JP2004124816A - 船外機の回転数制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スロットルバルブをスロットル用電動モータで駆動すると共に、エンジンの異常が検知されたとき(S14,S20,S22のいずれかで肯定されたとき)のエンジン回転数NEが所定回転数(1800rpm)を超えているとき(S16で肯定されたとき)は、スロットル開度θTHが徐々に(1度ずつ)小さくなるようにスロットル用電動モータ40を駆動してエンジン回転数NEを低下させる(S18)。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は船外機の回転数制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
船舶の推進装置として使用される船外機にあっては、洋上で内燃機関にオーバーヒートなどの異常が生じても、停泊地に帰港するまで内燃機関の運転を継続できることが望ましい。
【0003】
ところで、船外機は、一般に操舵やスロットルバルブの開閉、シフトチェンジなどはケーブルやリンクを介して機械的に操作しているが、燃料の噴射や点火は電子化が進み、電子制御ユニット(ECU)で制御されている。
【0004】
このため、従来より、船外機に搭載される内燃機関の異常(具体的には内燃機関の運転状態を検出するセンサの異常)が検知されたときは、点火時期の遅角や点火の間引き、あるいは気筒数が複数個の場合はいずれかの気筒の点火を休止させるようにECUを動作させることで、回転数を低下させ、内燃機関を保護することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−41079号公報(第2頁および第4頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術にあっては、内燃機関の回転数を点火時期の遅角や点火の間引き、あるいは休止によって低下させていたため、内燃機関に大きな振動が生じて操縦者に不快感を与えるおそれがあった。
【0007】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、船外機に搭載された内燃機関の異常が検知されたとき、回転数を低下させて内燃機関を保護する(損傷を防止する)と共に、内燃機関の振動を防止して操縦者に不快感を与えないようにした船外機の回転数制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項1項において、重力方向において上部にスロットルバルブで吸入空気量が調整される内燃機関を搭載すると共に、下部に前記内燃機関で駆動されるプロペラシャフトを備え、船体の後尾に取り付けられて前記船体を推進させる船外機の回転数制御装置において、前記スロットルバルブを駆動するアクチュエータ、前記内燃機関の異常を検知する異常検知手段、前記内燃機関の異常が検知されたときに前記内燃機関の回転数が所定回転数を超えているか否か判定する回転数判定手段、および前記内燃機関の回転数が前記所定回転数を超えていると判定されたときは前記スロットルバルブの開度が徐々に小さくなるように前記アクチュエータを駆動して前記内燃機関の回転数を低下させる回転数制御手段、を備えるように構成した。
【0009】
スロットルバルブをアクチュータで駆動すると共に、内燃機関の異常が検知されたときの機関回転数が所定回転数を超えているときはスロットルバルブの開度が徐々に小さくなるように前記アクチュエータを駆動して回転数を低下させるように構成したので、船外機に搭載された内燃機関の異常が検知されたときに回転数を低下させて内燃機関を保護する(損傷を防止する)ことができる。また、スロットルバルブの開度を徐々に小さくして吸入空気量を減少させることによって回転数を低下させることから、内燃機関に振動が生じることがなく、よって操縦者に不快感を与えることがない。
【0010】
また、請求項2項にあっては、前記内燃機関の異常は、オーバーヒート、油圧不足およびオーバーレブの少なくともいずれかであるように構成した。
【0011】
内燃機関の異常は、オーバーヒート、油圧不足およびオーバーレブの少なくともいずれかであるように構成したので、内燃機関の損傷をより一層低減させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る船外機の回転数制御装置を説明する。
【0013】
図1はその装置を船外機を船外機を中心に全体的に示す概略図であり、図2は図1の部分説明側面図である。
【0014】
図1および図2において、符合10は内燃機関、プロペラシャフト、プロペラなどが一体化された船外機を示す。船外機10は、船体(船舶)12の船尾にスターンブラケット14(図2に示す)を介して装着される。
【0015】
図2に示す如く、船外機10は、その上部(重力方向において上部)に内燃機関(以下「エンジン」という)16を備える。エンジン16は火花点火式のV型6気筒のガソリンエンジンである。エンジン16は水面上に位置し、エンジンカバー18で覆われて船外機10の内部に配置される。エンジンカバー18で被覆されたエンジン16の付近には、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット(以下「ECU」という)20が配置される。
【0016】
また、船外機10は、その下部にプロペラ22とラダー24を備える。プロペラ22は、エンジン16の動力が伝達されて回転し、船体12を前進あるいは後進させる。
【0017】
図1に示す如く、船体12の操縦席付近にはステアリングホイール26が配置される。ステアリングホイール26の付近には舵角センサ26Sが配置され、操縦者によって入力されたステアリングホイール26の回転に応じた信号を出力する。また操縦席の右側にはスロットルレバー28が配置されると共に、その付近にはスロットルレバー位置センサ28Sが配置され、操縦者によって操作されるスロットルレバー28の位置に応じた信号を出力する。
【0018】
スロットルレバー28に隣接した位置にはシフトレバー30が配置されると共に、その付近にはシフトレバー位置センサ30Sが配置され、操縦者によって操作(シフト)されたシフトレバー30の位置に応じた信号を出力する。
【0019】
さらに、操縦席付近には、船外機10のチルト角度を調整するためのパワーチルトスイッチ32と、トリム角度を調整するためのパワートリムスイッチ34が配置され、操縦者によって入力されるチルトのアップ・ダウンおよびトリムのアップ・ダウンの指示に応じた信号を出力する。上記した舵角センサ26S、スロットルレバー位置センサ28S、シフトレバー位置センサ30S、パワーチルトスイッチ32およびパワートリムスイッチ34の出力は、信号線26L,28L,30L,32L,34Lを介してECU20に送られる。
【0020】
ECU20は、信号線26Lを通じて送られた舵角センサ26Sの出力に応じて操舵用電動モータ38(図2に示す)を動作させることにより、船外機10を操舵してプロペラ22とラダー24の向きを転舵し、船体12を左右に旋回させる。
【0021】
さらに、ECU20は、信号線28Lを通じて送られたスロットルレバー位置センサ28Sの出力に応じてスロットル用電動モータ(DCモータ)40を動作させることにより、スロットルバルブ(図1および図2で図示せず)の開度を制御してエンジン16に供給される吸入空気量を調整する。また、ECU20は、信号線30Lを通じて送られたシフトレバー位置センサ30Sの出力に応じてシフト用電動モータ42を動作させることにより、プロペラ22の回転方向を切り換える、あるいはプロペラ22への動力の供給を遮断する。
【0022】
また、ECU20は、信号線32L,34Lを通じて送られたパワーチルトスイッチ32およびパワートリムスイッチ34の出力に応じて公知のパワーチルトトリムユニット44を動作させ、船外機10のチルト角度およびトリム角度を調整する。
【0023】
図3は、図2を拡大した拡大説明側面図である。尚、同図において、前方(船体12側)に向かって右側のスターンブラケット14を取り外して示すと共に、図の一部を断面あるいは透視して示す。
【0024】
図3に示すように、パワーチルトトリムユニット44は、1本のチルト角度調整用の油圧シリンダ442(以下「チルト用油圧シリンダ」という)と、2本の(図では1本のみ示す)トリム角度調整用の油圧シリンダ(以下「トリム用油圧シリンダ」という)444を一体的に備える。
【0025】
チルト用油圧シリンダ442の一端は、図3に示すようにスターンブラケット14に固定されて船体12に固定されると共に、他端(ピストンロッド)はスイベルケース50に固定される。また、トリム用油圧シリンダ444の一端は、チルト用油圧シリンダ442と同様にスターンブラケット14に固定されて船体12に固定されると共に、他端(ピストンロッド)はスイベルケース50に当接される。
【0026】
スイベルケース50は、チルティングシャフト52を介し、チルティングシャフト52を中心とする相対変位自在にスターンブラケット14と接続される。また、スイベルケース50は、その内部にスイベルシャフト(転舵軸)54が回動自在に収容される。スイベルシャフト54は、その上端がマウントフレーム(支持フレーム)56に固定されると共に、下端がロアマウントセンターハウジング58に固定される。マウントフレーム56とロアマウントセンターハウジング58は、アンダーカバー60およびエクステンションケース62(より具体的にはそれらに被覆されるマウント)に固定される。
【0027】
また、スイベルケース50の上部50Aには、前記した操舵用電動モータ38と、操舵用電動モータ38の出力を減速するギヤボックス(ギヤ機構)66が固定される。ギヤボックス66は、その入力側が操舵用電動モータ38の出力軸に接続されると共に、出力側のマウントフレーム56に接続される。即ち、操舵用電動モータ38の回転出力によってマウントフレーム56が回動されることにより、船外機10の水平方向の操舵がパワーアシストされ、よってプロペラ22およびラダー24が転舵される。
【0028】
また、同図に示すように、アンダーカバー60の上部には、前記したエンジン16が搭載されると共に、エンジンカバー18が取り付けられる。エンジン16は、インテークマニホルド68を介し、エンジンカバー18の内部において前方(船体側)に配置されたスロットルボディ70に接続される。
【0029】
スロットルボディ70は、前記したスロットル用電動モータ40が一体的に取り付けられる。スロットルボディ70に一体的に取り付けられたスロットル用電動モータ40は、スロットルボディ70に隣接して配置されるギヤ機構(図示せず)を介し、スロットルバルブ70Vを支持するスロットルシャフト70Sに接続される。
【0030】
また、エンジン16の出力はクランクシャフト(図示せず)およびドライブシャフト80を介してギヤケース82の内部に収容されたプロペラシャフト84に伝達され、プロペラ22を回転させる。ギヤケース82は、前記したラダー24を一体的に備える。
【0031】
尚、プロペラシャフト84の外周には、ドライブギヤ80aと噛合して相反する方向に回転する前進ギヤ86Fおよび後進ギヤ86Rが配置される。また、前進ギヤ86Fと後進ギヤ86Rの間には、プロペラシャフト84と一体に回転するクラッチ88が設けられ、クラッチ88を、シフト用電動モータ42によって駆動されるシフトロッド90およびシフトスライダ94の動作によって前進ギヤ86Fあるいは後進ギヤ86Rのいずれかに係合させることにより、プロペラ22の回転方向の切り換え、即ち、前後進のシフトチェンジが行なわれる。
【0032】
次いで図4を参照してエンジン16について説明する。
【0033】
図4に示すように、エンジン16は吸気管100を備え、エアクリーナ(図示せず)を介して吸入された空気は、スロットルバルブ70Vを介して流量を調整されつつインテークマニホルド68を流れ、インテークバルブ102に達する。
インテークバルブ102の付近にはインジェクタ104が配置され、吸入空気量に応じた量のガソリン燃料を噴射する。
【0034】
インジェクタ104は、燃料供給管106を介してガソリン燃料を貯蔵する燃料タンク(図示せず)に接続される。燃料供給管106の中途には燃料ポンプ(図示せず)が介挿され、ガソリン燃料をインジェクタ104に圧送する。
【0035】
吸入空気は噴射されたガソリン燃料と混合して混合気を形成し、各気筒の燃焼室108に流入し、点火プラグ(図示せず)で点火されて燃焼し、ピストン110を下方に駆動する。よって生じたエンジン出力は、クランクシャフト112を介して取り出される。他方、燃焼後の排気ガスはエキゾーストバルブ114を通ってエキゾーストマニホルド116を流れ、エンジン16外に放出される。
【0036】
スロットル用電動モータ40にはスロットル開度センサ120が接続され、スロットル用電動モータ40の回転出力に応じてスロットル開度θTHに比例した信号を出力する。
【0037】
また、スロットルバルブ70Vの下流には絶対圧センサ122が配置され、吸気管内絶対圧PBA(エンジン負荷)に応じた信号を出力する。さらに、スロットルバルブ70Vの下流には吸気温センサ124が配置され、吸入空気温度TAに比例した信号を出力する。
【0038】
エンジン16の冷却水通路(図示せず)にはエンジン冷却水温度センサ126が配置されると共に、エキゾーストマニホルド116の付近にはオーバーヒートセンサ128が配置され、それぞれ冷却水温TWおよびエンジン温度(機関温度)TOHに比例した信号を出力する。
【0039】
また、クランクシャフト112の付近には第1のパルサコイルセンサ130と第2のパルサコイルセンサ132が配置され、シリンダ判別信号、各ピストン上死点付近の角度信号および30度ごとのクランク角度信号を出力する。
【0040】
また、エンジン16の油圧回路(図示せず)には油圧スイッチ134が配置される。油圧スイッチ130は、油圧が所定値よりも高いとき、即ち、エンジン16の潤滑油が十分に存在するときはオフ信号を出力し、油圧が所定値よりも低いとき、即ち、潤滑油が不足しているときはオン信号を出力する。
【0041】
ECU20は、第1および第2のパルサコイルセンサ130,132の出力からエンジン回転数NEを算出すると共に、前記したスロットルレバー位置センサ28Sの出力に応じて通電指令値を演算し、図示しない駆動回路を介してスロットル用電動モータ40に供給し、スロットル開度θTHを調節する。
【0042】
また、ECU20は、オーバーヒートセンサ128の入力に基づいてエンジン16のオーバーヒートを検出し、オーバーヒートが検出されたときは、オーバーヒートランプ138を点灯すると共に、ブザー140を鳴動して操縦者に警告する。また、ECU20は、油圧スイッチ134の入力に基づいてエンジン16の油圧不足(潤滑油不足)を検出し、油圧不足が検出されたときは、油圧不足ランプ142を点灯すると共に、ブザー140を鳴動する。さらに、算出したエンジン回転数NEが所定回転数を超えていることが検出されたときは、オーバーレブランプ144を点灯すると共に、ブザー140を鳴動する。
【0043】
また、ECU20は、上記したエンジン16のオーバーヒート、油圧不足、オーバーレブのいずれかが検出されたとき、エンジン16を保護するため、スロットル開度θTHが小さくなるようにスロットル用電動モータ40を制御し、エンジン回転数NEを低下させる。
【0044】
続いて、この実施の形態に係る船外機の回転数制御装置の動作、より具体的には、エンジン16の異常を検知した際の回転数制御動作について説明する。
【0045】
図5はその動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、例えば100msecごとにループされる。
【0046】
以下説明すると、S10において、第1および第2のパルサコイルセンサ130,132の出力に基づいて算出したエンジン回転数NEを読み込み、次いでS12において、読み込んだエンジン回転数NEがアイドル回転数IDLE(例えば500rpm)以上か否か判断する。
【0047】
S12で肯定されるときは、次いでS14に進み、油圧スイッチ134がオン信号を出力しているか否か、即ち、エンジン16の潤滑油が不足して油圧不足の状態にあるか否か判断する。S14で肯定されてエンジン16が油圧不足にあると判断されるときは、次いでS16に進み、エンジン回転数NEが所定回転数、具体的には1800rpmを超えているか否か判断する。
【0048】
S16で肯定されるときは、次いでS18に進み、スロットル開度θTHを所定開度減少させる。具体的には、スロットルバルブ70Vが0.1度だけ閉じ方向に駆動されるようにスロットル用電動モータ40を駆動してエンジン回転数NEを低下させる。また、前記した油圧不足ランプ142を点灯すると共に、ブザー140を鳴動させて操縦者にエンジン16の異常を警告する。他方、S16で否定されるときはS18をスキップし、エンジン回転数NEを低下させることなくプログラムを終了する。
【0049】
この理由について説明すると、S14でエンジン16が油圧不足の状態にあると判断されていることから、エンジン16を停止させるなどして保護する(損傷を防止する)必要がある。しかしながら、船外機にあっては、洋上でエンジン16に異常が生じても、停泊地に帰港するまでエンジン16の運転を継続できることが望まれる。そのため、S16で現在のエンジン回転数NEが所定回転数、具体的には、エンジン16の運転を継続しても直ちに故障には至らない程度の回転数を超えているか判断し、所定回転数を超えていると判断されるときは、スロットル開度θTHを徐々に(0.1度ずつ)小さくしてエンジン回転数NEを所定回転数まで低下させる、換言すれば、設定値(所定回転数)以上にエンジン回転数NEを上昇させないようにすることで、エンジン16を停止させることなくエンジン16を保護し(損傷を防止し)、よって洋上でエンジン16に異常が生じても、停泊地に帰港することを可能とした。
【0050】
また、このとき、エンジン回転数NEを点火時期の遅角や点火の間引きによって低下させるのではなく、スロットル開度θTHを徐々に小さくすることによって低下させることから、エンジン16に振動が生じることがなく、よって操縦者に不快感を与えることがない。
【0051】
尚、従来技術にあっては、一般に、スロットルバルブとスロットルレバーはケーブルなどを介して機械的に接続され、よって操縦者の操作が機械的に伝達されていた。そのため、エンジン回転数NEを低下させるためには、点火時期を遅角させたり、点火を間引くなどして機関出力を低下させる必要があり、エンジンに不快な振動が生じるおそれがあった。これに対し、この実施の形態に係る船外機の回転数制御装置にあっては、スロットルバルブ70Vをアクチュエータ(スロットル用電動モータ40)で駆動するようにしたので、エンジン16の異常が検知されたとき、操縦者のスロットルレバー28の操作に関わらず吸入空気量を減少させることができ、よってエンジン16に振動を生じさせることなく、円滑にエンジン回転数NEを低下させることができる。
【0052】
図5の説明を続けると、S14で否定されるときは、次いでS20に進み、オーバーヒートセンサ128によって検出されたエンジン温度TOHが所定温度(例えば100℃)以上か否か判断する。
【0053】
S20で肯定されるときは、エンジン16がオーバーヒートの状態にあると判断してS16に進み、エンジン回転数NEが所定回転数を超えているか否か判断し、所定回転数を超えていると判断されるときはS18でスロットル開度θTHを徐々に小さくしてエンジン回転数NEを低下させると共に、オーバーヒートランプ138の点灯およびブザー140の鳴動を介して操縦者に警告する。
【0054】
他方、S20で否定されるときは、次いでS22に進み、エンジン回転数NEが所定回転数、具体的には6000rpmを超えているか否か判断する。S22で肯定されるときは、エンジン回転数NEがオーバーレブ(過回転)の状態にあると判断してS18に進み、スロットル開度θTHを徐々に小さくしてエンジン回転数NEを低下させると共に、オーバーレブランプ144の点灯およびブザー140の鳴動を介して操縦者に警告する。
【0055】
尚、S12で否定されるとき、即ち、エンジン回転数NEがアイドル回転数IDLEより小さいと判断されるときは、それ以上エンジン回転数NEを低下させることができないため、以降の処理をスキップする。
【0056】
このように、この実施の形態に係る船外機の回転数制御装置にあっては、スロットルバルブ70Vをスロットル用電動モータ40で駆動すると共に、エンジン16の異常が検知されたときのエンジン回転数NEが所定回転数(1800rpm)を超えているときは、スロットル開度θTHが徐々に(0.1度ずつ)小さくなるようにスロットル用電動モータ40を駆動してエンジン回転数NEを低下させるようにしたので、エンジン16の異常が検知されたときにエンジン回転数NEを低下させてエンジン16を保護する(損傷を防止する)ことができると共に、スロットル開度θTHを徐々に小さくして吸入空気量を減少させることによってエンジン回転数NEを低下させることから、エンジン16に振動が生じることがなく、よって操縦者に不快感を与えることがない。
【0057】
さらに、エンジン16の異常は、オーバーヒート、油圧不足およびオーバーレブの少なくともいずれかであるようにしたので、エンジン16の損傷をより一層低減させることができる。
【0058】
上記の如く、この実施の形態に係る船外機の回転数制御装置にあっては、重力方向において上部にスロットルバルブ70Vで吸入空気量が調整される内燃機関(エンジン)16を搭載すると共に、下部に前記内燃機関16で駆動されるプロペラシャフト84を備え、船体12の後尾に取り付けられて前記船体12を推進させる船外機の回転数制御装置において、前記スロットルバルブ70Vを駆動するアクチュエータ(スロットル用電動モータ)40、前記内燃機関16の異常を検知する異常検知手段(ECU20、スロットル開度センサ120、オーバーヒートセンサ128、第1のパルサコイルセンサ130、第2のパルサコイルセンサ132、油圧スイッチ134、S14,S20,S22)、前記内燃機関16の異常が検知されたときに前記内燃機関16の回転数NEが所定回転数(1800rpm)を超えているか否か判定する回転数判定手段(ECU20,S16)、および前記内燃機関16の回転数NEが前記所定回転数を超えていると判定されたときは前記スロットルバルブ70Vの開度が徐々に(0.1度ずつ)小さくなるように前記アクチュエータ40を駆動して前記内燃機関16の回転数NEを低下させる回転数制御手段(ECU20,S18)、を備えるように構成した。
【0059】
また、前記内燃機関16の異常は、オーバーヒート(S20)、油圧不足(S14)およびオーバーレブ(S22)の少なくともいずれかであるように構成した。
【0060】
尚、上記において、スロットル用電動モータ40をDCモータとしたが、パルスモータなどであっても良い。
【0061】
【発明の効果】
請求項1項にあっては、スロットルバルブをアクチュータで駆動すると共に、内燃機関の異常が検知されたときの機関回転数が所定回転数を超えているときはスロットルバルブの開度が徐々に小さくなるように前記アクチュエータを駆動して回転数を低下させるように構成したので、船外機に搭載された内燃機関の異常が検知されたときに回転数を低下させて内燃機関を保護することができる。また、スロットルバルブの開度を徐々に小さくして吸入空気量を減少させることによって回転数を低下させることから、内燃機関に振動が生じることがなく、よって操縦者に不快感を与えることがない。
【0062】
請求項2項にあっては、内燃機関の異常は、オーバーヒート、油圧不足およびオーバーレブの少なくともいずれかであるように構成したので、内燃機関の損傷をより一層低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一つの実施の形態に係る船外機の回転数制御装置を、船外機を中心に全体的に示す説明図である。
【図2】図1の部分説明側面図である。
【図3】図2を拡大した拡大説明側面図である。
【図4】図1に示す内燃機関を詳細に示す概略図である。
【図5】図1に示す装置の回転数制御動作を示すフロー・チャートである。
【符号の説明】
10 船外機
12 船体(船舶)
16 内燃機関(エンジン)
20 電子制御ユニット(ECU)
40 スロットル用電動モータ(アクチュエータ)
70V スロットルバルブ
84 プロペラシャフト
120 スロットル開度センサ
128 オーバーヒートセンサ
130 第1のパルサコイルセンサ
132 第2のパルサコイルセンサ
134 油圧スイッチ
Claims (2)
- 重力方向において上部にスロットルバルブで吸入空気量が調整される内燃機関を搭載すると共に、下部に前記内燃機関で駆動されるプロペラシャフトを備え、船体の後尾に取り付けられて前記船体を推進させる船外機の回転数制御装置において、
a.前記スロットルバルブを駆動するアクチュエータ、
b.前記内燃機関の異常を検知する異常検知手段、
c.前記内燃機関の異常が検知されたときに前記内燃機関の回転数が所定回転数を超えているか否か判定する回転数判定手段、
および
d.前記内燃機関の回転数が前記所定回転数を超えていると判定されたときは前記スロットルバルブの開度が徐々に小さくなるように前記アクチュエータを駆動して前記内燃機関の回転数を低下させる回転数制御手段、
を備えることを特徴とする船外機の回転数制御装置。 - 前記内燃機関の異常は、オーバーヒート、油圧不足およびオーバーレブの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1項記載の船外機の回転数制御装置。
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