JPS59213946A - エンジンのノツク抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、船外機用エンジンｑ？に用いられて好適なエ
ンジンのノック抑制袋（ｉ′（に関する。

船外機等に用いられるエンジンでは、その性質上、用途
、使用環境に大幅な差かあるため、燃焼室、ピストンへ
のカーボンの堆積あるい（４点火栓のミスマツチング、
低オクタン価ガソリンの使用等によるノックの発生を特
に考慮する必要がある。

ところが、従来の上記エンジンにおいては、ノックの発
生に対して安全面を優先させるべく、エンジンの最大点
火進角域を要求、（（角より遅角側に設定するのが通常
であり、エンジン性能を１００％引出せない場合がある
。

また、従来のエンジンにおいて、ノック検出時に点火時
期を遅角設定するノック抑制装置を採用するものもある
が、この場合の遅角設定はノック検出信号が存在する間
だけのものであり、ノックが頻発する場合には定常状ｆ
心からの遅角、定常状態への復帰を繰返し設定されるこ
ととなり、エンジン回転速度および船体速度の過敏な変
化を招来する虞がある。また、その場合の遅角設定は定
常状態から単一幅だけ遅角するものであり、ノックを充
分に抑制可能とする遅角幅を得るためには、エンジン回
転速度および船体速度の急ｌ′ａな低下を招来する虞が
ある。

本発明は、エンジンをノックの発生から合理的に保護可
能とするエンジンのノック抑制装置を提供することを目
的とする。

上記目的を捧成するために、本発明は、エンジンに生ず
るノックを検出するノック検出器と、エンジンの点火時
期を設定する点火時期設定器と、クランク角度位置を検
出するクランク角度検出器と、点火時期設定器およびク
ランク角度検出器の検出結果に基ついて、クランク角度
が最適点火時期に位置する時点て点火信号を発生する点
火（Ｍ号発生器と、を有してなるエンジンのノック抑制
装置であって、前記点火時期設定器＋１．　　ノック検
出器によるノック検出により点火時期を段階的に迎角設
定するとともに、各段の遅角没定状帽をそれぞれ所定時
間保狩するようにしたものである。

以下、本発明の突施例を図面を参照して説明する。

Ｐｌｉ　１図は本発明を適用した６０１匙等間隔点火の
船外機用Ｖ）ｌｉ！！６気筒２サイクルエンジンの一例
を一部破断して示す平面図、第２図は同エンジンの正面
図、第３図は同エンジンのへ大制御系統図である。

エンジン１１は９０度バンクのＶ型６気筒エンジンとさ
ね、第１気筒１１Ａ♂第２気筒１１Ｂ５第３気筒１１Ｃ
と第４気筒１１Ｄ％第５気筒１１Ｅと第６気筒１１Ｆが
それぞれＶ型を形成している。

エンジン１１のクランク軸１２は縦置き配置され、クラ
ンク軸１２には連接棒１３を介して、横置き配置の各気
筒内に収容されるピストン１４が連結されている。エン
ジン１１の後部に１」、各気筒に燃焼室１５を画成する
シリンダヘッド１６が固定されている。エンジン１１の
前部には、各気筒に対応する吸気路１７に備えられてい
るリード弁１８を介して、各気筒のクランク室１９に混
合気を供給する気化器２０．吸気箱２１が接続されてい
る。

なお、２２（２２Ａ〜２２Ｆ）は点火栓を示し、２３は
スロットル弁を示している。

上記エンジン１１は、その点火時」υ］を４子制御ｏＪ
能とすべく、マイクロコンピュータからなる制御器２４
を備えている。すなわち、制御器２４は、後に詳述する
ように点火時ｉｌｌ設定器２５　（ＣＰＵ）、点火信号
発生邪２６をイ１し、パルサコイル２７、クランク角度
信号（タイミング信号）発生÷：に２８、スロットル検
出器ｉ　２９　、ノック検出器３０の各出力信号に基づ
いて、エンジン１１の各運転状態に最適な点火時ｊ（弓
を設定し、ＣＩ）　Ｉユニット３１を介して、各気筒の
点火栓２２Ａ〜２２Ｆにおける点火状態を割目１可ｎμ
きしている。なお、第３図において３２１ｆ点火時期設
定器２５に対するサンプリング周期発生回路である。

ここで、エンジン１１におけるクランク軸１２の上端１
部には、第４図に示すように、マグネトを形成するロー
タ３３のボス部３４が、半月キー３５およびナツト３６
によって固定さノ１．ている。ロータ３３の内面には永
久Ｊｏｎ石３７が周定されている。

３８は発電用コイルであり、永久磁石３７の内面に対応
するように環状に複数個配設されている。

これらの発電用コイル３８はエンジン１１に設けられた
複数の脚部３９に固定されている。

４０は永久磁石であり、そのＮ極とＳ極をロータ３３の
ボス部３４における直径方向の２位置１こ１８０度間隔
をなして位置するように１・■定さねてＩ、）る０また
、２７（２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ）Ｌｉ２個のパルサコ
イルであり、エンジン１１に支持されている支持台４１
に一体化さねている環状の俤持具４２の内面に１２０度
間隔で（；１・１定されてし）ろ。

すな寸）ち、パルサコイル か６０度回転する毎に、そのい１”れかのノ々ノド→Ｖ
コイル２７Ａ，２７Ｂ　、２７Ｃが永久８石４０σ）Ｎ
極またはＳ極と１回対向し、第５Ｍに承すようζこ、パ
ルサコイル２７Ａには第１１底筒１１Ａ４：３よび円１
４気筒１１Ｄに対するパルスＰ，　、　Ｐ，、が誘起さ
れ、パルサコイル２７Ｂには第２気筒１１Ｂおよび第５
気筒１１Ｈに対するパルスＰ２，Ｐ５か．−う起さ才１
、パルサコイル２７Ｃには第３気筒１１Ｃおよび第６気
筒１１Ｆに対するバ′ルスｌ〕３　＋　Ｐ６が誘起さ才
する。

才だ、ロータ３３の外周部にはエンジンσ）始動時に図
示されない始動モータの回転力を受けるすングギャ４３
かｌｈｉ定され、リンクギヤ４３の外周部ｒζは、エン
ジン１１に固定配置される前記クランク角度イ１）号発
生器２８が対向配置されている〇このる′ランク角度イ
乙弓発生器２８には、クランクｇ４：ｉ　１’ｌの一１
転々ともに、リンクキー′４３の各噛合歯Ｃζ苅向１゛
るパルスが訪４≦される。

前記パルサコイル２７の各出力パルスｐＨｇ）し、Ｐ６
　ｉｉ　Ｑ’ｈ　３図に示ずように副側；器２４の波形
整形回路４４を斤１１でエンコーグ４５によって同号化
さＩ″１１１１相互可能な状態で順次点火時１υ」設定
器２５を介してプリセットカウンタ４Ｇに伝達される。

また、＋１１１記クランク角１亀情号発生器２８Ｑ）出
力パルスは、’ｒａｇ　３１Ｎに示すように、１ｌｊｌ
Ｊ　ｉ狂１ｌｆｆｌ器２４の倍周期回路４７において・
４゛５６図にＰ。で示す細分化されたパルスきなってヅ
リセツトカウンタ４６に伝達さＪｌ、る。

上記バルサコ・イル２１．　　クランク角１？ｌ　イａ
号発生器２８およびプリセットカウンタ４６は、本発明
におけるクランク角度検出器を僧・（Ｉ戊する。すなわ
ち、パルサコイル２−ｒｔ−ｔ、−クランク軸１２０１
回転において、それぞオ１クランク軸１２の定角度位置
に対応する気筒数分のパルス、すなわちクランク軸１２
の基準角度信号を発生する。したがって、パルサコイル
２７はクランク軸の基準角度信号発生器として機能し７
、パルサコイル２７のパルス発生時点後におけるクラン
ク角度信号鞄生器２８の発生パルス数をプリセットカウ
ンタ４６によって計数することによりクランク軸１２の
角度位置を検出可能としている。なお、第６１ａに示す
ように、クランク軸１２の角度位置を検出するに当り、
Ｎ気筒（例えば第２気筒１１　ｉ：ｓ　）のクランク角
度位置、例えばその上死点（ＴＤＣ）に対する腟角度θ
に対す基準角度（Ｎ号として、Ｎ−１気筒（例えば第１
気筒１１八）に対応するパルサコイル３２への発生パル
スＰ１を用いて、そのＰ１発生時点後におけるクランク
角度信号発生器３３のパルス発生数ΣＰｏを計数するも
のとすれは、当該基準角度信号としてＮ気筒に対応する
パルサコイル２７Ｂの発生パルスを用いる場合に３６０
度−θ分のパルス数を計数する必要があるのに比して、
６気筒てあれば６０度−θ分のΣＰｏを計数すれば足り
、該Ｎ気筒に対応するパルサコイル２７Ｂのパルス発生
時点より以前の角度θをより小なるパルス数の属１数で
高精度に割出しり能となる。

また、パルサコイル２７は、エンジン速度検出器として
も機能する。すなわち、パルサコイル２７はクランク・
１ＱＩＩ　１２の１回転・ｆσに気筒微分のパルスを発
生するものであるから、点火時間設定器２５において単
位時間内におけるパルサコイル２７の発生パルス数を計
数することにより、クランク軸１２の回転速度すなわち
エンジン速度を検出することが可能となる。

また、前記スロットル検出器２９は、気化器２０のスロ
ットル軸２３八に１ｒ１結せしめられ、ポテンショメー
タカ式によって、完化器２０のスロットル開度すなわち
各党ｆｓｉｉ　’＼の吸入視気量を検出Ｎ”Ｊ’　ｌ’
ｉｕとする。なおスロットル検出器２９の４力出ｇ呆は
、Ａ／Ｄ変換器２９八においてテジタル化された状態で
点火時期設定器２５に伝達される。

また、　ｔ’ｊｉＪ記ノック検出益３０は、ド１」えは
圧′祇素子式、磁歪式等の撮動検出型からなり、第４気
筒１１Ｄと第６気筒１１Ｆとの間のシリンダヘッド１６
に取付けられている。ノック検出器３０はエンジン１１
に発生するあるレベル以上の撮動を検出し、有害なノッ
キング、過早着火等の嚢常燃焼（ノック）発生を検出し
、その検出結果を点火時Ｍ設定器２５ｔと伝達可能とし
ている。

以下、前記制御器２４の具体的点火側で１１１手１１１
１４について説明する。

まず、制御器２４の通常運転時の制御について説、明す
る。制御器２４の点火時間設定器２５に（ま、エンジン
速度と、吸入空気量としてのスロットル開度の各組合わ
せに対する最適点火時期が、マツプ（または関数式）の
型式で予め定められている。

（なお、本出願人は、上記点火時１ｔｌ、Ｉ設定＞：冷
２５に定められるマツプの一例を、特願昭５７−１４６
２６８号に添付した明細書および図面において既に明ら
かにしている。）したがって、エンジン１１の通常運転
時に、点火時期設定器２５は、ｍ［・爪のようにパルサ
コイル２７の出力パルスを計；牧することによって得ら
れたエン−ジン速度、スロットル検出器２９＋こよって
検出されたスロットル開度すなわち吸入空気量、および
上記マツプに塞づいて、その時点における運転状態に対
応する最適点火時期を設定する。このようにして、点火
時期設定器２５は、各気筒の上記最・１（点火時期を点
火信号発生器−２６のプリセットカウンタ４６に伝達す
る。

他方、上記プリセットカウンタ４６（才、前述のように
、本発明ζこおけるクランク角度検出器の一部でもあり
、貼準角度信号発生器としてのパルサコイル２７のパル
ス発生時点後におけるクランク角層信号発生’＋’ｒＭ
　２　Ｂの発生パルス数を計数し、クランク輔１２の角
度位置を〕突出している。

そこで、本発明における点火信号発生器２６の−Ｈμと
してのブリセ′ントブＪウンタ４６は、上言己のように
してＫｔ　’Ｋｌしたクランク角１ｆｔｌが、点火時期
設定器２５から伝達された最適点火時期に位置する時点
で、波形整形回路４８に点火１８号を伝達する。

波形整形回路４８に伝達された点火信号は、ＣＩ）Ｉユ
ニット３１の各′Ａ１ｍ１に対応するＣＬ）Ｉ点火装置
に伝達される。Ｃ、Ｄ　Ｉユニット３１の上記各ＣＤＩ
点火装置は、前記マグネトの発電用コイル３８で発生し
た電圧を点火用コンデフ４月（充電を開始した後、Ｆ紀
点火信号発生器２６において発生した点火信号電流によ
りｓＣＲのゲートを導通させると同時に、点火用コンデ
ンサに蓄えていた電荷を急激に点火コイルの１次側に印
加することによって、点火コイルの２次側に高電圧を発
生し、各気筒の点火栓２２Ａ〜２２Ｆに放「Ｃを発生可
能としている。すなわち、上記制御器２４にょる進角制
御によれば、点火時期設定器２５に予めマツプの型式で
定められている点火時期の選定により、エンジンの通常
運転状態で異常燃焼を生ずることのｔ゛い最適点火時期
に点火可能となる。

次に、制御器２４によるノック抑制開側）について説明
する。

ここで、点火時期設定器２５（４、ノック検出器３０に
よる異常燃焼（ノック）の４ｐ出により、点火時期を段
階的に遅角設定するととも（こ、各段の迎角設定状態を
それぞれ保持するようになっている。第７図は横軸に時
間■１、縦軸に進角度θをとり、点火時間設定器２５に
よる上配点火時期設定状傳を示す線図であり、例えばＡ
点でノックを検出すると　　１例えは４度遅角して１３
点の点火時期を設定し、その：ｉ〒角設定状態を所定時
間１１□例えば１尤１分間イイ持し、８点ないし０点の
上記保持時間経過後、再度ノックを検出する場合には、
さらに　　例えは　４度遅角してＤ点の点火時期を設定
し、その新たな邦角設定状朝をｎ［定時間１−１０．１
４持する。このＤ点の点火時期はＡ点の初より」状態に
比して合計ａ　＋　ｂ度　　　　　遅角されることにな
る。１Ｊ点ないしＥ点の上記保持時間経過後には、上記
と便のステップで順次当初の点火時ル」に後１ｊ’ｄす
る。こ０月Ｓ０．々、１・゛点ｌ、（いし１９点の間に
再びノックを検出すれば、この時点て再度す度だけ遅角
設定する。なお、第７図に−８けるａ　＋ｂ度の遅角暢
はノックを光分に抑制ｎＪ能とする１１１に設定されて
いる。

また、制御器２４には第８図に示すノ１ンク抑制プロク
ラムが射込まれており、制御器２４によるノック抑制制
御はこのプログラムに基づいて以下のように実行される
。すなわち、制御ｂ　２．４　ｊｉ　ｂノック検出器３
０の検出結−宋を点火時ｔＩＪｌ役定？工？５に入力し
くステップ■）％　ノック有かを判断する（ステップ■
）。ステップ■の判断結果かＮＯであればステップのに
戻り、その１′４１断結果がＹ　Ｅ　Ｓであれば、パル
サコイル２７の出力パルスのＮｌ［によって検出されて
いるエンジン回転数が〃ｒｐｍ以上であるかを判断する
（ステップ■）。ステップ■の判断結果がＮＯであイ１
は、点火時期設定器２５はマツプにス↓づく進角度を４
Ｊ　・ｉｉ点火時ｒｕｊとして設定し、点火信号発生１
号’ｌ　５を介してＬｌ）１ユニツト３１を点火制御す
る（ステップ■）。ステップ■の判断結果がＹｂ８であ
れは、スロットル検出器２９によって検出されたスロッ
トル開度がダ度であるかを判断する（ステップ（５））
。ステップ■の判ｉす１結果がＮ（Ｊであ才１ば、点火
時間設定器２５ｃ′ｉマツプに浩づく鵜角度を最適点火
時期としＣ設定し、点火信号発生器２６を介してＣ１）
１ユニツト３１を点火開側；する（ステップ（〕）。ス
テ１ンプ■の判Ｎｊｉ　ｉ７ｉ果がＹＥＳであわば、点
火時期状時器２５はその時点で既に設定さＩ７ている点
火時１１Ｊｊを托二度迎角設定し、ぞの遅角設定状すを
り。

分間イ【持する（ステップ■）。ステップ（７）１ζよ
る遅角保持の経過後、へ火時聞設定器２５ｔ４再びノッ
ク有かを判１ｊｊＴする（ステップ■）。ステップ■の
判断結束ｈｉＮＯであれば、点火時期設定器２５は上記
ステップ（１）によるａ　Ｉ！’ｅ遅角裳定ｉａの点火
時期状時を復ｉｎ＞設定しくステップ■）、ステップ゛
■に戻る。ステップ■の、ｔ′１．ｌ　ｕｊｒ枯果がＹ
ＥＳであわば、点火時１ｔ１１設定器２５Ｃ４ステップ
（りによる　４一度遅角股定状ｙ、用に加えて、さらに
　Ａ　ｔｊ’ｃ遅角設定し、その初ＩＩ状朝に対し幅；
ａ−ｆｂｆの近角設定状１μを偏分１１保持する（ステ
ップ（！ワ）。ステップ（］（ハによるｉ−色保持の経
１°、Ａ後、点火時期設定器２５は１ｊ）びノック有か
を判断する（ステップ（Ｊす）。ステップ（１１）の牛
１１０？　ｆｉイ来がＹＥＳであれは、ステップ゛（１
０１１ζ戻り、ステップ（ｉＩＪｌ）こおいて設５Ｎさ
れた初期状態に対してすｊ昌ｉｉ＋ｂ　度の遅ν゛ｊ距
之定状！１勺を丹ｒ：’＞ｉ　Ａ、分１１１コ保持し、
ステップＣ四の１゛１ｊ断結果がＮＯであれは、ステッ
プ６Φで加えた　ｂ、　ｒｆｒの遅角幅を回復させ、４
度遅角状態まで復帰設定し、その冴！ｆ遅角状態をざら
にり１分間保持する（ステップ＜ｒ：：＋　）。ステッ
プ（ｆΦによる迎角保持の経過後、点火時期設定：惜２
５はさらにノック有かを判断する（ステップ＜１：ａ、
ｉ　）　。ステ゛ンブ（１３）の１°ｆＪ　＆　楯！！
−’；イＮＯであノ９．ば、点火時四股宝器２５’、を
上Ｍｅステップ（１２Ｊによる。ｄ、　ｒ身六角設ｒｏ
ｉ前の点火時ハ１１状列をｑイ帰設′Ｆ〆しくステップ
（ｅ）　）　、ステップ■に戻る。ステップ・！３）の
１」断結呆がＹＥＳであわば、ノ、ｐ、！ｋＩｊ：Ｐ則
’ｆｌ定ｐ３　Ｑ　５はステップ（１４における。注、
度遅角股定状態に　ｂ　　、ｔ；ｉｘの遅角幅を加え、
その遅角設定状態をり１分間４メ持するステップＱＱ＋
ｌと戻る。制御器２４１ハ　ステップ■。

■による点火制御の後、再びステップ■に１４って。

以上♂同様の制御プログラム、５？くり返し実行する。

なお、上６己ノック抑制プロゲラｔ・のステップ゛■に
おいてエンジン回転速Ｉ象がＡ／／　　ｒｐｍ以上であ
るかをヰＩＪ断じている理由は、／Ｖ’／、　　ｒｐｔ
ｎ以下の状柚下で遅角設定する場合には、エンジン停止
に至りｈ４＜、Ｎｉ−当でないＬとによる。また、上記
ノック抑制プログラムのステップ■において、スロット
ル開度がダＩ摩以上であるかを判断している理由（才、
　〆嘲１扶下の状伸下で遅角設定する場合に（才、エン
ジン回＋ｌ五連変の急激な１氏下によるショックが大き
く、妥当でｆ、１′いことによる。

し？ニブ１くって、ヒコ己制御器２４によるノック抑＋
ｌ、ＩＩ制？１１１１によりば、エンジン１１の定常運
転中にノックが４６生する蝉、液口的に所定時間、点火
時期をからせ、所５１時間の経過陵に通′１・；この点
火時期に復帰きせることｈ３可能となる。すなわち、遅
角状態が一定時間イ〒侍されることから、ノックの発生
が上ｔｔｅ一定時間の範囲内１こ１４５いて頬発する。

鳴合に、定電状態からの：Ｉ♀角、中宮状態への復帰を
繰返し設定器ろこと１−Ｃ＜、エンジン回転速度および
船体忍屡の過敏ｆ（￥化を避りること乃Ｓ可能とｆＪる
。また、遅角状ウリが段階状に設定されることから、エ
ンジン回転連変ぢよび船体速度の１′！、激な低下を伴
なうことｆ、ｆ　＜、ノックを充分に抑；ラリする岸角
幅を得ることがＣ＋ｆ能とｆ、ｇ＆）、運転者および同
乗者の打体への衝撃＋ｌ’Ｔるい〔１精神的な不安感の
発生を回ｉして、エンジンをノックの発生から合理的に
保護可能となる。すなわち、上記ノック抑制側ａｌによ
りは、エンジンの最大点火進角域を要求進角より遅角側
に設定して特に安全面を優先させることなく、ノック発
生時にはエンジン同法速度の急激な低下を僻けてエンジ
ンを保護し、ノックの発生しなＧ感り１常運転時にはエ
ンジン性能を充分に引出すことがｎ１能となる。

なお、Ｌ紀実施例は、ノック検出時に２段階だけ遅角設
定し、各段の保持時間を相〃に同停とする場合について
説明した。しかしながら、本発明（４，３段階以上の段
階的に遅角設定するものであってもよく、また各段の保
持時間を必ずしも相互に同等とする必要はない。

また、−Ｆ記実施例（」本発明をＶ型６気筒エンジンに
適用する場合について説明したが、本発明は他の形式の
エンジンにも適用可訃であり、また単％　７ｍエンジン
にも画用可能である。

以上のように、本発明は、エンジンｔこ生ずるノックを
検出するノック検出器と、エンジンの点火時期を設定す
る点火時期設定器と、クランク角度位置を検出するクラ
ンク角変検出器と、点火時期設定器およびクランク角度
検出器の検出結果に基づいて、クランク角度が最適点火
時期に位置する時点で点火信号を発生ずる点火信号発生
器と、を有してなるエンジンのノック抑制装置であって
、前記点火時期設定（１（は、ノック検出器によるノッ
クの検出により、点火時期を段階的に遅角設定するとと
もに、各段の遅角設定状態をそれぞれ所定時間保持する
ようにしたものである。したがって、エンジンのノック
発生時に段階的に点火時期を連らせ、また７９ｒ定時間
の経過後にｉＭ常の点火時期に復帰させることがｉ＋Ｊ
能となる。すなわち、ノック発生時には、エンジン回転
速度の急檄な低下を避けてエンジンを保１１φし、通常
運転時にはエンジン性能を充分に引出すことが可能とな
り、エンジンをノックの発生から合理的に保嫂すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を、ｌ混用した６９外機用エンジンの一
実施例を一部破断して示す平面図、第２図は同エンジン
を示す平面図、第３図は同エンジンの点火制御系統図、
第４図は同エンジンのクランク軸上部構造を示す断面図
、第５図は同エンジンのパルサコイル配置状態を示す説
明図、第６１閑は同エンジンのパルサコイルおよびクラ
ンク角度信号発生器の各出力パルスを示す波形図、第７
図はノック抑制制御状態を示す線図、第８図はノック抑
制プログラムを示す流れ図である。 １１・・エンジン、２４・・制御器％　２５　点火時期
設定器、２６・・点火イぽ号発生器、２７・・パルサ、
コイル、２８・・クランク角度信号４ら生器％　３ｏ　
・ノック検出器、３１・ＣＤＩユニット、４６・プリセ
ットカウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　エンジンに生ずるノックを検出するノック検
   出器と、エンジンの点火時期を設定する点火時期設定器
   と、クランク角度位置を検出するクランク角度検出器と
   、点火時期設定器およびクランク角度検出器の検出結果
   に基づいて、クランク角度が最適点火時期に位置する時
   点で点火信号を発生する点火信号発生器（！：％を有し
   てなるエンジンのノック抑制装置であって、ｎ’ＪＲピ
   点火時期設定器は、ノック検出器によるノックの検出に
   より、点火時期を段階的に遅角設定するとともに、各段
   の遅角設定状態をそれぞれ所定時間保持するエンジンの
   ノック抑制装置。