JP2002317668A - 水ジェット推進艇のエンジン制御装置 - Google Patents

水ジェット推進艇のエンジン制御装置

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JP2002317668A
JP2002317668A JP2001288523A JP2001288523A JP2002317668A JP 2002317668 A JP2002317668 A JP 2002317668A JP 2001288523 A JP2001288523 A JP 2001288523A JP 2001288523 A JP2001288523 A JP 2001288523A JP 2002317668 A JP2002317668 A JP 2002317668A
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valve
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throttle
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Isao Sugano
功 菅野
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Yamaha Marine Co Ltd
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Sanshin Kogyo KK
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F02B61/045—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for marine engines

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操船フィーリングを悪化させることなく、エ
ンジン低回転（スロットル低開度）側とエンジン高回転
（スロットル高開度）側のいずれでも空燃比Ａ／Ｆの精
度を良くする。 【解決手段】 通常よく使用され、高い操船フィーリン
グが要求される完全滑走航走状態（プレーニング）とな
る前に、Ｄ−ｊ制御とα−Ｎ制御を切り替えるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水ジェット推進艇
のエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水ジェット推進艇は、４サイクルエンジ
ンで駆動されるジェット推進機のインペラで発生する噴
流を噴射ノズルから後方に噴射することにより推進する
ものである。
【０００３】上記水ジェット推進艇においては、４サイ
クルエンジンの各気筒のそれぞれの吸気通路に独立して
スロットル弁が設けられ、このエンジンの燃料室に点火
プラグが設けられ、上記燃料室に吸気通路のスロットル
弁を介して空気が導入され、上記スロットル弁より下流
に燃料噴射弁が設けられて、制御装置により、エンジン
の運転状態に応じて燃料噴射量を決定するようにしたも
のがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記水ジェ
ット推進艇のエンジンの燃料噴射システムとして、吸気
負圧とエンジン回転数とで燃料噴射量を決定するＤ−ｊ
制御と、スロットル開度とエンジン回転数とで燃料噴射
量を決定するα−Ｎ制御とが考えられる。
【０００５】上記Ｄ−ｊ制御は、吸気負圧から空気量を
間接的に測定する方法であって、吸気負圧と実空気量と
の相関をマップでデータ化するものであるが、各気筒の
それぞれの吸気通路に独立してスロットル弁が設けられ
た独立スロットルでは、エンジン高回転（スロットル高
開度）側の空燃比Ａ／Ｆの精度の関係で、エンジン低回
転（スロットル低開度）側でないと使用できないという
問題がある。
【０００６】上記α−Ｎ制御は、スロットル開度から空
気量を間接的に測定する方法であって、スロットル開度
と実空気量の相関をマップでデータ化するものである
が、各気筒のそれぞれの吸気通路に独立してスロットル
弁が設けられた独立スロットルでは、エンジン低回転
（スロットル低開度）側の空燃比Ａ／Ｆの精度の関係
で、エンジン高回転（スロットル高開度）側でないと使
用できないという問題がある。
【０００７】また、上記Ｄ−ｊ制御から上記α−Ｎ制御
に切り替える時にエンジン運転状態の変動により操船フ
ィーリングが悪化する恐れがある。
【０００８】そこで本発明の第１の目的は、操船フィー
リングを悪化させることなく、エンジン低回転（スロッ
トル低開度）側とエンジン高回転（スロットル高開度）
側のいずれでも空燃比Ａ／Ｆの精度を良くすることがで
きる水ジェット推進艇のエンジン制御装置を提供するこ
とである。
【０００９】上記吸気通路に、スロットル弁をバイパス
するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する開閉
弁とが設けられた水ジェット推進艇においては、エンジ
ン高回転時にスロットル弁が急に閉じられたときに開閉
弁を開き制御（いわゆる、ダッシュポッド制御）するこ
とにより、エンジンストールを防止しているが、エンジ
ン高回転時のα−Ｎ制御では、開閉弁による空気量の増
加分が検出できないために空燃比Ａ／Ｆの精度の関係
で、エンジンが不調になるという問題がある。
【００１０】特に、α−Ｎ制御領域におけるスロットル
低開度側や、Ｄ−ｊ制御領域とα−Ｎ制御領域との間の
遷移領域では、バイパス通路を通る空気量が比較的多く
て開閉弁による空気量の変動の影響が顕著にあらわれる
ことから、開閉弁が大きく動くとＤ−ｊ制御による燃料
噴射量とα−Ｎ制御による燃料噴射量とに差が生じて、
エンジン運転状態の変動により操船フィーリングが悪化
するという問題がある。
【００１１】そこで本発明の第２の目的は、α−Ｎ制御
のときでも開閉弁の影響を比較的小さくすることができ
る水ジェット推進艇のエンジン制御装置を提供すること
である。
【００１２】上記Ｄ−ｊ制御は、高回転域の空燃比Ａ／
Ｆの精度が悪く、例えばスロットル開度の検出不良で
は、Ｄ−ｊ制御が用いられると空燃比Ａ／Ｆが薄すぎる
ことになるが操船者は事前に気付くことができない。ま
た、エンジンの運転状態を検出するセンサーの作動不良
では、停泊場所に引き返すまでエンジンを停止すること
ができないために、作動不良のセンサーの情報を他のセ
ンサーの情報で代用したり、操船者にセンサーの作動不
良等を知らせる必要がある。
【００１３】そこで本発明の第３の目的は、エンジンの
運転状態の検出不良の場合に、エンジンを停止すること
なく、エンジンを保護するとともに、操船者に知らせる
ことができる水ジェット推進艇のエンジン制御装置を提
供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１は、各気筒の吸気通路に各々スロ
ットル弁が設けられ、燃料室に点火プラグが設けられ、
上記燃料室に上記吸気通路のスロットル弁を介して空気
が導入され、このスロットル弁より下流に燃料噴射弁が
設けられたエンジンでジェット推進機が駆動される水ジ
ェット推進艇のエンジン制御装置において、上記制御装
置は、スロットル弁の低開度側またはエンジン回転数の
低回転側では吸気通路の吸気負圧とエンジン回転数とで
燃料噴射量を決定するＤ−ｊ制御するとともに、スロッ
トル弁の高開度側またはエンジン回転数の高回転側では
スロットル開度とエンジン回転数とで燃料噴射量を決定
するα−Ｎ制御し、遷移航走状態から完全滑走航走状態
になるスロットル開度又はエンジン回転数以下のスロッ
トル開度又はエンジン回転数で上記Ｄ−ｊ制御とα−Ｎ
制御とを切り替えることを特徴とする水ジェット推進艇
のエンジン制御装置を提供するものである。
【００１５】ここで、一般に水ジェット推進艇は、船体
の下部が水中に没して、水を掻き分けながら航走する排
水量航走状態（トローリング）から、水面に対して船体
が大きい傾角の前上がり姿勢で航走する遷移航走状態を
経た後に、水面に対して船体が小さい傾角のほぼ一定の
前上がり姿勢で航走する完全滑走航走状態（プレーニン
グ）となる。通常、水ジェット推進艇は、この完全滑走
航走状態で使用されることが多く、この状態での操船フ
ィーリングを向上することが望まれている。
【００１６】したがって、請求項１の発明によれば、通
常よく使用され、高い操船フィーリングが要求される完
全滑走航走状態（プレーニング）となる前に、Ｄ−ｊ制
御とα−Ｎ制御を切り替えるようにしたから、操船フィ
ーリングを悪化させることなく、スロットル低開度（エ
ンジン低回転）側とスロットル高開度（エンジン高回
転）側のいずれでも空燃比Ａ／Ｆの精度を良くすること
ができる。なお、完全滑走航走状態となる前とは、上述
の遷移航走状態と排水量航走状態（トローリング）とを
含むものである。
【００１７】また、スロットル弁より下流に燃料噴射弁
が設けられたとは、エンジンの燃焼室に燃料を直接噴射
する燃料噴射弁が設けられた直噴タイプも含まれるもの
である。
【００１８】請求項２は、請求項１の発明において、上
記吸気通路に、スロットル弁をバイパスするバイパス通
路とこのバイパス通路を開閉する開閉弁とが設けられ
て、上記制御装置は、α−Ｎ制御領域におけるＤ−ｊ制
御領域に近い側で、開閉弁の開度を略固定するように制
御する構成としたものである。
【００１９】請求項２によれば、開閉弁による空気量の
増加分が検出できないα−Ｎ制御のときに、開閉弁によ
る空気量の変動の影響が顕著に現れるＤ−ｊ制御領域に
近い側では、開閉弁を略固定しているから、開閉弁の開
度の変動で空燃比Ａ／Ｆの精度が悪くなって、エンジン
が不調になることを極力防止することができる。
【００２０】請求項３は、請求項１又は請求項２の発明
において、上記吸気通路に、スロットル弁をバイパスす
るバイパス通路とこのバイパス通路を開閉する開閉弁と
が設けられて、上記制御装置は、Ｄ−ｊ制御領域とα−
Ｎ制御領域との間の遷移領域で、開閉弁の開度を略固定
するように制御する構成としたものである。
【００２１】請求項３によれば、Ｄ−ｊ制御領域とα−
Ｎ制御領域との間の遷移領域で、開閉弁の開度を略固定
しているから、開閉弁の開度の変更でＤ−ｊ制御による
燃料噴射量とα−Ｎ制御による燃料噴射量とに差が生じ
ることを防止することができるので、エンジン運転状態
の変動により操船フィーリングが悪化することを極力防
止することができる。
【００２２】請求項４は、請求項１〜３のいずれかに記
載の発明において、上記制御装置は、吸気負圧の検出不
良時にα−Ｎ制御単独に切り替え、スロットル開度の検
出不良時にＤ−ｊ制御単独に切り替えるとともに、上記
Ｄ−ｊ制御領域とα−Ｎ制御領域の併用制御からＤ−ｊ
制御単独又はα−Ｎ制御単独に切り替えたときに、エン
ジン回転数を低下させることで警告するように制御する
構成としたものである。
【００２３】請求項４によれば、Ｄ−ｊ制御領域とα−
Ｎ制御領域の併用の燃料噴射からＤ−ｊ制御単独または
α−Ｎ制御単独に切り替えたときに、エンジン回転数を
低下させることで警告するから、エンジンを停止するこ
となく、エンジンを保護するとともに、操船者に知らせ
ることができる。
【００２４】請求項５は、請求項４の発明において、上
記エンジン回転数を低下させる制御は、複数気筒のうち
のいずれかの気筒の点火または／および燃料噴射の休止
である構成としたものである。これにより、エンジン運
転状態の変動による操船フィーリングを悪化させること
なく、操船者に知らせることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【００２６】図１及び図２に示すように、水ジェット推
進艇１は、ハル部材２とデッキ部材３とがその周縁部で
接合されて艇体４が構成されて、この艇体４の内部の前
後方向のほぼ中央位置に形成されたエンジンルーム５に
はエンジン６が搭載され、このエンジン６の前方には燃
料タンク７が設置され、このエンジン６の後方にはジェ
ット推進機８が設置されている。
【００２７】上記デッキ部材３の両側にはフートステッ
プ３ａがそれぞれ形成される一方、デッキ部材３の前上
部にはカバー部材１０が設けられ、このカバー部材１０
の前部にはハッチカバー１１が取付けられるとともに、
後部にはスロットルレバー１２ａを有する操舵ハンドル
１２が設けられている。なお、９は、エンジンルーム６
を大気に連通するベンチレーションダクトである。
【００２８】上記デッキ部材３の後上部にはシート台１
３が設けられ、このシート台１３の上部には前後方向の
跨座式シート１４が着脱可能に取付けられて、このシー
ト台１３の上面には、跨座式シート１４を取外したとき
に、上記エンジンルーム５内のエンジン６を点検するた
めに点検用開口１３ａ（図５参照）が形成されるととも
に、この点検用開口１３ａの後側には物品収納ボックス
１５が設けられている。
【００２９】上記エンジン６のクランク軸１６には、固
定減速比を備えた変速手段からカップリング１７を介し
てインペラ軸１８が連結され、このインペラ軸１８に
は、上記ジェット推進機８のインペラハウジング８ａに
収容されたインペラ（不図示）が取付けられ、このイン
ペラハウジング８ａの後端部に噴射ノズル１９ａが設け
られ、この噴射ノズル１９ａにディフレクター１９ｂが
取付けられている。
【００３０】そして、エンジン６で駆動されるジェット
推進機８のインペラで発生した噴流を噴射ノズル１９ａ
から後方に噴射することにより艇体４が推進されるとと
もに、跨座式シート１４に跨った乗員が操舵ハンドル１
２を操作して噴射ノズル１９ａのディフレクター１９ｂ
を左右に揺動させることにより旋回されるようになる。
【００３１】上記エンジン６は、図３〜図５に示すよう
に、例えば水冷式の直列４気筒４サイクルエンジンであ
って、上記クランク軸１６が艇体前後方向に延在するよ
うに上記エンジンルーム５のハル部材２にエンジンマウ
ント２０を介して搭載されている。このエンジン６は、
シリンダブロック２５が上記クランク軸１６を含む鉛直
面の一側方（図５の後面視では右舷側）に向かって傾斜
させた状態で搭載して、エンジン高さを低くするように
している。
【００３２】上記エンジン６のシリンダブロック２５の
上部には、シリンダヘッド２６が取付けられ、このシリ
ンダブロック２５の下部にはクランクケース２７が取付
けられている。
【００３３】上記エンジン６のシリンダブロック２５に
は、前から後に向かって順に第１気筒、第２気筒、第３
気筒、第４気筒がそれぞれ設けられている。なお、図５
において、２１は気筒の１つであり、各気筒２１には、
上記クランク軸１６にコネクティングロッド２３を介し
て連結されたピストン２４が嵌合されている。
【００３４】上記シリンダヘッド２６には各気筒２１毎
に、吸気ポート２６ａを有する吸気通路２６ｄと、排気
ポート２６ｂを有する排気通路２６ｅと、点火プラグ３
８（図６参照）を有する燃焼室２６ｃとが形成されて、
吸気ポート２６ａと排気ポート２６ｂは、それぞれ吸気
バルブ４０と排気バルブ４１で開閉されるようになる。
これらバルブ４０，４１はカムシャフト４２，４３によ
りそれぞれ駆動されるように構成され、これらカムシャ
フト４２，４３は、シリンダヘッドカバー４４で覆われ
ている。
【００３５】上記シリンダヘッドカバー４４の上方には
吸気ボックス３６が配置され、この吸気ボックス３６の
下方の空間には、二次空気導入装置（ＡＩＳ）３７が配
置されて、吸気ボックス３６の空気をパイプで二次空気
導入装置３７に導くとともに、この二次空気導入装置３
７からホースを介して後述する排気マニホールド２９，
３０内の各排気通路に導くことにより、未燃焼ガスが燃
焼されるようになる。
【００３６】上記吸気ボックス３６は、ともに合成樹脂
製の下側カバー５１と上側カバー５２とに上下２分割さ
れ、艇体右舷側の内部にはフィルター組立体５４が配置
されている。そして、下側カバー５１は、シリンダヘッ
ドカバー４４に取付けられたステー５５にボルト５６で
着脱可能に固定されるとともに、上側カバー５２は複数
個の挟着金具５３で下側カバー５１に着脱可能に取付け
られている。
【００３７】上記下側カバー５１の艇体右舷側には、吸
気ボックス３６内のフィルター組立体５４の内部に外気
を導入する吸気口５１ａが形成されるとともに、この吸
気ボックス３６内の艇体左舷側には、各気筒２１毎にス
ロットルボディ３３の吸気入口３３ａが臨まされて、外
気が吸気口５１ａからフィルター組立体５４を通過し
て、スロットルボディ３３の吸気通路３３ｂから上記シ
リンダヘット２６の左舷側の吸気通路２６ｄを通って吸
気ポート２６ａに吸気されるようになる。
【００３８】上記スロットルボディ３３の吸気通路３３
ｂ内には、上記操舵ハンドル１２のスロットルレバー１
２ａの操作に連動して開閉されるはスロットル弁３５が
設けられるとともに、このスロットル弁３５の下流側の
スロットルボディ３３には、吸気通路３３ｂ内に燃料を
噴射する燃料噴射弁３４が設けられている。この燃料噴
射弁３４には、上記燃料タンク７内の電動モータ４９
（図６参照）で駆動される燃料ポンプ４７により、燃料
供給管４８ａを介して燃料が圧送供給されるとともに、
余剰燃料は燃料戻し管４８ｂを介して燃料タンク７に戻
されるようになる。
【００３９】上記シリンダヘット２６の右舷側の側面に
は、排気通路２６ｅを介して排気ポート２６ｂに接続さ
れる排気マニホールド２９，３０がそれぞれ取付けら
れ、この両排気マニホールド２９，３０は右舷側へ斜め
下方に延在されている。
【００４０】この両排気マニホールド２９，３０には、
前後に２分割された後側の第１排気管３１Ａが接続さ
れ、この後側の第１排気管３１Ａは前方へ斜め上方に延
在されているとともに、前側の第１排気管３１Ｂは、前
方へ斜め上方に延在されながら大きく湾曲してエンジン
６の前方を左舷方向に横切って幅方向のほぼ中間部分ま
で延在されている。
【００４１】上記前側の第１排気管３１Ｂには第２排気
管３２の前端部が接続され、この第２排気管３２は、エ
ンジン６の前方の幅方向のほぼ中間部分からエンジン６
の前方を左舷方向に横切って大きく湾曲しながらエンジ
ン６の左舷側を後方に延在されて、エンジン６の後方に
配置されたウォーターロック４５に後端部が接続されて
いる。
【００４２】上記エンジン６は、ドライサンプ方式のオ
イル潤滑装置を備えており、エンジン６の後部側には潤
滑オイルを溜めておくオイルタンク３９が設置されると
ともに、左舷側のクランクケース２７の側面のオイルフ
ィルタ取付け面２７ａに、潤滑オイルをろ過するオイル
フィルタ４６が着脱可能に取付けられている。
【００４３】図６に模式図で示すように、上記シリンダ
ヘッド２６の排気通路２６ｅには、排気ガスの酸素濃度
を検出するＯ2センサー６０が設けられている。
【００４４】また、上記スロットルボディ３３のスロッ
トル弁３５の下流側の吸気通路３３ｂには、吸気負圧を
検出する吸気負圧センサー６１と吸気温度を検出する吸
気温度センサー６７とが設けられるとともに、スロット
ル弁３５の弁軸にはスロットル開度を検出するスロット
ル開度センサー６２が設けられている。
【００４５】さらに、上記スロットルボディ３３の吸気
通路３３ｂには、スロットル弁３５をバイパスするバイ
パス通路３３ｃが設けられ、このバイパス通路３３ｃに
は、このバイパス通路３３ｃを開閉する開閉弁６３が設
けられている。
【００４６】図７に模式図で示すように、上記各気筒２
１のそれぞれの吸気通路２６ｄに対応する各スロットル
ボディ３３の吸気通路３３ｄに独立してスロットル弁３
５が設けられた、いわゆる独立スロットルであり、上記
バイパス通路３３ｃは、上流側が吸気ボックス（サイレ
ンサー）３６に接続されるとともに、下流側が各スロッ
トルボディ３３の吸気通路３３ｄにおけるスロットル弁
３５よりも下流側の部分にそれぞれ接続されている。そ
して、バイパス通路５３ｃの中間部には上記開閉弁６３
が設けられ、この開閉弁６３は、ステップモータ６６の
駆動で開閉されるようになる。
【００４７】さらにまた、上記シリンダブロック２５に
は、冷却水ジャケットの冷却水の水温からエンジン温度
を検出するエンジン温度センサー６４が設けられるとと
もに、上記クランク軸１６には、エンジン６の回転数を
検出するエンジン回転数センサー６５が設けられてい
る。
【００４８】そして、上記艇体４内には、点火プラグ３
８の点火時期や、燃料噴射弁３４の燃料噴射量や噴射時
期などのエンジン運転状態を制御するためのエンジンコ
ントロールユニット（ＥＣＵ）５９が設置されている。
【００４９】このエンジンコントロールユニット５９
は、ＣＰＵ、タイマー、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶部な
どが設けられたマイコンなどの制御装置であり、その入
力側には、上記Ｏ2センサー６０、吸気負圧センサー６
１、吸気温度センサー６７、スロットル開度センサー６
２、エンジン温度センサー６４、エンジン回転数センサ
ー６５などが接続されるとともに、その出力側には、点
火プラグ３８の点火時期制御回路、燃料噴射弁３４の燃
料噴射量・燃料噴射時期制御回路、開閉弁６３の開閉制
御回路などが接続されている。
【００５０】上記エンジンコントロールユニット５９の
記憶部には、図９に示すように、吸気負圧センサー６１
が検出する吸気負圧（Ｑｍ）およびエンジン回転数セン
サー６５が検出するエンジン回転数（Ｃｎ）と燃料噴射
量（Ｂｍｎ）との関係を示すＤ−ｊ制御用３次元マップ
と、図１０に示すように、スロットル開度センサー６２
が検出するスロットル開度（Ｋｍ）およびエンジン回転
数（Ｃｎ）と燃料噴射量（Ａｍｎ）との関係を示すα−
Ｎ制御用３次元マップとが記憶されている。
【００５１】そして、吸気負圧（Ｑｍ）およびエンジン
回転数（Ｃｎ）に基づいて、燃料噴射弁３４からの燃料
噴射量（Ｂｍｎ）を決定するＤ−ｊ制御の際には、Ｄ−
ｊ制御用３次元マップを参照するとともに、スロットル
開度（Ｋｍ）およびエンジン回転数（Ｃｎ）に基づい
て、燃料噴射弁５８からの燃料噴射量（Ａｍｎ）を決定
するα−Ｎ制御の際には、α−Ｎ制御用３次元マップを
参照するようになる。
【００５２】上記のように構成した水ジェット推進艇用
エンジン６において、エンジンコントロールユニット５
９による点火プラグ３８、燃料噴射弁３４、開閉弁６３
の制御を説明する。
【００５３】上記Ｄ−ｊ制御またはα−Ｎ制御のいずれ
を行うかは、図８（ａ）のようにスロットル開度により
決定されており、Ｄ−ｊ制御領域の上限値（本実施形態
では約１２度）はＤ−ｊ制御用設定値としてエンジンコ
ントロールユニット９１の記憶部に記憶され、α−Ｎ制
御領域の下限値（本実施形態では約１４度）はα−Ｎ制
御用設定値としてエンジンコントロールユニット９１の
記憶部に記憶されている。
【００５４】また、Ｄ−ｊ制御領域とα−Ｎ制御領域と
の間は制御遷移領域となり、Ｄ−ｊ制御とα−Ｎ制御と
の両者が混合して行われており、図８（ａ）に示すよう
に、その比率（以下、Ｄ−ｊ・α−Ｎ比率という。）と
スロットル開度との関係はエンジンコントロールユニッ
ト５９の記憶部に記憶されている。例えば、制御遷移領
域において、Ｄ−ｊ制御が４０％で、α−Ｎ制御が６０
％の場合には、Ｄ−ｊ制御用３次元マップで決定される
燃料噴射量（Ｂｍｎ）×４０％と、α−Ｎ制御用３次元
マップで決定される燃料噴射量（Ａｍｎ）×６０％とを
合算して、燃料噴射弁３４から噴射される燃料噴射量が
決定される。
【００５５】さらに、本実施形態では、船体の下部が水
中に没して、水を掻き分けながら航走する排水量航走状
態（トローリング）から、水面に対して船体が大きい傾
角の前上がり姿勢で航走する遷移航走状態へは、スロッ
トル開度で約１７度、エンジン回転数で約６５００ｒｐ
ｍ、インペラ回転数で約４５５０ｒｐｍの時に移行し、
遷移航走状態から水面に対して船体が小さい傾角のほぼ
一定の前上がり姿勢で航走する完全滑走航走状態（プレ
ーニング）へは、スロットル開度で約２３度、エンジン
回転数で約７５００ｒｐｍ、インペラ回転数で約５２５
０ｒｐｍの時に移行するようになっている。
【００５６】（１）エンジン回転数によるＤ−ｊ制御と
α−Ｎ制御の切り替え制御 上記Ｄ−ｊ制御とα−Ｎ制御との切り替えは、上述した
Ｄ−ｊ・α−Ｎ比率とスロットル開度との関係に代え
て、図８（ａ）に併記したように、エンジン回転数との
関係で切り替えるようにエンジンコントロールユニット
５９の記憶部に記憶させておくことができる。
【００５７】すなわち、Ｄ−ｊ制御とα−Ｎ制御との切
り替えを、遷移航走状態から完全滑走航走状態になるス
ロットル開度又はエンジン回転数（例えば２３度又は７
５００ｒｐｍ）以下のスロットル開度またはエンジン回
転数（例えば１４度又は６２５０ｒｐｍ）に設定するこ
とにより、操船フィーリングを悪化させることなく、ス
ロットル低開度（エンジン低回転）側とスロットル高開
度（エンジン高回転）側のいずれでも空燃比Ａ／Ｆの精
度を良くすることができる。
【００５８】（２）開閉弁開度の制御 上記エンジンコントロールユニット５９の記憶部には、
開閉弁６３を作動させるスロットル開度の上限値（本実
施形態では約１２度）が開閉弁作動用設定値として記憶
されている。また、図８（ｂ）に示すように、開閉弁６
３の開度とスロットル開度との関係が２次元マップで一
対一で対応するように記憶されている。なお、記憶され
ているスロットル開度の範囲は、開閉弁作動用設定値以
下の部分だけであり、開閉弁作動用設定値以上の部分
は、開閉弁６３は非作動であるので記憶されていない。
この開閉弁開度は、対応するスロットル開度の状態時
に、急にスロットル弁３５が全閉されても、エンジン６
の回転が極力不調とならないように決定されている。
【００５９】上記開閉弁６３は、図１１に示すフローチ
ャートのようにエンジンコントロールユニット５９で制
御される。
【００６０】ステップＳ１で、スロットル開度センサー
６２からスロットル開度をサンプリングし、ステップＳ
２で、このスロットル開度が記憶部に設定されている開
閉弁作動用設定値（約１２度）よりも小か否かを判断
し、小の場合にはステップＳ３に進み、大または等しい
場合にはステップＳ６に進む。
【００６１】ステップＳ３で、サンプリングしたスロッ
トル開度からスロットル開度と開閉弁開度との関係（図
８（ｂ）の２次元マップ参照）に基づいて、開閉弁開度
の目標値を決定してステップＳ４に進む。
【００６２】ステップＳ４で、開閉弁開度の目標値と開
閉弁開度の現在値とを比較し、差が無い場合にはステッ
プＳ１に戻り、差が有る場合にはステップＳ５に進む。
なお、エンジンコントロールユニット５９は、ステップ
モータ６６に出力した回転信号の今までの出力回数（す
なわち、正転の出力回数から反転の出力回数を減算した
回数）から、開閉弁開度の現在値が分かっている。
【００６３】そして、ステップＳ５において、ステップ
モータ６６を駆動して開閉弁６３を回転させて目標値に
近づけてステップＳ１に戻る。
【００６４】このようにして、開閉弁開度が、図８
（ｂ）に示す関係を維持するように、スロットル開度に
追随して変化する。つまり、スロットル高開度側では開
閉弁開度が大きく、スロットル低開度側では開閉弁開度
が小さくなるように制御される。
【００６５】一方、ステップＳ２で、スロットル開度が
開閉弁作動用設定値以上である場合にはステップＳ６に
進み、開閉弁６３を作動させずに開閉弁開度を固定し
て、ステップＳ１に戻る。
【００６６】そして、上記操舵ハンドル１２のスロット
ルレバー１２ａを操作して、スロットル弁３５の開度を
略閉じている状態から漸次増加すると、エンジン回転数
も増大する。また、開閉弁開度もスロットル開度が開閉
弁作動用設定値未満ではスロットル開度に追随して大き
くなる。さらに、スロットル開度が開閉弁作動用設定値
以上になると、開閉弁開度は不動となって略固定されて
いる。
【００６７】ついで、急にスロットル弁３５を閉じる
と、開閉弁６３も閉方向に変化するが、ステップモータ
６６で回転される開閉弁６３は応答特性が悪いことか
ら、スロットル弁３５の変化に遅れながら追随して閉方
向に変化する。
【００６８】このように、急にスロットル弁３５を閉じ
ると、ダッシュポッド制御が始まり、従来技術では開閉
弁６３が閉まっている状態から開くようになっていると
ころ、本実施形態では開閉弁６３はすでに開いており、
この開いた状態から漸次閉まることになるから、エンジ
ン６には必要な空気量が供給されるので、エンジンスト
ールや不調になることを極力防止することができる。
【００６９】また、水ジェット推進艇１のエンジン６で
は、開閉弁６３に塩付きが発生することがあるが、本実
施形態では、開閉弁６３をステップモータ６６で回転さ
せているから、ソレノイドで回転させるような場合に比
して駆動力が大きいので、塩付きが発生してもステップ
モータ６６の大きな駆動力で開閉弁６３を回転させるこ
とができる。
【００７０】さらに、本実施形態では、図８（ａ）に示
した遷移領域およびα−Ｎ制御領域のスロットル開度
は、開閉弁作動用設定値（約１２度）以上となってお
り、開閉弁開度は固定されている。そのため、遷移領域
およびα−Ｎ制御領域において、開閉弁開度の変動で空
燃比Ａ／Ｆが所望の値からずれて、エンジン６が不調に
なったり、エンジン運転状態の変動により操船フィーリ
ングが悪化することを防止することができる。
【００７１】（３）エンジン運転状態の検出不良時の警
告制御 上記エンジンコントロールユニット５９の記憶部には、
スロットル弁３５の低開度側では吸気負圧とエンジン回
転数とで燃料噴射量を決定するＤ−ｊ制御されるととも
に、スロットル弁３５の高開度側ではスロットル開度と
エンジン回転数とで燃料噴射量を決定するα−Ｎ制御さ
れるように切り替えられるように記憶されている。
【００７２】また、吸気負圧センサー６１による吸気負
圧の検出不良ではα−Ｎ制御単独に切り替え、スロット
ル開度センサー６２によるスロットル開度の検出不良で
はＤ−ｊ制御単独に切り替えるようになっている。そし
て、Ｄ−ｊ制御領域とα−Ｎ制御領域との間の遷移領域
からＤ−ｊ制御単独またはα−Ｎ制御単独に切り替えら
れたときに、エンジン回転数を低下させるもののエンジ
ン６を停止させないで運転を続けるように記憶されてい
る。
【００７３】上記吸気負圧センサー６１またはスロット
ル開度センサー６２の検出不良時は、図１２に示すフロ
ーチャートのようにエンジンコントロールユニット５９
で制御される。
【００７４】ステップＳ１１で、スロットル開度センサ
ー６２が故障か否かの判断を行い、作動不良（ＹＥＳ）
のときは、ステップＳ１２で、Ｄ−ｊ制御単独となるよ
うに切り替えて、ステップＳ１３で、複数気筒のうちの
いずれかの気筒の点火または／および燃料噴射の休止を
行うと、エンジン回転数が低下することにより警告され
るようになる。この警告により停泊場所に引き返して、
ステップＳ１４で操船者がエンジン６を停止すると制御
が終了する。
【００７５】ステップＳ１１でスロットル開度センサー
６２が作動不良でない場合には、ステップＳ１５へ移行
し、吸負圧センサー６１が故障か否かの判断を行い、作
動不良でない（ＮＯ）ときはステップＳ１１に戻る。吸
気圧センサー４４が作動不良（ＹＥＳ）のときは、ステ
ップＳ１２で、α−Ｎ制御単独となるように切り替え
て、ステップＳ１３で、複数気筒のうちのいずれかの気
筒の点火または／および燃料噴射の休止を行うと、エン
ジン回転数が低下することにより警告されるようにな
る。この警告により停泊場所に引き返して、ステップＳ
１４で操船者がエンジン６を停止すると制御が終了す
る。
【００７６】このように、エンジン６の運転状態の検出
不良でエンジン６の回転数を低下させる警告を行なっ
て、エンジン６を停止することなく、エンジン６を保護
するとともに、操船者に知らせることができる。特に、
複数気筒のうちのいずれかの気筒の点火または／および
燃料噴射の休止を行ってエンジン回転数を低下させるよ
にすると、エンジン運転状態の変動による操船フィーリ
ングを悪化させることなく、操船者に知らせることがで
きる。
【００７７】一方、例えばエンジン温度センサー６４が
作動不良等で正常な情報が得られない場合には、吸気温
度センサー６７からの吸気温度情報で代用する制御を行
うことができる。このような場合でも、エンジン６の運
転状態の検出不良でエンジン６の回転数を低下させる警
告を行なって、エンジン６を停止することなく、エンジ
ン６を保護するとともに、操船者に知らせることができ
る。
【００７８】また、例えば吸気負圧センサー６１のホー
スが外れたようなときは、吸気負圧が大気圧となるため
に、α−Ｎ制御単独に切り替えることにより、エンジン
６の回転数を低下させる警告を行なって、エンジン６を
停止することなく、エンジン６を保護するとともに、操
船者に知らせることができる。
【００７９】さらに、例えばバッテリー電圧が一定電圧
以下でエンジン回転数が一定以上のときには、バッテリ
ーの負荷が大きすぎるか、充電系の異常なので、このよ
うなときにも、Ｄ−ｊ制御単独またはα−Ｎ制御単独に
切り替えることにより、エンジン６の回転数を低下させ
る警告を行なって、エンジン６を停止することなく、エ
ンジン６を保護するとともに、操船者に知らせることが
できる。
【００８０】（４）燃料ポンプ４７の電動モータ４９の
デューティ比制御 水ジェット推進艇１のエンジン６は、制約されたスペー
ス（エンジンルーム５）に配置されて、大掛かりな冷却
装置を設けることが困難であるために、エンジン６の雰
囲気温度が高くて燃料中に気泡が発生しやすくなり、こ
の気泡が燃料噴射弁３４に流入すると燃料供給にばらつ
きが生じるため、燃料噴射弁３４に流入せずに残った余
剰の燃料を燃料タンク７に戻すようにしているが、燃料
ポンプ４７が電動モータ４９で駆動され、かつエンジン
６の近傍に設けられている場合には、燃料ポンプ４７お
よび電動モータ４９の発熱により燃料の温度が上昇して
配管内で気泡が発生してしまうという問題がある。
【００８１】特に、燃料ポンプ４７は高回転時の燃料噴
射量に合わせて燃料を供給しているため、低回転時には
燃料タンク７に戻る余剰の燃料が多くなり、ますます燃
料の温度が上昇してしまうために、低回転時には燃料ポ
ンプ４７の駆動回路内で電流を下げる回路に切り替える
方式も考えられるが、抵抗や制御回路の増設によりコス
トアップになる。
【００８２】そこで、上記エンジン６の近傍に設けられ
た電動モータ４９で駆動される燃料ポンプ４７により、
燃料がエンジン６の燃料噴射弁３４に供給されるものに
おいて、上記エンジンコントロールユニット５９によ
り、燃料噴射弁３４の噴射量に応じて電動モータ４９を
デューティ比制御することにより、低コストで燃料温度
の上昇を防止することができる。この場合、燃料ポンプ
４７の吐出量が燃料噴射量に所定値を加算して設定され
るようにするのが好ましい。
【００８３】図１３（ａ）のフローチャートに示すよう
に、ステップＳ２１で、エンジン回転数センサー６５か
らエンジン回転数を読み取り、ステップＳ２２で、負荷
（吸気負圧センサー６１の吸気負圧またはスロットル開
度センサー６２のスロットル開度）を読み取り、ステッ
プＳ２１と２２でのエンジン回転数および負荷に基づい
て、ステップＳ２３で、図１３（ｂ）に示されたマップ
により燃料噴射量Ｔｍｎ（ｍｓｅｃ）を計算する。つい
で、ステップＳ２４で、図１３（ｃ）に示されたマップ
により、計算された燃料噴射量Ｔｍｎに所定値αを加算
してポンプ吐出量を求め、このポンプ吐出量に基づいて
燃料ポンプ４７の電動モータ４９のデューティ比を計算
し、ステップＳ２５で、この計算されたデューティ比を
電動モータ４９に出力する。
【００８４】このように、燃料噴射弁３４の噴射量に応
じて電動モータ４９をデューティ比制御することによ
り、抵抗や制御回路を増設することなく低コストで燃料
温度の上昇を防止することができる。特に４サイクルの
エンジン６の場合、エンジン６にオイルを潤滑させてい
るため、エンジン温度すなわち燃料温度が上昇しやすい
ので、より効果的に燃料温度の上昇を防止することがで
きる。
【００８５】上記デューティ比は、単位周期に対する通
電時間の割合であり、ポンプ吐出量に比例してデューテ
ィ比を増大させるようにしている。なお、燃料噴射量Ｔ
ｍｎに所定値αを加算する理由は、燃料噴射圧力を調整
する圧力調整弁６８に常時燃料を供給し、燃料噴射圧力
の変動を防止するためである。
【００８６】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の請求項１は、通常よく使用され、高い操船フィーリ
ングが要求される完全滑走航走状態（プレーニング）と
なる前に、Ｄ−ｊ制御とα−Ｎ制御を切り替えるように
したから、操船フィーリングを悪化させることなく、ス
ロットル低開度（エンジン低回転）側とスロットル高開
度（エンジン高回転）側のいずれでも空燃比Ａ／Ｆの精
度を良くすることができる。
【００８７】請求項２は、開閉弁による空気量の増加分
が検出できないα−Ｎ制御のときに、開閉弁による空気
量の変動の影響が顕著に現れるＤ−ｊ制御領域に近い側
では、開閉弁を略固定しているから、開閉弁の開度の変
動で空燃比Ａ／Ｆの精度が悪くなって、エンジンが不調
になることを極力防止することができる。
【００８８】請求項３は、Ｄ−ｊ制御領域とα−Ｎ制御
領域との間の遷移領域で、開閉弁の開度を略固定してい
るから、開閉弁の開度の変更でＤ−ｊ制御による燃料噴
射量とα−Ｎ制御による燃料噴射量とに差が生じること
を防止することができるので、エンジン運転状態の変動
により操船フィーリングが悪化することを極力防止する
ことができる。
【００８９】請求項４は、Ｄ−ｊ制御領域とα−Ｎ制御
領域の併用の燃料噴射からＤ−ｊ制御単独またはα−Ｎ
制御単独に切り替えたときに、エンジン回転数を低下さ
せることで警告するから、エンジンを停止することな
く、エンジンを保護するとともに、操船者に知らせるこ
とができる。
【００９０】請求項５は、エンジン回転数を低下させる
制御は、複数気筒のうちのいずれかの気筒の点火または
／および燃料噴射の休止である構成としたことにより、
エンジン運転状態の変動による操船フィーリングを悪化
させることなく、操船者に知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の水ジェット推進艇の側面図であ
る。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 エンジンを右斜め前方から見た斜視図であ
る。
【図４】 エンジンを左斜め前方から見た斜視図であ
る。
【図５】 エンジンの要部破断後面図である。
【図６】 エンジンとエンジンコントロールユニット
とのシステム図である。
【図７】 吸気管と開閉弁の配置の模式図である。
【図８】 スロットル開度に関し、（ａ）はＤ−ｊ制
御による燃料噴射量の比率およびα−Ｎ制御による燃料
噴射量の比率の変化を示すグラフ、（ｂ）は開閉弁の開
度の変化を示すグラフである。
【図９】 Ｄ−ｊ制御による燃料噴射量の３次元マッ
プである。
【図１０】 α−Ｎ制御による燃料噴射量の３次元マッ
プである。
【図１１】 開閉弁開度の制御のフローチャートであ
る。
【図１２】 エンジン運転状態の検出不良時の警告制御
のフローチャートである。
【図１３】 燃料ポンプの電動モータのデューティ比制
御に関し、（ａ）はフローチャート、（ｂ）は燃料噴射
量計算のマップ、（ｃ）はデューティ比計算のマップで
ある。
【符号の説明】
１ 水ジェット推進艇 ６ エンジン ７ 燃料タンク ８ ジェット推進機 ３３ スロットルボディ ３３ｃ バイパス通路 ３４ 燃焼噴射弁 ３５ スロットル弁 ３８ 点火プラグ ４７ 燃料ポンプ ４９ 電動モータ ５９ エンジンコントロールユニット ６１ 吸気負圧センサー ６２ スロットル開度センサー ６３ 開閉弁 ６４ エンジン温度センサー ６５ エンジン回転数センサー ６７ 吸気温度センサー
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０５ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０５Ａ ３６６ ３６６Ｅ Ｆターム(参考） 3G084 AA08 BA03 BA04 BA05 BA06 BA13 CA09 DA01 DA03 DA04 DA11 DA12 DA15 EA02 EA03 EB05 EB06 EB08 EB09 EB12 EB13 EC01 FA07 FA10 FA11 FA33 3G093 AA19 BA02 BA14 BA15 BA18 CA09 CA10 CA11 CB15 DA01 DA03 DA06 DA09 DB29 EA05 FA03 3G301 HA01 HA26 JA03 JA04 JA13 JA20 KA23 KA24 KA25 LB01 LB02 MA06 MA11 MA13 MA14 NB11 NB20 NC02 NC04 ND02 PA01Z PA07Z PA11Z PA15Z PB03Z PE01Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各気筒の吸気通路に各々スロットル弁が
    設けられ、燃料室に点火プラグが設けられ、上記燃料室
    に上記吸気通路のスロットル弁を介して空気が導入さ
    れ、このスロットル弁より下流に燃料噴射弁が設けられ
    たエンジンでジェット推進機が駆動される水ジェット推
    進艇のエンジン制御装置において、 上記制御装置は、スロットル弁の低開度側またはエンジ
    ン回転数の低回転側では吸気通路の吸気負圧とエンジン
    回転数とで燃料噴射量を決定するＤ−ｊ制御するととも
    に、スロットル弁の高開度側またはエンジン回転数の高
    回転側ではスロットル開度とエンジン回転数とで燃料噴
    射量を決定するα−Ｎ制御し、 遷移航走状態から完全滑走航走状態になるスロットル開
    度又はエンジン回転数以下のスロットル開度又はエンジ
    ン回転数で上記Ｄ−ｊ制御とα−Ｎ制御とを切り替える
    ことを特徴とする水ジェット推進艇のエンジン制御装
    置。
  2. 【請求項２】 上記吸気通路に、スロットル弁をバイパ
    スするバイパス通路とこのバイパス通路を開閉する開閉
    弁とが設けられて、上記制御装置は、α−Ｎ制御領域に
    おけるＤ−ｊ制御領域に近い側で、開閉弁の開度を略固
    定するように制御する請求項１記載の水ジェット推進艇
    のエンジン制御装置。
  3. 【請求項３】 上記吸気通路に、スロットル弁をバイパ
    スするバイパス通路とこのバイパス通路を開閉する開閉
    弁とが設けられて、上記制御装置は、Ｄ−ｊ制御領域と
    α−Ｎ制御領域との間の遷移領域で、開閉弁の開度を略
    固定するように制御する請求項１又は請求項２記載の水
    ジェット推進艇のエンジン制御装置。
  4. 【請求項４】 上記制御装置は、吸気負圧の検出不良時
    にα−Ｎ制御単独に切り替え、スロットル開度の検出不
    良時にＤ−ｊ制御単独に切り替えるとともに、上記Ｄ−
    ｊ制御領域とα−Ｎ制御領域の併用制御からＤ−ｊ制御
    単独又はα−Ｎ制御単独に切り替えたときに、エンジン
    回転数を低下させることで警告する請求項１〜請求項３
    のいずれかに記載の水ジェット推進艇のエンジン制御装
    置。
  5. 【請求項５】 上記エンジン回転数を低下させる制御
    は、複数気筒のうちのいずれかの気筒の点火または／お
    よび燃料噴射の休止である請求項４記載の水ジェット推
    進艇のエンジン制御装置。
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