JP5840262B1 - 船舶のアイドル回転数制御装置および船舶のアイドル回転数制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価なシステム構成で、減速運転からアイドル運転に移行する場合などに生じる回転落ちやエンストを防止できるとともに、アイドル回転数維持に必要なトルク変化やプロペラ負荷の変化を吸収し、すばやく目標回転数に安定させる。【解決手段】エンジン状態の検出結果に基づいてエンジン回転数を目標回転数に収束させるように制御する制御部（３０）を備え、制御部は、減速走行判定部（３１４）と、減速走行判定部による判定結果、およびニュートラルＳＷにより検出されたシフト状態に応じて、基本トルク率を補正するための走行負荷補正信号を算出する走行負荷補正算出機能部（３１５）とを含み、走行負荷補正算出機能部は、走行負荷補正を行った後のエンジン回転数の挙動により、エンジン回転数が目標回転数を基に算出された閾値より大きく、かつエンジン回転数が上昇していることを検出した場合には、走行負荷補正信号を０にリセットする。【選択図】図３

Description

本発明は、船舶に搭載される内燃機関のアイドル時において、エンジン回転数を適正に制御する船舶のアイドル回転数制御装置および船舶のアイドル回転数制御方法に関する。

電子制御式のエンジンでは、所定のアイドル条件が整った時に、エンジンに供給する空気量を制御し、エンジン回転数を所定値に制御するアイドル回転数制御技術が、従来からよく知られている。この種の技術では、アイドル運転時の目標回転数と実回転数との差に応じ、フィードバック制御により、その差がなくなるように、吸気調整弁にて空気量を制御している。

また、船舶の減速走行時、あるいはエンジンのシフト状態に応じても、エンジンの回転数を適正に保つように制御する必要がある。このように、船外機特有の使用時にも対応するようなアイドル回転数制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５２８９８５４号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述した従来のアイドル回転数制御装置は、エンジンがアイドル運転時において、エンジンを目標回転数に定常運転するために、エンジン負荷に見合った空気量の供給を行い、かつ、目標回転数と実回転数との差がなくなるようにフィードバック制御を行っている。

しかしながら、船舶の場合、シフト状態、アイドル時の目標回転数、あるいはアイドル時の船舶速度などにより、エンジンにかかる負荷が大きく異なる。特に、走行中（ギアインで前進）で船舶速度が高い状態（例えば、５０ｋｍ／ｈ以上）で、スロットルを閉じてアイドル状態にするような減速運転を行った場合には、船舶の速度は、すぐには下がらず、この間、プロペラが水流にて駆動されているため、エンジンは、プロペラより駆動される。

このような場合、エンジンがアイドル状態であっても、エンジン回転数は、アイドル時の目標回転数よりかなり高くなる。この状態で回転数フィードバックを実施した場合、回転数を低下させるために、回転数フィードバック補正にてエンジンに供給する空気量を絞り過ぎてしまう。そして、この状態でシフトをニュートラルにすると、プロペラによるエンジン駆動力がなくなり、また、アイドルを維持する空気量が不足するため、エンストが発生する場合がある。

上記のように、プロペラからの駆動のような外乱によるフィードバック発散に起因したエンストを回避するためには、回転数フィードバックゲイン設定を上げることができない。そのため、アイドル回転数制御装置の安定性と、減速などの過渡時の応答性とを両立させることが困難であった。

また、船舶特有の使用用途により、装着されるプロペラの大きさ・形状が船舶ごとに異なる場合が多い。このため、プロペラの種類によりアイドルでの前進時や後進時の走行負荷（トルク）も変わる。よって、設定値によるエンジン出力トルクと目標回転数を維持するために必要なトルクとの間に差が生じる場合がある。この場合には、回転数に偏差が生じるため、これを回転数フィードバックにて吸収する構成としている。

また、前進走行中にスロットルをアイドルに戻し、かつ、シフト状態をニュートラルとした場合には、プロペラによるエンジン駆動がない。このため、エンジン回転数は、スムーズに目標回転数に収束できる。しかしながら、前進する船舶速度が速い状態でシフト位置を後進とした場合には、水流にてプロペラが順方向（前進）に回されている。このため、逆方向に回転（後進）させるために、エンジンにかかるプロペラ負荷が大きい。従って、船舶速度が速い場合には、エンジンの出力トルクと釣り合わず、エンストが発生しやすいといった問題がある。

また、エンジンのシフト状態（ニュートラル、ギアイン［前進］、ギアイン［後進］）を検出するためにシフト位置検出センサを用い、シフト位置に応じて空気量を補正することで、減速時のシフト操作によるエンストを回避するシステムが、従来技術として提案され、実用化されている。しかしながら、小型の船外機では、コスト的な問題、あるいは搭載性の問題のより、シフト位置検出センサの使用が難しく、ギアイン、またはニュートラルの検出だけが可能なニュートラルＳＷの使用が一般的である。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、小型の船舶であっても、安価なシステム構成で、減速運転からアイドル運転に移行する場合、あるいは船舶速度がある状態でシフトを後進に切り換えた場合などに生じる回転落ちやエンストを防止できるとともに、アイドル回転数維持に必要なトルク変化やプロペラ負荷の変化を吸収し、すばやく目標回転数に安定させることができる船舶のアイドル回転数制御装置および船舶のアイドル回転数制御方法を得ることを目的とする。

本発明に係る船舶のアイドル回転数制御装置は、船舶に搭載されるエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部と、エンジンの暖機状態を検出するエンジン温度検出部と、エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル運転状態検出部と、エンジンのシフト状態がニュートラル、またはギアインであるかを検出するニュートラルＳＷと、エンジン回転数検出部、エンジン温度検出部、アイドル運転状態検出部、およびニュートラルＳＷのそれぞれの検出結果で規定されるエンジン状態に基づいて、エンジンがアイドル状態のときのエンジン状態を基に、エンジン回転数を目標回転数に収束させるように制御する制御部とを備えたエンジンのアイドル回転数制御装置において、制御部は、エンジン回転数、シフト状態および目標回転数に基づいて模擬船速を算出する模擬船速算出機能部と、模擬船速と、アイドル時の目標回転数に対応する目標船舶速度との偏差または比率を算出し、算出結果に基づいてエンジンが船舶の走行状態によりプロペラにて回転させられているか、または自力にて回転しているかを判定する減速走行判定部と、エンジンがアイドル状態のときにエンジンを目標回転数にて定常運転させるために必要な、エンジンの最大トルクに対し発生させるトルクの割合である基本トルク率を、ニュートラルＳＷにより検出されたシフト状態、エンジン温度検出部により検出されたエンジンの暖機状態、および目標回転数を基に算出する基本トルク率算出機能部と、目標回転数とエンジン回転数との偏差がなくなるように基本トルク率を補正する回転数フィードバック補正信号を出力する回転数フィードバック補正算出機能部と、回転数フィードバック補正信号に基づいてトルク率学習補正信号を算出するトルク率学習補正算出機能部と、減速走行判定部による判定結果、およびニュートラルＳＷにより検出されたシフト状態に応じて、基本トルク率を補正するための走行負荷補正信号を算出する走行負荷補正算出機能部と、基本トルク率、回転数フィードバック補正信号、トルク率学習補正信号、および走行負荷補正信号に基づいて、目標トルク率を算出する目標トルク率算出機能部と、目標トルク率を発生させるために必要な目標空気量を算出する目標空気量算出機能部と、目標空気量に基づいてエンジンに供給される吸入空気量を調整する吸入空気量調整機能部とを有し、走行負荷補正算出機能部は、走行負荷補正を行った後のエンジン回転数の挙動により、エンジン回転数が目標回転数を基に算出された閾値より大きく、かつエンジン回転数が上昇していることを検出した場合には、走行負荷補正信号を０にリセットするものである。

また、本発明に係る船舶のアイドル回転数制御方法は、船舶に搭載されるエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部と、エンジンの暖機状態を検出するエンジン温度検出部と、エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル運転状態検出部と、エンジンのシフト状態がニュートラル、またはギアインであるかを検出するニュートラルＳＷと、エンジン回転数検出部、エンジン温度検出部、アイドル運転状態検出部、およびニュートラルＳＷのそれぞれの検出結果で規定されるエンジン状態に基づいて、エンジンがアイドル状態のときのエンジン状態を基に、エンジン回転数を目標回転数に収束させるように制御する制御部とを備えるエンジンのアイドル回転数制御装置において実行されるエンジンのアイドル回転数制御方法であって、制御部において、エンジン回転数、シフト状態および目標回転数に基づいて模擬船速を算出する模擬船速算出ステップと、模擬船速と、アイドル時の目標回転数に対応する目標船舶速度との偏差または比率を算出し、算出結果に基づいてエンジンが船舶の走行状態によりプロペラにて回転させられているか、または自力にて回転しているかを判定する減速走行判定ステップと、エンジンがアイドル状態のときにエンジンを目標回転数にて定常運転させるために必要な、エンジンの最大トルクに対し発生させるトルクの割合である基本トルク率を、ニュートラルＳＷにより検出されたシフト状態、エンジン温度検出部により検出されたエンジンの暖機状態、および目標回転数を基に算出する基本トルク率算出ステップと、目標回転数とエンジン回転数との偏差がなくなるように基本トルク率を補正する回転数フィードバック補正信号を出力する回転数フィードバック補正算出ステップと、回転数フィードバック補正信号に基づいてトルク率学習補正信号を算出するトルク率学習補正算出ステップと、減速走行判定ステップによる判定結果、およびニュートラルＳＷにより検出されたシフト状態に応じて、基本トルク率を補正するための走行負荷補正信号を算出する走行負荷補正算出ステップと、基本トルク率、回転数フィードバック補正信号、トルク率学習補正信号、および走行負荷補正信号に基づいて、目標トルク率を算出する目標トルク率算出ステップと、目標トルク率を発生させるために必要な目標空気量を算出する目標空気量算出ステップと、目標空気量に基づいてエンジンに供給される吸入空気量を調整する吸入空気量調整ステップとを有し、走行負荷補正算出ステップは、走行負荷補正を行った後のエンジン回転数の挙動により、エンジン回転数が目標回転数を基に算出された閾値より大きく、かつエンジン回転数が上昇していることを検出した場合には、走行負荷補正信号を０にリセットする補正量キャンセル処理ステップを含むものである。

本発明によれば、補正直後のエンジン回転数の挙動により、回転速度が吹け上がる前に補正量をキャンセルすることを可能とする走行負荷補正算出機能を有することにより、小型の船舶であっても、安価なシステム構成で、減速運転からアイドル運転に移行する場合、あるいは船舶速度がある状態でシフトを後進に切り換えた場合などに生じる回転落ちやエンストを防止できるとともに、アイドル回転数維持に必要なトルク変化やプロペラ負荷の変化を吸収し、すばやく目標回転数に安定させることができる船舶のアイドル回転数制御装置および船舶のアイドル回転数制御方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における先の図１に示す船外機内のエンジンを示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置におけるＥＣＵ内の動作機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の基本トルク率算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の基本トルク率算出機能部に格納される基本トルク率マップの特性を説明するグラフである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の目標回転速度算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の目標回転速度算出機能部に格納される基本目標回転速度マップの特性を説明するグラフである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の模擬船速算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の船速負荷比率算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の走行負荷補正算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の回転フィードバックＩ補正算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の回転フィードバックＰ補正算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内のトルク率Ｆ学習補正算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内のトルク率Ｎ学習補正算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の目標トルク率算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の充填効率算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の充填効率算出機能部に格納される充填効率補正マップの特性を説明するグラフである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の目標空気量算出機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の吸入空気量調整機能部による一連処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ内の吸入空気量調整機能部に格納されるＩＳＣバルブ流量特性マップの特性を説明するグラフである。

以下、本発明の船舶のアイドル回転数制御装置および船舶のアイドル回転数制御方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。

実施の形態１．
本発明を具体的に説明する前に、本発明による船舶のアイドル回転数制御装置で実行される制御内容について、まず始めに概説する。本発明は、エンジン回転数を目標回転数に維持させるために必要なエンジントルク、具体的にはエンジンが発生できる最大トルクに対する、発生させたいトルクの割合（以降の説明では、この割合のことをトルク率と称す）、にて適合データを設定し、制御するものである。

シフト状態がニュートラル位置で、エンジンを所定回転数で定常運転するために必要なトルク率は、エンジンのフリクションにより変わる。そして、このエンジンのフリクションは、エンジンの温度と、定常運転する回転数とにより決まるものである。よって、目標回転数とエンジン温度をパラメータとしたマップデータを備え、エンジン負荷に見合ったトルク率データを、ＥＣＵ内メモリにあらかじめ設定している。

また、シフト位置状態によっても、必要トルク率は、異なる。このため、ニュートラル、ギアインごとに必要なトルク率のマップを備えている。この結果、シフト位置状態、エンジン温度、目標回転数を基に、マップ演算にて必要なトルク率の算出を行い、基本トルク率の算出を行う。

また、エンジンの機差ばらつきや経年変化によるエンジン・吸気系特性変化を吸収するために、目標回転数と実回転数との偏差に基づき、偏差がなくなるように基本トルク率をフィードバック補正する。このフィードバック補正を、所定の条件時に学習記憶し、基本トルク率の補正を常時あるいは定期的に行うものとし、上述したフィードバック補正と並行して、基本トルク率の補正を行う。

また、走行状態がニュートラルからギアインへ切り替わったときは、模擬船速に応じてエンジントルクを増やす側に走行負荷補正を行う。この走行負荷補正量は、模擬船速と目標回転数の比率、あるいは模擬船速と目標回転数の偏差を基に、マップ補間にて算出されるものとする。

このような基本トルク率の算出・補正、および走行負荷補正に基づいて、目標トルク率を算出し、エンジンより発生させるトルクの算出を行う。

また、走行負荷補正量は、模擬船速が所定値以上でなければ算出せず、例えば、停船状態からのギアインでは、走行負荷補正は入らない。そのため、操船者の意図しない船の飛び出し感や回転数の上昇などは発生しない。

また、後進側で全開運転した直後に、ニュートラルあるいは前進方向へシフト位置を切り替えた場合には、ニュートラルＳＷのみでは、シフト位置Ｆ、Ｒの区別がつかないため、走行負荷補正が有効となってしまう。この結果、このような場合には、前進方向への補正量が増加し、エンジン回転数の吹け上がりや船の飛び出し感が懸念される。

そこで、こういった状況では、エンジン回転数の挙動で、回転数が目標回転数から算出される閾値より大きく、回転変動が所定値以上であれば、走行負荷補正値を即無効とし、その後の回転数の吹け上がりを防止する。

また、船速がある状態での、前進運転から後進運転への切り替え時には、エンスト防止のための走行負荷補正が算出され、一時的に補正量が増加される。しかしながら、この場合でも、エンジン回転が吹け上がる判定をすると、補正量を無効とし、エンジン挙動を安定させる。

次に、アイドル時の点火時期を所定値とした場合に「目標トルク率＝エンジンの充填効率」と仮定し、目標トルク率から基本充填効率を求める。そして、このときのエンジンの実点火時期にて基本充填効率の補正を行う。

実点火時期と所定値との偏差に基づき、あらかじめ設定されたマップデータにより、進角側の場合には小さくなるように、他方、遅角側の場合には大きくなるように補正することで、目標充填効率の算出を行う。この目標充填効率と、目標回転数と、エンジン排気量と、空気密度より、エンジンに供給すべき空気量を算出し、この空気量が供給できるように、吸入空気量調整部の制御を行う。

上記方法による本発明の技術的特徴をまとめると、以下のようになる。
・目標回転数やエンジン温度より、エンジンで発生させる基本トルク率を算出する。
・経年変化などによるエンジンや吸気系の特性ずれによる回転偏差分は、トルク率学習補正にて吸収する。
・シフト位置変化によるエンジンにかかる負荷変動分は、走行負荷補正にて吸収する。
・また、その他要因による回転変動は、回転フィードバック制御にて吸収する。
以上の技術的特徴を実現する構成を備えることで、本発明による船舶のアイドル回転数制御装置は、目標のエンジン回転数に素早く制御することができる。

また、本発明のさらなる技術的特徴をまとめると、以下のようになる。
・エンジン回転数を一次なまし処理して船舶速度を予測算出し、かつニュートラルＳＷ状態に応じて、なまし係数を切替る。また、アイドル状態か否かでエンジン回転数とアイドル時の目標回転数とを切り替える。この結果、船舶速度を検出するセンサを別途設置しなくとも、船舶速度を近似算出することを可能にする。

・また、船舶速度とエンジン回転数との偏差または比率から、船舶が減速状態であるか否かを判断する。そして、ニュートラルＳＷがギアインで減速状態と判断した場合には、エンジンがアイドル状態であっても回転フィードバックを停止とする。これにより、減速時にエンジントルク（空気量）を低下させ過ぎることをなくし、エンストを防止することができる。

・また、アイドル時にエンジン回転数を目標回転数に維持するために、基本トルク率で制御し、実回転数と目標回転数の偏差を基に、トルク率をフィードバック補正し、偏差がなくなった時のフィードバック補正値を基に、トルク率学習補正値（Ｎ）を算出する構成としている。そして、まずは、シフト位置がニュートラルの状態にて学習を行い、エンジン・吸気系特性のばらつきや、経年変化による特性変化分を吸収するように、基本トルク率を補正する。また、このニュートラルでの学習値は、シフト状態に関係なく、常時補正するものとする。

・次に、ニュートラルでの学習が完了している状態で、アイドルかつ、ニュートラルＳＷがギアイン状態で、上述したフィードバック補正を行い、偏差がなくなった時のフィードバック補正値を基に、トルク率学習補正値（Ｆ）を算出し、ニュートラルＳＷがギアイン時は、常時補正する構成とする。このような構成を備えることで、船外機に装着されるプロペラ負荷の違いによる回転変動分を吸収し、フィードバックだけで行うよりも応答性のよい回転数制御を可能とし、安定性も向上させることができる。

そこで、上述した技術的特徴を実現するための本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照して、以下に詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置の全体構成を示す概略図である。内燃機関（以下、「エンジン」と称す）、シャフト、プロペラなどが一体化された推進機関１０（以下、「船外機１０」と称す）は、船舶（小型船）１１の船尾に装着される。

操船席には、スロットルレバー１２が配置され、スロットルレバー１２は、スロットルケーブル１３を介して船外機１０内のリンク機構（図示せず）を経てスロットルバルブに連結され、スロットルバルブの開度量（吸入空気量）を調節する。また、スロットルレバー１２は、シフトケーブル１４を介して船外機１０内のリンク機構（図示せず）およびギア機構（図示せず）を経て、シフト位置（前進／中立／後進）を設定する。

図２は、本発明の実施の形態１における先の図１に示す船外機１０内のエンジンを示す概略図である。図２に示すエンジンには、吸気管２０を介して空気が吸入される。そして、この吸入空気は、スロットルバルブ２１を介して流量が調整されつつ、インテークマニホールド２２を流れる。インテークマニホールド２２の燃焼室直前には、インジェクタ２３が配置され、ガソリン燃料を噴射する。

吸入空気は、噴射されたガソリン燃料と混合され、混合気を形成し、各気筒燃焼室に流入し、スパークフラグ２４で点火されて燃焼する。そして、燃焼後の排気ガスは、エキゾーストマニホールド２５を流れ、エンジン外に放出される。

スロットルバルブ２１には、エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル運転状態検出部としてのスロットル開度センサ３１が接続され、スロットルバルブシャフトの回転に応じてスロットル開度に比例した信号（スロットル開度信号）を出力する。スロットル開度信号よりスロットルバルブ２１が全閉か否かを判定することで、エンジンがアイドル状態であるか否かの検出を行うことができる。

スロットルバルブ２１の下流には、絶対圧センサ３２が配置され、吸気管絶対圧ＰＢ（エンジン負荷）に応じた信号を出力する。一方、スロットルバルブ２１の上流には、吸気温センサ３３が配置され、吸入空気温度ＡＴに比例した信号を出力する。

また、エキゾーストマニホールド２５には、オーバーヒートセンサ３４が配置され、エンジン排気温度に比例した信号を出力する。さらに、その付近のシリンダブロックの適宜位置には、エンジンの暖機状態を検出するエンジン温度検出部としての壁温センサ３５が配置され、エンジン冷却壁温ＷＴに比例した信号を出力する。

ＩＳＣ（Ｉｄｏｌ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブ２６は、アイドル運転時において、アイドル状態を保持するための空気量をコントロールする。空気量が必要な場合には、ＳＴＥＰ数減少指令によりＩＳＣバルブ２６を縮める方向に動かし、スペース２７を広げて入り込む空気量を増加させる。一方、空気量を絞り込む場合には、ＳＴＥＰ数増加指令によりＩＳＣバルブ２６を伸ばす方向に動かし、スペース２７をバルブにて埋め、入り込む空気量を減少させる。このようにＩＳＣバルブが制御されることにより、アイドル状態の保持を実現する。

また、シフトリンク機構付近には、ギアボックス３７内にエンジンのシフト位置状態がニュートラル、またはギアイン状態（前進または後進）のいずれであるかを検出する負荷検出部としてのニュートラルＳＷが配置されている。そして、このニュートラルＳＷは、操作されたシフト位置（中立／前進または後進）に応じた信号を出力し、この出力信号により、エンジン負荷が検出される。

上記した各種センサは、信号線を介して制御部としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０に送られる。また、クランクシャフトを介して取り付けているフライホイール２８の付近には、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部として機能するクランク角センサ３６が配置され、クランク角度信号を出力し、ＥＣＵ３０に送出する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３６から出力されたクランク角度信号に基づいて、エンジン回転速度ＮＥを算出する。

また、図２において、起動した電動式燃料ポンプ４１は、燃料タンク４０から燃料をインジェクタ２３へ、ＥＣＵ３０で算出した燃料量を供給する。また、燃料ポンプ４１は、燃圧調整機構４２を有しており、所定の燃圧以上とならないように、不要な燃料は、燃料配管（リターン)を介して燃料タンク４０に戻される。ＥＣＵ３０は、事前に演算した燃料供給量に基づき、インジェクタ２３を駆動すると同時に、エンジンに必要な燃料量を算出し、この燃料量を供給できるように燃料ポンプ４１を駆動する。

次に、図３は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置におけるＥＣＵ３０内の動作機能ブロック図である。そこで、先の図１および図２に示された船舶のアイドル回転数制御装置の具体的な動作を、この図３に示すＥＣＵ３０の動作機能ブロック図を参照して、詳細に説明する。

図３において、ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３６から算出されるエンジン回転速度ＮＥ３０１と、壁温センサ３５からのシリンダ壁温ＷＴ３０２と、ニュートラルＳＷからのシフト位置ニュートラルＳＷ３０３とを入力して、これらの入力に基づいて、各種の算出機能を果たす。

すなわち、ＥＣＵ３０は、基本トルク率算出機能部３１１、目標回転速度算出機能部３１２、模擬船速算出機能部３１３、船速負荷比率算出機能部３１４、走行負荷補正算出機能部３１５、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７、回転偏差算出機能部３１８、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０、目標トルク率算出機能部３２１、充填効率算出機能部３２２、目標空気量算出機能部３２３、および吸入空気量調整機能部３２４を備えて構成されている。

基本トルク率算出機能部３１１は、シリンダ壁温ＷＴ３０２、シフト位置ニュートラルＳＷ３０３、および後述する目標回転速度ＮＯＢＪに基づいて、エンジンがアイドル状態のときにエンジンを目標回転数にて定常運転させるために必要なエンジンの最大トルクに対し発生させるトルクの割合である、基本トルク率Ｔｑｂａｓｅを算出する。

目標回転速度算出機能部３１２は、シリンダ壁温ＷＴ３０２から目標回転速度ＮＯＢＪを算出する。

模擬船速算出機能部３１３は、エンジン回転速度ＮＥ３０１、シフト位置ニュートラルＳＷ３０３、および目標回転速度ＮＯＢＪに基づいて、模擬船速を算出する、船舶走行速度検出部に相当する。

船速負荷比率算出機能部３１４は、模擬船速、および目標回転速度ＮＯＢＪに基づいて、船速負荷比率を算出することで、エンジンが船舶の走行状態によりプロペラにて回転させられているか、または自力にて回転しているかを判断する、減速走行判定部に相当する。

走行負荷補正算出機能部３１５は、船速負荷比率、およびシフト位置ニュートラルＳＷに基づいて、走行負荷補正信号ｔｑｒｆを算出する。

回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６および回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７は、エンジン回転速度ＮＥ３０１、シフト位置ニュートラルＳＷ３０３、目標回転速度ＮＯＢＪ、および模擬船速に基づいて、回転フィードバックＩ補正信号ｔｑｆｂおよび回転フィードバックＰ補正信号ｔｑｆｂｐをそれぞれ算出する。

回転偏差算出機能部３１８は、目標回転速度ＮＯＢＪとエンジン回転速度ＮＥの絶対値を回転偏差Ｎｅａｂｓとして算出する。

トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９およびトルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、シリンダ壁温ＷＴ３０２、シフト位置ニュートラルＳＷ３０３、回転フィードバックＩ補正信号ｔｑｆｂ、および回転偏差信号Ｎｅａｂｓに基づいて、トルク率Ｆ学習補正信号ｔｑｌｒｆおよびトルク率Ｎ学習補正信号ｔｑｌｒｎをそれぞれ算出する。

なお、ここでは、シフト位置ニュートラルＳＷ３０３が「ギアイン」の場合に、エンジン負荷のばらつき分（Ｆ分の学習量）として学習を実施し、シフト位置ニュートラルＳＷ３０３が「Ｎ」の場合に、エンジン無負荷分（Ｎ分の学習量）として学習を実施する。

目標トルク率算出機能部３２１は、基本トルク率Ｔｑｂａｓｅ、回転フィードバックＩ補正信号ｔｑｆｂ、回転フィードバックＰ補正信号ｔｑｆｂｐ、トルク率Ｆ学習補正信号ｔｑｌｒｆ、トルク率Ｎ学習補正信号ｔｑｌｒｎ、および走行負荷補正信号ｔｑｒｆに基づいて、目標トルク率ＴＱを算出する。

充填効率算出機能部３２２は、目標トルク率ＴＱ、および目標点火時期信号ＡＤＶ３３１に基づいて、充填効率ＱＢを算出する。

目標空気量算出機能部３２３は、充填効率ＱＢ、目標回転速度ＮＯＢＪ、あらかじめ設定されている排気量データＸＤＩＳＰＬＡＣＥ３３２、およびあらかじめ設定されている標準大気密度ＸＤＥＮＳＩＴＹ３３３に基づいて、目標空気量ＱＯＢＪを算出する。

そして、最終段に設けられた吸入空気量調整機能部３２４は、目標空気量算出機能部３２３で算出された目標空気量が、エンジンに供給できるようなＩＳＣバルブ開度の設定を行うことで、エンジンに供給される吸入空気量を調整する、吸入空気量調整部に相当する。

次に、ＥＣＵ３０が有する各機能部３１１〜３２４のそれぞれの一連処理について、フローチャートを用いて、個別に説明する。

（基本トルク率算出機能）
図４は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の基本トルク率算出機能部３１１による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図４は、目標回転速度を維持するために必要な基本トルク率Ｔｑｂａｓｅを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ４０１において、基本トルク率算出機能部３１１は、シフト位置＝ギアインであるか否かを判断する。そして、基本トルク率算出機能部３１１は、ステップＳ４０１において、シフト位置＝ギアインであると判断した場合には、ステップＳ４０２に進み、基本トルク率「Ｆ」マップＴＩＱＢＦを検索して、基本トルク率Ｔｑｂａｓｅを設定する。

一方、基本トルク率算出機能部３１１は、ステップＳ４０１において、シフト位置＝ギアインでないと判断した場合には、ステップＳ４０３に進み、シフト位置＝Ｎ（中立）なので、基本トルク率「Ｎ」マップＴＩＱＢＮを検索して、基本トルク率Ｔｑｂａｓｅを設定する。

ここで、基本トルク率マップＴＩＱＢＦおよびＴＩＱＢＮは、目標回転速度ＮＯＢＪと、シリンダ壁温ＷＴと，基本トルク率との対応関係を規定する３次元マップとして構成されている。図５は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の基本トルク率算出機能部３１１に格納される基本トルク率マップの特性を説明するグラフである。基本トルク率マップとして、各シフト位置に応じて、ＴＩＱＢＦ、ＴＩＱＢＮが備えられ、各マップには、目標回転速度ＮＯＢＪ（図５の横軸では、目標回転数で表示）とシリンダ壁温ＷＴに応じた基本トルク率Ｔｑｂａｓｅとの対応関係が定められている。

（目標回転速度算出機能）
図６は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の目標回転速度算出機能部３１２による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図６は、目標回転速度ＮＯＢＪを設定するフローチャートである。

ステップＳ６０１において、目標回転速度算出機能部３１２は、基本目標回転速度マップＴＩＮＯＢＪを検索してシリンダ壁温ＷＴに応じた値として、目標回転速度ＮＯＢＪを設定する。図７は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の目標回転速度算出機能部３１２に格納される基本目標回転速度マップＴＩＮＯＢＪの特性を説明するグラフである。図７に示すように、基本目標回転速度マップＴＩＮＯＢＪは、シリンダ壁温ＷＴと目標回転数との対応関係を規定する２次元マップとして構成されている。

（模擬船速算出機能）
図８は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の模擬船速算出機能部３１３による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図８は、模擬船速ＳＮＥを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ８０１において、模擬船速算出機能部３１３は、シフト位置＝ギアイン、または、シフト位置＝Ｎかつスロットル全閉のいずれかであるか否かを判断する。そして、模擬船速算出機能部３１３は、ステップＳ８０１において、シフト位置＝ギアイン、または、シフト位置＝Ｎかつスロットル全閉のいずれかであると判断した場合には、ステップＳ８０２に進み、下式に従って模擬船速ＳＮＥを設定する。
模擬船速ＳＮＥ＝フィルタゲイン１×前回の模擬船速ＳＮＥ［ｉ−１］
＋（１−フィルタゲイン１）×回転速度ＮＥ

一方、模擬船速算出機能部３１３は、ステップＳ８０１において、シフト位置＝ギアイン、または、シフト位置＝Ｎかつスロットル全閉のいずれでもないと判断した場合には、ステップＳ８０３に進み、下式に従って模擬船速ＳＮＥを設定する。
模擬船速ＳＮＥ＝フィルタゲイン２×前回の模擬船速ＳＮＥ［ｉ−１］
＋（１−フィルタゲイン２）×目標回転速度ＮＯＢＪ

すなわち、模擬船速算出機能部３１３は、模擬船速を、エンジン回転数またはアイドル時の目標回転数をなまし処理して算出し、かつシフト位置状態に応じて、なまし係数を切り替えるようにしている。なお、ここでの「なまし処理」とは、模擬船速の今回値が前回値から急激に変化しないように、滑らかに変化させていく処理を意味している。

（船速負荷比率算出機能）
図９は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の船速負荷比率算出機能部３１４による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図９は、船速負荷比率Ｄｓｐｄを設定するフローチャートである。

ステップＳ９０１において、船速負荷比率算出機能部３１４は、模擬船速ＳＮＥ÷目標回転速度ＮＯＢＪの結果を、船速負荷比率Ｄｓｐｄとして設定する。ただし、この際、船速負荷比率Ｄｓｐｄは、係数１．０を最小値として設定される。

なお、ここでは、船速負荷比率算出機能部３１４は、模擬船速ＳＮＥと目標回転速度ＮＯＢＪとの比を求めることで、エンジンがプロペラにて回転させられているか、または自力で回転しているか、の判定を行っている。しかしながら、船速負荷比率算出機能部３１４は、このような比の代わりに、模擬船速ＳＮＥと目標回転速度ＮＯＢＪとの偏差を求めることによって、同様にして、エンジンがプロペラにて回転させられているか、または自力で回転しているか、の判定を行うことができる。

（走行負荷補正算出機能）
図１０は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の走行負荷補正算出機能部３１５による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１０は、走行負荷補正信号ｔｑｒｆを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ１００１において、走行負荷補正算出機能部３１５は、
シフト位置＝Ｎ、
またはエンスト、
または所定時間のプラス側の回転変動が所定値以上であり、かつ回転速度が目標回転数±所定値以上
のいずれかの条件が成立するか否かを判定する。

そして、走行負荷補正算出機能部３１５は、ステップＳ１００１において、いずれかの条件が成立したと判断した場合には、ステップＳ１００２に進み、下式に従って走行負荷補正信号ｔｑｒｆを設定する。
走行負荷補正信号ｔｑｒｆ＝０

ここで、回転変動と回転数を判定する理由について、説明する。シフト位置は、Ｎであるかギアイン状態であるかしかわからない。このため、シフト位置がＦだろうとＲだろうと、同じ値を持って制御することになる。この結果、Ｆ側で本補正値が用いられた場合には、エンジン挙動として回転速度が吹け上がる可能性がある。そこで、回転変動と回転数を判定して、吹け上がりを検出した場合には、即、補正を０％とし、吹け上がりを防止するために、回転変動と回転数の判定を行っている。

一方、走行負荷補正算出機能部３１５は、ステップＳ１００１において、いずれの条件も成立しないと判断した場合には、ステップＳ１００３に進み、シフト位置がＮからギアインを検出し、かつ、その際の模擬船速が所定値以上あるか否かを判定する。

そして、走行負荷補正算出機能部３１５は、ステップＳ１００３において、条件が成立したと判断した場合には、ステップＳ１００４に進み、走行負荷補正マップＴＩＱＳＦＴＲを検索して、走行負荷補正信号ｔｑｒｆを設定する。このステップＳ１００４により、走行負荷補正の初期値も決定されることとなる。

なお、走行負荷補正マップＴＩＱＳＦＴＲは、走行負荷補正信号ｔｑｒｆと船速負荷比率Ｄｓｐｄとの対応関係を規定する２次元マップにて構成され、走行負荷補正算出機能部３１５に格納されている。ここで、走行負荷補正マップＴＩＱＳＦＴＲは、船舶速度とアイドル時の目標船舶速度の比率の他に、偏差に基づいたものでもよい。

一方、走行負荷補正算出機能部３１５は、ステップＳ１００３において、条件が成立しないと判断した場合には、ステップＳ１００５に進み、下式に従って走行負荷補正信号ｔｑｒｆを算出する。
走行負荷補正信号ｔｑｒｆ＝前回値−所定値

すなわち、走行負荷補正算出機能部３１５は、このステップＳ１００５においては、前回値から、回転速度／目標回転速度の比により求めた漸減量（所定値）を所定時間ごとに減算し、走行負荷補正値を減らしていくようにして、走行負荷補正信号ｔｑｒｆを算出する。

このような図１０に示す機能を備えることで、ニュートラルＳＷを使用することで、シフト位置がＦ側かＲ側かがわからない安価な船舶システムであっても、走行負荷補正信号を適切に算出することが可能となる。

（回転フィードバックＩ補正算出機能）
図１１は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１１は、回転フィードバックＩ補正信号ｔｑｆｂを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ１１０１において、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、回転フィードバック（Ｆ／Ｂ）条件を確認し、回転数フィードバック制御による基本トルク率の補正の実行／禁止を判断する。

ここで、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、
模擬船速の状態が減速である（ＳＮＥ＞ＸＫＳＳＰ）か、
または、オフアイドル時であるか、
または、始動後所定時間内であるか、
のいずれかの条件が成立すると判断した場合には、回転数フィードバック制御による基本トルク率の補正を禁止し、ステップＳ１１０２へ進む。

すなわち、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、アイドル運転時、シフト位置がニュートラル状態でなく、かつプロペラにて回転させられていると判断した場合に、回転数フィードバック制御による基本トルク率の補正を禁止する。

そして、ステップＳ１１０２において、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、回転Ｆ／ＢＩ補正信号ｔｑｆｂを、前回値の状態から０％に近づけるようにして算出する。

一方、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、ステップＳ１１０１において、回転Ｆ／Ｂ条件が成立し、回転数フィードバック制御による基本トルク率の補正を実行すると判断した場合には、ステップＳ１１０３に進む。そして、ステップＳ１１０３において、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、下式に従って回転偏差ＮＤＥＦを、回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＯＢＪとの差分の絶対値として算出する。
ＮＤＥＦ＝｜ＮＥ−ＮＯＢＪ｜

次に、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、ステップＳ１１０４において、回転偏差ＮＤＥＦとシフト位置ニュートラルＳＷごとに、回転偏差ＮＤＥＦとＩゲインとの対応関係があらかじめ設定されている回転偏差マップＴＩＦＢＩ＊を検索して、Ｉゲインを算出する。なお、回転偏差マップＴＩＦＢＩ＊は、Ｉゲインと回転偏差ＮＤＥＦとの対応関係を規定した２次元マップにて構成され、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６に格納されている。

そして、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、ステップＳ１１０５において、目標回転速度ＮＯＢＪと回転速度ＮＥとを比較し、ＮＯＢＪ≧ＮＥの条件が成立するか否かを判断する。

そして、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、ステップＳ１１０５において条件が成立すると判断した場合には、ステップＳ１１０６に進み、下式に従って回転Ｆ／ＢＩ補正信号ｔｑｆｂを設定する。
回転Ｆ／ＢＩ補正信号ｔｑｆｂ＝ｔｑｆｂ［ｉ−１］＋Ｉゲイン

一方、回転フィードバックＩ補正算出機能部３１６は、ステップＳ１１０５において条件が成立しないと判断した場合には、ステップＳ１１０７に進み、下式に従って回転Ｆ／ＢＩ補正信号ｔｑｆｂを設定する。
回転Ｆ／ＢＩ補正信号ｔｑｆｂ＝ｔｑｆｂ［ｉ−１］−Ｉゲイン

（回転フィードバックＰ補正算出機能）
図１２は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１２は、回転フィードバックＰ補正信号ｔｑｆｂｐを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ１２０１において、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７は、回転比率ＮＲＡを、下式に従って算出する。
回転比率ＮＲＡ＝回転速度ＮＥ／目標回転速度ＮＯＢＪ

次に、ステップＳ１２０２において、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７は、模擬船速を参照し、下式が成立するか否かを判断する。
模擬船速ＳＮＥ＞ＸＮＥＩＳＣＦＢＰ

そして、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７は、ステップＳ１２０２において、上式が成立していると判断した場合には、ステップＳ１２０３に進み、回転Ｆ／ＢＰ補正信号ｔｑｆｂｐを０％と設定する。

一方、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７は、ステップＳ１２０２において、上式が成立しないと判断した場合には、ステップＳ１２０４に進む。そして、ステップＳ１２０４において、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７は、先のＳ１２０１で算出した回転比率ＮＲＡと、シフト位置ニュートラルＳＷとに対応して、あらかじめ設定されている回転比率マップＴＩＱＳＦＴ＊ＦＢを検索し、検索により抽出した値を、回転Ｆ／ＢＰ補正信号ｔｑｆｂｐとして設定する。

すなわち、回転フィードバックＰ補正は、アイドル時に目標回転速度と実回転速度の比率により補正を行う。このため、減速時、アイドルに戻した際に、船速がある程度落ちるまでは、Ｐ補正を有効とさせないことが必要となる。そこで、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７は、あらかじめ設定された模擬船速の判定値ＸＮＥＩＳＣＦＢＰと模擬船速ＳＮＥとを比較し、模擬船速ＳＮＥがＸＮＥＩＳＣＦＢＰよりも大きい場合には、Ｐ補正をゼロとしＰ補正を無効としている。

なお、回転比率マップＴＩＱＳＦＴ＊ＦＢは、回転Ｆ／ＢＰ補正信号ｔｑｆｂｐと回転比率ＮＲＡとの対応関係を規定した２次元マップにて構成され、回転フィードバックＰ補正算出機能部３１７に格納されている。

（回転偏差算出機能）
回転偏差算出機能部３１８は、目標回転速度ＮＯＢＪとエンジン回転速度ＮＥとの差分の絶対値を、回転偏差Ｎｅａｂｓとして算出する。
Ｎｅａｂｓ＝｜ＮＥ−ＮＯＢＪ｜
この回転偏差Ｎｅａｂｓは、後述するトルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９およびトルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０で使用される。

（トルク率Ｆ学習補正算出機能）
図１３は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内のトルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１３は、トルク率Ｆ学習補正信号ｔｑｌｒｆを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ１３０１において、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、学習条件を確認し、学習の禁止／実行を判断する。

ここで、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、
シフト≠Ｆか、
または、｜ＮＥ−ＮＯＢＪ｜＜ＸＫＮＥＬであるか、
または、壁温ＷＴ＜ＸＫＷＴＦＢであるか、
または、回転Ｆ／Ｂ条件＝禁止であるか、
または、始動後所定時間内であるか、
または、故障時であるか、
のいずれかが成立した場合には、学習禁止と判断する。

そして、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ステップＳ１３０１において、学習禁止と判断した場合には、ステップＳ１３０２に進む。そして、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ステップＳ１３０２において、回転Ｆ／ＢＩ補正平均値ｔｑｆｂａｖｅ２＝０％と設定し、ステップＳ１３０４に進む。

一方、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ステップＳ１３０１において、学習実行と判断した場合には、ステップＳ１３０３に進む。そして、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ステップＳ１３０３において、下式に従って回転Ｆ／ＢＩ補正平均値ｔｑｆｂａｖｅ２を設定し、ステップＳ１３０４に進む。
回転Ｆ／ＢＩ補正平均値ｔｑｆｂａｖｅ２＝回転Ｆ／ＢＩ補正値の所定時間（ＴＩＭＥ２）の平均値

そして、ステップＳ１３０４において、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ｔｑｆｂａｖｅ２の更新時に、下式に従ってトルク率Ｆ学習値ｔｑｌｒｆｅｐｒを算出する。
トルク率Ｆ学習値ｔｑｌｒｆｅｐｒ＝ｔｑｌｒｆｅｐｒ［ｉ−１］
＋ｔｑｆｂａｖｅ２／２

次に、ステップＳ１３０５において、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ニュートラルＳＷ＝Ｎであるか否かを判断する。そして、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ステップＳ１３０５において、ニュートラルＳＷ＝Ｎであると判断した場合には、ステップＳ１３０６に進み、トルク率Ｆ学習補正信号ｔｑｌｒｆ＝０％と設定する。

一方、トルク率Ｆ学習補正算出機能部３１９は、ステップＳ１３０５において、ニュートラルＳＷ＝Ｎでなく、シフト位置＝ギアインであると判断した場合には、ステップＳ１３０７に進み、トルク率Ｆ学習補正信号ｔｑｌｒｆ＝ｔｑｌｒｆｅｐｒと設定する。

（トルク率Ｎ学習補正算出機能）
図１４は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内のトルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１４は、トルク率Ｎ学習補正信号ｔｑｌｒｎを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ１４０１において、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、学習条件を確認し、学習の禁止／実行を判定する。

ここで、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、
シフト≠Ｎか、
または、｜ＮＥ−ＮＯＢＪ｜＜ＸＫＮＥＬであるか、
または、壁温ＷＴ＜ＸＫＷＴＦＢであるか、
または、回転Ｆ／Ｂ条件＝禁止であるか、
または、始動後所定時間内であるか、
または、故障時であるか、
のいずれかが成立した場合には、学習禁止と判断する。

そして、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、ステップＳ１４０１において、学習禁止と判断した場合には、ステップＳ１４０２に進む。そして、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、ステップＳ１４０２において、回転Ｆ／ＢＩ補正平均値ｔｑｆｂａｖｅ＝０％と設定し、ステップＳ１４０４に進む。

一方、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、ステップＳ１４０１において、学習実行と判断した場合には、ステップＳ１４０３に進む。そして、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、ステップＳ１４０３において、下式に従って回転Ｆ／ＢＩ補正平均値ｔｑｆｂａｖｅを設定し、ステップＳ１４０４に進む。
回転Ｆ／ＢＩ補正平均値ｔｑｆｂａｖｅ＝回転Ｆ／ＢＩ補正値の所定時間（ＴＩＭＥ）の平均値

次に、ステップＳ１４０４において、トルク率Ｎ学習補正算出機能部３２０は、ｔｑｆｂａｖｅの更新時に、下式に従ってトルク率Ｎ学習補正信号ｔｑｌｒｎを算出する。
トルク率Ｎ学習補正信号ｔｑｌｒｎ＝ｔｑｌｒｎ［ｉ−１］＋ｔｑｆｂａｖｅ／２

すなわち、トルク率学習補正は、アイドル時、所定条件が成立したときに回転数フィードバック補正値の平均値に基づいて、シフト位置がニュートラル、ニュートラル以外のシフト位置ごとに独立に学習値を算出し、独立に学習値の更新を行う。そして、ニュートラルのシフト位置での学習値は、シフト状態に関係なく、常時、目標トルク率算出に使用する。一方、ニュートラル以外のシフト位置での学習は、ニュートラルの学習が完了後に行う。

（目標トルク率算出機能）
図１５は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の目標トルク率算出機能部３２１による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１５は、目標トルク率ＴＱを算出するフローチャートである。

ステップＳ１５０１において、目標トルク率算出機能部３２１は、上記で算出した基本トルク率Ｔｑｂａｓｅと、回転フィードバックＩ補正信号ｔｑｆｂと、回転フィードバックＰ補正信号ｔｑｆｂｐと、トルク率Ｆ学習補正信号ｔｑｌｒｆと、トルク率Ｎ学習補正信号ｔｑｌｒｎと、走行負荷補正信号ｔｑｒｆとを加算することで、目標トルク率ＴＱを設定する。

（充填効率算出機能）
図１６は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の充填効率算出機能部３２２による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１６は、基本充填効率ＱＢを設定するフローチャートである。

まず始めに、ステップＳ１６０１において、充填効率算出機能部３２２は、充填効率補正マップＴＩＴＱＴＱを検索して、補正ゲインＫＴを設定する。ここで、充填効率補正マップＴＩＴＱＴＱは、補正ゲインＫＴと、目標点火時期ＡＤＶとの対応関係を規定する２次元マップにて構成される。

次に、ステップＳ１６０２において、充填効率算出機能部３２２は、上記で算出した目標トルク率ＴＱと、充填効率補正ゲインＫＴを乗算して、充填効率ＱＢを算出する。

図１７は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の充填効率算出機能部３２２に格納される充填効率補正マップＴＩＴＱＴＱの特性を説明するグラフである。アイドル時の目標点火時期（例：０ＣＡ）を補正ゲインＫＴの基準（１．０）とし、点火時期の変化に対して、充填効率が一定となる補正値として、充填効率補正ゲインＫＴを設定する。

通常（ＡＦ値は固定）は、点火時期が進角すればトルクが上昇するため、充填効率を一定にさせるには、基準値より小さい値を充填効率補正ゲインＫＴとして設定する。逆に、点火時期が遅角すればトルクが減少するため、充填効率を一定にさせるには、基準値より大きな値を充填効率補正ゲインＫＴとして設定する。

（目標空気量算出機能）
図１８は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の目標空気量算出機能部３２３による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１８は、目標空気量ＱＯＢＪを設定するフローチャートである。

ステップＳ１８０１において、目標空気量算出機能部３２３は、充填効率ＱＢ［％］、目標回転速度ＮＯＢＪ［ｒ／ｍｉｎ］、標準大気密度［ｇ／ｌ］、排気量［ｃｃ］、および単位換算調整値（１／１２０００００）をそれぞれ乗算し、目標空気量ＱＯＢＪ［ｇ／ｓ］を算出する。

（吸入空気量調整機能）
図１９は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の吸入空気量調整機能部３２４による一連処理を示すフローチャートである。より具体的には、この図１９は、吸入空気量を調整するためのＩＳＣバルブ開度ＩＤＴＹを設定するフローチャートである。

ステップＳ１９０１において、吸入空気量調整機能部３２４は、ＩＳＣバルブ流量特性マップＴＩＶＳＴＥＰと目標空気量ＱＯＢＪに基づいて、ＩＳＣバルブ開度ＩＤＴＹを算出する。ここで、ＩＳＣバルブ流量特性マップＴＩＶＳＴＥＰは、ＩＳＣバルブ開度ＩＤＴＹと目標空気量ＱＯＢＪとの対応関係を規定する２次元マップにて構成され、吸入空気量調整機能部３２４に格納されている。

図２０は、本発明の実施の形態１に係る船舶のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０内の吸入空気量調整機能部３２４に格納されるＩＳＣバルブ流量特性マップの特性を説明するグラフである。マップ値としては、目標空気量に相当する吸入空気量［ｇ／ｓ］に対するＩＳＣバルブ開度値があらかじめ設定されている。

なお、本発明による吸入空気量調整機能部３２４は、ＩＳＣバルブのようにスロットルバルブをバイパスする形態の構成だけでなく、アイドル制御機能を持った電子スロットルアクチュエータを用いた構成でも、同様に有効である。

以上のように、本発明によれば、エンジンがアイドル状態である場合には、シフト位置の状態やトローリング速度に関係なく、トルク率で適合データを設定することができる。そして、供給空気量の算出においては、目標回転速度や点火時期またはエンジン排気量などの相違を自動補償するため、容易に適合設定ができる。

また、制御ロジックが簡素化できることで、開発工数が削除でき、他のエンジンへの適合データの流用が可能となる。

また、ニュートラルＳＷのみを使用した場合、シフト状態はニュートラルまたはギアインしかわからない。そのため船が前進している状態なのか、後進している状態なのかが不明となり、シフト位置がＦでもＲでも同じ制御データにて制御することになる。そのため、船速がある状態で前進運転から後進運転に切り替えた場合、走行負荷補正としては、エンストを防止するために、補正量を加算する。しかしながら、シフト位置Ｆ、Ｒの区別ができないため、運転状況によっては、逆の動きとして前進運転で望んでいない補正量を加算するパターンが考えられる。

前進運転で走行負荷補正値を持ってしまうと、操船者の意図しない船の飛び出し感やエンジン回転数の吹け上がりなどにより、ドライバビリティが悪化する可能性がある。そこで、本発明では、このような場合に対応できるように、補正直後のエンジン回転数の挙動により、回転速度が吹け上がる前に補正量をキャンセルすることを可能とする走行負荷補正算出機能を有している。

この結果、シフト位置センサを装備せず、ニュートラルＳＷのみを使用する安価な船舶のシステムであっても、走行負荷補正により前進での運転からの急なシフト操作（前進→中立→後進）を行ったとしても、船速負荷を考慮したＩＳＣ流量値にて制御することが可能となる。このため、エンストを防止することができる。

さらに、エンジン状態とギアボックスの状態より負荷を検出することで、より高精度な船舶のアイドル回転数制御装置を提供することができる。

１０ 船外機、１１ 船舶、１２ スロットルレバー、１３ スロットルケーブル、１４ シフトケーブル、２０ 吸気管、２１ スロットルバルブ、２２ インテークマニホールド、２３ インジェクタ、２４ スパークフラグ、２５ エキゾーストマニホールド、２６ ＩＳＣバルブ、２７ スペース、２８ フライホイール、３０ ＥＣＵ（制御部）、３１ スロットル開度センサ（アイドル運転状態検出部）、３２ 絶対圧センサ、３３ 吸気温センサ、３４ オーバーヒートセンサ、３５ 壁温センサ（エンジン温度検出部）、３６ クランク角センサ（エンジン回転数検出部）、３７ ギアボックス（ニュートラルＳＷ内蔵）、３１１ 基本トルク率算出機能部、３１２ 目標回転速度算出機能部、３１３ 模擬船速算出機能部（船舶の走行速度を検出する部）、３１４ 船速負荷比率算出機能部（減速走行判定部）、３１５ 走行負荷補正算出機能部、３１６ 回転フィードバックＩ補正算出機能部、３１７ 回転フィードバックＰ補正算出機能部、３１８ 回転偏差算出機能部、３１９ トルク率Ｆ学習補正算出機能部、３２０ トルク率Ｎ学習補正算出機能部、３２１ 目標トルク率算出機能部、３２２ 充填効率算出機能部、３２３ 目標空気量算出機能部、３２４ 吸入空気量調整機能部（吸入空気量調整部）。

Claims (5)

1. 船舶に搭載されるエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部と、
   前記エンジンの暖機状態を検出するエンジン温度検出部と、
   前記エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル運転状態検出部と、
   前記エンジンのシフト状態がニュートラル、またはギアインであるかを検出するニュートラルＳＷと、
   前記エンジン回転数検出部、前記エンジン温度検出部、前記アイドル運転状態検出部、および前記ニュートラルＳＷのそれぞれの検出結果で規定されるエンジン状態に基づいて、前記エンジンがアイドル状態のときの前記エンジン状態を基に、エンジン回転数を目標回転数に収束させるように制御する制御部と
   を備えたエンジンのアイドル回転数制御装置において、
   前記制御部は、
   前記エンジン回転数、前記シフト状態および前記目標回転数に基づいて模擬船速を算出する模擬船速算出機能部と、
   前記模擬船速と、アイドル時の目標回転数に対応する目標船舶速度との偏差または比率を算出し、算出結果に基づいてエンジンが船舶の走行状態によりプロペラにて回転させられているか、または自力にて回転しているかを判定する減速走行判定部と、
   前記エンジンがアイドル状態のときに前記エンジンを目標回転数にて定常運転させるために必要な、前記エンジンの最大トルクに対し発生させるトルクの割合である基本トルク率を、前記ニュートラルＳＷにより検出された前記シフト状態、前記エンジン温度検出部により検出された前記エンジンの暖機状態、および前記目標回転数を基に算出する基本トルク率算出機能部と、
   前記目標回転数と前記エンジン回転数との偏差がなくなるように前記基本トルク率を補正する回転数フィードバック補正信号を出力する回転数フィードバック補正算出機能部と、
   前記回転数フィードバック補正信号に基づいてトルク率学習補正信号を算出するトルク率学習補正算出機能部と、
   前記減速走行判定部による判定結果、および前記ニュートラルＳＷにより検出された前記シフト状態に応じて、基本トルク率を補正するための走行負荷補正信号を算出する走行負荷補正算出機能部と、
   前記基本トルク率、前記回転数フィードバック補正信号、前記トルク率学習補正信号、および走行負荷補正信号に基づいて、目標トルク率を算出する目標トルク率算出機能部と、
   前記目標トルク率を発生させるために必要な目標空気量を算出する目標空気量算出機能部と、
   前記目標空気量に基づいて前記エンジンに供給される吸入空気量を調整する吸入空気量調整機能部と
   を有し、
   前記走行負荷補正算出機能部は、走行負荷補正を行った後の前記エンジン回転数の挙動により、前記エンジン回転数が前記目標回転数を基に算出された閾値より大きく、かつ前記エンジン回転数が上昇していることを検出した場合には、前記走行負荷補正信号を０にリセットする
   船舶のアイドル回転数制御装置。
2. 前記走行負荷補正算出機能部は、前記模擬船速とアイドル時の目標船舶速度との偏差または比率に基づいた走行負荷補正マップをあらかじめ記憶部に記憶しており、前記ニュートラルＳＷで検出されたシフト状態がニュートラルからギアインに切り替わった時に、模擬船速が所定値以上である場合には、前記走行負荷補正マップのデータに基づいて、走行負荷補正の初期値を決定し、走行負荷補正を開始する
   請求項１に記載の船舶のアイドル回転数制御装置。
3. 前記走行負荷補正算出機能部は、前記走行負荷補正の初期値を決定し前記走行負荷補正を開始した後においては、前記エンジン回転数と前記目標回転数との偏差または比率に基づいて算出した漸減量を、前回値から所定時間ごとに減算することで前記走行負荷補正信号を算出する
   請求項２に記載の船舶のアイドル回転数制御装置。
4. 前記模擬船速算出機能部は、
   前記シフト状態がギアインである第１条件、または前記シフト状態がニュートラルであり、かつスロットルが全閉である第２条件のいずれかが成立している場合には、前記エンジン回転数および前記エンジン回転数用のフィルタゲインを用いて、前記模擬船速の前回値に対してなまし処理を行うことにより、前記模擬船速の今回値を算出し、
   前記第１条件および前記第２条件がいずれも成立しない場合には、前記目標回転数および前記目標回転数用のフィルタゲインを用いて、前記模擬船速の前回値に対してなまし処理を行うことにより、前記模擬船速の今回値を算出する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の船舶のアイドル回転数制御装置。
5. 船舶に搭載されるエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部と、
   前記エンジンの暖機状態を検出するエンジン温度検出部と、
   前記エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル運転状態検出部と、
   前記エンジンのシフト状態がニュートラル、またはギアインであるかを検出するニュートラルＳＷと、
   前記エンジン回転数検出部、前記エンジン温度検出部、前記アイドル運転状態検出部、および前記ニュートラルＳＷのそれぞれの検出結果で規定されるエンジン状態に基づいて、前記エンジンがアイドル状態のときの前記エンジン状態を基に、エンジン回転数を目標回転数に収束させるように制御する制御部と
   を備えるエンジンのアイドル回転数制御装置において実行されるエンジンのアイドル回転数制御方法であって、
   前記制御部において、
   前記エンジン回転数、前記シフト状態および前記目標回転数に基づいて模擬船速を算出する模擬船速算出ステップと、
   前記模擬船速と、アイドル時の目標回転数に対応する目標船舶速度との偏差または比率を算出し、算出結果に基づいてエンジンが船舶の走行状態によりプロペラにて回転させられているか、または自力にて回転しているかを判定する減速走行判定ステップと、
   前記エンジンがアイドル状態のときに前記エンジンを目標回転数にて定常運転させるために必要な、前記エンジンの最大トルクに対し発生させるトルクの割合である基本トルク率を、前記ニュートラルＳＷにより検出された前記シフト状態、前記エンジン温度検出部により検出された前記エンジンの暖機状態、および前記目標回転数を基に算出する基本トルク率算出ステップと、
   前記目標回転数と前記エンジン回転数との偏差がなくなるように前記基本トルク率を補正する回転数フィードバック補正信号を出力する回転数フィードバック補正算出ステップと、
   前記回転数フィードバック補正信号に基づいてトルク率学習補正信号を算出するトルク率学習補正算出ステップと、
   前記減速走行判定ステップによる判定結果、および前記ニュートラルＳＷにより検出された前記シフト状態に応じて、基本トルク率を補正するための走行負荷補正信号を算出する走行負荷補正算出ステップと、
   前記基本トルク率、前記回転数フィードバック補正信号、前記トルク率学習補正信号、および走行負荷補正信号に基づいて、目標トルク率を算出する目標トルク率算出ステップと、
   前記目標トルク率を発生させるために必要な目標空気量を算出する目標空気量算出ステップと、
   前記目標空気量に基づいて前記エンジンに供給される吸入空気量を調整する吸入空気量調整ステップと
   を有し、
   前記走行負荷補正算出ステップは、走行負荷補正を行った後の前記エンジン回転数の挙動により、前記エンジン回転数が前記目標回転数を基に算出された閾値より大きく、かつ前記エンジン回転数が上昇していることを検出した場合には、前記走行負荷補正信号を０にリセットする補正量キャンセル処理ステップを含む
   船舶のアイドル回転数制御方法。

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