JP6870302B2

JP6870302B2 - エンジン及びモータジェネレータの制御システム

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Publication number: JP6870302B2
Application number: JP2016234028A
Authority: JP
Inventors: 吉川　幸宏; 幸宏吉川
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2036-12-01
Also published as: JP2018090047A

Description

本発明は、エンジン及びモータジェネレータの制御システムに関する。

特許文献１には、クランク軸にモータジェネレータのロータが直結された船舶用エンジンを制御する制御装置に関して、エンジンを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）がエンジン及びモータジェネレータの制御を司り、ＥＣＵとは別にモータ駆動／整流回路が設けられる構成が開示されている。

特開２００９−４４７７８号公報

ＥＣＵに、エンジンの制御機能だけでなく、モータジェネレータの制御機能も持たせる場合、例えば両方の制御機能を実行するためのソフトウェアが必要となり、エンジン及びモータジェネレータを一括して設計等しなければならなくなる。
また、ＥＣＵに、エンジンの制御機能だけでなく、モータジェネレータの制御機能も持たせる場合、ＥＣＵにモータジェネレータの制御用の入出力端子を設けたり、モータジェネレータの制御機能分だけＥＣＵのスペックを高くしたりする必要がある。船外機や車両においては、例えばエンジンは共通であるが、仕様によってモータジェネレータを搭載したり、搭載しなかったりすることがある。この場合、モータジェレータを搭載しない仕様でも、モータジェネレータの制御用の入出力端子を備え、モータジェネレータの制御機能分だけ高いスペックを有するＥＣＵを使用することになるため、コストアップの要因となってしまう。
また、ＥＣＵがモータジェネレータに対応していない場合、後付けでモータジェネレータを搭載することができない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、エンジンの制御機能及びモータジェネレータの制御機能を個別に設計等できるようにするとともに、モータジェネレータの有無や後付けへの対応の自由度を高められるようにすることを目的とする。

本発明の船外機のエンジン及びモータジェネレータの制御システムは、ティラーハンドルを備える船外機に搭載されたエンジンを制御するエンジンコントロールユニットと、前記エンジンのクランクシャフトに連結されたモータジェネレータを制御するモータジェネレータコントロールユニットとを備え、前記モータジェネレータコントロールユニットに、前記モータジェネレータの駆動及び整流のための回路が設けられ、前記エンジンコントロールユニットと前記モータジェネレータコントロールユニットとは相互に通信を行わず、前記モータジェネレータコントロールユニットは、前記ティラーハンドル後方の前記エンジンのクランクケースに配設されて、前記エンジンコントロールユニットとは前記エンジンの異なる面に配設され、前記モータジェネレータコントロールユニットの筐体に放熱フィンが設けられ、前記ティラーハンドルに通常モードとトローリングモードとを切り替えるスイッチユニットが取り付けられ、前記モータジェネレータコントロールユニットは、前記モータジェネレータを電動機として駆動し、前記エンジンにアシスト力を付与するように制御するとともに、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、前記モータジェネレータコントロールユニットは、前記トローリングモード時に前記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、前記モータジェネレータを電動機として駆動し、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。

本発明によれば、エンジンの制御機能及びモータジェネレータの制御機能を個別に設計等できるようにするとともに、モータジェネレータの有無や後付けへの対応の自由度を高めることができる。

本発明を適用可能な船外機の例を示す図である。エンジンの左側面図である。エンジンの正面図である。実施例に係る船外機の制御システムの機能構成を示す図である。エンジン始動時におけるモータジェネレータの制御例を示すフローチャートである。モータジェネレータによるアシスト制御の例を示すタイムチャートである。モータジェネレータによるアシスト制御の例を示すタイムチャートである。モータジェネレータによるアシスト制御の処理例を示すフローチャートである。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。モータジェネレータの駆動を停止する制御例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エンジン及びモータジェネレータの制御システムは、エンジンを制御するエンジンコントロールユニットと、前記エンジンのクランクシャフトに連結されたモータジェネレータを制御するモータジェネレータコントロールユニットとを備え、前記モータジェネレータコントロールユニットに、前記モータジェネレータの駆動及び整流のための回路が設けられる。このようにしたエンジン及びモータジェネレータの制御システムでは、エンジンの制御機能及びモータジェネレータの制御機能を個別に設計等することができる。また、モータジェネレータコントロールユニットを後から設置することも容易にできるので、モータジェネレータの有無や後付けへの対応の自由度を高めることができる。

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、本発明を適用可能な船外機の例を示す。なお、必要に応じて、図において前後、左右、及び上下の方向を付す。これらの方向は、船外機１が船体に取り付けられた状態を基準とする方向をいう。
船外機１は、その外殻を構成するケース２、及びケース２の上部に設けられたカウリング３を備える。また、船外機１にはケース２の前側にクランプブラケット４が設けられ、船外機１はクランプブラケット４を介して船体の船尾板５に装着される。また、船外機１には、ステアリングブラケット６を介して操作手段であるティラーハンドル７が取り付けられる。

船外機１のケース２内には、内燃機関であるエンジン８、エンジン８の回転出力をプロペラ９に伝達するドライブシャフト１０、プロペラ９に接続されたプロペラシャフト１１、及びシフト軸１２により設定された回転方向に従ってドライブシャフト１０の回転をプロペラシャフト１１の回転に変換するシフトギア機構１３が設けられる。

図２Ａ及び図２Ｂに、エンジン８及びその周辺の構成を示す。図２Ａは、エンジン８の左側面図である。また、図２Ｂは、エンジン８の正面図である。
エンジン８は、船外機１のケース２内においてエンジンホルダに搭載され、クランクシャフト８ａが鉛直方向に向くように縦置きに設置される。
エンジン８は、例えば水冷４サイクル３気筒エンジンであって、前部にクランクケース１４が配置され、クランクケース１４の後部にシリンダブロック１５が接合する。そして、シリンダブロック１５の後部にシリンダヘッド１６が接合し、シリンダヘッド１６にシリンダヘッドカバー１７が被装される。シリンダブロック１５内には３つの筒状のスリーブ（気筒）が上下方向に略水平に並んで形成され、各スリーブ内にはピストンが摺動自在に挿入される。
クランクケース１４とシリンダブロック１５との接合面にはクランクシャフト８ａが略垂直に配置され、クランクシャフト８ａとピストンとが連結されることにより、ピストンの往復ストロークがクランクシャフト８ａの回転運動に変換される。

エンジン８の上部には、モータジェネレータ１８が搭載される。モータジェネレータ１８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８のクランクシャフト８ａに直結する。

エンジン８の左側面には、エンジン８を制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと記す）１００が配設される。ＥＣＵ１００は、箱型の緩衝体１０１を介してエンジン８の左側面に取り付けられている。
エンジン８の前面には、モータジェネレータ１８を制御するモータジェネレータコントロールユニット（以下、ＭＧＣＵと記す）２００が配設される。ＭＧＣＵ２００は、箱型の筐体２０１内に各種部品が組み込まれてユニット化されている。ここでいう各種部品には、モータジェネレータ１８の駆動及び整流のための駆動／整流回路２０４が含まれる。駆動／整流回路２０４は発熱することから、筐体２０１に放熱フィン２０２が設けられる。

エンジン８の前面には、ニュートラルスイッチ１９が配設される。ニュートラルスイッチ１９は、シフトポジションがニュートラルであるか否かを検出し、例えばニュートラルであるときにＯＮ信号を出力する。
エンジン８の前面には、スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ２０が配設される。
エンジン８の上部には、クランク角を検出するクランク角センサ２１が配設される。クランク角を検出することにより、エンジン回転数を検出することができる。

次に、船外機１における操作系の例を説明する。
船外機１の適所、図１に示すように、例えばステアリングブラケット６の基端付近に、スタートスイッチ２２及びストップスイッチ２３が設置される。スタートスイッチ２２は、エンジン始動時に押下する操作部材である。また、ストップスイッチ２３は、エンジン停止時に押下する操作部材である。

また、図１に示すように、例えばティラーハンドル７に、アップスイッチ２４Ｕ及びダウンスイッチ２４Ｄを備えるスイッチユニット２４が設置される。スイッチユニット２４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操作部材である。本実施例では、例えばアップスイッチ２４Ｕ及びダウンスイッチ２４Ｄ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２４Ｕ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２４Ｄ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。

次に、ＥＣＵ１００及びＭＧＣＵ２００により構成される船外機１の制御システムを説明する。図３は、実施例に係る船外機１の制御システムの機能構成を示す図である。
ＥＣＵ１００において、１０２はＤＣ電源端子であり、バッテリ２５或いはＭＧＣＵ２００から直流電源の供給を受ける。
１０３は入力端子であり、各種センサやスイッチ類から信号を入力する。入力端子１０３は、ここでは一のブロックとして図示するが、入力元の数に応じて用意される。例えばニュートラルスイッチ１９のＯＮ／ＯＦＦ信号、スロットルポジションセンサ２０の検出信号、クランク角センサ２１の検出信号を入力する。また、ストップスイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ信号、スイッチユニット２４の操作信号を入力する。それ以外にも、カム角センサ、スロットルポジションセンサ、吸気圧センサ、吸気温センサ、シリンダ温センサ等、エンジンの制御に必要な信号を入力する。

１０４は制御部であり、エンジン８の制御、例えば点火や燃料噴射等を制御する。制御部１０４は、ここでは一のブロックとして図示するが、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。
１０５は出力端子であり、各種信号を出力する。出力端子１０５は、ここでは一のブロックとして図示するが、出力先の数に応じて用意される。例えば燃料噴射のためのインジェクタ、ＩＳＣ（Idol Speed Control）バルブ、点火のためのイグニッションコイル等に制御信号を出力する。また、警告音や警告表示といった警告を行うための警告信号を出力する。警告信号としては、例えばオーバーヒートパターンの警告信号がある。

ＭＧＣＵ２００において、２０３はＡＣ電源端子であり、モータジェネレータ１８との間でＡＣ出力をやり取りする。
２０４は駆動／整流回路である。駆動／整流回路２０４は、モータジェネレータ１８を電動機として駆動させる際には、バッテリ２５から供給される直流を交流に変換して、モータジェネレータ１８に駆動電流を供給する。また、駆動／整流回路２０４は、モータジェネレータ１８を発電機として運転する際には、モータジェネレータ１８から供給される交流を直流に変換して、バッテリ２５やＥＣＵ１００にＤＣ電源として供給する。
２０５はＤＣ電源端子であり、バッテリ２５及びＥＣＵ１００との間でＤＣ出力をやり取りする。

２０６は入力端子であり、各種センサやスイッチ類から信号を入力する。入力端子２０６は、ここでは一のブロックとして図示するが、入力元の数に応じて用意される。例えばニュートラルスイッチ１９のＯＮ／ＯＦＦ信号、スロットルポジションセンサ２０の検出信号、クランク角センサ２１の検出信号を入力する。また、スタートスイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦ信号、ストップスイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ信号、スイッチユニット２４の操作信号を入力する。また、ＥＣＵ１００が出力する警告信号を入力する。

２０７は制御部であり、モータジェネレータ１８を制御する。制御部２０７は、ここでは一のブロックとして図示するが、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。
２０８は出力端子であり、各種信号を出力する。出力端子２０８は、ここでは一のブロックとして図示するが、出力先の数に応じて用意される。例えば警告音や警告表示といった警告を行うための警告信号を出力する。

本実施例では、ＥＣＵ１００とＭＧＣＵ２００とは相互に通信を行わず、別個独立してＥＣＵ１００がエンジン８を制御し、ＭＧＣＵ２００がモータジェネレータ１８を制御する。
そして、ＥＣＵ１００及びＭＧＣＵ２００がそれぞれ判定等の処理を実行するように、ニュートラルスイッチ１９のＯＮ／ＯＦＦ信号、スロットルポジションセンサ２０の検出信号、クランク角センサ２１の検出信号、ストップスイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦ信号、スイッチユニット２４の操作信号は、ＥＣＵ１００及びＭＧＣＵ２００にパラレルに入力される。

以下では、ＭＧＣＵ２００によるモータジェネレータ１８の制御例を説明する。
図４を参照して、エンジン始動時におけるモータジェネレータ１８の制御例を説明する。
図４は、ＭＧＣＵ２００において実行される、エンジン始動時におけるモータジェネレータ１８の制御例を示すフローチャートである。
ステップＳ４０１で、制御部２０７は、スタートスイッチ２２がＯＮになったか否かを判定する。スタートスイッチ２２がＯＮになれば、ステップＳ４０２に処理を進め、スタートスイッチ２２がＯＦＦのままであれば、本処理を抜ける。
ステップＳ４０２で、制御部２０７は、ストップスイッチ２３がＯＦＦであるか否かを判定する。ストップスイッチ２３がＯＦＦであれば、ステップＳ４０３に処理を進め、ストップスイッチ２３がＯＦＦでなければ、本処理を抜ける。
ステップＳ４０３で、制御部２０７は、ニュートラルスイッチ１９がＯＮであるか否か、すなわちシフトポジションがニュートラルであるか否かを判定する。ニュートラルスイッチ１９がＯＮであれば、ステップＳ４０４に処理を進め、ニュートラルスイッチ１９がＯＮでなければ、本処理を抜ける。
ステップＳ４０４で、制御部２０７は、駆動／整流回路２０４を用いて、モータジェネレータ１８を電動機として駆動し、エンジン８のスタータモータとして動作させる。
ステップＳ４０５で、制御部２０７は、エンジン回転数が一定以上になるまで待ち、エンジン回転数が一定以上になったならばエンジン８が始動したとして、ステップＳ４０６に処理を進める。
ステップＳ４０６で、制御部２０７は、モータジェネレータ１８の駆動を停止する。

次に、図５〜図７を参照して、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のためのモータジェネレータ１８の制御例を説明する。
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。

そこで、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、モータジェネレータ１８を用いてアシストする。
図５に、モータジェネレータ１８によるアシスト制御の例のタイムチャートを示す。図５は、シフトポジションの状態、ニュートラルスイッチ１９の出力、モータジェネレータ１８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５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１９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１９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１９はニュートラルであるか否かを検出するのに対して、シフトギア機構１３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１９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。

ＭＧＣＵ２００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１９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１８に駆動電流を供給する。これにより、モータジェネレータ１８が電動機として駆動して、エンジン８のクランクシャフト８ａ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、ＭＧＣＵ２００は、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１８によるアシストを制御する。
また、ＭＧＣＵ２００は、モータジェネレータ１８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）。

なお、ニュートラルスイッチ１９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５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１８によるアシストが開始される。

ここで、ＭＧＣＵ２００は、モータジェネレータ１８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１８によるアシストを停止する。
図５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６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、ＭＧＣＵ２００は、ニュートラルスイッチ１９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１８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１８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、ＭＧＣＵ２００は、モータジェネレータ１８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１８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。

図７は、ＭＧＣＵ２００において実行される、モータジェネレータ１８によるアシスト制御の処理例を示すフローチャートである。
ステップＳ７０１で、制御部２０７は、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１９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Ｓ７０２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。
ステップＳ７０２で、制御部２０７は、駆動／整流回路２０４を用いて、モータジェネレータ１８を電動機として駆動し、アシストを開始する。
ステップＳ７０３で、制御部２０７は、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Ｓ７０４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Ｓ７０５に処理を進める。
ステップＳ７０４で、制御部２０７は、モータジェネレータ１８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Ｓ７０５に処理を進める。
ステップＳ７０５で、制御部２０７は、モータジェネレータ１８の駆動を停止して、アシストを停止する。

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１８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１８で消費する電力を抑えることができる。

なお、ニュートラルスイッチ１９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１８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。

また、ニュートラルスイッチ１９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を用いてもよい。シフトポジションセンサは、船外機の適所に設置され、例えばシフトギア機構１３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。
シフトポジションセンサでは、ニュートラルスイッチ１９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１８によるアシストを開始するようにしてもよい。

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。

次に、図８〜図１１を参照して、トローリングモードにおけるモータジェネレータ１８の制御例を説明する。
図８に、トローリング制御の例のタイムチャートを示す。図８は、ニュートラルスイッチ１９の出力、スロットル開度、スイッチユニット２４のアップスイッチ２４Ｕ（トロールＵＰ_ＳＷ）及びダウンスイッチ２４Ｄ（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１８の駆動状態、エンジン８の点火及び燃料噴射状態、警告の状態、及びデコンプ機構の作動状態の経時変化の例を示す。

図８に示すように、通常モード時に、アップスイッチ２４Ｕ及びダウンスイッチ２４Ｄいずれかが長押しが検出されると（図８の例ではアップスイッチ２４Ｕ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１９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８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２４Ｕ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２４Ｄ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８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、ＥＣＵ１００は、エンジン８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８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２４Ｄ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、ＭＧＣＵ２００は、モータジェネレータ１８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する。同時に、ＥＣＵ１００は、エンジン８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１８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２４Ｄ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、デコンプ機構が作動する（タイミングｔ₃）。これにより、エンジン８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１８をより低トルク駆動することができ、バッテリ２５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１９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２４Ｕ及びダウンスイッチ２４Ｄ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２５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１８を駆動源とすることでバッテリ２５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、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１８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１８の駆動を停止し、かつ、エンジン８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１８の駆動を停止し、かつ、エンジン８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１８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８の点火及び燃料噴射を再開する（タイミングｔ₅）。ＭＧＣＵ２００の制御下でエンジン回転数を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。

図９は、ＭＧＣＵ２００において実行される、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。図９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Ｓ９０１で、制御部２０７は、アップスイッチ２４Ｕ及びダウンスイッチ２４Ｄ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２４Ｕ及びダウンスイッチ２４Ｄいずれかの長押しが検出された場合、ステップＳ９０２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Ｓ９０２で、制御部２０７は、ニュートラルスイッチ１９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１９がＯＦＦである場合、ステップＳ９０３に処理を進め、ニュートラルスイッチ１９がＯＮである場合、本処理を抜ける。
ステップＳ９０３で、制御部２０７は、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Ｓ９０４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Ｓ９０４で、制御部２０７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、ＥＣＵ１００でもステップＳ９０１〜Ｓ９０３と同様の判定を行っており、通常モードからトローリングモードに移行させる。
また、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２５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１０は、ＭＧＣＵ２００において実行される、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。図１０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Ｓ１００１で、制御部２０７は、アップスイッチ２４Ｕ又はダウンスイッチ２４Ｄの押下が検出されたか否かを判定する。アップスイッチ２４Ｕ又はダウンスイッチ２４Ｄの押下が検出された場合、ステップＳ１００２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、現時点で実行されている、目標エンジン回転数になるように実行する制御が継続されることを意味する。
ステップＳ１００２で、制御部２０７は、ステップＳ４０１におけるアップスイッチ２４Ｕ又はダウンスイッチ２４Ｄ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Ｓ１００３に処理を進め、Ｎ＜Ｎ₁でない場合、本処理を抜ける。
ステップＳ１００３で、制御部２０７は、駆動／整流回路２０４を用いて、モータジェネレータ１８を電動機として駆動し、モータジェネレータ１８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。

なお、ＥＣＵ１００でもステップＳ１００１、Ｓ１００２と同様の判定を行っており、アップスイッチ２４Ｕ又はダウンスイッチ２４Ｄ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を下回ったとき、すなわちモータジェネレータ１８を駆動源とするとき、エンジン８の点火及び燃料噴射を停止する。

図１１は、ＭＧＣＵ２００において実行される、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。図１１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Ｓ１１０１で、制御部２０７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１９がＯＮ、アップスイッチ２４Ｕ及びダウンスイッチ２４Ｄいずれかの長押し、スロットルを開く、バッテリ２５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Ｓ１１０２に処理を進める。
ステップＳ１１０２で、制御部２０７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Ｓ１１０３に処理を進める。
ステップＳ１１０３で、制御部２０７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１８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Ｓ１１０４に処理を進め、Ｎ＜Ｎ₁でない場合、本処理を抜ける。
ステップＳ１１０４で、制御部２０７は、駆動／整流回路２０４を用いて、モータジェネレータ１８を電動機として駆動し、モータジェネレータ１８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Ｓ１１０５で、制御部２０７は、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Ｓ１１０６に処理を進める。
ステップＳ１１０６で、制御部２０７は、モータジェネレータ１８の駆動を停止する。

なお、ＥＣＵ１００でもステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３と同様の判定を行っており、ステップＳ１１０３においてＹＥＳのとき、エンジン回転数がＩＳＣ回転数Ｎ₁近くの回転数Ｎ₂（＜Ｎ₁）まで上昇したときにエンジン８の点火及び燃料噴射を再開する。

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２４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１８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、トローリングモード時に、エンジン８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１８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８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。

次に、図１２を参照して、モータジェネレータ１８の駆動を停止する制御例を説明する。
図１２は、ＭＧＣＵ２００において実行される、モータジェネレータ１８の駆動を停止する制御例を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは、モータジェネレータ１８を電動機として駆動させているときに実行される。
ステップＳ１２０１で、制御部２０７は、ストップスイッチ２３がＯＮになったか否かを判定する。ストップスイッチ２３がＯＮになれば、ステップＳ１２０２に処理を進め、ストップスイッチ２３がＯＦＦのままであれば、ステップＳ１２０３に処理を進める。
ステップＳ１２０２で、制御部２０７は、モータジェネレータ１８の駆動を停止する。
ステップＳ１２０３で、制御部２０７は、ＥＣＵ１００から所定の警告信号が出力されているか否かを判定する。所定の警告信号が出力されていれば、ステップＳ１２０２に処理を進め、所定の警告信号が出力されていなければ、本処理を抜ける。

なお、ＥＣＵ１００でもステップＳ１２０１と同様の判定を行っており、ストップスイッチ２３がＯＮになればエンジン８を停止する。

以上のように、モータジェネレータ１８を電動機として駆動させているときに、ストップスイッチ２３が押下されると、エンジン８を停止させるのに伴って、モータジェネレータ１８の駆動を停止する。
また、ストップスイッチ２３が押下されていないときでも、エンジン８のオーバーヒート等の異常時には、エンジン８を停止させる必要があるので、モータジェネレータ１８の駆動を停止する。

以上述べたように、ＥＣＵ１００とＭＧＣＵ２００とを備えるようにしたので、エンジン８の制御機能及びモータジェネレータ１８の制御機能を個別に設計等することができる。また、ＭＧＣＵ２００を後から設置することも容易にできるので、モータジェネレータ１８の有無や後付けへの対応の自由度を高めることができる。
また、ＥＣＵ１００とＭＧＣＵ２００とを別々のユニットとすることにより、各ユニットを小型化することができ、エンジン収容空間内におけるこれらユニットの配置の自由度を高めることができる。これにより、ＥＣＵ１００とＭＧＣＵ２００とをエンジン８の異なる面に配設することができ、ＭＧＣＵ２００が発する熱の影響がＥＣＵ１００に及びにくくすることができる。
さらに、ＥＣＵ１００とＭＧＣＵ２００とが相互に通信を行わないようにすれば、ユニットごとに自由に設計変更等しやすくなり、また、いずれかのユニットだけを交換したり、新たに設置したりしやすくなる。
しかも、ＭＧＣＵ２００は駆動／整流回路２０４を含むようにユニット化されているので、船外機に一括して組み付けることができ、組み付けの手間の低減やコストダウン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。
例えば図２Ａ、図２Ｂ等で説明したＥＣＵ１００、ＭＧＣＵ２００、各種センサやスイッチ類の配置は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。

１：船外機
８：エンジン
１８：モータジェネレータ
１００：エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１０１：筐体
１０４：制御部
２００：モータジェネレータコントロールユニット（ＭＧＣＵ）
２０１：筐体
２０２：放熱フィン
２０４：駆動／整流回路
２０７：制御部

Claims

ティラーハンドルを備える船外機に搭載されたエンジンを制御するエンジンコントロールユニットと、
前記エンジンのクランクシャフトに連結されたモータジェネレータを制御するモータジェネレータコントロールユニットとを備え、
前記モータジェネレータコントロールユニットに、前記モータジェネレータの駆動及び整流のための回路が設けられ、
前記エンジンコントロールユニットと前記モータジェネレータコントロールユニットとは相互に通信を行わず、
前記モータジェネレータコントロールユニットは、前記ティラーハンドル後方の前記エンジンのクランクケースに配設されて、前記エンジンコントロールユニットとは前記エンジンの異なる面に配設され、
前記モータジェネレータコントロールユニットの筐体に放熱フィンが設けられ、
前記ティラーハンドルに通常モードとトローリングモードとを切り替えるスイッチユニットが取り付けられ、
前記モータジェネレータコントロールユニットは、前記モータジェネレータを電動機として駆動し、前記エンジンにアシスト力を付与するように制御するとともに、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、
前記モータジェネレータコントロールユニットは、前記トローリングモード時に前記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、前記モータジェネレータを電動機として駆動し、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船外機のエンジン及びモータジェネレータの制御システム。
前記モータジェネレータコントロールユニットは、前記モータジェネレータを電動機として駆動し、前記エンジンのスタータモータとして動作させるように制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジン及びモータジェネレータの制御システム。