JP5237152B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンに搭載されるエンジン制御装置の技術に関する。詳しくはクラッチセンサー故障時もエンジン制御が可能なエンジン制御装置に関する。
一般的に、エンジンの動力によって駆動する舶用主機等には、エンジンとプロペラとの間にエンジンの動力の伝達を断接するクラッチが設けられ、クラッチを操作することで、運転状態に応じて適切にエンジンの動力を伝達することが出来る。また、クラッチの位置を検出するクラッチ位置検出センサーを設け、クラッチの状態に基づいてエンジンの制御を行うエンジン制御装置が知られている。しかし、舶用主機等の振動によりクラッチ位置検出センサーが誤検出したり故障した場合、エンジン制御が不安定になるという不具合があった。
そこで、クラッチ位置検出センサーを複数設け、各クラッチ位置検出センサーの組み合わせによりクラッチの位置を検出することで、クラッチ位置検出センサーの誤作動の可能性を低減し、一のセンサーが故障しても他のセンサーによってクラッチの位置を検出できるようにしたクラッチを備えるエンジン制御装置の技術は公知である。
しかし、クラッチ位置検出センサーの故障による誤作動やエンジン制御への影響は低減されるが、複数のクラッチ位置検出センサーが故障した場合には、エンジン制御が不安定になるという問題点があった。
特公平6−89792号公報
本発明は、上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、クラッチ位置検出センサーに異常が発生しても適正なエンジン制御が可能となるエンジン制御装置の提供を目的とする。
請求項1においては、電子ガバナを備えるエンジンと、前記エンジンの動力の伝達を断接するクラッチと、前記エンジンの動力を一方向の回転力として伝達する第一の位置と、前記エンジンの動力を他方向の回転力として伝達する第二の位置と、前記エンジンの動力を伝達しない第三の位置と、に切り換えるクラッチと、前記クラッチの切り換え位置を検出するクラッチ位置検出手段と、前記クラッチ位置検出手段により検出される前記クラッチの切り換え位置と、前記電子ガバナの操作量により算出される前記エンジンの動力と、に基づいて前記エンジンを制御する制御手段と、を具備するエンジン制御装置であって、前記制御手段は、前記クラッチの切り換え位置が第一の位置または第二の位置における最小の動力を第一設定値として設定され、前記クラッチの切り換え位置が第三の位置における最大の動力を第二設定値として設定され、前記クラッチの切り換え位置が第一の位置または第二の位置であって、前記動力が第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合、前記クラッチ状態検出手段が異常であると判定し、前記クラッチの切り換え位置が第三の位置であって、前記動力が第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、前記クラッチの切り換え位置が第一の位置かつ第二の位置である状態が所定時間以上継続している場合、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定することを特徴とするものである。
請求項2においては、前記制御手段は、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの制御ゲインを低くし、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの制御ゲインを高くすることを特徴とするものである。
請求項3においては、前記制御手段は、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの出力操作を無効とし、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの出力操作を有効とするものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1の如く構成したので、クラッチ位置検出手段が検出するクラッチの切り換え位置と電子ガバナの操作量等から算出される動力とからエンジンの動力が伝達されているかどうか判定することができる。これにより、クラッチ位置検出手段に異常が発生しても適正なエンジン制御が可能となる。
請求項2の如く構成したので、クラッチ位置検出手段が検出するクラッチの切り換え位置と電子ガバナの操作量等から算出される動力とに基づいてエンジンの制御ゲインを変更することができる。これにより、クラッチ位置検出手段に異常が発生しても適正なエンジン制御が可能となる。
請求項3の如く構成したので、クラッチ位置検出手段が検出するクラッチの切り換え位置と電子ガバナの操作量等から算出される動力とに基づいてエンジンの操作を無効にすることができる。これにより、クラッチ位置検出手段に異常が発生しても適正なエンジン制御が可能となる。
本発明の第一実施形態に係るエンジン制御装置を示す概略図。 本発明に係るエンジン制御装置の制御手順を示すフローチャート図。 本発明に係るエンジン制御装置の制御手順を示すフローチャート図。 本発明に係るエンジン制御装置の制御手順を示すフローチャート図。
次に、図1を用いて本発明に係るエンジン制御装置の第一実施形態であるエンジン制御装置40について説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る船舶1の概略構成について説明する。
船舶1は、エンジン10の動力によりプロペラ30等を作動させて、水上を進行するものである。船舶1は、エンジン10と、クラッチ20と、プロペラ30と、エンジン制御装置40等から構成される。
エンジン10は、燃料の燃焼により動力Wを発生させるものである。エンジン10は、燃料を燃焼させる図示しない燃焼室等を備えるエンジン10に、前記燃焼室に供給する燃料の供給量等を調整する電子ガバナ11を備える。エンジン10は、燃料の燃焼により発生する動力を動力Wとして出力する。
クラッチ20は、動力Wの伝達を断接するものである。クラッチ20は、エンジン10とプロペラ30との間に設けられ、エンジン10の動力Wをプロペラ30に伝達する。クラッチ20は、エンジン10が発生させる動力Wを一方向の回転力として伝達する第一の位置P1と、エンジン10の動力Wを他方向の回転力として伝達する第二の位置P2と、エンジン10の動力Wを伝達しない第三の位置P3とにクラッチ操作具21によって切り換え可能に構成される。
プロペラ30は、船舶の推進力を発生させるものである。プロペラ30は、クラッチ20に接続され、クラッチ20を介して伝達されるエンジン10の動力Wによって駆動される。
プロペラ30は、具体的には、クラッチ20によりエンジン10の動力Wが一方向の回転力として伝達される場合は船舶1を前進させ、他方向の回転力として伝達される場合は船舶1を後進させる。
エンジン制御装置40は、エンジン10の出力制御を行うものである。エンジン制御装置40は、エンジン10の動力Wやクラッチ20の切り換え位置Pに基づいて、制御ゲインGの切り換えや、アクセル42を介して入力されるエンジン10の出力命令の可否を判断することで、適切にエンジン10の出力制御を行う。
次に、図1を用いてエンジン制御装置40の構成について説明する。
エンジン制御装置40は、図1に示すように、クラッチ位置検出手段(以下、「クラッチ位置検出センサー」と言う)41と、アクセル42(回転数設定手段)と、制御手段(以下、「ECU」と言う)43等から構成される。
クラッチ位置検出センサー41は、クラッチ20の切り換え位置Pを検出するものである。クラッチ位置検出センサー41は、クラッチ20に配設され、検出するクラッチ20の切り換え位置PをECU43に伝送する。
アクセル42は、エンジン10の動力Wについての指令を入力するものである。アクセル42は、図示しない運転席等に設けられ、操船者によって入力されるエンジン10の動力Wについての出力指令をECU43に伝送する。
ECU43は、クラッチ位置検出センサー41、アクセル42から入力される値に基づいて電子ガバナ11等を含むエンジン10の制御を行うものである。ECU43は、具体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。ECU43には、電子ガバナ11等を含むエンジン10の動作を制御するための種々のプログラム及びデータが格納される。ECU43は、前記プログラム等に基づいて、電子ガバナ11の操作量等からエンジンの動力Wを算出し、クラッチ20の切り換え位置Pに応じてエンジン10の制御ゲインGをLowまたはHighに変更する制御等を行う。また、ECU43には、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1または第二の位置P2における動力Wの最小値が第一設定値として設定され、クラッチ20の切り換え位置Pが第三の位置P3における動力Wの最大値が第二設定値として設定される。
ECU43は、電子ガバナ11に接続され、電子ガバナ11の動作を制御することで、エンジン10の動力Wを算出し、エンジン10の動作を制御することが可能である。
ECU43は、クラッチ位置検出センサー41に接続され、クラッチ位置検出センサー41に入力されるクラッチ20の切り換え位置Pを取得することが可能である。
ECU43は、アクセル42に接続され、アクセル42に入力されるエンジン10の動力Wについての出力指令を取得することが可能である。
次に、本発明の第一実施形態に係る船舶1のエンジン制御装置40による制御態様について説明する。
エンジン制御装置40は、通常の運転状態においてクラッチ位置検出センサー41が検出するクラッチ20の切り換え位置Pから船舶1の運転状態を判断し、エンジン10の制御ゲインGの変更およびエンジン10の動力Wにおける出力設定の制御を行う。この際、クラッチ位置検出センサー41に異常が発生している場合、クラッチ20の切り換え位置Pと、電子ガバナ11の操作量等から算出される動力Wの値と、からクラッチ位置検出センサー41の異常判定を行うとともに、エンジン10の制御ゲインGの変更およびエンジン10の出力設定の制御を行う。なお、制御ゲインとは、フィードバック制御を行う場合の比例ゲインまたは微分ゲインまたは積分ゲインである。
以下では、ECU43による制御態様について、図2、図3および図4を用いて具体的に説明する。
ECU43は、図2に示すように、クラッチ操作具21が操作されると、制御段階をステップS110に移行する。
ステップS110において、ECU43は、クラッチ位置検出センサー41からクラッチ20の切り換え位置Pを取得した後、制御段階をステップS120へ移行する。
ステップS120において、ECU43は、取得したクラッチ20の切り換え位置Pが、第一の位置P1もしくは第二の位置P2か否かを判定する。具体的には第一の位置P1は正回転、第二の位置P2は逆回転とする。
その結果、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1もしくは第二の位置P2の場合は制御段階をステップS130へ移行する。
また、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1もしくは第二の位置P2でない場合は制御段階をステップS320(図3参照)へ移行する。
ステップS130において、ECU43は、電子ガバナの操作量等から動力Wを算出した後、制御段階をステップS140へ移行する。
ステップS140において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第二設定値以下か否かを判定する。
その結果、動力Wの値が第二設定値以下の場合は制御段階をステップS150へ移行する。
また、動力Wの値が第二設定値以下でない場合は制御段階をステップS240へ移行する。
ステップS150において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続したか否か判定する。
その結果、動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続した場合は制御段階をステップS160へ移行する。
また、動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続しない場合は制御段階をステップS130へ移行する。
ステップS160において、ECU43は、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定した後、制御段階をステップS170へ移行する。
ステップS170において、ECU43は、クラッチ20の切り換え位置Pが第三の位置P3であると判定した後、制御段階をステップS180へ移行する。
ステップS180において、ECU43は、エンジン10の制御ゲインGをLowに変更した後、制御段階をステップS190へ移行する。制御ゲインGをLowとすることにより安定した制御状態となる。
ステップS190において、ECU43は、アクセル42によるエンジン10の出力操作を無効化した後、制御段階をステップS110へ移行する。
ステップS240において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続したか否か判定する。
その結果、動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続した場合は制御段階をステップS250へ移行する。
また、動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続しない場合は制御段階をステップS130へ移行する。
ステップS250において、ECU43は、クラッチ位置検出センサー41が正常であると判定した後、制御段階をステップS260へ移行する。
ステップS260において、ECU43は、エンジン10の制御を継続し、制御段階をステップS110へ移行する。
図3に示すように、ステップS320において、ECU43は、取得したクラッチ20の切り換え位置Pが、第一の位置P1かつ第二の位置P2か否かを判定する。
その結果、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1かつ第二の位置P2の場合は制御段階をステップS330へ移行する。
また、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1かつ第二の位置P2でない場合は制御段階をステップS520(図4参照)へ移行する。
ステップS330において、ECU43は、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定した後、制御段階をステップS340へ移行する。
ステップS340において、ECU43は、電子ガバナ11の操作量等から動力Wの値を算出した後、制御段階をステップS350へ移行する。
ステップS350において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第二設定値以下か否かを判定する。
その結果、動力Wの値が第二設定値以下の場合は制御段階をステップS360へ移行する。
また、動力Wの値が第二設定値以下でない場合は制御段階をステップS450へ移行する。
ステップS360において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続したか否か判定する。
その結果、動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続した場合は制御段階をステップS370へ移行する。
また、動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続しない場合は制御段階をステップS340へ移行する。
ステップS370において、ECU43は、クラッチ20の切り換え位置Pが第三の位置P3であると判定した後、制御段階をステップS380へ移行する。
ステップS380において、ECU43は、エンジン10の制御ゲインGをLowに変更した後、制御段階をステップS390へ移行する。
ステップS390において、ECU43は、アクセル42によるエンジン10の出力操作を無効化した後、制御段階をステップS110(図2参照)へ移行する。
ステップS450において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続したか否か判定する。
その結果、動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続した場合は制御段階をステップS460へ移行する。
また、動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続しない場合は制御段階をステップS340へ移行する。
ステップS460において、ECU43は、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1または第二の位置P2であると判定した後、制御段階をステップS470へ移行する。
ステップS470において、ECU43は、エンジン10の制御ゲインGをHighに変更した後、制御段階をステップS480へ移行する。
ステップS480において、ECU43は、アクセル42によるエンジン10の出力操作を有効化した後、制御段階をステップS110(図2参照)へ移行する。
ステップS520において、ECU43は、電子ガバナ11の操作量等から動力Wの値を算出した後、制御段階をステップS530へ移行する。
図4に示すように、ステップS530において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第二設定値以下か否かを判定する。
その結果、動力Wの値が第二設定値以下の場合は制御段階をステップS540へ移行する。
また、動力Wの値が第二設定値以下でない場合は制御段階をステップS630へ移行する。
ステップS540において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続したか否か判定する。
その結果、動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続した場合は制御段階をステップS550へ移行する。
また、動力Wの値が、第二設定値以下の状態を所定時間継続しない場合は制御段階をステップS520へ移行する。
ステップS550において、ECU43は、クラッチ位置検出センサー41が正常であると判定した後、制御段階をステップS560へ移行する。
ステップS560において、ECU43は、エンジン10の制御継続し、制御段階をステップS110(図2参照)へ移行する。
ステップS630において、ECU43は、算出した動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続したか否か判定する。
その結果、動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続した場合は制御段階をステップS640へ移行する。
また、動力Wの値が、第一設定値以上の状態を所定時間継続しない場合は制御段階をステップS520へ移行する。
ステップS640において、ECU43は、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定した後、制御段階をステップS650へ移行する。
ステップS650において、ECU43は、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1または第二の位置P2であると判定した後、制御段階をステップS660へ移行する。
ステップS660において、ECU43は、エンジン10の制御ゲインGをHighに変更した後、制御段階をステップS670へ移行する。
ステップS670において、ECU43は、アクセル42によるエンジン10の出力操作を有効化した後、制御段階をステップS110(図2参照)へ移行する。
以上の如く、電子ガバナ11を備えるエンジン10と、エンジン10の動力Wの伝達を断接するクラッチ20と、エンジン10の動力Wを一方向の動力Wとして伝達する第一の位置P1と、エンジン10の動力Wを他方向の動力Wとして伝達する第二の位置P2と、エンジン10の動力Wを伝達しない第三の位置P3とに切り換えるクラッチ20と、クラッチ20の切り換え位置Pを検出するクラッチ位置検出手段であるクラッチ位置検出センサー41と、クラッチ位置検出センサー41により検出されるクラッチ20の切り換え位置Pと、電子ガバナ11の操作量により算出されるエンジン10の動力Wと、に基づいてエンジン10を制御する制御手段であるECU43と、を具備するエンジン制御装置40であって、ECU43は、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1または第二の位置P2における最小の動力Wを第一設定値として設定され、クラッチ20の切り換え位置Pが第三の位置P3における最大の動力Wを第二設定値として設定され、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1または第二の位置P2であって、動力Wが第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定し、クラッチ20の切り換え位置Pが第三の位置P3であって、動力Wが第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定し、クラッチ20の切り換え位置Pが第一の位置P1かつ第二の位置P2である状態が所定時間以上継続している場合、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定することを特徴とするものである。
このように構成することで、クラッチ20の切り換え位置Pと動力Wとからエンジン10の動力Wが伝達されているかどうか判定することができる。これにより、クラッチ位置検出センサー41に異常が発生しても適正なエンジン制御が可能とすることができる。
また、エンジン制御装置40は、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定し、かつ動力Wが第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合にエンジン10の制御ゲインGを低くし、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定し、かつ動力Wが第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合にエンジン10の制御ゲインGを高くすることを特徴とするものである。
このように構成することで、クラッチ20の切り換え位置Pと動力Wとに基づいてエンジン10の制御ゲインGを変更することができる。これにより、クラッチ位置検出センサー41に異常が発生しても適正なエンジン制御が可能とすることができる。
また、エンジン制御装置40は、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定し、かつ動力Wが第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合にエンジン10の出力操作を無効とし、クラッチ位置検出センサー41が異常であると判定し、かつ動力Wが第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合にエンジン10の出力操作を有効とすることを特徴とするものである。
このように構成することで、クラッチ20の切り換え位置Pと動力Wとに基づいてエンジン10の操作を無効にすることができる。これにより、クラッチ位置検出センサー41に異常が発生しても適正なエンジン制御が可能とすることができる。
10 エンジン
11 電子ガバナ
20 クラッチ
41 クラッチ位置検出センサー
42 動力検出センサー
43 ECU
W 動力
P 切り換え位置
P1 第一の位置
P2 第二の位置
P3 第三の位置

Claims (3)

  1. 電子ガバナを備えるエンジンと、
    前記エンジンの動力の伝達を断接するクラッチと、
    前記エンジンの動力を一方向の回転力として伝達する第一の位置と、前記エンジンの動力を他方向の回転力として伝達する第二の位置と、前記エンジンの動力を伝達しない第三の位置と、に切り換えるクラッチと、
    前記クラッチの切り換え位置を検出するクラッチ位置検出手段と、
    前記クラッチ位置検出手段により検出される前記クラッチの切り換え位置と、前記電子ガバナの操作量により算出される前記エンジンの動力と、に基づいて前記エンジンを制御する制御手段と、
    を具備するエンジン制御装置であって、
    前記制御手段は、前記クラッチの切り換え位置が第一の位置または第二の位置における最小の動力を第一設定値として設定され、前記クラッチの切り換え位置が第三の位置における最大の動力を第二設定値として設定され、前記クラッチの切り換え位置が第一の位置または第二の位置であって、前記動力が第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合、前記クラッチ状態検出手段が異常であると判定し、
    前記クラッチの切り換え位置が第三の位置であって、前記動力が第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、
    前記クラッチの切り換え位置が第一の位置かつ第二の位置である状態が所定時間以上継続している場合、前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定することを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 前記制御手段は、
    前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの制御ゲインを低くし、
    前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの制御ゲインを高くすることを特徴とする請求項1に記載のエンジン制御装置。
  3. 前記制御手段は、
    前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第二設定値以下である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの出力操作を無効とし、
    前記クラッチ位置検出手段が異常であると判定し、かつ前記動力が第一設定値以上である状態が所定時間以上継続する場合に前記エンジンの出力操作を有効とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエンジン制御装置。
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