JP6038709B2

JP6038709B2 - 船外機の制御装置

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Publication number: JP6038709B2
Application number: JP2013072843A
Authority: JP
Inventors: 浩二厨川; 肇吉村; 昌秀篠川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014196059A

Description

この発明は船外機の制御装置に関し、より詳しくは船体に対するトリム角を調整可能なトリム角調整機構を備えた船外機の制御装置に関する。

従来より、船体に対するトリム角を調整可能なトリム角調整機構を備え、船舶が最高速度まで加速する場合に船体速度やエンジン回転数等に基づいてトリム角を制御することにより効率よく加速することが可能な船外機の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３９５７１３７号公報

しかしながら、加速中にトリムアップを行うとプロペラ周辺にキャビテーション（空洞現象）が発生することがあり、これが加速性能に悪影響を及ぼすことがあった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、加速中にトリムアップを行ってもキャビテーションを可能な限り抑制し、加速性能を悪化させない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、船体に取り付け可能であると共に、内燃機関で駆動されるプロペラと、前記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た船外機の制御装置において、前記内燃機関のスロットル開度の変化量を算出するスロットル開度変化量算出手段と、前記算出されたスロットル開度の変化量に基づいて前記船体が加速状態にあるか否か判断する加速状態判断手段と、前記船体の理論速度と実速度に基づいて前記プロペラのスリップ率を算出するスリップ率算出手段と、前記加速状態判断手段によって前記船体が加速状態にあると判断された場合、前記算出されたスリップ率が所定スリップ率未満となったとき前記トリム角が増加するように前記トリム角調整機構の動作を制御するトリム角制御手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る船外機の制御装置にあっては、前記スリップ率算出手段は、予め設定された前記船体のトローリング時の所定スリップ率に基づいてプロペラピッチを推定するプロペラピッチ推定手段と、前記推定されたプロペラピッチに基づいて前記船体の理論速度を算出する理論速度算出手段とを備えると共に、前記算出された理論速度と実速度に基づいて前記プロペラのスリップ率を算出する如く構成した。

請求項１にあっては、船体に対するトリム角を調整可能なトリム角調整機構を備えた船外機の制御装置において、内燃機関のスロットル開度の変化量を算出し、算出されたスロットル開度の変化量に基づいて船体が加速状態にあるか否か判断すると共に、船体が加速状態にあると判断された場合、船体の理論速度と実速度に基づき算出されたプロペラのスリップ率が所定スリップ率未満となったときトリム角が増加するようにトリム角調整機構の動作を制御する如く構成、即ち、プロペラのスリップ率に基づいてトリムアップを開始するようにしたので、加速中にトリムアップを行ってもキャビテーションを可能な限り抑制することができる。

請求項２に係る船外機の制御装置にあっては、予め設定された船体のトローリング時の所定スリップ率に基づいてプロペラピッチを推定し、推定されたプロペラピッチに基づいて船体の理論速度を算出すると共に、算出された理論速度と実速度に基づいてプロペラのスリップ率を算出する如く構成したので、上記した効果に加え、船外機ごとにプロペラピッチを設定する必要がなく、また船外機が船体に搭載されて既に市場に出ているような場合であっても後からスリップ率を用いた制御を組み込むことも可能となる。即ち、スリップ率を算出するためにはプロペラピッチの値が必要となるが、プロペラピッチは船外機（船舶）ごとに異なるため、船外機ごとに予めプロペラピッチが分かっていなければならない。このため、スリップ率を用いた制御を組み込む場合には船外機ごとにプロペラピッチを設定する必要があると共に、既に船外機が船体に搭載されて例えば市場に出ている場合には後からスリップ率を用いた制御を組み込むことは困難である。しかしながら、プロペラピッチを推定することができれば、船外機ごとにプロペラピッチを設定する必要がなく、また船外機が船体に搭載されて既に市場に出ているような場合であっても後からスリップ率を用いた制御を組み込むことも可能となる。

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１に示す電子制御ユニットのトリム角制御動作を示すフロー・チャートである。図４フロー・チャートのトリム制御開始判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図４フロー・チャートのトリム制御処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図４から図６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。図４から図６フロー・チャートの他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である。

図１において符号１は船体（艇体）１０と、船体１０に搭載される船外機１２とからなる船舶を示す。船外機１２はスターンブラケット１４およびチルティングシャフト１６を介して船体１０の後尾（船尾）１０ａに取り付けられる。

船外機１２は内燃機関（以下「エンジン」という（図１では見えず））と、エンジンで駆動されるプロペラ１８と、エンジンを覆うエンジンカバー２０と、エンジンカバー２０の内部空間であるエンジンルームに配置され、船外機１２の動作を制御する電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）２２とを備える。ＥＣＵ２２はＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えたマイクロ・コンピュータからなる。

船体１０の操縦席２４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２６が配置される。また、同じく操縦席２４付近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２８が設けられる。シフト・スロットルレバー２８は初期位置から前後方向に揺動操作自在とされ、操船者からの前進／後進指示と、エンジンに対する加速／減速指示を含むエンジン回転数の調節指示を入力する。

船体１０の適宜位置にはＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信するＧＰＳ受信装置３０が配置される。ＧＰＳ受信装置３０はＧＰＳ信号から得られる船舶１の位置情報を示す信号をＥＣＵ２２に対して出力する。

図２は船外機１２の部分断面拡大側面図であり、図３は船外機１２の拡大側面図である。

図２に示すように、船外機１２にはスイベルケース４０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４２と、減速ギヤ機構４６とマウントフレーム４８を介してシャフト部４２を駆動する転舵用電動モータ４４が配置される。従って、転舵用電動モータ４４でシャフト部４２を回転させることによって船外機１２はシャフト部４２を転舵軸として左右（鉛直軸回り）に転舵される。

スイベルケース４０の付近には船外機１２の船体１０に対するチルト角またはトリム角をチルトアップ／ダウンまたはトリムアップ／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）５０が配置される。パワーチルトトリムユニット５０はチルト角調整用の油圧シリンダ５０ａとトリム角調整用の油圧シリンダ５０ｂを一体的に備え、油圧シリンダ５０ａ，５０ｂを伸縮させることで、スイベルケース４０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１２はチルトアップ／ダウンまたはトリムアップ／ダウンさせられる。尚、油圧シリンダ５０ａ，５０ｂは船外機１２に配置された図示しない油圧回路に接続され、作動油の供給を受けて伸縮させられる。

船外機１２の上部にはエンジン５２が搭載される。エンジン５２は火花点火式の水冷ガソリンエンジンであり、排気量２２００ｃｃを備える。エンジン５２は水面上に位置し、エンジンカバー２０によって覆われる。

エンジン５２の吸気管５４にはスロットルボディ５６が接続される。スロットルボディ５６は内部にスロットルバルブ５８を備えると共に、スロットルバルブ５８を開閉駆動するスロットル用電動モータ６０が一体的に取り付けられる。

スロットル用電動モータ６０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５８に接続されるため、スロットル用電動モータ６０を動作させることでスロットルバルブ５８が開閉され、エンジン５２の吸気量が調量されてエンジン回転数（機関回転数）が調節される。

エンジン５２には可変バルブタイミング機構６２（図３参照）が設けられる。可変バルブタイミング機構６２は運転状態に応じて吸気バルブと排気バルブの開閉タイミングとリフト量を切り換えるものであり、ＥＣＵ２２からの駆動信号によって作動する。詳細な説明は省略するが、可変バルブタイミング機構６２はＥＣＵ２２からの駆動信号によりエンジン回転数と負荷が高い高負荷運転時にはバルブタイミングとリフト量を比較的大きい値に切り換える一方、エンジン回転数と負荷が低い低負荷運転時にはバルブタイミングとリフト量を比較的小さい値に切り換える。これにより低回転域と高回転域それぞれにおいてバルブタイミングおよびリフト量を最適化し、低回転域のトルクと高回転域のパワーを両立させることができる。

船外機１２は水平軸回りに回転自在に支持され、一端にプロペラ１８が取り付けられてエンジン５２からの動力をプロペラ１８に伝達するプロペラシャフト６４と、エンジン５２とプロペラシャフト６４の間に介挿され、１速、２速等の複数の変速段を有する変速機６６を備える。

プロペラシャフト６４の軸線６４ａはパワーチルトトリムユニット５０の初期状態（トリム角が初期角度の状態）のときに船体１０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６６は複数の変速段を切り換え自在な変速機構６８と、シフト位置を前進位置（フォワード位置）、後進位置（リバース位置）およびニュートラル位置に切り換え自在なシフト機構７０からなる。

変速機構６８はエンジン５２のクランクシャフト（図示せず）に接続されるインプットシャフト７２と、インプットシャフト７２にギヤを介して接続されるカウンタシャフト７４と、カウンタシャフト７４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７６とが平行に配置された平行軸式の有段式の変速機構である。

カウンタシャフト７４には変速用の油圧クラッチや潤滑部に作動油（潤滑オイル）を圧送する油圧ポンプ７８が接続される。インプットシャフト７２、カウンタシャフト７４、アウトプットシャフト７６および油圧ポンプ７８はケース８０に収容されると共に、ケース８０の下部は作動油を受けるオイルパン８０ａを構成する。

シフト機構７０は変速機構６８のアウトプットシャフト７６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７０ａと、ドライブシャフト７０ａに接続されて回転させられる前進ベベルギヤ７０ｂおよび後進ベベルギヤ７０ｃと、プロペラシャフト６４を前進ベベルギヤ７０ｂと後進ベベルギヤ７０ｃのいずれかに係合自在とするクラッチ７０ｄとからなる。

エンジンカバー２０の内部にはシフト機構７０を駆動するシフト用電動モータ８２が配置され、その出力軸は減速ギヤ機構８４を介してシフト機構７０のシフトロッド７０ｅの上端に接続自在とされる。従って、シフト用電動モータ８２を駆動することによりシフトロッド７０ｅとシフトスライダ７０ｆが適宜に変位させられ、クラッチ７０ｄが動作してシフト位置が前進位置、後進位置およびニュートラル位置の間で切り換えられる。

シフト位置が前進位置または後進位置のとき、変速機構６８のアウトプットシャフト７６の回転はシフト機構７０を介してプロペラシャフト６４に伝達されるため、プロペラ１８は回転させられ、船体１０を前進または後進させる方向の推力（推進力）を生じる。尚、船外機１２はエンジン５２に取り付けられたバッテリなどの電源（図示せず）を備え、この電源から各電動モータ４４，６０，８２などに動作電源が供給される。

図３に示すように、スロットルバルブ５８の付近にはスロットル開度センサ（スロットル開度変化量算出手段）９０が配置され、スロットルバルブ５８の開度（スロットル開度）ＴＨを示す出力を生じる。また、エンジン５２のクランクシャフトの付近にはクランク角センサ９４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。エンジン５２の吸気管５４の適宜位置には吸気圧センサ９６が配置され、吸気管５４内の絶対圧（エンジン負荷）を示す信号を出力する。

チルティングシャフト１６の付近にはトリム角センサ（具体的にはロータリエンコーダなどの回転角センサ）９８が配置され、船外機１２のトリム角（船体１０に対する船外機１２のピッチ軸回りの回転角）に応じた出力を生じる。

尚、ＥＣＵ２２と各センサやＧＰＳ受信装置３０とはＮＭＥＡ（National Marine Electronics Association。米国船舶用電子機器協会）で規格された通信方式（例えばＮＭＥＡ２０００。具体的にはＣＡＮ（Controller Area Network））で通信自在に接続される。

また、ＥＣＵ２２は入力されたセンサ出力などに基づいて各電動モータ４４，６０，８２の動作を制御すると共に、変速機６６の変速制御とパワーチルトトリムユニット５０でトリム角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１２の制御装置は操作系（ステアリングホイール２６やシフト・スロットルレバー２８）と船外機１２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４はＥＣＵ２２の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ＥＣＵ２２によって所定の周期ごとに実行される。

以下説明すると、先ずＳ１０においてプロペラピッチを推定する。プロペラピッチとはプロペラ１８が１回転するときに船体１０の進むことのできる理論上の距離を示す値である。

プロペラピッチの推定はエンジン始動時に毎回行われるが、具体的には船体１０のトローリング時、即ち、エンジン始動後の低速、低回転時の船体１０の速度、エンジン回転数および減速比（いずれも実測値）と、予め実験等によって計測（設定）されたトローリング時の所定スリップ率に基づいて行われる。

プロペラピッチはプロペラ１８の回転状態を示すスリップ率（滑り率）εを算出する式と船体１０の理論速度Ｖａを算出する式に基づいて推定することができる。

スリップ率（滑り率）εは船体１０の理論速度Ｖａと実速度Ｖに基づいて以下の式（１）により算出され、理論速度Ｖａはエンジン５２や変速機６６の運転状態、プロペラ１８の仕様に基づき以下の式（２）により算出される。
スリップ率ε＝（理論速度Ｖａ（ｋｍ／ｈ）−実速度Ｖ（ｋｍ／ｈ））／理論速度Ｖａ（ｋｍ／ｈ）・・・式（１）
理論速度Ｖａ（ｋｍ／ｈ）＝（エンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）×プロペラピッチ（インチ）×６０×２．５４×１０^−５）／（変速段の減速比）・・・式（２）

従って、式（１）および（２）からプロペラピッチは以下の式（３）により算出（推定）することができる。
プロペラピッチ＝（減速比×実速度Ｖ（ｋｍ／ｈ））／（エンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）×６０×２．５４×１０^−５×（１−スリップ率ε）・・・式（３）

ここで、式（３）のスリップ率εは予め実験等によって計測されたトローリング時における所定スリップ率であり、例えば６５％とされる。トローリング時のスリップ率は船外機１２のタイプやサイズ等に関係なくほぼ一定であることが実験等によって確認されており、どの船外機１２等であってもこのトローリング時のスリップ率を適用することができる。従って、エンジン始動後のトローリング時であれば、この所定スリップ率を用いてプロペラピッチを推定することができる。換言するとトローリング時のスリップ率が分かっているので、同じくトローリング時の船体１０の実速度Ｖとエンジン回転数ＮＥ等が分かれば式（３）を用いてプロペラピッチを推定することができる。

具体的には例えばトローリング時、実速度Ｖが４ｋｍ／ｈ、エンジン回転数ＮＥが６５０ｒｐｍ、減速比が２．０のとき、プロペラピッチは式（３）に基づき２３インチ（所定スリップ率６５％）と推定される。尚、上記の通り、プロペラピッチの推定は毎回エンジン始動時に行われるが、より具体的にはエンジン始動後、ギヤインしてから船体１０の速度が所定速度（例えば６ｋｍ／ｈ）またはエンジン回転数ＮＥが所定回転数（例えば８００ｒｐｍ）に達するまでの平均値で算出し、この平均値を用いてプロペラピッチを推定する。換言すると船体１０の速度が所定速度（例えば６ｋｍ／ｈ）を超えたとき、またはエンジン回転数ＮＥが所定回転数（例えば８００ｒｐｍ）を超えたときはプロペラピッチの推定は終了する。

尚、式（１）で実速度ＶはＧＰＳ受信装置３０の出力値（位置情報）から算出され、式（２）で変速段の減速比は変速機６６において現在選択されている変速段の減速比であって例えば２速のときの減速比は１．９となる。また、６０なる数値は１分間当たりのエンジン回転数ＮＥを１時間当たりの値に換算するためのものであり、２．５４×１０^−５なる数値はプロペラピッチをインチからキロメートルに換算するためのものである。

次いでＳ１２に進み、トリム制御を開始すべきか否か、具体的にはトリムアップまたはトリムダウンを開始すべきか否かを判定するトリム制御開始判定処理を行う。

図５はトリム制御開始判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。先ずＳ１００においてクランク角センサ９４の出力値に基づきエンジン回転数ＮＥを検出し、検出されたエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ１（例えば２５００ｒｐｍ）以上か否か判断する。

Ｓ１００で否定されるときはＳ１０２に進み、トリムダウンフラグのビットを１にセットする。トリムダウンフラグはトリムダウンを開始するときに１にセットされるフラグであるため、Ｓ１００とＳ１０２はエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ１未満のいわゆる低回転時はトリムダウンを開始させる処理である。

一方、Ｓ１００で肯定されるときはＳ１０４に進み、スロットル開度センサ９０の出力値に基づきスロットル開度ＴＨの所定時間当たりの変化量ΔＴＨを算出し、算出された変化量ΔＴＨが所定値ΔＴＨ１以上か否か判断する。

Ｓ１０４は船体１０が減速状態にないか否かを判断するための処理であるため、所定値ΔＴＨ１は負値（例えば−２度）とされる。従って、Ｓ１０４で否定、即ち、変化量ΔＴＨが所定値ΔＴＨ１未満と判断されるときは船体１０は減速状態にあるため、Ｓ１０６に進んで船体１０が加速状態でないことを示す加速中フラグのビットを０にリセットする。

一方、Ｓ１０４で肯定されるときはＳ１０８に進み、加速中フラグのビットが１か否か、即ち、船体１０が加速状態か否か判断する。最初のプログラムループでは通例加速中フラグのビットは０であるため、Ｓ１０８で否定されてＳ１１０に進み、スロットル開度ＴＨの変化量ΔＴＨが第２所定値ΔＴＨ２以上かつスロットル開度ＴＨが所定開度ＴＨ１以上か否か判断する。Ｓ１１０は船体１０が加速状態にあるか否かを判断するための処理であるため、例えば第２所定値ΔＴＨ２は５度／ｍｓ、所定開度ＴＨ１は６５度とされる。

Ｓ１１０で否定、即ち、船体１０が加速状態にないと判断されるときはＳ１１４に進んで可変バルブタイミング機構６２が作動したか否か判断する。可変バルブタイミング機構６２を作動させるときはＥＣＵ２２から可変バルブタイミング機構６２に対して駆動信号が出力されるので、この駆動信号の有無によって可変バルブタイミング機構６２が作動したか否かを判断することができる。

Ｓ１１４で否定されるときは処理を終了する一方、肯定、即ち、船体１０が加速状態にないとき（Ｓ１１０で否定）に可変バルブタイミング機構６２が作動したときはＳ１１６に進んでトリムアップフラグのビットを１にセットする。トリムアップフラグはトリムアップを開始させるときに１にセットされるフラグである。

また、Ｓ１１０で肯定、即ち、スロットル開度変化量ΔＴＨが第２所定値ΔＴＨ２以上かつスロットル開度ＴＨが所定開度ＴＨ１以上で船体１０が加速状態と判断されたときはＳ１１２に進んで船体１０が加速状態であることを示す加速中フラグのビットを１にセットする。

また、Ｓ１０８で肯定、即ち、加速中フラグのビットが１にセットされているとき、換言すると船体１０が加速状態のときはＳ１１８に進み、プロペラ１８のスリップ率εを算出すると共に、算出されたスリップ率εが所定スリップ率ε１以上か否か判断する。尚、スリップ率εは式（１）により算出されるが、このときＳ１０の処理で算出（推定）されたプロペラピッチが用いられる。また、所定スリップ率ε１はスリップ率がそれ以上のときにプロペラ１８のグリップ力が弱いと判断できるような値に設定され、例えば０．５（５０％）とされる。

Ｓ１１８で否定、即ち、スリップ率εが所定スリップ率ε１未満、換言するとプロペラ１８のグリップ力が比較的強い（スリップがそれ程発生していない）と判断されるときはＳ１２０に進んでトリムアップフラグのビットを１にセットする。即ち、Ｓ１０８，Ｓ１１８，Ｓ１２０は船体１０が加速中であってもスリップ率εが所定スリップ率ε１未満のときはトリムアップを開始する処理である。

このように船体１０が加速中であってもスリップ率εが所定スリップ率ε１未満のときに限ってトリムアップを開始するようにしているため、キャビテーションの発生を抑制することができる。

一方、Ｓ１１８で肯定されるときはＳ１２２に進んでエンジン回転数ＮＥの所定時間当たりの変化量ΔＮＥを算出し、算出された変化量ΔＮＥが第１所定値ΔＮＥ１（例えば２００ｒｐｍ／ｓ）以下か否か判断する。

Ｓ１２２で否定されるときは処理を終了する一方、肯定されるときはＳ１２４に進み、吸気圧センサ９６の出力値に基づき検出されたエンジン５２の吸気圧ＰＢの所定時間当たりの変化量ΔＰＢを算出し、算出された変化量ΔＰＢが既定値ΔＰＢ１（例えば１ｋＰａ／ｓ）以下か否か判断する。

Ｓ１２４で否定されるときは処理を終了する一方、肯定されるときはＳ１２６に進み、トリムアップフラグのビットを１にセットする。即ち、船体１０が加速状態にあり（Ｓ１０８）、プロペラ１８のスリップ率εが所定リップ率ε１以上（Ｓ１１８）であってもエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第１所定値ΔＮＥ１以下であり（Ｓ１２２）、吸気圧ＰＢの変化量ΔＰＢが既定値ΔＰＢ１以下のときはトリムアップフラグのビットを１にセットして、トリムアップを開始する。

図４フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１４に進み、トリム制御処理を行う。

図６はトリム制御処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。図６に示すように、先ずＳ２００においてトリム状態フラグが停止か否か判断する。トリム状態フラグとはトリムの状態が停止状態、アップ状態またはダウン状態のいずれであるかを判定するためのフラグであり、停止、アップ、ダウンのいずれかに相当する値が入力される。

最初のプログラムループではトリム状態フラグは停止であるのでＳ２００で肯定されてＳ２０２に進み、トリムアップフラグのビットが１か否か判断する。

Ｓ２０２で否定されるときはＳ２０４とＳ２０６の処理をスキップしてＳ２０８の処理へ進む一方、肯定されるときはＳ２０４に進んでトリム状態フラグをアップとした後、Ｓ２０６に進み、トリムダウンフラグのビットを０にリセットする。

次いでＳ２０８ではトリムダウンフラグのビットが１か否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップして処理を終了する一方、肯定されるときはＳ２１０に進んでトリム状態フラグをダウンとした後、Ｓ２１２に進み、トリムアップフラグのビットを０にリセットする。

また、Ｓ２００で否定、即ち、トリム状態フラグが停止でないときはＳ２１４に進み、トリム状態フラグがアップか否か判断する。

Ｓ２１４で肯定されるときはＳ２１６に進み、トリム角θが所定角度θ１未満かつエンジン回転数ＮＥが第２所定回転数ＮＥ２未満か否か判断する。尚、所定角度θ１はトリム角θの最大角度またはそれに近い値であって例えば１５度とされる。また、第２所定回転数ＮＥ２はエンジン５２の最大回転数近傍の値に設定され、例えば６０００ｒｐｍとされる。

最初のプログラムループではＳ２１６の処理は通例肯定されてＳ２１８に進み、トリムアップ開始判定フラグのビットが０か否か判断する。トリムアップ開始判定フラグとはトリムアップが開始されたか否かを判定するためのフラグであり、１にセットされたときはトリムアップが開始されたことを意味する。

Ｓ２１８で肯定、即ち、トリムアップ開始判定フラグのビットが０であり、トリムアップがまだ開始されていないときはＳ２２０に進み、トリムアップを開始（図で「トリムアップＯＮ」と示す）すると共に、Ｓ２２２に進んでトリムアップ開始判定フラグのビットを１にセットする。

トリムアップ開始判定フラグのビットが１にセットされると、Ｓ２１８の処理で否定されてＳ２２４に進み、ＶＴＥＣオン後再トリムアップフラグが０か否か判断する。ＶＴＥＣオン後再トリムアップフラグとは可変バルブタイミング機構６２が作動してトリムアップが停止した後、再びトリムアップが開始したか否かを判定するためのフラグであり、１にセットされたときは可変バルブタイミング機構６２が作動した後、再びトリムアップが開始したことを意味する。

Ｓ２２４で肯定されるときはＳ２２６に進み、ＶＴＥＣオン後トリムアップ停止フラグが０か否か判断する。ＶＴＥＣオン後トリムアップ停止フラグとは可変バルブタイミング機構６２が作動した後、トリムアップが停止したか否かを判定するためのフラグであり、１にセットされたときは可変バルブタイミング機構６２が作動した後、トリムアップが停止したことを意味する。

Ｓ２２６で肯定されるときはＳ２２８に進み、可変バルブタイミング機構６２が作動していない状態か否か判断し、肯定されるときはＳ２３０に進んでエンジン回転数ＮＥの所定時間当たりの変化量ΔＮＥを算出し、算出された変化量ΔＮＥが第２所定値ΔＮＥ２（例えば５００ｒｐｍ／ｓ）未満か否か判断する。Ｓ２３０で肯定されるときはＳ２３２に進んでトリムアップを開始する一方、否定されるときはＳ２３４に進んでトリムアップを停止（図で「トリムアップＯＦＦ」と示す）する。

即ち、Ｓ２１８，Ｓ２２８からＳ２３４はトリムアップが開始された後（Ｓ２１８）、可変バルブタイミング機構６２が作動しておらず（Ｓ２２８）、エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第２所定値ΔＮＥ２未満のときはトリムアップをそのまま継続する（Ｓ２３０，Ｓ２３２）が、可変バルブタイミング機構６２が作動していない場合（Ｓ２２８）であってもエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第２所定値ΔＮＥ２以上のときはトリムアップを停止する（Ｓ２３０，Ｓ２３４）処理である。このような処理を行うことによってトリムアップ中にエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第２所定値ΔＮＥ２以上になったことによって発生し得るキャビテーションを抑制することができる。

また、Ｓ２２８で否定、即ち、可変バルブタイミング機構６２が作動したと判断されるときはＳ２３６に進んでトリムアップを停止すると共に、Ｓ２３８に進み、ＶＴＥＣオン後トリムアップ停止フラグのビットを１にセットする。トリムアップ中に可変バルブタイミング機構６２が作動すると、急激なエンジン出力の上昇によりプロペラ１８がキャビテーションを起こす可能性があるが、トリムアップ中に可変バルブタイミング機構６２が作動したらトリムアップを停止することによってキャビテーションを抑制することができる。

ＶＴＥＣオン後トリムアップ停止フラグのビットが１にセットされるとＳ２２６の処理で否定されてＳ２４０の処理に進み、加速中フラグのビットが１か否か判断する。Ｓ２４０で否定、即ち、船体１０が加速状態でないと判断されるときはＳ２４２に進んでトリムアップを開始する一方、肯定、即ち、船体１０が加速状態と判断されるときはＳ２４４に進み、エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第３所定値ΔＮＥ３（例えば３００ｒｐｍ／ｓ）以上か否か判断する。

Ｓ２４４で否定されるときは処理を終了する一方、肯定されるときはＳ２４６に進み、ＶＴＥＣオン後再トリムアップフラグのビットを１にセットすると共に、Ｓ２４８に進んでトリムアップを開始する。

即ち、Ｓ２２６，Ｓ２４０からＳ２４８は可変バルブタイミング機構６２が作動してトリムアップが停止された後（Ｓ２２８，Ｓ２３６，Ｓ２３８，Ｓ２２６）、船体１０が加速状態でないか、または加速状態であってもエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第３所定値ΔＮＥ３以上のときは再びトリムアップを開始する処理である（Ｓ２４０〜Ｓ２４８）。

また、Ｓ２４６にてＶＴＥＣオン後再トリムアップフラグのビットが１にセットされるとＳ２２４の処理で否定されてＳ２５０の進み、エンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第４所定値ΔＮＥ４（例えば５００ｒｐｍ／ｓ）以下か否か判断し、肯定されるときはＳ２５２に進んでトリムアップを開始する一方、否定されるときはＳ２５４に進んでトリムアップを停止する。

また、Ｓ２１６で否定、即ち、トリム角θが所定角度θ１に達したか、またはエンジン回転数ＮＥが第２所定回転数ＮＥ２以上のときはＳ２５６に進んでトリム状態フラグを停止とする。即ち、Ｓ２１６はトリムアップが開始された後、もうこれ以上トリム角を増加できない最大角度（例えば１５度）に達したか、またはエンジン回転数ＮＥが高回転域（例えば６０００ｒｐｍ）に達した場合にトリムアップを停止させる処理である。

次いでＳ２５８に進んでトリムアップ開始判定フラグ、ＶＴＥＣオン後トリムアップ停止フラグ、ＶＴＥＣオン後再トリムアップフラグ、トリムアップフラグのすべてのビットを０にリセットすると共に、Ｓ２６０に進んでトリムアップを停止する。

また、Ｓ２１４で否定、即ち、トリム状態フラグが停止でもアップでもないと判断されるとき、換言するとトリム状態フラグがダウンのときはＳ２６２に進み、トリムアップフラグのビットが０か否か判断する。トリム状態フラグがダウンのときは通例トリムアップフラグのビットは０であるため（Ｓ２１０，Ｓ２１２）、Ｓ２６２で肯定されてＳ２６４に進み、トリム角θが初期角度（例えば０度）か否か判断する。

Ｓ２６４で否定されるときはＳ２６６に進んでトリムダウンを継続（図で「トリムダウンＯＮ」と示す）する一方、肯定されるときはＳ２６８に進み、トリム状態フラグを停止にし、Ｓ２７０に進んでトリムダウンフラグのビットを０にリセットすると共に、Ｓ２７２に進み、トリムダウンを停止（図で「トリムダウンＯＦＦ」と示す）する。

また、Ｓ２６２で否定、即ち、トリムアップフラグのビットが１のときはＳ２７４に進み、スリップ率εを算出すると共に、算出されたスリップ率εが所定スリップ率ε１以上か否か判断する。

Ｓ２７４で肯定されるときは処理を終了する一方、否定されるときはＳ２７６に進み、トリム状態フラグをアップにし、Ｓ２７８に進んでトリムダウンフラグのビットを０にリセットすると共に、Ｓ２８０に進み、トリムダウンを停止する。

図７，８は上記した処理の一部を説明するタイム・チャートである。

先ず図７に基づき船体１０が加速状態、より具体的には急加速状態のときの処理について説明すると、時刻ｔ１からｔ２においてスロットル開度ＴＨの変化量ΔＴＨが第２所定値ΔＴＨ２（例えば５度／ｍｓ）以上かつスロットル開度ＴＨが所定開度ＴＨ１（例えば６５度）以上となったため、船体１０が加速状態と判断する（Ｓ１１０，Ｓ１１２）。

その後、時刻ｔ３においてエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第１所定値ΔＮＥ１（例えば２００ｒｐｍ／ｓ）以下になると共に、吸気圧ＰＢの変化量ΔＰＢが既定値ΔＰＢ１（例えば１ｋＰａ／ｓ）以下になったため、トリムアップを開始する（Ｓ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２６）。また、スリップ率εも所定スリップ率ε１（例えば０．５）未満になったためトリムアップを開始する（Ｓ１１８，Ｓ１２０）。

尚、図示の例ではエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第１所定値ΔＮＥ１以下、吸気圧ＰＢの変化量ΔＰＢが既定値ΔＰＢ１以下およびスリップ率εが所定スリップ率ε１未満という条件が時刻ｔ３ですべて満たされているが、これは便宜上そのようにしたものであり、トリムアップを開始するために必ずしも３つの条件がすべて満たされている必要はない。つまり、スリップ率εが所定スリップ率ε１以上の場合であってもエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第１所定値ΔＮＥ１以下で吸気圧ＰＢの変化量ΔＰＢが既定値ΔＰＢ１以下であればトリムアップは開始され、逆にスリップ率εが所定スリップε１以下であればエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥや吸気圧ＰＢの変化量ΔＰＢの値にかかわらずトリムアップは開始される。

次に時刻ｔ４においてエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第２所定値ΔＮＥ２（例えば５００ｒｐｍ／ｓ）以上のとき、トリムアップを停止する（Ｓ２３０，Ｓ２３４）。また、時刻ｔ５に示すように、可変バルブタイミング機構６２の作動を検知した場合もトリムアップを停止する（Ｓ２２８，Ｓ２３６）。

次いで時刻ｔ６においてエンジン回転数ＮＥの変化量ΔＮＥが第３所定値ΔＮＥ３（例えば３００ｒｐｍ／ｓ）以上になったとき、停止していたトリムアップを再び開始する（Ｓ２４４，Ｓ２４８）。

また、時刻ｔ７に示すように、エンジン回転数ＮＥが第２所定回転数ＮＥ２（例えば６０００ｒｐｍ）以上またはトリム角θが所定角度θ１（例えば１５度）になったときはトリムアップを停止する（Ｓ２１６，Ｓ２６０）。

次いで時刻ｔ８において加速が終了し、減速状態（スロットル開度ＴＨの変化量ΔＴＨが第１所定値ΔＴＨ１（例えば−２度／ｍｓ）未満かつエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ１（例えば２５００ｒｐｍ））になるとトリムダウンを開始し（Ｓ１００，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ２６６）、その後、時刻ｔ９においてトリム角θが初期角度（例えば０度）になったときトリムダウンを停止する（Ｓ２６４，Ｓ２７２）一方、スリップ率εが所定スリップ率ε１以下となったときトリムアップを開始する（Ｓ２７４，Ｓ２８０）。

次に図８に基づき船体１０が緩やかな加速状態（以下「徐加速」という）のときの処理について説明する。先ず時刻ｔ１’以降スロットル開度ＴＨの変化量ΔＴＨが所定値（例えば５度／ｍｓ）以下であるとき、船体１０は徐加速であると判断し、次いで時刻ｔ２’において可変バルブタイミング機構６２の作動を検知するとトリムアップを開始する（Ｓ１１４，Ｓ１１６）。

次に時刻ｔ３’においてエンジン回転数ＮＥが第２所定回転数ＮＥ２以上またはトリム角θが所定角度θ１になったときトリムアップを停止する（Ｓ２１６，Ｓ２６０）。

以上の如く、この発明の実施例にあっては、船体１０に取り付け可能であると共に、内燃機関（エンジン）５２で駆動されるプロペラ１８と、前記船体に対するトリム角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）５０とを備えた船外機１２の制御装置において、前記内燃機関のスロットル開度ＴＨの変化量ΔＴＨを算出するスロットル開度変化量算出手段（スロットル開度センサ９０，ＥＣＵ２２。Ｓ１２，Ｓ１１０）と、前記算出されたスロットル開度の変化量に基づいて前記船体が加速状態にあるか否か判断する加速状態判断手段（スロットル開度センサ９０，ＥＣＵ２２。Ｓ１２，Ｓ１１０）と、前記船体の理論速度Ｖａと実速度Ｖに基づいて前記プロペラのスリップ率εを算出するスリップ率算出手段（ＥＣＵ２２。Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１１８，Ｓ２７４）と、前記加速状態判断手段によって前記船体が加速状態にあると判断された場合、前記算出されたスリップ率に基づいて前記トリム角が増加するように前記トリム角調整機構の動作を制御するトリム角制御手段（ＥＣＵ２２。Ｓ１２，Ｓ１０８，Ｓ１１８，Ｓ１２０）とを備える如く構成、即ち、プロペラ１８のスリップ率εに基づいてトリムアップを開始するようにしたので、加速中にトリムアップを行ってもキャビテーションを可能な限り抑制することができる。

また、前記トリム角制御手段は、前記加速状態判断手段によって前記船体が加速状態にあると判断された場合、前記算出されたスリップ率が所定スリップ率ε１以下となったとき、前記トリム角が増加するように前記トリム角調整機構の動作を制御する如く構成した（ＥＣＵ２２。Ｓ１２，Ｓ１１８，Ｓ１２０）ので、加速中にトリムアップを行ってもキャビテーションを一層抑制することができる。

また、前記スリップ率算出手段は、予め設定された前記船体のトローリング時の所定スリップ率に基づいてプロペラピッチを推定するプロペラピッチ推定手段（ＥＣＵ２２。Ｓ１０。式（３））と、前記推定されたプロペラピッチに基づいて前記船体の理論速度を算出する理論速度算出手段（ＥＣＵ２２。式（２））とを備えると共に、前記算出された理論速度と実速度に基づいて前記プロペラのスリップ率を算出する如く構成した（ＥＣＵ２２。Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１１８，Ｓ２７４。式（１））ので、船外機１２ごとにプロペラピッチを設定する必要がなく、また船外機１２が船体１０に搭載されて既に市場に出ているような場合であっても後からスリップ率εを用いた制御を組み込むことも可能となる。即ち、スリップ率εを算出するためにはプロペラピッチの値が必要となるが、プロペラピッチは船外機１２（船舶１）ごとに異なるため、船外機１２ごとに予めプロペラピッチが分かっていなければならない。このため、スリップ率εを用いた制御を組み込む場合には船外機１２ごとにプロペラピッチを設定する必要があると共に、既に船外機１２が船体１０に搭載されて例えば市場に出ている場合には後からスリップ率εを用いた制御を組み込むことは困難である。しかしながら、プロペラピッチを推定することができれば、船外機１２ごとにプロペラピッチを設定する必要がなく、また船外機１２が船体１０に搭載されて既に市場に出ているような場合であっても後からスリップ率εを用いた制御を組み込むことも可能となる。

尚、上記においては、船外機１２を例にとって説明したが、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、図５フロー・チャートのＳ１２４や図７タイム・チャートの時刻ｔ３において吸気圧ＰＢの変化量ΔＰＢを判断しているが、吸気圧ＰＢの変化量ΔＰＢの代わりに吸気圧ＰＢそのものを判断するようにしても良い。即ち、吸気圧ＰＢが所定の値（例えば８０ｋＰａ）以下となったとき、トリムアップを開始するようにしても良い。

また、実施例では所定回転数ＮＥ１、第２所定回転数ＮＥ２、第１から第４所定値ΔＮＥ１〜ΔＮＥ４、第１、第２所定値ΔＴＨ１，ΔＴＨ２、所定開度ＴＨ１、既定値ΔＰＢ１、所定スリップ率ε１、所定角度θ１等について具体的な数値で示したが、それらは例示であって限定されるものではない。

１０船体、１２船外機、１８プロペラ、２２ＥＣＵ（電子制御ユニット）、５０パワーチルトトリムユニット（トリム角調整機構）、５２エンジン（内燃機関）、９０スロットル開度センサ（スロットル開度変化量算出手段）

Claims

船体に取り付け可能であると共に、内燃機関で駆動されるプロペラと、前記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た船外機の制御装置において、前記内燃機関のスロットル開度の変化量を算出するスロットル開度変化量算出手段と、前記算出されたスロットル開度の変化量に基づいて前記船体が加速状態にあるか否か判断する加速状態判断手段と、前記船体の理論速度と実速度に基づいて前記プロペラのスリップ率を算出するスリップ率算出手段と、前記加速状態判断手段によって前記船体が加速状態にあると判断された場合、前記算出されたスリップ率が所定スリップ率未満となったとき前記トリム角が増加するように前記トリム角調整機構の動作を制御するトリム角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。
前記スリップ率算出手段は、予め設定された前記船体のトローリング時の所定スリップ率に基づいてプロペラピッチを推定するプロペラピッチ推定手段と、前記推定されたプロペラピッチに基づいて前記船体の理論速度を算出する理論速度算出手段とを備えると共に、前記算出された理論速度と実速度に基づいて前記プロペラのスリップ率を算出することを特徴とする請求項１記載の船外機の制御装置。