JP2018090055A - Outboard engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンが搭載された船外機を制御する船外機の制御装置に関する。 The present invention relates to an outboard motor control apparatus that controls an outboard motor equipped with an engine.
船外機を搭載した船舶において、例えば前進している状態からの着岸時にブレーキをかけるために、操作レバーを前進(フォワード)から中立(ニュートラル)を経て後進(リバース)に切り替えることにより、進行方向と逆の方向の推力を発生させることがある。この場合に、船舶が惰性で前進を続けている状態で、フォワードからニュートラルを経てリバースに切り替えてプロペラを逆転させようとすると、エンジンに負荷がかかり、エンジンの低回転時の出力トルクが小さいときには、エンジンストールが発生するおそれがある(図7を参照)。
従来、例えばトローリング時のエンジン回転数を高く設定したり、フライホイールの慣性モーメントを増やしたりする対策が採られている。しかしながら、着岸時等はできるだけ低速とすることが求められるので、トローリング時のエンジン回転数は低い方が望ましい。また、船外機重量はできるだけ軽くすることが求まれるので、フライホイールの慣性モーメントも小さい方が望ましい。
In a ship equipped with an outboard motor, for example, in order to apply a brake when landing from a forward state, the operation lever is switched from forward (forward) to neutral (reverse) and then reverse (reverse). May generate thrust in the opposite direction. In this case, when the ship continues to move forward due to inertia, switching from forward to neutral through reverse to reverse the propeller causes a load on the engine and the output torque at low engine speed is small. There is a risk of engine stall (see FIG. 7).
Conventionally, for example, measures have been taken to increase the engine speed during trolling or increase the moment of inertia of the flywheel. However, since the speed is required to be as low as possible when berthing or the like, the engine speed during trolling is preferably low. Further, since it is required to reduce the weight of the outboard motor as much as possible, it is desirable that the inertia moment of the flywheel is also small.
ニュートラルからのシフト操作時におけるエンジンストール対策として、例えば特許文献1には、エンジンの瞬時回転速度の低下からエンジンをアシストする必要があるか否かを判定し、エンジンをアシストする必要があると判定されたときにモータジェネレータからエンジンに駆動力を与えるようにモータジェネレータを駆動する構成が開示されている。
As an engine stall countermeasure at the time of shift operation from neutral, for example,
しかしながら、特許文献1にあるように、エンジン回転数が所定の回転数よりも低下することを検出してからモータジェネレータによるアシストを開始する場合、対応が遅れ、過度なエンジン回転数の低下を起こして瞬間的なエンジンストールを招くおそれがある。また、エンジン回転数が所定の回転数よりも低下した状態からエンジン回転数を上げることになるために、モータジェネレータに大電力が必要となり、これを確保するために例えばバッテリの大型化が必要となる。
However, as disclosed in
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、ニュートラルからのシフト操作時におけるエンジンストール対策において対応遅れが生じないようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent a delay in countermeasures against engine stall during a shift operation from a neutral position.
本発明の船外機の制御装置は、エンジンが搭載された船外機を制御する船外機の制御装置であって、ニュートラルからのシフト操作が検出されたとき、前記エンジンに設けられた回転電機によるアシストを開始する制御手段を備えたことを特徴とする。 An outboard motor control apparatus according to the present invention is an outboard motor control apparatus that controls an outboard motor on which an engine is mounted. When a shift operation from a neutral position is detected, a rotation provided in the engine Control means for starting assist by an electric machine is provided.
本発明によれば、ニュートラルからのシフト操作時におけるエンジンストール対策において対応遅れが生じないようにすることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a response delay in countermeasures against engine stall during a shift operation from neutral.
本発明の一実施形態に係る船外機の制御装置は、エンジンが搭載された船外機を制御する船外機の制御装置であって、ニュートラルからのシフト操作が検出されたとき、前記エンジンに設けられた回転電機によるアシストを開始する制御手段を備える。このようにした船外機の制御装置では、操船者のシフト操作の意図を逸早く検知して、回転電機によるアシストを開始することができるので、エンジン回転数が所定の回転数よりも低下することを検出してからアシストを開始するのに比べて、ニュートラルからのシフト操作時におけるエンジンストール対策において対応遅れが生じることがない。 An outboard motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is an outboard motor control apparatus that controls an outboard motor on which an engine is mounted, and when the shift operation from the neutral is detected, the engine The control means which starts the assist by the rotary electric machine provided in is provided. In the outboard motor control apparatus configured as described above, the intention of the shift operation of the boat operator can be detected quickly and the assist by the rotating electrical machine can be started, so that the engine speed decreases below a predetermined speed. Compared to the case where the assist is started after detecting this, there is no response delay in the engine stall countermeasure at the time of the shift operation from the neutral.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
[第1の実施例]
図1に、第1の実施例に係る船外機の制御装置100及びその周辺の構成を示す。
内燃機関であるエンジン1は、船外機のエンジンホルダに搭載され、クランクシャフト1aが鉛直方向に向くように縦置きに設置される。クランクシャフト1aの回転力は、鉛直方向に延在するドライブシャフト8から前後方向に延在するプロペラシャフト9に伝達され、プロペラ10が回転する。ドライブシャフト8とプロペラシャフト9との間には、シフト機構11が配設される。シフト機構11は、ここでは具体的な図示は省略するが、ドッグクラッチが前進ギア又は後進ギアに噛み合うことで、プロペラ10が正転又は逆転し、船体は前進(フォワード)又は後進(リバース)の推進力を得る。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 shows the configuration of an outboard
An
モータジェネレータ2は、電動機及び発電機として動作可能な回転電機であり、エンジン1のクランクシャフト1aに直結する。モータジェネレータ2をスタータモータとして動作させることによりエンジン1を始動させることができる。
The
リモコンボックス3は、船体の操縦席付近に設置され、シフトポジションを切り替えるシフト操作用、及びエンジン1におけるスロットルバルブの開度を調整するスロットル操作用の操作レバー31を備える。この操作レバー31の操作範囲は、ニュートラル(N)位置を中心にフォワード(F)位置からリバース(R)位置までのシフト範囲aと、このシフト範囲aの外側のスロットル範囲bとに区分される。
The remote control box 3 is installed in the vicinity of the cockpit of the hull, and includes an
ニュートラルスイッチ4は、例えば船外機の適所に設置され、シフトポジションがニュートラルであるか否かを検出する。ニュートラルスイッチ4は、シフトポジションがニュートラルであるときにON信号を出力する。
The
回転数センサ5は、エンジン回転数を検出する。また、船速センサ6は、船速を検出する。なお、船速センサ6を設けるとしたが、例えば回転数センサ5を用いて、エンジン回転数をなますことで船速を推測する形態としてもよい。なまし方としては、「前回までのなまし回転数×定数A+今回検出したエンジン回転数×(1−定数A)」といった式を適用する等がある。
The
制御装置100は、各部からの信号を入力する入力部101と、制御部102と、モータジェネレータ2の駆動信号等を出力する出力部103とを備える。制御部102は、ニュートラルからのシフト操作が検出されたとき、本実施例ではニュートラルスイッチ4がONからOFFになったとき、出力部103からモータジェネレータ2に駆動信号を出力して、モータジェネレータ2によるアシストを開始する。
このようにした制御装置100は、例えばCPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータ装置により構成される。なお、制御装置100の機能は、1台のコンピュータ装置により実現されてもよいし、複数台のコンピュータ装置が協働して実現されるようにしてもよい。
The
The
図2に、制御装置100によるアシスト制御の例のタイムチャートを示す。図2は、シフトポジションの状態、ニュートラルスイッチ4の出力、モータジェネレータ2の駆動状態、及びエンジン回転数の経時変化の例を示す。
図2に示すように、シフトポジションをフォワードからニュートラルを経てリバースに切り替えるとき、ニュートラルスイッチ4がOFFからONに変化し、その後ONからOFFに変化する。
ここで、ニュートラルスイッチ4でON/OFFが検出されるタイミングと、シフトポジションが実際にフォワード/ニュートラル/リバースに切り替わるタイミングとには差が生じる。すなわち、ニュートラルスイッチ4はニュートラルであるか否かを検出するのに対して、シフト機構11においてフォワード或いはリバースに完全に切り替わるのは、ドッグクラッチが前進ギア又は後進ギアに完全に噛み合ったときとなる。そのため、例えばニュートラルスイッチ4がONからOFFに変化してから(タイミングt1)、ドッグクラッチが前進ギア又は後進ギアに完全に噛み合ってリバース或いはフォワードに完全に切り替わるまで(タイミングt2)にタイミング差が生じる。
In FIG. 2, the time chart of the example of the assist control by the
As shown in FIG. 2, when the shift position is switched from forward to neutral through reverse, the
Here, there is a difference between the timing at which ON / OFF is detected by the
制御装置100の制御部102は、ニュートラルからのシフト操作が検出されたとき、本実施例ではニュートラルスイッチ4がONからOFFになったとき(タイミングt1)、モータジェネレータ2に駆動信号を出力する。これにより、モータジェネレータ2が電動機として駆動して、エンジン1のクランクシャフト1aにアシスト力を付与して、エンジン回転数が低下するのを防ぐことができる。
この場合に、制御部102は、回転数センサ5で検出されるエンジン回転数に基づいて、エンジン回転数を所定の回転数に維持するようにモータジェネレータ2によるアシストを制御する。
また、制御部102は、モータジェネレータ2によるアシストを開始した後、一定時間だけアシストを継続する(タイミングt3)。
The
In this case, the
Further, the
なお、ニュートラルスイッチ4は、ニュートラルであるか否かを検出するだけであり、ニュートラルからフォワードに切り替わるのか、リバースに切り替わるのかまでは検出できない。図2では、ニュートラルからリバースに切り替えるときを示すが、ニュートラルからフォワードに切り替えるときにも、モータジェネレータ2によるアシストが開始される。
The
ここで、制御部102は、モータジェネレータ2によるアシストを開始した後、エンジン回転数が所定の上昇状態となった場合、一定時間経過する前であっても、モータジェネレータ2によるアシストを停止する。
図2では、フォワードからニュートラルを経てリバースに切り替える状況を示したが、例えば図3に示すように、フォワードからニュートラルを経て再度フォワードに戻すような状況もありうる。この場合も、制御装置100の制御部102は、ニュートラルスイッチ4がONからOFFになったとき(タイミングt1)、モータジェネレータ2によるアシストを開始する。一方で、エンジン回転数の低下は、ニュートラルを挟んで異なるシフトポジションに切り替える(例えばフォワードからニュートラルを経てリバースに切り替える)ときに比較的大きくなるが、ニュートラルを挟んで同じシフトポジションに戻す(例えばフォワードからニュートラルを経て再度フォワードに戻す)ときにはほとんど発生しない。そのため、フォワードからニュートラルを経て再度フォワードに戻すような状況では、モータジェネレータ2によるアシストを行うと、逆にエンジン回転数が急上昇する可能性がある。
そこで、制御部102は、モータジェネレータ2によるアシストを開始した後、エンジン回転数が所定の上昇状態となった場合、アシストは不要であるとして、モータジェネレータ2によるアシストを停止する(タイミングt4)。所定の上昇状態としては、例えばエンジン回転数の上昇変化率が所定の閾値を超える状態等、予め定めておけばよい。
Here, after the assist by the
In FIG. 2, the situation of switching from forward to neutral through reverse is shown. However, for example, as shown in FIG. 3, there may be a situation of returning from forward to neutral through forward again. Also in this case, the
Therefore, after the assist by the
また、ニュートラルスイッチ4がONからOFFになったとき(タイミングt1)、そのときの船速が所定の速度以上であることを条件として、モータジェネレータ2によるアシストを開始するようにしてもよい。ニュートラルからのシフト操作時におけるエンジン回転数の低下は、そのときの船速が高速であるほど大きくなることから、船速が所定の速度以上であることを条件とするものである。
Further, when the
以下では、図4を参照して、制御装置100によるアシスト制御の処理例を説明する。
ステップS401で、制御部102は、入力部101で入力するニュートラルスイッチ4のON/OFF信号に基づいて、ニュートラルからのシフト操作が検出されたか、すなわちニュートラルスイッチ4がONからOFFになったか否かを判定する。ニュートラルからのシフト操作が検出された場合、ステップS402に処理を進め、ニュートラルからのシフト操作が検出されなかった場合、本処理を抜ける。
Below, with reference to FIG. 4, the process example of the assist control by the
In step S401, the
ステップS402で、制御部102は、入力部101で入力する船速或いはエンジン回転数の信号に基づいて、船速が所定の速度以上であるか否かを判定する。船速が所定の速度以上である場合、ステップS403に処理を進め、船速が所定の速度以上でない場合、本処理を抜ける。
In step S <b> 402, the
ステップS403で、制御部102は、モータジェネレータ2に駆動信号を出力して、モータジェネレータ2によるアシストを開始する。
In step S <b> 403, the
ステップS404で、制御部102は、入力部101で入力するエンジン回転数の信号に基づいて、エンジン回転数の上昇変化率が所定の閾値以下であるか否かを判定する。エンジン回転数の上昇変化率が所定の閾値以下である場合、ステップS405に処理を進め、エンジン回転数の上昇変化率が所定の閾値を超えた場合、ステップS406に処理を進める。
In step S <b> 404, the
ステップS405で、制御部102は、モータジェネレータ2によるアシストを開始してから一定時間経過するまでアシストを継続し、一定時間経過後、ステップS406に処理を進める。
In step S405, the
ステップS406で、制御部102は、モータジェネレータ2によるアシストを停止する。
In step S406, the
以上のように、ニュートラルからのシフト操作が検出されたと操船者のシフト操作の意図を逸早く検知して、モータジェネレータ2によるアシストを開始することができるので、エンジン回転数が所定の回転数よりも低下することを検出してからアシストを開始するのに比べて、ニュートラルからのシフト操作時におけるエンジンストール対策において対応遅れが生じることがない。
また、ドッグクラッチが前進ギア又は後進ギアに噛み合うタイミングt2よりも前にアシストを開始することにより、エンジン回転数がほぼ低下することのない状態でアシストを開始することができる。したがって、エンジンストールを確実に防ぐとともに、モータジェネレータ2で消費する電力を抑えることができる。
As described above, when the shift operation from the neutral position is detected, it is possible to quickly detect the intention of the ship operator to perform the shift operation and start assisting by the
Also, by starting the assist before the timing t 2 when the dog clutch is engaged in forward gear or reverse gear, it is possible to start assisting in the absence of the engine speed is reduced substantially. Therefore, it is possible to reliably prevent the engine stall and to suppress the power consumed by the
[第2の実施例]
図5に、第2の実施例に係る船外機の制御装置100及びその周辺の構成を示す。以下では、第1の実施例との相違点を中心に説明し、第1の実施例との共通点の説明は省略する。
第1の実施例では、ニュートラルスイッチ4により、ニュートラルからのシフト操作を検出する例を説明したが、シフトポジションセンサ7を用いてもよい。シフトポジションセンサ7は、船外機の適所に設置され、例えばシフト機構11のドッグクラッチの位置を検出することにより、シフトポジションがニュートラルであるか、フォワードであるか、リバースであるかを検出する。シフトポジションセンサ7は、ドッグクラッチの位置に応じたリニアに変化する信号を出力する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a configuration of an outboard
In the first embodiment, the example in which the shift operation from the neutral position is detected by the
図6に、制御装置100による制御のタイムチャートの例を示す。図6は、シフトポジションの状態、シフトポジションセンサ7の出力、モータジェネレータ2の駆動状態、及びエンジン回転数の経時変化の例を示す。
図6では、図2と同様、フォワードからニュートラルを経てリバースに切り替える状況を示す。
制御装置100の制御部102は、ニュートラルからのシフト操作が検出されたとき、本実施形態ではシフトポジションセンサ7がニュートラルからリバースに切り替わる信号を出力したとき(タイミングt1)、モータジェネレータ2に駆動信号を出力する。これにより、モータジェネレータ2が駆動して、エンジン1のクランクシャフト1aにアシスト力を付与して、エンジン回転数が低下するのを防ぐことができる。シフトポジションセンサ7では、ドッグクラッチの位置に応じたリニアに変化する信号が出力されるので、どのタイミングでアシストを開始するか適宜な閾値を予め設定しておけばよい。
In FIG. 6, the example of the time chart of control by the
FIG. 6 shows a situation in which switching from forward to neutral through reverse is performed as in FIG.
The
シフトポジションセンサ7では、ニュートラルスイッチ4のようにシフトポジションがニュートラルであるか否かだけでなく、ニュートラルからフォワードに切り替わるのか、リバースに切り替わるのかまで検出することができる。エンジン回転数の低下は、ニュートラルからリバースへの切り替え時の方が発生しやすいので、例えばニュートラルからリバースへのシフト操作が検出されたときだけ、モータジェネレータ2によるアシストを開始するようにしてもよい。
The shift position sensor 7 can detect not only whether or not the shift position is neutral as in the
また、既述したように、エンジン回転数の低下は、ニュートラルを挟んで異なるシフトポジションに切り替えるときに比較的大きくなるが、ニュートラルを挟んで同じシフトポジションに戻すときにはほとんど発生しない。そこで、ニュートラルになる前のシフトポジションを記憶するようにしておき、ニュートラルからのシフト操作が、記憶したシフトポジションと異なる位置への操作であればアシストを実行し、同じ位置への操作であればアシストを実行しないようにしてもよい。 Further, as described above, the decrease in the engine speed is relatively large when switching to a different shift position with the neutral in between, but hardly occurs when returning to the same shift position with the neutral in between. Therefore, the shift position before neutral is stored, and if the shift operation from neutral is an operation to a position different from the stored shift position, the assist is executed, and if the operation is to the same position, Assist may not be executed.
以上、本発明を種々の実施例と共に説明したが、これらの実施例にのみ限定されるものではなく、発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば実施例では、ニュートラルスイッチ4やシフトポジションセンサ7が船外機に設置されると説明したが、例えばリモコンボックス3において操作レバー31がニュートラル位置にあるか否かを検出したり、操作レバー31の操作方向を検出したりするような形態としてもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated with the various Example, it is not limited only to these Examples, A change etc. are possible within the scope of the invention.
For example, in the embodiment, it has been described that the
また、実施例では、ニュートラルからのシフト操作をニュートラルスイッチ4やシフトポジションセンサ7で検出するようにしたが、これに限定されるものではない。例えばニュートラル位置で操作レバー31にインターロックを掛ける構造とすることがある。この場合、インターロックの解除操作(例えば操作レバー31に設けられたインターロックの解除ボタンの押下)を行うことで、操作レバー31をフォワード位置又はリバース位置に動かすことが可能になる。そこで、インターロックの解除操作が検出されたとき、ニュートラルからのシフト操作が検出されたとして、モータジェネレータ2によるアシストを開始するようにしてもよい。
In the embodiment, the shift operation from the neutral position is detected by the
なお、制御装置100は、エンジン1を制御するECU(Engine Control Unit)に組み込まれるかたちで構成されてもよいし、その一部又は全てがECUとは別に構成されてもよい。
また、本発明は、本発明の船外機の制御機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータがプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。
Note that the
The present invention also provides software (program) for realizing the control function of the outboard motor of the present invention to a system or apparatus via a network or various storage media, and the computer of the system or apparatus reads the program. It can also be realized by executing.
1:エンジン
2:モータジェネレータ
3:リモコンボックス
4:ニュートラルスイッチ
5:回転数センサ
6:船速センサ
7:シフトポジションセンサ
100:制御装置
101:入力部
102:制御部
103:出力部
1: Engine 2: Motor generator 3: Remote control box 4: Neutral switch 5: Revolution sensor 6: Ship speed sensor 7: Shift position sensor 100: Control device 101: Input unit 102: Control unit 103: Output unit
Claims (10)
ニュートラルからのシフト操作が検出されたとき、前記エンジンに設けられた回転電機によるアシストを開始する制御手段を備えたことを特徴とする船外機の制御装置。 An outboard motor control device for controlling an outboard motor equipped with an engine,
An outboard motor control device comprising control means for starting assist by a rotating electrical machine provided in the engine when a shift operation from a neutral position is detected.
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