(57)【要約】【課題】  燃料噴射の精度を向上させる。【解決手段】  舶用エンジン２の複数のシリンダ４ごとに燃料噴射サーボ弁２０が配置され、シリンダ４内に噴射する燃料の量を調整する。バルブ制御部２２が、サーボ弁２０をそれぞれ制御する。バルブ制御部２２に指令をエンジンコントロールユニット２４が送出する。エンジンコントロールユニット２４に指令回転数を操縦装置２６ａ、２６ｂが送出する。エンジン２の回転数をセンサ２８、３０、３２が検出し、エンジンコントロールユニット２４に送出する。各バルブ制御部２２は、サーボ弁２０ごとに配置され、配置されたサーボ弁２０と一体的に組み付けされている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
舶用エンジンの複数のシリンダごとに配置され、対応する前記シリンダ内に噴射する燃料の量を調整する複数のバルブと、
これらバルブをそれぞれ制御する複数のバルブ制御部と、
前記バルブ制御部に指令を送出するエンジンコントロールユニットと、
このエンジンコントロールユニットに接続され、指令回転数を前記エンジンコントロールユニットに送出する操縦装置と、
前記エンジンコントロールユニットに接続され、前記エンジンの回転数を検出し、前記エンジンコントロールユニットに送出する回転センサとを、
備え、前記各バルブ制御部は、前記バルブごとに配置され、配置されたバルブと一体的に組み付けされている舶用エンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の舶用エンジンの燃料噴射装置において、前記バルブ制御部は、演算処理部と、アンプ部とを、備え、前記演算処理部は、対応するバルブのみを制御する舶用エンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の舶用エンジンの燃料噴射装置において、前記バルブは、サーボ弁であって、前記エンジンコントロールユニットから前記バルブ制御部に噴射タイミング信号が発信され、前記バルブ制御部は、前記噴射タイミング信号に基づき、前記バルブの制御波形を生成する舶用エンジンの燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項３記載の舶用エンジンの燃料噴射装置において、前記バルブ制御部は、噴射波形パターンの複数のモードを備え、操縦者からの指令によりモードを切り換える舶用エンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舶用エンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、舶用エンジンの燃料噴射制御装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１は、大型低速２サイクルディーゼルエンジンの電子制御装置に関するものである。大型低速２サイクルディーゼルエンジンは、例えば回転数が１００ｒｐｍ、全長が１０乃至２０ｍのものである。電子制御装置では、ディーゼルエンジンの各シリンダに対応して各シリンダとは別個にインターフェースが設けられている。各インターフェースは、対応するシリンダに設けられた排気弁、対応するシリンダへの潤滑油、対応するシリンダへの燃料供給を制御している。インターフェースは、ＣＰＵのような演算装置を備えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４８３７４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電子制御装置を、例えば回転数が４００ｒｐｍで、全長が３乃至５ｍのような小型低速４サイクルディーゼルエンジンに用いたとき、インターフェース内のＣＰＵの演算処理の遅れや、他の要素の遅延などに伴い、燃料の噴射タイミングのずれが生じたり、所望の燃料噴射パターンを形成することができなかったりするという問題があった。
【０００５】
本発明は、燃料噴射の精度を向上させることができる舶用エンジンの燃料噴射制御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】
【０００６】
本発明の一態様の舶用エンジンの燃料噴射制御装置では、舶用エンジンの複数のシリンダごとに複数のバルブが配置されている。これら複数のバルブは、対応する前記シリンダ内に噴射する燃料の量を調整する。これらバルブそれぞれを複数のバルブ制御部が制御する。前記バルブ制御部に指令をエンジンコントロールユニットが送出する。このエンジンコントロールユニットに操縦装置が接続され、指令回転数を前記エンジンコントロールユニットに送出する。前記エンジンコントロールユニットに回転センサが接続され、前記エンジンの回転数を検出し、前記エンジンコントロールユニットに送出する。前記各バルブ制御部は、前記バルブごとに配置され、配置されたバルブと一体的に組み付けされている。
【０００７】
このように構成された舶用エンジンの燃料噴射制御装置では、バルブ制御部が、対応するバルブを専ら制御するので、バルブ制御部の負担が軽く、しかもバルブとバルブ制御部とは一体に形成されているので、バルブ制御が他の機器に影響されることがない。その結果、噴射タイミングのずれが生じることが無く、また所望の噴射パターンを形成することができ、燃料噴射の精度を向上させることができる。
【０００８】
前記バルブ制御部は、演算処理部と、アンプ部とを、備えるものとすることができる。この場合、前記演算処理部は、対応するバルブのみを制御する。このようにバルブ制御部が制御対象が特定のバルブのみとしているので、バルブと共に舶用エンジンの本体部に一体に取り付けることができる小型のものに構成することができる。しかも、燃料噴射のみにバルブ制御部は特化しているので、燃料噴射用の演算処理を行っている際に、他の制御機器の制御のために割り込みが掛けられることがなく、処理が速く、燃料噴射パターンを所望の波形に確実にできる。
【０００９】
前記バルブは、サーボ弁とすることができる。この場合、前記エンジンコントロールユニットから前記バルブ制御部に噴射タイミング信号が発信される。前記バルブ制御部は、前記噴射タイミング信号に基づき、前記バルブの制御波形を生成する。エンジンコントロールユニットは、自身でバルブの制御は系を生成せずに、噴射タイミング信号をバルブ制御部に発信するだけであるので、エンジンコントローラユニットを高速処理用のものとする必要が無く、エンジンコントローラユニットを低価格にかつ小型化することができる。
【００１０】
更に、前記バルブ制御部は、噴射波形パターンの複数のモードを備え、操縦者からの指令によりモードを切り換えることができる。これによって、例えばＮＯｘ低減の噴射パターンや、燃費向上用のパターンなどの複数のパターンのうち、所望のものを遅滞なく生成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明による舶用エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃料噴射の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の燃料噴射制御装置を実施したエンジンのブロック図である。
【図２】図１の燃料噴射制御装置の側面図である。
【図３】図１の燃料噴射制御装置の詳細なブロック図である。
【図４】図１の燃料噴射制御装置による燃料噴射パターンの一例を示す図である。
【図５】図１の燃料噴射制御装置による燃料噴射パターンの別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態の舶用エンジンの燃料噴射制御装置は、図１に示すように小型の低速４サイクルディーゼルエンジン２に使用されている。ディーゼルエンジン２は、複数のシリンダ４（図１では図が錯綜するので１つだけ示してある。）を有している。各シリンダ４の内部にはピストン６が摺動可能に設けられている。各シリンダ４内は、ピストン６によって２つの部屋に区画されている。一方の部屋側に設けたコネクティングロッド８を介してピストン６が、フライホイール１０に結合されている。
【００１４】
他方の部屋の上部には、吸気弁１２と排気弁１４とが設けられている。これらは、シリンダ４の外部に設けたカム装置１６によって開閉される。即ち、吸気弁１２と排気弁１４とはカム駆動されており、電子制御されていない。また、図示していないが、各シリンダ４に対する潤滑油の供給もカム駆動されており、電子制御されていない。
【００１５】
各シリンダ４において、他方の部屋には、燃料噴射弁１８も設けられている。各燃料噴射弁１８に対応して、バルブ、例えば燃料噴射用サーボ弁２０が設けられている。各燃料噴射用サーボ弁２０は、図２に示すように、メインバルブ２０ａ、パイロットバルブ２０ｂ、ストロークセンサ２０ｃを備えている。ストロークセンサ２０ｃは、メインバルブ２０ａのストロークを検出するものである。この燃料噴射用サーボ弁２０に、バルブ制御部２２が一体に設けられている。
【００１６】
各バルブ制御部２２は、燃料噴射タイミングや燃料噴射量を電子的に制御するものである。エンジン２が始動を開始し、規定回転数以上になったときに、エンジンコントローラユニット２４から指令、例えば燃料噴射指令信号を受けて、対応するシリンダ４の燃料噴射用サーボ弁２０を各バルブ制御部２２が制御して、燃料噴射制御を行う。
【００１７】
エンジンコントローラユニット２４には、操縦装置２６ａ、２６ｂからのエンジン２の回転数を指令する操縦信号や、カム装置１６に設けられたカム検出用近接スイッチ２８の検出信号や、フライホイール１０に設けた回転検出用近接スイッチ３０の検出信号、ＴＤＣ（上死点）検出用近接スイッチ３２の検出信号が供給される。エンジンコントローラユニット２４は、回転検出用近接スイッチ３０の検出信号及びカム検出用近接スイッチ２８の検出信号に基づいて、エンジン２のクランク軸の角度、エンジン２の回転数を決定し、これらに基づいてシリンダ４ごとに設定された噴射タイミングで噴射タイミング信号、例えば燃料噴射指令信号を、対応するバルブ制御部２２に供給する。このようにエンジンコントローラユニット２４は、燃料噴射の制御に特化しており、吸気弁１２、排気弁１４の開閉制御や潤滑油の制御には関与していない。従って、エンジンコントローラユニット２４が行う処理には、吸気弁１２、排気弁１４の開閉制御、潤滑油の制御に関連するものが無いので、エンジンコントローラユニット２４の負担は小さく、処理能力が小さいものを使用でき、エンジンコントローラユニット２４を小型化することができる。
【００１８】
図３に示すように、バルブ制御部２２は、演算処理部、例えばＣＰＵ３４を有し、さらにサーボアンプ部３６も有している。エンジンコントローラユニット２４から燃料噴射指令信号を受けて、これに基づいて燃料噴射用サーボ弁２０の開閉状態を制御する噴射波形信号を、バルブ制御部２２は生成して、その波形信号をサーボアンプ部３６に供給する。サーボアンプ部３６は、燃料噴射用サーボ弁２０のストロークセンサ２０ｃからのストローク検出信号が、燃料噴射波形信号に一致するように、燃料噴射用サーボ弁２０の開閉状態、即ちメインバルブ２０ａのストローク位置を制御する。サーボ弁２０を使用しているので、燃料噴射量が正確に制御される。
【００１９】
バルブ制御部２２内の記憶手段、例えばメモリ３８には、異なる複数の燃料噴射波形信号に対応した異なる複数の燃料噴射波形パターンが予め記憶されている。これらのうちの１つを、エンジンコントローラユニット２４からの燃料噴射パターン選択指令信号に基づいて選択する。燃料噴射パターン選択指令信号は、操縦装置２６ａ、２６ｂからの操縦信号に基づいて、エンジンコントローラユニット２４が発生する。燃料噴射波形パターンとしては、例えば、２段噴射波形パターンや、カム式波形パターン、プリ噴射波形パターン、ポスト噴射波形パターン、ブーツ型噴射波形パターンがある。
【００２０】
２段噴射波形パターンを図４（ａ）に示す。２段噴射波形パターンでは、同図（ｂ）に示す燃料噴射指令の立ち上がりに連動してメインバルブ２０ａが待機位置から燃料噴射可能領域内の第１の位置まで移動し、第１の位置を維持し、中途で一時的に燃料噴射可能領域内であるが第１の位置よりも小さい第２の位置まで移動し、その後に再び第１の位置に移動し、燃料噴射指令の立ち下がりに応じて、待機位置に戻る。
【００２１】
カム式波形パターンを図５（ａ）に示す。カム式波形パターンでは、同図（ｂ）に示す燃料噴射指令の立ち上がりに連動してメインバルブ２０ａが待機位置から燃料噴射可能領域内の第１の位置まで移動し、第１の位置を維持し、その後に燃料噴射指令の立ち下がりに応じて、待機位置に戻る。
【００２２】
これら燃料噴射波形パターンは、上述したように操縦装置２６ａ、２６ｂによって選択することも可能であるし、エンジン２の異なる負荷ごとに異なる燃料噴射波形パターンを割り当てて、メモリ３８に記憶しておき、エンジン２の負荷に応じてエンジンコントローラユニットから負荷を表す信号をＣＰＵ３４に供給して、対応する燃料噴射波形パターンに基づいて燃料噴射波形信号を生成するようにすることもできる。
【００２３】
なお、このエンジン負荷は、図１に示すように、エンジンコントローラユニット２４と各バルブ制御部２２との間に設けた通信ネットワークを介して伝送される。この他に、通信ネットワークを介して燃料噴射用サーボ弁２０の異常がエンジンコントローラユニット２４に伝送される。
【００２４】
上述した特許文献１の技術によれば、シリンダに設けられた各インターフェースが、シリンダに関連する種々の制御、例えば燃料噴射制御の他に、吸気弁、排気弁の開閉制御、潤滑油の制御などを全て行っている。従って、インターフェースは、演算処理部や、燃料噴射制御用の駆動部、吸気弁及び排気弁の駆動部、潤滑油制御用の駆動部を備えたかなり大型のものになり、例えば５０Ｘ５０Ｘ２０ｃｍぐらいの大きさである。これに対し、この実施形態のバルブ制御部２２は、燃料噴射制御のみを行うものであるので、サーボ弁２０ａと共に使用するサーボアンプ部３６にＣＰＵ３４とメモリ３８を設けただけである。そのため、バルブ制御部２２は、サーボアンプ部３６をわずかに大きくした程度の大きさ、例えば３０Ｘ１０Ｘ１０ｃｍぐらいの大きさである。このようにバルブ制御部２２は小型であるので、燃料噴射用サーボ弁２０に一体に取り付けることができる。
【００２５】
一体化したことにより、燃料噴射用サーボ弁２０とバルブ制御部２２との距離を短くすることができ、両者の間、特にサーボアンプ部３６と燃料噴射用サーボ弁２０との配線も短くすることができ、この配線上にノイズ等が乗ることが殆ど無く、サーボ弁２０の制御に対するノイズの影響を低減することができる。エンジンコントローラユニット２４と各バルブ制御部２２のＣＰＵ３４との間は、デジタル信号伝送が行われているので、ノイズの影響を受けにくいが、燃料噴射用サーボ弁２０とサーボアンプ部３６との間では、アナログ信号伝送が行われているので、ノイズの影響を受けやすい。従って、サーボアンプ部３６と燃料噴射用サーボ弁２０との配線を短くし、ノイズの影響を受けにくくすることに、大きな意義がある。
【００２６】
また、バルブ制御部２２のＣＰＵ３４は、燃料噴射量の制御に関連する処理のみを行い、シリンダ４に関連する他の処理を行うことがない。従って、燃料噴射の制御中に、他の機器、例えば吸気弁１２や排気弁１４を制御したり、潤滑油供給したりするための割り込みがＣＰＵ３４に対してかかることがない。その結果、燃料噴射の制御が割り込みによって中断されることがなく、燃料噴射波形パターンが途中でくずれず、所望の燃料噴射波形パターンで燃料噴射の制御を行える。
【００２７】
上述したように、このエンジン２では、吸気弁１２、排気弁１４及び潤滑油供給はカム装置によって駆動され、燃料噴射のみを電子制御としている。この構成は、低速４サイクルディジーゼルエンジンに適している。それは、低速４サイクルディーゼルエンジンは、大型の低速２サイクルディーゼルエンジンに比べて、半分程度の大きさであり、特許文献１に開示されているようなインターフェースを低速４サイクルディーゼルエンジンに使用しようとすると、その設置スペースが不足したり、コストが高くなったりしたが、この構成であれば、バルブ制御部２２やエンジンコントローラユニット２４の設置スペースを小さくすることができるし、コストも低減することができる。
【００２８】
上記の実施形態では、バルブとしてサーボ弁２０を使用したが、サーボ弁以外の弁をしようすることもできる。上記の実施形態では、カム検出用近接スイッチ２８、回転検出用近接スイッチ３０、ＴＤＣ検出用近接スイッチ３２を使用したが、これに代えて光学スイッチ等の他のセンサを使用することもできる。
【符号の説明】
【００２９】
２  エンジン
４  シリンダ
２０  燃料噴射サーボ弁（バルブ）
２２  バルブ制御部
２４  エンジンコントロールユニット
２６ａ  ２６ｂ  操縦装置
２８  カム検出用近接スイッチ（センサ）
３０  回転検出用近接スイッチ（センサ）
【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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