JP3038833B2 - 点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は船外機等における点火時期制御装置に係り、
特にプロペラの回転によって水中に発生する負圧を利用
して排気する船外機において好適な点火時期制御装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第９図（ａ），（ｂ）は船外機の概略の構成を示した
ものであって、（ａ）は全体の構成を示し、（ｂ）は排
気系の一部の詳細構造を示したものである。

第９図（ａ），（ｂ）において、エンジンホルダー３
上に設けられたシリンダーブロック１における、シリン
ダー1bからの排気は、排気ポート1aからエキゾーストカ
バー２を経て、エキゾーストチューブ４を通って排気室
６に排出され、空中排気孔５から空中に排気されるとと
もに、プロペラ７の軸に設けられた水中排気孔８から水
中に排気されるようになっている。

第10図は従来の船外機の電気的構成の概略を示したも
のであって、第９図におけると同じものを同じ番号で示
している。

第10図においては、エンジンの点火時期の制御を行う
点火時期制御ユニット９と、点火用高電圧を発生するた
めのイグニションコイル10₁,10₂が示されている，パル
サーコイル12₁,12₂は、クランク軸の回転位置を検出し
たパルスを発生する。図示されないマグネトは、各部に
対する電源電圧を発生する。ギアカウントコイル14は、
リングギアの歯を検出してパルスを発生する。キャブレ
ター（図示せず）は、燃料を霧化してシリンダー1bに供
給する。スロットル開度センサ16は、スロットルの開度
を検出した信号を発生する。

第10図において、点火時期制御ユニット９は、クラン
ク軸の指定角度に取りつけられたパルサーコイル＃１
（12₁）およびパルサーコイル＃２（12₂）から波形整形
回路31を介して与えられる回転角度検出パルスを基準と
して、ギアパルスカウント回路32によって、ギアカウン
トコイル14から例えば回転角１゜おきに検出されるパル
スのカウントを開始し、所定カウント数に達したことに
よってクランク角を検出した信号を発生して、信号分配
回路33を経てトリガを与えることによって、SCR＃１（2
1₁）,SCR＃２（21₂）をオンさせる。これによって、コ
ンデンサチャージコイル23の発生電圧によって、コンデ
ンサ24に予め蓄積されたエネルギーを、イグニッション
コイル＃１（10₁），イグニッションコイル＃２（10₂）
を経て放電することによって、その二次側に高電圧を発
生させて、点火プラグ24₁,24₂においてシリンダの点火
を行う。

この場合におけるカウント数は、スロットル開度セン
サ16によって検出されたスロットル開度信号に応じて、
カウント数制御回路34によって制御される。シフト位置
検出スイッチ35は、図示されない操作レバーのリバース
の位置を検出して、カウント数制御回路34におけるリバ
ース時の制御量を変化させる。

第10図の例では、スロットル開度センサ16は可変抵抗
式であって、電源回路35から与えられる一定電圧から、
スロットルの開度に応じて変化する電圧を出力する。

第11図は、スロットル特性の一例を示したものであっ
て、スロットル開度（゜）に応じて直線的に変化する出
力電圧（Ｖ）を発生することが示されている。

また第12図は、点火時期特性の一例を示したものであ
って、カウント数制御回路34は、スロットル開度センサ
16の出力電圧に応じてカウント数を決定することによっ
て、スロットル開度（゜）に応じた点火時期（゜）の制
御を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

船外機における排気方式は、自動車やオートバイ等と
異なり、プロペラの回転によって生じる負圧を利用した
水中排気系であるため、シフト位置（フォワード，ニュ
ートラル，リバース）や、排気管内の水位によって排気
圧力が大きく変化する特性を有している。

２サイクルエンジンが主である船外機の場合、排気圧
力が大きく変わると、燃焼の際、シリンダー内に入る混
合気量や混合比が変化し、同一スロットル開度，同一点
火時期でもエンジン出力が変化するので、排気圧力の変
化は重要である。

第13図は、水位，シフト位置と排気圧力，回転数の関
係を示したものである。

（１） 水位の影響 船外機の場合、取りつけられる船体の大きさ，形状に
よって、水面に対する高さは様々である。そこで例えば
取りつけられる船体によって、第９図に示された水位Ａ
および水位Ｂのように、水位に違いが生じる。

エンジン回転数が低く従って排気量が少ないときであ
って、排気室６内の水位を水中排気孔８の位置まで押し
下げる排気圧力に達しない場合には、排気は空中排気孔
５から排出されるようになっている。

この際、水位がＢに示すように高く、エキゾーストチ
ューブ４の下端が水中にある場合には、排気圧力が高く
なる。また、排気室６内の圧力も高くなる。

（２） シフト位置の影響 シフト位置によっても、エンジン回転数が上昇するの
に伴って、排気圧力に大きな差が生じる。

例えば、フォワードの場合は、エンジン回転数の上昇
とともに排気の量が増加し排気圧力が上昇して、排気室
内の水位は、第９図に示すように、Ｃ→Ｄ→Ｅのように
低下する。一方、プロペラ７の回転と船体の前進によっ
て、プロペラ後端の水中排気孔８は負圧となり、排気室
内の排気を吸い出すため、第13図の水位A,B（フォワー
ド）に見られるように排気圧力が低下する。

またリバースの場合は、プロペラが逆回転し船体が後
進するので、プロペラ後端の水中排気孔８は負圧とはな
らず、エンジン回転数の上昇，排気の量の増加に伴って
排気圧力は上昇し、水中排気孔８からの排気か始まると
第13図に示すように飽和する。

さらにニュートラルの場合は、リバースの場合と同様
に、エンジン回転数の上昇，排気の量の増加に伴って、
排気圧力は上昇する。

このように、船外機においては、船外機の取りつけ方
や乗船者数，積載重量による水位の違い，およびシフト
位置によって、排気圧力が変化する。このように排気圧
力が変化すると、第13図に×で示すように同一スロット
ル開度，同一点火時期でも、エンジン回転数（エンジン
出力）が変化する。

船外機においては、特にリバース時においては、船体
形状から大きな負荷がかかるため、エンジン出力の低下
は大きな問題となる。

すなわち、同一スロットル開度でも、エンジン回転数
が低下すると、負圧が低くなり、霧化される燃料が少な
くなる。回転数が低下することにより、単位時間あたり
の要求燃料も減少するが、それ以上に霧化される燃料が
減少すると、混合比が小さくなり、より回転数が低下す
る。

このため、スロットルの急閉等の過渡現象に対して余
裕がなくなり、場合によっては、エンストするといった
問題が生じることになる。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来技術の課題を解決しようと
するものであって、船外機等において排気圧力の上昇と
これに伴うエンジン出力の低下の問題を解決するため、
排気圧力を検出し、排気圧力に応じて点火時期を補正
（進角）することによって、エンジン出力の低下を防止
する、点火時期制御装置を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の発明では、排気室内でエキゾーストチ
ューブが下方へ延設され、このエキゾーストチューブを
通って、当該排気室に設けられた空中排気孔又はプロペ
ラ軸に設けられた水中排気孔から排気されると共に、当
該排気室内の水位が高い場合に前記エキゾーストチュー
ブの下端が水没する船外機用の内燃機関に用いられ、ス
ロットル開度センサからのスロットル開度を示す出力に
応じて当該内燃機関の点火時期を制御する進角制御装置
において、前記排気室内の排気圧力を検出する圧力検出
部を設け、この圧力検出部で検出された排気圧力が高い
ほど前記点火時期を進角するように制御する、という構
成を採っている。

請求項２記載の発明では、前記点火時期制御装置にシ
フト位置検出スイッチを設け、このシフト位置検出スイ
ッチの出力に基づいて、前記進角制御装置が内燃機関の
点火時期を制御するという構成を採り、その他の構成は
請求項１記載の発明と同じである。

請求項３記載の発明では、前記進角制御装置は、加速
時に点火時期を制御するという構成を採り、その他の構
成は請求項１又は２記載の発明と同様である。

〔作 用〕

電気式進角制御装置において、内燃機関の排気圧力を
検出して出力を発生し、スロットル開度センサの出力に
この排気圧力を検出した出力を加えて内燃機関の点火時
期の制御を行うようにしたので、排気圧力に応じて点火
時期を補正（進角）することができ、従って、排気圧力
上昇に基づく内燃機関の出力低下を防止することができ
る。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例の全体構成を示す。ここ
で、前述した第９図における従来例と同じものを同じ番
号で示す。

この第１図において、符号９はエンジンの点火時期の
制御を行うための点火時期制御ユニット、符号10はシリ
ンダーにおいて点火を行うためのイグニションコイルを
示す。又符号11は排気室６内の圧力を検出する圧力セン
サ、符号11aは圧力センサ11と排気室６を結ぶ検出管で
ある。更に、符号12は特定のクランク角を検出するパル
サーコイル、符号13は各部に対する電源電圧を発生する
マグネト、符号14はリングギアの歯を検出するギアカウ
ントコイル、符号15は燃料を霧化するキャブレター、符
号16はスロットルの開度を検出するスロットル開度セン
サを各々示す。

この実施例は、スロットル開度センサ16からのスロッ
トル開度を示す出力に応じて内燃機関の点火時期を制御
する点火時期制御ユニット９を有する内燃機関におい
て、圧力検出部36（図２）を設けて、この内燃機関の排
気圧力を検出して出力を発生し、点火時期制御ユニット
９においてスロットル開度センサ16の出力にこの圧力検
出部36（図２）の出力を加えて内燃機関の点火時期の制
御を行うようにしたものである。

第２図は、第１図に装備されている点火時期制御系の
構成を示す。この第２図において、符号36は圧力検出部
である。この圧力検出部36は、第１図に示された圧力セ
ンサ11の検出信号に基づいて、排気室６内の圧力を示す
電圧を発生する。

第３図は、圧力検出部の電気的構成を示したものであ
る。

この第３図において、電源から抵抗41を経てツェナダ
イオード42に基準電圧を発生し、演算増幅器43とトラン
ジスタ44からなる定電流回路から検出部45に定電流を供
給する。検出部45は圧力センサ11の本体をなし、排気室
６内の圧力に応じてブリッジ回路に不平衡電圧を発生す
る。演算増幅器46,47による差動増幅回路によって検出
部45から圧力に比例する差電圧を取り出し、演算増幅器
48からなる増幅回路によって増幅して、出力電圧V₀を得
る。

第４図は、圧力検出部の出力特性を例示したものであ
って、排気室６の圧力（mmHg）（またはkPa）に応じて
直線的に変化する出力電圧（Ｖ）を発生する。

一方、前述のように、排気室６の排気圧力は、スロッ
トル開度に応じて、第13図に示されたように変化する。
従って、スロットル開度に対応する圧力検出部36の出力
電圧は、水位，シフト位置に応じて異なる特性によって
変化する。

第５図は、スロットル開度と圧力検出部出力電圧との
関係を示したものである。

第２図に示された点火時期制御系においては、圧力検
出部36の出力電圧をカウント数制御回路34に加えること
によって、スロットル開度センサ16の出力電圧に対応す
るカウント数を、排気圧力に応じて変化させることによ
って、前述した排気圧力の上昇に伴うエンジン出力の低
下を補償する進角特性を得ることができる。

カウント数制御回路34では、第11図に示された基本的
なスロットル開度センサ出力に、第５図に示された出力
特性を加えて出力電圧を発生する。

第６図は、カウント数制御回路の出力電圧を示したも
のであって、Ｃはスロットル開度センサの出力電圧を示
し、これに第５図に示された圧力検出部の出力電圧を加
えることによって、第６図に示すような出力電圧が得ら
れる。

ギアパルスカウント回路32では、カウント数制御回路
34の出力電圧に応じて変化するパルス数を決定して、信
号分配回路33を経てSCR21₁,21₂の開閉を制御することに
よって、点火プラグ24₁,24₂における点火時期を決定す
る。

第７図は、スロットル回路（゜）に対応する点火時期
（゜）の特性を示したものであって、Ｃはスロットル開
度センサの出力電圧を示し、基本点火時期特性を定める
ものである。

第７図に示されるように、同一スロットル開度でも、
水位，シフト位置の違いに基づいて排気圧力が異なると
きは、点火時期が異なり、排気圧力が高いときは排気圧
力が低いときに比べて進角することが示されている。従
って、排気圧力が高いときでも回転数の低下を防止する
ことができる。

この場合における点火時期の設定は、低速域では進角
させすぎるとラフとなり振動を起こし、遅角させすぎる
と、エンストを招くことになる。そこで一般には、第７
図においてＣで示す基本点火時期特性は、ラフを減少さ
せるために、加速等も考慮して、スロットル開度の小さ
い範囲では、エンストを招かないレベルでできるだけ遅
角させ、スロットル開度が大きくなるに伴って、高出力
を得るために除々に進角させるようにしている。

また、使用頻度の高いフォワードを重視しつつ、負荷
が大きく排気圧力も高いリバース時にもエンストしない
設定値を決定することは容易ではない。しかしながら、
本実施例によれば、フォワード，リバースのシフト位置
の違いと水位とを考慮した点火時期の設定が可能とな
り、それぞれの条件下で最適に近い設定が可能となる。

また、急加速時には、排気管の容積に対して回転数の
上昇による排気量の瞬間的な増加のため、排気圧力が上
昇する。一方、急減速時には、逆に排気管容積に対して
瞬間的に排気量が減少し、やや排気圧力が低下する。こ
れにより急加速時には進角による多少の加速効果を得る
ことができるとともに、急減速時には、多少の減速効果
を得ることも可能である。

第８図は、このような急加速時と急減速時の排気圧力
の変化と、回転数の変化とを示したものである なお、これ以外に、第２図に示すシフト位置検出スイ
ッチ35を設けてカウント数制御回路34の動作と連動させ
ることによって、例えばリバース時のみ排気圧力による
進角機能を実現するようにすることも可能である。

さらにまた、圧力センサ出力部のCR充放電回路の時定
数を変化させることによって、急減速時、圧力センサの
出力を除々に減らすようにすることも可能である。

以上、船外機の場合について説明したが、本発明はこ
れに限るものでなく、排気圧力が使用状態によって大き
く変化する内燃機関において、一般的に利用可能なもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、船外機におい
て、排気圧力によって点火時期を進角補正するようにし
たので、シフト位置，水位に応じた進角特性を得ること
ができ、排気圧力上昇に基づく出力低下を防止すること
ができる。

船外機では、取りつけられる船によってその取付け高
さがまちまちなため、水位が異なっており、従って排気
圧力が異なっているので、同一設定では不具合を生じ
る。しかしながら本発明によれば水位の影響および、リ
バースの影響を排気圧力で検出し、適切な点火時期を設
定でき、このような不具合を排除できる。

本発明によれば、従来のスロットル開度による点火時
期制御等の電気進角システムをもとに、排気圧力センサ
の信号を利用してこのような制御を容易に行うことがで
きる。

さらに、シフト位置検出スイッチ等と組み合わせるこ
とによって、目的とするシフト位置のみの補正を行うよ
うにすることも可能である。この場合は、複雑な制御シ
ステムを用いることなく、簡易的な加速時進角補正を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す図、第２図
は本発明の一実施例の点火時期制御系の構成を示す図、
第３図は圧力検出部の電気的構成を示す図、第４図は圧
力検出部の出力電圧と圧力の関係を示す図、第５図はス
ロットル開度と圧力検出部出力電圧との関係を示す図、
第６図はカウント数制御回路の出力電圧特性を示す図、
第７図はスロットル開度に対する点火時期特性を示す
図、第８図は急加速時と急減速時の排気圧力と回転数の
変化を示す図、第９図（ａ）（ｂ）は各々船外機の概略
の構成を示す図、第10図は従来の船外機の電気的構成の
概略を示す図、第11図はスロットル特性の一例を示す
図、第12図は点火時期特性の一例を示す図、第13図は水
位，シフト位置と排気圧力，回転数の関係を示す図であ
る。 ９……進角制御装置、16……スロットル開度センサ、36
……圧力検出部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気室内でエキゾーストチューブが下方へ
   延設され、このエキゾーストチューブを通って、当該排
   気室に設けられた空中排気孔又はプロペラ軸に設けられ
   た水中排気孔から排気されると共に、当該排気室内の水
   位が高い場合に前記エキゾーストチューブの下端が水没
   する船外機用の内燃機関に用いられ、 スロットル開度センサからのスロットル開度を示す出力
   に応じて当該内燃機関の点火時期を制御する進角制御装
   置において、 前記排気室内の排気圧力を検出する圧力検出部を設け、
   この圧力検出部で検出された排気圧力が高いほど前記点
   火時期を進角するように制御することを特徴とした進角
   制御装置。
2. 【請求項２】前記点火時期制御装置にシフト位置検出ス
   イッチを設け、このシフト位置検出スイッチの出力に基
   づいて、前記進角制御装置が内燃機関の点火時期を制御
   することを特徴とした請求項１記載の点火時期制御装
   置。
3. 【請求項３】前記進角制御装置は、加速時に点火時期を
   制御することを特徴とした請求項１又は２記載の点火時
   期制御装置。