燃焼制御装置および船舶推進装置
【課題】可変バルブタイミング機構（ＶＣＴ）を備えたエンジンにおいて、実験でのマップ設定の工数（適合工数）を低減し、ＥＣＵ内部のメモリの容量消費を低減する。
【解決手段】予め実験において、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させてＶＣＴの目標角度が設定された目標角度マップＭ１を作成するとともに（図（ａ））、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて燃料噴射量が設定された燃料噴射量マップＭ２を作成しておく（図（ｂ））。そして、目標角度マップＭ１に基づいて決まるＶＣＴの目標角度に応じて、燃料噴射量マップＭ２から燃料噴射量を参照して燃焼制御動作を行う。これにより、必要な燃料噴射量を１つの燃料噴射量マップＭ２で設定することができる。
【解決手段】予め実験において、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させてＶＣＴの目標角度が設定された目標角度マップＭ１を作成するとともに（図（ａ））、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて燃料噴射量が設定された燃料噴射量マップＭ２を作成しておく（図（ｂ））。そして、目標角度マップＭ１に基づいて決まるＶＣＴの目標角度に応じて、燃料噴射量マップＭ２から燃料噴射量を参照して燃焼制御動作を行う。これにより、必要な燃料噴射量を１つの燃料噴射量マップＭ２で設定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム軸に設けられたカムを進角・遅角させてバルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構（以下、ＶＣＴという。）を備えたエンジンに適用するに好適な燃焼制御装置および船舶推進装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンジンを燃焼制御する際には、予め実験で、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適なカム角度を求め、各カム角度ごとに燃料噴射量を設定した燃料噴射量マップを作成しておく。そして、実際の燃焼制御時に、カムのセンシング角度（実カム角度）に応じて燃料噴射量を設定していた。
【０００３】
なお、実際の燃焼制御においては、とりわけ過渡期や故障時に可変バルブタイミング機構の目標角度とカムのセンシング角度とが必ずしも一致せず、両者間に偏差（カム角偏差量）が生じてしまう。そこで、この偏差に応じて燃料噴射量の補正を行なうことにより、空燃比の偏差を補正していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３８９８号公報（段落〔０００８〕の欄、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これでは、燃焼制御時にカムのセンシング角度を制御要素として使用するため、センシング角度に応じて多数の燃料噴射量マップを用意しなければならない。したがって、実験でのマップ設定の工数（以下、適合工数という。）が増加し、また、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）内部のメモリの容量を多く消費するという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ内部のメモリの容量消費を低減することが可能な燃焼制御装置および船舶推進装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、カム軸に設けられたカムを進角・遅角させてバルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構を備えたエンジンに適用される燃焼制御装置であって、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な燃料噴射量または点火時期が設定された第１のエンジン燃焼マップを記憶するエンジン燃焼マップ記憶手段と、前記可変バルブタイミング機構の目標角度に応じて前記エンジン燃焼マップから燃料噴射量または点火時期を参照して燃焼制御動作を行う燃焼制御手段とを備えている燃焼制御装置としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて前記可変バルブタイミング機構の目標角度が設定された目標角度マップを記憶する角度マップ記憶手段を備え、前記燃焼制御手段は、前記目標角度マップに基づいて決まる目標角度に応じて燃焼制御動作を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記燃焼制御手段は、所定の条件が成立したときに、前記第１のエンジン燃焼マップに代えて、前記バルブの開閉タイミングが最遅角のときの燃料噴射量または点火時期がエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて設定された第２のエンジン燃焼マップを用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記カムの実カム角度を検出する角度検出手段を備え、前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の目標角度に対して実カム角度に偏差がある場合に、当該目標角度と当該実カム角度との比率に応じて前記第１のエンジン燃焼マップの値と前記第２のエンジン燃焼マップの値とを補間演算して燃料噴射量または点火時期を決定することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の学習制御が終了するまでの間に限って前記補間演算を実施することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼制御装置を備えた船舶推進装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、必要な燃料噴射量または点火時期を１つのエンジン燃焼マップで設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ内部のメモリの容量消費を低減することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、必要な燃料噴射量または点火時期を１つのエンジン燃焼マップで設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ内部のメモリの容量消費を低減することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、例えば、エンジンが十分に暖機していない場合でも、最遅角モードで最適な空燃費または点火時期を実現することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、追従性が所定値に達せず出力性能が十分に発揮できない恐れがある場合でも、燃料噴射量または点火時期を適宜補正して十分な出力性能を確保することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、学習が終了したら補間演算が中止されるため、実カム角度の変動による燃料噴射量または点火時期の変動の影響を受けることなく、安定した混合比または点火時期を実現することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５に記載の発明と同じ効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００１９】
図１乃至図４には、本発明の実施の形態１を示す。
【００２０】
まず、構成を説明する。４サイクル方式のエンジン１は、船外機に搭載されるものであり、図１に示すように、シリンダ２を有している。シリンダ２内には、ピストン３が水平方向（図１上下方向）に摺動自在に設けられている。ピストン３の一方側（図１上側）には燃焼室７が形成されており、ピストン３の他方側（図１下側）にはコンロッド５を介してクランク軸６が回転自在に連結されている。
【００２１】
また、シリンダ２には、図１に示すように、吸気管９が燃焼室７に連通して接続されている。吸気管９には吸気バルブ（バルブ）１０が吸気ポート１１を開閉しうるように取り付けられており、吸気バルブ１０には、吸気カム軸（カム軸）１４に設けられた吸気カム（カム）４が回動自在に当接している。吸気カム４にはＶＣＴ（可変バルブタイミング機構）２１が接続されており、吸気カム４は吸気カム軸１４に対して所定の角度範囲内（例えば、０〜４０°）で進角・遅角しうるようになっている。さらに、吸気カム４には、その実際の角度、つまり実カム角度を検出するカム角センサ（角度検出手段）２２が付設されている。また、吸気管９には、インジェクタ１２が吸気管９内に燃料噴射しうるように装着されているとともに、吸気圧を検出する吸気圧センサ２３が取り付けられている。
【００２２】
さらに、シリンダ２には、図１に示すように、排気管１３が燃焼室７に連通して接続されており、排気管１３には排気バルブ（バルブ）１５が排気ポート１６を開閉しうるように取り付けられている。
【００２３】
また、シリンダ２には、図１に示すように、点火プラグ１７が燃焼室７に火花を飛ばせるように装着されており、点火プラグ１７には点火コイル１９が接続されている。
【００２４】
さらに、エンジン１には、図１に示すように、燃焼制御装置１８が付設されており、燃焼制御装置１８はＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２０を有している。ＥＣＵ２０には、前記点火コイル１９、前記ＶＣＴ２１、前記カム角センサ２２、前記インジェクタ１２、前記吸気圧センサ２３およびエンジン回転数センサ８が接続されている。そして、ＥＣＵ２０は、燃焼制御部（燃焼制御手段）２０ａ、偏差判定部２０ｂおよびメモリ（エンジン燃焼マップ記憶手段、角度マップ記憶手段）２０ｃを備えている。
【００２５】
このメモリ２０ｃには、図２（ａ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させてＶＣＴ２１の目標角度データが設定された目標角度マップＭ１が読み出し自在に記憶されている。この目標角度マップＭ１によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの目標角度データは０°であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの目標角度データは４０°であることがわかる。なお、目標角度マップＭ１では、すべての欄に目標角度データが記述されているが、図２（ａ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００２６】
また、メモリ２０ｃには、図２（ｂ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な燃料噴射量データが設定された目標進角の燃料噴射量マップＭ２が読み出し自在に記憶されている。この燃料噴射量マップＭ２によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの最適な燃料噴射量データは０．５であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの最適な燃料噴射量データは０．８であることがわかる。ここで、「目標進角」とは、吸気カム４の角度が目標角度で制御されている状態を意味する。なお、燃料噴射量マップＭ２では、すべての欄に燃料噴射量データが記述されているが、図２（ｂ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００２７】
さらに、メモリ２０ｃには、最遅角の燃料噴射量マップ（第２のエンジン燃焼マップ）Ｍ３が読み出し自在に記憶されている。ここで、「最遅角」とは、吸気カム４の角度が０°、すなわち、吸気カム軸１４の回転方向に対して吸気カム４が最大に遅れた角度位置にある状態を意味する。
【００２８】
次に、作用について説明する。
【００２９】
以上のような構成を有するエンジン１を燃焼制御する際には、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、目標角度マップＭ１および燃料噴射量マップＭ２をメモリ２０ｃから読み出し、目標角度マップＭ１に基づいて決まるＶＣＴ２１の目標角度に応じて燃料噴射量マップＭ２から燃料噴射量を参照して燃焼制御動作を行う。
【００３０】
このような燃焼制御動作を行えば、必要な燃料噴射量を１つの燃料噴射量マップＭ２で設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ２０内部のメモリ２０ｃの容量消費を低減することが可能となる。
【００３１】
また、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、ＶＣＴ２１の目標角度に対して吸気カム４の実カム角度を追従させるべく、ＶＣＴ２１の学習制御（ＶＣＴ２１の制御時の応答性を学習する制御）を実施するとともに、補間演算を実施する。
【００３２】
すなわち、偏差判定部２０ｂは、目標角度マップＭ１をメモリ２０ｃから読み出し、この目標角度マップＭ１に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した目標角度を認識するとともに、カム角センサ２２によって検出された現在の実カム角度を認識した後、これら目標角度と実カム角度とを比較することにより、両者間に偏差があるか否かを判定する。その結果、目標角度と実カム角度との間に偏差がある場合、偏差判定部２０ｂは、目標角度と実カム角度との比率を燃焼制御部２０ａに出力する。これを受けて燃焼制御部２０ａは、目標進角の燃料噴射量マップＭ２をメモリ２０ｃから読み出し、この燃料噴射量マップＭ２に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最適な燃料噴射量を認識するとともに、最遅角の燃料噴射量マップＭ３をメモリ２０ｃから読み出し、この燃料噴射量マップＭ３に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最遅角の燃料噴射量を認識した後、これら目標進角の燃料噴射量と最遅角の燃料噴射量とを目標角度と実カム角度との比率に応じて補間演算して燃料噴射量を決定する。
【００３３】
例えば、図３に示すように、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が１０°（図３中のＡ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は２：１（２０°：１０°）となるため、目標進角の燃料噴射量と最遅角の燃料噴射量とを２：１で比例配分した値を燃料噴射量とする。また、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が５°（図３中のＢ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は４：１（２０°：５°）となるため、目標進角の燃料噴射量と最遅角の燃料噴射量とを４：１で比例配分した値を燃料噴射量とする。なお、図３のグラフにおいて、実線はＶＣＴ２１の目標角度を表し、一点鎖線は吸気カム４の実カム角度を表す。
【００３４】
このような補間演算を実施すれば、追従性が所定値に達せず出力性能（運転性能）が十分に発揮できない恐れがある場合（例えば、エンジン１の運転開始初期など）でも、燃料噴射量を適宜補正して十分な出力性能を確保することができる。
【００３５】
なお、この補間演算は、ＶＣＴ２１の学習制御が終了するまでの間に限って実施される。すると、学習が終了したら補間演算が中止されるので、図４に一点鎖線で示すように、ＶＣＴ２１の学習制御の終了後も補間演算を継続することによって吸気カム４の実カム角度が変動（増減）する事態を回避し、図４に実線で示すように、吸気カム４の実カム角度がＶＣＴ２１の目標角度（図４では４０°）の近傍で安定する。その結果、燃料噴射量の変動が抑制され、安定した混合比（空燃比）を実現することができる。
［発明の実施の形態２］
【００３６】
図５乃至図８には、本発明の実施の形態２を示す。
【００３７】
まず、構成を説明する。４サイクル方式のエンジン１は、船外機に搭載されるものであり、図５に示すように、シリンダ２を有している。シリンダ２内には、ピストン３が水平方向（図５上下方向）に摺動自在に設けられている。ピストン３の一方側（図５上側）には燃焼室７が形成されており、ピストン３の他方側（図５下側）にはコンロッド５を介してクランク軸６が回転自在に連結されている。
【００３８】
また、シリンダ２には、図５に示すように、吸気管９が燃焼室７に連通して接続されている。吸気管９には吸気バルブ（バルブ）１０が吸気ポート１１を開閉しうるように取り付けられており、吸気バルブ１０には、吸気カム軸（カム軸）１４に設けられた吸気カム（カム）４が回動自在に当接している。吸気カム４にはＶＣＴ（可変バルブタイミング機構）２１が接続されており、吸気カム４は吸気カム軸１４に対して所定の角度範囲内（例えば、０〜４０°）で進角・遅角しうるようになっている。さらに、吸気カム４には、その実際の角度、つまり実カム角度を検出するカム角センサ（角度検出手段）２２が付設されている。また、吸気管９には、インジェクタ１２が吸気管９内に燃料噴射しうるように装着されているとともに、吸気圧を検出する吸気圧センサ２３が取り付けられている。
【００３９】
さらに、シリンダ２には、図５に示すように、排気管１３が燃焼室７に連通して接続されており、排気管１３には排気バルブ（バルブ）１５が排気ポート１６を開閉しうるように取り付けられている。
【００４０】
また、シリンダ２には、図５に示すように、点火プラグ１７が燃焼室７に火花を飛ばせるように装着されており、点火プラグ１７には点火コイル１９が接続されている。
【００４１】
さらに、エンジン１には、図５に示すように、燃焼制御装置１８が付設されており、燃焼制御装置１８はＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２０を有している。ＥＣＵ２０には、前記点火コイル１９、前記ＶＣＴ２１、前記カム角センサ２２、前記インジェクタ１２、前記吸気圧センサ２３およびエンジン回転数センサ８が接続されている。そして、ＥＣＵ２０は、燃焼制御部（燃焼制御手段）２０ａ、偏差判定部２０ｂおよびメモリ（エンジン燃焼マップ記憶手段、角度マップ記憶手段）２０ｃを備えている。
【００４２】
このメモリ２０ｃには、図６（ａ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させてＶＣＴ２１の目標角度データが設定された目標角度マップＭ１が読み出し自在に記憶されている。この目標角度マップＭ１によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの目標角度データは０°であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの目標角度データは４０°であることがわかる。なお、目標角度マップＭ１では、すべての欄に目標角度データが記述されているが、図６（ａ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００４３】
また、メモリ２０ｃには、図６（ｂ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な点火時期データが設定された目標進角の点火時期マップＭ４が読み出し自在に記憶されている。この点火時期マップＭ４によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの最適な点火時期データはATDC６°であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの最適な点火時期データはATDC５°であることがわかる。ここで、「目標進角」とは、吸気カム４の角度が目標角度で制御されている状態を意味する。なお、点火時期マップＭ４では、すべての欄に点火時期データが記述されているが、図６（ｂ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００４４】
さらに、メモリ２０ｃには、最遅角の点火時期マップ（第２のエンジン燃焼マップ）Ｍ５が読み出し自在に記憶されている。ここで、「最遅角」とは、吸気カム４の角度が０°、すなわち、吸気カム軸１４の回転方向に対して吸気カム４が最大に遅れた角度位置にある状態を意味する。
【００４５】
次に、作用について説明する。
【００４６】
以上のような構成を有するエンジン１を燃焼制御する際には、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、目標角度マップＭ１および点火時期マップＭ４をメモリ２０ｃから読み出し、目標角度マップＭ１に基づいて決まるＶＣＴ２１の目標角度に応じて点火時期マップＭ４から点火時期を参照して燃焼制御動作を行う。
【００４７】
このような燃焼制御動作を行えば、必要な点火時期を１つの点火時期マップＭ４で設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ２０内部のメモリ２０ｃの容量消費を低減することが可能となる。
【００４８】
また、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、ＶＣＴ２１の目標角度に対して吸気カム４の実カム角度を追従させるべく、ＶＣＴ２１の学習制御（ＶＣＴ２１の制御時の応答性を学習する制御）を実施するとともに、補間演算を実施する。
【００４９】
すなわち、偏差判定部２０ｂは、目標角度マップＭ１をメモリ２０ｃから読み出し、この目標角度マップＭ１に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した目標角度を認識するとともに、カム角センサ２２によって検出された現在の実カム角度を認識した後、これら目標角度と実カム角度とを比較することにより、両者間に偏差があるか否かを判定する。その結果、目標角度と実カム角度との間に偏差がある場合、偏差判定部２０ｂは、目標角度と実カム角度との比率を燃焼制御部２０ａに出力する。これを受けて燃焼制御部２０ａは、目標進角の点火時期マップＭ４をメモリ２０ｃから読み出し、この点火時期マップＭ４に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最適な点火時期を認識するとともに、最遅角の点火時期マップＭ５をメモリ２０ｃから読み出し、この点火時期マップＭ５に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最遅角の点火時期を認識した後、これら目標進角の点火時期と最遅角の点火時期とを目標角度と実カム角度との比率に応じて補間演算して点火時期を決定する。
【００５０】
例えば、図７に示すように、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が１０°（図７中のＡ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は２：１（２０°：１０°）となるため、目標進角の点火時期と最遅角の点火時期とを２：１で比例配分した値を点火時期とする。また、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が５°（図７中のＢ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は４：１（２０°：５°）となるため、目標進角の点火時期と最遅角の点火時期とを４：１で比例配分した値を点火時期とする。なお、図７のグラフにおいて、実線はＶＣＴ２１の目標角度を表し、一点鎖線は吸気カム４の実カム角度を表す。
【００５１】
このような補間演算を実施すれば、追従性が所定値に達せず出力性能（運転性能）が十分に発揮できない恐れがある場合（例えば、エンジン１の運転開始初期など）でも、点火時期を適宜補正して十分な出力性能を確保することができる。
【００５２】
なお、この補間演算は、ＶＣＴ２１の学習制御が終了するまでの間に限って実施される。すると、学習が終了したら補間演算が中止されるので、図８に一点鎖線で示すように、ＶＣＴ２１の学習制御の終了後も補間演算を継続することによって吸気カム４の実カム角度が変動（増減）する事態を回避し、図８に実線で示すように、吸気カム４の実カム角度がＶＣＴ２１の目標角度（図８では４０°）の近傍で安定する。その結果、点火時期の変動が抑制され、安定した点火時期を実現することができる。
［発明のその他の実施の形態］
【００５３】
なお、上述した実施の形態１では、制御対象が燃料噴射量である場合について説明し、また、上述した実施の形態２では、制御対象が点火時期である場合について説明した。しかし、燃料噴射量と点火時期の両方を制御対象とすることもできる。この場合、燃料噴射量および点火時期が同時に制御されるため、燃料噴射量と点火時期のいずれか一方を制御する場合と比べて、きめ細かい燃焼制御を実現することが可能となる。
【００５４】
また、上述した実施の形態１では、目標進角の燃料噴射量マップＭ２を利用して燃料噴射量を決める場合について説明したが、所定の条件が成立したときに、この目標進角の燃料噴射量マップＭ２に代えて、吸気バルブ１０の開閉タイミングが最遅角のときの燃料噴射量マップＭ３を用いるようにしてもよい。
【００５５】
ここで、所定の条件は種々考えられるが、その第１例としては、エンジン１が十分に暖機していないことを挙げることができる。この場合、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、シリンダ２の壁温を検出する壁温センサ（図示せず）からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機しているか否かを判定し、エンジン１が十分に暖機している場合には目標進角の燃料噴射量マップＭ２を用い、エンジン１が十分に暖機していない場合には最遅角の燃料噴射量マップＭ３を用いる。このようにすれば、エンジン１が十分に暖機していない場合でも、最遅角モードで最適な空燃費を実現することが可能となる。
【００５６】
また、所定の条件の第２例として、各種のセンサ（温度センサ、クランク角センサ、カム角センサ２２など）が故障していることを挙げることができる。すなわち、これらのセンサが故障していないセンサ正常時には目標進角の燃料噴射量マップＭ２を用い、これらのセンサが故障しているセンサ異常時には最遅角の燃料噴射量マップＭ３を用いることにより、センサが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００５７】
さらに、所定の条件の第３例として、電気スロットルシステムが故障していることを挙げることができる。すなわち、電気スロットルシステムが故障していないシステム正常時には目標進角の燃料噴射量マップＭ２を用い、電気スロットルシステムが故障しているシステム異常時には最遅角の燃料噴射量マップＭ３を用いることにより、電気スロットルシステムが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００５８】
さらに、上述した実施の形態２では、目標進角の点火時期マップＭ４を利用して点火時期を決める場合について説明したが、所定の条件が成立したときに、この目標進角の点火時期マップＭ４に代えて、吸気バルブ１０の開閉タイミングが最遅角のときの点火時期マップＭ５を用いるようにしてもよい。
【００５９】
ここで、所定の条件は種々考えられるが、その第１例としては、エンジン１が十分に暖機していないことを挙げることができる。この場合、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、シリンダ２の壁温を検出する壁温センサ（図示せず）からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機しているか否かを判定し、エンジン１が十分に暖機している場合には目標進角の点火時期マップＭ４を用い、エンジン１が十分に暖機していない場合には最遅角の点火時期マップＭ５を用いる。このようにすれば、エンジン１が十分に暖機していない場合でも、最遅角モードで最適な点火時期を実現することが可能となる。
【００６０】
また、所定の条件の第２例として、各種のセンサ（温度センサ、クランク角センサ、カム角センサ２２など）が故障していることを挙げることができる。すなわち、これらのセンサが故障していないセンサ正常時には目標進角の点火時期マップＭ４を用い、これらのセンサが故障しているセンサ異常時には最遅角の点火時期マップＭ５を用いることにより、センサが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００６１】
さらに、所定の条件の第３例として、電気スロットルシステムが故障していることを挙げることができる。すなわち、電気スロットルシステムが故障していないシステム正常時には目標進角の点火時期マップＭ４を用い、電気スロットルシステムが故障しているシステム異常時には最遅角の点火時期マップＭ５を用いることにより、電気スロットルシステムが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００６２】
また、上述した実施の形態１、２では、４サイクル方式のエンジン１について説明したが、このエンジン１の気筒数や気筒配置は特に限定されるわけではない。例えば、直列４気筒やＶ型８気筒のエンジン１に本発明を適用することもできる。
【００６３】
また、上述した実施の形態１、２では、ＶＣＴ２１の学習制御が終了するまでの間に限って補間演算を実施する場合について説明したが、吸気カム４の実カム角度の変動を抑制する必要がない場合や、吸気カム４の実カム角度の変動を抑制する対策が講じられている場合には、ＶＣＴ２１の学習制御が終了した後に引き続き補間演算を実施するようにしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、船外機や船内外機など各種の船舶推進装置に幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエンジンの構成図である。
【図２】同実施の形態１に係るマップを示す模式図であって、（ａ）は目標角度マップを示す図、（ｂ）は燃料噴射量マップを示す図である。
【図３】同実施の形態１に係る燃焼制御中のカム角度のタイミングチャートである。
【図４】同実施の形態１に係る学習前後の吸気カムの実カム角度のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係るエンジンの構成図である。
【図６】同実施の形態２に係るマップを示す模式図であって、（ａ）は目標角度マップを示す図、（ｂ）は点火時期マップを示す図である。
【図７】同実施の形態２に係る燃焼制御中のカム角度のタイミングチャートである。
【図８】同実施の形態２に係る学習前後の吸気カムの実カム角度のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１……エンジン
２……シリンダ
３……ピストン
４……吸気カム（カム）
５……コンロッド
６……クランク軸
７……燃焼室
８……エンジン回転数センサ
９……吸気管
１０……吸気バルブ（バルブ）
１１……吸気ポート
１２……インジェクタ
１３……排気管
１４……吸気カム軸（カム軸）
１５……排気バルブ（バルブ）
１６……排気ポート
１７……点火プラグ
１８……燃焼制御装置
１９……点火コイル
２０……ＥＣＵ
２０ａ……燃焼制御部（燃焼制御手段）
２０ｂ……偏差判定部
２０ｃ……メモリ（エンジン燃焼マップ記憶手段、角度マップ記憶手段）
２１……ＶＣＴ
２２……カム角センサ（角度検出手段）
２３……吸気圧センサ
Ｍ１……目標角度マップ
Ｍ２……目標進角の燃料噴射量マップ（第１のエンジン燃焼マップ）
Ｍ３……最遅角の燃料噴射量マップ（第２のエンジン燃焼マップ）
Ｍ４……目標進角の点火時期マップ（第１のエンジン燃焼マップ）
Ｍ５……最遅角の点火時期マップ（第２のエンジン燃焼マップ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム軸に設けられたカムを進角・遅角させてバルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構（以下、ＶＣＴという。）を備えたエンジンに適用するに好適な燃焼制御装置および船舶推進装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンジンを燃焼制御する際には、予め実験で、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適なカム角度を求め、各カム角度ごとに燃料噴射量を設定した燃料噴射量マップを作成しておく。そして、実際の燃焼制御時に、カムのセンシング角度（実カム角度）に応じて燃料噴射量を設定していた。
【０００３】
なお、実際の燃焼制御においては、とりわけ過渡期や故障時に可変バルブタイミング機構の目標角度とカムのセンシング角度とが必ずしも一致せず、両者間に偏差（カム角偏差量）が生じてしまう。そこで、この偏差に応じて燃料噴射量の補正を行なうことにより、空燃比の偏差を補正していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３８９８号公報（段落〔０００８〕の欄、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これでは、燃焼制御時にカムのセンシング角度を制御要素として使用するため、センシング角度に応じて多数の燃料噴射量マップを用意しなければならない。したがって、実験でのマップ設定の工数（以下、適合工数という。）が増加し、また、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）内部のメモリの容量を多く消費するという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ内部のメモリの容量消費を低減することが可能な燃焼制御装置および船舶推進装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、カム軸に設けられたカムを進角・遅角させてバルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構を備えたエンジンに適用される燃焼制御装置であって、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な燃料噴射量または点火時期が設定された第１のエンジン燃焼マップを記憶するエンジン燃焼マップ記憶手段と、前記可変バルブタイミング機構の目標角度に応じて前記エンジン燃焼マップから燃料噴射量または点火時期を参照して燃焼制御動作を行う燃焼制御手段とを備えている燃焼制御装置としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて前記可変バルブタイミング機構の目標角度が設定された目標角度マップを記憶する角度マップ記憶手段を備え、前記燃焼制御手段は、前記目標角度マップに基づいて決まる目標角度に応じて燃焼制御動作を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記燃焼制御手段は、所定の条件が成立したときに、前記第１のエンジン燃焼マップに代えて、前記バルブの開閉タイミングが最遅角のときの燃料噴射量または点火時期がエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて設定された第２のエンジン燃焼マップを用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記カムの実カム角度を検出する角度検出手段を備え、前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の目標角度に対して実カム角度に偏差がある場合に、当該目標角度と当該実カム角度との比率に応じて前記第１のエンジン燃焼マップの値と前記第２のエンジン燃焼マップの値とを補間演算して燃料噴射量または点火時期を決定することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の学習制御が終了するまでの間に限って前記補間演算を実施することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼制御装置を備えた船舶推進装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、必要な燃料噴射量または点火時期を１つのエンジン燃焼マップで設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ内部のメモリの容量消費を低減することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、必要な燃料噴射量または点火時期を１つのエンジン燃焼マップで設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ内部のメモリの容量消費を低減することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、例えば、エンジンが十分に暖機していない場合でも、最遅角モードで最適な空燃費または点火時期を実現することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、追従性が所定値に達せず出力性能が十分に発揮できない恐れがある場合でも、燃料噴射量または点火時期を適宜補正して十分な出力性能を確保することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、学習が終了したら補間演算が中止されるため、実カム角度の変動による燃料噴射量または点火時期の変動の影響を受けることなく、安定した混合比または点火時期を実現することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５に記載の発明と同じ効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００１９】
図１乃至図４には、本発明の実施の形態１を示す。
【００２０】
まず、構成を説明する。４サイクル方式のエンジン１は、船外機に搭載されるものであり、図１に示すように、シリンダ２を有している。シリンダ２内には、ピストン３が水平方向（図１上下方向）に摺動自在に設けられている。ピストン３の一方側（図１上側）には燃焼室７が形成されており、ピストン３の他方側（図１下側）にはコンロッド５を介してクランク軸６が回転自在に連結されている。
【００２１】
また、シリンダ２には、図１に示すように、吸気管９が燃焼室７に連通して接続されている。吸気管９には吸気バルブ（バルブ）１０が吸気ポート１１を開閉しうるように取り付けられており、吸気バルブ１０には、吸気カム軸（カム軸）１４に設けられた吸気カム（カム）４が回動自在に当接している。吸気カム４にはＶＣＴ（可変バルブタイミング機構）２１が接続されており、吸気カム４は吸気カム軸１４に対して所定の角度範囲内（例えば、０〜４０°）で進角・遅角しうるようになっている。さらに、吸気カム４には、その実際の角度、つまり実カム角度を検出するカム角センサ（角度検出手段）２２が付設されている。また、吸気管９には、インジェクタ１２が吸気管９内に燃料噴射しうるように装着されているとともに、吸気圧を検出する吸気圧センサ２３が取り付けられている。
【００２２】
さらに、シリンダ２には、図１に示すように、排気管１３が燃焼室７に連通して接続されており、排気管１３には排気バルブ（バルブ）１５が排気ポート１６を開閉しうるように取り付けられている。
【００２３】
また、シリンダ２には、図１に示すように、点火プラグ１７が燃焼室７に火花を飛ばせるように装着されており、点火プラグ１７には点火コイル１９が接続されている。
【００２４】
さらに、エンジン１には、図１に示すように、燃焼制御装置１８が付設されており、燃焼制御装置１８はＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２０を有している。ＥＣＵ２０には、前記点火コイル１９、前記ＶＣＴ２１、前記カム角センサ２２、前記インジェクタ１２、前記吸気圧センサ２３およびエンジン回転数センサ８が接続されている。そして、ＥＣＵ２０は、燃焼制御部（燃焼制御手段）２０ａ、偏差判定部２０ｂおよびメモリ（エンジン燃焼マップ記憶手段、角度マップ記憶手段）２０ｃを備えている。
【００２５】
このメモリ２０ｃには、図２（ａ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させてＶＣＴ２１の目標角度データが設定された目標角度マップＭ１が読み出し自在に記憶されている。この目標角度マップＭ１によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの目標角度データは０°であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの目標角度データは４０°であることがわかる。なお、目標角度マップＭ１では、すべての欄に目標角度データが記述されているが、図２（ａ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００２６】
また、メモリ２０ｃには、図２（ｂ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な燃料噴射量データが設定された目標進角の燃料噴射量マップＭ２が読み出し自在に記憶されている。この燃料噴射量マップＭ２によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの最適な燃料噴射量データは０．５であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの最適な燃料噴射量データは０．８であることがわかる。ここで、「目標進角」とは、吸気カム４の角度が目標角度で制御されている状態を意味する。なお、燃料噴射量マップＭ２では、すべての欄に燃料噴射量データが記述されているが、図２（ｂ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００２７】
さらに、メモリ２０ｃには、最遅角の燃料噴射量マップ（第２のエンジン燃焼マップ）Ｍ３が読み出し自在に記憶されている。ここで、「最遅角」とは、吸気カム４の角度が０°、すなわち、吸気カム軸１４の回転方向に対して吸気カム４が最大に遅れた角度位置にある状態を意味する。
【００２８】
次に、作用について説明する。
【００２９】
以上のような構成を有するエンジン１を燃焼制御する際には、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、目標角度マップＭ１および燃料噴射量マップＭ２をメモリ２０ｃから読み出し、目標角度マップＭ１に基づいて決まるＶＣＴ２１の目標角度に応じて燃料噴射量マップＭ２から燃料噴射量を参照して燃焼制御動作を行う。
【００３０】
このような燃焼制御動作を行えば、必要な燃料噴射量を１つの燃料噴射量マップＭ２で設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ２０内部のメモリ２０ｃの容量消費を低減することが可能となる。
【００３１】
また、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、ＶＣＴ２１の目標角度に対して吸気カム４の実カム角度を追従させるべく、ＶＣＴ２１の学習制御（ＶＣＴ２１の制御時の応答性を学習する制御）を実施するとともに、補間演算を実施する。
【００３２】
すなわち、偏差判定部２０ｂは、目標角度マップＭ１をメモリ２０ｃから読み出し、この目標角度マップＭ１に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した目標角度を認識するとともに、カム角センサ２２によって検出された現在の実カム角度を認識した後、これら目標角度と実カム角度とを比較することにより、両者間に偏差があるか否かを判定する。その結果、目標角度と実カム角度との間に偏差がある場合、偏差判定部２０ｂは、目標角度と実カム角度との比率を燃焼制御部２０ａに出力する。これを受けて燃焼制御部２０ａは、目標進角の燃料噴射量マップＭ２をメモリ２０ｃから読み出し、この燃料噴射量マップＭ２に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最適な燃料噴射量を認識するとともに、最遅角の燃料噴射量マップＭ３をメモリ２０ｃから読み出し、この燃料噴射量マップＭ３に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最遅角の燃料噴射量を認識した後、これら目標進角の燃料噴射量と最遅角の燃料噴射量とを目標角度と実カム角度との比率に応じて補間演算して燃料噴射量を決定する。
【００３３】
例えば、図３に示すように、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が１０°（図３中のＡ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は２：１（２０°：１０°）となるため、目標進角の燃料噴射量と最遅角の燃料噴射量とを２：１で比例配分した値を燃料噴射量とする。また、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が５°（図３中のＢ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は４：１（２０°：５°）となるため、目標進角の燃料噴射量と最遅角の燃料噴射量とを４：１で比例配分した値を燃料噴射量とする。なお、図３のグラフにおいて、実線はＶＣＴ２１の目標角度を表し、一点鎖線は吸気カム４の実カム角度を表す。
【００３４】
このような補間演算を実施すれば、追従性が所定値に達せず出力性能（運転性能）が十分に発揮できない恐れがある場合（例えば、エンジン１の運転開始初期など）でも、燃料噴射量を適宜補正して十分な出力性能を確保することができる。
【００３５】
なお、この補間演算は、ＶＣＴ２１の学習制御が終了するまでの間に限って実施される。すると、学習が終了したら補間演算が中止されるので、図４に一点鎖線で示すように、ＶＣＴ２１の学習制御の終了後も補間演算を継続することによって吸気カム４の実カム角度が変動（増減）する事態を回避し、図４に実線で示すように、吸気カム４の実カム角度がＶＣＴ２１の目標角度（図４では４０°）の近傍で安定する。その結果、燃料噴射量の変動が抑制され、安定した混合比（空燃比）を実現することができる。
［発明の実施の形態２］
【００３６】
図５乃至図８には、本発明の実施の形態２を示す。
【００３７】
まず、構成を説明する。４サイクル方式のエンジン１は、船外機に搭載されるものであり、図５に示すように、シリンダ２を有している。シリンダ２内には、ピストン３が水平方向（図５上下方向）に摺動自在に設けられている。ピストン３の一方側（図５上側）には燃焼室７が形成されており、ピストン３の他方側（図５下側）にはコンロッド５を介してクランク軸６が回転自在に連結されている。
【００３８】
また、シリンダ２には、図５に示すように、吸気管９が燃焼室７に連通して接続されている。吸気管９には吸気バルブ（バルブ）１０が吸気ポート１１を開閉しうるように取り付けられており、吸気バルブ１０には、吸気カム軸（カム軸）１４に設けられた吸気カム（カム）４が回動自在に当接している。吸気カム４にはＶＣＴ（可変バルブタイミング機構）２１が接続されており、吸気カム４は吸気カム軸１４に対して所定の角度範囲内（例えば、０〜４０°）で進角・遅角しうるようになっている。さらに、吸気カム４には、その実際の角度、つまり実カム角度を検出するカム角センサ（角度検出手段）２２が付設されている。また、吸気管９には、インジェクタ１２が吸気管９内に燃料噴射しうるように装着されているとともに、吸気圧を検出する吸気圧センサ２３が取り付けられている。
【００３９】
さらに、シリンダ２には、図５に示すように、排気管１３が燃焼室７に連通して接続されており、排気管１３には排気バルブ（バルブ）１５が排気ポート１６を開閉しうるように取り付けられている。
【００４０】
また、シリンダ２には、図５に示すように、点火プラグ１７が燃焼室７に火花を飛ばせるように装着されており、点火プラグ１７には点火コイル１９が接続されている。
【００４１】
さらに、エンジン１には、図５に示すように、燃焼制御装置１８が付設されており、燃焼制御装置１８はＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２０を有している。ＥＣＵ２０には、前記点火コイル１９、前記ＶＣＴ２１、前記カム角センサ２２、前記インジェクタ１２、前記吸気圧センサ２３およびエンジン回転数センサ８が接続されている。そして、ＥＣＵ２０は、燃焼制御部（燃焼制御手段）２０ａ、偏差判定部２０ｂおよびメモリ（エンジン燃焼マップ記憶手段、角度マップ記憶手段）２０ｃを備えている。
【００４２】
このメモリ２０ｃには、図６（ａ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させてＶＣＴ２１の目標角度データが設定された目標角度マップＭ１が読み出し自在に記憶されている。この目標角度マップＭ１によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの目標角度データは０°であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの目標角度データは４０°であることがわかる。なお、目標角度マップＭ１では、すべての欄に目標角度データが記述されているが、図６（ａ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００４３】
また、メモリ２０ｃには、図６（ｂ）に示すように、エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な点火時期データが設定された目標進角の点火時期マップＭ４が読み出し自在に記憶されている。この点火時期マップＭ４によれば、例えば、エンジン回転数が５００ｒｐｍで吸気圧が２０ｋＰａであるときの最適な点火時期データはATDC６°であり、また、エンジン回転数が１０００ｒｐｍで吸気圧が４０ｋＰａであるときの最適な点火時期データはATDC５°であることがわかる。ここで、「目標進角」とは、吸気カム４の角度が目標角度で制御されている状態を意味する。なお、点火時期マップＭ４では、すべての欄に点火時期データが記述されているが、図６（ｂ）では、一部の欄のみ図示し、その他の欄は図示を省略した。
【００４４】
さらに、メモリ２０ｃには、最遅角の点火時期マップ（第２のエンジン燃焼マップ）Ｍ５が読み出し自在に記憶されている。ここで、「最遅角」とは、吸気カム４の角度が０°、すなわち、吸気カム軸１４の回転方向に対して吸気カム４が最大に遅れた角度位置にある状態を意味する。
【００４５】
次に、作用について説明する。
【００４６】
以上のような構成を有するエンジン１を燃焼制御する際には、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、目標角度マップＭ１および点火時期マップＭ４をメモリ２０ｃから読み出し、目標角度マップＭ１に基づいて決まるＶＣＴ２１の目標角度に応じて点火時期マップＭ４から点火時期を参照して燃焼制御動作を行う。
【００４７】
このような燃焼制御動作を行えば、必要な点火時期を１つの点火時期マップＭ４で設定することができる。その結果、実験での適合工数を低減するとともに、ＥＣＵ２０内部のメモリ２０ｃの容量消費を低減することが可能となる。
【００４８】
また、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、ＶＣＴ２１の目標角度に対して吸気カム４の実カム角度を追従させるべく、ＶＣＴ２１の学習制御（ＶＣＴ２１の制御時の応答性を学習する制御）を実施するとともに、補間演算を実施する。
【００４９】
すなわち、偏差判定部２０ｂは、目標角度マップＭ１をメモリ２０ｃから読み出し、この目標角度マップＭ１に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した目標角度を認識するとともに、カム角センサ２２によって検出された現在の実カム角度を認識した後、これら目標角度と実カム角度とを比較することにより、両者間に偏差があるか否かを判定する。その結果、目標角度と実カム角度との間に偏差がある場合、偏差判定部２０ｂは、目標角度と実カム角度との比率を燃焼制御部２０ａに出力する。これを受けて燃焼制御部２０ａは、目標進角の点火時期マップＭ４をメモリ２０ｃから読み出し、この点火時期マップＭ４に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最適な点火時期を認識するとともに、最遅角の点火時期マップＭ５をメモリ２０ｃから読み出し、この点火時期マップＭ５に基づいて現在のエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応した最遅角の点火時期を認識した後、これら目標進角の点火時期と最遅角の点火時期とを目標角度と実カム角度との比率に応じて補間演算して点火時期を決定する。
【００５０】
例えば、図７に示すように、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が１０°（図７中のＡ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は２：１（２０°：１０°）となるため、目標進角の点火時期と最遅角の点火時期とを２：１で比例配分した値を点火時期とする。また、ＶＣＴ２１の目標角度が２０°である場合に吸気カム４の実カム角度が５°（図７中のＢ点）であれば、目標角度と実カム角度との比率は４：１（２０°：５°）となるため、目標進角の点火時期と最遅角の点火時期とを４：１で比例配分した値を点火時期とする。なお、図７のグラフにおいて、実線はＶＣＴ２１の目標角度を表し、一点鎖線は吸気カム４の実カム角度を表す。
【００５１】
このような補間演算を実施すれば、追従性が所定値に達せず出力性能（運転性能）が十分に発揮できない恐れがある場合（例えば、エンジン１の運転開始初期など）でも、点火時期を適宜補正して十分な出力性能を確保することができる。
【００５２】
なお、この補間演算は、ＶＣＴ２１の学習制御が終了するまでの間に限って実施される。すると、学習が終了したら補間演算が中止されるので、図８に一点鎖線で示すように、ＶＣＴ２１の学習制御の終了後も補間演算を継続することによって吸気カム４の実カム角度が変動（増減）する事態を回避し、図８に実線で示すように、吸気カム４の実カム角度がＶＣＴ２１の目標角度（図８では４０°）の近傍で安定する。その結果、点火時期の変動が抑制され、安定した点火時期を実現することができる。
［発明のその他の実施の形態］
【００５３】
なお、上述した実施の形態１では、制御対象が燃料噴射量である場合について説明し、また、上述した実施の形態２では、制御対象が点火時期である場合について説明した。しかし、燃料噴射量と点火時期の両方を制御対象とすることもできる。この場合、燃料噴射量および点火時期が同時に制御されるため、燃料噴射量と点火時期のいずれか一方を制御する場合と比べて、きめ細かい燃焼制御を実現することが可能となる。
【００５４】
また、上述した実施の形態１では、目標進角の燃料噴射量マップＭ２を利用して燃料噴射量を決める場合について説明したが、所定の条件が成立したときに、この目標進角の燃料噴射量マップＭ２に代えて、吸気バルブ１０の開閉タイミングが最遅角のときの燃料噴射量マップＭ３を用いるようにしてもよい。
【００５５】
ここで、所定の条件は種々考えられるが、その第１例としては、エンジン１が十分に暖機していないことを挙げることができる。この場合、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、シリンダ２の壁温を検出する壁温センサ（図示せず）からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機しているか否かを判定し、エンジン１が十分に暖機している場合には目標進角の燃料噴射量マップＭ２を用い、エンジン１が十分に暖機していない場合には最遅角の燃料噴射量マップＭ３を用いる。このようにすれば、エンジン１が十分に暖機していない場合でも、最遅角モードで最適な空燃費を実現することが可能となる。
【００５６】
また、所定の条件の第２例として、各種のセンサ（温度センサ、クランク角センサ、カム角センサ２２など）が故障していることを挙げることができる。すなわち、これらのセンサが故障していないセンサ正常時には目標進角の燃料噴射量マップＭ２を用い、これらのセンサが故障しているセンサ異常時には最遅角の燃料噴射量マップＭ３を用いることにより、センサが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００５７】
さらに、所定の条件の第３例として、電気スロットルシステムが故障していることを挙げることができる。すなわち、電気スロットルシステムが故障していないシステム正常時には目標進角の燃料噴射量マップＭ２を用い、電気スロットルシステムが故障しているシステム異常時には最遅角の燃料噴射量マップＭ３を用いることにより、電気スロットルシステムが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００５８】
さらに、上述した実施の形態２では、目標進角の点火時期マップＭ４を利用して点火時期を決める場合について説明したが、所定の条件が成立したときに、この目標進角の点火時期マップＭ４に代えて、吸気バルブ１０の開閉タイミングが最遅角のときの点火時期マップＭ５を用いるようにしてもよい。
【００５９】
ここで、所定の条件は種々考えられるが、その第１例としては、エンジン１が十分に暖機していないことを挙げることができる。この場合、ＥＣＵ２０の燃焼制御部２０ａは、シリンダ２の壁温を検出する壁温センサ（図示せず）からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機しているか否かを判定し、エンジン１が十分に暖機している場合には目標進角の点火時期マップＭ４を用い、エンジン１が十分に暖機していない場合には最遅角の点火時期マップＭ５を用いる。このようにすれば、エンジン１が十分に暖機していない場合でも、最遅角モードで最適な点火時期を実現することが可能となる。
【００６０】
また、所定の条件の第２例として、各種のセンサ（温度センサ、クランク角センサ、カム角センサ２２など）が故障していることを挙げることができる。すなわち、これらのセンサが故障していないセンサ正常時には目標進角の点火時期マップＭ４を用い、これらのセンサが故障しているセンサ異常時には最遅角の点火時期マップＭ５を用いることにより、センサが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００６１】
さらに、所定の条件の第３例として、電気スロットルシステムが故障していることを挙げることができる。すなわち、電気スロットルシステムが故障していないシステム正常時には目標進角の点火時期マップＭ４を用い、電気スロットルシステムが故障しているシステム異常時には最遅角の点火時期マップＭ５を用いることにより、電気スロットルシステムが故障している場合でも、最遅角モードでエンジン１を駆動することができる。
【００６２】
また、上述した実施の形態１、２では、４サイクル方式のエンジン１について説明したが、このエンジン１の気筒数や気筒配置は特に限定されるわけではない。例えば、直列４気筒やＶ型８気筒のエンジン１に本発明を適用することもできる。
【００６３】
また、上述した実施の形態１、２では、ＶＣＴ２１の学習制御が終了するまでの間に限って補間演算を実施する場合について説明したが、吸気カム４の実カム角度の変動を抑制する必要がない場合や、吸気カム４の実カム角度の変動を抑制する対策が講じられている場合には、ＶＣＴ２１の学習制御が終了した後に引き続き補間演算を実施するようにしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、船外機や船内外機など各種の船舶推進装置に幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエンジンの構成図である。
【図２】同実施の形態１に係るマップを示す模式図であって、（ａ）は目標角度マップを示す図、（ｂ）は燃料噴射量マップを示す図である。
【図３】同実施の形態１に係る燃焼制御中のカム角度のタイミングチャートである。
【図４】同実施の形態１に係る学習前後の吸気カムの実カム角度のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係るエンジンの構成図である。
【図６】同実施の形態２に係るマップを示す模式図であって、（ａ）は目標角度マップを示す図、（ｂ）は点火時期マップを示す図である。
【図７】同実施の形態２に係る燃焼制御中のカム角度のタイミングチャートである。
【図８】同実施の形態２に係る学習前後の吸気カムの実カム角度のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１……エンジン
２……シリンダ
３……ピストン
４……吸気カム（カム）
５……コンロッド
６……クランク軸
７……燃焼室
８……エンジン回転数センサ
９……吸気管
１０……吸気バルブ（バルブ）
１１……吸気ポート
１２……インジェクタ
１３……排気管
１４……吸気カム軸（カム軸）
１５……排気バルブ（バルブ）
１６……排気ポート
１７……点火プラグ
１８……燃焼制御装置
１９……点火コイル
２０……ＥＣＵ
２０ａ……燃焼制御部（燃焼制御手段）
２０ｂ……偏差判定部
２０ｃ……メモリ（エンジン燃焼マップ記憶手段、角度マップ記憶手段）
２１……ＶＣＴ
２２……カム角センサ（角度検出手段）
２３……吸気圧センサ
Ｍ１……目標角度マップ
Ｍ２……目標進角の燃料噴射量マップ（第１のエンジン燃焼マップ）
Ｍ３……最遅角の燃料噴射量マップ（第２のエンジン燃焼マップ）
Ｍ４……目標進角の点火時期マップ（第１のエンジン燃焼マップ）
Ｍ５……最遅角の点火時期マップ（第２のエンジン燃焼マップ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸に設けられたカムを進角・遅角させてバルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構を備えたエンジンに適用される燃焼制御装置であって、
エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な燃料噴射量または点火時期が設定された第１のエンジン燃焼マップを記憶するエンジン燃焼マップ記憶手段と、
前記可変バルブタイミング機構の目標角度に応じて前記エンジン燃焼マップから燃料噴射量または点火時期を参照して燃焼制御動作を行う燃焼制御手段とを備えていることを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて前記可変バルブタイミング機構の目標角度が設定された目標角度マップを記憶する角度マップ記憶手段を備え、
前記燃焼制御手段は、前記目標角度マップに基づいて決まる目標角度に応じて燃焼制御動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御手段は、所定の条件が成立したときに、前記第１のエンジン燃焼マップに代えて、前記バルブの開閉タイミングが最遅角のときの燃料噴射量または点火時期がエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて設定された第２のエンジン燃焼マップを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記カムの実カム角度を検出する角度検出手段を備え、
前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の目標角度に対して実カム角度に偏差がある場合に、当該目標角度と当該実カム角度との比率に応じて前記第１のエンジン燃焼マップの値と前記第２のエンジン燃焼マップの値とを補間演算して燃料噴射量または点火時期を決定することを特徴とする請求項３に記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の学習制御が終了するまでの間に限って前記補間演算を実施することを特徴とする請求項４に記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼制御装置を備えたことを特徴とする船舶推進装置。
【請求項１】
カム軸に設けられたカムを進角・遅角させてバルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング機構を備えたエンジンに適用される燃焼制御装置であって、
エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて最適な燃料噴射量または点火時期が設定された第１のエンジン燃焼マップを記憶するエンジン燃焼マップ記憶手段と、
前記可変バルブタイミング機構の目標角度に応じて前記エンジン燃焼マップから燃料噴射量または点火時期を参照して燃焼制御動作を行う燃焼制御手段とを備えていることを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
エンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて前記可変バルブタイミング機構の目標角度が設定された目標角度マップを記憶する角度マップ記憶手段を備え、
前記燃焼制御手段は、前記目標角度マップに基づいて決まる目標角度に応じて燃焼制御動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記燃焼制御手段は、所定の条件が成立したときに、前記第１のエンジン燃焼マップに代えて、前記バルブの開閉タイミングが最遅角のときの燃料噴射量または点火時期がエンジン回転数と吸気圧との組合せに対応させて設定された第２のエンジン燃焼マップを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記カムの実カム角度を検出する角度検出手段を備え、
前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の目標角度に対して実カム角度に偏差がある場合に、当該目標角度と当該実カム角度との比率に応じて前記第１のエンジン燃焼マップの値と前記第２のエンジン燃焼マップの値とを補間演算して燃料噴射量または点火時期を決定することを特徴とする請求項３に記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記燃焼制御手段は、前記可変バルブタイミング機構の学習制御が終了するまでの間に限って前記補間演算を実施することを特徴とする請求項４に記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼制御装置を備えたことを特徴とする船舶推進装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２８５９９８（Ｐ２００８−２８５９９８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２８７９０（Ｐ２００７−１２８７９０）
【出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（０００１７６２１３）ヤマハマリン株式会社 (256)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（０００１７６２１３）ヤマハマリン株式会社 (256)
【Ｆターム（参考）】
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