JP3023245B2 - 縦置型多気筒内燃機関 - Google Patents

縦置型多気筒内燃機関

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JP3023245B2 JP4160344A JP16034492A JP3023245B2 JP 3023245 B2 JP3023245 B2 JP 3023245B2 JP 4160344 A JP4160344 A JP 4160344A JP 16034492 A JP16034492 A JP 16034492A JP 3023245 B2 JP3023245 B2 JP 3023245B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、クランク軸を略鉛直
方向に配置するとともに、上下に配置した複数の気筒を
前記クランク軸に連結してなる縦置型多気筒内燃機関に
関し、特にその排ガス対策に関する。
【0002】
【従来の技術】縦置型多気筒内燃機関は船外機等で多く
採用されているところである。船外機等で採用されてい
る縦置型多気筒内燃機関は、各気筒の排気口からそれぞ
れ排気通路を下方に向け、その下流で合流した後、外部
に排ガスを排出するように構成している(例えば、特開
平4−39195号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、船外機等に
おいても排ガス浄化が強く要請されているところである
る。しかし、排気通路長が余り長くとれないことや、ス
ペースが極めて限られていること等から、いまだ十分な
排ガス対策が講じられていない。
【0004】一方、低速低負荷時には、掃気効率が低下
することから、不整燃焼が生じ易く、HC、CO等の未
燃ガスが多く排出されることとなる。特に船外機等で
は、アイドル回転以下で負荷運転する、所謂トローリン
グ運転領域があるため特に上記問題は深刻である。
【0005】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
で、その目的は低速低負荷時の未燃ガスの排出を軽減
し、且つかかる排ガス対策を実施するにあたり限られた
スペース内で行い得る多気筒内燃機関を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、クランク軸を
略鉛直に配置するとともに、上下に配置した複数の気筒
を前記クランク軸に連結してなる縦置型多気筒内燃機関
において、各気筒の燃焼室へ燃料を供給する燃料供給装
置と、前記燃焼室に開口した排気口から下方に向けて配
置した排気通路とを設け、低速低負荷時、前記気筒のう
ち下方に位置する気筒への燃料供給量をこれより上方に
位置する気筒への燃料供給量より少なくしたことを特徴
とする縦置型多気筒内燃機関である。
【0007】
【作用】本発明は、各気筒の排気通路の長さの長短に着
目し、低速低負荷時、排気通路長の短い下方に位置する
気筒への燃料供給量をこれより上方に位置する気筒への
燃料供給量よりも少なくし、排気通路長が短いがため排
気通路内でのHC、CO等の再燃焼が期待できない前記
下方に位置する気筒からのHC、CO等の排出が減少す
る。また、その他の気筒への燃料供給量が結果として増
加するので、掃気効率が低い低速低負荷時にも着火が確
実となる。なお、3気筒以上の内燃機関の場合、前記下
方に位置する気筒と前記上方に位置する気筒は任意の2
つの気筒を選択すればよく、これら選択された2つの気
筒より下方に位置する気筒がこれら2つの気筒のいずれ
の気筒よりも燃料供給量が多いときも、前記と同様な作
用を達成し得る。
【0008】
【実施例】図1は本発明による多気筒内燃機関が搭載さ
れた船外機の断面図である。図2は本発明の第1実施例
に係る燃料噴射制御装置等の全体図である。図3は図2
の燃料噴射制御装置等の作動を示すフローチャートであ
る。図4は本発明の第2実施例に係る燃料噴射制御装置
等の全体図である。
【0009】図1は本発明の縦置型多気筒内燃機関を船
外機に適用した場合の要部断面図である。11は船外機
で、この船外機11は、船体(不図示)に取り付けたド
ライブユニット13と、このドライブユニット13の上
部に載置され、本発明を適用した縦置型内燃機関たるエ
ンジン21と、このエンジン21の周囲を覆うカウリン
グ15により主に構成される。ドライブユニット13の
下方にはエンジン21により駆動回転されるプロペラ1
7が配置されている。
【0010】このエンジン21は、水冷式のV型6気筒
のクランク室圧縮式2サイクルエンジンである。エンジ
ン21は、上下の2つ部材からなる排気ガイド31を介
してドライブユニット13の上に載置されている。クラ
ンク軸22はシリンダブロック23内で略垂直に支持さ
れ、このクランク軸22が上下に配置された6つシリン
ダ25内のピストン44と連結されている。6つのシリ
ンダ25のうち、左舷側の3つのシリンダ25A、25
B、25Cは、上下にその軸が平行になるように上下に
積み重ねられ、また右舷側の3つのシリンダ25D、2
5E、25Fも左舷側のそれと同様に上下に積み重ねら
れ、これら2群のシリンダ25がクランク軸22を介し
V字状に配置されている。なお、本実施例では、6つの
気筒に個別に設けられている部材の参照番号について
は、その参照番号の後にA、B、C、D、E或いはFを
付した。これらA、B、Cは、順次左舷側の上部の気筒
から下部の気筒に対応した部材を、また、D、E、F
は、順次右舷側の上部の気筒から下部の気筒に対応した
部材を示すものである。
【0011】それぞれのシリンダ25には、それぞれ3
つの掃気通路45が設けられ、この掃気通路45が燃焼
室47とクランク室43とを連通している。また、シリ
ンダ25には、排気通路29が設けられ、この排気通路
29は燃焼室47内の既燃ガスを外部へ排出する。掃気
通路45はシリンダ25の摺動面に開口し、ピストン4
4の上下動により開閉される。また、排気通路29はシ
リンダ25の摺動面に排気口27を介し開口し、ピスト
ン44の上下動により開閉される。
【0012】図1に示す様に、各排気口27A、27
B、27C、27D、27E、27Fは、V字の間にや
や下方へ変位して開口している。排気通路29A、29
B、29Cは排気口27A、27B、27Cを出た後、
それぞれが合流しながら1本の排気通路となり下方に向
けて延び、排気ガイド31内を通って排気管33に接続
される。同様に、排気通路29D、29E、29Fは排
気口27D、27E、27Fを出た後、それぞれが合流
しながら1本の排気通路となって、下方に向けて延び、
排気ガイド31内を通って排気管33に接続される。も
って、両バンクからの排ガスは後述する排気膨張室37
内で合流する。なお、排気管33は、図1で示す様に、
右舷側(図1の右側)より左舷側(図1の左側)をより
下方に延ばしてある。これは、右舷側のシリンダ25D
が左舷側のシリンダ25Aより上側にオフセットしてい
るため、左舷側と右舷側の各排気通路29の長さを揃え
るためである。
【0013】ドライブユニット13内には、筒状のマフ
ラ35が挿入支持され、その内部に排気膨張室37を形
成している。同様に排気ガイド31内にはアイドリング
用の副排気膨張室39が形成され、上流を上記排気膨張
室37と下流を図示しないアイドルポートと連通してい
る。排気膨張室37内の排ガスはドライブユニット13
内の通路を通って下方に導かれ、プロペラ17のボス部
中央の主排気出口19を通って水中へ放出される。副排
気膨張室39内の排ガスは、アイドルポート(不図示)
を介して水面上の大気中に放出される。
【0014】次に、図2を用いて本実施例を更に詳しく
説明する。シリンダブロック23内にはクランク室43
が形成され、このクランク室43内にクランク軸22が
収納される。クランク軸22はシリンダ25C内で摺動
するピストン44Cと連結している。クランク室43C
は逆止弁42Cを介して吸気通路41Cと連通してい、
吸気通路41Cに設けた絞弁46Cにより、その吸入空
気量が制御されている。シリンダヘッドには点火プラグ
53Cと燃料噴射弁51Cがそれぞれ燃焼室47Cへ臨
む様に取り付けられている。以上の構成は、他の気筒に
ついても同様である。
【0015】次に、燃料経路について説明する。燃料タ
ンク55内の燃料は燃料ポンプ57の作用により、燃料
フィルタ56を介して燃料噴射弁51へ供給される。燃
料噴射弁51の下流にはレギュレータ58が設けられ、
燃料圧が一定以上になった場合に、戻し通路を介して燃
料タンク55へ戻すことにより、燃料噴射弁51に供給
される燃料を常時一定圧力に保持している。
【0016】このエンジン21には各種のセンサ類が設
けられている。すなわち、クランク軸22付近には基準
クランク角検出センサ60、パルサコイル63が設けら
れ、また、クランク室43には、クランク室内圧センサ
61が設けられている。これらセンサ類の情報は各種の
制御装置に伝達される。
【0017】次に、点火プラグ53を点火着火させるた
めの点火装置71について説明する。73は1次コイ
ル、75は2次コイル、77はサイリスタ、78はコン
デンサである。周知の様に、1次コイル73によりコン
デンサ78に電荷が蓄積される。後述する点火信号制御
装置70から、サイリスタ77のトリガーへ信号が入っ
た時、コンデンサ78から2次コイル75に流れ、もっ
て2次コイルに高電圧を励起し、これが点火プラグ53
に導かれ、点火着火させることになる。
【0018】次に、点火信号制御装置70について説明
する。
【0019】点火信号制御装置70には各種の情報が入
力され、これらの情報を演算処理すうことにより、点火
装置71を作動せしめている。すなわち、基準クランク
角検出センサ60からの情報、パルサコイル63からの
情報、エンジン回転数検出装置64からの情報、吸入空
気量算出装置69からの情報あるいは点火タイミング基
準データメモリ72からの情報に基づき、これら情報を
演算処理することにより点火装置71のトリガーに信号
を送る。
【0020】次に、燃料噴射制御装置59について説明
する。
【0021】燃料噴射制御装置59も同様に各種のセン
サからの情報に基づき燃料噴射弁51を開閉制御してい
る。すなわち、燃料噴射制御装置59には、基準クラン
ク角検出センサ60からの情報、エンジン回転数検出装
置64からの情報、エンジン温度センサ79からの情
報、リモコン(不図示)のシフト位置を検出するシフト
位置検出センサ80からの情報、吸入空気量演算装置5
8からの情報あるいは噴射制御基準データメモリ67か
らの情報が入力され、これらを燃料噴射制御装置59内
で演算処理して、各気筒に設けた燃料噴射弁51を個別
に開閉制御し、もって、気筒毎の燃料噴射時期、噴射量
を制御している。
【0022】次に、本実施例の噴射制御装置59の作動
を図3のフローチャートを用いて説明する。
【0023】記述の各種センサからの情報(データ)を
ステップ100で読み取る。まず、シフト位置センサ8
0から読み取った情報に基づき、ステップ102におい
てニュートラルか否かを判別し、YESの場合にはステ
ップ108に進める。NOの場合にはステップ104に
進め、このステップにてエンジン回転数検出装置64等
の情報に基づき、低速か否か、或いは減速中か否かを判
別する。これらのいずれかに該当する場合にはYESと
し、ステップ108に進める。いずれにも該当しない場
合にはNOとし、ステップ106に進め、全気筒の燃料
噴射量を通常時の噴射量で制御する。
【0024】ステップ108では、エンジン温度センサ
79で読み取ったエンジン温度Tが所定温度Te 以上か
否かを判別し、YESの場合には、ステップ110に進
める。NOの場合には、ステップ118に進め、全気筒
の燃料噴射量を通常時の噴射量より増やす様に制御す
る。これにより、エンジン21の暖機を促進させる。ス
テップ110では更にその温度Tがオーバーヒートの温
度TO 以上か否かを判別し、YESの場合には、すなわ
ちオーバーヒートの場合には、点火信号制御装置70が
失火制御を行る。この制御はエンジン回転速度Nが所定
の低回転域(例えば回転数NO 以下)になるまで続け、
以下になった時、この制御を解除してステップ100に
戻す。
【0025】ステップ110において、エンジン温度T
がTe 以下の場合には、ステップ116に進める。本ス
テップ116が、本発明の主要な制御の部分である。す
なわち、それぞれのバンクの最下方に位置する気筒25
C(第3気筒)、25F(第6気筒)のいずれか或いは
両方の気筒の燃料噴射量を他の気筒の燃料噴射量より減
ずるか或いは停止させる。各バンクの最下方に位置する
気筒の排気通路29の長さが短く、再燃焼が期待できな
いが、この気筒分についての燃料噴射量が減ぜられ、或
いは停止されているので、この気筒25C、25Fから
の未燃ガスの排出量が少なくなり、HC、CO等の排出
が減少する。また、上位の位置の気筒(第1(25
A)、2(25B)、4(25D)、5気筒(25
E))への燃料供給量が結果として増加するので、掃気
効率が低い低速低負荷時にも着火が確実となる。また、
前記の気筒から仮に未燃ガスが排出されたとしても、そ
の長い排気通路中で再燃焼し、HC、CO等の排出が防
止される。
【0026】なお、ステップ116において第3気筒2
5C又は第6気筒25Fへの燃料噴射量をそれより上方
の気筒より少なくする例を示したが、これにかえ、次の
例が考えられる。例えば、 第1気筒25Aより第2
気筒25Bへの燃料噴射量を少なくする例、 の例
に加え第3気筒25Cと第1気筒25Aへの燃料噴射量
を略同一にする例、 第1気筒25Aへの燃料噴射量
を最大とし、第3気筒25C、第2気筒25Cと順次じ
減ずる例が挙げられる。すなわち、少なくとも2つの気
筒のうち、下方に位置する気筒について他の気筒より少
なくする或いは停止すれば良い。これによって排ガス浄
化が達成される。なお、本実施例では、燃料を減少又は
停止する両方の例を示したが、停止させれば、最下方の
気筒から未燃ガスが排出されないので、より排気浄化上
好ましい。
【0027】上記制御は、本実施例ではエンジン温度が
所定以上の時のみ実施する。これは、エンジン温度が所
定温度に満たないときには、上記制御を行っても、排気
通路29内での再燃焼が期待できないから、この場合に
は、ステップ118で暖機処理した後、上記制御するこ
ととした。
【0028】また、上記制御は、シフトがニュートラル
にあるか又は、ニュートラルにない場合には低速時或い
は減速時にのみ行い、これらに該当しない場合には、通
常の燃料噴射量制御を行う(ステップ106)
【0029】図4は本発明の第2実施例に係る燃料噴射
制御装置等の全体図である。
【0030】第1実施例が水冷式のV型6気筒のクラン
ク室圧縮式2サイクルエンジンに対する燃料噴射制御装
置であるのに対し、第2実施例は水冷式の直列型3気筒
のクランク室圧縮式2サイクルエンジンに対する燃料噴
射制御装置である。すなわち、V型と直列型、6気筒と
3気筒が主要な相違であり、これらの相違に伴う燃料噴
射弁51等の数がそれぞれ相違する。
【0031】以上の相違に伴い、第2実施例は、最下方
に位置する気筒が1つのみであるので、低速低負荷時に
燃料噴射量を減少又は停止する気筒が最下方に位置する
1つの気筒のみとなる。他の構成、機能、作用におい
て、本質的な相違はなく、従って、第1実施例の参照番
号と同一の参照番号を付すことにより、その説明を省略
する。
【0032】なお、上記2つの実施例は、燃料供給量を
少なくする気筒として、最下方に位置する気筒を例示し
たが、本発明は、最下方に位置する気筒に限らず、それ
より上方に位置する気筒であっても、最上方に位置する
気筒でなけらば同様に適用し得る。
【0033】以上2つの実施例では、いずれも筒内燃料
噴射式の例を示したが、吸気通路に燃料を噴射する例、
すなわち、吸気管燃料噴射式であっても同様に適用でき
ることはいうまでもない。要は、各気筒へ燃料を個別に
供給制御できる装置であればよい。
【0034】また、本実施例では、クランク室圧縮式2
サイクルエンジンの例を示したが、この式のエンジンの
みならず、4サイクルエンジンにも同様に適用できる。
【0035】更に、本実施例では、排気通路が下流で合
流する例を示したが、この式のものに限らず、各気筒毎
に独立した排気通路の例の場合にも同様に適用できるこ
とはいうまでもない。要は、排気通路の長さに長短のあ
る縦置式の多気筒エンジンであれば同様に適応し得る。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明は、低速低負荷時
の未燃ガスに起因する排ガス悪化が防止しされ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多気筒内燃機関が搭載された船外
機の断面図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る燃料噴射制御装置等
の全体図である。
【図3】図2の燃料噴射制御装置等の作動を示すフロー
チャートである。
【図4】本発明の第2実施例に係る燃料噴射制御装置等
の全体図である。
【符号の説明】
11・・・・船外機 21・・・・エンジン 22・・・・クランク軸 25・・・・シリンダ(気筒) 25F・・・シリンダ(最も下方の気筒) 27・・・・排気口 29・・・・排気通路 37・・・・排気膨張室 39・・・・副排気膨張室 47・・・・燃焼室 51・・・・燃料噴射弁 59・・・・燃料噴射制御装置 70・・・・点火信号制御装置 79・・・・エンジン温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/34 F02D 41/36 B 41/36 45/00 310J 45/00 310 B63H 21/26 E (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 75/00 B63H 20/24 F02B 67/00 F02B 75/18 F02D 41/34 F02D 41/36 F02D 45/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クランク軸を略鉛直に配置するととも
    に、上下に配置した複数の気筒を前記クランク軸に連結
    してなる縦置型多気筒内燃機関において、各気筒の燃焼
    室へ燃料を供給する燃料供給装置と、前記燃焼室に開口
    した排気口から下方に向けて配置した排気通路とを設
    け、低速低負荷時、前記気筒のうち下方に位置する気筒
    への燃料供給量をこれより上方に位置する気筒への燃料
    供給量より少なくしたことを特徴とする縦置型多気筒内
    燃機関。
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