JP3797395B2

JP3797395B2 - 船舶の推進機

Info

Publication number: JP3797395B2
Application number: JP04326697A
Authority: JP
Inventors: 準本瀬
Original assignee: ヤマハマリン株式会社
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: JPH10238397A; US6030261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、運転履歴を記憶可能な船舶の推進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、船舶に搭載した推進機では、内燃機関の運転により推進力を得ているが、内燃機関に何らかの故障が生じても内燃機関が始動できなかったり、運転途中で停止しなかったら、運転者は故障の発生を知ることができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、例えば、センサ情報、点火時期、燃料噴射時間等の運転状態がどのような状態にあったかを記録し、原因調査、修理のための情報として活用できれば作業の効率アップにつながる。このように、推進機の運転履歴を保存しておき、この運転履歴を定期的に読み出して整備すると、故障の発生を事前に防ぐことができる。ところで、推進機の運転履歴を保存するには、莫大な記憶容量が必要になり記憶手段が大型化し、配置スペースの確保が容易でなく、コストも嵩む。また、定期的な点検時等に、膨大な履歴情報を読み出して点検するには、時間と労力がかかる。
【０００４】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、莫大な記憶容量を必要とすることなく運転履歴を保存でき、配置スペースを過大に占有することなく、低コストで運転情報を記憶、読み出しが可能な船舶の推進機を提供することを目的としている。また、故障時のデータを保存する確率を高めることが可能な船舶の推進機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、
請求項１記載の発明は、内燃機関により推進力を得る船舶の推進機において、
前記内燃機関のセンサ情報、点火時期、燃料噴射時間等の運転情報を得る運転情報入力手段と、
前記得られた運転情報を記憶する運転情報記憶手段と、
前記内燃機関の運転開始後所定の期間毎に前記運転情報入力手段から得られる運転情報を前記運転情報記憶手段へ順次格納していき、記憶容量上限に達したときは再び先頭の格納アドレスに戻って格納する運転情報書込手段と、
前記運転情報記憶手段に記憶された運転情報を読み出す運転情報読出手段とを備え、
前記運転情報書込手段は、
所定のエンジン回転数、所定のスロットル開度以上の時に、スロットルを所定値以上動かしていない状態で前記エンジン回転数が所定値以下となった場合、その時の運転情報を前記運転情報記憶手段から前記異常情報記憶手段に転送して記憶することを特徴としている。
内燃機関の運転開始後所定の期間毎に運転情報を運転情報記憶手段へ順次格納し、記憶容量上限に達したときは再び先頭の格納アドレスに戻って格納するため、莫大な記憶容量を必要とすることなく運転履歴を保存でき、配置スペースを過大に占有することなく、低コストで運転情報を記憶、読み出しが可能であり、運転履歴を定期的に読み出して整備することで、故障の発生を事前に防ぐことができる。また、推進機の使用状況は、高回転、高負荷となる場合が多く、故障が発生する傾向としては、振動や発熱が多い上記の状態に発生しやすい。また、推進機の運転操作のパターンの特徴として、自動車のように前後車両の間隔の調整等のためにスロットルを頻繁に開閉することはなく、一度クルージング状態になればスロットル操作は波の乗り越えなど以外には大きく操作しないことがある。このため、何らかの故障が発生し、スロットル開度を閉じていないにも拘らず、エンジン回転数が低下した場合、その発生時点からさかのぼって、運転情報を保存できる。また、異常情報記憶手段の内容は、常時更新でないため再運転しても転送条件が成立せねば記憶が残り、運転履歴を定期的に読み出して整備することで、故障の発生を事前に防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。この発明の実施の形態は、船外機に搭載される内燃機関に適用したものであり、図１は船舶に船外機を搭載した状態を示す図、図２は船外機の構成を示す図である。
【０００９】
船舶１は水面２に浮かべられており、矢印Ｆｒは船舶１の前進方向を示し、以下の説明で左右とは前進方向に向かっていうものとする。船舶１の船体３の後部には、推進機としての船外機４が着脱自在に装着されている。船外機４は、船体３の後部に着脱自在に取り付けられるクランプブラケット６と、クランプブラケット６に枢支軸７を介して上下回動自在に枢支されるスイべルブラケット８と、このスイベルブラケット８を上下方向に回動させる油圧シリンダ９と、スイベルブラケット８に支持される推進ユニット１０とを備えている。
【００１０】
推進ユニット１０は、スイベルブラケット８に支持されるケース１２を有し、このケース１２の上部に内燃機関１３が取り付けられ、内燃機関１３をその上方から覆うカウリング１４が設けられている。内燃機関１３の下方でケースｌ２内には軸心がほぼ垂直の動力伝達軸１５が設けられ、また、ケース１２の下端部には軸心が前後方向に延び、動力伝達軸１５に連結されたプロぺラ軸ｌ６が回転自在に支持されており、プロペラ軸１６にはプロペラ１７が取り付けられている。
【００１１】
船体３には燃料タンク４１が配設されており、燃料タンク４１は、手動の低圧燃料ポンプ４８、チューブ５０を介して燃料供給装置３９に接続されている。内燃機関１３は、水冷式２サイクルＶ型６気筒クランク軸縦置きエンジンで、ケース１２に支持されるクランクケース２０を有し、クランクケース２０には軸心がほぼ垂直のクランク軸２１が回転自在に支持されている。クランクケース２０には、各気筒を構成するシリンダ本体２２がＶ字型をなすように突設されている。シリンダ本体２２には各気筒毎にシリンダ穴２３が形成され、各シリンダ穴２３にそれぞれピストン２４が摺動自在に嵌合され、これら各ピストン２４はコンロッド２５によりクランク軸２１に連結されている。
【００１２】
また、シリンダ本体２２には、排気通路７９が各気筒毎に形成され、さらにクランクケース２０にはその内外を連通させる吸気ポート２７が各気筒毎に形成されている。吸気ポート２７には、カウリング１４内の大気に開口する吸気装置２６が接続されている。この吸気装置２６は、吸気ポート２７に連通する吸気管２８と、この吸気管２８の上流側端部に取り付けられる吸気取入ハウジング３２を備え、吸気取入ハウジング３２には吸気口３３が形成されている。吸気管２８と吸気取入ハウジング３２の内部は互いに連通して吸気通路３０を形成しており、吸気取入ハウジング３２の外部から外気が吸気口３３、吸気通路３０、吸気ポート２７を経てクランクケース２０の内部に流入可能とされている。各吸気ポート２７にはそれぞれリード弁２９が設けられ、また、各吸気管２８には吸気通路３０の断面積を手動操作により調節するスロットル弁３１が設けられている。各シリンダ本体２２内で、シリンダ本体２２とピストン２４とで囲まれた空間が燃焼室３４であり、この燃焼室３４に対向して点火プラグ３５が配設されている。
【００１３】
各吸気管２８には、各気筒毎に燃料噴射弁３７が取り付けられ、各燃料噴射弁３７は磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式であり、リード弁２９よりも上流側の吸気通路３０内に燃料を噴射可能にしている。各燃料噴射弁３７には燃料を供給する燃料供給装置３９が設けられている。燃料供給装置３９は、各燃料噴射弁３７の各上流端を互いに連通させる燃料レール３８を有し、シリンダ本体２２の側壁にはべーパセパレータタンク４２が取り付けられ、ベーパセパレータタンク４２に燃料を供給可能とする手動の低圧燃料ポンプ４８、ダイヤフラム式の低圧燃料ポンプ４９とが設けられ、これら低圧燃料ポンプ４８、４９の間にはチューブ５０とフィルタ５１とが介設されている。
【００１４】
また、燃料供給装置３９には、べーパセパレータタンク４２内の燃料を加圧し高圧にして燃料レール３８に供給する高圧燃料ポンプ５２が設けられている。高圧燃料ポンプ５２は、配管５３により燃料レール３８に連結され、高圧燃料ポンプ５２の駆動により、べーパセパレータタンク４２内の燃料が加圧されて配管５３と燃料レール３８を経て各燃料噴射弁３７に供給される。また、燃料レール３８は、配管５４及びレギュレータ弁５９を介してべーパセパレータタンク４２内の上部に連結され、レギュレータ弁５９により、各燃料噴射弁３７に供給される燃料圧力が所定の高圧に調圧され、そして、燃料噴射弁３７はこの圧力に基づいて燃料を噴射する。
【００１５】
シリンダ本体２２の近傍にオイルタンク７５が配設されており、オイルタンク７５内のオイルは、オイルポンプ７６によりべーパセパレータタンク４２内に供給されここで燃料と混合されて、燃料噴射弁３７を通って燃焼室３４に供給され、内燃機関１３の潤滑を行うようにしている。また、シリンダ本体２２の６つの気筒の内、１つの気筒▲１▼の近傍にＯ₂センサ７０が取り付けられている。
【００１６】
次に、燃料噴射制御について説明する。制御装置６８には、内燃機関１３の運転状態、船外機４や船舶１の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。すなわち、センサとして、クランク軸２１の回転角（回転数）を検出するクランク角センサ９０、クランクケース２０内の圧力を検出するクランク室内圧センサ９１、各気筒▲１▼〜▲６▼内の圧力を検出する筒内圧センサ９２、吸気通路３０内の温度を検出する吸気温度センサ９３、シリンダ本体２２の温度を検出するエンジン温度センサ９４、各気筒▲１▼〜▲６▼内の背圧を検出する背圧センサ９５、スロットル弁３１の開度を検出するスロットル開度センサ９６、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ９７、内燃機関１３の振動数を検出するエンジン振動センサ９８、内燃機関１３のマウント高さを検出するエンジンマウント高さ検出センサ９９、船外機４の動力伝達装置のニュートラル状態を検出するニュートラルセンサ１００、船外機４の上下回動位置を検出するトリム角検出センサ１０１、船舶１の速度を検出する船速センサ１０２、船舶１の姿勢を検出する船舶姿勢センサ１０３、大気圧を検出する大気圧センサ１０４、オイルレベルセンサ１０５が設けられ、そして、気筒▲１▼の近傍にＯ₂センサ７０が設けられている。
【００１７】
制御装置６８は、これら各種センサの検出信号を演算処理し、制御信号を点火プラグ３５、燃料噴射弁３７、スロットル弁３１及びＩＳＣ８９に伝送する。空燃比制御は、Ｏ₂センサ７０の検出信号（電圧値）に基づき、フィードバック制御による燃料噴射量の制御を行う。空燃比がリーン側からリッチ側になると燃料噴射量を減少させるように制御し、この制御により次第に空燃比がリーン側に変化してゆき、空燃比がリッチ側からリーン側になると燃料噴射量を増大させるように制御することにより、平均的に理論空燃比（空気過剰率λ＝１）となるように燃料噴射量を制御する。この実施の形態では、気筒▲１▼についてはフィードバック制御により理論空燃比となるように燃料噴射量を制御すると共に、残りの気筒▲２▼〜▲６▼については、気筒▲１▼の空燃比を用い、各気筒▲２▼〜▲６▼の状態に応じて燃料噴射量を補正するように制御する。
【００１８】
この制御装置６８には、運転情報入力手段Ａ、運転情報書込手段Ｂ、運転情報記憶手段Ｃ及び運転情報読出手段Ｄとが備えられている。運転情報入力手段Ａは、内燃機関１３のセンサ情報、点火時期、燃料噴射時間等の運転情報を得る。また、運転情報書込手段Ｂは、内燃機関１３の運転開始後所定の期間毎に運転情報入力手段Ａから得られる運転情報を運転情報記憶手段Ｃへ順次格納していき、記憶容量上限に達したときは再び先頭の格納アドレスに戻って格納する。運転情報記憶手段Ｃは、例えばＥ²ＰＲＯＭ等から構成され、情報を書き換え可能なメモリにより構成される。運転情報読出手段Ｄは、運転情報記憶手段Ｃに記憶された運転情報を読み出し、例えばデータモニタ等の表示手段Ｅに表示される。
【００１９】
このように、内燃機関１３の運転開始後所定の期間毎に運転情報を運転情報記憶手段Ｃへ順次格納し、記憶容量上限に達したときは再び先頭の格納アドレスに戻って格納するため、莫大な記憶容量を必要とすることなく運転履歴を保存できる。このため、運転情報記憶手段Ｃとしての例えばＥ²ＰＲＯＭ等を小型あるいは少ない個数のものを用いることができ配置スペースを過大に占有することなく、低コストで運転情報を記憶、読み出しが可能である。
【００２０】
また、センサ情報、点火時期、燃料噴射時間等の運転状態がどのような状態にあったかを記録し、原因調査、修理のための情報として活用でき作業の効率アップになる。このように、推進機の運転履歴を保存しておき、この運転履歴を定期的に読み出して整備し、故障の発生を事前に防ぐことができる。
【００２１】
次に、この制御装置６８のさらに具体的な実施の形態を、図３乃至図５に基づいて説明する。図３は制御装置の概略ブロック図である。
【００２２】
この実施の形態の制御装置６８は、電源回路２００、入力インターフェース２０１、出力インターフェース２０２、ＣＰＵ２０３、第１記憶手段２０４、第２記憶手段２０５及び通信インターフェース２０６を有している。電源回路２００には、バッテリ２０７からの電力を所定の電源電圧にしてＣＰＵ２０３に送り、これによりＣＰＵ２０３が起動する。入力インターフェース２０１は、スロットル開度センサ９６、吸気温度センサ９３及びエンジン温度センサ９４等の各種センサからの運転情報をＣＰＵ２０３に送る。ＣＰＵ２０３は、これらの運転情報に基づきイグナイタ２１０、燃料噴射弁３７及び低圧燃料ポンプ４８、４９等を制御する。
【００２３】
ＣＰＵ２０３は、運転情報入力手段Ａ、運転情報書込手段Ｂ及び運転情報読出手段Ｄを備えている。第１記憶手段２０４は、運転情報記憶手段Ｃを構成し、第２記憶手段２０５は、異常情報記憶手段Ｆを構成している。
【００２４】
運転情報書込手段Ｂが、運転情報入力手段Ａからの運転情報の異常を判断して異常の場合には、第１記憶手段２０４の運転情報記憶手段Ｃに記憶した運転情報を、第２記憶手段２０５の異常情報記憶手段Ｆに転送して記憶する。このように故障時のデータを保存する確率を高め、運転情報読出手段Ｄから運転情報を通信インターフェース２０６を介してデータモニタ等の表示手段Ｅに表示して故障が発生した原因調査を実施することにより、効率的に調査が実施でき、異常情報を表示することで、故障の発生を容易に確認することができる。
【００２５】
この実施の形態では、運転情報書込手段Ｂが、所定のエンジン回転数、所定のスロットル開度以上の時に、スロットルを所定値以上動かしていない状態でエンジン回転数が所定値以下となった場合、その時の運転情報を第１記憶手段２０４の運転情報記憶手段Ｃから第２記憶手段２０５の異常情報記憶手段Ｆに転送して記憶する。船舶に搭載される推進機としての船外機の使用状況は、高回転、高負荷となる場合が多く、故障が発生する傾向としては、振動や発熱が多い上記の状態に発生しやすい。また、船外機の運転操作のパターンの特徴として、自動車のように前後車両の間隔の調整等のためにスロットルを頻繁に開閉することはなく、一度クルージング状態になればスロットル操作は波の乗り越えなど以外には大きく操作しないことがある。このため、何らかの故障が発生し、スロットル開度を閉じていないにも拘らず、エンジン回転数が低下した場合、その発生時点からさかのぼって、運転情報を保存できる。また、第２記憶手段２０５の異常情報記憶手段Ｆの内容は、常時更新でないため再運転しても転送条件が成立せねば記憶が残り、運転履歴を定期的に読み出して整備することで、故障の発生を事前に防ぐことができる。
【００２６】
図４は運転情報記憶手段への記憶フローチャートである。運転情報記憶の処理が開始されると（ステップａ１）、エンジン回転数が所定回転数の例えば７００ｒｐｍ以上か否かの判断を行い（ステップｂ１）、７００ｒｐｍ以上の場合には、エンジン始動とこの始動の判定の処理を開始する（ステップｃ１）。
【００２７】
ステップｄ１で、始動判定から３秒以上経過したか否かを判断し、３秒以上経過すると現在の運転情報を先頭の格納アドレスに保存する（ステップｅ１）。ステップｆ１で１秒以上経過したか否かを判断し、１秒以上経過すると現在の運転情報を次の格納アドレスに保存する（ステップｇ１）。ステップｈ１で最終の格納アドレスに達したか否かを判断し、最終の格納アドレスに達していない場合にはステップｆ１へ移行して前記したように１秒以上経過する毎に現在の運転情報を次の格納アドレスに記憶していき、これを最終の格納アドレスに達するまで行う。
【００２８】
最終の格納アドレスに達すると、先頭の格納アドレスから更新し（ステップｉ１）、ステップｅ１へ移行して先頭の格納アドレスから記憶を行う。
【００２９】
図５は異常情報記憶手段への転送フローチャートである。運転情報記憶の処理が開始されると（ステップａ２）、エンジン回転数が所定回転数の例えば４０００ｒｐｍ以上か否かの判断を行い（ステップｂ２）、４０００ｒｐｍ以上の場合には、スロットル開度センサ９６の電圧値が例えば３Ｖ以上か否かを判断する（ステップｃ２）。スロットル開度センサ９６の電圧値が例えば３Ｖ以上の場合には、その電圧値を保存する（ステップｄ２）。
【００３０】
この実施の形態では、エンジン回転数が所定回転数の例えば４０００ｒｐｍ以上で、例えば３５００ｒｐｍ以下のスロットル開度を作動させることが少ない回転が安定したエンジン回転領域、例えばクルージング領域でスロットル開度センサ９６の出力電圧異常を判定することで故障を確実に検出することができるようにしている。
【００３１】
次に、ステップｅ２で、２秒以上経過したか否かを判断し、２秒以上経過すると保存した電圧値と現在の電圧値とを比較して、その電圧値の差が例えば０．５Ｖ以下か否かを判断し（ステップｆ２）、０．５Ｖ以下の場合には定常運転に入ったと判定する（ステップｇ２）。定常運転状態で、エンジン回転数が所定回転数の例えば３５００ｒｐｍ以上か否かの判断を行い（ステップｈ２）、３５００ｒｐｍ以下の場合には、保存した電圧値と現在の電圧値とを比較して、その電圧値の差が例えば０．５Ｖ以下か否かを判断し（ステップｉ２）、０．５Ｖ以下でない場合にはスロットルを戻したと判定する（ステップｊ２）。ステップｉ２で、電圧値の差が例えば０．５Ｖ以下の場合には、内燃機関１３の異常と判断し、そのときの運転情報を第１記憶手段２０４の運転情報記憶手段Ｃから第２記憶手段２０５の異常情報記憶手段Ｆに転送して記憶する。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の発明では、内燃機関の運転開始後所定の期間毎に運転情報を運転情報記憶手段へ順次格納し、記憶容量上限に達したときは再び先頭の格納アドレスに戻って格納するため、莫大な記憶容量を必要とすることなく運転履歴を保存でき、配置スペースを過大に占有することなく、低コストで運転情報を記憶、読み出しが可能であり、運転履歴を定期的に読み出して整備すると、故障の発生を事前に防ぐことができる。また、運転情報の異常を判断して異常の場合には、運転情報記憶手段から運転情報を異常情報記憶手段に転送して記憶するから、故障時のデータを保存する確率を高め、故障が発生した原因調査を実施することにより、効率的に調査が実施できる。また、推進機の運転操作のパターンの特徴として、自動車のように前後車両の間隔の調整等のためにスロットルを頻繁に開閉することはなく、一度クルージング状態になればスロットル操作は波の乗り越えなど以外には大きく操作しないことがあるため、何らかの故障が発生し、スロットル開度を閉じていないにも拘らず、エンジン回転数が低下した場合、その発生時点からさかのぼって、運転情報を保存できる。また、異常情報記憶手段の内容は、常時更新でないため再運転しても転送条件が成立せねば記憶が残り、運転履歴を定期的に読み出して整備することで、故障の発生を事前に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】船舶に船外機を搭載した状態を示す図である。
【図２】船外機の構成を示す図である。
【図３】制御装置の概略ブロック図である。
【図４】運転情報記憶手段への記憶フローチャートである。
【図５】異常情報記憶手段への転送フローチャートである。
【符号の説明】
１３内燃機関
３１スロットル弁
９６スロットル開度センサ
Ａ運転情報入力手段
Ｂ運転情報書込手段
Ｃ運転情報記憶手段
Ｄ運転情報読出手段

Claims

内燃機関により推進力を得る船舶の推進機において、
前記内燃機関のセンサ情報、点火時期、燃料噴射時間等の運転情報を得る運転情報入力手段と、
前記得られた運転情報を記憶する運転情報記憶手段と、
前記内燃機関の運転開始後所定の期間毎に前記運転情報入力手段から得られる運転情報を前記運転情報記憶手段へ順次格納していき、記憶容量上限に達したときは再び先頭の格納アドレスに戻って格納する運転情報書込手段と、
前記運転情報記憶手段に記憶された運転情報を読み出す運転情報読出手段とを備え、
前記運転情報書込手段は、
所定のエンジン回転数、所定のスロットル開度以上の時に、スロットルを所定値以上動かしていない状態で前記エンジン回転数が所定値以下となった場合、その時の運転情報を前記運転情報記憶手段から前記異常情報記憶手段に転送して記憶することを特徴とする船舶の推進機。