船外機の制御装置
【課題】変速機を備えると共に、プロペラの回転数を可能な限り減少させて船体をより低速で航行させることができるようにした船外機の制御装置を提供する。
【解決手段】プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段を備える船外機の制御装置において、低速航行制御手段は、操船者の操作に応じてプロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段(トローリングスイッチ)を備えると共に、変速機で2速が選択されていると共に、内燃機関の機関回転数(エンジン回転数)NEが所定回転数NE1以上のときにプロペラ回転数増減指示出力手段によって減少指示が出力される場合、変速機を動作させて2速から1速に変速させる(時刻t3)。
【解決手段】プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段を備える船外機の制御装置において、低速航行制御手段は、操船者の操作に応じてプロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段(トローリングスイッチ)を備えると共に、変速機で2速が選択されていると共に、内燃機関の機関回転数(エンジン回転数)NEが所定回転数NE1以上のときにプロペラ回転数増減指示出力手段によって減少指示が出力される場合、変速機を動作させて2速から1速に変速させる(時刻t3)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
近年、船外機において、搭載される内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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)。特許文献1記載の技術においては、内燃機関の吸入空気量の調整によってプロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御(トローリング制御)を実行可能に構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−202778号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記した低速航行制御においては、プロペラの回転数をできるだけ減少させてより低速での航行が望まれることがある。その場合、内燃機関の吸入空気量を減少させてプロペラ回転数を減少させることとなるが、内燃機関のストールを回避する必要があるため、吸入空気量の調整ではプロペラ回転数の減少が困難であった。
【0005】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、変速機を備えると共に、プロペラの回転数を可能な限り減少させて船体をより低速で航行させることができるようにした船外機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記した課題を解決するために、請求項1にあっては、内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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前記変速段のうちの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、前記プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段とを備える船外機の制御装置において、前記低速航行制御手段は、操船者の操作に応じて前記プロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段と、前記2速が選択されていると共に、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以上のときに前記プロペラ回転数増減指示出力手段から減少指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記2速から前記1速に変速させる1速変速手段とを備える如く構成した。
【0007】
請求項2に係る船外機の制御装置にあっては、前記低速航行制御手段は、前記内燃機関の吸入空気量を調整して前記プロペラの回転数を制御する如く構成した。
【0008】
請求項3に係る船外機の制御装置にあっては、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速されたときの前記機関回転数を、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御する如く構成した。
【0009】
請求項4に係る船外機の制御装置にあっては、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速された後、前記プロペラ回転数増減指示出力手段から増加指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記1速から前記2速に変速させる2速変速手段を備える如く構成した。
【0010】
請求項5に係る船外機の制御装置にあっては、前記プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチからなる如く構成した。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に係る船外機の制御装置にあっては、プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段は、操船者の操作に応じてプロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段を備えると共に、変速機で2速が選択されていると共に、内燃機関の機関回転数が所定回転数以上のときにプロペラ回転数増減指示出力手段から減少指示が出力される場合、変速機を動作させて2速から1速に変速させるように構成したので、例えば所定回転数を比較的低く、かつ内燃機関がストールしない値に設定することも可能となり、それによって機関回転数が比較的低い状態のときにプロペラの回転数の減少指示が出力される場合であっても、1速に変速させることで、ストールを回避しつつプロペラの回転数をさらに減少でき、よって船体をより低速で航行させることができる(換言すれば、船速をさらに微速化できる)。
【0012】
請求項2に係る船外機の制御装置にあっては、低速航行制御手段は、内燃機関の吸入空気量を調整してプロペラの回転数を制御するように構成したので、上記した構成に加え、例えば機関回転数が所定回転数に低下するまでは吸入空気量の調整によってプロペラの回転数を制御することが可能となり、よって低速航行制御時においてプロペラの回転数を確実に減少または増加させることができる。
【0013】
請求項3に係る船外機の制御装置にあっては、低速航行制御手段は、1速変速手段によって1速に変速されたときの機関回転数を、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御するように構成、換言すれば、1速への変速によって機関回転数が上昇しないように構成したので、上記した効果に加え、1速変速時においてプロペラの回転数をより確実に減少させることができる。
【0014】
請求項4に係る船外機の制御装置にあっては、低速航行制御手段は、1速変速手段によって1速に変速された後、プロペラ回転数増減指示出力手段から増加指示が出力される場合、変速機を動作させて1速から2速に変速させるように構成したので、上記した効果に加え、プロペラの回転数を即座に増加させることができる。
【0015】
請求項5に係る船外機の制御装置にあっては、プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチからなるように構成したので、上記した効果に加え、簡易な構成でプロペラの回転数の増加/減少指示を容易に出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】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2】図1に示す船外機の部分断面拡大側面図である。
【図3】図1に示す船外機の拡大側面図である。
【図4】図2などに示す内燃機関の概略図である。
【図5】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6】図1に示すリモートコントロールボックスとシフト・スロットルレバーを船体の後方から見たときの拡大側面図である。
【図7】図1に示す電子制御ユニットの変速制御動作、トリム角制御動作およびプロペラ回転数制御動作を示すフロー・チャートである。
【図8】図7フロー・チャート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。
【図9】図7フロー・チャート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10】図7フロー・チャートのプロペラ回転数増加判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図11】図7フロー・チャートのプロペラ回転数減少判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図12】図7フロー・チャートの変速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13】図7および図10から図12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。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【実施例】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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(アクチュエータ)22と、船外機10の船体12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(アクチュエータ)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。
【0021】
パワーチルトトリムユニット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を一体的に備え、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。尚、油圧シリンダ24a,24bは、船外機10に配置された図示しない油圧回路に接続されて作動油の供給を受けて伸縮させられる。
【0022】
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。
【0023】
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(アクチュエータ)40が一体的に取り付けられる。
【0024】
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の吸入空気量が調整される。
【0025】
図4は図2などに示すエンジン30の概略図である。
【0026】
図4を参照しつつエンジン30の説明を続けると、吸気管34には、スロットルバルブ38の上流側と下流側とを連通してスロットルバルブ38をバイパスするバイパス通路(2次空気通路)42が接続される。バイパス通路42の途中には、エンジン30がアイドル状態にあるときの吸入空気量を調整するための2次空気量調整バルブ44が設けられる。2次空気量調整バルブ44には、2次空気量調整用電動モータ(アクチュエータ)46が図示しない減速ギヤ機構を介して接続され、電動モータ46を動作させることで2次空気量調整バルブ44が開閉されてバイパス通路42の空気量が調整される。
【0027】
吸気路34においてスロットルバルブ38の下流側の吸気ポート付近にはインジェクタ50が配置され、スロットルバルブ38および2次空気量調整バルブ44で調整された吸入空気にガソリン燃料を噴射する。噴射された燃料は吸入空気と混合して混合気を形成し、混合気は、吸気バルブ52が開弁されるとき、燃焼室54に流入する。
【0028】
燃焼室54に流入した混合気は、点火プラグ(図示せず)で点火されて燃焼し、ピストン56を図4において下方に駆動してクランクシャフト60を回転させる。燃焼によって生じた排ガスは、排気バルブ62が開弁されるとき、排気管64を流れてエンジン30の外部に排出される。
【0029】
図1から図3の説明に戻ると、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70が取り付けられ、エンジン30の動力をプロペラ70に伝達するプロペラシャフト(動力伝達軸)72と、エンジン30とプロペラシャフト72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)74を備える。
【0030】
変速機74は、複数の変速段を切換自在な変速機構80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換自在なシフト機構82からなる。
【0031】
図5は変速機構80の油圧回路を模式的に示す油圧回路図である。
【0032】
図2および図5に示す如く、変速機構80は、エンジン30のクランクシャフト(図2,5において見えず)に接続されるインプットシャフト84と、インプットシャフト84にギヤを介して接続されるカウンタシャフト86と、カウンタシャフト86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88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。
【0033】
カウンタシャフト86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2,5にのみ示す)90が接続される。シャフト84,86,88や油圧ポンプ90などは、ケース(図2にのみ示す)92に収容される。ケース92の下部は作動油を受けるオイルパン92aを構成する。
【0034】
上記の如く構成された変速機構80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82、プロペラシャフト72を介してプロペラ70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。
【0035】
変速機構80について具体的に説明すると、図5に良く示すように、インプットシャフト84には、インプットプライマリギヤ94が支持される。カウンタシャフト86には、インプットプライマリギヤ94に噛合するカウンタプライマリギヤ96、カウンタ1速ギヤ98、カウンタ2速ギヤ100、カウンタ3速ギヤ102が支持される。
【0036】
また、アウトプットシャフト88には、カウンタ1速ギヤ98に噛合するアウトプット1速ギヤ104、カウンタ2速ギヤ100と噛合するアウトプット2速ギヤ106、カウンタ3速ギヤ102に噛合するアウトプット3速ギヤ108が支持される。
【0037】
上記において、アウトプットシャフト88に相対回転自在に支持されたアウトプット1速ギヤ104を1速用クラッチC1でアウトプットシャフト88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88の回転数がアウトプット1速ギヤ104のそれより大きくなるとき、アウトプット1速ギヤ104を空転させるように構成される。
【0038】
カウンタシャフト86に相対回転自在に支持されたカウンタ2速ギヤ100を2速用油圧クラッチC2でカウンタシャフト86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86に相対回転自在に支持されたカウンタ3速ギヤ102を3速用油圧クラッチC3でカウンタシャフト86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100,102をカウンタシャフト86に結合する一方、油圧が供給されないとき各ギヤ100,102を空転させる。
【0039】
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90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。
【0040】
詳説すると、油圧ポンプ90がエンジン30により駆動されるとき、オイルパン92aの作動油は油路110a、ストレーナ112を介して汲み上げられて吐出口90aから油路110bを介して第1切換バルブ114aに、油路110c,110d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)116a,116bに送られる。
【0041】
第1切換バルブ114aには、油路110eを介して第2切換バルブ114bが接続される。第1、第2切換バルブ114a,114b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116a,116bが油路110f,110gを介して接続される。
【0042】
従って、第1電磁ソレノイドバルブ116a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90から油路110cを介して供給される油圧は第1切換バルブ114a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114aのスプールは一端側に変位させられ、よって油路110bの作動油が油路110eに送出される。
【0043】
第2電磁ソレノイドバルブ116bも、第1電磁ソレノイドバルブ116a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90から油路110dを介して供給される油圧は第2切換バルブ114bの他端側に出力される。これにより、第2切換バルブ114bはスプールが一端側に変位させられ、よって油路110eの作動油は油路110h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116bが通電されず(オフされ)、第2切換バルブ114bの他端側に油圧が出力されないときは油路110eの作動油は油路110iを介して3速用油圧クラッチC3に供給される。
【0044】
即ち、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116b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104とアウトプットシャフト88が1速用クラッチC1で結合されて1速が確立する。
【0045】
また、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116b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100とカウンタシャフト86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116aがオン、第2電磁ソレノイドバルブ116b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102とカウンタシャフト86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114a,114bのオン・オフを制御することで、変速機74の変速段が選択される(変速制御が行われる)。
【0046】
尚、油圧ポンプ90からの作動油(潤滑油)は、油路110b,110j、レギュレータバルブ118やリリーフバルブ120を介して潤滑部(例えばシャフト84,86,88など)にも供給される。また、第1、第2切換バルブ114a,114bと第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bにはそれぞれ、圧抜き用の油路110kが適宜に接続される。
【0047】
図2の説明に戻ると、シフト機構82は、変速機構80のシャフト88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)82aと、シャフト82aに接続されて回転させられる前進ベベルギヤ82bと後進ベベルギヤ82cと、プロペラシャフト72を前進ベベルギヤ82bと後進ベベルギヤ82cのいずれかに係合自在とするクラッチ82dなどからなる。
【0048】
エンジンカバー32の内部にはシフト機構82を駆動するシフト用電動モータ(アクチュエータ)122が配置され、その出力軸は、減速ギヤ機構124を介してシフト機構82のシフトロッド82eの上端に接続自在とされる。従って、シフト用電動モータ122を駆動することにより、シフトロッド82eとシフトスライダ82fが適宜に変位させられ、それによってクラッチ82dを動作させ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。
【0049】
シフト位置が前進位置あるいは後進位置のとき、変速機構80のシャフト88の回転はシフト機構82を介してプロペラシャフト72に伝達され、よってプロペラ70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(推進力)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22,40,46,122などに動作電源が供給される。
【0050】
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126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と共に、2次空気量調整バルブ44の付近にもスロットル開度センサ128が配置され、2次空気量調整バルブ44の開度TH2を示す信号を出力する。
【0051】
また、シフトロッド82eの付近にはニュートラルスイッチ130が配置され、変速機74のシフト位置がニュートラル位置のときにオン信号を、前進位置あるいは後進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132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。
【0052】
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)134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。
【0053】
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)140に入力される。ECU140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。
【0054】
図1に示す如く、船体12の操縦席142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144が配置される。ステアリングホイール144のシャフト(図示せず)には操舵角センサ146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144の操舵角に応じた信号を出力する。
【0055】
操縦席142付近にはリモートコントロールボックス150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(以下、単に「レバー」という)152が設けられる。レバー152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(別言すれば、エンジン30の目標エンジン回転数NEd)を入力する。リモートコントロールボックス150の内部にはレバー位置センサ154が取り付けられ、レバー152の位置に応じた信号を出力する。
【0056】
図6は、図1に示すリモートコントロールボックス150とレバー152を船体12の後方から見たときの拡大側面図である。
【0057】
図6に示す如く、レバー152は操船者によって把持自在な把持部152aを備え、その把持部152aには、パワーチルトトリムスイッチ160とトローリングスイッチ(スイッチ。プロペラ回転数増減指示出力手段)162が設置される。即ち、各スイッチ160,162は操船者に手動操作自在に設けられる。
【0058】
パワーチルトトリムスイッチ160は、具体的にはアップスイッチ(図6に「UP」と示す)とダウンスイッチ(図に「DN」と示す)を備えるプッシュスイッチからなり、操船者によってアップスイッチが押圧されたときにチルトアップあるいはトリムアップの指示を示す信号を、ダウンスイッチが押圧されたときにチルトダウンあるいはトリムダウンの指示を示す信号を出力する。
【0059】
同様に、トローリングスイッチ162もアップスイッチ(図6に「UP」と示す)とダウンスイッチ(図に「DN」と示す)を備えるプッシュスイッチからなる。トローリングスイッチ162は、操船者によってアップスイッチが押圧されたときにプロペラ70の回転数の増加指示を示す信号(オン信号)を出力する一方、ダウンスイッチが押圧されたときにプロペラ70の回転数の減少指示を示す信号(オン信号)を出力する。このように、トローリングスイッチ162は、操船者の操作に応じてプロペラ70の回転数の増加/減少指示を出力する。
【0060】
図1に示す如く、操縦席142の付近にはさらに、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164が操船者に手動操作自在に設けられる。スイッチ164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146,154およびスイッチ160,162,164の出力もECU140に入力される。
【0061】
ECU140は、入力されたセンサ出力などに基づいて各電動モータ22,122の動作を制御すると共に、変速機74の変速制御とパワーチルトトリムユニット24でトリム角θを調整するトリム角制御を行う。
【0062】
また、ECU140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(機関回転数)NEを検出(算出)し、検出されたエンジン回転数NEおよびスロットル開度THに基づいてエンジン回転数NEが目標エンジン回転数NEd(詳しくは、レバー152の位置や後述する如くトローリングスイッチ162から出力される信号に応じて設定される目標エンジン回転数NEd)に一致するようにスロットル用電動モータ40や2次空気量調整用電動モータ46の動作を制御し、それによってエンジン30の吸入空気量を調整してプロペラ70の回転数を制御するプロペラ回転数制御を行う。
【0063】
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144やレバー152)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。
【0064】
図7は、ECU140の変速制御動作、トリム角制御動作およびプロペラ回転数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、ECU140によって所定の周期(例えば100msec)ごとに実行される。
【0065】
以下説明すると、先ずS10において、スロットル開度THなどに基づいて変速機74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。
【0066】
図8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74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130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126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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
S110においてはクランク角センサ132の出力からエンジン回転数NEを検出し、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。
【0070】
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。
【0071】
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2速変速用の既定回転数NEa以上か否か判断する。この既定回転数NEaについては後に説明する。
【0072】
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は既定回転数NEa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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
S120で否定、即ち、エンジン30に対して加速または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116a,116b(図で「第1SOL」「第2SOL」と示す)を共にオンして変速機74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。
【0076】
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116a,116bを共にオフして変速機74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74(正確には、変速機構80)によって増幅させられてプロペラシャフト72を介してプロペラ70に伝達され、よって加速性が上昇する。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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74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。
【0080】
変速機74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2速変速用の既定回転数NEaになり(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、既定回転数NEa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。
【0081】
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。
【0082】
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116a,116bを共にオンして変速機74の変速段を1速から2速に変速(シフトアップ)する。これにより、ドライブシャフト82aおよびプロペラシャフト72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。
【0083】
次いでS136に進んで2速変速フラグのビットを1にセットし、S138に進んで3速変速フラグのビットを0にリセットすると共に、S140に進み、トリムアップ許可フラグのビットを0にリセットする。これにより、後述する処理において船外機10のトリムアップが停止される、即ち、変速機74の変速段を1速から2速に変速させるタイミングと同時に(同期して)トリムアップが停止されることとなる。
【0084】
S136で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S142に進む。このように、S142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。
【0085】
S142では、スイッチ164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。S142で否定されるときは前述したS134からS140の処理に進む一方、肯定されるときはS144に進み、エンジン回転数NEが3速変速用の既定回転数NEb以上か否か判断する。既定回転数NEbは、2速変速用の既定回転数NEa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。
【0086】
S144で肯定されるときはS146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、第2の既定値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。
【0087】
S146で否定、またはS144で否定されるときはS134に進む一方、S146で肯定されるときはS148に進み、第1電磁ソレノイドバルブ116aをオン、第2電磁ソレノイドバルブ116bをオフして変速機74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。
【0088】
次いでS150に進み、2速変速フラグのビットを0にリセットし、S152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、S148からS152の処理を実行して3速のままプログラムを終了する。
【0089】
また、S106で肯定されるときはS154に進み、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオンして変速機74の変速段を2速に変速する。その後、S156,S158,S160,S162に進んで2速変速フラグ、3速変速フラグ、加速中判定フラグおよびトリムアップ許可フラグのビットを全て0にリセットする。
【0090】
また、レバー152が操船者によって操作されて変速機74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S164に進み、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bをオフして変速機74の変速段を2速から1速に変速する。
【0091】
図7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。
【0092】
図9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9に示す如く、先ずS200においてトリムアップ許可フラグのビットが1か否か判断する。S200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、S202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、S200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74の変速段を1速に変速している状態のときはS204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。
【0093】
具体的には、エンジン回転数NEをトリムアップ用の既定回転数NEcと比較し、エンジン回転数NEが既定回転数NEc以上になったとき、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、既定回転数NEcは、加速終了直前と判断できるような値、より具体的には変速段を1速から2速に戻すしきい値である2速変速用の既定回転数NEaより小さい値(例えば5000rpm)に設定される。
【0094】
S204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、S202に進んで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一方、肯定されるときはS206に進み、トリム角θが最大トリム角(パワーチルトトリムユニット24でトリムアップ可能なトリム角の最大値。例えば10deg)未満か否か判断する。
【0095】
S206で否定されるときは、それ以上のトリムアップができないため、S202に進んでトリムアップを停止、あるいはトリムアップを行わない。他方、S206で肯定されるときはS208に進み、パワーチルトトリムユニット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。このように、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することで、船速は上昇する。
【0096】
そして、その後のプログラムループにおいてS200で否定されるとき、詳しくはS134で変速段が1速から2速に変速されてS140でトリムアップ許可フラグのビットが0にリセットされるときはS202に進み、トリムアップを停止する。
【0097】
尚、S200においては、前記したパワーチルトトリムスイッチ160が操船者によって操作されてトリムアップ/ダウンなどの指示に応じた信号が出力されたか否かも同時に判断され、信号が出力されるときはトリムアップ許可フラグのビットに拘わらず、出力された信号に応じてパワーチルトトリムユニット24を作動させる。これにより、操船者はパワーチルトトリムスイッチ160を操作することでパワーチルトトリムユニット24を作動させることができ、トリム角θの調整を常に行うことができる。
【0098】
図7フロー・チャートの説明に戻ると、次いでS14に進み、プロペラ70の回転数を制御して船体12を比較的低速で航行させる低速航行制御(トローリング制御)が行われているか否か判断する。ここでは、例えばトローリングスイッチ162からプロペラ回転数の増加/減少指示が出力されたとき、低速航行制御が行われていると判断する。
【0099】
S14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S16に進み、プロペラ70の回転数を増加させるべきか否かの判定処理を行う。
【0100】
図10は、そのプロペラ回転数増加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S300において、トローリングスイッチ162からプロペラ70の回転数の増加指示が出力されているか否か、即ち、操作者によってプロペラ回転数の増加が指示されているか否か判断する。S300で否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはS302に進み、最小エンジン回転数フラグ(後述)のビットが0か否か判断する。
【0101】
このフラグは初期値が0とされるため、最初のプログラムループにおいてS302の判断は通例肯定されてS304に進み、エンジン回転数NEを増加させる。具体的には、現在の目標エンジン回転数NEdに第1の規定値NEd1(例えば50rpm)を加算して得た値を新たな目標エンジン回転数NEdとして設定する。
【0102】
これにより、エンジン回転数NEが新たに設定された目標エンジン回転数NEdに一致するように、エンジン30の吸入空気量がスロットルバルブ38や2次空気量調整バルブ44によって調整(正確には増加)されるため、エンジン回転数NEは増加し、よってプロペラ回転数も増加する(別言すれば、船速が僅かに上昇する)。尚、S302で否定されるときはS306以降に進むが、これらの処理については後に説明する。
【0103】
図7においては次いでS18に進み、プロペラ70の回転数を減少させるべきか否かの判定処理を行う。
【0104】
図11はそのプロペラ回転数減少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S400において、トローリングスイッチ162からプロペラ70の回転数の減少指示が出力されているか否か、即ち、操作者によってプロペラ回転数の減少が指示されているか否か判断する。S400で肯定されるときはS402に進み、現在のエンジン回転数NEが所定回転数NE1より大きいか否か判断する。この所定回転数NE1は、具体的にはエンジン30のアイドル回転数NEi(例えば800rpm)より低く、かつエンジン30がストールしない最小の値(例えば700rpm)に設定される。
【0105】
S402で肯定されるときはS404に進んでエンジン回転数NEを減少させる。詳しくは、現在の目標エンジン回転数NEdに第2の規定値NEd2(例えば50rpm)を減算して得た値を新たな目標エンジン回転数NEdとして設定する。これにより、エンジン30の吸入空気量がスロットルバルブ38や2次空気量調整バルブ44によって調整(正確には減少)されるため、エンジン回転数NEは減少し、よってプロペラ回転数も減少する(換言すれば、船速が僅かに低下する)。
【0106】
他方、S402で否定、具体的には、プロペラ70の回転数の減少指示が複数回出力さされてエンジン回転数NEが所定回転数NE1まで低下した後、さらに減少指示が出力されるときはS406に進み、最小エンジン回転数フラグのビットを1にセットしてプログラムを終了する。即ち、このフラグは、エンジン回転数NEが所定回転数NE1以上、より正確にはエンジン回転数NEが所定回転数NE1のときに減少指示が出力される場合に1にセットされる一方、それ以外の場合は0にリセットされる。尚、S400で否定されるときは、前述したS402からS406までの処理をスキップする。
【0107】
図7フロー・チャートにおいては次いでS20に進み、エンジン回転数NEやプロペラ回転数の減速指示に基づいて変速を実行すべきか否かの判定処理を行う。
【0108】
図12は、その変速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12に示す如く、S500において最小エンジン回転数フラグのビットが1か否か判断する。S500で否定されるときはS502に進んで第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオンして変速機74において2速の変速段を選択(維持)する。
【0109】
一方、S500で肯定されるときはS504に進み、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオフして変速機74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、プロペラ70の回転数はさらに減少すると共に、船速もさらに低下する。
【0110】
次いでS506に進み、エンジン回転数NEを一定に保持するようにスロットルバルブ38や2次空気量調整バルブ44の動作を制御する、具体的には、1速に変速されたときのエンジン回転数NEを、変速される前のエンジン回転数と同一または略同一の値に制御してプログラムを終了する。即ち、S504での1速への変速によってエンジン回転数NEが上昇することがあるため、S506においてそのような上昇を抑制するようにした。
【0111】
また、S504で変速機74の変速段を2速から1速に変速した後、トローリングスイッチ162から増加指示が出力される場合、前記したS300で肯定されると共に、S302で否定されてS306に進む。S306では第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオンして変速機74の変速段を1速から2速に変速(シフトアップ)する。これにより、プロペラ70の回転数が増加し、結果として船速が上昇する。
【0112】
次いでS308に進み、最小エンジン回転数フラグのビットを0にリセットしてプログラムを終了する。
【0113】
図13は上記した処理の一部、具体的には低速航行時におけるプロペラ回転数制御と変速制御を説明するタイム・チャートである。
【0114】
以下説明すると、変速機74の変速段が2速で、エンジン回転数NEがアイドル回転数NEiの状態にあるとき先ず時刻t1において、プロペラ回転数の減少指示がトローリングスイッチ162のダウンスイッチを介して出力されると(S400)、エンジン回転数NEが第2の規定値NEd2減少し(S404)、それに伴ってプロペラ70の回転数も減少する。時刻t2においても同様である。
【0115】
そして、時刻t3においてエンジン回転数NEが所定回転数NE1まで低下したときにさらに減少指示が出力されるとき(S400,S402,S406,S500)、変速機74の変速段を2速から1速に変速すると共に(S504)、エンジン回転数NEを、変速される前のエンジン回転数と同一または略同一の値に制御する(S506)。これにより、プロペラ70の回転数はさらに減少する。
【0116】
その後、時刻t4においてプロペラ回転数の増加指示がトローリングスイッチ162のアップスイッチを介して出力されるとき(S300,S302)、変速機74の変速段を1速から2速に変速し(S306)、よってプロペラ回転数が増加する。
【0117】
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からの動力をプロペラ70に伝達する動力伝達軸(プロペラシャフト)72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前記変速段のうちの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74と、前記プロペラ70の回転数を制御して船体12を低速で航行させる低速航行制御手段(ECU140)とを備える船外機の制御装置において、前記低速航行制御手段は、操船者の操作に応じて前記プロペラ70の回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段と(トローリングスイッチ162)、前記2速が選択されていると共に、前記内燃機関30の機関回転数(エンジン回転数)NEが所定回転数NE1以上のときに前記プロペラ回転数増減指示出力手段162から減少指示が出力される場合、前記変速機74を動作させて前記2速から前記1速に変速させる1速変速手段と(ECU140。S18,S20,S400,S402,S406,S500,S504)を備える如く構成した。
【0118】
これにより、例えば所定回転数NE1を比較的低く、かつエンジン30がストールしない値に設定することも可能となり、それによってエンジン回転数NEが比較的低い状態のときにプロペラ70の回転数の減少指示が出力される場合であっても、1速に変速させることで、ストールを回避しつつプロペラ70の回転数をさらに減少でき、よって船体12をより低速で航行させることができる(換言すれば、船速をさらに微速化できる)。
【0119】
また、前記低速航行制御手段は、前記内燃機関30の吸入空気量を調整して前記プロペラ70の回転数を制御する如く構成したので(S16,S18,S304,S404)、例えばエンジン回転数NEが所定回転数N1に低下するまでは吸入空気量の調整によってプロペラ70の回転数を制御することが可能となり、よって低速航行制御時においてプロペラ70の回転数を確実に減少または増加させることができる。
【0120】
また、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速されたときの前記機関回転数NEを、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御する如く構成(S20,S506)、換言すれば、1速への変速によって機関回転数NEが上昇しないように構成したので、1速変速時においてプロペラ70の回転数をより確実に減少させることができる。
【0121】
また、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速された後、前記プロペラ回転数増減指示出力手段(トローリングスイッチ162)から増加指示が出力される場合、前記変速機74を動作させて前記1速から前記2速に変速させる2速変速手段(ECU140。S16,S306)を備える如く構成したので、プロペラ70の回転数を即座に増加させることができる。
【0122】
また、前記プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチ(トローリングスイッチ)162からなる如く構成したので、簡易な構成でプロペラ70の回転数の増加/減少指示を容易に出力することができる。
【0123】
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。
【0124】
また、所定回転数NE1や第1、第2の規定値NEd1,NEd2、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。
【符号の説明】
【0125】
10 船外機、12 船体、30 エンジン(内燃機関)、70 プロペラ、72 プロペラシャフト(動力伝達軸)、74 変速機、140 ECU(電子制御ユニット)、162 トローリングスイッチ(プロペラ回転数増減指示出力手段)
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
近年、船外機において、搭載される内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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)。特許文献1記載の技術においては、内燃機関の吸入空気量の調整によってプロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御(トローリング制御)を実行可能に構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−202778号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記した低速航行制御においては、プロペラの回転数をできるだけ減少させてより低速での航行が望まれることがある。その場合、内燃機関の吸入空気量を減少させてプロペラ回転数を減少させることとなるが、内燃機関のストールを回避する必要があるため、吸入空気量の調整ではプロペラ回転数の減少が困難であった。
【0005】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、変速機を備えると共に、プロペラの回転数を可能な限り減少させて船体をより低速で航行させることができるようにした船外機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記した課題を解決するために、請求項1にあっては、内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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前記変速段のうちの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、前記プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段とを備える船外機の制御装置において、前記低速航行制御手段は、操船者の操作に応じて前記プロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段と、前記2速が選択されていると共に、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以上のときに前記プロペラ回転数増減指示出力手段から減少指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記2速から前記1速に変速させる1速変速手段とを備える如く構成した。
【0007】
請求項2に係る船外機の制御装置にあっては、前記低速航行制御手段は、前記内燃機関の吸入空気量を調整して前記プロペラの回転数を制御する如く構成した。
【0008】
請求項3に係る船外機の制御装置にあっては、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速されたときの前記機関回転数を、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御する如く構成した。
【0009】
請求項4に係る船外機の制御装置にあっては、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速された後、前記プロペラ回転数増減指示出力手段から増加指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記1速から前記2速に変速させる2速変速手段を備える如く構成した。
【0010】
請求項5に係る船外機の制御装置にあっては、前記プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチからなる如く構成した。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に係る船外機の制御装置にあっては、プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段は、操船者の操作に応じてプロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段を備えると共に、変速機で2速が選択されていると共に、内燃機関の機関回転数が所定回転数以上のときにプロペラ回転数増減指示出力手段から減少指示が出力される場合、変速機を動作させて2速から1速に変速させるように構成したので、例えば所定回転数を比較的低く、かつ内燃機関がストールしない値に設定することも可能となり、それによって機関回転数が比較的低い状態のときにプロペラの回転数の減少指示が出力される場合であっても、1速に変速させることで、ストールを回避しつつプロペラの回転数をさらに減少でき、よって船体をより低速で航行させることができる(換言すれば、船速をさらに微速化できる)。
【0012】
請求項2に係る船外機の制御装置にあっては、低速航行制御手段は、内燃機関の吸入空気量を調整してプロペラの回転数を制御するように構成したので、上記した構成に加え、例えば機関回転数が所定回転数に低下するまでは吸入空気量の調整によってプロペラの回転数を制御することが可能となり、よって低速航行制御時においてプロペラの回転数を確実に減少または増加させることができる。
【0013】
請求項3に係る船外機の制御装置にあっては、低速航行制御手段は、1速変速手段によって1速に変速されたときの機関回転数を、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御するように構成、換言すれば、1速への変速によって機関回転数が上昇しないように構成したので、上記した効果に加え、1速変速時においてプロペラの回転数をより確実に減少させることができる。
【0014】
請求項4に係る船外機の制御装置にあっては、低速航行制御手段は、1速変速手段によって1速に変速された後、プロペラ回転数増減指示出力手段から増加指示が出力される場合、変速機を動作させて1速から2速に変速させるように構成したので、上記した効果に加え、プロペラの回転数を即座に増加させることができる。
【0015】
請求項5に係る船外機の制御装置にあっては、プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチからなるように構成したので、上記した効果に加え、簡易な構成でプロペラの回転数の増加/減少指示を容易に出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】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2】図1に示す船外機の部分断面拡大側面図である。
【図3】図1に示す船外機の拡大側面図である。
【図4】図2などに示す内燃機関の概略図である。
【図5】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6】図1に示すリモートコントロールボックスとシフト・スロットルレバーを船体の後方から見たときの拡大側面図である。
【図7】図1に示す電子制御ユニットの変速制御動作、トリム角制御動作およびプロペラ回転数制御動作を示すフロー・チャートである。
【図8】図7フロー・チャート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。
【図9】図7フロー・チャート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10】図7フロー・チャートのプロペラ回転数増加判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図11】図7フロー・チャートのプロペラ回転数減少判定処理を示すサブ・ルーチン・フロー・チャートである。
【図12】図7フロー・チャートの変速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13】図7および図10から図12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。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【実施例】
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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(アクチュエータ)22と、船外機10の船体12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(アクチュエータ)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。
【0021】
パワーチルトトリムユニット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を一体的に備え、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。尚、油圧シリンダ24a,24bは、船外機10に配置された図示しない油圧回路に接続されて作動油の供給を受けて伸縮させられる。
【0022】
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。
【0023】
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(アクチュエータ)40が一体的に取り付けられる。
【0024】
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の吸入空気量が調整される。
【0025】
図4は図2などに示すエンジン30の概略図である。
【0026】
図4を参照しつつエンジン30の説明を続けると、吸気管34には、スロットルバルブ38の上流側と下流側とを連通してスロットルバルブ38をバイパスするバイパス通路(2次空気通路)42が接続される。バイパス通路42の途中には、エンジン30がアイドル状態にあるときの吸入空気量を調整するための2次空気量調整バルブ44が設けられる。2次空気量調整バルブ44には、2次空気量調整用電動モータ(アクチュエータ)46が図示しない減速ギヤ機構を介して接続され、電動モータ46を動作させることで2次空気量調整バルブ44が開閉されてバイパス通路42の空気量が調整される。
【0027】
吸気路34においてスロットルバルブ38の下流側の吸気ポート付近にはインジェクタ50が配置され、スロットルバルブ38および2次空気量調整バルブ44で調整された吸入空気にガソリン燃料を噴射する。噴射された燃料は吸入空気と混合して混合気を形成し、混合気は、吸気バルブ52が開弁されるとき、燃焼室54に流入する。
【0028】
燃焼室54に流入した混合気は、点火プラグ(図示せず)で点火されて燃焼し、ピストン56を図4において下方に駆動してクランクシャフト60を回転させる。燃焼によって生じた排ガスは、排気バルブ62が開弁されるとき、排気管64を流れてエンジン30の外部に排出される。
【0029】
図1から図3の説明に戻ると、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70が取り付けられ、エンジン30の動力をプロペラ70に伝達するプロペラシャフト(動力伝達軸)72と、エンジン30とプロペラシャフト72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)74を備える。
【0030】
変速機74は、複数の変速段を切換自在な変速機構80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換自在なシフト機構82からなる。
【0031】
図5は変速機構80の油圧回路を模式的に示す油圧回路図である。
【0032】
図2および図5に示す如く、変速機構80は、エンジン30のクランクシャフト(図2,5において見えず)に接続されるインプットシャフト84と、インプットシャフト84にギヤを介して接続されるカウンタシャフト86と、カウンタシャフト86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88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。
【0033】
カウンタシャフト86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2,5にのみ示す)90が接続される。シャフト84,86,88や油圧ポンプ90などは、ケース(図2にのみ示す)92に収容される。ケース92の下部は作動油を受けるオイルパン92aを構成する。
【0034】
上記の如く構成された変速機構80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82、プロペラシャフト72を介してプロペラ70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。
【0035】
変速機構80について具体的に説明すると、図5に良く示すように、インプットシャフト84には、インプットプライマリギヤ94が支持される。カウンタシャフト86には、インプットプライマリギヤ94に噛合するカウンタプライマリギヤ96、カウンタ1速ギヤ98、カウンタ2速ギヤ100、カウンタ3速ギヤ102が支持される。
【0036】
また、アウトプットシャフト88には、カウンタ1速ギヤ98に噛合するアウトプット1速ギヤ104、カウンタ2速ギヤ100と噛合するアウトプット2速ギヤ106、カウンタ3速ギヤ102に噛合するアウトプット3速ギヤ108が支持される。
【0037】
上記において、アウトプットシャフト88に相対回転自在に支持されたアウトプット1速ギヤ104を1速用クラッチC1でアウトプットシャフト88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88の回転数がアウトプット1速ギヤ104のそれより大きくなるとき、アウトプット1速ギヤ104を空転させるように構成される。
【0038】
カウンタシャフト86に相対回転自在に支持されたカウンタ2速ギヤ100を2速用油圧クラッチC2でカウンタシャフト86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86に相対回転自在に支持されたカウンタ3速ギヤ102を3速用油圧クラッチC3でカウンタシャフト86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100,102をカウンタシャフト86に結合する一方、油圧が供給されないとき各ギヤ100,102を空転させる。
【0039】
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90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。
【0040】
詳説すると、油圧ポンプ90がエンジン30により駆動されるとき、オイルパン92aの作動油は油路110a、ストレーナ112を介して汲み上げられて吐出口90aから油路110bを介して第1切換バルブ114aに、油路110c,110d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)116a,116bに送られる。
【0041】
第1切換バルブ114aには、油路110eを介して第2切換バルブ114bが接続される。第1、第2切換バルブ114a,114b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116a,116bが油路110f,110gを介して接続される。
【0042】
従って、第1電磁ソレノイドバルブ116a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90から油路110cを介して供給される油圧は第1切換バルブ114a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114aのスプールは一端側に変位させられ、よって油路110bの作動油が油路110eに送出される。
【0043】
第2電磁ソレノイドバルブ116bも、第1電磁ソレノイドバルブ116a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90から油路110dを介して供給される油圧は第2切換バルブ114bの他端側に出力される。これにより、第2切換バルブ114bはスプールが一端側に変位させられ、よって油路110eの作動油は油路110h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116bが通電されず(オフされ)、第2切換バルブ114bの他端側に油圧が出力されないときは油路110eの作動油は油路110iを介して3速用油圧クラッチC3に供給される。
【0044】
即ち、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116b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104とアウトプットシャフト88が1速用クラッチC1で結合されて1速が確立する。
【0045】
また、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116b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100とカウンタシャフト86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116aがオン、第2電磁ソレノイドバルブ116b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102とカウンタシャフト86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114a,114bのオン・オフを制御することで、変速機74の変速段が選択される(変速制御が行われる)。
【0046】
尚、油圧ポンプ90からの作動油(潤滑油)は、油路110b,110j、レギュレータバルブ118やリリーフバルブ120を介して潤滑部(例えばシャフト84,86,88など)にも供給される。また、第1、第2切換バルブ114a,114bと第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bにはそれぞれ、圧抜き用の油路110kが適宜に接続される。
【0047】
図2の説明に戻ると、シフト機構82は、変速機構80のシャフト88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)82aと、シャフト82aに接続されて回転させられる前進ベベルギヤ82bと後進ベベルギヤ82cと、プロペラシャフト72を前進ベベルギヤ82bと後進ベベルギヤ82cのいずれかに係合自在とするクラッチ82dなどからなる。
【0048】
エンジンカバー32の内部にはシフト機構82を駆動するシフト用電動モータ(アクチュエータ)122が配置され、その出力軸は、減速ギヤ機構124を介してシフト機構82のシフトロッド82eの上端に接続自在とされる。従って、シフト用電動モータ122を駆動することにより、シフトロッド82eとシフトスライダ82fが適宜に変位させられ、それによってクラッチ82dを動作させ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。
【0049】
シフト位置が前進位置あるいは後進位置のとき、変速機構80のシャフト88の回転はシフト機構82を介してプロペラシャフト72に伝達され、よってプロペラ70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(推進力)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22,40,46,122などに動作電源が供給される。
【0050】
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126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と共に、2次空気量調整バルブ44の付近にもスロットル開度センサ128が配置され、2次空気量調整バルブ44の開度TH2を示す信号を出力する。
【0051】
また、シフトロッド82eの付近にはニュートラルスイッチ130が配置され、変速機74のシフト位置がニュートラル位置のときにオン信号を、前進位置あるいは後進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132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。
【0052】
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)134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。
【0053】
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)140に入力される。ECU140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。
【0054】
図1に示す如く、船体12の操縦席142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144が配置される。ステアリングホイール144のシャフト(図示せず)には操舵角センサ146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144の操舵角に応じた信号を出力する。
【0055】
操縦席142付近にはリモートコントロールボックス150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(以下、単に「レバー」という)152が設けられる。レバー152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(別言すれば、エンジン30の目標エンジン回転数NEd)を入力する。リモートコントロールボックス150の内部にはレバー位置センサ154が取り付けられ、レバー152の位置に応じた信号を出力する。
【0056】
図6は、図1に示すリモートコントロールボックス150とレバー152を船体12の後方から見たときの拡大側面図である。
【0057】
図6に示す如く、レバー152は操船者によって把持自在な把持部152aを備え、その把持部152aには、パワーチルトトリムスイッチ160とトローリングスイッチ(スイッチ。プロペラ回転数増減指示出力手段)162が設置される。即ち、各スイッチ160,162は操船者に手動操作自在に設けられる。
【0058】
パワーチルトトリムスイッチ160は、具体的にはアップスイッチ(図6に「UP」と示す)とダウンスイッチ(図に「DN」と示す)を備えるプッシュスイッチからなり、操船者によってアップスイッチが押圧されたときにチルトアップあるいはトリムアップの指示を示す信号を、ダウンスイッチが押圧されたときにチルトダウンあるいはトリムダウンの指示を示す信号を出力する。
【0059】
同様に、トローリングスイッチ162もアップスイッチ(図6に「UP」と示す)とダウンスイッチ(図に「DN」と示す)を備えるプッシュスイッチからなる。トローリングスイッチ162は、操船者によってアップスイッチが押圧されたときにプロペラ70の回転数の増加指示を示す信号(オン信号)を出力する一方、ダウンスイッチが押圧されたときにプロペラ70の回転数の減少指示を示す信号(オン信号)を出力する。このように、トローリングスイッチ162は、操船者の操作に応じてプロペラ70の回転数の増加/減少指示を出力する。
【0060】
図1に示す如く、操縦席142の付近にはさらに、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164が操船者に手動操作自在に設けられる。スイッチ164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146,154およびスイッチ160,162,164の出力もECU140に入力される。
【0061】
ECU140は、入力されたセンサ出力などに基づいて各電動モータ22,122の動作を制御すると共に、変速機74の変速制御とパワーチルトトリムユニット24でトリム角θを調整するトリム角制御を行う。
【0062】
また、ECU140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(機関回転数)NEを検出(算出)し、検出されたエンジン回転数NEおよびスロットル開度THに基づいてエンジン回転数NEが目標エンジン回転数NEd(詳しくは、レバー152の位置や後述する如くトローリングスイッチ162から出力される信号に応じて設定される目標エンジン回転数NEd)に一致するようにスロットル用電動モータ40や2次空気量調整用電動モータ46の動作を制御し、それによってエンジン30の吸入空気量を調整してプロペラ70の回転数を制御するプロペラ回転数制御を行う。
【0063】
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144やレバー152)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。
【0064】
図7は、ECU140の変速制御動作、トリム角制御動作およびプロペラ回転数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、ECU140によって所定の周期(例えば100msec)ごとに実行される。
【0065】
以下説明すると、先ずS10において、スロットル開度THなどに基づいて変速機74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。
【0066】
図8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74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130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126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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
S110においてはクランク角センサ132の出力からエンジン回転数NEを検出し、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。
【0070】
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。
【0071】
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2速変速用の既定回転数NEa以上か否か判断する。この既定回転数NEaについては後に説明する。
【0072】
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は既定回転数NEa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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
S120で否定、即ち、エンジン30に対して加速または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116a,116b(図で「第1SOL」「第2SOL」と示す)を共にオンして変速機74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。
【0076】
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116a,116bを共にオフして変速機74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74(正確には、変速機構80)によって増幅させられてプロペラシャフト72を介してプロペラ70に伝達され、よって加速性が上昇する。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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74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。
【0080】
変速機74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2速変速用の既定回転数NEaになり(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、既定回転数NEa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。
【0081】
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。
【0082】
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116a,116bを共にオンして変速機74の変速段を1速から2速に変速(シフトアップ)する。これにより、ドライブシャフト82aおよびプロペラシャフト72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。
【0083】
次いでS136に進んで2速変速フラグのビットを1にセットし、S138に進んで3速変速フラグのビットを0にリセットすると共に、S140に進み、トリムアップ許可フラグのビットを0にリセットする。これにより、後述する処理において船外機10のトリムアップが停止される、即ち、変速機74の変速段を1速から2速に変速させるタイミングと同時に(同期して)トリムアップが停止されることとなる。
【0084】
S136で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S142に進む。このように、S142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。
【0085】
S142では、スイッチ164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。S142で否定されるときは前述したS134からS140の処理に進む一方、肯定されるときはS144に進み、エンジン回転数NEが3速変速用の既定回転数NEb以上か否か判断する。既定回転数NEbは、2速変速用の既定回転数NEa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。
【0086】
S144で肯定されるときはS146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、第2の既定値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。
【0087】
S146で否定、またはS144で否定されるときはS134に進む一方、S146で肯定されるときはS148に進み、第1電磁ソレノイドバルブ116aをオン、第2電磁ソレノイドバルブ116bをオフして変速機74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。
【0088】
次いでS150に進み、2速変速フラグのビットを0にリセットし、S152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、S148からS152の処理を実行して3速のままプログラムを終了する。
【0089】
また、S106で肯定されるときはS154に進み、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオンして変速機74の変速段を2速に変速する。その後、S156,S158,S160,S162に進んで2速変速フラグ、3速変速フラグ、加速中判定フラグおよびトリムアップ許可フラグのビットを全て0にリセットする。
【0090】
また、レバー152が操船者によって操作されて変速機74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S164に進み、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bをオフして変速機74の変速段を2速から1速に変速する。
【0091】
図7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。
【0092】
図9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9に示す如く、先ずS200においてトリムアップ許可フラグのビットが1か否か判断する。S200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、S202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、S200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74の変速段を1速に変速している状態のときはS204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。
【0093】
具体的には、エンジン回転数NEをトリムアップ用の既定回転数NEcと比較し、エンジン回転数NEが既定回転数NEc以上になったとき、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、既定回転数NEcは、加速終了直前と判断できるような値、より具体的には変速段を1速から2速に戻すしきい値である2速変速用の既定回転数NEaより小さい値(例えば5000rpm)に設定される。
【0094】
S204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、S202に進んで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一方、肯定されるときはS206に進み、トリム角θが最大トリム角(パワーチルトトリムユニット24でトリムアップ可能なトリム角の最大値。例えば10deg)未満か否か判断する。
【0095】
S206で否定されるときは、それ以上のトリムアップができないため、S202に進んでトリムアップを停止、あるいはトリムアップを行わない。他方、S206で肯定されるときはS208に進み、パワーチルトトリムユニット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。このように、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することで、船速は上昇する。
【0096】
そして、その後のプログラムループにおいてS200で否定されるとき、詳しくはS134で変速段が1速から2速に変速されてS140でトリムアップ許可フラグのビットが0にリセットされるときはS202に進み、トリムアップを停止する。
【0097】
尚、S200においては、前記したパワーチルトトリムスイッチ160が操船者によって操作されてトリムアップ/ダウンなどの指示に応じた信号が出力されたか否かも同時に判断され、信号が出力されるときはトリムアップ許可フラグのビットに拘わらず、出力された信号に応じてパワーチルトトリムユニット24を作動させる。これにより、操船者はパワーチルトトリムスイッチ160を操作することでパワーチルトトリムユニット24を作動させることができ、トリム角θの調整を常に行うことができる。
【0098】
図7フロー・チャートの説明に戻ると、次いでS14に進み、プロペラ70の回転数を制御して船体12を比較的低速で航行させる低速航行制御(トローリング制御)が行われているか否か判断する。ここでは、例えばトローリングスイッチ162からプロペラ回転数の増加/減少指示が出力されたとき、低速航行制御が行われていると判断する。
【0099】
S14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S16に進み、プロペラ70の回転数を増加させるべきか否かの判定処理を行う。
【0100】
図10は、そのプロペラ回転数増加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S300において、トローリングスイッチ162からプロペラ70の回転数の増加指示が出力されているか否か、即ち、操作者によってプロペラ回転数の増加が指示されているか否か判断する。S300で否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはS302に進み、最小エンジン回転数フラグ(後述)のビットが0か否か判断する。
【0101】
このフラグは初期値が0とされるため、最初のプログラムループにおいてS302の判断は通例肯定されてS304に進み、エンジン回転数NEを増加させる。具体的には、現在の目標エンジン回転数NEdに第1の規定値NEd1(例えば50rpm)を加算して得た値を新たな目標エンジン回転数NEdとして設定する。
【0102】
これにより、エンジン回転数NEが新たに設定された目標エンジン回転数NEdに一致するように、エンジン30の吸入空気量がスロットルバルブ38や2次空気量調整バルブ44によって調整(正確には増加)されるため、エンジン回転数NEは増加し、よってプロペラ回転数も増加する(別言すれば、船速が僅かに上昇する)。尚、S302で否定されるときはS306以降に進むが、これらの処理については後に説明する。
【0103】
図7においては次いでS18に進み、プロペラ70の回転数を減少させるべきか否かの判定処理を行う。
【0104】
図11はそのプロペラ回転数減少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S400において、トローリングスイッチ162からプロペラ70の回転数の減少指示が出力されているか否か、即ち、操作者によってプロペラ回転数の減少が指示されているか否か判断する。S400で肯定されるときはS402に進み、現在のエンジン回転数NEが所定回転数NE1より大きいか否か判断する。この所定回転数NE1は、具体的にはエンジン30のアイドル回転数NEi(例えば800rpm)より低く、かつエンジン30がストールしない最小の値(例えば700rpm)に設定される。
【0105】
S402で肯定されるときはS404に進んでエンジン回転数NEを減少させる。詳しくは、現在の目標エンジン回転数NEdに第2の規定値NEd2(例えば50rpm)を減算して得た値を新たな目標エンジン回転数NEdとして設定する。これにより、エンジン30の吸入空気量がスロットルバルブ38や2次空気量調整バルブ44によって調整(正確には減少)されるため、エンジン回転数NEは減少し、よってプロペラ回転数も減少する(換言すれば、船速が僅かに低下する)。
【0106】
他方、S402で否定、具体的には、プロペラ70の回転数の減少指示が複数回出力さされてエンジン回転数NEが所定回転数NE1まで低下した後、さらに減少指示が出力されるときはS406に進み、最小エンジン回転数フラグのビットを1にセットしてプログラムを終了する。即ち、このフラグは、エンジン回転数NEが所定回転数NE1以上、より正確にはエンジン回転数NEが所定回転数NE1のときに減少指示が出力される場合に1にセットされる一方、それ以外の場合は0にリセットされる。尚、S400で否定されるときは、前述したS402からS406までの処理をスキップする。
【0107】
図7フロー・チャートにおいては次いでS20に進み、エンジン回転数NEやプロペラ回転数の減速指示に基づいて変速を実行すべきか否かの判定処理を行う。
【0108】
図12は、その変速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12に示す如く、S500において最小エンジン回転数フラグのビットが1か否か判断する。S500で否定されるときはS502に進んで第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオンして変速機74において2速の変速段を選択(維持)する。
【0109】
一方、S500で肯定されるときはS504に進み、第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオフして変速機74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、プロペラ70の回転数はさらに減少すると共に、船速もさらに低下する。
【0110】
次いでS506に進み、エンジン回転数NEを一定に保持するようにスロットルバルブ38や2次空気量調整バルブ44の動作を制御する、具体的には、1速に変速されたときのエンジン回転数NEを、変速される前のエンジン回転数と同一または略同一の値に制御してプログラムを終了する。即ち、S504での1速への変速によってエンジン回転数NEが上昇することがあるため、S506においてそのような上昇を抑制するようにした。
【0111】
また、S504で変速機74の変速段を2速から1速に変速した後、トローリングスイッチ162から増加指示が出力される場合、前記したS300で肯定されると共に、S302で否定されてS306に進む。S306では第1、第2電磁ソレノイドバルブ116a,116bを共にオンして変速機74の変速段を1速から2速に変速(シフトアップ)する。これにより、プロペラ70の回転数が増加し、結果として船速が上昇する。
【0112】
次いでS308に進み、最小エンジン回転数フラグのビットを0にリセットしてプログラムを終了する。
【0113】
図13は上記した処理の一部、具体的には低速航行時におけるプロペラ回転数制御と変速制御を説明するタイム・チャートである。
【0114】
以下説明すると、変速機74の変速段が2速で、エンジン回転数NEがアイドル回転数NEiの状態にあるとき先ず時刻t1において、プロペラ回転数の減少指示がトローリングスイッチ162のダウンスイッチを介して出力されると(S400)、エンジン回転数NEが第2の規定値NEd2減少し(S404)、それに伴ってプロペラ70の回転数も減少する。時刻t2においても同様である。
【0115】
そして、時刻t3においてエンジン回転数NEが所定回転数NE1まで低下したときにさらに減少指示が出力されるとき(S400,S402,S406,S500)、変速機74の変速段を2速から1速に変速すると共に(S504)、エンジン回転数NEを、変速される前のエンジン回転数と同一または略同一の値に制御する(S506)。これにより、プロペラ70の回転数はさらに減少する。
【0116】
その後、時刻t4においてプロペラ回転数の増加指示がトローリングスイッチ162のアップスイッチを介して出力されるとき(S300,S302)、変速機74の変速段を1速から2速に変速し(S306)、よってプロペラ回転数が増加する。
【0117】
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からの動力をプロペラ70に伝達する動力伝達軸(プロペラシャフト)72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前記変速段のうちの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74と、前記プロペラ70の回転数を制御して船体12を低速で航行させる低速航行制御手段(ECU140)とを備える船外機の制御装置において、前記低速航行制御手段は、操船者の操作に応じて前記プロペラ70の回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段と(トローリングスイッチ162)、前記2速が選択されていると共に、前記内燃機関30の機関回転数(エンジン回転数)NEが所定回転数NE1以上のときに前記プロペラ回転数増減指示出力手段162から減少指示が出力される場合、前記変速機74を動作させて前記2速から前記1速に変速させる1速変速手段と(ECU140。S18,S20,S400,S402,S406,S500,S504)を備える如く構成した。
【0118】
これにより、例えば所定回転数NE1を比較的低く、かつエンジン30がストールしない値に設定することも可能となり、それによってエンジン回転数NEが比較的低い状態のときにプロペラ70の回転数の減少指示が出力される場合であっても、1速に変速させることで、ストールを回避しつつプロペラ70の回転数をさらに減少でき、よって船体12をより低速で航行させることができる(換言すれば、船速をさらに微速化できる)。
【0119】
また、前記低速航行制御手段は、前記内燃機関30の吸入空気量を調整して前記プロペラ70の回転数を制御する如く構成したので(S16,S18,S304,S404)、例えばエンジン回転数NEが所定回転数N1に低下するまでは吸入空気量の調整によってプロペラ70の回転数を制御することが可能となり、よって低速航行制御時においてプロペラ70の回転数を確実に減少または増加させることができる。
【0120】
また、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速されたときの前記機関回転数NEを、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御する如く構成(S20,S506)、換言すれば、1速への変速によって機関回転数NEが上昇しないように構成したので、1速変速時においてプロペラ70の回転数をより確実に減少させることができる。
【0121】
また、前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速された後、前記プロペラ回転数増減指示出力手段(トローリングスイッチ162)から増加指示が出力される場合、前記変速機74を動作させて前記1速から前記2速に変速させる2速変速手段(ECU140。S16,S306)を備える如く構成したので、プロペラ70の回転数を即座に増加させることができる。
【0122】
また、前記プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチ(トローリングスイッチ)162からなる如く構成したので、簡易な構成でプロペラ70の回転数の増加/減少指示を容易に出力することができる。
【0123】
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。
【0124】
また、所定回転数NE1や第1、第2の規定値NEd1,NEd2、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。
【符号の説明】
【0125】
10 船外機、12 船体、30 エンジン(内燃機関)、70 プロペラ、72 プロペラシャフト(動力伝達軸)、74 変速機、140 ECU(電子制御ユニット)、162 トローリングスイッチ(プロペラ回転数増減指示出力手段)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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前記変速段のうちの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、前記プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段とを備える船外機の制御装置において、前記低速航行制御手段は、
a.操船者の操作に応じて前記プロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段と、
b.前記2速が選択されていると共に、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以上のときに前記プロペラ回転数増減指示出力手段から減少指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記2速から前記1速に変速させる1速変速手段と、
を備えることを特徴とする船外機の制御装置。
【請求項2】
前記低速航行制御手段は、前記内燃機関の吸入空気量を調整して前記プロペラの回転数を制御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。
【請求項3】
前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速されたときの前記機関回転数を、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御することを特徴とする請求項1または2記載の船外機の制御装置。
【請求項4】
前記低速航行制御手段は、
c.前記1速変速手段によって前記1速に変速された後、前記プロペラ回転数増減指示出力手段から増加指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記1速から前記2速に変速させる2速変速手段、
を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の船外機の制御装置。
【請求項5】
前記プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチからなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の船外機の制御装置。
【請求項1】
内燃機関からの動力をプロペラに伝達する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前記変速段のうちの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、前記プロペラの回転数を制御して船体を低速で航行させる低速航行制御手段とを備える船外機の制御装置において、前記低速航行制御手段は、
a.操船者の操作に応じて前記プロペラの回転数の増加/減少指示を出力するプロペラ回転数増減指示出力手段と、
b.前記2速が選択されていると共に、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以上のときに前記プロペラ回転数増減指示出力手段から減少指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記2速から前記1速に変速させる1速変速手段と、
を備えることを特徴とする船外機の制御装置。
【請求項2】
前記低速航行制御手段は、前記内燃機関の吸入空気量を調整して前記プロペラの回転数を制御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。
【請求項3】
前記低速航行制御手段は、前記1速変速手段によって前記1速に変速されたときの前記機関回転数を、変速される前の機関回転数と同一または略同一の値に制御することを特徴とする請求項1または2記載の船外機の制御装置。
【請求項4】
前記低速航行制御手段は、
c.前記1速変速手段によって前記1速に変速された後、前記プロペラ回転数増減指示出力手段から増加指示が出力される場合、前記変速機を動作させて前記1速から前記2速に変速させる2速変速手段、
を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の船外機の制御装置。
【請求項5】
前記プロペラ回転数増減指示出力手段は、操船者に手動操作自在に設けられるスイッチからなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の船外機の制御装置。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−246061(P2011−246061A)
【公開日】平成23年12月8日(2011.12.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−123288(P2010−123288)
【出願日】平成22年5月28日(2010.5.28)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年12月8日(2011.12.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年5月28日(2010.5.28)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
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