JP3479095B2 - エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明はエンジンの点火時期制
御装置に関するもので、特に、低負荷運転時に点火時期
制御手段の設定進角をベストトルクの進角より遅く設定
して所定のアイドル速度を得るように設定された点火時
期制御装置を利用して、蓄電池などの電源電圧の安定を
得るための装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、電子式の燃料供給装置を有し、
コンピュータによってそれを制御する方式の、いわゆる
電子制御式のエンジンは、高速で動作する電磁式の燃料
ノズルを備えているため、システムを動作させる上で、
従来の気化器式のエンジンに比して多量の電力を必要と
する。陸上用のエンジンでは大型の発電機と蓄電池の組
み合わせにより、多量の電力消費に耐える安定な電源を
得ることがそんなに困難ではないが、舶用エンジンのよ
うに大型の蓄電池や発電機を準備できないものでは、そ
の安定供給が大きな課題となっている。 【０００３】従来、車載あるいは舶用の蓄電池は動力用
のエンジンによって駆動される発電機から給電していた
ゝめ、エンジン速度が低下すると充電量が急速に低下す
る傾向がある。そこで蓄電池の過放電を避けるべく、エ
ンジン速度が予定より低下したとき、エンジンへ供給す
る吸気量を増して発電機の速度を維持することが行われ
ている（例えば、特開平２−２４５４３６号公報）。 【０００４】他方、２行程エンジンでは低速低負荷運転
時の不整燃焼を防止するため、絞り弁の最小開度を比較
的大きく設定し、過大に発生するエンジン出力を点火時
期の遅角によって抑制することが行われている。すなわ
ち、その運転状態における最大トルクを発生する点火時
期（一般に、ＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ
ｆｏｒ ｂｅｓｔ ｔｏｒｑｕｅ）、またはベストト
ルクための最少進角と呼ばれる）に比してはるかに遅い
時期に点火を行っている。すなわち、遅角点火によって
所要の低いエンジン速度を得ている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、始動時
や偶発的にエンジン速度が低下したとき、燃焼室へ送ら
れる混合気の量を増すことで、速度低下を回復させよう
とすると、吸気量を調節するための弁が必要となり、吸
気系の構成を複雑にするばかりか、混合気の増量に応答
遅れを生じがちでエンジン速度を不安定にすることがあ
る。すなわち、まず、空気量が増し次いで燃料の量が増
して増量された混合気が燃焼室に達するまで、かなりの
時間を要し、その応答遅れのため、始動性が低下した
り、過放電状態を生じたりするばかりか、逆に、応答遅
れに対して過度に反応して吸気量や燃料の供給が過度に
行われることがあるからである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明は上記した課題
を解消し、簡単な手段によりエンジン構成を複雑にする
ことなく、エンジン速度の維持を行うための制御装置に
関するもので、点火時期制御手段による点火時期を低負
荷運転時にはベストトルクの進角より遅く設定して所定
のアイドル速度を得るようにしたエンジンにおいて、前
記エンジンの始動後の時間が所定時間以内のときは前記
点火時期を前記ベストトルクの進角に設定する一方、前
記エンジン出力によって駆動される発電機と、その発電
機の出力電圧を検出する検出器を設け、発電機の出力電
圧が予定値を越えて低下し、かつ、前記エンジンの始動
後の時間が前記所定時間を越えたとき、前記低負荷運転
時の点火進角を進角側へ補正する補正手段を備えた点に
特徴がある。 【０００７】 【作用】エンジンによって駆動される発電機の出力電
圧、殊に端子電圧が予定値より低下すると、それが検出
器によって検出され、点火時期制御手段によって設定さ
れる点火進角が補正手段、すなわち、エンジン制御コン
ピュータＥＣＵによって進角側へ補正される。その結
果、点火進角はベストトルクの進角に接近し、エンジン
の出力トルクを増す結果、エンジン速度の低下が阻止さ
れ、所定の発電量を維持して蓄電池の端子電圧を予定値
に維持する。また、その点火時期調節による出力トルク
の増大に要する時間は燃焼室に供給する混合気を増量す
る場合に比してはるかに速い。 【０００８】 【実施例】以下、図示の実施例によって、この発明を説
明する。図１中、１０は船外機であり、エンジン１１を
備えている。エンジン１１はクランク室予圧縮形の２行
程３気筒形であり、気筒１２内に燃焼室１３が形成され
ている。１４はピストンであり、その昇降に伴って気筒
１２の壁面に開口する掃気通路１５と排気通路１６とを
上縁で開閉し、更に下縁で吸気通路１７を開閉する。１
８は点火栓である。ピストン１４はコンロッド１９を介
してクランク軸２１に連結されており、クランク軸２１
を駆動する。 【０００９】掃気通路１５の他端はクランクケース２２
内へ連通しており、ピストン１４が下降したとき、クラ
ンクケース２２内に導入されている混合気を燃焼室１３
内へ圧送する。ピストン１４が上昇し燃焼室１３内の混
合気を圧縮すると、点火栓１８の電極間に高圧が印加さ
れ火花を発する。その火花によって混合気が点火され爆
発する頃、ピストン１４は反転して下降に入り、上死点
後５〜１０°で燃焼室１３内は最高圧力に達する。ピス
トン１４が爆発圧力によってクランク軸２１を押圧しつ
ゝ少し下降すると排気通路１６が開き、燃焼室１３内の
既燃ガスはそこを通して水中へ排出される。 【００１０】ピストン１４が上死点の近傍まで上昇する
と、吸気通路１７がクランクケース２２内へ連通し、混
合気がクランクケース２２内へ導入される。２３はリー
ド弁、２４は燃料噴射ノズル、２５は吸気の絞り弁であ
る。リード弁２３はシリンダ方向へ向かう気流を許容し
逆流を阻止して、ピストン１４が下降するときクランク
ケース２２内の混合気が吸気通路１７へ逆流するのを防
止する。絞り弁２５はエンジン出力を調節するものであ
る。 【００１１】吸気通路１７に設けられた燃料噴射ノズル
２４は電磁作動式でありエンジン制御コンピュータＥＣ
Ｕからの作動信号によって作動時期と作動時間との信号
を受けて動作する。すなわち、ノズルを開閉するソレノ
イドに通電されている間、開弁して燃料を噴射する。燃
料噴射ノズル２４と燃料タンク３１とは燃料回路３２を
介して連結され、燃料噴射ノズル２４はそこを還流する
燃料の一部を吸気通路１７内へ噴射供給する。 【００１２】４１は点火時期制御手段であり、エンジン
制御コンピュータＥＣＵによって与えられる信号によ
り、クランク軸２１の１回転毎に点火用高電圧を点火栓
１８へ出力する。エンジン制御コンピュータＥＣＵは温
度センサ４２、圧力センサ４３などからエンジンへ吸入
される空気量を算出し、空気量に応じて適宜の空燃比が
得られる量の燃料を吸気中へ噴射するための開弁時期と
時間とを燃料噴射ノズル２４へ出力する。なお、前記温
度センサ４２には吸気温センサ４２ａ、冷却水温センサ
４２ｂなどが含まれる。 【００１３】クランク軸にはその速度や位相を検出する
クランク軸センサ４４が、また、絞り弁２５にはその開
度を検出するスロットルセンサ４５が設けられ、それら
の出力によって燃料の噴射量や時期、あるいは点火の時
期が算出される。なお、２６は前記エンジン制御コンピ
ュータＥＣＵその他の電気部品を駆動する蓄電池、２７
はそれを充電するための充電発電機である。 【００１４】次に点火時期設定の動作を図４によって説
明する。まず、クランク軸センサ４４によってエンジン
速度Ｖ_E と、スロットルセンサ４５によって絞り弁２５
の開度θ_TH、蓄電池２６の電位Ｖ_B 、および大気圧セン
サ４３ｂによって大気の圧力Ｐ_a がそれぞれ読み込まれ
る。その後、入力されたスロットル開度が確認され、開
度が５°以下の低負荷状態にあるか、５°以上の脱低負
荷状態にあるかが判断され、低負荷状態を脱したと判断
されたときは、進角補正の必要がないからフラッグが下
ろされ、低出力状態にあると判断されたときは、始動後
の時間について判断がされる。すなわち、エンジンが始
動しクランク軸の回転が継続できる状態か否かを判断
し、不安定状態にあると判断された（設定進角がベスト
トルクによるように設定されている）ときは、換言すれ
ば、始動後３秒に至っていないときはフラッグが下ろさ
れる。 【００１５】以上の状態がエンジン制御コンピュータＥ
ＣＵに読み込まれると、次にコンピュータＥＣＵはエン
ジン速度ＶE と、スロットルセンサ４５によって得られ
る絞り弁２５の開度θTHとをパラメータとした基本点火
時期マップより、これに対応する点火時期 IG を読み込
む。そして、得られた基本点火時期を各種の補正を乗算
して各気筒毎に点火時期を演算する。そして、前記フラ
ッグの上げ下ろし状態が、最終的に継続しているか否か
を判定し、前記フラッグが上がっているため「ＹＥＳ」
と判断されゝば、これに図２および図３で示す定数が乗
算され、蓄電池の端子電圧や大気圧の状態による補正が
加えられて、実点火時期が算定される。その定数は表か
らあきらかなように、バッテリ電圧や大気圧が変化した
ときは１を挟んで大小に変化する。即ち、バッテリ電圧
や大気圧が低下するにつれて前記定数は大きくなり、逆
に、バッテリ電圧や大気圧が上昇するにつれて前記定数
は小さくなるから、それに応じて点火時期が進んだり遅
れたりする。その演算の結果は点火時期制御手段４１へ
出力され、点火栓１８へ高圧電力が供給される。逆に、
「ＮＯ」と判断されゝば一旦、上げていたフラッグを下
ろし、蓄電池の端子電圧や大気圧の状態を考慮すること
なしに、点火時期が設定される。 【００１６】斯くて、この発明に係るエンジンの点火時
期制御装置は、エンジンの始動時やアイドリング運転、
あるいは舶用エンジン特有のトローリング運転、すなわ
ち、絞り弁をアイドル開度に保ったまゝエンジンに負荷
をかけて一層低速で運転させる状態の内、特に、エンジ
ン速度が予定の値より特に低い速度で運転されるとき
は、当初から設定されている点火時期の遅角位置から一
時的に進角位置へ補正して点火が行われ、エンジンの運
転状態が正常に服したとき、当初の遅角位置へ迅速に復
帰される。 【００１７】 【発明の効果】この発明は以上のように、発電機の出力
電圧が予定値を越えて低下した場合にすばやく点火時期
を進角させる補正を行なうようにしたから、点火時期が
アイドル速度を維持するための遅角状態からベストトル
クの進角に接近する。よって、エンジン速度の低下が阻
止され、常に、所定の発電量を維持することができる。
また、前記エンジンの始動後の時間が所定時間以内のと
きは前記点火時期を前記ベストトルクの進角に設定する
一方、前記の進角への補正は、エンジンの始動後の時間
が前記所定時間を越えた場合に行なうようにしたから、
エンジン始動のためクランキングが行われている際は前
記の進角への補正は行われず、ベストトルクの状態で点
火が行われる。よって、特定の気筒の初爆によって生じ
るトルクが大きくなり、始動が良好になることゝ併せて
電子式のエンジン制御装置による消費に起因する蓄電池
の過放電を最少に止めることができる。また、初爆があ
ったとき点火時期は素早く当初の遅角時期に復帰するか
ら、完爆と共にエンジン速度が急上昇する不具合が解消
される等の効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明に係る船外機の制御手段を示すシステ
ム図である。 【図２】そのシステムのための補正特性を示す特性図で
ある。 【図３】そのシステムのための補正特性を示す他の特性
図である。 【図４】そのシステムの作動流れ図である。 【符号の説明】 ２６・・・・・蓄電池 ２７・・・・・充電発電機 ４１・・・・・点火時期制御手段 ４４・・・・・クランク軸センサ ４５・・・・・スロットルセンサ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】点火時期制御手段による点火時期を低負荷
   運転時にはベストトルクの進角より遅く設定して所定の
   アイドル速度を得るようにしたエンジンにおいて、前記
   エンジンの始動後の時間が所定時間以内のときは前記点
   火時期を前記ベストトルクの進角に設定する一方、前記
   エンジン出力によって駆動される発電機と、その発電機
   の出力電圧を検出する検出器を設け、発電機の出力電圧
   が予定値を越えて低下し、かつ、前記エンジンの始動後
   の時間が前記所定時間を越えたとき、前記低負荷運転時
   の点火進角を進角側へ補正する補正手段を備えてなるエ
   ンジンの点火時期制御装置。