JP2011246064A - 船外機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機を備えると共に、加速時の内燃機関や変速機の動作を適切に制御し、よって加速直後における加速性能を向上させる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、変速機で２速が選択されているとき、内燃機関に対して操船者によって加速が指示されたか否か判定し（Ｓ３２）、船外機が搭載される船舶の理論速度Ｖａと実速度Ｖに基づいてプロペラのスリップ率εを検出し（Ｓ３８）、加速が指示されたと判定されるとき、検出されたスリップ率εの上昇を抑制するように内燃機関のスロットル開度ＴＨを制御すると共に（Ｓ４２）、検出されたスリップ率εが第１の所定値ε１以下で、かつスリップ率の変化量Ｄεが規定値Ｄε１以下になったとき、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（Ｓ４４，Ｓ４６）。
【選択図】図５

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からの動力をプロペラに伝達する動力伝達軸に変速機を介挿し、内燃機関の出力を変速してプロペラ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記載の技術にあっては、スロットルレバーが操船者によって操作されて船舶を加速させるとき、変速機の変速段（変速比）を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を増幅させて加速性能を向上させるように構成される。

特開２００９−２０２７９６号公報

しかしながら、スロットルレバーの操作に応じて加速した直後のプロペラは、付近に発生する気泡を巻き込んで空回りし易く、よってそのグリップ力が比較的弱い状態となる。従って、そのようなときに上記の如く２速から１速に変速すると、かえって船舶の推進力を低下させるおそれがあり、加速性能の向上という点で改善の余地を残していた。

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、加速時の内燃機関や変速機の動作を適切に制御し、よって加速直後における加速性能を向上させる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、内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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前記変速段のうちの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２速が選択されているとき、前記内燃機関に対して操船者によって加速が指示されたか否か判定する加速指示判定手段と、前記船外機が搭載される船舶の理論速度と実速度に基づいて前記プロペラのスリップ率を検出するスリップ率検出手段と、前記加速が指示されたと判定されるとき、前記検出されたスリップ率の上昇を抑制するように前記内燃機関のスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、前記スロットル開度制御手段によって前記内燃機関のスロットル開度が制御されると共に、前記検出されたスリップ率が第１の所定値以下で、かつ前記スリップ率の変化量が規定値以下になったとき、前記２速から前記１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、前記加速が指示されたと判定されると共に、前記検出されたスリップ率が前記第１の所定値より高く設定された第２の所定値以上になったとき、前記内燃機関の出力を低下させる内燃機関出力低下手段を備える如く構成した。

請求項３に係る船外機の制御装置にあっては、前記内燃機関出力低下手段は、前記内燃機関の点火時期と燃料噴射量の少なくともいずれかを介して前記内燃機関の出力を低下させる如く構成した。

請求項４に係る船外機の制御装置にあっては、操船者に操作されるとき、前記内燃機関のスロットルバルブを開閉させるスロットルレバーと、前記スロットルレバーの操作位置の前記スロットルバルブを開弁させる方向への変化量を検出するスロットルレバー位置変化量検出手段とを備えると共に、前記加速指示判定手段は、前記検出されたスロットルレバーの操作位置の変化量が既定値以上のとき、操船者によって前記加速が指示されたと判定する如く構成した。

請求項１に係る船外機の制御装置にあっては、変速機において２速が選択されているとき、内燃機関に対して操船者によって加速が指示されたか否か判定し、船舶の理論速度と実速度に基づいてプロペラのスリップ率を検出し、加速が指示されたと判定されるとき、検出されたスリップ率の上昇を抑制するように内燃機関のスロットル開度を制御すると共に、検出されたスリップ率が第１の所定値以下で、かつスリップ率の変化量が規定値以下になったとき、２速から１速に変速するように構成したので、加速時の内燃機関や変速機の動作を適切に制御でき、よって加速直後における加速性能を向上させることができる。

即ち、内燃機関に対して加速が指示されたと判定されるとき、プロペラのスリップ率の上昇を抑制するように、換言すれば、プロペラのグリップ力の低下を抑えるように内燃機関のスロットル開度を制御すると共に、スリップ率が第１の所定値以下で、かつスリップ率の変化量が規定値以下になったとき、２速から１速に変速することが可能、別言すれば、スリップ率が低下して比較的低い値となった（即ち、グリップ力が増加した）適切なタイミングで２速から１速に変速することが可能となる。それにより、内燃機関の出力トルクは変速機で増幅されてプロペラに伝達されて、船舶の速度は直ちに上昇し始めることとなり、船外機の加速直後における加速性能を向上させることができる。

請求項２に係る船外機の制御装置にあっては、加速が指示されたと判定されると共に、検出されたスリップ率が第１の所定値より高く設定された第２の所定値以上になったとき、内燃機関の出力を低下させるように構成、即ち、スリップ率の上昇を抑制するように内燃機関のスロットル開度を制御しているにも拘らず、スリップ率が比較的高い場合は内燃機関の出力を瞬時的に低下させるように構成したので、上記した効果に加え、スリップ率を減少、換言すれば、グリップ力を増加させることが可能となり、その後スリップ率が比較的低くなった適切なタイミングで２速から１速に変速できる。これにより、加速時の内燃機関や変速機の動作をより適切に制御でき、よって加速直後における加速性能をより一層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、内燃機関の点火時期と燃料噴射量の少なくともいずれかを介して内燃機関の出力を低下させるように構成したので、請求項２で述べた効果に加え、内燃機関に対して加速が指示されたと判定されると共に、スリップ率が第２の所定値以上になったとき、例えば点火時期の遅角や燃料噴射量の減量を行うことが可能となり、よって内燃機関の出力を確実に低下させることができる。

請求項４に係る船外機の制御装置にあっては、スロットルレバーの操作位置のスロットルバルブを開弁させる方向への変化量を検出すると共に、検出されたスロットルレバーの操作位置の変化量が既定値以上のとき、操船者によって加速が指示されたと判定するように構成したので、上記した効果に加え、前記加速の指示がなされたことを正確に判定することができる。

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、スロットル開度制御動作および点火時期制御動作を示すフロー・チャートである。 図５フロー・チャートの処理で使用される、スロットルレバーの操作量に対するスロットル開度の特性を示す説明グラフである。 図５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。 この発明の第２実施例に係る船外機の制御装置における電子制御ユニットの変速制御動作、スロットル開度制御動作および燃料噴射量制御動作を、図５フロー・チャートとの相違点を中心に部分的に示すフロー・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はこの発明の第１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）１２ａに取り付けられる。

スイベルケース１４の付近には、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を駆動する転舵用電動モータ（アクチュエータ）２２が配置される。転舵用電動モータ２２の回転出力は減速ギヤ機構２６、マウントフレーム２８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を転舵軸として左右に（鉛直軸回りに）転舵される。

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（アクチュエータ）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からの動力をプロペラ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、複数の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（フォワード位置）、後進位置（リバース位置）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５４と、インプットシャフト５４に変速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に複数の変速ギヤを介して接続されるアウトプットシャフト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、後述する変速用の油圧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２，４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選択（確立）され、エンジン３０の出力は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速となるにつれて小さくなるように設定される。具体的には、例えば１速変速比が２．２、２速変速比が２．０、３速変速比が１．７とされる。

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。

このように、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。

詳説すると、油圧ポンプ６０がエンジン３０により駆動されるとき、オイルパン６２ａの作動油は油路８０ａ、ストレーナ８２を介して汲み上げられて吐出口６０ａから油路８０ｂを介して第１切換バルブ８４ａに、油路８０ｃ，８０ｄ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に送られる。

第１切換バルブ８４ａには、油路８０ｅを介して第２切換バルブ８４ｂが接続される。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、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。その他端側には、前記した第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂが油路８０ｆ，８０ｇを介して接続される。

従って、第１電磁ソレノイドバルブ８６ａが通電（オン）されると、その内部に収容されたスプールが変位させられ、油圧ポンプ６０から油路８０ｃを介して供給される油圧は第１切換バルブ８４ａのスプールの他端側に出力される。これにより、第１切換バルブ８４ａのスプールは一端側に変位させられ、よって油路８０ｂの作動油が油路８０ｅに送出される。

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させられ、油圧ポンプ６０から油路８０ｄを介して供給される油圧は第２切換バルブ８４ｂの他端側に出力される。これにより、第２切換バルブ８４ｂはスプールが一端側に変位させられ、よって油路８０ｅの作動油は油路８０ｈを介して２速用油圧クラッチＣ２に供給される。一方、第２電磁ソレノイドバルブ８６ｂが通電されず（オフされ）、第２切換バルブ８４ｂの他端側に油圧が出力されないときは油路８０ｅの作動油は油路８０ｉを介して３速用油圧クラッチＣ３に供給される。

即ち、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。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。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）。

尚、油圧ポンプ６０からの作動油（潤滑油）は、油路８０ｂ，８０ｊ、レギュレータバルブ８８やリリーフバルブ９０を介して潤滑部（例えばシャフト５４，５６，５８など）にも供給される。また、第１、第２切換バルブ８４ａ，８４ｂと第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。

図２の説明に戻ると、シフト機構５２は、変速機構５０のシャフト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、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（アクチュエータ）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。従って、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前進位置、後進位置およびニュートラル位置の間で切り換えられる。

シフト位置が前進位置あるいは後進位置のとき、変速機構５０のシャフト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は回転させられ、船体１２を前進あるいは後進させる方向の推力（推進力）を生じる。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９６が配置され、スロットルバルブ３８の開度（スロットル開度）ＴＨ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のシフト位置がニュートラル位置のときにオン信号を、前進位置あるいは後進位置の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。以下、単に「レバー」という）１２２が設けられる。レバー１２２は、リモートコントロールボックス１２０の内部に回転自在に支持された回転軸（図示せず）に取り付けられることにより、初期位置から前後方向に揺動操作自在とされ、操船者からの前進／後進指示と、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とを入力する。

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（スロットルレバー位置変化量検出手段）１２４が取り付けられ、操船者によるレバー１２２の操作位置（操作角。以下「操作量」ともいう）ＬＶＲ、正確にはレバー１２２の回転軸の回転角に応じた信号を出力する。尚、レバー位置センサ１２４は例えばポテンショメータなどの回転角センサからなる。

さらに、船体１２の適宜位置には、傾き角度センサ１２６と船速センサ（対水速度計。スリップ率検出手段）１３０が配置される。傾き角度センサ１２６は、磁石が取り付けられた振子を備え、その鉛直軸からのずれをリードスイッチなど（いずれも図示せず）で検出して航行方向に対する船体１２の長手方向の軸線の傾き角度（傾斜角）αに応じた信号を出力する。正確には、傾き角度センサ１２６は、傾き角度αが後述する所定角度α１未満のときにＬｏ信号を、所定角度α１以上のときにＨｉ信号を出力する。船速センサ１３０は、船舶１の速度（船速。以下「実速度」ともいう）Ｖに応じた信号を出力する。これら各センサの出力もＥＣＵ１１０に入力される。

ＥＣＵ１１０は、入力されたセンサ出力などに基づいて各電動モータ２２，９２の動作を制御すると共に、変速機４６の変速制御を行う。また、ＥＣＵ１１０は、レバー位置センサ１２４の出力に基づいてスロットル用電動モータ４０の動作を制御、具体的には、レバー１２２が操船者に操作されるとき、その操作量に応じてスロットル用電動モータ４０の動作を制御し、スロットルバルブ３８を開閉させてスロットル開度ＴＨを調整するスロットル開度制御も行う。

さらに、ＥＣＵ１１０は、入力されたセンサ出力に基づいてエンジン３０の燃料噴射量と点火時期を決定し、インジェクタ１３２（図３に示す）を介して決定された噴射量の燃料を供給すると共に、点火装置１３４（図３に示す）を介して決定された点火時期に従って噴射された燃料と吸気の混合気を点火する。

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、スロットル開度制御動作および点火時期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、ニュートラルスイッチ１００からの出力に基づき、変速機４６のシフト位置がニュートラル位置にあるか否か判断する。Ｓ１０で否定されるとき（インギヤ時）はＳ１２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、Ｓ１４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を検出（算出）する。

次いでＳ１６に進み、エンジン３０に対して操船者によっ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。具体的には、スロットル開度ＴＨの変化量ＤＴＨが負値に設定されたしきい値ＤＴＨ１（例えば−０．５ｄｅｇ）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。

Ｓ１６で否定されるときはＳ１８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ＮＥを検出（算出）し、Ｓ２０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を検出（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Ｓ２２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。このフラグのビットは、後述する如く、加速終了後に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Ｓ２２の判断は通例肯定されてＳ２４に進み、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ１以上か否か判断する。この所定回転数ＮＥ１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は所定回転数ＮＥ１未満であるため、Ｓ２４の判断は否定されてＳ２６に進む。Ｓ２６では、加速中判定フラグ（後述。図で「加速中フラグ」と示す）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Ｓ２８に進む。

Ｓ２８では、レバー１２２の操作位置（操作量）ＬＶＲをレバー位置センサ１２４の出力から検出（算出）し、次いでＳ３０に進み、レバー１２２の操作位置ＬＶＲのスロットルバルブ３８を開弁させる方向への所定時間（例えば５００ｍｓｅｃ）当たりの変化量（変動量）ＤＬＶＲを検出（算出）する。従って、変化量ＤＬＶＲは、レバー１２２が操船者によって操作されてレバー位置がスロットルバルブ３８を開弁させる方向へ変化するとき正値を示す一方、スロットルバルブ３８を閉弁させる方向へ変化するとき負値を示す。

次いでＳ３２に進み、エンジン３０に対して操船者によって加速（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、レバー１２２の操作位置の変化量ＤＬＶＲに基づいて行われ、具体的には、変化量ＤＬＶＲが既定値ＤＬＶＲ１以上のとき、操船者によって加速が指示されたと判定する。従って、既定値ＤＬＶＲ１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。

Ｓ３２で否定、即ち、エンジン３０に対して加速または減速の指示がないときはＳ３４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Ｓ３６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、Ｓ３２で肯定されるときはＳ３８に進み、プロペラ４２の回転状態を示すスリップ率（滑り率）εを検出（算出）し、Ｓ４０に進んでスリップ率εの所定時間（例えば５００ｍｓｅｃ）当たりの変化量（変動量）Ｄεを検出（算出）する。このスリップ率εは、船舶１の理論速度Ｖａと実速度Ｖに基づいて検出、具体的には下記の式（１）を用いて算出する。
スリップ率ε＝（理論速度Ｖａ（Ｋｍ／ｈ）−実速度Ｖ（Ｋｍ／ｈ））／理論速度Ｖａ（Ｋｍ／ｈ） ・・・式（１）

式（１）で実速度Ｖは船速センサ１３０の出力に基づいて求める。また、理論速度Ｖａは下記の式（２）に示すように、エンジン３０や変速機４６の運転状態、プロペラ４２の仕様に基づいて算出する。
理論速度Ｖａ（Ｋｍ／ｈ）＝（エンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）×プロペラピッチ（インチ）×６０×２．５４×１０^−５）／（変速段の変速比） ・・・式（２）

式（２）でプロペラピッチはプロペラ４２が１回転するときに進むことのできる理論上の距離を示す値であり、変速段の変速比は変速機４６において現在選択されている変速段の変速比であって、例えば２速のときの変速比は前述の如く２．０となる。また、６０なる数値は１分間当たりのエンジン回転数ＮＥを１時間当たりの値に換算するためのものであり、２．５４×１０^−５なる数値はプロペラピッチをインチからキロメートルに換算するためのものである。

次いでＳ４２に進み、プロペラ４２のスリップ率εの上昇を抑制するようにエンジン３０のスロットル開度ＴＨを制御する。即ち、エンジン３０に対して加速が指示されるとき、前述した如く、プロペラ４２は回転数の上昇によって付近に発生する気泡を巻き込んで空回りし易く、スリップ率εが上昇してグリップ力が比較的弱い状態になることがある。そこで、Ｓ４２ではスロットル開度ＴＨを適宜に補正してスリップ率εが上昇するのを抑えるようにした。

図６は、レバー１２２の操作量（操作位置）ＬＶＲに対するスロットル開度ＴＨの特性を示す説明グラフである。図６にあっては、スロットル開度ＴＨを補正する前の特性を破線で、補正した後のそれを実線で示す。

図示の如く、Ｓ４２の処理においては、レバー１２２の操作量ＬＶＲに対するスロットル開度ＴＨの変化速度を減少させる（スロットル開度ＴＨの増加を鈍化させる）ように、スロットル用電動モータ４０の動作を制御するようにした。これにより、エンジン３０に対して加速が指示されたとき、具体的には、レバー１２２の操作量ＬＶＲが増加するとき、スロットルバルブ３８は補正前に比して緩やかに開弁させられることとなり、エンジン回転数ＮＥが急激に増加し難くなる、別言すれば、プロペラ４２の回転数が急速に上昇し難くなる。その結果、プロペラ４２の付近の気泡の発生を抑え、スリップ率εが上昇するのを抑制することが可能となる。

次いでＳ４４に進み、スリップ率εが第１の所定値ε１以下で、かつスリップ率の変化量Ｄεが規定値Ｄε１以下か否か判断する。所定値ε１は、スリップ率εがそれ以下のときにグリップ力が比較的強いと判定できるような比較的低い値、例えば０．３に設定される。また、規定値Ｄε１は具体的には０とされ、よって後段は変化量Ｄεが０または負値か否か判断している。即ち、Ｓ４４は、プロペラ４２においてスリップ率εが減少する方向に変化すると共に、グリップ力が比較的強い状態になったか否か判定する処理である。

Ｓ４４で肯定されるときはＳ４６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の変速段を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。尚、Ｓ４６で１速に変速するとき、前記したエンジン３０のスロットル開度ＴＨを補正する制御を終了し、通常の制御、具体的には、図６に破線で示す特性に基づいてスロットル開度ＴＨの制御を行う。

次いでＳ４８に進み、加速中判定フラグのビットを１にセットする。即ち、このフラグは、エンジン３０に対して加速が指示されたと判定された後に変速段が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。尚、このフラグのビットが１にセットされると、次回以降のプログラム実行時はＳ２６で否定されてＳ２８からＳ４４までの処理をスキップする。

このように、エンジン３０が始動させられてから加速が指示されると共に、スリップ率εが上記した条件を満たすまでの通常運転時は、変速機４６を２速にす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。

他方、Ｓ４４で否定されるときはＳ５０に進み、スリップ率εが第１の所定値ε１より高く設定された第２の所定値ε２以上か否か判断する。この第２の所定値ε２は、スリップ率εがそれ以上のときにプロペラ４２のグリップ力が比較的弱いと判定できるような値に設定され、例えば０．５とされる。即ち、Ｓ５０は、Ｓ４２でスロットル開度ＴＨを補正したにも拘らず、スリップ率εが上昇してプロペラ４２のグリップ力が弱くなったか否か判定する処理である。

Ｓ５０で肯定されるときはＳ５２に進み、点火時期遅角フラグ（初期値０。図で「遅角フラグ」と示す）のビットを１にセットする。このフラグのビットが１にセットされるときは、図示しないプログラムにおいてエンジン３０の点火時期を遅角する制御を行う、具体的には、エンジン回転数ＮＥなどに基づいて算出された点火時期を所定の遅角量（例えば５度）だけ遅角し、エンジン３０の出力を低下させる。

エンジン３０の出力を低下させると、その後プロペラ４２のグリップ力は瞬時的に増加し、スリップ率εが減少して第２の所定値ε２未満となる。そのときはＳ５０で否定されてＳ５４に進み、点火時期遅角フラグのビットを０にリセットし、前述した遅角制御を中止し、通常の点火時期制御を実行する。

Ｓ４６で変速機４６を１速に変速した後、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は所定回転数ＮＥ１になり（到達し）、よってＳ２４の判断で肯定されてＳ５６以降の処理に進む。従って、所定回転数ＮＥ１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。

Ｓ５６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。ここでは、エンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥの絶対値がしきい値ＤＮＥ１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、しきい値ＤＮＥ１は、エンジン回転数ＮＥが安定して、変化量ＤＮＥが比較的少ないと判定できるような値、例えば５００ｒｐｍに設定される。

Ｓ５６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Ｓ５８に進み、船体１２が滑走状態（プレーニング状態）にあるか否か判定する。Ｓ５８では、傾き角度センサ１２６の出力（Ｈｉ，Ｌｏ信号）に基づき、航行方向（進行方向）に対する船体１２の長手方向の軸線の傾き角度αが所定角度α１未満か否か判断することで、船体１２が滑走状態にあるか否か判定する。

具体的には、エンジン３０に対して加速が指示されて船舶１の速度が上昇すると、船体１２は船首が持ち上がる一方、船尾１２ａが沈み込む、いわゆるハンプ状態となる。このハンプ状態になると、船舶１の傾き角度αは所定角度α１以上となる。その後、加速が終了して船舶１の速度が安定すると、船体１２は上がっていた船首が下がって滑走状態となる。より具体的には、船舶１の傾き角度αが所定角度α１未満に減少する。

そこでＳ５８では、傾き角度αが所定角度α１未満のとき、加速が終了して船体１２が滑走状態にあると判定する。所定角度α１は、船体１２が滑走状態にあると判定できる比較的小さい値に設定され、例えば５ｄｅｇとされる。

Ｓ５８で否定されるときはそのままプログラムを終了する一方、肯定されるときはＳ６０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の変速段を１速から２速に変速（シフトアップ）すると共に、Ｓ６２に進んで２速変速フラグのビットを１にセットする。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。

Ｓ６２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Ｓ２２で否定されて前述したＳ６０，Ｓ６２に進む。また、Ｓ１６で肯定されるときはＳ６４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の変速段を２速に変速する。その後、Ｓ６６，Ｓ６８に進んで２速変速フラグと加速中判定フラグのビットを全て０にリセットする。

また、レバー１２２が操船者によって操作されて変速機４６のシフト位置がニュートラル位置に切り換えられると、Ｓ１０で肯定されてＳ７０に進み、第１、第２電磁ソレノイドバルブ８６ａ，８６ｂをオフして変速機４６の変速段を２速から１速に変速する。

図７は上記した処理の一部を説明するタイム・チャートである。

図７に示すように、先ず時刻ｔ０からｔ１の通常運転時においては変速機４６を２速に設定し（Ｓ３４）、時刻ｔ１においてレバー１２２の操作位置ＬＶＲの変化量ＤＬＶＲが既定値ＤＬＶＲ１以上のとき、エンジン３０に対して加速が指示されたと判定する（Ｓ３２）。加速直後のプロペラ４２は付近に発生する気泡を巻き込んでスリップ率εが上昇するため、時刻ｔ１では、その上昇を抑制するようにエンジン３０のスロットル開度ＴＨを補正する制御を開始する（Ｓ４２）。

その後、スリップ率εが徐々に減少して時刻ｔ２において第１の所定値ε１以下になると共に、スリップ率の変化量Ｄεが規定値Ｄε以下になったとき、変速機４６を２速から１速に変速させる（Ｓ４６）。このとき、スロットル開度ＴＨの補正制御を終了する。

次いでエンジン回転数ＮＥは徐々に上昇し、時刻ｔ３において所定回転数ＮＥ１以上と判断されると共に（Ｓ２４）、船体１２が滑走状態にあると判定されるとき（Ｓ５８）、１速から２速に変速させる（Ｓ６０）。

尚、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間において、想像線で示す如く、スリップ率εの上昇を抑えるようにスロットル開度ＴＨを制御しているにも拘らず、時刻ｔａでスリップ率εが第２の所定値ε２以上と判断されるときは（Ｓ５０）、点火時期遅角フラグのビットを１にセットしてエンジン３０の出力を低下させる（Ｓ５２）。

エンジン３０の出力を低下させることによってグリップ力は増加、別言すれば、スリップ率εは減少し、時刻ｔｂで第２の所定値ε２未満と判断されるとき（Ｓ５０）、点火時期遅角フラグのビットを０にリセットしてエンジン３０の出力の低下を中止する（Ｓ５４）。

以上の如く、この発明の第１実施例にあっては、変速機４６において２速が選択されているとき、エンジン３０に対して操船者によって加速が指示されたか否か判定し、船舶１の理論速度Ｖａと実速度Ｖに基づいてプロペラ４２のスリップ率εを検出し、加速が指示されたと判定されるとき、検出されたスリップ率εの上昇を抑制するようにエンジン３０のスロットル開度ＴＨを制御すると共に、検出されたスリップ率εが第１の所定値ε１以下で、かつスリップ率の変化量Ｄεが規定値Ｄε１以下になったとき、２速から１速に変速するように構成したので、加速時のエンジン３０や変速機４６の動作を適切に制御でき、よって加速直後における加速性能を向上させることができる。

即ち、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、プロペラ４２のスリップ率εの上昇を抑制するように、換言すれば、プロペラ４２のグリップ力の低下を抑えるようにエンジン３０のスロットル開度ＴＨを制御すると共に、スリップ率εが第１の所定値ε１以下で、かつスリップ率の変化量Ｄεが規定値Ｄε１以下になったとき、２速から１速に変速することが可能、別言すれば、スリップ率εが低下して比較的低い値となった（即ち、グリップ力が増加した）適切なタイミングで２速から１速に変速することが可能となる。それにより、エンジン３０の出力トルクは変速機４６で増幅されてプロペラ４２に伝達されて、船舶１の速度は直ちに上昇し始めることとなり、船外機１０の加速直後における加速性能を向上させることができる。

また、加速が指示されたと判定されると共に、検出されたスリップ率εが第１の所定値ε１より高く設定された第２の所定値ε２以上になったとき、エンジン３０の出力を低下させるように構成、即ち、スリップ率εの上昇を抑制するようにエンジン３０のスロットル開度ＴＨを制御しているにも拘らず、スリップ率εが比較的高い場合はエンジン３０の出力を瞬時的に低下させるように構成したので、スリップ率εを減少、換言すれば、グリップ力を増加させることが可能となり、その後スリップ率εが比較的低くなった適切なタイミングで２速から１速に変速できる。これにより、加速時のエンジン３０や変速機４６の動作をより適切に制御でき、よって加速直後における加速性能をより一層向上させることができる。

また、エンジン３０の点火時期を介してエンジン３０の出力を低下させるように構成したので、エンジン３０に対して加速が指示されたと判定されると共に、スリップ率εが第２の所定値ε２以上になったとき、例えば点火時期の遅角を行うことが可能となり、よってエンジン３０の出力を確実に低下させることができる。

また、スロットルレバー１２２の操作位置ＬＶＲのスロットルバルブ３８を開弁させる方向への変化量ＤＬＶＲを検出すると共に、検出されたスロットルレバーの操作位置の変化量ＤＬＶＲが既定値ＤＬＶＲ１以上のとき、操船者によって加速が指示されたと判定するように構成したので、前記加速の指示がなされたことを正確に判定することができる。

次いで、この発明の第２実施例に係る船外機の制御装置について説明する。

第１実施例との相違点に焦点をおいて説明すると、第２実施例にあっては、エンジン３０の出力の低下を、点火時期に代え、エンジン３０の燃料噴射量を介して行うようにした。

図８は第２実施例に係る船外機の制御装置におけるＥＣＵ１１０の変速制御動作、スロットル開度制御動作および燃料噴射量制御動作を、図５との相違点を中心に部分的に示すフロー・チャートである。尚、同一の処理を行うステップの符号は図５と同一とする。

図８に示す如く、Ｓ５０までは第１実施例と同様な処理を行い、Ｓ５０で肯定されるときはＳ５２ａに進み、燃料噴射量減量フラグ（初期値０）のビットを１にセットする。このフラグのビットが１にセットされるときは、図示しないプログラムにおいてエンジン３０に供給される燃料噴射量を減少させる制御を行う、具体的には、エンジン回転数ＮＥなどに基づいて算出された燃料噴射量を所定量だけ減少（減量）させ、エンジン３０の出力を低下させる。即ち、Ｓ５２ａは、第１実施例のＳ５２と同様、エンジン３０の出力を低下させる処理に相当する。

一方、Ｓ５０で否定されるときはＳ５４ａに進み、燃料噴射量減量フラグのビットを０にリセットし、前述した燃料噴射量の減量制御を中止、あるいは減量制御を行わず、通常の燃料噴射制御を実行する。従って、第２実施例において燃料噴射量減量フラグのビットを１や０にセットするタイミングは、図７の点火時期遅角フラグと同様である。

このように、第２実施例にあっては、エンジン３０の燃料噴射量を介してエンジン３０の出力を低下させるように構成したので、エンジン３０に対して加速が指示されたと判定されると共に、スリップ率εが第２の所定値ε２以上になったとき、例えば燃料噴射量の減量を行うことが可能となり、よってエンジン３０の出力を確実に低下させることができる。

尚、残余の構成および効果は第１実施例と同一であるので、説明を省略する。

以上の如く、この発明の第１および第２実施例にあっては、内燃機関（エンジン）３０からの動力をプロペラ４２に伝達する動力伝達軸（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前記変速段のうちの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２速が選択されているとき、前記内燃機関３０に対して操船者によって加速が指示されたか否か判定する加速指示判定手段と（ＥＣＵ１１０。Ｓ３２）、前記船外機１０が搭載される船舶１の理論速度Ｖａと実速度Ｖに基づいて前記プロペラ４２のスリップ率εを検出するスリップ率検出手段と（船速センサ１３０，ＥＣＵ１１０。Ｓ３８）、前記加速が指示されたと判定されるとき、前記検出されたスリップ率εの上昇を抑制するように前記内燃機関３０のスロットル開度ＴＨを制御するスロットル開度制御手段と（ＥＣＵ１１０。Ｓ４２）、前記スロットル開度制御手段によって前記内燃機関３０のスロットル開度ＴＨが制御されると共に、前記検出されたスリップ率εが第１の所定値ε１以下で、かつ前記スリップ率の変化量Ｄεが規定値Ｄε１以下になったとき、前記２速から前記１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。Ｓ４４，Ｓ４６）を備える如く構成した。

また、前記加速が指示されたと判定されると共に、前記検出されたスリップ率εが前記第１の所定値ε１より高く設定された第２の所定値ε２以上になったとき、前記内燃機関３０の出力を低下させる内燃機関出力低下手段（ＥＣＵ１１０。Ｓ５０，Ｓ５２，Ｓ５２ａ）を備える如く構成した。

また、前記内燃機関出力低下手段は、前記内燃機関３０の点火時期と燃料噴射量の少なくともいずれかを介して前記内燃機関の出力を低下させる如く構成した（Ｓ５２，Ｓ５２ａ）。

また、操船者に操作されるとき、前記内燃機関３０のスロットルバルブ３８を開閉させるスロットルレバー（シフト・スロットルレバー）１２２と、前記スロットルレバー１２２の操作位置ＬＶＲの前記スロットルバルブ３８を開弁させる方向への変化量ＤＬＶＲを検出するスロットルレバー位置変化量検出手段と（レバー位置センサ１２４，ＥＣＵ１１０。Ｓ３０）を備えると共に、前記加速指示判定手段は、前記検出されたスロットルレバーの操作位置の変化量ＤＬＶＲが既定値ＤＬＶＲ１以上のとき、操船者によって前記加速が指示されたと判定する如く構成した（Ｓ３２）。

尚、上記において、エンジン３０の出力を低下させるため、第１実施例では点火時期を遅角させると共に、第２実施例では燃料噴射量を減少させるようにしたが、それら両方を行うように構成しても良く、さらに例えば点火カットや燃料カットなどを行ってエンジン３０の出力を低下させるように構成しても良い。その意味から、請求項３において「内燃機関の点火時期と燃料噴射量の少なくともいずれかを介して内燃機関の出力を低下させる」と記載した。

また、船体１２に船速センサ１３０を配置して船舶１の実速度Ｖを検出するように構成したが、それに限られるものではなく、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）などを用いて検出するようにしても良い。

また、船外機を例にとって説明したが、変速機を備えた船内外機についても本発明を適用することができる。また、第１、第２の所定値ε１，ε２、規定値Ｄε１、既定値ＤＬＶＲ１やエンジン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）、３８ スロットルバルブ、４２ プロペラ、４４ プロペラシャフト（動力伝達軸）、４６ 変速機、１１０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、１２２ シフト・スロットルレバー（スロットルレバー）、１２４ レバー位置センサ（スロットルレバー位置変化量検出手段）、１３０ 船速センサ（スリップ率検出手段）

Claims (4)

1. 内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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前記変速段のうちの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２速が選択されているとき、前記内燃機関に対して操船者によって加速が指示されたか否か判定する加速指示判定手段と、
   ｂ．前記船外機が搭載される船舶の理論速度と実速度に基づいて前記プロペラのスリップ率を検出するスリップ率検出手段と、
   ｃ．前記加速が指示されたと判定されるとき、前記検出されたスリップ率の上昇を抑制するように前記内燃機関のスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、
   ｄ．前記スロットル開度制御手段によって前記内燃機関のスロットル開度が制御されると共に、前記検出されたスリップ率が第１の所定値以下で、かつ前記スリップ率の変化量が規定値以下になったとき、前記２速から前記１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. ｅ．前記加速が指示されたと判定されると共に、前記検出されたスリップ率が前記第１の所定値より高く設定された第２の所定値以上になったとき、前記内燃機関の出力を低下させる内燃機関出力低下手段、
   を備え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. 前記内燃機関出力低下手段は、前記内燃機関の点火時期と燃料噴射量の少なくともいずれかを介して前記内燃機関の出力を低下させることを特徴とする請求項２記載の船外機の制御装置。
4. ｆ．操船者に操作されるとき、前記内燃機関のスロットルバルブを開閉させるスロットルレバーと、
   ｇ．前記スロットルレバーの操作位置の前記スロットルバルブを開弁させる方向への変化量を検出するスロットルレバー位置変化量検出手段と、
   を備えると共に、前記加速指示判定手段は、前記検出されたスロットルレバーの操作位置の変化量が既定値以上のとき、操船者によって前記加速が指示されたと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の船外機の制御装置。

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