JP3145507B2 - エンジンの点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエンジンの点火装置に
係わり、特に、船内外機、船外機からなる船舶推進機用
エンジンの点火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から船舶推進機におけるエンジンの
点火装置では、コンピュータによる進角制御が行われて
いる。すなわち、クランク軸とともに回転するロータに
永久磁石からなるリラクタを設置し、これと対向する位
置にパルサコイルを設け、このパルサコイルはクランク
軸の一回転において、リラクタとすれ違う際に、クラン
ク軸の定角度に対応する基準パルス信号を発生する。し
たがって、この基準パルス信号発生後のクランク軸回転
角度信号発生器（クランク角センサ）の発生パルス数を
コンピュータが計算することによりクランク軸角度を検
出しながら、スロットル開度、エンジン温度およびエン
ジン回転数等のエンジンの運転状態を表す種々のデータ
に基づきエンジンの各気筒を最適な点火時期になるよう
に進角制御している。

【０００３】この種のエンジンの点火装置では、コンピ
ュータの異常時、パルサコイルからの基準パルス信号に
基づいてエンジンの全気筒を固定進角で点火することに
より、コンピュータの異常時のエンジン点火のフェール
セーフを実現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】船舶推進機ではアイド
リング運転時のシフト抜きを低トルクの状態で行う必要
があるため、コンピュータの異常時であっても固定進角
をあまり進角方向に設定することができない。その結
果、スロットル全開時等でエンジン回転数が低くなって
エンジン出力が低下する問題がある。 そこで、この発
明はコンピュータの異常時でも、エンジン出力が十分得
られるエンジンの点火装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】前記目的を達成するために、本発明のエン
ジンの点火装置は、エンジンのクランク軸と共に回転す
るロータと、上記エンジンの各気筒の点火時期を決定す
るための基準位置として上記ロータに設けられた第１の
リラクタと、上記エンジンのいずれかの気筒の複数の点
火時期を決定するために多段状に形成されて上記ロータ
に設けられる第２のリラクタと、上記第１のリラクタに
よる磁束変化に基づいて基準パルス信号を発生し、上記
第２のリラクタによる磁束変化に基づいて上記多段状の
形状に対応した波形の信号を発生するパルサコイルと、
上記基準パルス信号に基づいて各気筒の点火時期を制御
する第１の点火信号を発生するマイクロコンピュータ
と、上記パルサコイルの出力と所定レベルとを比較し、
その結果に基づいて第２の点火信号を発生する入力回路
と、上記マイクロコンピュータの正常動作時には上記第
１の点火信号をエンジンの点火機構に供給し、異常動作
時には上記第２の点火信号を上記点火機構に供給する自
己診断手段と、を備える。

【０００６】

【作用】前記本発明によれば、前記リラクタが多段状に
形成されているため、出力電圧に差がある複数の信号を
パルサコイルから時間差をつけながらエンジンに供給す
ることができる。したがって、エンジンの点火時期制御
用コンピュータの異常の際、エンジンの低回転運転時で
は、低進角位置で出力されるパルサコイルからの信号で
エンジンを点火してシフト抜きを可能とし、エンジンの
高回転運転時では、高進角位置で出力されるパルサコイ
ルからの信号でエンジンを点火してエンジンの全開運転
時等でのエンジンの回転数を高くすることにより、エン
ジン出力を増加させることができる。

【０００７】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は本発明に係わるエンジンの点火装置を備える、４気筒
型船外機の概略を示すものである。この船外機１１は船
体１２の船尾板１２ａにクランプブラケット１３を介し
て取付られている。さらに詳しくは、スイベルブラケッ
ト１５がクランプブラケット１３に対してチルト軸１４
回りに回動可能に取付られ、スイベルブラケット１５に
対して船外機１１のドライブユニット１６が連結されて
いる。

【０００８】１７はエンジンユニットであり、１８はプ
ロペラユニットである。そして、スイベルブラケット１
５をチルトシリンダ１９によってチルトアップまたはチ
ルトダウンし、かつスイベルブラケット１５を２本のト
リムシリンダ２０によってトリム調整する。なお、２１
はステアリングブラケットであり、図示しないステアリ
ング軸の回りでスイベルブラケット１５に対してドライ
ブユニット１６を回動させ、ステアリングを行う。

【０００９】図２において、カウリング２２内の２サイ
クルエンジン本体２４にはクランク軸２６が縦置配置さ
れ、クランク軸２６に対して横置配置のピストン（図示
省略）が連結される。このエンジン本体２４に対し、各
気筒に気化器２８および吸気箱３０が順に連結されてい
る。エンジン本体２４の気化器２８の反対側にはシリン
ダブロック３４が存在し、このシリンダブロック内の各
気筒に燃焼室を画成するシリンダヘッド３６が固定され
ている。そして、前記シリンダブロック３４の側面には
各気筒毎の点火栓４５に高圧電流を供給する点火コイル
４０と、エンジンの点火時期を制御するＣＤＩユニット
４２が設けられている。

【００１０】前記クランク軸２６の上端部にはフライホ
イールマグネト４４が設けられ、このフライホイールマ
グネトの内部には、図３に示すように、クランク軸２６
とともに回動するロータ４４が固定されている。このロ
ータ４４の外周には、永久磁石からなるリラクタ４６，
４８が固定され、またこれらのリラクタに対向するよう
にパルサコイル５０が設置されている。

【００１１】前記クランク軸２６に直結したフライホイ
ールマグネト４４の外周には、リングギヤ５６が周設さ
れ、このリングギヤと噛合するスターターモータ５８が
前記クランクケース５０の側面に固設されている。そし
て、リングギヤの外周部にはエンジン本体に固定配置さ
れるクランク軸回転角度信号発生器（クランク角センサ
（図３において符号７０で示す。））が対向配置されて
いる。このクランク角センサには、クランク軸２６の回
転とともに、リングギヤ５６の各噛み合い歯に対応する
電気パルスが誘起される。

【００１２】前記パルサコイル５０はクランク軸２６の
一回転において、リラクタ４６に基づき、それぞれクラ
ンク軸の定角度に対応する基準パルス、すなわちクラン
ク軸の基準角度信号を発生する。したがって、パルサコ
イル５０はクランク軸の基準角度信号発生器として機能
し、パルサコイルの基準パルス発生時点後におけるクラ
ンクセンサ７０からの発生パルス数を計数することによ
り、クランク軸の角度位置を後述のマイクロコンピュー
タが検出することができる。また、前記パルサコイル５
０は、エンジン速度検出器としても機能する。すなわ
ち、パルサコイルはクランク軸２６の一回転毎に一つの
基準パルスを発生するものであるから、単位時間におけ
るパルサコイルの発生数を計数することにより、クラン
ク軸２６の回転速度、すなわちエンジン速度を検出する
ことができる。なお、前記ＣＤＩユニット４２内には始
動時のエンジン温度を検出するためのサーミスタ型の温
度検出器５１が設けられている（図２参照）。

【００１３】次に前記ＣＤＩユニット４２の構成につい
て説明する。このＣＤＩユニットは、図３に示すよう
に、三つの入力回路７２、７４、７６を備え、それぞれ
の入力回路にはパルサコイル５０からの同一のパルス信
号が入力されるようになっている。入力回路７６はマイ
クロコンピュータ７８に接続されており、マイクロコン
ピュータ７８からの点火信号が４つの気筒 １乃至＃４
のそれぞれに出力されるようになっている。

【００１４】前記入力回路７２，７４は、マイクロコン
ピュータ７８の異常時にマイクロコンピュータからエン
ジン点火信号が出力されず、入力回路７２，７４の出力
が第３の気筒＃３および第４の気筒＃４に直接出力され
るように切り替える切替回路８０に接続されている。な
お、前記マイクロコンピュータ７８にはクランク角セン
サ７０の他、スロットル開度センサ７１から検出信号が
入力される構成になっている。

【００１５】第３図において、リラクタのうち符号４６
は、マイクロコンピュータの点火時期制御に必要な基準
パルスを発生する基準パルス発生用のリラクタであり、
符号４８はマイクロコンピュータの異常時に、コンピュ
ータを介することなくエンジンに直接出力される点火信
号を発生するためのフェールセーフ用リラクタを示す。
これらのリラクタはロータ４４と同一の曲率を持ってロ
ータの外周面にパルサコイル５０側に突設され、所定の
高さおよび幅を持って構成されている。

【００１６】このうち後者のリラクタ４８は、図３の矢
印で示す、ロータの回転方向の始端側と終端側とが、径
方向に二段状に形成されている。リラクタ４８のロータ
の回転方向始端側の上段及び下段の端部がパルサ５０を
通過する際、第３の気筒のピストンがＢＴ２２°の進角
位置になるように、その下段の端部４８Ａが設定され、
同じく第３のピストンがＢＴ７°の進角位置になるよう
に、その上段の端部４８Ｂが設定されている。

【００１７】さらに、エマージェンシ用リラクタ４８
は、その終端側も前記始端側と同一な二段形状に形成さ
れており、その上段及び下段の端部がパルサコイルと対
向する際、第４の気筒のピストンがＢＴ７°の進角位置
になるように、その下段の端部４８Ｃが設定され、そし
て、同じく第４のピストンがＢＴ２２°の進角位置にな
るように、その上段の端部４８Ｄが設定されている。

【００１８】次に本実施例の動作について説明する。い
ま、マイクロコンピュータ７８が正常に作動している
時、ロータ４４の回転にともないコンピュータ制御用リ
ラクタ４６がパルサコイル５０を通過すると、パルサコ
イルと鎖交する磁束の量が変化してパルサコイル５０に
基準パルス信号が発生する。このパルス信号は、ＣＤＩ
ユニット４２の入力回路７６において波形整形された
後、マイクロコンピュータ７８に入力される。

【００１９】マイクロコンピュータ７８は、この基準パ
ルス信号に基づいて点火時期制御信号を出力して、各気
筒の点火時期を制御する。すなわち、マイクロコンピュ
ータは、基準パルス信号を検出した後クランク角センサ
７０からのパルス信号を計数して、クランク軸の角度位
置を求めるとともに、スロットル開度、エンジン回転
数、エンジン温度等のエンジンの運転状態を表する所定
のデータから、予め記憶装置に設定されているエンジン
点火時期決定ルーチンに基づき、各気筒の最適な点火時
期を決定し、この点火時期に基づいて点火信号を第１乃
至４の各気筒＃１〜＃４の点火機構に出力する。

【００２０】前記マイクロコンピュータ７８は自己診断
機能を有し、その異常時には第１乃至４の各気筒への出
力経路をオフして、点火信号がこれらの気筒に出力され
ないようにする。さらに、前記切替回路８０に回路切替
信号を出力し、前記パルサコイルのパルス信号が、入力
回路７２、７４をそれぞれ介して直接第３および第４の
各気筒へのみ直接出力されるように、回路を切り替え
る。

【００２１】図４はマイクロコンピュータ７８の異常時
に、第３および第４の気筒におけるクランク軸角と点火
タイミングを示す特性図である。ロータ４４の回転にと
もない基準パルス発生用リラクタ４６がパルサコイル５
０を通過する際、パルサコイルから基準パルス信号８８
が第１の気筒＃１が上死点（ＴＤＣ）において、入力回
路７２,７４のそれぞれと前記切替回路８０を介して、
第３の気筒＃３および第４の気筒＃４の点火機構に直接
出力される。この時、第３および第４の気筒ともピスト
ンの先端が下死点付近にあるため燃料への着火は行われ
ない。

【００２２】一方、前記エマージェンシ用のリラクタ４
８がパルサコイル５０を通過する際には、その始端およ
び終端寄りに段差が形成され、磁石の厚さが異なり、磁
束の量が変化しているため、図５にも示すように、二つ
のピーク信号がパルサコイルから、第３の気筒及び第４
の気筒のそれぞれに出力される。すなわち、エマージェ
ンシ用リラクタ４８の下段の端部４８Ａがパルサコイル
５０を通過する際、図４の９０および図５に示すよう
に、第３の気筒＃３のピストンがＢＴ２２゜の位置にあ
る時に一つ目のピークがパルサコイルから出力される。
そして、時間差をおいて上段の端部４８Ｂがパルサコイ
ルを通過する際に二番目のピークがＢＴ７゜の位置で出
力される。前記エマージェンシ用のリラクタ４８の終端
側にもその始端と同様な段差部が形成されているため
に、第４の気筒＃４のピストンがＢＴ２２゜とＢＴ７゜
前記ピークと逆極性で同一の二つのピークが出力される
（図４の９２）。

【００２２】前記入力回路７２,７４は、所定の電圧レ
ベル（図５のＬ）を設定可能な比較回路を有している。
したがって、この電圧レベルを越える電圧ピークにのみ
この比較回路がオンし、点火信号を第３および第４のそ
れぞれの気筒に出力する。

【００２３】エマージェンシ用のリラクタによって発生
する二つのピークのうち、ＢＴ２２゜にあるピークは、
ＢＴ７゜にあるピークよりも低電圧のピークとなってい
る。エンジンの低回転運転時、図５（１）に示すよう
に、ＢＴ２２゜にあるピークは前記入力回路の電圧レベ
ルよりも小さいため、入力回路からは点火信号が出力さ
れない。一方、ＢＴ７゜にあるピークは、前記電圧レベ
ルよりも大きいため、この位置で入力回路７４から点火
信号が出力され、第３の気筒＃３が点火される。この
時、入力回路７６から第４の気筒に同様な点火信号が出
力されるが、第４の気筒は吸気・爆発工程にないため、
点火信号が第４の気筒の点火機構に出力されても点火さ
れない。

【００２４】ここで、エンジンが高回転運転状態に移行
すると、図５（２）に示すように、パルサコイルに鎖交
する単位時間当たりの磁束の変化量が増大しＢＴ２２゜
にあるパルサコイルで発生するピークの電圧値が増大し
て前記電圧レベルＬを超え、この進角位置において入力
回路７４が第３の気筒に点火信号を出力して第３の気筒
が点火される。

【００２５】なお、前記エマージェンシ用リラクタ４８
の終端側がパルサコイル５０を通過する際に、前記ピー
クと同一な電圧を有する逆極性の二つのピークが発生す
る。このピークによって第４の気筒が点火される動作は
前記第３の気筒の点火動作と同様である。

【００２６】図６は、進角ＢＴ７°と進角ＢＴ２２°の
各々における、気筒数とエンジン全開回転数（ｒｐｍ）
との関係を示す特性図である。この図に示すように、エ
ンジンの点火時期を進角方向にすることにより、４気筒
エンジンの場合、コンピュータの異常時に必要な回転数
（３０００ｒｐｍ以上）を確保することができる。これ
が２気筒エンジンの場合でも同じである。

【００２７】以上説明した実施例によれば、エンジンが
低回転運転状態ではシフトを抜くことができる低進角
（ＢＴ７゜）でエンジンを点火することができ、そして
エンジンが高回転運転状態では、全開回転数を高回転に
することができる、高進角（ＢＴ２２゜）でエンジンを
点火することができる。この結果、コンピュータの異常
時でも、エンジン出力を充分得ることができる。

【００２８】前記実施例において、エマージェンシ用の
リラクタの端部寄りの段差形状の傾きをローターの径方
向に形成したが、この段差の傾きを図７に示すように、
徐変するようにすることもできる。また、前記実施例で
は船外機について説明したが、船内外機に本発明を適用
することもできる。さらにまた、前記リラクタを二段に
形成したが、これをさらに多段に形成することもでき
る。また、前記実施例では、エマージェンシ用のリラク
タを１つ形成したが、これをさらにもう一つ形成するこ
とにより、コンピュータの異常時に４つの気筒の全てを
非常点火することもできる。さらに、４気筒エンジンば
かりでなく、２気筒エンジンに本発明を適用することも
できる。また、本発明は船用エンジンに限られるもので
もない。さらに、前記例では、リラクタをロータ４４に
設置して、リラクタをパルサコイルに対して回転するよ
うに構成したが、パルサコイルを回転するようにし、あ
るいは両者を回転するようにしても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるエ
ンジンの点火装置によれば、フェールセーフ用リラクタ
を多段に形成しているために、コンピュータの異常時で
も、エンジンの点火が行われると共にエンジンの回転数
に応じて点火進角も行われ、エンジンの出力を充分得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるエンジンの点火装置の一実施例
を備える船外機の概略図である。

【図２】前記船外機のエンジンの詳細図である。

【図３】リラクタ、パルサコイル、およびＣＤＩユニッ
トのブロック構成図である。

【図４】マイクロコンピュータの異常時の点火タイミン
グを示す特性図である。

【図５】マイクロコンピュータの異常時に、エマージェ
ンシ用リラクタによってパルサコイルに発生するパルサ
信号の波形図である。

【図６】進角ＢＴ７゜と進角ＢＴ２２゜の各々における
気筒数とエンジン全開回転数との関係を示す特性図であ
る。

【図７】エマージェンシ用リラクタの他の例を示す模式
図である。

【符号の説明】

２４ エンジン本体 ４４ ローター ４６,４８ リラクタ ５０ パルサコイル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのクランク軸と共に回転するロー
   タと、 前記エンジンの各気筒の点火時期を決定するための基準
   位置として前記ロータに設けられた第１のリラクタと、 前記エンジンのいずれかの気筒の複数の点火時期を決定
   するために多段状に形成されて前記ロータに設けられる
   第２のリラクタと、 前記第１のリラクタによる磁束変化に基づいて基準パル
   ス信号を発生し、前記第２のリラクタによる磁束変化に
   基づいて前記多段状の形状に対応した波形の信号を発生
   するパルサコイルと、 前記基準パルス信号に基づいて各気筒の点火時期を制御
   する第１の点火信号を発生するマイクロコンピュータ
   と、 前記パルサコイルの出力と所定レベルとを比較し、その
   結果に基づいて第２の点火信号を発生する入力回路と、 前記マイクロコンピュータの正常動作時には前記第１の
   点火信号をエンジンの点火機構に供給し、異常動作時に
   は前記第２の点火信号を前記点火機構に供給する自己診
   断手段と、 を備えるエンジンの点火装置 。