JPH0771288A

JPH0771288A - ２サイクル多気筒エンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH0771288A
Application number: JP21777393A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Nonaka; 公裕野中; Hiroaki Otani; 弘昭大谷
Original assignee: Sanshin Kogyo KK
Current assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料噴射量の制御を簡単な構造でしかも正確
に行えるエンジンの燃料噴射制御装置を提供する。【構成】集合排気型の２サイクル多気筒エンジンの燃
料噴射制御装置において、所定気筒のクランク室圧を検
出するセンサ３４と、該センサ３４で検出されたクラン
ク室圧に基づいて燃料の噴射を行うインジェクタ１２
と、上記センサ３４により検出されたクランク室圧を排
気干渉特性及びエンジン回転数に応じて補正して各気筒
の補正クランク室圧を算出する補正クランク室圧算出手
段（ＥＣＵ）３０と、上記補正クランク室圧に応じて上
記インジェクタによる燃料噴射量を制御する噴射量制御
手段（ＥＣＵ）３０とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランク室圧を検出し
該クランク室圧に応じて燃料噴射を行う２サイクル多気
筒エンジンにおいて、燃料噴射量の制御を簡単な構造で
しかも正確に行える燃料噴射制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば船外機に用いられる集合排気型の
２サイクル多気筒エンジンにおいて、燃費向上等の観点
から燃料噴射用のインジェクタを備えたものが提案され
ている。そして該インジェクタによる燃料噴射を吸入空
気量に応じて行うために、クランク室圧を検出するため
の圧力センサを設け、該圧力センサにより検出されたク
ランク室圧に基づいて燃料噴射を行うようにしたものも
提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記エンジンにおい
て、吸入空気量を正確に求めるには各気筒毎に圧力セン
サを設置する必要が生じる。ところが、これでは圧力セ
ンサの数が多くなりすぎ、吸入空気量の演算処理等構造
が複雑化するという問題が生じる。一方、各気筒を代表
して所定気筒のクランク室圧のみを検出するようにした
場合、実際には各気筒のクランク室圧、ひいては吸入空
気量は気筒毎に異なるのであるから、燃料噴射量の正確
な制御はできない。

【０００４】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、燃料噴射量の制御を簡単な構造でしかも正確
に行えるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る２
サイクル多気筒エンジンの燃料噴射制御装置は、集合排
気型の２サイクル多気筒エンジンの燃料噴射制御装置に
おいて、所定気筒のクランク室圧を検出するセンサと、
該センサで検出されたクランク室圧に基づいて燃料の噴
射を行うインジェクタと、上記センサにより検出された
所定気筒のクランク室圧を各気筒間の排気干渉特性等に
応じて求めた補正係数によって補正して各気筒の補正ク
ランク室圧を算出する補正クランク室圧算出手段と、上
記補正クランク室圧に応じて上記インジェクタによる燃
料噴射量を制御する噴射量制御手段とを備えたことを特
徴としている。また請求項２の発明は、上記補正係数が
エンジン回転数に応じて変化するように設定されている
ことを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明によれば、クランク室圧の検出は、各気
筒毎に行うのではなく所定気筒についてのみ行われるの
で、各気筒毎にセンサを設ける必要がなくなり、構造を
簡略化できる。そして、所定気筒について検出されたク
ランク室圧を排気干渉特性等に応じて求めた補正係数に
よって補正し、各気筒の補正クランク室圧を算出すると
ともに、この補正クランク室圧に応じてインジェクタの
燃料噴射量を制御する。これにより、燃料噴射量の制御
を正確に行うことができる。また請求項２の発明によれ
ば、補正係数がエンジン回転数に応じた値となっている
ので、各気筒のクランク室圧ひいては燃料噴射量をより
正確に求めることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
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燃料噴射制御装置を説明す
るための図であり、図１は上記燃料噴射制御装置が採用
された船外機用エンジンの概略構成図、図２は図１の拡
大部分図、図３は図１の拡大部分図、図４は図３の拡大
部分図、図５は上記制御装置による気筒別補正時の制御
フローチャート図、図６は該制御フローにおけるクラン
ク室圧の検出タイミングを説明するための図、図７は上
記制御フローにおける各気筒の補正係数を示す図であ
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。

【０００８】これらの図において、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
たシリンダボア３ａ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、Ａ−Ａ断面図中、〜
は気筒番号を示している。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内には点火プラグ７が
挿入されている。なお、各点火プラグの点火順序は上記
気筒番号順にクランク角６０°毎に行われる。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、クランク室内圧
を測定するための圧力センサ３４も設けられている。

【０００９】上記クランク室８の側部には吸気通路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１
１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。なお、インジェクタを各気筒共
通としても良い。この場合は吸気マニホールドの集合部
に設けることとなる。また上記吸気通路１０のクランク
室側開口部には吸気温または機関の温度を測定するため
の温度センサ３２と、吸気中の湿度を検出する湿度セン
サ３８とが設けられている。さらに排気通路２６（図
１）には、排気ガス中のＯ₂濃度を検出するためのＯ₂
センサ３５と、背圧を検出するための圧力センサ３６と
が設けられている。またエンジン温度を検出するための
温度センサ３７が設けられている。

【００１０】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、図２に示すように、全閉位置からα度傾
いた位置に設定されている。この角度αは通常のセッテ
ィング角である２〜３゜よりも大きく、好ましくは１５
゜〜２０゜近辺に設定される。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、加速時に必要な
流量及び流速の吸気の流れがアイドル運転時にすでに確
保されていることになる。なおスロットルバルブバルブ
１５として孔又は溝等の形成されたものを用いることに
より、該バルブ１５を全閉としながら実質的に上記略中
間開度位置に相当させるようにしてもよい。

【００１１】また図示していないが、該スロットルバル
ブ１５の回動量すなわちスロットルバルブ角度を検出す
るセンサが設けられている。さらに該スロットルバルブ
１５にはバルブ面と略直角方向に延びるピックアップバ
ー１６が取り付けられている。該ピックアップバー１６
の先端には球状の当接部１７が設けられている。

【００１２】一方、上記スロットルバルブ１５の側方に
はカム機構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
端が取り付けられており、該アクセルバー２４の他端は
アクセルに連結されている。またアクセルペダルを踏み
込んでいない状態では、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１
６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。さらに上記支軸部２１には、カム部材２２の回動
量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。

【００１３】この構成により、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を全開位
置にする全開位置（同図二点鎖線位置参照）とをとり得
るようになっている。そして上記カム部材２２が上記ピ
ックアップ位置に到るまでは該カム部材２２の回動量に
応じて点火時期が制御される。すなわちアイドル時には
点火時期が遅角側に制御され、これにより吸気流量及び
流速の増加にも拘らずエンジンの燃焼が抑制され、また
加速時にはカム機構の回動量に応じて点火時期が進角側
に制御され、その一方、加速時に必要な吸気の流れはす
でに確保されているので、エンジンの燃焼が促進されて
エンジンを短期間のうちに高速回転させることが可能に
なり、加速性を向上できる。

【００１４】また上記クランク室圧測定用の圧力センサ
３４は、各気筒を代表して例えば番気筒（図１）のシ
リンダブロック２の下部に設けられている（図３参
照）。該圧力センサ３４は、図４に示すように、本体４
１の受圧面となる内側ダイヤフラム４２と、エンジン内
に露出する外側ダイヤフラム４３とから構成される二重
ダイヤフラム構造を有している。両ダイヤフラム４２，
４３間にはシリコンオイル４４が充填されており、該内
側ダイヤフラム４２の取付面にはＯリング４５が装着さ
れている。またこのような二重構造の圧力センサでは、
周波数特性は外側のダイヤフラムの共振周波数によって
定まるが、本実施例では外側ダイヤフラム４３の共振周
波数が１ｋＨ_Z以上になるように、該外側ダイヤフラム
４３の径Ｄ，厚みｔを適正な値に設定しているので、汚
れに対して強く、しかも良好な周波数特性を得ることが
できる。

【００１５】そして掃気通路９の掃気口９ａ（図３）に
ついて掃気開口後５゜ないし３０゜〜掃気閉口前５゜な
いし３０゜までは、上記圧力センサ３４の受圧面（すな
わち内側ダイヤフラム４２）がピストン３のスカート部
３ａで覆われ、該受圧面がクランク室８と連通しないよ
うになっている。これによりバックファイヤ発生時の火
炎が該受圧面に到達するのを防止できるため、該圧力セ
ンサ３４の信頼性を向上でき、寿命も向上できる。

【００１６】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内には、エンジン回転数
に基づいてクランク室圧検出時期を決定するためのクラ
ンク室圧検出マップと、該クランク室圧に基づいて仮の
吸入空気量を設定するための仮吸気マップと、各気筒間
の排気干渉特性及びエンジン回転数に応じて各気筒のク
ランク室圧の補正係数を設定するための補正値マップ
と、エンジン回転数に応じて燃料噴射量を決定するため
の燃料噴射マップとが格納されている。

【００１７】また該ＥＣＵ３０には、上記筒内圧検出セ
ンサ３１，スロットル開度（吸気量）検出センサ，カム
角度検出センサ，吸気温（機関温度）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３５，背圧検出センサ３６，エンジ
ン温度検出センサ３７，大気圧検出センサ，及び冷却水
検出センサの各入力信号が入力されている。また該ＥＣ
Ｕ３０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。

【００１８】次に上記ＥＣＵ３０による制御動作につい
て、図６及び図７を参照しつつ図５のフローチャートを
用いて説明する。なお、図６において、θ_soは掃気口９
ａ（図３）が開くときのクランク角を、θ_scは掃気口９
ａが閉じるときのクランク角をそれぞれ示しており、Ｐ
１はクランク角θ_soのときのクランク室圧を、Ｐ２はク
ランク角θ_scのときのクランク室圧を示している。また
Ａ部分は番気筒の排気圧の影響の表れるところを、ま
たＢ部分は番気筒の排気圧の影響の表れるところをそ
れぞれ示している。この排気圧の影響の生じるクランク
角はエンジン回転数が増大するにつれて図示実線→破線
→一点鎖線と変化する。

【００１９】プログラムがスタートすると、図５のステ
ップＳ１においてエンジン回転数を検出する。次にステ
ップＳ２において、ステップＳ１で検出されたエンジン
回転数をパラメータとしてクランク室圧検出マップから
クランク室圧Ｐ１，Ｐ２の検出時期を読み取る。なお、
排気圧の影響のないクランク角θ_P2´においてクランク
室圧力Ｐ２´を検出することも考えられる。

【００２０】次にステップＳ３では、ステップＳ２で読
み取られたクランク室圧検出時期においてセンサ３４に
より番気筒のクランク室圧Ｐ１，Ｐ２を検出する。次
にステップＳ４では、該クランク室圧Ｐ１，Ｐ２をパラ
メータとして、仮吸気マップから仮の吸入空気量Ｇ´を
読み取る。なお、クランク室圧Ｐ１，Ｐ２に相当する空
気量をそれぞれＱ１，Ｑ２とすると、各クランク室に導
入された仮吸入空気量Ｇ´はＧ´＝Ｑ１−Ｑ２となる。

【００２１】次にステップＳ５では、エンジン回転数を
パラメータとして、補正値マップ（図７参照）から各気
筒のクランク室圧の補正係数Ｋを読み取る。なお、この
ように各気筒について補正係数が必要になるのは、本実
施例のような集合排気型の多気筒２サイクルエンジンに
おいては、各気筒の排気管長の違いによって各気筒への
排気干渉特性が異なり、その結果各気筒への吸入空気量
が異なってくるためである。そして排気管形状が定まれ
ば、各気筒における吸入空気量の違いは予め求めること
ができる。これを試験的に求めると、各気筒の補正係数
Ｋは図７に示すようになる。ここでは番気筒を基準に
しているため、番気筒及びこれと対向配置された番
気筒については、補正係数Ｋはエンジン回転数の如何に
拘らず常に一定になる。これに対して、，番気筒に
ついては、エンジン回転数が低いときは補正係数Ｋは大
きく、逆にエンジン回転数が高いときは補正係数Ｋは徐
々に小さくなっている。また，番気筒については
，番気筒に比べて補正係数Ｋの変化はよりなだらか
になっている。このように補正係数が異なるのは、，
番気筒と，番気筒では排気干渉特性が大きく異な
るからである。

【００２２】次にステップＳ６では、上記補正係数Ｋに
基づいて各気筒の補正吸入空気量すなわち実際の吸入空
気量Ｇを求める。この場合には、上記補正係数Ｋに上記
仮吸入空気量Ｇ´を掛け合わせ、すなわちＧ＝Ｇ´・ＫよりＧが求まる。次にステップＳ７では、上記吸入空気
量Ｇ及びエンジン回転数をパラメータとして、上記燃料
噴射マップから燃料噴射量を読み取る。

【００２３】このように本実施例では、クランク室圧の
検出は、各気筒毎にではなく番気筒についてのみ行わ
れるので、各気筒毎にセンサを設ける必要がなくなり、
全体の構造を簡略化できる。そして、番気筒について
検出されたクランク室圧を排気干渉特性，エンジン回転
数に応じて補正し、各気筒の補正クランク室圧を算出す
るとともに、この補正クランク室圧に応じてインジェク
タの燃料噴射量を制御する。これにより、燃料噴射量の
制御を正確に行うことができる。

【００２４】なお、上記実施例に示すような２サイクル
エンジンにおいては、その構造上失火が生じる場合があ
り、所定気筒のみのクランク室圧を検出することによっ
ても失火を起こしている気筒を以下の要領によって検出
することができる。排気ポートと掃気ポートが同時に開
口している期間は、他気筒の排気圧力がシリンダー，掃
気通路を通ってクランク室内に入り込む。このため他気
筒排気圧力が入り込むタイミングのクランク室圧値は他
気筒の燃焼状態を示し、失火が生じるとクランク室圧値
は小さくなる。故にクランク室圧値でもって他気筒の失
火判定が可能となる。排気，掃気のオーバーラップ期間
はＡＴ１２３〜２３７°であるため排気圧力の伝播時間
ずれを考慮すると、番気筒に圧力センサーを設置した
場合、Ｖ６エンジンでは６０°ずれた番気筒，１２０
°ずれた番気筒の失火が判定できる。なお、Ｖ４エン
ジンでは９０°ずれた番気筒，直列３気筒エンジンで
は１２０°ずれた番気筒の失火が判定できる。

【００２５】上記失火時の燃料噴射量の制御（失火補
正）を行う場合について図８ないし図１０を用いて説明
する。図８はこの失火補正の制御フローチャートを、図
９はこの制御フローにおけるしきい値を説明するための
図、図１０は上記制御フローにおける失火時の燃料噴射
量を示す図である。またこの場合においては、上記圧力
センサ３４をクランク角度が１８０゜離れた気筒、例え
ば気筒と番気筒に設置するようにする。

【００２６】まず図８のステップＴ１において、エンジ
ン回転数を検出する。次にステップＴ２においてこのエ
ンジン回転数を所定値とを比較する。この所定値とは低
速回転時のある値に設定される。エンジン回転数が当該
所定値以下であると判断されれば、ステップＴ３に移行
する。

【００２７】ステップＴ３では、エンジン回転数をパラ
メータとして、クランク室圧検出マップから番，番
気筒の各クランク室圧検出タイミングを読み取る。次に
ステップＴ４では各クランク室圧を検出する。なお、上
記クランク室圧検出タイミングは、他気筒からの排気ガ
ス圧力による影響が出るタイミングが選択させる。

【００２８】次にステップＴ５では、ステップＴ４で検
出されたクランク室圧と所定値とを比較する。この所定
値は、図９の実線に示すように予め定められたしきい値
である。なお、図９において、斜線領域Ｎは失火の生じ
ていないクランク室圧領域を、斜線領域Ｓは失火の生じ
ているクランク室圧領域を、また領域Ｍはこれらの間の
マージン領域である。上記クランク室圧Ｐが領域Ｎ内に
あると判断されれば、プログラムはステップＴ１に戻
り、ステップＴ１〜ステップＴ４の処理を繰り返す。ま
た上記クランク室圧Ｐが領域Ｓ内にある（図９）と判断
されればステップＴ６に移行する。

【００２９】クランク室圧が上記領域Ｓ内にあるという
ことは対応気筒について失火が生じている場合であり、
上記クランク室圧及びエンジン回転数をパラメータとし
て、失火用マップから各気筒についての燃料噴射量の補
正係数を読み取る。そしてステップＴ７では、各気筒の
燃料噴射量，燃料噴射時期を読み取る。

【００３０】次にステップＴ８では、上記燃料噴射量に
ステップＴ６で求めた補正係数を掛けて、補正燃料噴射
量を算出する。なお、この場合には、燃料の噴射開始時
期は失火が生じていない気筒の場合と同様であり、噴射
終了時期を短くする。これにより、失火の生じている気
筒に供給される燃料量が減少して（図１０参照）、失火
の生じない正常な運転状態に戻すことが可能になるとと
もに、適正な空燃比に維持することができ、燃費を向上
できる。

【００３１】ここで、あるサイクルにおけるクランク室
圧Ｐ１，Ｐ２から吸気量ひいては燃料噴射量を求めた場
合、これを当該サイクルで全て噴射することは困難であ
る。そのため、従来は上記サイクルで求めた噴射量を次
のサイクルにおいて噴射している。しかしより正確に噴
射量を制御するには、当該サイクルで求めた噴射量を当
該サイクルで噴射するのが望ましい。そこで前サイクル
で求めた噴射量の例えば８０％を当該サイクルで噴射し
つつ、当該サイクルで求めた噴射量となるように調整す
る。

【００３２】上述の方法を図１１について説明する。ま
ず当該サイクルにおいて掃気ポートが閉じ終わったタイ
ミングθ_scにおける圧力Ｐ２を検出し、該圧力Ｐ２から
クランク室内空気量Ｑ２を求め、その後掃気ポートが開
き始めるタイミングθ_soにおける圧力Ｐ１を検出し、該
圧力Ｐ１からクランク室内空気量Ｑ１を求め、両者の差
から当該サイクルにおける吸入空気量Ｑを求め、これか
ら当該サイクルにおける必要な燃料噴射量を求める。

【００３３】そして上記燃料噴射にあたっては、上述の
ように前サイクルにおける噴射量の例えば８０％を上記
θ_sc〜θ_soの期間に噴射し（図１１インジェクタ作動図
の実線部分）、残りの２０％は上記θ_so以降に噴射する
（同作動図の破線部分）。なお、上述の燃料噴射を行う
場合は、図１１に示すように、インジェクタ１２をクラ
ンク室８に直接噴射できるように配設するのがより望ま
しい。

【００３４】なお、上記失火補正をＶ型４気筒エンジン
について行う場合には、圧力センサを例えば番気筒と
番気筒に設置するようにすればよく、また直列３気筒
エンジンについてはいずれか２つの気筒に設置するよう
にすればよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明に係る２サイクル多
気筒エンジンの燃料噴射制御装置によれば、クランク室
圧の検出は所定気筒についてのみ行われるので、各気筒
毎にセンサを設ける必要がなくなり、構造を簡略化でき
る。そして、該クランク室圧を排気干渉特性及びエンジ
ン回転数に応じて補正し、各気筒の補正クランク室圧を
算出するとともに、この補正クランク室圧に応じてイン
ジェクタの燃料噴射量を制御するようにしたので、燃料
噴射量の制御を正確に行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射制御装置が採
用された船外機用２サイクル多気筒エンジンの概略構成
図である。

【図２】図１のスロットルバルブ部分の拡大部分図であ
る。

【図３】図１のピストン部分の拡大部分図である。

【図４】図３の拡大部分図である。

【図５】上記燃料噴射制御装置による制御フローチャー
ト図である。

【図６】上記制御フローにおけるクランク室圧の検出タ
イミングを説明するための図である。

【図７】上記制御フローにおける各気筒の補正係数を示
す図である。

【図８】本発明の他の実施例装置において燃料噴射量の
失火補正を行う場合の制御フローチャート図である。

【図９】上記制御フロー（図８）における失火領域をエ
ンジン回転数とクランク室圧との相関関係で示す図であ
る。

【図１０】上記制御フロー（図８）における失火時の燃
料噴射量を説明するための図である。

【図１１】上記実施例における燃料噴射方法を示す行程
図である。

【符号の説明】

１エンジン１２インジェクタ３０ＥＣＵ（補正クランク室圧算出手段，燃料噴射量
制御手段）３４クランク室圧検出用センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集合排気型の２サイクル多気筒エンジン
の燃料噴射制御装置において、所定気筒のクランク室圧
を検出するセンサと、該センサで検出されたクランク室
圧に基づいて燃料の噴射を行うインジェクタと、上記セ
ンサにより検出された所定気筒のクランク室圧を各気筒
間の排気干渉特性等に応じて求めた補正係数によって補
正して各気筒の補正クランク室圧を算出する補正クラン
ク室圧算出手段と、上記補正クランク室圧に応じて上記
インジェクタによる燃料噴射量を制御する噴射量制御手
段とを備えたことを特徴とする２サイクル多気筒エンジ
ンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】請求項１において、上記補正係数がエン
ジン回転数に応じて設定されていることを特徴とする２
サイクル多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。