JPH02204678A - 船舶用エンジンの点火時期制御方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、船舶用エンジンの点火時期制御方式に係り、
とくに、低速走行時に行われる急激な負荷の変動操作に
対し、これに有効に対応することのできる船舶用エンジ
ンの点火時期制御方式に関する。

〔従来の技術〕

従来より、例えば船外機用のエンジンにあっては、トロ
ーリング時の点火時期が極低速回転で円滑な回転を保持
する必要上、クランク角で「０゜〜上死点後１０°」付
近に設定されている。この場合、トローリング時のエン
ジンの回転数および船速は、極力遅い方が望ましいこと
から、点火時期はできるだけ遅くなるように設定されて
いる。

このため、スロットル開度は、極力閉じられるようにな
っている。

そして、エンジン回転数の上昇又はスロットル開度の上
昇に伴って、点火時期は一般に進角制御されるようにな
っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

船舶は一般に走行抵抗が大きい。このため、エンジン始
動後に前進もしくは後進にシフト操作した場合、エンジ
ンには大きい負荷が急激に印加されることとなり、エン
ストを起し易い。

これとは逆に、接岸等の都合により、航走中にスロット
ルを急に戻した場合には、エンジンの回転数が短時間に
急速に減少する。この場合、混合気の供給が一般的に不
安定となって、矢張りエンストを起す場合が多い。

一方、かかる状況下におけるエンストの発生は、接岸時
や対向器とのすれ違い走行時等に生じると危険である。

この種のエンストを防止するには、通常のトローリング
回転数を高目にセットすればよい。しかしながら、かか
る場合、エンジンの最低速が速くなりすぎて必要とする
トローリング時の低速走行に支障をきたすという不都合
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善し
、とくに低速走行時における急激な負荷の変化に対して
エンストを起すことなくエンジンを円滑に回転制御する
ことのできる船舶用エンジンの点火時期制御方式を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕 そこで、本発明では、船舶エンジンの低速回転時に行わ
れる負荷の接続操作又は離脱操作によって当該船舶用エ
ンジンに急激な負荷の変動を生せしめる場合、各操作と
同時に、通常のトローリング時に設定されている点火時
期を数度進角させるとともに、この数度進角させた状態
にて当該船舶用エンジンを点火制御するという構成を採
っている。これによって前述した目的を達成しようとす
るものである。

〔発明の第１実施例〕 以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第５図に基づ
いて説明する。

この第１実施例は、エンジン始動後にクラッチを中立位
置から前進又は後進にシフト操作した場合であっても、
正規のトローリング点火時期よりも点火時期を数度進角
することによりエンストを有効に防止するようにしたも
のである。

以下、これを具体的に説明する。

まず、この第１実施例におけるエンジン点火時期制御装
置の全体的構成について説明する。

第１図において、符号１，２，３．４は、各々点火コイ
ルを示す、この点火コイル１〜４に対応して４コのパル
サーコイル５，６，７．８が設けられている。また、点
火コイル１〜４の一次側に各別に点火用パルス電流を印
加する二つの充電コンデンサｃ、、Ｃｔ　と、この充電
コンデンサ０１Ｃｔに所定の電力を充電するコンデンサ
チャージコイル１１を有している。

パルサーコイル５〜８は、第２図に示すように、マグネ
トロータ２０に対向してその外周側に所定間隔をおいて
配設されている。マグネトロータ２０の外周側には、所
定間隔をおいてトリガーボール２０Ａ、２０Ａ、・・・
が装備されている。また、コンデンサチャージコイル１
１は、マグネトロータ２０の内側に装備された複数の磁
石２０Ｂ、２０Ｂ、・・・に対向して配設され装備され
ている。

充電コンデンサＣ，，Ｃ，の各々は、コンデンサチャー
ジコイル１１のｒ＋Ｊ側出力出力−」側出力により各別
に充電されるようになっている。この内、一方の充電コ
ンデンサＣ０の充電回路には、第１図に示すようにダイ
オードＤ５．Ｄａが接地回路部９Ａを介して直列接続さ
れ、他方の充電コンデンサＣ２の充電回路には、ダイオ
ードＤ！。

Ｄ、が同じく接地回路部９Ｂを介して直列接続されてい
る。コンデンサチャージコイル１１の両端部は、それぞ
れダイオードＩ）＋１又はＤ　１４及びストップスイッ
チＳ７を介して必要に応じて各別に接地され得る構成と
なっている。

パルサーコイル５〜８の各出力は、ダイオードＤ＋〜Ｄ
ｌｌｂ　ノイズフィルタ１０及びダイオードＤ、〜Ｄｌ
ｌを各々介して、対応する各−サイリスタＳ　ＣＲ＋〜
５ＣＲ４の各ゲートに印加されるようになっている。

このノイズフィルタ１０の出力側に装備された各ダイオ
ードＤ　ｓ　−Ｄ　ｓのアノード側には、スイッチ回路
部３１を介して点火時期コントローラ３０が接続されて
いる。この点火時期コントローラ３０は、実際にはマイ
クロコンピュータ（以下、単に「マイコン３０」という
）が使用されているまた、この各ダイオードＤ、〜Ｄ、
のカソード側と点火時期コントローラ３０との間には、
トリガ出力バッファ３２が接続されている。このトリガ
出力バッファ３２及びスイッチ回路部３１の各々には、
スロットルセンサ３３からの出力信号が入力されるよう
になっている。また、トリガ出力バッファ３２の出力段
には、順方向にダイオードＤＩ７〜Ｄ２゜がそれぞれ接
続されている。

サイリスタＳＣＲ，〜ＳＣＲ，の各出力端は、点火コイ
ル１〜４の一次側を介して各別に接地されている。この
点火コイル１〜４の一次側には逆止ダイオードＤ、〜Ｄ
ｌｔが各別に接続されている。

また、サイリスタＳＣＲ，−３ＣＲ４の内、サイリスタ
ＳＣＲ，及びＳＣＲ，はそのアノード側が前述した充電
コンデンサＣ１の出力端に接続され、またサイリスタＳ
ＣＲ，及びＳＣＲ，はそのアノード側が前述したコンデ
ンサＣ１の出力端に接続されている。そして、これらの
各制御素子及び制御用の各回路は、前述した点火時期コ
ントローラ３０によって後述するようにその点火時期が
制御されるようになっている。

この点火時期コントローラ３０には、Ａ／Ｄコンバータ
３４を介して点火時期を定めるタイミング信号Ｉ、〜Ｉ
７が入力されるようになっている。

符号３５はタイミング信号出力回路を示し、３５Ａはタ
イミングスイッチを示す。また、この点火時期コントロ
ーラ３０には、インターフェース４６を介して、ニュー
トラルスイッチ５１．エンジンテンプセンサ５２．オイ
ルレベルセンサ５３゜オイルフローセンサ５４．第１の
ウォータセンサ５５、及び第２のウォータセンサ５６等
からの各センサ信号が入力されるようになっている。こ
こで、ニュートラルスイッチ５１は、エンジンを中立か
ら前述又は後進にシフト操作した場合にこれを検知し、
その信号を出力する。

また、点火時期コントローラ３０には、アラーム出力回
路５０が接続され、必要に応じてアラーム用発光素子５
１が発光制御されるようになっている。さらに、この点
火時期コントローラ３０には、ギヤーカウントコイル１
３から所定のタイミング信号が入力されるようになって
いる。このギヤーカウントコイル１３は、マグネトロー
タ２０と同軸で且つ一体的に装備されたりングギャー１
４の外周面に対向して配設され装備されている。

そして、この点火時期コントローラ３０は、後述するよ
うに装置各部を全体的に制御し、これによって当該エン
ジンを装備した船舶の前進又は後進時に、スロットルが
開いた状態から全閉に戻したとき、通常のトローリング
点火時期より数度進角するように制御する機能を備えて
いる。

次に、この第１実施例の動作を第３図ないし第４図（１
）（２）に基づいて説明する。

まず、マグネトロータ２０が回転すると、このマグネト
ロータ２０の内側に装着された磁石２０Ｂの磁束がこの
磁石２０Ｂと対向する様に取付けられているコンデンサ
ーチャージコイル１１のコアーへの通り方が変化するこ
とに依り起電力が発生する。「＋ｊ側の出力で「コンデ
ンサーチャージコイル１１→ダイオードＤ、→コンデン
サＣ１→アース→ダイオードＤａＪと電流が流れコンデ
ンサＣ３を充電する。ロータが更に回転すると、今度は
コンデンサーチャージコイル１１に「−」側の出力が発
生し、［コンデンサーチャージコイル１１→ダイオード
Ｄｔ→コンデンサＣ２→アース→ダイオードＤ３　Ｊと
電流が流れ、コンデンサＣ２を充電する。本例では４気
筒の例で示してあり、コンデンサＣＩは図示しないシリ
ンダＮｏ、　１と随３．コンデンサＣｔはシリンダＮα
２とＮα４を受持つ構成としである。コンデンサーチャ
ージコイル１１の出力波形を第５図（１）（２）に示す
。

次に、点火信号について説明する。

コンデンサＣＩが充電された後、第２図（１）で示す様
にパルサーコイル（磁石内蔵コイル）５のコアーとロー
タの外側にある突起部（トリガーポール）の端面Ａと対
向すると、パルサーコイル５に第５図（３）のパルサー
コイル５の出力波形ＰＡが発生するが、スロットル開度
と回転数で決定される点火時期が始動進角点火時期■、
以下の時は、マイコン３０がスイッチ回路部３１を導通
状態とさせない為、回答サイリスタ５ＣＲＩのゲートに
影響を与えることはない（第３図参照）。

このため、マグネトロータ２０が更に回転し、今度はト
リガーボール２０Ａの他端Ｂとパルサーコイル５のコア
ーと対向すると、パルサーコイル５に第５図（３）の波
形Ｐ、が発生する。そして、この出力がそのままサイリ
スタＳ　ＣＲ＋のゲートに掛るため、このサイリスタＳ
ＣＲ，がターンオンし、先に充電されていたコンデンサ
Ｃ１の電荷が「コンデンサＣ３→サイリスタＳＣＲ，→
点火コイル１の１次コイル」に急激に放電することに依
り、点火コイル１の２次コイルに高電圧が発生しスパー
クプラグＩＡに飛火する。これが始動進角点火時期Ｉ、
となる。これは始動性向上を目的としたものである。以
下同様にしてスパークプラグ２Ａ、３Ａ、４Ａが次々に
点火するように作動する。

そして、第３図及び第４図（１）に示すように、始動進
角設定時間Ｔ３秒経過するとマイコン３０よりスイッチ
回路３１用の導通信号が出され、スイッチ回路３１が導
通状態となる。このため、第５図（３）に示すパルサー
コイル出力Ｐｌは、スイッチ回路３１で側路される。従
ってサイリスタＳＣＲ，−３ＣＲ，のゲートにはＰ、の
影響は全くなくなり、すべてマイコン３０からの信号に
依り、サイリスタＳＣＲ，〜ＳＣＲ，はターンオンし点
火するようになる。

これは、以下の様な動作で行われる。パルサーコイル５
〜８の出力Ｐ＾がノイズフィルタ１０を通ってマイコン
３０に入力すると、その信号が基準となり、ギヤーカウ
ントコイル１３の出力をマイコン３０がカウントする。

そして、その時のスロットル開度で決まるスロットルセ
ンサ３３の出力Ｖ、、Ｖ、の出力比とエンジン回転数と
で決められる点火時期に、マイコン３０よりトリガ出力
バッファ３２を介しサイリスタＳＣＲ，−３ＣＲ４のゲ
ートに出力されるため、各サイリスクが順次ターンオン
し、スパークプラグＩＡ〜４Ａに飛火する。この動作が
サイリスタＳＣＲ，−３ＣＲ４迄順次行われる。これが
第４図（２）のスロットル開度θ１以上の通常の点火時
期範囲である。

なお、第４図（２）は、わかり易くするためにスロット
ル開度と点火時期の関係で図示してあり、エンジン回転
数との関係は省いである。

次に、スロットル開度θ、以下のトローリング点火時期
についてであるが、これも通常の点火時期特性と同じ動
作で点火が行われる。異なるところは、下記の点である
。すなわち、タイミングスイッチは抵抗値を切換える様
になっており、この抵抗値に依る電圧変化がＡ／Ｄコン
バータ３４に依るディジタル信号に変換され、マイコン
３０に入力し、抵抗値に応じた点火時期でトリガー出力
バッファ３２を介しサイリスタＳＣＲ，〜５ＣＲ４のゲ
ートに出力され、点火コイル１〜４に高圧が発生し、ス
パークプラグＩＡ〜４Ａに飛火する。

これが第４図（２）のトローリング点火時期Ｉ。

〜■、となる。

次にニュートラルからシフト時の動作について説明する
。

まずエンジン始動時、スタータモータ付エンジンであれ
ば一般的にはニュートラル状態でないとスタータモータ
が動作しないニュートラルインターロック機構を設けて
いるので、ニュートラル状態で始動することになる。こ
の場合、始動はまず始動進角の点火時期Ｉ、で点火する
ことになる。

始動進角設定時間Ｔ１秒経過後、トローリング点火時期
Ｉｔ””’Ｉｓの内、タイミングスイッチ３５Ａにて決
定されるいずれかの点火時期に移行する。例えば１．に
なったとすると、スロットル開度がθ、以下である為、
この状態でＦ（前進）又はＲ（後進）にシフトするとニ
ュートラルスイッチ５１がオン（ＯＮ）→オフ（ＯＦＦ
）Ｌ、インタフェース４６からマイコン３０へ信号が送
られ、マイコン３０よりトリガ出力バッファ３２を介し
Ｉ！の点火時期でサイリスタのゲートヘトリガ出力され
る。故にシフトした瞬間、点火時期は■。

からＩ、と進角する。

そして、Ｔ８秒経過すると、マイコン３０よりのトリガ
出力がＩ、の点火時期に切換わる。シフト操作が始動後
、始動進角設定時間内に行われた場合にはシフトの位置
にかかわらず始動進角状態Ｉ、を維持する。

以上の動作で、シフトをニュートラルから前進又は後進
にした時に急激に負荷が増加しても、点火時期を進角さ
せてエンジン出力をアップすることが可能となり、これ
によってエンストを回避することが可能となる。

シフト時、進角させる点火時期■６は、■、〜Ｉ７の間
としたが、これは始動進角の■、又はトローリング点火
時期の最も早い点火時期Ｉｓにしてもよい。

また、始動進角時間については、先の説明では一定時間
経過後、としたが、第１図で示した様に、インタフェー
ス４６にエンジンテンプセンサ５２を接続し、このエン
ジンテンプセンサ５２をシリンダーの適当な箇所へ配置
し、一定温度以下でオフ、以上でオンとし、オフ時の設
定時間を長く、オン時を短くするシステムとしても良い
。オン−オフ逆動作でも良い。これは、エンジン冷機時
の始動進角時間を長（し、暖機時を短くするものである
。更に、時間設定でなく、設定温度以下では始動進角に
、又以上でごく短時間（２〜３秒）始動進角させるとと
もに即トローリング点火時期に戻るシステムとしてもよ
い。

〔第２実施例〕 次に、第２実施例を第６図ないし第８図に基づいて説明
する。

この第２実施例は、船舶の航走中に一定開度のスロット
ルを急に全閉状態に戻した場合であっても、エンストを
起すことなく比較的円滑にエンジンを継続作動せしめる
ようにしたものである。この第２実施例においては、各
部の構成は、点火時期コントローラ３０を除いて前述し
た第１実施例の場合と同一となっている。

以下、この第２実施例における点火時期コントローラ３
０の機能を中心として、その全体的動作を説明する。ま
ず、エンジン始動時、スタータモータ付エンジンであれ
ば、一般的にはニュートラル状態でないとスタータモー
タが動作しないようにニュートラルインターロック機構
を設けているので、このニュートラル状態で始動するこ
とになる。この場合、始動は、まず始動進角（第６図の
Ｉ６）で点火することになる。この場合、本実施例では
、ニュートラル状態にても図示しないファーストアイド
ルレバーを開くとスロットル開度のみ開くように構成さ
れていることから、それに伴い進角し、開度が０２以上
に点火時期を始動進角Ｉ６よりも進角した点火時期（第
６図Ｉ、〜Ｉ８）に設定するようにしてもよい。

始動進角時間Ｔ１秒経過すると、一般的にはスロットル
開度はθ１以下であり、タイミングスイッチ３５Ａの抵
抗値で決定されるトローリング点火時期■、〜Ｉ、のい
ずれかの値になる。また、スロットル開度を若干量いて
θ、〜θ２の間に設定すると、点火時期も当然進み、■
、〜Ｉ、の間にくる。この第２実施例では、成るスロッ
トル開度以上より全閉状態に戻した時、進角させる為の
成るスロットル開度を、θ、（点火時期１．）とした。

始動進角が終了して一般走行に入り、スロットル開度が
０５以上になった状態から減速の目的にてθ１迄スロッ
トル開度を戻すと、マイコン３０がスロットルセンサ３
３の出力電圧■１とｖ２の比を検出し、トリガ出力バッ
ファ３２へ点火時期■７のタイミングで信号を出力しサ
イリスタ５ＣＲ８〜ＳＣＲ，のゲートに入力する。それ
に依り、サイリスタＳＣＲ，〜ＳＣＲ，がターンオンし
最終的に■７のタイミングでスパークプラグＩＡ〜４Ａ
に飛火する。そして、この状態がＴ２秒継続されると、
本来の点火時期（通常はトローリング点火時期Ｉ、〜ｒ
ｓ）となる。

以上の動作に依り、スロットル開度を成る開度以上から
全閉状態に戻したことで、出力ダウンに依るエンストを
防止することができる。

上記説明では、スロットル開度の変化を検出し点火時期
を操作する方法としたが、これにエンジン回転数の要因
を入れ、設定回転数以下になった場合に設定開度以上か
ら全閉状態にしたことを満足した時に進角させるように
しても良い、更に、スロットルの戻しを設定時間以内Ｔ
１秒に行った時の条件を入れると更に高精度な動作を行
なわせることが可能となる（第８図参照）。

また、始動進角については、先の説明では一定時間経過
としたが、第１図で示した様に、インタフェース４６に
エンジンテンプセンサ５２を接続し、このエンジンテン
プセンサ５２をシリンダの適当な箇所へ配置して一定温
度以下でオフ、以上でオンとし、オフ時に設定時間を長
（、オン時に短くするシステムとしても良い。これはエ
ンジン冷機時に始動進角時間を長くし、暖機時には短か
くするものである。更に、時間設定でなく、設定温度以
下で始動進角１以上でごく短時間（２〜３秒）始動進角
させ、即トローリング点火時期に戻るシステムとしても
ほぼ同様のことを容易に設定することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によると、船舶エンジンの低速回
転時に行われる負荷の接続操作又は離脱操作によって当
該船舶用エンジンに急激な負荷の変動を生ぜしめる場合
、前記各操作と同時に、通常のトローリング時に設定さ
れている点火時期を数度進角させるとともに、この数度
進角させた状態にて当該船舶用エンジンを点火制御する
という構成を採ったので、低速走行に際しての接岸操作
等における急激な負荷の変動に対しても、エンストを起
こすことなく有効にエンジンを回転制御することができ
るという従来にない優れた船舶用エンジンの点火時期制
御方式を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回路図、第２図（１
）（２）は各々パルサーコイル及びギヤーカウントコイ
ルの配置状況を示す説明図、第３図は第１実施例におけ
る点火時期コントローラの動作を示すフローチャート、
第４図（１）（２）は各々第１実施例における点火時期
コントローラの動作を示す説明図、第５図（１）〜（９
）は第１図の各部の出力波形を示す説明図、第６図（１
）（２）ないし第８図は各々第２実施例における点火時
期コントローラの動作を示す説明図である。 １〜４・・・点火コイル、５〜８・・・パルサーコイル
、１１・・・コンデンサチャージコイル、ＳＣＲ，〜Ｓ
ＣＲａ・・・サイリスタ、３０・・・点火時期コントロ
ーラ、３３・・・スロットルセンサ、３５Ａ・・・タイ
ミングスイッチ。 第２図 （Ｉン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、船舶エンジンの低速回転時に行われる負荷の接
   続操作又は離脱操作によって当該船舶用エンジンに急激
   な負荷の変動を生ぜしめる場合、前記各操作と同時に、
   通常のトローリング時に設定されている点火時期を数度
   進角させるとともに、この数度進角させた状態にて当該
   船舶用エンジンを点火制御することを特徴とした船舶用
   エンジンの点火時期制御方式。