JP4112071B2 - 筒内燃料噴射式エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧燃料を筒内に噴射する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
２サイクルエンジンにおいては、掃気ポートと排気ポートが同時に連通するタイミングがあるためＨＣ等の未燃ガスが排気されやすく、また、低速、低負荷で残留ガスが多いため失火を起こし未燃ガスが排気されやすい。そこで、排気ポートが閉じた後、高圧燃料を筒内に直接噴射することにより燃料を霧化して燃焼を改善させると共に、低速、低負荷では新気を多く供給するようにして失火を防ぐことにより未燃ガスの排出を低減する方式が知られている。前述した高圧燃料を筒内に直接噴射しようとする場合、燃料供給系に高圧燃料ポンプを設けることが必要になる。従来、４サイクルエンジンにおいては、動弁機構のカムシャフトの回転を利用して高圧燃料ポンプを駆動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、筒内燃料噴射式エンジンにおいては、一般的に燃料噴射弁先端にあるバルブステムが燃焼圧力で開弁しないように内部スプリングが、従来の吸気管噴射エンジンに比べて強く設定されていることから、バルブステムを電気的に開弁させるソレノイドの消費エネルギーも大きく、吸気管噴射と同様にバッテリ電圧にて駆動した場合、大電流を消費することになる。このため、印加電圧を昇圧するインジェクタドライバを用いて大電流が流れないようにするのが普通である。これは、大電流が流れる場合には、各部回路、配線の大径化や噴射開始時の応答遅れが問題になるためである。
【０００４】
しかしながら、エンジンが高回転で運転され燃料噴射弁の通電回数が極端に増えたり、エンジン高負荷運転時のように噴射時間が極端に長くなると、最終的に燃料噴射弁への電流供給のスイッチングを行うインジェクタドライバ内部のトランジスタが過度に加熱され、ある時点で保証基準温度を越えてしまい、インジェクタドライバの性能の劣化、破損につながる可能性がある。特に、クランク軸１回転に対して１回噴射する２サイクルエンジンや、高回転の４サイクルエンジンに搭載した場合には、負荷が増大し、インジェクタドライバが加熱されるため、作動性や耐久性に悪影響を与えるという問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、インジェクタドライバの温度上昇を防止し、インジェクタドライバの耐久性を向上させることができる筒内燃料噴射式エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、筒内噴射式Ｖ型２サイクルエンジンをクランク軸が縦置状態で搭載された船外機であって、前記エンジンはカウリングに覆われ、複数の気筒をＶバンクをなすように縦方向に２列に配列され、燃料レールが各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、該垂直レールの上端に接続される水平レールとから構成され、Ｖバンク間には排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバーが固定され、ＥＣＵボックスが前記アウターカバーに固定され、前記ＥＣＵボックスにインジェクタドライバボックスが固定され、前記インジェクタドライバボックス内に燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバと、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出手段が配設され、垂直レールと水平レールとにより構成される燃料レールは、ＥＣＵボックスおよびインジェクタドライバボックスを取り囲むように、Ｖバンクのシリンダーヘッド側に配置されており、前記インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合にエンジン回転数を減少させるエンジン回転数減少手段とブザー等の警報手段とを備えたことを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記エンジン回転数減少手段は、噴射量の減量又は噴射停止、噴射開始時期の遅角および点火時期の遅角又は点火停止の少なくとも１つを制御する手段であることを特徴とし、請求項３記載の発明は、筒内噴射式Ｖ型２サイクルエンジンをクランク軸が縦置状態で搭載された船外機であって、前記エンジンはカウリングに覆われ、複数の気筒をＶバンクをなすように縦方向に２列に配列され、燃料レールが各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、該垂直レールの上端に接続される水平レールとから構成され、Ｖバンク間には排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバーが固定され、ＥＣＵボックスが前記アウターカバーに固定され、前記ＥＣＵボックスにインジェクタドライバボックスが固定され、前記インジェクタドライバボックス内に燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバと、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出手段が配設され、垂直レールと水平レールとにより構成される燃料レールは、ＥＣＵボックスおよびインジェクタドライバボックスを取り囲むように、Ｖバンクのシリンダーヘッド側に配置されており、前記インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合にインジェクタドライバを冷却する冷却用ファンと、インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合に前記冷却用ファンを運転させる運転手段とブザー等の警報手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【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、本発明の筒内燃料噴射式エンジンの制御装置の１実施形態である船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、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、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【０００８】
図１において、１は船外機であり、クランク軸１０が縦置状態で搭載されるエンジン２と、エンジン２の下端面に接続されエンジン２を支持するガイドエキゾースト部３と、ガイドエキゾースト部３の下端面に接続されるアッパケース４、ロアケース５及びプロペラ６からなる。上記エンジン２は、筒内噴射式Ｖ型６気筒２サイクルエンジンであり、６つの気筒７ａ〜７ｆが平面視でＶバンクをなすように横置き状態で且つ縦方向に２列に配設されたシリンダボディ７に、シリンダヘッド８が連結、固定されている。
【０００９】
上記気筒７ａ〜７ｆ内には、ピストン１１が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン１１はクランク軸１０に連結されている。シリンダヘッド８には、磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式の燃料噴射弁１３及び点火プラグ１４が挿入配置されている。気筒７ａ〜７ｆは、それぞれ掃気ポート（図示せず）によりクランク室１２に連通され、また、気筒７ａ〜７ｆには排気ポート１５が接続されている。図１（Ｂ）の左バンクの排気ポート１５は左集合排気通路１６に、右バンクの排気ポート１５は右集合排気通路１７に合流されている。エンジン２のクランク室１２には、吸気マニホールドから分岐する吸気通路１９が接続されており、該吸気通路１９のクランク室１２への接続部には、逆流防止用のリード弁２０が配設され、また、リード弁２０の上流側には、エンジン内にオイルを供給するためのオイルポンプ２１と、吸気量を調節するためのスロットル弁２２が配設されている。
【００１０】
図１（Ｄ）に示すように、船体側に設置されている燃料タンク２３内の燃料は、手動式の第１の低圧燃料ポンプ２５によりフィルタ２６を経て船外機側の第２の低圧燃料ポンプ２７に送られる。この第２の低圧燃料ポンプ２７は、エンジン２のクランク室１２のパルス圧により駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、燃料を気液分離装置であるベーパーセパレータタンク２９に送る。ベーパーセパレータタンク２９内には、電動モータにより駆動される燃料予圧ポンプ３０が配設されており、燃料を加圧し予圧配管３１を経て高圧燃料ポンプ３２に送る。高圧燃料ポンプ３２の吐出側は、各気筒７ａ〜７ｆに沿って縦方向に配設された燃料供給レール３３に接続されるとともに、高圧圧力調整弁３５および燃料冷却器３６、戻り配管３７を介してベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、予圧配管３１とベーパーセパレータタンク２９間には予圧圧力調整弁３９が設けられている。
【００１１】
高圧燃料ポンプ３２は、ポンプ駆動ユニット４０により駆動される。このポンプ駆動ユニット４０はベルト４１を介してクランク軸１０に連結されている。ベーパーセパレータタンク２９内の燃料は、燃料予圧ポンプ３０により例えば３〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度に予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ３２により５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2程度若しくはそれ以上に加圧され、加圧された高圧燃料は、圧力調整弁３５にて設定圧を越える余剰燃料がベーパーセパレータタンク２９に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給レール３３に供給し、各気筒７ａ〜７ｆに装着した燃料噴射弁１３に供給するようにしている。
【００１２】
ＥＣＵ（電子制御装置）４２には、エンジン２の駆動状態、船外機１や船の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。例えば、クランク軸１０の回転角（回転数）を検出するエンジン回転数センサ４３、吸気通路１９内の温度を検出する吸気温センサ４４、スロットル弁２２の開度を検出するスロットル開度センサ４５、最上段の気筒７ｄ内の空燃比を検出するに空燃比センサ４６、高圧燃料配管内の圧力を検出する燃料圧力センサ４７、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温センサ４８等が設けられている。また、燃料噴射弁１３を駆動するインジェクタドライバ４９と、インジェクタドライバ４９を冷却する冷却用ファン９０と、冷却用ファン９０を駆動する電動モータ９１と、インジェクタドライバ４９の温度を検出する温度検出手段９２が設けられている。ＥＣＵ４２は、これら各センサの検出信号を制御マップに基づき演算処理し、制御信号をインジェクタドライバ４９、点火プラグ１４、オイルポンプ２１、予圧燃料ポンプ３０及び電動モータ９１に伝送し、インジェクタドライバ４９は、バッテリ電源を昇圧しパワートランジスタによるスイッチング回路により燃料噴射弁１３を駆動する。
【００１３】
図２は、図１のエンジン２の平面図である。なお、以下の説明では前述の説明と同一の構成には同一番号を付けて説明を省略する。クランク軸１０には駆動プーリ５０が設けられ、また、ポンプ駆動ユニット４０の回動軸５１には従動プーリ５２が設けられ、駆動プーリ５０と従動プーリ５２にはベルト４１が張設されている。これによりクランク軸１０の回転がベルト４１を介して回動軸５１に伝達され、高圧燃料ポンプ３２を駆動するようにしている。
【００１４】
また、シリンダボディ７には燃料供給レール３３が固定されている。燃料供給レール３３は、水平レール３３ａと、水平レール３３ａの両側に接続され、左右のバンクＢ１、Ｂ２に固定される垂直レール３３ｂを有し、垂直レール３３ｂに各気筒毎に燃料噴射弁１３が装着されている。また、左右のバンクＢ１、Ｂ２の間のシリンダボディ７に電装品ボックス５９が取り付けられている。電装品ボックス５９内には、ＥＣＵ４２とインジェクタドライバ４９の回路部品が内蔵されている。電装品ボックス５９に対向して冷却用ファン９０と電動モータ９１が配設されている。なお、図中、１ａはエンジン２を覆うカウリング、５５はテンションプーリ、５６はサイレンサ、１ｂはカウリング１ａの上部左右（図では左側しか示していない）に形成され、エアを矢印に示すようにカウリング１ａ内に吸入するための水平ダクト、１ｃは水平ダクト１ｂに縦方向に形成されエンジン内にエアを供給するためのエア吸入筒である。
【００１５】
図３は、図２のＹ方向から見た一部断面図である。ポンプ駆動ユニット４０は取付用ステー５３を介してボルト５４により取り付けられている。ポンプ駆動ユニット４０の回転軸５１にはカム４０ａが固定され、カム４０ａが高圧燃料ポンプ３２のプランジャ３２ａを押圧することにより高圧燃料を発生するように構成されている。高圧燃料ポンプ３２は４本のボルト６１によりポンプ駆動ユニット４０に取り付けられている。
【００１６】
エンジン２は、複数の気筒７ａ〜７ｆをＶバンクＢ１、Ｂ２をなすように縦方向に２列に配設しており、燃料供給レール３３は、各列のシリンダヘッド８に固定された垂直レール３３ｂと、垂直レール３３ｂの上端に接続された水平レール３３ａとからなり、水平レール３３ａと垂直レール３３ｂは、ボルト６２により連結されている。水平レール３３ａ及び垂直レール３３ｂの内部には燃料通路６３が形成され、両者の接続部にはＯリング６４でシールされたコネクタ６５が配設されている。２本の垂直レール３３ｂは、それぞれボルト６６によりシリンダヘッド８に固定され、また、燃料噴射弁１３はボルト６７により垂直レール３３ｂに固定されている。
【００１７】
燃料給排ユニット６０は、燃料出口管６０ａ、燃料入口管６０ｂ、オーバーフロー管６０ｃを一体化したユニットを構成しており、燃料出口管６０ａは、Ｏリング６９でシールされたコネクタ７０により水平レール３３ａの燃料通路６３に接続されている。なお、オーバーフロー管６０ｃはベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、高圧圧力調整弁３５は、ボルトによりポンプ駆動ユニット４０に固定され、Ｏリング７１でシールされたコネクタ７２により水平レール３３ａの燃料通路６３に接続されている。
【００１８】
シリンダボディ７のＶバンクＢ１、Ｂ２間には、排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバー７３が固定されている。電装品ボックス５９は、ＥＣＵボックス５９ａとインジェクタドライバボックス５９ｂとからなり、ＥＣＵボックス５９ａはボルト７６によりアウターカバー７３に固定され、インジェクタドライバボックス５９ｂは、ボルト７７によりＥＣＵボックス５９ａに固定され、また、インジェクタドライバボックス５９ｂにはボルト７９により冷却用フィン７５が取り付けられている。
【００１９】
図４は、図２のＹ方向から見た一部断面図である。図４には、エアが矢印に示すように、水平ダクト１ｂ、エア吸入筒１ｃを経てカウリング１ａ内に供給される構造が示されている。また、アウターカバー７３の内側に排気用冷却水通路１８が形成され、アウターカバー７３に電装品ボックス５９を取り付けることにより、電装品ボックス５９が排気用冷却水通路１８を流れる冷却水により効果的に冷却される。また、インジェクタドライバボックス５９ｂの内部には温度検出手段９２が配設されている。
【００２０】
図５は、電装品ボックスの取付構造の詳細を示す断面図である。アウターカバー７３には、取付用ボス７３ａが形成され、この取付用ボス７３ａに防振ゴム８０を装着し、ボルト７６によりＥＣＵボックス５９ａをアウターカバー７３に固定する。また、インジェクタドライバボックス５９ｂには、取付ブラケット８１が一体に形成されており、取付ブラケット８１に防振ゴム８０を装着し、ボルト７７によりインジェクタドライバボックス５９ｂをＥＣＵボックス５９ａに固定する。さらに、取付ブラケット８１には取付用ボス８１ａが形成され、この取付用ボス８１ａにボルト７９により冷却用フィン７５を取り付けている。なお、ＥＣＵボックス５９ａとインジェクタドライバボックス５９ｂとを一つのボックスにしてもよい。
【００２１】
図６〜図８は、本発明における制御装置の１実施形態を示し、図６は本発明に係わる制御方法を説明するための図である。スロットル全開などの高負荷運転時には、運転開始から徐々にインジェクタドライバ４９の温度は上昇していき、ある時点で保証基準温度Ｋ0（例えば１２０℃）を越えてしまい、インジェクタドライバ４９の性能の劣化、破損につながる可能性がある。そこで、本発明においては、図示点線で示すように、保証基準温度Ｋ0を越えないようにエンジン回転数を減少させるように制御するものである。
【００２２】
図７は、その制御フローを示し、インジェクタドライバ４９の温度検出手段９２からインジェクタドライバ温度Ｋを読み込み、温度Ｋが保証基準温度Ｋ0を越えたか否かを判定し、越えていれば、エンジン回転数減少手段において、噴射量、噴射開始時期、点火時期の少なくとも１つを制御してエンジン回転数を減少させることにより、燃料噴射弁１３への通電回数を減少させ、インジェクタドライバ４９の負荷を軽減させ、インジェクタドライバ４９の温度を低下させることができる。
【００２３】
図８は、図７のエンジン回転数減少手段における制御を説明するための図である。図８（Ａ）においては、噴射幅ＦＤをｂだけ減少させることによりエンジン回転数をΔＮだけ下げるように制御し、図８（Ｂ）においては、噴射開始時期ＳＯＦをｂだけ遅角させることによりエンジン回転数をΔＮだけ下げるように制御し、図８（Ｃ）においては、点火時期Ｓ／Ａをｂだけ遅角させることによりエンジン回転数をΔＮだけ下げるように制御している。インジェクタドライバ４９の負荷（発熱量）は、
［１回当たりの通電時間（噴射幅）］×［単位時間当たりの通電回数（エンジン回転数）］
で決まるため、上記のように噴射幅の減少、噴射開始時期の遅角、点火時期の遅角によりインジェクタドライバ４９の負荷（発熱量）を低減させることができる。なお、エンジン回転数減少手段としては、噴射を停止するようにしてもよいし、点火を停止するようにしてもよい。
【００２４】
図９は、本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。本実施形態においては、温度検出手段９２を省略して、スロットル開度θが所定値θ0以上で、エンジン回転数Ｎが所定値Ｎ0以上を高負荷且つ高回転状態と判定し、その継続時間Ｔが所定値Ｔ0以上になった場合を、インジェクタドライバ温度が所定値以上になったものとして、図７及び図８と同様の制御を行うものである。
【００２５】
図１０は、本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。本実施形態においては、インジェクタドライバ温度Ｋが保証基準温度Ｋ0を越えたか否かを判定し、越えていれば、電動モータ９１をオンして冷却用ファン９０を運転する。それでも、インジェクタドライバ温度Ｋが保証基準温度Ｋ0を越えた場合には、ランプを点灯、また、ブザーによる警報を行うようにしている。なお、インジェクタドライバ温度の判定の代わりに図９の高負荷・高回転継続時間により判定するようにしてもい。また、冷却用ファンによる冷却とエンジン回転数減少手段を組み合わせるようにしてもい。
【００２６】
図１１は、本発明の他の実施形態を示し、４サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。本実施形態においても、ポンプ駆動ユニット４０がエンジン２の中央部に配置され、ポンプ駆動ユニット４０の両側に高圧燃料ポンプ３２、３４が配置され、さらに、Ｖバンクの間に電装品ボックス５９が配設されている。図中、７はシリンダボディ、８はシリンダヘッド、１０はクランク軸、１３は燃料噴射弁、１９は吸気管、２９はベーパーセパレータタンク、３３は燃料供給レール、９８は吸気弁、９９はカムシャフトである。
【００２７】
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、船外機に適用した例について説明しているが、船体側にエンジンを設置するマリン用エンジンや、あるいは芝刈り機等の移動式エンジンや定置式エンジンにも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１〜５記載の発明によれば、インジェクタドライバの温度上昇を防止し、インジェクタドライバの耐久性を向上させることができ、
請求項６記載の発明によれば、インジェクタドライバが加熱しやすい２サイクルエンジンのインジェクタドライバの温度上昇を効果的に低減させることができ、
請求項７記載の発明によれば、４サイクルエンジンにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒内燃料噴射式エンジンの制御装置の１実施形態である船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、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、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【図２】図１のエンジン２の平面図である。
【図３】図２のＹ方向から見た一部断面図である。
【図４】図２のＸ方向から見た一部断面図である。
【図５】電装品ボックスの取付構造の詳細を示す断面図である。
【図６】本発明における制御装置の１実施形態を示し、制御方法を説明するための図である。
【図７】図６の制御を行うためのフロー図である。
【図８】図７のエンジン回転数減少手段における制御を説明するための図である。
【図９】本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。
【図１０】本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示し、４サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。
【符号の説明】
１３…燃料噴射弁
３２…高圧燃料ポンプ
３３…燃料供給レール
４９…インジェクタドライバ
９０…冷却用ファン
９２…温度検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧燃料を筒内に噴射する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
２サイクルエンジンにおいては、掃気ポートと排気ポートが同時に連通するタイミングがあるためＨＣ等の未燃ガスが排気されやすく、また、低速、低負荷で残留ガスが多いため失火を起こし未燃ガスが排気されやすい。そこで、排気ポートが閉じた後、高圧燃料を筒内に直接噴射することにより燃料を霧化して燃焼を改善させると共に、低速、低負荷では新気を多く供給するようにして失火を防ぐことにより未燃ガスの排出を低減する方式が知られている。前述した高圧燃料を筒内に直接噴射しようとする場合、燃料供給系に高圧燃料ポンプを設けることが必要になる。従来、４サイクルエンジンにおいては、動弁機構のカムシャフトの回転を利用して高圧燃料ポンプを駆動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、筒内燃料噴射式エンジンにおいては、一般的に燃料噴射弁先端にあるバルブステムが燃焼圧力で開弁しないように内部スプリングが、従来の吸気管噴射エンジンに比べて強く設定されていることから、バルブステムを電気的に開弁させるソレノイドの消費エネルギーも大きく、吸気管噴射と同様にバッテリ電圧にて駆動した場合、大電流を消費することになる。このため、印加電圧を昇圧するインジェクタドライバを用いて大電流が流れないようにするのが普通である。これは、大電流が流れる場合には、各部回路、配線の大径化や噴射開始時の応答遅れが問題になるためである。
【０００４】
しかしながら、エンジンが高回転で運転され燃料噴射弁の通電回数が極端に増えたり、エンジン高負荷運転時のように噴射時間が極端に長くなると、最終的に燃料噴射弁への電流供給のスイッチングを行うインジェクタドライバ内部のトランジスタが過度に加熱され、ある時点で保証基準温度を越えてしまい、インジェクタドライバの性能の劣化、破損につながる可能性がある。特に、クランク軸１回転に対して１回噴射する２サイクルエンジンや、高回転の４サイクルエンジンに搭載した場合には、負荷が増大し、インジェクタドライバが加熱されるため、作動性や耐久性に悪影響を与えるという問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、インジェクタドライバの温度上昇を防止し、インジェクタドライバの耐久性を向上させることができる筒内燃料噴射式エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、筒内噴射式Ｖ型２サイクルエンジンをクランク軸が縦置状態で搭載された船外機であって、前記エンジンはカウリングに覆われ、複数の気筒をＶバンクをなすように縦方向に２列に配列され、燃料レールが各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、該垂直レールの上端に接続される水平レールとから構成され、Ｖバンク間には排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバーが固定され、ＥＣＵボックスが前記アウターカバーに固定され、前記ＥＣＵボックスにインジェクタドライバボックスが固定され、前記インジェクタドライバボックス内に燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバと、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出手段が配設され、垂直レールと水平レールとにより構成される燃料レールは、ＥＣＵボックスおよびインジェクタドライバボックスを取り囲むように、Ｖバンクのシリンダーヘッド側に配置されており、前記インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合にエンジン回転数を減少させるエンジン回転数減少手段とブザー等の警報手段とを備えたことを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記エンジン回転数減少手段は、噴射量の減量又は噴射停止、噴射開始時期の遅角および点火時期の遅角又は点火停止の少なくとも１つを制御する手段であることを特徴とし、請求項３記載の発明は、筒内噴射式Ｖ型２サイクルエンジンをクランク軸が縦置状態で搭載された船外機であって、前記エンジンはカウリングに覆われ、複数の気筒をＶバンクをなすように縦方向に２列に配列され、燃料レールが各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、該垂直レールの上端に接続される水平レールとから構成され、Ｖバンク間には排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバーが固定され、ＥＣＵボックスが前記アウターカバーに固定され、前記ＥＣＵボックスにインジェクタドライバボックスが固定され、前記インジェクタドライバボックス内に燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバと、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出手段が配設され、垂直レールと水平レールとにより構成される燃料レールは、ＥＣＵボックスおよびインジェクタドライバボックスを取り囲むように、Ｖバンクのシリンダーヘッド側に配置されており、前記インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合にインジェクタドライバを冷却する冷却用ファンと、インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合に前記冷却用ファンを運転させる運転手段とブザー等の警報手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【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、本発明の筒内燃料噴射式エンジンの制御装置の１実施形態である船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、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、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【０００８】
図１において、１は船外機であり、クランク軸１０が縦置状態で搭載されるエンジン２と、エンジン２の下端面に接続されエンジン２を支持するガイドエキゾースト部３と、ガイドエキゾースト部３の下端面に接続されるアッパケース４、ロアケース５及びプロペラ６からなる。上記エンジン２は、筒内噴射式Ｖ型６気筒２サイクルエンジンであり、６つの気筒７ａ〜７ｆが平面視でＶバンクをなすように横置き状態で且つ縦方向に２列に配設されたシリンダボディ７に、シリンダヘッド８が連結、固定されている。
【０００９】
上記気筒７ａ〜７ｆ内には、ピストン１１が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン１１はクランク軸１０に連結されている。シリンダヘッド８には、磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式の燃料噴射弁１３及び点火プラグ１４が挿入配置されている。気筒７ａ〜７ｆは、それぞれ掃気ポート（図示せず）によりクランク室１２に連通され、また、気筒７ａ〜７ｆには排気ポート１５が接続されている。図１（Ｂ）の左バンクの排気ポート１５は左集合排気通路１６に、右バンクの排気ポート１５は右集合排気通路１７に合流されている。エンジン２のクランク室１２には、吸気マニホールドから分岐する吸気通路１９が接続されており、該吸気通路１９のクランク室１２への接続部には、逆流防止用のリード弁２０が配設され、また、リード弁２０の上流側には、エンジン内にオイルを供給するためのオイルポンプ２１と、吸気量を調節するためのスロットル弁２２が配設されている。
【００１０】
図１（Ｄ）に示すように、船体側に設置されている燃料タンク２３内の燃料は、手動式の第１の低圧燃料ポンプ２５によりフィルタ２６を経て船外機側の第２の低圧燃料ポンプ２７に送られる。この第２の低圧燃料ポンプ２７は、エンジン２のクランク室１２のパルス圧により駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、燃料を気液分離装置であるベーパーセパレータタンク２９に送る。ベーパーセパレータタンク２９内には、電動モータにより駆動される燃料予圧ポンプ３０が配設されており、燃料を加圧し予圧配管３１を経て高圧燃料ポンプ３２に送る。高圧燃料ポンプ３２の吐出側は、各気筒７ａ〜７ｆに沿って縦方向に配設された燃料供給レール３３に接続されるとともに、高圧圧力調整弁３５および燃料冷却器３６、戻り配管３７を介してベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、予圧配管３１とベーパーセパレータタンク２９間には予圧圧力調整弁３９が設けられている。
【００１１】
高圧燃料ポンプ３２は、ポンプ駆動ユニット４０により駆動される。このポンプ駆動ユニット４０はベルト４１を介してクランク軸１０に連結されている。ベーパーセパレータタンク２９内の燃料は、燃料予圧ポンプ３０により例えば３〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度に予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ３２により５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2程度若しくはそれ以上に加圧され、加圧された高圧燃料は、圧力調整弁３５にて設定圧を越える余剰燃料がベーパーセパレータタンク２９に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給レール３３に供給し、各気筒７ａ〜７ｆに装着した燃料噴射弁１３に供給するようにしている。
【００１２】
ＥＣＵ（電子制御装置）４２には、エンジン２の駆動状態、船外機１や船の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。例えば、クランク軸１０の回転角（回転数）を検出するエンジン回転数センサ４３、吸気通路１９内の温度を検出する吸気温センサ４４、スロットル弁２２の開度を検出するスロットル開度センサ４５、最上段の気筒７ｄ内の空燃比を検出するに空燃比センサ４６、高圧燃料配管内の圧力を検出する燃料圧力センサ４７、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温センサ４８等が設けられている。また、燃料噴射弁１３を駆動するインジェクタドライバ４９と、インジェクタドライバ４９を冷却する冷却用ファン９０と、冷却用ファン９０を駆動する電動モータ９１と、インジェクタドライバ４９の温度を検出する温度検出手段９２が設けられている。ＥＣＵ４２は、これら各センサの検出信号を制御マップに基づき演算処理し、制御信号をインジェクタドライバ４９、点火プラグ１４、オイルポンプ２１、予圧燃料ポンプ３０及び電動モータ９１に伝送し、インジェクタドライバ４９は、バッテリ電源を昇圧しパワートランジスタによるスイッチング回路により燃料噴射弁１３を駆動する。
【００１３】
図２は、図１のエンジン２の平面図である。なお、以下の説明では前述の説明と同一の構成には同一番号を付けて説明を省略する。クランク軸１０には駆動プーリ５０が設けられ、また、ポンプ駆動ユニット４０の回動軸５１には従動プーリ５２が設けられ、駆動プーリ５０と従動プーリ５２にはベルト４１が張設されている。これによりクランク軸１０の回転がベルト４１を介して回動軸５１に伝達され、高圧燃料ポンプ３２を駆動するようにしている。
【００１４】
また、シリンダボディ７には燃料供給レール３３が固定されている。燃料供給レール３３は、水平レール３３ａと、水平レール３３ａの両側に接続され、左右のバンクＢ１、Ｂ２に固定される垂直レール３３ｂを有し、垂直レール３３ｂに各気筒毎に燃料噴射弁１３が装着されている。また、左右のバンクＢ１、Ｂ２の間のシリンダボディ７に電装品ボックス５９が取り付けられている。電装品ボックス５９内には、ＥＣＵ４２とインジェクタドライバ４９の回路部品が内蔵されている。電装品ボックス５９に対向して冷却用ファン９０と電動モータ９１が配設されている。なお、図中、１ａはエンジン２を覆うカウリング、５５はテンションプーリ、５６はサイレンサ、１ｂはカウリング１ａの上部左右（図では左側しか示していない）に形成され、エアを矢印に示すようにカウリング１ａ内に吸入するための水平ダクト、１ｃは水平ダクト１ｂに縦方向に形成されエンジン内にエアを供給するためのエア吸入筒である。
【００１５】
図３は、図２のＹ方向から見た一部断面図である。ポンプ駆動ユニット４０は取付用ステー５３を介してボルト５４により取り付けられている。ポンプ駆動ユニット４０の回転軸５１にはカム４０ａが固定され、カム４０ａが高圧燃料ポンプ３２のプランジャ３２ａを押圧することにより高圧燃料を発生するように構成されている。高圧燃料ポンプ３２は４本のボルト６１によりポンプ駆動ユニット４０に取り付けられている。
【００１６】
エンジン２は、複数の気筒７ａ〜７ｆをＶバンクＢ１、Ｂ２をなすように縦方向に２列に配設しており、燃料供給レール３３は、各列のシリンダヘッド８に固定された垂直レール３３ｂと、垂直レール３３ｂの上端に接続された水平レール３３ａとからなり、水平レール３３ａと垂直レール３３ｂは、ボルト６２により連結されている。水平レール３３ａ及び垂直レール３３ｂの内部には燃料通路６３が形成され、両者の接続部にはＯリング６４でシールされたコネクタ６５が配設されている。２本の垂直レール３３ｂは、それぞれボルト６６によりシリンダヘッド８に固定され、また、燃料噴射弁１３はボルト６７により垂直レール３３ｂに固定されている。
【００１７】
燃料給排ユニット６０は、燃料出口管６０ａ、燃料入口管６０ｂ、オーバーフロー管６０ｃを一体化したユニットを構成しており、燃料出口管６０ａは、Ｏリング６９でシールされたコネクタ７０により水平レール３３ａの燃料通路６３に接続されている。なお、オーバーフロー管６０ｃはベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、高圧圧力調整弁３５は、ボルトによりポンプ駆動ユニット４０に固定され、Ｏリング７１でシールされたコネクタ７２により水平レール３３ａの燃料通路６３に接続されている。
【００１８】
シリンダボディ７のＶバンクＢ１、Ｂ２間には、排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバー７３が固定されている。電装品ボックス５９は、ＥＣＵボックス５９ａとインジェクタドライバボックス５９ｂとからなり、ＥＣＵボックス５９ａはボルト７６によりアウターカバー７３に固定され、インジェクタドライバボックス５９ｂは、ボルト７７によりＥＣＵボックス５９ａに固定され、また、インジェクタドライバボックス５９ｂにはボルト７９により冷却用フィン７５が取り付けられている。
【００１９】
図４は、図２のＹ方向から見た一部断面図である。図４には、エアが矢印に示すように、水平ダクト１ｂ、エア吸入筒１ｃを経てカウリング１ａ内に供給される構造が示されている。また、アウターカバー７３の内側に排気用冷却水通路１８が形成され、アウターカバー７３に電装品ボックス５９を取り付けることにより、電装品ボックス５９が排気用冷却水通路１８を流れる冷却水により効果的に冷却される。また、インジェクタドライバボックス５９ｂの内部には温度検出手段９２が配設されている。
【００２０】
図５は、電装品ボックスの取付構造の詳細を示す断面図である。アウターカバー７３には、取付用ボス７３ａが形成され、この取付用ボス７３ａに防振ゴム８０を装着し、ボルト７６によりＥＣＵボックス５９ａをアウターカバー７３に固定する。また、インジェクタドライバボックス５９ｂには、取付ブラケット８１が一体に形成されており、取付ブラケット８１に防振ゴム８０を装着し、ボルト７７によりインジェクタドライバボックス５９ｂをＥＣＵボックス５９ａに固定する。さらに、取付ブラケット８１には取付用ボス８１ａが形成され、この取付用ボス８１ａにボルト７９により冷却用フィン７５を取り付けている。なお、ＥＣＵボックス５９ａとインジェクタドライバボックス５９ｂとを一つのボックスにしてもよい。
【００２１】
図６〜図８は、本発明における制御装置の１実施形態を示し、図６は本発明に係わる制御方法を説明するための図である。スロットル全開などの高負荷運転時には、運転開始から徐々にインジェクタドライバ４９の温度は上昇していき、ある時点で保証基準温度Ｋ0（例えば１２０℃）を越えてしまい、インジェクタドライバ４９の性能の劣化、破損につながる可能性がある。そこで、本発明においては、図示点線で示すように、保証基準温度Ｋ0を越えないようにエンジン回転数を減少させるように制御するものである。
【００２２】
図７は、その制御フローを示し、インジェクタドライバ４９の温度検出手段９２からインジェクタドライバ温度Ｋを読み込み、温度Ｋが保証基準温度Ｋ0を越えたか否かを判定し、越えていれば、エンジン回転数減少手段において、噴射量、噴射開始時期、点火時期の少なくとも１つを制御してエンジン回転数を減少させることにより、燃料噴射弁１３への通電回数を減少させ、インジェクタドライバ４９の負荷を軽減させ、インジェクタドライバ４９の温度を低下させることができる。
【００２３】
図８は、図７のエンジン回転数減少手段における制御を説明するための図である。図８（Ａ）においては、噴射幅ＦＤをｂだけ減少させることによりエンジン回転数をΔＮだけ下げるように制御し、図８（Ｂ）においては、噴射開始時期ＳＯＦをｂだけ遅角させることによりエンジン回転数をΔＮだけ下げるように制御し、図８（Ｃ）においては、点火時期Ｓ／Ａをｂだけ遅角させることによりエンジン回転数をΔＮだけ下げるように制御している。インジェクタドライバ４９の負荷（発熱量）は、
［１回当たりの通電時間（噴射幅）］×［単位時間当たりの通電回数（エンジン回転数）］
で決まるため、上記のように噴射幅の減少、噴射開始時期の遅角、点火時期の遅角によりインジェクタドライバ４９の負荷（発熱量）を低減させることができる。なお、エンジン回転数減少手段としては、噴射を停止するようにしてもよいし、点火を停止するようにしてもよい。
【００２４】
図９は、本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。本実施形態においては、温度検出手段９２を省略して、スロットル開度θが所定値θ0以上で、エンジン回転数Ｎが所定値Ｎ0以上を高負荷且つ高回転状態と判定し、その継続時間Ｔが所定値Ｔ0以上になった場合を、インジェクタドライバ温度が所定値以上になったものとして、図７及び図８と同様の制御を行うものである。
【００２５】
図１０は、本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。本実施形態においては、インジェクタドライバ温度Ｋが保証基準温度Ｋ0を越えたか否かを判定し、越えていれば、電動モータ９１をオンして冷却用ファン９０を運転する。それでも、インジェクタドライバ温度Ｋが保証基準温度Ｋ0を越えた場合には、ランプを点灯、また、ブザーによる警報を行うようにしている。なお、インジェクタドライバ温度の判定の代わりに図９の高負荷・高回転継続時間により判定するようにしてもい。また、冷却用ファンによる冷却とエンジン回転数減少手段を組み合わせるようにしてもい。
【００２６】
図１１は、本発明の他の実施形態を示し、４サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。本実施形態においても、ポンプ駆動ユニット４０がエンジン２の中央部に配置され、ポンプ駆動ユニット４０の両側に高圧燃料ポンプ３２、３４が配置され、さらに、Ｖバンクの間に電装品ボックス５９が配設されている。図中、７はシリンダボディ、８はシリンダヘッド、１０はクランク軸、１３は燃料噴射弁、１９は吸気管、２９はベーパーセパレータタンク、３３は燃料供給レール、９８は吸気弁、９９はカムシャフトである。
【００２７】
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、船外機に適用した例について説明しているが、船体側にエンジンを設置するマリン用エンジンや、あるいは芝刈り機等の移動式エンジンや定置式エンジンにも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１〜５記載の発明によれば、インジェクタドライバの温度上昇を防止し、インジェクタドライバの耐久性を向上させることができ、
請求項６記載の発明によれば、インジェクタドライバが加熱しやすい２サイクルエンジンのインジェクタドライバの温度上昇を効果的に低減させることができ、
請求項７記載の発明によれば、４サイクルエンジンにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒内燃料噴射式エンジンの制御装置の１実施形態である船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、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、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【図２】図１のエンジン２の平面図である。
【図３】図２のＹ方向から見た一部断面図である。
【図４】図２のＸ方向から見た一部断面図である。
【図５】電装品ボックスの取付構造の詳細を示す断面図である。
【図６】本発明における制御装置の１実施形態を示し、制御方法を説明するための図である。
【図７】図６の制御を行うためのフロー図である。
【図８】図７のエンジン回転数減少手段における制御を説明するための図である。
【図９】本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。
【図１０】本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロー図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示し、４サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。
【符号の説明】
１３…燃料噴射弁
３２…高圧燃料ポンプ
３３…燃料供給レール
４９…インジェクタドライバ
９０…冷却用ファン
９２…温度検出手段
Claims (3)
- 筒内噴射式Ｖ型２サイクルエンジンをクランク軸が縦置状態で搭載された船外機であって、前記エンジンはカウリングに覆われ、複数の気筒をＶバンクをなすように縦方向に２列に配列され、燃料レールが各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、該垂直レールの上端に接続される水平レールとから構成され、Ｖバンク間には排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバーが固定され、ＥＣＵボックスが前記アウターカバーに固定され、前記ＥＣＵボックスにインジェクタドライバボックスが固定され、前記インジェクタドライバボックス内に燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバと、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出手段が配設され、前記垂直レールと前記水平レールとにより構成される前記燃料レールは、前記ＥＣＵボックスおよび前記インジェクタドライバボックスを取り囲むように、前記Ｖバンクのシリンダーヘッド側に配置されており、前記インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合にエンジン回転数を減少させるエンジン回転数減少手段とブザー等の警報手段とを備えたことを特徴とする筒内燃料噴射式エンジンの制御装置。
- 前記エンジン回転数減少手段は、噴射量の減量又は噴射停止、噴射開始時期の遅角および点火時期の遅角又は点火停止の少なくとも１つを制御する手段であることを特徴とする請求項１記載の筒内燃料噴射式エンジンの制御装置。
- 筒内噴射式Ｖ型２サイクルエンジンをクランク軸が縦置状態で搭載された船外機であって、前記エンジンはカウリングに覆われ、複数の気筒をＶバンクをなすように縦方向に２列に配列され、燃料レールが各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、該垂直レールの上端に接続される水平レールとから構成され、Ｖバンク間には排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバーが固定され、ＥＣＵボックスが前記アウターカバーに固定され、前記ＥＣＵボックスにインジェクタドライバボックスが固定され、前記インジェクタドライバボックス内に燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバと、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出手段が配設され、前記垂直レールと前記水平レールとにより構成される前記燃料レールは、前記ＥＣＵボックスおよび前記インジェクタドライバボックスを取り囲むように、前記Ｖバンクのシリンダーヘッド側に配置されており、前記インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合にインジェクタドライバを冷却する冷却用ファンと、インジェクタドライバの温度が所定値以上になった場合に前記冷却用ファンを運転させる運転手段とブザー等の警報手段とを備えたことを特徴とする筒内燃料噴射式エンジンの制御装置。
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