JP2003120378A - 船舶推進機のエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】全領域空燃比でフィードバック制御を行い、さ
らに補正により全領域で正確な空燃比制御が可能であ
る。 【解決手段】吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロ
ットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エン
ジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを
備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に
基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御
装置において、エンジン７の排気通路４６に、空燃比を
検出する空燃比検知手段と、排気圧力を検出する排気圧
力検知手段と、排気温度を検出する排気温度検知手段と
を備え、空燃比に基づき燃料噴射量をフィードバック制
御すると共に、排気圧力と排気温度に基づき補正を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、船舶推進機のエ
ンジン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶に備えられる船舶推進機には、エン
ジンが搭載され、このエンジンの動力によりプロペラを
回転して推進力を得ている。この船舶推進機には、エン
ジン制御装置を備え、吸気圧、スロットル開度及びエン
ジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御するものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば車両に搭載され
るエンジンでは、常用域が低速低負荷であり、高速高負
荷でリーンバーンを行っても燃費低減率が少ないため、
低速低負荷域でリーンバーンを行ない、高速高負荷では
リーンバーンを行っていない。

【０００４】ところで、船舶推進機に搭載されるエンジ
ンでは、航走開始直後から高速高負荷で運転され、常用
域が高速高負荷であることから、高速高負荷でリーンバ
ーンを行うことができれば燃費低減率が大きい。

【０００５】このように、船舶推進機に搭載されるエン
ジンで燃費向上のために、リーンバーンを行うことが考
えられるが、安定燃焼とＮＯｘの低減を両立するために
はエンジンの排気通路に空燃比センサを配置して、空燃
比に基づき燃料噴射量をフィードバック制御し、正確に
制御することが望ましい。

【０００６】しかし、船舶推進機は水中排気であり、航
走状態により空燃比センサの設置部の圧力が変化し、こ
れにより空燃比センサの出力が影響される。また、アイ
ドルから全負荷まで排気温度の変化幅が大きく、排気温
度の変化に伴い全領域空燃比センサの素子温度が変化
し、これにより空燃比センサの出力が影響される。

【０００７】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、全領域空燃比でフィードバック制御を行い、さら
に補正により全領域で正確な空燃比制御が可能な船舶推
進機のエンジン制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、この発明は、以下のように構成
した。

【０００９】請求項１に記載の発明は、『吸気圧を検出
する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロ
ットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエ
ンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル
開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御す
る船舶推進機のエンジン制御装置において、前記エンジ
ンの排気通路に、空燃比を検出する空燃比検知手段と、
排気圧力を検出する排気圧力検知手段とを備え、前記空
燃比に基づき前記燃料噴射量をフィードバック制御する
と共に、前記排気圧力に基づき補正を行なうことを特徴
とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。

【００１０】この請求項１に記載の発明によれば、空燃
比に基づき燃料噴射量をフィードバック制御すると共
に、空燃比検知手段が測定圧力により出力が影響される
ことがあっても、排気圧力に基づき補正を行なうこと
で、全領域でより正確な空燃比制御が可能で安定燃焼と
ＮＯｘの低減を両立させることができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、『吸気圧を検出
する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロ
ットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエ
ンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル
開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御す
る船舶推進機のエンジン制御装置において、前記エンジ
ンの排気通路に、空燃比を検出する空燃比検知手段と、
排気温度を検出する排気温度検知手段とを備え、前記空
燃比に基づき前記燃料噴射量をフィードバック制御する
と共に、前記排気温度に基づき補正を行なうことを特徴
とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。

【００１２】この請求項２に記載の発明によれば、空燃
比に基づき燃料噴射量をフィードバック制御すると共
に、空燃比検知手段が素子温度により出力が影響される
ことがあっても、排気温度に基づき補正を行なうこと
で、全領域でより正確な空燃比制御が可能で安定燃焼と
ＮＯｘの低減を両立させることができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、『吸気圧を検出
する吸気圧検出手段と、スロットル開度を検出するスロ
ットル開度検出手段と、エンジン回転速度を検出するエ
ンジン回転速度検出手段とを備え、吸気圧、スロットル
開度及びエンジン回転速度に基づき燃料噴射量を制御す
る船舶推進機のエンジン制御装置において、前記エンジ
ンの排気通路に、空燃比を検出する空燃比検知手段と、
排気圧力を検出する排気圧力検知手段と、排気温度を検
出する排気温度検知手段とを備え、前記空燃比に基づき
前記燃料噴射量をフィードバック制御すると共に、前記
排気圧力と前記排気温度に基づき補正を行なうことを特
徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。』である。

【００１４】この請求項３に記載の発明によれば、空燃
比に基づき燃料噴射量をフィードバック制御すると共
に、空燃比検知手段が測定圧力により出力が影響される
ことがあっても、また空燃比検知手段が素子温度により
出力が影響されることがあっても、排気圧力と排気温度
に基づき補正を行なうことで、全領域でより正確な空燃
比制御が可能で安定燃焼とＮＯｘの低減を両立させるこ
とができる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、『前記エンジン
の排気通路に形成された排気膨張室と連通して検出通路
を設け、この検出通路に前記排気圧力検知手段を配置し
たことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の船
舶推進機のエンジン制御装置。』である。

【００１６】この請求項４に記載の発明によれば、エン
ジンの排気通路に形成された排気膨張室と連通して検出
通路に排気圧力検知手段を配置することで、排気が膨張
して温度が下がっており、排気圧力検知手段に要求され
る耐熱性が低下し、また排気圧力検知手段を水没しにく
い場所に設置でき、また外部から見えるところに排気圧
力検知手段を設置でき、保守点検が容易になる。

【００１７】請求項５に記載の発明は、『前記空燃比検
知手段に近接して前記排気温度検知手段を配置したこと
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の船舶推進
機のエンジン制御装置。』である。

【００１８】この請求項５に記載の発明によれば、空燃
比検知手段に近接して排気温度検知手段を配置したこと
で、排気温度検知手段が空燃比検知手段の素子温度を精
度良く推定できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の船舶推進機のエ
ンジン制御装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明す
る。図１は船外機の側面図、図２は船舶推進機のエンジ
ン制御装置の概略構成図である。

【００２０】この実施の形態では、船舶に搭載される船
舶推進機として船外機を示すが、船内機にも同様に適用
される。船外機１は、船体２の船尾２ａにクランプブラ
ケット３を介して上下、左右に揺動可能に支持されてい
る。この船外機１は、トップカウリング４ａ、ボトムカ
ウリング４ｂ、上部ケース５及び下部ケース６を有し、
トップカウリング４ａ及びボトムカウリング４ｂ内にエ
ンジン７が配置され、上部ケース５及び下部ケース６内
に推進ユニット８が配設された構造のものである。

【００２１】エンジン７は、４サイクルの直列４気筒の
エンジンであり、このエンジン７により推進ユニット８
が駆動される。推進ユニット８は、垂直方向に延びるド
ライブシャフト９の下端に傘歯車機構１０を介して推進
軸１１を連結し、この推進軸１１の後端にプロペラ１２
を結合した構成となっている。

【００２２】この船外機１には、シフトケーブル６０が
スライダー６４を介してシフト操作軸６２に連結されて
いる。遠隔のシフト操作によってシフトケーブル６０を
作動することで、スライダー６４が移動し、図示しない
リンク機構を介して連結されたシフト操作軸６２を作動
し、これによりシフト切替手段６３が傘歯車機構１０を
制御して前進、ニュートラル、後進のシフト切替が行な
われる。

【００２３】エンジン７は、排気ガイド１３上に配置さ
れ、クランク軸２０を航走時に略垂直をなすように縦向
きに配置して構成されており、クランク軸２０の下端に
ドライブシャフト９の上端が連結されている。

【００２４】エンジン７は、シリンダブロック２１、ク
ランクケース２２によりクランク軸２０が軸支されてい
る。排気ガイド１３の下面には、オイルパン９０が吊り
下げ支持される。シリンダブロック２１には、シリンダ
ヘッド２４が締結され、シリンダヘッド２４には、ヘッ
ドカバー２５が取り付けられている。

【００２５】シリンダブロック２１に往復動可能に設け
られたピストン５０は、コンロッド５１を介してクラン
ク軸２０に連結され、ピストン５０の往復動でコンロッ
ド５１を介してクランク軸２０が回転する。

【００２６】シリンダブロック２１、ピストン５０及び
シリンダヘッド２４で燃焼室５２が形成され、シリンダ
ヘッド２４には燃焼室５２に臨むように点火プラグ５３
が取り付けられている。また、シリンダヘッド２４に
は、燃焼室５２に開口して吸気通路４５及び排気通路４
６が形成されている。

【００２７】シリンダヘッド２４には、動弁機構のカム
軸２６ａ，２６ｂが軸支され、クランク軸２０の回転力
が図示しないタイミングベルトにより伝達され、このカ
ム軸２６ａ，２６ｂの回転でカム２６ａ１，２６ｂ１に
より吸気弁３０及び排気弁３１を駆動し、吸気通路４５
及び排気通路４６を開閉する。

【００２８】エンジン７には、船体前方向にサージタン
ク４０が配置されている。このサージタンク４０の上流
側には、スロットルボディ４２が接続され、サージタン
ク４０の上流側は吸気管４１を介してシリンダヘッド２
４の吸気通路４５に接続されている。シリンダヘッド２
４には、それぞれの気筒に応じてインジェクタ４３が設
けられ、このインジェクタ４３により燃料が吸気通路４
５に供給される。

【００２９】スロットルボディ４２には、アイドルスピ
ードコントロールバルブ４２０、スロットル４２１及び
スロットルポジションセンサＳ１で構成されるスロット
ル開度を検出するスロットル開度検出手段が備えられ、
スロットル開度情報を制御装置ＥＣＵに送る。制御装置
ＥＣＵは、アイドルスピードコントロールバルブ４２０
を制御して安定したアイドル運転を行なう。

【００３０】サージタンク４０には、圧力センサＳ２及
び吸気温センサＳ３が備えられ、吸気圧情報及び吸気温
度情報を制御装置ＥＣＵに送る。圧力センサＳ２は、吸
気圧を検出する吸気圧検出手段を構成する。

【００３１】制御装置ＥＣＵは、運転状態に応じてイン
ジェクタ４３を制御する。インジェクタ４３には、燃料
供給装置４８から燃料が供給される。燃料供給装置４８
は、燃料タンク４８０、フィルタ４８１、低圧ポンプ４
８５、ベーパーセパレータ４８２、高圧ポンプ４８３及
び圧力調整装置４８４から構成される。

【００３２】低圧ポンプ４８５の駆動で燃料タンク４８
０から燃料がフィルタ４８１を介してベーパーセパレー
タ４８２に供給される。高圧ポンプ４８３は、ベーパー
セパレータ４８２内に配置され、高圧ポンプ４８３の駆
動で供給管４３ａ，４３ｂを介して加圧した燃料をイン
ジェクタ４３へ供給する。

【００３３】余剰燃料は、戻し管４３ｃ、圧力調整装置
４８４、戻し管４３ｄを介してベーパーセパレータ４８
２へ戻される。圧力調整装置４８４は、連結管４８４ａ
を介してサージタンク４０に接続され、吸気圧で作動し
て余分な燃料をベーパーセパレータ４８２へ戻す。

【００３４】また、シリンダヘッド２４には、水温セン
サＳ４及びカム角センサＳ５が設けられ、エンジン水温
情報及びカム角情報を制御装置ＥＣＵに送る。カム角セ
ンサＳ５は、給排気のカム角度を検出するカム角度検出
手段を構成する。さらに、排気通路４６には、Ａ／Ｆセ
ンサＳ６が備えられ、Ａ／Ｆ情報を制御装置ＥＣＵに送
る。

【００３５】制御装置ＥＣＵには、エンジン回転速度検
出手段４９が備えられ、カム角度情報に基づき演算して
エンジン回転速度を検出する。エンジン７には、点火装
置５５が備えられている。点火装置５５は、パワートラ
ンジスタ５５０、イグネッションコイル５５１を備え、
制御装置ＥＣＵの制御によりパワートランジスタ５５０
を作動してイグニッションコイル５５１を介して運転状
態に応じて点火プラグ５３をスパークさせる。

【００３６】この実施の形態の船舶推進機のエンジン制
御装置は、図３乃至図６に示すように構成され、図３は
エンジンの排気系の概略構成図、図４は空燃比センサの
特性を示す図、図５は圧力による空燃比センサの出力の
影響を示す図、図６は素子温度による空燃比センサの出
力の影響を示す図である。

【００３７】この実施の形態のエンジン７の排気系は、
図３に示すように、各気筒から集合した排気通路４６
が、排気ガイド１３、オイルパン９０を貫通して排気膨
張室８０に連通して形成され、水中排気が行なわれる。

【００３８】この排気通路４６には、空燃比検知手段で
ある空燃比センサＳ６が配置され、空燃比センサＳ６に
近接して排気温度検知手段である排気温度センサＳ１０
が配置されている。また、エンジン７の排気通路４６に
形成された排気膨張室８０と連通して検出通路８１を設
け、この検出通路８１に排気圧力検知手段である排気圧
力センサＳ１１を配置している。

【００３９】排気温度センサＳ１０からの排気温度情
報、排気圧力センサＳ１１からの排気圧力情報は、制御
装置ＥＣＵへ送られる。

【００４０】この制御装置ＥＣＵは、吸気圧、スロット
ル開度及びエンジン回転速度に基づき、インジェクタ４
３により燃料噴射量を制御する。この燃料噴射量の制御
は、空燃比に基づき燃料噴射量をフィードバック制御す
ると共に、排気圧力と排気温度に基づき補正を行なう。

【００４１】即ち、空燃比センサＳ６は、図４に示すよ
うな空燃比（Ａ／Ｆ）に応じてセンサ出力（Ｖ）が変化
する特性を有している。ところで、この空燃比センサＳ
６は、図５に示すように、圧力により空燃比センサの出
力が影響される。基準圧力において出力が１００％に設
定されるが、例えば圧力が基準圧力より低いと出力が小
さくなり、このため基準より燃料噴射量を減少させる傾
向になり、リーン側にずれる。また、例えば圧力が基準
圧力より高いと出力が大きくなり、このため基準より燃
料噴射量を増加させる傾向になり、リッチ側にずれる。

【００４２】また、空燃比センサＳ６は、図６に示すよ
うに、素子温度により空燃比センサの出力が影響され
る。基準素子温度において出力が１００％に設定される
が、例えば素子温度が基準素子温度より低いと出力が小
さくなり、このため基準より燃料噴射量を減少させる傾
向になり、リーン側にずれる。また、例えば素子温度が
基準素子温度より高いと出力が大きくなり、このため基
準より燃料噴射量を増加させる傾向になり、リッチ側に
ずれる。

【００４３】このように燃料噴射量の制御は、空燃比に
基づき燃料噴射量をフィードバック制御すると共に、排
気圧力と排気温度に基づきずれの補正を行なうから、空
燃比センサＳ６が測定圧力により出力が影響されること
があっても、また空燃比センサＳ６が素子温度により出
力が影響されることがあっても、全領域でより正確な空
燃比制御が可能で安定燃焼とＮＯｘの低減を両立させる
ことができる。

【００４４】また、エンジン７の排気通路４６に形成さ
れた排気膨張室８０と連通して検出通路８１に排気圧力
センサＳ１１を配置することで、排気膨張室８０内では
排気が膨張して温度が下がっており、排気圧力センサＳ
１１の使用温度が低くなり、排気圧力センサＳ１１に要
求される耐熱性が低下する。また、排気圧力センサＳ１
１を水没しにくい場所に設置でき耐久性が向上する。ま
た、排気圧力センサＳ１１は外部から見えるところに設
置でき、保守点検が容易になる。

【００４５】また、空燃比センサＳ６に近接して排気温
度センサＳ１０を配置したことで、排気温度センサＳ１
０が空燃比センサＳ６の素子温度を精度良く推定でき、
空燃比センサＳ６は高精度のものでなくても標準のもの
でよく、その分コストの削減が可能である。

【００４６】

【発明の効果】前記したように、請求項１に記載の発明
では、空燃比に基づき燃料噴射量をフィードバック制御
すると共に、空燃比検知手段が測定圧力により出力が影
響されることがあっても、排気圧力に基づき補正を行な
うことで、全領域でより正確な空燃比制御が可能で安定
燃焼とＮＯｘの低減を両立させることができる。

【００４７】請求項２に記載の発明では、空燃比に基づ
き燃料噴射量をフィードバック制御すると共に、空燃比
検知手段が素子温度により出力が影響されることがあっ
ても、排気温度に基づき補正を行なうことで、全領域で
より正確な空燃比制御が可能で安定燃焼とＮＯｘの低減
を両立させることができる。

【００４８】請求項３に記載の発明では、空燃比に基づ
き燃料噴射量をフィードバック制御すると共に、空燃比
検知手段が測定圧力により出力が影響されることがあっ
ても、また空燃比検知手段が素子温度により出力が影響
されることがあっても、排気圧力と排気温度に基づき補
正を行なうことで、全領域でより正確な空燃比制御が可
能で安定燃焼とＮＯｘの低減を両立させることができ
る。

【００４９】請求項４に記載の発明では、エンジンの排
気通路に形成された排気膨張室と連通して検出通路に排
気圧力検知手段を配置することで、排気が膨張して温度
が下がっており、排気圧力検知手段に要求される耐熱性
が低下し、また排気圧力検知手段を水没しにくい場所に
設置でき、また外部から見えるところに排気圧力検知手
段を設置でき、保守点検が容易になる。

【００５０】請求項５に記載の発明では、空燃比検知手
段に近接して排気温度検知手段を配置したことで、排気
温度検知手段が空燃比検知手段の素子温度を精度良く推
定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】船外機の側面図である。

【図２】船舶推進機のエンジン制御装置の概略構成図で
ある。

【図３】エンジンの排気系の概略構成図である。

【図４】空燃比センサの特性を示す図である。

【図５】圧力による空燃比センサの出力の影響を示す図
である。

【図６】素子温度による空燃比センサの出力の影響を示
す図である。

【符号の説明】

１ 船外機 ７ エンジン １３ 排気ガイド ４３ インジェクタ ４６ 排気通路 ８０ 排気膨張室 ８１ 検出通路 ９０ オイルパン Ｓ６ 空燃比センサ Ｓ１０ 排気温度センサ Ｓ１１ 排気圧力センサ ＥＣＵ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA09 BA13 CA03 CA04 CA09 3G301 HA01 HA06 JA21 KA06 LA04 LB02 LC01 LC03 MA01 MA11 NA08 NB03 NC02 ND01 NE01 NE06 PA07Z PA10Z PA11Z PD13A PD13Z PD14Z PE01Z PE08Z PE10Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロ
   ットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エン
   ジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを
   備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に
   基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御
   装置において、 前記エンジンの排気通路に、空燃比を検出する空燃比検
   知手段と、排気圧力を検出する排気圧力検知手段とを備
   え、 前記空燃比に基づき前記燃料噴射量をフィードバック制
   御すると共に、前記排気圧力に基づき補正を行なうこと
   を特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。
2. 【請求項２】吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロ
   ットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エン
   ジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを
   備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に
   基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御
   装置において、 前記エンジンの排気通路に、空燃比を検出する空燃比検
   知手段と、排気温度を検出する排気温度検知手段とを備
   え、 前記空燃比に基づき前記燃料噴射量をフィードバック制
   御すると共に、前記排気温度に基づき補正を行なうこと
   を特徴とする船舶推進機のエンジン制御装置。
3. 【請求項３】吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、スロ
   ットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、エン
   ジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段とを
   備え、吸気圧、スロットル開度及びエンジン回転速度に
   基づき燃料噴射量を制御する船舶推進機のエンジン制御
   装置において、 前記エンジンの排気通路に、空燃比を検出する空燃比検
   知手段と、排気圧力を検出する排気圧力検知手段と、排
   気温度を検出する排気温度検知手段とを備え、 前記空燃比に基づき前記燃料噴射量をフィードバック制
   御すると共に、前記排気圧力と前記排気温度に基づき補
   正を行なうことを特徴とする船舶推進機のエンジン制御
   装置。
4. 【請求項４】前記エンジンの排気通路に形成された排気
   膨張室と連通して検出通路を設け、この検出通路に前記
   排気圧力検知手段を配置したことを特徴とする請求項１
   または請求項３に記載の船舶推進機のエンジン制御装
   置。
5. 【請求項５】前記空燃比検知手段に近接して前記排気温
   度検知手段を配置したことを特徴とする請求項２または
   請求項３に記載の船舶推進機のエンジン制御装置。