JP2001140619A

JP2001140619A - エンジン

Info

Publication number: JP2001140619A
Application number: JP32333699A
Authority: JP
Inventors: Isao Sugano; 功菅野
Original assignee: Sanshin Kogyo KK
Current assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-22
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: JP4269024B2

Abstract

(57)【要約】【課題】オイルポンプがクランク軸に連動して駆
動されているエンジンにおいて、潤滑オイル供給異常の
警告の誤報を極力防止している。【解決手段】エンジン（２）は、クランク軸（３）に
連動して駆動されているオイルポンプ（２８）が潤滑オ
イルを供給しているとともに、制御装置（９１）が、こ
のオイルポンプの供給流路（７７ａ）の油圧が予め設定
されている警告圧（Ｋ）よりも低くなると警告装置（９
６）に警告信号を出力している。そして、前記制御装置
は、エンジン回転数が予め設定されている即警告回転数
（Ｒ）よりも高い時に、油圧が警告圧よりも低くなると
警告信号を略即時に出力する手段と、エンジン回転数が
前記即警告回転数よりも低い時に、予め設定されている
判断時間の間、油圧が警告圧よりも低い状態を略維持し
ている際に警告信号を出力している手段とを具備してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クランク軸に連動
して駆動されているオイルポンプが潤滑オイルを供給し
ているエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】オイルポンプから潤滑オイルがエンジン
に必要量供給されないと、エンジンが焼きつくことがあ
る。そこで、油圧センサ、制御装置および警告装置が設
けられている。この油圧センサはスイッチ構造で、オイ
ルポンプの供給流路の油圧が予め設定されている警告圧
よりも低くなると、ＯＮまたはＯＦＦしている。この油
圧センサからのＯＮ／ＯＦＦ信号が制御装置に入力され
ている。そして、制御装置は、ＯＮ／ＯＦＦ信号が入力
されると、ランプや警報機などの警告装置に警告信号を
出力している。この警告信号を受けて警告装置は作動
し、オイルの供給が不調であることを警告している。前
記警告圧は、一番過酷な条件であるスロットル弁が略全
開の際に、エンジンが焼きつかない値に設定されてい
る。また、警告装置は、オイルポンプの供給流路の油圧
が警告圧よりも低くなっている時のみ作動している。し
たがって、警告装置は一旦作動しても、供給流路の油圧
が警告圧よりも高くなると、即座に停止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に図示
するように、オイルポンプの吐出圧は、上側変動ライン
と下側変動ラインとの間の範囲を変動しており、両ライ
ンはエンジン回転数が増大するにつれて吐出圧が高圧と
なるように傾斜しているとともに、両ラインの間隔は、
エンジン回転数が増大するにつれて小さくなっている。
そして、船外機などの小型船舶用エンジンなどにおいて
は、トローリングなどに使用されることがあるが、この
様なエンジン回転数が低い（たとえば、約 1000rpm以
下）際には、オイルポンプの吐出圧の変動率が大きくな
っているとともに、オイルポンプの吐出効率が低下して
いる。したがって、オイルポンプの吐出量が正常でも、
吐出圧が警告圧Ｋよりも瞬間的に低下することがある。
すると、潤滑オイルの供給は正常であるにもかかわら
ず、警告装置が作動して警告を発する。そのため、潤滑
オイル供給異常の警告の誤報（すなわち、正常であるに
もかかわらず異常であると警告すること）が発生する。
通常、この誤報の発生は瞬間的であるので、警告が断続
的に発生することになる。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、オイルポンプがクランク軸に連動して駆動
されているエンジンにおいて、潤滑オイル供給異常の警
告の誤報を極力防止していることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジン（２）
は、クランク軸（３）に連動して駆動されているオイル
ポンプ（２８）が潤滑オイルを供給しているとともに、
制御装置（９１）が、このオイルポンプの供給流路（７
７ａ）の油圧が予め設定されている警告圧（Ｋ）よりも
低くなると警告装置（９６）に警告信号を出力してい
る。そして、前記制御装置は、エンジン回転数が予め設
定されている即警告回転数（Ｒ）よりも高い時に、油圧
が警告圧よりも低くなると警告信号を略即時に出力する
手段と、エンジン回転数が前記即警告回転数よりも低い
時に、予め設定されている判断時間の間、油圧が警告圧
よりも低い状態を略維持している際に警告信号を出力し
ている手段とを具備している。

【０００６】また、前記制御装置は、エンジン回転数が
即警告回転数よりも低い時には、警告装置作動後、油圧
センサの検出した油圧が警告圧よりも高くなっても、一
定時間以上警告装置の作動を持続させている手段を具備
している場合がある。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明におけるエンジンの
実施の一形態を図１ないし図５を用いて説明する。図１
は本発明の実施の形態のエンジンを搭載した船外機の基
本構成を示す模式的構成図である。図２は吸気管および
ＩＳＣバルブの配置の模式図である。図３は警告装置を
作動させる方法のフローチャートである。図４はオイル
ポンプの吐出圧とエンジン回転数との関係を示すグラフ
である。図５はエンジンコントロールユニット９１の機
能の要部ブロック図である。

【０００８】船外機１の上部には、内燃機関である燃料
噴射式４サイクル多気筒エンジン２がカウリング内に搭
載されており、このエンジン２のクランク軸３は、縦置
き状態である。また、船外機１の下部には、プロペラ４
が回転可能に設けられている。このプロペラ４は、ドラ
イブシャフト５やプロペラシャフト６などを介して、エ
ンジン２のクランク軸３に連結されており、クランク軸
３により、プロペラ４を回転駆動できる。このエンジン
２はＬ型４気筒で、各シリンダ７は略水平に配置されて
いるとともに、上下に４段設けられている。各シリンダ
７には、ピストン８が往復動自在に配置され、コンロッ
ド９を介してクランク軸３に連結されている。また、ド
ライブシャフト５により、冷却水ポンプ２７が駆動さ
れ、船外機外の水を吸い込んで、エンジン２などに冷却
水として供給している。

【０００９】前記シリンダ７が形成されているシリンダ
ボディ２９には、エンジン温度センサ３２が設けられて
おり、シリンダボディ２９の温度すなわちエンジン温度
を検出している。また、クランク軸３の周囲には、パル
ス発生手段としてのパルサコイル３６が設けられ、クラ
ンク軸３が回転すると、このパルサコイル３６が、クラ
ンク軸３の回転数（すなわちエンジン回転数）に応じた
周波数のパルス信号を出力している。このパルサコイル
３６がエンジン回転数センサ４０を構成しており、パル
スの数をカウントすることによりエンジン回転数が分か
る。そして、エンジン回転数センサ４０から、後述する
エンジンコントロールユニット９１にエンジン回転数信
号が出力されている。また、パルスの発生する際のクラ
ンク軸３の回転角度は略一定であるので、パルスが発生
した際には、クランク軸３が特定の回転角度（パルス発
生角度）になったことが分かる。

【００１０】シリンダボディ２９の燃焼室４５側はシリ
ンダヘッド４６で覆われている。このシリンダヘッド４
６には、各シリンダ７毎に、シリンダ７に空気を供給す
る吸気流路４７と、燃焼室４５の燃焼ガスを排気する排
気流路４８とが設けられている。吸気流路４７の吸気孔
を吸気弁４９が開閉し、また、排気流路４８の排気孔を
排気弁５１が開閉している。吸気弁４９は吸気弁用カム
シャフト４９ａで駆動され、排気弁５１は排気弁用カム
シャフト５１ａで駆動されている。このカムシャフト４
９ａ，５１ａは、クランク軸３とタイミングベルトなど
を介して連動しており、クランク軸３が２回転すると、
カムシャフト４９ａ，５１ａは１回転している。さら
に、シリンダヘッド４６には点火プラグ５０が着脱自在
に取り付けられている。

【００１１】シリンダヘッド４６の吸気流路４７には各
々、吸気管５２が接続され、この４本の吸気管５２の端
部はサイレンサー５３に接続されて集合している。吸気
管５２には、各々スロットル弁５４が設けられ、このス
ロットル弁５４が、各気筒への吸気量を調整しており、
所謂独立スロットル形式となっている。また、詳細は後
述するバイパス流路５５がスロットル弁５４をバイパス
している。そして、スロットル弁５４は、互いに連動し
ており、スロットル弁５４の開度（すなわち、スロット
ル開度）は、スロットル開度センサ５６が検出してい
る。このスロットル開度センサ５６は、スロットル弁５
４の開度を正常に検出している際には、出力電圧は０よ
りも大きな値となっており、故障などをした際には、略
０電圧となっている。また、吸気管５２の一本には、ス
ロットル弁５４の下流側に、吸気圧センサ５７が設けら
れており、吸気管５２内の気圧を検出している。さら
に、吸気管５２には、スロットル弁５４の下流側に、各
々インジェクター５８が設けられている。

【００１２】このインジェクター５８への燃料系につい
て説明する。船外機１が搭載されているボート等の船体
５９側には主燃料タンク６１が設けられており、この主
燃料タンク６１の燃料たとえばガソリンなどは、手動式
の第１の低圧ポンプ６２によりフィルター６３を経て、
第２の低圧ポンプ６４に送られている。フィルター６３
およびそれよりも下流の部材は、船外機１内に配置され
ている。そして、第２の低圧ポンプ６４は、第１の低圧
ポンプ６２から送られた燃料を、気液分離装置であるベ
ーパーセパレータータンク６５に送る。このベーパーセ
パレータータンク６５内には、燃料ポンプ６６が配設さ
れ、この燃料ポンプ６６が、供給配管６７を介してイン
ジェクター５８にベーパーセパレータータンク６５内の
燃料を供給している。そして、この燃料はインジェクタ
ー５８から吸気管５２内に噴射されている。また、イン
ジェクター５８で余った燃料は戻り配管６８を通ってベ
ーパーセパレータータンク６５に戻ってきている。

【００１３】また、排気流路４８には、O₂センサ７１が
設けられ、燃焼ガスの酸素濃度を検出している。そし
て、クランク軸３やドライブシャフト５と連動して稼働
されるオイルポンプ２８は、アッパーケーシング１８内
のオイルパン７６から潤滑オイルを吸い込み、オイル流
路７７の供給流路７７ａを介してクランク軸３の軸受け
などに供給している。そして、クランク軸３の軸受けな
どを潤滑した潤滑オイルは、オイル流路７７の戻り流路
７７ｂを通ってオイルパン７６に戻っている。オイル流
路７７の供給流路７７ａには、油温センサ７８および油
圧センサ７９が設けられており、油温センサ７８は潤滑
オイルの温度を検出している。また、油圧センサ７９は
スイッチ構造で、オイルパン７６からの供給流路７７ａ
の油圧が予め設定されている警告圧Ｋよりも低くなる
と、ＯＮ（またはＯＦＦ）している。この油圧センサ７
９のＯＮ／ＯＦＦ信号が、後述するエンジンコントロー
ルユニット９１に入力されている。

【００１４】ところで、前述のバイパス流路５５は、上
流側がサイレンサー５３に、下流側が、各吸気管５２に
おけるスロットル弁５４よりも下流側の部分に接続され
ている。そして、バイパス流路５５の中間部には、ＩＳ
Ｃバルブ８１が設けられ、このＩＳＣバルブ８１を駆動
装置としてのステップモーター８２が駆動して、開閉し
ている。

【００１５】また、船外機１内には、ＩＳＣバルブ８１
の開度、点火プラグ５０の点火時期や、インジェクター
５８の燃料噴射量や噴射時期などのエンジン稼働状態を
制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９１
が設けられている。このエンジンコントロールユニット
９１は、内蔵されているプログラムなどで作動するマイ
コンなどの制御装置で、入力側に、エンジン回転数セン
サ４０、大気圧センサ９２、船外機の傾動の角度を検出
するトリムセンサ９３、油温センサ７８、油圧センサ７
９、O₂センサ７１、スロットル開度センサ５６、吸気圧
センサ５７およびエンジン温度センサ３２などが、ま
た、出力側に点火プラグ５０の点火回路、インジェクタ
ー５８の駆動部、ステップモーター８２や、警告装置９
６などが接続されている。この警告装置９６はブザー、
警報ランプや表示部などで構成されている。また、エン
ジンコントロールユニット９１の内部には、ＣＰＵ、タ
イマー、およびＲＡＭやＲＯＭなどからなる記憶部など
が設けられている。

【００１６】そして、エンジンコントロールユニット９
１の記憶部には、警告信号を略即時に出力するエンジン
回転数（たとえば、約 1000rpm以下）が、即警告回転数
Ｒとして設定されて記憶されており、エンジン回転数が
この即警告回転数Ｒ以上で、かつ、油圧センサ７９の検
知する吐出圧が警告圧Ｋよりも低くなった時には、警告
信号が警告装置９６に略即時に出力されている。一方、
エンジン回転数が即警告回転数Ｒよりも低く、かつ、油
圧センサ７９の検知する吐出圧が警告圧Ｋよりも低くな
った時には、判断時間が経過後、警告信号が出力されて
いる。この判断時間は、エンジンコントロールユニット
９１の記憶部に予め設定されて記憶されている。また、
警告装置９６が作動後、吐出圧が警告圧Ｋ以上になった
際に、警告装置９６の警告を維持する時間が維持時間と
して、エンジンコントロールユニット９１の記憶部に予
め設定されて記憶されている。

【００１７】この様に構成されている船外機１のエンジ
ン２が稼働すると、空気がサイレンサー５３から吸気管
５２を流れ、インジェクター５８からガソリンなど燃料
が供給されて混合されている。空気は吸気管５２を流れ
ている際に、スロットル弁５４で流量が調整されている
とともに、このスロットル弁５４をバイパスし、バイパ
ス流路５５を通ってスロットル弁５４の下流側に流れ込
んでいる。そして、吸気弁４９が開いている際に、吸気
流路４７を通って、燃焼室４５に流入している。ピスト
ン８は上死点と下死点との間を往復動しており、クラン
ク軸３が２回転する間に、略上死点から略下死点への吸
気工程と、略下死点から略上死点への圧縮工程と、次の
略上死点から略下死点への燃焼工程と、略下死点から略
上死点への排気工程との４工程を行っている。この４工
程の間に、カムシャフト４９ａ，５１ａは１回転してお
り、吸気工程の際に吸気弁４９が開き、排気工程の際に
排気弁５１が開いている。また、燃焼工程の始めの上死
点付近で点火プラグ５０が点火され、吸気工程の初期の
付近で、インジェクター５８から燃料が噴射されてい
る。そして、エンジンコントロールユニット９１は、入
力側に接続されている種々のセンサから入力される種々
のデータに基づいて、点火プラグ５０の点火時期、イン
ジェクター５８の噴射時期および噴射時間（すなわち、
燃料噴射量）、並びにＩＳＣバルブ８１の開度などを決
定し、制御しているとともに、警告装置９６に警告信号
を出力している。

【００１８】エンジン２の油圧警告装置９６の制御方法
は、エンジンコントロールユニット９１により図３のフ
ローに基づいて行われている。図３において、ステップ
１で、エンジンコントロールユニット９１は、油圧セン
サ７９からの信号で、供給流路７７ａの油圧が警告圧Ｋ
以上であるか否かを判断する〔判断手段としての吐出圧
判別部１０１（図５参照）〕。そして、警告圧Ｋ以上の
場合には、ステップ１に戻っている。また、警告圧Ｋよ
りも低い場合には、ステップ２に行く。ステップ２にお
いて、エンジン回転数センサ４０が検出したエンジン回
転数が即警告回転数Ｒ以上か否かを判断している〔判断
手段としてのエンジン回転数判別部１０２（図５参
照）〕。そして、即警告回転数Ｒ以上の場合にはステッ
プ９に行き、ステップ９において、エンジンコントロー
ルユニット９１は警告装置９６に警告信号を出力し、警
告装置９６はこの警告信号を受けて作動し、音、光や表
示などで異常を知らせ、エンジン回転数の低下を促す。
一方、即警告回転数Ｒ未満の場合にはステップ３に行
く。ステップ３において、記憶部に設定されている判断
時間が経過するのを待ち〔判断時間待ち手段としての判
断時間用タイマ１０３（図５参照）〕、ステップ４に行
く。ステップ４において、エンジンコントロールユニッ
ト９１は、油圧センサ７９からの信号で、供給流路７７
ａの油圧が警告圧Ｋ以上であるか否かを判断する（吐出
圧判別部１０１）。そして、警告圧Ｋ以上の場合には、
潤滑オイルの供給は正常であると判断して、ステップ１
に戻っている。一方、警告圧Ｋよりも低い場合には、ス
テップ５に行く。ステップ５において、エンジンコント
ロールユニット９１は警告装置９６に警告信号を出力
し、警告装置９６を作動させる。この際には、警告装置
９６は自己保持回路などを作動させて、警告解除信号が
入力されるまで警告を持続させる。そして、ステップ６
に行く。ステップ６において、エンジンコントロールユ
ニット９１は、油圧センサ７９からの信号で、供給流路
７７ａの油圧が警告圧Ｋ以上であるか否かを判断する
（吐出圧判別部１０１）。そして、警告圧Ｋよりも低い
場合には、ステップ５に戻っている。一方、警告圧Ｋ以
上の場合には、ステップ７に行く。ステップ７におい
て、記憶部に設定されている維持時間が経過するのを待
ち〔維持時間待ち手段としての維持時間用タイマ１０４
（図５参照）〕、ステップ８に行く。ステップ８におい
て、エンジンコントロールユニット９１は警告装置９６
に警告解除信号を出力し、警告装置９６を停止させる。
そして、ステップ１に戻っている。この様に、エンジン
コントロールユニット９１は、各ステップを実行すると
ともに、実質的に図５に図示する括弧書きで示す各種手
段（吐出圧判別部１０１、エンジン回転数判別部１０
２、判断時間用タイマ１０３および維持時間用タイマ１
０４など）を具備している。

【００１９】この様に構成されているので、エンジン回
転数が即警告回転数Ｒ以上の時には、供給流路７７ａの
油圧が警告圧Ｋよりも低下すると、即座に警告装置９６
が作動している。一方、エンジン回転数が即警告回転数
Ｒよりも低い時には、供給流路７７ａの油圧が警告圧Ｋ
よりも低下しても、警告装置９６は即座には作動せず、
判断時間の間、供給流路７７ａの油圧が警告圧Ｋよりも
低下した状態を略維持している場合に、潤滑オイルの供
給が異常と判断して警告装置９６を作動させている。な
お、この実施の形態では、判断時間の開始時と終了時
に、供給流路７７ａの油圧が警告圧Ｋよりも低下してい
ることが判明した際に、判断時間の間、供給流路７７ａ
の油圧が警告圧Ｋよりも低下した状態を略維持している
ことにしている。また、別の実施の形態として、判断時
間の間常時、油圧が警告圧Ｋよりも低下しているか否か
を判断することも可能である。

【００２０】ところで、エンジン回転数の高い状態で
は、オイルポンプ２８の吐出能力が高く、油圧が警告圧
Ｋまで低下することは生じないとともに、オイルポンプ
２８や供給流路７７ａなどの異常で油圧が低下するとエ
ンジン２の焼付けが発生し易い。そこで、この実施の形
態のように、警告装置９６は即座に作動することが好ま
しい。

【００２１】一方、エンジン回転数の低い状態では、オ
イルポンプ２８の吐出能力が低く、かつ、吐出圧の変動
が大きいので、正常な状態でも油圧が警告圧Ｋまで低下
することがあるとともに、油圧が低下してもエンジン２
の焼付けが直ちに発生することはない。したがって、こ
の実施の形態のように、油圧が警告圧Ｋよりも低下して
も警告装置９６を即座に作動させずに、油圧が警告圧Ｋ
よりも低下した状態を略維持している場合に、警告装置
９６を作動させることが好ましい。すなわち、油圧が警
告圧Ｋよりも低下した際に警告装置９６を即座に作動さ
せると、正常な場合にも、警告装置９６が作動すること
になり、誤報が発生する。

【００２２】以上、本発明の実施の形態を詳述したが、
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、
種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を
下記に例示する。（１）エンジンは、船外機以外の用途たとえば、水上オ
ートバイやスノーモービルなどにも用いることができ
る。また、気筒数は適宜変更可能である。さらに、４サ
イクルエンジンの形式はＬ型でも、Ｖ型でも、また、筒
内噴射式でも可能である。ただし、船外機や船内外機な
どの小型船舶用４サイクルエンジンであることが好まし
い。（２）油圧センサ７９は、供給流路７７ａの油圧が警告
圧Ｋよりも低くなると、ＯＮしているが、警告圧Ｋより
も低くなるとＯＦＦする構造でも可能である。また、ス
イッチ構造以外のものでも可能である。ただし、スイッ
チ構造にした方が、構造が簡単となる。（３）制御装置は、エンジン回転数が即警告回転数より
も低い時には、警告装置作動後、油圧センサの検出した
油圧が警告圧よりも高くなっても、一定時間（すなわ
ち、維持時間）以上警告装置の作動を持続させている
が、少なくとも一定時間継続していれば良く、たとえ
ば、エンジン停止まで継続させることも可能である。（４）制御装置は、マイコンなどで構成されているが、
他のハードウェア（制御部品）で構成することも可能で
ある。（５）警告装置９６は、操縦者に油圧の低下を警告でき
るならば、その構造は適宜選択可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン回転数が予め
設定されている即警告回転数よりも高い時には、警告信
号を略即時に出力し、一方、エンジン回転数が前記即警
告回転数よりも低い時には、警告圧よりも低い状態を略
維持している際に警告信号を出力している。したがっ
て、オイルポンプや供給流路などの異常により油圧が低
下するとエンジンの焼付けが発生し易い高回転時には、
警告を速やかに発して注意を促すことができる。一方、
正常な状態でも油圧が警告圧まで低下することがあると
ともに、油圧が低下してもエンジンの焼付けが直ちに発
生することはない低回転時には、油圧が警告圧よりも低
下した状態を略維持している際に警告を発しており、正
常であるにも係わらず警告を発する誤報を極力防止する
ことができる。

【００２４】また、エンジン回転数が即警告回転数より
も低い時には、警告装置作動後、油圧センサの検出した
油圧が警告圧よりも高くなっても、一定時間以上警告装
置の作動を持続させている場合がある。この様な場合に
は、警告装置の作動を継続することにより、この警告が
誤報でないことを認識させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態のエンジンを搭載し
た船外機の基本構成を示す模式的構成図である。

【図２】図２は吸気管およびＩＳＣバルブの配置の模式
図である。

【図３】図３は警告装置を作動させる方法のフローチャ
ートである。

【図４】図４はオイルポンプの吐出圧とエンジン回転数
との関係を示すグラフである。

【図５】図５はエンジンコントロールユニット９１の機
能の要部ブロック図である。

【符号の説明】

Ｋ警告圧Ｒ即警告回転数２エンジン３クランク軸２８オイルポンプ７７ａ供給流路９１エンジンコントロールユニット（制御装置）９６警告装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク軸に連動して駆動されているオ
イルポンプが潤滑オイルを供給しているとともに、制御
装置が、このオイルポンプの供給流路の油圧が予め設定
されている警告圧よりも低くなると警告装置に警告信号
を出力しているエンジンにおいて、前記制御装置は、エンジン回転数が予め設定されている
即警告回転数よりも高い時に、油圧が警告圧よりも低く
なると警告信号を略即時に出力する手段と、エンジン回
転数が前記即警告回転数よりも低い時に、予め設定され
ている判断時間の間、油圧が警告圧よりも低い状態を略
維持している際に警告信号を出力している手段とを具備
していることを特徴とするエンジン。
【請求項２】前記制御装置は、エンジン回転数が即警
告回転数よりも低い時には、警告装置作動後、油圧セン
サの検出した油圧が警告圧よりも高くなっても、一定時
間以上警告装置の作動を持続させている手段を具備して
いることを特徴とする請求項１記載のエンジン。