JPH11294235A - 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

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JPH11294235A
JPH11294235A JP10104373A JP10437398A JPH11294235A JP H11294235 A JPH11294235 A JP H11294235A JP 10104373 A JP10104373 A JP 10104373A JP 10437398 A JP10437398 A JP 10437398A JP H11294235 A JPH11294235 A JP H11294235A
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Jun Motose
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Abstract

(57)【要約】 【課題】インジェクタドライバの温度上昇を防止し、イ
ンジェクタドライバの耐久性を向上させる。 【解決手段】気筒内に直接、燃料を噴射するエンジンに
おいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバ
と、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出
手段と、インジェクタドライバの温度が所定値以上にな
った場合にエンジン回転数を減少させるエンジン回転数
減少手段とを備えた構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧燃料を筒内に
噴射する技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】2サイクルエンジンにおいては、掃気ポ
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。前述した高圧燃料を筒内に
直接噴射しようとする場合、燃料供給系に高圧燃料ポン
プを設けることが必要になる。従来、4サイクルエンジ
ンにおいては、動弁機構のカムシャフトの回転を利用し
て高圧燃料ポンプを駆動させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内燃料噴
射式エンジンにおいては、一般的に燃料噴射弁先端にあ
るバルブステムが燃焼圧力で開弁しないように内部スプ
リングが、従来の吸気管噴射エンジンに比べて強く設定
されていることから、バルブステムを電気的に開弁させ
るソレノイドの消費エネルギーも大きく、吸気管噴射と
同様にバッテリ電圧にて駆動した場合、大電流を消費す
ることになる。このため、印加電圧を昇圧するインジェ
クタドライバを用いて大電流が流れないようにするのが
普通である。これは、大電流が流れる場合には、各部回
路、配線の大径化や噴射開始時の応答遅れが問題になる
ためである。
【0004】しかしながら、エンジンが高回転で運転さ
れ燃料噴射弁の通電回数が極端に増えたり、エンジン高
負荷運転時のように噴射時間が極端に長くなると、最終
的に燃料噴射弁への電流供給のスイッチングを行うイン
ジェクタドライバ内部のトランジスタが過度に加熱さ
れ、ある時点で保証基準温度を越えてしまい、インジェ
クタドライバの性能の劣化、破損につながる可能性があ
る。特に、クランク軸1回転に対して1回噴射する2サ
イクルエンジンや、高回転の4サイクルエンジンに搭載
した場合には、負荷が増大し、インジェクタドライバが
加熱されるため、作動性や耐久性に悪影響を与えるとい
う問題を有している。
【0005】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、インジェクタドライバの温度上昇を防止し、
インジェクタドライバの耐久性を向上させることができ
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。
【0006】
【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、気筒内に直接、燃料を噴射す
るエンジンにおいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェ
クタドライバと、該インジェクタドライバの温度を検出
する温度検出手段と、インジェクタドライバの温度が所
定値以上になった場合にエンジン回転数を減少させるエ
ンジン回転数減少手段とを備えたことを特徴とし、請求
項2記載の発明は、気筒内に直接、燃料を噴射するエン
ジンにおいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタド
ライバと、エンジン高負荷及び高回転の継続時間を判定
する判定手段と、該判定手段により前記継続時間が所定
値以上になった場合にエンジン回転数を減少させるエン
ジン回転数減少手段とを備えたことを特徴とし、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
回転数減少手段は、噴射量の減量又は噴射停止、噴射開
始時期の遅角および点火時期の遅角又は点火停止の少な
くとも1つを制御する手段であることを特徴とし、請求
項4記載の発明は、気筒内に直接、燃料を噴射するエン
ジンにおいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタド
ライバと、該インジェクタドライバの温度を検出する温
度検出手段と、インジェクタドライバを冷却する冷却用
ファンと、インジェクタドライバの温度が所定値以上に
なった場合に前記冷却用ファンを運転させる運転手段と
を備えたことを特徴とし、請求項5記載の発明は、気筒
内に直接、燃料を噴射するエンジンにおいて、燃料噴射
弁を駆動させるインジェクタドライバと、エンジン高負
荷及び高回転の継続時間を判定する判定手段と、インジ
ェクタドライバを冷却する冷却用ファンと、前記継続時
間が所定値以上になった場合に前記冷却用ファンを運転
させる運転手段とを備えたことを特徴とし、請求項6記
載の発明は、請求項1〜5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7記載
の発明は、請求項1〜5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。
【0007】
【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、本発明の筒内燃料噴射
式エンジンの制御装置の1実施形態である船外機の模式
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。
【0008】図1において、1は船外機であり、クラン
ク軸10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7a〜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
2列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。
【0009】上記気筒7a〜7f内には、ピストン11
が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン11はクランク
軸10に連結されている。シリンダヘッド8には、磁力
で開閉作動されるソレノイド開閉式の燃料噴射弁13及
び点火プラグ14が挿入配置されている。気筒7a〜7
fは、それぞれ掃気ポート(図示せず)によりクランク
室12に連通され、また、気筒7a〜7fには排気ポー
ト15が接続されている。図1(B)の左バンクの排気
ポート15は左集合排気通路16に、右バンクの排気ポ
ート15は右集合排気通路17に合流されている。エン
ジン2のクランク室12には、吸気マニホールドから分
岐する吸気通路19が接続されており、該吸気通路19
のクランク室12への接続部には、逆流防止用のリード
弁20が配設され、また、リード弁20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21
と、吸気量を調節するためのスロットル弁22が配設さ
れている。
【0010】図1(D)に示すように、船体側に設置さ
れている燃料タンク23内の燃料は、手動式の第1の低
圧燃料ポンプ25によりフィルタ26を経て船外機側の
第2の低圧燃料ポンプ27に送られる。この第2の低圧
燃料ポンプ27は、エンジン2のクランク室12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29
に送る。ベーパーセパレータタンク29内には、電動モ
ータにより駆動される燃料予圧ポンプ30が配設されて
おり、燃料を加圧し予圧配管31を経て高圧燃料ポンプ
32に送る。高圧燃料ポンプ32の吐出側は、各気筒7
a〜7fに沿って縦方向に配設された燃料供給レール3
3に接続されるとともに、高圧圧力調整弁35および燃
料冷却器36、戻り配管37を介してベーパーセパレー
タタンク29に接続されている。また、予圧配管31と
ベーパーセパレータタンク29間には予圧圧力調整弁3
9が設けられている。
【0011】高圧燃料ポンプ32は、ポンプ駆動ユニッ
ト40により駆動される。このポンプ駆動ユニット40
はベルト41を介してクランク軸10に連結されてい
る。ベーパーセパレータタンク29内の燃料は、燃料予
圧ポンプ30により例えば3〜10kg/cm2程度に
予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ32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35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29
に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給レール33
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。
【0012】ECU(電子制御装置)42には、エンジ
ン2の駆動状態、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。例えば、クランク軸10
の回転角(回転数)を検出するエンジン回転数センサ4
3、吸気通路19内の温度を検出する吸気温センサ4
4、スロットル弁22の開度を検出するスロットル開度
センサ45、最上段の気筒7d内の空燃比を検出するに
空燃比センサ46、高圧燃料配管内の圧力を検出する燃
料圧力センサ47、エンジンの冷却水温度を検出する冷
却水温センサ48等が設けられている。また、燃料噴射
弁13を駆動するインジェクタドライバ49と、インジ
ェクタドライバ49を冷却する冷却用ファン90と、冷
却用ファン90を駆動する電動モータ91と、インジェ
クタドライバ49の温度を検出する温度検出手段92が
設けられている。ECU42は、これら各センサの検出
信号を制御マップに基づき演算処理し、制御信号をイン
ジェクタドライバ49、点火プラグ14、オイルポンプ
21、予圧燃料ポンプ30及び電動モータ91に伝送
し、インジェクタドライバ49は、バッテリ電源を昇圧
しパワートランジスタによるスイッチング回路により燃
料噴射弁13を駆動する。
【0013】図2は、図1のエンジン2の平面図であ
る。なお、以下の説明では前述の説明と同一の構成には
同一番号を付けて説明を省略する。クランク軸10には
駆動プーリ50が設けられ、また、ポンプ駆動ユニット
40の回動軸51には従動プーリ52が設けられ、駆動
プーリ50と従動プーリ52にはベルト41が張設され
ている。これによりクランク軸10の回転がベルト41
を介して回動軸51に伝達され、高圧燃料ポンプ32を
駆動するようにしている。
【0014】また、シリンダボディ7には燃料供給レー
ル33が固定されている。燃料供給レール33は、水平
レール33aと、水平レール33aの両側に接続され、
左右のバンクB1、B2に固定される垂直レール33b
を有し、垂直レール33bに各気筒毎に燃料噴射弁13
が装着されている。また、左右のバンクB1、B2の間
のシリンダボディ7に電装品ボックス59が取り付けら
れている。電装品ボックス59内には、ECU42とイ
ンジェクタドライバ49の回路部品が内蔵されている。
電装品ボックス59に対向して冷却用ファン90と電動
モータ91が配設されている。なお、図中、1aはエン
ジン2を覆うカウリング、55はテンションプーリ、5
6はサイレンサ、1bはカウリング1aの上部左右(図
では左側しか示していない)に形成され、エアを矢印に
示すようにカウリング1a内に吸入するための水平ダク
ト、1cは水平ダクト1bに縦方向に形成されエンジン
内にエアを供給するためのエア吸入筒である。
【0015】図3は、図2のY方向から見た一部断面図
である。ポンプ駆動ユニット40は取付用ステー53を
介してボルト54により取り付けられている。ポンプ駆
動ユニット40の回転軸51にはカム40aが固定さ
れ、カム40aが高圧燃料ポンプ32のプランジャ32
aを押圧することにより高圧燃料を発生するように構成
されている。高圧燃料ポンプ32は4本のボルト61に
よりポンプ駆動ユニット40に取り付けられている。
【0016】エンジン2は、複数の気筒7a〜7fをV
バンクB1、B2をなすように縦方向に2列に配設して
おり、燃料供給レール33は、各列のシリンダヘッド8
に固定された垂直レール33bと、垂直レール33bの
上端に接続された水平レール33aとからなり、水平レ
ール33aと垂直レール33bは、ボルト62により連
結されている。水平レール33a及び垂直レール33b
の内部には燃料通路63が形成され、両者の接続部には
Oリング64でシールされたコネクタ65が配設されて
いる。2本の垂直レール33bは、それぞれボルト66
によりシリンダヘッド8に固定され、また、燃料噴射弁
13はボルト67により垂直レール33bに固定されて
いる。
【0017】燃料給排ユニット60は、燃料出口管60
a、燃料入口管60b、オーバーフロー管60cを一体
化したユニットを構成しており、燃料出口管60aは、
Oリング69でシールされたコネクタ70により水平レ
ール33aの燃料通路63に接続されている。なお、オ
ーバーフロー管60cはベーパーセパレータタンク29
に接続されている。また、高圧圧力調整弁35は、ボル
トによりポンプ駆動ユニット40に固定され、Oリング
71でシールされたコネクタ72により水平レール33
aの燃料通路63に接続されている。
【0018】シリンダボディ7のVバンクB1、B2間
には、排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバー73が固
定されている。電装品ボックス59は、ECUボックス
59aとインジェクタドライバボックス59bとからな
り、ECUボックス59aはボルト76によりアウター
カバー73に固定され、インジェクタドライバボックス
59bは、ボルト77によりECUボックス59aに固
定され、また、インジェクタドライバボックス59bに
はボルト79により冷却用フィン75が取り付けられて
いる。
【0019】図4は、図2のY方向から見た一部断面図
である。図4には、エアが矢印に示すように、水平ダク
ト1b、エア吸入筒1cを経てカウリング1a内に供給
される構造が示されている。また、アウターカバー73
の内側に排気用冷却水通路18が形成され、アウターカ
バー73に電装品ボックス59を取り付けることによ
り、電装品ボックス59が排気用冷却水通路18を流れ
る冷却水により効果的に冷却される。また、インジェク
タドライバボックス59bの内部には温度検出手段92
が配設されている。
【0020】図5は、電装品ボックスの取付構造の詳細
を示す断面図である。アウターカバー73には、取付用
ボス73aが形成され、この取付用ボス73aに防振ゴ
ム80を装着し、ボルト76によりECUボックス59
aをアウターカバー73に固定する。また、インジェク
タドライバボックス59bには、取付ブラケット81が
一体に形成されており、取付ブラケット81に防振ゴム
80を装着し、ボルト77によりインジェクタドライバ
ボックス59bをECUボックス59aに固定する。さ
らに、取付ブラケット81には取付用ボス81aが形成
され、この取付用ボス81aにボルト79により冷却用
フィン75を取り付けている。なお、ECUボックス5
9aとインジェクタドライバボックス59bとを一つの
ボックスにしてもよい。
【0021】図6〜図8は、本発明における制御装置の
1実施形態を示し、図6は本発明に係わる制御方法を説
明するための図である。スロットル全開などの高負荷運
転時には、運転開始から徐々にインジェクタドライバ4
9の温度は上昇していき、ある時点で保証基準温度K0
(例えば120℃)を越えてしまい、インジェクタドラ
イバ49の性能の劣化、破損につながる可能性がある。
そこで、本発明においては、図示点線で示すように、保
証基準温度K0を越えないようにエンジン回転数を減少
させるように制御するものである。
【0022】図7は、その制御フローを示し、インジェ
クタドライバ49の温度検出手段92からインジェクタ
ドライバ温度Kを読み込み、温度Kが保証基準温度K0
を越えたか否かを判定し、越えていれば、エンジン回転
数減少手段において、噴射量、噴射開始時期、点火時期
の少なくとも1つを制御してエンジン回転数を減少させ
ることにより、燃料噴射弁13への通電回数を減少さ
せ、インジェクタドライバ49の負荷を軽減させ、イン
ジェクタドライバ49の温度を低下させることができ
る。
【0023】図8は、図7のエンジン回転数減少手段に
おける制御を説明するための図である。図8(A)にお
いては、噴射幅FDをbだけ減少させることによりエン
ジン回転数をΔNだけ下げるように制御し、図8(B)
においては、噴射開始時期SOFをbだけ遅角させるこ
とによりエンジン回転数をΔNだけ下げるように制御
し、図8(C)においては、点火時期S/Aをbだけ遅
角させることによりエンジン回転数をΔNだけ下げるよ
うに制御している。インジェクタドライバ49の負荷
(発熱量)は、 [1回当たりの通電時間(噴射幅)]×[単位時間当た
りの通電回数(エンジン回転数)]で決まるため、上記
のように噴射幅の減少、噴射開始時期の遅角、点火時期
の遅角によりインジェクタドライバ49の負荷(発熱
量)を低減させることができる。なお、エンジン回転数
減少手段としては、噴射を停止するようにしてもよい
し、点火を停止するようにしてもよい。
【0024】図9は、本発明に係わる制御の他の実施形
態を示すフロー図である。本実施形態においては、温度
検出手段92を省略して、スロットル開度θが所定値θ
0以上で、エンジン回転数Nが所定値N0以上を高負荷且
つ高回転状態と判定し、その継続時間Tが所定値T0
上になった場合を、インジェクタドライバ温度が所定値
以上になったものとして、図7及び図8と同様の制御を
行うものである。
【0025】図10は、本発明に係わる制御の他の実施
形態を示すフロー図である。本実施形態においては、イ
ンジェクタドライバ温度Kが保証基準温度K0を越えた
か否かを判定し、越えていれば、電動モータ91をオン
して冷却用ファン90を運転する。それでも、インジェ
クタドライバ温度Kが保証基準温度K0を越えた場合に
は、ランプを点灯、また、ブザーによる警報を行うよう
にしている。なお、インジェクタドライバ温度の判定の
代わりに図9の高負荷・高回転継続時間により判定する
ようにしてもい。また、冷却用ファンによる冷却とエン
ジン回転数減少手段を組み合わせるようにしてもい。
【0026】図11は、本発明の他の実施形態を示し、
4サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。
本実施形態においても、ポンプ駆動ユニット40がエン
ジン2の中央部に配置され、ポンプ駆動ユニット40の
両側に高圧燃料ポンプ32、34が配置され、さらに、
Vバンクの間に電装品ボックス59が配設されている。
図中、7はシリンダボディ、8はシリンダヘッド、10
はクランク軸、13は燃料噴射弁、19は吸気管、29
はベーパーセパレータタンク、33は燃料供給レール、
98は吸気弁、99はカムシャフトである。
【0027】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、船
外機に適用した例について説明しているが、船体側にエ
ンジンを設置するマリン用エンジンや、あるいは芝刈り
機等の移動式エンジンや定置式エンジンにも適用可能で
ある。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1〜5記載の発明によれば、インジェクタドライバの温
度上昇を防止し、インジェクタドライバの耐久性を向上
させることができ、請求項6記載の発明によれば、イン
ジェクタドライバが加熱しやすい2サイクルエンジンの
インジェクタドライバの温度上昇を効果的に低減させる
ことができ、請求項7記載の発明によれば、4サイクル
エンジンにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の筒内燃料噴射式エンジンの制御装置の
1実施形態である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。
【図2】図1のエンジン2の平面図である。
【図3】図2のY方向から見た一部断面図である。
【図4】図2のX方向から見た一部断面図である。
【図5】電装品ボックスの取付構造の詳細を示す断面図
である。
【図6】本発明における制御装置の1実施形態を示し、
制御方法を説明するための図である。
【図7】図6の制御を行うためのフロー図である。
【図8】図7のエンジン回転数減少手段における制御を
説明するための図である。
【図9】本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフロ
ー図である。
【図10】本発明に係わる制御の他の実施形態を示すフ
ロー図である。
【図11】本発明の他の実施形態を示し、4サイクルエ
ンジンに適用した船外機の平面図である。
【符号の説明】
13…燃料噴射弁 32…高圧燃料ポンプ 33…燃料供給レール 49…インジェクタドライバ 90…冷却用ファン 92…温度検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/34 F02D 41/34 F L

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気筒内に直接、燃料を噴射するエンジンに
    おいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバ
    と、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出
    手段と、インジェクタドライバの温度が所定値以上にな
    った場合にエンジン回転数を減少させるエンジン回転数
    減少手段とを備えたことを特徴とする筒内燃料噴射式エ
    ンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】気筒内に直接、燃料を噴射するエンジンに
    おいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバ
    と、エンジン高負荷及び高回転の継続時間を判定する判
    定手段と、該判定手段により前記継続時間が所定値以上
    になった場合にエンジン回転数を減少させるエンジン回
    転数減少手段とを備えたことを特徴とする筒内燃料噴射
    式エンジンの制御装置。
  3. 【請求項3】前記エンジン回転数減少手段は、噴射量の
    減量又は噴射停止、噴射開始時期の遅角および点火時期
    の遅角又は点火停止の少なくとも1つを制御する手段で
    あることを特徴とする請求項1又は2記載の筒内燃料噴
    射式エンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】気筒内に直接、燃料を噴射するエンジンに
    おいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバ
    と、該インジェクタドライバの温度を検出する温度検出
    手段と、インジェクタドライバを冷却する冷却用ファン
    と、インジェクタドライバの温度が所定値以上になった
    場合に前記冷却用ファンを運転させる運転手段とを備え
    たことを特徴とする筒内燃料噴射式エンジンの制御装
    置。
  5. 【請求項5】気筒内に直接、燃料を噴射するエンジンに
    おいて、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバ
    と、エンジン高負荷及び高回転の継続時間を判定する判
    定手段と、インジェクタドライバを冷却する冷却用ファ
    ンと、前記継続時間が所定値以上になった場合に前記冷
    却用ファンを運転させる運転手段とを備えたことを特徴
    とする筒内燃料噴射式エンジンの制御装置。
  6. 【請求項6】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1ないし5のいずれかに記載の
    筒内燃料噴射式エンジンの制御装置。
  7. 【請求項7】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1ないし5のいずれかに記載の
    筒内燃料噴射式エンジンの制御装置。
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