(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットルを全閉から所定開度までの極低負荷域では、予め設定された一定の空燃比になるように前記燃料噴射量を制御し、
前記所定開度から前記吸気圧が略一定になる前の所定吸気圧までのスロットル開度範囲及び前記所定吸気圧から吸気圧が略一定になる領域までのスロットル開度範囲は、徐々に前記燃料噴射量を調整して略リーン限界になるように制御し、
前記吸気圧が略一定になってから全開までの、前記スロットルを開いても前記吸気圧が変化しない領域では、前記スロットル開度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量を制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、船舶推進機のエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶に備えられる船舶推進機には、エンジンが搭載され、このエンジンの動力によりプロペラを回転して推進力を得ている。この船舶推進機には、エンジン制御装置を備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば車両に搭載されるエンジンでは、常用域が低速低負荷であり、高速高負荷でリーンバーンを行っても燃費低減率が少ないため、図５に示すように、低速低負荷域でリーンバーンを行ない、高速高負荷ではリーンバーンを行っていない。
【０００４】
ところで、船舶推進機に搭載されるエンジンでは、航走開始直後から高速高負荷で運転され、常用域が高速高負荷であることから、高速高負荷でリーンバーンを行うことができれば燃費低減率が大きい。
【０００５】
また、船舶推進機でも車両と同様に低速低負荷域でリーンバーンを行なうことが考えられるが、安定燃焼させるためにスワール、タンブル等を強化するデバイス（例えばスワールコントロールバルブ、バルブ休止）やデザイン（ヘリカルポート、タンブルポート）が必要となる。
【０００６】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、リーンバーンで燃費低減を行うと共に、アイドル及びトロールでの安定性を確保することが可能な船舶推進機のエンジン制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、
『吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御装置において、
前記スロットルを全閉から所定開度までの極低負荷域では、予め設定された一定の空燃比になるように前記燃料噴射量を制御し、
前記所定開度から前記吸気圧が略一定になる前の所定吸気圧までのスロットル開度範囲及び前記所定吸気圧から吸気圧が略一定になる領域までのスロットル開度範囲は、徐々に前記燃料噴射量を調整して略リーン限界になるように制御し、
前記吸気圧が略一定になってから全開までの、前記スロットルを開いても前記吸気圧が変化しない領域では、前記スロットル開度と前記エンジン回転速度に基づいて前記燃料噴射量を制御することを特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、極低負荷域ではリーンバーンを行わず、予め設定された一定の空燃比になるように燃料噴射量に制御し、所定吸気圧から吸気圧が略一定になる前の所定吸気圧までのスロットル開度範囲は、徐々に燃料噴射量を制御し、徐々に空燃比を濃くし、ＷＯＴ（スロットル全開）では出力空燃比で運転する。
【００１０】
所定吸気圧から吸気圧が略一定になる領域までのスロットル開度範囲は、徐々に燃料噴射量を調整して徐々に略リーン限界になるように制御し、さらに吸気圧が略一定になってから全開までの、スロットルを開いても吸気圧が変化しない領域では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量を制御し、全負荷は出力空燃比で運転することで、既存のエンジンのシリンダヘッドや吸気ポートの変更を行わずに、中負荷以上でリーンバーンを行い、大きな燃費低減ができ、全負荷は出力空燃比で運転し大きなトルクを得ることができ、しかもアイドル及びトロールでの安定性を確保することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の船舶推進機のエンジン制御装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は船外機の側面図、図２は船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【００１２】
この実施の形態では、船舶に搭載される船舶推進機として船外機を示すが、船内機にも同様に適用される。船外機１は、船体２の船尾２ａにクランプブラケット３を介して上下、左右に揺動可能に支持されている。この船外機１は、トップカウリング４ａ、ボトムカウリング４ｂ、上部ケース５及び下部ケース６を有し、トップカウリング４ａ及びボトムカウリング４ｂ内にエンジン７が配置され、上部ケース５及び下部ケース６内に推進ユニット８が配設された構造のものである。
【００１３】
エンジン７は、４サイクルの直列４気筒のエンジンであり、このエンジン７により推進ユニット８が駆動される。推進ユニット８は、垂直方向に延びるドライブシャフト９の下端に傘歯車機構１０を介して推進軸１１を連結し、この推進軸１１の後端にプロペラ１２を結合した構成となっている。
【００１４】
この船外機１には、シフトケーブル６０がスライダー６４を介してシフト操作軸６２に連結されている。遠隔のシフト操作によってシフトケーブル６０を作動することで、スライダー６４が移動し、図示しないリンク機構を介して連結されたシフト操作軸６２を作動し、これによりシフト切替手段６３が傘歯車機構１０を制御して前進、ニュートラル、後進のシフト切替が行なわれる。
【００１５】
エンジン７は、排気ガイド１３上に配置され、クランク軸２０を航走時に略垂直をなすように縦向きに配置して構成されており、クランク軸２０の下端にドライブシャフト９の上端が連結されている。
【００１６】
エンジン７は、シリンダブロック２１、クランクケース２２によりクランク軸２０が軸支されている。排気ガイド１３の下面には、オイルパン９０が吊り下げ支持される。シリンダブロック２１には、シリンダヘッド２４が締結され、シリンダヘッド２４には、ヘッドカバー２５が取り付けられている。
【００１７】
シリンダブロック２１に往復動可能に設けられたピストン５０は、コンロッド５１を介してクランク軸２０に連結され、ピストン５０の往復動でコンロッド５１を介してクランク軸２０が回転する。
【００１８】
シリンダブロック２１、ピストン５０及びシリンダヘッド２４で燃焼室５２が形成され、シリンダヘッド２４には燃焼室５２に臨むように点火プラグ５３が取り付けられている。また、シリンダヘッド２４には、燃焼室５２に開口して吸気通路４５及び排気通路４６が形成されている。
【００１９】
シリンダヘッド２４には、動弁機構のカム軸２６ａ，２６ｂが軸支され、クランク軸２０の回転力が図示しないタイミングベルトにより伝達され、このカム軸２６ａ，２６ｂの回転でカム２６ａ１，２６ｂ１により吸気弁３０及び排気弁３１を駆動し、吸気通路４５及び排気通路４６を開閉する。
【００２０】
エンジン７には、船体前方向にサージタンク４０が配置されている。このサージタンク４０の上流側には、スロットルボディ４２が接続され、サージタンク４０の上流側は吸気管４１を介してシリンダヘッド２４の吸気通路４５に接続されている。シリンダヘッド２４には、それぞれの気筒に応じてインジェクタ４３が設けられ、このインジェクタ４３により燃料が吸気通路４５に供給される。
【００２１】
スロットルボディ４２には、アイドルスピードコントロールバルブ４２０、スロットル４２１及びスロットルポジションセンサＳ１で構成されるスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段が備えられ、スロットル開度情報を制御装置ＥＣＵに送る。制御装置ＥＣＵは、アイドルスピードコントロールバルブ４２０を制御して安定したアイドル運転を行なう。
【００２２】
サージタンク４０には、圧力センサＳ２及び吸気温センサＳ３が備えられ、吸気圧情報及び吸気温度情報を制御装置ＥＣＵに送る。圧力センサＳ２は、吸気圧を検出する吸気圧検出手段を構成する。
【００２３】
制御装置ＥＣＵは、運転状態に応じてインジェクタ４３を制御する。インジェクタ４３には、燃料供給装置４８から燃料が供給される。燃料供給装置４８は、燃料タンク４８０、フィルタ４８１、低圧ポンプ４８５、ベーパーセパレータ４８２、高圧ポンプ４８３及び圧力調整装置４８４から構成される。
【００２４】
低圧ポンプ４８５の駆動で燃料タンク４８０から燃料がフィルタ４８１を介してベーパーセパレータ４８２に供給される。高圧ポンプ４８３は、ベーパーセパレータ４８２内に配置され、高圧ポンプ４８３の駆動で供給管４３ａ，４３ｂを介して加圧した燃料をインジェクタ４３へ供給する。
【００２５】
余剰燃料は、戻し管４３ｃ、圧力調整装置４８４、戻し管４３ｄを介してベーパーセパレータ４８２へ戻される。圧力調整装置４８４は、連結管４８４ａを介してサージタンク４０に接続され、吸気圧で作動して余分な燃料をベーパーセパレータ４８２へ戻す。
【００２６】
また、シリンダヘッド２４には、水温センサＳ４及びカム角センサＳ５が設けられ、エンジン水温情報及びカム角情報を制御装置ＥＣＵに送る。カム角センサＳ５は、給排気のカム角度を検出するカム角度検出手段を構成する。さらに、排気通路４６には、Ａ／ＦセンサＳ６が備えられ、Ａ／Ｆ情報を制御装置ＥＣＵに送る。
【００２７】
制御装置ＥＣＵには、エンジン回転速度検出手段４９が備えられ、カム角度情報に基づき演算してエンジン回転速度を検出する。エンジン７には、点火装置５５が備えられている。点火装置５５は、パワートランジスタ５５０、イグニッションコイル５５１を備え、制御装置ＥＣＵの制御によりパワートランジスタ５５０を作動してイグニッションコイル５５１を介して運転状態に応じて点火プラグ５３をスパークさせる。
【００２８】
この実施の形態の船舶推進機のエンジン制御装置は、図３及び図４に示すように構成され、図３はスロットルの構成図、図４はエンジン特性を示す図である。
【００２９】
図３のようにスロットルレバー４２２の操作でスロットル４２１を開いて、図４のスロットル４２１を全閉から第１の所定吸気圧ｂ１の極低負荷域では、即ち、スロットル開度ａ１点までの領域Ｅ１は、予め設定された一定の空燃比になるようにエンジン回転数と吸気圧に基づいて燃料噴射量に制御し、アイドル運転時の安定性を確保する。
【００３０】
そして、第１の所定吸気圧ｂ１から吸気圧が略一定になる前の第２の所定吸気圧ｂ２までは、エンジン回転数と吸気圧に基づいて燃料噴射量を制御し、空燃比を領域Ｅ１の一定の空燃比と領域Ｅ３のリーン限界の間で徐変させる。
【００３１】
このように、極低負荷域ではリーンバーンを行わず、予め設定された一定の空燃比になるように燃料噴射量に制御し、第１の所定吸気圧ｂ１から吸気圧が略一定になる前の第２の所定吸気圧ｂ２までは、燃料噴射量を制御し、空燃比を領域Ｅ１の一定の空燃比と領域Ｅ３のリーン限界の間で徐変させる。
【００３２】
そして、第２の所定吸気圧ｂ２から吸気圧が略一定になる領域Ｅ３は、エンジン回転数と吸気圧に基づいて燃料噴射量を制御し略リーン限界になるように制御し、これにより燃費低減が可能である。
【００３３】
さらに、スロットル４２１を開いても吸気圧が変化しない領域Ｅ４では、エンジン回転数と吸気圧に基づいた燃料噴射量に、エンジン回転速度とスロットル開度に基づいて補正燃料噴射量を加えて制御し、吸入空気量が最大近くになったらＡ／Ｆを徐々にリッチにして全負荷では出力Ａ／Ｆで運転する。
【００３４】
このように、燃料噴射量を制御することで、既存のエンジンのシリンダヘッドや吸気ポートの変更を行わずに、中負荷以上でリーンバーンを行い、大きな燃費低減ができ、全負荷では出力空燃比で運転することにより大きなトルクを得ることができ、しかもアイドル及びトロールでの安定性を確保することができる。
【００３５】
前記したように、請求項１に記載の発明では、エンジン回転数と吸気圧に基づいて燃料噴射量を制御し極低負荷域ではリーンバーンを行わず、予め設定された一定の空燃比になるように制御し、所定吸気圧から吸気圧が略一定になる前の所定吸気圧までのスロットル開度範囲は、予め設定された一定の空燃比とリーン限界の間で空燃比を徐変させる。
【００３６】
所定吸気圧から吸気圧が略一定になる領域までのスロットル開度範囲は、徐々に略リーン限界になるように制御し、さらに吸気圧が略一定になってから全開までの、スロットルを開いても吸気圧が変化しない領域では、スロットル開度とエンジン回転速度に基づいて燃料噴射量を補正し、全負荷は出力空燃比で運転することで、既存のエンジンのシリンダヘッドや吸気ポートの変更を行わずに、中負荷以上でリーンバーンを行い、大きな燃費低減ができ、全負荷は出力空燃比で運転し大きなトルクを得ることができ、しかもアイドル及びトロールでの安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】船外機の側面図である。
【図２】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図である。
【図３】スロットルの構成図である。
【図４】エンジン特性を示す図である。
【図５】車両のエンジン特性を示す図である。
【符号の説明】
１  船外機
７  エンジン
４３  インジェクタ
４２１  スロットル
４２２  スロットルレバー
Ｓ１  スロットルポジションセンサ
Ｓ２０  カム角センサ
ＥＣＵ  制御装置
【図１】
0004019170.tif 000002
【図２】
0004019170.tif 000003
【図３】
0004019170.tif 000004
【図４】
0004019170.tif 000005
【図５】
0004019170.tif 000006