JP3858464B2

JP3858464B2 - 船外機の駆動制御装置

Info

Publication number: JP3858464B2
Application number: JP21618298A
Authority: JP
Inventors: 忠昭森上
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: JP2000045837A; US6119653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船外機の駆動制御装置、詳しくは、船外機のエンジン回転数の急激な低下を防止し得るよう制御する駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船外機では運転中にスロットルを急激に閉じ、スロットルバルブを全閉状態にすると、エンジン回転数が急激に低下してエンジンストールを発生させることがある。そこで、こうした不都合を解消するため、従来では、点火時期の進角制御（遅角を遅らせる制御）を行い、エンジン回転数を漸次緩やかに減少させる、所謂テーリングを行い、エンジンストールの発生防止、航走の快適性向上を図るようになっていた。
また、スロットルバルブを急激に閉じるのを防止するため、機械的にスロットルバルブの閉じ時間を遅らせるメカニカルダッシュポットの取り付けも行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにの点火時期の進角の制御を行う従来の技術にあっては、エンジンに十分なトルクを発生させることができず、航走快適性を損なわずにエンジン回転数を減少させることが困難になるという問題があり、これは４サイクルエンジンにあっては特に顕著であった。
また、メカニカルダッシュポットを使用した場合、これによる閉じ角時間の遅延作用と、ＥＦＩなどで使用しているエアーコントロールバルブの作用とが適合しにくく、エンジン回転がハンチングとなり不安定な駆動状態になるという問題が発生する。
【０００４】
本発明は上記従来技術の課題に着目してなされたもので、スロットルを急激に閉じ、スロットルバルブが急激に全閉状態となっても、エンジンストールなどを発生させることなく適正に回転数を低下させることができ、快適な航走性を実現できる船外機の駆動制御装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プロペラシャフトの回転駆動源であるエンジンに連結される吸気通路内にスロットルバルブを設けると共に、前記スロットルバルブより下流側の吸気通路にエアーを供給するエアー供給路を設け、前記エアー供給路から供給するエアーをエアーコントロールバルブにて制御することにより、エンジンの回転数を制御するようにした船外機の駆動制御装置であって、スロットルバルブが全閉状態にあるとき全閉検出信号を出力する全閉状態検出手段と、前記エアーコントロールバルブの開度を制御する制御手段と、前記全閉検出信号を受けて一定時間の計時動作を行う計時手段と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記全閉検出信号を受けて前記制御手段により開度制御を開始すべきエンジン回転数を設定する初期値設定手段とを備え、前記制御手段は、前記全閉検出信号受信した時点から前記計時手段によって計時される一定時間が経過するまでエアーコントロールバルブの開度を開弁して固定し、前記一定時間が経過した時点で前記初期値設定手段により設定されたエンジン回転数（初期値）に基づいてエンジン回転数が単位時間当たり所定の割合で減少するようエアーコントロールバルブの開度を制御するようにしたものである。
また、上記のようなにエアーコントロールバルブの開度制御として、エンジン回転数の単位時間当たりの減少の割合を一定に保つようにすることが考えられるが、さらに、単位時間当たりの減少の割合を段階的に変化させるようにすることも可能である。
また、前記制御手段は、シフト位置のニュートラルへの切り換えを判断すると、点火時期を遅角制御すると共に、エアーコントロールバルブを一旦閉じ、その後再び開くように制御することも可能である。
【０００６】
そして、上記構成を有する本発明において、運転者がスロットルを急激に閉じ、それに伴ってスロットルバルブが急激に全閉状態となると、全閉状態検出手段から全閉検出信号が出力され、この信号に基づいて制御手段はエアーコントロールバルブの開度を固定し、その固定時間が予め定めた一定時間に達するまで保持する。また、この間に初期設定手段は開度制御を開始すべきエンジン回転数（初期回転数）を設定する。制御手段は、前記固定時間が経過した後、エンジン回転数が初期回転数に達した時点で、エアーコントロールバルブのバルブ開度を制御し、エンジン回転数が単位時間当たり所定割合で回転数を減少させて行き、エンジンの回転数を所定の目標回転数に漸次緩やかに設定する。従って、本発明によれば、エンジンストールが発生するのを確実に防止することができ、運転操作が容易になると共に、航走快適性も大幅に向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る船外機の外観側面図、図２は図１に示したものの背面図、図３は図２に示したものの一部切欠平面図、図４はこの実施形態における船外機の全体構成を概念的に示す説明図、図５は図４に示したコントロールユニットのブロック図、図６は図５に示したものによる動作を示すフローチャート、図７は図５に示したものの負荷変動特性を示すタイミングチャートである。
【０００８】
図１に示すように、この実施形態に用いられる船外機１は、船体３のトランサム（船尾梁）４にブラケット５を介して装着される。また、この船外機１は、前記ブラケット５の後部に上下方向に延出する中空体であって、かつ、水平方向断面が概略紡錘形のドライブシャフトハウジング６を有しており、このドライブシャフトハウジング６の上部にエンジンホルダ７が形成され、このホルダ７上部にエンジンカバー１４によって覆われたエンジン１が設置されている。そして、前記ドライブシャフトハウジング６の下部には、ギアケース８が連接されており、このギアケース８には、水平後方にプロペラ９を向けたプロペラシャフトが回転自在に支持されている。
【０００９】
図２に示すように、このエンジン２は、シリンダヘッド１０、シリンダブロック１１及びクランクケース１２を有してなる４サイクル４気筒のもの（４気筒以外の気筒数でも良い）であって、図外の燃料タンクからインジェクタ１６（図４参照）によって燃料が前記シリンダヘッド１０内に噴射されるようになっている。また、クランクケース１２内には、クランクシャフト１３がほぼ鉛直方向に沿って回転自在に支持されており、このクランクシャフト１３には発電機のフライホイール１５が固定され、その周面にフライホイールマグネット１５ａが固定されている。
なお、図中、１７は前記エンジン２の排気を行うエキゾーストマニホールド、１８はサイレンサである。
【００１０】
この吸気経路は、サイレンサ１８と、このサイレンサ１８に連結管１９を介して連結されるスロットルボディ２０と、このスロットルボディ２０に連結されるサージタンク２１と、このサージタンク２１とシリンダヘッド１０のインレットポート１０ａを連結するインレットパイプ２２とからなる。前記スロットルボディ２０にはスロットルバルブ２３が収納され、図外のスロットルレバーを操作することにより、前記スロットルバルブ２３の開き角度（スロットル開度）を調整し得るようになっている。
【００１１】
また、前記スロットルバルブ２３の下流側に位置するサージタンク２１には、小断面形状を有するエアー供給路２４の一端部が連結されている。
そして、前記エアー供給路２４には、ここを流通するエアーの流通面積（開度）を制御するエアーコントロールバルブとしてのリニアソレノイドバルブ（以下、単にソレノイドバルブと称す）２５が配設されており、そのバルブ開度を制御することにより、エアー供給路２４の開度が制御されるようになっている。
【００１２】
一方、３０はコントロールユニットであり、このコントロールユニット３０は、その入力側において、図４及び図５に示すように、クランク角センサ２６、全閉スイッチ２７、ニュートラルスイッチ（シフト位置検出センサ）２８（図３参照）などが接続される一方、コントロールユニット３０の出力側において、各気筒のシリンダヘッドに設けられた各インジェクタ１６及びソレノイドバルブ２５が接続されており、前記スイッチ２７，２８及びセンサ２６から入力された信号に基づき前記インジェクタ１６及びソレノイドバルブ２５などを制御するようになっている。
【００１３】
ここで、前記クランク角センサは、図４に示すようにフライホイールマグネット１５ａの回転移動経路の近傍に１８０度の角度間隔を介して対向配置された一対の磁気センサ２６ａ，２６ｂによって構成されており、フライホイールマグネット１５ａが対向した時点で各磁気センサ２６ａ，２６ｂからは所定の検出信号が出力されるようになっている。
また、前記全閉スイッチ２７は、スロットルバルブ２３が全閉状態にあるとき、所定の全閉信号を出力するものとなっている。
さらに、前記ニュートラルスイッチ２８は、船舶の運転状態、すなわち、前進、ニュートラル、後退を指示するシフトがニュートラル位置に設定されたとき、所定の検出信号を出力するものとなっている。
【００１４】
また、前記コントロールユニット３０は、図５に示すような構成を有するものとなっている。すなわち、このコントロールユニット３０は、前記ソレノイドバルブ２５の駆動を制御するソレノイド制御部３２、前記インジェクタ１６の駆動を制御する燃料噴射制御部３３、及び各イグニッションコイル４０の駆動を制御する点火制御部３９を有し、これらを演算部３１によって制御するようになっている。そして、この演算部３１には、計数、計時動作を行う計時手段としてのカウンタ３４や、所定のデータを格納する不揮発性メモリ３５等が接続されている。なお、前記演算部３１とソレノイド制御部３２とにより制御手段が構成されており、また、演算部３１は後述の初期値設定動作を行う初期値設定手段としても機能する。
【００１５】
そしてさらに、前記演算部３１の入力側には、Ａ／Ｄ変換器３６ａによってデジタル信号に変換されたクランク角センサ２６からの検出信号を受けて、エンジン回転数（クランクシャフトの回転数）を検出する回転数検出部（回転数検出手段）３６と、Ａ／Ｄ変換器３７ａによってデジタル信号に変換された全閉スイッチ２７からの検出信号を受けて、スロットルバルブ２３が全閉位置にあるか否かを判別する全閉位置判別部３７と、前記ニュートラルスイッチ（シフト位置検出手段）２８からの検出信号等に基づき設定されているシフト位置を判断するシフト位置判別部（シフト位置判別手段）３８とが接続されており、各部からの出力データ信号に基づき前記ソレノイド制御部３２、燃料噴射制御部３３及び点火制御装置３９などが制御されるようになっている。
なお、前記ニュートラルスイッチ２８は、ニュートラルインターロックに使用するニュートラルスイッチを共用しており、これによってコスト低減を図っている。
【００１６】
次に作用を説明する。
この実施形態においては、船外機の運転中に急激にスロットルを閉じた場合、エンジンの回転数が急激に低下してエンジンストールが発生するのを防止するため、図６及び図７に示すような制御動作を行う。すなわち、電源が投入され、エンジンが駆動されると、コントロールユニット３０の全閉位置判定部３７では、全閉スイッチ２７から全閉状態を表す全閉信号が出力されたか否かを判定し（ステップ１）、その判定結果を演算部３１へと出力する。全閉スイッチが全閉状態にあると判定されると、その判定結果を受けた演算部３１はソレノイド制御部３２を制御し、ソレノイドバルブ２５の開度をＡ秒間固定する（ステップ２）。この開度の固定により、スロットルバルブ２３が急激に全閉状態に切り換えられた場合にも、エンジン回転数の急激な低下を防止することができる。但し、この固定時間Ａ秒が必要以上に長い場合には、エンジンの回転数の低下が緩慢になり過ぎ、操作感覚が逆に悪化する可能性があるため、適度な時間設定が必要となる。
【００１７】
そして、カウンタ３４の計時動作によって開度の固定開始からＡ秒間（図７参照）が計時されると、演算部３１はさらにソレノイドバルブ２５の開度制御を開始する際のエンジン回転数の初期値α（図７参照）を設定する（ステップ３）。この初期値αは、ソレノイドバルブ２５の開度制御における上限値であり、この実施形態では、前述のソレノイドバルブ２５の開度固定が終了した際の回転数が、１２００ｒｐｍ以上である場合には、前記初期値αを１２００ｒｐｍに設定し、開度固定が終了した際の回転数が１２００ｒｐｍより低い回転数であった場合には、その回転数を初期値として設定するようになっている。
【００１８】
この後、演算部３１はソレノイド制御部３２を制御し、図７に示すように先に設定した初期値αから、全閉時の目標回転数まで所定割合（Ｂｒｐｍ／Ｃｓｅｃ）でエンジン回転数を緩やかに漸減（テーリング）させる（ステップ４）。これにより、エンジン回転数の急激な低下を防止でき、エンジンストールの発生を回避することができる。
また、この実施形態では、上記のように初期値αから目標回転数までの範囲をテーリングさせるようになっているため、外的状況に拘わりなく、常に一定の安定した回転数の低下感覚を得ることができる。しかも前述のように、テーリングを開始する初期値αの上限値を１２００ｒｐｍと比較的低い値に設定しているため、回転低下が緩慢になり過ぎることもなく、適度な減速効果が得られると共に、シフトチェンジを高い回転数で行わずに済み、軽快なシフト操作を実現でき、操作に伴うシフトの耐久性低下も回避することができる。
なお、テーリングにおける回転数の減少の割合（Ｂｒｐｍ／Ｃｓｅｃ）は、初期値αから目標回転数まで、一定に保つようにしても良いが、時間と共に段階的に変化させるようにしても良く、この実施形態においては、段階的に変化させるものとなっている。
【００１９】
上記のように、この実施の形態によれば、他の特殊な部品、高価な部品などを使用することなく、アイドリング回転数の調整制御などにおいて従来より使用されているソレノイドバルブを用いて、ダッシュポット機能を安価かつ高性能に実現することができる。
【００２０】
一方、この実施の形態においては、前進からニュートラルへのシフトチェンジが行われた際に、無負荷状態となってエンジン回転数が上昇し、運転者に不快感を与えるという不都合を解消するため、ニュートラルが設定された時の点火時期について図７に示すように遅角制御を行うようになっている。
すなわち、ニュートラルスイッチ２３からの出力によりシフト位置判別部３８が前進からニュートラルへのシフト位置の切り換えを判断すると、これに伴って演算部３１が点火制御部３９を制御し、各イグニッションコイルにおける点火時期の遅角を行う。これにより、エンジン回転数は、図７の実線ａにて示すようになり、全く点火時期制御を行わない場合（図７中一点鎖線ｂにて示す）場合に比べ、大幅にエンジン回転数を抑制することができ、運転の快適性を高めることができる。
なお、遅角制御開始回転数は、アイドリング、トローリング時の回転数の範囲外に設定する必要がり、ここでは、１０００ｒｐｍを下限とし、それ以上に設定している。
また、設定点火時期は、図７のＢ５°に示すように、アイドリング、トローリング時の点火時期以下に設定する必要がある。
【００２１】
さらに、この実施形態では、前述の点火時期制御に加え、ソレノイドバルブの制御をも併せて行うようになっており、これによって、ニュートラルへのシフトチェンジ時のエンジン回転数の上昇を抑えることができるようになっている。
すなわち、演算手段３１は、ニュートラル位置への切り換えが判断されると、演算部３１がソレノイド制御部３２を制御し、ソレノイドバルブ２５のバルブ開度を、一旦ｘ°閉じ、その後再びｙ°開くという制御を行っている。このソレノイドバルブ制御と前記点火時期制御とを同時に行うことにより、エンジン回転数の上昇は、図７の破線ｃに示すようにさらに抑えられ、運転の快適性は一層良好なものとなる。
【００２２】
なお、上記実施の形態においては、エアーコントロールバルブとして、リニアソレノイドバルブを使用した場合を例にとり説明したが、これに代えてデューティーソレノイドバルブを使用することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明した通り本願請求項１記載の本発明によれば、運転者がスロットルを急激に閉じた場合にも、エアーコントロールバルブのバルブ開度を固定し、次いでエンジン回転数を、所定の初期値から単位時間当たり所定割合で漸次減少させて目標回転数を設定するようになっているため、エンジン回転の急激な低下を確実に抑えることができ、エンジンストールの発生を防止することができる。このため、運転操作が容易になると共に、航走快適性も大幅に向上する。
また、エアーコントロールバルブの制御を初期値から目標回転数までの範囲で行うようになっているため、外的状況などに拘わりなく、安定した制御を行うことができ、しかも、初期値までは迅速に回転数が低下するため、回転数の低下が緩慢になり過ぎることはない。また、回転数が必要以上に高くなることがないため、シフト操作に大きな力が必要になることもなく、軽快なシフト操作が可能となり、シフトの耐久性も維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る船外機の外観側面図である。
【図２】図１に示したものの背面図である。
【図３】図２に示したものの一部切欠平面図である。
【図４】本実施形態における船外機の全体構成を概念的に示す説明図である。
【図５】図４に示したコントロールユニットのブロック図である。
【図６】図５に示したものによる動作を示すフローチャートである。
【図７】図５に示したものの制御動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１船外機
２エンジン
１８サイレンサ
１９連結管
２０スロットルボディ
２１サージタンク
２２インレットパイプ
２３スロットルバルブ
２４エアー供給路
２５ソレノイドバルブ（エアーコントロールバルブ）
３０コントロールユニット（出制御手段）
３２ソレノイド制御部（制御手段）
３４カウンタ（計時手段）
３６回転数検出部（回転数検出手段）
３７全閉位置判定部（全閉位置判定手段）

Claims

プロペラシャフトの回転駆動源であるエンジンに連結される吸気通路内にスロットルバルブを設けると共に、前記スロットルバルブより下流側の吸気通路にエアーを供給するエアー供給路を設け、前記エアー供給路から供給するエアーをエアーコントロールバルブにて制御することにより、エンジンの回転数を制御するようにした船外機の駆動制御装置であって、
スロットルバルブが全閉状態にあるとき全閉検出信号を出力する全閉状態検出手段と、
前記エアーコントロールバルブの開度を制御する制御手段と、
前記全閉検出信号を受けて一定時間の計時動作を行う計時手段と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記全閉検出信号を受けて前記制御手段により開度制御を開始すべきエンジン回転数を設定する初期値設定手段とを備え、
前記制御手段は、前記全閉検出信号受信した時点から前記計時手段によって計時される一定時間が経過するまでエアーコントロールバルブの開度を開弁して固定し、前記一定時間が経過した時点で前記初期値設定手段により設定されたエンジン回転数（初期値）に基づいてエンジン回転数が単位時間当たり所定の割合で減少するようエアーコントロールバルブの開度を制御するようにしたことを特徴とする船外機の駆動制御装置。
制御手段は、エンジン回転数の単位時間当たりの減少回転数を一定に保つようエアーコントロールバルブの開度を制御することを特徴とする請求項１記載の船外機の駆動制御装置。
制御手段は、エンジン回転数の単位時間当たりの減少回転数を段階的に変化させるようエアーコントロールバルブの開度を制御することを特徴とする請求項１記載の船外機の駆動制御装置。
制御手段は、シフト位置のニュートラルへの切り換えを判断すると、点火時期を遅角制御すると共に、エアーコントロールバルブを一旦閉じ、その後再び開くように制御することを特徴とする請求項１に記載の船外機の駆動制御装置。