JP2006194169A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン回転速度のばらつき発生を、点火時期の制御によって防止することができるエンジン制御装置を提供すること。
【解決手段】 スロットル開度センサ２９と、操作荷重センサ２２と、エンジン２３の回転速度を検出する回転速度センサ２８ａとを備えた水ジェット推進艇１０のエンジン制御装置２０に、スロットル開度センサ２９の検出値が所定値以下で、操作荷重検出センサ２２の検出値が所定値以上のときに、エンジン２３の回転速度を上昇させるＯＴＳ制御機能を持たせた。そして、エンジン２３の回転速度が上昇したときに、回転速度センサ２８ａの検出値と、予め設定されたエンジンの目標回転速度との差分を算出し、その算出値に基づいて、エンジン２３の点火時期を補正制御するようにした。また、補正値が、補正上限値と前記補正下限値との間の値であるときに、点火時期の補正制御を行うようにした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、点火時期制御機能を備えたエンジン制御装置に関する。

従来から、操舵ハンドルを操作することによって進行方向を任意の方向に変更できる乗物が利用されており、この中に、例えば水ジェット推進艇がある。この水ジェット推進艇では、操舵ハンドルのグリップ近傍にスロットルレバーが設けられており、このスロットルレバーの操作量に応じてエンジンが駆動して船体が推進し、操舵ハンドルの操作に応じて船体の進行方向が変更する。また、従来のこのような水ジェット推進艇の中には、スロットルレバーの操作をしていないときに操舵ハンドルを大きく操作することにより、エンジンの出力を増大させることができるものがある（例えば、特許文献１参照）。これによると、水ジェット推進艇が低速走行しながら接岸する際等の操舵性能を向上させることができる。

この水ジェット推進艇は、スロットルレバーの操作によって開閉するスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段と、操舵ハンドルのステアリング角度を検出するステアリング角度検出手段と、小型滑走艇の船速を検出する船速検出手段と、エンジン出力を制御するエンジン出力制御手段とを備えている。そして、エンジン出力制御手段は、スロットル開度検出手段により検出したスロットル開度に応じた値が所定値以下で、ステアリング角度検出手段により検出したステアリング角度に応じた値が所定値以上で、船速検出手段により検出した船速に応じた値が所定値以上のときに、エンジン出力を上昇させるように制御する。
特開２００１−３２９８８１号公報

しかしながら、従来の水ジェット推進艇では、エンジンの製造ばらつきや、スロットルバルブを開閉させるアクチュエータの作動のばらつき等により、エンジン回転速度が目標回転速度よりも上回ったり下回ったりすることがある。これを解決するためには、機械的な設計において過度な設定条件や精度等が要求されるようになり、コストアップになったり、市場でのメンテナンス性が著しく悪化したりする。

本発明は、前述した問題を解決するためになされたもので、その目的は、エンジン回転速度のばらつき発生を、コストアップを生じさせたりメンテナンス性を悪化させたりすることなく点火時期の制御によって防止することができるエンジン制御装置を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係るエンジン制御装置の構成上の特徴は、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出装置と、操舵ハンドルの操作荷重を検出する操作荷重検出装置と、エンジンの回転速度を検出する回転速度検出装置と、スロットル開度検出装置が検出した検出値が所定値以下で操作荷重検出装置が検出した検出値が所定値以上のときにエンジンの回転速度を上昇させるエンジン回転速度制御装置と、エンジン回転速度制御装置の制御により、エンジンの回転速度が上昇したときに、回転速度検出装置の検出値と予め設定されたエンジンの目標回転速度との差分を算出し、その算出値に基づいてエンジンの点火時期を補正制御する点火時期制御装置とを備えたことにある。

また、この場合、スロットル開度検出装置が検出した検出値が所定値以下で、操作荷重検出装置が検出した検出値が所定値以上のときに、エンジン回転速度制御装置が行う制御が、オフスロットルステアリング制御（以下、ＯＴＳ制御と記す。）であることが好ましい。さらに、点火時期制御装置が行う補正制御が比例積分制御（以下、ＰＩ制御と記す。）であることが好ましい。

このように構成した本発明に係るエンジン制御装置では、公知の比例積分制御を利用した補正制御を、オフスロットルステアリング制御に用いているため、機械公差や環境条件等によるエンジン回転速度のばらつきを簡単な方法で抑制できる。この結果、エンジンが複雑な構造になったり高精度になったりして、コストアップを生じさせたりメンテナンス性を悪化させたりすることなくエンジン回転速度のばらつき発生を防止することができ、過不足のないエンジン推力を発生させることができる。

また、本発明に係るエンジン制御装置の他の構成上の特徴は、回転速度検出装置の検出値と、予め設定されたエンジンの目標回転速度との差分から算出した算出値に基づいて点火時期制御装置が実行する点火時期の補正制御における補正値に、補正上限値と補正下限値とを設け、補正値が、補正上限値と補正下限値との間の値であるときに、点火時期の補正制御を行うことにある。

これによると、機械的不具合等によって、エンジン回転速度が目標回転速度よりも下回らなくなったり、または上回らなくなったりした場合に、際限なく補正処理を繰り返して行くことを防止できる。すなわち、本発明は、補正値が、補正上限値よりも大きいか、または正下限値よりも小さいときには、センサ等の装置に何らかの故障が発生していると判断して、他の方法による制御、例えば、リンプホーム時制御等を行う。

また、本発明に係るエンジン制御装置のさらに他の構成上の特徴は、回転速度検出装置の検出値がエンジンの目標回転速度よりも大きいときに遅角制御が行われ、回転速度検出装置の検出値がエンジンの目標回転速度よりも小さいときに進角制御が行われることにある。これによって、エンジン回転速度が目標回転速度に確実に近づくように補正制御することができる。

また、本発明に係るエンジン制御装置のさらに他の構成上の特徴は、水ジェット推進艇に設けられていることにある。これによると、水ジェット推進艇のエンジンがオフスロットルステアリング制御状態になっているときのエンジン回転速度を、設定した目標回転速度に制御することができる。この結果、水ジェット推進艇は、安定した推力を得ることができ、操舵性が向上する。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るエンジン制御装置２０を備えた水ジェット推進艇１０を示している。この水ジェット推進艇１０では、船体１１がデッキ１１ａとハル１１ｂとで構成されており、その船体１１の上部における中央よりもやや前部側部分に操舵ハンドル１２が設けられ、船体１１の上部における中央部にシート１３が設けられている。操舵ハンドル１２は、図２に示したように、船体１１に設けられた操舵軸１２ａの上端部に取り付けられており、操舵軸１２ａを中心として回転可能になっている。

そして、操舵ハンドル１２の右側（右舷側）のグリップ１２ｂの近傍には、スロットルレバー２１が基端部側部分を中心として回転可能な状態で設けられている。スロットルレバー２１は、操船者の操作により、グリップ１２ｂ側に移動可能になっており、解放時には、図２に示したように、グリップ１２ｂから離れた状態になる。また、スロットルレバー２１の基部側部分には、スロットルレバー２１の操作量（回転量）を検出する操作量検出センサ２１ａが設けられ、操舵軸１２ａの近傍には、操舵軸１２ａ（操舵ハンドル１２）の回転角度を検出する本発明に係る操作荷重検出装置としての操作荷重センサ２２が設けられている。

また、船体１１内の底部における前部側部分には燃料を収容するための燃料タンク１４が設置され、船体１１内の底部における中央部にエンジン２３が設置されている。エンジン２３には、燃料タンク１４から供給される燃料と空気との混合気をエンジン２３に送り込む吸気装置１５と、エンジン２３から排出される排気ガスを船体１１の後端部から外部に放出する排気装置１６とが接続されている。また、エンジン２３は、４サイクル４気筒エンジンからなっており、図３に示したように、各気筒を構成する吸気弁２３ａと排気弁２３ｂとの開閉駆動により、吸気弁２３ａ側に設けられた吸気装置１５から燃料と空気との混合気を取り込み、排気弁２３ｂ側に設けられた排気装置１６に排気ガスを送り出す。

その際、吸気弁２３ａ側からエンジン２３内に供給される混合気はエンジン２３が備える点火プラグ２４ａ等からなる点火装置の点火によって爆発し、この爆発によって、エンジン２３内に設けられたピストン２３ｃが上下に移動する。そして、そのピストン２３ｃの移動によってクランク軸２３ｄが回転駆動される。このクランク軸２３ｄはインペラ軸１７に連結されており、エンジン２３の回転力をインペラ軸１７に伝達してインペラ軸１７を回転駆動させる。

また、インペラ軸１７の後端部は、船体１１の後端部における幅方向の中央部に設置された推進機１８のインペラ（図示せず）に連結されており、このインペラの回転によって、水ジェット推進艇１０に推進力が生じる。すなわち、推進機１８は、船体１１の底部に開口する水導入口１８ａと船尾に開口する水噴射口（図示せず）とを備えており、水導入口１８ａから導入される海水をインペラの回転により水噴射口から噴射させることにより船体１１に推進力を生じさせる。そして、推進機１８の後端部には、操舵ハンドル１２の操作に応じて、後部側を左右に移動させることにより、水ジェット推進艇１０の進行方向を左右に変更させるステアリングノズル１９が取り付けられている。

吸気装置１５は、エンジン２３に接続された吸気管１５ａや、吸気管１５ａの上流端に接続されたスロットルボディ１５ｂ等で構成されている。そして、船外の空気を吸気ダクト１５ｃおよび吸気ボックス１５ｄを介して吸引し、その空気の流量を、スロットルボディ１５ｂ内に設けられたスロットルバルブ２５を開閉操作することにより調節して、エンジン２３に供給する。また、その際、エンジン２３に供給される空気に、燃料を混合させる。この燃料は、インジェクタ２６ａ等からなる燃料供給装置２６を介して燃料タンク１４から供給される。

また、スロットルバルブ２５は、円板状に形成されており、その中心部（直径方向）に回転軸２５ａが固定されている。この回転軸２５ａはスロットルボディ１５ｂ内で回転可能に支持されており、一方の端部にモータ２７が連結されている。このため、スロットルバルブ２５はモータ２７の回転駆動にしたがって回転軸２５ａを中心として正逆方向に回転してスロットルボディ１５ｂ内の吸気路を開閉する。

排気装置１６は、エンジン２３に接続された屈曲した管からなる排気管１６ａと、排気管１６ａの後端部に接続されたタンク状のウォーターロック１６ｂと、ウォーターロック１６ｂの後部に接続された排気管１６ｃ等で構成されている。排気管１６ａは、エンジン２３の各気筒における排気弁２３ｂ側から延びて船体１１の右舷側で集合したのちに、前方に向かって延びている。そして、エンジン２３の前部側部分を囲うようにして船体１１の左舷側に向かって延びたのちにエンジン２３の側部近傍を通過して後方に向って延びている。

そして、排気管１６ａの後端部は、ウォーターロック１６ｂの前部に連通している。また、ウォーターロック１６ｂの後部上面からは、排気管１６ｃが後方に向って延びている。この排気管１６ｃは、ウォーターロック１６ｂの後部上面から一旦上方に延びたのちに下方後部に延びて、下流端部は船体１１の後端下部に開口している。排気装置１６は、外部の海水等が、エンジン２３側に浸入することを防止した状態で、排気ガスを外部に排出する。

また、本実施形態に係るエンジン制御装置２０は、前述した装置の外、電子制御装置３０（以下、ＥＣＵと称す）等の各種の装置や各種のセンサを備えており、燃料タンク１４内には、フィルター１４ａ、燃料ポンプ２６ｂおよび圧力制御バルブ２６ｃが配設されている。圧力制御バルブ２６ｃは、インジェクタ２６ａに接続されており、フィルター１４ａに濾過されて不純物が除去され、燃料ポンプ２６ｂの作動によって送られてくる燃料の圧力を調節してインジェクタ２６ａに送る。また、点火プラグ２４ａには、点火コイル２４ｂが接続されており、点火コイル２４ｂは、点火タイミングに合わせて電流を点火プラグ２４ａに送る。これによって、点火プラグ２４ａは、放電して燃料を着火する。

また、エンジン２３におけるクランク軸２３ｄの近傍にはクランク軸２３ｄの回転速度を検出する本発明に係る回転速度検出装置としての回転速度センサ２８ａが設けられ、エンジン２３の本体には、エンジン本体の温度を検出する温度センサ２８ｂが設けられている。そして、スロットルバルブ２５の回転軸２５ａの近傍には、スロットルバルブ２５の開度を検出する本発明に係るスロットル開度検出装置としてのスロットル開度センサ２９（図４参照）が設けられている。さらに、吸気管１５ａには、吸気管１５ａ内の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ３１ａと、吸気管１５ａ内の吸気温度を検出する吸気温度センサ３１ｂとが設けられ、排気管１６ａには、排気管１６ａ内の空燃比を検出する排気空燃比センサ３２が設けられている。

ＥＣＵ３０は、図４に示したように、ＣＰＵ３５ａ、ＲＡＭ３５ｂ、ＲＯＭ３５ｃ、タイマ３５ｄや各種の回路装置（図示せず）を含んでおり、スロットルレバー２１の操作状態を示す操作量検出センサ２１ａや、エンジン２３の回転状態等を示す回転速度センサ２８ａ等の各種センサからの検出信号が入力される。そして、ＥＣＵ３０は、これら各センサの検出信号をＲＯＭ３５ｃに記憶された制御マップに基づき演算処理し、制御信号をインジェクタ２６ａ、点火コイル２３ｂ、モータ２７、燃料ポンプ２６ｂ、圧力制御バルブ２６ｃ等に伝送して、燃料噴射や点火時期を制御するとともに、スロットルバルブ２５の開度を制御する。すなわち、ＥＣＵ３０は、本発明に係るエンジン回転速度制御装置および点火時期制御装置としての機能を備えている。

また、ＥＣＵ３０は電源ラインＬを介してバッテリ３６に接続されており、この電源ラインＬには、イグニッションスイッチ３７が設けられている。このイグニッションスイッチ３７は、操船者の操作によりオンオフに切り替えられ、オン状態になったときに、ＥＣＵ３０に電源が供給される。また、バッテリ３６は、電源ラインＬ1を介してモータ２７に接続されており、この電源ラインＬ1には、リレー３８が設けられている。このリレー３８は、ＥＣＵ３０から送信される信号に基づいてオンオフに切り替えられ、オフ状態になったときには、モータ２７の電源供給路（電源ラインＬ1）が遮断され、モータ２７への通電は停止する。

つぎに、以上のように構成された水ジェット推進艇１０を走行させる場合にエンジン制御装置２０が行う制御について説明する。まず、操船者がメインスイッチ（図示せず）をオン状態にするとともに、イグニッションスイッチ３７をオンに操作することによって、水ジェット推進艇１０は走行可能な状態になる。この場合、リレー３８はオン状態になるように設定されており、モータ２７は作動可能な状態になっている。そして、水ジェット推進艇１０は、操舵ハンドル１２の操作に応じた方向に、スロットルレバー２１の操作に応じた速度で走行する。

すなわち、操舵ハンドル１２の操作によって、ステアリングノズル１９が左右に回転移動して水ジェット推進艇１０の進行方向が決定される。また、スロットルレバー２１をグリップ１２ｂ側に移動させることによりスロットル開度が大きくなって、水ジェット推進艇１０は加速走行し、スロットルレバー２１をグリップ１２ｂから離れるように移動させることによりスロットル開度が小さくなって、水ジェット推進艇１０は減速走行する。

また、その間、エンジン２３の制御は、図５に示したフローチャートのプログラムにしたがって行われ、イグニッションスイッチ３７がオン状態になったのちに所定時間ごとに繰り返し実行される。プログラムは、まず、ステップ１００から開始される。そして、プログラムはステップ１０２に進み、回転速度センサ２８ａが検出したエンジン回転速度ｎを読込み、その値を一旦、ＲＡＭ３５ｂに記憶させる処理が行われる。ついで、プログラムは、ステップ１０４に進み、操作荷重センサ２２が検出した操舵ハンドル１２の操作荷重Ｓを読み込み、その値をＲＡＭ３５ｂに記憶させたのちに、ステップ１０６に進む。

ステップ１０６においては、スロットル開度センサ２９が検出したスロットルバルブ２５の開度αを読み込み、ＲＡＭ３５ｂに記憶させる処理が行われる。そして、プログラムは、ステップ１０８に進んで、基本点火時期θの算出を行う。この基本点火時期θについては、例えば、図６に示した基本点火時期算出用マップが予め作成されてＲＯＭ３５ｃに記憶されており、この基本点火時期算出用マップにおけるエンジン回転速度（ｒｐｍ）とスロットル開度（％）の値に基づいて基本点火時期θが決定される。すなわち、基本点火時期算出用マップは、任意のエンジン回転速度における基本点火時期とスロットル開度との関係と、任意のスロットル開度における基本点火時期とエンジン回転速度との関係に基づいて定められている。

これによって、スロットル開度α及びエンジン回転速度ｎが所定値のときの最適な基本点火時期θを算出することができる。ステップ１０２の処理において求めたエンジン回転速度ｎと、ステップ１０６の処理で求めたスロットル開度αとから基本点火時期θを算出し、算出された基本点火時期θの値は、ＲＡＭ３５ｂに記憶される。なお、基本点火時期θは、エンジン２３に供給された混合気に点火プラグ２４ａが点火するタイミングをであり、ピストン２３ｃの上死点を０度として、その前側の角度で示している。また、基本点火時期θとエンジン回転速度ｎとの関係の一例を図７に示している。

つぎに、プログラムは、ステップ１１０に進み、基本燃料噴射量Ｑの算出が行われる。この基本燃料噴射量Ｑについては、基本燃料噴射量算出用マップ（図示せず）が予め作成されてＲＯＭ３５ｃに記憶されており、この基本燃料噴射量算出用マップに基づいて基本燃料噴射量Ｑが決定される。この基本燃料噴射量Ｑは、インジェクタ２６ａからエンジン２３に供給される燃料の噴射量であり、基本燃料噴射量算出用マップは、エンジン回転速度ｎ、スロットル開度αおよび燃料噴射量Ｑとの関係を表す３次元マップとして作成されている。

このため、ステップ１０２の処理において求めたエンジン回転速度ｎと、ステップ１０６の処理で求めたスロットル開度αとからエンジン回転速度ｎを最適に設定できる基本燃料噴射量Ｑを算出することができる。この基本燃料噴射量Ｑの算出値もＲＡＭ３５ｂに記憶される。また、この場合、図５には記載していないが、基本燃料噴射量Ｑの算出とともに燃料の噴射時期の算出も行われる。

ついで、プログラムは、ステップ１１２に進み、ＣＰＵ３５ａは、ステップ１０６の処理で求めたスロットル開度αが予め設定された所定値α0よりも小さいか否かを判定する。この所定値α0は、操船者が、スロットルレバー２１をグリップ１２ｂ側に移動させる操作を行ったか行っていないかの境目程度の操作を行った場合にスロットルバルブ２５が回転するスロットル開度に設定されている。スロットル開度αが、所定値α0よりも大きければ、操船者は、加速操作を行ったと判断し、スロットル開度αが、所定値α0よりも小さければ、操船者は、加速操作を行っていないと判断する。

すなわち、このステップ１１２では、水ジェット推進艇１０がＯＴＳ制御の状態であるか否かを判定する条件のうちの惰性で低速走行している状態であるか否かの判定を行う。ここで、スロットル開度αが所定値α0よりも大きく、「ＮＯ」と判定すると、プログラムは、ステップ１１４に進む。ステップ１１４においては、ステップ１１０の処理において算出された基本燃料噴射量Ｑおよび基本燃料噴射時期の値に基づいて、インジェクタ２６ａから燃料を噴射させるとともに、ステップ１０８の処理において算出された基本点火時期θの値に基づいて、点火プラグ２４ａの点火時期を制御して点火する処理が行われる。これによって、エンジン２３は、通常時の回転駆動を開始する。そして、プログラムはステップ１１６に進み一旦終了する。

また、プログラムは、再度ステップ１００から開始されて、ステップ１０２に進み、以下、前述したステップ１０２〜１１２の処理と同様の処理を実行して、求めたエンジン回転速度ｎ、操作荷重Ｓ、スロットル開度αの各値を更新するとともに、その値に応じた基本点火時期θ、基本燃料噴射量Ｑおよび基本燃料噴射時期の算出を行う。これらの更新された値は、ＲＡＭ３５ｂに記憶される。そして、ステップ１１２において、スロットル開度αが所定値α0よりも小さいか否かの判定が行われ、スロットル開度αが所定値α0よりも大きい間は、ステップ１１４において、通常の燃料噴射、点火をさせるための処理が継続される。この場合、更新された基本点火時期θ、基本燃料噴射量Ｑおよび基本燃料噴射時期の値に基づいて燃料噴射および点火が実行される。

スロットル開度αが所定値α0よりも小さくなって、ステップ１１２において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムは、ステップ１１８に進む。ステップ１１８においては、直前のプログラム実行の際に、操作荷重センサ２２が検出した操舵ハンドル１２の操作荷重Ｓが所定値Ｓ0よりも大きいか否かの判定が行われる。この所定値Ｓ0は、通常の操船時に操船者が操舵ハンドル１２を回転させる操作荷重よりも大きな値に設定されており、操作荷重Ｓが所定値Ｓ0よりも大きい場合には、通常の制御からＯＴＳ制御に移行する。

すなわち、このＯＴＳ制御は、操舵ハンドル１２を通常の操舵の際よりも大きく操舵したときに、エンジン２３の回転速度を上昇させるための制御であり、これによって、水ジェット推進艇１０に一時的に推進力を出させ操舵性を向上させることができる。この場合、例えば、通常の操舵を行う際の操作荷重Ｓを「０」とした場合には、所定値Ｓ0を「０」に設定し、操舵ハンドル１２を操舵角度の最大位置まで回転させて操作荷重Ｓが「０」以上になったときにＯＴＳ制御に移行させることができる。また、操舵角度が所定角になった場合の操作荷重Ｓを所定値Ｓ0とすることもできる。このような場合、操作荷重Ｓの大きさにしたがって、水ジェット推進艇１０の推進力を大きくすることができる。

操作荷重Ｓが所定値Ｓ0よりも小さく、ステップ１１８において「ＮＯ」と判定すると、プログラムは、ステップ１１４に進み、以下前述した処理を繰り返す。また、ステップ１１８において、「ＹＥＳ」と判定するとプログラムは、ステップ１２０に進み、直前のプログラム実行の際に、ステップ１０２の処理において求めたエンジン回転速度ｎが、所定値ｎ0よりも大きいか否かの判定が行われる。この所定値ｎ0はエンジン回転速度に補正が必要であるか否かを判断するための閾値として設定したもので、エンジン回転速度ｎが、所定値ｎ0以下であれば補正は不要であるとする。

ここで、エンジン回転速度ｎが、所定値ｎ0以下であれば、「ＮＯ」と判定して、プログラムはステップ１１４に進む。また、エンジン回転速度ｎが、所定値ｎ0以上であれば、「ＹＥＳ」と判定してプログラムは、ステップ１２２に進む。ステップ１２２においては、アクチュエータの値が所定値以上であるか否かの判定が行われる。このアクチュエータが示す値としては、モータ２７の回転速度、スロットルバルブ２５の開度等から算出することができ、ここでは、モータ２７の回転速度に基づいて算出された値とする。この場合の所定値もエンジン回転速度に補正が必要であるか否かの閾値として設定したものである。

ここで、アクチュエータの値が、所定値以下であれば、「ＮＯ」と判定して、プログラムはステップ１１４に進む。また、アクチュエータの値が、所定値以上であれば、「ＹＥＳ」と判定してプログラムは、ステップ１２４に進む。ステップ１２４においては、エンジン回転速度ｎの値と目標回転速度ｎ1の値の差分Δｎeを求める処理が行われる。

そして、ステップ１２６において、差分Δｎeに応じたＰ項補正値Θpを算出する。このＰ項補正値Θpの算出は、下記の表１に基づいて求められる。

すなわち、表１では、差分Δｎeを差分Δｎe(1)から差分Δｎe(n)に区分し、それぞれの値に対応するＰ項補正値ΘｐをＰ項補正値Θｐ1からＰ項補正値Θｐnに区分して設定している。また、表１においては、差分Δｎe(1)は差分Δｎe(n)よりも小さく、Ｐ項補正値Θｐ1はＰ項補正値Θｐnよりも小さい値としており、Ｐ項補正値Θｐは対応する差分Δｎeに比例した値として設定されている。このため、Ｐ項補正値Θｐは、エンジン回転速度ｎの値と目標回転速度ｎ1の値との差が大きければ大きいほど比例して大きくなり、差分Δｎeが正の数の値の場合、点火時期は小さくなる（リタードされる）ように補正される。また、差分Δｎeが負の数の値の場合、すなわち、回転速度ｎの値が目標回転速度ｎ1の値よりも小さい場合、点火時期は大きくなる（進角される）ように補正される。

ついで、プログラムは、ステップ１２８に進み、差分Δｎeに応じたＩ項補正値Θiを算出する。このＩ項補正値Θiの算出は、下記の表２に基づいて求められる。

表２では、差分Δｎe(1)から差分Δｎe(n)に区分した差分Δｎeに対するＩ項補正値ΘiをＩ項補正値Θi1からＩ項補正値Θinに区分して設定している。また、表２においては、差分Δｎe(1)は差分Δｎe(n)よりも小さく、Ｉ項補正値Θi1はＩ項補正値Θinよりも小さい値としており、Ｉ項補正値Θiは、対応する差分Δｎeを積分した値として設定されている。このため、Ｉ項補正値Θiは、エンジン回転速度ｎの値と目標回転速度ｎ1の値との差が大きければ大きいほど大きくなる。また、差分Δｎeが正の数の値の場合、点火時期は小さくなるように補正され、差分Δｎeが負の数の値の場合、点火時期は大きくなるように補正される。

そして、プログラムは、ステップ１３０に進み、ステップ１２６の処理で求めたＰ項補正値Θpと、ステップ１２８の処理で求めたＩ項補正値ΘiとからＯＴＳ点火時期補正値Θpiを算出する。この算出は、下記の式１によって算出する。
Θpi(n)＝Θp(n)＋Θi …式１

また、このＩ項補正値Θiは、下記の式２の関係になり、この式２の演算は所定の微小時間毎に行われる。すなわち、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiは、Ｐ項補正値ΘpとＩ項補正値Θiとの和として求められる。
Θi＝Θi(n-1)＋Θi(n) …式２

ステップ１３０において、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiの算出処理が終了すると、プログラムは、ステップ１３２に進む。そして、ステップ１３２においては、ステップ１３０の処理で求めたＯＴＳ点火時期補正値Θpiが補正値上限値Θmaxよりも小さいか否かの判定が行われる。補正値上限値Θmaxは、エンジン回転速度ｎをＯＴＳ点火時期補正値Θpiによって補正できる上限を示した値であり、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiがこれより大きい場合には、回転速度センサ２８ａ等に故障が発生したか機械的に不具合が生じて回転速度センサ２８ａが検出するエンジン回転速度ｎが目標回転速度ｎ1よりも大幅に大きな値になっていると判断する。

ＯＴＳ点火時期補正値Θpiが補正値上限値Θmaxよりも小さく、ステップ１３２において「ＹＥＳ」と判定するとプログラムは、ステップ１３４に進み、ステップ１３０の処理で求めたＯＴＳ点火時期補正値Θpiが補正値下限値Θminよりも大きいか否かの判定が行われる。補正値下限値Θminは、エンジン回転速度ｎをＯＴＳ点火時期補正値Θpiによって補正できる下限を示した値であり、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiがこれより小さい場合には、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiが補正値上限値Θmaxよりも大きい場合と同様、回転速度センサ２８ａ等に故障が発生したか機械的に不具合が生じたと判断する。

ここで、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiが補正値下限値Θminよりも大きく、「ＹＥＳ」と判定するとプログラムは、ステップ１３６に進む。そして、ステップ１３６において、直前のプログラム実施におけるステップ１１０の処理において算出された基本燃料噴射量Ｑおよび基本燃料噴射時期の値に基づいて、インジェクタ２６ａから燃料を噴射させるとともに、ステップ１０８の処理において算出された基本点火時期θの値に、ステップ１３０の処理において求めたＯＴＳ点火時期補正値Θpiを加算または減算した値に基づいて、点火プラグ２４ａの点火時期を制御して点火する処理が行われる。

そして、エンジン制御装置２０がＯＴＳ制御の状態であり、ステップ１２０，１２２，１３２，１３４において「ＹＥＳ」と判定する間は、その都度算出されたＯＴＳ点火時期補正値Θpiを加味した燃料噴射および点火が繰り返される。この場合、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiが正の値であれば、基本点火時期θは遅角制御され、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiが負の値であれば、基本点火時期θは進角制御される。

また、エンジン制御装置２０を構成する装置に不具合が発生して、ステップ１３２またはステップ１３４において、「ＮＯ」と判定するとプログラムは、ステップ１３８に進む。ステップ１３８においては、異常発生時における処理が行われる。この処理としては、例えばリンプホーム制御がある。このリンプホーム制御は、リレー３８をオフ状態にして、モータ２７が作動不可の状態になったときに、スロットルバルブ２５の開度が所定のスロットル開度αになるような機構を設けておき、ＥＣＵ３０の制御によって、リレー３８をオフ状態にすることによって行われる。これによって、スロットルバルブ２５の開度は、リンプホーム制御時用に設定された開度になる。

したがって、ステップ１３８では、リンプホーム制御時の処理として予め設定された燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期の値に基づいて、インジェクタ２６ａから燃料を噴射させるとともに、点火プラグ２４ａの点火時期を制御する処理が行われる。そして、燃料噴射と点火が終了したのち、プログラムはステップ１１６に進んで終了する。また、プログラムはステップ１００から開始され、ステップ１３２またはステップ１３４において、「ＮＯ」と判定する間は、ステップ１３８のリンプホーム制御時の処理が行われる。

このように、本実施形態に係るエンジン制御装置２０によれば、公知のＰＩ制御に基づいてＯＴＳ点火時期補正値Θpiを算出し、このＯＴＳ点火時期補正値ΘpiをＯＴＳ制御に用いているため、機械公差や環境条件によるエンジン回転速度ｎのばらつきを簡単な方法で抑制できる。この結果、エンジン２３が複雑な構造になったり高精度になったりして、コストアップを生じさせたりメンテナンス性を悪化させたりすることなくエンジン回転速度ｎのばらつき発生を防止することができ、過不足のないエンジン推力を発生することができる。

また、エンジン制御装置２０では、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiに、補正値上限値Θmaxと補正値下限値Θminとを設けて、ＯＴＳ点火時期補正値Θpiが、補正値上限値Θmaxと補正値下限値Θminとの間の値であるときに、点火時期の補正制御を行うようにしている。これによると、機械的不具合等によって、エンジン回転速度ｎがばらついた場合に、際限なく補正処理を繰り返して行くことを防止して、機械的不具合時に応じた制御をすることができる。また、本実施形態に係る水ジェット推進艇１０は、ＯＴＳ制御状態になっているときのエンジン回転速度ｎが、設定した目標回転速度ｎ1に近づくように制御することができるため、安定した推力を得ることができ、操舵性が向上する。

また、本発明に係るエンジン制御装置２０は、前述した実施形態に限らず適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、ＰＩ制御に基づいてＯＴＳ点火時期補正値Θpiを算出しているが、これに微分項補正値を加えたＰＩＤ制御を用いることもできる。これによると、さらに精度のよい補正制御を行うことができる。また、図５に示したフローチャートの中のステップ１２０，１２２については省略することができ、一方だけを用いることもできる。さらに、本発明に係るエンジン制御装置を構成する各部分の配置や構造等も本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置を備えた水ジェット推進艇を示した側面図である。 操舵ハンドルを示した平面図である。 エンジン制御装置を示した概略構成図である。 エンジンの制御装置を示した構成ブロック図である。 ＣＰＵが実行する点火時期制御プログラムを示したフローチャートである。 基本点火時期マップを示したグラフである。 エンジン回転速度と基本点火時期との関係を示したグラフである。

符号の説明

１０…水ジェット推進艇、１２…操舵ハンドル、２０…エンジン制御装置、２１…スロットルレバー、２１ａ…操作量検出センサ、２２…操作荷重センサ、２３…エンジン、２４ｂ…点火コイル、２４ａ…点火プラグ、２５…スロットルバルブ、２８ａ…回転速度センサ、２９…スロットル開度センサ、３０…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (6)

1. スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出装置と、
   操舵ハンドルの操作荷重を検出する操作荷重検出装置と、
   エンジンの回転速度を検出する回転速度検出装置と、
   前記スロットル開度検出装置が検出した検出値が所定値以下で、前記操作荷重検出装置が検出した検出値が所定値以上のときに、前記エンジンの回転速度を上昇させるエンジン回転速度制御装置と、
   前記エンジン回転速度制御装置の制御により、前記エンジンの回転速度が上昇したときに、前記回転速度検出装置の検出値と、予め設定されたエンジンの目標回転速度との差分を算出し、その算出値に基づいて、前記エンジンの点火時期を補正制御する点火時期制御装置と
   を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記スロットル開度検出装置が検出した検出値が所定値以下で、前記操作荷重検出装置が検出した検出値が所定値以上のときに、前記エンジン回転速度制御装置が行う制御が、オフスロットルステアリング制御である請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記点火時期制御装置が行う補正制御が比例積分制御である請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記回転速度検出装置の検出値と、予め設定されたエンジンの目標回転速度との差分から算出した算出値に基づいて前記点火時期制御装置が実行する点火時期の補正制御における補正値に、補正上限値と補正下限値とを設け、前記補正値が、前記補正上限値と前記補正下限値との間の値であるときに、前記点火時期の補正制御を行う請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のエンジン制御装置。
5. 前記回転速度検出装置の検出値が前記エンジンの目標回転速度よりも大きいときに、遅角制御が行われ、前記回転速度検出装置の検出値が前記エンジンの目標回転速度よりも小さいときに、進角制御が行われる請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載のエンジン制御装置。
6. 水ジェット推進艇に設けられている請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載のエンジン制御装置。
   

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