JPH08232702A - 燃料噴射式2サイクルエンジンの運転制御装置 - Google Patents
燃料噴射式2サイクルエンジンの運転制御装置Info
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Abstract
ス成分,燃焼状態の改善を図ることのできる燃料噴射式
2サイクルエンジンの運転制御装置を提供する。 【構成】 複数の気筒を並列配置し、該各気筒の排気ポ
ートを1つの集合排気通路に合流させ、燃料を燃料噴射
弁により各気筒用吸気系又は各気筒内に噴射供給するよ
うにした燃料噴射式2サイクルエンジンの運転制御装置
において、スロットル開度及びエンジン回転数に基づい
てエンジンの運転域を検出する運転域検出手段30a
と、低中負荷運転域では上記集合排気通路の下流端合流
点に近い下流側気筒への燃料量を下流端合流点から遠い
上流側気筒への燃料量より少なくするとともに、高負荷
運転域では下流側気筒への燃料量と上流側気筒への燃料
量と略同量とする噴射量制御手段30cとを備える。
Description
気筒内に燃料を噴射供給するようにした燃料噴射式2サ
イクルエンジンの運転制御装置に関する。
うに、クランク軸を垂直方向に縦置配置し、複数気筒を
並列配置するとともに、該各気筒の排気ポートをクラン
ク軸方向に延びる1つの集合排気通路に集合させ、該集
合排気通路の下流端部を所要の膨張容積を有するマフラ
内に開口させ、該マフラからの排気ガスを水中に排出す
るようしたエンジンがある。
燃料噴射弁により各気筒への吸気系に又は気筒内に直接
噴射供給するようしたものがある。この場合、吸気マニ
ホールド等において吸入空気量を検出し、該検出された
吸入空気量から目標空燃比にするための燃料量を求め、
該燃料量が得られるように燃料噴射弁の開時間,開時期
を制御するようにしている。
合排気エンジンでは、各気筒毎の吸気量が必ずしも同一
ではなく、そのため燃料噴射量を吸気マニホールド等で
検出された吸入空気量に応じて全気筒同一に制御する
と、気筒毎に空燃比が異なる場合がある。その結果、排
気ガス成分が悪化したり、エンジン回転が不安定となっ
たり、目標とするトルクが得られなかったりする問題が
ある。なお、気化器式エンジンの場合には、吸気量に応
じた燃料量となるので、気筒毎に空燃比が異なる問題は
生じない。
もので、各気筒毎の空燃比の変動を抑制でき、排気ガス
成分,燃焼状態の改善を図ることのできる燃料噴射式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。
を解消するために、多気筒集合排気エンジンにおいて気
筒毎に吸気量が異なる原因として、各気筒からの排気ガ
ス同士の干渉に着目した。即ち、多気筒集合排気エンジ
ンでは、集合排気通路の下流端合流点に近い下流側気筒
では、上流側からの排気ガスの干渉によって排気ガスの
抜けが悪化してそれだけ残留ガスが増加し、そのため下
流側気筒では上流側気筒より吸入空気量が少なくなると
いう知見を得た。
列配置し、該各気筒の排気ポートを1つの集合排気通路
に合流させ、燃料を燃料噴射弁により各気筒用吸気系又
は各気筒内に噴射供給するようにした燃料噴射式2サイ
クルエンジンの運転制御装置において、スロットル開度
及びエンジン回転数に基づいてエンジンの運転域を検出
する運転域検出手段と、低中負荷運転域では上記集合排
気通路の下流端合流点に近い下流側気筒への燃料量を下
流端合流点から遠い上流側気筒への燃料量より少なくす
るとともに、高負荷運転域では下流側気筒への燃料量と
上流側気筒への燃料量と略同量とする噴射量制御手段と
を備えたことを特徴としている。
題は、V型エンジンにおいては左,右バンク間でも生じ
ることが見出された。即ち、V型エンジンにおいて左,
右バンクからの左,右集合排気通路をマフラ内に開口さ
せた場合は、この左,右バンクからの排気ガス同士の干
渉により左,右バンク毎に吸入空気量が異なることがあ
ることが判った。
複数の右気筒とをVバンクをなすように配置し、該左,
右バンクの気筒の排気ポートを左,右集合排気通路に合
流させるとともに該左,右集合排気通路を所要の膨張容
積を有するマフラ内に開口させ、燃料を燃料噴射弁によ
り左,右バンクの気筒用吸気系又は気筒内に噴射供給す
るようにした燃料噴射式2サイクルエンジンの運転制御
装置において、上記マフラを、左,右集合排気通路が位
置する左,右膨張室に画成したことを特徴としている。
V型エンジンにおいて、スロットル開度及びエンジン回
転数に基づいてエンジンの運転域を検出する運転域検出
手段と、低中負荷運転域では上記集合排気通路の下流端
合流点に近い下流側気筒への燃料量を下流端合流点から
遠い上流側気筒への燃料量より少なくするとともに、高
負荷運転域では下流側気筒への燃料量と上流側気筒への
燃料量と略同量とする噴射量制御手段とを備えたことを
特徴としている。
下流側気筒への吸気量が、上流側気筒への吸気量より少
ない場合に、燃料噴射量を全気筒同一にすると、下流側
気筒ではリッチ傾向となり、上流側気筒ではリーン傾向
となる。そこで本発明によれば、低中負荷運転域では上
記下流側気筒への燃料量が上流側気筒への燃料量より少
なくなるように制御される。そのため、下流側気筒の空
燃比はリーン方向に、上流側気筒の空燃比はリッチ方向
にそれぞれ補正され、その結果、各気筒の空燃比の差が
抑制される。
が大きくなるが、下流側気筒は上流側気筒よりも高温の
排気ガスの影響をより強く受けるので、下流側気筒のほ
うが上流側気筒よりも熱負荷が大きくなり、ノッキング
が発生し易い。そこで本発明によれば、高負荷運転域で
は、燃料量は上流側気筒,下流側気筒の何れにおいても
略同量に制御される。そのため下流側気筒はリッチ傾向
になり、余剰の燃料によりピストン等が冷却され、上記
ノッキングの発生が抑制される。
左,右集合排気通路が開口するマフラ内を、左,右膨張
室に画成したので、このマフラ内における左,右集合排
気通路を出た排気ガス同士の干渉が回避される。そのた
め左,右バンク毎の吸入空気量の差が抑制され、空燃比
が互いに近似することとなる。
域では、左,右バンク内における下流側気筒への燃料量
を上流側気筒への燃料量より少なく制御したので、各気
筒の空燃比をより一層近似させることができ、また高負
荷運転域では左,右バンク内における上流側,下流側気
筒への燃料量を略同量としたので、熱負荷の大きい下流
側気筒を冷却してノッキングの発生を抑制できる。
説明する。図1ないし図8は、本発明の第1実施例によ
る筒内噴射式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は該実施例エンジンの断面正
面図、図2は燃焼室回りの断面側面図、図3はピストン
頭部を示す断面正面図、図4は噴射孔部分の拡大断面
図、図5は運転制御装置のブロック構成図、図6は運転
制御動作を説明するための特性図、図7,図8は作用効
果を説明するための特性図である。
ランク軸縦置(垂直置)状態で搭載されるエンジン2の
下端接続面にエキゾーストガイド3,アッパケース4,
ロアケース5を順次下方に積層接続し、ロアケース5に
スクリュー6を配設した構造のものである。
V型6気筒エンジンであり、6つのシリンダボア7a〜
7fが平面から見てVバンクをなすように形成されたシ
リンダブロック7にシリンダヘッド8,ヘッドカバー9
を図1紙面垂直方向手前側に順次積層接続し、ヘッドボ
ルト10で緊結されている。また上記シリンダブロック
7の図1裏面側にはクランクケース23が形成されてい
る。なお、以下、必要に応じて上記シリンダボア7a,
7dを上段気筒、シリンダボア7b,7eを中段気筒,
シリンダボア7c,7fを下段気筒と呼ぶ。
れピストン11が摺動自在に挿入配置され、該各ピスト
ン11はコンロッド12aを介してクランク軸12bに
連結されている(図5参照)。上記ピストン11の頭部
にはピストン側燃焼凹部11aが凹設されており、該燃
焼凹部11aは、上記シリンダヘッド8のブロック側合
面にシリンダボア軸線aを中心とする球面状に凹設され
たヘッド側燃焼凹部8aとで燃焼室を構成する。上記ピ
ストン側燃焼凹部11aは、シリンダボア軸線aを中心
とする円形に形成されており、またその容積は上記ヘッ
ド側燃焼凹部8aより大きく設定されている。
弁13,及び点火プラグ14が挿入配置されている。上
記燃料噴射弁13の噴射軸線は上記シリンダボア軸線a
と一致しており、また上記点火プラグ14の電極14a
は上記ヘッド側燃焼凹部8a内に突出している。
ング15の燃料通路15a内に弁体16を軸方向に進退
自在に挿入配置し、該弁体16を図示しない電磁コイル
で進退駆動するように構成されている。上記弁ケーシン
グ15の先端には噴射部が形成されており、該噴射部
は、上記燃料通路15aに続いて形成されたシール面1
5eと、噴射孔15dとで構成されている。
られるL/D比を有しており、この噴霧角θは、下死点
に位置するピストン11のピストン側燃焼凹部11aの
略全域に燃料が噴霧される角度に設定されている。
15dと燃料通路15aとの境界をなすシール面15e
を開閉する弁部16aが形成され、該弁部16aの上流
側近傍には上記燃料通路15aの内面に摺接して弁体1
6を案内するとともに、上記燃料通路15aを閉塞する
ガイド(栓部)16bが形成されている。該ガイド16
bの表面には、燃料溝16cが複数凹設されている。
つの対向掃気ポート17aと2つのメイン掃気ポート1
7b,17bによりクランク室7gに連通している。ま
た上記シリンダボア7a〜7fには排気ポート18a〜
18fがそれぞれ上記対向掃気ポート17aと対向する
ように開口している。
cは左集合ポート19aに、右バンクの排気ポート18
d〜18fは右集合ポート19aに合流しており、該
左,右集合ポート19a,19bの下流端にはそれぞれ
上記エキゾーストガイド3内の左,右排気通路3a,3
bを介して左,右排気管20a,20bが接続されてい
る。上記左,右集合ポート19a,19bと、左,右排
気通路3a,3bと、左,右排気間20a,20bによ
りそれぞれ左,右集合排気通路が構成されている。
アッパケース4内に配置されたマフラ21内に挿入配置
されており、このマフラ21は、画壁22により上記
左,右排気管20a,20bが開口する左,右膨張室2
1a,21bに画成されている。この左,右膨張室21
a,21bは、上記左,右バンクのシリンダボア7a〜
7c,7d〜7fからの排気ガスの圧力波が略大気圧状
態に解放されるのに必要な容積を有している。なお、上
記マフラ21とアッパケース4との間の空間は、マフラ
21に冷却水を供給するための冷却室となっている。
ケース5内に形成された排気通路5aが接続されてお
り、この排気通路5aは上記左,右バンクに対して共通
の通路となっている。即ち、本実施例船外機1では、
左,右バンクのシリンダボア7a〜7c,7d〜7fか
らの排気ガスはマフラ21の出口までそれぞれ独立の通
路を通り、該マフラ21を通過して始めて合流すること
となる。
ンクケース23には吸気マニホールド25の各分岐通路
25aが接続されており、該分岐通路25aのクランク
ケース23への接続部には逆流防止用リード弁24が配
設されている。また上記分岐通路25aにはスロットル
弁26が配設されている。このスロットル弁26は運転
者によるスロットル操作子(スロットルレバー)の操作
量に応じた開度にスロットル駆動機構28を介して制御
される。また上記吸気マニホールド25の上流端部には
全気筒の総吸入空気量を検出するセンサ32が配設され
ている。
置)30は、図5に示すように、スロットル開度検出セ
ンサ31からのスロットル開度,及びエンジン回転数検
出センサ29からのエンジン回転数に基づいてエンジン
運転域の検出を行う運転域検出手段30aとして、また
スロットル開度制御手段30b,噴射量制御手段30
c,及び点火時期制御手段30dとして機能する。
する。本実施例装置では、スロットル開度検出センサ3
1,エンジン回転数検出センサ29によりスロットル開
度,エンジン回転数がそれぞれ検出され、また吸入空気
量検出センサ32によりエンジン全体の吸入空気量が検
出される。
まりスロットル開度が最小開度から中開度(約20度)
までの低中負荷運転域では、中段気筒7b,7eへの燃
料噴射量は負荷(スロットル開度)又は検出された吸入
空気量に基づいて目標空燃比(理論空燃比)が得られる
基準噴射量に制御される。一方、下段気筒7c,7fへ
の燃料噴射量は上記基準噴射量より減少させた量に、ま
た上段気筒7a,7dへの燃料噴射量は基準噴射量より
も増加させた量にそれぞれ制御される。この減少量及び
増加量は、図6(b)の領域A1に示すように負荷(ス
ロットル開度)が低いほど大きく、かつ負荷が中負荷に
近づくほど小さくなるように制御される。
うに、下段気筒7c,7fにおいては、空燃比はリッチ
から理論空燃比側に変化し、また上段気筒7a,7dで
はリーン傾向から理論空燃比側に変化する。そのため図
6(a)の領域B1に示すように全ての気筒における空
燃比が近似するとともに、図7(a)に示すように、下
段,上段気筒からのHCの排出濃度が最小濃度側に変化
する。また図7(b)に示すように、上段,下段気筒に
おけるトルクは最大トルク側に変化する。
を画壁22により左,右膨張室21aと21bとに画成
し、該左,右膨張室21a,21b内に左バンク側の気
筒からの集合排気通路と19aに接続された左排気管2
0a,右バンク側の気筒から集合排気通路19bに接続
された右排気管20bをそれぞれ開口させたので、左,
右バンク側気筒からの排気ガス同士はマフラ21を通過
するまで混合されることなく独立して流れる。従って、
左,右バンク側気筒からの排気ガス同士の干渉が回避さ
れるので、この点からも空燃比の変動が抑制される。そ
の結果、図8(a)に示すように左,右バンク気筒から
のHCの排出濃度が最小濃度側に変化し、また図8
(b)に示すように左,右バンク気筒におけるトルクが
最大トルク側に変化する。
れ、上記中負荷域を越えて高負荷域に入ると、燃料噴射
量の減少補正及び増加補正が停止され、上段,中段,下
段気筒の何れの燃料噴射量も同一の基準噴射量に制御さ
れる(図6(b)の領域A2参照)。この基準噴射量に
制御された結果、空燃比は下段気筒7c,7fではリッ
チとなり、上段気筒7a,7dではリーンとなり、各段
の気筒における空燃比に差が生じる(図6(a)の領域
B2参照)。
19b内を流れる排気ガスによる熱負荷を受けるが、こ
の熱負荷は高負荷運転域ほど大きくなり、また上段気筒
7a,7dに較べて下段気筒7c,7fの方が大きく、
ノッキングが発生し易い。本実施例では上述のように、
高負荷運転域では、下段気筒7c,7fについては空燃
比がリッチとなっており、そのため下段気筒では燃料に
よりピストンヘッド等が冷却されることとなり、熱負荷
が緩和され、ノッキングの発生が抑制される。
孔15bのL/Dを小さく設定することにより噴霧角度
θを大きくしたので、噴射された燃料の霧化,及び空気
との混合が促進され、均一な混合気が形成され、燃焼の
活性化が図られる。
を、大きな噴霧角θでもって、ピストン11の頂部に凹
設されたピストン側燃焼凹部11aの全域に向けて噴射
したので、該燃焼凹部11aにより燃料が反射して空気
との混合が良好となるとともに、燃料の噴射時期を早め
て排気ポートが開いている時点で噴射を終了しても吹き
抜けを抑制できる。このように噴射時期を早めることが
できるので、燃料の霧化,混合時間が長くなり、この点
からなも均一の混合気が得られる。
いて説明したが、請求項1の発明は並列多気筒集合排気
エンジンにも勿論適用可能である。また上記実施例だは
クランク軸縦置(垂直置き)エンジンの場合を説明した
が、本発明は勿論クランク軸横置(水平置き)エンジン
にも勿論適用できる。
低中負荷運転域では下流側気筒への燃料量を上流側気筒
への燃料量より少なくなるように制御したので、多気筒
集合排気方式を採用したことにより下流側気筒への吸気
量が上流側気筒への吸気量より少なくなることから下流
側気筒ではリッチ傾向となり、上流側気筒ではリーン傾
向となるのを補正でき、各気筒の空燃比の差を抑制して
排気ガスを清浄にできるとともに、トルクアップを図る
ことができる効果がある。
気筒,下流側気筒の何れにおいても略同量に制御するよ
うにしたので、下流側気筒がリッチ傾向にして熱負荷の
より大きい下流側気筒のピストン等を冷却でき、ノッキ
ングの発生を抑制できる効果がある。
らの左,右集合排気通路が開口するマフラ内を、左,右
膨張室に画成したので、このマフラ内における左,右集
合排気通路を出た排気ガス同士の干渉を回避でき、左,
右バンク毎の吸入空気量の差を抑制して空燃比を近似化
することができ、排気ガスの清浄化,及びトルクアップ
を図ることができる効果がある。
運転域では、左,右バンク内における下流側気筒への燃
料量を上流側気筒への燃料量より少なく制御したので、
各気筒の空燃比をより一層近似させることができ、また
高負荷運転域では左,右バンク内における上流側,下流
側気筒への燃料量を略同量としたので、熱負荷の大きい
下流側気筒を冷却してノッキングの発生を抑制できる効
果がある。
エンジンの断面正面図である。
る。
である。
−HC濃度,トルク特性図である。
−HC濃度,トルク特性図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の気筒を並列配置し、該各気筒の排
気ポートを1つの集合排気通路に合流させ、燃料を燃料
噴射弁により各気筒用吸気系又は各気筒内に噴射供給す
るようにした燃料噴射式2サイクルエンジンの運転制御
装置において、スロットル開度及びエンジン回転数に基
づいてエンジンの運転域を検出する運転域検出手段と、
低中負荷運転域では上記集合排気通路の下流端合流点に
近い下流側気筒への燃料量を下流端合流点から遠い上流
側気筒への燃料量より少なくするとともに、高負荷運転
域では下流側気筒への燃料量と上流側気筒への燃料量と
略同量とする噴射量制御手段とを備えたことを特徴とす
る燃料噴射式2サイクルエンジンの運転制御装置。 - 【請求項2】 複数の左気筒と複数の右気筒とをVバン
クをなすように配置し、該左,右バンクの気筒の排気ポ
ートを左,右集合排気通路に合流させるとともに該左,
右集合排気通路を所要の膨張容積を有するマフラ内に開
口させ、燃料を燃料噴射弁により左,右バンクの気筒用
吸気系又は気筒内に噴射供給するようにした燃料噴射式
2サイクルエンジンの運転制御装置において、上記マフ
ラを、左,右集合排気通路が位置する左,右膨張室に画
成したことを特徴とする燃料噴射式2サイクルエンジン
の運転制御装置。 - 【請求項3】 請求項2において、スロットル開度及び
エンジン回転数に基づいてエンジンの運転域を検出する
運転域検出手段と、低中負荷運転域では上記集合排気通
路の下流端合流点に近い下流側気筒への燃料量を下流端
合流点から遠い上流側気筒への燃料量より少なくすると
ともに、高負荷運転域では下流側気筒への燃料量と上流
側気筒への燃料量と略同量とする噴射量制御手段とを備
えたことを特徴とする燃料噴射式2サイクルエンジンの
運転制御装置。
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