JPH09324713A - 船外機の電子制御式燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 船外機において燃料の気化促進を図って低負
荷低速運転時の燃焼安定性を高める。 【解決手段】 プレッシャレギュレータ３１と吸気系と
を連通する圧力導入系に電磁式切替弁３３を介装する。
この電磁切替弁３３を、エンジン２が低負荷低速運転状
態にあるときに前記圧力導入系を大気に連通させる構成
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船外機の電子制御
式燃料供給装置に関し、特に低負荷低速運転時に燃料の
気化促進を図る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、船外機は、水中から吸入した水を
エンジン冷却水として使用している。このエンジン冷却
水は、ウォーターポンプからエンジン内のウォータージ
ャケットに供給されてシリンダボディやシリンダヘッド
などを冷却し、サーモスタットが介在する排出通路を通
して排気管中に排出している。また、この種の船外機で
電子制御式燃料供給装置を使用する場合には、船体の主
燃料タンクから船外機内のベーパーセパレータタンクに
燃料を供給し、ここから気筒毎の吸気通路に臨む燃料噴
射装置に燃料を圧送している。

【０００３】燃料噴射装置に燃料を供給する高圧燃料系
は、各燃料噴射装置を共通の燃料レールに接続し、この
燃料レールに高圧燃料ポンプで前記ベーパーセパレータ
タンクから燃料を圧送し、余剰燃料を燃料レールからベ
ーパーセパレータタンクへ戻す構造を採っている。

【０００４】また、この電子制御式燃料供給装置は、前
記高圧燃料系における燃料レールの下流側にプレッシャ
ーレギュレータを介装し、このプレッシャーレギュレー
タによって、スロットル弁より下流側の吸気管内の負圧
に応じて前記燃料レール内の燃料圧力（噴射圧力）を増
減させ、吸気管内の圧力と燃料圧力との差が一定になる
ようにしている。前記プレッシャレギュレータは、ダイ
ヤフラム型のアクチュエータで弁体を駆動する圧力調整
弁である。このプレッシャレギュレータの構成を図７に
よって説明する。

【０００５】図７は従来のプレッシャレギュレータの構
成を示す断面図である。同図中に符号Ａで示すプレッシ
ャレギュレータは、ハウジングＢ内をダイヤフラムＣに
よってＤ室とＥ室とに画成し、前記Ｄ室に高圧燃料系を
連通させるとともに前記Ｅ室に吸気系を連通させてい
る。Ｆは燃料レールを示し、Ｇは燃料戻り通路を示し、
Ｈはスロットル弁下流側の吸気通路と前記Ｅ室とを連通
するための圧力導入管を示す。また、Ｉはダイヤフラム
Ｃに設けた弁体を示し、Ｊは前記弁体Ｉを閉側へ付勢す
る圧縮コイルばねを示す。

【０００６】このプレッシャレギュレータＡは、圧縮コ
イルばねＪの弾発力とＥ室の圧力（吸気負圧）とを合わ
せた力（以下、この力を駆動圧力という）と、Ａ室の圧
力、言い換えれば燃料レールＦ側の燃料圧力との差に応
じて開閉するように構成している。すなわち、図に示す
全閉状態から吸気負圧が大きくなって前記駆動圧力が小
さくなると、弁体Ｊは前記駆動圧力とＡ室の圧力とが釣
合う位置まで図において上側へ移動する。このとき、Ａ
室内の燃料が燃料戻り通路Ｇへ流れるので、燃料レール
Ｆ内の燃料の圧力が低下する。

【０００７】このため、このプレッシャーレギュレータ
Ａを使用すると、前記吸気負圧が大きくなるにしたがっ
て燃料レールＦ内の圧力が低下し、燃料噴射装置が噴射
する燃料の圧力が低くなる。さらに、この電子制御式燃
料供給装置は、燃料噴射装置での燃料噴射量を、噴射時
間を増減させることによって制御している。

【０００８】したがって、この電子制御式燃料供給装置
を使用すると、エンジン運転域が高負荷高速運転域にあ
るとき（スロットル弁開度が大きく、前記負圧が小さい
とき）には、燃料噴射装置が噴射する燃料の圧力が相対
的に高くなり、エンジン運転域が低負荷低速運転域にあ
るとき（スロットル弁開度が小さく、前記負圧が大きい
とき）には前記燃料の圧力が相対的に低くなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、電子制御式
燃料供給装置を備えた船外機は、低負荷低速運転時に燃
焼が安定しないことがあった。これは、エンジン冷却水
として船外機の周囲の水を使用していることから、シリ
ンダヘッドやこれに接続した吸気管が過冷却の状態にな
ってしまうことが原因であると考えられる。

【００１０】すなわち、低負荷低速運転時は、燃料噴射
装置が噴射する燃料の圧力が相対的に低く、噴射された
燃料の粒が相対的に大きくなるので、上述したようにシ
リンダヘッドや吸気管が過冷却の状態では前記燃料の粒
が気化するための熱が不足してしまうからである。この
結果、噴霧された燃料が充分に気化せずに燃焼室に供給
され、燃焼が不安定になる。

【００１１】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、船外機において燃料の気化促進を図
って低負荷低速運転時の燃焼安定性を高めることを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る船外機
の電子制御式燃料供給装置は、プレッシャレギュレータ
と吸気系とを連通する圧力導入系に、エンジンが低負荷
低速運転状態にあるときにこの圧力導入系を大気に連通
させる切替弁を介装したものである。したがって、エン
ジンが低負荷低速運転状態にあるときには、プレッシャ
レギュレータに圧力導入系から大気圧が作用し吸気系の
負圧が作用しなくなるから、高圧燃料系の圧力が高くな
る。このため、低負荷低速運転時に燃料噴射装置から噴
射された燃料の粒が相対的に小さくなり、シリンダヘッ
ドや吸気管が過冷却の状態であっても燃料が気化し易
い。

【００１３】第２の発明に係る船外機の電子制御式燃料
供給装置は、プレッシャレギュレータに設定圧力変更用
の圧力変更機構を設けるとともに、エンジンが低負荷低
速運転状態にあるときに前記圧力変更機構を制御して高
圧燃料系の圧力を高くする制御装置を設けたものであ
る。したがって、エンジンが低負荷低速運転状態にある
ときには、プレッシャレギュレータでの設定圧力が高圧
側に移行して高圧燃料系の圧力が高くなる。このため、
低負荷低速運転時に燃料噴射装置から噴射された燃料の
粒が相対的に小さくなり、シリンダヘッドや吸気管が過
冷却の状態であっても燃料が気化し易い。

【００１４】

【発明の実施の形態】

第１の実施の形態 以下、第１の発明に係る船外機の電子制御式燃料供給装
置の一実施の形態を図１ないし図３によって詳細に説明
する。図１は本発明に係る電子制御式燃料供給装置を搭
載した船外機の側面図、図２は第１の発明に係る電子制
御式燃料供給装置の概略構成を示す図、図３は第１の発
明に係る電子制御式燃料供給装置の動作を説明するため
のフローチャートである。

【００１５】これらの図において、符号１はこの実施の
形態による船外機を示す。この船外機１は、４サイクル
４気筒型エンジン２を上部に搭載するとともに、前部に
クランプ機構３を備えている。図１において符号４はこ
の船外機１のアッパーカウリング、５はロアカウリン
グ、６はガイドエキゾースト、７はカウリングを示す。

【００１６】前記エンジン２は、シリンダ８（図２参
照）を上下方向に並べてクランク軸９をその軸線が上下
方向を向くように支架した構造を採り、シリンダボディ
１０の船外機後側にシリンダヘッド１１を配設してい
る。このシリンダヘッド１１は、船外機左側に図２に示
すように吸気マニホールド１２を接続し、船外機右側に
排気マニホールド（図示せず）を接続している。前記吸
気マニホールド１２は、上流端にスロットル弁１３を接
続し、このスロットル弁１３の下流側にサージタンク１
２ａを設けるとともに、このサージタンク１２ａに気筒
毎の分岐管１２ｂを設けた構造を採っている。前記排気
マニホールドは、各気筒の排気通路を集合させてガイド
エキゾースト６内の排気通路（図示せず）に排出するよ
うに構成している。なお、このガイドエキゾースト６内
の排気通路は、アッパーカウリング４内に設けた排気管
（図示せず）に排気を排出する構造を採っている。

【００１７】このエンジン２のクランク軸５は、図１に
示すように下端にドライブシャフト１４を連結し、この
ドライブシャフト１４の下端に連結した前後進切替機構
１５を介してプロペラ１６を駆動する構造を採ってい
る。また、前記ドライブシャフト１４は、下部にウォー
ターポンプ１７を軸装し、エンジン運転時にはこのウォ
ーターポンプ１７をも駆動するように構成している。前
記ウォーターポンプ１７は、水中から吸入した水を冷却
水供給管１８を介してエンジン２の冷却系に供給するよ
うに構成している。なお、このエンジン２の冷却系は従
来と同じ構成を採っている。

【００１８】エンジン２に燃料を供給するには、図２中
に符号２１で示す燃料噴射装置によって燃料を吸気通路
中に噴射する電子制御式燃料供給装置を用いている。こ
の燃料供給装置は、図２に示すように、船体（図示せ
ず）の主燃料タンク２２から船外機内のベーパーセパレ
ータタンク２３に低圧燃料ポンプ２４によって燃料を送
り、このベーパーセパレータタンク２３から気筒毎の燃
料噴射装置２１に燃料を圧送している。

【００１９】前記燃料噴射装置２１は、燃料噴射口が吸
気通路に臨む状態でシリンダヘッド１１に取付けてあ
り、制御装置２５によって燃料噴射時期および燃料噴射
量が制御されるように構成している。制御装置２５は、
クランク軸９の回転を検出するクランク角センサ２６
と、サージタンク１２ａ内の吸気負圧を検出する吸気圧
センサ２７と、スロットル弁１３の開度を検出するスロ
ットル開度センサ２８とを接続し、これらのセンサを使
用して検出したエンジン運転状態に応じて燃料噴射時期
および燃料噴射量を制御するように構成している。

【００２０】燃料噴射装置２１に燃料を供給する高圧燃
料系は、各燃料噴射装置２１を上下方向に延びる１本の
燃料レール２９に接続し、この燃料レール２９の下端に
前記ベーパーセパレータタンク２３から高圧燃料ポンプ
３０によって燃料を圧送するとともに、余剰燃料を燃料
レール２９の上端からプレッシャレギュレータ３１を介
してベーパーセパレータタンク２３へ戻す構造を採って
いる。前記プレッシャレギュレータ３１は、前記図７に
示したものと同じ構成のものを使用している。すなわ
ち、このプレッシャレギュレータ３１は、図７に示すＥ
室（以下、これを負圧室という）を圧力導入管３２およ
び電磁式切替弁３３からなる圧力導入系を介して前記サ
ージタンク１２ａ内の吸気通路に連通させている。この
ため、このプレッシャレギュレータ３１は、前記負圧室
に作用する圧力が相対的に小さいときに開度が大きくな
り、前記圧力が相対的に大きいときに開度が小さくな
る。

【００２１】前記電磁式切替弁３３は、前記負圧室をサ
ージタンク１２ａ内に連通する状態（図示している状
態）と、前記負圧室を大気中に開放させかつ圧力導入管
３２のサージタンク側を閉塞する状態とを選択的に切替
えることができる構造を採っており、前記制御装置２５
が前記二つの状態を選択的に切替えるように構成してい
る。電磁式切替弁３３を前記負圧室がサージタンク１２
ａ内に連通する状態に切替えると、プレッシャレギュレ
ータ３１はサージタンク１２ａ内の圧力に応じて開度が
増減する。すなわち、サージタンク１２ａ内の圧力が低
くなる（吸気負圧が高くなる）にしたがって燃料レール
２９内の燃料の圧力が低くなる。また、電磁切替弁３３
を前記負圧室が大気中に開放される状態に切替えると、
この負圧室に作用する負圧がなくなってプレッシャレギ
ュレータ３１の開度が小さくなる。このときには燃料レ
ール２９内の燃料の圧力が相対的に高くなる。

【００２２】制御装置２５は、エンジン２が低負荷低速
運転状態にあるときに電磁式切替弁３３を前記負圧室が
大気中に開放される状態になるように駆動し、エンジン
２がその他の運転状態にあるときには電磁式切替弁３３
を図示している状態、すなわち前記負圧室がサージタン
ク１２ａに連通する状態になるように駆動する構造を採
っている。この制御装置２５がエンジン２の運転状態を
検出するには、クランク角センサ２６の出力によって求
めたエンジン回転数と、吸気圧センサ２７およびスロッ
トル開度センサ２８の出力によって求めた吸気流量とを
用いて行う。

【００２３】また、この制御装置２５は、電磁式切替弁
３３を前記負圧室が大気中に開放されるように駆動する
とき（燃料レール２９内の燃料の圧力が高くなるとき）
に、燃料噴射装置２１での燃料噴射量を補正するように
構成している。この補正は、燃料噴射時間を短縮するこ
とによって行う。このように補正を行うのは、燃料レー
ル２９内の燃料の圧力が高くなった状態で燃料噴射時間
が変わらないと、燃料噴射装置２１での燃料噴射量が圧
力増加分だけ増加してしまうからである。

【００２４】上述したように構成した電子制御式燃料供
給装置の動作を図３によって説明する。エンジン運転中
には制御装置２５が運転状態を常に検出し、このエンジ
ン運転状態が低負荷低速運転状態であるか否かをステッ
プＳ１で判定する。ここでＮＯと判定されたときには、
ステップＳ２で制御装置２５が電磁式切替弁３３をプレ
ッシャレギュレータ３１の前記負圧室がサージタンク１
２ａに連通されるように駆動する。この結果、プレッシ
ャレギュレータ３１は圧力導入系の圧力がサージタンク
１２ａ内の圧力（吸気負圧）と等しくなり、開度が吸気
負圧に応じて増減するようになる。この状態は従来の燃
料供給装置での燃料供給状態と等しく、吸気負圧が高く
なるにしたがって燃料噴射装置２１が噴射する燃料の圧
力が低下する。

【００２５】前記ステップＳ１でＹＥＳ、すなわちエン
ジン運転状態が低負荷低速運転状態であると判定された
ときには、ステップＳ３で制御装置２５が電磁式切替弁
３３を前記負圧室が大気中に開放されるように駆動す
る。この結果、プレッシャレギュレータ３１は圧力導入
系の圧力が大気圧になって開度が小さくなり、燃料レー
ル２９内の燃料の圧力が上昇する。このため、この状態
では燃料噴射装置２１が噴射する燃料の圧力が相対的に
高くなる。

【００２６】このように電磁式切替弁３３を駆動した
後、燃料噴射圧力が高くなっても燃料噴射量が増加しな
いように、ステップＳ４で制御装置２５が燃料噴射時間
を短縮させて燃料噴射量の補正を行う。この補正は、こ
の実施の形態では燃料噴射時間をエンジン回転数や吸気
流量に応じて割り当てたマップを用いて行っている。

【００２７】したがって、この電子制御式燃料供給装置
を用いると、エンジン２が低負荷低速運転状態にあると
きには、プレッシャレギュレータ３１の圧力導入系が大
気圧になるから、高圧燃料系の圧力が高くなる。このた
め、低負荷低速運転時に燃料噴射装置２１から噴射され
た燃料の粒が相対的に小さくなり、シリンダヘッド１１
や吸気マニホールド１２が過冷却の状態であっても燃料
が気化し易い。

【００２８】第２の実施の形態 以下、第２の発明に係る船外機の電子制御式燃料供給装
置の一実施例を図４ないし図６によって詳細に説明す
る。図４は第２の発明に係る電子制御式燃料供給装置の
概略構成を示す図、図５は圧力変更機構を設けたプレッ
シャレギュレータの構成を示す断面図で、同図（ａ）は
燃料圧力が低くなる状態を示し、同図（ｂ）は燃料圧力
が高くなる状態を示す。図６は第２の発明に係る電子制
御式燃料供給装置の動作を説明するためのフローチャー
トである。これらの図において前記図１ないし図３およ
び図７で説明したものと同一もしくは同等部材について
は、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００２９】第２の発明に係る電子制御式燃料供給装置
は、プレッシャレギュレータ３１に圧力変更機構４１を
組込み、この圧力変更機構４１を制御装置２５によって
制御する構成を採っている。なお、このプレッシャレギ
ュレータ３１内の負圧室、すなわち図５中に符号Ｅで示
す気室は、第１の実施の形態を採るときと同様に圧力導
入管３２を介してサージタンク１２ａ内に連通してい
る。

【００３０】前記圧力変更機構４１は、図５に示すよう
に、この実施の形態ではプレッシャレギュレータ３１内
のダイヤフラム付勢用圧縮コイルばねＩにおけるダイヤ
フラムＣとは反対側の基端をダイヤフラムＣに対して接
離する方向へ移動させる構造を採っている。前記移動を
行うための動力源は、この実施の形態では電磁コイル４
２およびプランジャ４３を備えたソレノイド４４を使用
している。このソレノイド４４は、前記電磁コイル４２
に通電してない状態では図５（ａ）に示すように、圧縮
コイルばねＩの弾発力によりプランジャ４３が同図の上
側に位置づけられ、電磁コイル４２に通電している状態
では図５（ｂ）に示すように、プランジャ４３が圧縮コ
イルばねＩの弾発力に抗して同図の下側へ移動するよう
に構成している。

【００３１】すなわち、この圧力変更機構４１が前記圧
縮コイルばねＩの前記基端を駆動すると、この圧縮コイ
ルばねＩがダイヤフラムＣを押圧する力が増加するか
ら、負圧室の圧力に変化がないとするとダイヤフラムＣ
がこのプレッシャレギュレータ３１の閉側へ変位する。
このため、燃料レール２９内の燃料の圧力（燃料噴射装
置２１が噴射する燃料の圧力）が高くなる。前記制御装
置２５は、エンジン２が低負荷低速運転状態にあるとき
に前記圧力変更機構４１を上述したように圧縮コイルば
ねＩの基端がダイヤフラムＣ側に移動するように制御す
る構造を採っている。

【００３２】このように構成した電子制御式燃料供給装
置は、図６に示すフローチャートのステップＰ１におい
てエンジン運転状態が低負荷低速運転状態ではないと制
御装置２５で判定されたときには、圧力変更機構４１が
圧縮コイルばねＩの前記基端を駆動することがなく、ス
テップＰ２で示すように、プレッシャレギュレータ３１
の前記負圧室の圧力がサージタンク１２ａ内の圧力（吸
気負圧）と等しくなる。この状態は従来の燃料供給装置
での燃料供給状態と等しく、吸気負圧が高くなるにした
がって燃料噴射装置２１が噴射する燃料の圧力が低下す
る。

【００３３】エンジン運転状態が低負荷低速運転状態の
ときには、ステップＰ１でＹＥＳと判定され、制御装置
２５からの制御信号によって圧力変更機構４１が前記圧
縮コイルばねＩの基端をダイヤフラムＣ側へ移動させ
る。このため、吸気負圧が相対的に高いにもかかわら
ず、ダイヤフラムＣがプレッシャレギュレータ３１の閉
側へ移動し、プレッシャレギュレータ３１での設定圧力
が高圧側へ移行する（ステップＰ３）。この結果、プレ
ッシャレギュレータ３１の開度が小さくなる。

【００３４】このようにプレッシャレギュレータ３１の
開度が小さくなることによって、燃料レール２９内の燃
料の圧力が増大し、燃料噴射装置２１から噴射される燃
料の粒が相対的に小さくなる。また、上述したように圧
力変更機構４１を制御した後、ステップＰ４において制
御装置２５が燃料噴射時間を短縮させて燃料噴射量の補
正を行う。この補正は、第１の実施の形態と同様に、燃
料噴射時間をエンジン回転数や吸気流量に応じて割り当
てたマップを用いて行う。

【００３５】したがって、この電子制御式燃料供給装置
を用いると、エンジン２が低負荷低速運転状態にあると
きには、吸気負圧が高くてもプレッシャレギュレータ３
１での設定圧力が高くなる。このため、高圧燃料系の圧
力が高くなって燃料噴射装置２１から噴射された燃料の
粒が相対的に小さくなるから、低負荷低速運転時にシリ
ンダヘッド１１や吸気マニホールド１２が過冷却の状態
であっても燃料が気化し易い。

【００３６】なお、ここでは圧力変更機構４１の動力源
としてソレノイドを用いる形態を示したが、この動力源
としては、例えばサーボモータなどのように被駆動物の
移動速度を変えたり、被駆動物の移動量を変えたりする
ことができるものを採用してもよい。また、圧力変更機
構４１は、圧縮コイルばねＩの基端を駆動する構成を採
る他に、プレッシャレギュレータ３１内のダイヤフラム
Ｃあるいは弁体Ｊを直接駆動するように構成することも
できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係る船
外機の電子制御式燃料供給装置は、エンジンが低負荷低
速運転状態にあるときにはプレッシャレギュレータに吸
気系の負圧が作用しなくなり、高圧燃料系の圧力が高く
なる。

【００３８】このため、低負荷低速運転時に燃料噴射装
置から噴射された燃料の粒が相対的に小さくなり、シリ
ンダヘッドや吸気管が過冷却の状態であっても燃料が気
化し易い。したがって、燃料が確実に混合気になって燃
焼室に流入するから、低負荷低速運転時でも燃焼が安定
する。

【００３９】第２の発明に係る船外機の電子制御式燃料
供給装置は、エンジンが低負荷低速運転状態にあるとき
にはプレッシャレギュレータでの設定圧力が高圧側に移
行して高圧燃料系の圧力が高くなる。このため、低負荷
低速運転時に燃料噴射装置から噴射された燃料の粒が相
対的に小さくなり、シリンダヘッドや吸気管が過冷却の
状態であっても燃料が気化し易い。したがって、燃料が
確実に混合気になって燃焼室に流入するから、低負荷低
速運転時でも燃焼が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電子制御式燃料供給装置を搭載
した船外機の側面図である。

【図２】 第１の発明に係る電子制御式燃料供給装置の
概略構成を示す図である。

【図３】 第１の発明に係る電子制御式燃料供給装置の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】 第２の発明に係る電子制御式燃料供給装置の
概略構成を示す図である。

【図５】 圧力変更機構を設けたプレッシャレギュレー
タの構成を示す断面図である。

【図６】 第２の発明に係る電子制御式燃料供給装置の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図７】 従来のプレッシャレギュレータの構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

２…エンジン、１２…吸気マニホールド、１３…スロッ
トル弁、２１…燃料噴射装置、２５…制御装置、２９…
燃料レール、３１…プレッシャレギュレータ、３２…圧
力導入管、３３…電磁式切替弁、４１…圧力変更機構。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射装置に連通する高圧燃料系の圧
   力を吸気系の圧力に応じて制御するプレッシャレギュレ
   ータを備えた船外機の電子制御式燃料供給装置におい
   て、前記プレッシャレギュレータと吸気系とを連通する
   圧力導入系に、エンジンが低負荷低速運転状態にあると
   きにこの圧力導入系を大気に連通させる切替弁を介装し
   たことを特徴とする船外機の電子制御式燃料供給装置。
2. 【請求項２】 燃料噴射装置に連通する高圧燃料系の圧
   力を吸気系の圧力に応じて制御するプレッシャレギュレ
   ータを備えた船外機の電子制御式燃料供給装置におい
   て、前記プレッシャレギュレータに設定圧力を変更する
   圧力変更機構を設けるとともに、エンジンが低負荷低速
   運転状態にあるときに前記高圧燃料系の圧力が高くなる
   ように前記圧力変更機構を制御する制御装置を設けたこ
   とを特徴とする船外機の電子制御式燃料供給装置。