JPH11182295A - 筒内燃料噴射式エンジンの制御装置 - Google Patents
筒内燃料噴射式エンジンの制御装置Info
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Abstract
ィーリングを向上させる。 【解決手段】エンジンの空燃比を検出し、検出された空
燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量を制御する筒
内燃料噴射式エンジンにおいて、空燃比の変化が微小な
範囲では、少なくとも燃料噴射時期により空燃比を制御
し、前記範囲外では燃料噴射時間により空燃比を制御す
る。
Description
ンジンの技術分野に属する。
エンジンにおいて、燃焼後の排気の空燃比を検出する空
燃比センサを設け、目標空燃比になるように気筒内に吸
入される燃料噴射量をフィードバック制御し、これによ
りエンジン性能や排ガス特性、燃費の向上を図るように
した燃料噴射制御方式が知られている。すなわち、空燃
比がリーン側からリッチ側になると燃料噴射量を減少さ
せるように制御し、この制御により次第に空燃比がリー
ン側に変化してゆき、空燃比がリッチ側からリーン側に
なると燃料噴射量を増大させるように制御することによ
り、目標空燃比となるように燃料噴射量を制御する方式
である。
気ポートと排気ポートが同時に連通するタイミングがあ
るためHC等の未燃ガスが排気されやすく、また、低
速、低負荷で残留ガスが多いため失火を起こし未燃ガス
が排気されやすい。そこで、排気ポートが閉じた後、高
圧燃料を筒内に直接噴射することにより燃料を霧化して
燃焼を改善させると共に、低速、低負荷では新気を多く
供給するようにして失火を防ぐことにより未燃ガスの排
出を低減する方式が知られている。
式エンジンに、空燃比による燃料噴射量のフィードバッ
ク制御を組み合わせる方式が考えられるが、空燃比は、
吸気温度、大気圧、エンジン温度、冷却水温等のエンジ
ン運転条件により微小変動するため、その補正を行う必
要がある。しかしながら、筒内燃料噴射式エンジンにお
いては、短時間で大容量の燃料を噴射する代わりに微小
の噴射量のコントロールが困難であり、出力が敏感に変
動してしまい、エンジンフィーリングを損なうという問
題を有している。
ンダヘッドに変更になるため、燃料噴射位置と空燃比セ
ンサとの距離が小さくなり、制御系の応答性が敏感にな
る結果、従来の燃料噴射量のみを増減させるフィードバ
ック制御を行うと、出力も敏感に変動してしまい、エン
ジンフィーリングを損なうという問題を有している。
ンジンの場合には、排気管の先端が水面下にあり背圧が
変動し吸入空気量が変動するため、燃焼状態が悪化しや
すく、これを解消するためには正確な空燃比制御が必要
であり、空燃比の微小補正の問題を解決することが特に
重要である。
であって、空燃比による燃料噴射量のフィードバック制
御を行う筒内燃料噴射式エンジンにおいて、空燃比を微
小に補正することができる筒内燃料噴射式エンジンの制
御装置を提供することを目的とする。
に請求項1記載の発明は、エンジンの空燃比を検出し、
検出された空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量
を制御する筒内燃料噴射式エンジンにおいて、空燃比の
変化が微小な範囲では、少なくとも燃料噴射時期により
空燃比を制御し、前記範囲外では燃料噴射時間により空
燃比を制御することを特徴とし、請求項2記載の発明
は、請求項1において、吸気温度、大気圧、エンジン温
度、冷却水温の少なくとも一つのエンジン運転条件を検
出して目標空燃比を補正する手段を備えることを特徴と
し、請求項3記載の発明は、請求項1、2において、前
記エンジンがマリン用エンジンであることを特徴とし、
請求項4記載の発明は、請求項3において、前記エンジ
ンが2サイクルエンジンであることを特徴とし、請求項
5記載の発明は、請求項3において、前記エンジンが4
サイクルエンジンであることを特徴とする。
を参照しつつ説明する。図1は、本発明の筒内燃料噴射
式エンジンの制御装置の1実施形態を示す船外機の模式
図であり、図(A)はエンジンの平面図、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、図(D)は燃料供給系の構成図、図2は、図1
の船外機の縦断面図、図3(A)は図2の気筒の断面
図、図3(B)は、図3(A)のB−B線に沿って矢印
方向に見た断面図である。
り、クランク軸12bが縦置状態で搭載されるエンジン
2と、エンジン2の下端面に接続されエンジン2を支持
するガイドエキゾースト部3と、ガイドエキゾースト部
3の下端面に接続されるアッパケース4、ロアケース5
及びプロペラ6からなる。上記エンジン2は、筒内噴射
式V型6気筒2サイクルエンジンであり、6つの気筒7
a〜7fが平面視でVバンクをなすように横置き状態で
且つ縦方向に配設されたシリンダボディ7に、シリンダ
ヘッド8が連結、固定されている。
が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン11はクランク
軸12bに連結されている。シリンダヘッド8には、燃
料噴射弁13及び点火プラグ14が挿入配置されてい
る。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、その噴孔13aの軸線はシリンダボア軸
線と交叉するようにされている。なお、13bは噴霧形
状を示している。
7a、17b、17cによりクランク室に連通され、ま
た、気筒7a〜7fには、排気ポート18a〜18fが
掃気ポート17aに対向するように接続されている。図
2の左バンクの排気ポート18a〜18cは左集合排気
通路19aに、右バンクの排気ポート18d〜18fは
右集合排気通路19bに合流されており、左右の集合排
気通路19a及び19bの下流端にはそれぞれガイドエ
キゾースト部3内の左排気通路3a及び右排気通路3b
を介してアッパケース4内の左排気管20a及び右排気
管20bが接続されている。なお、図3(A)におい
て、105aは空燃比センサ105の燃料ガス採取孔で
あり、掃気ポート17aの図で上部に設けられている。
ース4内のマフラー21内に配置されており、このマフ
ラー21は隔壁22により左右の排気管20a、20b
が開口する左膨張室21a及び右膨張室21bを備えて
いる。この膨張室21a、21bは、左右バンクの気筒
7a〜7c、7〜7f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。ま
た、マフラー21の下端には、ロアケース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、左右の排気管20a、20bからの排気を合流させ
ている。
ランクケース23には、吸気マニホールドの分岐通路2
5a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、逆流防止用のリード弁24が
配設され、また、リード弁24の上流側には、エンジン
内にオイルを供給するためのオイルポンプ27と、吸気
量を制御するためのスロットル弁26が配設されてい
る。
タンク30内の燃料は、手動式の第1の低圧燃料ポンプ
31によりフィルタ33を経て第2の低圧燃料ポンプ3
4に送られる。この第2の低圧燃料ポンプ34は、エン
ジン2のクランク室のパルス圧により駆動されるダイヤ
フラム式ポンプであり、燃料を気液分離装置であるベー
パーセパレータタンク35に送る。該ベーパーセパレー
タタンク35内には、電動モータにより駆動される燃料
予圧ポンプ36が配設されており、燃料を加圧し予圧配
管Aを経て高圧燃料ポンプ37に送る。高圧燃料ポンプ
37の吐出側は、各気筒7a〜7fに沿って縦方向に配
設された燃料供給レール40に接続されるとともに、高
圧圧力調整弁38および燃料冷却器41、配管Bを介し
てベーパーセパレータタンク35に接続されている。ま
た、予圧配管Aとベーパーセパレータタンク35間には
予圧圧力調整弁42が設けられている。
は、燃料予圧ポンプ36により例えば3〜10kg/c
m2程度に予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポン
プ37により50〜100kg/cm2程度若しくはそ
れ以上に加圧され、加圧された高圧燃料は、圧力調整弁
38にて設定圧を越える余剰燃料がベーパーセパレータ
タンク35に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給
レール40に供給し、各気筒7a〜7fに装着した燃料
噴射弁13に供給するようにしている。
態、船外機1や船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、クランク軸
12bの回転角(回転数)を検出するクランク角センサ
90、クランクケース23内の圧力を検出するクランク
室内圧センサ91、吸気通路25a内の温度を検出する
吸気温センサ93、シリンダボディ7の温度を検出する
エンジン温度センサ94、各気筒7a〜7f内の背圧を
検出する背圧センサ95、スロットル弁26の開度を検
出するスロットル開度センサ96、冷却水の温度を検出
する冷却水温度センサ97、エンジン2の振動を検出す
るエンジン振動センサ98、エンジン2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99、船外
機1のニュートラル状態を検出するニュートラルセンサ
100、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101、船速を検出する船速センサ102、船
の姿勢を検出する船姿勢センサ103、大気圧を検出す
る大気圧センサ104が設けられ、さらに、最上段の気
筒7d内の空燃比を検出するに空燃比センサ105、高
圧燃料配管内の圧力を検出する圧力センサ106が設け
られている。制御装置29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14、燃料噴
射弁13、オイルポンプ27、予圧燃料ポンプ36に伝
送する。
れる燃料噴射制御のブロック構成図である。エンジン回
転数検出手段201とエンジン負荷(例えばスロットル
開度)検出手段202により燃料噴射時間、燃料噴射時
期設定手段205において、基本的な燃料噴射量が設定
される。空燃比検出手段203により最上段の気筒7d
内の燃焼後の空燃比(酸素濃度)が検出され、空燃比制
御手段206において理論空燃比となるように燃料噴射
時間、燃料噴射時期が算出され、燃料噴射弁13にフィ
ードバック制御される。また、エンジン運転条件検出手
段204において、吸気温度、大気圧、エンジン温度、
冷却水温等が検出され、これらの信号に基づいて目標空
燃比補正手段209で目標空燃比が補正されるととも
に、エンジン運転条件変動範囲判定手段210におい
て、吸気温度、大気圧、エンジン温度、冷却水温等の変
動範囲(後述)が判定される。そして、補正された目標
空燃比と判定された変動範囲に基づいて、燃料噴射時間
算出手段207か燃料噴射時期算出手段208のいずれ
かを選択して空燃比制御が行われ、燃料噴射弁13にフ
ィードバック制御される。
全体で見た場合の空燃比を図5に示す目標空燃比とする
ように行われる。すなわち、アイドル回転状態、トロー
ル回転状態のような低回転低負荷運転域Aでは、空燃比
(A/F)=11〜12のリッチ空燃比を、中回転中負
荷運転域Bでは、空燃比=15〜16のリーン空燃比
を、高回転高負荷運転域Cでは、空燃比=11付近の過
リッチ空燃比を目標として空燃比制御が行われる。その
ために、最上段の気筒7dについてはフィードバック制
御により理論空燃比となるように燃料噴射量が制御さ
れ、残りの気筒については、気筒7dの燃料噴射量を基
にエンジン全体で上記目標空燃比となるように補正した
燃料量を供給するように制御する。
明するための図であり、図6(A)は空燃比センサ10
5の検出信号(電圧値)を示す波形図、図6(B)は、
燃料噴射量のフィードバック量を示す図、図6(C)は
補正後の空燃比センサの検出信号の波形図、図6(D)
は燃料噴射時期のフィードバック量を示す図である。
a1点で空燃比がリーン側からリッチ側になると、図6
(B)に示すように、燃料噴射量を減少させるように制
御し、この制御によりセンサ出力が低下、すなわち空燃
比がリーン側に変化してゆき、a2点で空燃比がリッチ
側からリーン側になると逆に燃料噴射量を増大させ、空
燃比がリッチ側に変化するように制御することにより、
気筒7dを理論空燃比(空気過剰率λ=1)となるよう
にフィードバック制御している。
エンジン温度、冷却水温等のエンジン運転条件により微
小変動するため、その補正を行う必要がある。しかしな
がら、燃料噴射弁の装着が吸気管からシリンダヘッドに
変更になるため、燃料噴射位置と空燃比センサとの距離
が小さくなり、制御系の応答性が敏感になる結果、従来
の燃料噴射量のみを増減させるフィードバック制御を行
うと、出力も敏感に変動してしまい、エンジンフィーリ
ングを損なうという問題を有している。特に、船外機用
エンジンの場合には、排気管の先端が水面下にあり背圧
が変動するため、燃焼状態が悪化しやすく、これを解消
するためには正確な空燃比制御が必要であり、この問題
を解決することが重要となっている。
料噴射時期を増減させるフィードバック制御を採用す
る。図7及び図8は、本発明における燃料噴射時期によ
る制御を説明するための図、図10は、本発明の制御の
流れを示すフロー図である。
Oは排気ポート開位置、SCOは掃気ポート開位置、B
DCは下死点位置、SCCは掃気ポート閉位置、EXCは
排気ポート閉位置を示している。従来の燃料噴射時期
は、排気ポートが閉じた直後であったが、本発明におい
ては、下死点を過ぎて排気ポートが閉じる前の間に燃料
を噴射するようにし、この間で燃料噴射時期を進角させ
ればさせるほど、掃気ポートと排気ポートが開いている
時間が増大し、排気に吹き抜ける燃料が増大するため、
図8の曲線Xに示すように、空燃比はリーンの方向に変
動し、また、燃料噴射時期を遅角させていくと再びリー
ンの方向に変動しやがて失火してしまう。
する空燃比の変動に着目し、空燃比の変動ΔA/Fが微小
な範囲TBでは燃料噴射時期による空燃比制御とし、そ
れ以外の範囲TA、TCでは、燃料噴射時期による制御で
は空燃比の変動が小さいため、燃料噴射時間による空燃
比制御として点線Yのように切り換えるようにしてい
る。一方、吸気温度は、曲線Zに示すように、温度に比
例して空燃比がリッチの方向に変化するが、空燃比の変
動ΔA/Fが微小な範囲TBに対応させて、燃料噴射時期制
御の温度範囲TZを設定している。すなわち、吸気温度
が温度範囲TZにある場合には、燃料噴射時期による空
燃比制御として目標空燃比を補正するようにする。
ように、a1点で空燃比がリーン側からリッチ側になる
と、図6(D)に示すように、燃料噴射時間(噴射量)
PRLだけ減少させ、次いで燃料噴射時期をIRLだけ順次
進角させるように制御し、この制御によりセンサ出力が
低下、すなわち空燃比がリーン側に変化してゆき、a2
点で空燃比がリッチ側からリーン側になると逆に燃料噴
射時間を遅角させ、空燃比がリッチ側に変化するように
制御することにより、気筒7dを補正後の空燃比ΔA/F
となるようにフィードバック制御している。なお、燃料
噴射時期を増減させる前に、最初に燃料噴射時間PRLで
変化させるのは、空燃比の変化量を多くして応答時間を
早めるためであるが、最初から燃料噴射時期を制御する
ようにしてもよい。
とを示す図であり、従って、大気圧の変化についても吸
気温度と同様に目標空燃比を補正して制御する。以下、
エンジン温度、冷却水温等のエンジン運転条件について
も同様である。
ンの制御装置の他の実施形態を示す船外機の模式図であ
る。なお、図1と同一の構成には同一番号を付けて説明
を省略する。本実施形態は、4サイクルエンジンに適用
した例であり、最上段の気筒7aの排気通路79に空燃
比センサ105を設置している。
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、船
外機に適用した例について説明しているが、エンジンを
船体側に設置するエンジンや定置式エンジンなどにも適
用可能である。
1、2記載の発明によれば、空燃比による燃料噴射量の
フィードバック制御を行う筒内燃料噴射式エンジンにお
いて、空燃比を微小に補正することができ、エンジンフ
ィーリングを向上させることができる。
ジン運転条件の変動に対して空燃比を微小に補正するこ
とができ、エンジンフィーリングを向上させることがで
きる。また、請求項3〜5記載の発明によれば、マリン
用エンジンの場合には、排気管の先端が水面下にあり背
圧が変動し吸入空気量が変動するため、燃焼状態が悪化
しやすく、これを解消するためには正確な空燃比制御が
必要であり、その問題を解決することができる。
1実施形態を示す船外機の模式図であり、図(A)はエ
ンジンの平面図、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、図(D)は燃料
供給系の構成図である。
は、図3(A)のB−B線に沿って矢印方向に見た断面
図である。
のブロック構成図である。
図である。
り、図6(A)は空燃比センサの検出信号を示す波形
図、図6(B)は、燃料噴射量、燃料噴射時期のフィー
ドバック量を示す図である。
するための図である。
するための図である。
ある。
の他の実施形態を示す船外機の模式図である。
Claims (5)
- 【請求項1】エンジンの空燃比を検出し、検出された空
燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量を制御する筒
内燃料噴射式エンジンにおいて、空燃比の変化が微小な
範囲では、少なくとも燃料噴射時期により空燃比を制御
し、前記範囲外では燃料噴射時間により空燃比を制御す
ることを特徴とする筒内燃料噴射式エンジンの制御装
置。 - 【請求項2】吸気温度、大気圧、エンジン温度、冷却水
温の少なくとも一つのエンジン運転条件を検出して目標
空燃比を補正する手段を備えることを特徴とする請求項
1記載の筒内燃料噴射式エンジンの制御装置。 - 【請求項3】前記エンジンがマリン用エンジンであるこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載の筒内燃料
噴射式エンジンの制御装置。 - 【請求項4】前記エンジンが2サイクルエンジンである
ことを特徴とする請求項3記載の筒内燃料噴射式エンジ
ンの制御装置。 - 【請求項5】前記エンジンが4サイクルエンジンである
ことを特徴とする請求項3記載の筒内燃料噴射式エンジ
ンの制御装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34948097A JP3979506B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 筒内燃料噴射式エンジンの制御装置 |
US09/209,540 US6116228A (en) | 1997-12-18 | 1998-12-11 | Control for engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34948097A JP3979506B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 筒内燃料噴射式エンジンの制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11182295A true JPH11182295A (ja) | 1999-07-06 |
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JP34948097A Expired - Lifetime JP3979506B2 (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 筒内燃料噴射式エンジンの制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
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US (1) | US6116228A (ja) |
JP (1) | JP3979506B2 (ja) |
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