(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することができる船舶推進機を提供する。【解決手段】船舶推進機は、エンジンと、ドライブシャフトと、プロペラシャフトと、回転速度検出部と、制御部と、を備える。ドライブシャフトは、エンジンからの動力を伝達する。プロペラシャフトは、ドライブシャフトから伝達される動力によって回転駆動される。回転速度検出部は、エンジン回転速度を検出する。制御部は、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上であるときに、エンジン回転速度を抑制する抑制制御を実行するＳ１０１。【選択図】図４
2013086559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンからの動力を伝達するドライブシャフトと、
前記ドライブシャフトから伝達される動力によって回転駆動されるプロペラシャフトと、
エンジン回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記エンジン回転速度の変化率が所定値以上であるときに、前記エンジン回転速度を抑制する抑制制御を実行する制御部と、
を備える船舶推進機。
【請求項２】
前記制御部は、前記エンジン回転速度が所定の回転速度以上であり、且つ、前記エンジン回転速度の変化率が前記所定値以上であるときに、前記抑制制御を実行する、
請求項１に記載の船舶推進機。
【請求項３】
前記制御部は、前記エンジン回転速度が前記所定の回転速度以上であっても、前記エンジンの回転数の変化率が前記所定値より小さいときには、前記抑制制御を実行しない、
請求項２に記載の船舶推進機。
【請求項４】
前記エンジン回転速度の変化率は、所定の単位時間当たりの前記エンジン回転速度の変化量である、
請求項１から３のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項５】
前記エンジン回転速度の変化率は、所定の単位時間当たりの前記エンジン回転速度の比である、
請求項１から３のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項６】
前記エンジンは、点火装置を含み、
前記制御部は、前記点火装置を制御することによって前記抑制制御を行う、
請求項１から５のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項７】
前記エンジンは、燃料噴射装置を含み、
前記制御部は、前記燃料噴射装置を制御することによって前記抑制制御を行う、
請求項１から５のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項８】
前記エンジンは、複数のシリンダを含み、
前記制御部は、前記エンジン回転速度が所定の第１回転速度以上であるときには、前記エンジン回転速度の増減に応じて、前記抑制制御を行う前記シリンダの数を増減し、
前記制御部は、前記エンジン回転速度が所定の第２回転速度以上であり、且つ、前記エンジン回転速度の変化率が前記所定値以上であるときには、全ての前記シリンダに対して前記抑制制御を行う、
請求項１から７のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項９】
前記エンジンは、複数のシリンダを含み、
前記制御部は、前記エンジン回転速度が所定の第１回転速度以上であるときには、前記エンジン回転速度の増減に応じて、前記抑制制御を行うシリンダの数を増減し、前記エンジン回転速度が前記第１回転速度より大きい所定の第２回転速度であるときには、ｎ個の前記シリンダに対して前記抑制制御を行い、
前記制御部は、前記エンジン回転速度が前記第２回転速度以上であり、且つ、前記エンジン回転速度の変化率が前記所定値以上であるときには、ｍ個（ｍ＞ｎ）の前記シリンダに対して前記抑制制御を行う、
請求項１から７のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項１０】
前記エンジンは、燃料噴射装置を含み、
前記制御部は、前記エンジン回転速度が所定の回転速度以上であるときに、前記抑制制御を実行し、
前記制御部は、前記エンジン回転速度が前記所定の回転速度を越えて変化した繰り返し回数が所定回数以上になったときに、前記燃料噴射装置のスロットル開度を減少させる、
請求項１から９のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項１１】
前記エンジンは、燃料噴射装置を含み、
前記制御部は、前記エンジン回転速度が所定の回転速度以上であるときに、前記抑制制御を実行し、
前記エンジン回転速度が前記所定の回転速度を越えて変化した繰り返し回数が所定回数以上になったときに、オペレータに警告を促す報知部をさらに備える、
請求項１から９のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項１２】
エンジンと、
前記エンジンからの動力を伝達するドライブシャフトと、
前記ドライブシャフトから伝達される動力によって回転駆動されるプロペラシャフトと、
前記エンジンの所定の第１回転角度当たりの回転時間から演算されたエンジン回転速度である第１演算回転速度が所定の第１閾値以上であるときに、前記エンジン回転速度を抑制する抑制制御を実行し、前記第１回転角度より小さい第２回転角度当たりの回転時間から演算されたエンジン回転速度である第２演算回転速度が所定の第２閾値以上であるときに、前記抑制制御を実行する制御部と、
を備える船舶推進機。
【請求項１３】
前記エンジンは、点火装置を含み、
前記制御部は、前記点火装置を制御することによって前記抑制制御を行う、
請求項１２に記載の船舶推進機。
【請求項１４】
前記エンジンは、燃料噴射装置を含み、
前記制御部は、前記燃料噴射装置を制御することによって前記抑制制御を行う、
請求項１２に記載の船舶推進機。
【請求項１５】
前記エンジンは、複数のシリンダを含み、
前記制御部は、前記第１演算回転速度が前記第１閾値以上であるときには、前記第１演算回転速度の増減に応じて、前記抑制制御を行うシリンダの数を増減し、
前記制御部は、前記第２演算回転速度が前記第２閾値以上であるときには、全てのシリンダに対して前記抑制制御を行う、
請求項１２から１４のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項１６】
前記エンジンは、複数のシリンダを含み、
前記第２閾値は前記第１閾値より大きく、
前記制御部は、前記第１演算回転速度が前記第１閾値以上であるときには、前記第１演算回転速度の増減に応じて、前記抑制制御を行うシリンダの数を増減し、前記第１演算回転速度が前記第２閾値であるときには、ｎ個のシリンダに対して前記抑制制御を行い、
前記制御部は、前記第２演算回転速度が前記第２閾値以上であるときには、ｍ個（ｍ＞ｎ）のシリンダに対して前記抑制制御を行う、
請求項１２から１４のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項１７】
前記エンジンは、燃料噴射装置を含み、
前記制御部は、前記第１演算回転速度が前記第１閾値を越えて変化した繰り返し回数が所定回数以上になったときに、前記燃料噴射装置のスロットル開度を減少させる、
請求項１２から１６のいずれかに記載の船舶推進機。
【請求項１８】
前記エンジンは、燃料噴射装置を含み、
前記エンジン回転速度が前記所定の回転速度を越えて変化した繰り返し回数が所定回数以上になったときに、オペレータに警告を促す報知部をさらに備える、
請求項１２から１６のいずれかに記載の船舶推進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶推進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン回転速度が所定の回転速度を越えたときに、点火を停止させて（以下、「失火」という）エンジン回転速度を抑制する制御が知られている。例えば、特許文献１に開示されているエンジンの点火制御装置では、スロットルが急速に開かれたときに、失火モードに設定される。失火モードが設定されている間に、エンジン回転速度が所定回転速度以上となると、エンジンの失火が行われる。また、特許文献２に開示されている機関制御装置では、温度センサによってエンジンの温度が検出される。また、回転数センサによってエンジン回転速度が検出される。そして、エンジンのオーバーヒートが検出されると、エンジンの回転数が所定の回転数となるように、所定の順序でエンジンの失火が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４８０４１２号公報
【特許文献２】特開平０３−２１００６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているエンジンの点火制御装置では、運転者によるスロットルの急操作に起因したエンジンの過回転を防止することができる。しかし、船外機などの船舶推進機では、プロペラが海面上に現れたときなどには、一時的にエンジンが無負荷状態となることがある。この様な場合には、オペレータがスロットルの急操作を行っていなくても、エンジン回転速度が急激に上昇することがある。従って、特許文献１の制御では、このような船舶推進機におけるエンジン回転速度の増大を抑えることは困難である。
【０００５】
また、特許文献２に開示されている機関制御装置では、エンジン回転速度が所定回転速度となるように、所定の順序でエンジンの失火が行われる。このため、オペレータによるスロットルの急操作の有無に関わらず、エンジン回転速度の増大を抑えることができる。しかし、上記のようにエンジンが無負荷状態となったときには、エンジン回転速度が瞬間的に上昇する。この場合、特許文献２に開示されている機関制御装置のように、単にエンジン回転速度に応じて失火を行っているだけでは、エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することは困難である。
【０００６】
本発明の課題は、エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することができる船舶推進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る船舶推進機は、エンジンと、ドライブシャフトと、プロペラシャフトと、回転速度検出部と、制御部と、を備える。ドライブシャフトは、エンジンからの動力を伝達する。プロペラシャフトは、ドライブシャフトから伝達される動力によって回転駆動される。回転速度検出部は、エンジン回転速度を検出する。制御部は、エンジン回転速度の変化率が所定値以上であるときに、エンジン回転速度を抑制する抑制制御を実行する。
【０００８】
本発明の他の態様に係る船舶推進機は、エンジンと、ドライブシャフトと、プロペラシャフトと、制御部と、を備える。ドライブシャフトは、エンジンからの動力を伝達する。プロペラシャフトは、ドライブシャフトから伝達される動力によって回転駆動される。制御部は、第１演算回転速度が所定の第１閾値以上であるときに、エンジン回転速度を抑制する抑制制御を実行する。第１演算回転速度は、エンジンの所定の第１回転角度当たりの回転時間から演算されたエンジン回転速度である。制御部は、第２演算回転速度が所定の第２閾値以上であるときに、抑制制御を実行する。第２演算回転速度は、第１回転角度より小さい第２回転角度当たりの回転時間から演算されたエンジン回転速度である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様に係る船舶推進機では、エンジン回転速度の変化率が所定値以上であるときに、エンジン回転速度を抑制する抑制制御が実行される。すなわち、エンジン回転速度の変化率によって、抑制制御の実行が判定される。このため、エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することができる。
【００１０】
本発明の他の態様に係る船舶推進機では、抑制制御の実行を判定するためのエンジン回転速度として、第１演算回転速度と第２演算回転速度とが用いられる。第２演算回転速度は、第１演算回転速度を演算するための回転角度よりも小さい回転角度当たりの回転時間から演算される。このため、第２演算回転速度を用いて抑制制御の実行を判定することにより、エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る船舶推進機を示す側面図。
【図２】船舶推進機が備えるエンジンの制御系及び操作装置を示すブロック図。
【図３】クランク角センサによって生成された検出信号を示すタイムチャート。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る抑制制御の処理を示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態に係る抑制制御におけるエンジン回転速度Ｎとエンジン回転速度の変化率ＲＮに応じた失火気筒数を示す表。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る抑制制御の処理を示すフローチャート。
【図７】クランク角センサによって生成された検出信号を示すタイムチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る抑制制御における第１演算回転速度Nregularと第２演算回転速度Ｎinstantとに応じた失火気筒数を示す表。
【図９】過回転継続状態判定を含む抑制制御の処理を示すフローチャート。
【図１０】過回転継続状態判定を含む抑制制御が実行されたときのエンジン回転速度と過回転継続状態判定のフラグとスロットル開度の変化を示すタイミングチャート。
【図１１】他の実施形態に係る船舶推進機の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る船舶推進機について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る船舶推進機１を示す側面図である。船舶推進機１は、船外機である。船舶推進機１は、エンジンカバー２、上部ケーシング３、下部ケーシング４、エンジン５、ブラケット６を有する。エンジンカバー２は、エンジン５を収容する。エンジンカバー２は、上部エンジンカバー２ａと下部エンジンカバー２ｂとを含む。上部エンジンカバー２ａは、下部エンジンカバー２ｂの上方に配置されている。上部ケーシング３は、下部エンジンカバー２ｂの下方に配置されている。下部ケーシング４は、上部ケーシング３の下方に配置されている。船舶推進機１は、ブラケット６を介して図示しない船体に取り付けられる。
【００１３】
エンジン５は、エンジンカバー２内に配置される。エンジン５は、多気筒エンジンであり、各気筒は上下方向に並んで配置される。本実施形態において、エンジン５は、４つの気筒を有する。エンジン５は、クランク軸１２を有する。クランク軸１２は、鉛直方向に沿って延びている。上部ケーシング３及び下部ケーシング４内には、ドライブシャフト１１が配置される。ドライブシャフト１１は、上部ケーシング３及び下部ケーシング４内において上下方向に沿って配置される。ドライブシャフト１１は、エンジン５のクランク軸１２に連結されており、エンジンからの動力を伝達する。下部ケーシング４の下部には、プロペラ１３が配置される。プロペラ１３は、エンジン５の下方に配置されている。プロペラ１３にはプロペラシャフト１４が連結されている。プロペラシャフト１４は、前後方向に沿って配置されている。プロペラシャフト１４は、シフト機構１５を介してドライブシャフト１１の下部に連結されている。プロペラシャフト１４は、ドライブシャフト１１から伝達される動力によって回転駆動される。
【００１４】
シフト機構１５は、ドライブシャフト１１からプロペラシャフト１４へ伝達される動力の回転方向を切り換える。シフト機構１５は、ピニオンギア１６と前進用ギア１７と後進用ギア１８とドッグクラッチ１９とを有する。ピニオンギア１６は、ドライブシャフト１１に連結されている。ピニオンギア１６は、前進用ギア１７及び後進用ギア１８と噛み合っている。前進用ギア１７と後進用ギア１８とは、プロペラシャフト１４に対して相対回転可能に設けられている。ドッグクラッチ１９は、プロペラシャフト１４に対して相対回転不能に取り付けられている。また、ドッグクラッチ１９は、プロペラシャフト１４の軸線方向に沿って、前進位置と後進位置と中立位置とに移動可能に設けられている。ドッグクラッチ１９は、後述する操作装置３１（図２参照）の操作に応じて、前進位置と後進位置と中立位置とに移動する。ドッグクラッチ１９は、前進位置において、前進用ギア１７とプロペラシャフト１４とを相対回転不能に固定する。この場合、ドライブシャフト１１の回転は、前進用ギア１７を介してプロペラシャフト１４に伝達される。これにより、船体を前進させる方向にプロペラ１３が回転する。また、ドッグクラッチ１９は、後進位置において、後進用ギア１８とプロペラシャフト１４とを相対回転不能に固定する。この場合、ドライブシャフト１１の回転が後進用ギア１８を介してプロペラシャフト１４に伝達される。これにより、船体を後進させる方向にプロペラ１３が回転する。ドッグクラッチ１９が前進位置と後進位置との間の中立位置に位置する場合には、前進用ギア１７と後進用ギア１８とは、それぞれプロペラシャフト１４に対して相対回転可能となる。すなわち、ドライブシャフト１１からの回転は、プロペラシャフト１４には伝達されず、プロペラシャフト１４は空転可能となる。
【００１５】
図２は、船舶推進機１が備えるエンジン５の制御系及び操作装置３１を示すブロック図である。エンジン５は、ＥＣＵ２１（Engine Control Unit）によって制御される。ＥＣＵ２１は、本発明の制御部に相当する。ＥＣＵ２１は、エンジン５の制御プログラムを記憶している。ＥＣＵ２１は、各種のセンサ（図示せず）が検出したエンジン５に関する情報に基づいて、燃料噴射装置２２と、スロットル弁２３と、点火装置２４と、シフトアクチュエータ２５との動作を制御する。燃料噴射装置２２は、エンジン５の燃焼室に供給する燃料を噴射する。スロットル弁２３の開度が変更されることにより、燃焼室へ送られる混合気の量が調整される。点火装置２４は、燃焼室内の燃料に点火する。なお、図２では図示されていないが、燃料噴射装置２２とスロットル弁２３と点火装置２４とは、エンジン５の各気筒ごとに備えられている。
【００１６】
操作装置３１は、船体に取り付けられる。操作装置３１は、例えば、操作レバーである。操作装置３１は、操作装置３１の操作に応じて、エンジン５の出力を制御するための操作信号をＥＣＵ２１に入力する。ＥＣＵ２１は、操作装置３１からの操作信号に基づいて、エンジン５を制御する。オペレータが操作装置３１を操作することによって、操作部材３１の位置に応じた検出値の操作信号が出力される。これにより、スロットル開度が制御され、船舶の速度を制御することができる。また、オペレータは、操作装置３１を操作することによって、船舶の前進と後進とを切り換えることができる。具体的には、操作装置３１は、前進位置（Ｆ）と後進位置（Ｒ）と中立位置（Ｎ）とに切換可能である。ＥＣＵ２１は、操作装置３１からの操作信号に基づいて、シフトアクチュエータ２５を制御する。シフトアクチュエータ２５は、例えば、モータなどの駆動手段を有している。シフトアクチュエータ２５は、ＥＣＵ２１によって制御されることにより、上述したドッグクラッチ１９を、前進位置、後進位置、中立位置のいずれかに移動させる。
【００１７】
図２に示すように、船舶推進機１は、クランク角センサ２６を備えている。ＥＣＵ２１は、クランク角センサ２６からの検出信号に基づいてエンジン回転速度を演算する。クランク角センサ２６は、エンジン回転速度を検出する本発明の回転速度検出部に相当する。クランク角センサ２６は、磁気センサであり、図２に示すようにクランク軸１２の複数の突起部１２０の通過を検出する。なお、図２では、複数の突起部１２０のうちの一部にのみ符号１２０を付している。クランク軸１２の表面には、複数の突起部１２０が規則的に配列されている。ただし、クランク軸１２の表面は、欠落部１２１を含む。欠落部１２１は、突起部１２０が形成されておらず、隣り合う突起部１２０の間隔が他の突起部１２０の間隔と異なる部分である。
【００１８】
図３は、クランク角センサ２６によって生成された検出信号を示すタイムチャートである。図３に示すように、クランク角センサ２６に対向する位置を突起部１２０が通過したときは磁界が強くなるので、検出信号には周期的な起伏が形成される。一方、クランク角センサ２６に対向する位置を欠落部１２１が通過したときには、検出信号に起伏は形成されず、同じ信号強度が持続する。このため、クランク角センサ２６の検出信号には、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とが交互に表れる。第１領域Ａ１は、突起部１２０の通過により周期的に起伏した信号が連続する領域である。第２領域Ａ２は、欠落部１２１の通過により平坦な信号が持続する領域である。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とが検出されることにより、クランク軸１２の回転角度が検知される。ＥＣＵ２１は、クランク軸１２の所定の第１回転角度当たりの回転時間ｔ１から、後述するエンジン５の過回転を判定するためのエンジン回転速度を演算する。例えば、図３では、所定の第１回転角度当たりの回転時間ｔ１は、クランク軸１２の１周期Ｔの半分、すなわち、１８０度の回転角度当たりの回転時間である。なお、ＥＣＵ２１は、第１回転角度に基づいて、燃料の噴射と点火とのタイミングを制御する。
【００１９】
ＥＣＵ２１は、エンジン回転速度に基づいてエンジン回転速度を抑制する抑制制御を実行する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る抑制制御の処理を示すフローチャートである。この抑制制御の処理は、エンジン回転速度を用いたエンジン５の通常の過回転発生の判定処理（ステップＳ１０３−Ｓ１１０）と、エンジン回転速度の変化率を用いた瞬時の過回転発生の判定処理（ステップＳ１０１−Ｓ１０２）とを含む。なお、以下の抑制制御の処理は、エンジン５の駆動中に繰り返し実行される。
【００２０】
ステップＳ１０１において、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上であるか否かが判定される。エンジン回転速度の変化率ＲＮは、所定の単位時間当たりのエンジン回転速度の変化量であり、以下の数１式で表される。
【００２１】
[数１]
ＲＮ＝Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｎ−１）
Ｎ（ｎ）は、第１回転角度当たりの回転時間ｔ１の最新の検出値から演算されたエンジン回転速度である。Ｎ（ｎ−１）は、第１回転角度当たりの回転時間ｔ１の１つ前の検出値から演算されたエンジン回転速度である。
【００２２】
エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上であるときには、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、エンジン回転速度Ｎが所定の回転速度Ｎｂ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１０１において、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上ではないとき、又は、ステップＳ１０２において、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎｂ以上ではないときには、ステップＳ１０３に進む。
【００２３】
ステップＳ１０３では、エンジン回転速度Ｎが所定の回転速度Ｎａ１以上であるか否かが判定される。エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎａ１以上であるときには、ステップＳ１０４に進む。
【００２４】
ステップＳ１０４では、エンジン回転速度Ｎが所定の回転速度Ｎａ２以上であるか否かが判定される。Ｎａ２は、Ｎａ１より大きな値である。エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎａ２以上ではないときにはステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、エンジン５の１つの気筒に対して失火が行われる。これにより、エンジン回転速度が抑制される。失火は、例えば、噴射カットによって行われる。噴射カットでは、燃料噴射装置２２を制御することにより、燃料の噴射が停止される。
【００２５】
ステップＳ１０４において、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎａ２以上であるときには、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、エンジン回転速度Ｎが所定の回転速度Ｎａ３以上であるか否かが判定される。Ｎａ３は、Ｎａ２より大きな値である。エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎａ３以上ではないときにはステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、エンジン５の２つの気筒に対して失火が行われる。
【００２６】
ステップＳ１０６において、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎａ３以上であるときには、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、エンジン回転速度Ｎが所定の回転速度Ｎａ４以上であるか否かが判定される。Ｎａ４は、Ｎａ３より大きな値である。エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎａ４以上ではないときにはステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、エンジン５の３つの気筒に対して失火が行われる。
【００２７】
ステップＳ１０８において、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎａ４以上であるときには、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１０９では、エンジン５の４つ気筒に対して失火が行われる。すなわち、ステップＳ１０９では、エンジン５の全ての気筒に対して失火が行われる。
【００２８】
上述したステップＳ１０１において、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上であり、且つ、ステップＳ１０２において、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎｂ以上であるときにも、ステップＳ１１０に進み、エンジン５の全ての気筒に対して失火が行われる。なお、回転速度Ｎｂは、Ｎａ４より小さな値である。本実施形態においては、回転速度ＮｂはＮａ３と等しい。
【００２９】
図５は、上述した抑制制御におけるエンジン回転速度Ｎとエンジン回転速度の変化率ＲＮに応じた失火気筒数を示す表である。図５に示すように、エンジン回転速度がＮａ１以上であるときには、ＥＣＵ２１は、エンジン回転速度の増減に応じて、失火を行う気筒の数を増減させる。従って、Ｎａ１は、本発明の第１回転速度に相当する。具体的には、エンジン回転速度ＮがＮａ１以上Ｎａ２未満の値であるときには、エンジン回転速度の変化率ＲＮによらず、１つの気筒に対して失火が行われる。また、エンジン回転速度ＮがＮａ２以上Ｎａ３（Ｎｂ）未満の値であるときには、エンジン回転速度の変化率ＲＮによらず、２つの気筒に対して失火が行われる。ただし、エンジン回転速度ＮがＮａ３（Ｎｂ）以上であるときには、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上であるか否かに応じて、失火を行う気筒数が異なる。ＥＣＵ２１は、エンジン回転速度ＮがＮａ３（Ｎｂ）以上Ｎａ４未満の値であり、且つ、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒより小さいときには、３つのシリンダに対して抑制制御を行う。これに対して、ＥＣＵ２１は、エンジン回転速度ＮがＮａ３（Ｎｂ）以上であり、且つ、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上であるときには、４つのシリンダに対して抑制制御を行う。従って、Ｎａ３は、本発明の第２回転速度に相当する。なお、ＥＣＵ２１は、エンジン回転速度ＮがＮａ４以上の値であり、且つ、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒより小さいときには、４つのシリンダに対して抑制制御を行う。
【００３０】
以上説明した本発明の第１の実施形態では、エンジン回転速度の変化率によって、抑制制御の実行が判定される。このため、従来の船舶推進機のように、エンジン回転速度のみで抑制制御の実行が判定される場合と比べて、エンジン５への負荷が急激に軽減されたときに、エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することができる。例えば、図５に示すように、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒ以上であるときには、エンジン回転速度ＮがＮａ３（Ｎｂ）に達したときに、全ての気筒に対して失火が行われる。これにより、エンジン回転速度を迅速に低下させることができる。また、エンジン回転速度の変化率ＲＮが所定値ｒより小さいときには、エンジン回転速度の増大に応じて順次、失火が行われる気筒数が増大する。このため、エンジン回転速度が瞬間的に上昇する状態以外の状態においても、エンジン５の過回転を適切に抑えることができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る抑制制御の処理について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る抑制制御の処理を示すフローチャートである。この抑制制御の処理は、第１演算回転速度Nregularを用いたエンジン５の通常の過回転発生の判定処理（ステップＳ２０２−Ｓ２０９）と、第２演算回転速度instantを用いた瞬時の過回転発生の判定処理（ステップＳ２０１）とを含む。第１演算回転速度Nregularは、上述したクランク軸１２の第１回転角度当たりの回転時間ｔ１から演算したエンジン回転速度である。すなわち、第１演算回転速度Nregularは、燃料の噴射と点火とを制御するために用いられるエンジン回転速度に相当する。図７に示すように、第２演算回転速度Ｎinstantは、第１回転角度より小さい第２回転角度当たりの回転時間ｔ２から演算されたエンジン回転速度である。例えば、図７では、第１回転角度当たりの回転時間ｔ１は、クランク軸１２の１周期Ｔの半分、すなわち、１８０度の回転角度当たりの回転時間である。第２回転角度当たりの回転時間ｔ２は、第１回転角度当たりの回転時間ｔ１の１／６、すなわち、３０度の回転角度当たりの回転時間である。
【００３２】
図６に示す抑制制御の処理を示すフローチャートでは、まずステップＳ２０１において、第２演算回転速度Ninstantが所定の回転速度Ｎｃ以上であるか否かが判定される。第２演算回転速度Ninstantが所定の回転速度Ｎｃ以上ではないときには、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２からステップＳ２０９までの処理は、上述した第１の実施形態のステップＳ１０３からステップＳ１１０とそれぞれ同じ処理であるため、詳細な説明を省略する。ステップＳ２０１において、第２演算回転速度Ninstantが所定の回転速度Ｎｃ以上であるときには、ステップＳ２０９に進み、エンジン５の全ての気筒に対して失火が行われる。なお、Ｎｃは、Ｎａ４より小さな値である。本実施形態においては、Ｎｃは、Ｎａ３と等しい。Ｎａ４は、本発明の第１閾値に相当する。Ｎｃは本発明の第２閾値に相当する。
【００３３】
図８は、上述した抑制制御における第１演算回転速度Nregularと第２演算回転速度Ｎinstantとに応じた失火気筒数を示す表である。図８に示すように、第１演算回転速度NregularがＮａ１以上であるときには、ＥＣＵ２１は、エンジン回転速度の増減に応じて、失火を行う気筒の数を増減させる。具体的には、第１演算回転速度ＮregularがＮａ１以上Ｎａ２未満の値であるときには、１つの気筒に対して失火が行われる。第１演算回転速度ＮregularがＮａ２以上Ｎａ３（Ｎｃ）未満の値であるときには、２つの気筒に対して失火が行われる。第１演算回転速度NregularがＮａ３（Ｎｃ）以上、Ｎａ４未満の値であるときには、３つのシリンダに対して抑制制御が行われる。これに対して、第２演算回転速度ＮinstantがＮａ３（Ｎｃ）以上、Ｎａ４未満の値であるときには、４つのシリンダに対して抑制制御が行われる。なお、第１演算回転速度NregularがＮａ４以上の値であるときには、４つ全てのシリンダに対して抑制制御が行われる。
【００３４】
以上説明した本発明の第２の実施形態では、抑制制御の実行を判定するためのエンジン回転速度として、第１演算回転速度と第２演算回転速度とが用いられる。第２演算回転速度は、第１演算回転速度を演算するための回転角度よりも小さい回転角度当たりの回転時間から演算される。すなわち、第１演算回転速度だけではなく、第１演算回転速度よりも短い周期で演算される第２演算回転速度を用いて抑制制御の実行が判定される。このため、上述した第１の実施形態と同様に、エンジンへの負荷が急激に軽減されたときに、エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することができる。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３６】
上記の実施形態では、船舶推進機の一例として船外機が挙げられているが、他の種類の船舶推進機に対して本発明が適用されてもよい。例えば、船内外機に対して本発明が適用されてもよい。エンジンの気筒の数は４つに限られず、４より多い、又は４より少なくてもよい。上記の実施形態では、回転速度検出部として、クランク角センサ２６が用いられているが、エンジン回転速度を検出するための他のセンサが用いられてもよい。例えば、フライホイールマグネットの回転速度を検出するセンサが用いられてもよい。或いは、ホール素子による回転速度を検出するセンサが用いられてもよい。或いは、磁気抵抗素子による回転速度を検出するセンサが用いられてもよい。
【００３７】
上記の実施形態では、抑制制御として噴射カットが行われているが、他の方法が行われてもよい。例えば、抑制制御としては、点火カット、スロットル開度を絞る、点火時期の変更、混合気の希薄化、などの方法が行われてもよい。抑制制御として、これらの方法のいずれか１つが実行されてもよい。或いは、抑制制御として、上記の複数の方法が組み合わせて実行されてもよい。点火カットでは、点火装置２４を制御することにより、混合気への点火が停止される。スロットル開度を絞る場合には、スロットル弁２３を制御することにより、スロットル開度が低減される。点火時期の変更では、燃料への点火が、適正な時期よりも早く又は遅く実行される。混合気の希薄化では、スロットル弁２３及び／又は燃料噴射装置２２を制御することにより、混合気中の燃料の割合が低減される。なお、点火カット及び／又は噴射カットの対象となる気筒は、指定の気筒、又は、抑制制御の実行のタイミングと同期した気筒であってもよい。さらに、点火カット及び／又は噴射カットは、１度だけ、又は、連続的に、又は、断続的に実行されてもよい。
【００３８】
第１の実施形態では、エンジン回転速度の変化率は、所定の単位時間当たりのエンジン回転速度の変化量であるが、所定の単位時間当たりのエンジン回転速度の比であってもよい。例えば、エンジン回転速度の変化率ＲＮは、以下の数２式で表されてもよい。
【００３９】
[数２]
ＲＮ＝Ｎ（ｎ）／Ｎ（ｎ−１）
【００４０】
上記の第１の実施形態では、エンジンの回転数の変化率ＲＮが所定値より小さく、且つ、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎｂよりも大きいときには、少なくとも３つの気筒に対して抑制制御が実行される。しかし、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎｂよりも大きくても、エンジンの回転数の変化率ＲＮが所定値より小さいときには、抑制制御を実行しないようにされてもよい。例えば、回転速度ＮｂがＮａ１より小さい値である場合には、エンジン回転速度Ｎが回転速度Ｎｂよりも大きくても、エンジンの回転数の変化率ＲＮが所定値より小さいときには、抑制制御が実行されないことがあり得る。
【００４１】
第１の実施形態では、回転速度ＮｂはＮａ３と等しいが、Ｎａ３と異なる値であってもよい。第２の実施形態では、回転速度ＮｃはＮａ３と等しいが、Ｎａ３と異なる値であってもよい。
【００４２】
第１の実施形態では、エンジン回転速度は、１８０度の回転角度当たりの回転時間から演算されている。しかし、エンジン回転速度を演算するための回転角度の周期は１８０度に限らない。第２の実施形態では、第１演算回転速度Nregularは、１８０度の回転角度当たりの回転時間から演算されている。しかし、第１演算回転速度Nregularを演算するための回転角度の周期は１８０度に限らない。第２の実施形態では、第２演算回転速度Ｎinstantは、３０度の回転角度当たりの回転時間から演算されている。しかし、第２演算回転速度Ｎinstantを演算するための回転角度の周期は３０度に限らない。
【００４３】
上記の第１の実施形態又は第２の実施形態の抑制制御と共に、以下に説明する過回転継続状態判定を含む抑制制御が実行されてもよい。図９は、過回転継続状態判定を含む抑制制御の処理を示すフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ３０１において、繰り返し回数カウンタが所定の値にセットされる。次に、ステップＳ３０２において、エンジン回転速度が所定の反転閾値を越えたか否かが判定される。反転閾値は、ユーザが通常時に使用する最高回転速度よりも大きい回転速度に設定される。例えば、反転閾値の一例として、上述したＮａ１の値に設定されるが、Ｎａ１と異なる値であってもよい。好ましくは、反転閾値は、ユーザが通常時に使用する最高回転速度よりも大きく、上述したＮａ１よりも小さい値である。ユーザが通常時に使用する最高回転速度とは、船舶に対して適切な大きさの船外機、プロペラ等が装備された状態における最高回転速度である。また、「エンジン回転速度が反転閾値を越えた」とは、エンジン回転速度が反転閾値より小さい値から反転閾値より大きい値まで上昇した場合と、エンジン回転速度が反転閾値より大きい値から反転閾値より小さい値まで下降した場合とを意味する。ただし、「エンジン回転速度が所定の反転閾値を越えた」が、エンジン回転速度が反転閾値より小さい値から反転閾値より大きい値まで上昇した場合と、エンジン回転速度が反転閾値より大きい値から反転閾値より小さい値まで下降した場合とのいずれか一方のみを意味してもよい。
【００４５】
ステップＳ３０２において、エンジン回転速度が所定の反転閾値を越えたときには、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、カウンタの値から１が引かれる。そして、ステップＳ３０４において、カウンタの値がゼロであるか否かが判定される。カウンタの値がゼロではないときには、ステップＳ３０２に戻る。カウンタの値がゼロに達したときには、ステップＳ３０５において、過回転が継続している状態が検出される。この場合、ステップＳ３０６において、スロットル開度の制限が行われる。具体的には、スロットル開度が徐々に低減される。
【００４６】
なお、ステップＳ３０６の処理が行われたときに、ステップＳ３０１の処理が行われてもよい。すなわち、スロットル開度の制限が実行されたことを条件として、カウンタがリセットされてもよい。また、エンジン５の始動時に、カウンタがリセットされてもよい。
【００４７】
以上のような過回転継続状態判定を含む抑制制御は、上述した第１の実施形態又は第２の実施形態の抑制制御が実行されても、過回転が繰り返し発生するような状況において有効である。例えば、船舶推進機１を船体に対して傾斜させることにより、プロペラ１３が水面より上方に持ち上げられる場合がある。或いは、船体の大きさに適合していないプロペラ１３が船舶推進機１に取り付けられる場合がある。このような場合、第１の実施形態又は第２の実施形態の抑制制御が行われるだけでは、エンジン回転速度は一時的に低下するが、抑制制御が解除されると、再びエンジン回転速度が上昇して過回転となる。そして、抑制制御が再び行われると、エンジン回転速度が一時的に低下した後、再びエンジン回転速度が上昇する。この場合、エンジン５において過回転が継続している状態が発生する。
【００４８】
図１０は、上述した過回転継続状態判定を含む抑制制御が実行されたときのエンジン回転速度と（図１０（ａ））、過回転継続状態判定のフラグと（図１０（ｂ））、スロットル開度（図１０（ｃ））の変化を示すタイミングチャートである。図１０（ａ）に示すように、時点Ｔ１においてエンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｔｈを越えた後、エンジン回転速度の上昇と降下とが繰り返されている。具体的には、時点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６においてエンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｔｈを越えたことが検出されている。上述したステップＳ３０１のカウンタが６であるとすると、図１０（ｂ）に示すように、時点Ｔ６において、エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｔｈを越えて変化した繰り返し回数が所定回数以上に達したと判定され、過回転継続状態判定のフラグがオンに設定される。すなわち、上述したステップＳ３０５において、過回転が継続している状態が検出される。これにより、図１０（ｃ）に示すように、時点Ｔ６以降、スロットル開度が制限される。なお、本実施形態では、抑制制御が実行されるときの繰り返し回数として「６」が例示されているが、繰り返し回数は６より大きい値又は６より小さい値であってもよい。
【００４９】
以上のように、過回転継続状態判定を含む抑制制御が行われることにより、継続的に過回転が発生することを抑えることができる。なお、上述したステップＳ３０５において、過回転が継続している状態が検出されたときには、ステップＳ３０６において、スロットル開度の制限が行われる代わりに、オペレータに警告を促す処理が実行されてもよい。この場合、図１１に示すように、船舶推進機１は、報知部２７をさらに備える。報知部２７は、ブザーやスピーカーなど聴覚的な警告を出力する装置であってもよい。或いは、報知部２７は、モニタやランプなどの視覚的な警告を出力する装置であってもよい。なお、報知部２７による警告がスロットル開度の制限と共に行われてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、エンジン回転速度の瞬間的な上昇に瞬時に対応することができる船舶推進機を提供することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１    船舶推進機
５    エンジン
１１  ドライブシャフト
１４  プロペラシャフト
２１  ＥＣＵ
２２  燃料噴射装置
２４  点火装置
２６  クランク角センサ
２７  報知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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