JP6848398B2 - Outboard motor control device - Google Patents
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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 device that controls an outboard motor on which an engine is mounted.
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 the brakes when berthing from a forward state, the operating lever is switched from forward (forward) to neutral (neutral) to reverse (reverse) in the direction of travel. It may generate thrust in the opposite direction. In this case, if the ship continues to move forward by inertia and the propeller is reversed by switching from forward to neutral to reverse, the engine will be overloaded and the output torque at low engine speed will be small. , Engine stall may occur (see FIG. 7).
Conventionally, for example, measures have been taken such as setting a high engine speed during trolling or increasing the moment of inertia of the flywheel. However, since it is required to keep the speed as low as possible when berthing, it is desirable that the engine speed is low during trolling. Further, since the weight of the outboard motor is required to be as light as possible, it is desirable that the moment of inertia 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 a countermeasure against engine stall during a shift operation from neutral, for example, Patent Document 1 determines whether or not it is necessary to assist the engine from a decrease in the instantaneous rotation speed of the engine, and determines that it is necessary to assist the engine. A configuration is disclosed in which the motor generator is driven so as to give a driving force to the engine from the motor generator when the engine is driven.
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 described in Patent Document 1, when the assist by the motor generator is started after detecting that the engine speed drops below the predetermined speed, the response is delayed and the engine speed drops excessively. May cause a momentary engine stall. In addition, since the engine speed is increased from the state where the engine speed is lower than the predetermined speed, a large amount of electric power is required for the motor generator, and in order to secure this, for example, it is necessary to increase the size of the battery. Become.
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 response to engine stall countermeasures during a shift operation from neutral.
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、ニュートラルでインターロックを掛ける構造とし、当該インターロックの解除操作を検出することにより、ニュートラルからのシフト操作を検出することを特徴とする。 The control device for the outboard motor of the present invention is a control device for the outboard motor that controls the outboard motor on which the engine is mounted, and when a shift operation from neutral is detected, the rotation provided in the engine. It is characterized in that it is provided with a control means for initiating assist by an electric machine, has a structure in which an interlock is applied in neutral, and a shift operation from neutral is detected by detecting the release operation of the interlock.
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 from occurring in measures 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。 The outboard motor control device according to the embodiment of the present invention is an outboard motor control device that controls an outboard motor on which an engine is mounted, and when a shift operation from neutral is detected, the engine The control means for starting the assist by the rotary electric machine provided in the above is provided. In the control device of the outboard motor in this way, the intention of the shift operation of the operator can be quickly detected and the assist by the rotary electric machine can be started, so that the engine speed becomes lower than the predetermined speed. Compared to starting assist after detecting, there is no delay in response to engine stall countermeasures during shift operation from 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 Example]
FIG. 1 shows the configuration of the outboard
The engine 1, which is an internal combustion engine, is mounted on the engine holder of the outboard motor, and is installed vertically so that the
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
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。
FIG. 2 shows a time chart of an example of assist control by the
As shown in FIG. 2, when the shift position is switched from forward to neutral to 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。
Note that 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, when the engine speed reaches a predetermined increase state after the assist by the
FIG. 2 shows a situation in which the forward is switched to the reverse via the neutral, but as shown in FIG. 3, for example, there may be a situation in which the forward is returned to the forward via the neutral. Also in this case, the
Therefore, after starting 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。
Hereinafter, an example of processing of 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 S402, 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 S403, 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 S404, 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 neutral is detected, the intention of the shift operation of the operator can be detected quickly, and the assist by the
Further, by starting the assist before the timing t 2 when the dog clutch meshes with the forward gear or the reverse gear, the assist can be started in a state where the engine speed is hardly lowered. Therefore, the engine stall can be reliably prevented and 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 Example]
FIG. 5 shows the configuration of the outboard
In the first embodiment, the example of detecting the shift operation from the neutral position 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。
FIG. 6 shows an example of a time chart of control by the
FIG. 6 shows a situation in which the switch is switched from forward to neutral and then to reverse, 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 becomes relatively large when switching to a different shift position across the neutral, but hardly occurs when returning to the same shift position across the neutral. Therefore, the shift position before becoming neutral is memorized, and if the shift operation from neutral is an operation to a position different from the memorized shift position, the assist is executed, and if the operation is to the same position, the assist is executed. You may not perform the assist.
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。
Although the present invention has been described above with various examples, the present invention is not limited to these examples, and changes and the like can be made 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。
Further, in the embodiment, the shift operation from neutral 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。
The
Further, the present invention supplies software (program) for realizing the control function of the outboard motor of the present invention to a system or device via a network or various storage media, and the computer of the system or device reads the program. It can also be achieved by executing it.
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: Rotation speed sensor 6: Ship speed sensor 7: Shift position sensor 100: Control device 101: Input unit 102: Control unit 103: Output unit
Claims (7)
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、
ニュートラルでインターロックを掛ける構造とし、当該インターロックの解除操作を検出することにより、ニュートラルからのシフト操作を検出することを特徴とする船外機の制御装置。 An outboard motor control device that controls an outboard motor equipped with an engine.
When a shift operation from neutral is detected, a control means for starting assist by a rotary electric machine provided in the engine is provided .
An outboard motor control device having a structure in which an interlock is applied in neutral, and a shift operation from neutral is detected by detecting the release operation of the interlock.
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