JP2016159680A - 船外機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により船外機の燃費性能を向上しうる船外機の制御装置を提供する。
【解決手段】船体に搭載されるとともに内燃機関で駆動されるプロペラのピッチ角を調整可能な可変ピッチプロペラを有する船外機１０の制御装置は、スロットルレバー６７の操作量に応じて内燃機関のスロットル開度を制御するスロットル制御手段５０１と、予め船体速度と燃料消費量が最小となる目標ピッチ角との関係を記憶する記憶手段５０３と、船体速度を検出する船体速度検出手段６９と、記憶手段５０３に記憶された関係に基づいて、ピッチ角を船体速度検出手段６９により検出された船体速度に対応する目標ピッチ角に制御するピッチ制御手段５０２とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、プロペラのピッチ角を調整可能な可変ピッチプロペラを有する船外機の制御装置に関する。

この種の制御装置として、従来、エンジン速度を高アイドルに維持しながらプロペラのピッチ（ピッチ角）を調整する操縦モードと、エンジン速度とプロペラのピッチとを調整しながらボート速度を維持するクルーズモードとに、動作モードを切替可能に構成された装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置は、クルーズモードにおいて、ボート速度に対応した動力曲線を選択するとともに、その動力曲線と燃料消費ラインとの交点からエンジン速度を選択し、そのエンジン速度を維持するようにプロペラのピッチを調整する。

特表２００７−５０９７９２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、クルーズモードにおけるピッチ調節の際に、動力曲線の選択とエンジン速度の選択とが必要であるため、制御構成が複雑となる。

本発明の一態様は、船体に搭載されるとともに内燃機関で駆動されるプロペラのピッチ角を調整可能な可変ピッチプロペラを有する船外機の制御装置であり、スロットルレバーの操作量に応じて内燃機関のスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、予め船体速度と燃料消費量が最小となる目標ピッチ角との関係を記憶する記憶手段と、船体速度を検出する船体速度検出手段と、記憶手段に記憶された関係に基づいて、ピッチ角を船体速度検出手段により検出された船体速度に対応する目標ピッチ角に制御するピッチ制御手段とを備える。

本発明の他の態様は、船体に搭載されるとともに内燃機関で駆動されるプロペラのピッチ角を調整可能な可変ピッチプロペラを有する船外機の制御装置であり、スロットルレバーの操作量を検出する操作量検出手段と、予めスロットルレバーの操作量に応じた燃料消費量が最小となる内燃機関の目標スロットル開度および目標ピッチ角の特性を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された特性に基づき、操作量検出手段により検出されたスロットルレバーの操作量に応じてスロットル開度を目標スロットル開度に制御するスロットル制御手段と、記憶手段に記憶された特性に基づき、操作量検出手段により検出されたスロットルレバーの操作量に応じてピッチ角を目標ピッチ角に制御するピッチ制御手段とを備える。

本発明によれば、簡易な制御構成により船外機の燃費性能を向上することができる。

本発明の実施形態に係る船外機の部分断面図。 図１の要部拡大図。 ピッチ角の変更機構を説明する油圧回路図。 本発明の第１の実施形態に係る船外機の制御装置の構成を示すブロック図。 図４のスロットルレバーの操作範囲を示す図。 目標ピッチ角の概念を説明する図。 図４のＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の第１の実施形態に係る船外機の制御装置による動作の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る船外機の制御装置の構成を示すブロック図。 燃料消費マップ上における複数のアクセルモードの特性を示す図。 スロットルレバーの操作量に対する目標スロットル開度と目標ピッチ角との関係を示す図。 図９のＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャート。

−第１の実施形態−
以下、図１〜図８を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置が適用される船外機の部分断面図である。図１に示すように、船外機１０は、スターンブラケット１１とチルティングシャフト１２とを有し、これらを介して船体１の後尾、すなわち船尾１ａに取り付けられる。船外機１０は、上部に配置されたエンジン１５を有する。エンジン１５は、例えば排気量が２２００ｃｃ程度の火花点火式水冷ガソリンエンジンである。エンジン１５は水面上に位置し、エンジンカバー１６によって覆われる。なお、本実施形態に係る船外機１０は、プレジャーボート等の小型の船舶に適用することができる。

エンジン１５の吸気管１７にはスロットルボディ１８が接続される。スロットルボディ１８の内部にはスロットルバルブ１９が設けられる。スロットルボディ１８には電動モータ２０が取り付けられ、電動モータ２０の駆動によりスロットルバルブ１９が開閉駆動され、エンジン１５への吸入空気量が調整される。スロットルバルブ１９で調整された空気は、インテークマニホールドを通ってインテークバルブ付近でインジェクタから噴射された燃料と混合されて混合気となる。混合気はエンジン１５の各気筒の燃焼室に流入して点火、燃焼させられる。

エンジン１５の下方には、鉛直軸回りに回転可能にドライブシャフト２１が配置される。ドライブシャフト２１は、図示しないエンジン１５のクランクシャフトに接続され、エンジン１５の動力がドライブシャフト２１に伝達される。ドライブシャフト２１の下方には、水平軸回りに回転可能に中空のプロペラシャフト２２が配置される。ドライブシャフト２１はシフト機構１４を介してプロペラシャフト２２に接続される。プロペラシャフト２２の後端部には、複数枚の羽根２３が周方向等間隔に取り付けられる。

シフト機構１４はクラッチを含み、シフト位置を前進位置、後進位置および中立位置に切替可能に構成される。シフト位置が前進位置および後進位置に切り替わるとクラッチが接続され、エンジン１５の動力がプロペラシャフト２２に伝達される。これによりプロペラシャフト２２と一体にプロペラ２３が回転し、船外機１０が船体１に対して前進方向（矢印Ａ方向）または後進方向（矢印Ｂ方向）へ推進力を発生する。一方、シフト位置が中立位置に切り替わるとクラッチが切断され、エンジン１５からプロペラシャフト２２への動力伝達が断たれる。

図２は、図１の船外機１０の要部拡大図である。図２に示すように、プロペラシャフト２２の内部には、プロペラシャフト内を軸方向（前後方向）に移動可能に変節軸２４が配置される。変節軸２４の前端部には油圧シリンダ２５が設けられ、変節軸２４は油圧シリンダ２５のピストンロッドを構成する。具体的には、変節軸２４の前端部の周囲に油室（図３参照）が形成され、油室内に、変節軸２４の前端部に設けられたピストン２５ａが配置される。ピストン２５ａに面する油室は油路２６に連通し、油圧ポンプ２７を介して油圧タンク２８から油路２６に圧油が供給される。油路２６から油圧シリンダ２５（ピストン２５ａに面する油室）への圧油の流れを、方向切替弁（図３）を介して制御することで、変節軸２４を前進および後進させることができる。

変節軸２４の後端部には、変節軸２４の前後方向の直進運動を羽根２３の回転（自転）運動に変換する変換機構２９が設けられ、変換機構２９を介して羽根２３の向き、すなわち船の進行方向に対する羽根２３の角度（ピッチ角）を変更できる。変換機構２９は、例えば変節軸２４の後端部周面から径方向に凸部を突設し、この凸部を羽根２３の基端部に形成された溝に係合することにより構成できる。

変節軸２４が前進するとピッチ角が増大し、変節軸２４が後進するとピッチ角が減少する。ピッチ角を増減させることで、羽根２３が１回転する間の船体１の進む距離を変更することができる。ピッチ角は、プラスの範囲からマイナスの範囲へと変更可能である。ピッチ角がプラスのときは船外機１０が船体１の前進方向に推進力を発生し、ピッチ角がマイナスのときは後進方向に推進力を発生する。

図３は、ピッチ角の変更機構を説明する油圧回路図である。油圧ポンプ２７はエンジン１５の動力によって駆動される。油圧ポンプ２７から吐出された圧油は、リリーフ弁３１により調圧され、方向切替弁（電磁切替弁）３２に導かれる。方向切替弁３２は、ソレノイド３２ａに制御信号が出力されると中立位置から位置ａに切り替わる。これにより油圧ポンプ２７からの圧油がパイロットチェック弁３３を介して油圧シリンダ２５の油室２５１に供給され、油圧シリンダ２５が伸長する。その結果、変節軸２４が後進し、羽根２３のピッチ角が減少する。

一方、方向切替弁３２は、ソレノイド３２ｂに制御信号が出力されると中立位置から位置ｂに切り替わる。これにより油圧ポンプ２７からの圧油がパイロットチェック弁３３を介して油圧シリンダ２５の油室２５２に供給され、油圧シリンダ２５が縮退する。その結果、変節軸２４が前進し、羽根２３のピッチ角が増大する。

ピッチ角は、シリンダロッド（変節軸２４）の移動量に応じた信号を出力する位置センサ３４により検出される。方向切替弁３２の位置ａまたは位置ｂへの切り替えによりピッチ角が目標ピッチ角に達すると、ソレノイド３２ａ，３２ｂへの制御信号の出力が停止される。これにより方向切替弁３２が中立位置に切り替わり、油圧シリンダ２５への圧油の供給が停止する。なお、油圧ポンプ２７と方向切替弁３２との間の油圧（ライン油圧）および方向切替弁３２と油圧シリンダ２５との間の油圧（シリンダ油圧）はそれぞれ油圧センサ３５，３６により検出される。

油圧ポンプ２７から吐出された圧油は、減圧弁３７および方向切替弁３８を介して油圧シリンダ３９にも供給される。油圧シリンダ３９は、クラッチ切替用の油圧シリンダである。方向切替弁（電磁切替弁）３８は、ソレノイド３８ａ，３８ｂに出力される制御信号に応じて切り替えられる。方向切替弁３８の切り替えにより油圧シリンダ３９への圧油の流れが制御され、シフト機構１４のクラッチが接続または切断される。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る船外機の制御装置の構成を示すブロック図である。図４に示すように、船外機１０には電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）５０が搭載される。ＥＣＵ５０は、船体１の操縦席近傍に搭載された電子制御ユニット（以下、リモコンＥＣＵ）６０にデジタル通信ライン６５を介して相互通信可能に接続される。ＥＣＵ５０およびリモコンＥＣＵ６０は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されるマイクロコンピュータである。

リモコンＥＣＵ６０には、デジタル通信ライン６５を介してタッチパネル６６が接続される。タッチパネル６６は操縦席に設けられ、操船者はタッチパネル６６を介してリモコンＥＣＵ６０に各種指令を入力することができる。操縦席には、さらに操船者が操作可能なスロットルレバー６７とステアリングホイール（不図示）とが設けられる。スロットルレバー６７は、中立位置から前方（矢印Ｆ方向）および後方（矢印Ｒ方向）へ揺動操作可能である。

図５は、スロットルレバー６７の操作範囲を示す図である。図５に示すように、スロットルレバー６７の操作範囲は、中立領域ΔＮを中心にして、船体１の前進走行を指令する前進領域ΔＦと後進走行を指令する後進領域ΔＲとに分けられる。したがって、スロットルレバー６７の前後方向の揺動操作により、船体１の前進および後進指令、ならびにエンジン１５に対する加速および減速指令を含むエンジン回転数指令が入力される。スロットルレバー６７の操作は、レバー操作量に応じた信号を出力するレバー角度センサ６８により検出される。

図４に示すように、船体１の速度はＧＰＳセンサ６９により検出される。リモコンＥＣＵ６０には、タッチパネル６６とレバー角度センサ６８とＧＰＳセンサ６９とからの信号が入力され、これらの信号は、デジタル通信ライン６５を介してリモコンＥＣＵ６０からＥＣＵ５０に送信される。

ＥＣＵ５０には、リモコンＥＣＵ６０から送信された信号に加え、船外機１０に設けられた各種センサからの信号が入力される。すなわち、エンジン１５に取り込まれる吸入空気の圧力（吸入空気圧）を検出する吸気圧センサ５１と、スロットルバルブ１９の開度を検出するスロットル開度センサ５２と、エンジン１５の回転数を検出する回転パルスセンサ５３と、プロペラシャフト２２の羽根２３のピッチ角を検出する位置センサ３４と、シフト位置が中立位置であるか否かを検出する中立スイッチ５４と、油圧シリンダ２５へ供給される圧油の温度を検出する油温センサ５５と、油圧センサ３５，３６とからの信号が入力される。

ＥＣＵ５０は、機能的構成として、スロットル制御部５０１と、ピッチ制御部５０２と、記憶部５０３とを有する。スロットル制御部５０１は、スロットル用電動モータ２０に制御信号を出力してスロットルバルブ開度を制御する。ピッチ制御部５０２は、ピッチ角調整用のソレノイド３２ａ，３２ｂ（図３）に制御信号を出力してピッチ角θを制御するとともに、シフト切替用のソレノイド３８ａ，３８ｂ（図３）に制御信号を出力してシフト位置を切り替える。記憶部５０３は、予め船体速度ｖに対応する目標ピッチ角θａを記憶する。

図６は、目標ピッチ角θａの概念を説明する図である。図６には、船体速度ｖ（単位ｋｍ／ｈ）を横軸、吸入空気圧Ｐ（単位Ｐａ）を縦軸として、燃料消費マップＭＰが描かれている。燃料消費マップＭＰは、単位時間当たりの燃料消費量を等高線（燃料消費率曲線ｆ（ｆ１，ｆ２，・・））で表したものであり、内側の燃料消費率曲線ほど燃料消費量が少なく、燃焼消費曲線ｆ１の内側で燃焼消費量は最小である。

吸入空気圧Ｐ（吸入空気量）はエンジン１５に作用する負荷と相関関係を有し、負荷が大きくなるほど吸入空気圧Ｐは高くなる。同一の船体速度ｖ（例えばｖ＝４０ｋｍ／ｈや６０ｋｍ／ｈ）において、燃料消費量は、負荷の中域から高域にかけて少なく、この領域で燃料消費効率が高い。一方、負荷が大きすぎると、燃料消費量が多くなり、燃料消費効率が低くなる。

図６は、燃焼消費マップＭＰ上に、各ピッチ角θに対応した複数の走行性能曲線ｇ（ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４）を併せて示す。走行性能曲線ｇは、エンジン１５に対する負荷を表すものであり、船体速度ｖと吸気圧センサ５１により検出された吸入空気圧Ｐとの関係から得られる。図６の特性ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４は、それぞれピッチ角θが１０°，２０°，３０°，４０°のときの走行性能曲線である。なお、各特性ｇ１〜ｇ４の船体速度ｖの上限（黒丸）は、各ピッチ角θにおける船体１の最高速を表す。

図６に示すように、各特性ｇ１〜ｇ４とも、プレーニング（船体がスピードに乗って滑走している状態）の前に負荷が一旦高くなる。特性ｇ１〜ｇ４を比較すると、ピッチ角θが大きいほど、負荷（吸入空気圧Ｐ）が高く、船体１の最高速は速い。換言すると、ピッチ角θが小さいと推進力は得られるが、羽根２３が１回転する間の船体１の進む距離は小さいため、最高速は遅い。

図６より、例えば船体１の速度ｖが２０ｋｍ／ｈのときは、特性ｇ２の燃料消費効率が高い。一方、例えば速度ｖが４０ｋｍ／ｈのときは、特性ｇ２よりも特性ｇ３の燃料消費効率が高い。すなわち、船体速度ｖ毎に燃料消費効率が高い（燃費性能がよい）ピッチ角θが存在する。この点を考慮し、本実施形態では、予め船体速度ｖに対応した燃料消費量が最小となるピッチ角θを目標ピッチ角θａとして記憶するとともに、検出された船体速度ｖに応じた目標ピッチ角θａにピッチ角θを制御するように構成する。

なお、図６に示すように、燃料消費量は、所定の船体速度（例えば４０ｋｍ／ｈ）において、厳密には特性ｆ１の内側の点Ｐ１で最小となる。本実施形態では、厳密の意味の最小ではなく、燃料消費量が所定値以下となる特性ｆ１の内側の範囲、すなわち点Ｐ２〜点Ｐ３の範囲において燃料消費量が最小であると定義する。このとき、最小の条件を満たすピッチ角θ（点Ｐ２〜点Ｐ３）のうち、最も小さいピッチ角θ（点Ｐ２）を目標ピッチ角θａと定義する。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る船外機の制御装置のＥＣＵ５０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばスロットルレバー６７が中立位置から前進位置に操作されると開始される。

まず、ステップＳ１で、スロットル制御部５０１での処理により、スロットルレバー６７の操作量に応じて電動モータ２０に制御信号を出力し、スロットル開度を制御する。具体的には、リモコンＥＣＵ６０およびデジタル通信ライン６５を介してレバー角度センサ６８の検出値を読み込み、予め定められた特性に従いスロットルレバー６７の操作量に応じた目標スロットル開度を演算し、スロットル開度を目標スロットル開度に制御する。

次いで、ステップＳ２で、ピッチ制御部５０２での処理により、リモコンＥＣＵ６０およびデジタル通信ライン６５を介してＧＰＳセンサ６９により検出された現在の船体速度ｖを読み込む。さらに、予め記憶部５０３に記憶された船体速度ｖと目標ピッチ角θａとの関係を用いて、現在の船体速度ｖに対応した目標ピッチ角θａを演算する。

次いで、ステップＳ３で、ピッチ制御部５０２での処理により、ピッチ角調整用のソレノイド３２ａ，３２ｂに制御信号を出力し、ピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御する。より詳しくは、位置センサ３４からの信号を用いて、ピッチ角θを目標ピッチ角θａにフィードバック制御する。ＥＣＵ５０は、以上のステップＳ１〜ステップＳ３の処理を繰り返し実行する。

この場合、初めからピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御するのではなく、予めピッチ角θを初期ピッチ角θ０に制御した後、船体速度ｖに応じた目標ピッチ角θａに制御してもよい。例えば、スロットルレバー６７を前方へ揺動操作開始した直後の初期状態において、ピッチ制御部５０２での処理により、予め定められた特性に従いスロットルレバー６７の操作量に応じてピッチ角θを初期ピッチ角θ０に制御し、その後、船体速度ｖに応じた目標ピッチ角θａに制御してもよい。あるいは、初期状態においてピッチ角θを予め定めた小さめの初期ピッチ角θ０に制御した後、船体速度ｖに応じた目標ピッチ角θａに制御してもよい。すなわち、ステップＳ２で目標ピッチ角θａを演算する前あるいは後に、ピッチ角θをまず初期ピッチ角θ０に制御してもよい。

初期ピッチ角θ０から目標ピッチ角θａへのピッチ角θの切替に関しては、船体速度ｖが予め定められた所定速度以上となったとき（例えばプレーニング状態のとき）、あるいはスロットルレバー６７の操作開始から所定時間の経過後に、行うようにしてもよい。または、ピッチ角θの自動変更モードを指令する自動スイッチを設け、自動スイッチが操船者により操作されたときに、ピッチ角θを初期ピッチ角θ０から目標ピッチ角θａに変更するようにしてもよい。

図８は、第１の実施形態に係る船外機の制御装置による動作を説明する図である。図８では、船体１が船体速度４０ｋｍ／ｈで走行し、船外機１０の羽根２３のピッチ角θが走行性能曲線ｇ２で表される初期ピッチ角θ０（この例では２０°）に制御された状態（点Ｐ１０）にあると仮定する。このとき、ピッチ制御部５０２は、船体速度ｖに応じた目標ピッチ角θａ（この例では走行曲線ｇ３で表される目標ピッチ角θａ＝３０°）を演算し（ステップＳ２）、ピッチ角θをその目標ピッチ角θａに制御する（ステップＳ３）。

ピッチ角θが目標ピッチ角θａまで増大すると、エンジン１５に作用する負荷（吸入空気圧Ｐ）が増加するとともに、負荷の増加に伴いエンジン回転数が低下する。したがって、プロペラ１回転当たりの船体１の進む距離は増加するが、プロペラ１の回転数は低下するので、船体速度ｖは、ピッチ角θを目標ピッチ角θａに変更する前と後とでほぼ等しい。そのため、船体速度ｖと吸入空気圧Ｐとの関係は、図８の点Ｐ１０から点Ｐ２０に変化し、船体速度ｖを一定としたまま燃費を向上することができる。

本発明の第１の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）船体１に搭載されるとともにエンジン１５（内燃機関の一例）で駆動されるプロペラのピッチ角θを調整可能な可変ピッチプロペラ（羽根２３）を有する船外機の制御装置は、スロットルレバー６７の操作量に応じてエンジン１５のスロットル開度を制御するスロットル制御部５０１（スロットル制御手段の一例）と、予め船体速度ｖと燃料消費量が最小となる目標ピッチ角θａとの関係を記憶する記憶部５０３（記憶手段の一例）と、船体速度ｖを検出するＧＰＳセンサ６９（船体速度検出手段の一例）と、記憶部５０３に記憶された関係に基づいて、ピッチ角θをＧＰＳセンサ６９により検出された船体速度ｖに対応する目標ピッチ角θａに制御するピッチ制御部５０２（ピッチ制御手段の一例）とを備える。

すなわち、本実施形態では、船体速度ｖ毎に燃料消費量が最小となる目標ピッチ角θａがある点に着目し、予め船体速度ｖと目標ピッチ角θａとの関係を記憶し、船体速度ｖに応じてピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御する。したがって、簡易な制御構成により燃費性能を向上することができる。この場合、ピッチ角θの変更は、負荷の変化とエンジン回転数の変化を伴うため、ピッチ角θの変更の前後で船体速度ｖはほぼ等しく、良好な操縦性が得られる。

（２）ピッチ制御部５０２は、ピッチ角θをスロットルレバー６７の操作量に応じた初期ピッチ角θ０あるいは所定の初期ピッチ角θ０に制御し、その後、記憶部５０３に記憶された船体速度ｖと目標ピッチ角θａとの関係に基づいて、ピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御することもできる。この場合、例えばピッチ角θに応じた燃料消費量の差が顕著となる所定速以上の船体速度ｖを条件として、ピッチ角θを目標ピッチ角θａに変更することが可能となり、燃費向上の効果を高めることができる。

（３）燃料消費量が最小となるピッチ角（図６の点Ｐ２〜Ｐ３）のうち、最小のピッチ角（点Ｐ２）を目標ピッチ角θａとして定めるので、ピッチ角θを目標ピッチ角θａに調整する際（例えば図８の点Ｐ１０から点Ｐ２０）のピッチ角θの変化量が小さい。したがって、負荷の増大を最小限に抑えつつ、燃費性能を向上することができる。

−第２の実施形態−
図９〜図１２を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下では第１の実施形態との相違点を主に説明する。

第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、主にＥＣＵ５０における処理である。すなわち、第１の実施形態では、燃料消費量が最小となる船体速度ｖと目標ピッチ角θａとの関係を定め、船体速度ｖに応じてピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御するようにした。これに対し、第２の実施形態では、複数のモード毎にスロットルレバー６７の操作量に応じた目標スロットル開度Ｔａと目標ピッチ角θａとを定め、これに基づきスロットル開度Ｔとピッチ角θとを目標スロットル開度Ｔａと目標ピッチ角θａとに制御する。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る船外機の制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図４と同一の箇所には同一の符号を付している。図９に示すように、リモコンＥＣＵ６０には新たにモード切替ダイヤル７０が接続されている。モード切替ダイヤル７０は、操縦者の操作によって複数のモード（アクセルモードＡ，アクセルモードＢ，アクセルモードＣ）のいずれかを選択可能なダイヤルである。

図１０は、燃料消費マップＭＰ上における各モードの特性を示す図である。特性ｇ１１，ｇ１２，ｇ１３はそれぞれアクセルモードＡ、アクセルモードＢ、アクセルモードＣに対応する。

アクセルモードＢは、燃費を優先するモード（燃費優先モード）である。したがって、特性ｇ１２は、燃料消費マップＭＰ上の燃料消費量が少ないポイントを辿る特性である。

アクセルモードＡは、燃費よりも時間的な経済性（船体速度）を優先するモード（船速優先モード）である。アクセルモードＡは、船体１への荷物の搭載量が多く、エンジン１５に対する負荷が大きい場合等で、十分な船体速度を得る必要性が高い場合に選択される。したがって、特性ｆ１１は、アクセルモードＢの特性ｆ１２よりも高負荷の特性となる。

例えば漁業の従事者や海運の従事者によって使用される船舶は、目的地までの往路と目的地からの復路とで、船体１に搭載される荷物の量（負荷）が異なる。具体的には、往路では船体１に搭載される荷物の量は少なく、復路では多い。このため、往路では、操船者はアクセルモードＢを選択する。一方、復路では、漁業の従事者は船体１に魚を、海運の従事者は土砂等を搭載するため、負荷が増大する。このため、復路では、目的地から早期に帰還することが要求されるので、操船者はアクセルモードＡを選択する。

アクセルモードＣは、離着岸時の作業等における作業性を優先するモード（作業優先モード）である。離着岸時には、速い船体速度は要求されず、作業性を容易にするためにスロットルレバー６７の操作により細かい速度調整が要求される。このため、アクセルモードＣの特性ｇ１３は、アクセルモードＢの特性ｆ１２よりも低負荷かつ低速の特性となり、スロットルレバー６７の操作量の変化に対する船体１の速度変化が小さい。

以上の各アクセルモードＡ〜Ｃは、スロットル開度Ｔおよびピッチ角θを、スロットルレバー６７の操作量に応じてモード毎に異なる目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａに制御することで実現できる。図１１は、レバー角度センサ６８により検出されるスロットルレバー６７の操作量Ｓに対する目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａの関係を示す図である。図中のｆ１１（点線）はアクセルモードＡ、ｆ１２（実線）はアクセルモードＢ、ｆ１３（一点鎖線）はアクセルモードＣにそれぞれ対応する。なお、後進領域ΔＲにおける目標ピッチ角θａはマイナスであるが、図１１では、符号を反転してプラスの値で示す。

図１１に示すように、後進領域においては、各アクセルモードＡ〜Ｃともスロットルレバー６７の操作量Ｓの増加に伴い目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａが大きくなる。このとき、アクセルモードＣ、Ｂ、Ａの順に目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａが大きくなる。中立領域においては、各アクセルモードＡ〜Ｃとも目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａは０である。

前進領域においては、各アクセルモードＡ〜Ｃともスロットルレバー６７の操作量Ｓの増加に伴い目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａが大きくなる。このとき、目標スロットル開度Ｔａの増加の割合は、アクセルモードＣ、Ｂ、Ａの順に大きい。とくに、アクセルモードＡでは目標スロットル開度Ｔａが早めに上昇することで、エンジン１５が高負荷に対応した高出力を発生することができる。

一方、前進領域における目標ピッチ角θａの増加の割合は、アクセルモードＣ、Ａ、Ｂの順に大きい。アクセルモードＡとアクセルモードＢとでは、目標ピッチ角θａと目標スロットル開度Ｔａの大小関係が逆転しているが、これはアクセルモードＢでは、ピッチ角θを優先的に大きくして燃費を向上させるためである。アクセルモードＣは、スロットルレバー６７の操作による推進力を減少させるために、目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａの増加の割合は他のアクセルモードＡ，Ｂの増加の割合よりも小さい。以上の特性ｆ１１〜ｆ１３は、予めＥＣＵ５０の記憶部５０３に記憶される。

図１２は、本発明の第２の実施形態に係る船外機の制御装置のＥＣＵ５０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンにより開始される。

まず、ステップＳ１１で、リモコンＥＣＵ６０およびデジタル通信ライン６５を介してレバー角度センサ６８およびモード切替ダイヤル７０からの信号を読み込む。これによりＥＣＵ５０は、スロットルレバー６７の操作量Ｓおよび操船者によって選択されたモードを特定する。

次に、ステップＳ１２で、スロットル制御部５０１およびピッチ制御部５０２での処理により、予め記憶部５０３に記憶された特性ｆ１１〜ｆ１３を用いて、選択されたモードおよびスロットルレバー６７の操作量Ｓに応じた目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａを演算する。

次に、ステップＳ１３で、スロットル制御部５０１での処理により、電動モータ２０に制御信号を出力し、スロットル開度Ｔを目標スロットル開度Ｔａに制御する。次に、ステップＳ１４で、ピッチ制御部５０２での処理により、ピッチ角調整用のソレノイド３２ａ，３２ｂに制御信号を出力し、ピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御する。ＥＣＵ５０は、以上のステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を繰り返し実行する。

本発明の第２の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）船体１に搭載されるとともにエンジン１５（内燃機関の一例）で駆動されるプロペラのピッチ角θを調整可能な可変ピッチプロペラ（羽根２３）を有する船外機の制御装置は、予めスロットルレバー６７の操作量Ｓに応じた燃料消費量が最小となるエンジン１５の目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａの特性ｆ１２を記憶する記憶部５０３と、スロットルレバー６７の操作量Ｓを検出するレバー角度センサ６８（操作量検出手段の一例）と、記憶部５０３に記憶された特性ｆ１２に基づき、レバー角度センサ６８により検出されたスロットルレバー６８の操作量Ｓに応じてスロットル開度Ｔを目標スロットル開度Ｔａに制御するスロットル制御部５０１（スロットル制御手段の一例）と、記憶部５０３に記憶された特性ｆ１２に基づき、レバー角度センサ６８により検出されたスロットルレバー６８の操作量Ｓに応じてピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御するピッチ制御部５０２（ピッチ制御手段の一例）とを備える。

すなわち、第２の実施形態では、船体速度ｖと吸入空気圧Ｐとの関係が図１０の特性ｇ１２に沿って変化するように、スロットルレバー６７の操作量に応じてスロットル開度Ｔとピッチ角θとをそれぞれ目標スロットル開度Ｔａと目標ピッチ角θａとに制御する。したがって、簡易な制御構成により燃費性能を向上することができる。

（２）船外機の制御装置は、燃料消費量が最小となる燃費優先モード（アクセルモードＢ）を含む複数のモード（アクセルモードＡ〜Ｃ）のいずれかを選択するモード切替ダイヤル７０（モード選択手段の一例）をさらに備え、記憶部５０３は、複数のモード毎に異なるスロットルレバー６７の操作量Ｓに対応した目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａの複数の特性ｆ１１〜ｆ１３を予め記憶し、スロットル制御部５０１は、記憶部５０３に記憶された複数の特性ｆ１１〜ｆ１３のうち、モード切替ダイヤル７０により選択されたモードに応じた特性に基づき、スロットルレバー６７の操作量Ｓに応じてスロットル開度Ｔを目標スロットル開度Ｔａに制御し、ピッチ制御部５０２は、記憶部５０３に記憶された複数の特性ｆ１１〜ｆ１３のうち、モード切替ダイヤル７０により選択されたモードに応じた特性に基づき、スロットルレバー６７の操作量Ｓに応じてピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御する。

これによりスロットルレバー６７の操作量Ｓが同一であってもモード毎に異なるスロットル開度Ｔおよびピッチ角θとなり、操船者の要求を満たす最適な状態で船体１を走行させることができる。

（３）複数のモードは、燃費よりも船体速度ｖを優先する船速優先モード（アクセルモードＡ）を含み、スロットル制御部５０１は、船速優先モードが選択されると、燃費優先モード（アクセルモードＢ）が選択されたときよりも、スロットルレバー６７の操作量Ｓに対するスロットル開度Ｔを大きくし、ピッチ制御部５０２は、船速優先モードが選択されると、燃費優先モードが選択されたときよりも、スロットルレバー６７の操作量Ｓに対するピッチ角θを小さくする。このため、例えば船体１に搭載された荷物の積載荷重が大きいときに船速優先モードを選択することで、十分な船体速度ｖを得ることができ、時間的な経済性を向上できる。

（４）複数のモードは、燃費よりも離着岸時の作業性を優先する作業優先モード（アクセルモードＣ）を含み、スロットル制御部５０１は、作業優先モードが選択されると、燃費優先モード（アクセルモードＢ）が選択されたときよりも、スロットルレバー６７の操作量Ｓに対するスロットル開度Ｔを小さくし、ピッチ制御部５０２は、作業優先モードが選択されると、燃費優先モード（アクセルモードＢ）が選択されたときよりも、スロットルレバー６７の操作量Ｓに対するピッチ角θを小さくする。このため、例えば離着岸時に作業をする際に作業優先モードを選択することで、スロットルレバー６７の操作による船体１の細かい速度調整を容易に行うことができ、作業性が向上する。

−変形例−
上記実施形態は、例えば以下のような変形が可能である。上記第１の実施形態（図４）では、船体速度ｖと燃料消費量が最小となる目標ピッチ角θとの関係を記憶する記憶部５０３を船外機１０のＥＣＵ５０に設けた。また、第２の実施形態（図９）においても、記憶部５０３を船外機１０に設けた。しかしながら、記憶部５０３を船外機１０以外、例えばリモコンＥＣＵ６０に設けるようにしてもよく、記憶手段の構成は上述したものに限らない。リモコンＥＣＵ６０に記憶部５０３を設けると、リモコンＥＣＵ側の設定を変更することで各種パラメータを変更することができる。このため、複数基の船外機１０を船体１に搭載する場合に、パラメータ変更を一度に行うことができ、パラメータ変更が容易である。

上記実施形態（図７，図１２）では、スロットル制御部５０１が、スロットルレバー６７の操作量に応じて電動モータ２０に制御信号を出力し、エンジン１５（内燃機関）のスロットル開度Ｔを制御するようにしたが（ステップＳ１，ステップＳ１３）、スロットル制御手段の構成はこれに限らない。とくに、上記第２の実施形態（図９）のように、予めスロットルレバー６７の操作量Ｓに応じた目標スロットル開度Ｔａの特性ｆ１１〜ｆ１３を記憶する場合、その特性ｆ１１〜ｆ１３に基づきスロットルレバー６７の操作量Ｓに応じた目標スロットル開度Ｔａを演算し、スロットル開度Ｔをその目標スロットル開度Ｔａに制御するのであれば、スロットル制御手段の構成はいかなるものでもよい。

上記第１の実施形態（図７）では、ピッチ制御部５０２が、予め記憶部５０３に記憶された船体速度ｖと目標ピッチ角θとの関係に基づいて、現在の船体速度ｖに対応する目標ピッチ角θａを演算し（ステップＳ２）、ソレノイド３２ａ，３２ｂに制御信号を出力してピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御するようにした（ステップＳ３）。一方、上記第２の実施形態（図１２）では、ピッチ制御部５０２が、予め記憶部５０３に記憶されたスロットルレバー６７の操作量Ｓに応じた目標ピッチ角θａの特性ｆ１１〜ｆ１３に基づき、スロットルレバー６７の操作量Ｓに応じた目標ピッチ角θａを演算し（ステップＳ１２）、ソレノイド３２ａ，３２ｂに制御信号を出力してピッチ角θを目標ピッチ角θａに制御するようにした（ステップＳ１４）。これらはピッチ制御手段の一例であり、ピッチ制御手段の構成は上述したものに限らない。油圧シリンダ２５の駆動により変節軸２４を前後進させてピッチ角θを変更するようにしたが、ピッチ角変更機構はこれに限らず、例えば電動モータを用いてピッチ角θを変更するようにしてもよい。

上記第２の実施形態は、モード切替ダイヤル７０の操作によりアクセルモードＡ（船速優先モード），アクセルモードＢ（燃費優先モード），アクセルモードＣ（作業優先モード）のいずれかを選択可能としたが、モード選択手段はこれに限らない。燃費優先モードを含むのであれば、複数のモードはいかなるものでもよい。モード選択手段を省略してもよい。この場合、スロットルレバー６７の操作量Ｓに応じた燃料消費量が最小となるエンジン１５の目標スロットル開度Ｔａおよび目標ピッチ角θａの特性ｆ１２を予め記憶部５０３に記憶し、その特性ｆ１２に沿ってスロットル開度Ｔとピッチ角θとを制御するようにしてもよい。

上記実施形態では、ＧＰＳセンサ６９により船体速度ｖを検出するようにしたが、船体速度検出手段の構成はこれに限らない。上記実施形態では、スロットル開度センサ５２によりスロットルレバー６７の操作量Ｓを検出するようにしたが、操作量検出手段の構成も限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

１０ 船外機、５０ ＥＣＵ、６８ レバー角度センサ、６９ ＧＰＳセンサ、７０ モード切替ダイヤル、５０１ スロットル制御部、５０２ ピッチ制御部、５０３ 記憶部

Claims (5)

1. 船体に搭載されるとともに内燃機関で駆動されるプロペラのピッチ角を調整可能な可変ピッチプロペラを有する船外機の制御装置において、
   スロットルレバーの操作量に応じて前記内燃機関のスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、
   予め船体速度と燃料消費量が最小となる目標ピッチ角との関係を記憶する記憶手段と、
   船体速度を検出する船体速度検出手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記関係に基づいて、前記ピッチ角を前記船体速度検出手段により検出された船体速度に対応する前記目標ピッチ角に制御するピッチ制御手段と、を備えることを特徴とする船外機の制御装置。
2. 船体に搭載されるとともに内燃機関で駆動されるプロペラのピッチ角を調整可能な可変ピッチプロペラを有する船外機の制御装置において、
   前記スロットルレバーの操作量を検出する操作量検出手段と、
   予めスロットルレバーの操作量に応じた燃料消費量が最小となる前記内燃機関の目標スロットル開度および目標ピッチ角の特性を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記特性に基づき、前記操作量検出手段により検出された前記スロットルレバーの操作量に応じて前記スロットル開度を前記目標スロットル開度に制御するスロットル制御手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記特性に基づき、前記操作量検出手段により検出された前記スロットルレバーの操作量に応じて前記ピッチ角を前記目標ピッチ角に制御するピッチ制御手段と、を備えることを特徴とする船外機の制御装置。
3. 請求項２に記載の船外機の制御装置において、
   燃料消費量が最小となる燃費優先モードを含む複数のモードのいずれかを選択するモード選択手段をさらに備え、
   前記記憶手段は、前記複数のモード毎に異なる前記スロットルレバーの操作量に対応した目標スロットル開度および目標ピッチ角の複数の特性を予め記憶し、
   前記スロットル制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記複数の特性うち、前記モード選択手段により選択された前記モードに応じた前記特性に基づき、前記スロットルレバーの操作量に応じて前記スロットル開度を前記目標スロットル開度に制御し、
   前記ピッチ制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記複数の特性うち、前記モード選択手段により選択された前記モードに応じた前記特性に基づき、前記スロットルレバーの操作量に応じて前記ピッチ角を前記目標ピッチ角に制御することを特徴とする船外機の制御装置。
4. 請求項３に記載の船外機の制御装置において、
   前記複数のモードは、燃費よりも船体速度を優先する船速優先モードを含み、
   前記スロットル制御手段は、前記船速優先モードが選択されると、前記燃費優先モードが選択されたときよりも、前記スロットルレバーの操作量に対する前記スロットル開度を大きくし、
   前記ピッチ制御手段は、前記船速優先モードが選択されると、前記燃費優先モードが選択されたときよりも、前記スロットルレバーの操作量に対する前記ピッチ角を小さくすることを特徴とする船外機の制御装置。
5. 請求項３または４に記載の船外機の制御装置において、
   前記複数のモードは、燃費よりも離着岸時の作業性を優先する作業優先モードを含み、
   前記スロットル制御手段は、前記作業優先モードが選択されると、前記燃費優先モードが選択されたときよりも、前記スロットルレバーの操作量に対する前記スロットル開度を小さくし、
   前記ピッチ制御手段は、前記作業優先モードが選択されると、前記燃費優先モードが選択されたときよりも、前記スロットルレバーの操作量に対する前記ピッチ角を小さくすることを特徴とする船外機の制御装置。
   

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