JPH02221679A - エンジン用点火時期制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジン用点火時期制御装置に係り、とくに
船外機等の小型船舶用エンジンに好適なエンジン用点火
時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

船外機用のエンジンにあっては、トローリング時には、
極低速回転で円滑な回転を保持する必要上より、その点
火タイミングが一般にクランク角で「０°〜上死点後１
０°」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、極力遅い方で安定
していることが望ましい。このため、点火時期は、でき
るだけ遅くなるように設定され固定されている。従って
、スロットル開度は、極力閉じられるようになっている
。

この点火時期については、一般には、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、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〕

上述したように、トローリング時の点火時期は、一般に
は固定式となっている。そして、トローリング時のエン
ジン回転数を変化させる場合には、この点火時期やスロ
ットル開度を変化させるという調整方法が採られている
。

しかしながら、上述した従来例にあっては、プロペラサ
イズを変えたり、船の積ｆｉ量が変化したり、更にはエ
ンジンの暖機状態や気象条件が変化した場合には、エン
ジンに掛る負荷が変化することとなり、これがため、エ
ンストを起したり、或いは回転の上げすぎによってトロ
ーリング速度が速（なり過ぎる等の不都合が生じていた
。

〔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
、とくにエンジン負荷の変動や外的条件が変化してもト
ローリング時の速度をほぼ一定に維持することのできる
エンジン用点火時期制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、エンジンの回転数を検出する回転数センサ
と、エンジン用スロットルバルブの開度を検出するスロ
ットルセンサと、トローリング時におけるエンジンの点
火タイミングを調整し設定する点火時期設定手段と、こ
れら各部から送り込まれる情報に基づいてエンジンの最
適点火時期を定める点火時期コントローラとを有してい
る。そして、点火時期コントローラが、点火時期設定手
段により設定される各点火タイミングに対応したトロー
リング時のエンジン回転数を基準回転数として記憶する
基準回転数記憶機能と、２Ｘ準回転数と回転数センサか
ら入力される現実の回転数とを比較してそのづれを算定
する回転誤差算定機能と、この回転誤差算定機能により
算定されるデータに基づいて点火タイミングを進角させ
若しくは遅角させてトローリング時のエンジン回転数を
ほぼ一定に制御するエンジン速度制御機能とを有する、
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。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づい
て説明する。

この第１図に示す実施例は、エンジンの回転数を検出す
る回転数センサとしてのパルサーコイル５〜８と、エン
ジン用スロットルバルブの開度を検出するスロットルセ
ンサ３３と、トローリング時におけるエンジンの点火タ
イミングを設定する点火時期設定手段としての回転数設
定回路３５と、これら各部から送り込まれる情報に基づ
いてエンジンの最適点火時期を定める点火時期コントロ
ーラ３０とを備えている。

この内、点火時期コントローラ３０は、後述する各種制
御機能とともに、回転数設定回路３５により設定される
各点火タイミングに対応したトローリング時のエンジン
回転数を基準回転数として記憶する基準回転数記憶機能
と、設定される基準回転数とパルサーコイル５〜８から
入力される現実の回転数とを比較してそのづれを算定す
る回転誤差算定機能と、この回転誤差算定機能により算
定されるデータに基づいて点火タイミングを進角させ若
しくは遅角させてトローリング時のエンジン回転数をほ
ぼ一定に制御するエンジン速度制御機能とを備えている
。

そして、この場合、スロットルセンサ３３は、スロット
ル開度がほぼ全閉であることを、まず検知し、その情報
を点火時期コントローラ３０へ送る。一方、点火時期コ
ントローラ３０では、エンジン回転数と、設定基準値と
が比較される。そして、回転が高すぎるときは、例えば
Ａ０度遅角設定するための信号を点火時期コントローラ
３０より点火コイル１〜４に出力する。それでも未だ回
転が高いときは更に遅角させ、この動作を繰り返す。そ
して、設定回転になった時点で点火時期は一定となる。

回転が低すぎる場合には、逆に少しづつ進角制御される
。この場合、点火タイミングの変化１ｔＡ　１１は例え
ば１度以下、と少なく設定されている。

以下、これを更に詳述する。

第１図において、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Ｃｔ、Ｃｚ　と、この充
電コンデンサＣ＋、Ｃ７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ポール２０Ａ、２ＯＡ、・・・
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、２ＯＢ、・・・に対向して配設され装備され
ている。

充電コンデンサＣ，，Ｃｔの各々は、コンデンサチャー
ジコイル１１の「＋ｊ側出出力「−」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Ｃ１の充電回路には、第
１図に示すようにダイオードＤ、、Ｄ、が接地回路部９
Ｂ及びコンデンサチャージコイル１１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Ｄｚ、Ｄｔが接地回路部９Ａ及びコンデンサチャ
ージコイル１１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
ＤＩ、又はＤ＋４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Ｉ）ａｔ
〜Ｄ０４．ノイズフィルタ１０及びダイオードＤ、〜Ｄ
１１を各々介して、対応する各サイリスタＳＣＲ，〜Ｓ
ＣＲ，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、〜Ｄ、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３
３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ＤＩ？〜Ｄｚｏがそれぞれ接続されている。

サイリスタＳＣＲ，−３ＣＲ，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
＋ｔが各別に接続されている。

また、サイリスタＳＣＲ，〜５ＣＲ４の内、サイリスタ
ＳＣＲ，及び５ＣＲＩはそのアノード側が前述した充電
コンデンサＣ３の出力端に接続され、またサイリスタ５
ＣＲ２及びＳＣＲ，はそのアノード伊Ｉが前述したコン
デンサＣ５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
ヮが入力されるようになっている。

符号３５は回転数設定回路を示し、符号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．温度
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
から前進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。

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（アラー
ムＬＥＤ）５７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１３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リ
ングギヤー１４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、
トローリング時にエンジンの回転数が安定した状態で定
速制御されるようになっている。

次に、この実施例の動作を説明する。

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
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。「＋」側の出力で「コンデン
サチャージコイル１１→ダイオードＤ＋　→コンデンサ
Ｃ３→アース９Ｂ→ダイオードＤａ」と電流が流れコン
デンサＣ２を充電する。ロータが更に回転すると、今度
はコンデンサチャージコイル１１に「−」側の出力が発
生し、「コンデンサチャージコイル１１→ダイオードＤ
２→コンデンサＣ２→アース９Ａ→ダイオードＤ、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Ｃ１は図示しないシリ
ンダＮα１とＮ０３．コンデンサＣ２はシリンダＮα２
とＮ０１４を受持つ構成としである。コンデンサチャー
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（トリガーボール）２０Ａの端面
Ａと対向すると、パルサーコイル５に第５図（３）に示
す出力波形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■１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、同等サイリスタＳＣＲ，のゲートに影響を与
えることはない。

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２ＯＡ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Ｐ３が発生する。そして、この出力がそのままサイリ
スタＳＣＲ，のゲートに掛るため、このサイリスタＳＣ
Ｒ，がターンオンし、先に充電されていたコンデンサＣ
１の’Ｒｈ１Ｔが「コンデンサＣ８→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ｌ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、始動進角設定時期Ｔ１秒経過するとマイコン３
０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Ｐ、は、スイッチ回路３１で
側路される。従って、サイリスタＳ　ＣＲ＋　〜５ＣＲ
４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ＰＡがノイズフィルタＩＯ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，〜５ＣＲ４のゲ
ートに出力されるため、各サイリスタが順次ターンオン
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，〜ＳＣＲ４迄順次行われる。これが
第４図の進角開始点火時期■３〜最進角点火時期！３間
の範囲である。

なお、第４図では、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。

始動進角について、先の説明では一定時期経過としたが
、第４図で示した様に、インターフェイスに温度センサ
５２を接続するとともに、この温度センサ５２をシリン
ダ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、オフ時には設定時期を長く、オン時には短く
するシステムとしても良い。これはエンジン冷機時、始
動進角時期を長くし、暖機時には短くするものである。

又更に時ａ１設定でなく、設定温度以下で始動進角。

設定温度以上でごく短時期（２〜３秒）始動進角させた
のち即トローリング点火時期に戻るシステムとしても容
易に実施出来る。

次に第４図の点火時期Ｉ、以下のトローリング点火時期
Ｉ４について説明する。回路上の基本動作としては、上
述した点火動作と同じであるが、本提案の動作を行う部
分であり第６図と第７図にて詳述する。

始動進角終了後スロットル開度がθ、以下の時、トロー
リング時の回転数設定回路３５の設定位置に依ってトロ
ーリング回転数は決まる。

まず、このトローリング回転数設定回路３５の位置をＮ
、からＮ、に切換えたとすると、この抵抗値変化に依る
電圧変化がＡ／Ｄコンバータ３４にてディジタル信号に
変換され、マイコン３０に入力され、設定回転数がＮ、
からＮ、に切換わったことがマイコン３０にインプット
される。この時、マイコン３０は、パルサーコイル５〜
８からの信号から、その時のエンジン回転数Ｎ１を検出
し　ｒｐＪ、＜ＮｚＪであるため、ＩＩ　　Ｃ度］進角
させる。そして１１　　（秒〕エンジン回転数をチエツ
クし、まだｒＮＥ＜Ｎ、ｌであるため更に１１度進角さ
せて１＋　　（秒〕後エンジン回転数をチエツクする。

以上の動作を繰り返し、設定回転数Ｎ、に近づけていく
、又逆にＮ２以上となれば、逆に１１〔度〕ずつの単位
で遅角させ、Ｎ２に戻す操作を行う。途中で回転数設定
回路３５をＮ２からＮ１に切換えれば、同様の動作でエ
ンジン回転数がＮ１に近づく動作を行う。

また、エンジン回転数の検出では、設定回転数といって
も、その設定回転数を中心とした成る巾を持たせる必要
があり、この巾が「±Ｎａ」である。これは、巾を持た
せないとマイコン３０が常にエンジン回転数が変動して
いると判定することになり、ハンチングの原因となるた
めである。又、１＋、ｔ＋　は、そのエンジンに依って
、適当な値に設定すれば良い。当システムにおいては、
Ｎ。

からＮ、迄５段階のトローリング回転数の設定としたが
、これは５段階に限らず必要に応じて増減すれば良い。

さらに、船舶機関においては、前進又は後進のギヤーイ
ン状態と、ニュートラル状態では、エンジンに掛る負荷
がかなり違う。このため、ニュートラル状態で余り設定
回転数を遅くするとギヤーインした時に負荷が大きくな
りエンストする場合がある。

当システムでは、この問題を解決する為、第７図のフロ
ーチャートで示す様に、エンジン回転数の設定値をＮ３
以下にした場合、ギヤーイン時のみ更に遅い設定４ａＮ
ａ　、Ｎ＠と進み、ニュートラル状態の時は、Ｎ、より
遅い設定での動作をしない様にしである。故に、仮に設
定回転数をＮ、と設定した場合、ギヤーイン状態ならば
エンジン回転数をＮ、にする動作は行われるが、ニュー
トラル状態にするとＮ、の設定値迄エンジン回転数がア
ップすることになる。

５例では、ニュートラル状態でＮ、としたが、これにこ
だわることはなく、適当な設定値を選択すれば良い。

更に詳述すると、ニュートラルでオン、ニュートラル以
下外でオフ（又はその逆でも可）のニュートラルスイッ
チ５１を装着し、このニュートラルスイッチ５１の片側
が回路のインターフェイスに接続されており、オン−オ
フ信号がインターフェイスを介してマイコン３０に接続
されている。

そして、ニュートラルでオンの場合、マイコン３０のプ
ログラムに従って、設定値Ｎ、迄ニュートラル以外のオ
フで設定値Ｎ、迄、と動作する。

このニュートラルスイッチ５１は、エンジン内部に設け
ても、マイコン３０内に設けても良い。

以上の操作を行うことにより、プロペラや船の重さの違
い或いはエンジンの暖機、冷機に依る違い又気象条件等
によって生じるトローリング回転数のズレを自動的に補
正し、運転者の必要な回転数を得ることが可能となる。

エンジン回転規制については上記の各警告時の動作ばか
りでなくエンジンが過回転しない様に設定回転数以上回
ろうとした場合にマイコンからのトリガー出力が停止し
、サイリスタＳＣＲがターンオンせずスパークプラグに
飛火しなくなるシステムとすることも容易に組入れるこ
とは可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によると、船体の積荷やプロペラ
の大きさ等を変えた場合、或いは気象条件が変化した場
合であっても、トローリング回転数を常に一定に保持す
ることが可能となり、エンジンの状態変化があってもエ
ンジン回転数を一定に保つことが可能となり、エンスト
やトローリング速度の上昇を有効に防止するとかできる
という従来にない優れたエンジン用点火時期制御装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図（１）
（２）は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図中における回転数
設定回路の設定操作部を示す説明図、第４図はｉ！１図
の回路図における点火時期特性を示す線図、第５図（１
）〜（９）は各々第１図の各部の出力波形を示す線図、
第６図は第１図における点火時期コントローラの制御動
作を示す説明用線図、第７図は同じく点火時期コントロ
ーラの制御動作を示すフローチャートである。 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、３０・・・点
火時期コントローラ、３３・・・スロットルセンサ、３
５・・・点火時期設定手段としての回転数設定回路、５
２・・・温度センサ。 第２図 （オン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
   エンジン用スロットルバルブの開度を検出するスロット
   ルセンサと、トローリング時におけるエンジンの点火タ
   イミングを調整し設定する点火時期設定手段と、これら
   各部から送り込まれる情報に基づいてエンジンの最適点
   火時期を定める点火時期コントローラとを備えたエンジ
   ン用点火時期制御装置において、 前記点火時期コントローラが、前記点火時期設定手段に
   より設定される各点火タイミングに対応したトローリン
   グ時のエンジン回転数を基準回転数として記憶する基準
   回転数記憶機能と、前記基準回転数と前記回転数センサ
   から入力される現実の回転数とを比較してそのづれを算
   定する回転誤差算定機能と、この回転誤差算定機能によ
   り算定されるデータに基づいて点火タイミングを進角さ
   せ若しくは遅角させてトローリング時のエンジン回転数
   をほぼ一定に制御するエンジン速度制御機能とを有する
   ことを特徴としたエンジン用点火時期制御装置。