JP3670320B2 - 船外機の運転制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、船外機の運転制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、船外機等に用いられる2サイクルエンジンにおいて、スロットル弁全閉のアイドル時のような低速回転域では、吸気量が少ないことから、掃気効率が悪く、燃焼室内の燃焼ガスが完全に排出されず、不整燃焼を生じやすい問題があった。
【0003】
また、スロットル弁を全閉位置から急に開けた急加速時には、慣性により空気のシリンダへの導入遅れが生じるため、加速応答性が悪いという問題があった。
【0004】
これらの問題を解決する方法として、例えばアイドル時のような低速回転時でもスロットル弁を比較的大きい所定角度だけ開けておき、これにより吸気量を多くし、掃気効率を向上させて、不整燃焼を防止するとともに、加速応答性を向上させる方法がある。
【0005】
この方法を実現するための構造として、スロットル弁と、該スロットル弁の開度を変化させるためのアクセル操作子との間に、該操作子の操作量がスロットル弁の上記所定角度位置に対応したピックアップポイントに達するまで上記スロットル弁の開度を上記所定角度に保持し、ピックアップポイントを越えると上記アクセル操作子の操作量(アクセル開度)とスロットル弁開度とを略比例させるアクセルカム機構を介在させたものがある。なお、スロットル弁開度はスロットル弁の弁軸等に装着されたスロットル弁開度センサにより検出されるようになっている。この場合、スロットル弁開度センサの出力値は、上記ピックアップポイント以下の領域では一定となる。
【0006】
しかし、スロットル弁を上記所定角度だけ開くと、そのままではエンジン回転数が高くなりアイドル回転数を保持できないので、アクセル操作量が上記ピックアップポイントに達するまでは点火時期を遅角させる方法を採用することが考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記方法では、アクセル開度が上記ピックアップポイントに達するまで点火時期の遅角量を一定に保持するようになっているため、上記ピックアップポイントに到達して通常の点火時期制御を開始すると、点火時期の進角度合いが急激になってエンジン回転数の上昇が急激になり、アクセル操作子の操作量とエンジン回転数の上昇との間に違和感が生じて操縦性(ドライバビリティ)が悪化する問題がある。また、急激な点火時期変化に伴うエンジン要求燃料量の急激な変化によってエンジンが不調となる問題もある。
【0008】
そこで上記エンジン回転数の急激な上昇を抑制するために、上記ピックアップポイントに近づくにつれて上記遅角量を減少させることが考えられる。しかし、上述のように、ピックアップポイントに達するまでは、上記スロットル弁開度検出センサの出力は一定であることから、該センサの出力によって上記点火時期の制御を行うことはできない。
【0009】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、ピックアップポイントまでのアクセル操作量(アクセル開度)を検出することができ、もって操縦性を向上できる船外機の運転制御装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スロットル弁と該スロットル弁の開度を変化させるためのアクセル操作子との間に、該操作子の操作量が所定値に達するまで上記スロットル弁の開度を一定値に保持し、所定値を越えると上記アクセル操作子の操作量とスロットル弁開度とを略比例させるアクセルカム機構を介在させた船外機の運転制御装置において、上記アクセルカム機構を、上記アクセル操作子の操作量の増減に伴ってその開度が増減するように構成するとともに、上記アクセル操作子の操作量が少なくとも上記所定値以下の場合における上記アクセルカム機構の開度を検出するアクセルカム開度検出手段を設け、該アクセルカム開度検出手段からの信号により点火時期を制御することを特徴としている。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1において、上記アクセルカム開度検出手段が、上記アクセル操作子の全操作領域においてアクセルカム開度を検出するようになっており、上記アクセル操作子の操作量が上記所定値に達したことを検出する検出スイッチを設けたことを特徴としている。
【0012】
【作用】
請求項1の発明の船外機の運転制御装置によれば、アクセルカム開度検出手段により、操作子の操作量が少なくともピックアップポイントに対応した所定値以下の場合のアクセルカム機構の開度を検出するようにしたので、ピックアップポイントに到達するまでのアクセル操作子の操作量を検出することができ、このアクセル操作量がピックアップポイントに近づくにつれて点火時期の遅角量を減少させる点火時期制御を行うことができ、エンジン回転数の急激な上昇を回避でき、操縦性を向上することができる。
【0013】
また、点火時期を変化させると要求燃料量も変化することから燃料噴射量をフィードバック又はマップにより制御する必要が生じるが、本発明ではアクセル操作量を検出しているので、燃料噴射量を適正にする噴射量制御を行うことも可能である。
【0014】
請求項2の発明の船外機の運転制御装置によれば、アクセルカム開度検出手段により操作子の全操作領域におけるアクセルカム開度を検出するとともに、検出スイッチにより操作子の操作量が上記所定値(ピックアップポイント)に達したことを検出するようにしたので、スロットル弁開度センサを不要にできるとともに、上記ピックアップポイントに到達するまで,及びピックアップポイント以降の点火時期制御を行うことができ、操縦性を向上することができる。
【0015】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図1ないし図4は請求項1の発明に係る第1実施例の船外機の運転制御装置を説明するための図であり、図1は上記実施例装置の概略構成図、図2は上記船外機用エンジンの右側面を模式的に示す図、図3はスロットル弁部分の模式図、図4は上記制御装置のスロットル開度と点火時期との関係を示す特性図である。
【0016】
図1において、1はクランク軸縦置き3気筒2サイクル船外機用エンジンであり、これはシリンダブロック2のシリンダボア3a内にピストン3を摺動自在に配置し、該ピストン3をコンロッド4でクランク軸5に連結した構造のものである。なお、図1のA−A断面中、▲1▼〜▲3▼は爆発順序で見た気筒番号を示しており、各気筒▲1▼〜▲3▼の位相差は120°に設定されている。
【0017】
上記シリンダブロック2の合面にはシリンダヘッド6が装着されており、該シリンダヘッド6に形成された燃焼凹部内には点火プラグ7が挿入されている。なお、2aは排気ポート、2bは掃気ポートである。上記シリンダヘッド6には筒内圧を測定するための圧力センサ31が装着され、上記クランク軸5にはクランク角度(エンジン回転数)を検出するための角度センサ33が設けられている。上記シリンダブロック2の反ヘッド側にはクランク室8が設けられている。該クランク室8には吸気温または機関の温度を測定するための温度センサ32と、クランク室内圧を測定するための圧力センサ34とが設けられている。
【0018】
また▲1▼番気筒と▲2▼番気筒との間にはバイパス通路(検出通路)40が配設されており、該通路40の途中部分に、既燃ガスの空燃比を検出するためのO2 センサ35が設けられている。
【0019】
上記各クランク室8には吸気通路10がシリンダボア3aを介して連通するようにそれぞれ接続されている。該各吸気通路10のクランク室側開口近傍には、吸気の逆流を防止するためのリードバルブ11が配設されている。また上記各吸気通路10には該吸気通路内に燃料を噴出するためのインジェクタ12が装着されており、該インジェクタ12には燃料供給装置13が接続されている。また上記吸気通路10内にはスロットルバルブ15が配設されており、該スロットルバルブ15の回転量すなわちスロットル弁角はセンサ41により検出されるようになっている。さらに船外機本体50には、トリム角βを検出するためのトリム角検出センサ42が設けられている。
【0020】
上記エンジン1は制御部としてのECU30を備えている。該ECU30には、上記筒内圧検出センサ31,吸気温検出センサ32,クランク角度検出センサ33,クランク室内圧検出センサ34,O2 センサ35,背圧検出センサ36,エンジン温度検出センサ37,大気圧検出センサ,シフトスイッチ,冷却水温度検出センサ,及びエンジン振動センサの各検出信号が入力されている。
【0021】
上記エンジン1の右側面には、図2に示すように、上記各気筒用スロットルバルブ15と、図示しないアクセルレバー(アクセル操作子)とを連結するアクセルカム機構71が配設されている。このアクセルカム機構71は、上記スロットルバルブ15の開度を、操船者によるアクセルレバーの操作量がピックアップポイントに対応した所定値に達するまでは所定角度(図3のα)に保持し、所定角度を越えるとアクセル操作量に比例させるためのものである。
【0022】
上記アクセルカム機構71は、上記アクセルレバーにスロットルワイヤ60を介して連結され、軸61aを中心に回動可能に支持されたカムレバー61と、該カムレバー61にカムリンク62を介して連結され、軸63aを中心に回動可能に支持されたアクセルカム63と、上記軸63a上に設けられ、該アクセルカム63の回動角を検出するカム開度センサ(アクセルカム開度検出手段)64とを備えている。なお、65は、上記カム開度センサ64をシリンダブロック等に取り付ける取付ボルトである。
【0023】
また、66a,66b,66cは、上記3つの気筒10内に取り付けられた各スロットルバルブ15のスロットルバルブ軸を示しており、上記中側のバルブ軸66bには、上記アクセルカム63と当接して該カム63によって揺動駆動されるスロットルレバー68が取り付けられている。また、このバルブ軸66bの回動はジョイント67a,リンク67bを介して上記上側,下側のスロットルバルブ軸66a,66cに伝達され、該両バルブ軸66a,66cは上記中側のバルブ軸66bと共に回転するようになっている。また、上側のバルブ軸66aの紙面裏側には、スロットルバルブ15の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ41が取り付けられている。
【0024】
なお、上記スロットルレバー68の先端部は球体68aが形成され、上記アクセルカム63の上記球体68aとの当接面63bは、図2に示すように曲面で構成されており、この曲面の形状は、上記当接直後はアクセルレバーの操作量に対するスロットルバルブ軸66bの回転角が小さく、その後は上記アクセルレバーの操作量に対する上記バルブ軸66bの回転角が徐々に大きくなるように設定されている。この構成により低速運転域でのスロットル開度の急変を回避して操縦性を向上することができる。
【0025】
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例エンジン1では、操船者のアクセルレバー操作量が、零(図4(b)のA点)から上記ピックアップポイントに対応する量(同図のB点)の間にある場合には、スロットルバルブ15は全閉位置から角度α開いた所定のピックアップポイント開度に保持されている。これにより、不整燃焼を回避できる吸気量が確保されている。この場合、上記スロットルバルブ15がピックアップポイント開度となっていることによるエンジン回転数の上昇を防止するため、本実施例では、点火時期は通常のアイドル回転時の点火時期(図4(a)のC点)に対して10度程遅角されている(図4(a)のA点)。
【0026】
操船者によりアクセルレバーが開かれると、上記スロットルワイヤ60が図示矢印方向に作動し、上記カムレバー61を介して上記アクセルカム63が図示矢印方向に回動する。そして、アクセルカム63が破線で示す位置に回動されると該アクセルカム63が上記スロットルレバー68の球体68aに当接し、これにより上記スロットルバルブ軸66a,66b,66cがスロットルバルブ15を回動し、このスロットルバルブ15の回動角が上記スロットルバルブ開度センサ41により検出され、該検出値に基づいて燃料噴射制御及び点火時期制御が行われる。
【0027】
この場合に、上記カムアクセル63が上記スロットルレバー68の球体68aに当接する前は、アクセルカム63の軸63aに設けられたカム開度センサ64によりアクセルカム開度、ひいては操船者によるアクセルレバー操作量が検出される。そして上記アクセルカム開度に基づいて、該開度がピックアップポイント開度に近づくにつれて上記遅角量を徐々に小さくする点火時期制御が行われるが、このピックアップポイント開度での点火時期は図4(a),(b)にB点で示すように、従来の点火時期D点より遅角している。これは本実施例の場合、従来よりアクセル操作量零における遅角量が大きいことから、ピックアップポイント角度時の遅角量を従来程度にすると遅角量がAからDに変化することとなり、エンジン回転数の上昇が大きくなるおそれがあるので、これを防止するためである。一方、このようにピックアップポイント開度の遅角量をB点で示すように従来より大きくしたので、該開度よりスロットルバルブ開度の大きい領域で従来より遅角気味となっている。そのため、それだけ燃費が悪化する懸念があるが、本実施例では、気筒休止によりこの問題を回避している。
【0028】
上記点火時制御により点火時期か進角側に移動するに伴い、燃料噴射量を減量する燃料噴射制御がフィードバック又はマップ制御により行われる。これは点火時期が進角側に移動するに伴いエンジンの要求燃料量がリーン側に変化することに対応し、安定した燃料が得られるようにするためである。なお、この噴射制御は、点火時期制御同様、アクセルカム開度検出手段からの信号に基づいて行われる。
【0029】
このように本実施例では、アクセルレバー操作開始と同時に、即ち、上記アクセルカム63とスロットルレバー68とが当接するスロットル開度αに到達する以前から点火時期制御が行われる。
【0030】
このように本実施例では、カム開度センサ64によりピックアップポイント以下の時のアクセルカム開度ひいてはスロットル操作量を検出するようにしたので、該開度に基づいて、上記ピックアップポイントに到達するまでの点火時期を制御することができる。その結果、例えばピックアップポイントにおいて、遅角量を急激に減少させた場合と比べて、エンジン回転数の急激な上昇を回避でき、操縦性を向上することができる。
【0031】
次に、図5に基づいて上記第1実施例の第1変形例を説明する。この第1の変形例は、上記第1実施例装置のカム開度センサ64をカムレバー61に取り付けたものである。なお、図2と同一符号は同一又は相当部分を示す。
このように、カム開度センサ64をカムレバー61に設けたので、上記第1実施例と同様に、上記アクセルカム63がスロットルレバー68の球体68aに当接する以前のアクセルカム開度を検出することができ、該開度に基づいて点火時期の制御を行うことができ、もってエンジン回転数の急激な上昇を回避でき、操縦性を向上することができる。
【0032】
次に、図6に基づいて上記第1実施例の第2変形例を説明する。この第2の変形例は、上記第1実施例装置のカム開度センサ64を、図示しないアクセルレバーと上記カムレバー61との間に取り付けたものである。なお、図2と同一符号は同一又は相当部分を示す。
このように、カム開度センサ64をアクセルレバーとカムレバー61との間に設けたので、上記第1実施例と同様に、上記カムアクセル63がスロットルレバー68の球体68aに当接する以前のアクセルカム開度を検出することができ、該開度に基づいて点火時期及び燃料噴射の制御を行うことができ、もってエンジン回転数の急激な上昇を回避でき、操縦性を向上することができる。
【0033】
次に、図7に基づいて上記第1実施例の第3変形例を説明する。この第3の変形例は、上記第1実施例装置と同様のカム開度センサ64a,64bを、カムレバー61とアクセルカム63との間と、上側,中側スロットルバルブ軸66a,66bの間との2箇所に取り付け、上記第1実施例装置におけるスロットルバルブ開度センサ41を除いたものである。なお、図2と同一符号は同一又は相当部分を示す。
このように、カム開度センサ64a,64bを、カムレバー61とアクセルカム63との間と、上側,中側スロットルバルブ軸66a,66bの間とに設けたので、上記第1実施例と同様に、カム開度センサ64aにより、上記アクセルカム63がスロットルレバー68の球体68aに当接する以前のアクセルカム開度を検出することができ、また、カム開度センサ64bにより、上記当接後のスロットルバルブ15の開度を検出することができ、もって上記各開度に基づいて点火時期及び燃料噴射の制御を行うことができ、エンジン回転数の急激な上昇を回避でき、操縦性を向上することができる。
【0034】
次に、図8,9に基づいて請求項2の発明に係る第2実施例の船外機の運転制御装置を説明する。図8は上記船外機エンジンの右側面を模式的に示す図、図9は上記エンジンのアクセルカム70部分の拡大図である。なお、図2と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0035】
本実施例装置では、上記中側のスロットルバルブ軸66bにアクセルカム70を同軸をなすように、かつ回転自在に取り付けている。このアクセルカム70には、図9に示すように、上記スロットルレバー68の端部の係合子68bが摺動自在に係合する係合溝72が形成されており、該溝72の図示左端側に位置するようにピックアップスイッチ(検出スイッチ)73が取り付けられている。この構成により、アクセルレバーが操作されて上記アクセルカム70が図示矢印方向へ回動し、上記操作量が所定値に達すると上記係合子68bにより上記スイッチ73が作動されて、ピックアップポイントの検出がなされるようになっている。
【0036】
次に、本実施例装置の作用効果を説明する。
本実施例装置においても、スロットルバルブ15の開度は、アクセル操作量が上記ピックアップポイントに達するまでは上記開度αに保持される。そして、この場合、上記第1実施例と同様にカム開度センサ64によりアクセルカム70の回動角が検出され、該角に応じてピックアップポイントに達するまでの点火時期及び燃料噴射の制御が行われる。
【0037】
そして、アクセルレバーが上記ピックアップポイントまで操作されると、上記係合子68bにより上記スイッチ73が作動されて、ピックアップポイントが検出され、その後、上記アクセルカム70が上記係合子68b,スロットルレバー68を介して中側スロットルバルブ軸66bを回動させ、さらに上記第1実施例同様に、上記リンク67bの図示上下動により上側,下側のスロットルバルブ軸66a,66cが回動される。従ってこの場合、アクセルカム70の回動角によってスロットルバルブ15の開度が上記カム開度センサ64により検出される。
【0038】
このように、本第2実施例では、アクセルレバーの全操作領域においてカム開度センサ64によりアクセルカム70の回動角を検出するとともに、ピックアップスイッチ73を設けたので、上記第1実施例同様に、操縦性を向上できるとともに、上記第1実施例では必要であったスロットルバルブ開度を検出するセンサ41を不要にできる。
【0039】
ここで、上記実施例では、ピックアップポイントまでについてはアクセルカムセンサからの検出値を用いて、ピックアップポイント以降についてはスロットルセンサからの検出値を用いて点火時期,燃料噴射時期等の制御を行ったが、この方法の場合何れかのセンサが故障すると、該センサの検出域ではエンジンの制御が不能となり、エンジン回転が不安定となったり、エンジン停止してしまったりするおそれがある。
【0040】
上記問題を解消するには、下記▲1▼,▲2▼の方法が有効である。
▲1▼ スロットルセンサ又はアクセルカムセンサの一方の出力電圧が通常使用域を外れた場合には、他方のデータを用いて制御を行う。
【0041】
スロットルセンサが故障した場合には、カムセンサの出力から概略のスロットル開度が検出できる為、帰港するに十分な制御は可能である。またカムセンサが故障した場合には、スロットルセンサが動いている範囲においてはスロットルセンサの出力から概略のカム開度が検出でき、また動かない範囲においては、航走上安全な遅角値,噴射量とすることにより帰港が可能となる。
【0042】
▲2▼ スロットルセンサとアクセルカムセンサの出力を比較し、両者の検出値が予め設定された値より一定値以上ずれた場合は異常と判断し、フェールセーフ制御や警告を行う。この場合、予めスロットル開度に対する実際の航走状態におけるエンジン回転数を記憶しておき、スロットル又はアクセルカムの検出開度,検出されたエンジン回転数と上記記憶値との間に一定以上の差が生じた場合にはセンサの故障と判断し、フェールセーフ制御や警告を行う。
【0043】
スロットルセンサとアクセルカムセンサの値はある関係式によって相関があるので、この関係から大幅にずれた場合は、センサの故障と判断できる。どちらのセンサが故障しているかは、検出されたエンジン回転数と通常使用状態におけるエンジン回転数との比較で判断できる。
【0044】
【発明の効果】
以上のように請求項1の発明に係る船外機の運転制御装置では、アクセル操作子の操作量が所定値以下の時のアクセルカム機構の開度を検出するアクセルカム開度検出手段を設けたので、ピックアップポイント前のアクセル操作量に基づいて点火時期及び燃料噴射の制御を行うことができる効果があり、操縦性を向上することができる効果がある。
【0045】
請求項2の発明の船外機の運転制御装置では、上記アクセルカム開度検出手段により操作子の全操作領域においてアクセルカム機構の開度を検出するとともに、上記操作子の操作量が所定値に達したことを検出する検出スイッチを設けたので、スロットル弁の開度センサを不要にしながらピックアップポイント前,後のアクセルカム開度,スロットル弁開度を検出でき、該開度に基づいて点火時期制御を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による船外機の運転制御装置の概略構成図である。
【図2】上記第1実施例装置のアクセルカム機構を示す側面図である。
【図3】上記第1実施例装置のスロットルバルブの状態を示す模式図である。
【図4】上記第1実施例制御装置のスロットルバルブ開度,アクセルカム開度と点火時期との関係を示す特性図である。
【図5】上記第1実施例装置のアクセルカム機構の第1変形例を示す側面図である。
【図6】上記第1実施例装置のアクセルカム機構の第2変形例を示す側面図である。
【図7】上記第1実施例装置のアクセルカム機構の第3変形例を示す側面図である。
【図8】本発明の第2実施例による船外機の運転制御装置のアクセルカム機構示す側面図である。
【図9】上記第2実施例装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
15 スロットル弁
64 カム開度センサ(アクセルカム開度検出手段)
71 アクセルカム機構
73 ピックアップスイッチ(検出スイッチ)
Claims (2)
- スロットル弁と該スロットル弁の開度を変化させるためのアクセル操作子との間に、該操作子の操作量が所定値に達するまで上記スロットル弁の開度を一定値に保持し、所定値を越えると上記アクセル操作子の操作量とスロットル弁開度とを略比例させるアクセルカム機構を介在させた船外機の運転制御装置において、上記アクセルカム機構を、上記アクセル操作子の操作量の増減に伴ってその開度が増減するように構成するとともに、上記アクセル操作子の操作量が少なくとも上記所定値以下の場合における上記アクセルカム機構の開度を検出するアクセルカム開度検出手段を設け、該アクセルカム開度検出手段からの信号により点火時期を制御することを特徴とする船外機の運転制御装置。
- 請求項1において、上記アクセルカム開度検出手段が、上記アクセル操作子の全操作領域においてアクセルカム開度を検出するようになっており、上記アクセル操作子の操作量が上記所定値に達したことを検出する検出スイッチを設けたことを特徴とする船外機の運転制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27212794A JP3670320B2 (ja) | 1994-11-07 | 1994-11-07 | 船外機の運転制御装置 |
US08/553,891 US5606952A (en) | 1994-11-07 | 1995-11-06 | Engine control system |
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