(57)【要約】【課題】船外機において、最良のエンジン始動性（短時間でのエンジン始動）を実現する。【解決手段】クランク軸がスタータモータによって回転し始めてから燃料の燃焼によって安定して回転するまでのエンジン始動時において、気筒判別の前後で燃料供給量を独立に制御する。これにより、気筒判別の前後で燃料供給量がそれぞれ個別に決定されるため、気筒判別前に必要な燃料を供給するとともに、気筒判別後にも必要な燃料を供給することができる。その結果、最良のエンジン始動性を得るために必要な燃料量が気筒判別の前後で異なる場合であっても、最良のエンジン始動性を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸がスタータモータによって回転し始めてから燃料の燃焼によって安定して回転するまでのエンジン始動時において燃料供給量を制御する燃料供給量制御装置であって、
エンジン始動時において気筒判別の前後で燃料供給量を独立に制御する燃料制御手段を具備することを特徴とする燃料供給量制御装置。
【請求項２】
前記燃料制御手段は、燃料供給量を算出するための演算式を気筒判別の前後で変えることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給量制御装置。
【請求項３】
前記燃料制御手段は、前記演算式に用いられる基本燃料量を気筒判別の前後で変えることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給量制御装置。
【請求項４】
前記燃料制御手段は、気筒判別前の燃料供給量を気筒判別後の燃料供給量より多くすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料供給量制御装置。
【請求項５】
前記燃料制御手段は、気筒判別前に供給する燃料を１回で吸気管に噴射することを特徴とする請求項４に記載の燃料供給量制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料供給量制御装置を備えたことを特徴とする船舶推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船外機や船内外機などの船舶推進装置に搭載されたＶ型８気筒４サイクル方式のエンジンなど各種のエンジンを始動する際に適用するに好適な燃料供給量制御装置と、この燃料供給量制御装置を備えた船舶推進装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンジンを始動する際には、その始動性を高めることを目的として、気筒判別（気筒識別）する前と気筒判別した後で別個の燃料噴射パターンが採用されていた。
【０００３】
すなわち、気筒判別する前は、各気筒が吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気のいずれの行程にあるか不明であることから、スタータモータの回転によってクランキングし始めた直後に燃料を供給して、いつでも点火されれば爆発できる状態にするため、すべての気筒に一気に燃料噴射していた。その一例として、図５は、クランク角度を１０°ずつ３６等分し、第１〜３４番目に検出歯を形成するとともに、第３５、３６番目に歯欠け部を形成したエンジンにおいて、クランク軸センサ信号が「７」のときに、第１気筒から第８気筒までの全気筒についてインジェクタを同時に駆動して燃料噴射する場合を示している。
【０００４】
また、気筒判別した後は、各気筒が吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるか既に判明しているため、気筒ごとに最適なタイミングで燃料噴射していた。その一例として、図６は、上述したエンジンにおいて、第１気筒と第６気筒、第８気筒と第５気筒、第４気筒と第７気筒、第３気筒と第２気筒でそれぞれグループ気筒を構成し、グループ気筒ごとに圧縮および排気の２行程の途中でインジェクタを駆動して燃料噴射する場合を示している。
【０００５】
そして、気筒判別の前後を問わず、各気筒がクランキングし始めてからエンジン始動が完了するまでの間は、同一の演算式を用いて燃料供給量が決定されていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９７７００号公報（段落〔００１９〕〔００２０〕の欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、各気筒が吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるかは、気筒判別が行われてはじめて判明することから、最良のエンジン始動性（具体的には、短時間でのエンジン始動）を得るために必要な燃料供給量は気筒判別の前後で本来異なると考えられる。それにもかかわらず、気筒判別の前後を問わず燃料供給量（例えば、図５に示す気筒判別前の噴射パルス幅Ｗ１と、図６に示す気筒判別後の噴射パルス幅Ｗ２）が同一であったので、気筒判別の前後を通じて燃料供給量が最適であるとは言えない。そのため、最良のエンジン始動性を実現できないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、最良のエンジン始動性を実現することが可能な燃料供給量制御装置および船舶推進装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、クランク軸がスタータモータによって回転し始めてから燃料の燃焼によって安定して回転するまでのエンジン始動時において燃料供給量を制御する燃料供給量制御装置であって、エンジン始動時において気筒判別の前後で燃料供給量を独立に制御する燃料制御手段を具備する燃料供給量制御装置としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記燃料制御手段は、燃料供給量を算出するための演算式を気筒判別の前後で変えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加え、前記燃料制御手段は、前記演算式に用いられる基本燃料量を気筒判別の前後で変えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記燃料制御手段は、気筒判別前の燃料供給量を気筒判別後の燃料供給量より多くすることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、前記燃料制御手段は、気筒判別前に供給する燃料を１回で吸気管に噴射することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料供給量制御装置を備えた船舶推進装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、気筒判別の前後で燃料供給量がそれぞれ個別に決定されることから、気筒判別前に必要な燃料を供給するとともに、気筒判別後にも必要な燃料を供給することができる。その結果、最良のエンジン始動性を得るために必要な燃料量が気筒判別の前後で異なる場合であっても、最良のエンジン始動性を実現することが可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、燃料供給量を算出する演算式を気筒判別の前後で変えることにより、気筒判別の前後で燃料供給量がそれぞれ個別に決定されることから、気筒判別前に必要な燃料を供給するとともに、気筒判別後にも必要な燃料を供給することができる。その結果、最良のエンジン始動性を得るために必要な燃料量が気筒判別の前後で異なる場合であっても、最良のエンジン始動性を実現することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、燃料供給量を算出する演算式中の基本燃料量を気筒判別の前後で変えることにより、気筒判別の前後で燃料供給量がそれぞれ個別に決定されることから、気筒判別前に必要な燃料を供給するとともに、気筒判別後にも必要な燃料を供給することができる。その結果、最良のエンジン始動性を得るために必要な燃料量が気筒判別の前後で異なる場合であっても、最良のエンジン始動性を実現することが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、吸気バルブが開いて燃料がシリンダ内に供給される確率が高くなるため、最短時間でのエンジン始動を実現することができる。その結果、最良のエンジン始動性を実現することが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、燃料噴射回数を２回以上に分ける場合と比べて、燃料を効率よく噴射することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５に記載の発明と同じ効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００２１】
図１乃至図４には、本発明の実施の形態１を示す。
【００２２】
まず、構成を説明する。Ｖ型８気筒４サイクル方式のエンジン１は、船外機に搭載されるものであり、図３に示すように、８つの気筒が上下方向（図３紙面と直角な方向）に交互にＶ型に配置したシリンダ２を有しており、シリンダ２の外周には、シリンダ２の壁温を検出する壁温センサ２７が取り付けられている。
【００２３】
また、シリンダ２内には、図３に示すように、気筒ごとにピストン３が水平方向（図３上下方向）に摺動自在に設けられている。ピストン３の一方側（図３上側）には燃焼室７が形成されており、ピストン３の他方側（図３下側）にはコンロッド５を介してクランク軸４が回転自在に連結されている。さらに、クランク軸４には円盤状の検出歯ロータ６が同心状に固設されている。ここで、検出歯ロータ６は、クランク角度が１０°ずつ３６等分され、第１〜３４番目にそれぞれ検出歯６ａが形成されるとともに、第３５、３６番目にそれぞれ歯欠け部６ｂが形成されている。そして、検出歯ロータ６の近傍にはクランク軸センサ８が、検出歯６ａおよび歯欠け部６ｂを検出しうるように取り付けられている。
【００２４】
また、シリンダ２には、図３に示すように、吸気管９が燃焼室７に連通して接続されている。吸気管９には、吸気バルブ１０が吸気ポート１１を開閉しうるように取り付けられているとともに、インジェクタ１２が吸気管９内に燃料噴射しうるように装着されている。また、吸気管９には、吸気圧を検出する吸気圧センサ２３が取り付けられているとともに、吸気温を検出する吸気温センサ２５が取り付けられている。
【００２５】
さらに、シリンダ２には、図３に示すように、排気管１３が燃焼室７に連通して接続されており、排気管１３には排気バルブ１５が排気ポート１６を開閉しうるように取り付けられている。また、シリンダ２には点火プラグ１７が燃焼室７に火花を飛ばせるように装着されており、点火プラグ１７には点火コイル１９が接続されている。
【００２６】
また、エンジン１には、図３に示すように、燃料供給量制御装置１８が付設されており、燃料供給量制御装置１８はＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２０を有している。ＥＣＵ２０には、イグニッションキー２１、スタータモータ２２、大気圧を検出する大気圧センサ２６、前記点火コイル１９、前記インジェクタ１２、前記吸気圧センサ２３、前記吸気温センサ２５、前記壁温センサ２７、前記クランク軸センサ８が接続されている。なお、ＥＣＵ２０は、気筒判別部２０ａおよび燃料制御部（燃料制御手段）２０ｂを備えている。
【００２７】
次に、作用について説明する。
【００２８】
以上のような構成を有するエンジン１を始動する際には、図４に示す手順に従う。
【００２９】
まず、エンジン１を始動する者（以下、操船者という。）は、イグニッションキー２１をＯＮにする（ステップＳ１）。
【００３０】
次に、操船者は、スタータモータ２２を回す（ステップＳ２）。すると、クランク軸４がスタータモータ２２の回転に伴って回転し始め、これに伴って検出歯ロータ６がクランク軸４と同期的に回転し始める。
【００３１】
その後、ＥＣＵ２０は、気筒判別を行う（ステップＳ３）。すなわち、ＥＣＵ２０は、クランク軸センサ８から出力される信号によって検出歯ロータ６の歯欠け部６ｂを検出し、これに基づき、各気筒の点火時期を認識するとともに、各気筒が吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるかを認識する。
【００３２】
次に、ＥＣＵ２０は、膨張（爆発）行程において点火コイル１９を駆動して点火プラグ１７を点火するとともに、圧縮および排気の２行程の途中でインジェクタ１２を駆動して燃料を吸気管９に噴射する（ステップＳ４）。このとき、ＥＣＵ２０は、気筒判別によって各気筒の点火時期を認識しているため、点火プラグ１７の点火動作は円滑に行われる。また、ＥＣＵ２０は、気筒判別によって各気筒が吸気、圧縮、膨張、排気のいずれの行程にあるかを認識しているため、燃料噴射動作も円滑に行われる。すると、クランク軸４は、スタータモータ２２の回転を止めても、燃料の燃焼によって所定の回転数（例えば、５００〜６００ｒｐｍ）で安定して回転するようになる。
【００３３】
ここで、エンジン１の始動が完了する（ステップＳ５）。
【００３４】
そして、このようにエンジン１を始動する際、つまりエンジン始動時においては、以下に述べるように、気筒判別（ステップＳ３）の前後で異なる量の燃料を吸気管９内に噴射する。
【００３５】
すなわち、ＥＣＵ２０の気筒判別部２０ａは、エンジン始動時のタイミングを気筒判別前（図４のステップＳ１からステップＳ３まで）と気筒判別後（図４のステップＳ３からステップＳ５まで）の２つのモードに分離し、気筒判別前を第１モードとするとともに、気筒判別後を第２モードとする。
【００３６】
そして、第１モード（気筒判別前）においては、ＥＣＵ２０の燃料制御部２０ｂは、吸気管９に燃料を１回で多量に噴射するように制御する。それには、インジェクタ１２の駆動時間を長くすることにより、図１に示すように、気筒判別前の噴射パルス幅Ｗ１を広くする。具体的には、数１に示す演算式により、インジェクタ駆動時間Ｔ１を算出し、このインジェクタ駆動時間Ｔ１だけインジェクタ１２を駆動して燃料を吐出する。ここで、数１に示すとおり、無駄時間Ｔ３（Ｔ３＞０）を加算してインジェクタ駆動時間Ｔ１を算出しているので、インジェクタ１２の応答遅れの大小と関係なく、インジェクタ駆動時間Ｔ１が実質的に負になる不具合を回避することができる。なお、インジェクタ駆動時間Ｔ１を算出するときに、インジェクタ１２の耐久性を考慮して上限値（例えば、６０ｍｓ）を定め、インジェクタ駆動時間Ｔ１がこの上限値を超えないようにすることも可能である。
【００３７】
［数１］
Ｔ１＝Ｆ１×Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３×Ｋ４＋Ｔ３
Ｔ１：インジェクタ駆動時間
Ｆ１：気筒未判別時基本燃料量（気筒判別前基本燃料量）
Ｋ１：始動時基本燃料量吸気圧補正係数
Ｋ２：吸気温補正係数
Ｋ３：始動時大気圧補正係数
Ｋ４：吐出量駆動時間変換係数
Ｔ３：無駄時間（インジェクタの応答遅れに対応した時間）
【００３８】
ここで、気筒未判別時基本燃料量Ｆ１は、気筒内で燃料が気化されている状態に応じて適宜加減する。それには、壁温センサ２７でシリンダ２の壁温を測定し、この壁温が所定の温度以上であるか否かを判定する。その結果、壁温が所定の温度以上である場合には、気筒内で燃料の気化が促進されていると考えられるので、気筒未判別時基本燃料量Ｆ１を少なめに設定する。他方、壁温が所定の温度に満たない場合には、気筒内で燃料の気化があまり促進されていないと考えられるので、気筒未判別時基本燃料量Ｆ１を多めに設定する。
【００３９】
また、第２モード（気筒判別後）においては、ＥＣＵ２０の燃料制御部２０ｂは、吸気管９に燃料を１回で少量だけ噴射するように制御する。それには、気筒判別する前に用いた演算式とは別個の演算式を用いて、インジェクタ１２の駆動時間を短くすることにより、図２に示すように、気筒判別後の噴射パルス幅Ｗ２を気筒判別前の噴射パルス幅Ｗ１より狭くする。具体的には、数２に示す演算式により、インジェクタ駆動時間Ｔ２を算出し、このインジェクタ駆動時間Ｔ２だけインジェクタ１２を駆動して燃料を吐出する。ここで、数２に示すとおり、無駄時間Ｔ３（Ｔ３＞０）を加算してインジェクタ駆動時間Ｔ２を算出しているので、インジェクタ１２の応答遅れの大小と関係なく、インジェクタ駆動時間Ｔ２が実質的に負になる不具合を回避することができる。なお、インジェクタ駆動時間Ｔ２を算出するときに、インジェクタ１２の性能（信頼性、耐久性など）を考慮して上限値（例えば、６０ｍｓ）を定め、インジェクタ駆動時間Ｔ２がこの上限値を超えないようにすることも可能である。
【００４０】
［数２］
Ｔ２＝Ｆ２×Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３×Ｋ４＋Ｔ３
Ｔ２：インジェクタ駆動時間
Ｆ２：始動時基本燃料量（気筒判別後基本燃料量）
Ｋ１：始動時基本燃料量吸気圧補正係数
Ｋ２：吸気温補正係数
Ｋ３：始動時大気圧補正係数
Ｋ４：吐出量駆動時間変換係数
Ｔ３：無駄時間（インジェクタの応答遅れに対応した時間）
【００４１】
ここで、始動時基本燃料量Ｆ２は、気筒内で燃料が気化されている状態に応じて適宜加減する。それには、壁温センサ２７でシリンダ２の壁温を測定し、この壁温が所定の温度以上であるか否かを判定する。その結果、壁温が所定の温度以上である場合には、気筒内で燃料の気化が促進されていると考えられるので、始動時基本燃料量Ｆ２を少なめに設定する。他方、壁温が所定の温度に満たない場合には、気筒内で燃料の気化があまり促進されていないと考えられるので、始動時基本燃料量Ｆ２を多めに設定する。
【００４２】
そして、数１に示す演算式中の気筒未判別時基本燃料量Ｆ１は、数２に示す演算式中の始動時基本燃料量Ｆ２より大きくなるように設定されており、その他の因子（始動時基本燃料量吸気圧補正係数Ｋ１、吸気温補正係数Ｋ２、始動時大気圧補正係数Ｋ３、吐出量駆動時間変換係数Ｋ４、無駄時間Ｔ３）については、数１、数２で共通する。したがって、気筒判別前のインジェクタ駆動時間Ｔ１は気筒判別後のインジェクタ駆動時間Ｔ２より長くなり、この比率（Ｔ１／Ｔ２）は、気筒未判別時基本燃料量Ｆ１と始動時基本燃料量Ｆ２との比率（Ｆ１／Ｆ２）に等しくなる。例えば、Ｔ１／Ｔ２＝５であれば、Ｆ１／Ｆ２＝５となる。
【００４３】
このように、気筒判別前の燃料供給量を気筒判別後の燃料供給量より多くすれば、吸気バルブ１０が開いて燃料がシリンダ２内に供給される確率が高くなるため、最短時間でのエンジン始動を実現することができる。したがって、最良のエンジン始動性を実現することが可能となる。
【００４４】
また、気筒判別前に供給する燃料を１回で吸気管９に噴射しているので、燃料噴射回数を２回以上に分ける場合と比べて、燃料を効率よく噴射することができる。
［発明のその他の実施の形態］
【００４５】
なお、上述した実施の形態１では、インジェクタ駆動時間Ｔ１を適宜調整することにより、燃料噴射量を制御する場合について説明した。しかし、インジェクタ駆動時間Ｔ１以外の物理量を適宜調整して燃料噴射量を制御したり、或いは、燃料噴射量を直接制御したりすることも可能である。
【００４６】
また、上述した実施の形態１では、気筒判別前の燃料噴射量を気筒判別後の燃料噴射量より多くする場合について説明したが、吸気圧、吸気温、大気圧その他の状況によっては、逆に、気筒判別後の燃料噴射量を気筒判別前の燃料噴射量より多くしても構わない。すなわち、気筒判別の前後において燃料噴射量を独立に制御することが肝要である。こうすることにより、気筒判別の前後において燃料供給量がそれぞれ個別に決定されることから、気筒判別前に必要な燃料を供給するとともに、気筒判別後にも必要な燃料を供給することができる。その結果、最良のエンジン始動性を得るために必要な燃料量が気筒判別の前後で異なる場合であっても、最良のエンジン始動性を実現することが可能となるのである。
【００４７】
さらに、上述した実施の形態１では、最良のエンジン始動性を実現すべく、燃料噴射量の演算式を気筒判別の前後で異ならせることにより、気筒判別の前後いずれにおいても燃料噴射量を最適とする場合について説明した。しかし、燃料噴射量の演算式を異ならせる時点は気筒判別時に限るわけではなく、気筒判別時以外の時点を代用することもできる。
【００４８】
また、上述した実施の形態１では、最良のエンジン始動性を実現すべく、エンジン始動時のタイミングを気筒判別の前と後の２つのモードに分離し、各モードにおいて燃料噴射量を独立に制御する場合について説明した。しかし、エンジン始動時のタイミングを３つ以上のモードに分離し、各モードにおいて燃料噴射量を独立に制御することも可能である。この場合、エンジン始動時の各モードで燃料供給量がそれぞれ個別に決定されるため、各モードで必要な燃料をそれぞれ供給することができる。その結果、最良のエンジン始動性を得るために必要な燃料量がモードごとに異なる場合であっても、最良のエンジン始動性を実現することが可能となる。
【００４９】
また、上述した実施の形態１では、検出歯ロータ６の外周部に検出歯６ａおよび歯欠け部６ｂを形成する場合について説明したが、検出歯６ａおよび歯欠け部６ｂは、クランク軸４に取り付けられたフライホイール（図示せず）に設けても構わない。
【００５０】
また、上述した実施の形態１では、燃料を吸気管９に噴射する燃料供給方式を備えたエンジン１について説明したが、これ以外の燃料供給方式（例えば、燃料を直接シリンダ２内に噴射する燃料供給方式、キャブレターによる燃料供給方式など）を備えたエンジン１に本発明を適用することもできる。
【００５１】
また、上述した実施の形態１では、船外機に搭載されるエンジン１について説明したが、船外機以外の船舶推進装置（例えば、船内外機など）に搭載されるエンジン１に本発明を適用することもできる。
【００５２】
また、上述した実施の形態１では、Ｖ型８気筒４サイクル方式のエンジン１について説明したが、エンジン１の種類（気筒数や気筒配置など）はこれに限るわけではない。例えば、直列４気筒４サイクル方式や単気筒２サイクル方式のエンジン１に本発明を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、船外機や船内外機など各種の船舶推進装置に幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る気筒判別前（気筒未判別時）の燃料噴射パターンを示すタイミングチャートである。
【図２】同実施の形態１に係る気筒判別後の燃料噴射パターンを示すタイミングチャートである。
【図３】同実施の形態１に係るエンジンの構成図である。
【図４】同実施の形態１に係るエンジン始動時の動作を示す流れ図である。
【図５】従来の燃料供給量制御方法における気筒判別前（気筒未判別時）の燃料噴射パターンを例示するタイミングチャートである。
【図６】従来の燃料供給量制御方法における気筒判別後の燃料噴射パターンを例示するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１……エンジン
２……シリンダ
３……ピストン
４……クランク軸
５……コンロッド
６……検出歯ロータ
６ａ……検出歯
６ｂ……歯欠け部
７……燃焼室
８……クランク軸センサ
９……吸気管
１０……吸気バルブ
１１……吸気ポート
１２……インジェクタ
１３……排気管
１５……排気バルブ
１６……排気ポート
１７……点火プラグ
１８……燃料供給量制御装置
１９……点火コイル
２０……ＥＣＵ
２０ａ……気筒判別部
２０ｂ……燃料制御部（燃料制御手段）
２１……イグニッションキー
２２……スタータモータ
２３……吸気圧センサ
２５……吸気温センサ
２６……大気圧センサ
２７……壁温センサ
Ｗ１……気筒判別前の噴射パルス幅
Ｗ２……気筒判別後の噴射パルス幅
【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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