JPS6040716A

JPS6040716A - エンジンの燃焼制御装置

Info

Publication number: JPS6040716A
Application number: JP58147325A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Tobinaga; 飛永　紀; Shigeo Okumura; 奥村　滋雄; Kenichi Handa; 半田　健一; Shinya Atsumi; 渥美　信也
Original assignee: Sanshin Kogyo KK
Current assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Priority date: 1983-08-13
Filing date: 1983-08-13
Publication date: 1985-03-04
Also published as: US4895120A; JPH0328565B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、船外機等におけるように分離潤滑装置が採用
されてなるエンジンの燃焼制御装置に関する。

船外機用エンジン等における潤滑装置の１つとして、燃
料と潤滑油とを別々のタンクに収容し、潤滑ポンプによ
って潤滑油をエンジンに供給可能とする分離潤滑装置が
ある。

しかしながら、上記分離潤滑装置が採用されてなるエン
ジンにおいて、潤滑油の消費が進行し、潤滑油タンク内
の油面が所定レベルより低下する状態で、なお運転を持
続するものとすれば、やがて潤滑不良によるエンジント
ラブルを生ずるおそれがある。特に、船外機用エンジン
等、定速で連続運転するものでは、高速運転中に」二記
エンジントラブルが発生しても、運転者が即座に適切な
処置をとることができないことがある。

本発明は、潤滑油タンク内における潤滑油の残゛量が所
定レベル以下となる状態下で、エンジン回転速度をショ
ックなく減速゛させ安全な運転を可能とする燃焼制御装
置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの燃
焼制御装置は、潤滑油タンク内の油面が所定レベルより
低下する状態下で、一部気筒を除く他の複数気筒を、所
定の時間間隔で順次失火させるようにしたものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例が適用されてなる船外機の全
体を示す側面図、第２図は同船外機のエンジンを一部破
断して示す平面図、第３図は同エンジンの正面図、第４
図はその潤滑油タンクを一部破断して示す側面図、第５
図は同エンジンの点火制御系統図である。

船外機ｌＯは、船体１４の船尾板１１Ａに取付は可能と
され、その推進ユニット１２の上部にエンジン１３を搭
載している。エンジン１３は９０度バンクの■型６気筒
エンジンとされ、第１気筒１３Ａと第２気筒１３Ｂ、第
３気筒１３Ｃと第４気筒１３Ｄ、第５気筒１３Ｅと第６
気筒１３ＦがそれぞれＶ型を形成している。エンジン１
３のクランク軸１４は縦置配置され、クランク軸１４に
は連接棒１５を介して、横置配置の各気筒内に収容され
るピストン１６が連結されている。エンジン１３の後部
には、各気筒に燃焼室１７を画成するシリンダヘッド１
８が固定されている。エンジン１３の前部には、各気筒
に対応する吸気マニホールド１９に備えられているリー
ド弁２０を介して、各気筒のクランク室２１に混合気を
供給する気化器２２、吸気箱２３が接続されている。気
化器２２には、船体ｌｌ内に配置されている燃料タンク
２４内の燃料が図示されない燃１１ポンプによって供給
可能とされている６なお、２５　（２５Ａ〜２５Ｆ）は
点火栓を示し、２６はスロットル弁を示している。

他方、エンジン１３を潤滑可能とする潤滑油は、船体１
１内に設置されている比較的大容量の主タンク２７に貯
溜されている。主タンク２７内の潤滑油は、主タンク２
７に固定され、直流モータによって駆動される汲上げン
プ２８により、吸込み管２９、汲上げ管３０を介して、
エンジン１３の側面上部に固定されている本発明におけ
る潤滑油タンクとしてのサブタンク３１に汲上げ可能と
されている。サブタンク３１内の潤滑油は、吸入管３２
を経て、エンジン１３の側面におけるサブタンク３１の
下方部位に固定されている潤滑ポンプ３３に流入可能と
されている。潤滑ポンプ３３は、プランジャポンプであ
り、クランク軸１４に固定されている駆動ギヤと噛合う
被動ギヤの回転下で、そのプランジャをポンプ室内にお
いて上、下動させることによってポンプ作用を営み、吸
入管３２を介してサブタンク３１から導入した潤滑油を
各吐出管３４を介して、各気筒の吸気マニホールド１９
に圧送し、混合気中に吐出可能としている。なお、吸気
マニホールド１９において混合気中に吐出された潤滑油
は、エンジン各部を潤滑した後燃焼し、消費されるよう
になっている。

上記潤滑ポンプ３３は、クランク軸１４によってそのプ
ランジャを駆動されるものであり、したがってエンジン
回転速度の増減に対応してその吐出礒を増減可能とされ
ている。また、上記潤滑ポンプ３３がエンジン１３に供
給する潤滑油の燃料に対する混合比は、エンジン回転速
度の減速化に連れて次第に薄くなるようになっている。

上記サブタンク３１は、第４図に示すように構成されて
いる。すなわち、サブタンク３１の天井側の側面部には
、汲上げ管３０が接続される接続。

口３５が形成され、サブタンク３１の底部には。

吸入管３２が接続される接続口３６が形成されている。

なお、サブタンク３１の天井部の一部には、船外機゛が
サブタンク３１内に潤滑油を充満し、あらゆる転舵角度
位置に設定される状態下でチルトアップされる場合にも
、潤滑油が浸入することのない空間を保持する逆止弁配
設室３７が突出形成され、サブタンク３１の上記逆止弁
配設室３７形成部には、潤滑油の汲上げ時に開弁する逆
止弁３８、および潤滑油の潤滑ポンプ３３への供給時に
開弁する逆止弁３９が設けられ、サブタンク３１内の空
間を常に大気圧に維持し、汲上げポンプ２８、潤滑ポン
プ３３の駆動の円滑化を図っている。

このサブタンク３１には、充満油面４０Ａ、補給油面４
０Ｂおよび警告油面４０Ｃの３油面レベルが設定される
とともに、油面検出器４１が内蔵されている。油面検出
器４１は、サブタンク３１内の天井部に設けられる開口
４２に嵌着される栓体４３と、栓体４３の下面からサブ
タンク３１の底部近傍にまで垂下される筒部４４と、潤
滑油を流通可能とする複数の流通孔４５を備え、筒部４
４の全長を被包するように栓体４３および筒部４４に固
定されるハウジング４６と、筒部４４とハウジング４６
との間のリング状空間を油面の変化に応じて上下するフ
ｑ−ト４７と、筒部４４内の前記３油面レベルに対応す
る各レベルに設置されているリードスイッチ４８Ａ、４
８Ｂ、４８Ｇと、フロート４７に固定され実際の油面と
同一レベルに位置し、各リードスイッチ４８Ａ、４８Ｂ
、４８ＣをＯＮ動作させる磁気リング４９とから構成さ
れている。

すなわち、サブタンク３１内の油面が、充満油面４０Ａ
から潤滑油の消費に連れて下降し、補給油面４０Ｂに達
すると、フロート４７も下降して、磁気リング４９がリ
ードスイッチ４８ＢをＯＮ動作させる。主タンク２７の
汲上げポンプ２８は、上記リードスイッチ４８ＨのＯＮ
信号に基づいて作動し、主タンク２７内の潤滑油をサブ
タンク３１に汲上げることを可能としている。上記汲上
げポンプ２８によって汲上げられる潤滑油の流量は、エ
ンジン１３が消費する潤滑油の最大消費量より大きく設
定されており、したがってサブタンク３１内の油面は、
」二昇して充満油面４０Ａに達する。この時フロート４
７も上記油面の上昇に対応して上昇し、磁気リング４９
によってリードスイッチ４８ＡをＯＮ動作し、汲上げポ
ンプ２８による潤滑油の汲上げを停止可能としている。

通常は、−上記汲」二げ動作の繰返しによって、サブタ
ンク３１内の潤滑油は充満油面４ＯＡと補給油面４０Ｂ
との間に維持可能とされているが、リード線の断線、汲
上げポンプ２８の作動不良等の異常によって、サブタン
ク３１内の油面が補給油面４０Ｂより下降して警告油面
４０Ｃにまで達すると、磁気リング４９がリードスイ・
ソチ４８ＣをＯＮ動作し、後述するように、警報ブザー
を鳴動させて、その異常事態を運転者に警告可能とする
とともに、エンジン１３を失火制御してその回転速度を
減速可能としている。

しかして、上記エンジン１３は、その燃焼状態を電子制
御可能とすべく、マイクロコンピュータからなる制御器
５０を備えている。すなわち、制御器５０は、後に詳述
するように点火時期設定器５１　（ＣＰＵ）、点火信号
発生器５２を有し、パルサコイル５３、クランク角度信
号（タイミング信号）発生器５４、スロットル検出器５
５、前記油面検出器４１の各出力信号に基づいて、エン
ジン１３の各運転状態に最適な点火時期を設定し、ＣＤ
Ｉユニット５６を介して各気筒の点火栓２５Ａ〜２５Ｆ
における点火状態を制御可能としている。なお、第５図
において５７は点火時期設定器５１に対するサンプリン
グ周期発生回路である。

ここで、エンジン１３におけるクランク軸１４の上端部
には、１６１Ｊに示すように、マグネトを形成するロー
タ５８のボス部５９が、半月キー６０およびナツト６１
によって固定されている。

ロータ５８の内面には、永久磁石６２が固定されている
。６３は発電用コイルであり、永久磁石６２の内面に対
応するように環状に複数個配設されている。これらの発
電用コイル６３はエンジン１３に設けられた複数の脚部
６４に固定されている。　６５は永久磁石であり、その
ＮＪ４ｉとＳ極をロータ５８のボス部５９における直径
方向の２位置に１８０度間線間隔して位置するように固
定されている。また、５３（５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ）
は３個のパルサコイルであり、エンジン１３に支持され
ている支持台６６に一体化されている環状の保持具６７
の内面に１２０度間隔で固定されている。すなわちパル
サコイル５３は、クランク軸１４が６０度回転するごと
に、そのいずれかのパルサコイル５３Ａ、５３Ｂ、５３
Ｃが永久磁石６５のＮ極またはＳ極と一回対向し、第７
図に示すように、パルサコイル５３Ａには第１気筒１３
Ａおよび第４気筒１３Ｄに対するパルスＰ１．Ｐ４が誘
起され、パルサコイル５３Ｂには第２気筒１３Ｂおよび
第５気筒１３Ｂに対するパルスＰ２、Ｐ５が誘起され、
パルサコイル５３Ｃには第３気筒１３Ｃおよび第６気筒
１３Ｆに対するパルスＰ３、Ｐ６が誘起される。

また、ロータ５８の外周部にはエンジンの始動時に図示
されない始動モータの回転力を受けるすングギャ６８が
固定され、リングギヤ６８の外周部にはエンジン１３に
固定配置される前記クランク角度信号発生器５４が対向
配置されている。このクランク角度信号発生器５４には
、クランク・軸１４の回転とともに、リングギヤ６８の
各噛合歯に対向するパルスが誘起される。

前記パルサコイル５３の各出力パルス！’１−Ｐ６は、
第５図に示すように、制御器５０の波形整形回路６９を
経てエンコーダ７０によって符合化され、相互に識別可
能な状態で順次点火時期設定器５１を介してプリセット
カウンタ７１に伝達される。また、前記クランク角度信
号発生器５４の出力パルスは、第５図に示すように、制
御器５０の倍周期回路７２において第８図にＰＣで示す
細分化されたパルスとなってプリセットカウンタ７１に
伝達される。

上記パルサコイル５３、クランク角度信号発生器５４お
よびプリセットカウンタ７１はクランク角度検出器を構
成する。すなわち、パルサコイル５３は、クランク軸１
４の一回転において、それぞれクランク軸１４の定角度
位置に対応する気筒数分のパルスすなわちクランク軸１
４の基準角度信号を発生する。したがって、パルサコイ
ル５３は、クランク軸５４の基準角度信号発生器として
機能し、パルサコイル５３のパルス発生時点後における
クランク角度信号発生器５４の発生パルス数をプリセッ
トカウンタ７１によって計数することによりクランク軸
１４の角度位置を検出可能としている。なお、第８図に
示すように、クランク軸１４の角度位置を検出するにあ
たり、Ｎ気筒（例えば第２気筒１３Ｂ）のクランク角度
位置、例えばその上死点（ＴＤＣ）に対する進角度０に
対する基準角度信号として、Ｎ−１気筒（例えば第１気
筒１３Ａ）に対応するパルサコイル５３Ａの発生パルス
Ｐ１を用いて、そのＰＩ発生時点後におけるクランク角
度信号発生器５４のパルス発生数ΣＰＣを計数するもの
とすれば、当該基準角度信号としてＮ気筒に対応するパ
ルサコイル５３Ｂの発生パルスを用いる場合に３６０度
−０分のパルス数を計数する必要があるのに比して、６
気筒であれば８０度−０分のΣＰＣを計数すれば足り、
該Ｎ気筒に対応するパルサコイル５３Ｂのパルス発生時
点より以前の角度θをより小なるパルス数の計数で高精
度に割り出すことが可能となる。

また、パルサコイル５３は、エンジン速度検出器として
も機能する。すなわち、パルサコイル５３は、クランク
軸１４の一回転ごとに気゛筒数分のパルスを発生するも
のであるから、点火時期設定器５１において単位時間内
におけるパルサコイル５３の発生パルス数を計数するこ
とにより、クランク軸１４の回転速度すなわちエンジン
速度を検出することが可能となる。

また、前記スロットル検出器５５は、気化器２２のスロ
ットル軸２６Ａに直結され、ポテンショメータ方式によ
って気化器２２のスロットル開度すなわち各気筒への吸
入空気量を検出可能としている。なお、スロットル検出
器５５の検出結果はＡ／Ｄ変換１５５Ａにおいてデジタ
ル化された状態で点火時期設定器５１に伝達されている
。

以下、制御器５０によるエンジン１３の具体的燃焼制御
手順について説明する。

まず、制御器５０の定常運転時の制御について説明する
１、制御器５０の点火時期設定器５１には、エンジン速
度と、吸入空気量としてのスロットル開度の各組合わせ
に対する最適点火時期が、マツプ（または関数式）の形
式で、予め定められている。（なお、本出願人は、上記
点火時期設定器５１に定められるマツプの一例を、特願
昭５７−１４１（２８８号に添付した明細書および図面
においてすでに明らかにして・いる。）したがって、エ
ンジン１３の通常運転時に、点火時期設定器５１は、前
述のようにパルサコイル５３の出力パルスを計数するこ
とによって得られたエンジン速！Ｗ、スロットル検出器
５５によって検出されたスロットル開度すなわち吸入空
気量、および上記マツプに基づいて、その時点における
運転状態に対応する最適点火時期を設定する。このよう
にして、点火時期設定器５−１は、各気筒の上記最適点
火時期を点火信号発生器５２のプリセットカウンタ７１
に伝達する。

他方、上記プリセットカウンタ７１は、前述のように、
クランク角度検出器の一部でもあり、基準角度信号発生
器としてのパルサコイル５３のパルス発生時点後におけ
るクランク角度信号発生器５４の発生パルス数を計数し
、クランク軸１４の角度位置を検出している。

そこで、点火信号発生器５２の一部としてのプリセット
カウンタ７１は、上記のようにして計数したクランク角
度が、点火時期設定器５１から伝達された最適点火時期
に位置する時点で、波形整形回路７３に点火信号を伝達
する。波形整形回路７３に伝達された点火信号は、ＣＤ
Ｉユニット５６の各気筒に対応するＣＤＩ点火装置に伝
達される。ＣＤＩユニット５６の上記各ＣＤＩ点火装置
は、前記マグネトの発電用コイル６３で発生した電圧を
点火用コンデサに充電を開始した後、上記点火信号発生
器５２において発生した点火信号電流により、ＳＣＨの
ゲートを導通させると同時に、点火用コンデサに貯えて
いた電荷を急激に点°火コイルの一次側に印加すること
によって、点火コイルの二次側に高電圧を発生し、各気
筒の点火栓２５Ａ〜２５Ｆに放電を発生可能としている
。

すなわち、上記制御器５０による進角制御によれば、点
火時期設定器５１に予めマツプの形式で定められている
点火時期の選定により、エンジンの通常運転状態で異常
燃焼を生ずることのない最適点火時期に点火可能となる
。

次に、サブタンク３１内の油面低下時における失火制御
について説明する。

ここで、制御器５０の点火時期設定器５１は、サブタン
ク３１内の油面が警告油面４０Ｃに達してリードスイッ
チ４８ＣがＯＮ状態にあり、スロットル開度が所定開度
例えばα１度以上およびエンジン回転速度が所定速度例
えばＮｌｒｐｍ以上である場合に、全気筒のうちの一部
気筒を除く他の複数気筒を、所定の時間間隔で順次失火
させるべく、失火させたい気筒に対する点火時期設定信
号を点火信号発生器５２に伝達することのないようにな
っている。第９図は横軸に時間Ｈを、縦軸にエンジン回
転速度Ｎをとり、上記制御器５０による失火制御状態を
示す線図であり、６気筒息３Ａ〜１３Ｆからなるエンジ
ン１３において第６気筒１３Ｆ、第５気筒１３Ｅ、第３
気筒１３Ｃ，第２気筒１３Ｂを順次例えば５１〜６２秒
の時間Ｈ１をおいて失火させ、□最終的に第１気筒１３
Ａおよび第４気筒１３Ｄの２気筒のみによってエンジン
１３の運転を継続する状態を示している。

また、制御器５０には第１θ図に示す制御プログラム、
が書き込まれており、上記失火制御は、このプリグラム
に基づいて以下のように実行される。すなわち、制御器
５０は、油面検出器４１の検出結果を点火時期設定器５
１に入力し、（ステップ■）、サブタンク３１内の油面
が警告油面４０Ｃに達しているか、すなわち、リードス
イッチ４８ＣがＯＮ状態にあるかを判断する（ステップ
■）。ステップ■の判断結果がＮＯであれば、ステップ
■に戻り、その判断結果がＹＥＳであれば、スロットル
検出器５５が検出したスロットル開度がα１度以上であ
るかを判断する（ステップ■）。ステップ■の判断結果
がＮＯであれば、ステップ■に戻り、その判断結果がＹ
ＥＳであれば、パルサコイル５３の出力パルスの計数に
よって検出されているエンジン回転速度Ｎｌｒｐｍ以上
であるかを判断する（ステップ■）。ステップ■の判断
結果がＮＯであれば、ステップ■に戻り、その判断結果
がＹＥＳであれば、点火時期設定器５１は第９図に示し
た失火制御を実行しくステップ■）、エンジン回転速度
をＮｌｒｐｍに保持しくステップ■）、その後、スロッ
トル検出器５５が検出したスロットル開度がα１度以下
であるかを判断する（ステップ■）。ステップ■の判断
結果がＮＯであれば、ステップ■に戻り、その判断結果
がＹＥＳであれば失火を解除しくステップ■）、ステッ
プ■に戻る。

また、制御器５０は、ステップ■の判断結果がＹＥＳで
ある場合に、運転者に警告を与えるべくブザーを鳴動し
くステップ■）、油面検出器４１が検出した油面が警告
油面４０Ｃより低い状態にあるかを判断する（ステップ
［相］）。ステップ［相］の判断結果がＹＥＳであれば
、ステップ■に戻ってブザーの鳴動を続け、その判断が
ＮＯであれば、ブザーの鳴動を停止しくステップ■）、
ステップ■に戻る。

なお、」二記失火制御プログラムのステップ■において
、スロットル開度がα１度以下であるかを判断する理由
は、ステップ■、ステップ（Φによる失火制御の作動後
にサブタンク３１内の油面レベルが警告油面４０Ｃより
上昇した場合に、運転者に予告なくエンジンの失火状態
が正常運転に復帰して安全性を欠くことを防止するため
、上記油面レベルの上昇によっても失火制御状態を自動
解除させず、運転者の意志によるスロットル開度操作を
伴なう失火制御状態のマニアル解除を確保することにあ
る。また、上記失火制御プログラムのステップ■におい
て、エンジン回転速度がＮ１ｒｐ＋ｎ以上であるかを判
断する理由は、エンジン１３がＮｌｒｐｍ以下である状
態下では、エンジン１３の運転を一部の気筒１３Ａ、１
３０のみによっては継続困難であることに基づく。

したがって、上記制御器５０による失火制御によれば、
サブタンク３１内の油面が警告油面４０Ｃに達する警告
動作時に、ブザーを鳴動して運転者に警告を与えるとと
もに、３以」二の複数気筒のうちの一部気筒を除く他の
複数気筒を所定の時間間隔で順次失火させ、したがって
エンジン回転速度を段階的に、ショックなく減速させる
ことが可能となる。よって、潤滑ポンプ３３がエンジン
１３に供給する潤滑油の混合比が上記エンジン１３の減
速化にともなって、薄くなり、航走距離に対する潤滑油
の消費率が低下し、潤滑不良によるエンジントラブルを
生ずることのない安全な長距離航走が可能となる。

なお、上記実施例は失火制御される各気筒を一定の時間
間隔Ｈ１で順次失火させる場合について説明したが、」
二記失火制御の時間間隔は、後続気筒への失火の進行と
ともに、順次変化するものであってもよい。

また、上記実施例は、本発明を■型６気筒エンジンに適
用する場合について説明したが、本発明は実質的に３以
上の複数気筒からなるエンジンであれば適用可能であり
、他の形式のエンジンにも適用可能である。

また、上記実施例は、エンジン１３に固定されているサ
ブタンク３１内の潤滑油レベルに基づいてエンジン１３
を失火制御する場合について説明したが、本発明は、船
体内に配置される潤滑油タンクの潤滑油レベルに基づい
てエンジンを失火制御するものであってもよい。

以上のように４本発明は、３以上の複数気筒からなり、
潤滑油タンク内の潤滑油が供給可能とされているエンジ
ンの燃焼制御装置において、潤滑油タンク内の油面が所
定レベルより低下する状態下で、一部気筒を除く他の複
数気筒を、所定の時間間隔で順次失火させるようにした
ものである。

したがって、潤滑油タンク内における潤滑油の残量が所
定レベル以下となる状態下で、エンジン回転速度をショ
ックなく減速させ、安全な運転を持続することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用されてなる船外様の全
体を示す側面図、第２図はそのエンジンを一部破断して
示す平面図、第３図は同エンジンの正面図、第４図はそ
の潤滑油タンクを一部破断して示す側面図、第５図は同
エンジンの点火制御系統図、第６図は同エンジンのクラ
ンク軸上部構造を示す断面図、第７図は同エンジンのパ
ルサコイル配置状態を示す配置図、第８図はパルサコイ
ルおよびクランク角度信号発生器の各出力パルスを示す
波形図、第９図は失火制御状態を示す線図、第１０図は
失火制御プログラムを示す流れ図である。１３・・・エンジン、１３Ａ　Ｎ１５Ｆ・・・気筒、３
１・・・サブタンク、４０Ｃ・・・警告油面、４１・・
・油面検出器、５０・・・制御器、５１・・・点火時期
設定器、５２・・・点火信号発生器、５６・・・ＣＤＩ
ユニット。代理人　弁理士　塩　川　修　治第４図１６図第９図、１３Ｆ３Ｅ３Ｃ：　：、１３Ｂ ”　ｊ＋　（１３Ａ、１３Ｄ）第１０図 ■

Claims

【特許請求の範囲】

（１）３以上の複数気筒からなり、潤滑油タンク内の潤
滑油が供給可能とされているエンジンの燃焼制御装置に
おいて、潤滑油タンク内の油面が所定レベルより低下す
る状態下で、一部気筒を除く他の複数気筒を、所定の時
間間隔で順次失火させることを特徴とするエンジンの燃
焼制御装置。