WO2015045334A1 - エンジン制御装置 - Google Patents

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WO2015045334A1
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speed
limit
control
rotational speed
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貴生 中西
洋彰 宮崎
輝光 高畑
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ヤンマー株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21—Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/224—Diagnosis of the fuel system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/227—Limping Home, i.e. taking specific engine control measures at abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an engine control apparatus that performs limited operation control that limits the engine speed when a predetermined failure occurs.
  • the engine is composed of a great number of parts.
  • Various sensors are attached to these components.
  • a sensor that detects the temperature of cooling water, a sensor that detects the pressure of fuel in the common rail, a sensor that detects the pressure of engine oil, and the like are attached to the engine.
  • the detection results of these sensors are output to a control device such as an ECU.
  • the control device determines whether or not the engine has failed based on these detection results.
  • the limited operation control is control that does not accept a rotation speed operation that instructs an engine rotation speed larger than a predetermined engine rotation speed (restriction rotation speed). By performing the limited operation control, it is possible to suppress the influence at the time of engine failure.
  • the control device determines that the engine has failed, the engine speed is once reduced to a low idle speed (a speed lower than the limit speed), and the operation shifts to the limit operation control.
  • the ship since the ship has resistance to water, it does not move due to inertia, so if the engine speed is reduced, the ship speed decreases immediately. Therefore, even if the limited operation control is canceled immediately, the voyage is delayed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a configuration for preventing a rapid change in ship speed when shifting to limited operation control in an engine control device that performs limited operation control. It is to provide.
  • an engine control device having the following configuration. That is, the engine control device includes an engine failure determination unit and a rotation speed control unit.
  • the engine failure determination unit determines whether or not a predetermined failure condition is satisfied based on a detection result of a sensor that detects a state of the marine engine.
  • the engine speed determination unit decreases the engine speed to the limit speed and Limited operation control that does not accept a rotation speed operation that instructs an engine rotation speed greater than the limit rotation speed is performed.
  • the rotation number control unit determines the engine rotation number. It is preferable to shift to the limited operation control without changing.
  • the engine speed determination unit determines the engine rotation speed when the engine rotation speed is greater than the limit rotation speed. It is preferable that the engine speed is maintained after the engine speed is reduced to the limit engine speed, and the engine speed is maintained until the engine speed operation equal to or lower than the engine speed limit is performed.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a ship and its propulsion mechanism.
  • the ship 1 is a type of sailing ship having vertical sails.
  • the ship 1 includes a hull 2, a mast 3, a ship bottom 4, a center board 5, and a propulsion device 7.
  • a mast 3 is erected on the hull 2, and a sail is attached to the mast 3.
  • a center board 5 is attached to the ship bottom 4.
  • the ship 1 has a configuration in which an onboard / outboard motor is mounted.
  • a marine engine 6 is disposed inside the hull 2.
  • the marine engine 6 is a diesel engine having a common rail fuel injection device.
  • a propulsion device 7 is connected to the rear end of the marine engine 6.
  • the propulsion device 7 is fixed to a mounting base 8 attached to the ship bottom 4.
  • the propulsion device 7 includes an upper unit 9 and a lower unit 10.
  • the upper unit 9 is disposed inside the hull 2 and is connected to the marine engine 6.
  • the lower unit 10 includes a propeller 11 and a rudder (not shown), and the propeller 11 and the rudder are arranged so as to go out from the opening 4 a of the ship bottom 4 into the water.
  • the ship 1 can be moved by driving the propeller 11 using the power generated by the ship engine 6.
  • FIG. 2 is a block diagram of an apparatus arranged on a ship.
  • a joystick lever 20, a steering wheel 21, and a display device 22 are installed at the steering seat of the ship 1.
  • the joystick lever 20 is configured to be operable in the front-rear direction.
  • the operation performed on the joystick lever 20 is transmitted to the boat maneuvering system control unit 50.
  • the marine vessel maneuvering control unit 50 (specifically, the marine vessel maneuvering instruction unit 52) gives an instruction corresponding to the operation to the marine engine 6 or the propulsion device 7.
  • the boat maneuvering system control unit 50 instructs the propulsion device 7 so that the propeller 11 rotates in the direction in which the ship 1 moves forward.
  • the boat maneuvering system control unit 50 instructs the propulsion device 7 to rotate the propeller 11 in the direction in which the ship 1 moves backward.
  • the boat maneuvering system control unit 50 instructs the propulsion device 7 so that the ship 1 turns.
  • the boat maneuvering system control unit 50 When the joystick lever 20 is operated forward or backward or rotated, the boat maneuvering system control unit 50 outputs a signal corresponding to the operation amount (tilt angle and rotation angle) of the joystick lever 20 to the marine engine. 6 to the engine control unit 45. Further, the engine control unit 45 adjusts the fuel injection amount of the injector according to the signal transmitted by the boat maneuvering system control unit 50 according to the tilt angle. Thus, the boat operator performs an operation (rotational speed operation) for changing the engine rotational speed (the rotational speed per unit time, the rotational speed).
  • the traveling direction of the ship 1 can be manipulated by using the steering wheel 21 instead of the joystick lever 20.
  • the boat steering system control unit 50 transmits a signal corresponding to the rotation direction and the rotation amount of the steering wheel 21 to the propulsion device 7.
  • the propulsion device 7 changes the rudder angle based on this signal. In this way, the operator can change the traveling direction of the ship 1.
  • the display device 22 can display the ship speed, the engine speed, the travel distance, and the like of the ship 1 based on signals received from the engine control unit 45, the ship handling system control unit 50, and the like. In addition, when a GPS apparatus etc. are arrange
  • the boat maneuvering system control unit 50 includes a boat maneuvering system failure determination unit 51.
  • the boat maneuvering system failure determination unit 51 determines whether or not there is a failure (abnormality) in the boat maneuvering system such as a failure of the hydraulic device that changes the rudder angle or an unexpected operation performed on the joystick lever 20.
  • a failure abnormality
  • a message to that effect is displayed on the display device 22.
  • the marine engine 6 will be described.
  • Various sensors and actuators are installed in the marine engine 6 (collectively referred to as a sensor and actuator group 30).
  • the sensor and actuator group 30 is connected to the engine control unit 45.
  • the engine control unit 45 issues a warning or adjusts the actuator based on information received from the sensor.
  • the sensor and actuator group 30 will be specifically described below with reference to the block diagram of FIG.
  • the cooling water temperature sensor 31 of the sensor and actuator group 30 is a sensor that detects the temperature of the cooling water.
  • the cooling water temperature sensor 31 is disposed inside the cooling water tank or the cooling water pipe.
  • the marine engine 6 includes a fresh water cooler that cools cooling water using water (seawater or the like) taken from outside the ship. When the temperature of the cooling water is high, the marine engine 6 may be overheated or the fresh water cooler may be broken.
  • the rail pressure sensor 32 of the sensor and actuator group 30 is a sensor that detects the pressure of the fuel in the common rail.
  • the rail pressure sensor 32 is disposed inside the common rail. If the common rail pressure is high, there is a possibility that pressure control is abnormal and proper fuel injection cannot be performed.
  • the engine oil temperature sensor 33 of the sensor and actuator group 30 is a sensor that detects the temperature of the engine oil.
  • the engine oil temperature sensor 33 is disposed on an oil pan or a drain bolt. If the engine oil temperature is high, the lubrication function cannot be performed properly.
  • the starter relay 34 of the sensor and actuator group 30 drives a starter motor (not shown) to start the marine engine 6.
  • the hydraulic switch 35 of the sensor and actuator group 30 detects the pressure of the hydraulic oil supplied to the hydraulic device. If the hydraulic oil pressure is not appropriate, the hydraulic system may not function properly.
  • the cam shaft rotation sensor 36 of the sensor and actuator group 30 detects the number of rotations of the cam shaft. If the rotation speed of the camshaft is not appropriate, the power transmission mechanism may not function properly.
  • the intake pressure sensor 37 of the sensor and actuator group 30 detects the intake pressure. If the intake pressure is not appropriate, the intake system may not be functioning properly.
  • the alternator 38 of the sensor and actuator group 30 generates power using the power of the engine. For example, when the power generation amount of the alternator 38 does not increase, the alternator 38 may not function normally.
  • the crankshaft rotation sensor 39 of the sensor and actuator group 30 detects the number of rotations of the crankshaft. If the rotation speed of the crankshaft is not appropriate, the power transmission mechanism may not function properly.
  • the fuel temperature sensor 40 of the sensor and actuator group 30 detects the temperature of the fuel. If the temperature of the fuel is too high, the sealing parts and the like may be deteriorated.
  • the four injection actuators 41 of the sensor and actuator group 30 inject fuel from each injector in response to an instruction from the engine control unit 45. By controlling the injection actuator 41, the fuel injection amount and the injection timing can be adjusted.
  • the metering actuator 42 of the sensor and actuator group 30 can adjust the amount of fuel supplied to the common rail in accordance with an instruction from the engine control unit 45.
  • the engine control unit 45 includes an engine failure determination unit 46 and a rotation speed control unit 47.
  • the engine failure determination unit 46 includes the cooling water temperature sensor 31, the rail pressure sensor 32, the engine oil temperature sensor 33, the hydraulic switch 35, the camshaft rotation sensor 36, the intake pressure sensor 37, the alternator 38, and the crankshaft rotation sensor described above. 39. Based on the detection result by the fuel temperature sensor 40, it is determined whether or not a predetermined failure condition is satisfied.
  • the failure condition is a condition set in advance, and the detection value of each sensor described above is (1) a threshold value set for each, or (2) a state where the threshold value is continued for a predetermined time or more. It is. Also, depending on the sensor, a failure condition of “below the threshold” can be set instead of “below the threshold”.
  • Rotational speed control unit 47 controls engine rotational speed. For example, when the engine failure determination unit 46 determines that the failure condition is satisfied, the rotation speed control unit 47 adjusts the injection actuator 41 and the metering actuator 42 so that the engine rotation speed does not exceed the limit rotation speed. Take control.
  • FIG. 4 is a flowchart showing processing related to the limited operation control.
  • the engine control unit 45 determines whether or not a failure condition is satisfied based on the detection result of the sensor as described above (S101). When it is determined that the failure condition is satisfied, the engine control unit 45 displays a warning to that effect on the display device 22 and determines whether or not the engine speed is greater than the limit speed (S102).
  • the engine control unit 45 performs control to reduce the engine speed to the limit speed when the engine speed is larger than the limit speed (S103). Conventionally, when it is determined that the failure condition is satisfied, the engine speed is reduced to a low idle speed lower than the limit speed.
  • the low idle rotational speed refers to the engine rotational speed during idling.
  • the engine control unit 45 determines whether an engine speed greater than the limit speed has been instructed by the operator (S104). When an engine speed greater than the limit speed is instructed, the engine control unit 45 maintains the engine speed at the limit speed (S105).
  • the engine control unit 45 performs control so that the instructed engine speed is reached (S106).
  • the engine speed can be suppressed to a limit speed or less (restricted operation control).
  • the engine control unit 45 shifts to the limit operation control without changing the engine speed.
  • the engine control unit 45 determines whether or not the release condition is satisfied during the limited operation control (S107).
  • the release condition is a condition for releasing the limited operation control.
  • the cancellation condition is a condition set in advance, and is determined for each sensor such as “the detection value of each sensor described above is equal to or less than a threshold”. This threshold value may be the same threshold value as the failure condition, or a threshold value different from the failure condition may be used in order to prevent repeated transition and release of the limited operation control.
  • the engine control unit 45 determines that the release condition is satisfied, the engine control unit 45 releases the limited operation control and returns to the normal control (S108).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a timing chart of the limited operation control.
  • the horizontal axis is the time axis, and a plurality of graphs are arranged vertically.
  • the uppermost graph is the engine speed (instructed rotational speed) instructed by the operator using the joystick lever 20, the lower graph is the change in engine speed in the conventional control, and the further lower graph is The change of the engine speed in the control of this application is shown.
  • the failure is confirmed and the error flag is turned ON (a warning is displayed on the display device 22). Then, after a few seconds have passed, the limited operation control is started.
  • the reason for waiting for about a few seconds is to prepare the mind of the ship operator because the ship operator will be surprised if the engine speed changes suddenly.
  • the engine speed is reduced to a low idle speed. After that, unless the commanded rotational speed falls to the low idle rotational speed (after time t1), the operation of the boat operator is not accepted even if the commanded rotational speed is equal to or lower than the limit rotational speed. As a result, the ship speed decreases rapidly.
  • the engine speed is reduced to the limit speed. Thereafter, the marine engine 6 is driven at the limited rotational speed when the commanded rotational speed is greater than the limited rotational speed, and at the commanded rotational speed when the commanded rotational speed is equal to or smaller than the rotational speed limit.
  • the error flag is turned off (the warning on the display device 22 is not displayed), and then the limited operation control is released.
  • the engine speed is reduced to a low idle speed. Then, unless the commanded rotational speed has fallen to the low idle rotational speed (after time t1), the operator's operation is not accepted even if the commanded rotational speed is less than or equal to the limit rotational speed.
  • control for changing the engine speed is not performed when the limited operation control is shifted. Therefore, it is possible to shift to the limited operation control particularly smoothly while maintaining the boat maneuvering condition.
  • the display device 22 since the display device 22 notifies that the operation has been shifted to the limited operation, even when the engine speed does not change automatically, the operator can grasp that the operation has shifted to the limited operation control.
  • an accelerator lever (operation unit) 23 is further installed at the steering seat of the marine vessel 1.
  • the accelerator lever 23 is composed of two levers, and can operate the number of rotations of one marine engine 6 according to the operation amount of one lever, and the other lever according to the operation amount of the other lever.
  • the rotational speed of the marine engine 6 can be manipulated.
  • the sensor and actuator group 30 is also installed in each marine engine 6.
  • the determination of the failure condition is performed by an engine failure determination unit 46 provided for each marine engine 6. That is, even when the limited operation control is performed by one marine engine 6, normal control may be performed by the other marine engine 6.
  • the engine control unit 45 includes the engine failure determination unit 46 and the rotation speed control unit 47.
  • the engine failure determination unit 46 determines whether or not a predetermined failure condition is satisfied based on a detection result of a sensor that detects the state of the marine engine 6.
  • the speed control unit 47 reduces the engine speed to the limit speed and limits the speed limit. Restricted operation control that does not accept larger rotation speed operation is performed.
  • the engine rotation number control unit 47 Shifts to limited operation control without changing.
  • the marine engine 6 can be used for propulsion mechanisms other than the sail drive described above.
  • it is a stun drive in which a power transmission device with a propeller attached directly is arranged at the rear of the hull and the power of the marine engine is transmitted to the power transmission device from a power transmission shaft attached at the rear of the marine engine. May be.
  • an angle type marine gear in which the propeller shaft is mounted obliquely downward on the rear end side of the power transmission device, or a parallel type marine gear in which the propeller shaft is horizontally mounted on the rear end side of the power transmission device may be used.
  • the ship is not limited to a sailing ship and may be a steamer.
  • the engine control unit 45 and the boat maneuvering system control unit 50 can be configured by a single control device.
  • the failure determination unit included in the control device corresponds to the “engine failure determination unit”.
  • the two marine engines 6 can be controlled by one engine control unit 45.
  • the sensor described above is an example, and any sensor that can detect a failure of the marine engine 6 can be added or changed as appropriate.
  • the operation unit described above is an example, and can be changed as appropriate as long as the engine speed can be changed to change the engine speed.
  • the shift to the limited operation control is notified by the display of the display device 22, but the shift to the limited operation control may be notified by sound, light, or the like.

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Abstract

　エンジン制御装置は、エンジン故障判定部と、回転数制御部と、を備える。エンジン故障判定部は、船舶用エンジンの状態を検出するセンサの検出結果に基づいて所定の故障条件を満たすか否か判定する。回転数制御部は、エンジン故障判定部が故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が制限回転数より大きいときは、エンジン回転数を制限回転数まで低下させるとともに、制限回転数より大きいエンジン回転数を指示する回転数操作を受け付けない制限運転制御を行う。

Description

エンジン制御装置
　本発明は、所定の故障が発生した場合にエンジン回転数を制限する制限運転制御を行うエンジン制御装置に関する。
　特許文献１に示すように、エンジンは非常に多くの部品から構成されている。また、これらの部品には各種のセンサが取り付けられている。例えば、冷却水の温度を検出するセンサ、コモンレール内の燃料の圧力を検出するセンサ、エンジンオイルの圧力を検出するセンサ等がエンジンに取り付けられている。
　これらのセンサの検出結果はＥＣＵ等の制御装置へ出力される。制御装置は、これらの検出結果に基づいてエンジンが故障しているか否かを判定する。
特開２０１１－１７２５７号公報
　ところで、上記の方法によってエンジンが故障していると判定した場合に、制限運転制御が行われることがある。制限運転制御とは、予め定められたエンジン回転数（制限回転数）より大きいエンジン回転数を指示する回転数操作を受け付けない制御である。制限運転制御を行うことにより、エンジンの故障時の影響を抑えることができる。
　従来では、エンジンが故障していると制御装置が判定した場合、エンジンの回転数を一度ローアイドル回転数（制限回転数より低い回転数）まで低下させ、制限運転制御に移行していた。
　しかし、この制限運転制御を行う場合、故障発生時のエンジン回転数が高いときは、エンジン回転数を一度ローアイドル回転数に低下させた後に、制限回転数の近傍までエンジン回転数を上昇させる必要がある。
　特に、船舶では水の抵抗があるので惰性で移動しないため、エンジン回転数を低下させると即座に船速が低下する。従って、仮に制限運転制御がすぐに解除された場合であっても、航海が遅延してしまう。
　更に、上記のようにエンジン回転数を変化させる場合、船舶の速度が急に低下した後に再び上昇することとなる。従って、乗船者に不快感を与えてしまう。
　また、従来では、エンジン回転数を指示する操作部を一度ローアイドル回転数まで戻した後でないと、エンジン回転数の指示が受け付けられなかった。そのため、例えば制限回転数以下で操作を行っていた場合でも、一度ローアイドル回転数を指示して再び戻すという無駄な操作が必要であった。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、制限運転制御を行うエンジン制御装置において、制限運転制御への移行時における船速の急激な変化を防止する構成を提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の観点によれば、以下の構成のエンジン制御装置が提供される。即ち、このエンジン制御装置は、エンジン故障判定部と、回転数制御部と、を備える。前記エンジン故障判定部は、船舶用エンジンの状態を検出するセンサの検出結果に基づいて所定の故障条件を満たすか否か判定する。前記回転数制御部は、前記エンジン故障判定部が前記故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が制限回転数より大きいときは、エンジン回転数を前記制限回転数まで低下させるとともに、前記制限回転数より大きいエンジン回転数を指示する回転数操作を受け付けない制限運転制御を行う。
　これにより、従来のようにエンジン回転数をローアイドル回転数まで落とすことなく、操船を継続することができる。従って、スムーズに制限運転制御に移行できるとともに、航海の遅延の影響を抑えることができる。また、急な減速及び加速を防止できるので、乗船者に不快感を与えることを防止できる。
　前記のエンジン制御装置においては、前記回転数制御部は、前記エンジン故障判定部が前記故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が前記制限回転数以下であるときは、エンジン回転数を変化させることなく、前記制限運転制御へ移行することが好ましい。
　これにより、エンジン回転数がローアイドル回転数まで低下しないので、エンジン回転数が元から低い場合は、操船状況を維持したままでスムーズに制限運転制御に移行することができる。
　前記のエンジン制御装置においては、前記回転数制御部による前記制限運転制御が行われる場合に、その旨を報知することが好ましい。
　これにより、操船者は制限運転制御に移行したことを把握できる。特に、本発明ではエンジン回転数がローアイドル回転数まで低下しないので制限運転制御に移行したことに気付きにくいため、報知する効果を一層活用できる。
　前記のエンジン制御装置においては、前記回転数制御部は、前記エンジン故障判定部が前記故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が前記制限回転数より大きいときは、エンジン回転数を前記制限回転数まで低下させた後に当該制限回転数で維持し、前記制限回転数以下の前記回転数操作が行われるまで、当該エンジン回転数を維持することが好ましい。
　これにより、制限運転制御に移行した場合に制限回転数より大きい回転数操作が行われたときに、操船者の意図に最も近いエンジン回転数にすることができる。
船舶及びその推進機構を示す概略側面図。 船舶に配置される装置のブロック図。 センサ及びアクチュエータ群を示すブロック図。 制限運転制御に関する処理を示すフローチャート。 制限運転制御のタイミングチャートの例を示す図。 制限運転制御のタイミングチャートの他の例を示す図。 船舶用エンジンを２機搭載した変形例に係るブロック図。
　次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図１を参照して、船舶及び推進機構について説明する。図１は、船舶及びその推進機構を示す概略側面図である。
　図１に示すように、船舶１は、縦帆を有するタイプの帆船である。船舶１は、船体２と、マスト３と、船底４と、センターボード５と、推進装置７と、を備える。
　船体２にはマスト３が立設されており、当該マスト３には帆が貼られている。また、船底４には、センターボード５が取り付けられている。
　また、船舶１は、船内外機を搭載した構成となっている。具体的には、船体２の内部には、船舶用エンジン６が配置されている。船舶用エンジン６は、コモンレール式の燃料噴射装置を有するディーゼルエンジンである。船舶用エンジン６の後端には、推進装置７が連結されている。
　推進装置７は、船底４に取り付けた据付台８に固定されている。推進装置７は、アッパユニット９及びロアユニット１０から構成されている。
　アッパユニット９は、船体２の内部に配置されており、船舶用エンジン６と連結されている。ロアユニット１０は、プロペラ１１及び図略の舵を備えており、当該プロペラ１１及び舵が船底４の開口部４ａから水中に出るように配置されている。
　この構成により、船舶用エンジン６で発生させた動力を用いてプロペラ１１を駆動することで、船舶１を移動させることができる。
　次に、図２を参照して、操船系システム及び船舶用エンジン６について説明する。なお、操船系システムと船舶用エンジン６をまとめて、船舶推進制御システムと称する。図２は、船舶に配置される装置のブロック図である。
　初めに、操船系システムについて説明する。船舶１の操舵席には、ジョイスティックレバー２０と、操舵輪２１と、表示装置２２と、が設置されている。
　ジョイスティックレバー２０は、前後方向に操作可能に構成されている。ジョイスティックレバー２０に行われた操作は、操船系制御部５０へ伝達される。操船系制御部５０（具体的には操船指示部５２）は、操作に応じた指示を船舶用エンジン６又は推進装置７へ行う。
　ジョイスティックレバー２０を前方に操作すると、操船系制御部５０は、船舶１が前進する方向にプロペラ１１が回転するように推進装置７へ指示を行う。一方、ジョイスティックレバー２０を後方に操作すると、操船系制御部５０は、船舶１が後進する方向にプロペラ１１が回転するように推進装置７へ指示を行う。また、ジョイスティックレバー２０を回動させると、操船系制御部５０は、船舶１が旋回するように推進装置７へ指示を行う。
　なお、ジョイスティックレバー２０を前方又は後方に操作したり、回動させたりすると、操船系制御部５０は、ジョイスティックレバー２０の操作量（傾倒角度及び回動角度）に応じた信号を、船舶用エンジン６のエンジン制御部４５へ送信する。また、エンジン制御部４５は、傾倒角度に応じて操船系制御部５０が送信した信号に応じてインジェクタの燃料噴射量を調整する。このようにして、操船者は、エンジン回転数（単位時間あたりの回転数、回転速度）を変化させる操作（回転数操作）を行う。
　また、ジョイスティックレバー２０ではなく操舵輪２１を用いても船舶１の進行方向を操作することができる。操船者が操舵輪２１を左方又は右方に回転させることで、操船系制御部５０は、操舵輪２１の回転方向及び回転量に応じた信号を推進装置７へ送信する。推進装置７は、この信号に基づいて舵の角度を変化させる。このようにして、操船者は、船舶１の進行方向を変化させることができる。
　表示装置２２は、エンジン制御部４５及び操船系制御部５０等から受信した信号に基づいて、船舶１の船速、エンジン回転数及び走行距離等を表示することができる。なお、ＧＰＳ装置等が配置される場合、海図上に自船の位置を表示することができる。
　また、操船系制御部５０は、操船系故障判定部５１を備えている。操船系故障判定部５１は、舵角を変化させる油圧装置の故障や、想定されていない操作がジョイスティックレバー２０に行われたこと等の操船系システムの故障（異常）の有無を判定する。操船系故障判定部５１が故障（異常）と判定した場合、その旨が表示装置２２に表示される。
　次に、船舶用エンジン６について説明する。船舶用エンジン６には、様々なセンサ及びアクチュエータが設置されている（まとめて、センサ及びアクチュエータ群３０と称する）。センサ及びアクチュエータ群３０は、エンジン制御部４５と接続されている。エンジン制御部４５は、センサから受信した情報に基づいて、警告を出したりアクチュエータを調整したりする。なお、以下、センサ及びアクチュエータ群３０について図３のブロック図を参照して具体的に説明する。
　センサ及びアクチュエータ群３０の冷却水温センサ３１は、冷却水の温度を検出するセンサである。冷却水温センサ３１は、冷却水タンク又は冷却水管の内部に配置される。船舶用エンジン６は、船外から取り入れた水（海水等）を用いて冷却水を冷却する清水クーラを備える。冷却水の温度が高い場合、船舶用エンジン６がオーバーヒートしている可能性、又は、清水クーラが故障している可能性がある。
　センサ及びアクチュエータ群３０のレール圧センサ３２は、コモンレール内の燃料の圧力を検出するセンサである。レール圧センサ３２は、コモンレールの内部に配置される。コモンレールの圧力が高い場合、圧力制御に異常があり、適切な燃料噴射を行うことができない可能性がある。
　センサ及びアクチュエータ群３０のエンジンオイル温度センサ３３は、エンジンオイルの温度を検出するセンサである。エンジンオイル温度センサ３３は、オイルパン又はドレンボルト等に配置される。エンジンオイルの温度が高い場合、潤滑機能が適切に発揮できなくなる。
　センサ及びアクチュエータ群３０のスターターリレー３４は、図略のスターターモータを駆動して船舶用エンジン６を始動させる。センサ及びアクチュエータ群３０の油圧スイッチ３５は、油圧装置に供給する作動油の圧力を検出する。作動油の圧力が適切でない場合、油圧装置が正常に機能していない可能性がある。
　センサ及びアクチュエータ群３０のカム軸回転センサ３６は、カム軸の回転数を検出する。カム軸の回転数が適切でない場合、動力伝達機構が正常に機能していない可能性がある。センサ及びアクチュエータ群３０の吸気圧センサ３７は、吸気の圧力を検出する。吸気の圧力が適切でない場合、吸気系の装置が正常に機能していない可能性がある。
　センサ及びアクチュエータ群３０のオルタネータ３８は、エンジンの動力を利用して発電を行う。例えばオルタネータ３８の発電量が上昇しない場合、オルタネータ３８が正常に機能していない可能性がある。センサ及びアクチュエータ群３０のクランク軸回転センサ３９は、クランク軸の回転数を検出する。クランク軸の回転数が適切でない場合、動力伝達機構が正常に機能していない可能性がある。
　センサ及びアクチュエータ群３０の燃料温度センサ４０は、燃料の温度を検出する。燃料の温度が高過ぎる場合、シール部品等が劣化する可能性がある。
　センサ及びアクチュエータ群３０の４つの噴射アクチュエータ４１は、エンジン制御部４５の指示に応じて、各インジェクタから燃料を噴射させる。噴射アクチュエータ４１を制御することで、燃料の噴射量及び噴射タイミングを調整することができる。センサ及びアクチュエータ群３０の調量アクチュエータ４２は、エンジン制御部４５の指示に応じて、コモンレールに供給する燃料の量を調整することができる。
　エンジン制御部４５は、エンジン故障判定部４６と、回転数制御部４７と、を備える。
　エンジン故障判定部４６は、上記で説明した、冷却水温センサ３１、レール圧センサ３２、エンジンオイル温度センサ３３、油圧スイッチ３５、カム軸回転センサ３６、吸気圧センサ３７、オルタネータ３８、クランク軸回転センサ３９、燃料温度センサ４０による検出結果に基づいて、所定の故障条件を満たすか否か判定する。故障条件とは、予め設定された条件であり、上記の各センサの検出値が、（１）それぞれに設定した閾値以上、又は、（２）閾値以上の状態が所定時間以上継続、等の条件である。また、センサによっては「閾値以上」に代えて、「閾値以下」という故障条件を設定することもできる。
　回転数制御部４７は、エンジン回転数の制御を行う。例えば回転数制御部４７は、エンジン故障判定部４６が故障条件を満たすと判定した場合、噴射アクチュエータ４１及び調量アクチュエータ４２を調整して、エンジン回転数が制限回転数を上回らないように制限運転制御を行う。
　次に、制限運転制御について図４から図６を参照して説明する。初めに、図４を参照して、エンジン制御部４５が行う制御について説明する。図４は、制限運転制御に関する処理を示すフローチャートである。
　エンジン制御部４５は、上述のようにセンサの検出結果に基づいて、故障条件を満たすか否かを判定している（Ｓ１０１）。エンジン制御部４５は、故障条件を満たすと判定した場合、その旨を表示装置２２に表示して警告するとともに、エンジン回転数が制限回転数より大きいか否かを判断する（Ｓ１０２）。
　エンジン制御部４５は、エンジン回転数が制限回転数より大きい場合、エンジン回転数を制限回転数まで低下させる制御を行う（Ｓ１０３）。なお、従来では、故障条件を満たすと判断した場合、制限回転数より低いローアイドル回転数までエンジン回転数を低下させていた。ここで、ローアイドル回転数とはアイドリング時のエンジン回転数をいう。
　エンジン回転数を制限回転数まで下げた後、エンジン制御部４５は、制限回転数より大きいエンジン回転数が操船者により指示されたか否かを判断する（Ｓ１０４）。エンジン制御部４５は、制限回転数より大きいエンジン回転数が指示された場合、エンジン回転数を制限回転数のまま維持する（Ｓ１０５）。
　一方、エンジン制御部４５は、制限回転数以下のエンジン回転数が指示された場合、指示されたエンジン回転数になるように制御を行う（Ｓ１０６）。Ｓ１０４からＳ１０６までの制御を行うことで、エンジン回転数を制限回転数以下に抑えることができる（制限運転制御）。
　また、エンジン制御部４５は、故障条件を満たしたときにエンジン回転数が制限回転数以下であった場合（Ｓ１０２でＮｏの場合）、エンジン回転数を変化させずに制限運転制御に移行する。
　エンジン制御部４５は、制限運転制御中において、解除条件を満たすか否かを判断する（Ｓ１０７）。解除条件とは、制限運転制御を解除するための条件である。解除条件は、予め設定された条件であり、「上記で説明した各センサの検出値が閾値以下」等のようにセンサ毎に定められている。この閾値は、故障条件と同じ閾値であっても良いし、制限運転制御の移行及び解除が繰り返されることを防止するために、故障条件と異なる閾値を用いても良い。
　エンジン制御部４５は、解除条件を満たすと判断した場合、制限運転制御を解除し、通常の制御に戻る（Ｓ１０８）。
　次に、制限運転制御を行う場合のエンジン回転数の変化について具体的に説明する。初めに、故障条件を満たしたときにおけるエンジン回転数が制限回転数より大きい場合について図５を参照して説明する。図５は、制限運転制御のタイミングチャートの例を示す図である。
　図５は、横軸が時間軸であり、複数のグラフが縦に並べて配置されている。一番上のグラフは、操船者がジョイスティックレバー２０を用いて指示したエンジン回転数（指示回転数）であり、その下のグラフは従来の制御におけるエンジン回転数の変化、その更に下のグラフは本願の制御におけるエンジン回転数の変化を示している。
　図５に示すように、故障条件を満たしたと判断すると、故障が確定となり、エラーフラグがＯＮになる（表示装置２２に警告を表示する）。そして、数秒程度経過した後に、制限運転制御が開始される。ここで、数秒程度待つ理由は、いきなりエンジン回転数が変化すると操船者を驚かせることになるため、操船者に心の準備をさせるためである。
　制限運転の開始後、従来では、エンジン回転数をローアイドル回転数まで低下させる。その後、指示回転数がローアイドル回転数まで落ちた後（時刻ｔ１以降）でなければ、たとえ指示回転数が制限回転数以下であっても操船者の操作は受け付けられない。そのため、船速が急激に低下してしまう。
　この点、本実施形態では、上記のフローチャートで説明したように、エンジン回転数を制限回転数まで低下させる。その後、指示回転数が制限回転数より大きい場合は制限回転数で、指示回転数が制限回転数以下の場合は指示回転数で、船舶用エンジン６を駆動する。
　このように、本実施形態では、初めにエンジン回転数がローアイドル回転数まで低下しないため、船速の急激な低下を防止できる。更に、ローアイドル回転数を一度指示する必要もない。そのため、スムーズに制限運転制御に移行できる。
　なお、解除条件を満たした場合、エラーフラグがＯＦＦになり（表示装置２２の警告が非表示となり）、その後、制限運転制御が解除される。
　次に、故障時のエンジン回転数が制限回転数以下の場合について図６を参照して説明する。
　従来では、この場合であっても、エンジン回転数をローアイドル回転数まで低下させる。そして、指示回転数がローアイドル回転数まで落ちた後（時刻ｔ１以降）でなければ、たとえ指示回転数が制限回転数以下であっても操船者の操作は受け付けられない。
　この点、本実施形態では、制限運転制御の移行時にエンジン回転数を変化させる制御は行われない。従って、操船状況を維持したままで、特にスムーズに制限運転制御に移行できる。なお、本実施形態では表示装置２２が制限運転に移行したことを報知するため、エンジン回転数が自動的に変化しない場合においても、操船者は制限運転制御に移行したことを把握できる。
　次に、上記実施形態の変形例を説明する。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
　上記実施形態では、船舶用エンジン６を１機搭載した構成を説明したが、船舶用エンジン６の搭載数は任意であり、本変形例は、船舶用エンジン６を２機搭載した構成である。
　船舶用エンジン６を２機搭載する場合、船舶１の操舵席には、更にアクセルレバー（操作部）２３が設置される。アクセルレバー２３は、２つのレバーで構成されており、一方のレバーの操作量に応じて一方の船舶用エンジン６の回転数を操作することができ、他方のレバーの操作量に応じて他方の船舶用エンジン６の回転数を操作することができる。
　本変形例のように船舶用エンジン６が２機搭載される場合、センサ及びアクチュエータ群３０もそれぞれの船舶用エンジン６に設置される。故障条件の判定は、船舶用エンジン６毎に設けられたエンジン故障判定部４６によって行われる。つまり、一方の船舶用エンジン６で制限運転制御を行われている場合であっても、他方の船舶用エンジン６で通常の制御が行われることもある。
　以上に説明したように、上記のエンジン制御部４５は、エンジン故障判定部４６と、回転数制御部４７と、を備える。エンジン故障判定部４６は、船舶用エンジン６の状態を検出するセンサの検出結果に基づいて所定の故障条件を満たすか否か判定する。回転数制御部４７は、エンジン故障判定部４６が故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が制限回転数より大きいときは、エンジン回転数を制限回転数まで低下させるとともに、制限回転数より大きい回転数操作を受け付けない制限運転制御を行う。
　これにより、従来のようにエンジン回転数をローアイドル回転数まで落とすことなく、操船を継続することができる。従って、スムーズに制限運転制御に移行できるとともに、航海の遅延の影響を抑えることができる。また、急な減速及び加速を防止できるので、乗船者に不快感を与えることを防止できる。
　また、上記のエンジン制御部４５においては、回転数制御部４７は、エンジン故障判定部４６が故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が制限回転数以下であるときは、エンジン回転数を変化させることなく、制限運転制御へ移行する。
　これにより、エンジン回転数がローアイドル回転数まで低下しないので、エンジン回転数が元から低い場合は、操船状況を維持したままでスムーズに制限運転制御に移行することができる。
　以上に本発明の好適な実施形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　船舶用エンジン６は、上記で説明したセイルドライブ以外の推進機構にも用いることができる。例えば、プロペラが直接的に取り付けられた動力伝達装置を船体後方に配置し、船舶用エンジンの後方に取り付けられた動力伝達軸から、船舶用エンジンの動力を動力伝達装置に伝達するスタンドライブであっても良い。また、動力伝達装置の後端側にプロペラ軸が斜め下方に装着されるアングルタイプのマリンギアや、動力伝達装置の後端側にプロペラ軸が水平に装着されるパラレルタイプのマリンギアであっても良い。また、船舶は帆船に限られず、汽船であっても良い。
　エンジン制御部４５と操船系制御部５０とを１つの制御装置で構成することもできる。この場合、この制御装置が備える故障判定部が「エンジン故障判定部」に該当する。また、変形例において、２つの船舶用エンジン６を１つのエンジン制御部４５で制御することもできる。
　上記で説明したセンサは一例であり、船舶用エンジン６の故障を検出可能なセンサであれば適宜追加又は変更することができる。
　上記で説明した操作部は一例であり、エンジン回転数を変化させる回転数操作が可能であれば適宜変更することができる。
　上記実施形態では、表示装置２２の表示により制限運転制御への移行を報知したが、音、光等によって制限運転制御への移行を報知しても良い。
　１　船舶
　６　船舶用エンジン
　１１　プロペラ
　２０　ジョイスティックレバー
　２１　操舵輪
　２２　表示装置
　２３　アクセルレバー
　４５　エンジン制御部（エンジン制御装置）
　４６　エンジン故障判定部
　４７　回転数制御部

Claims (4)

  1. 　船舶用エンジンの状態を検出するセンサの検出結果に基づいて所定の故障条件を満たすか否か判定するエンジン故障判定部と、
    　前記エンジン故障判定部が前記故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が制限回転数より大きいときは、エンジン回転数を前記制限回転数まで低下させるとともに、前記制限回転数より大きいエンジン回転数を指示する回転数操作を受け付けない制限運転制御を行う回転数制御部と、
    を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 　請求項１に記載のエンジン制御装置であって、
    　前記回転数制御部は、前記エンジン故障判定部が前記故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が前記制限回転数以下であるときは、エンジン回転数を変化させることなく、前記制限運転制御へ移行することを特徴とするエンジン制御装置。
  3. 　請求項１に記載のエンジン制御装置であって、
    　前記回転数制御部による前記制限運転制御が行われる場合に、その旨を報知することを特徴とするエンジン制御装置。
  4. 　請求項１に記載のエンジン制御装置であって、
    　前記回転数制御部は、前記エンジン故障判定部が前記故障条件を満たすと判定した場合に、エンジン回転数が前記制限回転数より大きいときは、エンジン回転数を前記制限回転数まで低下させた後に当該制限回転数で維持し、前記制限回転数以下の前記回転数操作が行われるまで、当該エンジン回転数を維持することを特徴とするエンジン制御装置。
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