JP3745406B2 - Cylinder deactivation control method and apparatus for internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関の制御方法に関し、特に所定の運転状態の場合に、エンジンの所定の気筒の燃焼を停止させてエンジン全体の安定した燃焼を図る気筒休止制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動二輪車を含む車両搭載エンジンや、モーターボートその他の小型船舶用エンジンは、マイクロコンピュータ等からなる制御回路を備え、予めセットされたプログラムに従って、運転状態に対応して最適な点火時期や燃料噴射量あるいは噴射タイミングを演算し、エンジンを最適な駆動状態で運転するように制御される。
【0003】
このようなエンジン(内燃機関)の制御方法において、2サイクルエンジンや4サイクルエンジンあるいは単気筒エンジンと多気筒エンジンに対応してそれぞれに適合した制御を行う必要がある。2サイクルエンジンは4サイクルエンジンに比べ、動弁機構を持たないため構造が簡単で小型となり、同一排気量、同一回転速度の場合大きな出力が得られる反面、掃排気を行う機構上ガス交換が完全に行われにくく、吹き抜け損失や燃料消費およびシリンダ等の熱損失が大きくなる。このため2サイクルエンジンでは運転状態に対応した微妙な制御がむつかしく、4サイクルエンジンでは実用化されているO2 センサー等を用いたエンジン制御は2サイクルエンジンでは実用化の段階に至ってない。
【0004】
内燃機関の制御を行う場合、スロットル開度、アクセル位置、及び吸気管負圧等のいわゆる負荷、あるいは吸入空気量、エンジン回転速度、吸気温度、排気ガス酸素濃度、シフト位置等の各種運転状態を検出し、この検出情報に基づいて、予め定めた制御プログラムに従って、燃料噴射量、噴射タイミング、点火タイミング等を演算し、この演算値を基にエンジンを駆動制御している。この場合、制御プログラムは、検出情報の読み込みルーチンと、読み込んだ検出情報に基づいて各制御量を演算する複数の演算ルーチンを予め定めたシーケンスに従って配置したメインルーチンを有し、このメインルーチンに従って演算処理が行われる。演算ルーチンにおいては、読み込んだ最新データに基づいて、各種運転状態に対応して予め最適制御量を記憶させた2次元マップあるいは3次元マップから、必要な読み込みデータに対応して演算を行うようにしていた。
【0005】
多気筒エンジンの場合は、各気筒の配置状態の相違や気筒同士の影響により気筒ごとに運転状態が異なってくるため、各気筒をそれぞれ別個に制御する必要があり、制御方法も単気筒エンジンに比べ複雑になる。このため、マップ演算においては、例えば多気筒エンジンの点火時期演算処理の場合、スロットル開度データとエンジン回転数データを縦横の座標軸として、所定のデータ値ごとに3次元的に点火時期のデータを記録した点火マップを気筒ごとに有し、この複数の点火マップを不揮発性メモリに予め記憶させておく。読み込んだデータ値、例えば検出した回転数データは、このマップの回転数データ軸の値と低回転側から順次比較され、検出データと一致するまで高回転側に進む。同様にスロットル開度データのマップ値と検出値の一致点を検索し両データ値の交点のマップ上に記録されている点火時期データを読む。この場合、検出データがマップの座標軸上のデータの中間位置のときには、比例演算処理により記録されたマップデータから検出データに対応した点火時期データを算出する。これを全気筒について各気筒ごとの点火マップに基づき順次実施し、全気筒の点火時期データを算出する。
【0006】
このようにして点火時期をマップ演算した後、この演算値を基本点火時期として、さらにエンジン温度や大気圧等の各種検出データに基づいて補正量を演算し、この補正を上記基本点火時期演算値に加えて最終的な各気筒ごとの点火時期を算出する。同様にして、燃料噴射量についても基本噴射量と補正量を検出データに基づいてマップ演算により算出し、運転状態に応じた各気筒ごとの最適燃料噴射量が演算される。
【0007】
このような演算処理において、検出データの読み込みは、メインルーチンの実行中に行われ、予め定めた一定の時間間隔で一定の読み込み処理時間で最新データが揮発性メモリに取込まれ、順次演算が行われる。
【0008】
このようなメインルーチンは、エンジンの失火制御ルーチンを含んでいる。この失火制御ルーチンは、エンジンがオーバーヒートしている状態やオーバーレボ(過回転)状態その他所定の条件の時に、燃焼を抑えエンジン回転を低くするために一部の気筒の点火を停止して失火させるものである。
【0009】
また、多気筒内燃機関において、所定の運転状態のときに一部の気筒の燃焼を停止させる気筒休止制御が行われている。この気筒休止制御は、予めスロットルバルブのイニシャル開度(全閉時の開度)を大きくし、低回転域で燃焼を停止させる休止気筒を設けて燃焼気筒数を減少させることにより、燃焼気筒に対する負荷を大きくして燃焼の安定化を図るものである。この休止気筒の燃焼停止方法として、燃料噴射を完全に停止して燃焼を停止する方法と、点火を止めることにより燃焼を停止する方法がある。
【0010】
特に2サイクルエンジンにおいては、中低速回転や低負荷時にシリンダ内のガス交換作用が低下して新気が充分に吸入されず燃焼が不規則となって不正燃焼を生ずることがある。このため、中低速域での回転安定性が悪くなり、2サイクルエンジン特有の振動を発生したり、また特に船外機においてはエンジンが水平に振動する首ふり現象が起こる。またこのような不正燃焼における排気ガス中には、燃焼が行われずそのまま排気される燃料が含まれるため、無駄な燃料消費となり燃費の低下となる。このような点を改善するため上記気筒休止運転方法は特に2サイクルエンジンにおいては効果的である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気筒休止運転において、燃焼を停止する休止気筒を任意に設定したりあるいは一定の気筒に固定した場合、前述の中低速域での回転安定性や燃費の向上等の気筒休止制御としての効果は得られるものの、休止気筒の組合せによっては回転のバランスが乱れて異常な不整音や無駄な応力を発生することが考えられ、また、常に一定の気筒を休止させることにより、エンジン全体としての使用バランスが偏り、経時とともに各種制御に対する微妙な応答特性が気筒によって変化し安定してバランスのとれた所望の制御特性が得られなくなることが考えられる。
【0012】
このような点に対処するため、休止気筒を異ならせた複数の休筒パターンを設け、パターン切替えにより運転する気筒を異ならせる方法が考えられる。このような可変気筒休止制御方法においては、休筒パターンに応じて燃焼気筒が異なるため、各気筒に対する他の気筒からの背圧や温度等の影響が休筒パターンごとに異なってくる。また、船外機等の集合排気管を持つ構成では他気筒の排気圧力の影響が休筒パターンごとに異なってくる。このため休筒パターンごとに各気筒に対する最適な点火時期および燃料噴射量の制御量を変える必要がある。
【0013】
本発明は上記従来技術において考えられる要求に対処するためのものであり、複数の休筒パターンを有する可変気筒休止制御方法において運転気筒が変った場合でも常に最適空燃比および点火時期で運転可能な内燃機関の気筒休止制御方法の提供を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、所定の運転状態のときに、複数の気筒のうち所定の気筒の燃焼を停止する気筒休止制御方法において、燃焼を停止すべき休止気筒が異なる複数の休筒パターンを有し、各休筒パターンごとに複数の気筒のそれぞれについて点火時期および燃料噴射量の制御量を演算するためのマップを有し、休筒パターンを切り替えるごとにそのパターンに対応したマップを用いて点火時期および燃料噴射量を演算する気筒休止制御方法であって、前記休筒パターンごとにそのパターンの休止気筒に対する間欠的な燃料噴射許可範囲Gが設定され、全気筒運転状態Eから休止気筒制御状態Fに移ると、前記燃料噴射許可範囲Gにおいて減量された燃料が噴射されることを特徴とする内燃機関の気筒休止制御方法を提供する。
【0015】
好ましい実施例においては、前記休筒パターンの切り替えは、
(a)所定の時間が経過したこと、
(b)所定の回転数だけエンジンが回転したこと、
(c)前記所定の運転状態の範囲外となり、再びその範囲に入って気筒休止運転を開始したこと、
(d)前記所定の運転状態からエンジンを停止した後、再始動し前記所定の運転状態の範囲に再び入ったこと、
(e)所定のクランク角ごとに発信される特定気筒のエンジン回転信号を検出したこと、のうち少なくとも1つのイベントの発生により行われることを特徴としている。
【0016】
本発明はさらに、所定の運転状態のときに、複数の気筒のうち所定の気筒の燃焼を停止させる気筒休止制御装置において、燃焼を停止すべき休止気筒が異なる複数の休筒パターンのそれぞれに対応して、各休筒パターンごとに複数の気筒のそれぞれについて点火時期および燃料噴射量の制御量を演算するためのマップを有し、休筒パターンを切り替えるごとにそのパターンに対応したマップを用いて点火時期および燃料噴射量を演算するための演算処理装置を備えた気筒休止制御装置であって、前記休筒パターンごとにそのパターンの休止気筒に対する間欠的な燃料噴射許可範囲Gが設定され、全気筒運転状態Eから休止気筒制御状態Fに移ると、前記燃料噴射許可範囲Gにおいて減量された燃料が噴射されることを特徴とする内燃機関の気筒休止制御装置を提供する。
【0017】
さらに本発明では、所定の運転状態のときに、複数の気筒のうち所定の気筒の燃焼を停止させる気筒休止制御手段を有する多気筒内燃機関において、該気筒休止制御手段は、燃焼を停止すべき休止気筒が異なる複数の休筒パターンのそれぞれに対応して、各休筒パターンごとに複数の気筒のそれぞれについて点火時期および燃料噴射量の制御量を演算するためのマップを有し、休筒パターンを切り替えるごとにそのパターンに対応したマップを用いて点火時期および燃料噴射量を演算するための演算処理装置を備えた多気筒内燃機関であって、前記休筒パターンごとにそのパターンの休止気筒に対する間欠的な燃料噴射許可範囲Gが設定され、全気筒運転状態Eから休止気筒制御状態Fに移ると、前記燃料噴射許可範囲Gにおいて減量された燃料が噴射されることを特徴とする多気筒内燃機関を提供する。
【0018】
【作用】
休止すべき気筒が異なる複数の休筒パターンを有し、所定のイベント発生に応じて休筒パターンが切り替わり、休止気筒が変更される。各休筒パターンに対応して点火時期および燃料噴射量について各気筒ごとの演算マップが予め準備されている。休筒パターンの切替えに応じてそのパターンに対応した気筒別の演算マップを用いて各気筒ごとに点火時期および燃料噴射量が制御される。
【0019】
【実施例】
まず、図1から図11を参照して本発明の実施例が適用される船外機について説明する。なお、各図において図を分かりやすくするために細部の省略や相違点および縮尺の相違等があるが基本構成は同じである。
【0020】
図1は本発明実施例に係る船外機の船尾側からみた立面構成図であり、図2は平面図である。図2のFは船の進行方向前方を示す。また、図3は上記船外機エンジンの燃料系統を含む構成図であり、図4は船外機の外観側面図である。なお図3においては、図の単純化のため1気筒のみ示してある。
【0021】
なおここで、本発明の実施例である点火制御、燃料噴射制御方法および装置を搭載する船外機についての特徴を以下のとおり要約する。
【0022】
小型船舶用エンジンの場合、水上での使用という異なる使用条件のため、陸上の車両搭載エンジンに比べ構成や機能が異なってくる。特に船外機用エンジンの場合、構成や機能が大きく異なってくる。
【0023】
(1)エンジンのクランク軸が縦置き(鉛直方向)に配置される。従って、多気筒エンジンの場合、複数の気筒を縦に1列または2列に配設している。
【0024】
(2)エンジンのシリンダが水平置きに配置される。即ち、上記(1)の縦置きクランク軸に対応してシリンダは横(水平)に設けられる。
【0025】
(3)排気通路を構成する排気管が垂直方向に延設され、この排気管端部がカウリング下部の膨張室内に開口する。主排気通路はこの膨張室からさらに下方に延び、水面下のプロペラボスの後端またはロアケーシングの後端に設けた主排気口と連通する。この構成により、高速前進時に水流によりプロペラボスの後端(たはロアケーシングの後端)の主排気口部分は負圧となり、排気ガスが吸出されるため、膨張室の圧力が下がり、特に2サイクルエンジンの場合、エンジンからの排気効率および掃気効率が促進され性能向上が図られている。なお、4サイクルエンジンを使用する船外機でも排気効率の向上、排気行程の終期と吸気行程の初期が重なり合う動弁系をもつものでは、吸気効率の向上により、性能向上を図ることができる。
【0026】
このような排気通路の構成、機能上の特徴に対応して、船速に応じた点火時期制御、燃料噴射量制御および噴射タイミング制御を実施している。この場合、船の重量、船底形状が定まれば、プロペラ性能によりプロペラ回転数(エンジン回転数に対し所定比で減速)は、船速とほぼ一定の関係となる。従って、エンジン回転数および/またはスロットル(アクセル)開度に応じて上記各エンジン制御を行う。船外機においては、自動車等の車両に比べ、このようなエンジン回転数やスロットル開度変化による加速や減速の影響が非常に大きいため制御方法についてもこの点を充分考慮して実施している。
【0027】
また、後進時には、主排気口に水圧が作用して膨張室の圧力が上昇する。このため前進時に比べ排気効率が低下してエンジン性能が低下するとともに燃費の低下や排気エミッションの悪化を来す。このような不具合を防止するため、後進時には、前進航行時とは異なる点火時期制御、燃料噴射量制御および燃料噴射タイミング制御を実施している。
【0028】
さらに、前進航行時には、船は船尾側の水を引っ張りながら進行する。このためアクセル閉動作や失火制御等の減速時に、船は先に減速されるが、船が引っ張っている水は船尾側から船に押寄せる形となりいわゆる追波が発生する。これにより、主排気口に水圧がかかり排気効率が低下する。従って、この場合にも一定速度の航行時とは異なる制御が必要となる。このためには、排気膨張室の圧力を検出したりあるいは船外機の前進、後進の切替を検知することにより、これらの検出情報に基づいて各制御を行うことが有効であり、これを採用している。
【0029】
(4)船外機は、前述の膨張室から水面上の排気口に連通する副排気通路を有している。低速運転時には、エンジンからの排気圧力より水圧の方が大きいので、水面下の主排気口からの排気はできないため、水面上の副排気口から大気中に排気ガスを放出する。この場合、騒音対策のため副排気通路は迷路構造を採用している。
【0030】
(5)縦置きエンジン構造で、排気通路が垂直方向配置で排気ガスが上から下に流れる構造のため、下の気筒程温度上昇しやすくまた排気管路長さが短い。このため、下気筒の方が噴射燃料が気化しやすく、また膨張室の負圧レベルの影響が上下の気筒で異なるため排気脈動の利用による性能向上は上下の気筒で一律ではない。従って、これを配慮した制御を実施している。
【0031】
(6)排気ガスの温度を下げるため、膨張室内に冷却水を導入している。この冷却水ポンプはプロペラ軸に取付けられ、エンジン回転数に応じて冷却水量が増加する。従って、エンジン回転数に応じて膨張室の温度や排気管温度が変化し排気脈動に影響する。従って、膨張室の温度や排気管温度に応じて点火時期等を制御することにより、排気脈動の有効利用を可能としている。
【0032】
(7)排気通路冷却のための冷却水がエンジン脈動によりエンジン近傍に逆流することがある。この逆流に対する抵抗性が必要になる。
【0033】
(8)船体の抵抗特性として、特に軽い船やエンジン出力が大きい船の場合、船速が増加しても抵抗は船速に伴って単純に増加するわけではない。これはある特定の船速で船全体が波の上に浮き上がるプレーニング現象により抵抗が減少するためである。従って、船速を検出して制御する場合、この船の抵抗特性を考慮して制御している。
【0034】
(9)船外機は船体に対し取付け角度が調整可能である。この船外機の鉛直線に対する相対角度(船体に対する相対取付け角度)はトリム角と呼ばれる。トリム角の変化により、船体に対するプロペラ推力の方向が変化し船速が変化する。プロペラ性能上、船速に応じた最適トリム角がある。さらに、主排気口をプロペラボス後端に設けた船外機においては、トリム角が背圧に影響し、この点でもエンジン性能に影響する。
【0035】
吸気管噴射の場合、トリム角変化により、吸気管路の水平面に対する姿勢が変化する。一方、噴射直後の燃料は十分気化していないので、燃料の一部が液膜流として吸気管壁に沿って流れる。トリム角が変化すると、この液膜流の流れが変化し、燃焼室の空燃比が変化する。これは過渡応答的に発生する。従って、トリム角に応じて点火時期や燃料噴射量および噴射タイミングを制御することによりエンジン性能や燃費および排気エミッションを向上あるいは維持可能としている。
【0036】
(10)船は波浪中を高速で航行すると、水面上にジャンプすることがある。プロペラは空中に出ると抵抗がなくなり、エンジン負荷が極端に減少するためエンジンが過回転状態になり、エンジントラブルを起こすおそれがある。従って、水面とプロペラの相対位置を検知するか、エンジン回転数そのものを検知して過回転状態にならないように、失火制御あるいは燃料噴射量を絞る等により出力ダウンする必要がある。
【0037】
また、船外機には水面上の流木等に衝突するとき、跳ね上がることにより衝撃を緩和するデバイスが取付けられている。このような流木衝突時にもプロペラは空中に出る。跳ね上げ後プロペラが水中に戻るとき、出力が大であると急激に加速されることになってエンジン燃焼が不安定になる。これに対処するための燃料噴射制御も実施している。
【0038】
(11)船は始動性を特に要求される。始動悪化の原因は、自動車等の車両と同様に低いエンジン温度、混合気(燃料)不足および火花低下等がある。特に船外機の場合、火花電流が海水雰囲気のため漏電しやすく火花低下を起こしやすい。また、制御装置等の電装品の耐海水性が要求される。
【0039】
(12)船速が遅いとき(エンジン回転数が小さいとき)にはトリム角を小さくし、プレーニングの後にはトリム角を大きくした方がエンジン性能が向上する。従って、加速中この点を考慮してトリム角を制御することにより、加速性能(時間当たりの加速割合)を向上させている。
【0040】
(13)吸気中に海水ミストが入りやすいため、噴射装置、燃料供給装置、クランク室圧力センサー等の耐海水性が要求される。
【0041】
(14)燃料の主タンクは船内に配置し、副タンクを船外機のカウリング内に配置し、この2つの燃料タンク間にクランク室の圧力変化を駆動源とする燃料ポンプを設けている。
【0042】
(15)2サイクルエンジンの船外機の場合には、潤滑油(エンジンオイル)の供給も制御しなければならず、点火制御および燃料噴射制御と同時に実施している。
【0043】
(16)船は、風や潮流あるいは川の流れにより位置が少しづつ移動する。魚釣り等においては、漁場や釣りのポイントから船が移動しないように、長い時間安定して船の位置を保持する必要がある。この場合、アンカーでは海底が深い場所での船位置保持が困難であり、また迅速に移動することが必要な場合の対応が困難になる。従って、船位置保持のためには、アクセルをほぼ最小あるいは任意の中間開度にほぼ保持した状態でエンジンが停止することなく、安定して回転が持続すること、即ちエンジンに僅かの負荷がかかっている状態で安定したエンジン回転が得られる低速安定性(トローリング性能)が要求される。
【0044】
特に2サイクルエンジンは掃排気を実施しているため、低速において掃排気効率が低下し残留ガス量が増加する。しかも各サイクルごとにこのガス量が変化し、不整燃焼を引起こしてエンジン停止の原因となるおそれがある。従って、低速での安定した回転のためには、残留ガス量を減らしたりバラツキを押えることにより掃排気効率の向上を図ることが有効となる。この場合、船外機特有の問題として、背圧が外部の波浪の影響により変化し、その結果掃排気効率ひいては残留ガス量のバラツキを引起こす原因になっている。
【0045】
なお、船内に2サイクルあるいは4サイクルのエンジンを搭載する小型船舶用エンジンにおいては、上記(3)(4)(6)(7)(8)(10)(11)(13)(15)(16)の特徴を有する。また、水噴射推進式小型艇において水噴射方向(これもトリム角と呼ぶ)を変化させるものでは、水面に対して艇体の傾きが変化し、これにより、水中の排気口に作用する水圧即ち背圧が変化するので、(9)(12)の特徴をさらに有する。
【0046】
小型船舶搭載エンジンについては、以上説明したような点を踏まえて点火時期制御や燃料噴射量制御および噴射タイミング制御を行っている。
【0047】
また、本実施例の制御方法、装置を船内に搭載される小型船舶用の2サイクルあるいは4サイクルエンジン用に採用することも可能である。この場合、上記(3)(4)(6)(7)(8)(10)(11)(13)(15)の特徴をもつ。また、小型船舶として水噴射推進式小型艇において、水噴射方向(トリム角)を変化させるものでは、水面に対して艇体の傾きがトリム角により大きく変化し、これによる水中の排気口に作用する水圧即ち背圧が変化するので、(9)(12)の特徴もさらに併せもつことになる。
【0048】
この船外機のエンジン1は、V型バンク型式の2サイクル6気筒エンジンである。このエンジン1は、#1〜#6の気筒を有し、3気筒づつ2列の左バンク2と右バンク3に配置される。左バンク2には奇数番号の気筒#1、#3および#5が配列され、右バンク3には偶数番号の気筒#2、#4および#6が配列される。各気筒はシリンダ本体4内に設けられる。シリンダ本体4には各気筒周囲や排気通路周囲等に水冷ジャケット(図示しない)が形成されている。この左右のバンク2、3は、図2に示すように、クランクケース22に対しV型に設けられる。各気筒頭部にはシリンダヘッド20が設けられ気筒内燃焼室77(図3)に向けて点火プラグ19が装着される。各気筒内にはコンロッド17を介してクランク軸21に連結されたピストン18が装着される。クランク軸21は垂直方向に設けられ、これに対し各気筒#1〜#6が水平に設けられる。クランク軸21の上端部にはフライホイルマグネット71が設けられる。6個の気筒#1〜#6は、同じクランク軸21に対しコンロッド17が干渉しないように、#1〜#6の順に高さをずらせて配置してある(図1参照)。
【0049】
各気筒には排気ポート5が開口し、排気管6に連通している。また各気筒には掃気ポート29が開口し掃気通路30を介して燃焼室77とクランク室31とを連通させる。エンジン1はカウリング7内に収容され、カウリング7の下部にはアッパーケーシング8が装着されその下部にロアケーシング9が設けられる。ロアケーシング9の下部にプロペラ10が装着される。プロペラ10は、プロペラ軸35上に装着され図示しない伝達機構を介してエンジン1のクランク軸21と連結されている。
【0050】
排気管6の端部はアッパーケーシング8内の主膨張室11に開口する。主膨張室11は、ロアケーシング9内に設けた排気通路(図示しない)を介してプロペラ10の後面に設けた主排気口13に連通する。主膨張室11はさらに水面上のカウリング7内の副膨張室12と連通する。この副膨張室12には図示しない副排気口が形成される。
【0051】
気筒#1には後述する排気センサー(O2センサー)14が設けられる。この 実施例ではこの気筒#1が基準気筒となり、後述のようにこの気筒#1についての酸素濃度および各制御量を演算し、これを基本制御量として残りの気筒#2〜#6については、この酸素濃度または基本制御量に対する補正量をマップ演算して各気筒の制御量を算出する。
【0052】
この船外機38(図4)は、船体36に対しブラケット37を介して枢支軸41廻りに回転可能であり、取付け角度(トリム角)が調整可能に装着される。ブラケット37にはトリム角を検出するためのトリム角センサー39が設けられる。また、カウリング7内には後述のシフトセンサー40が設けられる。
【0053】
各気筒にはノックセンサー34(図3)およびエンジン温度センサー301(図1)が設けられる。なお、ノックセンサーおよびエンジン温度センサーは、排気センサー14と同様に基準気筒#1にのみ設けて他の気筒#2〜#6については、基準気筒#1の検出データを補正して制御量演算用のデータを算出してもよい。また、クランク軸21にはリングギヤ(図示しない)の回転に応じてパルスを発してクランク角を検出するクランク角センサー33が設けられる。
【0054】
図3に示すように、クランク室22には、吸気マニホルド24に連通する吸気ポート80が開口する。吸気ポート80にはリード弁23が設けられる。吸気マニホルド24にはインジェクター26が設けられるとともにスロットル弁25が備る。吸気マニホルド24には吸気温度センサー32が設けられる。また、吸気マニホルド24の外側において、スロットル弁25にはスロットル開度センサー15(図7参照)が設けられる。
【0055】
インジェクター26に供給される燃料は燃料タンク63内に溜められている。この燃料タンク63内の燃料は低圧燃料ポンプ64により水分離およびゴミ除去用フィルター66を介してサブタンク67に送られる。サブタンク67内の燃料は、高圧燃料ポンプ65によりインジェクター26に送られ、後述のように制御された噴射量および噴射タイミングで燃料が吸気マニホルド24内に噴射され所定空燃比の混合気を形成する。インジェクター26で噴射されなかった高圧燃料は、戻り配管70を通してサブタンク67に回収される。戻り配管70上には圧力レギュレータ69が設けられ、インジェクター26の噴射圧力を一定に保つ。これにより、インジェクター26の開弁による噴射時間を制御することにより燃料噴射量が制御できる。
【0056】
図5は直列3気筒エンジンの詳細図である。前述のV型6気筒エンジンと同様に、各気筒#1、#2、#3のシリンダ壁には掃気ポート29および排気ポート5が形成され、各排気ポート5は排気管6に連通している。また、各気筒周囲のシリンダ本体4には水冷ジャケット75が形成される。
【0057】
基準気筒#1のシリンダ壁には排気ガス検出ポート78が開口し、ガイド通路73を介して排気センサー14の蓄圧室(図示しない)に連通する。一方、この排気センサー14の蓄圧室は、図示しない他のガイド通路を介して他の気筒または#1気筒のクランク室に開口する補助ポートと連通している。この補助ポートの開口位置の設定により、ピストンのサイクル運動に伴う各気筒内の圧力変動に応じて、基準気筒#1の燃焼ガスのみを排気センサー14の蓄圧室に導入し、他の気筒の燃焼ガスや掃気時の新気の導入を阻止することができる。これにより基準気筒#1の排気ガス中の酸素濃度を確実に検出することができる。
【0058】
図6は、直列3気筒エンジンを搭載する船外機のアッパーケーシング8およびロアケーシング9内の排気通路の構成図である。排気管6の端部は主膨張室11に開口する。主膨張室11は、ロアケーシング9内の排気通路73を介してプロペラ軸35を通り主排気口(図1の13と同様)と連通する。主膨張室11内の排気ガスは、水冷ジャケット72内の冷却水とともに排気通路73を通して主排気口から水中に放出される。
【0059】
図7は上記エンジンの吸気部を示す平面構成図である。クランク室22には、吸気マニホルド24に連通する吸気ポート80が開口する。吸気マニホルド24には吸気通路79を通してエアクリーナ(図示しない)からの外気(吸気)が点線矢印Gのように導入される。吸気通路79の途中にはサイレンサ28が設けられる。81はオイルタンクを示し、76はスタータを示している。オイルタンク81にはオイルレベル検出センサー(図示しない)が設けられる。オイル供給系統は、図3で説明した燃料供給系統と同様に、船内にメインタンクを有し、オイルタンク81内の量が少なくなるとメインタンクから補給する。また、メインタンク内のオイル量が空になるとエンジンの高負荷運転をしないように制御される。スタータ76にはスタータ検出センサー(図示しない)が連結される。オイルタンク81のオイルは、クランク軸21により駆動されるオイルポンプ302により不図示のエンジンの潤滑必要部に送られる。オイル供給量はエンジン回転数が増加する程増加するとともに、スロットル弁レバー304の動きが連結リンク303によりオイルポンプ302に伝えられ、スロットル開度が大となる程増加する。なお、図は排気センサー14が取付けられた基準気筒#1を示している。図8は排気センサー14の詳細図である。この実施例の排気センサー14は、円筒形の金属製保護スリーブ104を有し、この保護スリーブ104の一端に締結具105が取付けられている。この保護スリーブ104内にジルコニア製の検出素子106が収容される。この検出素子106は、保護スリーブ104から突出しさらに締結具105からも突出している。締結具105から突出した検出素子106の端部は複数の孔111を有する着脱自在なプロテクタ109により覆われる。検出素子106の反対側の端部にはリード線107が連結され、後述の演算処理装置に接続される。検出素子106の先端部の内部には空洞108が形成され、またこの先端部近傍の検出素子内にセラミックヒータ112が設けられる。
【0060】
排気ガスはプロテクタ109の孔111を通して自由に流通し内部の検出素子106に接する。この検出素子106の内外両表面には白金の電極がメッキされ、この検出素子106の内外の酸素濃度差に応じて発生する起電力によって、排気ガス中の酸素濃度が検出される。また、セラミックヒータ112により検出素子106を適宜加熱することにより、運転状態によらず活性化することができ、安定した検出ができる。このような排気センサー14は、図5および図7に示すように、燃焼ガスのガイド通路73を介して基準気筒#1の燃焼室内および必要に応じて他の気筒と連通し、前述のように、この気筒#1の排気ガス中の酸素濃度を検出する。V型6気筒エンジンにおいても、図1に示すように基準気筒#1の排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【0061】
図9は、排気センサー14を別の位置に取付けた構成例を示す。この例では、排気管6の途中にポート83を開口し、このポート83を介して排気センサー14側に排気ガスを導入する構成である。排気センサー14は固定支持部82を介して排気管6の側面に保持される。ポート83は、基準気筒(本実施例では#1)に近い位置に設けて基準気筒からの排気ガス酸素濃度を検出するように構成し、他の気筒についてはこの検出値を補正演算することにより酸素濃度データまたは制御量を求めるように構成する。なお、ポート83を排気管6上の適当な位置に設け排気ガス中の酸素濃度を代表値として検出し、これを直列3気筒エンジンでは各気筒#1〜#3、V型6気筒エンジンでは各気筒#1〜#6について補正演算して各気筒ごとの酸素濃度を求めてもよい。また、掃気サイクルでの新気がセンサー側に導入されることを防止するために、この排気センサーの検出部をさらに排気通路の下流側と連通させ、ピストンサイクルに伴う圧力変動を利用して排気行程時にのみポート83を介して排気ガスを導入するように構成してもよい。
【0062】
図10はプロペラ軸への動力伝達機構の詳細図である。前述のように、軸を鉛直方向に配置したクランク軸21にドライブシャフト42が連結され、その下端部にピニオン43が固定される。このピニオン43の前後に前進ギヤ44および後進ギヤ45がそれぞれ噛み合い反対方向に回転する。前進ギヤ44および後進ギヤ45の間にドッグクラッチ46が設けられる。このドッグクラッチ46はプロペラ軸35の軸に沿って摺動可能であり、前進ギヤ44または後進ギヤ45のいずれか一方と選択的に噛み合うことができる。図はいずれのギヤとも噛み合っていない中立位置を示している。このドッグクラッチ46は、プロペラ軸35を構成する前方軸35bおよび後方軸35aのうち前方軸35bに対してスプライン結合しており、前後方向に摺動可能かつ回転方向に前方軸35bと一体化しており、さらにクロスピン47を介してプロペラ軸35の軸方向に摺動可能なスライダー48に連結される。スライダー48の前端頭部はカムフォロア49に対し回転自在に連結される。このカムフォロア49は、シフトレバー50の下端部に設けたカム51により駆動される。即ち、シフトレバー50をその軸廻りに回転させてカム51を回転させ、これに応じてカムフォロア49を前(F)または後(R)に移動させる。これにより、スライダー48が前後に摺動し、ドッグクラッチ46が前進ギヤ44または後進ギヤ45のいずれか一方と噛み合い、ピニオン43の回転を前進方向または後進方向の回転力として前方軸35bに伝え、前方軸35bと摩擦溶接により一体化された後方軸35aに伝達する。
【0063】
なお、図10において、73はロアケーシング下部の排気通路を示し、排気ガスが冷却水とともに矢印Cのように流れ、主排気口13から矢印Dのように水中に放出される。
【0064】
図11は、上記ギヤシフトの駆動操作系統の構成図である。船外機38は、前述のように、ブラケット37aおよびクランプブラケット37bを介して船体36に対しチルト軸305廻りにトリム角θを変更可能に取付けられる。306はトリム角可変アクチュエータ、39はトリム角センサーを表している。
【0065】
カム51を端部に有するシフトレバー50は、カウリング内でピボット片52を介してリンクバー53に連結される。リンクバー53の端部にはピン55が突出して設けられる。このピン55は、カウリング内に固定した長孔ガイド54内で矢印Aのようにスライド可能に装着される。
【0066】
一方、船内にはギヤシフトおよびスロットル操作用のリモコンボックス56が設けられる。このリモコンボックス56は、船外機38に対しシフトケーブル57、スロットルケーブル58および電気信号ケーブル59の3本のケーブルを介して連結されている。シフトケーブル57はカウリング内で前述のリンクバー53のピン55に結合されている。リモコンボックス56には操作レバー60が設けられ、これを中立位置(N)から前進または後進側に駆動操作してシフトケーブル57を介してピン55を長孔リング54内でスライドさせる。これにより、リンクバー53が平行移動するとともに、その根元部のピボット片52を矢印Bのように回転させる。これにより、シフトレバー50がその軸廻りに回転し、カム51が回転して、前述のように、ドッグクラッチを介してクランク軸と前進用ギヤまたは後進用ギヤとを連結する。操作レバー60を前進または後進のシフト操作完了位置即ちスロットル弁全閉位置からさらにF方向(前進時)またはR方向(後進時)に移動させることにより、スロットルケーブル58を介して船外機38内のエンジンのスロットル弁が全開方向に動作する。 このシフトケーブル57には、シフトカットスイッチ(図示しない)が設けられている。これは、高負荷運転時にドッグクラッチ46(図10)をギヤ44または45から切り離そうとする際、クラッチとギヤ間の噛み合い面圧が非常に大きくなるため、ケーブルに大きな荷重がかかる。シフトカットスイッチは、この荷重によるケーブルの弾性変形量を検出することにより過大なクラッチ噛み合い圧力を検知し、エンジン回転を下げてクラッチの切り替えを楽に行うようにするためのものである。このようなシフトカットスイッチはカウリング内に設けてもよいし、あるいはリモコンボックス内に設けてもよい。
【0067】
リモコンボックス56にはさらに落水検知スイッチ(図示しない)が設けられている。この落水検知スイッチは、例えば乗員の身体に結び付けたワイヤにスイッチを連結し、落水事故等の緊急時にスイッチを動作させてエンジンを停止させ直ちに船を停止させるためのものである。また、リモコンボックス56には独立のエンジン停止操作スイッチ(図示しない)も設けられている。
【0068】
次に上記構成の船外機の制御全般について図12から図18を参照して説明する。図12は、本実施例の制御系統全体を示すシステムブロック図である。制御プログラムを格納したマイクロコンピュータ等からなる演算処理装置の入力側(図の左側)に、エンジンの各種運転状態を検出するためのセンサー等からなる各検出手段が接続される。これらの検出手段について、以下順次説明する。
【0069】
気筒検出手段#1〜#6は、クランク軸廻りに6個配置され、各気筒についての制御演算を実行する場合のイベント割込み(後述のTDC割込み)を実行するためのトリガ信号を発生する。これは、例えば各気筒のピストンが上死点またはそれより所定角度(クランク角度)手前に位置する瞬間に信号を発するように構成する。従って、本実施例ではクランク軸の1回転中に60度ごとに1つの気筒検出信号が各気筒#1〜#6から順番に演算処理装置に送られる。
【0070】
クランク角検出手段202は、点火時期制御のベースとなる角度パルスを発するものであり、クランク軸に係合するリングギヤの歯数に対応してパルス信号を発する。例えばギヤ歯数112歯に対応して1回転中に448パルスを発するように構成すれば、1パルスごとにクランク軸が0.8度回転することになる。
【0071】
スロットル開度検出手段は、吸気マニホルドに設けたスロットル弁の開度に応じてアナログ電圧信号を発する。演算処理装置はこのアナログ信号をA/D変換してマップ読取り等の演算処理を行う。
【0072】
次のトリム角度検出手段から吸気温度検出手段までは、エンジンの運転条件に対する環境変化があった場合にこの変化に応じて制御量を補正するためのものである。トリム角度検出手段は、前述のように、船外機の取付け角度を検出するものである。E/G温度検出手段は、各気筒(または基準気筒)のシリンダブロックに温度センサーを取付けその気筒の温度を検出するものである。大気圧検出手段は、カウリング内の適当な位置に設けられる。吸気温度検出手段は吸気通路上の適当な位置に設けられる。大気圧および吸気温度は空気の体積に直接影響するものであり、演算処理装置は、これらの大気圧および吸気温度の検出値に応じて空燃比等の制御量に対する補正演算を行う。
【0073】
既燃ガス検出手段は、前述の排気センサー14のことである。検出した酸素濃度に応じて燃料噴射量等のフィードバック制御を行う。
【0074】
ノック検出手段は、各気筒の異常燃焼を検出するものであり、ノッキングがおきた場合に点火を遅角側にシフトさせたりまたは燃料をリッチ側に設定してノッキングを解消し、エンジンの損傷発生を防止する。
【0075】
オイルレベル検出手段は、カウリング内のサブタンクおよび船内のメインタンクの両方にレベルセンサーを設けたものである。
【0076】
サーモスイッチは、バイメタル式温度センサー等の応答性の速いセンサーからなり、冷却系異常等によるエンジンの温度上昇等を検出し焼き付きを防止するための失火制御を行う。なお、前述のエンジン温度検出手段はシリンダブロックに設けられ燃料噴射の制御量補正のために使用されるが、このサーモスイッチはエンジンの温度上昇に直ちに対処するため応答性が速いことが要求される。
【0077】
シフトカットスイッチは、前述のように、シフトケーブル57(図11)のテンションを検出してドッグクラッチ46(図10)の切り替えを容易にするためのものである。
【0078】
DES検出手段は、船尾に船外機を2台並列して備えた型式の船舶において、一方の船外機のエンジンがオイル不足、温度上昇等により失火制御を行っている場合にこの失火運転状態を検出するものである。このDESの検出により、他方のエンジンも同様に失火制御を行って、両方のエンジンの運転状態を同じにして走行のバランスを保つ。
【0079】
バッテリ電圧検出手段は、インジェクタの駆動電源電圧の変化によりバルブの開閉動作の速さが変り吐出量が変化するため、バッテリ電圧を検出してこの電圧に基づいて噴射量を制御するために用いる。
【0080】
スタータスイッチ検出手段は、エンジンが始動運転中かどうかを検出するためのものである。始動状態であれば、燃料のリッチ化等を行い始動運転用の制御を行う。
【0081】
2種類あるE/Gストップスイッチ検出手段は、エンジン停止操作スイッチや落水検知スイッチのことであり、このうち落水検知スイッチは落水事故等の緊急状態を検出するものであり、緊急時にエンジンを直ちに停止するように制御する。
【0082】
以上のような各検出手段からの入力信号に基づいて、演算処理装置内で各制御量の演算を行い、演算結果に基づいて出力側(図12の右側)の燃料噴射手段#1〜#6、点火手段#1〜#6、燃料ポンプおよびオイルポンプを駆動制御する。なお、燃料噴射手段および点火手段はそれぞれ、前述のインジェクタおよび点火プラグであり、各気筒ごとに独立して順番に制御される。
【0083】
このような演算処理装置での演算を実行するために、図示したように、演算処理装置には、制御プログラムやマップ等を格納したROM等からなる不揮発性メモリおよび各検出信号やこれに基づく演算のための一時的なデータを記憶するためのRAM等からなる揮発性メモリが備る。
【0084】
次に、図13を参照して、本発明が適用される船外機エンジンの点火時期制御および燃料噴射制御について説明する。図13はこのような制御フローを実行するための構成を示すブロック図である。各ブロックは、前述の図12の演算処理装置内に演算処理回路として組込まれている。
【0085】
気筒判別手段201は、気筒検出手段#1〜#6(図12)に対応するものであり、各気筒からの入力信号に基づいてその気筒番号を判別する。周期計測手段1000は、この気筒検出手段からの検出信号に基づいて、各気筒からの入力信号の時間間隔を計測し、これを6倍することにより1回転の時間(周期)を算出する。エンジン回転数算出手段203は、この周期の逆数を演算して回転数を求める。スロットル開度読み込み手段204は、スロットル開度に対応したアナログ電圧信号により開度を読み込む。
【0086】
スロットル開度読み込み手段204からのスロットル開度信号はA/D変換され、E/G回転数算出手段203からの回転数信号とともに、基本点火時期算出手段210および基本燃料噴射算出手段211に送られ、基準気筒である#1の気筒の点火時期および燃料噴射量がそれぞれ3次元マップを用いて算出される。このエンジン回転数信号およびスロットル開度信号は、さらに気筒別点火時期補正値演算手段208および気筒別燃料噴射量補正値演算手段209に送られ、残りの気筒#2〜#6についての基本点火時期および基本噴射量に対する補正値を各気筒ごとにマップ演算して求める。
【0087】
一方、トリム角度読み込み手段205、機関温度読み込み手段206および大気圧読み込み手段207は、それぞれの検出手段(図12)からの検出信号を読取り、これを点火時期補正値算出手段212および燃料噴射量補正値算出手段213に送り、各運転状態に応じた補正値を算出する。この場合、点火時期補正値については、基本点火進角の値に対して加算する補正進角(あるいは遅角)の角度数を、各読み込みデータの種類ごとに予め記憶させたマップにより求める。また、燃料噴射量の補正値については、予め定めた比例係数を基本噴射量に対し乗算することにより求める。
【0088】
なお、点火時期補正および燃料噴射量補正について、図示していないが、さらに吸気温度の検出データを各算出手段212、213に入力して吸気温度に基づく補正を行ってもよい。
【0089】
点火時期補正値算出手段212および燃料噴射量補正値算出手段213の算出出力は、それぞれ点火時期補正手段214および燃料噴射量補正手段215に入力され、ここで基本点火時期および基本燃料噴射の算出値に加算して#1気筒の点火時期および燃料噴射の制御量が算出される。
【0090】
この基準気筒#1の点火時期および燃料噴射の制御量は気筒別点火時期補正手段216および気筒別燃料噴射量補正手段217に入力され、ここで#1気筒についての補正された基本点火時期および燃料噴射量に対し、#2〜#6の気筒についての気筒別点火時期補正量演算手段208および気筒別燃料噴射量補正値演算手段209による制御補正量を加えることにより、#2〜#6までの気筒の点火時期および燃料噴射量の制御量が算出される。
【0091】
このようにして算出された#1から#6までの各気筒に対する点火時期および燃料噴射の制御量に基づいて、点火出力手段218は、各気筒ごとの点火進角の角度の値で算出された制御量をタイマーセットし、燃料出力手段219は開弁時間に相当するクランク角をタイマーセットする。
【0092】
次に、図14を参照して、本発明の実施例に係る船外機の制御全体のフローについて説明する。図14は、船外機エンジンの制御処理プロセス全体のシーケンスを示すメインルーチンのフローチャートである。
【0093】
メインスイッチが投入され電源が立上がってエンジン操作が開始されると、所定のリセット時間後まず制御処理装置内の各処理回路が初期化される(ステップS11)。次にステップS12において、運転状態が判断され結果がメモリーに保持される。ここでは、図12のスタータSW検出手段による始動判断、特定気筒を休止させた気筒休止運転すべきかどうかの判断、酸素濃度のフィードバック制御を行うべきかどうかの判断、特定の制御条件の場合に制御データを学習記憶させるかどうかの判断、失火制御をさせるエンジンの過剰回転、オーバーヒート、オイル不足等の判断、エンジン停止時にエンジン停止前制御をするかどうかの判断、シフトレバーがニュートラル位置にあるかどうかの判断、パルサ信号抜けがあった場合のフェール判断、2機がけ運転の場合にDES検知手段により分かる運転状態判断、急加速または急減速中かどうかの判断、クラッチ切り替え時のシフトカットを行うかどうかの判断が行われる。このような判断は、最初は始動状態として判断され、以下のルーチンにおいて情報読取り後は、読取ったセンサーからの検出情報や演算結果等の各種情報に基づいて行われる。
【0094】
次にステップS13において、ループ1のルーチンワークを行うかどうかの判別が行われる。YESであれば、ステップS14に進みスイッチ情報の読み込みが行われる。ここではE/Gストップスイッチ、メインスイッチおよびスタータスイッチからの情報が読取られる。続いてステップS15において、ノックセンサーおよびスロットルセンサーからの情報が読取られる。このループ1による情報読み込みの終了後ステップS16に進み、ループ2のルーチンワークを行うかどうかが判別される。
【0095】
演算処理装置はハード的あるいはソフト的に4ms間隔でループ1の処理用フラグ1を1にセットし、8ms間隔でループ2の処理用フラグ2を1にセットする。
【0096】
ステップS13において、フラグ1をチェックし1であればステップS14、ステップS15を実施する。なお、ステップS14に進むと同時にフラグ1はクリアされ0となる。ステップS13において、フラグ1が0であることが確認されると、ステップS16に進み、フラグ2が1であるかをチェックする。フラグ2が1であればステップS17に進むと同時にフラグ2はクリアされ0となる。ステップS16でフラグ2が0である場合はステップS12に戻る。
【0097】
ステップS17においては、オイルレベルの検出、シフトケーブルのテンションの検出、およびDES検出によるエンジン2機掛け運転状態のときに片側のエンジンが異常運転をしているかどうかの検出が行われる。さらにステップS18において、大気圧情報、吸気温度情報、トリム角情報、エンジン温度情報、およびバッテリ電圧情報が読取られる。
【0098】
次に、ステップS19において、失火制御が行われる。これは、読み込んだ情報から、前記ステップS12の運転状態判断において、過回転、オーバーヒート、オイルエンプティ、DES等の異常状態が検出されたときに、特定気筒の失火を行うように燃料制御するものである。次に、エンジンが回転しているかどうかの判断およびオイルタンクのレベルセンサーからの情報に基づいて、燃料ポンプおよびオイルポンプが駆動制御される(ステップS20)。これは、燃料については、エンジンが回転中ならば燃料ポンプを駆動し、エンジン停止中ならば燃料ポンプを停止し、オイルについては、オイルタンク内の量が少ないときにポンプを駆動してオイルを補給するものである。
【0099】
次に、ステップS21において、気筒休止運転の判断を行う。これは、前述の運転状態判断ステップS12において、所定の低負荷低回転状態のときに休筒運転を行う判断をした場合に、演算処理のマップを選択するための判別ステップである。休筒運転でなければ通常の全気筒運転による通常運転マップを用いて点火時期および噴射時間の基本演算およびこれに対する気筒別の補正演算を行う(ステップS22)。休筒運転状態であれば、特定の気筒を休止した休筒運転用の気筒休止マップを用いて点火時期および噴射時間の演算および気筒別の補正演算を行う(ステップS24)。
【0100】
次に、ステップS23において、大気圧やトリム角等の運転状態に応じて、基本の点火時期や燃料噴射に対する補正値が演算される。続いて、ステップS25において、酸素濃度のフィードバック制御に伴う補正値が演算される。このとき、演算情報の学習判定とO2センサーの活性化の判定が行われる。さらに、ステ ップS26において、ノックセンサーからの検出信号に基づいて、エンジンの焼き付き防止等のために制御量の補正値が演算される。
【0101】
次にステップS27において、基本の点火時期および燃料噴射の制御量に対し補正値を加えて最適な点火時期、噴射時間および噴射時期を演算する。この後、ステップS290において、エンジン停止前制御の演算が行われる。これは、ステップS12で、メインスイッチあるいはエンジンストップスイッチ等が切られて、エンジン停止状態と判断された場合に、再始動を考慮して点火のみを止めて燃料噴射は所定時間継続するための制御ルーチンである。以上によりループ2のルーチンを終了し、元の運転状態判断ステップS12に戻る。
【0102】
図15はTDC割込みルーチンのフローを示す。クランク軸には各気筒検出手段近傍を順次通過する時各気筒においてピストンが上死点にあることを知らせる信号を各気筒検出手段から出力させるマーカが固着されている。TDC割込みとは、#1から#6までの気筒検出手段による各気筒からのTDC信号の入力に基づき、随時メインルーチンに割込まれるルーチンである。
【0103】
まず、信号が入力された気筒の番号を判定する(ステップS28)。次にその気筒番号を前回の入力信号の気筒番号と比較することにより、運転すべき回転方向に対するエンジンの正逆回転を判定する(ステップS29)。逆転していればエンジンを直ちに停止する(ステップS33)。エンジンが正転していれば、例えば#1と#2の気筒間の時間間隔をカウントしてこれを6倍することによりエンジン回転の周期を算出する(ステップS30)。続いてこの周期の逆数を演算することにより、回転数を算出する(ステップS31)。この回転数が予め定めた所定の回転数よりも小さいときには、エンジンを停止する(ステップS32、33)。
【0104】
次に、ステップS34において、入力されたTDC割込み信号が特定の基準気筒#1からのものかどうかが判別される。基準気筒#1からの信号であれば、休筒運転状態かどうかが判別され(ステップS35)、休筒運転中であれば、休止すべき気筒のパターンを変更すべきかどうかが判別され(ステップS37)、パターンを切り替え(ステップS38)または切り替えずにそのままステップS39に進み、点火制御による休筒運転情報をセットする。割込み信号が#1からでない場合(ステップS34)あるいは休筒運転中でない場合(ステップS35)には、そのまま、あるいは休筒情報をクリアして(ステップS36)ステップS39に進み、点火制御による休筒運転情報をセットする。この点火休筒情報に基づき点火すべき気筒の点火パルスをセットする(ステップS40)。
【0105】
この点火パルスセットの詳細を図16に示す。演算により求められる点火時期は、V型6気筒エンジンにおいて、TDCより60度前のクランク角すなわち基準に何度になるかに換算され、0.8で割ってパルス数にまるめられる。60度前にTDCとなる気筒のTDC信号が入力されると、点火出力手段218を構成するタイマーにまるめられたパルス数のデータが保持されると同時に、以降クランク角検出手段からのパルスがタイマーに届くごとに、保持するパルス数を1づつ減じていき、保持パルス数が0となると、点火出力手段218が点火プラグ19をスパークさせる。
【0106】
本実施例は、図1に示したように、6気筒のV型2バンク型式のエンジンを対象とし、奇数番号の気筒(#1、3、5)を左バンクに配設し、偶数番号の気筒(#2、4、6)を右バンクに配設している。これらの気筒をバンクごとに制御するために、バンクごとに別のタイマーを有している。これらのタイマーに点火時期に対応するクランク角パルス数をセットする場合、図示したように、まず気筒番号が偶数か奇数かを判別し、偶数か奇数かに応じてそれぞれ点火時期データを対応するバンクのタイマー(図では奇数バンクをタイマ3、偶数バンクをタイマ4としている)にセットし、点火気筒番号をセットする。
【0107】
その後、点火制御において失火させる休止気筒について燃料噴射制御における燃料噴射量を減少させる気筒を燃料噴射制御による休筒情報としてセットし(ステップS41)、該点火制御において失火させる休止気筒について算出される燃料噴射の制御量より減少させた燃料噴射量に対応する噴射時間と、その他の気筒について算出される燃料噴射の制御量に対応した噴射時間に、それぞれ気筒ごとに対応した噴射パルスをセットする(ステップS42)。
【0108】
前述のエンジン周期を計測する場合、1つの気筒からの入力信号(TDC信号)があると、これに応じて図15のTDC割込みが行われるとともに、TDC周期計測タイマーがTDC信号の入力時点で一定周波数パルスのパルス数のカウントを開始し、次の気筒のTDC信号が入力した時点でリセットされ次の気筒のカウントを開始する。この場合、カウント値が所定値以上になると、オーバーフローとなりカウントがリセットされる。このオーバーフローが起きた時点、即ち、クランク角60度の周期が所定以上の時間である低速回転であることが検知された時点でタイマーオーバーフロー割込みが実行される。
【0109】
図17は、このオーバーフロー割込みを示す。オーバーフローが起きるとまずその回数を記憶するとともに、エンジンの始動運転状態かどうかが判別される。始動状態の運転モードであればオーバーフローはエンジン回転が低いためであり、そのまま運転を続ける。始動モードでない場合には、TDC信号のパルスが抜けた、即ち何等かのトラブルによりTDC信号パルスが伝えられなかったためのオーバーフローかどうかが判別され、パルス抜けのない正常な信号伝達によるオーバーフロー検出であればエンジンが低回転であるためエンジンを停止する。パルス抜けがあった場合には、オーバーフロー検出が2回目かどうかが判別され、2回目となった場合も回転が低すぎるとしてエンジンを停止する。これにより、低回転において信号発信系統に異常があるときには必ずエンジン停止することとなる。
【0110】
図18は、各気筒の点火タイミングを設定するための前述の各バンクに対応したタイマー3、4の割込みルーチンを示す。エンジン回転信号(TDC信号)が各気筒から入力されるとこのタイマー3、4の割込みが行われる。まず、エンジンが所定の低回転以下の状態のために点火休筒運転を行うかどうかの休筒情報およびオーバーヒートあるいはオーバーレボ(過回転)検出により点火を失火させるかどうかの失火情報を読み込む。この後気筒番号に応じたタイマー3あるいは4に点火タイミングに応じたタイマー値をセットする。その後、休筒情報あるいは失火情報により失火させる場合には、点火処理のルーチンは行わないためタイマーで設定されたタイミングになっても点火プラグへの放電はさせないようにして、120°位相が遅れた気筒の点火タイミングをメモリより読み込み、該タイマにタイミングをセットし、そのままメインフローに戻る。失火させない場合には、点火すべき気筒の番号を読み込み、タイマーで設定されたタイミングでその気筒の点火駆動回路の点火出力ポートからパルス(HI)を出力して点火プラグを放電させる。点火時間はパルス幅に対応しタイマにより設定される、又は、所定回数、実行に所定時間必要となるループを実行し、必要なパルス幅を得る。この所定の点火時間が経過後、点火出力ポートからの信号をLOWとし点火プラグの放電が終了する。また、点火駆動回路がLOWアクティブであれば論理は上記と逆となる。
【0111】
以上が本発明が適用される船外機エンジンの機構上の構成および制御系全体のシステム構成およびその作用のフローである。
【0112】
本発明の実施例について、図19から図22を参照して以下にさらに説明する。この実施例は、前述の船外機用6気筒V型バンクの2サイクルエンジンの気筒#1〜#6について、#1気筒を基準気筒としてO2センサを設け、この#1気筒のO2フィードバック制御を行うとともにこれに基づいて他の気筒#2〜#6のO2フィードバック制御を行う場合の休止気筒制御の例を示すものである。
【0113】
図19は、本実施例に係る2サイクルエンジンのスロットル開度図である。K1が本実施例のスロットル開度であり、K2が従来の気筒休止運転を行わないエンジンのスロットル開度を示す。図示したように、本実施例のエンジンは、アクセルを全く踏込まないイニシャル開度(全閉位置)が約5.5°〜7°であって、通常の船外機エンジンは3°〜4°であるのに比べ大きい。このようにイニシャル開度を大きくすることにより、特に中低速域で空気が流れやすくなり、空気の流れが円滑になってシリンダ内のガス交換が良好に行われる。中低速域あるいは中負荷低負荷運転時にこのようなイニシャル開度が大きい気筒を全て燃焼させると出力が大きくなり過ぎるため、所定の条件下において休止気筒を設けて燃焼させる気筒数を減少させる。これにより、燃焼気筒に対する負荷が増加しガス交換が円滑になって不整燃焼が防止される。
【0114】
図20は、本実施例における気筒休止運転を行うかどうかの各種条件を判断する気筒休止判断ルーチンのフローチャートである。この気筒休止判断ルーチンは、前述のメインルーチン(図14)における気筒休止判断ステップS21の詳細フローチャートである。まずスロットル開度が所定の中開度または低開度の範囲内かどうかが判断される(ステップS401)。これはメインルーチンのセンサ情報読み込みステップS15で記録したスロットルセンサの開度情報を読み出して判別するものである。この所定の範囲はエンジンが不整燃焼を起こすおそれが大きい中低速以下の範囲である。このような範囲になければ通常の全気筒運転を行う。次にエンジン回転数が所定の中低速以下(例えば2000rpm)の範囲内かどうかが判別され(ステップS402)、範囲外であれば全気筒運転を行う。このエンジン回転数は、前述のように各気筒からのTDC信号に基づき演算されメモリに記録されたデータを読み出して判断する。次に急加速または急減速中かどうかが判別される(ステップS403)。このような急加減速の判断は、例えばスロットルセンサの開度変化や回転数の変化あるいはアクセル開度の変化等を検出することにより加速または減速状態を判断するものである。変化率の大きい急加減速中は、応答性を向上させるために全気筒運転を行う。また特に急減速中にはエンジンストールを防止するために全気筒運転を行う。
【0115】
次に始動時または始動後(暖機前)の運転状態かどうかが判別される(ステップS404)。これは、スタータスイッチの動作の読み込みデータ(メインルーチンのスイッチ情報読み込みステップS14)を読み出して判別するものである。このような始動状態の場合には、爆発の回数を多くして速やかな始動を達成するために全気筒による通常運転を行う。次に、暖機運転中かどうかが判別される(ステップS405)。これは、エンジン温度が所定値以上かどうか、あるいは始動後所定時間が経過したかどうかにより判断される。暖機運転中は速やかにエンジン温度を高めるために気筒休止は行わず全気筒運転を行う。
【0116】
続いて、失火制御中かどうかが判別され(ステップS406〜S407)、さらに2機掛け運転のときに他方のエンジンが気筒休止運転中かどうかが判別される(ステップS409)。
【0117】
失火制御条件は、(イ)オーバーヒート状態、(ロ)オーバーレボ状態、(ハ)オイルエンプティ状態、および(ニ)2機がけ運転時に片方のエンジンが上記(イ)〜(ハ)のいずれかの状態となってDES検出された状態の場合である。(イ)のオーバーヒート状態の失火制御とは、例えばシリンダヘッドに設けたバイメタルスイッチによりエンジン過熱が検出された場合に、燃焼を抑えて温度を下げるために回転数を例えば2000rpm以下に抑える目的で、特定気筒の点火を止めるものである。また、(ロ)のオーバーレボ状態とは、エンジン回転数が例えば6000rpm以上の高回転となった場合であり、この場合にも回転を抑えるために、特定気筒の失火を行う。(ハ)のオイルエンプティ状態とは、オイルレベルスイッチによりカウリング内のオイルタンク内のオイル量が所定量より減った場合に、オイルの消費を抑えるために回転数を低下させるものである。なお、船内に容量の大きな別のオイルタンクを配置しカウリング内のオイルタンク内のオイルが減った時自動的にオイルを補給する場合においては、カウリング内のオイルタンクのみでなく船内のオイルタンクもオイル量が所定値以下に減った場合をオイルエンプティ状態という。このようなオイルエンプティの場合にも特定気筒を失火させ回転数を例えば2000rpm以下に抑えることにより、オイルの消費を抑え、特に船外機の場合、少ないオイルで確実な帰港を図るものである。
【0118】
また、船外機の2機がけ運転の場合、片方のエンジンが上記(イ)〜(ハ)のいずれかの失火すべき状態となっていることが検出された場合には、この状態がDES検出手段(図12参照)により検出され演算処理装置に検出信号が送られる。このような場合には、他方のエンジンも同様に失火制御を行って両方のエンジンの運転のバランスをとる。もしバランスが取れないと2つの船外機のプロペラ推力に差が出て船が旋回し直進が困難になるからである。従って、DES信号により一方のエンジンの異常が検出され失火制御を行っている場合には(ステップS409でNOの場合)、さらに気筒休止運転を行うと、失火制御による失火気筒と休筒制御による休止気筒との整合性がばらばらになって、出力の異常低下や制御エラー等の原因となるため、気筒休止運転S501は行わず、通常の全気筒運転制御S500を行う。ここで言う全気筒運転制御とは、制御量の演算を全気筒について実施するものであり、実際に全気筒に演算結果の制御量に基づき点火及び燃料噴射を実施し全気筒において燃焼を起こさせる全気筒運転、及び制御量の演算を全気筒について実施するが、所定の異常対応として所定の気筒を失火させる失火制御運転の両方を含むものである。
【0119】
また、2機掛け運転で一方のエンジンが気筒休止運転をしていれば他方のエンジンもこれに合せて気筒休止運転を行い、一方のエンジンが通常運転を行っていれば他方のエンジンもこれに合せて通常運転を行う。これにより、2機のエンジンの出力のバランスを保ち、安定した運転状態を得る。もしバランスが取れないと2つの船外機のプロペラ推力に差が出て船が旋回し、直進が困難になるからである。
【0120】
なお、フローチャートにおいて、オーバーレボによる失火制御条件の判断が行われていないが、これはオーバーレボとなるような高い回転数では低回転域での休止気筒制御が行われることがないためである。即ち、ステップS402のエンジン回転数範囲の条件から当然にオーバーレボ状態は除外されるからである。
【0121】
本発明は、休止気筒運転を行う場合に、休止気筒の個数を変えずに休止する気筒を変えることによりバランスよく気筒制御を行うものである。休止する気筒の気筒番号や気筒休止運転中の点火時期および燃料噴射量の制御量は、スロットル開度または負荷やエンジン回転数等に基づいて演算処理を行うマップに書込まれて記憶装置に格納されている。従って、異なる休止気筒の組合せごとに休筒パターンが構成され、各パターンに応じて演算処理マップが予め作成され演算処理装置内に格納される。これらの休筒パターンは所定のイベントごとに切り替えられる。即ち、例えば#3、#6の2気筒を休止気筒とする第1の休止気筒パターンと#2、#5の2気筒を休止気筒とする第2の休止気筒パターンを有し、所定のイベント発生ごとに上記休止気筒パターンを切り替え別の休止気筒パターンのマップを用いて気筒休止制御を行う。このようなパターン切り替えの判別は、前述の図15に示したように、各TDC割込みルーチンにおいて行われる。
【0122】
図21は、前述の各種判断条件を充足して休止気筒運転を行う場合の各気筒の点火タイミングおよび噴射タイミングを示す休止気筒パターンの一例のタイムチャートである。この例は#3、#6を休止したときの第1の休止気筒パターンのタイムチャートである。この図21の第1の休止気筒パターンは後述の所定のイベント発生に応じて別のパターン(例えば#2、#5を休止気筒とする第2の休止気筒パターンさらには必要に応じて#1、#4を休止気筒とする第3の休止気筒パターン)に切り替えられ、#2および#5(または#1、#4)の気筒が燃焼停止する。従って、このようなタイムチャートの休筒制御のパターンを実施するためのマップがパターンに応じて備り、所定のイベント発生ごとにパターンが切り替えられると、別のマップに基づいて演算処理が行われる。
【0123】
図21に示した休止気筒パターンの一例(#3、#6が休止気筒)のタイムチャートについて以下に説明する。
【0124】
Pは#1〜#6の各気筒からのパルサ信号(TDC信号)を示す。各パルス間の位相間隔は60°である。Eで示す範囲は全気筒運転範囲を示し、Aの#1気筒のTDC信号により休止気筒条件が設定され、その後Fで示す範囲で休止気筒制御が行われる。この例では、#3と#6が休止気筒となるように設定される。このように位相間隔を等しくした気筒を休止気筒とすることにより、振動のバランスが良好になり、安定した運転状態が得られる。他の休止気筒の例としては、#2と#5の組合せ、#1と#4の組合せあるいは3気筒休止の例として#2、#4、#6の組合せ等が設定される。このような休止気筒の番号は予めメモリに記録され、気筒別補正を行う場合に、休止気筒制御用のマップを用いて補正演算を行い、減量された燃料を噴射する。
【0125】
休止気筒(#3、#6)に対する燃料噴射量は、全気筒運転範囲EにおいてはV1で表され、休止気筒制御範囲Fにおいては、間欠的にGの範囲のみが噴射される。この間欠的な範囲Gにおいては、気筒別補正マップによりY1だけ負の値として補正量が加えられる。このような間欠噴射の間隔や補正量は予め定めたプログラムにより設定されている。
【0126】
一方、残りの気筒(#1、2、4、5)については、全気筒運転範囲Eおよび休止気筒運転範囲Fも変りなく通常運転マップにより演算した噴射量V2が噴射される。なおV1およびV2の値は、各気筒に応じて異なる。
【0127】
J1〜J6は、#1〜#6気筒の点火パルスを示す。休止気筒運転に入ると、#3および#6気筒については、点火パルスが出力されない。これは、前述の図18に示した点火パルス制御のフローチャートで説明したように、点火休止気筒情報を読み込んで点火出力ポートへの出力を停止するものである、即ち、点火時期および点火パルス幅についてはマップ演算により算出するが、休止気筒情報に基づいてこの点火パルスの出力を停止するものである。これにより、休止気筒制御中は#3および#6気筒の点火プラグはスパークせず燃焼は起きない。
【0128】
L1〜L6は、#1〜#6気筒の燃料噴射の出力を示す。#3および#6気筒については、前述の間欠的な範囲Gで示したように、休止気筒運転中は燃料が減量(噴射量はV1+Y1、但しY1<O)される。従って、他の気筒に比べ噴射パルスの幅が短い。しかも、例えば#3気筒の最初のTDC信号B1およびその後のTDC信号B2の各時点は、燃料噴射許可範囲Gのタイミングから外れているためL3の点線で示すように、噴射パルスは出力されない。#3気筒の3回目のTDC信号B3の時点は燃料噴射許可範囲Gに含まれるため、減量された燃料(噴射時間が短い燃料)が噴射される。同様に、#6気筒については、C1のTDC信号の時点は燃料噴射範囲Gに含まれるため、減量された燃料が噴射され、C2およびC3の時点は燃料噴射範囲Gから外れるため、点線で示すように燃料は噴射されない。このようにして、#3と#6気筒については、所定の間隔で間欠的に減量された燃料が噴射される。
【0129】
このように減量した燃料をさらに間欠的に噴射して燃料噴射量を減量する方法に代えて、補正マップにより減量した噴射量を算出し、これを連続的に噴射してもよい。すなわち上記の燃料噴射許可範囲を設定せず、前記間欠的な範囲Gで噴く総噴射量と同一噴射量を噴射しても良い。また連続噴射のまま噴射量を一定の間隔で周期的に減量されるように変化させてもよい。
【0130】
上記実施例において、休止気筒運転と全気筒運転の切り替え時のスロットル開度とエンジン回転数の閾値はヒステリシスをもつように構成してもよい。即ち、図20のスロットル開度の判別ステップS401とエンジン回転数の判別ステップS402において、読み込んだデータ値が増加する方向の場合と減少する場合とで閾値を変える。これにより、休止気筒運転切り替え時のチャターが防止され、円滑が切り替え動作が達成され したエンジン回転が維持される。
【0131】
上記図21の休筒パターンは、以下のイベント発生により別のパターンに切り替えられる。
【0132】
(a)所定の時間が経過したとき:これは図20の気筒休止運転判断により気筒休止制御を開始してから例えば1時間等の一定の時間が経過したら別の休止気筒パターンに切り替えるものである。
【0133】
(b)所定の回転数だけエンジンが回転したとき:所定のTDC信号をカウントするすなわちクランク軸が1回転する毎にカウントアップされる情報により、エンジンが所定数だけ回転するごとに別の気筒休止パターンに切り替えるものである。
【0134】
(c)気筒休止運転領域を一旦抜け出し、再び気筒休止領域に入ったとき:これは図20の気筒休止運転判別ルーチンの判別条件に適合して気筒休止運転に入り、その後この判別条件から一旦外れその後再び判別条件に適合して気筒休止運転に入った場合に、前のパターンを用いる代りに始めから別のパターンを用いるものである。この場合、気筒休止運転を終了するごとに、終了直前に別のパターンに切り替えて(セットして)気筒休止制御を停止する。あるいは、気筒休止運転を開始するごとに、開始直前に現在セットされているパターンを切り替えてから気筒休止運転を開始するようにプログラムを構成してもよい。
【0135】
(d)前記所定の運転状態からエンジンを停止した後、再始動し前記所定の運転状態の範囲に再び入ったこと、:これはエンジンストールその他の異常によりエンジンが停止したときあるいは電源OFFによりエンジンが一旦停止し、再び始動したときに前回の運転時の休止気筒パターンとは別のパターンを用いるものである。この場合、上記(c)と同様に、エンジン停止を検出したらパターンを切り替えたり、電源回路に遅延回路等を設け電源OFF前にパターンを切り替えておく。なおパターンは書き換え可能な不揮発メモリにセットする。あるいは、エンジン始動時に休止気筒パターンをそれまでセットしてあったパターンから必ず変更するようにメインルーチンを構成してもよい。
【0136】
(e)特定気筒のエンジン回転信号が入力したとき:これは特定のTDC信号(例えば#1気筒のTDC信号)が入力されるごとに、即ちクランク軸が1回転するごとに所定のクランク角の位置でパターンを切り替えるものである。この場合、クランク軸1回転ごとパターン切り替えする構成に代えて、上記(b)と組合せて、所定の回転だけ回転した後に特定TDC信号に基づいてパターンを切り替えてもよい。さらにこの(e)の条件は、上記他の各条件(a)(c)(d)についてもこれらと組合せて、各条件に適合した後に所定にTDC信号の入力を待って気筒休止運転を行ってもよい。
【0137】
このようにして所定のイベント発生ごとに休止気筒パターンを切り替える場合、切り替えるごとに一旦全気筒運転を行ってから別のパターンに変更してもよい。これにより、気筒の燃焼の偏りが防止され全気筒の運転バランスがさらに良好に保たれる。
【0138】
図22は本実施例に係る気筒休止のマップ演算のフローチャートであり、図23は各気筒ごとに作成されたマップの概念図である。この例は、パターンA,B,Cの3つの休筒パターンを有する場合を示す。休筒パターンA、B、Cは例えば、Aは#1、#4を休止気筒とし、Bは#2、#5を休止気筒とし、Cは#3、#6を休止気筒とする組合せである。これらの休筒パターンのそれぞれに対応して、図23に示すように、燃料噴射量についての基本噴射量の演算マップおよび気筒別の補正マップが備り、また点火時期についての基本点火時期の演算マップおよび気筒別の補正マップが備る。基本噴射量および基本点火時期の演算マップはそれぞれ基準気筒#1についての制御量を演算するためのものであり、補正マップは#2〜#6の各気筒について基本制御量に対し補正を行って各気筒ごとに点火時期および燃料噴射量について制御量を演算するためのものである。
【0139】
前述のように、気筒休止制御中に所定のイベント発生が検出されると、休筒パターンが切替えられる。このパターン切替えに伴い、図22に示すように、切替わった休筒パターンがA、B、Cのいづれであるかかが判別される。この判別は、例えば前記イベントの発生により、パターンを切替えるとともにそのパターンのフラグをセットし、このフラグを読み出すことにより判別する。この判別結果に応じて、そのパターンに対応した点火時期および燃料噴射量についての基本制御量および気筒別の補正量が演算される。この場合、各気筒ごとの演算マップは、各休筒パターンごとに予め実験あるいはテスト走行等により計測した気筒別に要求される最適な制御量を基に作成される。これにより、休止気筒が変った場合に各気筒間の相互の影響を相殺して最適な噴射量および点火時期でエンジンを駆動することができる。
【0140】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、可変気筒休止運転を行う場合に、所定のイベントごとに切替わる休筒パターンに応じて各気筒別に演算マップを備えているため、運転気筒が変ったときに各気筒間相互の背圧や温度の影響および排気干渉等の変化に対処して各気筒ごとに常に最適な噴射量および点火時期を演算してエンジンの駆動制御を行うことができる。また、可変気筒休止制御であるため、各気筒が偏りなくバランス良く使用され、特に2サイクルエンジンにおける低回転域での不整燃焼の防止や燃費の向上等の気筒休止運転による効果を充分に発揮させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される船外機の要部構成図である。
【図2】 図1のエンジンの平面図である。
【図3】 図1の船外機の燃料系統を含む構成図である。
【図4】 図1の船外機の側面外観図である。
【図5】 図1のエンジンの左バンクの詳細図である。
【図6】 図1のエンジンの排気通路の説明図である。
【図7】 図1のエンジンの吸気系を含む構成図である。
【図8】 図1のエンジン制御に用いる排気センサーの構成図である。
【図9】 排気センサーの別の取付け例の説明図である。
【図10】 船外機プロペラ軸への伝達機構の構成図である。
【図11】 船外機のシフト機構の要部構成図である。
【図12】 本発明実施例に係るシステムブロック図である。
【図13】 本発明実施例に係る制御手段のブロック図である。
【図14】 本発明実施例に係るメインルーチンのフロー図である。
【図15】 図14のメインルーチンにおけるTDC割込みのフロー図である。
【図16】 図16の点火パルスセットの詳細フロー図である。
【図17】 図14のルーチンにおけるタイマーオーバーフローの詳細フロー図である。
【図18】 図14のルーチンにおける点火時期制御用タイマーの割込みフロー図である。
【図19】 気筒休止運転のスロットル開度説明図である。
【図20】 気筒休止運転の条件判断のフローチャートである。
【図21】 気筒休止運転のタイムチャートである。
【図22】 休筒パターン切替えのフロー説明図である。
【図23】 休筒パターンごとの演算マップの概念図である。
【符号の説明】
1:エンジン
2:左バンク
3:右バンク
4:シリンダ本体
5:排気ポート
6:排気管
7:カウリング
8:アッパーケーシング
9:ロアケーシング
13:主排気口
14:排気センサー
21:クランク軸
25:スロットル弁
26:インジェクタ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a control method for an internal combustion engine, and more particularly, to cylinder deactivation control for stopping stable combustion of a predetermined cylinder of an engine to achieve stable combustion of the entire engine in a predetermined operating state.
[0002]
[Prior art]
Vehicle mounted engines including motorcycles, motor boats and other small marine engines are equipped with a control circuit composed of a microcomputer or the like, and according to a preset program, an optimal ignition timing, fuel injection amount or The injection timing is calculated, and the engine is controlled to operate in an optimal driving state.
[0003]
In such an engine (internal combustion engine) control method, it is necessary to perform control suitable for a two-cycle engine, a four-cycle engine, or a single-cylinder engine and a multi-cylinder engine. Compared to a 4-cycle engine, the 2-cycle engine has a simpler and smaller structure because it does not have a valve mechanism, and a large output can be obtained with the same displacement and rotation speed. The blowout loss, fuel consumption, and heat loss of the cylinder and the like increase. For this reason, delicate control corresponding to the operating state is difficult for a two-cycle engine, and engine control using an O2 sensor or the like that has been put to practical use in a four-cycle engine has not yet been put into practical use in a two-cycle engine.
[0004]
When controlling an internal combustion engine, so-called loads such as throttle opening, accelerator position, and intake pipe negative pressure, or various operating states such as intake air amount, engine speed, intake air temperature, exhaust gas oxygen concentration, shift position, etc. Based on the detected information, the fuel injection amount, the injection timing, the ignition timing, and the like are calculated in accordance with a predetermined control program, and the engine is driven and controlled based on the calculated values. In this case, the control program has a main routine in which a detection information reading routine and a plurality of calculation routines for calculating each control amount based on the read detection information are arranged according to a predetermined sequence. Processing is performed. In the calculation routine, based on the latest read data, the calculation is performed in accordance with the required read data from the two-dimensional map or the three-dimensional map in which the optimum control amount is stored in advance corresponding to various operation states. It was.
[0005]
In the case of a multi-cylinder engine, the operating state differs for each cylinder due to the difference in the arrangement state of each cylinder and the influence between the cylinders. Therefore, it is necessary to control each cylinder separately, and the control method is also changed to a single cylinder engine. Compared to complicated. For this reason, in the map calculation, for example, in the case of the ignition timing calculation processing of a multi-cylinder engine, the throttle timing data and the engine speed data are used as vertical and horizontal coordinate axes, and ignition timing data is three-dimensionally obtained for each predetermined data value. A recorded ignition map is provided for each cylinder, and the plurality of ignition maps are stored in advance in a nonvolatile memory. The read data value, for example, the detected rotation speed data is sequentially compared with the rotation speed data axis value of this map from the low rotation side, and proceeds to the high rotation side until it matches the detection data. Similarly, the coincidence point between the map value of the throttle opening data and the detected value is searched, and the ignition timing data recorded on the map of the intersection point of both data values is read. In this case, when the detection data is an intermediate position of the data on the coordinate axis of the map, ignition timing data corresponding to the detection data is calculated from the map data recorded by the proportional calculation process. This is sequentially performed for all cylinders based on the ignition map for each cylinder, and ignition timing data for all cylinders is calculated.
[0006]
After calculating the ignition timing in this way, this calculated value is used as the basic ignition timing, and a correction amount is calculated based on various detection data such as engine temperature and atmospheric pressure, and this correction is calculated as the basic ignition timing calculated value. In addition, the final ignition timing for each cylinder is calculated. Similarly, with respect to the fuel injection amount, the basic injection amount and the correction amount are calculated by map calculation based on the detection data, and the optimum fuel injection amount for each cylinder corresponding to the operating state is calculated.
[0007]
In such an arithmetic process, the detection data is read during the execution of the main routine, and the latest data is taken into the volatile memory at a predetermined read time at a predetermined time interval, and the calculation is sequentially performed. Done.
[0008]
Such a main routine includes an engine misfire control routine. In this misfire control routine, when the engine is overheated, over-revo (over-rotation), or other predetermined conditions, in order to suppress combustion and reduce engine rotation, ignition of some cylinders is stopped and misfire is caused. Is.
[0009]
In a multi-cylinder internal combustion engine, cylinder deactivation control is performed to stop combustion of some cylinders in a predetermined operating state. In this cylinder deactivation control, the initial opening of the throttle valve (opening when fully closed) is increased in advance, and a deactivation cylinder for stopping combustion in a low rotation range is provided to reduce the number of combustion cylinders. The load is increased to stabilize the combustion. There are two methods for stopping the combustion of the idle cylinder: a method in which fuel injection is completely stopped to stop combustion, and a method in which combustion is stopped by stopping ignition.
[0010]
In particular, in a two-cycle engine, the gas exchange action in the cylinder may be reduced during medium / low-speed rotation or low load, and fresh air may not be sufficiently sucked, resulting in irregular combustion and incorrect combustion. For this reason, the rotational stability in the medium / low speed range is deteriorated, and vibrations peculiar to the two-cycle engine are generated. In particular, in an outboard motor, a swinging phenomenon in which the engine vibrates horizontally occurs. Further, the exhaust gas in such illegal combustion includes fuel that is exhausted as it is without being combusted, which results in wasted fuel consumption and reduced fuel consumption. In order to improve such a point, the cylinder deactivation operation method is particularly effective in a two-cycle engine.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cylinder deactivation operation, when the deactivation cylinder for stopping the combustion is arbitrarily set or fixed to a certain cylinder, the effect as the cylinder deactivation control such as the above-mentioned rotation stability in the medium / low speed range and improvement of fuel consumption However, depending on the combination of deactivated cylinders, the balance of rotation may be disturbed, causing abnormal irregular noise and useless stress. It is conceivable that the balance is biased, and the delicate response characteristics with respect to various types of control change over time, and it becomes impossible to obtain a desired control characteristic that is stably balanced.
[0012]
In order to cope with such a point, there can be considered a method in which a plurality of idle cylinder patterns with different idle cylinders are provided and the cylinders to be operated are changed by pattern switching. In such a variable cylinder deactivation control method, the combustion cylinder differs depending on the cylinder deactivation pattern, and therefore the influence of back pressure, temperature, etc. from other cylinders on each cylinder varies from one cylinder deactivation pattern to another. Further, in the configuration having a collective exhaust pipe such as an outboard motor, the influence of the exhaust pressure of the other cylinders differs for each cylinder rest pattern. For this reason, it is necessary to change the optimal ignition timing and the control amount of the fuel injection amount for each cylinder for each cylinder rest pattern.
[0013]
The present invention is for coping with the demands considered in the prior art, and can always be operated at the optimum air-fuel ratio and ignition timing even when the operating cylinder is changed in the variable cylinder deactivation control method having a plurality of deactivation patterns. An object of the present invention is to provide a cylinder deactivation control method for an internal combustion engine.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a cylinder deactivation control method in which combustion of a predetermined cylinder among a plurality of cylinders is stopped in a predetermined operation state, a plurality of deactivation cylinders whose combustion cylinders to be stopped are different. A cylinder pattern has a map for calculating the control amount of the ignition timing and the fuel injection amount for each of the plurality of cylinders for each cylinder rest pattern, and a map corresponding to that pattern every time the cylinder rest pattern is switched Is a cylinder deactivation control method for calculating an ignition timing and a fuel injection amount, and an intermittent fuel injection permission range G for a deactivation cylinder of the pattern is set for each cylinder deactivation pattern. Turning to the halted cylinder control state F, to provide a cylinder deactivation control method for an internal combustion engine, wherein the fuel injection permission range fuel which is reduced in G is injected .
[0015]
In a preferred embodiment, the switching of the cylinder resting pattern is
(A) that a predetermined time has elapsed,
(B) that the engine has rotated a predetermined number of revolutions;
(C) Being out of the range of the predetermined operation state, entering the range again, and starting the cylinder deactivation operation;
(D) after stopping the engine from the predetermined operating state, restarting and reentering the range of the predetermined operating state;
(E) Detecting an engine rotation signal of a specific cylinder transmitted at every predetermined crank angle is performed when at least one event occurs.
[0016]
The present invention further provides a cylinder deactivation control device for stopping combustion of a predetermined cylinder among a plurality of cylinders in a predetermined operation state, and corresponding to each of a plurality of cylinder deactivation patterns having different deactivation cylinders whose combustion should be stopped. And a map for calculating the control amount of the ignition timing and the fuel injection amount for each of the plurality of cylinders for each cylinder resting pattern, and each time the cylinder resting pattern is switched, a map corresponding to that pattern is used. A cylinder deactivation control device including an arithmetic processing unit for calculating an ignition timing and a fuel injection amount , wherein an intermittent fuel injection permission range G for the deactivation cylinder of the pattern is set for each deactivation pattern, Turning the cylinder operation state E to the halted cylinder control state F, the gas of the internal combustion engine in which the fuel injection permission range fuel which is reduced in G is characterized in that it is injected To provide a pause control device.
[0017]
Furthermore, in the present invention, in a multi-cylinder internal combustion engine having cylinder deactivation control means for stopping combustion of a predetermined cylinder among a plurality of cylinders in a predetermined operation state, the cylinder deactivation control means should stop combustion. Corresponding to each of a plurality of idle cylinder patterns with different idle cylinders, each idle cylinder pattern has a map for calculating the control amount of the ignition timing and the fuel injection amount for each of the multiple cylinders. A multi-cylinder internal combustion engine having an arithmetic processing unit for calculating an ignition timing and a fuel injection amount using a map corresponding to the pattern every time the engine is switched , wherein When the intermittent fuel injection permission range G is set and the all-cylinder operation state E shifts to the idle cylinder control state F, the fuel injection permission range G is reduced. Charges to provide a multi-cylinder internal combustion engine characterized in that it is injected.
[0018]
[Action]
The cylinders to be deactivated have a plurality of idle cylinder patterns, and the idle cylinder patterns are switched according to the occurrence of a predetermined event, and the idle cylinders are changed. A calculation map for each cylinder is prepared in advance for the ignition timing and the fuel injection amount corresponding to each cylinder rest pattern. In accordance with switching of the idle cylinder pattern, the ignition timing and the fuel injection amount are controlled for each cylinder using the calculation map for each cylinder corresponding to the pattern.
[0019]
【Example】
First, an outboard motor to which an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. In each figure, the basic configuration is the same although there are omissions of details, differences, and differences in scale, in order to make the figures easier to understand.
[0020]
FIG. 1 is an elevational view as seen from the stern side of an outboard motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view. F in FIG. 2 shows the forward direction of the ship. FIG. 3 is a block diagram including a fuel system of the outboard motor, and FIG. 4 is an external side view of the outboard motor. In FIG. 3, only one cylinder is shown for simplification of the drawing.
[0021]
Here, the features of the outboard motor equipped with the ignition control, fuel injection control method and apparatus according to the embodiment of the present invention will be summarized as follows.
[0022]
In the case of a small marine engine, the configuration and function are different from those of an on-vehicle engine because of different usage conditions such as use on water. Especially in the case of an engine for an outboard motor, the configuration and functions are greatly different.
[0023]
(1) The crankshaft of the engine is arranged vertically (vertical direction). Therefore, in the case of a multi-cylinder engine, a plurality of cylinders are vertically arranged in one or two rows.
[0024]
(2) The engine cylinder is placed horizontally. That is, the cylinder is provided horizontally (horizontal) corresponding to the vertical crankshaft of (1).
[0025]
(3) The exhaust pipe constituting the exhaust passage extends in the vertical direction, and the end of the exhaust pipe opens into the expansion chamber below the cowling. The main exhaust passage extends further downward from the expansion chamber and communicates with a main exhaust port provided at the rear end of the propeller boss below the water surface or the rear end of the lower casing. With this configuration, the main exhaust port portion at the rear end (or the rear end of the lower casing) of the propeller boss becomes negative pressure due to the water flow when moving forward at high speed, and the exhaust gas is sucked out. In the case of a cycle engine, exhaust efficiency and scavenging efficiency from the engine are promoted to improve performance. Even in an outboard motor using a four-cycle engine, an improvement in exhaust efficiency, and a valve system that overlaps the end of the exhaust stroke and the initial of the intake stroke can improve performance by improving the intake efficiency.
[0026]
Corresponding to the configuration and functional characteristics of the exhaust passage, ignition timing control, fuel injection amount control, and injection timing control corresponding to the ship speed are performed. In this case, if the weight of the ship and the shape of the bottom of the ship are determined, the propeller rotation speed (deceleration at a predetermined ratio with respect to the engine rotation speed) has a substantially constant relationship with the ship speed due to the propeller performance. Therefore, each engine control is performed according to the engine speed and / or the throttle (accelerator) opening. In outboard motors, the effects of acceleration and deceleration due to changes in engine speed and throttle opening are much greater than those of vehicles such as automobiles. .
[0027]
Further, during reverse travel, water pressure acts on the main exhaust port, and the pressure in the expansion chamber increases. As a result, the exhaust efficiency is lower than when the vehicle is moving forward, resulting in a decrease in engine performance and a decrease in fuel consumption and exhaust emission. In order to prevent such problems, ignition timing control, fuel injection amount control, and fuel injection timing control that are different from those during forward navigation are performed during reverse travel.
[0028]
Furthermore, during forward navigation, the ship advances while pulling the water on the stern side. For this reason, at the time of deceleration such as an accelerator closing operation or misfire control, the ship is decelerated first, but the water being pulled by the ship is pushed toward the ship from the stern side, and so-called trailing waves are generated. As a result, water pressure is applied to the main exhaust port, and exhaust efficiency decreases. Therefore, in this case, control different from that at the time of navigation at a constant speed is required. For this purpose, it is effective to perform each control based on the detection information by detecting the pressure in the exhaust expansion chamber or detecting the forward / backward switching of the outboard motor. is doing.
[0029]
(4) The outboard motor has a sub-exhaust passage communicating from the above-described expansion chamber to the exhaust port on the water surface. During low-speed operation, the water pressure is higher than the exhaust pressure from the engine, so exhaust from the main exhaust port below the surface of the water is impossible, so exhaust gas is discharged into the atmosphere from the sub exhaust port above the water surface. In this case, a maze structure is adopted for the auxiliary exhaust passage for noise countermeasures.
[0030]
(5) The vertical engine structure has a structure in which the exhaust passage is arranged vertically and the exhaust gas flows from top to bottom. Therefore, the temperature of the lower cylinder is likely to rise, and the length of the exhaust pipe is short. For this reason, the lower cylinder is more likely to vaporize the injected fuel, and the influence of the negative pressure level of the expansion chamber differs between the upper and lower cylinders, so the performance improvement by using exhaust pulsation is not uniform between the upper and lower cylinders. Therefore, the control which considered this is implemented.
[0031]
(6) Cooling water is introduced into the expansion chamber in order to lower the temperature of the exhaust gas. This cooling water pump is attached to the propeller shaft, and the amount of cooling water increases according to the engine speed. Therefore, the temperature of the expansion chamber and the exhaust pipe temperature change according to the engine speed and affect the exhaust pulsation. Therefore, the exhaust pulsation can be effectively used by controlling the ignition timing and the like according to the temperature of the expansion chamber and the exhaust pipe temperature.
[0032]
(7) Cooling water for exhaust passage cooling may flow back to the vicinity of the engine due to engine pulsation. Resistance to this reverse flow is required.
[0033]
(8) As a resistance characteristic of the hull, especially in the case of a light ship or a ship with a large engine output, even if the ship speed increases, the resistance does not simply increase with the ship speed. This is because the resistance is reduced by a planing phenomenon in which the entire ship floats on the waves at a specific ship speed. Therefore, when the ship speed is detected and controlled, the control is performed in consideration of the resistance characteristic of the ship.
[0034]
(9) The mounting angle of the outboard motor can be adjusted with respect to the hull. The relative angle of the outboard motor with respect to the vertical line (relative mounting angle with respect to the hull) is called a trim angle. As the trim angle changes, the direction of propeller thrust against the hull changes and the boat speed changes. In terms of propeller performance, there is an optimum trim angle according to the ship speed. Furthermore, in an outboard motor with a main exhaust port at the rear end of the propeller boss, the trim angle affects the back pressure, which also affects the engine performance.
[0035]
In the case of intake pipe injection, the attitude of the intake pipe with respect to the horizontal plane changes due to the trim angle change. On the other hand, since the fuel immediately after injection is not sufficiently vaporized, part of the fuel flows along the intake pipe wall as a liquid film flow. When the trim angle changes, the flow of the liquid film flow changes, and the air-fuel ratio of the combustion chamber changes. This occurs in a transient response. Therefore, the engine performance, fuel consumption, and exhaust emission can be improved or maintained by controlling the ignition timing, fuel injection amount, and injection timing according to the trim angle.
[0036]
(10) When a ship navigates in the waves at high speed, it may jump on the surface of the water. When the propeller goes into the air, there is no resistance, and the engine load decreases drastically, causing the engine to overspeed and causing engine trouble. Therefore, it is necessary to detect the relative position between the water surface and the propeller, or to reduce the output by controlling the misfire or reducing the fuel injection amount so that the engine speed itself is not detected to cause an overspeed state.
[0037]
The outboard motor is equipped with a device that reduces the impact by jumping up when it collides with a driftwood or the like on the water surface. Propellers also go into the air during such driftwood collisions. When the propeller returns to the water after jumping up, if the output is large, the propeller is accelerated rapidly and engine combustion becomes unstable. Fuel injection control is also implemented to deal with this.
[0038]
(11) Ships are particularly required to be startable. The cause of the start-up deterioration includes a low engine temperature, a mixture (fuel) shortage, a spark reduction, and the like, as in a vehicle such as an automobile. In particular, in the case of an outboard motor, the spark current is likely to leak due to the seawater atmosphere, and the spark is likely to drop. In addition, seawater resistance of electrical components such as control devices is required.
[0039]
(12) When the boat speed is slow (when the engine speed is small), the engine performance is improved by reducing the trim angle and increasing the trim angle after planing. Therefore, the acceleration performance (acceleration rate per hour) is improved by controlling the trim angle in consideration of this point during acceleration.
[0040]
(13) Since seawater mist tends to enter during intake, seawater resistance of an injection device, a fuel supply device, a crank chamber pressure sensor, and the like is required.
[0041]
(14) The main tank of fuel is disposed in the ship, the sub tank is disposed in the cowling of the outboard motor, and a fuel pump is provided between the two fuel tanks using a pressure change in the crank chamber as a drive source.
[0042]
(15) In the case of an outboard motor of a two-cycle engine, the supply of lubricating oil (engine oil) must also be controlled, which is performed simultaneously with ignition control and fuel injection control.
[0043]
(16) The ship moves little by little due to wind, tide or river flow. In fishing and the like, it is necessary to hold the position of the ship stably for a long time so that the ship does not move from the fishing ground or fishing point. In this case, it is difficult for the anchor to hold the ship position in a place where the sea floor is deep, and it is difficult to cope with cases where it is necessary to move quickly. Therefore, in order to maintain the ship position, the engine does not stop while the accelerator is held at almost the minimum or any intermediate opening, so that the rotation continues stably, that is, a slight load is applied to the engine. Low-speed stability (trolling performance) is required to obtain stable engine rotation in a running state.
[0044]
In particular, since the two-cycle engine performs scavenging, the scavenging efficiency decreases and the residual gas amount increases at low speed. In addition, the amount of gas changes with each cycle, which may cause irregular combustion and cause engine stoppage. Therefore, for stable rotation at low speed, it is effective to improve the scavenging efficiency by reducing the amount of residual gas or suppressing variations. In this case, as a problem peculiar to the outboard motor, the back pressure changes due to the influence of external waves, and as a result, it causes a variation in the scavenging efficiency and the residual gas amount.
[0045]
In the case of a small marine engine equipped with a 2-cycle or 4-cycle engine onboard, the above (3) (4) (6) (7) (8) (10) (11) (13) (15) ( 16). In a water injection propulsion type small boat that changes the water injection direction (also referred to as a trim angle), the inclination of the hull changes with respect to the water surface. Since the back pressure changes, the characteristics (9) and (12) are further provided.
[0046]
With respect to the small ship-mounted engine, ignition timing control, fuel injection amount control, and injection timing control are performed based on the points described above.
[0047]
Further, the control method and apparatus of the present embodiment can be employed for a two-cycle or four-cycle engine for a small boat mounted on the ship. In this case, it has the characteristics of (3), (4), (6), (7), (8), (10), (11), (13), and (15). Also, in a water jet propulsion type small boat as a small boat, the water jet direction (trim angle) is changed, and the inclination of the hull with respect to the water surface changes greatly depending on the trim angle, which acts on the underwater exhaust port. Since the water pressure, that is, the back pressure changes, the features (9) and (12) are further provided.
[0048]
The
[0049]
Each cylinder has an
[0050]
The end of the
[0051]
The
[0052]
The outboard motor 38 (FIG. 4) can be rotated around the
[0053]
Each cylinder is provided with a knock sensor 34 (FIG. 3) and an engine temperature sensor 301 (FIG. 1). As with the
[0054]
As shown in FIG. 3, an
[0055]
The fuel supplied to the
[0056]
FIG. 5 is a detailed view of an inline three-cylinder engine. As in the V-type 6-cylinder engine described above, scavenging
[0057]
An exhaust gas detection port 78 opens in the cylinder wall of the
[0058]
FIG. 6 is a configuration diagram of an exhaust passage in the
[0059]
FIG. 7 is a plan view showing the intake portion of the engine. An
[0060]
The exhaust gas freely flows through the
[0061]
FIG. 9 shows a configuration example in which the
[0062]
FIG. 10 is a detailed view of the power transmission mechanism to the propeller shaft. As described above, the
[0063]
In FIG. 10,
[0064]
FIG. 11 is a block diagram of the gear shift drive operation system. As described above, the
[0065]
A
[0066]
On the other hand, a
[0067]
The
[0068]
Next, overall control of the outboard motor having the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a system block diagram showing the entire control system of this embodiment. Each detection means including sensors for detecting various operating states of the engine is connected to the input side (left side in the figure) of an arithmetic processing unit including a microcomputer storing a control program. These detection means will be sequentially described below.
[0069]
Cylinder detection means # 1 to # 6 are arranged around the crankshaft, and generate a trigger signal for executing an event interrupt (a TDC interrupt described later) when executing a control calculation for each cylinder. For example, a signal is generated at a moment when the piston of each cylinder is located at a top dead center or a predetermined angle (crank angle) before that. Therefore, in this embodiment, one cylinder detection signal is sent from the
[0070]
The crank angle detection means 202 emits an angle pulse that serves as a base for ignition timing control, and generates a pulse signal corresponding to the number of teeth of the ring gear engaged with the crankshaft. For example, if it is configured to generate 448 pulses during one rotation corresponding to 112 gear teeth, the crankshaft rotates 0.8 degrees for each pulse.
[0071]
The throttle opening detection means generates an analog voltage signal in accordance with the opening of a throttle valve provided in the intake manifold. The arithmetic processing unit performs arithmetic processing such as map reading by A / D converting the analog signal.
[0072]
The next trim angle detecting means to intake air temperature detecting means is for correcting the control amount in accordance with the change in the environment when the engine operating condition changes. The trim angle detection means detects the mounting angle of the outboard motor as described above. The E / G temperature detecting means attaches a temperature sensor to the cylinder block of each cylinder (or reference cylinder) and detects the temperature of that cylinder. The atmospheric pressure detecting means is provided at an appropriate position in the cowling. The intake air temperature detecting means is provided at an appropriate position on the intake passage. The atmospheric pressure and the intake air temperature directly affect the volume of the air, and the arithmetic processing unit performs a correction operation for the control amount such as the air-fuel ratio according to the detected values of the atmospheric pressure and the intake air temperature.
[0073]
The burned gas detection means is the
[0074]
The knock detection means detects abnormal combustion in each cylinder. When knocking occurs, the ignition is shifted to the retarded side or the fuel is set to the rich side to eliminate knocking and cause engine damage. To prevent.
[0075]
The oil level detection means is provided with level sensors in both the sub tank in the cowling and the main tank in the ship.
[0076]
The thermo switch is composed of a highly responsive sensor such as a bimetal temperature sensor, and performs misfire control for detecting an engine temperature rise due to a cooling system abnormality or the like to prevent seizure. The engine temperature detection means described above is provided in the cylinder block and used for correcting the control amount of fuel injection. However, this thermo switch is required to have a quick response in order to immediately cope with the engine temperature rise. .
[0077]
As described above, the shift cut switch is for detecting the tension of the shift cable 57 (FIG. 11) and facilitating the switching of the dog clutch 46 (FIG. 10).
[0078]
The DES detection means is in a misfire operation state when the engine of one of the outboard motors performs misfire control due to lack of oil, temperature rise, etc. in a type of ship equipped with two outboard motors in parallel at the stern. Is detected. By detecting this DES, the other engine also performs misfire control in the same manner, and keeps the running balance by making the operating states of both engines the same.
[0079]
The battery voltage detection means is used to detect the battery voltage and control the injection amount based on this voltage because the opening / closing operation speed of the valve changes due to the change in the drive power supply voltage of the injector and the discharge amount changes.
[0080]
The starter switch detection means is for detecting whether the engine is in a starting operation. If the engine is in the starting state, the control for starting operation is performed by enriching the fuel.
[0081]
There are two types of E / G stop switch detection means: engine stop operation switch and water fall detection switch. Of these, the water fall detection switch detects an emergency condition such as a water fall accident and immediately stops the engine in the event of an emergency. Control to do.
[0082]
Based on the input signals from the detection means as described above, the control amounts are calculated in the arithmetic processing unit, and the fuel injection means # 1 to # 6 on the output side (right side in FIG. 12) are calculated based on the calculation results. The ignition means # 1 to # 6, the fuel pump and the oil pump are driven and controlled. The fuel injection means and the ignition means are the above-described injector and ignition plug, respectively, and are controlled in turn independently for each cylinder.
[0083]
In order to execute the calculation in such an arithmetic processing unit, as shown in the figure, the arithmetic processing unit includes a nonvolatile memory including a ROM storing a control program, a map, and the like, each detection signal, and an operation based on the detection signal. A volatile memory including a RAM for storing temporary data is provided.
[0084]
Next, the ignition timing control and fuel injection control of the outboard motor engine to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration for executing such a control flow. Each block is incorporated as an arithmetic processing circuit in the arithmetic processing apparatus of FIG.
[0085]
The cylinder discriminating means 201 corresponds to the cylinder detecting
[0086]
The throttle opening signal from the throttle opening reading means 204 is A / D converted and sent to the basic ignition timing calculation means 210 and the basic fuel injection calculation means 211 together with the rotation speed signal from the E / G rotation speed calculation means 203. The ignition timing and the fuel injection amount of the # 1 cylinder, which is the reference cylinder, are calculated using a three-dimensional map. The engine speed signal and the throttle opening signal are further sent to the cylinder specific ignition timing correction value calculation means 208 and the cylinder specific fuel injection amount correction value calculation means 209, and the basic ignition timing for the remaining
[0087]
On the other hand, the trim angle reading means 205, the engine temperature reading means 206, and the atmospheric pressure reading means 207 read the detection signals from the respective detection means (FIG. 12), and use them to detect the ignition timing correction value calculation means 212 and the fuel injection amount correction. It sends to the value calculation means 213, and the correction value according to each driving | running state is calculated. In this case, for the ignition timing correction value, the number of correction advance angles (or retardation angles) to be added to the basic ignition advance value is obtained from a map stored in advance for each type of read data. Further, the fuel injection amount correction value is obtained by multiplying the basic injection amount by a predetermined proportionality coefficient.
[0088]
Although ignition timing correction and fuel injection amount correction are not shown in the drawings, correction based on the intake air temperature may be performed by inputting intake air temperature detection data to the respective calculation means 212 and 213.
[0089]
The calculated outputs of the ignition timing correction value calculation means 212 and the fuel injection amount correction value calculation means 213 are input to the ignition timing correction means 214 and the fuel injection amount correction means 215, respectively, where the calculated values of the basic ignition timing and the basic fuel injection are calculated. In addition, the ignition timing of the # 1 cylinder and the control amount of fuel injection are calculated.
[0090]
The ignition timing and fuel injection control amount for the
[0091]
Based on the ignition timing and the fuel injection control amount for each of the
[0092]
Next, with reference to FIG. 14, the flow of the overall control of the outboard motor according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a flowchart of a main routine showing a sequence of the entire control processing process of the outboard motor engine.
[0093]
When the main switch is turned on and the power supply is turned on to start engine operation, first, after a predetermined reset time, each processing circuit in the control processing device is initialized (step S11). Next, in step S12, the operating state is determined and the result is held in the memory. Here, the start determination by the starter SW detection means of FIG. 12, determination of whether or not to perform cylinder deactivation operation with a specific cylinder deactivated, determination of whether or not to perform feedback control of oxygen concentration, and control in the case of specific control conditions Judgment whether to learn and store data, judgment of engine overspeed, misheating control, lack of oil, etc., judgment of whether to perform pre-engine stop control when the engine is stopped, whether the shift lever is in the neutral position Judgment of failure, judgment of failure when pulsar signal is lost, judgment of operating state that can be detected by DES detection means in case of two-machine operation, judgment of whether sudden acceleration or sudden deceleration is in progress, whether to perform shift cut at clutch switching Judgment is made. Such a determination is initially determined as a starting state, and after reading information in the following routine, it is made based on various information such as detection information from the read sensor and calculation results.
[0094]
Next, in step S13, it is determined whether or not the
[0095]
The arithmetic processing unit sets the
[0096]
In step S13,
[0097]
In step S17, detection of oil level, detection of shift cable tension, and detection of whether or not the engine on one side is operating abnormally in the two-engine engine running state by DES detection are performed. In step S18, atmospheric pressure information, intake air temperature information, trim angle information, engine temperature information, and battery voltage information are read.
[0098]
Next, in step S19, misfire control is performed. The fuel control is performed so that a specific cylinder is misfired from the read information when an abnormal state such as over-rotation, overheating, oil empty, DES, or the like is detected in the operation state determination in step S12. is there. Next, the fuel pump and the oil pump are driven and controlled based on the determination whether the engine is rotating and the information from the level sensor of the oil tank (step S20). For fuel, the fuel pump is driven when the engine is running, and when the engine is stopped, the fuel pump is stopped. For oil, the oil is driven by driving the pump when the amount in the oil tank is small. To replenish.
[0099]
Next, in step S21, the cylinder deactivation operation is determined. This is a determination step for selecting a calculation processing map when it is determined in the above-described operation state determination step S12 that the idle cylinder operation is performed in a predetermined low load low rotation state. If the cylinder is not idle, the basic calculation of the ignition timing and the injection time and the correction calculation for each cylinder are performed using the normal operation map for the normal all cylinder operation (step S22). If the cylinder is in the idle cylinder operation state, the ignition timing and the injection time are calculated and the cylinder-by-cylinder correction calculation is performed using the cylinder idle map for cylinder idle operation in which the specific cylinder is deactivated (step S24).
[0100]
Next, in step S23, correction values for basic ignition timing and fuel injection are calculated in accordance with the operating conditions such as atmospheric pressure and trim angle. Subsequently, in step S25, a correction value associated with the feedback control of the oxygen concentration is calculated. At this time, the learning determination of the calculation information and the determination of the activation of the O2 sensor are performed. Further, in step S26, a control amount correction value is calculated based on the detection signal from the knock sensor in order to prevent engine burn-in and the like.
[0101]
Next, in step S27, correction values are added to the basic ignition timing and the control amount of fuel injection to calculate optimum ignition timing, injection time, and injection timing. Thereafter, in step S290, calculation for pre-engine stop control is performed. This is because, in step S12, when the main switch or the engine stop switch or the like is turned off and it is determined that the engine is stopped, only the ignition is stopped in consideration of restart and the fuel injection is continued for a predetermined time. It is a routine. Thus, the
[0102]
FIG. 15 shows the flow of the TDC interrupt routine. A marker is attached to the crankshaft so as to output a signal from each cylinder detecting means informing that the piston is at the top dead center in each cylinder when passing in the vicinity of each cylinder detecting means. The TDC interruption is a routine interrupted at any time in the main routine based on the input of TDC signals from the cylinders by the cylinder detecting
[0103]
First, the number of the cylinder to which the signal is input is determined (step S28). Next, by comparing the cylinder number with the cylinder number of the previous input signal, forward / reverse rotation of the engine with respect to the rotation direction to be operated is determined (step S29). If it is reversed, the engine is immediately stopped (step S33). If the engine is rotating normally, for example, the time interval between the # 1 and # 2 cylinders is counted and multiplied by 6 to calculate the engine rotation cycle (step S30). Subsequently, the rotational speed is calculated by calculating the reciprocal of this cycle (step S31). When this rotational speed is smaller than a predetermined rotational speed, the engine is stopped (steps S32 and 33).
[0104]
Next, in step S34, it is determined whether or not the input TDC interrupt signal is from a specific
[0105]
Details of this ignition pulse set are shown in FIG. In the V-type 6-cylinder engine, the ignition timing obtained by the calculation is converted to a
[0106]
As shown in FIG. 1, this embodiment is directed to a 6-cylinder V-type 2-bank engine, with odd-numbered cylinders (# 1, 3, 5) arranged in the left bank and even-numbered cylinders. The cylinders (# 2, 4, 6) are arranged in the right bank. In order to control these cylinders for each bank, a separate timer is provided for each bank. When setting the number of crank angle pulses corresponding to the ignition timing in these timers, first, as shown in the figure, it is determined whether the cylinder number is even or odd, and depending on whether the cylinder number is even or odd, the corresponding ignition timing data is stored in each bank. (In the figure, the odd-numbered bank is
[0107]
Thereafter, a cylinder for reducing the fuel injection amount in the fuel injection control for the idle cylinder to be misfired in the ignition control is set as dead cylinder information in the fuel injection control (step S41), and the fuel calculated for the idle cylinder to be misfired in the ignition control The injection pulse corresponding to each cylinder is set to the injection time corresponding to the fuel injection amount reduced from the injection control amount and the injection time corresponding to the fuel injection control amount calculated for the other cylinders (step) S42).
[0108]
When measuring the above-described engine cycle, if there is an input signal (TDC signal) from one cylinder, the TDC interrupt of FIG. 15 is performed accordingly, and the TDC cycle measurement timer is constant at the time of input of the TDC signal. Counting of the number of frequency pulses is started, and when the TDC signal of the next cylinder is input, it is reset and starts counting the next cylinder. In this case, when the count value exceeds a predetermined value, an overflow occurs and the count is reset. A timer overflow interrupt is executed when this overflow occurs, that is, when it is detected that the rotation is a low-speed rotation in which the cycle of the crank angle of 60 degrees is a predetermined time or more.
[0109]
FIG. 17 shows this overflow interrupt. When an overflow occurs, the number of times is first stored, and it is determined whether or not the engine is in a starting operation state. If the operation mode is in the starting state, the overflow is because the engine speed is low, and the operation is continued as it is. If it is not in the start mode, it is determined whether or not the TDC signal pulse has been lost, that is, it is an overflow because the TDC signal pulse has not been transmitted due to some trouble. If the engine is low, stop the engine. If there is a missing pulse, it is determined whether or not the overflow detection is the second time, and if it is the second time, the engine is stopped because the rotation is too low. As a result, the engine is always stopped when there is an abnormality in the signal transmission system at low speed.
[0110]
FIG. 18 shows an interrupt routine of the
[0111]
The above is the structural configuration of the outboard motor engine to which the present invention is applied, the system configuration of the entire control system, and the flow of its operation.
[0112]
Embodiments of the present invention are further described below with reference to FIGS. In this embodiment, for the
[0113]
FIG. 19 is a throttle opening diagram of the two-cycle engine according to this embodiment. K1 is the throttle opening of the present embodiment, and K2 is the throttle opening of the engine that does not perform the conventional cylinder deactivation operation. As shown in the figure, the engine of the present embodiment has an initial opening (fully closed position) in which the accelerator is not depressed at about 5.5 ° to 7 °, and a normal outboard engine has an angle of 3 ° to 4 °. Bigger than it is °. By increasing the initial opening in this manner, air easily flows particularly in the middle / low speed range, the air flow becomes smooth, and gas exchange in the cylinder is performed satisfactorily. If all such cylinders with a large initial opening are burned during medium-low speed range or medium-load low-load operation, the output becomes too large, so that the number of cylinders to be burned is reduced by providing idle cylinders under predetermined conditions. As a result, the load on the combustion cylinder is increased, gas exchange is smoothed, and irregular combustion is prevented.
[0114]
FIG. 20 is a flowchart of a cylinder deactivation determination routine for determining various conditions for performing cylinder deactivation operation in the present embodiment. This cylinder deactivation determination routine is a detailed flowchart of the cylinder deactivation determination step S21 in the main routine (FIG. 14) described above. First, it is determined whether or not the throttle opening is within a predetermined middle opening or low opening (step S401). This is to determine by reading the opening information of the throttle sensor recorded in the sensor information reading step S15 of the main routine. This predetermined range is a range of medium to low speed that is likely to cause irregular combustion in the engine. If not in such a range, normal all-cylinder operation is performed. Next, it is determined whether or not the engine speed is within a predetermined range of medium to low speed (for example, 2000 rpm) (step S402). The engine speed is determined by reading the data calculated and recorded in the memory based on the TDC signal from each cylinder as described above. Next, it is determined whether sudden acceleration or sudden deceleration is in progress (step S403). Such determination of sudden acceleration / deceleration is to determine the acceleration or deceleration state by detecting, for example, a change in the opening of the throttle sensor, a change in the rotational speed, or a change in the accelerator opening. During rapid acceleration / deceleration with a large rate of change, all-cylinder operation is performed to improve responsiveness. In particular, during rapid deceleration, all cylinder operation is performed to prevent engine stall.
[0115]
Next, it is determined whether or not the engine is in an operating state at the start or after the start (before warming up) (step S404). This is to determine by reading the read data of the starter switch operation (switch information reading step S14 of the main routine). In such a starting state, normal operation with all cylinders is performed in order to increase the number of explosions and achieve quick starting. Next, it is determined whether or not a warm-up operation is being performed (step S405). This is determined based on whether the engine temperature is equal to or higher than a predetermined value or whether a predetermined time has elapsed after starting. During the warm-up operation, all cylinder operation is performed without performing cylinder deactivation in order to quickly increase the engine temperature.
[0116]
Subsequently, it is determined whether or not misfire control is being performed (steps S406 to S407), and it is further determined whether or not the other engine is in cylinder deactivation operation during the two-device operation (step S409).
[0117]
The misfire control conditions are (i) overheat state, (b) overrevo state, (c) oil empty state, and (d) one of the engines (i) to (c) above during two-engine operation. This is the case where the DES is detected. (I) The misfire control in the overheated state is, for example, for the purpose of suppressing the rotation speed to 2000 rpm or less in order to suppress combustion and lower the temperature when engine overheating is detected by a bimetal switch provided in the cylinder head, It stops ignition of a specific cylinder. The over-revo state (b) is when the engine speed is high, for example, 6000 rpm or more. In this case as well, a specific cylinder is misfired to suppress the rotation. The oil empty state (C) is to reduce the rotational speed in order to suppress oil consumption when the oil level switch reduces the amount of oil in the oil tank in the cowling from a predetermined amount. In addition, when another oil tank with a large capacity is arranged on the ship and the oil in the oil tank in the cowling is automatically replenished, not only the oil tank in the cowling but also the oil tank in the ship A case where the amount of oil decreases below a predetermined value is called an oil empty state. Even in the case of such an oil empty, the specific cylinder is misfired and the rotational speed is suppressed to, for example, 2000 rpm or less, thereby suppressing oil consumption. In particular, in the case of an outboard motor, a reliable return to the port is achieved with less oil.
[0118]
In addition, when two outboard motors are operated, when it is detected that one of the engines is in a state to be misfired, any of the above-mentioned (A) to (C), this state is It is detected by the detecting means (see FIG. 12) and a detection signal is sent to the arithmetic processing unit. In such a case, the other engine similarly performs misfire control to balance the operation of both engines. If the balance is not achieved, there will be a difference in the propeller thrust between the two outboard motors, making it difficult for the ship to turn and go straight. Therefore, when an abnormality in one engine is detected by the DES signal and misfire control is performed (NO in step S409), if the cylinder deactivation operation is further performed, the misfire cylinder by misfire control and the deactivation by deactivation control are performed. Since the consistency with the cylinders varies and causes an abnormal decrease in output, a control error, and the like, the cylinder deactivation operation S501 is not performed, and the normal all-cylinder operation control S500 is performed. The all-cylinder operation control here refers to the calculation of the control amount for all the cylinders, and the ignition and fuel injection are actually performed on all the cylinders based on the control amount of the calculation result to cause combustion in all the cylinders. The all cylinder operation and the control amount calculation are performed for all the cylinders, and include both a misfire control operation in which a predetermined cylinder is misfired as a predetermined abnormality response.
[0119]
In addition, if one engine is in a cylinder deactivation operation in a two-engine operation, the other engine also performs a cylinder deactivation operation. If one engine is in a normal operation, the other engine is At the same time, normal operation is performed. Thereby, the balance of the output of two engines is maintained and the stable driving | running state is obtained. If the balance is not achieved, there will be a difference in propeller thrust between the two outboard motors, and the ship will turn, making it difficult to go straight.
[0120]
In the flowchart, the misfire control condition based on over-revo is not determined. This is because the idle cylinder control in the low-revolution region is not performed at a high rotational speed that causes over-revo. That is, the over-revo state is naturally excluded from the conditions of the engine speed range in step S402.
[0121]
The present invention performs cylinder control in a balanced manner by changing the cylinder to be deactivated without changing the number of deactivated cylinders when performing the deactivated cylinder operation. The cylinder number of the cylinder to be deactivated, the ignition timing during the cylinder deactivation operation, and the control amount of the fuel injection amount are written in a map for performing arithmetic processing based on the throttle opening or load, engine speed, etc., and stored in the storage device. Has been. Therefore, a pause cylinder pattern is formed for each combination of different idle cylinders, and an arithmetic processing map is created in advance according to each pattern and stored in the arithmetic processing device. These idle cylinder patterns are switched for each predetermined event. That is, for example, there are a first idle cylinder pattern in which the # 3 and # 6 cylinders are idle cylinders and a second idle cylinder pattern in which the # 2 and # 5 cylinders are idle cylinders, and a predetermined event occurs. The cylinder deactivation control is performed using the map of another deactivation cylinder pattern by switching the deactivation cylinder pattern every time. Such pattern switching discrimination is performed in each TDC interrupt routine as shown in FIG.
[0122]
FIG. 21 is a time chart of an example of a deactivated cylinder pattern showing the ignition timing and injection timing of each cylinder when the deactivated cylinder operation is performed while satisfying the various determination conditions described above. This example is a time chart of the first deactivated cylinder pattern when # 3 and # 6 are deactivated. The first idle cylinder pattern in FIG. 21 is different from another pattern (for example, a second idle cylinder pattern in which # 2 and # 5 are idle cylinders, and if necessary, # 1, The third idle cylinder pattern with # 4 as the idle cylinder) is switched, and the cylinders of # 2 and # 5 (or # 1, # 4) are stopped. Accordingly, a map for implementing such a timeless cylinder resting control pattern is prepared according to the pattern, and when the pattern is switched every time a predetermined event occurs, the arithmetic processing is performed based on another map. .
[0123]
A time chart of an example of the idle cylinder pattern shown in FIG. 21 (# 3 and # 6 are idle cylinders) will be described below.
[0124]
P indicates a pulser signal (TDC signal) from each of the
[0125]
The fuel injection amount for the deactivated cylinders (# 3, # 6) is represented by V1 in the entire cylinder operation range E, and in the deactivated cylinder control range F, only the G range is intermittently injected. In this intermittent range G, the correction amount is added as a negative value by Y1 according to the cylinder specific correction map. Such intervals and correction amounts of intermittent injection are set by a predetermined program.
[0126]
On the other hand, for the remaining cylinders (# 1, 2, 4, 5), the injection amount V2 calculated by the normal operation map is injected without changing the all-cylinder operation range E and the idle cylinder operation range F. Note that the values of V1 and V2 vary depending on each cylinder.
[0127]
J1 to J6 indicate ignition pulses of the # 1 to # 6 cylinders. When the idle cylinder operation is started, the ignition pulse is not output for the # 3 and # 6 cylinders. As described in the flowchart of the ignition pulse control shown in FIG. 18 described above, this is to read the ignition stop cylinder information and stop the output to the ignition output port, that is, the ignition timing and the ignition pulse width. Is calculated by map calculation, and stops the output of this ignition pulse based on the idle cylinder information. Thus, during the idle cylinder control, the spark plugs of the # 3 and # 6 cylinders do not spark and combustion does not occur.
[0128]
L1 to L6 indicate the fuel injection outputs of the # 1 to # 6 cylinders. As for the # 3 and # 6 cylinders, as shown by the above-mentioned intermittent range G, the fuel is reduced (the injection amount is V1 + Y1, where Y1 <O) during the idle cylinder operation. Therefore, the width of the injection pulse is shorter than that of the other cylinders. In addition, for example, each time point of the first TDC signal B1 and the subsequent TDC signal B2 of the # 3 cylinder is out of the timing of the fuel injection permission range G, so that no injection pulse is output as indicated by the dotted line L3. Since the time point of the third TDC signal B3 of # 3 cylinder is included in the fuel injection permission range G, a reduced amount of fuel (fuel with a short injection time) is injected. Similarly, for the # 6 cylinder, since the time point of the TDC signal of C1 is included in the fuel injection range G, the reduced amount of fuel is injected, and the time points of C2 and C3 are out of the fuel injection range G, and thus are indicated by dotted lines. As such, fuel is not injected. In this way, for the # 3 and # 6 cylinders, the fuel that is intermittently reduced is injected at a predetermined interval.
[0129]
Instead of the method of reducing the fuel injection amount by further intermittently injecting the reduced amount of fuel in this way, the reduced injection amount may be calculated using a correction map, and this may be continuously injected. That is, the fuel injection permission range may not be set, and the same injection amount as the total injection amount injected in the intermittent range G may be injected. Further, the injection amount may be changed so as to be periodically reduced at a constant interval while the continuous injection is performed.
[0130]
In the above embodiment, the threshold value of the throttle opening and the engine speed when switching between the idle cylinder operation and the all cylinder operation may be configured to have hysteresis. That is, in the throttle opening determination step S401 and the engine speed determination step S402 in FIG. 20, the threshold value is changed depending on whether the read data value is increasing or decreasing. As a result, chatter at the time of switching the idle cylinder operation is prevented, and the engine rotation at which the smooth switching operation is achieved is maintained.
[0131]
The cylinder rest pattern in FIG. 21 is switched to another pattern when the following event occurs.
[0132]
(A) When a predetermined time elapses: This is to switch to another deactivated cylinder pattern when a certain period of time such as 1 hour elapses after the cylinder deactivation control is started by the cylinder deactivation operation determination of FIG. .
[0133]
(B) When the engine rotates by a predetermined number of revolutions: A predetermined TDC signal is counted, that is, every time the engine rotates by a predetermined number, another cylinder is stopped by the information counted up every time the crankshaft rotates once. Switch to the pattern.
[0134]
(C) Once exiting the cylinder deactivation operation region and entering the cylinder deactivation region again: This enters the cylinder deactivation operation in conformity with the determination conditions of the cylinder deactivation operation determination routine of FIG. 20, and then temporarily deviates from this determination condition After that, when the cylinder deactivation operation is started again in conformity with the determination condition, another pattern is used from the beginning instead of using the previous pattern. In this case, every time the cylinder deactivation operation is terminated, the cylinder deactivation control is stopped by switching (setting) to another pattern immediately before the termination. Alternatively, each time the cylinder deactivation operation is started, the program may be configured to start the cylinder deactivation operation after switching the currently set pattern immediately before the cylinder deactivation operation.
[0135]
(D) After stopping the engine from the predetermined operating state, restarting and reentering the range of the predetermined operating state: This is when the engine stops due to an engine stall or other abnormality or when the power is turned off. When the engine is temporarily stopped and restarted, a pattern different from the idle cylinder pattern during the previous operation is used. In this case, similarly to the above (c), the pattern is switched when the engine stop is detected, or the pattern is switched before the power is turned off by providing a delay circuit or the like in the power circuit. The pattern is set in a rewritable nonvolatile memory. Alternatively, the main routine may be configured such that the idle cylinder pattern is always changed from the previously set pattern when the engine is started.
[0136]
(E) When an engine rotation signal of a specific cylinder is input: This is a predetermined crank angle each time a specific TDC signal (for example, TDC signal of # 1 cylinder) is input, that is, every time the crankshaft rotates once. The pattern is switched by position. In this case, instead of the configuration in which the pattern is switched every rotation of the crankshaft, the pattern may be switched based on the specific TDC signal after rotating by a predetermined rotation in combination with the above (b). Further, the condition (e) is combined with each of the other conditions (a), (c), and (d), and after the condition is met, the cylinder is deactivated after a predetermined TDC signal is input. May be.
[0137]
In this way, when the paused cylinder pattern is switched every time a predetermined event occurs, the entire cylinder operation may be performed once every time it is switched and then changed to another pattern. As a result, the uneven combustion of the cylinders is prevented, and the operation balance of all the cylinders is kept better.
[0138]
FIG. 22 is a flowchart of cylinder deactivation map calculation according to this embodiment, and FIG. 23 is a conceptual diagram of a map created for each cylinder. This example shows a case where there are three idle cylinder patterns A, B, and C. The idle cylinder patterns A, B, and C are combinations in which, for example, A is # 1, # 4 is the idle cylinder, B is # 2, # 5 is the idle cylinder, and C is # 3, # 6 is the idle cylinder. . Corresponding to each of the cylinder resting patterns, as shown in FIG. 23, a calculation map of basic injection amount for fuel injection amount and a correction map for each cylinder are provided, and calculation of basic ignition timing for ignition timing is provided. There are maps and correction maps for each cylinder. The calculation maps for the basic injection amount and the basic ignition timing are for calculating the control amount for the
[0139]
As described above, when the occurrence of a predetermined event is detected during cylinder deactivation control, the deactivation pattern is switched. With this pattern switching, as shown in FIG. 22, it is determined whether the switched cylinder rest pattern is A, B, or C. This determination is made, for example, by switching the pattern by setting the event, setting a flag for the pattern, and reading this flag. In accordance with the determination result, the basic control amount and the correction amount for each cylinder for the ignition timing and the fuel injection amount corresponding to the pattern are calculated. In this case, the calculation map for each cylinder is created on the basis of the optimum control amount required for each cylinder measured in advance by experiment or test running for each cylinder rest pattern. As a result, the engine can be driven with the optimal injection amount and ignition timing by offsetting the mutual influence between the cylinders when the idle cylinder changes.
[0140]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when variable cylinder deactivation operation is performed, a calculation map is provided for each cylinder in accordance with the deactivation pattern that is switched for each predetermined event. It is possible to control the engine by always calculating the optimal injection amount and ignition timing for each cylinder in response to changes in the back pressure and temperature between the cylinders and changes in exhaust interference. In addition, because of variable cylinder deactivation control, each cylinder is used in a well-balanced manner, and in particular, the effects of cylinder deactivation operation such as prevention of irregular combustion in the low rotation range and improvement of fuel consumption in a two-cycle engine are fully exhibited. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an outboard motor to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view of the engine of FIG.
3 is a configuration diagram including a fuel system of the outboard motor of FIG. 1. FIG.
4 is a side external view of the outboard motor of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a detailed view of the left bank of the engine of FIG. 1;
6 is an explanatory diagram of an exhaust passage of the engine of FIG. 1. FIG.
7 is a configuration diagram including an intake system of the engine of FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram of an exhaust sensor used for engine control in FIG. 1;
FIG. 9 is an explanatory diagram of another example of attachment of the exhaust sensor.
FIG. 10 is a configuration diagram of a transmission mechanism to an outboard motor propeller shaft.
FIG. 11 is a configuration diagram of a main part of a shift mechanism of an outboard motor.
FIG. 12 is a system block diagram according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram of control means according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart of a main routine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart of a TDC interrupt in the main routine of FIG.
16 is a detailed flowchart of the ignition pulse set shown in FIG.
FIG. 17 is a detailed flowchart of timer overflow in the routine of FIG. 14;
FIG. 18 is an interrupt flow diagram of an ignition timing control timer in the routine of FIG.
FIG. 19 is an explanatory diagram of a throttle opening in a cylinder deactivation operation.
FIG. 20 is a flowchart for determining conditions for cylinder deactivation operation;
FIG. 21 is a time chart of cylinder deactivation operation.
FIG. 22 is an explanatory diagram of a flow for changing a cylinder resting pattern.
FIG. 23 is a conceptual diagram of a calculation map for each cylinder rest pattern.
[Explanation of symbols]
1: Engine 2: Left bank 3: Right bank 4: Cylinder body 5: Exhaust port 6: Exhaust pipe 7: Cowling 8: Upper casing 9: Lower casing 13: Main exhaust port 14: Exhaust sensor 21: Crankshaft 25: Throttle Valve 26: Injector
Claims (4)
前記休筒パターンごとにそのパターンの休止気筒に対する間欠的な燃料噴射許可範囲Gが設定され、全気筒運転状態Eから休止気筒制御状態Fに移ると、前記燃料噴射許可範囲Gにおいて減量された燃料が噴射されることを特徴とする内燃機関の気筒休止制御方法。In a cylinder deactivation control method in which combustion of a predetermined cylinder among a plurality of cylinders is stopped in a predetermined operating state, the deactivation cylinders whose combustion should be stopped have a plurality of deactivation cylinder patterns, and each deactivation pattern Has a map for calculating the ignition timing and the control amount of the fuel injection amount for each of the plurality of cylinders, and calculates the ignition timing and the fuel injection amount using the map corresponding to that pattern every time the cylinder resting pattern is switched. A cylinder deactivation control method,
When the intermittent fuel injection permission range G for the idle cylinder of the pattern is set for each idle cylinder pattern, and the transition is made from the all-cylinder operation state E to the idle cylinder control state F, the fuel reduced in the fuel injection permission range G is reduced. Is a cylinder deactivation control method for an internal combustion engine.
(a)所定の時間が経過したこと、
(b)所定の回転数だけエンジンが回転したこと、
(c)前記所定の運転状態の範囲外となり、再びその範囲に入って気筒休止運転を開始したこと、
(d)前記所定の運転状態からエンジンを停止した後、再始動し前記所定の運転状態の範囲に再び入ったこと、
(e)所定のクランク角ごとに発信される特定気筒のエンジン回転信号を検出したこと、のうち少なくとも1つのイベントの発生により行われることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の気筒休止制御方法。Switching the rest cylinder pattern is
(A) that a predetermined time has elapsed,
(B) that the engine has rotated a predetermined number of revolutions;
(C) Being out of the range of the predetermined operation state, entering the range again, and starting the cylinder deactivation operation;
(D) after stopping the engine from the predetermined operating state, restarting and reentering the range of the predetermined operating state;
2. The cylinder deactivation of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cylinder deactivation is performed by occurrence of at least one event among the detection of an engine rotation signal of a specific cylinder transmitted at every predetermined crank angle. Control method.
前記休筒パターンごとにそのパターンの休止気筒に対する間欠的な燃料噴射許可範囲Gが設定され、全気筒運転状態Eから休止気筒制御状態Fに移ると、前記燃料噴射許可範囲Gにおいて減量された燃料が噴射されることを特徴とする内燃機関の気筒休止制御装置。In a cylinder deactivation control device that stops combustion of a predetermined cylinder among a plurality of cylinders in a predetermined operation state, each deactivation corresponding to each of a plurality of deactivation cylinders having different deactivation cylinders whose combustion should be stopped is performed. Each cylinder pattern has a map for calculating the control amount of the ignition timing and fuel injection amount for each of the plurality of cylinders, and every time the cylinder rest pattern is switched, the ignition timing and fuel injection are used using the map corresponding to that pattern. A cylinder deactivation control device including an arithmetic processing unit for calculating an amount ,
When the intermittent fuel injection permission range G for the idle cylinders of the pattern is set for each idle cylinder pattern and the entire cylinder operation state E shifts to the idle cylinder control state F, the fuel reduced in the fuel injection permission range G is reduced. Is a cylinder deactivation control device for an internal combustion engine.
前記休筒パターンごとにそのパターンの休止気筒に対する間欠的な燃料噴射許可範囲Gが設定され、全気筒運転状態Eから休止気筒制御状態Fに移ると、前記燃料噴射許可範囲Gにおいて減量された燃料が噴射されることを特徴とする多気筒内燃機関。In a multi-cylinder internal combustion engine having cylinder deactivation control means for stopping combustion of a predetermined cylinder among a plurality of cylinders in a predetermined operation state, the cylinder deactivation control means includes a plurality of deactivation cylinders whose combustion should be stopped. Corresponding to each of the idle cylinder patterns, a map for calculating the control amount of the ignition timing and the fuel injection amount for each of the plurality of cylinders is provided for each idle cylinder pattern. A multi-cylinder internal combustion engine including an arithmetic processing unit for calculating an ignition timing and a fuel injection amount using a map corresponding to a pattern ,
When the intermittent fuel injection permission range G for the idle cylinders of the pattern is set for each idle cylinder pattern and the entire cylinder operation state E shifts to the idle cylinder control state F, the fuel reduced in the fuel injection permission range G is reduced. Is a multi-cylinder internal combustion engine.
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