JPH1018872A

JPH1018872A - エンジンの気筒休止制御装置

Info

Publication number: JPH1018872A
Application number: JP17628796A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Nonaka; 公裕野中; Toshiaki Sato; 敏明佐藤
Original assignee: Sanshin Kogyo KK
Current assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-20
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: JP3835565B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンが正常運転又は定常運転時でない場合
には気筒休止制御を実施しないことにより、気筒休止制
御に伴って生じるエンジンの不安定状態を防止する。【解決手段】複数の気筒を有し各気筒の排気通路を集合
排気管に接続し、気筒休止制御を行うエンジンにおい
て、エンジンが異常状態ではない正常運転の場合で且つ
エンジン回転数とスロットル開度の変化が少ない定常運
転の場合に気筒休止制御を実施し、エンジンが正常運転
又は定常運転時でない場合には、気筒休止制御を実施し
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの気筒休
止制御の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、船外機用の２サイクルエンジン
においては、スペース上の制約から各気筒の排気ポート
を集合排気管に接続させているために、エンジンが低回
転、低負荷域のように吸気が少ないときに排気のパルス
が入ってきてシリンダ内に排気が残留し、不整燃焼が発
生してしまう。これを改善する方法として、一部の気筒
の運転を停止して運転気筒数を減少させる気筒休止制御
が行われている。この気筒休止制御により、排気干渉が
抑制されることから、気筒当たりの吸気量が増大しエン
ジン回転が安定化する効果が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンが異常状態の場合や、エンジン回転数とスロットル開
度の変化が大きいところで、上記気筒休止制御を実施す
ると、エンジンの安定性に問題が生じる。例えば、始動
時に上記気筒休止制御を実施すると、着火気筒がくるま
では始動しないため、また、休止気筒の回りの温度上昇
が緩やかなため、始動までの時間が長くなり、さらに、
始動時はシリンダブロックの温度が低く燃焼が安定しな
いため、低速の安定性が全気筒運転よりも悪くなるとい
う問題を有している。また、急加速時に気筒休止制御を
実施するとエンジン回転の上昇が遅くなるという問題を
有し、また、センサ故障時とか、空燃比制御における空
燃比センサの不活性時など、エンジン異常状態時に気筒
休止制御を実施すると、エンジンの燃焼不安定が助長さ
れるという問題を有している。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、エンジンが正常運転又は定常運転時でない場合には
気筒休止制御を実施しないことにより、気筒休止制御に
伴って生じるエンジンの不安定状態を防止することがで
きるエンジンの気筒休止制御装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、複数の気筒を有し各気筒の排
気通路を集合排気管に接続し、気筒休止制御を行うエン
ジンにおいて、エンジンが異常状態ではない正常運転の
場合で且つエンジン回転数とスロットル開度の変化が少
ない定常運転の場合に気筒休止制御を実施し、エンジン
が正常運転又は定常運転時でない場合には、気筒休止制
御を実施しないことを特徴とし、請求項２記載の発明
は、請求項１において、エンジンが正常運転又は定常運
転時でない場合とは、始動制御中、急加減速中、空燃比
センサ不活性中、ノック制御中、オイルエンプティ制御
中、オーバーヒート制御中、センサ故障制御中、デュア
ルエンジンシステム制御中の少なくとも１つに該当する
場合であることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本発明のエンジンの気
筒休止制御装置に係わる制御系の全体構成図であり、図
（Ａ）はエンジンの側面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−
Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図を示し
ている。

【０００７】矢印Ｆは船体（図示せず）の前進方向を示
し、船体の後部には駆動装置である船外機１が着脱自在
に装着されている。船外機１は、推進ユニット２を備
え、推進ユニット２の上部にエンジン３が取り付けら
れ、エンジン３をその上方から覆うカウリング４が設け
られている。エンジン３は、燃料噴射式水冷２サイクル
Ｖ型６気筒クランク軸縦置きエンジンで、クランクケー
ス５を有し、クランクケース５には軸心がほぼ垂直のク
ランク軸６が回転自在に支持されている。クランクケー
ス５には、各気筒を構成するシリンダ本体７がＶ字型を
なすように突設されている。シリンダ本体７には各気筒
毎にそれぞれピストン８が摺動自在に嵌合され、これら
各ピストン８はクランク軸６に連結されている。シリン
ダ本体７とピストン８とで囲まれた空間の燃焼室に対向
して点火プラグ９が配設されている。

【０００８】クランクケース５にはその内外を連通させ
る吸気管１０が各気筒毎に接続され、吸気管１０にはリ
ード弁１１と吸気管１０の断面積を手動操作により調節
するスロットル弁１２が設けられている。各吸気管１０
には、各気筒毎に燃料噴射弁１３が取り付けられ、各燃
料噴射弁１３は磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式
であり、リード弁１１よりも上流側に燃料を噴射可能に
している。燃料噴射弁１３は、高圧燃料ポンプ１５、レ
ギュレータ弁１６、ベーパセパレータタンク１７、フィ
ルタ１９、手動の低圧燃料ポンプ２０を介して船体側に
設置された燃料タンク２１に接続されている。

【０００９】また、シリンダ本体７の６つの気筒〜
の内、最上部の気筒、例えば気筒のみに空燃比センサ
２２が取り付けられ、各気筒〜は、排気通路１８を
介して集合排気管２４に接続されている。船外機におい
ては、集合排気管２４の先端が水面下にあるため、水滴
が飛散して空燃比センサに入り込でしまい、水滴がセン
サに付着すると、センサ素子部がセラミックスでありヒ
ータにより高温に加熱されているため、センサ素子部が
壊れてしまう。そこで、空燃比センサ２２をエンジンの
最上部の気筒の排気通路に設けている。

【００１０】制御装置２３には、エンジン３の運転状
態、船外機１や船体の状態を示す各種センサからの検出
信号が入力される。すなわち、センサとして、前記空燃
比センサ２２、クランク軸６の回転角（回転数）を検出
するクランク角センサ２５、クランクケース６内の圧力
を検出するクランク室内圧センサ２６、各気筒〜内
の圧力を検出する筒内圧センサ２７、吸気温度を検出す
る吸気温センサ２９、シリンダ７内の温度を検出するエ
ンジン温度センサ３０、各気筒〜内の背圧を検出す
る背圧センサ３１、スロットル弁１２の開度を検出する
スロットル開度センサ３２、冷却水の温度を検出する冷
却水温度センサ３３、エンジン３のノック状態を検出す
るノックセンサ３５、エンジン３のマウント高さを検出
するエンジンマウント高さ検出センサ３６、船外機１の
推進ユニット２のニュートラル状態を検出するニュート
ラルセンサ３７、船外機１の上下回動位置を検出するト
リム角検出センサ３９、船速を検出する船速センサ４
０、船の姿勢を検出する船姿勢センサ４１、大気圧を検
出する大気圧センサ４２、燃料に混合させるオイルの量
（オイルタンクの）を検知するオイルレベルセンサ４３
が設けられている。制御装置２３は、これら各種センサ
の検出信号を演算処理し、制御信号を点火プラグ９、燃
料噴射弁１３、スロットル弁１２及びＩＳＣ４６に伝送
する。

【００１１】次に、図２〜図４により、本発明に係わる
気筒休止制御について説明する。前述の如く、船外機用
の２サイクルエンジンにおいては、スペース上の制約か
ら各気筒の排気ポートを集合排気管に接続させているた
めに、エンジンが低回転、低負荷域のように吸気が少な
いときに排気のパルスが入ってきてシリンダ内に排気が
残留し、不整燃焼が発生してしまう。これを改善する方
法として、一部の気筒の運転を停止して運転気筒数を減
少させる気筒休止制御が行われている。この気筒休止制
御により、排気干渉が抑制されることから、気筒当たり
の吸気量が増大しエンジン回転が安定化する効果が得ら
れる。

【００１２】図２は各気筒の排気パルスの影響を説明す
るための図、図３は各気筒の排気ポートの開閉タイミン
グを示す図である。図２に示すように、気筒、、
は図示右側（Ｓバンク）に、気筒、、は図示左側
（Ｐバンク）にそれぞれ上下に配置され、各気筒は〜
の順序でクランク角６０度の等間隔で点火が行われ
る。図３に示すように、気筒の排気ポートが開くタイ
ミングと気筒の排気ポートが閉じるタイミングを、排
気の出る面積を大きくするためにラップさせており、こ
のラップ期間だけ両気筒、が連通し、図２に示すよ
うに、気筒からの強い排気圧力が気筒に作用する。
同様に、気筒の排気ポートが開くタイミングと気筒
の排気ポートが閉じるタイミングをラップさせており、
気筒からの排気圧力が気筒に作用し、また、気筒
の排気ポートが開くタイミングと気筒の排気ポートが
閉じるタイミングをラップさせており、気筒からの排
気圧力が気筒に作用する。この関係はＰバンクにおい
ても同様である。

【００１３】ここで、各気筒の排気圧力（燃焼圧力）は
最上流側の気筒、が最大であり、下部の気筒にいく
ほど弱くなる。これは、最上流側の気筒、は比較的
長い排気管長を有するため、排気脈動を効果的に利用で
き、吸入空気量を増加し排気ガスを十分に掃気すること
ができるからである。一方、最下流側の気筒、は、
排気管長が短いため排気脈動が十分に得られない上に、
排気ガスの流れ方向と上部気筒からの排気パルスの作用
方向が一致しているため、吸気量が少なく残留排気ガス
量が多くなり、燃焼が不安定になる。従って、この観点
からは、気筒休止を行う場合には、最上流側の気筒と該
気筒からの排気パルスの影響を受ける最下流側の気筒と
の同時燃焼が起こらないように、Ｓバンクの気筒を休
止させるか、Ｐバンクの気筒を休止させるのが最善で
あり、次善の策としてＳバンクの気筒を休止させる
か、Ｐバンクの気筒を休止させるのが良い。

【００１４】しかしながら、気筒は空燃比を検出する
気筒なので、これを休止すると空燃比制御ができなくな
り不具合を生じるので、休止気筒の選択に際しては気筒
を除外する。その結果、気筒を休止させるか、気筒
を休止させるのが最善であり、次善の策として気筒
を休止させるのが良いことになる。

【００１５】さらに、１気筒だけを休止させる場合に
は、最下流側の気筒又はを停止すればよいが、２気
筒を休止させる場合に両方の気筒、を休止させると
問題が生じる。その理由は、各気筒は〜の順序でク
ランク角６０度の等間隔で点火を行っているため、気筒
、を休止させた場合には、爆発間隔が等間隔になら
ず全体としての燃焼が不安定になる。そこで、２気筒を
休止させる場合には、気筒は空燃比を検出する気筒な
ので休止はさせず、Ｓバンクの最下流側の気筒とＰバ
ンクの最上流側の気筒を休止させるようにすれば、２
つの気筒が爆発する毎に１つの気筒が休止することにな
り、気筒休止状態での全体としての爆発間隔が等間隔と
なり、出力発生時期のバランスが良好となり低速安定性
が得られる。このとき、Ｐバンクでは、最下流側の気筒
運転時には最上流側の気筒が休止であり、気筒と
の同時燃焼は起こらないので、燃焼安定性は維持され
る。

【００１６】図４は、気筒休止制御を説明するための図
であり、エンジン回転数とスロットル開度に対応させた
運転領域を示すマップを示している。本制御は、スロッ
トル開度とエンジン回転数に応じて、４気筒運転あるい
は５気筒運転からなる気筒休止運転と、６気筒運転（全
気筒運転）とを選択するように制御する。ここでは、エ
ンジン側振動周波数と船外機マウント側振動周波数を一
致させないように休止気筒を選択しており、エンジン回
転数が所定値以下であれば共振を回避することが可能な
５気筒運転を実施し、エンジン回転数が所定値を越えれ
ば４気筒運転を実施する。ここで、気筒休止は、点火を
停止することによって行われ、また、この休止気筒への
燃料供給は、各気筒に独立に設けられた燃料噴射弁１３
によって継続される。

【００１７】図５は、本発明のエンジンの気筒休止制御
装置の１実施形態を示し、処理の流れを説明するための
図である。先ず、ステップＳ１でエンジンが正常運転且
つ定常運転時か否かの判定が行われる。ここで、エンジ
ン定常運転時とは、図６に示すように、エンジン回転数
とスロットル開度の変化が少ない範囲の場合で、次の制
御を行っていない場合である。すなわち、 (1)始動制御中：始動時における燃料量の増加及び点火
時期の進角 (2)急加速中：急加速における燃料量の増加及び点火時
期の進角 (3)急減速中：急減速における燃料量の増加及び点火時
期の遅角である。

【００１８】また、エンジン正常運転時とは、異常状態
ではない場合で、次の状態あるいは制御でない場合であ
る。すなわち、 (4)空燃比センサ不活性中：空燃比センサのセンサ素子
部の温度が低下し、センサ素子を活性化させるための温
度が維持できず、空燃比の検出信号にばらつきが生じ適
正な空燃比制御ができない状態 (5)ノック制御中：ノックセンサ３５がノックを検知し
た場合における点火時期の遅角 (6)オイルエンプティ制御中：オイルレベルセンサ４３
により燃料に混合させるオイルが所定量以下になった場
合において、点火時期の遅角及び回転数が上がらないよ
うにするために運転気筒数の減少 (7)オーバーヒート制御中：冷却水温度センサ３３によ
り冷却水温度が所定値以上になった場合において、点火
時期の遅角及び回転数が上がらないようにするために運
転気筒数の減少 (8)センサ故障制御中：エンジンを停止させないために
点火時期の進角 (9)デュアルエンジンシステム制御中：船外機が２機掛
けで一方のエンジンがノック制御中、オイルエンプティ
制御中、オーバーヒート制御中の時、他方のエンジンも
同様に制御して、蛇行を防止する。

【００１９】そして、上記(1)〜(9)の制御あるいは状態
のとき、エンジンが正常運転又は定常運転時でないと判
定し、ステップＳ４に進み６気筒運転（全気筒運転）を
実施する。上記(1)〜(9)の制御あるいは状態でないと
き、エンジンが正常運転且つ定常運転時であると判定
し、ステップＳ２に進み図４で説明したように、スロッ
トル開度とエンジン回転数に応じて、４気筒運転あるい
は５気筒運転からなる気筒休止運転を実施する。

【００２０】図７は、本発明の変形例を示し、始動制御
と気筒休止制御の切換制御を説明するための図である。
図７（Ａ）に示すように、始動制御の終了は、エンジン
壁温センサ３０の検出値が始動終了判定温度Ｔ0 （固定
値）を越えたか否かで判定するようにしているが、始動
終了判定温度Ｔ0 を越え始動制御終了を検知し、６気筒
運転から気筒休止運転に移行した後に、センサにゴミ等
が詰まり温度管理ができなくなると、始動終了判定温度
Ｔ0 をまたいで６気筒運転と気筒休止運転を繰り返す不
具合が生じる。そこで、図７（Ｂ）に示すように、始動
制御終了を検知し、６気筒運転から気筒休止運転に切り
替わった場合には、始動終了判定温度をＴ1 に下げて、
センサの値が変化しても気筒休止運転から６気筒運転に
切り替わらないようにするものである。

【００２１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施形態においては、６
気筒エンジンに適用した例について説明しているが、こ
れに限定されるものではなく複数の気筒を有するもので
あればよい。また、上記実施形態においては、２サイク
ルエンジンに適用した例について説明しているが、４サ
イクルエンジンへの適用も可能であり、さらに、燃料を
筒内に直接噴射する方式にも適用可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、エンジンが正常運転又は定常運転時でない場
合には気筒休止制御を実施しないことにより、気筒休止
制御に伴って生じるエンジンの不安定状態を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンジンの気筒休止制御装置に係わる
制御系の全体構成図である。

【図２】本発明に係わる気筒休止制御に関し、各気筒の
排気パルスの影響を説明するための図である。

【図３】本発明に係わる気筒休止制御に関し、各気筒の
排気ポートの開閉タイミングを示す図である。

【図４】本発明に係わる気筒休止制御を説明するための
図である。

【図５】本発明のエンジンの気筒休止制御装置の１実施
形態を示し、処理の流れを説明するための図である。

【図６】図５に関してエンジンの定常運転状態を説明す
るための図である。

【図７】本発明の変形例を示し、始動制御と気筒休止制
御の切換制御を説明するための図である。

【符号の説明】

３…エンジン、１８…排気通路、２４…集合排気管、
〜…気筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の気筒を有し各気筒の排気通路を集合
排気管に接続し、気筒休止制御を行うエンジンにおい
て、エンジンが異常状態ではない正常運転の場合で且つ
エンジン回転数とスロットル開度の変化が少ない定常運
転の場合に気筒休止制御を実施し、エンジンが正常運転
又は定常運転時でない場合には、気筒休止制御を実施し
ないことを特徴とするエンジンの気筒休止制御装置。
【請求項２】エンジンが正常運転又は定常運転時でない
場合とは、始動制御中、急加減速中、空燃比センサ不活
性中、ノック制御中、オイルエンプティ制御中、オーバ
ーヒート制御中、センサ故障制御中、デュアルエンジン
システム制御中の少なくとも１つに該当する場合である
ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの気筒休止制
御装置。