JP3535233B2 - 船外機用２サイクルエンジンの運転制御装置 - Google Patents

船外機用２サイクルエンジンの運転制御装置

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JP3535233B2
JP3535233B2 JP25197394A JP25197394A JP3535233B2 JP 3535233 B2 JP3535233 B2 JP 3535233B2 JP 25197394 A JP25197394 A JP 25197394A JP 25197394 A JP25197394 A JP 25197394A JP 3535233 B2 JP3535233 B2 JP 3535233B2
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２サイクルエンジンの
運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば船外機用２サイクルエンジンにお
いては、アイドル時等の低速回転時にはいわゆる不整燃
焼が生じ易く、回転変動を起こし易い。これは上記低速
回転時にはスロットル開度が小さいので吸気量が少な
く、そのため掃気効率が低下し、燃焼室内の燃焼ガスが
完全に排出されないために生じる。そこで従来、アイド
ル時でもスロットル開度をある程度大きくして吸気量を
増加させることにより掃気効率の向上を図る場合があ
る。
【０００３】このようにした場合には、不整燃焼は防止
できるものの、アイドル時のエンジン回転数が高くなり
過ぎるという問題が生じる。そこで、アイドル時のスロ
ットル開度を大きく設定するとともに、一部の気筒の運
転を休止することが考えられる。これにより不整燃焼を
抑制しながらエンジン回転の上昇分を相殺でき、アイド
ル回転数を保持できる。
【０００４】ところで上記気筒休止を行う場合におい
て、操船者によるアクセル操作量に応じて運転気筒数を
変化させるように構成する場合がある。例えば、アクセ
ル操作量が大きくなると運転気筒数を増加させ、また逆
にアクセル操作量が小さくなると運転気筒数を減少させ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記運転気
筒数をアクセル操作量に応じて変化させるようにした場
合、エンジン回転数が操船者の予想以上に変化し、ドラ
イバビリティ（操縦感）が悪化する場合がある。これは
アクセル操作量の増加によるエンジン回転数の上昇に、
運転気筒数の増加によるエンジン回転数の増加分が加算
され、その結果操船者は、エンジン回転数がアクセル操
作量以上に増加し、エンジン回転数に段付きがあると感
じる。またアクセル操作量を減少させると運転気筒数が
減少するように構成した場合には、操船者はアクセル操
作量以上にエンジン回転数が減少したと感じる。
【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、運転気筒数を変化させることによりエンジン
回転数がスロットル操作量以上に変動する段付きを解消
してドライバビリティを向上できる２サイクルエンジン
の運転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】本発明は、スロットル開
度を目標エンジン回転数に応じた開度より大きく設定す
るとともに少なくとも一部の気筒の運転を休止すること
によりエンジン回転数を上記目標値に制御するようにし
た船外機用２サイクルエンジンの運転制御装置におい
て、アクセル操作量に応じて運転気筒数を増加する場合
には点火時期を遅角側目標点火時期に遅角させるととも
に該遅角側目標点火時期に保持し、運転気筒数を減少す
る場合には点火時期を進角側目標点火時期に進角させる
とともに該進角側目標点火時期に保持し、もって気筒数
変化によるエンジン回転数の変化分を点火時期の遅角，
進角によって相殺する点火時期制御手段を備えたことを
特徴としている。
【０００８】請求項２の発明は、上記点火時期制御手段
を、点火時期を目標点火時期に達するまで徐々に変化さ
せるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
【作用】請求項１の発明に係る運転制御装置によれば、
運転気筒数を増加する場合は点火時期を遅角し、運転気
筒数を減少する場合は点火時期を進角し、これらの状態
に保持したので、気筒数変化によるエンジン回転数の変
化分を点火時期の変化によって相殺することができ、エ
ンジン回転数を目標回転数に保持できる。これによりエ
ンジン回転数の段付きを抑制でき、ひいてはアクセル操
作量に応じた操作感を得ることができる。
【００１０】また請求項２の発明では、上記点火時期を
徐々に変化させたので、エンジン回転数の段付きをさら
に抑制することができ、スムーズな回転追随性が得られ
る。即ち、気筒が休止，あるいは運転にそれぞれ移行す
る過程は徐々に行われることから、この移行に合わせて
点火時期の切り替えにおいても狙いとする点火時期まで
徐々に変化させるのが望ましい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説
明する。図１ないし図７は本発明の一実施例による船外
機用２サイクルエンジンの運転制御装置を説明するため
の図であり、図１はその概略構成図、図２はスロットル
バルブ部分の模式図、図３〜図７は上記実施例装置の動
作を説明するための特性図である。なお、図１におい
て、Ｆは船首側を、Ｒは船尾側を示しており、また同図
左下部分は左上部分のＡ−Ａ断面を示している。
【００１２】図において、１はクランク軸縦置きＶ型６
気筒２サイクルエンジンの船外機であり、これはシリン
ダブロック２のＶバンクをなすように形成された〜
番気筒内にピストン３を摺動自在に挿入配置し、該ピス
トン３をコンロッド４でクランク軸５に連結した構造の
ものである。なお、上記〜は爆発順序を示してい
る。上記シリンダブロック２の合面にはシリンダヘッド
６が装着されており、該シリンダヘッド６に形成された
燃焼凹部には点火プラグ７が挿入されている。上記シリ
ンダブロック２の反ヘッド側にはクランク室８が設けら
れている。また上記シリンダヘッド６には筒内圧を測定
するための圧力センサ３１が装着されている。さらに上
記クランク軸５にはクランク角度（エンジン回転数）を
検出するためのセンサ３３が設けられ、クランク室８に
はクランク室内圧を測定するための圧力センサ３４が設
けられている。
【００１３】上記クランク室８には吸気通路１０が接続
されている。該吸気通路１０のクランク室側開口近傍に
は、吸気の逆流を防止するためのリードバルブ１１が配
設されている。また上記吸気通路１０には該吸気通路内
に燃料を噴射するためのインジェクタ１２が装着されて
おり、該インジェクタ１２には高圧燃料供給装置１３が
接続されている。また上記吸気通路１０のクランク室側
開口部には吸気温度を測定するための温度センサ３２が
設けられている。さらに排気通路２６には、排気ガス中
の空燃比を検出するためのＯ2 センサ３５と、背圧を検
出するための温度センサ３７が設けられている。
【００１４】また上記吸気通路１０にはスロットルバル
ブ１５が配設されており、該スロットルバルブ１５のア
イドル位置は、全閉位置から少し開いた位置に設定され
ている。この角度は通常のセッティング角である２〜３
度よりも大きく、好ましくは１５〜２０度近辺に設定さ
れる。
【００１５】このようにスロットルバルブ１５のアイド
ル位置を全閉位置と全開位置との間の略中間開度位置に
設定することにより、アイドル回転時でも不整燃焼を回
避できる吸気量が確保されており、しかも加速時に必要
な流量及び流速の吸気の流れがアイドル回転時にすでに
確保されていることになる。また図示していないが、上
記スロットルバルブ１５の回動量，即ちスロットル開度
を検出するセンサが設けられている。上記スロットルバ
ルブ１５にはピックアップバー１６が取付けられてお
り、該ピックアップバー１６の先端には球状の当接部１
７が設けられている。
【００１６】一方、上記スロットルバルブ１５の側方に
はカム機構（スロットル開度制御手段）２０が設けられ
ている。該カム機構２０はカム部材２２を有しており、
該カム部材２２の一端には、回動自在に支持された支軸
２１が固定されている。該カム部材２２にはピン２３を
介してアクセルバー２４の一端が接続されており、該ア
クセルバー２４の他端は図示しないアクセルに連結され
ている。またアクセル操作が行われていない状態では、
上記カム部材２２は実線で示すアイドル位置に位置して
おり、上記ピックアップバー１６先端の当接部１７との
間に所定の隙間ｓが形成されている。さらに上記支軸２
１には、カム部材２２の回動量（カム開度）を検出する
ためのカムセンサ（図示せず）が設けられている。
【００１７】この構成により上記カム部材２２は、アク
セル操作に連動して回動するとともに、当接部１７に当
接するピックアップ位置（図２一点鎖線参照）と、ピッ
クアップバー１６を介してスロットルバルブ１５を全開
にする全開位置（同図二点鎖線参照）とをとり得るよう
になっている。そしてカム部材２２がピックアップ位置
に達するまでスロットル開度は一定である。
【００１８】上記エンジン１は制御部としてのＥＣＵ３
０を備えている。該ＥＣＵ３０には上記筒内圧検出セン
サ３１，スロットル開度検出センサ，カム開度検出セン
サ，吸気温度検出センサ３２，クランク角度検出センサ
３３，クランク室内圧検出センサ３４，Ｏ2 センサ３
５，背圧検出センサ３６，エンジン温度検出センサ３
７，大気圧検出センサ，及び冷却水温度検出の各入力信
号が入力されている。また該ＥＣＵ３０には上記エンジ
ン１の変速装置の変速位置を検出する変速位置検出セン
サの入力信号が入力されている。そして上記ＥＣＵ３０
の出力信号は、上記点火プラグ７及びインジェクタ１２
にそれぞれ入力されている。
【００１９】また、上記ＥＣＵ３０は、エンジン回転
数，カム角度（スロットルバルブ開度）に応じたエンジ
ン点火時期，燃料噴射量，及び噴射時期を選択するため
の運転マップが格納されている。この運転マップは、カ
ム部材２２がアイドル位置（図２実線の位置）にあると
きのアイドル用マップと、カム部材２２がアイドル位置
とピックアップ位置（図２一点鎖線の位置）との間にあ
るときのアイドルピックアップ用マップと、カム部材２
２がアイドルピックアッスプ位置を過ぎたときのピック
アップ位置以降用マップとの３種類のマップで構成され
ている。
【００２０】さらにまた上記ＥＣＵ３０は、一部の気筒
の運転を休止する気筒休止運転制御手段として機能す
る。この気筒休止運転は、上記ピックアップ位置までの
運転域において、スロットル開度を上記中間開度とした
場合に、目標エンジン回転数を確保するために、及びエ
ンジン回転数を最大許容回転数以下にして過回転を防止
するために行われる。
【００２１】上記目標エンジン回転数を確保するための
気筒休止運転においては、カム開度検出センサにより検
出されるカム開度（アクセル操作量）に基づいて休止気
筒数が制御される。この場合、カム開度が大きくなるほ
ど休止気筒数が減少し、運転気筒数が増加する。例えば
アクセル操作量が零の場合は４気筒を休止して２気筒を
運転し、アクセル操作が行われかつピックアップ位置に
近くなるほど休止気筒数を減少して運転気筒数を増加
し、ピックアップ位置以上になると全気筒運転とする
【００２２】上記気筒休止運転においては、上記ＥＣＵ
３０の運転気筒選択制御機能によりエンジン１回転で見
た場合に運転される気筒が等位相をなすように運転気筒
が選択される。即ち、図７に示すように、４気筒運転
（２気筒休止）の場合は、同図(a) に示すように、番
気筒−番気筒−番気筒−番気筒、番気筒−番
気筒−番気筒−番気筒、又は番気筒−番気筒−
番気筒−番気筒の何れかの組み合わせで運転が行な
われる。また３気筒運転（３気筒休止）の場合は、同図
(b) に示すように、番気筒−番気筒−番気筒、又
は番気筒−番気筒−番気筒の何れかの組み合わせ
で運転が行われる。さらに２気筒運転（４気筒休止）の
場合は、同図(c) に示すように、番気筒−番気筒、
番気筒−番気筒、又は番気筒−番気筒の何れか
の組み合わせで運転される。なお、上記各組み合わせを
エンジン１回転毎にあるいは複数回転毎に変えても良
い。
【００２３】このようにクランク角度で見た場合の爆発
間隔を、４気筒運転では６０度，１２０度、３気筒運転
では１２０度、２気筒運転では１８０度に等間隔，ある
いは対称にすることにより、従来の、爆発順に沿って各
気筒を組み合わせて運転する場合に比べてバランスを向
上でき、回転変動，エンジン振動を抑制して滑らかな運
転フィーリングが得られる。
【００２４】上記アクセル操作量零の場合には、上記Ｅ
ＣＵ３０の運転気筒数制御機能によりギヤシフト位置、
つまり負荷に応じて運転気筒数が増減制御される。即
ち、アクセル操作量が零でかつギヤシフト位置がニュー
トラル位置にあるアイドルニュートラル運転状態か、又
はアクセル操作量が零でかつギヤシフト位置が前進，後
進位置にあるアイドルギヤイン運転状態（トロール，バ
ックトロール運転状態）かが判別される。そしてアイド
ルニュートラル運転状態では運転気筒数が上記アイドル
ギヤイン運転状態での気筒数より少なく制御される。例
えば、アイドルギヤイン運転気筒数が３気筒の場合は１
気筒減らして２気筒運転に減少される。ここで、上記ア
イドルギヤイン運転での運転気筒数は、トロールあるい
はバックトロール運転においてエンジンがストールしな
い回転数となるように選択される。またアイドルニュー
トラル運転では、無負荷のニュートラル状態において安
定したエンジン回転数が得られるように選択される。
【００２５】このようにアイドルニュートラル運転状態
ではアイドルギヤイン運転状態より、休止気筒数を増や
すようにしたので、アイドルニュートラル状態でのエン
ジン回転数をアイドルギヤイン状態での回転数と同等の
レベルまで下げることができ、燃費の向上が図れるとと
もに、ニュートラルからギヤを入れた時のショックを軽
減できる。ちなみに、船外機ではドッグクラッチを採用
しており、アイドルニュートラル時のエンジン回転数が
高いとギヤシフト時のショックが大きい。
【００２６】上記ピックアップ位置以下の範囲におい
て、アクセル操作量に応じて運転気筒数を増減した場合
は、アクセル操作量に応じたエンジン回転数の増減に、
運転気筒数の増減によるエンジン回転数の増減が加算さ
れ、操船者はアクセル操作量以上にエンジン回転数が増
減した、従ってドライバビリティ（操縦感）が悪いと感
じるおそれがある。
【００２７】上記気筒休止運転においては、図５に示す
ように、運転気筒数を増加する場合には、上記ＥＣＵ３
０の点火時期制御機能により、全て、又は一部気筒の点
火時期が遅角される。この遅角量は上記運転気筒数の増
加によるエンジン回転数を相殺させ得る量に設定されて
いる。また上記点火時期の遅角にあたっては、切り替え
時点から一定時間後に目標点火時期に達するよう徐々に
遅角させる。また、図６に示すように、運転気筒数を減
少する場合には、点火時期を、切り替え時点から一定時
間後に目標点火時期に達するよう徐々に進角させる。な
お、この進角量は運転気筒数の減少によるエンジン回転
数の減少を相殺できる量に設定されている。
【００２８】このように運転気筒数の増加時には点火時
期を遅角させ、減少時には点火時期を進角させることに
より、運転気筒数の増減によるエンジン回転数の増加分
や低下分を相殺でき、ドライバビリティの悪化を回避で
きる。即ち、操船者がアクセル操作を行った場合に、そ
の操作量以上にエンジン回転数が図５に破線で示すよう
に増加したり、逆に図６に破線で示すように低下したり
するという違和感を解消できる。
【００２９】また、上記気筒休止運転において、休止気
筒を切り替えることにより、あるいは全気筒運転に復帰
することにより、休止状態から運転状態に切り替える場
合は、当該気筒に対する燃料の供給が開始されるわけで
あるが、この場合、上記ＥＣＵ３０の点火制御機能によ
り、上記切り替え時点から所定のエンジン回転回数に達
するまでの期間、上記切り替え気筒における点火が停止
される。この点火停止期間は、例えばクランクケース内
壁に付着する燃料が所定量に達するまでの期間、具体的
にはエンジン数回転から数十回転の期間に設定される。
【００３０】また、上記運転状態への切り替えにおいて
は、上記ＥＣＵ３０による燃料供給量制御手段により、
上記切り替え時点からエンジン回転回数が、例えば数回
転から数十回転に達するまでの期間に、上記切り替え気
筒に対する燃料噴射量が増量される（図４のＡ参照）。
【００３１】このように休止から運転に切り替える場合
には、一定期間点火を停止し、かつ燃料を増量するよう
にしたので、燃料が壁面に付着して希薄混合気となるこ
とにより、切り替え初期に生じるバックファイアの火種
を無くすことができる。このバックファイア防止のため
の点火停止，燃料増量の補正は、図３に示すようにアイ
ドル回転数例えば６００ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間
で行われる。なお、上記点火停止，燃料増量は、いずれ
か一方又は両方を行うことができる。
【００３２】上記過回転防止のための気筒休止運転は、
エンジン回転を最大許容回転数以下に保持するために行
われる。この気筒休止運転では、エンジン回転数が高く
なるほど休止気筒数は増加する。この休止気筒数及び気
筒休止の順序が例えば図７に従って決定されるととも
に、該休止気筒における点火が停止され、かつ燃料噴射
は継続される。この場合の燃料噴射量は、図４にＢで示
すように休止中も運転中も同じ値に設定されており、こ
れにより燃料噴射を停止することによって気筒休止をし
た場合に６０００ｒｐｍ付近で発生する激しい振動を防
止できる。
【００３３】このように、エンジン回転数が許容値を越
えると気筒休止運転を行うようにしたので、オーバーレ
ボ（過回転）を回避できる。なお、上記オーバーレボ補
正は図３に示すように、例えば６１００ｒｐｍを越えた
ときに行われる。そしてこの過回転時の休筒運転につい
ては点火を停止しながら燃料噴射は継続するようにした
ので、高速回転状態でのスムーズな回転フィーリングを
得ることができる。ちなみに、船外機では上記高速回転
での気筒休止運転において点火及び燃料供給の両方を停
止すると、失火によるエンジンの首振りが発生し易いと
いう問題がある。これは、上述の切り替え時の点火停
止，燃料増量では、高速回転であるために燃料付着が回
復する余裕がなく失火するものと考えられる。
【００３４】次に本実施例の作用効果について説明す
る。操船者のアクセル操作によってカム部材２２がアイ
ドル位置からピックアップ位置の間にある場合には、ス
ロットルバルブ１５がアイドル位置よりも開放された上
記角度αの位置にあることにより、アイドル運転時にお
いても不整燃焼を回避できる吸気量が確保されている。
そして、この場合には一部の気筒を休止することによ
り、吸気流量及び流速が増加しているにもかかわらず、
エンジンのアイドル回転数が高くなるのが防止され、目
標アイドル回転数に保持されている。またこれにより急
加速時の応答性が向上する。
【００３５】そして、操船者がアクセル操作を行い、カ
ム部材２２の開度が増加すると、これに応じて燃料供給
量が増加し、これによりエンジン回転数が増加する。一
方、アクセル操作量の増加に応じて運転気筒数も増加す
る。従ってアクセル操作量に応じたエンジン回転数の増
加に運転気筒数の増加によるエンジン回転数の増加が加
算され、操作者のアクセル操作量以上にエンジン回転数
が増加し、ドライバビリティが悪化するおそれがある。
また、上記と逆にアクセル操作量が減少すると、燃料噴
射量の減少によるエンジン回転数の低下分に運転気筒数
の減少によるエンジン回転数の低下分が加算され、この
場合もドライバビリティが悪化するおそれがある。
【００３６】本実施例では、ＥＣＵ３０の点火時期制御
機能により、運転気筒数を増加した場合は、目標点火時
期に達するまで点火時期が徐々に遅角される。また運転
気筒数が減少した場合は目標点火時期に達するまで点火
時期が徐々に進角される。これにより、気筒数増加，減
少によるエンジン回転数の増加，減少が点火時期の遅
角，進角によるエンジン回転数の減少，増加によって相
殺され、その結果ドライバリティの悪化を回避できる。
【００３７】また上記点火時期を徐々に変化させたの
で、エンジン回転数の増，減速度に点火時期の変化速度
を合わせることができ、エンジン回転数の変動をさらに
抑制することができ、アクセル操作へのスムーズなエン
ジン回転数追随性が得られる。
【００３８】なお、上記実施例では一部の気筒を休止す
るようにしたが、本発明の休止運転では、特定サイクル
で全ての気筒を休止する、例えば１サイクルは全ての気
筒を休止し、次の１サイクルは全ての気筒を運転するよ
うにしても良い。
【００３９】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る２サ
イクルエンジンの運転制御装置によれば、運転気筒数を
増加する場合は点火時期を遅角し、運転気筒数を減少す
る場合は点火時期を進角し、これらの点火時期に保持し
たので、アクセル操作量以上のエンジン回転数の増減分
を相殺してエンジン回転数を目標回転数に保持でき、ド
ライバリティを向上できる効果がある。
【００４０】また請求項２の発明では、点火時期を徐々
に変化させたので、エンジン回転数の変動をさらに確実
に抑制してスムーズな回転追随性が得られる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による２サイクルエンジンの
運転制御装置概略構成図である。
【図２】上記実施例装置のスロットル部分の模式図であ
る。
【図３】上記実施例装置の動作を説明するための図であ
る。
【図４】上記実施例装置の燃料噴射量と休止時間との関
係を示す特性図である。
【図５】上記実施例装置の点火時期，及びエンジン回転
数の変化を示す特性図である。
【図６】上記実施例装置の点火時期，及びエンジン回転
数の変化を示す特性図である。
【図７】上記実施例装置の運転気筒の組み合わせを示す
図である。
【符号の説明】
１ ２サイクルエンジン １５ スロットルバルブ ３０ ＥＣＵ（点火時期可変制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−60316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−211567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−110858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43173（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−195936（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−11337（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 5/15 F02D 17/02 F02D 41/00 - 45/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スロットル開度を目標エンジン回転数に
    応じた開度より大きく設定するとともに少なくとも一部
    の気筒の運転を休止することによりエンジン回転数を上
    記目標値に制御するようにした船外機用２サイクルエン
    ジンの運転制御装置において、アクセル操作量に応じて
    運転気筒数を増加する場合には点火時期を遅角側目標点
    火時期に遅角させるとともに該遅角側目標点火時期に保
    持し、運転気筒数を減少する場合には点火時期を進角側
    目標点火時期に進角させるとともに該進角側目標点火時
    期に保持し、もって気筒数変化によるエンジン回転数の
    変化分を点火時期の遅角，進角によって相殺する点火時
    期制御手段を備えたことを特徴とする船外機用２サイク
    ルエンジンの運転制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、上記点火時期制御手
    段が、点火時期を目標点火時期に達するまで徐々に変化
    させるように構成されていることを特徴とする船外機用
    ２サイクルエンジンの運転制御装置。
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