JP4099030B2 - エンジン回転数制御装置 - Google Patents
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Description
【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 (3)
- 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。
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