である。
【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
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003573841.tif 000010
【図１０】
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