(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、エンジン側振動周波数とエンジンマウント側振動周波数が一致しないように運転気筒数を変化させるエンジンであって、増速時の気筒数増加か否かの判定を行い、前記気筒数増加の場合は急加速時か否かの判定を行い、急加速時であれば通常制御を実施し、急加速でなければ所定時間、点火時期を遅角させるか、燃料減量の少なくとも一つを実施することを特徴とするエンジンの気筒休止制御装置。
【請求項２】
複数の気筒を有し、エンジン側振動周波数とエンジンマウント側振動周波数が一致しないように運転気筒数を変化させるエンジンであって、減速時の気筒数増加の場合には、所定時間、点火時期を進角させるか、燃料噴射量を増量させるかの少なくとも一つを実施することを特徴とするエンジンの気筒休止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの気筒休止制御の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、船外機用の２サイクルエンジンにおいては、スペース上の制約から各気筒の排気ポートを集合排気管に接続させているために、エンジンが低回転、低負荷域のように吸気が少ないときに排気のパルスが入ってきてシリンダ内に排気が残留し、不整燃焼が発生してしまう。これを改善する方法として、一部の気筒の運転を停止して運転気筒数を減少させる気筒休止制御が行われている。この気筒休止制御により、排気干渉が抑制されることから、気筒当たりの吸気量が増大しエンジン回転が安定化する効果が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記気筒休止を実施すると、着火気筒は毎サイクル燃焼し燃焼によって生じる振動の周波数は、図８に示すように、ある周波数で振動値が突出するピークを有し、そのピーク周波数はエンジン回転数に応じて変化するという特性を有している。一方、船外機は防振ゴムを介して船体にマウントされており、エンジンの振動は船体に伝達される構造になっているため、前記エンジン側振動周波数と船外機マウント側振動周波数が一致すると共振が生じる。
【０００４】
この共振は、図９に示すように、船外機マウント側の振動周波数をｆM とすると、運転気筒が少なくなるほどエンジンが低回転域で現れる。従って、例えば、６気筒を有するエンジンが低速域で４気筒運転の気筒休止運転を行い、エンジン回転数ＮA で４気筒運転から６気筒運転に移行するとき、４気筒運転時のＧ点においてエンジン側振動周波数と船外機マウント側振動周波数が一致するため、共振が生じ船体が激しく振動してしまうことになる。
【０００５】
この問題を解決するために、本出願人は、部分負荷において、エンジン側振動周波数とエンジンマウント側振動周波数が一致しないように運転気筒数を変化させることにより、エンジン側振動周波数と船外機マウント側振動周波数が一致することにより生じる共振を防止する提案を行っている。これを図１０〜図１２により説明する。
【０００６】
図１０において、ステップＳ１において、スロットル開度とエンジン回転数に基づいて気筒休止運転域か否かを判定し、気筒休止運転域でなければ全気筒運転を実施する。気筒休止運転域であれば、ステップＳ２でエンジン回転数が所定値ＮB 未満か否かを判定し、ＮB 以上であれば通常のスロットル開度とエンジン回転数に基づた気筒休止運転を実施し、ＮB 未満であれば共振を回避する気筒休止運転を実施する。
【０００７】
上記処理を図１１により具体的に説明すると、エンジン側振動周波数と船外機マウント側振動周波数ｆM を一致させないため、周波数ｆM のラインを通過しないように休止気筒を選択する。すなわち、エンジン回転数がＮA 未満の気筒休止運転域においては、エンジン回転数が所定値ＮB 未満であれば共振を回避することが可能な５気筒運転を実施し、エンジン回転数ＮB 以上となれば４気筒運転を実施する。なお、図１２に示すように、３気筒運転により共振を回避するようにしてもよい。
【０００８】
しかしながら、上記のようにしてエンジン側と船体側との共振を防止するようにした場合、以下に述べる新たな問題が生じる。上記休止気筒は、点火カットを行うことにより休止させており、燃料は潤滑不良及び着火時の燃焼遅れ防止のために微小量だけ噴射している。従って、エンジン回転数が低下しながら運転気筒数が増加する４気筒運転から５気筒運転の場合には、休止していた気筒内に掃気ポートから混合気が入り、掃気ポートが開いている間に燃料が薄い状態で点火が開始することがあり、バックファイヤーが発生しクランクケース内に火が侵入してしまうという問題を有している。これとは逆に、エンジン回転数が上昇しながら運転気筒数が増加する４気筒運転から６気筒運転の場合には、休止していた気筒内の燃料が時間の経過とともに増加した状態で点火が開始することがあり、強燃焼が発生し切換時にショック感を受けるという問題を有している。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するものであって、運転気筒数の増加時にバックファイヤーや強燃焼の発生を防止することができるエンジンの気筒休止制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、複数の気筒を有し、エンジン側振動周波数とエンジンマウント側振動周波数が一致しないように運転気筒数を変化させるエンジンであって、増速時の気筒数増加か否かの判定を行い、前記気筒数増加の場合は急加速時か否かの判定を行い、急加速時であれば通常制御を実施し、急加速でなければ所定時間、点火時期を遅角させるか、燃料減量の少なくとも一つを実施することを特徴とし、請求項２記載の発明は、複数の気筒を有し、エンジン側振動周波数とエンジンマウント側振動周波数が一致しないように運転気筒数を変化させるエンジンであって、減速時の気筒数増加の場合には、所定時間、点火時期を進角させるか、燃料噴射量を増量させるかの少なくとも一つを実施することを特徴とする。
以上
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のエンジンの気筒休止制御装置に係わる制御系の全体構成図であり、図（Ａ）はエンジンの側面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図を示している。
【００１２】
矢印Ｆは船体（図示せず）の前進方向を示し、船体の後部には駆動装置である船外機１が着脱自在に装着されている。船外機１は、推進ユニット２を備え、推進ユニット２の上部にエンジン３が取り付けられ、エンジン３をその上方から覆うカウリング４が設けられている。エンジン３は、燃料噴射式水冷２サイクルＶ型６気筒クランク軸縦置きエンジンで、クランクケース５を有し、クランクケース５には軸心がほぼ垂直のクランク軸６が回転自在に支持されている。クランクケース５には、各気筒を構成するシリンダ本体７がＶ字型をなすように突設されている。シリンダ本体７には各気筒毎にそれぞれピストン８が摺動自在に嵌合され、これら各ピストン８はクランク軸６に連結されている。シリンダ本体７とピストン８とで囲まれた空間の燃焼室に対向して点火プラグ９が配設されている。
【００１３】
クランクケース５にはその内外を連通させる吸気管１０が各気筒毎に接続され、吸気管１０にはリード弁１１と吸気管１０の断面積を手動操作により調節するスロットル弁１２が設けられている。各吸気管１０には、各気筒毎に燃料噴射弁１３が取り付けられ、各燃料噴射弁１３は磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式であり、リード弁１１よりも上流側に燃料を噴射可能にしている。燃料噴射弁１３は、高圧燃料ポンプ１５、レギュレータ弁１６、ベーパセパレータタンク１７、フィルタ１９、手動の低圧燃料ポンプ２０を介して船体側に設置された燃料タンク２１に接続されている。
【００１４】
また、シリンダ本体７の６つの気筒▲１▼〜▲６▼の内、最上部の気筒、例えば気筒▲１▼のみに空燃比センサ２２が取り付けられ、各気筒▲１▼〜▲６▼は、排気通路１８を介して集合排気管２４に接続されている。船外機においては、集合排気管２４の先端が水面下にあるため、水滴が飛散して空燃比センサに入り込でしまい、水滴がセンサに付着すると、センサ素子部がセラミックスでありヒータにより高温に加熱されているため、センサ素子部が壊れてしまう。そこで、空燃比センサ２２をエンジンの最上部の気筒の排気通路に設けている。
【００１５】
制御装置２３には、エンジン３の運転状態、船外機１や船体の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。すなわち、センサとして、前記空燃比センサ２２、クランク軸６の回転角（回転数）を検出するクランク角センサ２５、クランクケース６内の圧力を検出するクランク室内圧センサ２６、各気筒▲１▼〜▲６▼内の圧力を検出する筒内圧センサ２７、吸気温度を検出する吸気温センサ２９、シリンダ７内の温度を検出するエンジン温度センサ３０、各気筒▲１▼〜▲６▼内の背圧を検出する背圧センサ３１、スロットル弁１２の開度を検出するスロットル開度センサ３２、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ３３、エンジン３のノック状態を検出するノックセンサ３５、エンジン３のマウント高さを検出するエンジンマウント高さ検出センサ３６、船外機１の推進ユニット２のニュートラル状態を検出するニュートラルセンサ３７、船外機１の上下回動位置を検出するトリム角検出センサ３９、船速を検出する船速センサ４０、船の姿勢を検出する船姿勢センサ４１、大気圧を検出する大気圧センサ４２、燃料に混合させるオイルの量（オイルタンクの）を検知するオイルレベルセンサ４３が設けられている。制御装置２３は、これら各種センサの検出信号を演算処理し、制御信号を点火プラグ９、燃料噴射弁１３、スロットル弁１２及びＩＳＣ４６に伝送する。
【００１６】
次に、図２〜図４により、本発明に係わる気筒休止制御について説明する。前述の如く、船外機用の２サイクルエンジンにおいては、スペース上の制約から各気筒の排気ポートを集合排気管に接続させているために、エンジンが低回転、低負荷域のように吸気が少ないときに排気のパルスが入ってきてシリンダ内に排気が残留し、不整燃焼が発生してしまう。これを改善する方法として、一部の気筒の運転を停止して運転気筒数を減少させる気筒休止制御が行われている。この気筒休止制御により、排気干渉が抑制されることから、気筒当たりの吸気量が増大しエンジン回転が安定化する効果が得られる。
【００１７】
図２は各気筒の排気パルスの影響を説明するための図、図３は各気筒の排気ポートの開閉タイミングを示す図である。図２に示すように、気筒▲１▼、▲３▼、▲５▼は図示右側（Ｓバンク）に、気筒▲２▼、▲４▼、▲６▼は図示左側（Ｐバンク）にそれぞれ上下に配置され、各気筒は▲１▼〜▲６▼の順序でクランク角６０度の等間隔で点火が行われる。図３に示すように、気筒▲１▼の排気ポートが開くタイミングと気筒▲５▼の排気ポートが閉じるタイミングを、排気の出る面積を大きくするためにラップさせており、このラップ期間だけ両気筒▲１▼、▲５▼が連通し、図２に示すように、気筒▲１▼からの強い排気圧力が気筒▲５▼に作用する。同様に、気筒▲３▼の排気ポートが開くタイミングと気筒▲１▼の排気ポートが閉じるタイミングをラップさせており、気筒▲３▼からの排気圧力が気筒▲１▼に作用し、また、気筒▲５▼の排気ポートが開くタイミングと気筒▲３▼の排気ポートが閉じるタイミングをラップさせており、気筒▲５▼からの排気圧力が気筒▲３▼に作用する。この関係はＰバンクにおいても同様である。
【００１８】
ここで、各気筒の排気圧力（燃焼圧力）は最上流側の気筒▲１▼、▲２▼が最大であり、下部の気筒にいくほど弱くなる。これは、最上流側の気筒▲１▼、▲２▼は比較的長い排気管長を有するため、排気脈動を効果的に利用でき、吸入空気量を増加し排気ガスを十分に掃気することができるからである。一方、最下流側の気筒▲５▼、▲６▼は、排気管長が短いため排気脈動が十分に得られない上に、排気ガスの流れ方向と上部気筒からの排気パルスの作用方向が一致しているため、吸気量が少なく残留排気ガス量が多くなり、燃焼が不安定になる。従って、この観点からは、気筒休止を行う場合には、最上流側の気筒と該気筒からの排気パルスの影響を受ける最下流側の気筒との同時燃焼が起こらないように、Ｓバンクの気筒▲５▼を休止させるか、Ｐバンクの気筒▲６▼を休止させるのが最善であり、次善の策としてＳバンクの気筒▲１▼を休止させるか、Ｐバンクの気筒▲２▼を休止させるのが良い。
【００１９】
しかしながら、気筒▲１▼は空燃比を検出する気筒なので、これを休止すると空燃比制御ができなくなり不具合を生じるので、休止気筒の選択に際しては気筒▲１▼を除外する。その結果、気筒▲５▼を休止させるか、気筒▲６▼を休止させるのが最善であり、次善の策として気筒▲２▼を休止させるのが良いことになる。
【００２０】
さらに、１気筒だけを休止させる場合には、最下流側の気筒▲５▼又は▲６▼を停止すればよいが、２気筒を休止させる場合に両方の気筒▲５▼、▲６▼を休止させると問題が生じる。その理由は、各気筒は▲１▼〜▲６▼の順序でクランク角６０度の等間隔で点火を行っているため、気筒▲５▼、▲６▼を休止させた場合には、爆発間隔が等間隔にならず全体としての燃焼が不安定になる。そこで、２気筒を休止させる場合には、気筒▲１▼は空燃比を検出する気筒なので休止はさせず、Ｓバンクの最下流側の気筒▲５▼とＰバンクの最上流側の気筒▲２▼を休止させるようにすれば、２つの気筒が爆発する毎に１つの気筒が休止することになり、気筒休止状態での全体としての爆発間隔が等間隔となり、出力発生時期のバランスが良好となり低速安定性が得られる。このとき、Ｐバンクでは、最下流側の気筒▲６▼運転時には最上流側の気筒▲２▼が休止であり、気筒▲２▼と▲６▼の同時燃焼は起こらないので、燃焼安定性は維持される。
【００２１】
図４は、気筒休止制御を説明するための図であり、エンジン回転数とスロットル開度に対応させた運転領域を示すマップを示している。本制御は、前述した共振防止のために、スロットル開度とエンジン回転数に応じて、６気筒運転（全気筒運転）から４気筒運転、５気筒運転あるいは５気筒運転から、４気筒運転、６気筒運転（全気筒運転）に切換制御する。ここで、気筒休止は、点火を停止することによって行われ、また、この休止気筒への燃料供給は、各気筒に独立に設けられた燃料噴射弁１３によって継続される。
【００２２】
図５〜図７は、本発明のエンジンの気筒休止制御装置の１実施形態を示し、図５は処理の流れを説明するための図、図６及び図７は、図５の具体例を説明するための図である。図５において、ステップＳ１において、増速時の気筒数増加か否かが判定される。これは例えば、エンジン回転数が上昇しながら運転気筒数が増加する４気筒運転から６気筒運転への切り換えか否かの判定であり、そうであればステップＳ２で急加速時か否かの判定が行われ、急加速時であればステップＳ４で基本マップに基づいて通常制御を実施し、急加速時でなければ、ステップＳ５で所定時間だけ点火時期遅角、燃料減量の少なくとも一つの制御を行う。なお、急加速時に通常制御を実施する理由は、点火時期遅角、燃料減量によりエンジン回転のもたつきが発生するためである。
【００２３】
ステップＳ１で増速時の気筒数増加でない場合には、ステップＳ３で減速時の気筒数増加か否かが判定される。これは例えば、エンジン回転数が減速しながら運転気筒数が増加する４気筒運転から５気筒運転への切り換えか否かの判定であり、そうであればステップＳ６で所定時間だけ点火時期進角、燃料増量の少なくとも一つの制御を行い、そうでなければ基本マップに基づいて通常制御を実施する。
【００２４】
図６は、例えば気筒▲２▼の気筒休止制御を実施した場合、増速時の気筒数増加における点火時期遅角、燃料減量制御の具体例を示し、４気筒運転から６気筒運転切換時に、所定時間ΔＴだけ、点火時期を基本マップ値ＳよりもΔＳだけ遅角させるか、燃料噴射量を基本マップ値ＦよりもΔＦだけ減量させるかの少なくとも一つを実施する。これにより、強燃焼が発生することがなく、切換時におけるショック感を受けることが防止される。
【００２５】
図７は、例えば気筒▲２▼の気筒休止制御を実施した場合、減速時の気筒数増加における点火時期進角、燃料増量制御の具体例を示し、４気筒運転から５気筒運転切換時に、所定時間ΔＴだけ、点火時期を基本マップ値ＳよりもΔＳだけ進角させるか、燃料噴射量を基本マップ値ＦよりもΔＦだけ増量させるかの少なくとも一つを実施する。これにより、バックファイヤーの発生が防止される。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、６気筒エンジンに適用した例について説明しているが、これに限定されるものではなく複数の気筒を有するものであればよい。また、上記実施形態においては、２サイクルエンジンに適用した例について説明しているが、４サイクルエンジンへの適用も可能であり、さらに、燃料を筒内に直接噴射する方式にも適用可能である。さらに、上記実施形態においては、船外機に適用した例について説明しているが、エンジンとバッテリにより駆動される車両にも適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、気筒休止制御を行うエンジンにおいて、運転気筒数の増加時にバックファイヤーや強燃焼の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジンの気筒休止制御装置に係わる制御系の全体構成図である。
【図２】本発明に係わる気筒休止制御に関し、各気筒の排気パルスの影響を説明するための図である。
【図３】本発明に係わる気筒休止制御に関し、各気筒の排気ポートの開閉タイミングを示す図である。
【図４】本発明に係わる気筒休止制御を説明するための図である。
【図５】本発明のエンジンの気筒休止制御装置の１実施形態を示し、処理の流れを説明するための図である。
【図６】図５の具体例を説明するための図である。
【図７】図５の具体例を説明するための図である。
【図８】気筒休止を行った場合のエンジン振動特性を示す図である。
【図９】気筒休止運転において共振が生じる理由を説明するための図である。
【図１０】共振防止のための制御フローを示す図である。
【図１１】共振防止の例を説明するための図である。
【図１２】共振防止の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…船外機、３…エンジン、▲１▼〜▲６▼…気筒
【図１】
0003835567.tif 000002
【図２】
0003835567.tif 000003
【図３】
0003835567.tif 000004
【図４】
0003835567.tif 000005
【図５】
0003835567.tif 000006
【図６】
0003835567.tif 000007
【図７】
0003835567.tif 000008
【図８】
0003835567.tif 000009
【図９】
0003835567.tif 000010
【図１０】
0003835567.tif 000011
【図１１】
0003835567.tif 000012
【図１２】
0003835567.tif 000013