JP5547993B2 - 船外機の制御装置 - Google Patents

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の間の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）。また、上記したような変速機に加え、船体に対するトリム角を調整可能なトリム角調整機構（具体的には、電動モータや油圧シリンダなどからなるパワーチルトトリムユニット）を備える船外機も知られている。

特開２００９−１９０６７１号公報

ところで、トリム角調整機構の動作を制御してトリム角を調整する際、その制御に異常が生じる場合がある。例えば船外機が障害物（例えば水面に浮遊するゴミなど）を巻き込むなどしてその動作が停止してしまうことがある。そのような場合にトリム角調整機構の制御を継続すると、例えば電動モータがロック状態となって故障（焼損）するなどの不具合が発生する恐れがあった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、変速機とトリム角を調整可能なトリム角調整機構とを備えると共に、トリム角調整機構の制御に異常が生じたとき、トリム角調整機構が故障するのを防止す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と、船体に対するトリム角を調整可能なトリム角調整機構とを備える船外機の制御装置において、前記トリム角調整機構を制御するトリム角調整機構制御手段と、前記トリム角調整機構の制御に異常が発生したか否か判定する異常判定手段とを備えると共に、前記トリム角調整機構制御手段は、前記異常判定手段によって前記異常が発生したと判定されるとき、前記トリム角調整機構の制御を停止すると共に、前記異常判定手段は、前記トリム角を検出するトリム角検出手段を備え、前記トリム角調整機構制御手段によって前記トリム角調整機構が制御されるとき、前記検出されたトリム角が所定時間以上継続して同一である場合、前記異常が発生し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、トリム角を調整可能なトリム角調整機構を制御し、トリム角調整機構の制御に異常が発生したか否か判定すると共に、異常が発生したと判定されるとき、トリム角調整機構の制御を停止するように構成、即ち、トリム角調整機構の制御を継続しないように構成したので、例えば電動モータがロック状態になるなどの不具合が発生することはなく、よってトリム角調整機構が故障するのを防止することができる。

また、トリム角を検出し、トリム角調整機構が制御されるとき、検出されたトリム角が所定時間以上継続して同一である場合、トリム角調整機構の制御に異常が発生したと判定するように構成したので、前記異常が発生し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とトリム角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に示すトリムアップ実行判定処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図５に示すトリムダウン実行判定処理のサブ・ルーチン・フロー・チャートである。 図５から図８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）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２２と、船外機１０の船体１２に対するチルト角およびトリム角をチルトアップ／ダウンおよびトリムアップ／ダウンによって調整可能なパワーチルトトリムユニット（トリム角調整機構。以下「トリムユニット」という）２４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。

トリムユニット２４は、チルト角調整用の油圧シリンダ２４ａと、トリム角調整用の油圧シリンダ２４ｂと、油圧シリンダ２４ａ，２４ｂに図示しない油圧回路を介して接続されるチルト／トリム角調整用の電動モータ２４ｃとを一体的に備え、電動モータ２４ｃの駆動によって油圧シリンダ２４ａ，２４ｂに作動油を供給し、油圧シリンダ２４ａ，２４ｂを伸縮させることで、スイベルケース１４がチルティングシャフト１６を回転軸として回転させられ、船外機１０はチルトアップ／ダウンあるいはトリムアップ／ダウンさせられる。

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。

プロペラシャフト４４は、トリムユニット２４の初期状態（トリム角θが初期角度の状態）において、その軸線４４ａが船舶１の進行方向に対して略平行となるように配置される。また、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、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。

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。

図４を参照しつつ説明すると、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２２，２４ｃ，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、フォワード位置あるいはリバース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。

チルティングシャフト１６の付近にはトリム角センサ（トリム角検出手段。具体的には、ロータリエンコーダなどの回転角センサ）１０４が配置され、船外機１０のトリム角θ（船体１２に対する船外機１０のピッチ軸回りの回転角）に応じた出力を生じる。また、チルト／トリム角調整用の電動モータ２４ｃの付近には電流センサ（駆動電流検出手段）１０６が設けられ、電動モータ２４ｃの駆動電流Ｉに応じた出力を生じる。

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１２２が設けられる。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、レバー１２２の位置に応じた信号を出力する。

操縦席１１２付近であって船体１２の重心位置には、船体１２に作用する加速度を検出する加速度センサ１２６が配置される。加速度センサ１２６は、船体１２の上下方向（重力軸方向）などに作用する加速度を示す出力を生じる。

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１３０が操船者に手動操作自在に設けられる。スイッチ１３０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１１６，１２４，１２６およびスイッチ１３０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２２，４０，９２の動作を制御すると共に、変速機４６の変速制御とトリムユニット２４を制御してトリム角θを調整するトリム角制御を行う。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の変速制御動作とトリム角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。同図に示す如く、Ｓ１００において変速機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。この判断は、ニュートラルスイッチ１００からオン信号が出力されているか否か検出することで行う。Ｓ１００で否定されるとき（インギヤ時）は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を検出（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う。具体的にはスロットル開度の変化量ＤＴＨが負値に設定された減速判定用の所定値ＤＴＨａ（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、減速が指示されたと判定する。

Ｓ１０６で否定されるときはＳ１０８に進み、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Ｓ１０８の判断は通例肯定されてＳ１１０に進む。

Ｓ１１０においてはクランク角センサ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、Ｓ１１２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Ｓ１１４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Ｓ１１４の判断は通例肯定されてＳ１１６に進み、エンジン回転数ＮＥが第１の所定回転数ＮＥ１以上か否か判断する。この第１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は第１の所定回転数ＮＥ１未満であるため、Ｓ１１６の判断は否定されてＳ１１８に進む。Ｓ１１８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肯定されてＳ１２０に進む。

Ｓ１２０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、Ｓ１０４で検出されたスロットル開度の変化量ＤＴＨと加速判定用の所定値ＤＴＨｂとを比較し、変化量ＤＴＨが所定値ＤＴＨｂ以上のとき、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、即ち、加速が指示されたと判定する。従って、所定値ＤＴＨｂは、減速判定用の所定値ＤＴＨａに比して大きい値（正値）で、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。

Ｓ１２０で否定、即ち、エンジン３０に対して加速／減速の指示がないときはＳ１２２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Ｓ１２４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、Ｓ１２０で肯定されるときはＳ１２６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Ｓ１２８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、スロットル開度の変化量ＤＴＨが加速判定用の所定値ＤＴＨｂ以上で、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Ｓ１１８で否定されてＳ１２０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までの通常運転時は変速段を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。

次いでＳ１３０に進み、トリムアップ許可フラグ（初期値０）のビットを１にセットし、プログラムを終了する。即ち、トリムアップ許可フラグのビットが１にセットされることはスロットル開度の変化量ＤＴＨが加速判定用の所定値ＤＴＨｂ以上で、変速機４６の変速段が１速に変速され、後述する如くエンジン回転数ＮＥに応じて行われるトリムアップの実行が許可されていることを、０にリセットされることは例えばエンジン３０に対して減速が指示されるなど、トリムアップの必要がないことを意味する。

変速機４６の変速段を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は第１の所定回転数ＮＥ１に到達し、よってＳ１１６の判断で肯定されてＳ１３２以降の処理に進む。従って、第１の所定回転数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。

Ｓ１３２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、エンジン回転数の変化量ＤＮＥの絶対値を第１の既定値ＤＮＥ１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、既定値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。

Ｓ１３２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Ｓ１３４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、Ｓ１３６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。

Ｓ１３６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Ｓ１１４で否定されてＳ１３８に進む。このように、Ｓ１３８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。

Ｓ１３８では、スイッチ１３０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。Ｓ１３８で否定されるときはＳ１４０に進み、船体１２にピッチング（縦揺れ）が発生しているか否か判定する。

ピッチングの発生の判定は、加速度センサ１２６の出力に基づいて行われる。具体的には、加速度センサ１２６の出力に基づいて船体１２の上下方向に作用する振動加速度Ｇｚを検出（算出）し、振動加速度Ｇｚの絶対値と許容範囲とを比較し、Ｇｚが許容範囲にない状態が連続して複数回（例えば２回）検出されたとき、ピッチングが発生したと判定する。許容範囲は、船体１２の上下方向の振動が比較的少なく、船体１２にピッチングが生じていないと判定できるような範囲、例えば０〜０．５Ｇの範囲に設定される。

Ｓ１４０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Ｓ１４２に進んでトリムアップ許可フラグのビットを０にリセットする。次いでＳ１４４に進み、トリム角センサ１０４の出力に基づいて現在のトリム角θを検出、換言すれば、船体１２にピッチングが発生した時点のトリム角θを検出して記憶し、Ｓ１４６に進んで記憶されたトリム角θから既定角度（例えば３ｄｅｇ）を減算した値を学習トリム角θａ（後述）として決定する。

そしてＳ１４８に進み、学習トリム判定フラグ（初期値０）のビットを１にセットしてプログラムを終了する。即ち、このフラグが１にセットされることは学習トリム角θａが決定されたことを意味する。

他方、Ｓ１３８で肯定されるときはＳ１５０に進み、エンジン回転数ＮＥが第２の所定回転数ＮＥ２以上か否か判断する。第２の所定回転数ＮＥ２は、第１の所定回転数ＮＥ１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。

Ｓ１５０で肯定されるときはＳ１５２に進み、Ｓ１３２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、エンジン回転数の変化量ＤＮＥの絶対値を第２の既定値ＤＮＥ２と比較し、既定値ＤＮＥ２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、既定値ＤＮＥ２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とされる。

Ｓ１５２で否定、またはＳ１５０で否定されるときは前述のＳ１４０に進む一方、Ｓ１５２で肯定されるときはＳ１５４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の変速段を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Ｓ１５６に進み、２速変速フラグのビットを０にリセットし、Ｓ１５８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。尚、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、Ｓ１０８で否定されて、Ｓ１５４からＳ１５８の処理を実行して３速のままプログラムを終了する。

また、Ｓ１０６で肯定されるときはＳ１６０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、Ｓ１６２，Ｓ１６４，Ｓ１６６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にリセットする。

次いでＳ１６８に進み、トリムアップ許可フラグのビットを０にリセットし、Ｓ１７０に進んでトリムダウン許可フラグ（初期値０）のビットを１にセットする。即ち、このトリムダウン許可フラグのビットが１にセットされることはスロットル開度の変化量ＤＴＨが減速判定用の所定値ＤＴＨａ未満で、後述するトリムダウンの実行が許可されていることを、０にリセットされることはトリムダウンの必要がないことを意味する。

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、Ｓ１００で肯定されてＳ１７２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５フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１２に進み、船外機１０のトリムアップを実行すべきか否かの判定処理を行う。

図７は、そのトリムアップ実行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においてトリム角センサ１０４の出力に基づいてトリム角θを検出（算出）し、Ｓ２０２に進んで電流センサ１０６の出力から電動モータ２４ｃの駆動電流Ｉを検出（算出）する。

次いでＳ２０４に進み、学習トリム判定フラグのビットが０か否か判断する。このフラグは初期値が０であるため、Ｓ２０４の処理を最初に実行するときは肯定されてＳ２０６に進み、トリムアップ許可フラグのビットが１か否か判断する。

Ｓ２０６で否定されるときはトリムアップの必要がないことから、Ｓ２０８に進み、トリムアップを停止、正確にはトリムアップを行わない。一方、Ｓ２０６で肯定されるとき、具体的には、スロットル開度の変化量ＤＴＨが加速判定用の所定値ＤＴＨｂ以上で、変速機４６の変速段を１速に変速している状態のときはＳ２１０に進み、エンジン回転数ＮＥが１速での加速が終了して変速段を１速から２速に戻す直前の状態を示しているか否か判断する。

具体的には、エンジン回転数ＮＥを、変速段を１速から２速に戻すしきい値である第１の所定回転数ＮＥ１より低い値に設定される第３の所定回転数ＮＥ３と比較し、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ３以上のとき、１速での加速が終了して変速段を１速から２速に戻す直前の状態と判断する。従って、所定回転数ＮＥ３は、加速終了直前と判断できるような値、例えば５０００ｒｐｍに設定される。

Ｓ２１０で否定されるときはトリムアップを開始するタイミングではないため、Ｓ２０８に進み、トリムアップを実行することなくプログラムを終了する。他方、Ｓ２１０で肯定されるときはＳ２１２以下に進み、トリムユニット２４の制御に異常が生じたか否か判定する。

具体的にＳ２１２では、トリムユニット２４の動作を制御（ここではトリムアップ）しているにもかかわらず、トリム角θが所定時間（例えば１ｓｅｃ）以上継続して同一か否か、換言すれば、所定時間以上変化しないか否か判断する。Ｓ２１２の処理を最初に実行するときは、トリムアップ開始前であるため否定されてＳ２１４に進む。

Ｓ２１４では、電動モータ２４ｃに過大な電流が流れる異常が生じたか否か判定する。より具体的には、電動モータ２４ｃの駆動電流Ｉと所定電流Ｉａとを比較し、駆動電流Ｉが所定電流Ｉａ以上の場合、異常が生じたと判定する。従って、所定電流Ｉａは、駆動電流Ｉがその値以上であるとき、電動モータ２４ｃに異常が生じていると判定できる値（例えば３０Ａ）に設定される。

Ｓ２１４で否定、即ち、トリムユニット２４の制御に異常が生じていないときはＳ２１６に進み、トリムユニット２４を動作させてトリムアップを実行する、正確にはトリムアップを開始する。

他方、トリムアップを開始した後のプログラム実行時にＳ２１２あるいはＳ２１４で肯定されるときはＳ２０８に進んでトリムユニット２４の制御（ここではトリムアップ）を停止する。このように、トリムユニット２４の制御に異常が発生したか否か判定、詳しくは、トリムユニット２４が制御されるとき、トリム角θが所定時間以上継続して同一である場合、あるいは電動モータ２４ｃの駆動電流Ｉが所定電流Ｉａ以上の場合、異常が発生したと判定すると共に、異常が発生したと判定されるとき、トリムユニット２４の制御を停止する。

また、Ｓ２０４で否定されるとき、即ち、上記した処理において船体１２にピッチングが発生して学習トリム角θａが決定されるときはＳ２１８に進んでトリム角θが学習トリム角θａを超えているか否か判断する。

学習トリム角θａは、Ｓ１４６で述べたようにピッチングが発生した時点のトリム角θから既定角度を減算して得た値であることから、Ｓ２１８の処理を最初に実行するときは、トリム角θは学習トリム角θａを既に超えているため、肯定されてＳ２２０に進み、トリムアップを停止する。

尚、トリムアップを停止した後、例えば後述するトリムダウンによってトリム角θを初期角度（具体的には０ｄｅｇ）に戻した場合について説明すると、学習トリム判定フラグのビットは既に１にセットされているため、次回以降のプログラムループにおいては、Ｓ２０４で否定されてＳ２１８の処理を実行することとなる。

トリム角θが初期角度のときはＳ２１８の判断は否定され、Ｓ２０６〜Ｓ２１６に進み、エンジン回転数ＮＥやトリム角θ、駆動電流Ｉに基づいてトリムアップを実行すべきか否か判定する。そして、Ｓ２１６でトリムアップが開始され、トリム角θが学習トリム角θａに到達すると、Ｓ２１８で肯定されてＳ２２０に進んでトリムアップを停止する。

このときの学習トリム角θａは、以前のプログラム実行時に船体１２にピッチングが発生したときのトリム角θから既定角度を減算して得た値（別言すれば、ピッチングが発生する前のトリム角に相当する値）であることから、上記の如くトリム角θが学習トリム角θａに到達するときにトリムアップを停止することで、過度なトリムアップによって生じるピッチングなどの不具合を回避することができる。

また、加速時に変速機４６で１速が選択されると共に、エンジン回転数ＮＥが第３の所定回転数ＮＥ３以上のとき、トリムアップを開始してトリム角θが所定角度（学習トリム角θａ）となるようにトリムユニット２４の動作を制御するように構成したので、加速が終了して変速段を１速から２速に戻す前にトリムアップを開始でき、船速は上昇する。

図５フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１４に進み、船外機１０のトリムダウンを実行すべきか否かの判定処理を行う。

図８は、そのトリムダウン実行判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図８に示すように、Ｓ３００においてトリムダウン許可フラグのビットが１か否か判断する。Ｓ３００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、別言すれば、スロットル開度の変化量ＤＴＨが減速判定用の所定値ＤＴＨａ未満のときはＳ３０２に進み、トリム角θが初期角度か否か判断する。

Ｓ３０２で否定されるときはＳ３０４以下に進み、前記したＳ２１２以下と同様、トリムユニット２４の制御に異常が生じたか否か判定する。具体的にＳ３０４では、トリムユニット２４の動作を制御（ここではトリムダウン）しているにもかかわらず、トリム角θが所定時間（例えば１ｓｅｃ）以上継続して同一か否か判断する。Ｓ３０４の処理を最初に実行するときは、未だトリムダウン開始前であるため否定されてＳ３０６に進む。

Ｓ３０６では、Ｓ２１４と同様、電動モータ２４ｃの駆動電流Ｉが所定電流Ｉａ以上か否か判断し、所定電流Ｉａ以上の場合、電動モータ２４ｃに過大な電流が流れる異常が生じたと判定する。Ｓ２１４で否定、即ち、トリムユニット２４の制御に異常が生じていないときはＳ３０８に進み、トリムダウンを開始してトリム角θが初期角度となるように（トリム角θを初期角度に戻すように）トリムユニット２４の動作を制御する。

他方、トリムダウンを開始した後のプログラム実行時にＳ３０４あるいはＳ３０６で肯定されるときはＳ３１０に進んでトリムユニット２４の制御（ここではトリムダウン）を停止し、Ｓ３１２に進んでトリムダウン許可フラグのビットを０にリセットし、プログラムを終了する。このように、トリムダウンもトリムアップのときと同様、トリムユニット２４の制御に異常が発生したか否か判定すると共に、異常が発生したと判定されるとき、トリムユニット２４の制御を停止する。

尚、異常が発生せずにトリム角θが初期角度になると、Ｓ３０２で肯定されて前述のＳ３１０，Ｓ３１２の処理を行う。

図９は上記した処理のうち、トリムユニット２４の制御に異常が生じたときの動作を説明するタイム・チャートである。

以下説明すると、先ず時刻ｔ０からｔ１の通常運転時において変速機４６の変速段を２速に設定し（Ｓ１２２）、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においてスロットル開度の変化量ＤＴＨが加速判定用の所定値ＤＴＨｂ以上のとき（Ｓ１２０）、即ち、エンジン３０に対して加速が指示されるとき、２速から１速に変速する（Ｓ１２６）。

その後も加速が継続されてエンジン回転数ＮＥが徐々に上昇し、時刻ｔ２において第３の所定回転数ＮＥ３以上になると、トリムユニット２４の動作を制御して船外機１０のトリムアップを開始する（Ｓ２１０，Ｓ２１６）。トリムアップ実行中、時刻ｔ３で例えば電動モータ２４ｃの駆動電流Ｉが所定電流Ｉａ以上になった場合、トリムユニット２４の制御に異常が発生したと判定してその制御を停止、具体的にはトリムアップを停止する（Ｓ２１４，Ｓ２０８）。尚、異常が発生しない場合は、図９に想像線で示す如く、トリム角θが学習トリム角θａとなるまでトリムアップを行う。

また、エンジン回転数ＮＥがさらに上昇して第１の所定回転数ＮＥ１以上で（Ｓ１１６）、かつエンジン回転数の変化量ＤＮＥが第１の既定値ＤＮＥ１未満と判断されるときは（Ｓ１３２。時刻ｔ４）、異常発生の有無にかかわらず、変速段を１速から２速へ変速する（Ｓ１３４）。

次いでトリムダウン時の動作について説明すると、時刻ｔ５において操船者によってシフト・スロットルレバー１２２が操作され、スロットル開度の変化量ＤＴＨが減速判定用の所定値ＤＴＨａ未満のとき（Ｓ１０６，Ｓ１７０）、トリムユニット２４の動作を制御して船外機１０のトリムダウンを開始する（Ｓ３００，Ｓ３０８）。

トリムダウン実行中、時刻ｔ６で例えば電動モータ２４ｃの駆動電流Ｉが所定電流Ｉａ以上になった場合、トリムユニット２４の制御に異常が発生したと判定してその制御（具体的にはトリムダウン）を停止する。尚、異常が発生しない場合は、想像線で示すように、トリム角θが初期角度となるまでトリムダウンを行う。

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と、船体１２に対するトリム角θを調整可能なトリム角調整機構（パワーチルトトリムユニット）２４とを備える船外機の制御装置において、前記トリム角調整機構２４を制御するトリム角調整機構制御手段と（ＥＣＵ１１０。Ｓ１２，Ｓ１４）、前記トリム角調整機構２４の制御に異常が発生したか否か判定する異常判定手段と（ＥＣＵ１１０。Ｓ２１２，Ｓ２１４，Ｓ３０４，Ｓ３０６）を備えると共に、前記トリム角調整機構制御手段は、前記異常判定手段によって前記異常が発生したと判定されるとき、前記トリム角調整機構２４の制御を停止すると共に、前記異常判定手段は、前記トリム角θを検出するトリム角検出手段（トリム角センサ１０４，ＥＣＵ１１０。Ｓ２００）を備え、前記トリム角調整機構制御手段によって前記トリム角調整機構２４が制御されるとき（具体的には、トリム角調整機構２４が制御されてトリムアップ／ダウンがなされるとき）、前記検出されたトリム角θが所定時間以上継続して同一である場合、前記異常が発生したと判定する如く構成した（Ｓ２０８，Ｓ２１２，Ｓ３０４，Ｓ３１０）。

このように、トリム角調整機構２４の制御に異常が発生したと判定されるとき、トリム角調整機構２４の制御を停止するように構成、即ち、トリム角調整機構２４の制御を継続しないように構成したので、例えば電動モータ２４ｃがロック状態になるなどの不具合が発生することはなく、よってトリム角調整機構２４が故障するのを防止（回避）することができる。

また、前記異常判定手段は、前記トリム角θを検出するトリム角検出手段（トリム角センサ１０４，ＥＣＵ１１０。Ｓ２００）を備え、前記トリム角調整機構制御手段によって前記トリム角調整機構２４が制御されるとき（具体的には、トリム角調整機構２４が制御されてトリムアップ／ダウンがなされるとき）、前記検出されたトリム角θが所定時間以上継続して同一である場合、前記異常が発生したと判定する如く構成したので（Ｓ２０８，Ｓ２１２，Ｓ３０４，Ｓ３１０）、制御に異常が発生したことを正確に判定することができる。

尚、上記においては、船外機を例にとって説明したが、変速機とパワーチルトトリムユニット（トリム角調整機構）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、所定時間、所定電流Ｉａ、減速／加速判定用の所定値ＤＴＨａ，ＤＴＨｂ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、１２ 船体、２４ パワーチルトトリムユニット（トリム角調整機構）、２４ｃ 電動モータ、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、１０４ トリム角センサ（トリム角検出手段）、１０６ 電流センサ（駆動電流検出手段）、１１０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (1)

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と、船体に対するトリム角を調整可能なトリム角調整機構とを備える船外機の制御装置において、
   ａ．前記トリム角調整機構を制御するトリム角調整機構制御手段と、
   ｂ．前記トリム角調整機構の制御に異常が発生したか否か判定する異常判定手段と、
   を備えると共に、前記トリム角調整機構制御手段は、前記異常判定手段によって前記異常が発生したと判定されるとき、前記トリム角調整機構の制御を停止すると共に、前記異常判定手段は、前記トリム角を検出するトリム角検出手段を備え、前記トリム角調整機構制御手段によって前記トリム角調整機構が制御されるとき、前記検出されたトリム角が所定時間以上継続して同一である場合、前記異常が発生したと判定することを特徴とする船外機の制御装置。

Images