JP4555219B2

JP4555219B2 - 航走制御装置およびそれを備えた船舶

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Publication number: JP4555219B2
Application number: JP2005365855A
Authority: JP
Inventors: 洋隆梶
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2010-09-29
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Description

この発明は、電動スロットルを有するエンジンを駆動源とした推進力発生手段を備えた船舶、およびこのような船舶のための航走制御装置に関する。

クルーザやボートのようなレジャー用船舶に備えられる推進機の一例は、船尾（トランサム）に取り付けられる船外機である。船外機は、駆動源としてのエンジンおよび推進力発生部材としてのプロペラを含む推進ユニットを船外に有し、さらに、この推進ユニット全体を船体に対して水平方向に回動させる舵取り機構が付設されたものである。
船内には、操船のための操作卓が設けられている。この操作卓には、たとえば、舵取り操作のためのステアリング操作部と、船外機の出力を操作するためのスロットル操作部とが備えられている。スロットル操作部は、たとえば、操船者によって前後に操作されるスロットルレバー（リモコンレバー）を備えている。このスロットルレバーは、ワイヤーを介して、船外機のエンジンのスロットルに機械的に結合されている。したがって、スロットルレバーの操作によりエンジンの出力を調整することができるが、スロットルレバーの操作量（操作位置）とスロットル開度との関係は一定である。

一般的なエンジンでは、エンジン回転速度とスロットル開度との関係は非線形である。典型的なエンジンでは、スロットル開度の小さい低開度域ではスロットル開度の増加に対してエンジン回転速度が急激に上昇し、スロットル開度の大きな高開度域では、スロットル開度の増加に対してエンジン回転速度はなだらかな変化を示す。
特開２０００−１０８９９５号公報

このような非線形特性は、変速機を持たない船外機を備えた小型船舶の操船に大きな影響を与える。具体的には、低開度域においては、水面から船艇の受ける抵抗は摩擦抵抗および造波抵抗などにより複雑に変化するうえ、かつ、わずかなスロットル操作に対応してエンジン回転速度が急変するため船外機が発生する推進力も変動しやすい。そのため、たとえば離着岸などのように、推進力の微調整が必要な状況において、高い操船技術が要求されることになる。したがって、必ずしも操船に熟練していないレジャーボート等の操船者にとっては、離着岸時などのスロットルレバー操作が容易ではないという問題がある。

一方、近年では、自動車の分野において、アクセル操作量をポテーショメーターなどで検出し、検出された操作量に応じて、アクチュエータによってスロットルを駆動する電動スロットルが用いられるようになってきている。このような電動スロットルを船外機等の推進機のエンジン出力制御に用いることが考えられる。それにより、スロットルレバーとスロットルとを機械的に結合していた従来の構成では固定的な関係（一定の線形関係）であった操作量−スロットル開度特性を、自由に変更することができる。すなわち、操作量−スロットル開度特性を、たとえば、非線形特性に設定することができる。したがって、操作量−スロットル開度特性を適切に設定することによって、たとえば、低速走行時（低開度域）における操船特性を改善できると考えられる。

一方、電動スロットルの使用によって、たとえば、操作量−エンジン回転速度特性を線形にする操作量−目標スロットル開度特性が得られるとしても、このような特性が操船者の要求に合っているという保証はない。たとえば、小型の艇体に大型の船外機を取り付けた場合には、操作量−エンジン回転速度特性を線形特性としても、スロットル全閉のアイドリング状態からスロットルレバーを操作したときのエンジン回転速度変動が大きい。そのため、スロットルレバーの大きな動きに対してスロットルが僅かに開く特性に変更したいという要求がある。また、大型の艇体に小型の船外機を取り付けた場合、ハンプ（造波抵抗が最大となる速度域）を越えるときに、スロットルレバーを大きく動かさなければならない。そのため、スロットルレバーの小さな動きに対してスロットルが大きく開く特性に変更したいという要求がある。

その他、艇体、船外機だけでなく使用目的、操船者の技量に応じて様々な要求が考えられる。したがって、線形特性で全ての要求を満たすことは困難であり、全ての要求を満たすために事前に多くの特性を用意することもまた困難である。
操船者が、その好みに合わせて操作量−エンジン回転速度特性を調整することができれば、個々の操船者の要求を満たすことができる。しかし、制御の詳細を知らない操船者が多くの制御パラメータを適切に調整することは困難であるから、より簡便な調整手段が求められる。

そこで、この発明の目的は、簡便な操作で操作量−エンジン回転速度特性を調整することができる航走制御装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、このような航走制御装置を備えた船舶を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動スロットルを有するエンジンを駆動源として推進力を発生する推進力発生手段によって船体に推進力を与える船舶のための航走制御装置であって、前記エンジンの出力を調整するために操船者によって操作される操作部材の操作量とエンジン回転速度との関係である操作量−エンジン回転速度特性の目標特性を表す目標特性曲線を記憶する目標特性記憶手段と、この目標特性記憶手段に記憶された目標特性曲線の形状を変更するために操作者によって操作される目標特性変更入力手段と、この目標特性変更入力手段からの入力に応じて、前記目標特性記憶手段に記憶された目標特性曲線を更新する目標特性曲線更新手段とを含み、前記目標特性変更入力手段は、前記目標特性記憶手段に記憶された目標特性曲線の変曲点位置を変更するために操作者によって操作される変曲点位置変更入力手段と、前記目標特性曲線において前記変曲点の一方側の曲線部分である低速特性曲線部分および前記変曲点の他方側の曲線部分である高速特性曲線部分の一方または両方の形状を変更するために操作者によって操作される曲線形状変更入力手段とを含み、前記曲線形状変更入力手段は、前記低速特性曲線部分および高速特性曲線部分のうちの何れが形状変更対象の曲線部分であるかを指定する変更対象指定手段を含み、前記変更対象指定手段は前記操作部材を含み、前記目標特性曲線更新手段は、前記操作部材の操作量が前記低速特性曲線部分に対応する第１領域および前記高速特性曲線部分に対応する第２領域の何れに属するかを判定し、前記操作部材の操作量が前記第１領域に属するときは前記低速特性曲線部分を前記曲線形状変更手段からの入力に応じて更新し、前記操作部材の操作量が前記第２領域に属するときは前記高速特性曲線部分を前記曲線形状変更手段からの入力に応じて更新する、航走制御装置である。

この発明では、目標特性記憶手段に記憶された目標特性曲線の形状を変更するための目標特性変更入力手段が設けられている。この目標特性変更入力手段は、目標特性曲線の変曲点位置を変更するために操作される変曲点位置変更入力手段と、低速特性曲線部分および／または高速特性曲線部分の形状を変更するために操作される曲線形状変更入力手段とを備えている。

この構成により、変曲点の位置変更と、低速特性曲線部分および／または高速特性曲線部分の形状変更とを行う操作によって、操船者の好みに応じた目標特性曲線を設定することができる。このような直感的な操作は専門知識を有していない操船者にとっても容易である。そのため、操船者は、容易に、操作量−エンジン回転速度特性を自身の好みに応じた特性に設定変更することができる。このようにして、操作量−エンジン回転速度の目標特性を操船者自身が容易な操作で変更できるので、個々の操船者の要求への適合が可能となる。
この発明では、さらに、前記曲線形状変更入力手段は、前記低速特性曲線部分および高速特性曲線部分のうちの何れが形状変更対象の曲線部分であるかを指定する変更対象指定手段を含む。この構成により、低速特性曲線部分または高速特性曲線部分を指定して目標特性曲線の形状を変更することができるから、目標特性曲線の詳細な設定変更が可能であり、操船者の細かな要求を反映した目標特性を実現できる。
さらにまた、この発明では、前記変更対象指定手段は前記操作部材を含む。この構成により、操作部材によって形状変更対象の曲線部分を指定することができるので、構成を簡単にすることができる。また、船舶の航走中に操作部材を操作し、形状変更対象の曲線部分を指定しつつ、低速特性曲線部分または高速特性曲線部分の形状を変更できる。これにより、実際の特性を体感しながら、目標特性曲線の変更操作を行うことができる。

請求項２記載の発明は、前記目標特性記憶手段に記憶されている目標特性曲線に従う操作量−エンジン回転速度特性が得られるように、前記操作部材の操作量に応じて前記電動スロットルの目標スロットル開度を設定する目標スロットル開度設定手段をさらに含む、請求項１記載の航走制御装置である。
この構成によれば、目標特性記憶手段に記憶されている目標特性曲線に従う特性が得られるように、操作部材の操作量に応じた目標スロットル開度が設定される。したがって、目標特性曲線を適切に定めることにより、操作部材の操作量とエンジン回転速度との関係を操船者のフィーリングに適合させることができる。その結果、操船性能を著しく改善することができ、離着岸時やトローリング時などのスロットル操作を容易にすることができる。したがって、高度な操船技術を有していない操船者であっても、エンジン出力の調節を適切に行うことができる。

具体的には、スロットル開度−エンジン回転速度特性が非線形特性である場合であっても、前記目標特性を操作部材の操作量に対してエンジン回転速度が線形変化を示す特性に設定しておけば、操作部材の操作に対してリニアにエンジン回転速度を変化させることができる。こうして、操作部材の操作量とエンジン回転速度（エンジン出力）との対応関係が操船者にとって直感的に分かり易い関係となるので、熟練していない操船者にとっても、操船（スロットル操作）が容易になる。

また、エンジン回転速度が比較的低い低速度域において操作部材の操作量に対するエンジン回転速度の変化量が少なく、エンジン回転速度が比較的高い高速度域において操作部材の操作量に対するエンジン回転速度の変化量が大きくなるように、操作量−エンジン回転速度特性を設定することもできる。これによって、低出力状態で微妙なスロットル操作が必要となる離着岸時およびトローリング時等の操船を容易にすることができる。また、高出力状態では、操作部材の操作に対するエンジン出力変化の応答性を上げることができる。

請求項３記載の発明は、前記目標特性変更入力手段は、上下左右方向の入力が可能なキー入力手段を含む、請求項１または２記載の航走制御装置である。この場合に、たとえば、キー入力手段の左右方向キーを前記変曲点位置変更入力手段として用い、キー入力手段の上下方向キーを前記曲線形状変更入力手段として用いることができる。これにより、簡単な構成で、目標特性曲線を変更することができる。

請求項４記載の発明は、前記目標特性曲線を表示する表示装置をさらに備え、前記目標特性変更入力手段は、前記表示装置の画面上に設けられたタッチパネルを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の航走制御装置である。この構成により、表示装置に表示された目標特性曲線を視認し、この表示された目標特性曲線に対してタッチパネルを介する直感的な操作を行うことにより、目標特性曲線の設定変更を行うことができる。具体的には、タッチパネル上でのドラッグ操作によって、変曲点位置を変更したり、低速特性曲線および／または高速特性曲線の形状を変更したりすることができる。このようにして、より直感的で簡単な操作によって、目標特性曲線を変更できる。

請求項５記載の発明は、前記目標特性曲線更新手段は、前記変曲点位置変更入力手段からの入力に応じて、前記目標特性曲線上の変曲点を、前記操作部材の操作量に対して線形に変化するエンジン回転速度を規定する所定の線形特性直線上において移動させるものである、請求項１〜４のいずれかに記載の航走制御装置である。この構成により、変曲点の位置は所定の線形特性直線上に保持されるので、目標特性曲線が操船に支障を生じるほど変形させられることがない。これにより、目標特性曲線の過剰な変形による不具合を抑制できる。

請求項６記載の発明は、船体と、この船体に取り付けられ、電動スロットルを有するエンジンを駆動源として推進力を発生する推進力発生手段と、請求項１〜５のいずれかに記載の航走制御装置とを含む、船舶である。この構成により、操船特性を個々の操船者に容易に適合することができる船舶を実現できる。
なお、船舶は、クルーザ、釣り船、ウォータージェット、水上滑走艇（watercraft）のような比較的小型のものであってもよい。

また、前記推進力発生手段は、船外機（アウトボードモータ）、船内外機（スターンドライブ。インボードモータ・アウトボードドライブ）、船内機（インボードモータ）、ウォータージェットドライブのいずれの形態であってもよい。船外機は、原動機（エンジン）および推進力発生部材（プロペラ）を含む推進ユニットを船外に有し、さらに、推進ユニット全体を船体に対して水平方向に回動させる舵取り機構が付設されたものである。船内外機は、原動機が船内に配置され、推進力発生部材および舵切り機構を含むドライブユニットが船外に配置されたものである。船内機は、原動機およびドライブユニットがいずれも船体に内蔵され、ドライブユニットからプロペラシャフトが船外に延び出た形態を有する。この場合、舵取り機構は別途設けられる。ウォータージェットドライブは、船底から吸い込んだ水をポンプで加速し、船尾の噴射ノズルから噴射することで推進力を得るものである。この場合、舵取り機構は、噴射ノズルと、この噴射ノズルを水平面に沿って回動させる機構とで構成される。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る船舶１の構成を説明するための概念図である。この船舶１は、クルーザやボートのような比較的小型の船舶であり、船体２の船尾（トランサム）３に、推進力発生手段としての船外機１０が取り付けられている。この船外機１０は、船体２の船尾３および船首４を通る中心線５上に取り付けられている。船外機１０には、電子制御ユニット１１（以下、「船外機ＥＣＵ１１」という。）が内蔵されている。

船体２には、操船のための操作卓６が設けられている。操作卓６には、たとえば、舵取り操作のためのステアリング操作部７と、船外機１０の出力を操作するためのスロットル操作部８と、目標特性入力部９（目標特性入力手段、目標特性変更入力手段）が備えられている。ステアリング操作部７は、舵取り操作部材としてのステアリングホイール７ａを備える。また、スロットル操作部８は、スロットル操作部材としてのリモコンレバー（スロットルレバー）８ａと、このリモコンレバー８ａの位置を検出するポテンショメータ等のレバー位置検出部８ｂとを備えている。目標特性入力部９は、リモコンレバー８ａの操作量（リモコン開度）と船外機１０のエンジン回転速度との関係（リモコン開度−エンジン回転速度特性）に関する目標特性の設定入力を行うためのものである。

操作卓６に備えられた上記の操作部７，８の操作量を表す入力信号および目標特性入力部９からの入力信号は、たとえば、船体２内に配置されたＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク。以下「船内ＬＡＮ」という。）を介して、電気信号として航走制御装置２０に入力されるようになっている。この航走制御装置２０は、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、推進力を制御する推進力制御装置としての機能と、舵取り制御のための操舵制御装置としての機能とを有している。

航走制御装置２０は、さらに、船外機ＥＣＵ１１との間で前記船内ＬＡＮを介して通信を行う。より具体的には、航走制御装置２０は、船外機ＥＣＵ１１から、船外機１０に備えられたエンジンの回転速度（回転数）と、船外機１０の向きである操舵角と、エンジンのスロットル開度と、船外機１０のシフト位置（前進、ニュートラル、後進）を取得する。また、航走制御装置２０は、船外機ＥＣＵ１１に対して、目標操舵角、目標スロットル開度、目標シフト位置（前進、ニュートラル、後進）、目標トリム角などを表すデータを与えるようになっている。

航走制御装置２０は、ステアリングホイール７ａの操作に応じて、船外機１０の操舵角を制御する。また、航走制御装置２０は、リモコンレバー８ａの操作量および操作方向（すなわち、レバー位置）に応じて、船外機１０に対する目標スロットル開度および目標シフト位置を定める。リモコンレバー８ａは、前方および後方へと傾倒させることができるようになっている。操船者がリモコンレバー８ａを中立位置から前方へ一定量だけ倒すと、航走制御装置２０は、船外機１０の目標シフト位置を前進位置とする。操船者がリモコンレバー８ａをさらに前方に倒していくと、航走制御装置２０は、その操作量に応じて、船外機１０の目標スロットル開度を設定する。一方、操船者がリモコンレバー８ａを後方に一定量だけ倒すと、航走制御装置２０は、船外機１０の目標シフト位置を後進位置とする。操船者がリモコンレバー８ａをさらに後方に倒していくと、航走制御装置２０は、その操作量に応じて、船外機１０の目標スロットル開度を設定する。

図２は、船外機１０の構成を説明するための図解的な断面図である。船外機１０は、推進機としての推進ユニット３０と、この推進ユニット３０を船体２に取り付ける取り付け機構３１とを有している。取り付け機構３１は、船体２の後尾板に着脱自在に固定されるクランプブラケット３２と、このクランプブラケット３２に水平回動軸としてのチルト軸３３を中心に回動自在に結合されたスイベルブラケット３４とを備えている。推進ユニット３０は、スイベルブラケット３４に、操舵軸３５まわりに回動自在に取り付けられている。これにより、推進ユニット３０を操舵軸３５まわりに回動させることによって、操舵角（船体２の中心線５に対して推進力の方向がなす方位角）を変化させることができる。また、スイベルブラケット３４をチルト軸３３をまわりに回動させることによって、推進ユニット３０のトリム角（水平面に対して推進力の方向がなす角）を変化させることができる。

推進ユニット３０のハウジングは、トップカウリング３６とアッパケース３７とロアケース３８とで構成されている。トップカウリング３６内には、駆動源となるエンジン３９がそのクランク軸の軸線が上下方向となるように設置されている。エンジン３９のクランク軸下端に連結される動力伝達用のドライブシャフト４１は、上下方向にアッパケース３７内を通ってロアケース３８内にまで延びている。

ロアケース３８の下部後側には、推進力発生部材となるプロペラ４０が回転自在に装着されている。ロアケース３８内には、プロペラ４０の回転軸であるプロペラシャフト４２が水平方向に通されている。このプロペラシャフト４２には、ドライブシャフト４１の回転が、クラッチ機構としてのシフト機構４３を介して伝達されるようになっている。
シフト機構４３は、ドライブシャフト４１の下端に固定されたベベルギヤからなる駆動ギヤ４３ａと、プロペラシャフト４２上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる前進ギヤ４３ｂと、同じくプロペラシャフト４２上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる後進ギヤ４３ｃと、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃの間に配置されたドッグクラッチ４３ｄとを有している。

前進ギヤ４３ｂは前方側から駆動ギヤ４３ａに噛合しており、後進ギヤ４３ｃは後方側から駆動ギヤ４３ａに噛合している。そのため、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃは互いに反対方向に回転されることになる。
一方、ドッグクラッチ４３ｄは、プロペラシャフト４２にスプライン結合されている。すなわち、ドッグクラッチ４３ｄは、プロペラシャフト４２に対してその軸方向に摺動自在であるが、プロペラシャフト４２に対する相対回動はできず、このプロペラシャフト４２とともに回転する。

ドッグクラッチ４３ｄは、ドライブシャフト４１と平行に上下方向に延びるシフトロッド４４の軸周りの回動によって、プロペラシャフト４２上で摺動される。これにより、ドッグクラッチ４３ｄは、前進ギヤ４３ｂと結合した前進位置と、後進ギヤ４３ｃと結合した後進位置と、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃのいずれとも結合されないニュートラル位置とのいずれかのシフト位置に制御される。

ドッグクラッチ４３ｄが前進位置にあるとき、前進ギヤ４３ｂの回転がドッグクラッチ４３ｄを介して実質的に滑りのない状態でプロペラシャフト４２に伝達される。これにより、プロペラ４０は、一方向（前進方向）に回転し、船体２を前進させる方向の推進力を発生する。一方、ドッグクラッチ４３ｄが後進位置にあるとき、後進ギヤ４３ｃの回転がドッグクラッチ４３ｄを介して実質的に滑りのない状態でプロペラシャフト４２に伝達される。後進ギヤ４３ｃは、前進ギヤ４３ｂとは反対方向に回転するため、プロペラ４０は、反対方向（後進方向）に回転し、船体２を後進させる方向の推進力を発生する。ドッグクラッチ４３ｄがニュートラル位置にあるとき、ドライブシャフト４１の回転はプロペラシャフト４２に伝達されない。すなわち、エンジン３９とプロペラ４０との間の駆動力伝達経路が遮断されるので、いずれの方向の推進力も生じない。

船外機１０に変速機は備えられておらず、ドッグクラッチ４３ｄが前進位置または後進位置にあるときに、エンジン３９の回転速度に応じてプロペラ４０が回転する。
エンジン３９に関連して、このエンジン３９を始動させるためのスタータモータ４５が配置されている。スタータモータ４５は、船外機ＥＣＵ１１によって制御される。また、エンジン３９のスロットルバルブ４６を作動させてスロットル開度を変化させ、エンジン３９の吸入空気量を変化させるためのスロットルアクチュエータ５１が備えられている。このスロットルアクチュエータ５１は、電動モータからなっていてもよい。このスロットルアクチュエータ５１は、スロットルバルブ４６とともに電動スロットル５５を構成している。

スロットルアクチュエータ５１の動作は、船外機ＥＣＵ１１によって制御される。また、スロットルバルブ４６の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ５７によって検出されるようになっており、その出力は、船外機ＥＣＵ１１に与えられるようになっている。エンジン３９には、さらに、クランク軸の回転を検出することによってエンジン３９の回転速度Ｎを検出するためのエンジン回転検出部４８が備えられている。

また、シフトロッド４４に関連して、ドッグクラッチ４３ｄのシフト位置を変化させるためのシフトアクチュエータ５２（クラッチ作動装置）が設けられている。このシフトアクチュエータ５２は、たとえば、電動モータからなり、船外機ＥＣＵ１１によって動作制御される。
さらに、推進ユニット３０に固定された操舵ロッド４７には、たとえば、液圧シリンダを含み、船外機ＥＣＵ１１によって制御される操舵アクチュエータ５３が結合されている。この操舵アクチュエータ５３を駆動することによって、推進ユニット３０を操舵軸３５まわりに回動させることができ、舵取り操作を行うことができる。このように、操舵アクチュエータ５３、操舵ロッド４７および操舵軸３５を含む舵取り機構５０が形成されている。この舵取り機構５０には、操舵角を検出するための操舵角センサ４９が備えられている。

また、クランプブラケット３２とスイベルブラケット３４との間には、たとえば液圧シリンダを含み、船外機ＥＣＵ１１によって制御されるトリムアクチュエータ（チルトトリムアクチュエータ）５４が設けられている。このトリムアクチュエータ５４は、チルト軸３３まわりにスイベルブラケット３４を回動させることにより、推進ユニット３０をチルト軸３３まわりに回動させる。これにより、推進ユニット３０のトリム角が変化する。

図３は、電動スロットル５５の制御に関連する構成を説明するためのブロック図である。航走制御装置２０は、ＣＰＵ（中央処理装置）およびメモリを含むマイクロコンピュータを備えていて、このマイクロコンピュータが所定のソフトウェア処理を実行することにより、実質的に複数の機能処理部として動作する。これらの複数の機能処理部には、スロットル操作部８のレバー位置検出部８ｂによって検出されるリモコンレバー８ａの操作量（以下「リモコン開度」という。）に応じて、スロットルバルブ４６の開度（スロットル開度）の目標値である目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出モジュール６１（目標スロットル開度設定手段）と、リモコン開度に対する目標スロットル開度の特性であるリモコン開度−目標スロットル開度特性（以下、「Ｒ−Ｔ特性」という。）を算出するＲ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２（目標スロットル開度特性設定手段）と、エンジン回転速度とスロットル開度との実際の特性を算出するエンジン回転速度−スロットル開度特性（以下、「Ｎ−Ｔ特性」という。）を算出するＮ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３と、Ｎ−Ｔ特性の算出のために、船外機ＥＣＵ１１からエンジン回転速度およびスロットル開度のデータを収集するデータ収集処理部６４と、船外機ＥＣＵ１１から操舵角およびシフト位置のデータを得て、船舶１が直進航行状態であるかどうかを判定する直進航行判定部６５（直進航行判定手段）と備えている。また、航走制御装置２０に備えられたメモリ内には、データ収集処理部６４によって収集されたエンジン回転速度およびスロットル開度のデータを学習データとして記憶する記憶部６０が確保されている。上記複数の機能処理部は、さらに、記憶部６０に記憶された学習データをリセットするリセット処理モジュール６６と、リモコン開度に対するエンジン回転速度の特性（リモコン開度−エンジン回転速度特性。以下、「Ｒ−Ｎ特性」という。）の目標値である目標特性を設定するための目標特性設定モジュール６７（目標特性曲線更新手段）とを備えている。また、上記複数の機能処理部は、Ｒ−Ｔ特性が変更されたときにスロットル開度の急変に伴うエンジン出力の急変を抑制するための一次遅れフィルタ６８を備えている。この実施形態では、前記データ収集処理部６４およびＮ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３などにより、エンジン特性測定手段が構成されている。

また、航走制御装置２０に備えられたメモリには、上記の記憶部６０の他に、Ｒ−Ｔ特性テーブルを記憶するＲ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍと、Ｎ−Ｔ特性テーブルを記憶するＮ−Ｔ特性テーブル記憶部６３Ｍと、目標Ｒ−Ｎ特性テーブルを記憶するＲ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍとが確保されている。Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３は、算出したＮ−Ｔ特性テーブルをＮ−Ｔ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納する。また、目標特性設定モジュール６７は、目標Ｒ−Ｎ特性をＲ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納する。Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、Ｎ−Ｔ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納されたＮ−Ｔ特性テーブルと、目標Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納された目標Ｒ−Ｎ特性テーブルとに基づき、Ｒ−Ｔ特性テーブルを算出して、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍに格納する。また、目標スロットル開度算出モジュール６１は、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍに格納されたＲ−Ｔ特性テーブルに基づいて、リモコン開度に応じた目標スロットル開度を算出する。

たとえば、少なくとも、記憶部６０、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２ＭおよびＲ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍは、不揮発性の記憶媒体によって構成しておくことが好ましい。また、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍには、たとえば、リモコン開度に対して目標スロットル開度を線形に設定するＲ−Ｔ特性テーブルを初期値として格納しておいてもよい。さらに、Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍには、たとえば、リモコン開度に対して目標エンジン回転速度を線形に対応付ける目標Ｒ−Ｎ特性を初期値として格納しておいてもよい。

図１では図示を省略してあるが、操作卓６には、リセット処理モジュール６６に対してリセット信号を与えるためのリセットスイッチ１３が設けられている。また、操作卓６に備えられた目標特性入力部９は、目標特性設定モジュール６７に対するマンマシンインタフェースを提供するものであり、入力装置１４および表示装置１５を備えている。表示装置１５は、液晶表示パネルやＣＲＴのような２次元表示装置であることが好ましい。また、入力装置１４は、たとえば、表示装置１５に表示された目標特性曲線に対して操作入力を行うためのポインティングデバイス（マウス、トラックボールおよびタッチパネルなど）や、キー入力部等を有するものであってもよい。

船外機１０を運転して船舶１を航行させている期間中において、直進航行判定部６５は、船外機１０のシフト位置が前進位置または後進位置であり、かつ、操舵角が所定の中立範囲内（たとえば中立位置から左右５度ずつの範囲内）の値である場合に、船舶１が直進航行状態であると判定する。この直進航行判定部６５が船舶１の直進航行状態を判定している期間において、データ収集処理部６４は、船外機ＥＣＵ１１からエンジン回転速度およびスロットル開度のデータを収集する。より具体的には、エンジン回転検出部４８によって検出されるエンジン回転速度およびスロットル開度センサ５７によって検出されるスロットル開度のデータの対を所定の周期ごとに船外機ＥＣＵ１１から収集し、学習データとして、記憶部６０に格納する。

Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３は、記憶部６０に格納された学習データを用いて、Ｎ−Ｔ特性テーブルを算出する。Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３によって算出されたＮ−Ｔ特性テーブルと、目標特性設定モジュール６７によって設定される目標Ｒ−Ｎ特性とに基づき、Ｒ−Ｔ特性テーブルを算出する。このＲ−Ｔ特性テーブルに従って、目標スロットル開度算出モジュール６１が目標スロットル開度を算出する。この目標スロットル開度で船外機１０の電動スロットル５５が動作することによって、リモコン開度に対するエンジン回転速度の関係は、目標Ｒ−Ｎ特性に従うことになる。

たとえば、データ収集処理部６４によって収集されて記憶部６０に格納される学習データから得られるＮ−Ｔ特性が非線形特性である場合に、目標特性設定モジュール６７により、線形な目標Ｒ−Ｎ特性が設定されるとする。この場合、Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、Ｒ−Ｔ特性を非線形に定める。すなわち、リモコン開度に対して目標スロットル開度は非線形に変化することになる。そして、スロットル開度に対してエンジン回転速度が非線形に変動することにより、結果的に、リモコン開度に対してエンジン回転速度を線形に変化させることができる。このようにして、リモコンレバー８ａの操作量とエンジン出力との関係をリニアに設定することができるので、リモコンレバー８ａの直感的な操作によってエンジン出力を容易に所望の値とすることができる。これにより、熟練していない操船者であっても、操船状況に応じてエンジン出力を適切に調整することができる。

リセット処理モジュール６６は、標準のＲ−Ｔ特性テーブルを記憶した不揮発性メモリ６６ｍを備えている。この標準のＲ−Ｔ特性テーブルは、たとえば、Ｒ−Ｔ特性を線形に定めるものである。リセット処理モジュール６６は、リセットスイッチ１３が操作されると、記憶部６０の学習データをリセット（消去）するとともに、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍに対して、不揮発性メモリ６６ｍに記憶されている標準のＲ−Ｔ特性テーブルを書き込む。これにより、Ｒ−Ｔ特性が前記標準のＲ−Ｔ特性にリセットされる。

リセット処理モジュール６６には、たとえば、船外機ＥＣＵ１１から、エンジン３９が運転中か否かに関するデータが与えられている。そして、リセット処理モジュール６６は、エンジン３９が停止状態である場合にのみ、リセットスイッチ１３からのリセット入力を受け付けて、前述のリセット処理を行う。エンジン３９が停止状態でなければ、スイッチ１３からの入力を無効化し、前記リセット処理を行わない。

以下の説明では、リモコン開度の代替指標として、リモコンレバー８ａの位置検出結果をＡ／Ｄ変換した値をさらに０〜１００％に変換した値を用いる。また、スロットル開度についても同様に、０〜１００％に変換した値を用いる。各数値の表し方が、これらに限らないことは言うまでもない。
図４は、航走制御装置２０の動作を説明するためのフローチャートである。データ収集処理部６４は、スロットル開度φの取り得る値の範囲をｍ（ｍは２以上の自然数）個の区間Ｍ₁，Ｍ₂，……，Ｍ_mに分割し、個々の区間Ｍ_iごとに学習データの個数をカウントするカウンタｃ_i（ｉ＝１,……，ｍ）と、スロットル開度φおよびエンジン回転速度Ｎの組からなる学習データ（φ，Ｎ）を保存する領域とを記憶部６０内に確保し、これらを初期化する（ステップＳ１）。前記区間Ｍ_iおよびカウンタｃ_iのイメージを図５に示す。スロットル開度φは、この例では、０％（全閉）ないし１００％（全開）で表されている。このスロットル開度φの取り得る値の全範囲０〜１００％は、この例では７つの区間Ｍ₁〜Ｍ₇に分割されている。第１の区間Ｍ₁はφ≦０、第２の区間Ｍ₂は０＜φ≦２０、第３の区間Ｍ₃は２０＜φ≦４０、第４の区間Ｍ₄は４０＜φ≦６０、第５の区間Ｍ₅は６０＜φ≦８０、第６の区間Ｍ₆は８０＜φ＜１００、第７の区間Ｍ₇はφ≧１００である。これらの第１〜第７の区間Ｍ₁〜Ｍ₇にそれぞれ対応して、カウンタｃ₁〜ｃ₇が設けられる。

データ収集処理部６４は、直進航行判定部６５によって船舶１が直進航行状態であると判定されていることを条件に（ステップＳ２）、船外機ＥＣＵ１１からスロットル開度φおよびエンジン回転速度Ｎのデータの組を取得する（ステップＳ３）。データ収集処理部６４は、スロットル開度データに基づいて、取得したデータの組をいずれの区間Ｍ_iに分類すべきかを判断する（ステップＳ４）。そして、データ収集処理部６４は、その判断結果の区間Ｍ_iに対応するカウンタｃ_iをインクリメントするとともに（ステップＳ５）、当該データを記憶部６０に格納する（ステップＳ６）。

Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３は、すべての区間のカウンタｃ₁〜ｃ₇の値が所定の下限値（この実施形態では「１」）以上かどうかを判断する（ステップＳ７）。全区間のカウンタｃ₁〜ｃ₇の値が前記下限値以上であれば、Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３は、Ｎ−Ｔ特性テーブルの算出を行う（ステップＳ８）。もしも、いずれかの区間のカウンタｃ_iの値が前記下限値に達していないときには、学習データが不足しているものと判断して、Ｎ−Ｔ特性テーブルの算出は行わない。この場合、ステップＳ２からの処理が繰り返される。

より具体的には、カウンタｃ_iの値が全区間で下限値「１」以上になっているとき、Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３は、個々の区間Ｍ_iに分類された複数の学習データに対して、次式(1)による計算を行って、個々の区間毎のエンジン回転速度の平均値Ｎ_iおよびスロットル開度の平均値φ_iを代表値データとして求める。なお、次式(1)において、φおよびＮに付したオーバーラインは、それぞれの平均値を表すものとする。

これにより、ｍ次元の平均エンジン回転速度ベクトルＮ＝［Ｎ₁，Ｎ₂，……，Ｎ_m］と、同じくｍ次元の平均スロットル開度ベクトルφ＝［φ₁，φ₂，……，φ_m］との組［Ｎ，φ］が得られる。これがＮ−Ｔ特性テーブルであり、図６に例示するように、エンジン回転速度とスロットル開度との関係を表す。この図６では、一般的なエンジンに見られるように、エンジン回転速度が、低スロットル開度域においてはスロットル開度の増加に対して比較的急激に増加し、高スロットル開度域においてはエンジン回転速度の増加に対して比較的緩慢に増加する特性の例が示されている。実データの間の特性は、必要に応じて、線形補間によって補われる。

一方、Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、リモコン開度が０％（全閉）〜１００％（全開）の範囲の値を取り得るものとしてｌ（ｌ（エル）は２以上の自然数）次元のリモコン開度ベクトルθを次式(2)で算出する（ステップＳ９）。このリモコン開度ベクトルθのｌ（エル）個の要素θ_jは、０〜１００の範囲（リモコン開度が取り得る全範囲）をｌ（エル）−１個に等分する値を有する。たとえば、ｌ（エル）＝１０１のとき、θ_j＝０，１，２，……，１００となる。

一方、目標特性設定モジュール６７によって、線形な目標Ｒ−Ｎ特性が設定される場合、リモコン開度θに対して線形に変化するｌ（エル）次元の目標エンジン回転速度ベクトルＮは、たとえば、次式(3)で与えられる。この式(3)は、平均エンジン回転速度の最小値Ｎ₁と最大値Ｎ_mとの間をｌ（エル）−１個に等分するｌ（エル）個の目標エンジン回転速度Ｎ_jを与える。なお、次式(3)において、Ｎおよびθに付した記号「＾」は、それらの目標値を表す。以下同じ。

Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、式(3)により得られる目標エンジン回転速度Ｎ_jに対応するスロットル開度φ_jを、前記Ｎ−Ｔ特性テーブルに当てはめて求める。Ｎ−Ｔ特性テーブル中に該当するデータがない場合には、Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、近傍のデータを用いた線形補間演算を行って、対応するスロットル開度を求める。これにより、ｌ（エル）次元の目標スロットル開度ベクトルφが得られる（ステップＳ１０）。目標エンジン回転速度Ｎ_jに対する目標スロットル開度φ_jの関係は、図７に示されている。

こうして、ｌ（エル）次元のリモコン開度ベクトルθおよびｌ（エル）次元の目標スロットル開度ベクトルφが得られ、これらの組（θ，φ）がＲ−Ｔ特性テーブルとして、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍに格納される（ステップＳ１１）。このＲ−Ｔ特性テーブルの一例は、図８に示されている。この例では、リモコン開度の変化に対してスロットル開度が非線形変化を示すようになっており、低開度域ではスロットル開度の急激な変化が抑制され、高開度域ではリモコン開度に対するスロットル開度の応答が上がるようになっている。このように、リモコン開度に対して目標スロットル開度を非線形に設定することによって、図６に示すような非線形特性を有するエンジン３９において、リモコン開度の変化に対してエンジン回転速度を線形に変化させることができる。

Ｒ−Ｔ特性テーブルを求めた後は、データ収集処理部６４は、さらに学習を行うべきか否か、すなわち、収集済みの学習データが十分かどうかを判断する（ステップＳ１２）。そして、さらに学習を行うべきであると判断されたときは、ステップＳ２からの処理が繰り返される。十分な学習データに基づいてＲ−Ｔ特性テーブルが求められた場合には、処理を終了する。

ステップＳ２において、船舶１が直進航行状態でないと判断されたときには、ステップＳ３〜Ｓ６の処理が省かれる。すなわち、学習データの収集が行われない。
全区間Ｍ₁〜Ｍ₇にて学習データを獲得してＲ−Ｔ特性テーブルを算出可能な状態になった場合であっても、航走中にＲ−Ｔ特性を変更すると、エンジン回転速度が突然に変動するので、乗員に不快感を与えるおそれがある。この問題は、たとえば、図９に示すように、シフト位置が中立位置、すなわちスロットル開度が全閉のときに限定して、Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３およびＲ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２による処理を行うことによって回避できる（ステップＳ１５）。また、図１０に示すように、Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３およびＲ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２による処理はスロットル開度が全閉か否かに関係なく行うこととして、目標スロットル開度算出モジュール６１が参照するＲ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍの書き換えを、スロットル開度が全閉のときに限定して行うようにしてもよい（ステップＳ１６）。

目標Ｒ−Ｎ特性を表す式(3)は、関数ｆ（θ）を用いて、次式(4)のように一般化することができる。

つまり、目標Ｒ−Ｎ特性は、線形特性に限らず、多様な特性に設定することができ、そのような目標Ｒ−Ｎ特性を適用して前述のステップＳ９〜Ｓ１１の処理を行うことによって、当該目標Ｒ−Ｎ特性を実現するためのＲ−Ｔ特性テーブルが得られる。
よって、Ｎ−Ｔ特性テーブルが学習済み（測定済み）であれば、ステップＳ９〜Ｓ１１の処理のみで、多様なＲ−Ｎ特性を実現可能である。

図１１は、リモコン開度に対する目標エンジン回転速度の特性（目標Ｒ−Ｎ特性）を非線形に設定した例を示す。この例では、低開度域において目標エンジン回転速度が低く抑えられており、中開度域においてリモコン開度に対する目標エンジン回転速度の変化が急激になり、さらに、高開度域においてリモコン開度に対する目標エンジン回転速度の変化が緩慢になるように特性が設定されている。この目標Ｒ−Ｔ特性において、リモコン開度の全区間を前記式(2)に従って等間隔に区分して、リモコン開度ベクトルθを求める。そして、個々のθ_jに対応する目標エンジン回転速度Ｎ_jを求め、目標エンジン回転速度ベクトルＮとする。この目標エンジン回転速度ベクトルＮの個々の要素Ｎ_jを、図１２に示すように、Ｎ−Ｔ特性テーブルに当てはめて、対応する目標スロットル開度φ_jを求める。これにより、リモコン開度ベクトルθに対応する目標スロットル開度ベクトルφが得られ、こうして、Ｒ−Ｔ特性テーブルが求められる。このＲ−Ｔ特性テーブルの一例が、図１３に示されている。目標Ｒ−Ｔ特性が非線形であるため、図１２において、目標エンジン回転速度ベクトルＮの要素Ｎ_jは、目標エンジン回転速度の座標軸上で不均等な間隔で並んでいる。

次に、目標特性設定モジュール６７の働きについて説明する。
図１４は、入力装置１４および表示装置１５を一体化した目標特性入力部９の一例を示す図である。表示装置１５の画面には、リモコン開度に対する目標エンジン回転速度の特性（目標Ｒ−Ｎ特性）がグラフ表示される。目標Ｒ−Ｎ特性を表す曲線において、変曲点７１が示されており、この変曲点７１よりも高開度域（リモコン開度上限（全開）まで）の特性が高速特性であり、変曲点７１よりも低開度域（リモコン開度下限（全閉）まで）の特性が低速特性である。操作者は、変曲点７１の位置を変化させ、さらに、低速特性カーブ（低速特性曲線部分）および／または高速特性カーブ（高速特性曲線部分）の形状を変更することにより、目標特性を設定する。ただし、この実施形態では、変曲点７１は、線形特性を表す直線上でのみ位置を変更できるようになっている。目標Ｒ−Ｎ特性曲線が直線である場合や、上または下に凸の部分のみを含み、実質的に変曲点を有しない場合には、変曲点７１の初期位置は、たとえば、リモコン開度の中央値（５０％）に対応する目標Ｒ−Ｎ特性曲線上に定めればよい。

入力装置１４は、表示装置１５の画面に配置されたタッチパネル７５と、このタッチパネルの操作のためのタッチペン８３と、表示装置１５の画面の側方に設けられた十字ボタン７６と、目標Ｒ−Ｎ特性の変更操作を確定するための特性変更ボタン８４と、高速特性を変化させるときに操作される高速特性ボタン８５（変更対象指定手段）とを含む。十字ボタン７６、特性変更ボタン８４および高速特性ボタン８５は、キー入力手段を構成している。

十字ボタン７６は、上下ボタン７７，７８（曲線形状変更入力手段）と、左右ボタン７９，８０（変曲点位置変更入力手段）とを備えている。この実施形態では、たとえば、十字ボタン７６の左右ボタン７９，８０を操作することにより、図１５に示すように、目標Ｒ−Ｎ特性曲線における変曲点７１を左右に移動させることができる。この実施形態では、左右ボタン７９，８０の操作により、変曲点７１は、リモコン開度に対するエンジン回転速度の線形特性を表す直線に沿って移動するようになっている。

また、十字ボタン７６の上下ボタン７７，７８の操作により、目標Ｒ−Ｎ特性曲線の形状を変化させることができるようになっている。これにより、Ｒ−Ｎ特性曲線を所望の形状に変更することができ、たとえば、Ｒ−Ｎ特性曲線を、線形特性（図１６中央図）を基準として、上に凸（図１６左図）または下に凸の曲線形状とすることができる（図１６右図）。このとき、高速特性ボタン８５を操作している状態で上下ボタン７７，７８を操作すれば、高速特性カーブの形状を変化させることができる。また、高速特性ボタン８５操作せずに、上下ボタン７７，７８を操作することにより、低速特性カーブの曲線形状を変化させることができる。

タッチパネル７５およびタッチペン８３を用いても、同様の操作を行うことができる。すなわち、タッチペン８３で変曲点７１をポイントし、タッチペン８３に設けられたクリックボタン８３Ａを押しながら変曲点７１を左右にドラッグする操作によって、線形特性を表す直線上で変曲点７１の位置を変更することができる。また、高速特性領域側におけるドラッグ操作により高速特性カーブを変更することができ、低速特性領域側におけるドラッグ操作により低速特性カーブの形状を変更することができる。このように、タッチパネル７５およびタッチペン８３は、変曲点位置変更入力手段および曲線形状変更入力手段としての機能を有する。

線形特性は、図１７に示すように、リモコン全閉（θ＝０）のときアイドリング回転速度（Ｎ₁）、リモコン全開（θ＝１００）のとき最大回転速度（Ｎ_m）となる直線で与えられる。変曲点７１のリモコン開度θ_pが定まると、このリモコン開度θ_pに対応するエンジン回転速度Ｎ_pは、次式(5)で与えられる。

変曲点（θ_p，Ｎ_p）が決まると、低速特性は（０，Ｎ₁）および（θ_p，Ｎ_p）を両端とする曲線で表され、高速特性は（θ_p，Ｎ_p）および（１００，Ｎ_m）を両端とする曲線で表される。値Ｎ₁，Ｎ_mには、上記式(1)式で求まる平均値Ｎ₁，Ｎ_mを用いればよいが、予め定めた別の値を用いてもかまわない。
高速特性および低速特性の曲線は、たとえば、次式(6)のような関数で表される。

ここでｋ_l，ｋ_hは設定パラメータであり、たとえば、０．１≦ｋ_l，ｋ_h≦１０の範囲を取るものとする。ｋ_l＝ｋ_h＝１のとき線形特性となる。
変曲点は一般にハンプ域（造波抵抗が最大となる速度域）を越えるときに用いるエンジン回転速度よりもやや低いエンジン回転速度付近（たとえば、２０００rpm前後）に設定しておくとよい。このように設定しておくことで、ハンプ域よりも低速の操船（たとえば離着岸やトローリングなどに）適した低速特性と、ハンプ域から高速にかけての操船（たとえば長距離移動など）に適した高速特性とを両立させることが可能となる．
低速特性は離着岸やトローリングなどに多用されるエンジン回転速度領域の特性であり、操作性を重視して設定されるべきである。一般には、線形特性、または大きくリモコンレバー８ａを操作してもエンジン回転速度が上昇しにくい特性に設定しておくとよい。このように設定しておくことにより、エンジン回転速度の急激な増加を回避でき、エンジン出力の微調整が容易になる。

高速特性は、高速で移動する場面や、波の高い状態での航行時のようにエンジンの高レスポンスが要求されるような場面で多用されるエンジン回転速度領域の特性である。一般には、線形特性、または僅かなリモコンレバー操作でエンジン回転速度が上昇しやすい高レスポンス特性に設定しておくとよい。このように設定しておくことで、リモコンレバー８ａを奥まで倒し込むことなく、良好なレスポンスで必要な出力が得られる。したがって、たとえば、荒れている海面で波を乗り越えるときに有効である。また、変曲点がハンプ域よりも低エンジン回転速度側に設定してあるので、容易にプレーニング状態（造波抵抗が小さくなり摩擦抵抗が支配的になる状態）に達することができる。

すでに述べたように、目標特性曲線は、線形特性を中心に上に凸または下に凸のカーブとすることができるが、この実施形態では、変曲点の前後で次のような制約１〜３を与えている。
制約１低速特性および高速特性のうちの一方の特性が上に凸に設定されているとき、他方の特性は線形または下に凸の特性しか設定できない。

制約２低速特性および高速特性のうちの一方の特性が下に凸に設定されているとき、他方の特性は線形または上に凸の特性しか設定できない。
制約３低速特性および高速特性のうちの一方の特性が線形に設定されているとき、他方の特性は上に凸、線形、下に凸の特性に設定できる。
これらは、変曲点の前後で、低速特性および高速特性の両方が上に凸または下に凸となり、特性の連続性が損なわれることを防ぐための制約である。全リモコン開度範囲で上に凸または下に凸の特性に設定したい場合は、変曲点をアイドリング回転速度、すなわちリモコン開度が０％の位置に設定し、高速特性のカーブを調整すればよい。むろん、逆に、変曲点を最大回転速度、すなわちリモコン開度が１００％の位置に設定して、低速特性のカーブを調整してもよい。

目標Ｒ−Ｎ特性曲線の設定は、停船中に行うこともできるし、航行中に行うこともできる。
図１８は、停船中（シフト位置が中立位置のとき）に目標Ｒ−Ｎ特性曲線の設定を行う際の処理を説明するためのフローチャートである。操作者は、表示装置１５に表示された目標Ｒ−Ｎ特性曲線を確認し、タッチパネル７５または十字ボタン７６を用いて特性曲線の設定操作を行う。たとえば、タッチパネル７５で変曲点７１を指定して左右に動かすと、線形特性に拘束された状態で変曲点が移動する（図１７参照）。さらに、高速特性または低速特性をタッチパネル７５で指定し、上下に動かすと、上に凸または下に凸の特性カーブが得られる（ステップＳ２１）。

操作者は、大まかな特性カーブを設定した後に、特性変更ボタン８４を押す（ステップＳ２２）。これに応答して、目標特性設定モジュール６７は、設定された目標特性テーブルを生成し、目標Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納する。Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、設定された目標特性テーブルに対してリモコン開度ベクトルθを入力し、目標エンジン回転速度ベクトルＮを算出する（ステップＳ２３）。さらに、Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２は、Ｎ−Ｔ特性テーブルに対して目標エンジン回転速度ベクトルＮを入力し、目標スロットル開度ベクトルφを算出する（ステップＳ２４）。こうして得られたベクトルの組（θ,φ）は、更新されたＲ−Ｔ特性テーブルとして、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍに格納される（ステップＳ２５）。

目標スロットル開度算出モジュール６１は、その後にリモコンレバー８ａが操作されてシフト位置が前進位置または後進位置とされたときに、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍに格納された新たなＲ−Ｔ特性テーブルに従って目標スロットル開度を設定する。これにより、操作者によって設定された目標Ｒ−Ｎ特性に従ってエンジン３９の出力（エンジン回転速度）が制御されることになる。

図１９は、航行中（シフト位置が中立位置以外のとき。より具体的にはシフト位置が前進位置または後進位置のとき）に目標Ｒ−Ｎ特性の設定を行う場合の処理を説明するためのフローチャートである。目標特性設定モジュール６７は、スロットル操作部８からの出力と現在設定されている目標Ｒ−Ｎ特性（目標Ｒ−Ｎ特性テーブル）とに基づいて、現在のリモコン開度が高速特性側の開度領域（第２領域）にあるか低速特性側の開度領域（第１領域）にあるかを判定する（ステップＳ３１）。操作者は、目標特性を上に凸方向に微調整したい場合は、図２０に示すように、リモコンレバー８ａを動かさずに、十字ボタン７６の上ボタン７７を押す（図２０では、高速特性を変更する例を示す）。上ボタン７７を一回押すごとに、ステップＳ３１での判定結果に応じて低速特性または高速特性の新たな目標特性が設定されて、上に凸の度合いの強い目標特性が目標Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納される（ステップＳ３２）。それに応じて、Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２によりＲ−Ｔ特性テーブルが再計算される（ステップＳ３３）。目標特性を下に凸方向に微調整したい場合は、リモコンレバー８ａを動かさずに、十字ボタン７６の下ボタン７８を押す。下ボタン７８を一回押すごとに、ステップＳ３１での判定結果に応じて低速特性または高速特性の新たな目標特性が設定され、下に凸の度合いの強い目標特性が目標Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納される（ステップＳ３２）。それに応じて、Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２によりＲ−Ｔ特性テーブルが再計算される（ステップＳ３３）。このように、航行中には、スロットル操作部８は、低速特性カーブまたは高速特性カーブのいずれかを形状変更対象の曲線部分として指定する変更対象指定手段として兼用される。

目標スロットル開度算出モジュール６１は、微調整後のＲ−Ｔ特性テーブルに従って目標スロットル開度を算出する。この目標スロットル開度は、１次遅れフィルタ６８を通して、船外機ＥＣＵ１１に与えられる（ステップＳ３４）。
このようにして、操船者は、船舶１を航行させている状態で、リモコンレバー８ａの操作に対するエンジン３９の挙動を確認しながら、目標特性を微調整できる。

Ｒ−Ｔ特性テーブルが航行中に変化することによってスロットル開度が急変すると、エンジン出力が急変して、乗員に違和感を与えるおそれがある。そこで、この実施形態では、スロットル開度の急激な変化を防ぐために，目標スロットル開度のステップ状の変化を鈍らせる1 次遅れフィルタ６８を設け、この１次フィルタ６８を通過した目標スロットル開度を最終的な目標スロットル開度として船外機ＥＣＵ１１に向けて出力するようにしている。１次遅れフィルタ６８は、航走中の再計算により目標特性のステップ状の変化が発生してからその影響が十分小さくなるまでの一定時間（たとえば、５秒間）だけ働くようになっている。

なお、この実施形態では１次遅れフィルタ６８を用いているが、目標スロットル開度のステップ状変化を抑制する手段は他にも考えられる。たとえば、現在のスロットル開度と再計算後の目標スロットル開度とを線形補間して、スロットル開度を現在値から目標値まで漸次的に変化させることも可能である．
図２１は、十字ボタン７６を用いて目標Ｒ−Ｎ特性テーブルを変更する際に目標特性設定モジュール６７が実行する処理の一例を説明するためのフローチャートである。目標特性設定モジュール６７は、ボタン入力の有無を監視する（ステップＳ４１）。いずれかのボタン入力が検出されると、さらに、目標特性設定モジュール６７は、十字ボタン７６の左右ボタン７９，８０が押されているか否かを判定する（ステップＳ４２）。左右ボタン７９が押されている場合は、変曲点のリモコン開度θ_pを次式(7)により更新して（ステップＳ４３）、新たなリモコン開度θ_pNEWを求める。次式(7)において、Δθは左右ボタン７９，８０を一回押したときの変化量（この実施形態では一定値）である。たとえば、右ボタン８０が押されたときのΔθの値を＋５％とし、左ボタン７９が押されたときのΔθの値の−５％に設定してもよい。

θ_pNEW = θ_p +Δθ …… (7)
目標特性設定モジュール６７は、さらに、更新された変曲点リモコン開度θ_pに対応するエンジン回転数Ｎ_pを前記式(5)によって求める（ステップＳ４４）。これにより、更新後の変曲点が定まる。
一方、ステップＳ４２において、左右ボタン７９，８０が押されていないときには、上下ボタン７７，７８が押されたことになる。この場合、目標特性設定モジュール６７は、さらに、高速特性ボタン８５が押されているかどうかを判断する（ステップＳ４５）。

高速特性ボタン８５が押されている場合には、前記式(6)の設定パラメータｋ_hを次式(8)によって得られる新たなパラメータｋ_hNEWに更新する。これによって、高速特性のカーブが更新される（ステップＳ４６）。
ｋ_hNEW＝ｋ_h+Δｋ_h …… (8)
ここでΔｋ_hは、上下ボタン７７，７８を一回押したときの変化量（この実施形態では、一定値）である。たとえば、ｋ_h≦1の場合には、上ボタン７７を押したときのΔｋ_hを−０．１に定め、下ボタン７８を押したときのΔｋ_hを＋０．１に定めてもよい。また、ｋ_h＞１の場合には、上ボタン７７を押したときのΔｋ_hを−１に定め、下ボタン７８を押したときのΔｋ_hを＋１に定めてもよい。

高速特性ボタン８５が押されていない場合は、前記式(6)の設定パラメータｋ_lを次式(9)によって得られる新たなパラメータｋ_lNEWに更新する。これによって、低速特性のカーブが更新される（ステップＳ４７）。
ｋ_lNEW＝ｋ_l+Δｋ_l …… (9)
ここでΔｋ_lは上下ボタン７７，７８を一回押したときの変化量（この実施形態では、一定値）である。たとえば、ｋ_l≦１の場合には、上ボタン７７を押したときのΔｋ_lを−０．１に定め、下ボタン７８を押したときのΔｋ_lを＋０．１に定めてもよい。また、ｋ_l＞１の場合には、上ボタン７７を押したときのΔｋ_lを−１に定め、下ボタン７８を押したときのΔｋ_lを＋１に定めてもよい。

さらに、目標特性設定モジュール６７は、特性変更ボタン８４が押されているかどうかを判断する（ステップＳ４８）。特性変更ボタン８４が押されていなければ、ステップＳ４１からの処理を繰り返し、引き続き操作者の入力を受け付け、変曲点の位置変更および／または高速・低速特性のカーブの更新を行う。
特性変更ボタン８４が押されると、目標特性設定モジュール６７は、設定された特性を目標Ｒ−Ｎ特性テーブルとして確定し（ステップＳ４９）、確定された目標Ｒ−Ｎ特性テーブルを目標Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍに格納して、目標特性設定処理を終了する。

次に、タッチパネル７５からの入力に対する目標特性設定モジュール６７の処理を説明する。タッチパネル７５への入力は、タッチペン８３で表示装置１５の画面に直接触れることで行えるが、同様の操作は、マウスなどのポインティングデバイスを用いても行うことができる。
表示装置１５の表示画面は、図２２に示すように、３つの領域に分割できる。すなわち、変曲点のリモコン開度θ_p を中心とした所定の範囲である変曲点操作領域、その左側の低速特性操作領域、および変曲点操作量域の右側の高速特性操作領域である。より具体的には、各領域は、次のように定められる。

低速特性操作領域０≦θ＜θ_p−５
変曲点操作領域 θ_p−５≦θ≦θ_p＋５
高速特性操作領域 θ_p＋５＜θ≦１００
図２３は、目標特性設定モジュール６７によるタッチパネル７５からの入力に対する処理の一例を説明するためのフローチャートである。目標特性設定モジュール６７は、まず、表示装置１５の画面上に表示されたカーソル９０（図２２参照）の位置（タッチペン８３で押さえている位置、または最後に押さえた位置）を検出する（ステップＳ５１）。さらに、目標特性設定モジュール６７は、タッチペン８３に備えられたクリックボタン８３Ａが、ドラッグ操作のために押されているか否かを判定する（ステップＳ５２）。クリックボタン８３Ａが押されていなければ、ステップＳ５１に戻り、クリックボタン８３Ａが押されている場合には、カーソル９０の画面上での現在位置をメモリ（図示せず）に記憶する（ステップＳ５３）。

カーソル９０の現在位置が記憶されると、目標特性設定モジュール６７は、その位置が、上記３つの領域、すなわち、低速特性操作領域、変曲点操作領域および高速特性操作領域の何れの領域にあるかを判断する（ステップＳ５４）。カーソル位置が変曲点操作領域にある場合は、変曲点位置更新処理（ステップＳ５５）を行い、カーソル位置が低速特性操作領域にある場合には、低速特性カーブ更新処理（ステップＳ５６）を行い、カーソル位置が高速特性操作領域にある場合には高速特性カーブ更新処理（ステップＳ５７）を行う。

変曲点位置更新処理（ステップＳ５５）では、目標特性設定モジュール６７は、前記メモリに記憶されたカーソル位置からタッチペン８３によるドラッグ操作（クリックボタン８３Ａを押したままタッチペン８３の位置を画面上で変更する操作）によってカーソル９０の移動がされた場合に、カーソル位置の上下方向の変位量は無視し、カーソル位置の左右方向の変位量のみを検出する。そして、目標特性設定モジュール６７は、検出された変位量に応じて前記変曲点７１のリモコン開度θ_pを更新し、対応するエンジン回転数Ｎ_pを(5)式により求める。こうして変曲点７１が変更される。

低速特性カーブ更新処理（ステップＳ５６）では、目標特性設定モジュール６７は、前記メモリに記憶されたカーソル位置からタッチペン８３によるドラッグ操作によってカーソル９０の移動がされた場合に、カーソル位置の左右方向の変位量は無視し、カーソル位置の上下方向の変位量のみを検出する。そして、目標特性設定モジュール６７は、検出された変位量に応じて前記パラメータｋ_lを更新する。こうして、低速特性カーブが変更される。

高速特性カーブ更新処理（ステップＳ５７）でも同様に、目標特性設定モジュール６７は、前記メモリに記憶されたカーソル位置からタッチペン８３によるドラッグ操作によってカーソル９０の移動がされた場合に、カーソル位置の左右方向の変位量は無視し、カーソル位置の上下方向の変位量のみを検出する。そして、目標特性設定モジュール６７は、検出された変位量に応じて前記パラメータｋ_hを更新する。こうして、高速特性カーブが変更される。

目標特性設定モジュール６７は、変曲点位置更新処理（ステップＳ５５）、低速特性カーブ更新処理（ステップＳ５６）または高速特性カーブ更新処理（ステップＳ５７）の後、特性変更ボタン８４が押されているかどうかを判定する（ステップＳ５８）。特性変更ボタン８４が押されていなければ、ステップＳ５１からの処理を繰り返す。これにより、操作者は、引き続き目標Ｒ−Ｎ特性テーブルの変更を行うことができる。一方、特性変更ボタン８４が押されると、目標特性設定モジュール６７は、目標特性テーブルを確定し、これを目標Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部６７Ｍに保存する（ステップＳ５９）。これに応じて、Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６２によって、更新後の目標Ｒ−Ｎテーブルに応じたＲ−Ｔ特性テーブルが算出される。

このように、この実施形態によれば、タッチパネル７５および／または十字ボタン７６などを用いた直感的な操作によって、操作者が、リモコン開度に対するエンジン回転速度の目標特性を容易に設定することできる。また、同様の操作により、設定済みの目標特性の変更も容易に行うことができる。これにより、リモコンレバー８ａの操作と、エンジン回転速度の変化とを個々の操船者のフィーリングに適合させることができる。その結果、船舶１の操船が容易になり、操船者の習熟度によらずに、適切な操船を行うことができる。

なお、目標特性設定モジュール６７によって設定された目標Ｒ−Ｎ特性をメモリに複数個登録可能としておき、船舶１が置かれた状況に応じて、または操船者の好みに応じて、予め登録された複数の目標特性からいずれか１つを選択して読み出し、この選択された目標特性を適用できるようにしてもよい。
図２４は、この発明の他の実施形態に係る航走制御装置の構成を説明するためのブロック図である。この図２４において、前述の図３に示された各部に対応する部分には、図３の場合と同一の参照符号を付して示す。この実施形態では、データ収集処理部６４は、直進航行判定部６５によって直進航行状態であると判定されているときに、船外機ＥＣＵ１１からエンジン回転速度Ｎのデータを収集するとともに、スロットル操作部８の出力であるリモコン開度θのデータを収集し、これを学習データとして記憶部６０に格納する。この記憶部６０に格納されたエンジン回転速度Ｎおよびリモコン開度θのデータは、Ｎ−Ｒ特性テーブル算出モジュール９５によって対応付けられ、エンジン回転速度−リモコン開度特性（Ｎ−Ｒ特性）テーブルが算出される。このＮ−Ｒ特性テーブルは、Ｎ−Ｒ特性の実測値を表すものであり、Ｎ−Ｒ特性テーブル記憶部９６に格納される。

Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール６３は、Ｒ−Ｔ特性テーブル記憶部６２Ｍから現在のＲ−Ｔ特性テーブルを読み出し、これと前記実測されたＮ−Ｒ特性テーブルとに基づいてＮ−Ｔ特性テーブルを算出し、Ｎ−Ｔ特性テーブル記憶部６３Ｍに格納する。
この他の構成および処理は前述の第１の実施形態の場合と同様である。
このように、この実施形態では、エンジン回転速度Ｎおよびリモコン開度θを学習データとして測定し、これに基づいて、所望の目標Ｒ−Ｎ特性を実現できる。この実施形態では、データ収集処理部６４およびＮ−Ｒ特性テーブル算出モジュール９５などにより、エンジン特性測定手段が構成されている。

以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、船舶１に一つの船外機１０が備えられた構成を例にとって説明したが、船舶１の船尾３に複数個（たとえば２個）の船外機を搭載した構成の船舶に対しても、この発明を同様に適用することができる。
また、前述の第１の実施形態では、スロットル開度が取りうる全範囲を区分した複数の区間の全てについて測定値が得られることを条件に（図４のステップＳ７）Ｒ−Ｔ特性テーブルを求めるようにしているが、たとえば、スロットル全閉（０％）およびスロットル全開（１００％）の区間Ｍ₁，Ｍ₇についての測定値が得られることを条件にＲ−Ｔ特性テーブルの算出を許容することとしてもよい。これにより、目標Ｒ−Ｎ特性に近似したＲ−Ｔ特性テーブルを速やかに得ることができる。そして、その後に他の区間についての測定データを加味してＲ−Ｔ特性が修正されていくことによって、操作量−エンジン回転速度特性を、目標Ｒ−Ｎ特性へと高精度に収束させていくことができる。

その他、特許請求の範囲に記載した発明の範囲で種々の設計変更が可能である。

この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための概念図である。船外機の構成を説明するための図解的な断面図である。電動スロットルの制御に関連する構成を説明するためのブロック図である。航走制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。エンジン回転速度−スロットル開度特性の測定を説明するための図である。エンジン回転速度−スロットル開度特性の算出例を示す図である。リモコン開度−エンジン回転速度特性の目標特性に対応したエンジン回転速度を、測定したエンジン回転速度−スロットル開度特性に当てはめて、目標スロットル開度を求める処理を説明するための図である。リモコン開度−目標スロットル開度特性の一例を示す図である。リモコン開度−目標スロットル開度の変更に伴う乗員の不快感を抑制するための処理の一例を示すフローチャートである。リモコン開度−目標スロットル開度の変更に伴う乗員の不快感を抑制するための処理の他の例を示すフローチャートである。リモコン開度に対する目標エンジン回転速度特性を非線形に設定した例を示す図である。図１１の目標エンジン回転速度を、測定したエンジン回転速度−スロットル開度特性に当てはめて、目標スロットル開度を求める処理を説明するための図である。図１２の処理によって求められたリモコン開度−目標スロットル開度特性の一例を示す図である。入力装置および表示装置を一体化した目標特性入力部の一例を示す図である。目標特性曲線における変曲点の操作を説明するための図である。目標特性曲線における曲線形状の変形操作を説明するための図である。線形特性を表す直線およびその上での変曲点の移動を説明するための図である。停船中に目標特性曲線の設定を行う際の処理を説明するためのフローチャートである。航行中に目標特性の設定を行う場合の処理を説明するためのフローチャートである。リモコンレバーおよび十字ボタンを用いた目標特性微調整操作を説明するための図である。十字ボタンを用いて目標特性テーブルを変更する際の処理例を説明するためのフローチャートである。タッチパネルを用いて目標特性テーブルを変更する際における操作領域の分類を説明するための図である。タッチパネルを用いて目標特性テーブルを変更する際の処理例を説明するためのフローチャートである。この発明の他の実施形態に係る航走制御装置の構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１船舶
２船体
３船尾
４船首
５中心線
６操作卓
７ステアリング操作部
７ａステアリングホイール
８スロットル操作部
８ａリモコンレバー
８ｂレバー位置検出部
９目標特性入力部
１０船外機
１１船外機ＥＣＵ
１３リセットスイッチ
１４入力装置
１５表示装置
２０航走制御装置
３０推進ユニット
３１取り付け機構
３２クランプブラケット
３３チルト軸
３４スイベルブラケット
３５操舵軸
３６トップカウリング
３７アッパケース
３８ロアケース
３９エンジン
４０プロペラ
４１ドライブシャフト
４２プロペラシャフト
４３シフト機構
４３ａ駆動ギヤ
４３ｂ前進ギヤ
４３ｃ後進ギヤ
４３ｄドッグクラッチ
４４シフトロッド
４５スタータモータ
４６スロットルバルブ
４７操舵ロッド
４８エンジン回転検出部
４９操舵角センサ
５０舵取り機構
５１スロットルアクチュエータ
５２シフトアクチュエータ
５３操舵アクチュエータ
５４トリムアクチュエータ
５５電動スロットル
５７スロットル開度センサ
６０記憶部
６１目標スロットル開度算出モジュール
６２Ｒ−Ｔ特性テーブル算出モジュール
６２ＭＲ−Ｔ特性テーブル記憶部
６３Ｎ−Ｔ特性テーブル算出モジュール
６３ＭＮ−Ｔ特性テーブル記憶部
６４データ収集処理部
６５直進航行判定部
６６リセット処理モジュール
６６ｍ不揮発性メモリ
６７目標特性設定モジュール
６７Ｍ目標Ｒ−Ｎ特性テーブル記憶部
６８１次フィルタ
７１変曲点
７５タッチパネル
７６十字ボタン
７７上ボタン
７８下ボタン
７９左ボタン
８０右ボタン
８３タッチペン
８３Ａクリックボタン
８４特性変更ボタン
８５高速特性ボタン
９０カーソル
９５Ｎ−Ｒ特性テーブル算出モジュール
９６Ｎ−Ｒ特性テーブル記憶部

Claims

電動スロットルを有するエンジンを駆動源として推進力を発生する推進力発生手段によって船体に推進力を与える船舶のための航走制御装置であって、
前記エンジンの出力を調整するために操船者によって操作される操作部材の操作量とエンジン回転速度との関係である操作量−エンジン回転速度特性の目標特性を表す目標特性曲線を記憶する目標特性記憶手段と、
この目標特性記憶手段に記憶された目標特性曲線の形状を変更するために操作者によって操作される目標特性変更入力手段と、
この目標特性変更入力手段からの入力に応じて、前記目標特性記憶手段に記憶された目標特性曲線を更新する目標特性曲線更新手段とを含み、
前記目標特性変更入力手段は、
前記目標特性記憶手段に記憶された目標特性曲線の変曲点位置を変更するために操作者によって操作される変曲点位置変更入力手段と、
前記目標特性曲線において前記変曲点の一方側の曲線部分である低速特性曲線部分および前記変曲点の他方側の曲線部分である高速特性曲線部分の一方または両方の形状を変更するために操作者によって操作される曲線形状変更入力手段とを含み、
前記曲線形状変更入力手段は、前記低速特性曲線部分および高速特性曲線部分のうちの何れが形状変更対象の曲線部分であるかを指定する変更対象指定手段を含み、
前記変更対象指定手段は前記操作部材を含み、
前記目標特性曲線更新手段は、前記操作部材の操作量が前記低速特性曲線部分に対応する第１領域および前記高速特性曲線部分に対応する第２領域の何れに属するかを判定し、前記操作部材の操作量が前記第１領域に属するときは前記低速特性曲線部分を前記曲線形状変更手段からの入力に応じて更新し、前記操作部材の操作量が前記第２領域に属するときは前記高速特性曲線部分を前記曲線形状変更手段からの入力に応じて更新する、航走制御装置。
前記目標特性記憶手段に記憶されている目標特性曲線に従う操作量−エンジン回転速度特性が得られるように、前記操作部材の操作量に応じて前記電動スロットルの目標スロットル開度を設定する目標スロットル開度設定手段をさらに含む、請求項１記載の航走制御装置。
前記目標特性変更入力手段は、上下左右方向の入力が可能なキー入力手段を含む、請求項１または２記載の航走制御装置。
前記目標特性曲線を表示する表示装置をさらに備え、
前記目標特性変更入力手段は、前記表示装置の画面上に設けられたタッチパネルを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の航走制御装置。
前記目標特性曲線更新手段は、前記変曲点位置変更入力手段からの入力に応じて、前記目標特性曲線上の変曲点を、前記操作部材の操作量に対して線形に変化するエンジン回転速度を規定する所定の線形特性直線上において移動させるものである、請求項１〜４のいずれかに記載の航走制御装置。
船体と、
この船体に取り付けられ、電動スロットルを有するエンジンを駆動源として推進力を発生する推進力発生手段と、
請求項１〜５のいずれかに記載の航走制御装置とを含む、船舶。