JP3394783B2 - 燃料噴射式内燃機関 - Google Patents
燃料噴射式内燃機関Info
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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、吸入空気量を演算
し、この演算された吸入空気量に基づいて燃料噴射量を
制御する燃料噴射式内燃機関に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の燃料噴射式内燃機関では、燃料噴
射量を吸入空気量に応じて制御するため、吸入空気量を
検出することが行われてきた。従来、吸入空気量の検出
には、空気流量計を用いて直接検出する方法が採用され
てきたが、吸気抵抗が増大する、特性変化が生じる等の
理由から、最近では、空気流量計を用いることなく、内
燃機関の運転状況から演算することが行われている。 【０００３】通常、内燃機関においては排気出口が大気
開放になっているために、エンジン回転数とスロットル
開度と吸入空気量とは、ほぼどのような運転領域におい
ても一義的に決まる。したがって、内燃機関の運転状況
として、たとえばエンジン回転数とスロットル開度を検
出し、これらに基づいて演算により吸入空気量を検出で
きる。 【０００４】その他、演算により吸入空気量を検出でき
る従来例として、特公平２−４７８５号が存在する。こ
の従来例は、機関運転中常に掃気ポート開孔直前のクラ
ンク室内圧と掃気ポート閉孔付近のクランク室内圧との
差圧から吸入空気量を求め、この吸入空気量に基づいて
燃料噴射量を制御している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】船外機等の内燃機関に
おいては、速度・搭載重量の変化や何らかの外的要因に
より、スロッル開度，エンジン回転数が同一でも吸入空
気量が変動し、吸入空気量演算値と実際の吸入空気量と
の間で誤差が発生するおそれがある。 【０００６】しかしながら前期従来例では、吸入空気量
演算値に基づいて燃料噴射を行っているため、燃料噴射
式内燃機関の性能低下を避けることができないという問
題があった。 【０００７】そこで、この発明は空気吸入量演算値に基
づいて燃料噴射を行っても、良好な特性が発揮できる燃
料噴射式内燃機関を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、吸入空気量を演算する吸入空気量演算手段
と、吸入空気量演算手段によって求めた吸入空気量演算
値に基づいて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段
と、エンジンから延在し且つ排気を水中に排出する排気
管の下流端から排出された排気によって該排気管の外周
部に位置する排気通路に形成された排気溜りの圧力を検
出する圧力検出手段と、この圧力検出手段によって検出
した圧力検出値に応じて、前記吸入空気量演算値を補正
するための補正係数を用いて前記吸入空気量演算値を補
正する補正手段と、を備える船外機であって、前記補正
手段は、前記圧力検出値が所定の範囲内にあるときに
は、該圧力検出値に基づいて前記補正係数を求める一
方、前記圧力検出値が所定の範囲内にないときには、前
記補正係数を特定値に固定する、船外機であることを特
徴とする。 【０００９】 【作用】速度・搭載重量の変化、排気系の形状、大気圧
等の外的要因、その他により発生し、吸入空気量演算値
と実際の吸入空気量との間で誤差を発生する原因となる
排気通路の背圧変化や排気脈動等の圧力変動を、圧力検
出手段により検出し、この検出値に基づいて吸入空気量
演算値および燃料噴射量の少なくとも一つを補正するこ
とにより、吸入空気量演算値に基づいて燃料噴射を行っ
ても良好な特性が発揮できる燃料噴射式内燃機関を提供
できる。 【００１０】 【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図２は、本実施例に係わる燃料噴射式２サイクル内
燃機関１０を模式的に示すものである。シリンダ１２内
にはピストン１４が設けられ、このピストンはクランク
ケース１８内のクランク室２４を貫通するクランク軸２
０にコンロッド２２を介して連結している。 【００１１】前記シリンダ１２の壁面には吸気ポート３
０が設けられ、この吸気ポートには、リード弁２８を介
して吸気管２６が接続されている。また、シリンダ１２
の壁面には排気ポート３２及び掃気ポート３６が形成さ
れ、排気ポート３２に排気管３４が接続されており、ま
た、掃気ポート３６は掃気通路３８によってクランク室
２４に連通されている。尚、燃焼室の頂部には点火栓１
６が固定されている。 【００１２】符号６０は燃料噴射系統であり、この燃料
噴射系統は、燃料タンク４０と、燃料中の異物を除去す
るストレーナ４２と、電磁式燃料供給ポンプ４４と、燃
料を吸気通路内に噴射するインジェクタ４６と、燃料ポ
ンプ４４からインジェクタ４６に圧送される燃料圧を調
整し、燃料圧が所定圧以上になった場合は燃料の一部を
パイプ５０を介して前記燃料タンク４０へ還流する圧力
調整器４８と、から構成される。 【００１３】符号５６は、エンジンから延在し且つ排気
を水中に排出する排気管の下流端から排出された排気に
よって該排気管の外周部に位置する排気通路に形成され
た排気溜りの圧力を検出する圧力検出値に基づいて吸入
空気量演算値または燃料噴射量を補正するＥＣＵ（エレ
クトリック コントロール ユニット）であり、このＥＣ
Ｕには、次の各種のセンサから種々の検出信号が入力さ
れる。 【００１４】符号７０は、燃焼室内圧を検出する圧力セ
ンサ、符号７２はスロットル角度を検出するスロットル
角度センサ、符号７４はクランク室内圧を検出する圧力
センサ、符号７６はクランク室２４での吸気温を検出す
る吸気温センサ、符号７８はクランク角センサ、符号８
０はシリンダボディ６２の温度を検出するエンジン温度
センサ、符号８２は排気系通路６４内における前記排気
溜りの圧力を検出する圧力センサである。尚、この圧力
センサ８２は、その耐圧値を越えない範囲で排気系通路
の所定箇所に設置される。 【００１５】また、ＥＣＵ５６にはこれらの検出信号の
他、大気圧、冷却水温度、及びエンジン振動の各々の検
出値が入力されている。 【００１６】ＥＣＵはＲＯＭに予め設定されたプログラ
ムに従い、これら各種の検出信号から吸入空気量を演算
して燃料噴射量を求め、この燃料噴射量に基づいて前記
インジェクタ４６への通電時間を決定し、この通電時間
の間インジェクタ作動信号Ｈ１を当該インジェクタ４６
に出力する。 【００１７】ここで、排気系通路の圧力を検出する圧力
検出値に基づいて吸入空気量演算値または燃料噴射量を
補正することが、吸入空気量演算値に基づいて燃料噴射
を行っても良好な特性を発揮できる理由について説明す
る。 【００１８】吸入空気量は内燃機関の運転状況を検出
し、この検出値に基づく演算により一義的に求めること
ができる。運転状況として例えばエンジン回転数Ｎ（Ｒ
ＰＭ）とスロットル開度（Ｔｈ．θ）を検出したとする
と、内燃機関における排気出口は大気開放になっている
ために、図３に示すように、これらの検出値に基づいて
吸入空気量を一義的に決定することができる。図３は、
エンジン回転数およびスロットル開度が増大するにした
がって吸入空気量が増大し、しかもエンジン回転数およ
びスロットル開度から吸入空気量が一義的に演算できる
ことを示している。 【００１９】しかしながら、たとえば船外機のように船
の速度・搭載重量の変化により排気系通路の背圧が変化
する機関や、なんらかの外的要因により背圧が変化する
機関では、２サイクルエンジンで言えば吹き抜けが増大
するため、図４に示すように背圧が増加するにしたがっ
て実際の吸入空気量が減少し、所定のエンジン回転数
（ＲＰＭ）とスロットル開度（Ｔｈ．θ）の時の空気量
演算値（ＱA1〜ＱA6，図３参照）と実際の吸入空気量と
の間に誤差が発生する。 【００２０】したがって、吸入空気量の演算値に基づい
て燃料噴射を行うと、最適空燃比を達成することができ
ない、吸入空気量が少ないことによる出力の低下等の問
題が生じ内燃機関の性能を低下させる。 【００２１】そこで、排気系通路値の背圧検出値に基づ
いて吸入空気量演算値を少なくする補正をして燃料噴射
量を減らすことにより最適空燃比を達成したり、または
これとは逆に吸入空気量演算値を増やす補正を行って燃
料噴射量を増大させてエンジン回転を上げることによ
り、結果として空気量を増加させて背圧による内燃機関
の出力低下を補償することができる。 【００２２】吸入空気量演算値の補正は、例えば、背圧
と補正係数との関係を予め定めておき、この補正係数を
吸入空気量演算値に乗じることにより実行される。図５
は、吸入空気量演算値がＱA1〜ＱA6のそれぞれの時の背
圧と補正係数（Ｋ）の関係を示したものである。この図
に示すように、スロットルが全閉で吸入空気量が最小
（ＱA1）の時、Ｋ＝１であり、スロットル開度を開放し
て吸入空気量が増え、背圧が増大するにしたがってＫ＜
１になる。したがって、このような補正係数を乗じるこ
とにより吸入空気量演算値が減少側に補正され、補正空
気量に基づいて燃料噴射量を演算すれば、燃料噴射量も
補正前よりも減少し最適な空燃比を達成できる。 【００２３】吸入空気量演算値の補正としては、図５に
示すようにＫ＜１の補正係数を乗じるものの他、図６に
示すようにＫ＞１のものを乗じて吸入空気量演算値を増
加側に補正するものがある。この補正後の吸入空気量演
算値に基づいて燃料噴射を行うと、燃料噴射量を増大さ
せてエンジン回転を上げることができ、結果として空気
量を増加させて背圧による内燃機関の出力低下を補償す
ることができる。 【００２４】燃料噴射量は吸入空気量演算値に対して１
対１に決定されるため、燃料噴射量と背圧との関係とし
ては、吸入空気量演算値と背圧との関係と略同一になも
のが得られる。したがって、補正係数と燃料噴射量との
関係として図５，６と同様なものが得られるため、吸入
空気量演算値を補正することなく燃料噴射量を求め、こ
の燃料噴射量の演算値を補正しても良い。そして、吸入
空気量演算値および燃料噴射量演算値の両方を補正して
も良い。 【００２５】吸入空気量（Ｑ）の決定方法としては、図
３のようにエンジン回転数とスロットル開度とによるも
のの他、図７のように掃気ポート開孔直前のクランク室
内圧（以下、「ＰSO」という）とエンジン回転数とから
決定することもできる（図７に示すＱA1〜ＱA6は図３の
ＱA1〜ＱA6に相当する）。この他、クランク室内圧から
求める方法、クランク室内圧の変動により決定する方
法、特公平２−４７８５号に記載されているように、Ｐ
SOと掃気ポート閉孔付近のクランク室内圧（以下、「Ｐ
SC」という）との差圧から吸入空気量を求める方法、吸
気管内圧から求める方法、クランク室内圧とエンジン回
転数とから決定する方法等あらゆる方法を使用すること
ができる。 【００２６】これら各エンジン回転数等と吸入空気量と
の関係を予め求め、そしてこの関係をＥＣＵのＲＯＭに
設定記憶しておくことにより、各検出値から吸入空気量
を演算することができる。 【００２７】次に、図２の実施例の動作を前記ＥＣＵ５
６のＲＯＭに設定された処理プログラムに従って説明す
る。図８はこの処理プログラムを示すものであり、所定
時間毎に繰り返し実行される。 【００２８】先ずＳ１において、クランク角センサ２０
からの角度信号を読み込みクランク角を検出する。Ｓ２
においては、圧力センサ７４から圧力信号を読み込み、
クランク室内圧力を検出する。Ｓ３では、Ｓ１で読み込
まれたクランク角度信号のパルス間隔を計測することに
より、エンジン回転数（Ｎ）ＲＰＭを検出する。 【００２９】次いでＳ４に移行し、Ｓ１において検出さ
れたクランク角から各サイクルにおける掃気ポートが開
孔する直前のタイミングを決定し、この時のクランク室
の内圧であるＰSOおよびエンジン回転数（Ｎ）を検出
し、これらの値をＣＰＵに一時記憶する。尚、エンジン
が高回転になるとクランク角の検出値と実際のクランク
角との間にずれが発生し、このずれにより前記ＰSOの値
が変動することになるので、予めこのずれ量を補償して
掃気ポートが開孔する直前のタイミングを決定すること
が好ましい。また、ＰSOおよびエンジン回転数（Ｎ）と
しては数サイクル分を平均した値を用いても良い。 【００３０】次いでＳ５に移行し、ＰSOとエンジン回転
数（Ｎ）とから基本吸入空気量（ＱAi）を演算する。図
７は、背圧が最小である場合のＰSOおよびエンジン回転
数（Ｎ）と基本空気量（ＱAi）との関係を示したもので
あり、このような特性を予め求め、これをＥＣＵ５６の
ＲＯＭに記憶テーブルの形で予め設定記憶しておくこと
により、基本吸入空気量を演算することができる。 【００３１】次いでＳ６に移行し、前記圧力センサ８２
から、排気系通路内における前記排気溜りの圧力を検出
し、Ｓ７において、所定のクランク角度時における背圧
値（Ｐi）を決定する。ここで、背圧の値としては所定
クランク角度の瞬時値、中央値、平均値、ピーク値、最
高ピーク値−最低ピーク値の差値等背圧に関するもので
あればどのようなもなものであっても当該背圧値から一
義的に補正値を決定することができる。 【００３２】Ｓ８では、背圧値（Ｐi ）が正常であるか
否かが判定される。この判定に際しては、背圧値
（Ｐi ）がたとえば所定範囲内にあるか否かが考慮さ
れ、あるサイクルにおける背圧検出信号にたとえばセン
サ等の故障による異常が発生しているか否かが判断され
る。 【００３３】次いで、Ｓ９に移行し図９に基づき基本吸
入空気量（ＱAi）と背圧値（Ｐi ）とから補正係数を決
定する。図９は前記図５の特性図を三次元マップの形に
表現したものであり、予めＥＣＵ５６のＲＯＭに設定記
憶される。 【００３４】Ｓ１０においては、前記Ｓ５において決定
された基本吸入空気量（ＱAi）にＳ９において決定され
た補正係数（Ｋij）を乗じることにより補正吸入空気量
を演算する。 【００３５】前記Ｓ８において、背圧値（Ｐi ）が正常
でないと判定されるとＳ１１に移行し、Ｓ９で説明した
図９に示す三次元マップを参照することなく補正係数を
特定値に固定し、Ｓ１１においてこの補正係数（特定
値）を基本吸入空気量（ＱAi）に乗じる。ここで、補正
係数を特定値に固定するのは、背圧検出値が異常範囲に
あるとこの背圧値から補正係数を決定し、これを吸入空
気量に乗じると正確な空気量を得ることができないから
である。尚、背圧検出値が異常になった場合は、背圧値
（Ｐi ）が異常になるサイクルの直前のサイクルでの補
正値をそのまま維持するようにしても良い。 【００３６】吸入空気量は大気圧、吸気温等より若干変
動するため、Ｓ１２において各種センサからの検出信号
の値により定められる補正係数を前記補正吸入空気量に
乗じて最終吸入空気量を演算する。 【００３７】次いで、Ｓ１３では吸入空気量と燃料噴射
量との相関であるＡ／Ｆマップに基づき、前記Ｓ１２の
最終吸入空気量から燃料噴射量を決定し、Ｓ１４におい
て前記インジェクタからこの燃料量が噴射されるように
インジェクタへの通電時間を制御する。そして、インジ
ェクタへの通電信号Ｈ１はＥＣＵに予め設定された所定
プログラムにしたがい、運転状況にとって最適な間隔で
クランク角θに周期して間欠的に出力される。 【００３８】以上の結果、ＥＣＵ５６は背圧値にもとづ
いて吸入空気量を補正することができるため、最適空燃
比を達成することができその結果燃料噴射式内燃機関の
性能を向上することができる。特に、背圧の影響は複数
気筒型の内燃機関で顕著であるため、本発明の効果は複
数気筒型の内燃機関でより著しい。 【００３９】尚、補正係数は背圧と基本吸入空気量によ
り決定されたが、背圧とエンジン回転数、背圧とスロッ
トル開度のいずれかによって決定することもできる。 【００４０】また、前記実施例では、掃気開始直前のタ
イミングをクランク角検出値に基づいて決定したが、前
記特公平２−４７８５号に記載されるように、ピストン
が掃気ポートを開く位置の直前で互い連通する連通孔を
シリンダとピストンに設け、これにより開孔のタイミン
グを決定して、この時のクランク室内圧を検出するよう
にしても良い。 【００４２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は圧力検出
値に基づいて吸入空気量演算値および燃料噴射量の少な
くとも一つを補正する構成となっているから、空気吸入
量演算値に基づいて燃料噴射を行っても、良好な特性が
発揮できる燃料噴射式内燃機関を提供することができ
る。
し、この演算された吸入空気量に基づいて燃料噴射量を
制御する燃料噴射式内燃機関に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の燃料噴射式内燃機関では、燃料噴
射量を吸入空気量に応じて制御するため、吸入空気量を
検出することが行われてきた。従来、吸入空気量の検出
には、空気流量計を用いて直接検出する方法が採用され
てきたが、吸気抵抗が増大する、特性変化が生じる等の
理由から、最近では、空気流量計を用いることなく、内
燃機関の運転状況から演算することが行われている。 【０００３】通常、内燃機関においては排気出口が大気
開放になっているために、エンジン回転数とスロットル
開度と吸入空気量とは、ほぼどのような運転領域におい
ても一義的に決まる。したがって、内燃機関の運転状況
として、たとえばエンジン回転数とスロットル開度を検
出し、これらに基づいて演算により吸入空気量を検出で
きる。 【０００４】その他、演算により吸入空気量を検出でき
る従来例として、特公平２−４７８５号が存在する。こ
の従来例は、機関運転中常に掃気ポート開孔直前のクラ
ンク室内圧と掃気ポート閉孔付近のクランク室内圧との
差圧から吸入空気量を求め、この吸入空気量に基づいて
燃料噴射量を制御している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】船外機等の内燃機関に
おいては、速度・搭載重量の変化や何らかの外的要因に
より、スロッル開度，エンジン回転数が同一でも吸入空
気量が変動し、吸入空気量演算値と実際の吸入空気量と
の間で誤差が発生するおそれがある。 【０００６】しかしながら前期従来例では、吸入空気量
演算値に基づいて燃料噴射を行っているため、燃料噴射
式内燃機関の性能低下を避けることができないという問
題があった。 【０００７】そこで、この発明は空気吸入量演算値に基
づいて燃料噴射を行っても、良好な特性が発揮できる燃
料噴射式内燃機関を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、吸入空気量を演算する吸入空気量演算手段
と、吸入空気量演算手段によって求めた吸入空気量演算
値に基づいて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段
と、エンジンから延在し且つ排気を水中に排出する排気
管の下流端から排出された排気によって該排気管の外周
部に位置する排気通路に形成された排気溜りの圧力を検
出する圧力検出手段と、この圧力検出手段によって検出
した圧力検出値に応じて、前記吸入空気量演算値を補正
するための補正係数を用いて前記吸入空気量演算値を補
正する補正手段と、を備える船外機であって、前記補正
手段は、前記圧力検出値が所定の範囲内にあるときに
は、該圧力検出値に基づいて前記補正係数を求める一
方、前記圧力検出値が所定の範囲内にないときには、前
記補正係数を特定値に固定する、船外機であることを特
徴とする。 【０００９】 【作用】速度・搭載重量の変化、排気系の形状、大気圧
等の外的要因、その他により発生し、吸入空気量演算値
と実際の吸入空気量との間で誤差を発生する原因となる
排気通路の背圧変化や排気脈動等の圧力変動を、圧力検
出手段により検出し、この検出値に基づいて吸入空気量
演算値および燃料噴射量の少なくとも一つを補正するこ
とにより、吸入空気量演算値に基づいて燃料噴射を行っ
ても良好な特性が発揮できる燃料噴射式内燃機関を提供
できる。 【００１０】 【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図２は、本実施例に係わる燃料噴射式２サイクル内
燃機関１０を模式的に示すものである。シリンダ１２内
にはピストン１４が設けられ、このピストンはクランク
ケース１８内のクランク室２４を貫通するクランク軸２
０にコンロッド２２を介して連結している。 【００１１】前記シリンダ１２の壁面には吸気ポート３
０が設けられ、この吸気ポートには、リード弁２８を介
して吸気管２６が接続されている。また、シリンダ１２
の壁面には排気ポート３２及び掃気ポート３６が形成さ
れ、排気ポート３２に排気管３４が接続されており、ま
た、掃気ポート３６は掃気通路３８によってクランク室
２４に連通されている。尚、燃焼室の頂部には点火栓１
６が固定されている。 【００１２】符号６０は燃料噴射系統であり、この燃料
噴射系統は、燃料タンク４０と、燃料中の異物を除去す
るストレーナ４２と、電磁式燃料供給ポンプ４４と、燃
料を吸気通路内に噴射するインジェクタ４６と、燃料ポ
ンプ４４からインジェクタ４６に圧送される燃料圧を調
整し、燃料圧が所定圧以上になった場合は燃料の一部を
パイプ５０を介して前記燃料タンク４０へ還流する圧力
調整器４８と、から構成される。 【００１３】符号５６は、エンジンから延在し且つ排気
を水中に排出する排気管の下流端から排出された排気に
よって該排気管の外周部に位置する排気通路に形成され
た排気溜りの圧力を検出する圧力検出値に基づいて吸入
空気量演算値または燃料噴射量を補正するＥＣＵ（エレ
クトリック コントロール ユニット）であり、このＥＣ
Ｕには、次の各種のセンサから種々の検出信号が入力さ
れる。 【００１４】符号７０は、燃焼室内圧を検出する圧力セ
ンサ、符号７２はスロットル角度を検出するスロットル
角度センサ、符号７４はクランク室内圧を検出する圧力
センサ、符号７６はクランク室２４での吸気温を検出す
る吸気温センサ、符号７８はクランク角センサ、符号８
０はシリンダボディ６２の温度を検出するエンジン温度
センサ、符号８２は排気系通路６４内における前記排気
溜りの圧力を検出する圧力センサである。尚、この圧力
センサ８２は、その耐圧値を越えない範囲で排気系通路
の所定箇所に設置される。 【００１５】また、ＥＣＵ５６にはこれらの検出信号の
他、大気圧、冷却水温度、及びエンジン振動の各々の検
出値が入力されている。 【００１６】ＥＣＵはＲＯＭに予め設定されたプログラ
ムに従い、これら各種の検出信号から吸入空気量を演算
して燃料噴射量を求め、この燃料噴射量に基づいて前記
インジェクタ４６への通電時間を決定し、この通電時間
の間インジェクタ作動信号Ｈ１を当該インジェクタ４６
に出力する。 【００１７】ここで、排気系通路の圧力を検出する圧力
検出値に基づいて吸入空気量演算値または燃料噴射量を
補正することが、吸入空気量演算値に基づいて燃料噴射
を行っても良好な特性を発揮できる理由について説明す
る。 【００１８】吸入空気量は内燃機関の運転状況を検出
し、この検出値に基づく演算により一義的に求めること
ができる。運転状況として例えばエンジン回転数Ｎ（Ｒ
ＰＭ）とスロットル開度（Ｔｈ．θ）を検出したとする
と、内燃機関における排気出口は大気開放になっている
ために、図３に示すように、これらの検出値に基づいて
吸入空気量を一義的に決定することができる。図３は、
エンジン回転数およびスロットル開度が増大するにした
がって吸入空気量が増大し、しかもエンジン回転数およ
びスロットル開度から吸入空気量が一義的に演算できる
ことを示している。 【００１９】しかしながら、たとえば船外機のように船
の速度・搭載重量の変化により排気系通路の背圧が変化
する機関や、なんらかの外的要因により背圧が変化する
機関では、２サイクルエンジンで言えば吹き抜けが増大
するため、図４に示すように背圧が増加するにしたがっ
て実際の吸入空気量が減少し、所定のエンジン回転数
（ＲＰＭ）とスロットル開度（Ｔｈ．θ）の時の空気量
演算値（ＱA1〜ＱA6，図３参照）と実際の吸入空気量と
の間に誤差が発生する。 【００２０】したがって、吸入空気量の演算値に基づい
て燃料噴射を行うと、最適空燃比を達成することができ
ない、吸入空気量が少ないことによる出力の低下等の問
題が生じ内燃機関の性能を低下させる。 【００２１】そこで、排気系通路値の背圧検出値に基づ
いて吸入空気量演算値を少なくする補正をして燃料噴射
量を減らすことにより最適空燃比を達成したり、または
これとは逆に吸入空気量演算値を増やす補正を行って燃
料噴射量を増大させてエンジン回転を上げることによ
り、結果として空気量を増加させて背圧による内燃機関
の出力低下を補償することができる。 【００２２】吸入空気量演算値の補正は、例えば、背圧
と補正係数との関係を予め定めておき、この補正係数を
吸入空気量演算値に乗じることにより実行される。図５
は、吸入空気量演算値がＱA1〜ＱA6のそれぞれの時の背
圧と補正係数（Ｋ）の関係を示したものである。この図
に示すように、スロットルが全閉で吸入空気量が最小
（ＱA1）の時、Ｋ＝１であり、スロットル開度を開放し
て吸入空気量が増え、背圧が増大するにしたがってＫ＜
１になる。したがって、このような補正係数を乗じるこ
とにより吸入空気量演算値が減少側に補正され、補正空
気量に基づいて燃料噴射量を演算すれば、燃料噴射量も
補正前よりも減少し最適な空燃比を達成できる。 【００２３】吸入空気量演算値の補正としては、図５に
示すようにＫ＜１の補正係数を乗じるものの他、図６に
示すようにＫ＞１のものを乗じて吸入空気量演算値を増
加側に補正するものがある。この補正後の吸入空気量演
算値に基づいて燃料噴射を行うと、燃料噴射量を増大さ
せてエンジン回転を上げることができ、結果として空気
量を増加させて背圧による内燃機関の出力低下を補償す
ることができる。 【００２４】燃料噴射量は吸入空気量演算値に対して１
対１に決定されるため、燃料噴射量と背圧との関係とし
ては、吸入空気量演算値と背圧との関係と略同一になも
のが得られる。したがって、補正係数と燃料噴射量との
関係として図５，６と同様なものが得られるため、吸入
空気量演算値を補正することなく燃料噴射量を求め、こ
の燃料噴射量の演算値を補正しても良い。そして、吸入
空気量演算値および燃料噴射量演算値の両方を補正して
も良い。 【００２５】吸入空気量（Ｑ）の決定方法としては、図
３のようにエンジン回転数とスロットル開度とによるも
のの他、図７のように掃気ポート開孔直前のクランク室
内圧（以下、「ＰSO」という）とエンジン回転数とから
決定することもできる（図７に示すＱA1〜ＱA6は図３の
ＱA1〜ＱA6に相当する）。この他、クランク室内圧から
求める方法、クランク室内圧の変動により決定する方
法、特公平２−４７８５号に記載されているように、Ｐ
SOと掃気ポート閉孔付近のクランク室内圧（以下、「Ｐ
SC」という）との差圧から吸入空気量を求める方法、吸
気管内圧から求める方法、クランク室内圧とエンジン回
転数とから決定する方法等あらゆる方法を使用すること
ができる。 【００２６】これら各エンジン回転数等と吸入空気量と
の関係を予め求め、そしてこの関係をＥＣＵのＲＯＭに
設定記憶しておくことにより、各検出値から吸入空気量
を演算することができる。 【００２７】次に、図２の実施例の動作を前記ＥＣＵ５
６のＲＯＭに設定された処理プログラムに従って説明す
る。図８はこの処理プログラムを示すものであり、所定
時間毎に繰り返し実行される。 【００２８】先ずＳ１において、クランク角センサ２０
からの角度信号を読み込みクランク角を検出する。Ｓ２
においては、圧力センサ７４から圧力信号を読み込み、
クランク室内圧力を検出する。Ｓ３では、Ｓ１で読み込
まれたクランク角度信号のパルス間隔を計測することに
より、エンジン回転数（Ｎ）ＲＰＭを検出する。 【００２９】次いでＳ４に移行し、Ｓ１において検出さ
れたクランク角から各サイクルにおける掃気ポートが開
孔する直前のタイミングを決定し、この時のクランク室
の内圧であるＰSOおよびエンジン回転数（Ｎ）を検出
し、これらの値をＣＰＵに一時記憶する。尚、エンジン
が高回転になるとクランク角の検出値と実際のクランク
角との間にずれが発生し、このずれにより前記ＰSOの値
が変動することになるので、予めこのずれ量を補償して
掃気ポートが開孔する直前のタイミングを決定すること
が好ましい。また、ＰSOおよびエンジン回転数（Ｎ）と
しては数サイクル分を平均した値を用いても良い。 【００３０】次いでＳ５に移行し、ＰSOとエンジン回転
数（Ｎ）とから基本吸入空気量（ＱAi）を演算する。図
７は、背圧が最小である場合のＰSOおよびエンジン回転
数（Ｎ）と基本空気量（ＱAi）との関係を示したもので
あり、このような特性を予め求め、これをＥＣＵ５６の
ＲＯＭに記憶テーブルの形で予め設定記憶しておくこと
により、基本吸入空気量を演算することができる。 【００３１】次いでＳ６に移行し、前記圧力センサ８２
から、排気系通路内における前記排気溜りの圧力を検出
し、Ｓ７において、所定のクランク角度時における背圧
値（Ｐi）を決定する。ここで、背圧の値としては所定
クランク角度の瞬時値、中央値、平均値、ピーク値、最
高ピーク値−最低ピーク値の差値等背圧に関するもので
あればどのようなもなものであっても当該背圧値から一
義的に補正値を決定することができる。 【００３２】Ｓ８では、背圧値（Ｐi ）が正常であるか
否かが判定される。この判定に際しては、背圧値
（Ｐi ）がたとえば所定範囲内にあるか否かが考慮さ
れ、あるサイクルにおける背圧検出信号にたとえばセン
サ等の故障による異常が発生しているか否かが判断され
る。 【００３３】次いで、Ｓ９に移行し図９に基づき基本吸
入空気量（ＱAi）と背圧値（Ｐi ）とから補正係数を決
定する。図９は前記図５の特性図を三次元マップの形に
表現したものであり、予めＥＣＵ５６のＲＯＭに設定記
憶される。 【００３４】Ｓ１０においては、前記Ｓ５において決定
された基本吸入空気量（ＱAi）にＳ９において決定され
た補正係数（Ｋij）を乗じることにより補正吸入空気量
を演算する。 【００３５】前記Ｓ８において、背圧値（Ｐi ）が正常
でないと判定されるとＳ１１に移行し、Ｓ９で説明した
図９に示す三次元マップを参照することなく補正係数を
特定値に固定し、Ｓ１１においてこの補正係数（特定
値）を基本吸入空気量（ＱAi）に乗じる。ここで、補正
係数を特定値に固定するのは、背圧検出値が異常範囲に
あるとこの背圧値から補正係数を決定し、これを吸入空
気量に乗じると正確な空気量を得ることができないから
である。尚、背圧検出値が異常になった場合は、背圧値
（Ｐi ）が異常になるサイクルの直前のサイクルでの補
正値をそのまま維持するようにしても良い。 【００３６】吸入空気量は大気圧、吸気温等より若干変
動するため、Ｓ１２において各種センサからの検出信号
の値により定められる補正係数を前記補正吸入空気量に
乗じて最終吸入空気量を演算する。 【００３７】次いで、Ｓ１３では吸入空気量と燃料噴射
量との相関であるＡ／Ｆマップに基づき、前記Ｓ１２の
最終吸入空気量から燃料噴射量を決定し、Ｓ１４におい
て前記インジェクタからこの燃料量が噴射されるように
インジェクタへの通電時間を制御する。そして、インジ
ェクタへの通電信号Ｈ１はＥＣＵに予め設定された所定
プログラムにしたがい、運転状況にとって最適な間隔で
クランク角θに周期して間欠的に出力される。 【００３８】以上の結果、ＥＣＵ５６は背圧値にもとづ
いて吸入空気量を補正することができるため、最適空燃
比を達成することができその結果燃料噴射式内燃機関の
性能を向上することができる。特に、背圧の影響は複数
気筒型の内燃機関で顕著であるため、本発明の効果は複
数気筒型の内燃機関でより著しい。 【００３９】尚、補正係数は背圧と基本吸入空気量によ
り決定されたが、背圧とエンジン回転数、背圧とスロッ
トル開度のいずれかによって決定することもできる。 【００４０】また、前記実施例では、掃気開始直前のタ
イミングをクランク角検出値に基づいて決定したが、前
記特公平２−４７８５号に記載されるように、ピストン
が掃気ポートを開く位置の直前で互い連通する連通孔を
シリンダとピストンに設け、これにより開孔のタイミン
グを決定して、この時のクランク室内圧を検出するよう
にしても良い。 【００４２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は圧力検出
値に基づいて吸入空気量演算値および燃料噴射量の少な
くとも一つを補正する構成となっているから、空気吸入
量演算値に基づいて燃料噴射を行っても、良好な特性が
発揮できる燃料噴射式内燃機関を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクレーム対応図。
【図２】本発明の実施例の構成図。
【図３】エンジン回転数とスロットル開度との特性図。
【図４】背圧と吸入空気量演算値との特性図。
【図５】背圧と補正係数（＜１）との特性図。
【図６】背圧と補正係数（＞１）との特性図。
【図７】ＰSOとエンジン回転数との特性図。
【図８】図２の実施例の動作を説明するフローチャー
ト。 【図９】図５の特性を示した三次元マップ。 【符号の説明】 １０ 燃料噴射式内燃機関 ２４ クランク室 ５６ ＥＣＵ（吸入空気量演算手段、補正手段） ７８ クランク角センサ（タイミング検出手段、エンジ
ン回転数検出手段） ８２ 排気系通路内における排気溜りの圧力検出センサ
（圧力検出手段）
ト。 【図９】図５の特性を示した三次元マップ。 【符号の説明】 １０ 燃料噴射式内燃機関 ２４ クランク室 ５６ ＥＣＵ（吸入空気量演算手段、補正手段） ７８ クランク角センサ（タイミング検出手段、エンジ
ン回転数検出手段） ８２ 排気系通路内における排気溜りの圧力検出センサ
（圧力検出手段）
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 吸入空気量を演算する吸入空気量演算手
段と、 吸入空気量演算手段によって求めた吸入空気量演算値に
基づいて 燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、 エンジンから延在し且つ排気を水中に排出する排気管の
下流端から排出された排気によって該排気管の外周部に
位置する排気通路に形成された排気溜りの圧力を検出す
る圧力検出手段と、 この圧力検出手段によって検出した圧力検出値に応じ
て、前記吸入空気量演算値を補正するための補正係数を
用いて前記吸入空気量演算値を補正する補正手段と、を
備える船外機であって、 前記補正手段は、前記圧力検出値が所定の範囲内にある
ときには、該圧力検出値に基づいて前記補正係数を求め
る一方、前記圧力検出値が所定の範囲内にないときに
は、前記補正係数を特定値に固定する、船外機。
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|---|---|---|---|
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1992
- 1992-07-08 US US07/910,557 patent/US5215068A/en not_active Expired - Lifetime
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