船外機の制御装置、方法及びプログラム
【課題】トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する構成とする共に、そのトリム操作により操船者に違和感を与えない制御装置を提供する。
【解決手段】トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御装置５２を備え、制御装置５２は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定する。所定の閾値は、船体速度又はエンジン回転数に対応付けて管理されている。
【解決手段】トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御装置５２を備え、制御装置５２は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定する。所定の閾値は、船体速度又はエンジン回転数に対応付けて管理されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船体に取り付けられた船外機では、傾斜角を変更するチルト及びトリム操作が可能になっている。そして、このトリム及びトリム操作をパワートリム＆チルト装置により油圧制御することも行われている。チルト操作とは、停船中や船体の陸揚げ時等に船外機を水面上に上昇させるものである。また、トリム操作とは、船外機の角度、即ちトリム角を調整するものである。船舶に搭載される船外機のトリム角を適切に調整することで、船体の姿勢角が変化して船体抵抗が低減し、結果として、同一のエンジン出力においても船体速度が増加し、燃費が向上することが知られている。
【０００３】
従来、燃費の向上のためには、航走時の姿勢角、乗員や積載物の重量や位置等の航走状態に応じて、操船者が、メータ類を確認しながら最適トリム角に調整する必要がある。しかしながら、波、風、潮流等の自然現象が時々刻々と変化する状況で、エンジン回転数や姿勢角の微妙な変化を感じ取ってトリム操作を行うことは、操船者に大きな負荷を強いることになる。そのため、熟練者でも煩わしさからトリム操作を頻繁に行うことは少ないのが実情である。また、初心者に至っては、トリム角を調整するといった知識や経験に乏しいため、トリム操作を行うことなく、燃費の悪い状態のまま航走することがほとんどである。
【０００４】
上記のような点に鑑みて、例えば特許文献１には、感知手段により感知されるエンジン回転数あるいは船速の航走状態量の変化に基づいて、推進ユニットをアップさせるアップ信号又はダウンさせるダウン信号を制御する船舶推進機の自動トリム角調整装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にあるようにフィードバック制御を行って最適トリム角を演算し、フィードバック制御値を決定するシステムでは、風、波、潮流等の外乱によって航走状態量の計測誤差が生じるため、フィードバック制御値の決定に時間を要する。しかも、常にフィードバック制御を続けることにより、電気エネルギを消費してしまい、燃費の面でも不利となる。
【０００７】
また、特許文献１では、最大速度を与える状態に自動制御することを目標としているが、最大速度だけを指標としてフィードバック制御するシステムでは、操舵安定性が低下するおそれもある。
【０００８】
さらに、トリム操作を自動制御する場合、自動的に船外機のトリム角が調整されることにより船体速度が変化するため、その速度変化が大きいと、操船者に違和感を与えることもある。例えばトリム角が最小で、且つスロットル開度を一定にして航走しているときに、目標のトリム角に向かってパワートリム＆チルト装置の最大速度で自動駆動すると、操船者がスロットルを開く操作を行っていないにも関わらず、継続して船体速度が上昇することになり、違和感を感じることになる。また、操船者が手動操作していないのに、即ち操船者の意思とは関係なく自動的にトリム角が調整されて船外機が上下動することに違和感を感じることもある。
【０００９】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する構成とする共に、そのトリム操作により操船者に違和感を与えないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の船外機の制御装置は、動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置であって、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手段を備え、前記制御手段は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする。
また、本発明の船外機の制御装置の他の特徴とするところは、前記所定の閾値は、船体速度又はエンジン回転数に対応付けて管理されている点にある。
また、本発明の船外機の制御装置の他の特徴とするところは、前記制御手段は、操船者の減速意思が検出された場合、及び減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過していない場合、トリムアップしない点にある。
また、本発明の船外機の制御装置の他の特徴とするところは、前記制御手段は、自動トリムモード時に滑走状態となっているか否かを判定し、滑走状態となっていなければ、トリムアップしない点にある。
本発明の船外機の制御方法は、動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置が実行する船外機の制御方法であって、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手順を有し、前記制御手順では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする。
本発明のプログラムは、動力手段を用いて船外機をトリム操作するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御処理をコンピュータに実行させ、前記制御処理では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する構成にしたので、フィードバック制御を行って最適トリム角を演算し、フィードバック制御値を決定するシステムに比べて、トリム角の調整に時間がかかったり、電気エネルギの消費により燃費の面で不利となったりするのを避けることができる。そして、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定するので、操船者に違和感を与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用可能な船舶を斜め後方から眺めた斜視図である。
【図２】本発明を適用可能な船外機の左側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＰＴＴ装置の回路図である。
【図４】ブラケット装置の拡大側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る制御装置の構成を示すシステム図である。
【図６】学習モード時における制御装置内の演算部の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】図６の学習開始条件成立の可否を判定する処理を示すフローチャートである。
【図８】図６の学習継続条件成立の可否を判定する処理を示すフローチャートである。
【図９】学習モード時における学習モード選択スイッチ及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。
【図１０】トリム角と、燃費向上率、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。
【図１１】最適トリム角のマップを示す図である。
【図１２】トリム角と、航走時の船体の姿勢角との一例を示す図である
【図１３】時間と、トリム角、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。
【図１４】時間と、ハンドル保持力、エンジン回転数、トリム角、トリム駆動速度、船体加速度及びエンジン回転数の変化率との関係の例を示す特性図である。
【図１５】自動トリムモード時における制御装置内の演算部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１５の船体加速度を検出し、それに基づいてトリムアップのトリム駆動速度を変更する処理を示すフローチャートである。
【図１７】時間と、スロットル開度、吸気圧及びエンジン回転数との関係の例を示す特性図である。
【図１８】自動トリムモード時における制御装置内の演算部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１９】自動トリムモード時における自動トリムモード選択スイッチ及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用可能な船舶を斜め後方から眺めた斜視図である。また、図２は、本発明を適用可能な船外機の左側面図である。図１及び図２に示すように、船舶１の船体２の後部に位置するトランサム２ａに船外機３がブラケット装置４を介して取り付けられる。
【００１４】
船体２の略中央部は操舵室５であり、操舵席６が設置されると共に、操舵席６の前方には計器パネル７が配置される。計器パネル７にはタコメータ８等の計器類、不図示のモニタ、警告用のブザー９等が設けられると共に、操舵ハンドル１０も設けられる。また、操舵席６の側方には例えばスロットルレバー１１及びシフトレバー１２を備えたリモコンボックス１３が配置される。
【００１５】
図２に示すように、船外機３はエンジンホルダ１４を備え、このエンジンホルダ１４の上方にエンジン１５が設置される。また、エンジンホルダ１４の下方にはオイルパン１６が配置されると共に、この船外機３のエンジン１５、エンジンホルダ１４及びオイルパン１６の周囲はエンジンカバー１７よって覆われる。エンジン１５は、例えばシリンダヘッド２９、シリンダブロック３０及びクランクケース３１等を組み合わせて構成された水冷４サイクル四気筒エンジンであり、クランクシャフト１８を略垂直に配置したバーティカル（縦）型のエンジンである。
【００１６】
オイルパン１６の下部にはドライブシャフトハウジング１９が設置される。エンジンホルダ１４、オイルパン１６及びドライブシャフトハウジング１９内にはドライブシャフト２０が略垂直に配置され、その上端部がクランクシャフト１８の下端部に連結される。ドライブシャフト２０はドライブシャフトハウジング１９内を下方に向かって延び、ドライブシャフトハウジング１９の下部に設けられたギヤケース２１内のベベルギヤ２２及びプロペラシャフト２３を介してプロペラ２４を駆動するように構成される。
【００１７】
ギヤケース２１内には遠隔操作によってプロペラシャフト２３の回転方向を正・逆（フォワード・リバース）又は中立状態（ニュートラル）に切り換えるシフト装置２５が設けられる。このシフト装置２５からはシフトロッド２６が上方に向かって延び、リンク２７を介して操作ロッド２８（又はケーブル）によって上記リモコンボックス１３のシフトレバー１２に連結される。
【００１８】
エンジン１５の最前部、図２においては最も左側に配置されるクランクケース３１の後方（右側）にはシリンダブロック３０が配置される。また、シリンダブロック３０の後方にはシリンダヘッド２９が配置される。
【００１９】
ブラケット装置４は主にスイベルブラケット３２及びトランサムブラケット３３から構成され、スイベルブラケット３２は船外機３に、トランサムブラケット３３は船体２のトランサム２ａにそれぞれ固定される。
【００２０】
スイベルブラケット３２は左右一対のトランサムブラケット３３間に架設されたチルト軸３４を介して上下方向に傾動可能に軸支され、このスイベルブラケット３２内にパイロットシャフト３５が鉛直方向に、且つ回動自在に軸支される。また、このパイロットシャフト３５の上下端にアッパーマウントブラケット３６及びロアーマウントブラケット３７がそれぞれ回動一体に設けられる。そして、アッパーマウントブラケット３６にはステアリングブラケット３８が設けられ、図示しないケーブル等によって操舵ハンドル１０に連結される。
【００２１】
一方、エンジンホルダ１４の前部には左右一対のアッパーマウントユニット３９が設けられ、アッパーマウントブラケット３６に連結される。また、ドライブシャフトハウジング１９の両側部には一対のロアーマウントユニット４０が設けられ、ロアーマウントブラケット３７に連結される。そして、以上により船外機３は、操舵ハンドル１０の操作によって、ブラケット装置４に対しパイロットシャフト３５を中心に左右に操舵可能になると共に、チルト軸３４を中心に上下向方にチルト及びトリム操作が可能になる。
【００２２】
ここで、チルト操作とは、停船中や船体２の陸揚げ時等に船外機３を水面上に上昇させるものである。また、トリム操作とは、船外機３の角度、即ちトリム角を調整するものである。図１２（ａ）、（ｂ）は、トリム角と、航走時の船体２の姿勢角との一例を示す図である。図１２（ａ）は、トリム角が０°の状態、換言すれば船外機３がブラケット装置４のストッパに当接して船体２に最も近接した状態である。このとき、図示例では、水平面に対するプロペラシャフト２３の軸方向の角度は−６°、水平面に対する船体２の角度は０°となる。そして、図１２（ｂ）は、トリムアップしてトリム角が１１°の状態である。このとき、図示例では、水平面に対するプロペラシャフト２３の軸方向の角度は２．５°、水平面に対する船体２の角度は２．５°となる。このようなトリム及びチルト操作はパワートリム＆チルト装置４１（以下、ＰＴＴ装置と略す）により油圧制御される。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態に係るＰＴＴ装置４１の回路図、図４は、ブラケット装置４の拡大側面図である。また、図５は、本発明の実施形態に係るＰＴＴ装置４１を含む船外機３全体の制御装置５２の構成を示すシステム図である。図３に示すように、リモコンボックス１３や船外機３に設けられたＰＴＴスイッチ４６、４７のＵＰ側とＤＮ（ＤＯＷＮ）側とはそれぞれＰＴＴリレー５３（ＵＰ及びＤＮ）に結線され、船外機３を上下に傾動させる図示しない動力手段である油圧装置の動力源となるＰＴＴモータ５４を駆動する。なお、リモコンボックス１３側のＰＴＴスイッチ４６はＰＴＴモータ５４とこのモータ５４の動力源であるバッテリ５５（制御装置５２の電源も兼ねる）との間に配置される。
【００２４】
船体２と船外機３との相対位置、一般的には相対角度、即ち船外機３のトリム角（及びチルト角）を検出する傾斜角検出器４８が例えばブラケット装置４に設けられる。図４（ａ）は船外機３がＤＮ（ＤＯＷＮ）状態、図４（ｂ）は船外機３がＵＰ状態をそれぞれ示す。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜角検出器４８は主に例えば固定側であるトランサムブラケット３３に設けられた可変抵抗やホール素子等の回動検出素子４９と、この回動検出素子４９に回動自在に設けられたレバー５０と、可動側であるスイベルブラケット３２に設けられた凸部５１とから構成され、レバー５０の自由端部が図示しないスプリング等で凸部５１に常時付勢されて当接する。そして、船外機３が例えばトリムアップされることによりスイベルブラケット３２がチルト軸３４を介して上方向に傾動すると、この傾動に伴って凸部５１が移動し、レバー５０が回動検出素子４９を軸に回動してその回動量、即ち船外機３の傾斜角信号が出力される。なお、この傾斜角検出器４８は従来のトリムメータ４５（トリム角度表示装置）に信号を出力するトリム角度検出器（図示せず）の信号を併用してもよい。
【００２５】
図５に示すように、制御装置５２は、入力回路５９、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭにより構成される演算部６０、メモリ７８、出力回路７１、点火装置７５、電源回路７６を備える。制御装置５２には、船外機３内外の各機器から各種の情報が入力される。具体的には、船体速度検出器７９から、例えばＧＰＳ機能により測定した船体速度が入力回路５９を経由して制御装置５２内の演算部６０に入力される。
【００２６】
同様に、カム軸信号検出器５８から、エンジン１５の図示しないカム軸の信号（カム角信号）が演算部６０に入力される。また、クランク角信号検出器６１（回転数検出器）からエンジン１５の回転数信号が、スロットル開度検出器６２から図示しないエンジン吸気装置を構成するスロットル開度が、吸気圧力検出器６３及び大気圧力検出器６４からそれぞれ吸気圧及び大気圧が、吸気温度検出器６５、エンジン温度検出器６６（冷却水温度検出器）及び排気温度検出器６７からそれぞれ吸気の温度、エンジン１５の温度（冷却水温度）及び排気通路の温度が演算部６０に入力される。また、傾斜角検出器４８から船外機３の傾斜角信号が、例えばシフト装置２５に設けられるシフト（ニュートラル）スイッチ６８からシフト位置信号が演算部６０に入力される。さらに、ストップ（エマージェンシーストップ）スイッチ６９、後述する学習モード選択スイッチ７０及びＰＴＴスイッチ４６（４７）からの信号も演算部６０に入力される。
【００２７】
制御装置５２に入力された各機器からの情報は演算部６０で適宜演算処理され、その演算結果が出力回路７１を介して船外機３内外の各機器に出力される。具体的には、演算部６０は、ＰＴＴ装置４１を操作してＰＴＴモータ５４を駆動する。また、演算部６０は、燃料の噴射量情報をインジェクタ７２に、吸気空気量の調整信号をアクチュエータ７３の図示しないステップモータやソレノイドバルブ等に、エンジン回転数信号や各機器の異常を伝達する信号をモニタ４４の警告灯４２（ＬＥＤ）やブザー９、タコメータ８等に、燃料の供給量情報をフューエルポンプ７４にそれぞれ出力する。さらに、演算部６０は、出力回路７１から点火装置７５（電源回路７６が接続される）を介してイグニッションコイル７７に点火信号を出力する。
【００２８】
（学習モード）
ここで、既述したように、船外機３のトリム角を適切に調整することで、船体２の姿勢角が変化して船体抵抗が低減し、結果として、同一のエンジン出力においても船舶１の船体速度が増加し、燃費が向上することが知られている。一方で、船外機３は、自動車や自動二輪車等のエンジンとは異なり、一般的に、搭載される船舶は既定されておらず、様々の船舶に搭載されうる。船舶の大きさ、重量、船体や船底の形状が多種多様であるため、燃費が向上する最適トリム角を予め定めておくことは困難である。そこで、本実施形態に係る船外機３では、主に燃費を向上させることを目的として、船舶毎に最適トリム角を学習により設定する学習モードを有している。
【００２９】
学習モードは、例えば船外機３を船舶１に新たに搭載して試運転するときに実行されるものであり、学習モード選択スイッチ７０を操作することにより学習モードに移行することができる。船外機３を船舶１に新たに搭載して試運転するときに、滑走状態（プレーニング）を維持できる速度域でスロットルを固定して、学習モード選択スイッチ７０を操作して学習モードに移行する。このとき、トリム角は０°又は０°に近い角度としておく。
【００３０】
図６は、学習モード時における制御装置５２内の演算部６０の処理動作を示すフローチャートである。また、図９は、学習モード時における学習モード選択スイッチ７０及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）４６又は４７の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。学習モードに移行した後、操船者は学習開始のための所定の操作、本例ではＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しを行う（ステップＳ１）。２度押しとしたのは、通常のＰＴＴ操作であるＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の１度押しとは異なる操作にして誤操作をなくすと共に、操船者の意思を確実に反映させるためである。
【００３１】
ＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しが入力されると、演算部６０は、学習開始条件が成立しているかどうかを判定する（ステップＳ２）。図７に、学習開始条件成立の可否を判定する処理のフローチャートを示す。演算部６０は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度、クランク角信号検出器６１で検出されるエンジン回転数及び傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がそれぞれ所定の範囲内にあれば（ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３）、条件成立として（ステップＳ２４）、本処理を抜ける。それに対して、スロットル開度、エンジン回転数、トリム角のいずれかが所定の範囲から外れていれば（ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３）、条件不成立として本処理を抜ける。
【００３２】
図６に説明を戻して、ステップＳ２で学習開始条件が成立している場合、ステップＳ３に進み、演算部６０は、スロットル開度検出器６２でスロットル開度を検出する。また、クランク角信号検出器６１で検出したエンジン回転数の例えば所定の時間分の移動平均を算出することにより平均エンジン回転数を演算して（ステップＳ４）、平均エンジン回転数の変化率を演算する（ステップＳ５）。なお、ステップＳ２で学習開始条件が成立していない場合、ステップＳ２０に進み、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等のエラーメッセージ通知を行った後、ステップＳ１に戻る。
【００３３】
ステップＳ５の後、演算部６０は、学習継続条件が成立しているかどうかを判定する（ステップＳ６）。図８に、学習継続条件成立の可否を判定する処理のフローチャートを示す。演算部６０は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度の変化率、ステップＳ５で演算した平均エンジン回転数の変化率がそれぞれ所定の範囲内にあり、操船者によるＰＴＴ操作がなければ（ステップＳ６１、Ｓ６２、Ｓ６３）、条件成立として（ステップＳ６４）、本処理を抜ける。それに対して、スロットル開度の変化率、エンジン回転数の変化率のいずれかが所定の範囲から外れている、又は操船者によるＰＴＴ操作があれば（ステップＳ６１、Ｓ６２、Ｓ６３）、条件不成立として本処理を抜ける。スロットル開度の変化率が所定の範囲から外れているときは、操船者がスロットルレバー１１を操作してスロットル開度が変化したと考えられるため、最適トリム角の学習を中断する。また、エンジン回転数の変化率が所定の範囲から外れているときは、以下の理由により最適トリム角の学習を中断する。即ち、船体２への負荷、例えば積載物の重量、高さ、位置、角度等によっては、あるトリム角を超えるとプロペラ２４が水中で空回りして推力が低下する現象が発生する。この場合、図１３の丸で囲んだ箇所に示すように、エンジン回転数が急上昇し、船体速度が低下する。図１３は、時間と、トリム角、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。そこで、エンジン回転数の変化率が所定の範囲から外れているときは、このような現象が発生したと考えられるため、最適トリム角の学習を中断する。また、ＰＴＴ操作があるときは、操船者による操作を優先させるため、最適トリム角の学習を中断する。なお、ステップＳ６で学習継続条件が成立していない場合、ステップＳ２０に進み、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等のエラーメッセージ通知を行った後、ステップＳ１に戻る。また、最適トリム角の学習を中断した場合、そのときのトリム角を所定の角度だけトリムダウンさせる等してもよい。
【００３４】
図６に説明を戻して、ステップＳ６で学習継続条件が成立している場合、ステップＳ７に進み、演算部６０は、現在のトリム角θAが下限値、即ち０°でないかどうかを判定する。ステップＳ７で現在のトリム角θAが０°でない場合ステップＳ８に進み、０°である場合ステップＳ１０に進む。
【００３５】
トリム角０°の状態で学習を開始した場合、学習開始直後はトリム角が０°であるので、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０で、演算部６０は、ＰＴＴ装置４１を用いて予め設定されているトリム角θBだけトリムアップする。そして、演算部６０は、現在のトリム角θAが予め設定されている上限値を達したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で現在のトリム角θAが上限値に達していない場合ステップＳ３に戻り、上限値に達した場合ステップＳ１２に進む。
【００３６】
ステップＳ１１からステップＳ３に戻り、ステップＳ４〜Ｓ６を経てステップＳ７に進むと、現在のトリム角θAは０°でないので、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ステップＳ５で演算した平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値ｇを下回ったかどうかを判定する。ステップＳ８で平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値ｇを下回っていない場合ステップＳ１０に進み、所定の閾値ｇを下回った場合ステップＳ９に進む。
【００３７】
ここで、図１０を参照して、学習モードで狙う最適トリム角について説明する。図１０は、トリム角と、燃費向上率、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。図１０に示すように、トリム角を大きくしていくと、燃費向上率、エンジン回転数及び船体速度が増加する。そして、トリム角θ1と達すると、エンジン回転数の変化率が小さくなり、それ以降は上限値で略安定する。また、トリム角θ2（＞θ1）に達すると、船体速度がピークとなり、それ以降はエンジン回転数と共に減少傾向となる。このような特性において、船体速度及び燃費向上率の面からいえば、トリム角θ2を最適トリム角とするのが理論上最適である。しかしながら、トリム角θ2では水中翼部の舵の機能が低下し、操舵が不安定となることがある。そこで、トリム角θ2に比べると燃費向上率はやや低くなるが、十分な燃費の向上効果があり、且つ操舵安定性に優れたトリム角θ1を最適トリム角とする。
【００３８】
ステップＳ３〜Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１１のループを繰り返して、トリム角θBずつ段階的にトリムアップさせた結果、ステップＳ８で平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ったということは、図１０に示すように、現在のトリム角θAがトリム角θ1を超え、エンジン回転数の変化が安定したと考えられる。そこで、ステップＳ９に進み、暫定の最適トリム角θCを演算する。ステップＳ９では、例えば暫定の最適トリム角θCを、
θC＝現在のトリム角θA−トリム角θB
として求める。現在のトリム角θAをそのまま暫定の最適トリム角θCとしてもよいが、エンジン回転数の変化が安定した結果として、平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ることから、その間に時間的な差がある。そこで、現在のトリム角θAからトリム角θBを減算する、即ちステップＳ１０でトリムアップする一回前のトリム角を暫定の最適トリム角θCとしている。
【００３９】
なお、ステップＳ８で平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ることなく、ステップＳ１１で現在のトリム角θAが上限値に達することもありうる。その場合、ステップＳ１２に進み、暫定の最適トリム角θCを演算する。ステップＳ１２でも、ステップＳ９と同様、例えば暫定の最適トリム角θCを、
θC＝現在のトリム角θA−トリム角θB
として求める。
【００４０】
ステップＳ９又はステップＳ１２で暫定の最適トリム角θCが演算されたならば、演算部６０はその暫定の最適トリム角θCをメモリ７８に記憶する（ステップＳ１３）。そして、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等して、今回の学習が終了したことを通知するメッセージ通知を行う（ステップＳ１４）。メッセージ通知を受けた操船者は、学習終了の確認のための所定の操作、本例ではＰＴＴスイッチ（ＤＮ）４６又は４７の２度押しを行う（ステップＳ１５）。
【００４１】
本実施形態では、ステップＳ１〜Ｓ１５の学習を２回繰り返すようになっている。即ち、ステップＳ１６で、ステップＳ１〜Ｓ１５の学習が２回繰り返されたかどうかを判定する。ステップＳ１６で学習が２回繰り返されていない場合、ステップＳ２１に進み、演算部６０は、ＰＴＴ装置４１を用いてトリム角を下限値０°にトリムダウンしてから、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
ステップＳ１６で学習が２回繰り返されている場合、ステップＳ１７に進み、１回目の暫定の最適トリム角θCと２回目の暫定の最適トリム角θCとが所定の閾値θDを超えて異なるかどうか判定する。ステップＳ１７で所定の閾値θDを超えて異ならない場合、ステップＳ１８に進み、演算部６０は最適トリム角θC´をメモリ７８に記憶する。最適トリム角θC´は、１回目の暫定の最適トリム角θCと２回目の暫定の最適トリム角θCとの平均値としてもよいし、最後の回（２回目）の暫定の最適トリム角θCとしてもよい。そして、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等して、最終的に学習が終了したことを通知するメッセージ通知を行う（ステップＳ１９）。
【００４３】
一方、ステップＳ１７で所定の閾値θDを超えて異なる場合、風（風速や風向き）、波、潮流等の影響のために、１回目の暫定の最適トリム角θCと２回目の暫定の最適トリム角θCとが大きく異なったものとする。そこで、学習条件が適当でないとし、最適トリム角θC´を求めることなく、ステップＳ２０に進み、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等のエラーメッセージ通知を行った後、ステップＳ１に戻る。
【００４４】
以上述べた学習を一定のスロットル開度Ｔ１０で実行させ、スロットル開度Ｔ１０での最適トリム角θC´(Ｔ１０)を記憶させる。メモリ７８には、例えば図１１に示すように、エンジン回転数及びスロットル開度に対応付けられた最適トリム角のマップＭAが構築されており、スロットル開度Ｔ１０と、ステップＳ４で演算した平均エンジン回転数を含む所定のエンジン回転数域（図１１の例ではエンジン回転数Ｒ１２〜Ｒ１５）との対応欄に、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１０)を記述する。エンジン回転数が大幅に異ならない限り、最適トリム角は同程度であるので、所定のエンジン回転数域Ｒ１２〜Ｒ１５にて、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１０)を利用するようにしている。
【００４５】
次に、以上述べた学習を一定のスロットル開度Ｔ１４（＞Ｔ１０）で実行させ、スロットル開度Ｔ１４と、ステップＳ４で演算した平均エンジン回転数を含む所定のエンジン回転数域（図１１の例ではエンジン回転数Ｒ１５〜Ｒ１８）との対応欄に、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１４)を記述する。同様に、以上述べた学習を一定のスロットル開度Ｔ１８（＞Ｔ１４）で実行させ、スロットル開度Ｔ１８と、ステップＳ４で演算した平均エンジン回転数を含む所定のエンジン回転数域（図１１の例ではエンジン回転数Ｒ１８〜Ｒ２０）との対応欄に、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１４)を記述する。このように複数のスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８で学習を繰り返すことにより、それらの間の欄の最適トリム角（図１１に斜線で示す欄の最適トリム角）は、スロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８での最適トリム角θC´(Ｔ１０)、θC´(Ｔ１４)、θC´(Ｔ１８)を用いた補間演算により求めることができる。
【００４６】
なお、学習を行うスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８は操船者が任意に指定可能にしてもよいし、演算部６０が、学習すべきスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８を操船者に通知するようにしてもよい。学習すべきスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８を操船者に通知する方式としては、学習すべきスロットル開度をモニタに表示したり、学習すべきスロットル開度近傍でブザー音を鳴らしたりすればよい。
【００４７】
本実施形態では、船外機３を船舶１に新たに搭載して試運転するときに学習モードを実行させる例を説明したが、それに限定されるものではない。通常の航走時でも、学習モードを随時実行させてよい。例えば乗員や積載物の重量等が普段と大きく異なる状態で航走するような場合に学習モードを実行させてもよい。航走の最初の段階で学習モードの実行のためにスロットル開度を一定にするという制約が課されるが、学習モードは数分程度で完了するので、それ以降の航走では、操舵の安定性を確保しつつ、燃費を向上させた航走が可能になる。
【００４８】
また、船外機３のメーカ側で、ボートメーカの各種モデルに対する最適トリム角を既定したマップＭAを制御装置５２に予め保持させておくようにしてもよい。船外機３を船舶１に搭載する際に、当該船体２の製造メータ、モデル名を制御装置５２に入力することで、船体２に適したマップＭAを呼び出して利用することができる。また、制御装置５２に通信機能を持たせ、船体２の製造メータ、モデル名に応じたマップＭAを外部から取得するような形態としてもよい。
【００４９】
また、例えば図６のステップＳ８では、所定の条件に合致するかどうかとして、ステップＳ５で演算した平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ったかどうかを判定するようにしたが、船体速度検出器７９で検出される船体速度がピークとなったかどうか、即ち図１０に示すトリム角θ2に達したかどうかを判定するようにしてもよい。この場合、図１０の説明で述べたように、トリム角θ2では水中翼部の舵の機能が低下し、操舵が不安定となることがあるので、ステップＳ９では、現在のトリム角θA（即ち、トリム角θ2）から所定のトリム角を減算し、トリム角θ2の手前のトリム角を暫定の最適トリム角θCとする。
【００５０】
（自動トリムモード）
次に、上述した学習モードによりマップＭAに記述された最適トリム角θC´に基づいてトリム操作を自動制御する自動トリムモードについて説明する。自動トリムモード時には、制御装置５２は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度、クランク角信号検出器６１で検出されるエンジン回転数に基づいて、マップＭAから最適トリム角θC´を読み出して、その最適トリム角θC´になるようにＰＴＴ装置４１を自動制御する。これにより、エンジン回転数や姿勢の微妙な変化を感じ取ってトリム操作を行うといった負荷を操船者に強いることなく、また、初心者であっても、操舵の安定性を確保しつつ、燃費を向上させた航走が可能になる。
【００５１】
ここで、既述したように、自動的に船外機３のトリム角が調整されることにより船体速度が変化する際、特に自動的にトリムアップして船体速度が増加する際に、船体加速度が大きいと、操船者に違和感を与えることもある。図１４に、同量だけトリムアップするときにトリム駆動速度を遅くした場合（図１４（ａ））及び速くした場合（図１４（ｂ））での、時間と、ハンドル保持力、エンジン回転数、トリム角、トリム駆動速度、船体加速度及びエンジン回転数の変化率との関係の例を示す。図１４（ｂ）に示すように、トリム駆動速度が速いと、船体加速度が急峻となると共に、ハンドル保持力が大きくなるため、操船者に違和感を与えるおそれがある。そこで、本実施形態に係る船外機３では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定するようにしている。
【００５２】
図１５は、自動トリムモード時における制御装置５２内の演算部６０の処理動作を示すフローチャートである。不図示の自動トリムモード選択スイッチにより自動トリムモードに移行すると、演算部６０は、自動駆動条件が成立しているかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。ここでは、滑走状態（プレーニング）となっているか否かを判定し、プレーニングとなっていれば自動駆動条件が成立していると判定する。具体的には、図７と同様に、演算部６０は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度、クランク角信号検出器６１で検出されるエンジン回転数及び傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がそれぞれ所定の範囲内にあれば、条件成立とする。
【００５３】
自動駆動条件が成立している場合、操船者によるＰＴＴ操作の有無を判定する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。ステップＳ１０２、Ｓ１０３で操船者によるＰＴＴ操作がある場合、操船者による操作を優先させ、ＰＴＴ操作に従ってトリムアップ又はトリムダウンを行う（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。
【００５４】
ステップＳ１０２、Ｓ１０３で操船者によるＰＴＴ操作がない場合、ステップＳ１０６に進み、操船者の減速意思が検出されたか、及び減速意思があった場合それがなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過しているか否かを判定する（以下、「減速検出」と称する）。ステップＳ１０６で減速検出がない場合、即ち操船者の減速意思が検出されず、且つ減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過している場合ステップＳ１０７に進み、そうでない場合ステップＳ１０１に戻る。
【００５５】
ステップＳ１０７で、演算部６０は、メモリ７８のマップＭBからトリムアップのトリム駆動速度を読み出して、そのトリム駆動速度でＰＴＴ装置４１を用いてトリムアップする。マップＭBには、船体速度とトリムアップのトリム駆動速度とが対応付けられている。例えば船体速度の低速領域ではトリム駆動速度が高く、船体速度の高速領域ではトリム駆動速度が低く設定されている。さらに、マップＭBには、船体速度に、次のステップＳ１０８で用いる船体加速度の閾値が対応付けられている。同等の船体加速度でも、そのときの船体速度によって操船者に与える違和感は異なり、高速航走時には操船者に違和感を与えやすい。そこで、船体速度毎に、トリム駆動速度を決定するための船体加速度の閾値が設定されている。
【００５６】
ステップＳ１０８で、演算部６０は、船体加速度を検出し、それに基づいてトリムアップのトリム駆動速度を変更する。図１６に、船体加速度を検出し、それに基づいてトリムアップのトリム駆動速度を変更する処理のフローチャートを示す。演算部６０は、船体速度検出器７９で検出される船体速度から船体加速度を検出し（ステップＳ１８０１）、その船体加速度がマップＭBに既述されている現在の船体速度に対応する船体加速度の閾値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１８０２）。その結果、ステップＳ１８０１で検出した船体加速度が閾値を下回っている場合ステップＳ１０９に進み、閾値を超えている場合ステップＳ１８０３に進む。ステップＳ１８０３で、演算部６０は、マップＭBに記述されている現在の船体速度に対応するトリム駆動速度を、船体加速度が低くなるように書き換えた後、ステップＳ１０９に進む。
【００５７】
図１５に説明を戻して、ステップＳ１０９で、演算部６０は、傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がマップＭAから読み出した最適トリム角θC´に達した否かを判定する。その結果、最適トリム角θC´に達している場合本処理を抜け、達していない場合ステップＳ１０１に戻る。
【００５８】
なお、本実施形態では、ＧＰＳ機能等により測定した船体速度が制御装置５２に入力されることを前提に説明したが、船体速度が入力されない場合は、プレーニング状態では船体速度と略同じ挙動となるエンジン回転数を利用してもよい。この場合、マップＭBには、エンジン回転数とトリムアップのトリム駆動速度とが対応付けられているとともに、エンジン回転数にエンジン回転数の変化率の閾値が対応付けられている。そして、図１６のフローチャートにおいて、演算部６０は、エンジン回転数の変化率を検出し（ステップＳ１８０１）、その変化率がマップＭBに既述されている現在のエンジン回転数に対応する変化率の閾値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１８０２）。その結果、ステップＳ１８０１で検出したエンジン回転数の変化率が閾値を下回っている場合ステップＳ１０９に進み、閾値を超えている場合ステップＳ１８０３に進む。ステップＳ１８０３で、演算部６０は、マップＭBに記述されている現在のエンジン回転数に対応するトリム駆動速度を、エンジン回転数の変化率が低くなるように書き換えた後、ステップＳ１０９に進む。
【００５９】
また、ステップＳ１０６で減速検出がある場合、即ち操船者の減速意思が検出された場合、及び減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過していない場合、トリムアップしないでステップＳ１０１に戻るが、その理由は以下の通りである。自動トリムモード時にはスロットル開度が所定の範囲から外れないようにすることが求められるが（図７のステップＳ２１を参照）、略一定の船体速度となるようにスロットルを開閉調整する場合がある。このとき、特に減速操作であるスロットルを閉じる操作を行っている最中や、閉じる操作をやめた直後に、トリムアップにより船体速度が増加すると、操船者に違和感を与えることになる。そこで、減速検出がある場合、トリムアップを停止する。図１７の区間ｔ1、ｔ2ではスロットル開度を微調整しているが、スロットルを閉じる操作が検出されなくなってから既定時間経過するまでトリムアップを停止している。そして、操船者がスロットル開度を一定又は開いているときにはトリムアップして、最適トリム角θC´に達した時点でトリムアップを停止する（図１７のタイミングｔ3）。なお、減速検出をスロットル開度で判定する例を述べたが、図１７の区間ｔ1、ｔ2に示すように、スロットル開度の変化に応じて吸気圧やエンジン回転数も同様に変化するので、スロットル開度以外の減速検出でもかまわない。
【００６０】
また、船舶ではブレーキ機構はなく、操船者は所望の船体速度以上のときはスロットルを閉じる操作を行う。この場合も、トリムアップにより船体速度が高くなると操船者に違和感を与えることになるので、スロットルを閉じる操作が検出されなくなってから既定時間経過するまでトリムアップを停止する。
【００６１】
以上のようにして制御装置５２は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定する。これにより、エンジン回転数や姿勢の微妙な変化を感じ取ってトリム操作を行うといった負荷を操船者に強いることなく、また、初心者であっても、操舵の安定性を確保しつつ、操船者に違和感を与えることなく、燃費を向上させた航走が可能になる。なお、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することにより、場合によってはトリム駆動速度を落とすことにもなるが、自動車や自動二輪車等と比較して、船舶の場合は略一定の船体速度で連続運転する頻度が高く、最適トリム角θC´に達するまでにある程度の時間（数秒〜数十秒程度）要しても、その後の連続運転時間と比較するとわずかな時間である。
【００６２】
また、同量のトリムアップでも、船体形状、乗員や積載物の重量等によって船体加速度は異なるが、上述したようにマップＭBそのものを書き換えるようにしたので、その時々の状況に合わせて最適な値をマップＭBに記述することができる。
【００６３】
ここまでは、自動トリムモード時に操船者に違和感を与えないようにトリムアップする例を述べたが、操船者の意思により最適トリム角θC´に素早く調整できるようにしてもよい。図１８は、自動トリムモード時における制御装置５２内の演算部６０の処理動作を示すフローチャートであり、操船者の意思により最適トリム角θC´に素早く調整するときの処理動作を示す。
【００６４】
最適トリム角θC´に素早く調整したい場合、操船者は所定の操作、本例ではＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しを行う。２度押しとしたのは、通常のＰＴＴ操作であるＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の１度押しとは異なる操作にして誤操作をなくすと共に、操船者の意思を確実に反映させるためである。
【００６５】
ＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しが入力されると、演算部６０は、予め定められたトリム駆動速度、例えばＰＴＴ装置４１の最大速度でＰＴＴ装置４１を用いてトリムアップする（ステップＳ２０１）。そして、演算部６０は、操船者によるＰＴＴ操作の有無を判定すると共に（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）、傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がマップＭAから読み出した最適トリム角θC´に達した否かを判定する（ステップＳ２０６）。その結果、最適トリム角θC´に達している場合本処理を抜け、達していない場合ステップＳ２０１に戻る。図１９は、自動トリムモード時における自動トリムモード選択スイッチ及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）４６又は４７の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。図１９の例では、タイミングｔ4でＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しが行われており、その結果、実線に示すように、最適トリム角θC´に素早くトリムアップしている。
【００６６】
なお、最適トリム角θC´に素早く調整する場合も、操船者によるＰＴＴ操作がある場合（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）、操船者による操作を優先させ、ＰＴＴ操作に従ってトリムアップ又はトリムダウンを行う（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。図１９の例では、タイミングｔ5でＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７が操作され、操船者の意思があったとして最適トリム角θC´以上にトリムアップしている。逆に、ＰＴＴスイッチ（ＤＮ）４６又は４７が操作されれば、最適トリム角θC´を下回るようにトリムダウンさせることも可能である。
【００６７】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。本実施形態では、学習モードで構築した最適トリム角のマップＭAを利用しているが、それに限定されるものではなく、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する船外機の制御装置であれば本発明を適用することができる。
【００６８】
また、本発明の船外機の制御装置は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムにより構成することができ、ＣＰＵがプログラムを実行することによって実現され、プログラム自体も本発明を構成することになる。
【符号の説明】
【００６９】
１：船舶、２：船体、３：船外機、４１：パワートリム＆チルト装置、５２：制御装置、６０：演算部、６１：クランク角信号検出器、６２：スロットル開度検出器、７０：学習モード選択スイッチ、７８：メモリ、７９：船体速度検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船体に取り付けられた船外機では、傾斜角を変更するチルト及びトリム操作が可能になっている。そして、このトリム及びトリム操作をパワートリム＆チルト装置により油圧制御することも行われている。チルト操作とは、停船中や船体の陸揚げ時等に船外機を水面上に上昇させるものである。また、トリム操作とは、船外機の角度、即ちトリム角を調整するものである。船舶に搭載される船外機のトリム角を適切に調整することで、船体の姿勢角が変化して船体抵抗が低減し、結果として、同一のエンジン出力においても船体速度が増加し、燃費が向上することが知られている。
【０００３】
従来、燃費の向上のためには、航走時の姿勢角、乗員や積載物の重量や位置等の航走状態に応じて、操船者が、メータ類を確認しながら最適トリム角に調整する必要がある。しかしながら、波、風、潮流等の自然現象が時々刻々と変化する状況で、エンジン回転数や姿勢角の微妙な変化を感じ取ってトリム操作を行うことは、操船者に大きな負荷を強いることになる。そのため、熟練者でも煩わしさからトリム操作を頻繁に行うことは少ないのが実情である。また、初心者に至っては、トリム角を調整するといった知識や経験に乏しいため、トリム操作を行うことなく、燃費の悪い状態のまま航走することがほとんどである。
【０００４】
上記のような点に鑑みて、例えば特許文献１には、感知手段により感知されるエンジン回転数あるいは船速の航走状態量の変化に基づいて、推進ユニットをアップさせるアップ信号又はダウンさせるダウン信号を制御する船舶推進機の自動トリム角調整装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−７９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にあるようにフィードバック制御を行って最適トリム角を演算し、フィードバック制御値を決定するシステムでは、風、波、潮流等の外乱によって航走状態量の計測誤差が生じるため、フィードバック制御値の決定に時間を要する。しかも、常にフィードバック制御を続けることにより、電気エネルギを消費してしまい、燃費の面でも不利となる。
【０００７】
また、特許文献１では、最大速度を与える状態に自動制御することを目標としているが、最大速度だけを指標としてフィードバック制御するシステムでは、操舵安定性が低下するおそれもある。
【０００８】
さらに、トリム操作を自動制御する場合、自動的に船外機のトリム角が調整されることにより船体速度が変化するため、その速度変化が大きいと、操船者に違和感を与えることもある。例えばトリム角が最小で、且つスロットル開度を一定にして航走しているときに、目標のトリム角に向かってパワートリム＆チルト装置の最大速度で自動駆動すると、操船者がスロットルを開く操作を行っていないにも関わらず、継続して船体速度が上昇することになり、違和感を感じることになる。また、操船者が手動操作していないのに、即ち操船者の意思とは関係なく自動的にトリム角が調整されて船外機が上下動することに違和感を感じることもある。
【０００９】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する構成とする共に、そのトリム操作により操船者に違和感を与えないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の船外機の制御装置は、動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置であって、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手段を備え、前記制御手段は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする。
また、本発明の船外機の制御装置の他の特徴とするところは、前記所定の閾値は、船体速度又はエンジン回転数に対応付けて管理されている点にある。
また、本発明の船外機の制御装置の他の特徴とするところは、前記制御手段は、操船者の減速意思が検出された場合、及び減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過していない場合、トリムアップしない点にある。
また、本発明の船外機の制御装置の他の特徴とするところは、前記制御手段は、自動トリムモード時に滑走状態となっているか否かを判定し、滑走状態となっていなければ、トリムアップしない点にある。
本発明の船外機の制御方法は、動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置が実行する船外機の制御方法であって、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手順を有し、前記制御手順では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする。
本発明のプログラムは、動力手段を用いて船外機をトリム操作するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御処理をコンピュータに実行させ、前記制御処理では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する構成にしたので、フィードバック制御を行って最適トリム角を演算し、フィードバック制御値を決定するシステムに比べて、トリム角の調整に時間がかかったり、電気エネルギの消費により燃費の面で不利となったりするのを避けることができる。そして、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定するので、操船者に違和感を与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用可能な船舶を斜め後方から眺めた斜視図である。
【図２】本発明を適用可能な船外機の左側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＰＴＴ装置の回路図である。
【図４】ブラケット装置の拡大側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る制御装置の構成を示すシステム図である。
【図６】学習モード時における制御装置内の演算部の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】図６の学習開始条件成立の可否を判定する処理を示すフローチャートである。
【図８】図６の学習継続条件成立の可否を判定する処理を示すフローチャートである。
【図９】学習モード時における学習モード選択スイッチ及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。
【図１０】トリム角と、燃費向上率、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。
【図１１】最適トリム角のマップを示す図である。
【図１２】トリム角と、航走時の船体の姿勢角との一例を示す図である
【図１３】時間と、トリム角、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。
【図１４】時間と、ハンドル保持力、エンジン回転数、トリム角、トリム駆動速度、船体加速度及びエンジン回転数の変化率との関係の例を示す特性図である。
【図１５】自動トリムモード時における制御装置内の演算部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１５の船体加速度を検出し、それに基づいてトリムアップのトリム駆動速度を変更する処理を示すフローチャートである。
【図１７】時間と、スロットル開度、吸気圧及びエンジン回転数との関係の例を示す特性図である。
【図１８】自動トリムモード時における制御装置内の演算部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１９】自動トリムモード時における自動トリムモード選択スイッチ及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用可能な船舶を斜め後方から眺めた斜視図である。また、図２は、本発明を適用可能な船外機の左側面図である。図１及び図２に示すように、船舶１の船体２の後部に位置するトランサム２ａに船外機３がブラケット装置４を介して取り付けられる。
【００１４】
船体２の略中央部は操舵室５であり、操舵席６が設置されると共に、操舵席６の前方には計器パネル７が配置される。計器パネル７にはタコメータ８等の計器類、不図示のモニタ、警告用のブザー９等が設けられると共に、操舵ハンドル１０も設けられる。また、操舵席６の側方には例えばスロットルレバー１１及びシフトレバー１２を備えたリモコンボックス１３が配置される。
【００１５】
図２に示すように、船外機３はエンジンホルダ１４を備え、このエンジンホルダ１４の上方にエンジン１５が設置される。また、エンジンホルダ１４の下方にはオイルパン１６が配置されると共に、この船外機３のエンジン１５、エンジンホルダ１４及びオイルパン１６の周囲はエンジンカバー１７よって覆われる。エンジン１５は、例えばシリンダヘッド２９、シリンダブロック３０及びクランクケース３１等を組み合わせて構成された水冷４サイクル四気筒エンジンであり、クランクシャフト１８を略垂直に配置したバーティカル（縦）型のエンジンである。
【００１６】
オイルパン１６の下部にはドライブシャフトハウジング１９が設置される。エンジンホルダ１４、オイルパン１６及びドライブシャフトハウジング１９内にはドライブシャフト２０が略垂直に配置され、その上端部がクランクシャフト１８の下端部に連結される。ドライブシャフト２０はドライブシャフトハウジング１９内を下方に向かって延び、ドライブシャフトハウジング１９の下部に設けられたギヤケース２１内のベベルギヤ２２及びプロペラシャフト２３を介してプロペラ２４を駆動するように構成される。
【００１７】
ギヤケース２１内には遠隔操作によってプロペラシャフト２３の回転方向を正・逆（フォワード・リバース）又は中立状態（ニュートラル）に切り換えるシフト装置２５が設けられる。このシフト装置２５からはシフトロッド２６が上方に向かって延び、リンク２７を介して操作ロッド２８（又はケーブル）によって上記リモコンボックス１３のシフトレバー１２に連結される。
【００１８】
エンジン１５の最前部、図２においては最も左側に配置されるクランクケース３１の後方（右側）にはシリンダブロック３０が配置される。また、シリンダブロック３０の後方にはシリンダヘッド２９が配置される。
【００１９】
ブラケット装置４は主にスイベルブラケット３２及びトランサムブラケット３３から構成され、スイベルブラケット３２は船外機３に、トランサムブラケット３３は船体２のトランサム２ａにそれぞれ固定される。
【００２０】
スイベルブラケット３２は左右一対のトランサムブラケット３３間に架設されたチルト軸３４を介して上下方向に傾動可能に軸支され、このスイベルブラケット３２内にパイロットシャフト３５が鉛直方向に、且つ回動自在に軸支される。また、このパイロットシャフト３５の上下端にアッパーマウントブラケット３６及びロアーマウントブラケット３７がそれぞれ回動一体に設けられる。そして、アッパーマウントブラケット３６にはステアリングブラケット３８が設けられ、図示しないケーブル等によって操舵ハンドル１０に連結される。
【００２１】
一方、エンジンホルダ１４の前部には左右一対のアッパーマウントユニット３９が設けられ、アッパーマウントブラケット３６に連結される。また、ドライブシャフトハウジング１９の両側部には一対のロアーマウントユニット４０が設けられ、ロアーマウントブラケット３７に連結される。そして、以上により船外機３は、操舵ハンドル１０の操作によって、ブラケット装置４に対しパイロットシャフト３５を中心に左右に操舵可能になると共に、チルト軸３４を中心に上下向方にチルト及びトリム操作が可能になる。
【００２２】
ここで、チルト操作とは、停船中や船体２の陸揚げ時等に船外機３を水面上に上昇させるものである。また、トリム操作とは、船外機３の角度、即ちトリム角を調整するものである。図１２（ａ）、（ｂ）は、トリム角と、航走時の船体２の姿勢角との一例を示す図である。図１２（ａ）は、トリム角が０°の状態、換言すれば船外機３がブラケット装置４のストッパに当接して船体２に最も近接した状態である。このとき、図示例では、水平面に対するプロペラシャフト２３の軸方向の角度は−６°、水平面に対する船体２の角度は０°となる。そして、図１２（ｂ）は、トリムアップしてトリム角が１１°の状態である。このとき、図示例では、水平面に対するプロペラシャフト２３の軸方向の角度は２．５°、水平面に対する船体２の角度は２．５°となる。このようなトリム及びチルト操作はパワートリム＆チルト装置４１（以下、ＰＴＴ装置と略す）により油圧制御される。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態に係るＰＴＴ装置４１の回路図、図４は、ブラケット装置４の拡大側面図である。また、図５は、本発明の実施形態に係るＰＴＴ装置４１を含む船外機３全体の制御装置５２の構成を示すシステム図である。図３に示すように、リモコンボックス１３や船外機３に設けられたＰＴＴスイッチ４６、４７のＵＰ側とＤＮ（ＤＯＷＮ）側とはそれぞれＰＴＴリレー５３（ＵＰ及びＤＮ）に結線され、船外機３を上下に傾動させる図示しない動力手段である油圧装置の動力源となるＰＴＴモータ５４を駆動する。なお、リモコンボックス１３側のＰＴＴスイッチ４６はＰＴＴモータ５４とこのモータ５４の動力源であるバッテリ５５（制御装置５２の電源も兼ねる）との間に配置される。
【００２４】
船体２と船外機３との相対位置、一般的には相対角度、即ち船外機３のトリム角（及びチルト角）を検出する傾斜角検出器４８が例えばブラケット装置４に設けられる。図４（ａ）は船外機３がＤＮ（ＤＯＷＮ）状態、図４（ｂ）は船外機３がＵＰ状態をそれぞれ示す。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜角検出器４８は主に例えば固定側であるトランサムブラケット３３に設けられた可変抵抗やホール素子等の回動検出素子４９と、この回動検出素子４９に回動自在に設けられたレバー５０と、可動側であるスイベルブラケット３２に設けられた凸部５１とから構成され、レバー５０の自由端部が図示しないスプリング等で凸部５１に常時付勢されて当接する。そして、船外機３が例えばトリムアップされることによりスイベルブラケット３２がチルト軸３４を介して上方向に傾動すると、この傾動に伴って凸部５１が移動し、レバー５０が回動検出素子４９を軸に回動してその回動量、即ち船外機３の傾斜角信号が出力される。なお、この傾斜角検出器４８は従来のトリムメータ４５（トリム角度表示装置）に信号を出力するトリム角度検出器（図示せず）の信号を併用してもよい。
【００２５】
図５に示すように、制御装置５２は、入力回路５９、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭにより構成される演算部６０、メモリ７８、出力回路７１、点火装置７５、電源回路７６を備える。制御装置５２には、船外機３内外の各機器から各種の情報が入力される。具体的には、船体速度検出器７９から、例えばＧＰＳ機能により測定した船体速度が入力回路５９を経由して制御装置５２内の演算部６０に入力される。
【００２６】
同様に、カム軸信号検出器５８から、エンジン１５の図示しないカム軸の信号（カム角信号）が演算部６０に入力される。また、クランク角信号検出器６１（回転数検出器）からエンジン１５の回転数信号が、スロットル開度検出器６２から図示しないエンジン吸気装置を構成するスロットル開度が、吸気圧力検出器６３及び大気圧力検出器６４からそれぞれ吸気圧及び大気圧が、吸気温度検出器６５、エンジン温度検出器６６（冷却水温度検出器）及び排気温度検出器６７からそれぞれ吸気の温度、エンジン１５の温度（冷却水温度）及び排気通路の温度が演算部６０に入力される。また、傾斜角検出器４８から船外機３の傾斜角信号が、例えばシフト装置２５に設けられるシフト（ニュートラル）スイッチ６８からシフト位置信号が演算部６０に入力される。さらに、ストップ（エマージェンシーストップ）スイッチ６９、後述する学習モード選択スイッチ７０及びＰＴＴスイッチ４６（４７）からの信号も演算部６０に入力される。
【００２７】
制御装置５２に入力された各機器からの情報は演算部６０で適宜演算処理され、その演算結果が出力回路７１を介して船外機３内外の各機器に出力される。具体的には、演算部６０は、ＰＴＴ装置４１を操作してＰＴＴモータ５４を駆動する。また、演算部６０は、燃料の噴射量情報をインジェクタ７２に、吸気空気量の調整信号をアクチュエータ７３の図示しないステップモータやソレノイドバルブ等に、エンジン回転数信号や各機器の異常を伝達する信号をモニタ４４の警告灯４２（ＬＥＤ）やブザー９、タコメータ８等に、燃料の供給量情報をフューエルポンプ７４にそれぞれ出力する。さらに、演算部６０は、出力回路７１から点火装置７５（電源回路７６が接続される）を介してイグニッションコイル７７に点火信号を出力する。
【００２８】
（学習モード）
ここで、既述したように、船外機３のトリム角を適切に調整することで、船体２の姿勢角が変化して船体抵抗が低減し、結果として、同一のエンジン出力においても船舶１の船体速度が増加し、燃費が向上することが知られている。一方で、船外機３は、自動車や自動二輪車等のエンジンとは異なり、一般的に、搭載される船舶は既定されておらず、様々の船舶に搭載されうる。船舶の大きさ、重量、船体や船底の形状が多種多様であるため、燃費が向上する最適トリム角を予め定めておくことは困難である。そこで、本実施形態に係る船外機３では、主に燃費を向上させることを目的として、船舶毎に最適トリム角を学習により設定する学習モードを有している。
【００２９】
学習モードは、例えば船外機３を船舶１に新たに搭載して試運転するときに実行されるものであり、学習モード選択スイッチ７０を操作することにより学習モードに移行することができる。船外機３を船舶１に新たに搭載して試運転するときに、滑走状態（プレーニング）を維持できる速度域でスロットルを固定して、学習モード選択スイッチ７０を操作して学習モードに移行する。このとき、トリム角は０°又は０°に近い角度としておく。
【００３０】
図６は、学習モード時における制御装置５２内の演算部６０の処理動作を示すフローチャートである。また、図９は、学習モード時における学習モード選択スイッチ７０及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）４６又は４７の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。学習モードに移行した後、操船者は学習開始のための所定の操作、本例ではＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しを行う（ステップＳ１）。２度押しとしたのは、通常のＰＴＴ操作であるＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の１度押しとは異なる操作にして誤操作をなくすと共に、操船者の意思を確実に反映させるためである。
【００３１】
ＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しが入力されると、演算部６０は、学習開始条件が成立しているかどうかを判定する（ステップＳ２）。図７に、学習開始条件成立の可否を判定する処理のフローチャートを示す。演算部６０は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度、クランク角信号検出器６１で検出されるエンジン回転数及び傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がそれぞれ所定の範囲内にあれば（ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３）、条件成立として（ステップＳ２４）、本処理を抜ける。それに対して、スロットル開度、エンジン回転数、トリム角のいずれかが所定の範囲から外れていれば（ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３）、条件不成立として本処理を抜ける。
【００３２】
図６に説明を戻して、ステップＳ２で学習開始条件が成立している場合、ステップＳ３に進み、演算部６０は、スロットル開度検出器６２でスロットル開度を検出する。また、クランク角信号検出器６１で検出したエンジン回転数の例えば所定の時間分の移動平均を算出することにより平均エンジン回転数を演算して（ステップＳ４）、平均エンジン回転数の変化率を演算する（ステップＳ５）。なお、ステップＳ２で学習開始条件が成立していない場合、ステップＳ２０に進み、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等のエラーメッセージ通知を行った後、ステップＳ１に戻る。
【００３３】
ステップＳ５の後、演算部６０は、学習継続条件が成立しているかどうかを判定する（ステップＳ６）。図８に、学習継続条件成立の可否を判定する処理のフローチャートを示す。演算部６０は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度の変化率、ステップＳ５で演算した平均エンジン回転数の変化率がそれぞれ所定の範囲内にあり、操船者によるＰＴＴ操作がなければ（ステップＳ６１、Ｓ６２、Ｓ６３）、条件成立として（ステップＳ６４）、本処理を抜ける。それに対して、スロットル開度の変化率、エンジン回転数の変化率のいずれかが所定の範囲から外れている、又は操船者によるＰＴＴ操作があれば（ステップＳ６１、Ｓ６２、Ｓ６３）、条件不成立として本処理を抜ける。スロットル開度の変化率が所定の範囲から外れているときは、操船者がスロットルレバー１１を操作してスロットル開度が変化したと考えられるため、最適トリム角の学習を中断する。また、エンジン回転数の変化率が所定の範囲から外れているときは、以下の理由により最適トリム角の学習を中断する。即ち、船体２への負荷、例えば積載物の重量、高さ、位置、角度等によっては、あるトリム角を超えるとプロペラ２４が水中で空回りして推力が低下する現象が発生する。この場合、図１３の丸で囲んだ箇所に示すように、エンジン回転数が急上昇し、船体速度が低下する。図１３は、時間と、トリム角、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。そこで、エンジン回転数の変化率が所定の範囲から外れているときは、このような現象が発生したと考えられるため、最適トリム角の学習を中断する。また、ＰＴＴ操作があるときは、操船者による操作を優先させるため、最適トリム角の学習を中断する。なお、ステップＳ６で学習継続条件が成立していない場合、ステップＳ２０に進み、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等のエラーメッセージ通知を行った後、ステップＳ１に戻る。また、最適トリム角の学習を中断した場合、そのときのトリム角を所定の角度だけトリムダウンさせる等してもよい。
【００３４】
図６に説明を戻して、ステップＳ６で学習継続条件が成立している場合、ステップＳ７に進み、演算部６０は、現在のトリム角θAが下限値、即ち０°でないかどうかを判定する。ステップＳ７で現在のトリム角θAが０°でない場合ステップＳ８に進み、０°である場合ステップＳ１０に進む。
【００３５】
トリム角０°の状態で学習を開始した場合、学習開始直後はトリム角が０°であるので、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０で、演算部６０は、ＰＴＴ装置４１を用いて予め設定されているトリム角θBだけトリムアップする。そして、演算部６０は、現在のトリム角θAが予め設定されている上限値を達したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で現在のトリム角θAが上限値に達していない場合ステップＳ３に戻り、上限値に達した場合ステップＳ１２に進む。
【００３６】
ステップＳ１１からステップＳ３に戻り、ステップＳ４〜Ｓ６を経てステップＳ７に進むと、現在のトリム角θAは０°でないので、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ステップＳ５で演算した平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値ｇを下回ったかどうかを判定する。ステップＳ８で平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値ｇを下回っていない場合ステップＳ１０に進み、所定の閾値ｇを下回った場合ステップＳ９に進む。
【００３７】
ここで、図１０を参照して、学習モードで狙う最適トリム角について説明する。図１０は、トリム角と、燃費向上率、エンジン回転数及び船体速度との関係の例を示す特性図である。図１０に示すように、トリム角を大きくしていくと、燃費向上率、エンジン回転数及び船体速度が増加する。そして、トリム角θ1と達すると、エンジン回転数の変化率が小さくなり、それ以降は上限値で略安定する。また、トリム角θ2（＞θ1）に達すると、船体速度がピークとなり、それ以降はエンジン回転数と共に減少傾向となる。このような特性において、船体速度及び燃費向上率の面からいえば、トリム角θ2を最適トリム角とするのが理論上最適である。しかしながら、トリム角θ2では水中翼部の舵の機能が低下し、操舵が不安定となることがある。そこで、トリム角θ2に比べると燃費向上率はやや低くなるが、十分な燃費の向上効果があり、且つ操舵安定性に優れたトリム角θ1を最適トリム角とする。
【００３８】
ステップＳ３〜Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１１のループを繰り返して、トリム角θBずつ段階的にトリムアップさせた結果、ステップＳ８で平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ったということは、図１０に示すように、現在のトリム角θAがトリム角θ1を超え、エンジン回転数の変化が安定したと考えられる。そこで、ステップＳ９に進み、暫定の最適トリム角θCを演算する。ステップＳ９では、例えば暫定の最適トリム角θCを、
θC＝現在のトリム角θA−トリム角θB
として求める。現在のトリム角θAをそのまま暫定の最適トリム角θCとしてもよいが、エンジン回転数の変化が安定した結果として、平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ることから、その間に時間的な差がある。そこで、現在のトリム角θAからトリム角θBを減算する、即ちステップＳ１０でトリムアップする一回前のトリム角を暫定の最適トリム角θCとしている。
【００３９】
なお、ステップＳ８で平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ることなく、ステップＳ１１で現在のトリム角θAが上限値に達することもありうる。その場合、ステップＳ１２に進み、暫定の最適トリム角θCを演算する。ステップＳ１２でも、ステップＳ９と同様、例えば暫定の最適トリム角θCを、
θC＝現在のトリム角θA−トリム角θB
として求める。
【００４０】
ステップＳ９又はステップＳ１２で暫定の最適トリム角θCが演算されたならば、演算部６０はその暫定の最適トリム角θCをメモリ７８に記憶する（ステップＳ１３）。そして、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等して、今回の学習が終了したことを通知するメッセージ通知を行う（ステップＳ１４）。メッセージ通知を受けた操船者は、学習終了の確認のための所定の操作、本例ではＰＴＴスイッチ（ＤＮ）４６又は４７の２度押しを行う（ステップＳ１５）。
【００４１】
本実施形態では、ステップＳ１〜Ｓ１５の学習を２回繰り返すようになっている。即ち、ステップＳ１６で、ステップＳ１〜Ｓ１５の学習が２回繰り返されたかどうかを判定する。ステップＳ１６で学習が２回繰り返されていない場合、ステップＳ２１に進み、演算部６０は、ＰＴＴ装置４１を用いてトリム角を下限値０°にトリムダウンしてから、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
ステップＳ１６で学習が２回繰り返されている場合、ステップＳ１７に進み、１回目の暫定の最適トリム角θCと２回目の暫定の最適トリム角θCとが所定の閾値θDを超えて異なるかどうか判定する。ステップＳ１７で所定の閾値θDを超えて異ならない場合、ステップＳ１８に進み、演算部６０は最適トリム角θC´をメモリ７８に記憶する。最適トリム角θC´は、１回目の暫定の最適トリム角θCと２回目の暫定の最適トリム角θCとの平均値としてもよいし、最後の回（２回目）の暫定の最適トリム角θCとしてもよい。そして、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等して、最終的に学習が終了したことを通知するメッセージ通知を行う（ステップＳ１９）。
【００４３】
一方、ステップＳ１７で所定の閾値θDを超えて異なる場合、風（風速や風向き）、波、潮流等の影響のために、１回目の暫定の最適トリム角θCと２回目の暫定の最適トリム角θCとが大きく異なったものとする。そこで、学習条件が適当でないとし、最適トリム角θC´を求めることなく、ステップＳ２０に進み、演算部６０は、ブザー９を鳴らしたり、モニタに表示したりする等のエラーメッセージ通知を行った後、ステップＳ１に戻る。
【００４４】
以上述べた学習を一定のスロットル開度Ｔ１０で実行させ、スロットル開度Ｔ１０での最適トリム角θC´(Ｔ１０)を記憶させる。メモリ７８には、例えば図１１に示すように、エンジン回転数及びスロットル開度に対応付けられた最適トリム角のマップＭAが構築されており、スロットル開度Ｔ１０と、ステップＳ４で演算した平均エンジン回転数を含む所定のエンジン回転数域（図１１の例ではエンジン回転数Ｒ１２〜Ｒ１５）との対応欄に、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１０)を記述する。エンジン回転数が大幅に異ならない限り、最適トリム角は同程度であるので、所定のエンジン回転数域Ｒ１２〜Ｒ１５にて、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１０)を利用するようにしている。
【００４５】
次に、以上述べた学習を一定のスロットル開度Ｔ１４（＞Ｔ１０）で実行させ、スロットル開度Ｔ１４と、ステップＳ４で演算した平均エンジン回転数を含む所定のエンジン回転数域（図１１の例ではエンジン回転数Ｒ１５〜Ｒ１８）との対応欄に、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１４)を記述する。同様に、以上述べた学習を一定のスロットル開度Ｔ１８（＞Ｔ１４）で実行させ、スロットル開度Ｔ１８と、ステップＳ４で演算した平均エンジン回転数を含む所定のエンジン回転数域（図１１の例ではエンジン回転数Ｒ１８〜Ｒ２０）との対応欄に、学習した最適トリム角θC´(Ｔ１４)を記述する。このように複数のスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８で学習を繰り返すことにより、それらの間の欄の最適トリム角（図１１に斜線で示す欄の最適トリム角）は、スロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８での最適トリム角θC´(Ｔ１０)、θC´(Ｔ１４)、θC´(Ｔ１８)を用いた補間演算により求めることができる。
【００４６】
なお、学習を行うスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８は操船者が任意に指定可能にしてもよいし、演算部６０が、学習すべきスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８を操船者に通知するようにしてもよい。学習すべきスロットル開度Ｔ１０、Ｔ１４、Ｔ１８を操船者に通知する方式としては、学習すべきスロットル開度をモニタに表示したり、学習すべきスロットル開度近傍でブザー音を鳴らしたりすればよい。
【００４７】
本実施形態では、船外機３を船舶１に新たに搭載して試運転するときに学習モードを実行させる例を説明したが、それに限定されるものではない。通常の航走時でも、学習モードを随時実行させてよい。例えば乗員や積載物の重量等が普段と大きく異なる状態で航走するような場合に学習モードを実行させてもよい。航走の最初の段階で学習モードの実行のためにスロットル開度を一定にするという制約が課されるが、学習モードは数分程度で完了するので、それ以降の航走では、操舵の安定性を確保しつつ、燃費を向上させた航走が可能になる。
【００４８】
また、船外機３のメーカ側で、ボートメーカの各種モデルに対する最適トリム角を既定したマップＭAを制御装置５２に予め保持させておくようにしてもよい。船外機３を船舶１に搭載する際に、当該船体２の製造メータ、モデル名を制御装置５２に入力することで、船体２に適したマップＭAを呼び出して利用することができる。また、制御装置５２に通信機能を持たせ、船体２の製造メータ、モデル名に応じたマップＭAを外部から取得するような形態としてもよい。
【００４９】
また、例えば図６のステップＳ８では、所定の条件に合致するかどうかとして、ステップＳ５で演算した平均エンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回ったかどうかを判定するようにしたが、船体速度検出器７９で検出される船体速度がピークとなったかどうか、即ち図１０に示すトリム角θ2に達したかどうかを判定するようにしてもよい。この場合、図１０の説明で述べたように、トリム角θ2では水中翼部の舵の機能が低下し、操舵が不安定となることがあるので、ステップＳ９では、現在のトリム角θA（即ち、トリム角θ2）から所定のトリム角を減算し、トリム角θ2の手前のトリム角を暫定の最適トリム角θCとする。
【００５０】
（自動トリムモード）
次に、上述した学習モードによりマップＭAに記述された最適トリム角θC´に基づいてトリム操作を自動制御する自動トリムモードについて説明する。自動トリムモード時には、制御装置５２は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度、クランク角信号検出器６１で検出されるエンジン回転数に基づいて、マップＭAから最適トリム角θC´を読み出して、その最適トリム角θC´になるようにＰＴＴ装置４１を自動制御する。これにより、エンジン回転数や姿勢の微妙な変化を感じ取ってトリム操作を行うといった負荷を操船者に強いることなく、また、初心者であっても、操舵の安定性を確保しつつ、燃費を向上させた航走が可能になる。
【００５１】
ここで、既述したように、自動的に船外機３のトリム角が調整されることにより船体速度が変化する際、特に自動的にトリムアップして船体速度が増加する際に、船体加速度が大きいと、操船者に違和感を与えることもある。図１４に、同量だけトリムアップするときにトリム駆動速度を遅くした場合（図１４（ａ））及び速くした場合（図１４（ｂ））での、時間と、ハンドル保持力、エンジン回転数、トリム角、トリム駆動速度、船体加速度及びエンジン回転数の変化率との関係の例を示す。図１４（ｂ）に示すように、トリム駆動速度が速いと、船体加速度が急峻となると共に、ハンドル保持力が大きくなるため、操船者に違和感を与えるおそれがある。そこで、本実施形態に係る船外機３では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定するようにしている。
【００５２】
図１５は、自動トリムモード時における制御装置５２内の演算部６０の処理動作を示すフローチャートである。不図示の自動トリムモード選択スイッチにより自動トリムモードに移行すると、演算部６０は、自動駆動条件が成立しているかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。ここでは、滑走状態（プレーニング）となっているか否かを判定し、プレーニングとなっていれば自動駆動条件が成立していると判定する。具体的には、図７と同様に、演算部６０は、スロットル開度検出器６２で検出されるスロットル開度、クランク角信号検出器６１で検出されるエンジン回転数及び傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がそれぞれ所定の範囲内にあれば、条件成立とする。
【００５３】
自動駆動条件が成立している場合、操船者によるＰＴＴ操作の有無を判定する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。ステップＳ１０２、Ｓ１０３で操船者によるＰＴＴ操作がある場合、操船者による操作を優先させ、ＰＴＴ操作に従ってトリムアップ又はトリムダウンを行う（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。
【００５４】
ステップＳ１０２、Ｓ１０３で操船者によるＰＴＴ操作がない場合、ステップＳ１０６に進み、操船者の減速意思が検出されたか、及び減速意思があった場合それがなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過しているか否かを判定する（以下、「減速検出」と称する）。ステップＳ１０６で減速検出がない場合、即ち操船者の減速意思が検出されず、且つ減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過している場合ステップＳ１０７に進み、そうでない場合ステップＳ１０１に戻る。
【００５５】
ステップＳ１０７で、演算部６０は、メモリ７８のマップＭBからトリムアップのトリム駆動速度を読み出して、そのトリム駆動速度でＰＴＴ装置４１を用いてトリムアップする。マップＭBには、船体速度とトリムアップのトリム駆動速度とが対応付けられている。例えば船体速度の低速領域ではトリム駆動速度が高く、船体速度の高速領域ではトリム駆動速度が低く設定されている。さらに、マップＭBには、船体速度に、次のステップＳ１０８で用いる船体加速度の閾値が対応付けられている。同等の船体加速度でも、そのときの船体速度によって操船者に与える違和感は異なり、高速航走時には操船者に違和感を与えやすい。そこで、船体速度毎に、トリム駆動速度を決定するための船体加速度の閾値が設定されている。
【００５６】
ステップＳ１０８で、演算部６０は、船体加速度を検出し、それに基づいてトリムアップのトリム駆動速度を変更する。図１６に、船体加速度を検出し、それに基づいてトリムアップのトリム駆動速度を変更する処理のフローチャートを示す。演算部６０は、船体速度検出器７９で検出される船体速度から船体加速度を検出し（ステップＳ１８０１）、その船体加速度がマップＭBに既述されている現在の船体速度に対応する船体加速度の閾値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１８０２）。その結果、ステップＳ１８０１で検出した船体加速度が閾値を下回っている場合ステップＳ１０９に進み、閾値を超えている場合ステップＳ１８０３に進む。ステップＳ１８０３で、演算部６０は、マップＭBに記述されている現在の船体速度に対応するトリム駆動速度を、船体加速度が低くなるように書き換えた後、ステップＳ１０９に進む。
【００５７】
図１５に説明を戻して、ステップＳ１０９で、演算部６０は、傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がマップＭAから読み出した最適トリム角θC´に達した否かを判定する。その結果、最適トリム角θC´に達している場合本処理を抜け、達していない場合ステップＳ１０１に戻る。
【００５８】
なお、本実施形態では、ＧＰＳ機能等により測定した船体速度が制御装置５２に入力されることを前提に説明したが、船体速度が入力されない場合は、プレーニング状態では船体速度と略同じ挙動となるエンジン回転数を利用してもよい。この場合、マップＭBには、エンジン回転数とトリムアップのトリム駆動速度とが対応付けられているとともに、エンジン回転数にエンジン回転数の変化率の閾値が対応付けられている。そして、図１６のフローチャートにおいて、演算部６０は、エンジン回転数の変化率を検出し（ステップＳ１８０１）、その変化率がマップＭBに既述されている現在のエンジン回転数に対応する変化率の閾値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１８０２）。その結果、ステップＳ１８０１で検出したエンジン回転数の変化率が閾値を下回っている場合ステップＳ１０９に進み、閾値を超えている場合ステップＳ１８０３に進む。ステップＳ１８０３で、演算部６０は、マップＭBに記述されている現在のエンジン回転数に対応するトリム駆動速度を、エンジン回転数の変化率が低くなるように書き換えた後、ステップＳ１０９に進む。
【００５９】
また、ステップＳ１０６で減速検出がある場合、即ち操船者の減速意思が検出された場合、及び減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過していない場合、トリムアップしないでステップＳ１０１に戻るが、その理由は以下の通りである。自動トリムモード時にはスロットル開度が所定の範囲から外れないようにすることが求められるが（図７のステップＳ２１を参照）、略一定の船体速度となるようにスロットルを開閉調整する場合がある。このとき、特に減速操作であるスロットルを閉じる操作を行っている最中や、閉じる操作をやめた直後に、トリムアップにより船体速度が増加すると、操船者に違和感を与えることになる。そこで、減速検出がある場合、トリムアップを停止する。図１７の区間ｔ1、ｔ2ではスロットル開度を微調整しているが、スロットルを閉じる操作が検出されなくなってから既定時間経過するまでトリムアップを停止している。そして、操船者がスロットル開度を一定又は開いているときにはトリムアップして、最適トリム角θC´に達した時点でトリムアップを停止する（図１７のタイミングｔ3）。なお、減速検出をスロットル開度で判定する例を述べたが、図１７の区間ｔ1、ｔ2に示すように、スロットル開度の変化に応じて吸気圧やエンジン回転数も同様に変化するので、スロットル開度以外の減速検出でもかまわない。
【００６０】
また、船舶ではブレーキ機構はなく、操船者は所望の船体速度以上のときはスロットルを閉じる操作を行う。この場合も、トリムアップにより船体速度が高くなると操船者に違和感を与えることになるので、スロットルを閉じる操作が検出されなくなってから既定時間経過するまでトリムアップを停止する。
【００６１】
以上のようにして制御装置５２は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定する。これにより、エンジン回転数や姿勢の微妙な変化を感じ取ってトリム操作を行うといった負荷を操船者に強いることなく、また、初心者であっても、操舵の安定性を確保しつつ、操船者に違和感を与えることなく、燃費を向上させた航走が可能になる。なお、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することにより、場合によってはトリム駆動速度を落とすことにもなるが、自動車や自動二輪車等と比較して、船舶の場合は略一定の船体速度で連続運転する頻度が高く、最適トリム角θC´に達するまでにある程度の時間（数秒〜数十秒程度）要しても、その後の連続運転時間と比較するとわずかな時間である。
【００６２】
また、同量のトリムアップでも、船体形状、乗員や積載物の重量等によって船体加速度は異なるが、上述したようにマップＭBそのものを書き換えるようにしたので、その時々の状況に合わせて最適な値をマップＭBに記述することができる。
【００６３】
ここまでは、自動トリムモード時に操船者に違和感を与えないようにトリムアップする例を述べたが、操船者の意思により最適トリム角θC´に素早く調整できるようにしてもよい。図１８は、自動トリムモード時における制御装置５２内の演算部６０の処理動作を示すフローチャートであり、操船者の意思により最適トリム角θC´に素早く調整するときの処理動作を示す。
【００６４】
最適トリム角θC´に素早く調整したい場合、操船者は所定の操作、本例ではＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しを行う。２度押しとしたのは、通常のＰＴＴ操作であるＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の１度押しとは異なる操作にして誤操作をなくすと共に、操船者の意思を確実に反映させるためである。
【００６５】
ＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しが入力されると、演算部６０は、予め定められたトリム駆動速度、例えばＰＴＴ装置４１の最大速度でＰＴＴ装置４１を用いてトリムアップする（ステップＳ２０１）。そして、演算部６０は、操船者によるＰＴＴ操作の有無を判定すると共に（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）、傾斜角検出器４８で検出されるトリム角がマップＭAから読み出した最適トリム角θC´に達した否かを判定する（ステップＳ２０６）。その結果、最適トリム角θC´に達している場合本処理を抜け、達していない場合ステップＳ２０１に戻る。図１９は、自動トリムモード時における自動トリムモード選択スイッチ及びＰＴＴスイッチ（ＵＰ、ＤＮ）４６又は４７の状態、エンジン回転数、船体速度、トリム角、スロットル開度を示すタイムチャートである。図１９の例では、タイミングｔ4でＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７の２度押しが行われており、その結果、実線に示すように、最適トリム角θC´に素早くトリムアップしている。
【００６６】
なお、最適トリム角θC´に素早く調整する場合も、操船者によるＰＴＴ操作がある場合（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）、操船者による操作を優先させ、ＰＴＴ操作に従ってトリムアップ又はトリムダウンを行う（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。図１９の例では、タイミングｔ5でＰＴＴスイッチ（ＵＰ）４６又は４７が操作され、操船者の意思があったとして最適トリム角θC´以上にトリムアップしている。逆に、ＰＴＴスイッチ（ＤＮ）４６又は４７が操作されれば、最適トリム角θC´を下回るようにトリムダウンさせることも可能である。
【００６７】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。本実施形態では、学習モードで構築した最適トリム角のマップＭAを利用しているが、それに限定されるものではなく、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する船外機の制御装置であれば本発明を適用することができる。
【００６８】
また、本発明の船外機の制御装置は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムにより構成することができ、ＣＰＵがプログラムを実行することによって実現され、プログラム自体も本発明を構成することになる。
【符号の説明】
【００６９】
１：船舶、２：船体、３：船外機、４１：パワートリム＆チルト装置、５２：制御装置、６０：演算部、６１：クランク角信号検出器、６２：スロットル開度検出器、７０：学習モード選択スイッチ、７８：メモリ、７９：船体速度検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置であって、
トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手段を備え、
前記制御手段は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする船外機の制御装置。
【請求項２】
前記所定の閾値は、船体速度又はエンジン回転数に対応付けて管理されていることを特徴とする請求項１に記載の船外機の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、操船者の減速意思が検出された場合、及び減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過していない場合、トリムアップしないことを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、自動トリムモード時に滑走状態となっているか否かを判定し、滑走状態となっていなければ、トリムアップしないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の船外機の制御装置。
【請求項５】
動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置が実行する船外機の制御方法であって、
トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手順を有し、
前記制御手順では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする船外機の制御方法。
【請求項６】
動力手段を用いて船外機をトリム操作するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御処理をコンピュータに実行させ、
前記制御処理では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とするプログラム。
【請求項１】
動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置であって、
トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手段を備え、
前記制御手段は、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする船外機の制御装置。
【請求項２】
前記所定の閾値は、船体速度又はエンジン回転数に対応付けて管理されていることを特徴とする請求項１に記載の船外機の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、操船者の減速意思が検出された場合、及び減速意思がなくなったことが検出されてから既定時間だけ経過していない場合、トリムアップしないことを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、自動トリムモード時に滑走状態となっているか否かを判定し、滑走状態となっていなければ、トリムアップしないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の船外機の制御装置。
【請求項５】
動力手段を用いて船外機をトリム操作する船外機の制御装置が実行する船外機の制御方法であって、
トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御手順を有し、
前記制御手順では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とする船外機の制御方法。
【請求項６】
動力手段を用いて船外機をトリム操作するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
トリム操作を自動制御する自動トリムモード時に、予め設定されている最適トリム角に基づいて船外機を自動的にトリム操作する制御処理をコンピュータに実行させ、
前記制御処理では、トリム操作を自動制御する際に、船体加速度又はエンジン回転数の変化率が所定の閾値を下回るようにトリム駆動速度を設定することを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１６２２３４（Ｐ２０１２−１６２２３４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１９９（Ｐ２０１１−２６１９９）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
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