JP2010014125A

JP2010014125A - 船外機の制御装置

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Publication number: JP2010014125A
Application number: JP2009242361A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Suganuma; 泰夫菅沼
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: JP4865028B2; JP5132805B2; US6446593B1; JP2012007621A

Abstract

【課題】設置スペースの確保が容易であるとともに、低コストで信頼性の高い船外機の制御装置を提供すること。
【解決手段】船外機１のエンジンコントロールユニット（制御装置）４２は、エンジンの燃料系及び点火系の制御を行う主制御装置４２ａと、エンジンの燃料系と点火系及び始動系の電流又は／及び電圧を供給及び監視する副制御装置４２ｂとを備えるものとする。
本発明によれば、船外機１のエンジンコントロールユニット４２を機能に応じて主制御装置４２ａと副制御装置４２ｂに分離したため、該エンジンコントロールユニット４２の大型化を防いでその設置スペースの確保が容易化するとともに、エンジンコントロールユニット４２のコストダウンと信頼性の向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、船外機のエンジン燃料系、点火系等を制御する制御装置に関する。

船外機においては、チルト・トリム駆動系のモータ、エンジン始動系のスタータモータ、燃料系のフェーエルポンプ及びインジェクタ、エンジン点火系のイグニッションコイル等への電力供給とその制御が必要であり、そのための配線や保護用リレー、ヒューズ等の部品の点数が増加する傾向にある。

ところで、従来はエンジンの燃料系や点火系等の制御とエンジンの燃料系、点火系、始動系等の電流や電圧の監視を一体化された１つの制御装置で行っていたため、該制御装置が大型化し、その設置スペースと信頼性の確保が困難で、コストアップを免れないという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、設置スペースの確保が容易であるとともに、低コストで信頼性の高い船外機の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の船外機の制御装置の発明は、エンジンの燃料系及び点火系の制御を行う主制御装置と、船外機のチルト・トリム駆動系へ供給する電力を制御する副制御装置とを備え、前記主制御装置と前記副制御装置を別々の電装品ボックスに収納するとともに、該各電装品ボックスを離間して配置し、前記主制御装置と前記副制御装置とを双方向通信可能に接続したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の船外機の制御装置において、前記主制御装置にメータを接続し、該メータと前記主制御装置との間で双方向通信を可能としたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の船外機の制御装置において、前記副制御装置は、パワーチルト・トリムスイッチのＯＮ信号を受信してパワーチルト・トリムモータを駆動し、トリムセンサからの信号の入力を受けてトリム角の制御信号を送出することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の船外機の制御装置において、前記副制御装置は、チルトリミットセンサからの信号の入力を受けて船外機の船体への干渉を防ぐためのチルト停止信号を送出することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の船外機の制御装置において、前記副制御装置は、トリムセンサによって検出されたトリム角データを主制御装置へ伝送し、前記主制御装置は、前記メータにトリム角データを伝送して表示することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の船外機の制御装置において、前記メータはデータ入力装置が設けられており、該データ入力装置からトリムリミット角度を入力してこれを前記主制御装置から前記副制御装置へ伝送し、前記副制御装置のトリムリミット角度を入力された値に設定することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の船外機の制御装置において、前記副制御装置は、エンジン回転数検出センサによって検出されたエンジン回転数を前記主制御装置へ伝送し、前記主制御装置は、前記メータにエンジン回転数を伝送して表示することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の船外機の制御装置において、前記メータは回転数データ入力装置が設けられており、該回転数データ入力装置にてアイドリング回転数又はトローリング時のエンジン回転数の設定を行うことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の船外機の制御装置において、前記副制御装置は、パワーチルト・トリムモータに供給される電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流が適正範囲内にあるか否かの監視を行い、異常があった場合には警告信号を出力する警告出力回路とを備えることを特徴とする。

従って、本発明によれば、船外機の制御装置を機能に応じて主制御装置と副制御装置に分離したため、該制御装置の大型化を防いでその設置スペースの確保が容易化するとともに、制御装置のコストダウンと信頼性の向上を図ることができる。

船外機のエンジン制御系の全体構成を示す模式図である。本発明に係る船外機の制御装置の構成を示すブロック図である。本発明に係る船外機の制御装置の配置例を示すエンジンの正面図である。本発明に係る船外機の制御装置の別配置例を示すエンジンの正面図である。副電装品ボックスの一例を示す分解斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は船外機のエンジン制御系の全体構成を示す模式図である。

図示のように、船外機１は、船体２の船尾板２ａにクランプブラケット３等を介して上下及び左右に揺動可能に支持されており、推進機４が配設された下部ケース５にエンジン６を搭載して構成されている。

上記推進機４は、垂直方向に延びるドライブシャフト８の下端に傘歯車機構１０を介して推進軸１１を連結し、該推進軸１１の後端にプロペラ１２を結合して構成されている。ここで、前記傘歯車機構１０は、ドライブシャフト８の下端に装着された駆動傘歯車１０ａと、推進軸１１に回転自在に装着された前進傘歯車１０ｂ及び後進傘歯車１０ｃとで構成されており、前進傘歯車１０ｂと後進傘歯車１０ｃは駆動傘歯車１０ａに噛合している。

又、船体２には運転操作装置１５が配設されており、この運転操作装置１５に前後方向に揺動可能に枢支された操作レバー１６にはシフトケーブル１８ａを介してシフトロッド１８ｂの上端が連結されている。そして、シフトロッド１８ｂの下端にはドッグクラッチ１８ｃが連結されており、前記操作レバー１６を実線にて示す中立位置から鎖線にて示す位置まで前後に揺動させると、シフトケーブル１８ａ及びシフトロッド１８ｂを介してドッグクラッチ１８ｃに操作力が伝達され、該ドッグクラッチ１８ｃによって前進傘歯車１０ｂ又は後進傘歯車１０ｃが推進軸１１に結合されて前記プロペラ１２が正転又は逆転される。

ところで、前記エンジン６はＶ型６気筒４サイクルエンジンであり、これのクランク軸２０は走行時に略垂直を成すよう縦方向に配置され、該クランク軸２０の下端には前記ドライブシャフト８の上端が連結されている。そして、このエンジン６のシリンダボディ２１に形成された各シリンダ２１ａ内にはピストン２２が摺動自在に嵌挿されており、各ピストン２２はコンロッド２３を介して前記クランク軸２０に連結されている。

又、前記シリンダボディ２１の船体前後方向に見て後合面にはシリンダヘッド２４が被着されており、該シリンダヘッド２４には各気筒について排気ポート２６と吸気ポート２７及び燃焼室２４ａがそれぞれ形成されるとともに、その電極部が各燃焼室２４ａの頂部に臨む点火プラグ２５が取り付けられている。

ところで、前記排気ポート２６と吸気ポート２７の燃焼室２４ａへの開口部は排気バルブ２８と吸気バルブ２９によってそれぞれ適当なタイミングで開閉され、これによって各シリンダ２１ａ内で所要のガス交換がなされる。ここで、排気バルブ２８と吸気バルブ２９は、クランク軸２０に対して平行に配設されたカム軸３０，３１によってそれぞれ開閉駆動される。尚、図１において、２５ａはイグニッションコイル、２５ｂはイグナイタである。

そして、前記排気ポート２６には排気マニホールド３２が接続されており、排気ガスは排気マニホールド３２から下部ケース５を通って推進機４の後端から排出される。

又、各吸気ポート２７には吸気管３３が接続され、該吸気管３３内にはスロットルバルブ１７が配設されている。そして、吸気管３３には、スロットルバルブ１７の上流側と下流側とを連通するバイパス通路６１が設けられており、このバイパス通路６１にアイドル吸気量調整弁（ＩＳＣバルブ）６２が配設されている。

更に、シリンダヘッド２４の各吸気ポート２７に臨む部分にはインジェクタ４０が取り付けられており、該インジェクタ４０の噴射口は吸気ポート２７の開口部を指向している。尚、吸気管３３内のスロットルバルブ１７の近傍にはスロットル開度センサ５２が配置されている。

他方、船体２側には燃料タンク６３が設置されており、この燃料タンク６３内の燃料は、手動式の第１の低圧フューエルポンプ６４により船外機１側のフィルタ６５を経て第２のフューエルポンプ６６に送られる。第２のフューエルポンプ６６は前記カム軸３０によって駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、これは燃料を気液分離装置であるベーパーセパレータタンク６７に送る。

上記ベーパーセパレータタンク６７内には、電動モータ６８によって駆動される高圧フューエルポンプ６９が配設されており、該高圧フューエルポンプ６９は燃料を加圧してこれを配管７０を経て前記インジェクタ４０に供給する。インジェクタ４０は所定量の燃料を吸気ポート２７内に適当なタイミングで噴射して混合気を形成し、設定圧を超える余剰燃料は戻り配置７１を経て圧力調整弁７２によって調圧された後にベーパーセパレータタンク６７に戻される。

而して、エンジン６は本発明に係る制御装置としてのエンジンコントロールユニット４２を備えており、このエンジンコントロールユニット４２には、クランク角（エンジン回転数）検出センサ４３、吸気圧センサ４４、スロットル開度センサ５２、エンジン温度センサ４６、トリムセンサ４７及び気筒判別センサ４８からの検出値が入力され、これらの検出値から予め記憶された運転制御マップに基づいてインジェクタ４０の燃料噴射量と噴射時期、点火プラグ２５の点火時期、アイドル吸気量調整弁６２の開度及び高圧フューエルポンプ６９の電動モータ６８の駆動が制御される。

又、前記運転操作装置１５にはスタータスイッチ５８が配置されており、該スタータスイッチ５８からの信号はエンジンコントロールユニット４２に入力される。

更に、運転操作装置１５のシフトロッド１８ｂには、シフトポジションセンサ５５が配設されており、このシフトポジションセンサ５５はシフトロッド１８ｂの位置、つまり、操作レバー１６のシフト位置（前進、ニュートラル、後進位置）を検出してシフト位置に比例した電圧値をエンジンコントロールユニット４２に対して出力する。又、操作レバー１６には、該操作レバー１６の回動速度を検出するレバー速度センサ５７が配設されており、該レバー速度センサ５７からの検出値はエンジンコントロールユニット４２に入力される。

次に、前記エンジンコントロールユニット４２の構成を図２に基づいて説明する。尚、図２はエンジンコントロールユニット４２の構成を示すブロック図である。

エンジンコントロールユニット４２は、点火系のイグニッションコイル２５ａと燃料系のインジェクタ４０の制御及び後述するＣＰＵ９１からの信号に基づいて警告制御を司る主制御装置４２ａと、フライホイールマグネトー（以下、フラマグと略称する）７３によって発電された電力をイグニッションコイル２５ａ、インジェクタ４０、フューエルポンプ６８、スタータモータ７４及びＰＴ／Ｔモータ（パワーチルト・トリムモータ、チルト・トリム駆動系）７５に供給するための副制御装置４２ｂとで構成され、主制御装置４２ａと副制御装置４２ｂは後述の主電装品ボックス９７と副電装品ボックス９９（図３及び図４参照）にそれぞれ別々に収納されている。

図２において、７６はメインバッテリ、７７はアクセサリ用バッテリであり、メインスイッチ７９ａとスタータスイッチ７９ｂがＯＮすると、主制御装置４２ａのＥＣＵ９３に導通されるとともに、リレーＲ３が駆動され、始動系のスタータモータ７４がメインバッテリ７６に接続されてスタータモータ７４によってエンジン６が始動される。

而して、エンジン６が始動されると、フラマグ７３によって発電された電気は、電源回路９０において整流され、ヒューズＦ１と電圧検出回路Ｃを経てアクセサリ用バッテリ７７に供給されるとともに、ヒューズＦ２と電圧検出回路Ｃを経てメインバッテリ７６に供給される。又、フラマグ７３によって発電された電気は、ヒューズＦ３と電流・電圧検出回路Ａを経てイグニッションコイル２５ａに供給され、ヒューズＦ４とリレーＲ１，Ｒ２及び電流・電圧検出回路Ａを経てインジェクタ４０及びフューエルポンプ６８に供給されるとともに、ヒューズＦ５とリレーＲ３及び電流・電圧検出回路Ａを経てスタータモータ７４に供給されて該スタータモータ７４が停止する。尚、前記電源回路９０は、電流検出回路ＢとリレーＲ４を介してＰＴ／Ｔモータ７５に接続されている。

又、電圧検出回路Ｃと電流・電圧検出回路Ａ及び電流検出回路Ｂの検出信号はＣＰＵ９１に送られ、ＣＰＵ９１は、各部の電流又は／及び電圧が適正範囲内にあるか否かの監視を行い、異常があった場合には警告信号を警告出力回路９２を経てＥＣＵ９３に伝送する。

更に、ＰＴ／Ｔスイッチ９４がＯＮすると、ＣＰＵ９１は、この信号をドライバ９５を経てリレーＲ４に送ってＰＴ／Ｔモータ７５を駆動する。このとき、トリムセンサ４７の信号は検出回路Ｄを経てＣＰＵ９１に入力され、トリム角の制御信号はドライバ９５に送られる。又、チルトリミットセンサ９６の信号は検出回路Ｄを経てＣＰＵ９１に入力され、チルト停止信号がドライバ９５に送られて船外機１のカバーの船体２への干渉を防ぐ。

ところで、図示のように主制御装置４２ａと副制御装置４２ｂは通信線によって双方向通信可能に接続されている。又、主制御装置４２ａにはメータが接続されており、該メータと主制御装置との間で双方向通信が可能である。

而して、上述のように主制御装置４２ａと副制御装置４２ｂは双方向通信可能に接続されているため、トリムセンサ４７によって検出されたトリム角データを副制御装置４２ｂから主制御装置４２ａに伝送することができ、主制御装置４２ａはメータ７０にトリム角データを伝送して該メータにそれを表示することができる。この場合、メータ７０側に不図示のデータ入力装置を設ければ、該データ入力装置からトリムリミット角度を入力してこれを主制御装置４２ａから副主制御装置４２ｂに伝送し、副制御装置４２ｂのＣＰＵ９１のトリムリミット角度を入力された値に設定することができる。尚、副制御装置４２ｂ側では、検出されたトリム角データに基づいて基準角度データの補正やトリム制御を行う。

又、前記クランク角（エンジン回転数）検出センサ４３（図１参照）によって検出されたエンジン回転数をメータ７０に伝送し、このエンジン回転数をメータ７０に表示することもできる。この場合、メータ７０に回転数データ入力手段を設ければ、アイドリング回転数或はトローリング時のエンジン回転数の設定をメータ７０側で行うことができる。

ところで、メータ７０に入力装置を設け、運転モードの設定（例えば、省エネモードやパワーモード等の選択スイッチを設けて燃料噴射制御や点火時期制御の切り替えを行う）や警告ブザーのモード設定の変更（例えば、警告ブザーを鳴らすか否かの選択、ブザーの音量や音質の設定等）を行うこともできる。

又、従来より一艇の船に２基の船外機を装備した２基掛け仕様では、一方の船外機に異常が発生した場合、異常が発生した一方の船外機にはエンジン回転数を自動的に低下させる等の安全モードが設定され、その情報を他方の船外機に送って他方の船外機も安全モードに設定する制御が行われているが、本発明に係るエンジンコントロールユニット４２によれば、複数の船外機を装備した場合、主制御装置４２ａのＥＣＵ９３等を制御ステーションとして各船外機に情報を伝送することができ、複数の船外機の集中管理や船内配線の簡素化等が可能となる。

尚、本実施の形態ではメータ７０を主制御装置４２ａに接続したが、メータ７０を副制御装置４２ｂに接続して両者間で双方向通信が可能なように構成しても良い。

図３は図２に示した各部品の配置例を示すエンジン６の正面図であり、ＶバンクＢ_L，Ｂ_Rの間に主制御装置４２ａを収納する主電装品ボックス９７、副制御装置４２ｂを収納する副電装品ボックス９９、リレーＲ１〜Ｒ４がコンパクトに配設されている。尚、リレーＲ１〜Ｒ４としては機械式のものではなく、半導体スイッチを採用している。

又、図４に示すように、主制御装置４２ａを収納する主電装品ボックス９７と副制御装置４２ｂを収納する副電装品ボックス９９をエンジン６のＶバンクＢ_L，Ｂ_Rの間に離して配置しても良く、このように配置することによって発熱量の大きな副制御装置４２ｂから発熱量の小さな主制御装置４２ａへの熱的影響を遮断することができ、エンジンコントロールユニット４２全体の信頼性が高められる。

尚、図３及び図４では主電装品ボッククス９７と副電装品ボックス９９をエンジン６のＶバンクＢ_L，Ｂ_Rの間に配設した例を示したが、主電装品ボッククス９７と副電装品ボックス９９をクランクケースに設けても良い。

図５は図３及び図４に示した副電装品ボックス９９の一例を示す分解斜視図であり、図示のように、副電装品ボックス９９は、バッテリ及びＰＴ／Ｔ用の接続端子９９ａと、燃料系及び点火系の接続カプラ９９ｂを備えている。そして、電源回路９０（図２参照）を収納した電源ボックス９０ａが副電装品ボックス９９にボルト９０ｂによって固定されている。尚、図４において、９９ｃは接続端子、９０ｃはフラマグ７３（図２参照）への接続カプラである。

以上のように、本実施の形態では、船外機１の制御装置としてのエンジンコントロールユニット４２を機能に応じて主制御装置４２ａと副制御装置４２ｂに分離したため、該エンジンコントロールユニット４２のレイアウト設計の自由度が増し、その設置スペースの確保が容易化するとともに、エンジンコントロールユニット４２の小型化が可能となる。

又、従来の制御装置のように各回路を一体のユニットとして構成した場合、電源制御回路の発熱量に合わせて耐熱設計を行う必要があるため、他の微電力回路の耐熱品質が過剰となってコストアップの要因となっていたが、本実施の形態ではエンジンコントロールユニット４２を発熱量の小さな主制御装置４２ａと発熱量の大きな副制御装置４２ｂとに分離して両者を別体に構成したため、主制御装置４２ａと副制御装置４２ｂの発熱量に適した耐熱設計が可能となり、エンジンコントロールユニット４２のコストダウンと信頼性の向上が図られる。

更に、主制御装置４２ａに含まれる燃料噴射回路や点火時期制御回路はエンジンの機種毎の専用設計となるが、電源制御回路を含む副制御装置４２ｂはエンジンの機種が異なっても或る程度共用することができるため、複数機種に亘って総合的にコストダウンを図ることができる。

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、船外機の制御装置は、エンジンの燃料系及び点火系の制御を行う主制御装置と、エンジンの燃料系と点火系及び始動系の電流又は／及び電圧を供給及び監視する副制御装置とを備えるものとして制御装置を機能に応じて主制御装置と副制御装置に分離したため、該制御装置の大型化を防いでその設置スペースの確保が容易化するとともに、制御装置のコストダウンと信頼性の向上を図ることができるという効果が得られる。

１船外機
６エンジン
４２エンジンコントロールユニット（制御装置）
４２ａ主制御装置
４２ｂ副制御装置
７０メータ
９７主電装品ボックス
９９副電装品ボックス

Claims

エンジンの燃料系及び点火系の制御を行う主制御装置と、
船外機のチルト・トリム駆動系へ供給する電力を制御する副制御装置とを備え、
前記主制御装置と前記副制御装置を別々の電装品ボックスに収納するとともに、該各電装品ボックスを離間して配置し、
前記主制御装置と前記副制御装置とを双方向通信可能に接続したことを特徴とする船外機の制御装置。
前記主制御装置にメータを接続し、該メータと前記主制御装置との間で双方向通信を可能としたことを特徴とする請求項１に記載の船外機の制御装置。
前記副制御装置は、パワーチルト・トリムスイッチのＯＮ信号を受信してパワーチルト・トリムモータを駆動し、トリムセンサからの信号の入力を受けてトリム角の制御信号を送出することを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機の制御装置。
前記副制御装置は、チルトリミットセンサからの信号の入力を受けて船外機の船体への干渉を防ぐためのチルト停止信号を送出することを特徴とする請求項３に記載の船外機の制御装置。
前記副制御装置は、トリムセンサによって検出されたトリム角データを主制御装置へ伝送し、
前記主制御装置は、前記メータにトリム角データを伝送して表示することを特徴とする請求項２に記載の船外機の制御装置。
前記メータはデータ入力装置が設けられており、該データ入力装置からトリムリミット角度を入力してこれを前記主制御装置から前記副制御装置へ伝送し、前記副制御装置のトリムリミット角度を入力された値に設定することを特徴とする請求項５に記載の船外機の制御装置。
前記副制御装置は、エンジン回転数検出センサによって検出されたエンジン回転数を前記主制御装置へ伝送し、
前記主制御装置は、前記メータにエンジン回転数を伝送して表示することを特徴とする請求項２に記載の船外機の制御装置。
前記メータは回転数データ入力装置が設けられており、該回転数データ入力装置にてアイドリング回転数又はトローリング時のエンジン回転数の設定を行うことを特徴とする請求項７に記載の船外機の制御装置。
前記副制御装置は、パワーチルト・トリムモータに供給される電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された電流が適正範囲内にあるか否かの監視を行い、異常があった場合には警告信号を出力する警告出力回路とを備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の船外機の制御装置。