JP4099030B2

JP4099030B2 - エンジン回転数制御装置

Info

Publication number: JP4099030B2
Application number: JP2002304666A
Authority: JP
Inventors: 英均野村; 隆幸坂本; 隆史小森
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP2004137998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶等に搭載される内燃機関のエンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶等に搭載されるエンジンには、回転数を制御するエンジン回転数制御装置が付設されており、該エンジン回転数制御装置は、エンジンの回転数を上げ下げするリモコンハンドルと、該リモコンハンドルの回動操作量を検出する主スロットルポジションセンサと、エンジンへの吸気路に配置されるスロットルバルブと、該スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、該スロットルバルブを開閉するアクチュエータとを備え、該主スロットルポジションセンサからの操作量検出信号と、該スロットル開度センサからのバルブ開度検出信号とに基づき該アクチュエータを作動させるように構成されている。そして、操縦ステーション内において、これらリモコンハンドルやエンジンの運転状態を表示する計器類等は、ユーザの好みに応じて適所に配置することができるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２４７３８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、万一、エンジン回転数制御装置と主スロットルポジションセンサとの間の制御回線が断線等した場合には、リモコンハンドルによるエンジンの回転数の操作が不能となる。このとき、主スロットルポジションセンサからエンジン回転数制御装置への制御信号が途絶えて、スロットルバルブは閉じていき、エンジンの回転数がローアイドル回転数まで落ち込んでしまう。
【０００５】
殊に、海上を航行する船舶等においては、このような制御不能状態は人命にも関わる。そこで、本発明では、この点を鑑みて、エンジン回転数制御装置の信頼性の向上を図ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
請求項１においては、エンジンの回転数を変更操作する操作手段と、該操作手段の操作量を検出する操作検知手段と、エンジンの回転数を変更する手段と、エンジンの回転数を検出する手段と、これらを制御する制御手段を備えたエンジン回転数制御装置において、前記操作手段を主操作手段と補助操作手段とにより構成して、主操作手段の操作量を検知する検知手段と、補助操作手段の操作量を検知する検知手段を設け、それぞれの操作手段の操作量をそれぞれの検知手段で検出し、前記主操作手段が操作されているとき、エンジン回転数が予め設定された設定回転数以下となると、主操作手段が異常であると判断する判断手段と、該判断手段による異常時に、前記補助操作手段を自動的にアクティブに切り替える切替手段とを備え、主操作手段の異常時に、補助操作手段で操作可能とし、前記補助操作手段への切替えは、補助操作手段が低回転数に設定されているときにのみ可能としたものである。
【０００８】
請求項２においては、前記補助操作手段をアクティブへに切り替えたことを表示する切替表示部を備えたものである。
【０００９】
請求項３においては、前記切替表示部を、前記補助操作手段の操作量を検知する手段と同一の回路基盤に設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
これより本発明の一実施形態を、船舶に搭載されるエンジン回転数制御装置を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、船舶に搭載されるエンジンの回転数制御装置の制御構成を示すブロック図、図２は、航行中にリモコンハンドル１３の操作が利かなくなった場合のエンジン回転数制御の流れ図である。
【００１２】
ここで、以下の船舶では、第１エンジンと第２エンジンとの２機のエンジンが搭載されて、メインブリッジとフライブリッジとの２つの操縦ステーションを備えた構成としているが、エンジン及び操縦ステーションの配置数は特に限定はしないものとする。
【００１３】
図１は船舶に搭載されるエンジンの回転数制御装置の制御構成を示すブロック図であり、船舶は、船体中央のキャビン内に設けられたメインブリッジと、該キャビン上に設けられたフライブリッジとの、２箇所に操縦ステーションが配置されて、メインブリッジにはマスター操縦ユニットが設けられ、フライブリッジにはスレイブ操縦ユニットが設けられて、通常はメインブリッジで操縦が行なわれ、フライブリッジにおいても操縦が可能に構成されている。
【００１４】
マスター操縦ユニットには、第１エンジンに対応する計器類１１と、第２エンジンに対応する計器類１２と、第１エンジンのスロットルバルブと第２エンジンのスロットルバルブとを開閉して各エンジンの回転数を上げ下げするリモコンハンドル１３と、第１エンジンの発停に係るキースイッチパネル１４と、第２エンジンの発停に係るキースイッチパネル１５等が配置され、スレイブ操縦ユニットには、同じく第１エンジンに対応する計器類２１と、第２エンジンに対応する計器類２２と、第１エンジンのスロットルバルブと第２エンジンのスロットルバルブとを開閉して各エンジンの回転数を上げ下げするリモコンハンドル２３と、第１エンジンの発停に係るキースイッチパネル２４と、第２エンジンの発停に係るキースイッチパネル２５等が配置されて、これら各機器と後記の制御機器とが制御回線を介して通信可能に接続されている。なお、エンジン回転数を変更する手段として、本実施例ではスロットルバルブをモータまたはシリンダ等のアクチュエータで開閉操作するようにしているが、限定するものではない。
【００１５】
計器類１１・２１はそれぞれ第１エンジンに対応するタコメータ、油圧メータ、冷却水温メータ、燃料残量メータ、プロペラ回転計等を備え、計器類１２・２２はそれぞれ第２エンジンに対応するタコメータ、油圧メータ、冷却水温メータ、燃料残量メータ、プロペラ回転計等を備えている。
【００１６】
また、エンジン回転数を変更操作するための主操作手段たるリモコンハンドル１３・２３は、それぞれ本体内にハンドルの回動操作量を検出する主検出手段となる主スロットルポジションセンサ１７・２７が内蔵されており、該主スロットルポジションセンサ１７・２７はそれぞれ第１電圧検出器３１と、第２電圧検出器４１とに接続されている。
【００１７】
また、第１電圧検出器３１は、前記計器類１１・１２・２１・２２と、前記キースイッチパネル１４・２４と、第１エンジンの運転を制御する第１エンジン制御装置３と、第１エンジンのスロットルバルブを開閉する第１アクチュエータ３２と、汎用のノートパソコン等で構成されたチェッカー５とにそれぞれ接続され、第２電圧検出器４１は、前記計器類１１・１２・２１・２２と、前記キースイッチパネル１５・２５と、第２エンジンの運転を制御する第２エンジン制御装置４と、第２エンジンのスロットルバルブを開閉する第２アクチュエータ４２と、前記チェッカー５とにそれぞれ接続されている。
【００１８】
また、チェッカー５は計器類１１・１２・２１・２２に接続されるとともに、第１エンジン制御装置３と第２エンジン制御装置４とに接続されている。チェッカー５はシリアルインターフェースを備え、該シリアルインターフェースは、各制御機器からのシリアルデータをパラレルデータに変換して第１エンジン制御装置３、又は第２エンジン制御装置４へ出力するとともに、第１エンジン制御装置３、又は第２エンジン制御装置４からのパラレルデータをシリアルデータに変換して各制御機器へ出力する。
【００１９】
そして、第１エンジン制御装置３はメインブリッジのキースイッチパネル１４とフライブリッジのキースイッチパネル２４とにそれぞれ接続されて、第２エンジン制御装置４はメインブリッジのキースイッチパネル１５とフライブリッジのキースイッチパネル２５とにそれぞれ接続されている。
【００２０】
前記主スロットルポジションセンサ１７・２７はそれぞれポテンショメータを備えて、リモコンハンドル１３・２３の回動操作量（回動操作角度）を検出し、また、第１エンジンのスロットルバルブと、第２エンジンのスロットルバルブとには、それぞれバルブの開度を検出するポテンショメータを備えたスロットル開度センサが取り付けられている。そして、リモコンハンドル１３（又は２３）を回動操作して、主スロットルポジションセンサ１７（又は２７）を回転させると、その回転角度に比例した電圧信号が、第１電圧検出器３１を介して第１エンジン制御装置３に出力されるとともに、第２電圧検出器４１を介して第２エンジン制御装置４とに出力される。
【００２１】
第１エンジン制御装置３では、主スロットルポジションセンサ１７（又は２７）からのリモコンハンドル１３（又は２３）の操作角度検出信号と、第１エンジンのスロットル開度センサからのバルブの開閉角度検出信号とに基づき、第１アクチュエータ３２を作動させて、第１エンジンのスロットルバルブが所定の開度になるようにサーボ制御され、第２エンジン制御装置４では、主スロットルポジションセンサ１７（又は２７）からのリモコンハンドル１３（又は２３）の操作角度検出信号と、第２エンジンのスロットル開度センサからのバルブの開閉角度検出信号とに基づき、第２アクチュエータ４２を作動させて、第２エンジンのスロットルバルブが所定の開度になるようにサーボ制御されている。
【００２２】
メインブリッジに配置されるキースイッチパネル１４には、第１エンジンを発停するスタートキー５７と、第１エンジンを緊急停止させるストップボタン５２と、第１エンジンのバッテリランプ５３と、第１エンジンに対応する補助操作手段となる補助スロットル摘み５４と、該補助スロットル摘み５４が操作可能な状態に切り替わった時に点灯して表示する切替表示ランプ５５とが配置されて、該キースイッチパネル１４内には第１エンジンに対応する補助スロットル摘み５４の回動量を検出する手段として補助スロットルポジションセンサ５６が内蔵されている。
【００２３】
同様に、メインブリッジに配置されるキースイッチパネル１５には、第２エンジンを発停するスタートキー６１と、第２エンジンを緊急停止させるストップボタン６２と、第２エンジンのバッテリランプ６３と、第２エンジンに対応する補助スロットル摘み６４と、該補助スロットル摘み６４が操作可能な状態に切り替わった時に点灯する切替表示ランプ６５とが配置されて、該キースイッチパネル１５内には第２エンジンに対応する補助スロットルポジションセンサ６６が内蔵されている。
【００２４】
前記切替表示ランプ５５・６５はＬＥＤ等で構成されて、該切替表示ランプ５５（６５）と補助スロットルポジションセンサ５６（６６）とは同一の回路基盤上に実装されていて、詳細は後述するが、該補助スロットルポジションセンサ５６（６６）が作動可能なアクティブな状態へと切り替わると、これに連動して該表示ランプ５５（６５）が点灯するように構成されている。
【００２５】
また、補助スロットルポジションセンサ５６（６６）は抵抗ボリューム式に構成されて、補助スロットル摘み５４（６４）により操作される。この補助スロットルポジションセンサ５６（６６）とエンジン制御装置３（４）とを接続する制御回線は、前記主スロットルポジションセンサ１７（２７）と各エンジン制御装置３・４とを接続する制御回線とは独立に配線されている。
【００２６】
言い換えれば、各エンジン制御装置３・４からは主スロットルポジションセンサ１７・２７と、補助スロットルポジションセンサ５６・６６とへの２系統の制御回線を備えて、万一、主スロットルポジションセンサ１７・２７との間の制御回線が断線等してリモコンハンドル１３・２３が操作不能となった場合に、メインブリッジにおいてキースイッチパネル１４・１５の補助スロットル摘み５４・６４を操作することで、第１エンジン、並びに第２エンジンの出力回転数を制御できるようになっている。この場合、補助スロットル摘み５４（又は６４）を回して、補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）を回転させると、その回転角度に比例した電圧信号が、第１電圧検出器３１を介して第１エンジン制御装置３に出力されるとともに、第２電圧検出器４１を介して第２エンジン制御装置４とに出力される。
【００２７】
第１エンジン制御装置３では、補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）からの補助スロットル摘み５４（又は６４）の操作角度検出信号と、第１エンジンのスロットル開度センサからのバルブの開閉角度検出信号とに基づき、第１アクチュエータ３２を作動させて、第１エンジンのスロットルバルブが所定の開度になるようにサーボ制御され、第２エンジン制御装置４では、補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）からの補助スロットル摘み５４（又は６４）の操作角度検出信号と、第２エンジンのスロットル開度センサからのバルブの開閉角度検出信号とに基づき、第２アクチュエータ４２を作動させて、第２エンジンのスロットルバルブが所定の開度になるようにサーボ制御されている。
【００２８】
一方、フライブリッジに配置されるキースイッチパネル２４・２５は、前記メインブリッジのキースイッチパネル１４・１５の簡易型で、該キースイッチパネル２４には、第１エンジンを発停するスタートキー５７と、第１エンジンを緊急停止させるストップボタン５８とが配置され、該キースイッチパネル２５には、第２エンジンを発停するスタートキー６７と、第２エンジンを緊急停止させるストップボタン６８とが配置されている。
【００２９】
次に、エンジン制御装置３・４について説明する。エンジン制御装置３・４は、それぞれ中央処理装置（ＣＰＵ）、所定の制御プログラム等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等を備え、これら各部がバスを介して通信可能に接続されている。
【００３０】
前記各エンジン制御装置３・４のＲＯＭ内にはそれぞれ前記主スロットルポジションセンサ１７と当該エンジン制御装置３（又は４）との間の制御回線の異常を判断する判断プログラムと、該判断プログラムによる異常判断時に、前記補助スロットルポジションセンサ１７又は２７と当該エンジン制御装置３（又は４）との間の制御回線を自動的にアクティブに切り替える切替プログラムとが格納されている。
【００３１】
なお、この切替プログラムは、安全面の観点から、補助スロットルポジションセンサ１７（２７）が低回転数に設定されていないときには、該補助スロットルポジションセンサ１７（２７）と当該エンジン制御装置３（４）との間の制御回線のアクティブへの切り替えを禁止するサブルーチンプログラムを備え、この切替禁止手段たるサブルーチンプログラムにより、自動切替時に当該エンジンがいきなり高回転にならないように制御されている。
【００３２】
また、エンジン制御装置３・４はそれぞれ当該エンジンの回転数を検出する検出手段である回転数センサ（図示略）とも接続されており、エンジン制御装置３（又は４）のＲＯＭ内の判断プログラムでは該回転数センサにより検出されたエンジンの回転数と、予め設定されたローアイドル回転数（アイドル運転時の回転数）とを比較して、検出されたエンジンの回転数がローアイドル回転数以下となったときに、異常と判断し、該エンジン制御装置３（又は４）からキースイッチパネル１４（又は１５）上の切替表示ランプ５５（又は６５）へ点灯指令が出力されるともに、前記切替プログラムを走らせる。
【００３３】
次に、航行中にリモコンハンドル１３の操作が利かなくなった場合の、バックアップ措置について説明する。図２に示すように、まず、オペレータは船舶のメインブリッジに搭乗し、キースイッチパネル１４上のスタートキー５１をスタート位置に捻って第１エンジンを始動させるとともに、もう一方のキースイッチパネル１５上のスタートキー６１をスタート位置に捻って第２エンジンを始動させる（ステップＳ１）。このとき、両エンジンはアイドル運転状態で、オペレータはクラッチを投入してリモコンハンドル１３を回動させると（ステップＳ２）、主スロットルポジションセンサ１７の回転角度に比例して第１エンジンのスロットルバルブと、第２エンジンのスロットルバルブとが開かれ、船舶が航行を開始し、操船処理が行われる（ステップＳ３）。
【００３４】
航行中、操船処理時において、エンジン制御装置３又は４と主スロットルポジションセンサ１７との間の制御回線が断線等して、主スロットルポジションセンサ１７からエンジン制御装置３又は４への電圧信号が途絶えると、リモコンハンドル１３がホームポジション（回動操作角度０度）にセットされたと誤認識されて、そのエンジンのスロットルバルブが意に反して閉じてしまい、その後、リモコンハンドル１３を回動操作しても該エンジンの回転数が制御できないようになる。つまり、異常状態となる。
【００３５】
このように少なくとも一方のエンジンの出力回転数が制御不能となった場合、この制御不能となったエンジンの回転数は低下していって、エンジン制御装置３（又は４）のＲＯＭ内の判断プログラムで該エンジンの回転数がローアイドル回転数以下となった（異常）と判断されると（ステップＳ４）、該エンジンに対応するメインブリッジのキースイッチパネル１４（又は１５）上の切替表示ランプ５５（又は６５）が点灯して、視覚を通じてオペレータに報知される（ステップＳ５）。これとともに、補助スロットル摘み５４（又は６４）がローアイドル回転数位置にあり、補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）が低回転数に設定されているという条件の下で（ステップＳ６）、前記切替プログラムが走って、該補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）とエンジン制御装置３（又は４）との間の制御回線が自動的にアクティブに切り替えられ、該補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）が作動状態に切り替わり、補助スロットル摘み５４（又は６４）での操作が可能となる（ステップＳ７）。
【００３６】
一方、ステップＳ６で、補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）が低回転数に設定されていなければ、補助スロットル摘み５４（又は６４）をローアイドル回転数位置に回転操作することで（ステップＳ８）、前記切替プログラムが走って、該補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）とエンジン制御装置３（又は４）との間の制御回線が自動的にアクティブに切り替えられ、該補助スロットルポジションセンサ５６（又は６６）が作動状態に切り替わり、補助スロットル摘み５４（又は６４）での操作が可能となる（ステップＳ７）。なお、ステップＳ３における操船処理において、リモコンハンドル１３または２３の操作でエンジンの回転数がローアイドルとなったり、スタートキー５１・５７・６１・６７を操作してエンジンを停止させたりしても異常とはならず、正常の操作とみなされる。
【００３７】
このような流れで、リモコンハンドル１３はキースイッチパネル１４又は１５上の補助スロットル摘み５４又は６４にバックアップされて、以後は、該補助スロットル摘み５４又は６４を操作することにより、エンジンの回転数がスロットル制御できるようになり、信頼性の向上が図られている。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明では、エンジンの回転数を変更操作する操作手段と、該操作手段の操作量を検出する操作検知手段と、エンジンの回転数を変更する手段と、エンジンの回転数を検出する手段と、これらを制御する制御手段を備えたエンジン回転数制御装置において、前記操作手段を主操作手段と補助操作手段とにより構成して、主操作手段の操作量を検知する検知手段と、補助操作手段の操作量を検知する検知手段を設け、それぞれの操作手段の操作量をそれぞれの検知手段で検出し、前記主操作手段が操作されているとき、エンジン回転数が予め設定された設定回転数以下となると、主操作手段が異常であると判断する判断手段と、該判断手段による異常時に、前記補助操作手段を自動的にアクティブに切り替える切替手段とを備え、主操作手段の異常時に、補助操作手段で操作可能とし、前記補助操作手段への切替えは、補助操作手段が低回転数に設定されているときにのみ可能としたので、制御回線が断線等して、主操作手段が作用しなくなり、エンジンの回転数を制御できなくなった場合にも、補助操作手段を介してエンジンの回転数を制御することができ、信頼性が向上する。特に、舶用エンジンの場合、航行中にエンジン制御できなくなっても、補助操作手段で操作できるようになり安全性を向上できる。
【００３９】
また、航行中、制御回線が断線等して、主操作手段が作用しなくなり、エンジンの回転数をスロットル制御できなくなった場合、その異常を判断手段が認識して、切替手段の作動により制御回線を自動的にアクティブに切り替えて、補助操作手段を介してのエンジンの回転数制御に切り替えることができ、信頼性が向上するとともに、この切替えは自動で行なわれるため操作性が良い。
【００４０】
また、航行中、制御回線が断線等して、主操作手段が作用しなくなり、エンジンの回転数をスロットル制御できなくなった場合、その異常を判断手段が検出手段により検出されたエンジンの回転数と予め設定された設定回転数との比較により判断して、切替手段の作動により制御回線を自動的に補助操作手段をアクティブに切り替え、補助操作手段を介してのエンジンの回転数制御に切り替えることができ、信頼性が向上するとともに、この切替えは自動で行なわれるため操作性が良い。
【００４１】
また、異常時において、安全面の観点から、補助操作手段への自動切替時にエンジンがいきなり高回転にならず、スムースに補助操作手段で操作できるようになる。
【００４２】
また、請求項２に記載の発明では、切替表示部によって、補助操作手段を介してのエンジンの回転数制御への切り替えが、視覚を通じて容易に確認することができる。
【００４３】
まだ、請求項３に記載の発明では、切替表示部のＯＮ／ＯＦＦと、補助操作手段の作動可能な状態への切り替わりとを、連動させる回路を容易に組むことができる。また、切替表示部と、補助操作手段とは近くに配置することができ、操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】船舶に搭載されるエンジンの回転数制御装置の制御構成を示すブロック図。
【図２】航行中にリモコンハンドル１３の操作が利かなくなった場合のエンジン回転数制御の流れ図。
【符号の説明】
３第１エンジン制御装置
４第２エンジン制御装置
１３リモコンハンドル
１４キースイッチパネル
１５キースイッチパネル
１７主スロットルポジションセンサ
２３リモコンハンドル
２４キースイッチパネル
２５キースイッチパネル
５４補助スロットル摘み
５５切替表示ランプ
５６補助スロットルポジションセンサ
６４補助スロットル摘み
６５切替表示ランプ
６６補助スロットルポジションセンサ

Claims

エンジンの回転数を変更操作する操作手段と、該操作手段の操作量を検出する操作検知手段と、エンジンの回転数を変更する手段と、エンジンの回転数を検出する手段と、これらを制御する制御手段を備えたエンジン回転数制御装置において、前記操作手段を主操作手段と補助操作手段とにより構成して、主操作手段の操作量を検知する検知手段と、補助操作手段の操作量を検知する検知手段を設け、それぞれの操作手段の操作量をそれぞれの検知手段で検出し、前記主操作手段が操作されているとき、エンジン回転数が予め設定された設定回転数以下となると、主操作手段が異常であると判断する判断手段と、該判断手段による異常時に、前記補助操作手段を自動的にアクティブに切り替える切替手段とを備え、主操作手段の異常時に、補助操作手段で操作可能とし、前記補助操作手段への切替えは、補助操作手段が低回転数に設定されているときにのみ可能としたことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
前記補助操作手段をアクティブへに切り替えたことを表示する切替表示部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン回転数制御装置。
前記切替表示部を、前記補助操作手段の操作量を検知する手段と同一の回路基盤に設けたことを特徴とする請求項２に記載のエンジン回転数制御装置。