JPH1122607A - 船外機用エンジンの点火時期制御方法及び装置 - Google Patents

船外機用エンジンの点火時期制御方法及び装置

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JPH1122607A
JPH1122607A JP9182589A JP18258997A JPH1122607A JP H1122607 A JPH1122607 A JP H1122607A JP 9182589 A JP9182589 A JP 9182589A JP 18258997 A JP18258997 A JP 18258997A JP H1122607 A JPH1122607 A JP H1122607A
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ignition timing
engine
ignition
acceleration
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JP9182589A
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Akihiko Hoshiba
昭彦 干場
Kazuhiro Nakamura
和広 中村
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Yamaha Marine Co Ltd
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Sanshin Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 市場の要求を満たすために、エンジンの運転
状態の変化に応答性よく追従し点火時期をエンジンの運
転状態に合わせた最適なタイミングに制御することがで
きる船外機用エンジンの点火時期制御方法及び装置を提
供すること。 【解決手段】 本発明に係る船外機用エンジンの点火時
期制御方法は、船外機用のエンジンの回転状態を検出し
検出状態をパルス信号で出力し、二つのパルス信号の周
期から次の点火のタイミングを演算して点火信号を出力
する船外機用エンジンの点火時期制御方法において、少
なくとも前記次の点火のタイミングを演算する前のスロ
ットル弁の開度の変化率を検出し、該スロットル弁の開
度の変化率からエンジンの加減速状態を判断し、エンジ
ンの加減速状態に応じて前記次の点火タイミングの補正
を行うことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、船外機用エンジン
における点火時期の制御方法及び装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、クランク軸やカムシャフトに
点火タイミングを検出するパルサコイルを設け、このパ
ルサコイルから出力されるパルサ信号を直接点火装置の
トリガ信号として用いて機械的に点火時期を制御する方
法に代えて、CPUで点火時期を演算し、適当なタイミ
ングでCPUから点火装置に点火信号を出力する点火時
期の電子制御が行われている。この点火時期の電子制御
方法としては、パルサコイルから出力される信号の周期
に基づいて点火時期を決める方法がある。具体的には、
図5(a)に示すように ・点火する直前のパルサ信号nとその前のパルサ信号n
−1とからクランク軸が一回転するための所要時間Tn
を計測する一方で、 ・予め用意した点火時期マップから最適な点火時期β
(即ち、点火すべきクランク角度)を決定し、・前記ク
ランク軸が一回転するための所要時間Tnに基づいて、
前記点火時期 βに適合するパルサ信号nから点火信号を出力する時ま
での時間tを演算することで 点火時期βに応じた点火信号の出力タイミングを決定し
ていた。上記した点火制御方法によれば、従来の機械的
な点火時期制御装置で用いて用いていたパルサコイルを
設けるだけで点火時期を演算することができるので、簡
単な構造で点火時期をより細かく精密に制御することが
できるという利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の点火制
御方法では、点火する直前のパルサ信号nとその前のパ
ルサ信号n−1との間の所要時間Tnと、前記パルサ信
号nと次のパルサ信号n+1との間の所要時間Tn+1
が同じであることを前提に点火信号の出力タイミングを
決めているが、実際にはエンジンの運転状態は常に一定
ではないため、前記したパルサ信号間の所要時間Tn,
Tn+1も運転状態に応じて変わっていく。例えば図5
(b)に示すようにエンジンが加速状態にある時にはエ
ンジン回転数が徐々に増大するため、前記した点火する
前のパルサ信号n,n−1間の所要時間Tnは、実際に
点火する時のパルサ信号n,n+1間の所要時間Tn+
1より長くなる。従って、上記したように点火する前の
パルサ信号n,n−1間の所要時間Tnに基づいて、パ
ルサ信号nから次の点火信号を出力すべき時までの時間
tを算出して点火タイミングを決定すると、実際の点火
時期が予定のクランク角度βより遅角側にずれてしまう
という問題があった。これは減速時にも同じことが言
え、減速時には点火時期が予定のクランク角度より進角
側にずれてしまう。上記したように点火時期が予定のク
ランク角度より遅角又は過進角になるとエンジンの出力
が低下するという問題がある。特に船外機を搭載した船
舶の場合には、図6に示すように低速走行状態から加速
し、遷移状態を経て滑走状態に移行する時に船首が上が
り船尾が下がるので船体抵抗が大きくなると共に、背圧
が上がり、その結果エンジン負荷が一時的に大きくなる
ため加速時に点火時期が予定のクランク角度より遅角に
なりエンジン出力が低下すると遷移状態から滑走状態に
移行するのに時間がかかるという問題が生じ、また、滑
走状態から減速し、遷移状態を経て低速走行状態に移行
する場合にも同様の理由でエンジン負荷が大きくなるた
め減速時に点火時期が過進角になりエンジン出力が低下
するとエンジン回転数が必要以上に低下してしまうとい
う問題もある。上記した問題を解決するために、例え
ば、連続する二つのパルサ信号間の周期を比較すること
でエンジン回転数の変化を求め、このエンジン回転数の
変化からエンジンの加減速状態を予測して点火タイミン
グに補正を加えることが考えられるが、この方法では実
際にエンジン回転数が変化した後に補正を加えることに
なるので応答性が悪く、エンジンが加速状態又は減速状
態に入った直後及び加速状態又は減速状態から定常運転
に移行した直後はエンジンの運転状態を予測することが
できないため点火時期が予定のクランク角度からずれて
しまいエンジン出力の低下を招く。船外機付きの船舶
は、トローリング等を目的とした低速走行以外は、通常
滑走状態で走航するため、船外機の性能に対する使用者
等の評価は、低速走行から滑走走航に如何にスムーズに
移行できるかに重点が置かれる。従って、上記したよう
に加速時にエンジン出力が若干でも低下することは船外
機における性能評価の面から見て大きな問題となるため
これを解決することが市場では望まれている。本発明
は、上記した従来の問題点を解決し、市場の要求を満た
すために、エンジンの運転状態の変化に応答性よく追従
し点火時期をエンジンの運転状態に合わせた最適なタイ
ミングに制御することができる船外機用エンジンの点火
時期制御方法及び装置を提供することを目的としてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために本発明に係る船外機用エンジンの点火時期制御方
法は、船外機用のエンジンの回転状態を検出し検出状態
をパルス信号で出力し、二つのパルス信号の周期から次
の点火のタイミングを演算して点火信号を出力する船外
機用エンジンの点火時期制御方法において、少なくとも
前記次の点火のタイミングを演算する前のスロットル弁
の開度の変化率を検出し、該スロットル弁の開度の変化
率からエンジンの加減速状態を判断し、エンジンの加減
速状態に応じて前記次の点火タイミングの補正を行うこ
とを特徴とするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示した一実施例
を参照して本発明に係る船外機用エンジンの点火時期制
御方法及び装置について説明する。図1は本発明に係る
船外機用エンジンの点火時期制御装置を適用したエンジ
ンを搭載する船外機付き船舶の概略斜視図であり、ま
た、図2は点火時期制御装置と各種センサ等との関係を
概略的に示す図である。図面に示すように船外機1は、
オープンデッキ型の船体2の船尾にクランプ2aを介し
てチルト軸2bを中心に上下に揺動可能に搭載され、船
体2の前部には操舵ハンドル3、シート4、スロットル
兼シフトレバー5、メインスイッチ6、ストップスイッ
チ7、メータパネル8、燃料タンク9、及びバッテリ1
0が配置されている。船外機1には、エンジン30、エ
ンジン30の動力でプロペラ12を回転駆動する推進装
置13、交流発電機14、及びエンジン30の点火時期
を制御する点火時期制御装置60が設けられている。前
記エンジン30は各気筒の位相が180゜ずれた直列4
気筒の4サイクルエンジンから成り、船外機1の上部に
クランク軸を縦置きに搭載され、また、前記推進装置1
3は船外機1の下部に装備されている。前記推進装置1
3は、図2に示すように一端にプロペラ12が装着され
たプロペラ軸15と、プロペラ軸15に回転自在に装着
された前進ギヤ16及び後進ギヤ17と、プロペラ軸1
5の前記前進ギヤ16及び後進ギヤ17間にプロペラ軸
15と回転一体で軸線方向に摺動可能に装着されたドッ
ククラッチ18と、船体側に設けられたシフトレバー1
9の操作に応じてシフトケーブル20を介して作動さ
れ、前記ドッククラッチ18を前進ギヤ16と噛合する
前進位置、後進ギヤ17を噛合する後進位置、及び何れ
のギヤ16,17にも噛合しない中立位置の何れかに摺
動させるシフトロッド21とから成る。前記前進ギヤ1
6及び後進ギヤ17は両方共、エンジン30のクランク
軸31に連結された出力軸22の下端に設けられた動力
伝達ギヤ23と噛合しており、ドッククラッチ18を介
してエンジン30の動力をプロペラ軸15に伝達するよ
うに構成されている。
【0006】前記エンジン30は、図2に示すように、
そのクランク軸31の周囲に180゜の間隔で二つのパ
ルサコイル32,33が設けられている。また、前記ク
ランク軸31の下端部にはオイルポンプ34が設けられ
ている。このオイルポンプ34はクランク軸31の回転
により作動して船外機1内に設けられたオイルタンクか
らエンジン30に形成されたオイル供給通路35へオイ
ルを供給する。また、前記オイル供給通路35には油圧
スイッチ36が設けられており、この油圧スイッチ36
でエンジン作動中にオイル供給通路35に確実にオイル
が供給されているか否かを監視している。また、スロッ
トル弁37にはスロットル弁37の開度を検出するスロ
ットル開度検出センサ38が設けられ、シリンダブロッ
ク39に形成されたウォータジャケット40内には冷却
水温検出センサ41が設けられている。さらに、船体2
側のシフトレバー19には、シフト位置(即ちドックク
ラッチの位置)を検出するシフトスイッチ42が設けら
れている。上記各センサ32,33,36,38、,4
1及び42の検出信号は全て点火制御装置60に入力さ
れ、点火制御装置60は、これらの検出信号に基づいて
最適な点火時期を決定し、エンジン30の点火プラグ4
3を着火させる。尚、図2中、符号44は吸気管、45
は排気管、46はピストン、47はコンロッド、48は
吸気弁、49は排気弁、そして50はキャブレタを各々
示している。
【0007】次に上記した点火制御装置60における点
火時期制御方法について具体的に説明していく。図3は
点火時期制御装置の概略ブロック図である。前記点火制
御装置60は、 ・パルサコイル32,33からの入力信号に基づいて、
バッテリ10及び交流発電機14から後述するCPU7
0及びCDI回路62への電力供給をON/OFFする
無接点スイッチ回路61、 ・各気筒の点火プラグ43a〜43dの点火コイルC1
及びC2に磁束変化を生じさせて点火プラグを着火させ
るCDI回路62と、 ・各気筒の点火時期及び点火信号の出力タイミングを決
定し、CDI回路62に適当なタイミングで点火信号を
出力するCPU70、 ・バッテリ10及び交流発電機14からの直流電圧を約
5Vの定電圧に変換しCPU62に供給する定電圧回路
63、及び ・パルサコイル32,33、油圧スイッチ36、スロッ
トル開度検出センサ38、冷却水温検出センサ41、及
びシフトスイッチ42からの入力信号をデジタル信号に
変換する入力回路64〜69 を備えている。尚、図3中、符号36aは船体2側に設
けられた警告ランプを示しており、油圧異常により油圧
スイッチ36が閉成するとバッテリ10から前記警告ラ
ンプ36aを介して油圧スイッチ36に電流が流れ、警
告ランプ36aが点灯すると共に、入力回路69を介し
てCPU70に油圧異常信号が入力される。また、符号
36bは補償回路を示している。この補償回路36bは
少なくとも警告ランプ36aより許容電流値の高い負荷
が設けられ、警告ランプ36aに異常が生じた場合や油
圧スイッチ36の接点不良が生じた場合でも、油圧異常
時に確実に油圧スイッチ36に電流を流せるように油圧
スイッチ36の動作を補償する。
【0008】(CDI回路について)前記CDI回路6
2は、エンジン30の第1気筒及び第4気筒又は第2気
筒及び第3気筒の点火プラグ43a及び43d又は43
b及び43cを共通の点火コイルC1又はC2で同時に
着火させる同時着火方式の回路であり、 ・充電用コンデンサ62a、 ・第1気筒及び第4気筒の点火プラグ43a及び43d
共通の第1点火コイルC1に充電用コンデンサ62aの
点火エネルギを放電させるための第1サイリスタ62
b、 ・第2気筒及び第3気筒の点火プラグ43b及び43c
共通の第2点火コイルC2に充電用コンデンサ62aの
点火エネルギを放電させるための第2サイリスタ62c
を備え、 前記第1又は第2サイリスタ62b,62cがCPU7
0から出力される点火信号で導通するように構成されて
いる。また、CDI回路62は、バッテリ10及び交流
発電機14からの12V直流電圧を300V程度に昇圧
させる昇圧回路(D−D変換器)62dを備え、この昇
圧回路62dを介して点火エネルギを充電用コンデンサ
62aを充電するように構成されている。
【0009】(CPUについて)次に、点火制御装置6
0におけるCPU70の機能について説明する。このC
PU70は、パルサコイル32,33や各センサからの
入力情報に基づいて各気筒の点火時期及び点火信号の出
力タイミングを決定し、CDI回路62における対応す
るサイリスタ62b及び62cに点火信号を出力する。
図4はCPU70の内部処理を示すブロック図である。
図面に示すように、CPU70は、エンジン回転数算出
部71、基本点火時期決定部72、基本点火タイミング
演算部73、変化率算出部74、加減速判断部75、補
正値算出部76、失火制御部77、及び点火信号出力部
78を備えている。エンジン回転数算出部71は、第1
パルサコイル32及び第2パルサコイル33から入力さ
れる信号に基づいて実際のエンジン回転数を算出し、基
本点火時期決定部72に出力する。基本点火時期決定部
72は、予め実験や演算等により求めたエンジン回転数
及びスロットル開度に対する最適な点火時期の3次元マ
ップを備え、エンジン回転数算出部71で算出された実
際のエンジン回転数及びスロットル開度検出センサ38
で検出した実際のスロットル開度を入力し、これら入力
情報に基づいてその時の最適な点火時期を決定し基本点
火タイミング演算部73に出力する。基本点火タイミン
グ演算部73は、第1パルサコイル32から入力される
連続する二つの第1パルサ信号の周期、又は第2パルサ
コイル33から入力される連続する二つの第2パルサ信
号の周期からクランク軸が一回転するための所要時間を
計測し、その所要時間に基づいて予め設定したクランク
軸の単位角度当たりの回転時間を算出する。そして、こ
の単位角度当たりの回転時間と基本点火時期決定部72
から入力される最適な点火時期(即ち、点火すべきクラ
ンク角度)とに基づいて次に点火すべき点火プラグ43
に対する点火信号の出力タイミングを決定し、点火信号
出力部78に出力する。一方、変化率算出部74は、ス
ロットル開度検出センサ38から得られるスロットル開
度の情報を経時的に監視し、単位時間当たりのスロット
ル開度の変化率を算出して加減速判断部75に出力す
る。加減速判断部75は、スロットル開度の変化率に基
づいて、船舶が加速状態にあるか減速状態にあるかを判
断すると共に、その度合いを算出し、補正値算出部76
に出力する。補正値算出部76では、船舶の運転状態に
基づいて、例えば、船舶が加速状態にある時には基本点
火タイミング演算部73から出力された基本点火タイミ
ングを、その加速状態の度合いに比例して進角側に補正
し、逆に減速状態にある時にはその減速状態の度合いに
比例して基本点火タイミングを遅角側に補正する。これ
により、二つの連続するパルサコイルの周期に基づいて
算出した単位角度当たりのクランク軸の回転時間と、加
速時及び減速時に実際に点火信号を出力する時の単位角
度当たりの回転時間との間に生じるずれが補正され、常
時基本点火時期決定部72で求めた最適な点火時期で点
火プラグの着火を行えるタイミングで点火信号を出力す
ることが可能になる。失火制御部77は、油圧スイッチ
及び水温センサからの情報を入力し、潤滑異常や水温の
上昇時に、その度合いに応じて失火すべき気筒を決定し
て点火信号出力部78に出力し、対応する気筒の点火プ
ラグに対する点火信号の出力をキャンセルする。これに
より、潤滑異常や冷却異常時のオーバーヒートは防止さ
れる。点火信号出力部78は、基本点火タイミング演算
部73及び補正値算出部76の出力に基づいて点火信号
をCDI回路62に出力する。尚、上記した各処理部7
1〜78は便宜上、別個に独立して記載しているが、こ
のCPU70は実際にはメモリ(図示せず)に予め記憶
された動作プログラムに従って各処理部の処理を行い点
火タイミングや失火気筒を決定しソフト点火信号を出力
するものである。
【0010】以上説明したように、本実施例の点火制御
装置60は、スロットル開度の変化率に基づいてエンジ
ンの加減速状態を予測し、エンジンの加減速状態に基づ
いて基本点火タイミングの補正を行うので、エンジンの
運転状態の変化を事前に予測することができ、応答性の
よい制御を行うことができるという効果を奏する。ま
た、本実施例の点火制御装置60は、スロットル開度の
変化率に基づいてエンジンの加減速状態を予測している
ため、パルサコイルは点火タイミングを検出するための
最低限の数だけ設ければよいので、構造が簡単になり、
また、製造コストの安価になるという効果を奏する。
【0011】以上説明した実施例では、点火制御装置6
0におけるCPU70が、エンジンの加減速状態に応じ
て基本点火タイミング演算部73で演算した基本点火タ
イミングの補正を行うように構成されているが、これは
本実施例に限定されることなく、例えば、図4に一点鎖
線で示すように、基本点火時期決定部72で決定した点
火時期を補正してもよく、また、基本点火タイミング演
算部73における単位角度当たりの所要時間を補正する
ように構成してもよい。また、本実施例では、点火制御
装置60をキャブレタ50を備えたエンジン30に適用
した例を説明しているが、点火制御装置60を適用する
エンジンは本実施例に限定されることなく、任意の形式
でよく、例えば、図2に示すように燃料噴射装置を備え
たエンジンに適用してもよい。さらに、本実施例では、
パルサコイル32,33をクランク軸31に設けた例を
説明しているが、パルサコイル32,33を設ける位置
は本実施例に限定されるものではなく、例えば、カムシ
ャフトに設けてもよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る船外
機用エンジンの点火時期制御方法は、船外機用のエンジ
ンの回転状態を検出し検出状態をパルス信号で出力し、
二つのパルス信号の周期から次の点火のタイミングを演
算して点火信号を出力する船外機用エンジンの点火時期
制御方法において、少なくとも前記次の点火のタイミン
グを演算する前のスロットル弁の開度の変化率を検出
し、該スロットル弁の開度の変化率からエンジンの加減
速状態を判断し、エンジンの加減速状態に応じて前記次
の点火タイミングの補正を行うので、加減速時に点火時
期が予定の点火時期から進角又は遅角側にずれることが
なく、エンジンの運転状態の変化に応答性よく追従し点
火時期をエンジンの運転状態に合わせた最適なタイミン
グに制御することができ、特に加速性能に評価の重点が
置かれる船外機に有効で、該船外機を搭載した船舶にお
ける滑走状態への移行がよりスムーズになるという効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る船外機用エンジンの点火時期制
御装置を適用したエンジンを搭載する船外機付き船舶の
概略斜視図である。
【図2】 点火時期制御装置と各種センサ等との関係を
概略的に示す図である。
【図3】 点火時期制御装置の概略ブロック図である。
【図4】 CPU70の内部処理を示す概略ブロック図
である。
【図5】 (a)及び(b)は従来の点火時期演算方法
の問題点を示すパルサ信号のタイムチャートである。
【図6】 (a)〜(d)は船外機付き船舶の走行状態
を示す概略図である。
【符号の説明】
1 船外機 2 船体 2a クランプ 2b チルト軸 3 操舵ハンドル 4 シート 5 スロットル兼シフトレバー 6 メインスイッチ 7 ストップスイッチ 8 メータパネル 9 燃料タンク 10 バッテリ 12 プロペラ 13 推進装置 14 交流発電機 15 プロペラ軸 16 前進ギヤ 17 後進ギヤ 18 ドッククラッチ 19 シフトレバー 20 シフトケーブル 21 シフトロッド 22 出力軸 23 動力伝達ギヤ 24 オイルタンク 30 エンジン 31 クランク軸 32 パルサコイル 33 パルサコイル 34 オイルポンプ 35 オイル供給通路 36 油圧スイッチ 36a 警告ランプ 36b 補償回路 37 スロットル弁 38 スロットル開度検出センサ 39 シリンダブロック 40 ウォータジャケット 41 冷却水温検出センサ 42 シフトスイッチ 43 点火プラグ 44 吸気管 45 排気管 46 ピストン 47 コンロッド 48 吸気弁 49 排気弁 50 キャブレタ 60 点火時期制御装置 61 スイッチ回路 62 CDI回路 62a 充電用コンデンサ 62b 第1サイリスタ 62c 第2サイリスタ 62d 昇圧回路 63 定電圧回路 64 入力回路 65 入力回路 66 入力回路 67 入力回路 68 入力回路 69 入力回路 70 CPU 71 エンジン回転数算出部 72 基本点火時期決定部 73 基本点火タイミング演算部 74 変化率算出部 75 加減速判断部 76 補正値算出部 77 失火制御部 78 点火信号出力部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 船外機用のエンジンの回転状態を検出し
    検出状態をパルス信号で出力し、 二つのパルス信号の周期から次の点火のタイミングを演
    算して点火信号を出力する船外機用エンジンの点火時期
    制御方法において、 少なくとも前記次の点火のタイミングを演算する前のス
    ロットル弁の開度の変化率を検出し、 該スロットル弁の開度の変化率からエンジンの加減速状
    態を判断し、 エンジンの加減速状態に応じて前記次の点火タイミング
    の補正を行うことを特徴とする船外機用エンジンの点火
    時期制御方法。
  2. 【請求項2】前記エンジンが4サイクルエンジンである
    ことを特徴とする請求項1に記載の船外機用エンジンの
    点火時期制御方法。
  3. 【請求項3】船外機用エンジンの回転状態を検出して検
    出状態をパルス信号で出力する回転状態検出手段からの
    パルス信号を入力する手段と、 回転状態検出手段から出力される二つのパルス信号の周
    期に基づいて次ぎの点火のタイミングを演算する演算手
    段と、 前記演算手段で演算したタイミングで点火信号を出力す
    る手段とを備えた船外機用エンジンの点火時期制御装置
    において、 スロットル開度を検出する手段からの検出信号を入力す
    る手段と、 前記次の点火のタイミングを演算する前のスロットル開
    度の変化率に基づいてエンジンの加減速状態を判断する
    手段と、 エンジンの加減速状態に応じて前記次の点火のタイミン
    グの補正を行う手段とを設けたことを特徴とする船外機
    用エンジンの点火時期制御装置。
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