JP6855769B2 - 船外機の制御装置 - Google Patents

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。

船外機を搭載した船舶において、着岸や釣り等のための低速運転時に、低速域で船速の微調整を可能にすることが求められている。
例えば特許文献１には、エンジンと電動モータとをプロペラの駆動源として備えたハイブリッド型の船舶推進機において、トローリングモードが指示されているとき、プロペラを電動モータによって駆動しかつ電動モータの出力の大きさを操作レバーからの指示に応じて調整する構成が開示されている。

特開２００８−６２９０５号公報

エンジンでは、安定的に運転できるエンジン回転数よりも低いエンジン回転数になるとエンジンストールが発生するおそれがあるため、エンジン回転数を低くすることに限度があるのに対して、電動モータでは、エンジンでは実現できないより低速での運転も可能となる。
しかしながら、特許文献１ではハイブリッド型の船舶推進機を前提としており、エンジン、発電体、電磁クラッチ及び電動モータを設置しなければならず、重量やコストが増大してしまう。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド型に比べて簡易な構成で、トローリングモード時に、エンジンが安定的に運転できるエンジン回転数よりも低い目標エンジン回転数で低速運転できるようにすることを目的とする。

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、前記船外機はティラーハンドルを備え、前記ティラーハンドルに設置したスイッチにより通常運転を行う通常モードと低速運転を行うトローリングモードの切替えを行い、前記トローリングモードは目標エンジン回転数を可変とするトローリングモードとし、前記エンジンに電動アクチュエータを用いたデコンプ機構を配置し、前記トローリングモード時に目標エンジン回転数が所定の回転数を下回るように設定されたとき、前記エンジンのクランクシャフトに連結するモータジェネレータを駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御するモータジェネレータ制御手段を備え、前記モータジェネレータ制御手段により前記モータジェネレータを駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御するときに、前記デコンプ機構が作動することを特徴とする。

本発明によれば、ハイブリッド型に比べて簡易な構成で、トローリングモード時に、エンジンが安定的に運転できるエンジン回転数よりも低い目標エンジン回転数で低速運転することができる。

実施例に係る船外機の制御装置及びその周辺の構成を示す図である。 実施例に係る制御装置によるトローリング制御の例を示すタイムチャートである。 通常モードからトローリングモードへの移行処理を示すフローチャートである。 トローリングモードにおける駆動源の切り替え処理を示すフローチャートである。 トローリングモードから通常モードへの移行処理を示すフローチャートである。

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、目標エンジン回転数を可変とするトローリングモードを有し、前記トローリングモード時に目標エンジン回転数が所定の回転数、具体的にはエンジンが安定的に運転できるエンジン回転数を下回るように設定されたとき、前記エンジンのクランクシャフトに連結するモータジェネレータを駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御するモータジェネレータ制御手段を備える。このようにした船外機の制御装置では、ハイブリッド型に比べて簡易な構成で、トローリングモード時に、エンジンが安定的に運転できるエンジン回転数よりも低い目標エンジン回転数で低速運転することができる。

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。
図１に、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。

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。

スイッチユニット３は、船外機のティラーハンドル４に設置され、アップスイッチ３Ｕ及びダウンスイッチ３Ｄを備える。スイッチユニット３は、通常運転を行う通常モード、及び低速運転を行うトローリングモードの切り替えを指示し、更にトローリングモードにおいて目標エンジン回転数の調整を指示することができる。本実施例では、例えばアップスイッチ３Ｕ及びダウンスイッチ３Ｄいずれかの長押しにより、通常モードとトローリングモードとを切り替えることができる。そして、トローリングモードにおいて、目標エンジン回転数が可変であり、アップスイッチ３Ｕを押下することで目標エンジン回転数を高くし、ダウンスイッチ３Ｄを押下することで目標エンジン回転数を低くすることができる。なお、スイッチ３がティラーハンドル４に設置されるとしたが、船体の操縦席付近に配置されるリモコンボックスに設置されてもよい。

ニュートラルスイッチ５は、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５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。
スロットルポジションセンサ６は、エンジン１のスロットル開度を検出する。
回転数センサ７は、エンジン回転数を検出する。

デコンプ機構１２は、エンジン１のシリンダの圧力を解放する。本実施例では、遠心ウエイト方式のデコンプ機構１２が搭載されており、エンジン回転数が予め定められたデコンプ回転数以下となったときにデコンプ機構１２が作動する。
バッテリ１３は、モータジェネレータ２の電源となる。

制御装置１００は、各部からの信号を入力する入力部１０１と、判定部１０２と、モータジェネレータ制御部１０３と、エンジン制御部１０４と、エンジン１の各部やモータジェネレータ２に信号を出力する出力部１０５とを備える。
モータジェネレータ制御部１０３は、トローリングモード時に、スイッチユニット３の操作により目標エンジン回転数が所定の回転数、具体的にはエンジン１が安定的に運転できるエンジン回転数を下回るように設定されたとき、モータジェネレータ２を駆動して目標エンジン回転数になるように制御する。このとき、エンジン制御部１０４は、エンジン１の点火及び燃料噴射を停止する。
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。

図２に、制御装置１００によるトローリング制御の例のタイムチャートを示す。図２は、ニュートラルスイッチ５の出力、スロットル開度、スイッチユニット３のアップスイッチ３Ｕ（トロールＵＰ_ＳＷ）及びダウンスイッチ３Ｄ（トロールＤＮ_ＳＷ）の出力、通常モード／トローリングモードの状態、エンジン回転数、モータジェネレータ２の駆動状態、エンジン１の点火及び燃料噴射状態、警告の状態、及びデコンプ機構１２の作動状態の経時変化の例を示す。

図２に示すように、通常モード時に、アップスイッチ３Ｕ及びダウンスイッチ３Ｄいずれかが長押しが検出されると（図２の例ではアップスイッチ３Ｕの長押し）、シフトポジションがフォワード又はリバースにあるシフトイン（ニュートラルスイッチ５がＯＦＦ）、及びスロットル全閉であることを条件として、トローリングモードに移行する（タイミングｔ₁）。
トローリングモードにおいて、制御装置１００は、基本的には、通常モードにおけるスロットル全閉時と同様、エンジン１のＩＳＣ（Idol Speed Control）による回転数制御を行う。以下、ＩＳＣにより略一定に保たれる回転数をＩＳＣ回転数と称する。そして、ＩＳＣ回転数Ｎ₁を初期トロール回転数として、アップスイッチ３Ｕを１回押下するたびに、目標エンジン回転数を一段階高くし、ダウンスイッチ３Ｄを１回押下するたびに、目標エンジン回転数を一段低くすることができる。ＩＳＣ回転数Ｎ₁としては、エンジン１が安定的に運転できるエンジン回転数が設定される。

ここで、目標エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁以上に設定されているとき、制御装置１００は、エンジン１の点火及び燃料噴射を駆動して目標エンジン回転数になるように制御する。すなわち、エンジン１を駆動源として、目標エンジン回転数での低速運転を行うことになる。

一方、ダウンスイッチ３Ｄの押下により目標エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁を下回るように設定されたとする（タイミングｔ₂）。このとき、制御装置１００は、モータジェネレータ２を電動機として駆動して目標エンジン回転数になるように制御し、同時にエンジン１の点火及び燃料噴射を停止する。すなわち、モータジェネレータ２を駆動源として、目標エンジン回転数での低速運転を行うことになる。
この状態で、ダウンスイッチ３Ｄの押下により目標エンジン回転数が更に低く設定され、デコンプ回転数以下に設定されたとき、デコンプ機構１２が作動する（タイミングｔ₃）。これにより、エンジン１のシリンダの圧力が抜け、ポンピングロスを軽減させて、モータジェネレータ２をより低トルク駆動することができ、バッテリ１３の消耗を低減させることができる。

トローリングモードは、例えばシフトポジションをニュートラルにする（ニュートラルスイッチ５がＯＮになる）と終了し、通常モードに移行する（タイミングｔ₄）。なお、トローリングモードから通常モードへの移行は、アップスイッチ３Ｕ及びダウンスイッチ３Ｄいずれかの長押し、スロットルを開く等によっても実行される。また、トローリングモードから通常モードへの移行は、バッテリ１３の電圧が所定の電圧以下となったときにも実行される。モータジェネレータ２を駆動源とすることでバッテリ１３の電圧が消費されるので、所定の電圧以下となったときには、バッテリ保護のため、トローリングモードを中止するためである。

トローリングモードから通常モードに移行するときに、制御装置１００は、目標エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁を下回っている、すなわちモータジェネレータ２を駆動源として低速運転を行っているならば、モータジェネレータ２の駆動を停止し、かつ、エンジン１の点火及び燃料噴射を再開する。
この場合に、通常モードに移行するのと同時に、モータジェネレータ２の駆動を停止し、かつ、エンジン１の点火及び燃料噴射を再開すると、エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁まで急上昇するおそれがある。そこで、通常モードに移行するに際して、モータジェネレータ２の駆動を継続して、ＩＳＣ回転数Ｎ₁まで徐々に上昇させ（タイミングｔ₆）、ＩＳＣ回転数Ｎ₁近くまで上昇したときにエンジン１の点火及び燃料噴射を再開する（タイミングｔ₅）。エンジン回転数をＩＳＣ回転数Ｎ₁にまで上昇させるときに、警告音や警告表示等の警告を行うことにより、ユーザにエンジン回転数が上昇することを認識させることができる。

以下では、図３〜図５を参照して、制御装置１００によるトローリング制御の処理例を説明する。
図３は、通常モードからトローリングモードへの移行処理を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、通常モード時に実行される。
ステップＳ３０１で、判定部１０２は、入力部１０１で入力するスイッチユニット３の信号に基づいて、アップスイッチ３Ｕ及びダウンスイッチ３Ｄいずれかの長押しが検出されたか否かを判定する。アップスイッチ３Ｕ及びダウンスイッチ３Ｄいずれかの長押しが検出された場合、ステップＳ３０２に処理を進め、長押しが検出されなかった場合、本処理を抜ける。

ステップＳ３０２で、判定部１０２は、入力部１０１で入力するニュートラルスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、ニュートラルスイッチ５がＯＦＦであるか、すなわちシフトインであるか否かを判定する。ニュートラルスイッチ５がＯＦＦである場合、ステップＳ３０３に処理を進め、ニュートラルスイッチ５がＯＮである場合、本処理を抜ける。

ステップＳ３０３で、判定部１０２は、入力部１０１で入力するスロットルポジションセンサ６の信号に基づいて、スロットル全閉であるか否かを判定する。スロットル全閉である場合、ステップＳ３０４に処理を進め、スロットル全閉でない場合、本処理を抜ける。

ステップＳ３０４で、制御装置１００は、通常モードからトローリングモードに移行させる。
なお、ここでは省略したが、通常モードからトローリングモードへの移行の条件として、例えばバッテリ１３の電圧が一定の電圧以上あるという条件を加えてもよい。

図４は、トローリングモードにおける駆動源の切り替え処理を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、トローリングモード時に実行される。
ステップＳ４０１で、判定部１０２は、入力部１０１で入力するスイッチユニット３の信号に基づいて、アップスイッチ３Ｕ又はダウンスイッチ３Ｄの押下が検出されたか否かを判定する。アップスイッチ３Ｕ又はダウンスイッチ３Ｄの押下が検出された場合、ステップＳ４０２に処理を進め、押下が検出されなかった場合、本処理を抜ける。なお、本処理を抜けるとは、現時点で実行している、目標エンジン回転数になるように実行する制御を継続することを意味する。

ステップＳ４０２で、判定部１０２は、ステップＳ４０１におけるアップスイッチ３Ｕ又はダウンスイッチ３Ｄの押下により設定される目標エンジン回転数Ｎが、ＩＳＣ回転数Ｎ₁を下回るか否かを判定する。Ｎ＜Ｎ₁である場合、ステップＳ４０３に処理を進め、Ｎ＜Ｎ₁でない場合、ステップＳ４０４に処理を進める。

ステップＳ４０３で、モータジェネレータ制御部１０３は、モータジェネレータ２を駆動源として、目標エンジン回転数での低速運転を行う。このとき、エンジン制御部１０４は、エンジン１の点火及び燃料噴射を停止する。
一方、ステップＳ４０４で、エンジン制御部１０４は、エンジン１を駆動源として、目標エンジン回転数での低速運転を行う。このとき、モータジェネレータ制御部１０３は、モータジェネレータ２の駆動を停止する。

図５は、トローリングモードから通常モードへの移行処理を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、トローリングモード時に実行される。
ステップＳ５０１で、判定部１０２は、トローリングモードの終了条件となるまで待つ。終了条件は、既述したように、ニュートラルスイッチ５がＯＮ、アップスイッチ３Ｕ及びダウンスイッチ３Ｄいずれかの長押し、スロットルを開く、バッテリの電圧が所定の電圧以下になる、といった条件である。終了条件となると、ステップＳ５０２に処理を進める。
ステップＳ５０２で、制御装置１００は、トローリングモードから通常モードに移行させ、その後、ステップＳ５０３に処理を進める。

ステップＳ５０３で、判定部１０２は、目標エンジン回転数ＮがＩＳＣ回転数Ｎ₁を下回っているか否か、すなわちモータジェネレータ２を駆動源として低速運転を行っているか否かを判定する。Ｎ＜Ｎ₁である場合、ステップＳ５０４に処理を進め、Ｎ＜Ｎ₁でない場合、本処理を抜ける。

ステップＳ５０４で、モータジェネレータ制御部１０３は、モータジェネレータ２の駆動回転数を上昇させてエンジン回転数を徐々に上昇させる。
ステップＳ５０５で、判定部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、エンジン回転数が回転数Ｎ₂に到達するまで待つ。回転数Ｎ₂は、ＩＳＣ回転数Ｎ₁よりも低い回転数として設定されている。エンジン回転数が回転数Ｎ₂に到達すると、ステップＳ５０６に処理を進める。

ステップＳ５０６で、エンジン制御部１０４は、エンジン１の点火及び燃料噴射を開始する。
ステップＳ５０７で、判定部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、エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁に到達するまで待つ。エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁に到達すると、ステップＳ５０８に処理を進める。
ステップＳ５０８で、モータジェネレータ制御部１０３は、モータジェネレータ２の駆動を停止する。

以上のように、トローリングモード時に、スイッチユニット３の操作により目標エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁を下回るように設定されたとき、モータジェネレータ２を駆動して目標エンジン回転数になるように制御する。これにより、ハイブリッド型に比べて簡易な構成で、トローリングモード時に、エンジン１が安定的に運転できるエンジン回転数よりも低い目標エンジン回転数で低速運転することができる。
また、モータジェネレータ２を駆動して目標エンジン回転数になるように制御するときに、エンジン１における点火及び燃料噴射を停止するようにしたので、エンジン回転数の変動やエンジンストールの発生を防ぐとともに、燃焼消費量の削減を図ることができる。

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。
実施例では、遠心ウエイト方式のデコンプ機構１２を説明したが、例えば電動アクチュエータを用いたデコンプ機構を採用してもよい。電動アクチュエータを用いたデコンプ機構とすることにより、任意のタイミングでエンジン１のシリンダの圧力を解放することができる。したがって、例えばトローリングモードにおいてモータジェネレータ２を駆動源として低速運転を行うときには、同時にデコンプ機構を作動させるような制御が可能になる。

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。

１：エンジン
２：モータジェネレータ
３：スイッチユニット
５：ニュートラルスイッチ
６：スロットルポジションセンサ
７：回転数センサ
１２：デコンプ機構
１３：バッテリ
１００：エンジン制御装置
１０１：入力部
１０２：判定部
１０３：モータジェネレータ制御部
１０４：エンジン制御部
１０５：出力部

Claims (5)

1. 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、
   前記船外機はティラーハンドルを備え、
   前記ティラーハンドルに設置したスイッチにより通常運転を行う通常モードと低速運転を行うトローリングモードの切替えを行い、
   前記トローリングモードは目標エンジン回転数を可変とするトローリングモードとし、
   前記エンジンに電動アクチュエータを用いたデコンプ機構を配置し、
   前記トローリングモード時に目標エンジン回転数が所定の回転数を下回るように設定されたとき、前記エンジンのクランクシャフトに連結するモータジェネレータを駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御するモータジェネレータ制御手段を備え、
   前記モータジェネレータ制御手段により前記モータジェネレータを駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御するときに、前記デコンプ機構が作動することを特徴とする船外機の制御装置。
2. 前記モータジェネレータ制御手段により前記モータジェネレータを駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御するときに、前記エンジンにおける点火及び燃料噴射を停止するエンジン制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の船外機の制御装置。
3. 前記エンジン制御手段は、前記トローリングモード時に目標エンジン回転数が前記所定の回転数以上に設定されたとき、前記エンジンの点火及び燃料噴射を駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御することを特徴とする請求項２に記載の船外機の制御装置。
4. 前記モータジェネレータ制御手段は、前記モータジェネレータを駆動して前記目標エンジン回転数になるように制御している状態から、前記トローリングモードを終了するに際して、前記モータジェネレータの駆動を継続して、前記所定の回転数まで上昇させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の船外機の制御装置。
5. 前記モータジェネレータの電源となるバッテリの電圧が所定の電圧以下となったとき、前記トローリングモードを終了することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の船外機の制御装置。

Images