JP6038366B1

JP6038366B1 - 船外機のエンジン制御装置および船外機のエンジン制御方法

Info

Publication number: JP6038366B1
Application number: JP2016028773A
Authority: JP
Inventors: 孝徳小迫
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: JP2017145772A

Abstract

【課題】加速度合に応じて空燃比を適切に制御するとともに、シフトイン動作でのスロットル開度変化による非同期噴射を防止する。【解決手段】同期噴射と非同期噴射とを実施するコントロールユニットを備えた船外機のエンジン制御装置において、コントロールユニットは、第１の所定時間ごとのスロットル開度の検出値の変化量から加速開始か否かの判定を行い、加速開始と判定した場合には、第１の所定時間よりも長い値として設定された第２の所定時間ごとのスロットル開度の検出値の変化量から非同期噴射を実施するか否かを判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、船外機のような単レバーでスロットルとシフトを制御するシステムに適用され、クランク角と非同期に燃料を噴射する船外機のエンジン制御装置および船外機のエンジン制御方法に関するものである。

加速時に空燃比を最適に制御するために、クランク角とは非同期に燃料を噴射する加速時非同期噴射制御方式に関する従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１は、所定時間毎のスロットル開度変化量を算出し、前回のスロットル開度変化量が所定値以下で、今回のスロットル開度変化量が所定値以上の場合に、非同期噴射を実施している。

特公平６−４７９５７号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
船外機のような単レバーでスロットルとシフトを制御するシステムでは、レバー操作により、シフト駆動後にスロットル開度が変化する。従って、操作者がシフトのみ駆動する（すなわち、シフトインする）ためにレバーを操作した場合であっても、スロットル開度が変化することがある。

スロットル開度変化の緩急に相当する加速度合に応じて非同期噴射を実施する場合において、特許文献１のような従来技術では、所定時間を長くすると、以下のような問題がある。すなわち、従来技術は、スロットル開度変化量を計算するインターバルに相当する所定時間を長くすると、スロットル開度が変化を開始するタイミングにより、急加速をした場合であっても、緩加速と誤判定してしまうおそれがある。

そして、緩加速と誤判定された場合には、空燃比がリーン化する課題がある。従って、特許文献１のような従来技術は、このような課題を回避するためには、所定時間を短く設定する必要がある。

一方、船外機のような単レバーでスロットルとシフトを制御するシステムにおいて、所定時間を短くした場合には、シフトイン動作でのスロットル開度変化をとらえ、非同期噴射を実施し、空燃比がリッチ化する課題がある。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、加速度合に応じて空燃比を適切に制御するとともに、シフトイン動作でのスロットル開度変化による非同期噴射を防止することができる船外機のエンジン制御装置および船外機のエンジン制御方法を得ることを目的とする。

本発明に係る船外機のエンジン制御装置は、エンジンの運転状態を検出するセンサ群の出力に基づき、所定のクランク角で燃料を噴射する同期噴射と、加速判定時にクランク角とは非同期に燃料を噴射する非同期噴射とを実施するコントロールユニットを備え、単レバーでスロットルとシフトを制御する機構を備えた船外機のエンジン制御装置において、コントロールユニットは、第１の所定時間ごとのスロットル開度の検出値から、今回値と前回値の差分である第１のスロットル開度変化量を算出し、第１のスロットル開度変化量があらかじめ設定された第１の所定値以上となった場合に、加速開始と判定する加速開始判定処理部と、加速開始判定処理部で加速開始と判定された場合に、第２の所定時間ごとのスロットル開度の検出値から、今回値と前回値の差分である第２のスロットル開度変化量を算出し、第２のスロットル開度変化量があらかじめ設定された第２の所定値以上となった場合に、非同期噴射を実施する非同期噴射開始判定処理部とを有し、第２の所定時間は、第１の所定時間より大きい値としてあらかじめ設定され、第２の所定値は、第１の所定値より大きい値としてあらかじめ設定されるものである。

また、本発明に係る船外機のエンジン制御方法は、エンジンの運転状態を検出するセンサ群の出力に基づき、所定のクランク角で燃料を噴射する同期噴射と、加速判定時にクランク角とは非同期に燃料を噴射する非同期噴射とを実施するコントロールユニットを備え、単レバーでスロットルとシフトを制御する機構を備えた船外機のエンジン制御装置において、コントロールユニットにおいて実行される船外機のエンジン制御方法であって、あらかじめ設定された第１の所定時間ごとにスロットル開度の検出値を取得するとともに、今回値と前回値の差分である第１のスロットル開度変化量を算出する第１ステップと、第１ステップで算出された第１のスロットル開度変化量が、あらかじめ設定された第１の所定値以上となった場合に、加速開始と判定する第２ステップと、第２ステップにより加速開始と判定された場合に、第１の所定時間よりも大きい値としてあらかじめ設定された第２の所定時間を用いて、第２の所定時間ごとにスロットル開度の検出値を取得するとともに、今回値と前回値の差分である第２のスロットル開度変化量を算出する第３ステップと、第３ステップで算出された第２のスロットル開度変化量が、第１の所定値よりも大きい値としてあらかじめ設定された第２の所定値以上となった場合に、非同期噴射を実施する第４ステップとを有するものである。

本発明によれば、第１の所定時間間隔ごとに加速の初期段階でスロットル開度変化量をとらえることで加速開始を判定し、加速開始が判定された後は、第１の所定時間間隔よりも長い第２の所定時間間隔ごとにスロットル開度変化量を算出し、非同期噴射の要否を判定する構成を備えている。この結果、スロットル開度変化量に応じて非同期噴射開始判定を行う際に、所定時間を短くする必要がなく、加速度合に応じて空燃比を適切に制御するとともに、シフトイン動作でのスロットル開度変化による非同期噴射を防止することができる船外機のエンジン制御装置および船外機のエンジン制御方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る船外機のエンジン制御装置の構成図である。本発明の実施の形態１に係る船外機のエンジン制御装置における非同期噴射のタイミングチャートである。図２中の四角で囲った部分を拡大したタイミングチャートである。本発明の実施の形態１におけるコントロールユニットで実行される加速開始判定処理の一連動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１におけるコントロールユニットで実行される非同期噴射開始判定処理の一連動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の船外機のエンジン制御装置および船外機のエンジン制御方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る船外機のエンジン制御装置の構成図である。吸気温センサ１は、エンジンの吸入空気の温度を計測する。スロットルボディ２に設けられたスロットル弁３は、操船席に配置されたレバー４に応動して開閉する。また、ギアボックス５は、レバー４によるシフト操作に応じて、シフトリンク機構（図示せず）を経てシフト位置（前進／中立／後進）が設定される。

スロットルポジションセンサ６は、スロットル弁３の開度を計測する。吸気圧センサ７は、スロットル弁３の下流の吸入空気圧力を計測する。エンジン温度センサ８は、エンジンの壁面温度を計測する。クランク角センサ９は、クランク位置を計測する。

コントロールユニット１０は、クランク角センサ９で計測されたクランク位置の情報から、同期噴射時間を算出し、所定のクランク角で同期噴射信号を燃料噴射装置１１に出力する。さらに、コントロールユニット１０は、スロットル弁３の開度変化に応じて非同期噴射信号を生成し、燃料噴射装置１１に出力する。

次に、図１のような構成を備えた本実施の形態１に係る船外機のエンジン制御装置の動作について、タイミングチャートおよびフローチャートを参照しながら、詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る船外機のエンジン制御装置における非同期噴射のタイミングチャートである。また、図３は、図２中の四角で囲った部分を拡大したタイミングチャートである。まず始めに、図２、図３のタイミングチャートを用いて、本実施の形態１における船外機のエンジン制御手法について説明する。

コントロールユニット１０により実行されるプログラムは、あらかじめ設定された第１の所定時間ａごとに実行されるメイン処理と、あらかじめ設定された第２の所定時間ｂごとに実行される割り込み処理で構成されている。

ここで、メイン処理を実行する間隔である第１の所定時間ａは、例えば５ｍｓと設定することができる。また、割り込み処理は、メイン処理の倍数で行うものとし、割り込み処理を実行する間隔である第２の所定時間ｂは、例えば、２０ｍｓと設定することができる。

図２および図３で示すように、コントロールユニット１０は、操船者のレバー４による操作に基づいて変化するスロットル開度の状態を、メイン処理による第１の所定時間ａごとに検出する。

スロットル弁３は、全閉から全開までが、約９０ｄｅｇで動作する。そして、コントロールユニット１０は、第１の所定時間ａごとに検出したスロットル開度から、前回値から今回値へのスロットル開度変化量ΔＴＨを算出する。さらに、コントロールユニット１０は、算出したスロットル開度変化量ΔＴＨが、第１の所定値以上となった場合には、加速開始判定ありと判定する。

ここで、第１の所定値は、加速の初期段階を検出するためにあらかじめ設定されるデータであり、一例として、０．２ｄｅｇを設定することができる。また、図３では、加速開始判定あると判断された時刻をｔ_１、ｔ_１よりも第１の所定時間ａだけ前にメイン処理を実行した時刻をｔ_０として表している。

コントロールユニット１０は、時刻ｔ_１において加速開始判定ありと判定した場合には、時刻ｔ_０を起点として、第２の所定時間ｂごとに検出したスロットル開度から、スロットル開度変化量ΔＴＨＡを算出する。さらに、コントロールユニット１０は、算出したスロットル開度変化量ΔＴＨＡが、第２の所定値以上となり、かつ、非同期噴射禁止時間が経過している場合に、非同期噴射開始判定ありと判定する。

ここで、第２の所定時間ｂおよび第２の所定値は、加速度合を検出するためのデータである。そして、第２の所定値は、第１の所定値よりも大きい値としてあらかじめ設定されるデータであり、一例として、１．５ｄｅｇを設定することができる。なお、図２、図３では、非同期噴射開始判定ありと判定した時刻をｔ_２として表している。

また、非同期噴射禁止時間は、時刻ｔ_２を起点として、例えば、５０ｍｓとして設定することができる。そして、コントロールユニット１０は、非同期噴射開始判定ありと判定した場合には、図２に示すように、時刻ｔ_２において、非同期噴射を実施するとともに、非同期噴射禁止時間をセットする。

非同期噴射禁止時間は、時刻ｔ_２後、順次減算されていき、この非同期噴射禁止時間が経過しない間は、コントロールユニット１０が次回の非同期噴射を行うことができないようになっている。すなわち、非同期噴射禁止時間は、スロットル開度変化量ΔＴＨＡにより連続で非同期噴射を実施した場合に、空燃比がリッチ化するのを防止するためのデータとして設定される。

さらに、コントロールユニット１０は、エンジンが停止状態で加速の必要がない状態、あるいは回転速度が第３の所定値以上の値であり、加速の必要がない状態では、加速開始判定を禁止する。ここで、第３の所定値としては、例えば、５０００ｒ／ｍｉｎを設定することができる。

次に、上述した図２、図３による動作を、フローチャートに基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態１におけるコントロールユニット１０で実行される加速開始判定処理の一連動作を示すフローチャートである。さらに、図５は、本発明の実施の形態１におけるコントロールユニット１０で実行される非同期噴射開始判定処理の一連動作を示すフローチャートである。

まず始めに、図４を用いて、コントロールユニット１０によるメイン処理により、第１の所定時間ａごとにスロットル開度の変化を検出し、加速開始判定を行う一連動作について説明する。ステップＳ１０１において、コントロールユニット１０は、第１の所定時間ａが経過しているか否かを判断する。

コントロールユニット１０は、第１の所定時間ａが経過していると判断した場合には、ステップＳ１０２に進み、第１の所定時間ａをセットし、ステップＳ１０３に進む。一方、コントロールユニット１０は、ステップＳ１０１で第１の所定時間ａが経過していないと判断した場合には、一連処理を終了する。

次に、ステップＳ１０３において、コントロールユニット１０は、現在のスロットル開度、および第１の所定時間ａだけ前の前回のスロットル開度から、スロットル開度変化量ΔＴＨを算出する。なお、以降の説明では、第１の所定時間ａだけ前回の時刻におけるスロットル開度の値のことを、スロットル開度（前回値）と表記する。

次に、ステップＳ１０４において、コントロールユニット１０は、第１の所定時間経過後の次回の時刻でスロットル開度変化量を算出するために、現在時刻におけるスロットル開度を、スロットル開度（前回値）として設定する。

次に、ステップＳ１０５において、コントロールユニット１０は、エンジンが停止状態でない、および、回転速度が第３の所定値未満である、という２つの条件が成立しているか否かを判断する。

そして、コントロールユニット１０は、この２つの条件がともに成立していると判断した場合には、ステップＳ１０６に進む。

一方、コントロールユニット１０は、エンジンが停止状態であるか、または、回転速度が第３の所定値以上である、といういずれかの条件が成立していると判断した場合には、ステップＳ１０７に進み、加速開始判定なしとし、一連処理を終了する。

次に、ステップＳ１０６において、コントロールユニット１０は、スロットル開度変化量が第１の所定値以上であるか否かを判断する。そして、コントロールユニット１０は、スロットル開度変化量が第１の所定値以上であると判断した場合には、ステップＳ１０８に進み、加速開始判定ありとし、一連処理を終了する。

一方、コントロールユニット１０は、ステップＳ１０６でスロットル開度変化量が第１の所定値未満であると判断した場合には、ステップＳ１０９に進み、加速開始判定なしとし、一連処理を終了する。

このようにして、コントロールユニット１０は、第２の所定時間よりも短い時間として設定された第１の所定時間ａごとに、メイン処理による加速開始判定処理を実行することで、加速開始時刻を高精度に判定することができる。

次に、図５を用いて、加速開始判定ありの場合に、コントロールユニット１０によるメイン処理および割り込み処理により、第２の所定時間ｂごとにスロットル開度変化量ΔＴＨＡを算出し、その算出結果に基づいて非同期噴射開始判定処理を実施する一連動作について説明する。

ステップＳ２０１において、コントロールユニット１０は、第１の所定時間ａごとに、加速開始判定ありか否かを判断する。そして、コントロールユニット１０は、加速開始判定ありと判断した場合には、ステップＳ２０２に進む。一方、コントロールユニット１０は、加速開始判定なしと判断した場合には、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３に進んだ場合には、コントロールユニット１０は、加速開始判定ありと判断する直前、すなわち、第１の所定時間前の時刻を起点として、スロットル開度変化量ΔＴＨＡを算出するために、現在のスロットル開度を、スロットル開度Ａ（前回値）として設定し、さらに、第２の所定時間ｂをセットして、ステップＳ２０２に進む。

このステップＳ２０２の処理により、コントロールユニット１０は、先の図３に示した時刻ｔ_０におけるスロットル開度をスロットル開度Ａ（前回値）としてセットするとともに、時刻ｔ_０を起点として第２の所定時間ｂの経過を判断することとなる。

なお、スロットル開度Ａ（前回値）という表記は、第２の所定時間ｂだけ前回の時刻におけるスロットル開度の値を意味している。また、第２の所定時間ｂの経過に伴うスロットル開度変化量ΔＴＨＡのことを、図５のフローチャート内、および以下の説明では、スロットル開度変化量Ａと表記している。

そして、ステップＳ２０２において、コントロールユニット１０は、第２の所定時間ｂが経過しているか否かを判断する。次に、コントロールユニット１０は、第２の所定時間ｂが経過していると判断した場合には、ステップＳ２０４に進み、第２の所定時間をセットし、ステップＳ２０５に進む。

一方、コントロールユニット１０は、ステップＳ２０２で第２の所定時間ｂが経過していないと判断した場合には、ステップＳ２０７に進み、スロットル開度変化量Ａを０に設定し、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０５において、コントロールユニット１０は、現在のスロットル開度、および第２の所定時間ｂだけ前の前回のスロットル開度であるスロットル開度Ａ（前回値）から、スロットル開度変化量Ａを算出する。

次に、ステップＳ２０６において、コントロールユニット１０は、第２の所定時間経過後の次回の時刻でスロットル開度変化量Ａを算出するために、現在時刻におけるスロットル開度を、スロットル開度Ａ（前回値）として設定する。

次に、ステップＳ２０８において、コントロールユニット１０は、スロットル開度変化量Ａが第２の所定値以上であり、かつ、非同期噴射禁止時間が経過している、という２つの条件が成立しているか否かを判断する。

そして、コントロールユニット１０は、この２つの条件がともに成立していると判断した場合には、ステップＳ２０９に進み、非同期噴射開始判定ありとして、ステップＳ２１１に進む。

一方、コントロールユニット１０は、ステップＳ２０８で、スロットル開度変化量Ａが第２の所定値未満であるか、または、非同期噴射禁止時間が経過していない、といういずれかの条件が成立していると判断した場合には、ステップＳ２１０に進み、非同期噴射開始判定なしとし、その後、一連処理を終了する。

ステップＳ２１１に進んだ場合には、コントロールユニット１０は、エンジン温度、およびスロットル開度変化量Ａに基づいて、非同期噴射量を算出する。ここで、急加速時の最大噴射量は、エンジン温度と関連付けられて、マップ１としてあらかじめ設定されている。また、加速の割合は、スロットル開度変化量Ａと関連付けられて、マップ２としてあらかじめ設定されている。

そこで、コントロールユニット１０は、下式（１）により、非同期噴射量を算出する。
非同期噴射量＝マップ１（エンジン温度）
×マップ２（スロットル開度変化量Ａ）（１）

上式（１）の右辺において、「マップ１（エンジン温度）」は、エンジン温度に基づいてマップ１から抽出された急加速時の最大噴射量に相当し、「マップ２（スロットル開度変化量Ａ）」は、スロットル開度変化量Ａに基づいてマップ２から抽出された加速の割合に相当する。

次に、ステップＳ２１２において、コントロールユニット１０は、ステップＳ２１１で算出した非同期噴射量を用いて、非同期噴射を実行する。さらに、ステップＳ２１３において、コントロールユニット１０は、連続的に非同期噴射を実施することを防止するための非同期噴射禁止時間をセットし、一連処理を終了する。

このようにして、コントロールユニット１０は、第１の所定時間ａよりも長い時間として設定された第２の所定時間ｂごとに、割り込み処理による非同期噴射処理を実行することで、適切なタイミングで非同期噴射を行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、第１の所定時間間隔ごとに加速の初期段階でスロットル開度変化をとらえることで加速開始を判定し、加速開始が判定された後は、第１の所定時間間隔よりも長い第２の所定時間間隔ごとに算出したスロットル開度変化量により、非同期噴射の要否を判定する構成を備えている。

この結果、スロットル開度変化量に応じて非同期噴射開始判定を行う際に、所定時間を短くする必要がなく、加速度合に応じて空燃比を適切に制御することができるとともに、シフトイン動作でのスロットル開度変化による非同期噴射を防止することができる船外機のエンジン制御装置を得ることができる。

さらに、加速開始と判定された後の初回の第２のスロットル開度変化量を、図３に示した時刻ｔ_０を起点として正確に算出する構成を備えており、所定時間を必要以上に短くすることなく、誤判定することなく、非同期噴射タイミングを正確に判定することができる。

さらに、一度非同期噴射を行った後は、非同期噴射禁止時間が経過しない限り、次の非同期噴射を実施しない構成を備えている。この結果、空燃比がリッチ化することを未然に防止することができる。

１吸気温センサ、２スロットルボディ、３スロットル弁、４レバー、５ギアボックス、６スロットルポジションセンサ、７吸気圧センサ、８エンジン温度センサ、９クランク角センサ、１０コントロールユニット、１１燃料噴射装置。

Claims

エンジンの運転状態を検出するセンサ群の出力に基づき、所定のクランク角で燃料を噴射する同期噴射と、加速判定時に前記クランク角とは非同期に燃料を噴射する非同期噴射とを実施するコントロールユニットを備え、単レバーでスロットルとシフトを制御する機構を備えた船外機のエンジン制御装置において、
前記コントロールユニットは、
第１の所定時間ごとのスロットル開度の検出値から、今回値と前回値の差分である第１のスロットル開度変化量を算出し、前記第１のスロットル開度変化量があらかじめ設定された第１の所定値以上となった場合に、加速開始と判定する加速開始判定処理部と、
前記加速開始判定処理部で前記加速開始と判定された場合に、第２の所定時間ごとのスロットル開度の検出値から、今回値と前回値の差分である第２のスロットル開度変化量を算出し、前記第２のスロットル開度変化量があらかじめ設定された第２の所定値以上となった場合に、前記非同期噴射を実施する非同期噴射開始判定処理部と
を有し、
前記第２の所定時間は、前記第１の所定時間より大きい値としてあらかじめ設定され、前記第２の所定値は、前記第１の所定値より大きい値としてあらかじめ設定される
船外機のエンジン制御装置。
前記非同期噴射開始判定処理部は、前記加速開始判定処理部により前記加速開始と判定された時刻を時刻ｔ_１とし、前記時刻ｔ_１よりも前記第１の所定時間だけ前の時刻を時刻ｔ_０とした場合に、前記時刻ｔ_０で検出した前記スロットル開度の検出値を前回値とし、前記時刻ｔ_０から前記第２の所定時間経過後の時刻ｔ_２で検出した前記スロットル開度の検出値を今回値とすることで、前記加速開始判定処理部により前記加速開始と判定された後の初回の前記第２のスロットル開度変化量を算出する
請求項１に記載の船外機のエンジン制御装置。
前記加速開始判定処理部は、前記エンジンが停止状態である場合、または、前記エンジンの回転速度があらかじめ設定された第３の所定値以上である場合には、加速が必要でない状態であると判断し、加速開始判定を禁止する
請求項１または２に記載の船外機のエンジン制御装置。
前記非同期噴射開始判定処理部は、前記非同期噴射を実施した後に、あらかじめ設定された非同期噴射禁止時間が経過するまでは、次回の非同期噴射を禁止する
請求項１から３のいずれか１項に記載の船外機のエンジン制御装置。
前記非同期噴射開始判定処理部は、
急加速時の最大噴射量とエンジン温度とが関連付けられたマップ１と、加速の割合と前記第２のスロットル開度変化量とが関連付けられたマップ２とがあらかじめ記憶された記憶部を有しており、
前記非同期噴射を実施する際の非同期噴射量を、エンジン温度に基づいて前記マップ１から抽出した前記最大噴射量と、算出した前記第２のスロットル開度変化量に基づいて前記マップ２から抽出した前記加速の割合とを乗算することで算出する
請求項１から４のいずれか１項に記載の船外機のエンジン制御装置。
エンジンの運転状態を検出するセンサ群の出力に基づき、所定のクランク角で燃料を噴射する同期噴射と、加速判定時に前記クランク角とは非同期に燃料を噴射する非同期噴射とを実施するコントロールユニットを備え、単レバーでスロットルとシフトを制御する機構を備えた船外機のエンジン制御装置において、前記コントロールユニットにおいて実行される船外機のエンジン制御方法であって、
あらかじめ設定された第１の所定時間ごとにスロットル開度の検出値を取得するとともに、今回値と前回値の差分である第１のスロットル開度変化量を算出する第１ステップと、
前記第１ステップで算出された前記第１のスロットル開度変化量が、あらかじめ設定された第１の所定値以上となった場合に、加速開始と判定する第２ステップと、
前記第２ステップにより前記加速開始と判定された場合に、前記第１の所定時間よりも大きい値としてあらかじめ設定された第２の所定時間を用いて、前記第２の所定時間ごとにスロットル開度の検出値を取得するとともに、今回値と前回値の差分である第２のスロットル開度変化量を算出する第３ステップと、
前記第３ステップで算出された前記第２のスロットル開度変化量が、前記第１の所定値よりも大きい値としてあらかじめ設定された第２の所定値以上となった場合に、前記非同期噴射を実施する第４ステップと
を有する船外機のエンジン制御方法。