JP2011127665A - 船外機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機を備えると共に、搭載される内燃機関の運転状態に応じた最適な変速機の変速制御を行うようにした船外機の制御装置を提供する。
【解決手段】変速機を備える船外機の制御装置において、エンジンのスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨを算出すると共に（Ｓ１０４）、エンジン回転数ＮＥを検出し（Ｓ１０８）、検出されたエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥを算出し（Ｓ１１０）、２速が選択されていると共に、スロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨが所定値（第２の所定値）ＤＴＨref２以上のとき、２速から１速に変速し（Ｓ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２４）、次いでエンジン回転数ＮＥが第１の所定回転数ＮＥref１以上で、かつエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥが第１の既定値ＤＮＥref１未満のとき、１速から２速に変速するように変速機の動作を制御する（Ｓ１１４，Ｓ１２８，Ｓ１３０）。
【選択図】図６

Description

この発明は船外機の制御装置に関し、より詳しくは変速機を備えた船外機の制御装置に関する。

近年、船外機において、搭載される内燃機関とプロペラシャフトの間に変速機を介挿し、内燃機関の出力を変速してプロペラシャフトに伝達するようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の技術において、変速機の動作の制御（変速制御）は、スロットルレバーのレバー開度と内燃機関の回転数に基づいて行われる。

特開２００９−１９０６７１号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、変速機の変速制御を操船者によって操作されるスロットルレバーのレバー開度などに基づいて行っているため、必ずしも船外機が取り付けられる船舶の航行状態、換言すれば、船外機に搭載される内燃機関の運転状態を反映した最適な変速段が選択されるわけではなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、変速機を備えると共に、搭載される内燃機関の運転状態に応じた最適な変速機の変速制御を行うようにした船外機の制御装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、内燃機関とプロペラの間の動力伝達軸に介挿されると共に、少なくとも１速、２速からなる変速段を有し、前記内燃機関の出力を選択された変速段で変速して前記プロペラに伝達する変速機を備える船外機の制御装置において、前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記検出されたスロットル開度の変化量を算出するスロットル開度変化量算出手段と、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記検出された機関回転数の変化量を算出する機関回転数変化量算出手段と、前記２速が選択されていると共に、前記算出されたスロットル開度の変化量が所定値以上のとき、前記２速から前記１速に変速し、次いで前記検出された機関回転数が第１の所定回転数以上で、かつ前記算出された機関回転数の変化量が第１の既定値未満のとき、前記１速から前記２速に変速するように前記変速機の動作を制御する変速制御手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る船外機の制御装置にあっては、操船者に手動操作自在に設けられると共に、前記内燃機関の燃料消費量を低減させる燃費低減指示を入力するスイッチを備えると共に、前記変速制御手段は、前記燃費低減指示が前記スイッチを介して入力されると共に、前記２速が選択されている場合、前記検出された機関回転数が第２の所定回転数以上で、かつ前記算出された機関回転数の変化量が第２の既定値未満のとき、前記２速から３速に変速するように前記変速機の動作を制御する如く構成した。

請求項３に係る船外機の制御装置にあっては、前記変速制御手段は、前記３速が選択されていると共に、前記検出された機関回転数が前記第２の所定回転数より低く設定された第３の所定回転数未満に減少したとき、前記３速から前記２速に変速するように前記変速機の動作を制御する如く構成した。

請求項１に係る船外機の制御装置にあっては、内燃機関のスロットル開度の変化量を算出し、２速が選択されていると共に、算出されたスロットル開度の変化量が所定値以上のとき、２速から１速に変速するように変速機の動作を制御する如く構成したので、搭載される内燃機関の運転状態に応じた最適な変速機の変速制御を行うことができる。

具体的には、内燃機関に対して加速が指示されたことをスロットル開度の変化量に基づいて検知し、加速が検知されるとき（より具体的には、スロットル開度の変化量が所定値以上のとき）、２速から１速に変速することで、プロペラに伝達されるトルクが増幅されて加速性を上昇させることができる、即ち、搭載される内燃機関の運転状態に応じた最適な変速段を選択することができる。

また、内燃機関の機関回転数を検出すると共に、検出された機関回転数の変化量を算出し、機関回転数が第１の所定回転数以上で、かつ機関回転数の変化量が第１の既定値未満のとき、１速から２速に変速する（戻す）ように構成したので、１速でのトルク増幅を利用した加速が終了した時点で即座に２速に変速することが可能となり、それによって加速が終了してから船速が最高速度に到達するまでの時間を短縮することができる。

請求項２に係る船外機の制御装置にあっては、内燃機関の燃費（燃料消費量）を低減させる燃費低減指示がスイッチを介して入力されると共に、２速が選択されている場合、機関回転数が第２の所定回転数以上で、かつ機関回転数の変化量が第２の既定値未満のとき、２速から３速に変速するように構成したので、上記した効果に加え、操船者が燃費を重視して走行することを所望してスイッチを操作する場合において、機関回転数が比較的高回転で、かつ機関回転数の変化量が比較的少なく安定した運転状態のとき、高速用の変速段（３速）に変速して機関回転数を低下させることも可能となり、それによって内燃機関の燃料消費量を低減、換言すれば、燃費を向上させることができる。

請求項３に係る船外機の制御装置にあっては、３速が選択されていると共に、機関回転数が第２の所定回転数より低く設定された第３の所定回転数未満に減少したとき、３速から２速に変速するように構成したので、請求項２で述べた効果に加え、燃費を向上させるために選択された３速での走行時間をできるだけ長くすることが可能となり、よって燃費を重視して走行したいという操船者の意図に即した変速制御を行うことができる。

この発明の実施例に係る船外機の制御装置を船体も含めて全体的に示す概略図である。 図１に示す船外機の部分断面拡大側面図である。 図１に示す船外機の拡大側面図である。 図２に示す変速機構の油圧回路を模式的に示す油圧回路図である。 図１に示す電子制御ユニットの変速制御動作を示すフロー・チャートである。 図５に示す変速段判定処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図５に示す３速時減速変速判定処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図５から図７フロー・チャートの処理を説明するタイム・チャートである。

以下、添付図面に即してこの発明に係る船外機の制御装置を実施するための形態について説明する。

図１はこの発明の実施例に係る船外機の制御装置を船体も含めて全体的に示す概略図、図２は図１に示す船外機の部分断面拡大側面図、図３は船外機の拡大側面図である。

図１から図３において、符号１は船外機１０が船体（艇体）１２に搭載されてなる船舶を示す。船外機１０は、図２に良く示すように、スイベルケース１４、チルティングシャフト１６およびスターンブラケット１８を介して船体１２の後尾（船尾）に取り付けられる。

スイベルケース１４の上部には、スイベルケース１４の内部に鉛直軸回りに回転自在に収容されるシャフト部２０を駆動する操舵用電動モータ２２が配置される。操舵用電動モータ２２の回転出力は減速ギヤ機構２４、マウントフレーム２６を介してシャフト部２０に伝達され、よって船外機１０はシャフト部２０を操舵軸として左右に（鉛直軸回りに）操舵される。

船外機１０の上部には、内燃機関（以下「エンジン」という）３０が搭載される。エンジン３０は火花点火式の水冷ガソリンエンジンで、排気量２２００ｃｃを備える。エンジン３０は水面上に位置し、エンジンカバー３２によって覆われる。

エンジン３０の吸気管３４には、スロットルボディ３６が接続される。スロットルボディ３６はその内部にスロットルバルブ３８を備えると共に、スロットルバルブ３８を開閉駆動するスロットル用電動モータ４０が一体的に取り付けられる。

スロットル用電動モータ４０の出力軸は減速ギヤ機構（図示せず）を介してスロットルバルブ３８に接続され、スロットル用電動モータ４０を動作させることでスロットルバルブ３８が開閉され、エンジン３０の吸気量が調量されてエンジン回転数（機関回転数）が調節される。

船外機１０は、水平軸回りに回転自在に支持されると共に、その一端にプロペラ４２が取り付けられ、エンジン３０の動力をプロペラ４２に伝達するプロペラシャフト（動力伝達軸）４４と、エンジン３０とプロペラシャフト４４の間に介挿されると共に、１速、２速、３速からなる複数の変速段を有する変速機（自動変速機）４６を備える。

変速機４６は、１速、２速、３速からなる変速段を切換自在な変速機構５０と、シフト位置を前進位置、後進位置およびニュートラル位置に切換自在なシフト機構５２からなる。

図４は変速機構５０の油圧回路を模式的に示す油圧回路図である。

図２および図４に示す如く、変速機構５０は、エンジン３０のクランクシャフト（図において見えず）に接続されるインプットシャフト（入力軸）５４と、インプットシャフト５４にギヤを介して接続されるカウンタシャフト５６と、カウンタシャフト５６に複数のギヤを介して接続されるアウトプットシャフト（出力軸）５８とが平行に配置された平行軸式の有段式の変速機構からなる。

カウンタシャフト５６には、後述する変速機構５０の変速クラッチや潤滑部に作動油（潤滑油。オイル）を圧送する油圧ポンプ（ギヤポンプ。図２にのみ示す）６０が接続される。シャフト５４，５６，５８や油圧ポンプ６０などは、ケース（図２にのみ示す）６２に収容される。ケース６２の下部は作動油を受けるオイルパン６２ａを構成する。

上記の如く構成された変速機構５０においては、シャフト上に相対回転自在に配置されたギヤを変速クラッチでシャフト上に固定することで複数の変速段、詳しくは１速、２速、３速のうちのいずれかの変速段が確立（選択）され、エンジン３０の出力は確立（選択）された変速段で変速され、シフト機構５２、プロペラシャフト４４を介してプロペラ４２に伝達される。尚、各変速段の変速比は１速が最も大きく、２速、３速となるに連れて小さくなるように設定される。

変速機構５０について具体的に説明すると、図４に良く示すように、インプットシャフト５４には、インプットプライマリギヤ６４が支持される。カウンタシャフト５６には、インプットプライマリギヤ６４に噛合するカウンタプライマリギヤ６６、カウンタ１速ギヤ６８、カウンタ２速ギヤ７０、カウンタ３速ギヤ７２が支持される。

また、アウトプットシャフト５８には、カウンタ１速ギヤ６８に噛合するアウトプット１速ギヤ７４、カウンタ２速ギヤ７０と噛合するアウトプット２速ギヤ７６、カウンタ３速ギヤ７２に噛合するアウトプット３速ギヤ７８が支持される。

上記において、アウトプットシャフト５８に相対回転自在に支持されたアウトプット１速ギヤ７４を１速用クラッチＣ１でアウトプットシャフト５８に結合すると、１速（ギヤ。変速段）が確立する。尚、１速用クラッチＣ１は、ワンウェイクラッチからなり、後述する２速または３速用油圧クラッチＣ２，Ｃ３に油圧が供給されて２速または３速が確立し、アウトプットシャフト５８の回転数がアウトプット１速ギヤ７４のそれより大きくなるとき、アウトプット１速ギヤ７４を空転させるように構成される。

カウンタシャフト５６に相対回転自在に支持されたカウンタ２速ギヤ７０を２速用油圧クラッチＣ２でカウンタシャフト５６に結合すると、２速（ギヤ。変速段）が確立する。また、カウンタシャフト５６に相対回転自在に支持されたカウンタ３速ギヤ７２を３速用油圧クラッチＣ３でカウンタシャフト５６に結合すると、３速（ギヤ。変速段）が確立する。尚、油圧クラッチＣ２，Ｃ３は、油圧が供給されるとき各ギヤ７０，７２をカウンタシャフト５６に結合する一方、油圧が供給されないとき各ギヤ７０，７２を空転させる。

上記したクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３によるギヤとシャフトの結合は、油圧ポンプ６０から油圧クラッチＣ２，Ｃ３に供給される油圧を制御することで行われる。

図４を参照しつつ説明すると、油圧ポンプ６０の吸入口６０ａは油路８０ａを介してオイルパン６２ａに接続される。尚、油路８０ａにはストレーナ８２が介挿される。

油圧ポンプ６０の吐出口６０ｂは油路８０ｂを介して第１切換バルブ８４ａに接続されると共に、第１切換バルブ８４ａは油路８０ｃを介して第２切換バルブ８４ｂに接続される。第１、第２切換バルブ８４ａ，８４ｂの内部には移動自在なスプールがそれぞれ収容される。スプールは一端側（図で左端）でスプリングによって他端側に付勢される。

第１、第２切換バルブ８４ａ，８４ｂはスプールの他端側で油路８０ｄ，８０ｅを介して第１、第２電磁ソレノイドバルブ（リニアソレノイドバルブ）８６ａ，８６ｂに接続される。第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂは、油路８０ｂから分岐された油路８０ｆ，８０ｇに介挿される。

第２切換バルブ８４ｂは油路８０ｈを介して２速用油圧クラッチＣ２に接続される一方、油路８０ｉを介して３速用油圧クラッチＣ３に接続される。

また、油圧ポンプ６０の吐出口６０ｂは、油路８０ｂおよび油路８０ｂから分岐された油路８０ｊを介して変速機４６の潤滑部（例えばシャフト５４，５６，５８など）にも接続される。油路８０ｊには、潤滑部へ供給される油圧を調圧するレギュレータバルブ８８と、レギュレータバルブ８８で調圧された作動油の圧力が規定圧力以上になった場合に作動油をオイルパン６２ａに戻すリリーフバルブ９０が介挿される。

尚、第１、第２切換バルブ８４ａ，８４ｂおよび第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂにはそれぞれ、圧抜き用の油路８０ｋが適宜に接続されると共に、その油路８０ｋの末端はオイルパン６２ａで開放される。

上記の如く構成することで、油圧ポンプ６０はエンジン３０（正確には、エンジン３０の出力が伝達された変速機４６のカウンタシャフト５６）により駆動され、オイルパン６２ａ内の作動油を油路８０ａ、ストレーナ８２を介して汲み上げて吐出口６０ｂから油路８０ｂなどを介して第１切換バルブ８４ａや第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂに送る。尚、油圧ポンプ６０は、油路８０ｊ、レギュレータバルブ８８およびリリーフバルブ９０を介して変速機４６の潤滑部にも作動油（潤滑油）を供給する。

第１電磁ソレノイドバルブ８６ａにおいてその内部に収容されるスプールは通電（オン）されるときに変位し、油圧ポンプ６０から供給される油圧を第１切換バルブ８４ａのスプールの他端側に出力する。第１切換バルブ８４ａは、他端側に出力された油圧によってスプールが変位させられ、それによって油路８０ｂの作動油を油路８０ｃに送出する。

第２電磁ソレノイドバルブ８６ｂも、第１電磁ソレノイドバルブ８６ａと同様、通電（オン）されるときにスプールが変位し、油圧ポンプ６０から供給される油圧を第２切換バルブ８４ｂのスプールの他端側に出力する。

第２切換バルブ８４ｂは、第２電磁ソレノイドバルブ８６ｂがオンされて他端側に油圧が出力されるときにスプールが変位させられ、それによって油路８０ｃの作動油を油路８０ｈを介して２速用油圧クラッチＣ２に供給する一方、第２電磁ソレノイドバルブ８６ｂが通電されずに（オフされて）他端側に油圧が出力されないときは油路８０ｃの作動油を油路８０ｉを介して３速用油圧クラッチＣ３に供給する。

従って、第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂが共にオフされるときは油圧クラッチＣ２，Ｃ３のいずれにも油圧が供給されないため、アウトプット１速ギヤ７４とアウトプットシャフト５８が１速用クラッチＣ１で結合されて１速が確立する。

また、第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂが共にオンされるときは２速用油圧クラッチＣ２に油圧が供給されるため、カウンタ２速ギヤ７０とカウンタシャフト５６が結合されて２速が確立する。尚、前述したように、２速が確立してアウトプットシャフト５８の回転数がアウトプット１速ギヤ７４のそれより大きくなると、ギヤ７４は１速用クラッチＣ１によってシャフト５８に非結合となって空転する。

さらに、第１電磁ソレノイドバルブ８６ａがオン、第２電磁ソレノイドバルブ８６ｂがオフされるときは３速用油圧クラッチＣ３に油圧が供給されるため、カウンタ３速ギヤ７２とカウンタシャフト５６が結合されて３速が確立する。アウトプット１速ギヤ７４は、２速時と同様、空転する。このように、第１、第２切換バルブ８４ａ，８４ｂのオン・オフを制御することで、変速機４６の変速段が選択される（変速制御が行われる）。

図２の説明に戻ると、シフト機構５２は、変速機構５０のアウトプットシャフト５８に接続されると共に、鉛直軸と平行に配置されて回転自在に支持されるドライブシャフト（バーチカルシャフト）５２ａと、ドライブシャフト５２ａに接続されて回転させられる前進ベベルギヤ５２ｂと後進ベベルギヤ５２ｃと、プロペラシャフト４４を前進ベベルギヤ５２ｂと後進ベベルギヤ５２ｃのいずれかに係合自在とするクラッチ５２ｄなどからなる。

エンジンカバー３２の内部にはシフト機構５２を駆動するシフト用電動モータ９２が配置され、その出力軸は、減速ギヤ機構９４を介してシフト機構５２のシフトロッド５２ｅの上端に接続自在とされる。シフト用電動モータ９２を駆動することにより、シフトロッド５２ｅとシフトスライダ５２ｆが適宜に変位させられ、それによってクラッチ５２ｄを動作させてシフト位置がフォワード位置、リバース位置およびニュートラル位置の間で切り換えられる。

シフト位置がフォワード位置あるいはリバース位置のとき、変速機構５０のアウトプットシャフト５８の回転はシフト機構５２を介してプロペラシャフト４４に伝達され、よってプロペラ４２は船体１２を前進あるいは後進させる方向のいずれかに回転させられる。尚、船外機１０はエンジン３０に取り付けられたバッテリなどの電源（図示せず）を備え、それから各電動モータ２２，４０，９２などに動作電源が供給される。

図３に示す如く、スロットルバルブ３８の付近にはスロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）９６が配置され、スロットルバルブ３８の開度ＴＨ（以下「スロットル開度ＴＨ」という）を示す出力を生じる。

また、シフトロッド５２ｅの付近にはニュートラルスイッチ１００が配置され、変速機４６がニュートラル位置であるときにオン信号を、フォワード位置あるいはリバース位置であるときにオフ信号を出力する。エンジン３０のクランクシャフトの付近にはクランク角センサ（機関回転数検出手段）１０２が取り付けられ、所定のクランク角度ごとにパルス信号を出力する。

上記した各センサやスイッチの出力は、船外機１０に搭載された電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）１１０に入力される。ＥＣＵ１１０はＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えたマイクロ・コンピュータからなり、船外機１０のエンジンカバー３２の内部に配置される。

図１に示す如く、船体１２の操縦席１１２の付近には、操船者（図示せず）によって回転操作自在なステアリングホイール１１４が配置される。ステアリングホイール１１４のシャフト（図示せず）には操舵角センサ１１６が取り付けられ、操船者によって入力されたステアリングホイール１１４の操舵角に応じた信号を出力する。

操縦席１１２付近にはリモートコントロールボックス１２０が配置され、そこには操船者の操作自在に配置されるシフト・スロットルレバー（スロットルレバー）１２２が設けられる。シフト・スロットルレバー１２２は、初期位置から前後方向に揺動操作自在とされ、操船者からの前後進切換指示と、エンジン３０に対する加速／減速指示を含むエンジン回転数の調節指示を入力する。リモートコントロールボックス１２０の内部にはレバー位置センサ１２４が取り付けられ、操船者によって操作されたシフト・スロットルレバー１２２の位置に応じた信号を出力する。

さらに、操縦席１１２の付近には、エンジン３０の燃費（燃料消費量）を低減させる燃費低減指示を入力するスイッチ１２６が操船者に手動操作自在に設けられる。スイッチ１２６は、操船者が燃費を重視して走行することを所望する際に操作され（押され）、操作されるとき燃費低減指示を示す信号（オン信号）を出力する。これら各センサ１１６，１２４およびスイッチ１２６の出力もＥＣＵ１１０に入力される。

ＥＣＵ１１０は、入力されたセンサ出力に基づいて各電動モータ２２，４０，９２の動作を制御すると共に、変速機４６の変速制御を行う。このように、この実施例に係る船外機の制御装置は、操作系（ステアリングホイール１１４やレバー１２２）と船外機１０の機械的な接続が断たれたＤＢＷ（Drive By Wire）方式の装置である。

図５は、ＥＣＵ１１０の変速制御動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、ＥＣＵ１１０によって所定の周期（例えば１００ｍｓｅｃ）ごとに実行される。

以下説明すると、先ずＳ１０において、変速機４６の１速から３速のうちいずれの変速段を選択すべきか判定する変速段判定処理を行う。

図６は、その変速段判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。同図を参照して説明すると、Ｓ１００において、加速終了後に３速に変速されたことを示す加速後３速変速済みフラグ（後述。以下「３速変速フラグ」という）のビットが０か否か判断する。３速変速フラグは初期値が０とされるため、最初のプログラムループにおいてＳ１００の判断は通例肯定されてＳ１０２に進み、スロットル開度ＴＨをスロットル開度センサ９６の出力から検出（算出）し、Ｓ１０４に進んで検出されたスロットル開度ＴＨの所定時間（例えば５００ｍｓｅｃ）当たりの変化量（変動量）ＤＴＨを算出する。

次いでＳ１０６に進み、操船者からエンジン３０に対して減速が指示されたか否か、換言すれば、エンジン３０が船舶１を減速させる運転状態にあるか否か判定する。この判定は、スロットルバルブ３８が閉弁方向に駆動されているか否か判断することで行い、具体的にはスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨが第１の所定値ＤＴＨref１（例えば−０．５ｄｅｇ）未満か否か判断することで行う。

詳しくは、変化量ＤＴＨが負値に設定された第１の所定値ＤＴＨref１未満の場合、スロットルバルブ３８が閉弁方向に駆動されている、即ち、エンジン３０に対して減速が指示されたと判定する一方、所定値ＤＴＨref１以上の場合はスロットルバルブ３８が略停止あるいは開弁方向に駆動されている、即ち、減速は指示されていないと判定する。

Ｓ１０６で否定されるときはＳ１０８に進み、クランク角センサ１０２の出力パルスをカウントしてエンジン回転数（機関回転数）ＮＥを検出（算出）し、Ｓ１１０に進んで検出されたエンジン回転数ＮＥの変化量（変動量）ＤＮＥを算出する。変化量ＤＮＥは、前回のプログラムループで検出されたエンジン回転数ＮＥから今回検出されたそれを減算して求める。

次いでＳ１１２に進み、加速後２速変速済みフラグ（以下「２速変速フラグ」という）のビットが０か否か判断する。この２速変速フラグのビットは、後述する如く、加速が終了した後に１速から２速に変速されるとき１にセットされる一方、それ以外のとき０にリセットされる。

２速変速フラグも初期値が０とされるため、最初のプログラムループにおいてＳ１１２の判断は通例肯定されてＳ１１４に進み、エンジン回転数ＮＥが第１の所定回転数ＮＥref１以上か否か判断する。この第１の所定回転数ＮＥref１については後に説明する。

エンジン始動直後のプログラムループにおいては通例、エンジン回転数ＮＥは第１の所定回転数ＮＥref１未満であるため、Ｓ１１４の判断は否定されてＳ１１６に進む。Ｓ１１６では、加速中判定フラグ（後述）のビットが０か否か判断する。加速中判定フラグも初期値が０とされるため、最初のプログラムループにおいてここでの判断は通例肯定されてＳ１１８に進む。

Ｓ１１８では、操船者からエンジン３０に対して加速（正確には急加速）が指示されたか否か、換言すれば、エンジン３０が船舶１を加速（正確には急加速）させる運転状態にあるか否か判定する。この判定は、具体的にはスロットルバルブ３８が開弁方向に急速に駆動されているか否か判断することで行う。

詳しくは、上記Ｓ１０４で検出されたスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨと第２の所定値（所定値）ＤＴＨref２とを比較し、変化量ＤＴＨが第２の所定値ＤＴＨref２以上のとき、スロットルバルブ３８が開弁方向に急激に駆動されている、即ち、エンジン３０に対して加速が指示されたと判定する。従って、第２の所定値ＤＴＨref２は、エンジン３０に対して加速の指示がなされたと判定できるような値、例えば０．５ｄｅｇに設定される。

Ｓ１１８で否定、即ち、エンジン３０に対して加速／減速の指示がなく、エンジン３０が始動直後または船舶１を一定速度で走行させるような状態にあると判定されるときはＳ１２０に進み、第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂ（図で「第１ＳＯＬ」「第２ＳＯＬ」と示す）を共にオンして変速機４６において２速の変速段を選択し、次いでＳ１２２に進み、加速中判定フラグのビットを０にリセットする。

他方、Ｓ１１８で肯定されるときはＳ１２４に進み、第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂを共にオフして変速機４６を２速から１速に変速（シフトダウン）する。これにより、エンジン３０の出力トルクは１速にシフトダウンさせられた変速機４６（正確には、変速機構５０）によって増幅させられてドライブシャフト５２ａ、プロペラシャフト４４を介してプロペラ４２に伝達され、よって加速性が上昇する。

次いでＳ１２６に進み、加速中判定フラグのビットを１にセットし、今回のプログラムループを終了する。即ち、加速中判定フラグは、エンジン３０に対して加速が指示されたと判定され、変速機４６が２速から１速に変速されるとき１にセットされる一方、それ以外のときは０にリセットされるフラグである。尚、加速中判定フラグのビットが１にセットされると、次回以降のプログラム実行時はＳ１１６で否定されてＳ１１８の処理をスキップし、Ｓ１２４，Ｓ１２６の処理を行う。

このように、エンジン３０が始動させられてから加速するまでの間（通常運転時）は変速機４６を２速に設定し、加速が指示されてスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨが第２の所定値ＤＴＨref２以上となるとき２速から１速に変速する。尚、通常運転時は２速となるように構成したため、急加速以外での船外機１０の使い勝手を、変速機を備えない船外機と同等とすることができる。

Ｓ１２４で変速機４６を１速に変速した後において、エンジン回転数ＮＥが徐々に上昇し、そして１速でのトルク増幅を利用した加速が終了すると（加速領域が飽和すると）、エンジン回転数ＮＥは第１の所定回転数ＮＥref１に到達し、よってＳ１１４の判断で肯定されてＳ１２８以降の処理に進む。従って、第１の所定回転数ＮＥref１は、比較的高い値に設定され、詳しくは１速での加速が終了したと判断できる値（例えば６０００ｒｐｍ）とされる。

Ｓ１２８では、エンジン回転数ＮＥが安定しているか否か判断、換言すれば、エンジン３０が安定した運転状態であるか否か判断する。この判断は、Ｓ１１０で算出されたエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥの絶対値を第１の既定値ＤＮＥref１と比較することで行われ、変化量ＤＮＥの絶対値が第１の既定値ＤＮＥref１未満の場合にエンジン回転数ＮＥが安定していると判断する。従って、第１の既定値ＤＮＥref１は、エンジン回転数ＮＥが安定している、別言すれば、変化量ＤＮＥが比較的少ない状態であると判定できるような値、例えば５００ｒｐｍに設定される。

Ｓ１２８で否定されるときは１速のままプログラムを終了する一方、肯定されるときはＳ１３０に進んで第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂを共にオンして変速機４６を１速から２速に変速（シフトアップ）する。これにより、ドライブシャフト５２ａおよびプロペラシャフト４４の回転数が上昇し、結果として船速が（エンジン性能上の）最高速度に到達し、速度性が向上する。

Ｓ１３０の処理後、Ｓ１３２に進んで２速変速フラグのビットを１にセットし、Ｓ１３４に進んで３速変速フラグのビットを０にリセットする。

Ｓ１３２において２速変速フラグのビットが１にセットされると、次回以降のプログラム実行時はＳ１１２で否定されてＳ１３６に進む。このように、Ｓ１３６以降の処理は、２速変速フラグのビットが１にセットされるとき、換言すれば、１速での加速が終了した後に２速に変速される場合に実行される。

Ｓ１３６では、スイッチ１２６がオン信号を出力しているか否か、即ち、操作者によってエンジン３０の燃費低減が指示されているか否か判断する。Ｓ１３６で肯定されるときはＳ１３８に進み、エンジン回転数ＮＥが第２の所定回転数ＮＥref２以上か否か判断する。第２の所定回転数ＮＥref２は、第１の所定回転数ＮＥref１に比して僅かに低い値であって、後述する如く３速に変速可能と判断できるような値、例えば５０００ｒｐｍに設定される。

Ｓ１３８で肯定されるときはＳ１４０に進み、Ｓ１２８と同様、エンジン回転数ＮＥが安定しているか否か判断する。即ち、エンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥの絶対値を第２の既定値ＤＮＥref２と比較し、変化量ＤＮＥの絶対値が第２の既定値ＤＮＥref２未満の場合にエンジン回転数ＮＥが安定していると判断する一方、第２の既定値ＤＮＥref２以上のときは安定していないと判断する。従って、第２の既定値ＤＮＥref２は、変化量ＤＮＥが比較的少なくエンジン回転数ＮＥが安定していると判定できるような値、例えば５００ｒｐｍに設定される。

Ｓ１４０で否定されるとき、またはＳ１３６やＳ１３８で否定されるときは前述したＳ１３０からＳ１３４の処理を実行して２速のままプログラムを終了する一方、Ｓ１４０で肯定されるときはＳ１４２に進み、第１電磁ソレノイドバルブ８６ａをオン、第２電磁ソレノイドバルブ８６ｂをオフして変速機４６を２速から３速に変速（シフトアップ）する。これにより、エンジン回転数ＮＥが低下するため、エンジン３０の燃料消費量を低減、換言すれば、燃費が向上する。

次いでＳ１４４に進み、２速変速フラグのビットを０にリセットし、Ｓ１４６に進んで３速変速フラグのビットを１にセットする。このように、３速変速フラグは、加速終了後に２速から３速に変速されるとき１にセットされる一方、それ以外のとき０にリセットされるフラグである。

尚、Ｓ１４６で３速変速フラグのビットが１にセットされる前に、Ｓ１０６で肯定されるとき、即ち、エンジン３０に対して減速が指示されたと判定されるときはＳ１４８に進み、第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂを共にオンして変速機４６を２速に変速する。その後、Ｓ１５０，Ｓ１５２，Ｓ１５４に進んで２速変速フラグ、３速変速フラグおよび加速中判定フラグのビットを全て０にリセットしてプログラムを終了する。

また、３速変速フラグのビットが１にセットされた後のプログラム実行時は、Ｓ１００で否定されて、前述したＳ１４２からＳ１４６の処理を実行して３速のままプログラムを終了する。

図５フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１２に進み、変速機４６で３速が選択されている場合において、２速へ減速（シフトダウン）すべき条件が成立しているか否か判定する３速時減速変速判定処理を行う。

図７は、その３速時減速変速判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図７に示す如く、先ずＳ２００において３速変速フラグのビットが１か否か判断する。Ｓ２００で否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはＳ２０２に進んでエンジン回転数ＮＥを検出する。

次いでＳ２０４に進み、検出されたエンジン回転数ＮＥが第３の所定回転数ＮＥref３未満に減少したか否か判断する。第３の所定回転数ＮＥref３は、第２の所定回転数ＮＥref２より低い値に設定され、後述するように３速から２速に変速すべきと判断できるような値（例えば３０００ｒｐｍ）とされる。

Ｓ２０４で否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはＳ２０６に進んで第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂを共にオンして変速機４６を３速から２速に変速（シフトダウン）する。このように、３速が選択されている場合において、２速へ減速すべき条件をエンジン回転数ＮＥが第３の所定回転数ＮＥref３未満に減少したときとすることで、燃費を向上させるために選択された３速での走行時間をできるだけ長くすることができる。

Ｓ２０６の処理後はＳ２０８，Ｓ２１０，Ｓ２１２に進み、２速変速フラグ、３速変速フラグおよび加速中判定フラグのビットを全て０にリセットしてプログラムを終了する。

図８は上記した処理を説明するタイム・チャートである。

図８に示すように、先ず時刻ｔ０からｔ１の通常運転時において変速機４６を２速に設定し（Ｓ１２０）、その後操船者のシフト・スロットルレバー１２２の操作によってスロットルバルブ３８が開弁させられ、時刻ｔ１においてエンジン３０に対して加速が指示されたと判定されるとき（Ｓ１１８）、２速から１速に変速する（Ｓ１２４）。

次いでエンジン回転数ＮＥが徐々に上昇し、時刻ｔ２において第１の所定回転数ＮＥref１以上で（Ｓ１１４）、かつエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥが第１の所定値ＤＮＥref１未満と判断されるとき（Ｓ１２８）、１速から２速に変速する（Ｓ１３０）。

そして、時刻ｔ３でスイッチ１２６が操船者によって操作されて燃費低減指示が入力されると共に（Ｓ１３６）、時刻ｔ４においてエンジン回転数ＮＥが第２の所定回転数ＮＥref２以上で（Ｓ１３８）、かつエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥが第２の所定値ＤＮＥref２未満と判断されるとき（Ｓ１４０）、２速から３速に変速する（Ｓ１４２）。

その後、操船者からシフト・スロットルレバー１２２を介してエンジン回転数ＮＥを低下させる調節指示が入力されるなどしてエンジン回転数ＮＥが徐々に低下し、時刻ｔ５において第３の所定回転数ＮＥref３未満にまで減少するとき（Ｓ２０４）、３速から２速に変速する（Ｓ２０６）。

以上の如く、この発明の実施例にあっては、内燃機関（エンジン）３０とプロペラ４２の間の動力伝達軸（プロペラシャフト）４４に介挿されると共に、少なくとも１速、２速からなる変速段を有し、前記内燃機関の出力を選択された変速段で変速して前記プロペラに伝達する変速機４６を備える船外機の制御装置において、前記内燃機関のスロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度検出手段と（スロットル開度センサ９６，ＥＣＵ１１０。Ｓ１０２）、前記検出されたスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨを算出するスロットル開度変化量算出手段と（ＥＣＵ１１０。Ｓ１０４）、前記内燃機関の機関回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出する機関回転数検出手段と（クランク角センサ１０２，ＥＣＵ１１０。Ｓ１０８，Ｓ２０２）、前記検出された機関回転数ＮＥの変化量ＤＮＥを算出する機関回転数変化量算出手段と（ＥＣＵ１１０。Ｓ１１０）、前記２速が選択されていると共に、前記算出されたスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨが所定値（第２の所定値）ＤＴＨref２以上のとき、前記２速から前記１速に変速し、次いで前記検出された機関回転数ＮＥが第１の所定回転数ＮＥref１以上で、かつ前記算出された機関回転数ＮＥの変化量ＤＮＥが第１の既定値ＤＮＥref１未満のとき、前記１速から前記２速に変速するように前記変速機４６の動作を制御する変速制御手段と（ＥＣＵ１１０。Ｓ１１４，Ｓ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２４，Ｓ１２８，Ｓ１３０）を備える如く構成した。

このように、エンジン３０のスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨを算出し、２速が選択されていると共に、算出されたスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨが所定値（第２の所定値）ＤＴＨref２以上のとき、２速から１速に変速するように変速機４６の動作を制御する如く構成したので、搭載されるエンジン３０の運転状態に応じた最適な変速機４６の変速制御を行うことができる。

具体的には、エンジン３０に対して加速が指示されたことをスロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨに基づいて検知し、加速が検知されるとき（より具体的には、スロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨが所定値（第２の所定値）ＤＴＨref２以上のとき）、２速から１速に変速することで、プロペラ４２に伝達されるトルクが増幅されて加速性を上昇させることができる、即ち、搭載されるエンジン３０の運転状態に応じた最適な変速段（１速）を選択することができる。

また、エンジン３０のエンジン回転数ＮＥを検出すると共に、検出されたエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥを算出し、エンジン回転数ＮＥが第１の所定回転数ＮＥref１以上で、かつエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥが第１の既定値ＤＮＥref１未満のとき、１速から２速に変速する（戻す）ように構成したので、１速でのトルク増幅を利用した加速が終了した時点で即座に２速に変速することが可能となり、それによって加速が終了してから船速が最高速度に到達するまでの時間を短縮することができる。

また、操船者に手動操作自在に設けられると共に、前記内燃機関３０の燃費（燃料消費量）を低減させる燃費低減指示を入力するスイッチ１２６を備えると共に、前記変速制御手段は、前記燃費低減指示が前記スイッチ１２６を介して入力されると共に、前記２速が選択されている場合、前記検出された機関回転数ＮＥが第２の所定回転数ＮＥref２以上で、かつ前記算出された機関回転数ＮＥの変化量ＤＮＥが第２の既定値ＤＮＥref２未満のとき、前記２速から３速に変速するように前記変速機４６の動作を制御する如く構成した（Ｓ１３６〜Ｓ１４２）。

これにより、操船者が燃費を重視して走行することを所望してスイッチ１２６を操作する場合において、エンジン回転数ＮＥが比較的高回転で、かつエンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥが比較的少なく安定した運転状態のとき、高速用の変速段（３速）に変速してエンジン回転数ＮＥを低下させることも可能となり、それによってエンジン３０の燃料消費量を低減、換言すれば、燃費を向上させることができる。

また、前記変速制御手段は、前記３速が選択されていると共に、前記検出された機関回転数ＮＥが前記第２の所定回転数ＮＥref２より低く設定された第３の所定回転数ＮＥref３未満に減少したとき、前記３速から前記２速に変速するように前記変速機４６の動作を制御する如く構成したので（Ｓ２００〜Ｓ２０６）、燃費を向上させるために選択された３速での走行時間をできるだけ長くすることが可能となり、よって燃費を重視して走行したいという操船者の意図に即した変速制御を行うことができる。

尚、上記において、第１、第２の所定値ＤＴＨref１，ＤＴＨref２や第１から第３の所定回転数ＮＥref１，ＮＥref２，ＮＥref３、第１、第２の既定値ＤＮＥref１，ＤＮＥref２、エンジン３０の排気量などを具体的な値で示したが、それらは例示であって限定されるものではない。

１０ 船外機、３０ エンジン（内燃機関）、４２ プロペラ、４４ プロペラシャフト（動力伝達軸）、４６ 変速機、９６ スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）、１０２ クランク角センサ（機関回転数検出手段）、１１０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、１２６ スイッチ

Claims (3)

1. 内燃機関とプロペラの間の動力伝達軸に介挿されると共に、少なくとも１速、２速からなる変速段を有し、前記内燃機関の出力を選択された変速段で変速して前記プロペラに伝達する変速機を備える船外機の制御装置において、
   ａ．前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
   ｂ．前記検出されたスロットル開度の変化量を算出するスロットル開度変化量算出手段と、
   ｃ．前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   ｄ．前記検出された機関回転数の変化量を算出する機関回転数変化量算出手段と、
   ｅ．前記２速が選択されていると共に、前記算出されたスロットル開度の変化量が所定値以上のとき、前記２速から前記１速に変速し、次いで前記検出された機関回転数が第１の所定回転数以上で、かつ前記算出された機関回転数の変化量が第１の既定値未満のとき、前記１速から前記２速に変速するように前記変速機の動作を制御する変速制御手段と、
   を備えることを特徴とする船外機の制御装置。
2. ｆ．操船者に手動操作自在に設けられると共に、前記内燃機関の燃料消費量を低減させる燃費低減指示を入力するスイッチ、
   を備えると共に、前記変速制御手段は、前記燃費低減指示が前記スイッチを介して入力されると共に、前記２速が選択されている場合、前記検出された機関回転数が第２の所定回転数以上で、かつ前記算出された機関回転数の変化量が第２の既定値未満のとき、前記２速から３速に変速するように前記変速機の動作を制御することを特徴とする請求項１記載の船外機の制御装置。
3. 前記変速制御手段は、前記３速が選択されていると共に、前記検出された機関回転数が前記第２の所定回転数より低く設定された第３の所定回転数未満に減少したとき、前記３速から前記２速に変速するように前記変速機の動作を制御することを特徴とする請求項２記載の船外機の制御装置。

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