JPH0610722A - 燃料噴射式エンジンの制御装置 - Google Patents

燃料噴射式エンジンの制御装置

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JPH0610722A
JPH0610722A JP4196025A JP19602592A JPH0610722A JP H0610722 A JPH0610722 A JP H0610722A JP 4196025 A JP4196025 A JP 4196025A JP 19602592 A JP19602592 A JP 19602592A JP H0610722 A JPH0610722 A JP H0610722A
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修 坂本
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絞り弁の低開度領域あるいはエンジン低速領
域ではエンジン速度が変動しても、1サイクル当たりに
吸入される新気の量がほとんど一定である点に着目して
してなされたもので、絞り弁の低開度領域あるいはエン
ジン低速領域において外部負荷変動が生じた場合でも、
エンジン速度が必要以上に変動するのを防止し、併せて
空燃比安定化による究極的な燃焼安定を行うことを目的
とする。 【構成】 エンジンの出力操作子の操作量に応じて、燃
料噴射量や点火時期などの制御要素を加減してエンジン
速度を制御するようにした2サイクルガソリンエンジン
において、前記出力操作子の操作量が予定値以下の低負
荷域では1サイクル当たりの燃料噴射量を略一定とした
燃料噴射式エンジンの制御装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は燃料噴射式2サイクル
ガソリンエンジンの制御装置に関するもので、特に、船
外機におけるトローリング運転時のような、エンジンが
一定の状態下で運転している場合に、その速度が外部負
荷の変動に伴って変動するような時の燃焼改善の技術に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】2サイクルエンジンでは、低速低負荷時
に既燃ガスが多く燃焼室に残留するため、不整燃焼が生
じやすい。このため、絞り弁の最小開度を若干大きく設
定し、吸入空気量を増加させ、不整燃焼を抑制する一
方、吸入空気量の増加に伴うエンジン速度の上昇を点火
時期を遅角することにより抑制している。
【0003】一方、燃料噴射式2サイクルエンジンで
は、絞り弁開度、エンジン速度等をパラメータとして1
サイクル当たりの燃料噴射量を制御している。すなわ
ち、例えば、図9に示す様に、エンジン速度が上昇すれ
ば、1サイクル当たりの燃料噴射量を増加させ、逆にエ
ンジン速度が下降すれば、1サイクル当たりの燃料噴射
量を減少させている。この制御は、高速高負荷時のみな
らず、低速低負荷時等を含む全ての運転領域で行われて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンが絞り弁開度一定の状態で運転されているときに外部
負荷変動が実線で示すように加わった場合、図6中、破
線で示すように、エンジン速度が必要以上に変動すると
いう不具合が生ずる。すなわち、外部負荷の増大によっ
てエンジン速度が低下すると燃料噴射量が破線で示すよ
うに減じ、それに伴って発生するエネルギーが減少し、
エンジン速度が一層大きく低下する現象が生ずる。ま
た、逆に、外部負荷が減少してエンジン速度が上昇し始
めると燃料噴射量が増加し、発生するエネルギーが増大
し、エンジン速度が一層増大する現象が生ずる。すなわ
ち、エンジンの速度変動を一層助長する現象が生ずる。
また、同時に空燃比が変動することにより、図7で示す
ように、未燃焼燃料成分の排出が増大する不具合も生じ
る。この事情は、絞り弁を備えず点火時期と1サイクル
当たりの燃料噴射量を変化させてエンジン速度を制御す
る2サイクルエンジンについても同様である。
【0005】この発明は、絞り弁の低開度領域あるいは
エンジン低速領域ではエンジン速度が変動しても、1サ
イクル当たりに吸入される新気の量がほとんど一定であ
る点に着目してしてなされたもので、絞り弁の低開度領
域あるいはエンジン低速領域において外部負荷変動が生
じた場合でも、エンジン速度が必要以上に変動するのを
防止し、併せて空燃比安定化による究極的な燃焼安定を
行うことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明によれば、エンジンの出力操作子の
操作量に応じて、燃料噴射量や点火時期などの制御要素
を加減してエンジン速度を制御するようにした2サイク
ルガソリンエンジンにおいて、前記出力操作子の操作量
が予定値以下の低負荷域では1サイクル当たりの燃料噴
射量を略一定に制御する点に特徴があり、また、請求項
2の発明によれば、エンジンの出力操作子の操作量に応
じて、吸気通路に設けた絞り弁の開度、燃料噴射量ある
いは点火時期などの制御要素を加減してエンジン速度を
制御するようにした2サイクルガソリンエンジンにおい
て、前記出力操作子の操作量が予定値以下のときは前記
絞り弁の開度および1サイクル当たりの燃料噴射量を略
一定とした点に特徴がある。
【0007】
【作用】エンジンが低負荷域で運転されているとき、あ
るいは絞り弁開度一定で低速運転されるているとき、1
サイクル当たりの燃料噴射量を略一定とし、点火時期を
変化させてエンジン速度を制御した。よって、外部負荷
の変動でエンジンの速度が多少変化しても、1サイクル
当たりの吸入空気量および燃料噴射量がともに一定であ
るので、発生するエネルギーの増減が少なく、エンジン
の速度変動を一層助長することがない。よって、従来の
ように燃料噴射装置が運転速度の変動に対して過度に反
応して空燃比を変動させる不具合が除かれ、また供給さ
れる混合気の空燃比が安定化し、燃焼も安定する。
【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において、1は船外機に使用されるクランク
室圧縮形2サイクルガソリンエンジンであり、3個の気
筒を備えた3気筒エンジンである。エンジン1は一体的
に形成されたクランク室2とシリンダ3とを有する。4
は燃焼室であり、燃焼室4はシリンダ孔3aと、そのシ
リンダ孔3aへ摺動自在に嵌挿されたピストン4a、お
よびシリンダ孔3aを閉じるシリンダヘッド3bによっ
て形成されている。
【0009】ピストン4aはコンロッド4bによって前
記クランク室2内に支持したクランク軸2aに連結され
ている。また、前記シリンダヘッド3bには点火栓3c
と燃料噴射ノズル3dとがそれぞれ燃焼室4内に臨ませ
て設けられている。
【0010】燃焼室4をなすシリンダ孔3aには掃気通
路2bと排気通路4cとが開口しており、ピストン4a
によって開閉される。掃気通路2bの他端はシリンダ孔
3aの外壁面を通って前記クランク室2に通じており、
ピストン4aの下降行程中にクランク室内に吸入された
大気を一次圧縮して燃焼室内へ圧送する。排気通路4c
は図示してない膨張室を通して水中に開口しており、こ
れにより、いわゆる、水中排気を行っている。
【0011】5はクランク室2内を大気に連通させる吸
気通路であり、そこにはクランク室2への気流のみを許
容する逆止弁5aが設けられていが、通常設けられる絞
り弁は設けられていない。2kは入力装置で、エンジン
の出力操作子の役割を果たす。この入力装置2kのダイ
アルを操縦者が回転操作すると、ダイアル回転角信号が
入力制御装置2mへ送出する。入力制御装置2mでは、
ダイアル回転角信号とエンジン速度演算装置2nからの
エンジン速度信号とを比較し、エンジン速度信号がダイ
アル回転角信号に見合う値になるよう点火時期を制御す
べく点火制御装置4dへ出力する。
【0012】燃焼室内に開口させた電磁作動式の燃料噴
射ノズル3dは燃料タンク1aと燃料ポンプ1bとを備
えた燃料循環路1cに接続されると共に、電気式エンジ
ン制御器の一部をなす燃料噴射制御装置1dへ電気的に
接続されており、それから与えられる信号によって燃料
循環路1cを循環する燃料の一部を燃焼室4内へ噴射し
て供給する。なお、1eは燃料循環路1cに介装された
公知の調圧弁である。
【0013】点火栓3cは高圧コードによってコンデン
サ放電式(CDI)の点火装置1fへ接続されている。
その点火装置1fも同様に前記電気式エンジン制御器の
一部をなす点火時期制御装置4dへ接続されており、所
要の時期に点火栓3cに火花を生じさせる。
【0014】2fはクランク室圧力読取時期演算装置で
ある。クランク室圧力読取時期演算装置2fはエンジン
速度演算装置2nからエンジン速度を得て、負荷メモリ
2hのマップからそのエンジン速度に相当するクランク
室圧力読取時期を拾い、この読取時期とクランク角セン
サ2eからの基準クランク角とを加味してクランク室圧
力の読み取るべく時期をクランク室圧力読取装置2jに
送出する。クランク室圧力読取装置2jでは、クランク
室圧力読取時期演算装置2fからの出力信号に基づき圧
力センサ2cからその時の圧力を読み取り、この読み取
った圧力信号を吸入空気量演算装置5cへ送る。
【0015】吸入空気量演算装置5cでは、クランク室
圧力読取装置2jから出力されたクランク室圧力の信号
と入力制御装置2mからの信号との両方の信号に基づき
自ら備えたメモリ5dのマップから1サイクル毎の吸入
空気量を演算し、その演算値を燃料噴射制御装置1dと
点火時期制御装置4dとへ出力する。
【0016】燃料噴射制御装置1dは自ら噴射メモリ3
eを持ち、吸入空気量演算装置5cからの情報に加えて
エンジン温度センサ3fから付与される温度信号と、不
図示のシフトレバーのシフトセンサ3hから与えられる
変速位置と、入力制御装置2mからのダイアル回転角と
から気筒毎に噴射されるべき1サイクル毎の燃料噴射量
を算出し、その結果に従って所要の時期と時間に亘って
燃料噴射ノズル3dに備えられたソレノイドへ通電し開
弁作動させる。
【0017】4dは点火時期制御装置であり、パルサコ
イル2dから得られるクランク軸の速度信号と、吸入空
気量演算装置5cから得られる1サイクル毎の吸入空気
量と、入力制御装置2mから得られるダイアル回転角と
を得て、点火メモリ4eに内臓する点火マップを読み出
して対応する点火時期を決定し、クランク角センサ2e
から得られる基準クランク角を基に、前記点火装置1f
のサイリスタのゲートに信号を送り、点火栓3cに火花
を生じさせる。
【0018】次に図1に示す実施例についての作動を、
図2のフローチャートを用いて説明する。
【0019】まず、ステップ100において入力装置2
kのダイアル回転角で目標エンジン速度Nを設定する。
次に、目標エンジン速度Nと実際のエンジン速度nを入
力制御装置2mおよびエンジン速度演算装置2nから情
報を得て読み込む(ステップ102)。その後、実際の
エンジン速度nが例えば2700RPM以上か否かを比
較し(ステップ104)、NOの場合には図8に示すよ
うに1サイクル当たりの燃料噴射量Qを予め定めた所定
値に設定し(ステップ106)、ステップ108に進め
る。ステップ108では、目標エンジン速度Nと実際の
エンジン速度nとを比較し、N>nの場合には、点火時
期制御装置4dにより点火時期S/Aを進角制御する
(ステップ114)。N<nの場合には、点火時期制御
装置4dにより点火時期S/Aを遅角制御する(ステッ
プ112)。N=nの場合にはステップ130に進め
る。すなわち、N≠nの場合には、ステップ114或い
はステップ112を経て、ステップ108に戻し、再び
同様な制御を繰り返す。
【0020】ステップ104にて、YESの場合には、
ステップ120に進め、目標エンジン速度Nと実際のエ
ンジン速度nとを比較し、N>nの場合には、点火時期
制御装置4dにより点火時期S/Aを進角制御し、かつ
1サイクル当たりの燃料噴射量Qを増加させる(ステッ
プ126)。N<nの場合には、点火時期制御装置4d
により点火時期S/Aを遅角制御し、かつ1サイクル当
たりの燃料噴射量Qを減少させる(ステップ124)。
N=nの場合にはステップ130に進める。ステップ1
26およびステップ122を経た後、ステップ124で
再び実際のエンジン速度nを読み込み、再びステップ1
20に戻し、N=nになるまでステップ120以下を繰
り返す。
【0021】ステップ130では、エンジン停止信号が
あるか否かを判別し、NOの場合にはステップ102に
戻す。YESの場合には点火時期制御装置4dにて失火
させ、全てのステップを終了する。
【0022】なお、図2では、エンジン速度が所定値
(エンジン速度がこれより低下するとエンジンが不整燃
焼を起こし易く、これ以上であればほぼエンジンは安定
して回転するという境界値をいう。なお、本実施例で
は、2700RPMである。)未満の時、1サイクル当
たりの燃料噴射量を所定値に固定し、点火時期を進角・
遅角して実際のエンジン速度が目標速度になるよう制御
している。すなわち、図3の垂直線Iより左側の領域に
操作ダイヤル値A1 、すなわち(C) に示す様に目標エン
ジン速度N1 が設定された場合には、(a) (b) で示す様
に、点火時期を加減し、実際のエンジン速度nを目標エ
ンジン速度N1 に制御する。また、目標エンジン速度が
2700RPM以上の時、1サイクル当たりの燃料噴射
量を増減し、かつ、点火時期を進角・遅角して実際のエ
ンジン速度nが目標速度になるよう制御する。すなわ
ち、図3の垂直線Iより右側の領域に操作ダイヤル値A
2 、すなわち(c) に示す様に目標エンジン速度N2 が設
定された場合には、(a) (b) に示す様に燃料噴射量、点
火時期を制御し、実際のエンジン速度nを目標エンジン
速度N2 に制御する。すなわち、操作ダイヤル2kがエ
ンジンの出力操作子となっている。
【0023】次に、本発明を適用した第2実施例につい
て、図4および図5を用いて説明する。本実施例が先の
第1実施例と異なる主な点は、吸気通路5に絞り弁5b
が備えられ、出力操作子たるリモコンの手動レバー6で
カム6aを介して機械的に絞り弁5bを操作している点
であり、更に、第1実施例では吸入空気量演算装置5c
への入力情報としてクランク室圧力を用いたが、第2実
施例ではクランク室圧力に代えて熱線式の流量計5fか
ら出力される流量とスロットルセンサ5hで検出される
絞り弁5bの開度とを用いている点である。以下図4を
用いて説明する。
【0024】リモコンの手動レバー6を回動操作(図4
の時計方向に)すると、まず、リモコンワイヤ6c、カ
ム6a、コイルバネ6e及びロッド6dを介し、クラン
ク軸2aと同芯に配置し回動自在に構成した回動盤2p
(フラマグベースともいう)が回動され、これにともな
いクランク軸2aの基準角を検出するクランク角センサ
2eの位置が変化する。更に、リモコンの手動レバー6
を回動操作すると、回動盤2pはその回動位置を保持し
たまま、カム6aに当接するカムロッド6gがカム6a
に形成されたカム山6bに乗り上げ、戻しスプリング6
hに抗して絞り弁5bを開弁させる。その開弁量はカム
ロッド6gとカム6aとの位置関係、すなわち、リモコ
ンの手動レバー6の回動操作量に比例する。更に、リモ
コンの手動レバー6を回動操作すると、ロッド6dがス
トッパ6fに当たり、回動盤2pはこれ以上回動せず、
その回動位置に保持される。なお、この時、絞り弁5b
は回動操作に伴って開弁量が増加する。
【0025】手動レバー6を図4の反時計方向に回動す
ると絞り弁5bとリンク結合されるカムロッド6gがカ
ム山6bから下り、戻しスプリング6hによりカムロッ
ド6gを介して絞り弁5bを逐次閉じていく。この反時
計方向の回動の途中、ロッド6dがストッパ6fから離
れ、回動盤2pを反時計方向(図4で)に回動し、その
上に乗っているパルサコイル2dも元の位置に戻され
る。なお、この手動レバー6を図4の反時計方向の回動
及び回動盤2pの反時計方向の回動の途中、上記した絞
り弁5bがアイドル開度に戻ることを終了する。
【0026】ところで、絞り弁5bにはスロットルセン
サ5hが取り付けられ、絞り弁5bの開度を検出し、そ
の検出値を燃料噴射制御装置1dに送る。
【0027】手動レバー6の回動量が所定値を超える場
合には、カム山6bに相当する分だけ絞り弁5bが最小
開度から開き、その位置を保持する。一方、フラマグベ
ース2pはロッド6dがストッパ6bに当たるまで回動
し、これに伴いパルサコイル2dも回動し、点火時期を
進角させる。更に手動レバー6が回動しロッド6dがス
トッパ6bに当たると、フラマグベース2pは最早それ
以上は回動せず、その位置に保持される。従って、パル
サコイル2dはその回動位置で保持される。すなわち、
これを境に機械式点火進角制御が電子式点火進角制御に
切り換わる。
【0028】点火時期制御装置4dの制御動作を図5の
フローチャートを用いて以下説明する。
【0029】手動レバー6を所望の位置に回動すると、
それに伴いカム6aも移動する(ステップ200)。カ
ム6aの移動量が所定値内の場合には絞り弁5bは最低
絞り弁角度(固定値)にさせたままとする。カム6aは
コイルバネ6eを介して回動盤2pを回動し、ストッパ
6fに当接するまで回動させ、その回動量に応じて点火
時期を進角させる(ステップ202)。絞り弁開度θが
固定値以下か判別し(ステップ204)、以下の場合に
は、1サイクル当たりの燃料噴射量Qを一定値で噴射す
る(ステップ206)。更に、パルサコイル2dが回動
盤2pの回動量に応じたタイミングで、サイリスタを動
作させ、点火栓3cにスパークを飛ばし(ステップ20
8)、ステップ230に進める。
【0030】一方、ステップ204で、絞り弁開度θが
固定値を超えると判断した場合には、クランク角センサ
2eの基準クランク角とパルサコイル2dの位相角αを
検出し(ステップ210)、αが所定角以上か否かを判
別し(ステップ212)、以上の場合には、ステップ2
20で、吸入空気量、エンジン速度に応じて1サイクル
当たりの燃料噴射量Qを噴射し、且つ所定のタイミング
で噴射する。更に、ステップ222で、エンジン速度を
参照して点火メモリ4eから点火タイミングを読み、パ
ルサコイル2dに対し補正したタイミングでサイリスタ
を動作させ、点火栓3cにスパークを飛ばし、ステップ
230に進める。
【0031】ステップ212で位相角αが所定角未満と
判断した場合には、燃料噴射量はステップ220と同様
に行い(ステップ214)、点火タイミングは、ステッ
プ208と同様に行い(ステップ216)、ステップ2
30に進める。
【0032】ステップ230では、エンジン停止信号の
存否を判別し、否の場合にはで示す様に、ステップ2
02に戻す。存の場合には、点火失火させ(ステップ2
32)、制御を終了する。
【0033】第2実施例では、手動レバー6の回動に伴
うカム6aの移動量が所定値内の場合には、絞り弁5b
は最小開度(固定値)を維持し、1サイクル当たりの燃
料噴射量が一定になるように燃料噴射制御装置1dが燃
料噴射ノズル3dを開弁制御する。そして、点火時期制
御装置4dが回動盤2p、パルサコイル2dの回動量に
見合った時期に点火時期を制御する。一方、カム6aの
移動量が所定値を超える場合には、絞り弁5bは最小開
度(固定値)から開弁しその開度を増す。すなわち、絞
り弁開度θが固定値を超える場合には、位相角βに応
じ、βが所定角以上の時には、1サイクル当たりの燃料
噴射量を、吸入空気量およびエンジン速度に基づき、燃
料噴射制御装置1dが増加制御し、また、点火時期も点
火メモリ4eを参照して制御する。βが所定角未満の時
には、点火時期はパルサコイル2dの回動量に見合った
時期に機械的に制御される。
【0034】第2実施例においても、手動レバー6の回
動量すなわち出力操作子の操作量が予定値以下の低負荷
域では図8に示す様にエンジン速度によらず1サイクル
当たりの燃料噴射量を略一定とし、出力操作子の操作量
に応じて点火時期を変化させて、エンジン速度を制御し
た。しかして、図6に示す様に操作量一定すなわち点火
時期一定で外部負荷変動が生じた場合でも、エンジン出
力の変動が少なく、従って、エンジン速度が必要以上に
変動するのが防止できる。勿論、エンジン速度に応じて
この変動を打ち消す様、操作量を変化させれば、より一
層外部負荷変動によるエンジン速度の変動を押さえるこ
とができる。
【0035】
【発明の効果】この発明は以上のように、出力操作子の
操作量が予定値以下の低負荷域では1サイクル当たりの
燃料噴射量を略一定とするものであるから、外部負荷変
動が生じた場合でも、エンジン出力の変動が少なく、従
って、エンジン速度が必要以上に変動するのが防止でき
る。また、燃焼室内に吸入された新気の量と燃料量との
割合が略一定であるので、燃焼が安定化し、排気中に含
まれる未燃焼燃料成分の排出も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るエンジンの作動原理を示す作動
説明図である。
【図2】上記エンジンの制御のフローチャートである。
【図3】そのエンジンの特性図である。
【図4】半自動型のエンジン(第2実施例)の作動原理
を示す作動説明図である。
【図5】第2実施例の制御のフローチャートである。
【図6】点火時期を一定にした状態下で外部負荷が加わ
った場合に、1サイクル当たりの燃料噴射量とエンジン
速度を時間経過をおって変化する様子を示す特性図であ
る。
【図7】空燃比と未燃焼燃料成分の排出との関係を示す
特性図である。
【図8】本発明に係るエンジン速度と1サイクル当たり
の燃料噴射量との関係図である。
【図9】従来例に係るエンジン速度と1サイクル当たり
の燃料噴射量との関係図である。
【符号の説明】
1・・・エンジン 2c・・・圧力センサ 2d・・・パルサコイル 2e・・・クランク角センサ 3d・・・燃料噴射ノズル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの出力操作子の操作量に応じ
    て、燃料噴射量や点火時期などの制御要素を加減してエ
    ンジン速度を制御するようにした2サイクルガソリンエ
    ンジンにおいて、前記出力操作子の操作量が予定値以下
    の低負荷域では1サイクル当たりの燃料噴射量を略一定
    とした燃料噴射式エンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】 エンジンの出力操作子の操作量に応じ
    て、吸気通路に設けた絞り弁の開度、燃料噴射量あるい
    は点火時期などの制御要素を加減してエンジン速度を制
    御するようにし、前記出力操作子の操作量が予定値以下
    のときは前記絞り弁の開度および1サイクル当たりの燃
    料噴射量を略一定とした燃料噴射式エンジンの制御装
    置。
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