JP2005016354A - 水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】後進時の高速航走を防止する。
【解決手段】リバースレバー１２０を操作してリバーススイッチ１１２がオンになったら、アクセルレバー１１０の開度が大きくなってもスロットル開度が大きくならないように電制スロットルバルブ１２の開度を調整するステップモータ２６への指令信号を設定する。また、アクセル開度ＡＣＣの増大に伴ってスロットル開度の増大率が大きくなるようにすることで、アクセル開度が小さいときのスロットルの変動を小さくして低速走行を容易化する。スロットル開度に代えて、点火時期や空燃比を調整するようにしてもよい。
【選択図】 図６
【解決手段】リバースレバー１２０を操作してリバーススイッチ１１２がオンになったら、アクセルレバー１１０の開度が大きくなってもスロットル開度が大きくならないように電制スロットルバルブ１２の開度を調整するステップモータ２６への指令信号を設定する。また、アクセル開度ＡＣＣの増大に伴ってスロットル開度の増大率が大きくなるようにすることで、アクセル開度が小さいときのスロットルの変動を小さくして低速走行を容易化する。スロットル開度に代えて、点火時期や空燃比を調整するようにしてもよい。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェット推進機をエンジンで駆動し、そのジェット推進機で加圧及び加速された水を噴射ノズルから噴射し、その反動で推進する水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置としては、例えば操艇者による操舵が検出され且つアクセルレバーが戻され且つリバース（後進）操作がなされたときにはエンジンの回転数を一時的に上昇し、これにより低速後進時の操舵を可能とするものがある（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−４６６９２公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のように水ジェット推進艇では、一般に、後進時、ジェット推進機のノズル出口部分にリバースゲートと呼ばれる邪魔板を降ろし、これにより噴流を前向きに変更して自艇を後進させる。一方、前述のように水ジェット推進艇の加減速操作手段は、一般にアクセルレバーであり、操作可動領域が小さい。つまり、アクセルレバーの操作量、即ちアクセル開度の変化量に対し、エンジンへの吸気流量を調整するスロットルバルブの操作量、即ちスロットル開度の変化量が大きいことになる。水ジェット推進艇を後進させるときには、勿論、或る程度低速で航走させる必要があるが、前述のようにアクセル開度の変化量に対してスロットル開度の変化量が大きい水ジェット推進艇では、初心者等の場合、アクセルレバーの微妙な調整ができずに高速で航走してしまうという問題がある。
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、アクセルレバーの微妙な調整を必要とせず、低速で後進航走可能な水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記諸問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、ジェット推進機をエンジンで駆動し、そのジェット推進機で加圧及び加速された水を噴射ノズルから噴射し、その反動で推進する水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置において、自艇の後進時に操艇者が操作する後進時操作手段と、前記後進時操作手段が操作されて自艇が後進するときには前進時よりもエンジンの出力を小さくする後進時エンジン出力制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のうち請求項２に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１の発明において、加減速意思に従って操艇者が操作する加減速操作手段を備え、前記後進時エンジン出力制御手段は、前記加減速操作手段の操作状態が加速側に大きくなるほど、増大率が大きくなるようにエンジンの出力を制御することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のうち請求項３に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項２の発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、前記加減速操作手段の操作状態が加速側に最大であってもエンジンの回転状態が所定回転状態以上にならないようにエンジンの出力を制御することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のうち請求項４に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１乃至３の何れかの発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項５に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１乃至３の何れかの発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、燃料噴射装置によりエンジンに供給される燃料量を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のうち請求項６に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１乃至３の何れかの発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、点火栓の点火時期を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明のエンジン出力制御装置を適用した水ジェット推進艇の一例を示す概略構成図である。本実施形態の水ジェット推進艇の艇体１００は、下部のハル部材１０１と上部のデッキ部材１０２とから構成され、デッキ部材１０２上に跨座式シート１０３が設けられている。このシート１０３の前方に設けられているのが操舵用のハンドル１０４である。
【００１１】
艇体１００内には、駆動源であるエンジン１が配設され、当該エンジン１の出力軸１０５にはジェット推進機１０６のインペラ１０７が接続されている。従って、エンジン１でジェット推進機１０６のインペラ１０７が回転駆動されると、艇底の水吸引口１０８から水が吸引され、ジェット推進機１０６内で加圧・加速された水はノズル１０９から後方に噴射され、その反動で自艇が前進する。また、前記ハンドル１０４を操舵すると、前記ノズル１０９の後方のディフレクタと呼ばれる舵取り装置が揺動して、自艇を左右に旋回することができる。つまり、ハンドル１０４を操舵すると噴射される水の向きが変わり、これにより自艇を旋回させることができるようになっている。なお、自艇を後進させる場合には、リバースレバー１２０（後進時操作手段）を操作して、前記ノズル１０９後方のリバースゲート１２１を昇降し、前記ノズル１０９から噴射される水の向きを自艇前方に変換することにより可能となる。なお、図中の符号１１２は、前記リバースレバー１２０が操作されて自艇が後進状態にあることを検出するリバーススイッチである。
【００１２】
図２には、前記ハンドル１０４の構成を示す。ハンドル１０４は、操舵軸１１３の回りに回転可能であり、ハンドル１０４を左右に操舵することができる。また、このハンドル１０４の右グリップの近傍には、操艇者の加減速意思に合わせて操作されるアクセルレバー１１０（加減速操作手段）が設けられている。このアクセルレバー１１０は、解放時、図示のようにグリップから離れており、加速する場合には、操艇者がグリップ側に近づけるようにしてアクセルレバー１１０を握り込む。つまり、アクセルレバー１１０を戻すということは、アクセルレバー１１０を解放することである。また、前記アクセルレバー１１０には、操艇者による当該アクセルレバー１１０の操作量、即ちアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１４が設けられている。また、本実施形態では、ハンドル１０４の左グリップの近傍に後進時セレクトスイッチ１１５が設けられている。この後進時セレクトスイッチ１１５は、前記リバースレバー１２０を操作して自艇を後進させるときのアクセルレバー１１０に対するエンジン出力特性を選択するものであり、単に高速航走しないようにする中速航走モードと、より一層低速で航走できる低速航走モードとを選択できるように構成されている。
【００１３】
図３には、本実施形態の水ジェット推進艇のエンジン及びその制御装置の概略を示す。本実施形態のエンジン１は、比較的小排気量の４ストロークエンジンであり、シリンダボディ２、クランクシャフト３、ピストン４、燃焼室５、吸気管６、吸気バルブ７、排気管８、排気バルブ９、点火プラグ（点火栓）１０、点火コイル１１を備えている。また、吸気管６内には、前記燃焼室５への吸気流量を調整するスロットルバルブ１２が設けられ、このスロットルバルブ１２の下流側の吸気管６に、燃料噴射装置としてのインジェクタ１３が設けられている。このインジェクタ１３は、燃料タンク１９内に配設されているフィルタ１８、燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６に接続されている。
【００１４】
本実施形態のスロットルバルブ１２は、ステップモータ２６で駆動する、所謂電子制御スロットルバルブである。この電子制御スロットルバルブは、所謂スロットルバイワイヤと呼ばれる構成であり、アクセルレバーとスロットルバルブとを機械的に連結せず、例えばアクセルレバーの操作量に応じて、ステップモータ２６を駆動することにより、スロットルバルブ１２の開度を調整するものである。逆に言えば、スロットルバルブ１２の開度は、アクセルレバー１１０の操作量と個別に制御可能である。つまり、アクセルレバー１１０の操作量に応じてスロットルバルブ１２の開度を調整すれば機械式に連結されたスロットルバルブと同じであり、アクセルレバー１１０の操作量と無関係にスロットルバルブ１２の開度を調整すればスロットル開度を自在に制御することもでき、これにより前記通常モード以外での各モードのエンジン出力（トルク）を制御することが可能となる。なお、周知のように、エンジン出力（トルク）は、例えば前記インジェクタ１３からの燃料噴射量や燃料噴射時期、つまり空燃比や、点火プラグ１０の点火時期を調整することによっても制御可能である。
【００１５】
前記エンジン１の運転状態並びに前記スロットルバルブ１２のアクチュエータであるステップモータ２６の駆動状態は、エンジンコントロールユニット１５によって制御され、当該エンジンコントロールユニット１５は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成される。そして、このエンジンコントロールユニット１５の制御入力、つまりエンジン１の運転状態を検出する手段として、クランクシャフト３の回転角度、つまり位相を検出したり、当該クランクシャフト３自身の回転速度を検出したりするためのクランク角度センサ２０、シリンダボディ２の温度又は冷却水温度、即ちエンジン本体の温度を検出する冷却水温度センサ２１、排気管８内の空燃比を検出する排気空燃比センサ２２、吸気管６内の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ２４、吸気管６内の温度、即ち吸気温度を検出する吸気温度センサ２５が設けられている。また、前記アクセルレバー１１０に設けられたアクセル開度センサ１１４の出力信号もエンジントルク制御に用いられる。そして、前記エンジンコントロールユニット１５は、これらのセンサの検出信号を入力し、前記燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６、インジェクタ１３、点火コイル１１、ステップモータ２６に制御信号を出力する。
【００１６】
前記エンジンコントロールユニット１５では、エンジン１の運転状態を制御するための種々の演算処理が行われるが、その中には、前記スロットルバルブ１２のスロットル開度制御もある。図４には、前記ステップモータ２６への指令信号であるスロットル開度指令値ＴＨＣ を算出出力する統括的な演算処理のフローチャートを示す。この演算処理は、例えば１０ｍｓｅｃ．程度に設定された所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込み処理によって実行される。この演算処理では、まずステップＳ１で、前記リバーススイッチ１１２がオフ状態である、つまり自艇が前進状態であるか否かを判定し、自艇が前進状態である場合にはステップＳ２に移行し、そうでない場合、つまり自艇が後進状態である場合にはステップＳ３に移行する。
【００１７】
前記ステップＳ２では、例えば図５に示す制御マップに従って、アクセル開度ＡＣＣに応じた前進時スロットル開度指令値ＴＨＣ を算出してからステップＳ４に移行する。この図５の制御マップでは、アクセル開度ＡＣＣに対してリニアな基準スロットル開度指令値ＴＨ０ を設定し、それをスロットル開度指令値ＴＨＣ に設定することにより、アクセルレバー１１０とスロットルバルブ１２とが機械的に連結されているのと同じスロットル開度指令値ＴＨＣ が設定されることになる。
【００１８】
前記ステップＳ３では、例えば図６に示す制御マップに従って、アクセル開度ＡＣＣに応じた後進（リバース）時スロットル開度指令値ＴＨＣ を算出してからステップＳ４に移行する。この図６の制御マップのうち、実線で示すスロットル開度指令値が前記中速航走モード、二点鎖線で示すスロットル開度指令値が前記低速航走モードに相当する。なお、破線は、前記アクセル開度ＡＣＣに対してリニアな基準スロットル開度指令値ＴＨ０ であり、参考として記述した。前記中速航走モードでは、アクセル開度ＡＣＣが中程度になるまで、当該アクセル開度ＡＣＣと共にスロットル開度指令値がリニアに増大するが、それ以上の領域ではアクセル開度ＡＣＣが増大してもスロットル開度指令値は一定に保持される。また、低速航走モードでは、アクセル開度ＡＣＣと共にスロットル開度指令値も増大するが、アクセル開度ＡＣＣは最大でもスロットル開度指令値は最大にならない。つまり、何れのモードでも、アクセル開度ＡＣＣが加速側最大になってもスロットル開度は最大にならないので、エンジン回転速度は大きくならない。一般に、この種の水ジェット推進艇は変速機を持たないので、エンジン回転数が大きくならないと航走速度も大きくならず、従って後進時に誤って自艇が高速構想するのを抑制防止することができる。また、前記低速航走モードでは、アクセル開度ＡＣＣが増大するほど、スロットル開度指令値の増大率が大きくなるように構成されている。しかしながら、前述のようにアクセル開度ＡＣＣ最大でもスロットル開度は最大にならない。つまり、アクセル開度ＡＣＣが小さい領域では、スロットル開度の増大率が小さいことになるから、操艇者が低速航走しようとしてアクセルレバー１１０を軽く握っているときには、少しぐらいアクセル開度ＡＣＣが変化してもスロットル開度はさほど変化せず、低速航走時の速度調整が容易になる。
【００１９】
そして、前記ステップＳ４では、前記ステップＳ２で設定した前進時スロットル開度指令値か、若しくはステップＳ３で設定した後進（リバース）時スロットル開度指令値の何れかを前記ステップモータ２６への指令値として出力してからメインプログラムに復帰する。
このように、本実施形態では、リバーススイッチがオン状態となり、つまりリバースレバーが操作されて自艇が後進するときには前進時よりもエンジンの出力（トルク）を小さくするようにしたため、後進時の微妙な加減速操作を不要とし、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを抑制防止することができる。
【００２０】
また、アクセル開度が大きくなるほど、増大率が大きくなるようにエンジンの出力（トルク）を制御するようにしたため、アクセル開度が小さな領域ではアクセル開度の増加量に対するエンジンの出力増大率が小さくなり、より一層、後進時の加減速操作が容易になる。
また、アクセル開度が最大であってもエンジンの回転状態が所定回転状態以上にならないようにエンジンの出力（トルク）を制御するようにしたため、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを確実に防止することができる。
【００２１】
以上より、前記リバースレバー１１０が本発明の後進時操作手段を構成し、以下同様に、前記ステップモータ２６、エンジンコントロールユニット、前記図４の演算処理及び前記図６の制御マップが後進時エンジン出力制御手段を構成し、前記アクセルレバー１１０が本発明の加減速操作手段を構成している。
【００２２】
なお、前記実施形態では、スロットル開度を調整することによりエンジンの出力（トルク）を制御する構成としたが、エンジンの出力（トルク）は、例えば点火プラグ１０の点火時期や、空燃比を調整することによっても制御可能である。例えば、図７の制御マップは、前記後進時のエンジン出力（トルク）制御の制御出力として点火時期を設定したものである。この制御マップは、例えばアクセル開度ＡＣＣが小さな領域では、よりトルクフルな上死点進角側を点火時期とするが、アクセル開度ＡＣＣの増大と共にエンジントルクを小さくするために点火時期を次第に遅角側に変更するようにしたものである。
【００２３】
また、図８の制御マップは、例えば個別の制御マップに従って例えばスロットル開度及びエンジン回転速度に応じた適切な基準空燃比が設定されるものとして、この基準空燃比を後進時のアクセル開度ＡＣＣに応じて変更する空燃比指令値ゲインを示したものである。つまり、アクセル開度ＡＣＣが小さい領域では基準空燃比でエンジンが運転されるようにゲインを“１”としておくが、アクセル開度ＡＣＣが大きくなるとエンジン回転速度が大きくなり過ぎないように、ゲインをリーン側に変更してエンジントルクが小さくなるようにする。
【００２４】
これらによっても後進時、アクセル開度ＡＣＣが大きくなると、エンジン出力（トルク）が抑えられるので、高速航走を抑制防止することが可能となる。
なお、エンジンコントロールユニットは、マイクロコンピュータに代えて各種の演算回路で代用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、後進時操作手段が操作されて自艇が後進するときには前進時よりもエンジンの出力を小さくする構成としたため、後進時の微妙な加減速操作を不要とし、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを抑制防止することができる。
【００２６】
また、本発明のうち請求項２に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、加減速操作手段の操作状態が加速側に大きくなるほど、増大率が大きくなるようにエンジンの出力を制御する構成としたため、加減速操作手段の操作状態が加速側に小さな領域では当該加減速操作手段の操作量に対するエンジンの出力増大率が小さくなり、より一層、後進時の加減速操作が容易になる。
【００２７】
また、本発明のうち請求項３に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、加減速操作手段の操作状態が加速側に最大であってもエンジンの回転状態が所定回転状態以上にならないようにエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを防止することができる。
また、本発明のうち請求項４に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することでエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時の低速航走を実用化し易い。
【００２８】
また、本発明のうち請求項５に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、燃料噴射装置によりエンジンに供給される燃料量を調整することでエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時の低速航走を実用化し易い。
また、本発明のうち請求項６に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、点火栓の点火時期を調整することでエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時の低速航走を実用化し易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水ジェット推進艇の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の水ジェット推進艇の操舵用ハンドルの概略構成図である。
【図３】図２の水ジェット推進艇のエンジン及びその制御装置の概略構成図である。
【図４】図３のエンジンコントロールユニットで行われるスロットル開度制御の演算処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の演算処理で用いられる制御マップである。
【図６】図４の演算処理で用いられる制御マップである。
【図７】本発明の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置で用いられる他の実施形態を示す制御マップである。
【図８】本発明の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置で用いられる更に他の実施形態を示す制御マップである。
【符号の説明】
１はエンジン
１０は点火プラグ
１２はスロットルバルブ
１３はインジェクタ
１５はエンジンコントロールユニット
２６はステップモータ
１０４はハンドル
１０７はインペラ
１１０はアクセルレバー
１１４はアクセル開度センサ
１１５は後進時セレクトスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェット推進機をエンジンで駆動し、そのジェット推進機で加圧及び加速された水を噴射ノズルから噴射し、その反動で推進する水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置としては、例えば操艇者による操舵が検出され且つアクセルレバーが戻され且つリバース（後進）操作がなされたときにはエンジンの回転数を一時的に上昇し、これにより低速後進時の操舵を可能とするものがある（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−４６６９２公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のように水ジェット推進艇では、一般に、後進時、ジェット推進機のノズル出口部分にリバースゲートと呼ばれる邪魔板を降ろし、これにより噴流を前向きに変更して自艇を後進させる。一方、前述のように水ジェット推進艇の加減速操作手段は、一般にアクセルレバーであり、操作可動領域が小さい。つまり、アクセルレバーの操作量、即ちアクセル開度の変化量に対し、エンジンへの吸気流量を調整するスロットルバルブの操作量、即ちスロットル開度の変化量が大きいことになる。水ジェット推進艇を後進させるときには、勿論、或る程度低速で航走させる必要があるが、前述のようにアクセル開度の変化量に対してスロットル開度の変化量が大きい水ジェット推進艇では、初心者等の場合、アクセルレバーの微妙な調整ができずに高速で航走してしまうという問題がある。
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、アクセルレバーの微妙な調整を必要とせず、低速で後進航走可能な水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記諸問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、ジェット推進機をエンジンで駆動し、そのジェット推進機で加圧及び加速された水を噴射ノズルから噴射し、その反動で推進する水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置において、自艇の後進時に操艇者が操作する後進時操作手段と、前記後進時操作手段が操作されて自艇が後進するときには前進時よりもエンジンの出力を小さくする後進時エンジン出力制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のうち請求項２に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１の発明において、加減速意思に従って操艇者が操作する加減速操作手段を備え、前記後進時エンジン出力制御手段は、前記加減速操作手段の操作状態が加速側に大きくなるほど、増大率が大きくなるようにエンジンの出力を制御することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のうち請求項３に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項２の発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、前記加減速操作手段の操作状態が加速側に最大であってもエンジンの回転状態が所定回転状態以上にならないようにエンジンの出力を制御することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のうち請求項４に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１乃至３の何れかの発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項５に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１乃至３の何れかの発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、燃料噴射装置によりエンジンに供給される燃料量を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のうち請求項６に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置は、前記請求項１乃至３の何れかの発明において、前記後進時エンジン出力制御手段は、点火栓の点火時期を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明のエンジン出力制御装置を適用した水ジェット推進艇の一例を示す概略構成図である。本実施形態の水ジェット推進艇の艇体１００は、下部のハル部材１０１と上部のデッキ部材１０２とから構成され、デッキ部材１０２上に跨座式シート１０３が設けられている。このシート１０３の前方に設けられているのが操舵用のハンドル１０４である。
【００１１】
艇体１００内には、駆動源であるエンジン１が配設され、当該エンジン１の出力軸１０５にはジェット推進機１０６のインペラ１０７が接続されている。従って、エンジン１でジェット推進機１０６のインペラ１０７が回転駆動されると、艇底の水吸引口１０８から水が吸引され、ジェット推進機１０６内で加圧・加速された水はノズル１０９から後方に噴射され、その反動で自艇が前進する。また、前記ハンドル１０４を操舵すると、前記ノズル１０９の後方のディフレクタと呼ばれる舵取り装置が揺動して、自艇を左右に旋回することができる。つまり、ハンドル１０４を操舵すると噴射される水の向きが変わり、これにより自艇を旋回させることができるようになっている。なお、自艇を後進させる場合には、リバースレバー１２０（後進時操作手段）を操作して、前記ノズル１０９後方のリバースゲート１２１を昇降し、前記ノズル１０９から噴射される水の向きを自艇前方に変換することにより可能となる。なお、図中の符号１１２は、前記リバースレバー１２０が操作されて自艇が後進状態にあることを検出するリバーススイッチである。
【００１２】
図２には、前記ハンドル１０４の構成を示す。ハンドル１０４は、操舵軸１１３の回りに回転可能であり、ハンドル１０４を左右に操舵することができる。また、このハンドル１０４の右グリップの近傍には、操艇者の加減速意思に合わせて操作されるアクセルレバー１１０（加減速操作手段）が設けられている。このアクセルレバー１１０は、解放時、図示のようにグリップから離れており、加速する場合には、操艇者がグリップ側に近づけるようにしてアクセルレバー１１０を握り込む。つまり、アクセルレバー１１０を戻すということは、アクセルレバー１１０を解放することである。また、前記アクセルレバー１１０には、操艇者による当該アクセルレバー１１０の操作量、即ちアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１４が設けられている。また、本実施形態では、ハンドル１０４の左グリップの近傍に後進時セレクトスイッチ１１５が設けられている。この後進時セレクトスイッチ１１５は、前記リバースレバー１２０を操作して自艇を後進させるときのアクセルレバー１１０に対するエンジン出力特性を選択するものであり、単に高速航走しないようにする中速航走モードと、より一層低速で航走できる低速航走モードとを選択できるように構成されている。
【００１３】
図３には、本実施形態の水ジェット推進艇のエンジン及びその制御装置の概略を示す。本実施形態のエンジン１は、比較的小排気量の４ストロークエンジンであり、シリンダボディ２、クランクシャフト３、ピストン４、燃焼室５、吸気管６、吸気バルブ７、排気管８、排気バルブ９、点火プラグ（点火栓）１０、点火コイル１１を備えている。また、吸気管６内には、前記燃焼室５への吸気流量を調整するスロットルバルブ１２が設けられ、このスロットルバルブ１２の下流側の吸気管６に、燃料噴射装置としてのインジェクタ１３が設けられている。このインジェクタ１３は、燃料タンク１９内に配設されているフィルタ１８、燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６に接続されている。
【００１４】
本実施形態のスロットルバルブ１２は、ステップモータ２６で駆動する、所謂電子制御スロットルバルブである。この電子制御スロットルバルブは、所謂スロットルバイワイヤと呼ばれる構成であり、アクセルレバーとスロットルバルブとを機械的に連結せず、例えばアクセルレバーの操作量に応じて、ステップモータ２６を駆動することにより、スロットルバルブ１２の開度を調整するものである。逆に言えば、スロットルバルブ１２の開度は、アクセルレバー１１０の操作量と個別に制御可能である。つまり、アクセルレバー１１０の操作量に応じてスロットルバルブ１２の開度を調整すれば機械式に連結されたスロットルバルブと同じであり、アクセルレバー１１０の操作量と無関係にスロットルバルブ１２の開度を調整すればスロットル開度を自在に制御することもでき、これにより前記通常モード以外での各モードのエンジン出力（トルク）を制御することが可能となる。なお、周知のように、エンジン出力（トルク）は、例えば前記インジェクタ１３からの燃料噴射量や燃料噴射時期、つまり空燃比や、点火プラグ１０の点火時期を調整することによっても制御可能である。
【００１５】
前記エンジン１の運転状態並びに前記スロットルバルブ１２のアクチュエータであるステップモータ２６の駆動状態は、エンジンコントロールユニット１５によって制御され、当該エンジンコントロールユニット１５は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成される。そして、このエンジンコントロールユニット１５の制御入力、つまりエンジン１の運転状態を検出する手段として、クランクシャフト３の回転角度、つまり位相を検出したり、当該クランクシャフト３自身の回転速度を検出したりするためのクランク角度センサ２０、シリンダボディ２の温度又は冷却水温度、即ちエンジン本体の温度を検出する冷却水温度センサ２１、排気管８内の空燃比を検出する排気空燃比センサ２２、吸気管６内の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ２４、吸気管６内の温度、即ち吸気温度を検出する吸気温度センサ２５が設けられている。また、前記アクセルレバー１１０に設けられたアクセル開度センサ１１４の出力信号もエンジントルク制御に用いられる。そして、前記エンジンコントロールユニット１５は、これらのセンサの検出信号を入力し、前記燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６、インジェクタ１３、点火コイル１１、ステップモータ２６に制御信号を出力する。
【００１６】
前記エンジンコントロールユニット１５では、エンジン１の運転状態を制御するための種々の演算処理が行われるが、その中には、前記スロットルバルブ１２のスロットル開度制御もある。図４には、前記ステップモータ２６への指令信号であるスロットル開度指令値ＴＨＣ を算出出力する統括的な演算処理のフローチャートを示す。この演算処理は、例えば１０ｍｓｅｃ．程度に設定された所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込み処理によって実行される。この演算処理では、まずステップＳ１で、前記リバーススイッチ１１２がオフ状態である、つまり自艇が前進状態であるか否かを判定し、自艇が前進状態である場合にはステップＳ２に移行し、そうでない場合、つまり自艇が後進状態である場合にはステップＳ３に移行する。
【００１７】
前記ステップＳ２では、例えば図５に示す制御マップに従って、アクセル開度ＡＣＣに応じた前進時スロットル開度指令値ＴＨＣ を算出してからステップＳ４に移行する。この図５の制御マップでは、アクセル開度ＡＣＣに対してリニアな基準スロットル開度指令値ＴＨ０ を設定し、それをスロットル開度指令値ＴＨＣ に設定することにより、アクセルレバー１１０とスロットルバルブ１２とが機械的に連結されているのと同じスロットル開度指令値ＴＨＣ が設定されることになる。
【００１８】
前記ステップＳ３では、例えば図６に示す制御マップに従って、アクセル開度ＡＣＣに応じた後進（リバース）時スロットル開度指令値ＴＨＣ を算出してからステップＳ４に移行する。この図６の制御マップのうち、実線で示すスロットル開度指令値が前記中速航走モード、二点鎖線で示すスロットル開度指令値が前記低速航走モードに相当する。なお、破線は、前記アクセル開度ＡＣＣに対してリニアな基準スロットル開度指令値ＴＨ０ であり、参考として記述した。前記中速航走モードでは、アクセル開度ＡＣＣが中程度になるまで、当該アクセル開度ＡＣＣと共にスロットル開度指令値がリニアに増大するが、それ以上の領域ではアクセル開度ＡＣＣが増大してもスロットル開度指令値は一定に保持される。また、低速航走モードでは、アクセル開度ＡＣＣと共にスロットル開度指令値も増大するが、アクセル開度ＡＣＣは最大でもスロットル開度指令値は最大にならない。つまり、何れのモードでも、アクセル開度ＡＣＣが加速側最大になってもスロットル開度は最大にならないので、エンジン回転速度は大きくならない。一般に、この種の水ジェット推進艇は変速機を持たないので、エンジン回転数が大きくならないと航走速度も大きくならず、従って後進時に誤って自艇が高速構想するのを抑制防止することができる。また、前記低速航走モードでは、アクセル開度ＡＣＣが増大するほど、スロットル開度指令値の増大率が大きくなるように構成されている。しかしながら、前述のようにアクセル開度ＡＣＣ最大でもスロットル開度は最大にならない。つまり、アクセル開度ＡＣＣが小さい領域では、スロットル開度の増大率が小さいことになるから、操艇者が低速航走しようとしてアクセルレバー１１０を軽く握っているときには、少しぐらいアクセル開度ＡＣＣが変化してもスロットル開度はさほど変化せず、低速航走時の速度調整が容易になる。
【００１９】
そして、前記ステップＳ４では、前記ステップＳ２で設定した前進時スロットル開度指令値か、若しくはステップＳ３で設定した後進（リバース）時スロットル開度指令値の何れかを前記ステップモータ２６への指令値として出力してからメインプログラムに復帰する。
このように、本実施形態では、リバーススイッチがオン状態となり、つまりリバースレバーが操作されて自艇が後進するときには前進時よりもエンジンの出力（トルク）を小さくするようにしたため、後進時の微妙な加減速操作を不要とし、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを抑制防止することができる。
【００２０】
また、アクセル開度が大きくなるほど、増大率が大きくなるようにエンジンの出力（トルク）を制御するようにしたため、アクセル開度が小さな領域ではアクセル開度の増加量に対するエンジンの出力増大率が小さくなり、より一層、後進時の加減速操作が容易になる。
また、アクセル開度が最大であってもエンジンの回転状態が所定回転状態以上にならないようにエンジンの出力（トルク）を制御するようにしたため、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを確実に防止することができる。
【００２１】
以上より、前記リバースレバー１１０が本発明の後進時操作手段を構成し、以下同様に、前記ステップモータ２６、エンジンコントロールユニット、前記図４の演算処理及び前記図６の制御マップが後進時エンジン出力制御手段を構成し、前記アクセルレバー１１０が本発明の加減速操作手段を構成している。
【００２２】
なお、前記実施形態では、スロットル開度を調整することによりエンジンの出力（トルク）を制御する構成としたが、エンジンの出力（トルク）は、例えば点火プラグ１０の点火時期や、空燃比を調整することによっても制御可能である。例えば、図７の制御マップは、前記後進時のエンジン出力（トルク）制御の制御出力として点火時期を設定したものである。この制御マップは、例えばアクセル開度ＡＣＣが小さな領域では、よりトルクフルな上死点進角側を点火時期とするが、アクセル開度ＡＣＣの増大と共にエンジントルクを小さくするために点火時期を次第に遅角側に変更するようにしたものである。
【００２３】
また、図８の制御マップは、例えば個別の制御マップに従って例えばスロットル開度及びエンジン回転速度に応じた適切な基準空燃比が設定されるものとして、この基準空燃比を後進時のアクセル開度ＡＣＣに応じて変更する空燃比指令値ゲインを示したものである。つまり、アクセル開度ＡＣＣが小さい領域では基準空燃比でエンジンが運転されるようにゲインを“１”としておくが、アクセル開度ＡＣＣが大きくなるとエンジン回転速度が大きくなり過ぎないように、ゲインをリーン側に変更してエンジントルクが小さくなるようにする。
【００２４】
これらによっても後進時、アクセル開度ＡＣＣが大きくなると、エンジン出力（トルク）が抑えられるので、高速航走を抑制防止することが可能となる。
なお、エンジンコントロールユニットは、マイクロコンピュータに代えて各種の演算回路で代用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、後進時操作手段が操作されて自艇が後進するときには前進時よりもエンジンの出力を小さくする構成としたため、後進時の微妙な加減速操作を不要とし、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを抑制防止することができる。
【００２６】
また、本発明のうち請求項２に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、加減速操作手段の操作状態が加速側に大きくなるほど、増大率が大きくなるようにエンジンの出力を制御する構成としたため、加減速操作手段の操作状態が加速側に小さな領域では当該加減速操作手段の操作量に対するエンジンの出力増大率が小さくなり、より一層、後進時の加減速操作が容易になる。
【００２７】
また、本発明のうち請求項３に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、加減速操作手段の操作状態が加速側に最大であってもエンジンの回転状態が所定回転状態以上にならないようにエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時に初心者等が高速航走してしまうのを防止することができる。
また、本発明のうち請求項４に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することでエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時の低速航走を実用化し易い。
【００２８】
また、本発明のうち請求項５に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、燃料噴射装置によりエンジンに供給される燃料量を調整することでエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時の低速航走を実用化し易い。
また、本発明のうち請求項６に係る水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置によれば、点火栓の点火時期を調整することでエンジンの出力を制御する構成としたため、後進時の低速航走を実用化し易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水ジェット推進艇の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の水ジェット推進艇の操舵用ハンドルの概略構成図である。
【図３】図２の水ジェット推進艇のエンジン及びその制御装置の概略構成図である。
【図４】図３のエンジンコントロールユニットで行われるスロットル開度制御の演算処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の演算処理で用いられる制御マップである。
【図６】図４の演算処理で用いられる制御マップである。
【図７】本発明の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置で用いられる他の実施形態を示す制御マップである。
【図８】本発明の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置で用いられる更に他の実施形態を示す制御マップである。
【符号の説明】
１はエンジン
１０は点火プラグ
１２はスロットルバルブ
１３はインジェクタ
１５はエンジンコントロールユニット
２６はステップモータ
１０４はハンドル
１０７はインペラ
１１０はアクセルレバー
１１４はアクセル開度センサ
１１５は後進時セレクトスイッチ
Claims (6)
- ジェット推進機をエンジンで駆動し、そのジェット推進機で加圧及び加速された水を噴射ノズルから噴射し、その反動で推進する水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置において、自艇の後進時に操艇者が操作する後進時操作手段と、前記後進時操作手段が操作されて自艇が後進するときには前進時よりもエンジンの出力を小さくする後進時エンジン出力制御手段を備えたことを特徴とする水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置。
- 加減速意思に従って操艇者が操作する加減速操作手段を備え、前記後進時エンジン出力制御手段は、前記加減速操作手段の操作状態が加速側に大きくなるほど、増大率が大きくなるようにエンジンの出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置。
- 前記後進時エンジン出力制御手段は、前記加減速操作手段の操作状態が加速側に最大であってもエンジンの回転状態が所定回転状態以上にならないようにエンジンの出力を制御することを特徴とする請求項２に記載の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置。
- 前記後進時エンジン出力制御手段は、エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置。
- 前記後進時エンジン出力制御手段は、燃料噴射装置によりエンジンに供給される燃料量を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置。
- 前記後進時エンジン出力制御手段は、点火栓の点火時期を調整することでエンジンの出力を制御するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の水ジェット推進艇のエンジン出力制御装置。
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