JP3597658B2 - 水上走行船用エンジン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータがエンジン回転数に応じて制御量を変える装置を備えた水上走行船用エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乗員がシートに跨って着座し、シート前方の操向ハンドルを把持して航走する水上走行船は、２サイクルエンジンを動力源とするウォータージェット式推進機を搭載している。この推進機に用いるエンジンは、水上走行船が軽快に航走できるように、出力を高めることが要請されている。
【０００３】
前記水上走行船用エンジンは、クランクケースやシリンダなどの基本的な構造が自動二輪車用エンジンと略同じである。このため、自動二輪車用エンジンで出力を高めるために用いている装置、例えば排気時期制御装置などを水上走行船用エンジンに流用することによって、出力が大きい水上走行船用エンジンを提供することができる。
【０００４】
前記排気時期制御装置は、シリンダボディにおける排気ポートの上壁を形成する部分に排気制御弁を移動自在に取付け、この可動壁部材をエンジン回転数に応じて移動させることによって、エンジンの排気時期を変える構造を採っている。前記エンジン回転数は、ＣＤＩ点火ユニットの放電コンデンサの充放電による電圧変化を検出し、この電圧変化が起こる周期から検出している。このエンジン回転数を検出するための回路は、排気時期制御装置の排気制御弁用コントローラに組込んでいる。
【０００５】
すなわち、ＣＤＩ点火ユニットに放電コンデンサの電圧変化を検出して前記コントローラ側へ出力する出力回路を設け、この出力回路に前記コントローラを信号線によって接続している。この信号線には放電コンデンサが放電する高圧電流が流れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、自動二輪車用エンジンに用いている排気時期制御装置を水上走行船用エンジンに搭載しようとすると、エンジン回転数を検出するための装置が問題になる。これは、自動二輪車用エンジンの排気時期制御装置は、ＣＤＩ点火ユニットに専用の出力回路、すなわち排気時期制御弁用コントローラへ放電コンデンサの電圧変化を送出するための出力回路が組込んであるからである。
【０００７】
すなわち、自動二輪車用エンジンの排気時期制御装置を水上走行船用エンジンに搭載するためには、前記出力回路を内蔵できるように水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造するか、あるいはＣＤＩ点火ユニットを新たに製造しなければならないため、コストアップになってしまう。しかも、前記出力回路をＣＤＩ点火ユニットに組込む分だけ従来に較べてこのユニットのケースが大型になってしまうという問題もある。
【０００８】
また、ＣＤＩ点火ユニットの前記出力回路と排気時期制御装置の排気制御弁用コントローラとを接続する前記信号線に高圧電流が流れるため、この自動二輪車用排気時期制御装置を水上走行船用エンジンに適用するためには、水上走行船は船体内に水が侵入することがあることから、高圧電流が流れる部分での漏電を阻止するために特別な防水構造を採用しなければならない。このように特別な防水構造を採ると、著しくコストアップになってしまう。
【０００９】
なお、上述したような不具合は、ＣＤＩ点火ユニットを利用してエンジン回転数を検出し、エンジン回転数に応じてアクチュエータの制御量を変えるような装置を水上走行船用エンジンに搭載する場合に必ず生じる。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、コストアップになるのを可及的抑えながら、エンジン回転数に応じてアクチュエータの制御量が変化する装置を水上走行船用エンジンに搭載することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水上走行船用エンジンは、回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段が検出したエンジン回転数に応じて排気ポートの排気制御弁をサーボモータによって駆動し、排気時期を変える排気時期制御装置とを備え、前記回転数検出手段を、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの交流出力をパルス信号として検出し、このパルスの間隔からエンジン回転数を求める構成とし、前記排気時期制御装置は、スタータモータを始動させるスタートスイッチと、ＯＮ操作によりエンジンを停止させるストップスイッチおよびキルスイッチと、制御用ＣＰＵと、このＣＰＵおよび前記サーボモータの給電回路を開閉する回路開閉手段とを有し、前記回路開閉手段は、クランク軸と連動するバッテリー充電用マグネトウの起電力によって前記給電回路を開閉する構成とされ、前記ＣＰＵは、エンジン停止に際して前記サーボモータを駆動することにより前記排気制御弁に往復動作からなる清掃動作を実行させるモータ駆動手段を備えるとともに、エンジン停止後に前記清掃動作に要する時間より長い時間が経過した後にＣＰＵをＯＦＦ状態とする遅延手段を備えているものである。
【００１２】
本発明によれば、ＣＤＩ点火ユニットを用いることなくエンジン回転数を検出することができるので、従来の水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造することなく排気時期制御装置を搭載することができる。
また、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの出力電圧は、ＣＤＩ点火ユニット用放電コンデンサの放電電圧に較べるときわめて低いので、ＣＤＩ点火ユニットを用いてエンジン回転数を検出する構造を採る場合に較べ、このエンジンでは漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。
したがって、水上走行船用エンジンに排気時期制御装置を搭載するに当たって従来のＣＤＩ点火ユニットを使用できるとともに、漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。
【００１３】
請求項２に記載した発明に係る水上走行船用エンジンは、請求項１に記載した発明に係る水上走行船用エンジンにおいて、排気時期制御装置は、エンジンをクランキングさせる始動時に、排気時期制御用サーボモータを制御して排気制御弁を排気時期が最も早くなる全開位置に位置付け、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁を排気時期が最も遅くなる全閉位置に位置付けるように構成されているものである。
【００１４】
請求項３に記載した発明に係る水上走行船用エンジンは、請求項１に記載した発明に係る水上走行船用エンジンにおいて、排気時期制御装置は、エンジン停止後であって排気制御弁による清掃動作が終了した後にこの排気制御弁を排気時期が最も早くなる全開位置に止め、次回にエンジンをクランキングさせる始動時であって、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁を排気時期が最も遅くなる全閉位置に位置付けるように構成されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る水上走行船用エンジンの一実施の形態を図１ないし図７によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る水上走行船用エンジンを搭載した水上走行船の側面図、図２は同じく平面図、図３は図２におけるエンジンのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は排気時期コントロールユニットの概略構成を示すブロック図、図５は排気時期制御装置に設ける回路開閉手段を示す回路図、図６はＣＤＩ点火ユニットの回路図、図７は排気時期制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１６】
これらの図において、符号１はこの実施の形態による水上走行船を示し、２はこの水上走行船１の船体を示す。この水上走行船１は、乗員が船体２上のシート３に跨って着座し、このシート３の前方に設けられた操向ハンドル４を把持して航走するものである。また、シート３の左右両側方には、図２に示すように、乗員の足を乗せるためのステップ２ａを船体２に一体的に形成している。
【００１７】
船体２内は、船底に立設したバルクヘッド５によってエンジン室６とポンプ室７とに画成されている。バルクヘッド５より船体前側に位置づけられたエンジン室６内には、前記シート３の下方であって船体２の左右方向の中央となる位置にエンジン８を搭載し、このエンジン８の前方に燃料タンク９を配設している。前記エンジン８は、水冷式２サイクル２気筒型で２個の気筒を船体２の前後方向に並べた構造を採っており、船体２の後部に設けたジェットポンプ１０に連結し、このジェットポンプ１０とともにこの水上走行船１を駆動するウォータージェット推進機を構成している。
【００１８】
また、エンジン８は図３に示すように、クランクケース８ａの船体右側に吸気装置１１を接続し、シリンダボディ８ｂの船体左側に排気装置１２を接続している。前記吸気装置１１は、リード弁装置１１ａと図示してない気化器、吸気サイレンサーなどから構成している。
【００１９】
前記排気装置１２は、前記シリンダボディ８ｂの船体左側の排気口１３に接続して排気通路をエンジン８の前方へ延在させる排気マニホールド１４と、この排気マニホールド１４の船体右側を指向する前端に接続し、エンジン８のシリンダ部分より船体右側で船体後側へ延びる排気チャンバー１５と、この排気チャンバー１５の後端に接続し、エンジン８の後方で船体正面視において右下がりに延びる排気管１６と、この排気管１６の後端にゴム製連通ホース１７を介して接続したウォーターロック１８と、このウォーターロック１８の上部から上方へ延びてジェットポンプ１０の上方を横切りかつジェットポンプ１０より船体右側において後下がりに延在してジェットポンプ１０の後端部のジェットポンプ収容室側壁に接続された排出管１９などから構成している。
【００２０】
エンジン８のシリンダボディ８ｂは、図３に示すように、従来の２サイクルエンジンと同様に掃気ポート２０と排気ポート２１とを形成し、これらのポート２０，２１をピストン２２が開閉する構造を採っている。また、このシリンダボディ８ｂは、前記排気ポート２１の上壁を形成する部分に排気時期制御装置２３の排気制御弁２４を取付けている。この排気制御弁２４は、排気ポート２１の幅方向（クランク軸２５の軸線方向）に幅広な板状に形成し、シリンダボディ８ｂに形成したガイド孔２６内に摺動自在に嵌入させている。排気制御弁２４の排気ポート２１側の先端は、シリンダ孔の曲率半径と略同じ曲率半径となる円弧状に形成している。さらに、この排気制御弁２４の移動方向は、図３中の矢印Ｓで示す方向、すなわち排気ポート２１内に臨む部分の長さが増減する方向としている。
【００２１】
排気制御弁２４を上述したように移動させるには、排気制御弁２４の基端のピン２４ａにアーム２７を係合させ、このアーム２７をサーボモータ２８で駆動することによって行う構造を採っている。前記アーム２７は、シリンダボディ８ｂに対して回動自在に支持させた支軸２９に固定し、この支軸２９に結合させた巻掛伝動機構３０を介して前記サーボモータ２８に連結している。
【００２２】
すなわち、排気制御弁２４は、サーボモータ２８から動力が巻掛伝動機構３０、支軸２９およびアーム２７介してピン２４ａに伝達されることにより、前記ガイド孔２６内で移動する。排気制御弁２４が排気ポート２１内に大きく侵入することによって、排気ポート２１のシリンダ孔側開口２１ａの実質的な上縁が下がることになり、排気時期が遅くなる。これとは逆に、排気制御弁２４の排気ポート２１に対する侵入量が減少すると、前記開口２１ａの実質的な上縁が上がることになって排気時期が早くなる。以下においては、排気制御弁２４が排気ポート２１内に侵入する方向へ移動することを排気制御弁２４が閉じるといい、これとは逆方向へ移動することを排気制御弁２４が開くという。なお、排気制御弁２４は、このエンジン８の二つの気筒にそれぞれ設け、各気筒の排気制御弁２４どうしが同じ方向へ同じ寸法だけ移動する構造を採っている。
【００２３】
前記サーボモータ２８は、図３〜図５中に符号３１で示す排気時期コントロールユニットによって制御される。なお、本発明に係る排気時期制御装置２３は、前記排気時期コントロールユニット３１と、サーボモータ２８と、排気制御弁２４と、この排気制御弁２４とサーボモータ２８との間で動力を伝達する部品などによって構成している。
【００２４】
前記排気時期コントロールユニット３１は、図３〜図５に示すように、バッテリー３２と、バッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４に接続し、内蔵した回路開閉手段３５がＣＰＵ３６および前記サーボモータ２８の給電回路を開閉する回路を採用している。このようにＣＰＵ３６およびサーボモータ２８の電源を回路開閉手段３５でＯＮ，ＯＦＦさせる回路を採っているのは、自動二輪車などの車両に設けるメインスイッチを水上走行船は備えていないからである。
【００２５】
また、ＣＰＵ３６の給電系にはバッテリ電圧１２Ｖを５Ｖに変換するための電源回路３７を介装している。また、ＣＰＵ３６とサーボモータ２８との間にはモータドライバ３８を介装している。
前記マグネトウ３３は、クランク軸２５が回転することによって発電する従来周知の構造のものを採用している。また、バッテリー３２には図３に示すようにエンジン用スタータ回路３９を接続している。
【００２６】
このエンジン用スタータ回路３９は、この水上走行船１の操向ハンドル４の近傍に設けたスタートスイッチ４０と、このスタートスイッチ４０が閉成されることによりスタータモータ４１の給電回路を閉成するスタータモータリレー４２とから構成している。すなわち、スタートスイッチ４０をＯＮ操作することによってスタータモータ４１が回転し、エンジン８のクランク軸２５が回転する。このようにクランク軸２５が回転することにより、図３中に符号４３で示すＣＤＩ点火ユニットからエンジン８の点火プラグ４４に高圧電流が供給されてエンジン８が始動する。
【００２７】
前記ＣＤＩ点火ユニット４３は、図６に示す構造を採り、操向ハンドル４の近傍に配設したストップスイッチ４５およびキルスイッチ４６を接続している。このキルスイッチ４６は、操向ハンドル４の近傍に設けた係合突起（図示せず）を有しており、運転者の腕に巻掛けるコードの端部に設けた係合子（図示せず）を前記係合突起に着脱自在に係合させ、運転者が落水するなどして係合子が係合突起から外れるとＯＮになる構造を採っている。ＣＤＩ点火ユニット４４は、前記キルスイッチ４６や前記ストップスイッチ４５がＯＮになると点火プラグ４４への給電が絶たれる回路を採っている。図６において符号４７は点火用発電コイルを示し、４８は点火時期制御用発電コイル（パルサーコイル）、４９は点火停止回路、５０は点火時期制御回路、５１はイグニッションコイルを示す。
【００２８】
排気時期コントロールユニット３１に設けた回路開閉手段３５は、図５に示すように、ＣＰＵ用給電回路５２の前記電源回路３７に接続したトランジスタ５３と、このトランジスタ５３のベースに接続したトランジスタ５４と、このトランジスタ５４のベースと前記コイル３４との間に介装した平滑回路５５と、サーボモータ２８の給電回路５６中であってサーボモータ２８より接地側に接続したトランジスタ５７と、このトランジスタ５７のベースにトランジスタ５８を介して接続したＣＰＵ３６内のモータ電源開閉手段５９などから構成している。このモータ電源開閉手段５９は、ＣＰＵ３６がＯＮ状態にあるときにはトランジスタ５８にベース電流を流し、このトランジスタ５８をＯＮ状態にする構造を採っている。図５において符号６０は前記平滑回路５５のダイオードを示し、６１〜６３は抵抗、６４は電解コンデンサ、６５はノイズ除去用のコンデンサを示す。
【００２９】
この回路開閉手段３５によれば、エンジン８の始動時にクランク軸２５が回転し前記バッテリー充電用マグネトウ３３が発電することによって、ＣＰＵ３６の給電回路５２が閉成され、これに伴ってサーボモータ２８の給電回路５６が閉成される。すなわち、前記コイル３４から前記平滑回路５５を介してトランジスタ５４のベースに電圧が印加されると、このトランジスタ５４がＯＮ状態になり、このトランジスタ５４を介してトランジスタ５３にベース電流が流れる。この結果、トランジスタ５３がＯＮ状態になって前記給電回路５２が閉成され、ＣＰＵ３６がバッテリー３２から給電される。
【００３０】
このようにＣＰＵ３６がＯＮ状態になると、前記モータ電源開閉手段５９がトランジスタ５８をＯＮ状態にするので、サーボモータ２８の給電回路５６に介装したトランジスタ５７にベース電流が流れてこのトランジスタ５７がＯＮ状態になる。この結果、サーボモータ２８の給電回路５６が閉成され、サーボモータ２８がバッテリー３２から給電される。
【００３１】
一方、エンジン８が停止して前記コイル３４からの給電が絶たれると、トランジスタ５４がＯＦＦ状態になり、これに伴ってトランジスタ５３がＯＦＦ状態になる。このとき、トランジスタ５３のベースとＣＰＵ３６とを接続するバックアップ回路６６が開放されている場合には、トランジスタ５３によってＣＰＵ３６の給電回路５２が開かれるので、ＣＰＵ３６への給電が絶たれてＣＰＵ３６がＯＦＦ状態になる。前記バックアップ回路６６は、エンジン停止後に排気制御弁２４を全閉位置と全開位置との間で往復させる動作、すなわち清掃動作を実行するために設けてあり、ＣＰＵ３６の後述する遅延手段がトランジスタ６７を駆動することによって開閉される回路を採っている。
【００３２】
ＣＰＵ３６が上述したようにＯＦＦ状態になると、これに伴ってＣＰＵ３６内のトランジスタ５８がＯＦＦ状態になるとともに、サーボモータ２８の給電回路５６に介装したトランジスタ５７もＯＦＦ状態になる。この結果、前記給電回路５６が開放され、サーボモータ２８への給電が絶たれる。
【００３３】
前記ＣＰＵ３６は、前記モータ電源開閉手段５９の他に、前記バックアップ回路６６を開閉する遅延手段６８と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段６９と、このエンジン回転数検出手段６９が検出したエンジン回転数に応じて前記サーボモータ２８を駆動するモータ駆動手段７０とを備えている。
【００３４】
前記遅延手段６８は、ＣＰＵ３６がＯＮ状態になったときにトランジスタ６７にベース電流を流してこのトランジスタ６７をＯＮ状態とし、マグネトウ３３の交流出力がＣＰＵ３６に波形成形回路７１から入力されなくなったときから予め定めた時間だけ経過した後に、トランジスタ６７をＯＦＦ状態にする構造を採っている。すなわち、トランジスタ６７がＯＮ状態であれば、エンジン８が停止してトランジスタ５４がＯＦＦ状態になったとしても、ＣＰＵ３６の給電回路５２に接続したトランジスタ５３はベース電流がバックアップ回路６６に流れることからＯＮ状態に維持される。このため、エンジン停止後もＣＰＵ３６にはバッテリー３２から給電される。そして、エンジン８が停止してから所定時間が経過した後、遅延手段６８がトランジスタ６７をＯＦＦ状態にすることによって、トランジスタ５３がＯＦＦ状態になってＣＰＵ３６の給電回路５２が開かれ、ＣＰＵ３６がＯＦＦ状態になる。
【００３５】
前記エンジン回転数検出手段６９は、ＣＰＵ３６に信号入力回路７２を介して入力されたマグネトウ３３の交流出力をパルス信号として検出し、このパルスの間隔からエンジン回転数を求める構造を採っている。すなわち、マグネトウ３３の交流出力の周波数はクランク軸２５の回転数に比例するので、前記交流出力をパルス信号に変換し、パルスの間隔から周波数を算出することによってエンジン回転数を求めることができる。
【００３６】
前記モータ駆動手段７０は、エンジン回転数がクランキング回転数のとき、すなわちエンジン始動時に、排気制御弁２４が全開位置に位置付けられるようにサーボモータ２８を駆動する一方、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁２４が全閉位置に位置付けられるようにサーボモータ２８を駆動し、エンジン回転数が上昇するにしたがって排気制御弁２４の開度が大きくなるようにサーボモータ２８を駆動する構成を採っている。また、このモータ駆動手段７０は、エンジン回転数が前記設定回転数に達した後にエンジンが停止するような回転数まで低下したときに、排気制御弁２４が全閉位置と全開位置との間で往復するようにサーボモータ２８を駆動する構成を採っている。
【００３７】
なお、このモータ駆動手段７０は、前記ストップスイッチ４５またはキルスイッチ４６がＯＮになったとき、言い換えれば、これらのスイッチを有する回路が開かれてエンジン８が停止したときにも排気制御弁２４が上述したように往復するようにサーボモータ２８を駆動する構成を採っている。すなわち、エンジンが停止するような回転数までエンジン回転数が低下したときや、前記ストップスイッチ４５またはキルスイッチ４６がＯＮになったとき、換言すればエンジン停止に際して、排気制御弁２４が清掃動作を行うようにしている。なお、前記遅延手段６８がエンジン停止後にＣＰＵ３６をＯＦＦ状態にするまでの時間は、排気制御弁２４による前記清掃動作を実行するために要する時間より長くなるように設定している。
【００３８】
次に、上述したように構成した排気時期制御装置２３の動作を図７に示すフローチャートによって説明する。
スタートスイッチ３８をＯＮ操作してエンジン８がクランキングされ、マグネトウ３３が発電可能なエンジン回転数（約７００ｒｐｍ）に達すると、前記回路開閉手段３５にマグネトウ３３から電圧が印加されることによって排気時期コントロールユニット３１の電源、すなわちＣＰＵ３６の電源およびサーボモータ２８の電源がＯＮになる（ステップＳ１）。そして、ＣＰＵ３６のエンジン回転数検出手段６９がエンジン回転数を検出し、ステップＳ２に示すように、エンジン回転数がアイドリング回転数（約１１００ｒｐｍ）程度の予め定めた回転数に達したか否かをモータ駆動手段７０が判定する。
【００３９】
エンジン回転数が前記設定回転数に達したときに、ステップＳ３で排気制御弁２４が全閉位置に位置付けられるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する。その後は、ステップＳ４で示すように、排気制御弁２４の開度がエンジン回転数に応じた開度になるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する。
【００４０】
そして、ステップＳ５に示すように、エンジン８が停止するような回転数までエンジン回転数が低下したときや、ステップＳ６に示すようにストップスイッチ４５またはキルスイッチ４６がＯＮ状態になったとき、すなわちエンジン停止に際して、排気制御弁２４による清掃動作が実行されるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する（ステップＳ７）。
【００４１】
清掃動作が終了した後、排気制御弁２４が全開位置に位置付けられるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する（ステップＳ８）。このように排気制御弁２４を全開位置に止めておくのは、次回のクランキング〜初爆時に排気制御弁２４を全開にしておくことができ、始動性が高くなるからである。
【００４２】
前記清掃動作が実行された後であってエンジン停止後に予め定めた時間が経過した後に、遅延手段６８が動作してＣＰＵ３６の電源がＯＦＦになる（ステップＳ９）。また、ＣＰＵ３６がＯＦＦ状態になることにより、サーボモータ２８の電源もＯＦＦになる。
【００４３】
したがって、上述したように構成した水上走行船用エンジン８は、回転数を検出するエンジン回転数検出手段６９を、バッテリー充電用マグネトウ３３の交流出力をパルス信号として検出するとともにこのパルスの間隔からエンジン回転数を求めるようにしたため、ＣＤＩ点火ユニットを用いることなくエンジン回転数を検出することができる。このため、このエンジン８は、従来の水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造することなく使用することができる。
【００４４】
また、バッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４の出力電圧は、ＣＤＩ点火ユニット用放電コンデンサの放電電圧に較べるときわめて低いので、ＣＤＩ点火ユニットを用いてエンジン回転数を検出するものに較べ、このエンジン８では漏電を阻止するために特別な配慮を要しない。
【００４５】
すなわち、コストアップになるのを抑えながら水上走行船用エンジン８に排気時期制御装置２３を搭載することができる。
【００４６】
さらに、この実施の形態で示した排気時期制御装置２３は、バッテリー３２から給電する回路に、バッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４に接続した回路開閉手段３５を介装し、この回路開閉手段３５を、前記コイル３４から給電されたときに前記回路を閉じるとともに前記給電が絶たれたときに前記回路を開く構成としたため、マグネトウ３３のコイル３４はエンジン運転中に電力が生じるので、排気時期制御装置２３は、エンジン始動時、詳述すればクランク軸２５がマグネトウ３３が発電する回転数をもってクランキングされたときに、バッテリー３２から給電され、エンジン停止後にバッテリー３２からの給電が絶たれる。
【００４７】
このため、メインスイッチを備えていない水上走行船１であっても排気時期制御装置２３のＯＮ，ＯＦＦを切替えることができる。また、排気時期制御装置２３は自動的にＯＮ，ＯＦＦが切替えられるから、メインスイッチを設ける場合に較べて乗員が実施する操作が増えることもない。
【００４８】
さらにまた、この実施の形態で示したエンジン８は、マグネトウ３３のコイル３４から回路開閉手段３５への給電が絶たれたときに排気時期制御装置２３の給電系の回路を予め定めた時間だけ閉状態に保つ遅延手段６８を設け、前記排気時期制御装置２３を、前記遅延手段６８が排気時期制御装置用給電系の回路を閉じている間に排気制御弁２４が清掃動作を実行する構成としたため、エンジン停止後に排気時期制御装置２３が清掃動作を実行する。
【００４９】
このため、排気時期制御装置２３での清掃動作を自動的に実行する水上走行船用エンジン８を提供することができる。また、前記清掃動作はエンジン停止直後に行われるため、カーボンなどを掻き落とし易く、清掃時の効率が高い。
【００５０】
第２の実施の形態
排気時期制御装置２３の排気時期コントロールユニット３１は、図８に示すようにバッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４の代わりに点火時期検出用パルサーコイルを接続することができる。
図８は排気時期制御装置の他の実施の形態を示す回路図で、同図において前記図１ないし図７で説明したものと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００５１】
図８において、符号８１で示すものはエンジン８の点火時期を検出するためのパルサーコイルである。このパルサーコイル８１は、クランク軸２５とともに回転するパルサーロータ８２の磁極が近傍を通過することによって発電する従来周知の構造のものを使用している。
【００５２】
この形態を採るときには、ＣＰＵ３６内のエンジン回転数検出手段６９を、前記パルサーコイル８１の交流出力をパルス信号として検出するとともにこのパルスの間隔からエンジン回転数を求めるように構成する。
パルサーコイル８１は、１５０ｒｐｍ程度の低回転でもパルス信号を出力するので、１５０ｒｐｍで排気時期コントロールユニット３１の電源をＯＮにすることができる。すなわち、パルサーコイル８１を利用した場合はマグネトウ３３を利用した場合に較べてより低いエンジン回転数、具体的にはクランキング（３００ｒｐｍ）程度の低回転のときから排気時期コントロールの制御を実施することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る水上走行船用エンジンは、回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段が検出したエンジン回転数に応じて排気ポートの排気制御弁をサーボモータによって駆動し、排気時期を変える排気時期制御装置とを備え、前記回転数検出手段を、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの交流出力をパルス信号として検出し、このパルスの間隔からエンジン回転数を求める構成とし、前記排気時期制御装置は、スタータモータを始動させるスタートスイッチと、ＯＮ操作によりエンジンを停止させるストップスイッチおよびキルスイッチと、制御用ＣＰＵと、このＣＰＵおよび前記サーボモータの給電回路を開閉する回路開閉手段とを有し、前記回路開閉手段は、クランク軸と連動するバッテリー充電用マグネトウの起電力によって前記給電回路を開閉する構成とされ、前記ＣＰＵは、エンジン停止に際して前記サーボモータを駆動することにより前記排気制御弁に往復動作からなる清掃動作を実行させるモータ駆動手段を備えるとともに、エンジン停止後に前記清掃動作に要する時間より長い時間が経過した後にＣＰＵをＯＦＦ状態とする遅延手段を備えているため、ＣＤＩ点火ユニットを用いることなくエンジン回転数を検出することができるので、従来の水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造することなく排気時期制御装置を搭載することができる。
【００５５】
また、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの出力電圧は、ＣＤＩ点火ユニット用放電コンデンサの放電電圧に較べるときわめて低いので、ＣＤＩ点火ユニットを用いてエンジン回転数を検出する構造を採る場合に較べ、このエンジンでは漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。
【００５６】
したがって、水上走行船用エンジンに排気時期制御装置を搭載するに当たって従来のＣＤＩ点火ユニットを使用できるとともに、漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。このため、コストアップになるのを抑えながら水上走行船用エンジンに排気時期制御装置を搭載することができる。このため、安価で出力が大きい水上走行船用エンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水上走行船用エンジンを搭載した水上走行船の側面図である。
【図２】本発明に係る水上走行船用エンジンを搭載した水上走行船の平面図である。
【図３】図２におけるエンジンのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】排気時期コントロールユニットの概略構成を示すブロック図である。
【図５】排気時期制御装置に設ける回路開閉手段を示す回路図である。
【図６】ＣＤＩ点火ユニットの回路図である。
【図７】排気時期制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】排気時期制御装置の他の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
８…エンジン、２３…排気時期制御装置、２４…排気制御弁、２８…サーボモータ、３１…排気時期コントロールユニット、３３…バッテリー充電用マグネトウ、３４…コイル、３５…回路開閉手段、３６…ＣＰＵ、６９…エンジン回転数検出手段、８１…パルサーコイル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータがエンジン回転数に応じて制御量を変える装置を備えた水上走行船用エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乗員がシートに跨って着座し、シート前方の操向ハンドルを把持して航走する水上走行船は、２サイクルエンジンを動力源とするウォータージェット式推進機を搭載している。この推進機に用いるエンジンは、水上走行船が軽快に航走できるように、出力を高めることが要請されている。
【０００３】
前記水上走行船用エンジンは、クランクケースやシリンダなどの基本的な構造が自動二輪車用エンジンと略同じである。このため、自動二輪車用エンジンで出力を高めるために用いている装置、例えば排気時期制御装置などを水上走行船用エンジンに流用することによって、出力が大きい水上走行船用エンジンを提供することができる。
【０００４】
前記排気時期制御装置は、シリンダボディにおける排気ポートの上壁を形成する部分に排気制御弁を移動自在に取付け、この可動壁部材をエンジン回転数に応じて移動させることによって、エンジンの排気時期を変える構造を採っている。前記エンジン回転数は、ＣＤＩ点火ユニットの放電コンデンサの充放電による電圧変化を検出し、この電圧変化が起こる周期から検出している。このエンジン回転数を検出するための回路は、排気時期制御装置の排気制御弁用コントローラに組込んでいる。
【０００５】
すなわち、ＣＤＩ点火ユニットに放電コンデンサの電圧変化を検出して前記コントローラ側へ出力する出力回路を設け、この出力回路に前記コントローラを信号線によって接続している。この信号線には放電コンデンサが放電する高圧電流が流れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、自動二輪車用エンジンに用いている排気時期制御装置を水上走行船用エンジンに搭載しようとすると、エンジン回転数を検出するための装置が問題になる。これは、自動二輪車用エンジンの排気時期制御装置は、ＣＤＩ点火ユニットに専用の出力回路、すなわち排気時期制御弁用コントローラへ放電コンデンサの電圧変化を送出するための出力回路が組込んであるからである。
【０００７】
すなわち、自動二輪車用エンジンの排気時期制御装置を水上走行船用エンジンに搭載するためには、前記出力回路を内蔵できるように水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造するか、あるいはＣＤＩ点火ユニットを新たに製造しなければならないため、コストアップになってしまう。しかも、前記出力回路をＣＤＩ点火ユニットに組込む分だけ従来に較べてこのユニットのケースが大型になってしまうという問題もある。
【０００８】
また、ＣＤＩ点火ユニットの前記出力回路と排気時期制御装置の排気制御弁用コントローラとを接続する前記信号線に高圧電流が流れるため、この自動二輪車用排気時期制御装置を水上走行船用エンジンに適用するためには、水上走行船は船体内に水が侵入することがあることから、高圧電流が流れる部分での漏電を阻止するために特別な防水構造を採用しなければならない。このように特別な防水構造を採ると、著しくコストアップになってしまう。
【０００９】
なお、上述したような不具合は、ＣＤＩ点火ユニットを利用してエンジン回転数を検出し、エンジン回転数に応じてアクチュエータの制御量を変えるような装置を水上走行船用エンジンに搭載する場合に必ず生じる。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、コストアップになるのを可及的抑えながら、エンジン回転数に応じてアクチュエータの制御量が変化する装置を水上走行船用エンジンに搭載することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水上走行船用エンジンは、回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段が検出したエンジン回転数に応じて排気ポートの排気制御弁をサーボモータによって駆動し、排気時期を変える排気時期制御装置とを備え、前記回転数検出手段を、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの交流出力をパルス信号として検出し、このパルスの間隔からエンジン回転数を求める構成とし、前記排気時期制御装置は、スタータモータを始動させるスタートスイッチと、ＯＮ操作によりエンジンを停止させるストップスイッチおよびキルスイッチと、制御用ＣＰＵと、このＣＰＵおよび前記サーボモータの給電回路を開閉する回路開閉手段とを有し、前記回路開閉手段は、クランク軸と連動するバッテリー充電用マグネトウの起電力によって前記給電回路を開閉する構成とされ、前記ＣＰＵは、エンジン停止に際して前記サーボモータを駆動することにより前記排気制御弁に往復動作からなる清掃動作を実行させるモータ駆動手段を備えるとともに、エンジン停止後に前記清掃動作に要する時間より長い時間が経過した後にＣＰＵをＯＦＦ状態とする遅延手段を備えているものである。
【００１２】
本発明によれば、ＣＤＩ点火ユニットを用いることなくエンジン回転数を検出することができるので、従来の水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造することなく排気時期制御装置を搭載することができる。
また、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの出力電圧は、ＣＤＩ点火ユニット用放電コンデンサの放電電圧に較べるときわめて低いので、ＣＤＩ点火ユニットを用いてエンジン回転数を検出する構造を採る場合に較べ、このエンジンでは漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。
したがって、水上走行船用エンジンに排気時期制御装置を搭載するに当たって従来のＣＤＩ点火ユニットを使用できるとともに、漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。
【００１３】
請求項２に記載した発明に係る水上走行船用エンジンは、請求項１に記載した発明に係る水上走行船用エンジンにおいて、排気時期制御装置は、エンジンをクランキングさせる始動時に、排気時期制御用サーボモータを制御して排気制御弁を排気時期が最も早くなる全開位置に位置付け、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁を排気時期が最も遅くなる全閉位置に位置付けるように構成されているものである。
【００１４】
請求項３に記載した発明に係る水上走行船用エンジンは、請求項１に記載した発明に係る水上走行船用エンジンにおいて、排気時期制御装置は、エンジン停止後であって排気制御弁による清掃動作が終了した後にこの排気制御弁を排気時期が最も早くなる全開位置に止め、次回にエンジンをクランキングさせる始動時であって、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁を排気時期が最も遅くなる全閉位置に位置付けるように構成されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る水上走行船用エンジンの一実施の形態を図１ないし図７によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る水上走行船用エンジンを搭載した水上走行船の側面図、図２は同じく平面図、図３は図２におけるエンジンのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は排気時期コントロールユニットの概略構成を示すブロック図、図５は排気時期制御装置に設ける回路開閉手段を示す回路図、図６はＣＤＩ点火ユニットの回路図、図７は排気時期制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１６】
これらの図において、符号１はこの実施の形態による水上走行船を示し、２はこの水上走行船１の船体を示す。この水上走行船１は、乗員が船体２上のシート３に跨って着座し、このシート３の前方に設けられた操向ハンドル４を把持して航走するものである。また、シート３の左右両側方には、図２に示すように、乗員の足を乗せるためのステップ２ａを船体２に一体的に形成している。
【００１７】
船体２内は、船底に立設したバルクヘッド５によってエンジン室６とポンプ室７とに画成されている。バルクヘッド５より船体前側に位置づけられたエンジン室６内には、前記シート３の下方であって船体２の左右方向の中央となる位置にエンジン８を搭載し、このエンジン８の前方に燃料タンク９を配設している。前記エンジン８は、水冷式２サイクル２気筒型で２個の気筒を船体２の前後方向に並べた構造を採っており、船体２の後部に設けたジェットポンプ１０に連結し、このジェットポンプ１０とともにこの水上走行船１を駆動するウォータージェット推進機を構成している。
【００１８】
また、エンジン８は図３に示すように、クランクケース８ａの船体右側に吸気装置１１を接続し、シリンダボディ８ｂの船体左側に排気装置１２を接続している。前記吸気装置１１は、リード弁装置１１ａと図示してない気化器、吸気サイレンサーなどから構成している。
【００１９】
前記排気装置１２は、前記シリンダボディ８ｂの船体左側の排気口１３に接続して排気通路をエンジン８の前方へ延在させる排気マニホールド１４と、この排気マニホールド１４の船体右側を指向する前端に接続し、エンジン８のシリンダ部分より船体右側で船体後側へ延びる排気チャンバー１５と、この排気チャンバー１５の後端に接続し、エンジン８の後方で船体正面視において右下がりに延びる排気管１６と、この排気管１６の後端にゴム製連通ホース１７を介して接続したウォーターロック１８と、このウォーターロック１８の上部から上方へ延びてジェットポンプ１０の上方を横切りかつジェットポンプ１０より船体右側において後下がりに延在してジェットポンプ１０の後端部のジェットポンプ収容室側壁に接続された排出管１９などから構成している。
【００２０】
エンジン８のシリンダボディ８ｂは、図３に示すように、従来の２サイクルエンジンと同様に掃気ポート２０と排気ポート２１とを形成し、これらのポート２０，２１をピストン２２が開閉する構造を採っている。また、このシリンダボディ８ｂは、前記排気ポート２１の上壁を形成する部分に排気時期制御装置２３の排気制御弁２４を取付けている。この排気制御弁２４は、排気ポート２１の幅方向（クランク軸２５の軸線方向）に幅広な板状に形成し、シリンダボディ８ｂに形成したガイド孔２６内に摺動自在に嵌入させている。排気制御弁２４の排気ポート２１側の先端は、シリンダ孔の曲率半径と略同じ曲率半径となる円弧状に形成している。さらに、この排気制御弁２４の移動方向は、図３中の矢印Ｓで示す方向、すなわち排気ポート２１内に臨む部分の長さが増減する方向としている。
【００２１】
排気制御弁２４を上述したように移動させるには、排気制御弁２４の基端のピン２４ａにアーム２７を係合させ、このアーム２７をサーボモータ２８で駆動することによって行う構造を採っている。前記アーム２７は、シリンダボディ８ｂに対して回動自在に支持させた支軸２９に固定し、この支軸２９に結合させた巻掛伝動機構３０を介して前記サーボモータ２８に連結している。
【００２２】
すなわち、排気制御弁２４は、サーボモータ２８から動力が巻掛伝動機構３０、支軸２９およびアーム２７介してピン２４ａに伝達されることにより、前記ガイド孔２６内で移動する。排気制御弁２４が排気ポート２１内に大きく侵入することによって、排気ポート２１のシリンダ孔側開口２１ａの実質的な上縁が下がることになり、排気時期が遅くなる。これとは逆に、排気制御弁２４の排気ポート２１に対する侵入量が減少すると、前記開口２１ａの実質的な上縁が上がることになって排気時期が早くなる。以下においては、排気制御弁２４が排気ポート２１内に侵入する方向へ移動することを排気制御弁２４が閉じるといい、これとは逆方向へ移動することを排気制御弁２４が開くという。なお、排気制御弁２４は、このエンジン８の二つの気筒にそれぞれ設け、各気筒の排気制御弁２４どうしが同じ方向へ同じ寸法だけ移動する構造を採っている。
【００２３】
前記サーボモータ２８は、図３〜図５中に符号３１で示す排気時期コントロールユニットによって制御される。なお、本発明に係る排気時期制御装置２３は、前記排気時期コントロールユニット３１と、サーボモータ２８と、排気制御弁２４と、この排気制御弁２４とサーボモータ２８との間で動力を伝達する部品などによって構成している。
【００２４】
前記排気時期コントロールユニット３１は、図３〜図５に示すように、バッテリー３２と、バッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４に接続し、内蔵した回路開閉手段３５がＣＰＵ３６および前記サーボモータ２８の給電回路を開閉する回路を採用している。このようにＣＰＵ３６およびサーボモータ２８の電源を回路開閉手段３５でＯＮ，ＯＦＦさせる回路を採っているのは、自動二輪車などの車両に設けるメインスイッチを水上走行船は備えていないからである。
【００２５】
また、ＣＰＵ３６の給電系にはバッテリ電圧１２Ｖを５Ｖに変換するための電源回路３７を介装している。また、ＣＰＵ３６とサーボモータ２８との間にはモータドライバ３８を介装している。
前記マグネトウ３３は、クランク軸２５が回転することによって発電する従来周知の構造のものを採用している。また、バッテリー３２には図３に示すようにエンジン用スタータ回路３９を接続している。
【００２６】
このエンジン用スタータ回路３９は、この水上走行船１の操向ハンドル４の近傍に設けたスタートスイッチ４０と、このスタートスイッチ４０が閉成されることによりスタータモータ４１の給電回路を閉成するスタータモータリレー４２とから構成している。すなわち、スタートスイッチ４０をＯＮ操作することによってスタータモータ４１が回転し、エンジン８のクランク軸２５が回転する。このようにクランク軸２５が回転することにより、図３中に符号４３で示すＣＤＩ点火ユニットからエンジン８の点火プラグ４４に高圧電流が供給されてエンジン８が始動する。
【００２７】
前記ＣＤＩ点火ユニット４３は、図６に示す構造を採り、操向ハンドル４の近傍に配設したストップスイッチ４５およびキルスイッチ４６を接続している。このキルスイッチ４６は、操向ハンドル４の近傍に設けた係合突起（図示せず）を有しており、運転者の腕に巻掛けるコードの端部に設けた係合子（図示せず）を前記係合突起に着脱自在に係合させ、運転者が落水するなどして係合子が係合突起から外れるとＯＮになる構造を採っている。ＣＤＩ点火ユニット４４は、前記キルスイッチ４６や前記ストップスイッチ４５がＯＮになると点火プラグ４４への給電が絶たれる回路を採っている。図６において符号４７は点火用発電コイルを示し、４８は点火時期制御用発電コイル（パルサーコイル）、４９は点火停止回路、５０は点火時期制御回路、５１はイグニッションコイルを示す。
【００２８】
排気時期コントロールユニット３１に設けた回路開閉手段３５は、図５に示すように、ＣＰＵ用給電回路５２の前記電源回路３７に接続したトランジスタ５３と、このトランジスタ５３のベースに接続したトランジスタ５４と、このトランジスタ５４のベースと前記コイル３４との間に介装した平滑回路５５と、サーボモータ２８の給電回路５６中であってサーボモータ２８より接地側に接続したトランジスタ５７と、このトランジスタ５７のベースにトランジスタ５８を介して接続したＣＰＵ３６内のモータ電源開閉手段５９などから構成している。このモータ電源開閉手段５９は、ＣＰＵ３６がＯＮ状態にあるときにはトランジスタ５８にベース電流を流し、このトランジスタ５８をＯＮ状態にする構造を採っている。図５において符号６０は前記平滑回路５５のダイオードを示し、６１〜６３は抵抗、６４は電解コンデンサ、６５はノイズ除去用のコンデンサを示す。
【００２９】
この回路開閉手段３５によれば、エンジン８の始動時にクランク軸２５が回転し前記バッテリー充電用マグネトウ３３が発電することによって、ＣＰＵ３６の給電回路５２が閉成され、これに伴ってサーボモータ２８の給電回路５６が閉成される。すなわち、前記コイル３４から前記平滑回路５５を介してトランジスタ５４のベースに電圧が印加されると、このトランジスタ５４がＯＮ状態になり、このトランジスタ５４を介してトランジスタ５３にベース電流が流れる。この結果、トランジスタ５３がＯＮ状態になって前記給電回路５２が閉成され、ＣＰＵ３６がバッテリー３２から給電される。
【００３０】
このようにＣＰＵ３６がＯＮ状態になると、前記モータ電源開閉手段５９がトランジスタ５８をＯＮ状態にするので、サーボモータ２８の給電回路５６に介装したトランジスタ５７にベース電流が流れてこのトランジスタ５７がＯＮ状態になる。この結果、サーボモータ２８の給電回路５６が閉成され、サーボモータ２８がバッテリー３２から給電される。
【００３１】
一方、エンジン８が停止して前記コイル３４からの給電が絶たれると、トランジスタ５４がＯＦＦ状態になり、これに伴ってトランジスタ５３がＯＦＦ状態になる。このとき、トランジスタ５３のベースとＣＰＵ３６とを接続するバックアップ回路６６が開放されている場合には、トランジスタ５３によってＣＰＵ３６の給電回路５２が開かれるので、ＣＰＵ３６への給電が絶たれてＣＰＵ３６がＯＦＦ状態になる。前記バックアップ回路６６は、エンジン停止後に排気制御弁２４を全閉位置と全開位置との間で往復させる動作、すなわち清掃動作を実行するために設けてあり、ＣＰＵ３６の後述する遅延手段がトランジスタ６７を駆動することによって開閉される回路を採っている。
【００３２】
ＣＰＵ３６が上述したようにＯＦＦ状態になると、これに伴ってＣＰＵ３６内のトランジスタ５８がＯＦＦ状態になるとともに、サーボモータ２８の給電回路５６に介装したトランジスタ５７もＯＦＦ状態になる。この結果、前記給電回路５６が開放され、サーボモータ２８への給電が絶たれる。
【００３３】
前記ＣＰＵ３６は、前記モータ電源開閉手段５９の他に、前記バックアップ回路６６を開閉する遅延手段６８と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段６９と、このエンジン回転数検出手段６９が検出したエンジン回転数に応じて前記サーボモータ２８を駆動するモータ駆動手段７０とを備えている。
【００３４】
前記遅延手段６８は、ＣＰＵ３６がＯＮ状態になったときにトランジスタ６７にベース電流を流してこのトランジスタ６７をＯＮ状態とし、マグネトウ３３の交流出力がＣＰＵ３６に波形成形回路７１から入力されなくなったときから予め定めた時間だけ経過した後に、トランジスタ６７をＯＦＦ状態にする構造を採っている。すなわち、トランジスタ６７がＯＮ状態であれば、エンジン８が停止してトランジスタ５４がＯＦＦ状態になったとしても、ＣＰＵ３６の給電回路５２に接続したトランジスタ５３はベース電流がバックアップ回路６６に流れることからＯＮ状態に維持される。このため、エンジン停止後もＣＰＵ３６にはバッテリー３２から給電される。そして、エンジン８が停止してから所定時間が経過した後、遅延手段６８がトランジスタ６７をＯＦＦ状態にすることによって、トランジスタ５３がＯＦＦ状態になってＣＰＵ３６の給電回路５２が開かれ、ＣＰＵ３６がＯＦＦ状態になる。
【００３５】
前記エンジン回転数検出手段６９は、ＣＰＵ３６に信号入力回路７２を介して入力されたマグネトウ３３の交流出力をパルス信号として検出し、このパルスの間隔からエンジン回転数を求める構造を採っている。すなわち、マグネトウ３３の交流出力の周波数はクランク軸２５の回転数に比例するので、前記交流出力をパルス信号に変換し、パルスの間隔から周波数を算出することによってエンジン回転数を求めることができる。
【００３６】
前記モータ駆動手段７０は、エンジン回転数がクランキング回転数のとき、すなわちエンジン始動時に、排気制御弁２４が全開位置に位置付けられるようにサーボモータ２８を駆動する一方、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁２４が全閉位置に位置付けられるようにサーボモータ２８を駆動し、エンジン回転数が上昇するにしたがって排気制御弁２４の開度が大きくなるようにサーボモータ２８を駆動する構成を採っている。また、このモータ駆動手段７０は、エンジン回転数が前記設定回転数に達した後にエンジンが停止するような回転数まで低下したときに、排気制御弁２４が全閉位置と全開位置との間で往復するようにサーボモータ２８を駆動する構成を採っている。
【００３７】
なお、このモータ駆動手段７０は、前記ストップスイッチ４５またはキルスイッチ４６がＯＮになったとき、言い換えれば、これらのスイッチを有する回路が開かれてエンジン８が停止したときにも排気制御弁２４が上述したように往復するようにサーボモータ２８を駆動する構成を採っている。すなわち、エンジンが停止するような回転数までエンジン回転数が低下したときや、前記ストップスイッチ４５またはキルスイッチ４６がＯＮになったとき、換言すればエンジン停止に際して、排気制御弁２４が清掃動作を行うようにしている。なお、前記遅延手段６８がエンジン停止後にＣＰＵ３６をＯＦＦ状態にするまでの時間は、排気制御弁２４による前記清掃動作を実行するために要する時間より長くなるように設定している。
【００３８】
次に、上述したように構成した排気時期制御装置２３の動作を図７に示すフローチャートによって説明する。
スタートスイッチ３８をＯＮ操作してエンジン８がクランキングされ、マグネトウ３３が発電可能なエンジン回転数（約７００ｒｐｍ）に達すると、前記回路開閉手段３５にマグネトウ３３から電圧が印加されることによって排気時期コントロールユニット３１の電源、すなわちＣＰＵ３６の電源およびサーボモータ２８の電源がＯＮになる（ステップＳ１）。そして、ＣＰＵ３６のエンジン回転数検出手段６９がエンジン回転数を検出し、ステップＳ２に示すように、エンジン回転数がアイドリング回転数（約１１００ｒｐｍ）程度の予め定めた回転数に達したか否かをモータ駆動手段７０が判定する。
【００３９】
エンジン回転数が前記設定回転数に達したときに、ステップＳ３で排気制御弁２４が全閉位置に位置付けられるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する。その後は、ステップＳ４で示すように、排気制御弁２４の開度がエンジン回転数に応じた開度になるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する。
【００４０】
そして、ステップＳ５に示すように、エンジン８が停止するような回転数までエンジン回転数が低下したときや、ステップＳ６に示すようにストップスイッチ４５またはキルスイッチ４６がＯＮ状態になったとき、すなわちエンジン停止に際して、排気制御弁２４による清掃動作が実行されるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する（ステップＳ７）。
【００４１】
清掃動作が終了した後、排気制御弁２４が全開位置に位置付けられるようにモータ駆動手段７０がサーボモータ２８を駆動する（ステップＳ８）。このように排気制御弁２４を全開位置に止めておくのは、次回のクランキング〜初爆時に排気制御弁２４を全開にしておくことができ、始動性が高くなるからである。
【００４２】
前記清掃動作が実行された後であってエンジン停止後に予め定めた時間が経過した後に、遅延手段６８が動作してＣＰＵ３６の電源がＯＦＦになる（ステップＳ９）。また、ＣＰＵ３６がＯＦＦ状態になることにより、サーボモータ２８の電源もＯＦＦになる。
【００４３】
したがって、上述したように構成した水上走行船用エンジン８は、回転数を検出するエンジン回転数検出手段６９を、バッテリー充電用マグネトウ３３の交流出力をパルス信号として検出するとともにこのパルスの間隔からエンジン回転数を求めるようにしたため、ＣＤＩ点火ユニットを用いることなくエンジン回転数を検出することができる。このため、このエンジン８は、従来の水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造することなく使用することができる。
【００４４】
また、バッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４の出力電圧は、ＣＤＩ点火ユニット用放電コンデンサの放電電圧に較べるときわめて低いので、ＣＤＩ点火ユニットを用いてエンジン回転数を検出するものに較べ、このエンジン８では漏電を阻止するために特別な配慮を要しない。
【００４５】
すなわち、コストアップになるのを抑えながら水上走行船用エンジン８に排気時期制御装置２３を搭載することができる。
【００４６】
さらに、この実施の形態で示した排気時期制御装置２３は、バッテリー３２から給電する回路に、バッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４に接続した回路開閉手段３５を介装し、この回路開閉手段３５を、前記コイル３４から給電されたときに前記回路を閉じるとともに前記給電が絶たれたときに前記回路を開く構成としたため、マグネトウ３３のコイル３４はエンジン運転中に電力が生じるので、排気時期制御装置２３は、エンジン始動時、詳述すればクランク軸２５がマグネトウ３３が発電する回転数をもってクランキングされたときに、バッテリー３２から給電され、エンジン停止後にバッテリー３２からの給電が絶たれる。
【００４７】
このため、メインスイッチを備えていない水上走行船１であっても排気時期制御装置２３のＯＮ，ＯＦＦを切替えることができる。また、排気時期制御装置２３は自動的にＯＮ，ＯＦＦが切替えられるから、メインスイッチを設ける場合に較べて乗員が実施する操作が増えることもない。
【００４８】
さらにまた、この実施の形態で示したエンジン８は、マグネトウ３３のコイル３４から回路開閉手段３５への給電が絶たれたときに排気時期制御装置２３の給電系の回路を予め定めた時間だけ閉状態に保つ遅延手段６８を設け、前記排気時期制御装置２３を、前記遅延手段６８が排気時期制御装置用給電系の回路を閉じている間に排気制御弁２４が清掃動作を実行する構成としたため、エンジン停止後に排気時期制御装置２３が清掃動作を実行する。
【００４９】
このため、排気時期制御装置２３での清掃動作を自動的に実行する水上走行船用エンジン８を提供することができる。また、前記清掃動作はエンジン停止直後に行われるため、カーボンなどを掻き落とし易く、清掃時の効率が高い。
【００５０】
第２の実施の形態
排気時期制御装置２３の排気時期コントロールユニット３１は、図８に示すようにバッテリー充電用マグネトウ３３のコイル３４の代わりに点火時期検出用パルサーコイルを接続することができる。
図８は排気時期制御装置の他の実施の形態を示す回路図で、同図において前記図１ないし図７で説明したものと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００５１】
図８において、符号８１で示すものはエンジン８の点火時期を検出するためのパルサーコイルである。このパルサーコイル８１は、クランク軸２５とともに回転するパルサーロータ８２の磁極が近傍を通過することによって発電する従来周知の構造のものを使用している。
【００５２】
この形態を採るときには、ＣＰＵ３６内のエンジン回転数検出手段６９を、前記パルサーコイル８１の交流出力をパルス信号として検出するとともにこのパルスの間隔からエンジン回転数を求めるように構成する。
パルサーコイル８１は、１５０ｒｐｍ程度の低回転でもパルス信号を出力するので、１５０ｒｐｍで排気時期コントロールユニット３１の電源をＯＮにすることができる。すなわち、パルサーコイル８１を利用した場合はマグネトウ３３を利用した場合に較べてより低いエンジン回転数、具体的にはクランキング（３００ｒｐｍ）程度の低回転のときから排気時期コントロールの制御を実施することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る水上走行船用エンジンは、回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段が検出したエンジン回転数に応じて排気ポートの排気制御弁をサーボモータによって駆動し、排気時期を変える排気時期制御装置とを備え、前記回転数検出手段を、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの交流出力をパルス信号として検出し、このパルスの間隔からエンジン回転数を求める構成とし、前記排気時期制御装置は、スタータモータを始動させるスタートスイッチと、ＯＮ操作によりエンジンを停止させるストップスイッチおよびキルスイッチと、制御用ＣＰＵと、このＣＰＵおよび前記サーボモータの給電回路を開閉する回路開閉手段とを有し、前記回路開閉手段は、クランク軸と連動するバッテリー充電用マグネトウの起電力によって前記給電回路を開閉する構成とされ、前記ＣＰＵは、エンジン停止に際して前記サーボモータを駆動することにより前記排気制御弁に往復動作からなる清掃動作を実行させるモータ駆動手段を備えるとともに、エンジン停止後に前記清掃動作に要する時間より長い時間が経過した後にＣＰＵをＯＦＦ状態とする遅延手段を備えているため、ＣＤＩ点火ユニットを用いることなくエンジン回転数を検出することができるので、従来の水上走行船用ＣＤＩ点火ユニットを改造することなく排気時期制御装置を搭載することができる。
【００５５】
また、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの出力電圧は、ＣＤＩ点火ユニット用放電コンデンサの放電電圧に較べるときわめて低いので、ＣＤＩ点火ユニットを用いてエンジン回転数を検出する構造を採る場合に較べ、このエンジンでは漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。
【００５６】
したがって、水上走行船用エンジンに排気時期制御装置を搭載するに当たって従来のＣＤＩ点火ユニットを使用できるとともに、漏電を阻止するために特別の配慮を要しない。このため、コストアップになるのを抑えながら水上走行船用エンジンに排気時期制御装置を搭載することができる。このため、安価で出力が大きい水上走行船用エンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水上走行船用エンジンを搭載した水上走行船の側面図である。
【図２】本発明に係る水上走行船用エンジンを搭載した水上走行船の平面図である。
【図３】図２におけるエンジンのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】排気時期コントロールユニットの概略構成を示すブロック図である。
【図５】排気時期制御装置に設ける回路開閉手段を示す回路図である。
【図６】ＣＤＩ点火ユニットの回路図である。
【図７】排気時期制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】排気時期制御装置の他の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
８…エンジン、２３…排気時期制御装置、２４…排気制御弁、２８…サーボモータ、３１…排気時期コントロールユニット、３３…バッテリー充電用マグネトウ、３４…コイル、３５…回路開閉手段、３６…ＣＰＵ、６９…エンジン回転数検出手段、８１…パルサーコイル。
Claims (3)
- 回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段が検出したエンジン回転数に応じて排気ポートの排気制御弁をサーボモータによって駆動し、排気時期を変える排気時期制御装置とを備え、前記回転数検出手段を、バッテリー充電用発電機のコイルまたはパルサーコイルの交流出力をパルス信号として検出し、このパルスの間隔からエンジン回転数を求める構成とし、前記排気時期制御装置は、スタータモータを始動させるスタートスイッチと、ＯＮ操作によりエンジンを停止させるストップスイッチおよびキルスイッチと、制御用ＣＰＵと、このＣＰＵおよび前記サーボモータの給電回路を開閉する回路開閉手段とを有し、前記回路開閉手段は、クランク軸と連動するバッテリー充電用マグネトウの起電力によって前記給電回路を開閉する構成とされ、前記ＣＰＵは、エンジン停止に際して前記サーボモータを駆動することにより前記排気制御弁に往復動作からなる清掃動作を実行させるモータ駆動手段を備えるとともに、エンジン停止後に前記清掃動作に要する時間より長い時間が経過した後にＣＰＵをＯＦＦ状態とする遅延手段を備えていることを特徴とする水上走行船用エンジン。
- 請求項１記載の水上走行船用エンジンにおいて、排気時期制御装置は、エンジンをクランキングさせる始動時に、排気時期制御用サーボモータを制御して排気制御弁を排気時期が最も早くなる全開位置に位置付け、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁を排気時期が最も遅くなる全閉位置に位置付けるように構成されていることを特徴とする水上走行船用エンジン。
- 請求項１記載の水上走行船用エンジンにおいて、排気時期制御装置は、エンジン停止後であって排気制御弁による清掃動作が終了した後にこの排気制御弁を排気時期が最も早くなる全開位置に止め、次回にエンジンをクランキングさせる始動時であって、エンジン回転数がアイドリング回転数程度の予め定めた回転数に達したときに、排気制御弁を排気時期が最も遅くなる全閉位置に位置付けるように構成されていることを特徴とする水上走行船用エンジン。
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