JP3892315B2

JP3892315B2 - 小型船舶

Info

Publication number: JP3892315B2
Application number: JP2002030203A
Authority: JP
Inventors: 義基松田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JP2003227334A; US6869324B2; US20030148679A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水流を後方に噴出してその反動で水上を航行する小型滑走艇（ Personal Watercraft（パーソナルウォータークラフト）; ＰＷＣとも呼ばれる) 等の小型船舶に関し、特に、そのエンジン等の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
小型船舶、例えばその一種であるジェット推進型の小型滑走艇は、レジャー用，スポーツ用としてあるいはレスキュー用として、近年多用されている。このジェット推進型の小型滑走艇は、一般に艇の底面に設けられた吸水口から吸い込んだ水を、ウォータージェットポンプで加圧・加速して後方へ噴射することによって船体を推進させる。
【０００３】
そして、このジェット推進型の小型滑走艇の場合、前記ウォータージェットポンプの噴射口の後方に配置したステアリングノズルを、バー型操舵ハンドルを左右に操作することによって左右に揺動させて、後方への水の噴射方向を左右に変更させて、艇を右側あるいは左側に操舵する。
【０００４】
ところで、前記ジェット推進型の小型滑走艇を含む小型船舶において、推進用エンジンは、エンジン始動時と、全開又はそれに近い状態での連続運転時とでは、エンジン各部の温度、および該温度分布状態が異なる。
このように、エンジン始動時と全開又はそれに近い状態での連続運転時とで、エンジン各部の温度および該温度分布状態が異なると、エンジンに微妙な変形が生じる場合がある。特に、シリンダボアの微妙な変形は、潤滑オイル消費量を低減させあるいはピストンラップ音対策を施したエンジンの場合、ピストンとシリンダ間のクリアランスを可及的に小さくしていることから、騒音等の発生が現れる場合がある。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みておこなわれたもので、始動時と全開又はそれに近い状態での連続運転時において、温度および温度分布の「ばらつき」が生じ難い、エンジンの冷却構造を具備した小型船舶を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下のような構成からなる小型船舶によって解決することができる。即ち、
本第１の発明にかかる小型船舶は、エンジンによって駆動されるウォータージェットポンプで推進するよう構成された小型船舶において、
前記エンジンのシリンダブロック部分を間接冷却構造とし、排気系統部分を直接冷却構造としたことを特徴とする。
【０００７】
しかして、このように構成された小型船舶によれば、エンジンのシリンダブロック部分が間接冷却構造となっているため、エンジン始動時と全開又はそれに近い状態での連続運転時における温度およびそれらの各温度分布の「ばらつき」が小さくなり、シリンダボアの変形を小さくすることができる。この結果、ピストンとシリンダ間のクリアランスを可及的に小さくすることができ、潤滑オイル消費量を低減させあるいはピストンラップ音対策を施することが容易となる。また、排気系部分は、直接冷却構造を採用して、冷却能力を大きくしているため、温度が高くなる排気系を有効に冷却することが可能となる。
【０００８】
また、前記小型船舶において、前記エンジンのシリンダヘッド部分を直接冷却構造とすると、排気ガスの通過により高温となるシリンダヘッド部分を有効に冷却することができる。
【０００９】
また、前記小型船舶において、前記間接冷却構造の一次冷却液をオイルとし、該オイルをオイルポンプによって閉循環路内を循環させるよう構成すると、オイル冷却により、シリンダブロック各部の温度分布の「ばらつき」を少なくするのに有効な構成となる。
【００１０】
また、前記小型船舶において、前記間接冷却構造の一次冷却液を冷却水とし、該冷却水を冷却水循環ポンプによって閉循環路内を循環させるよう構成してもよい。かかる場合には、冷却液として安価な水が利用できる。
【００１１】
また、前記小型船舶において、前記閉循環路として、エンジンの潤滑用循環路を利用し、オイルタンクからフィードポンプを介して、シリンダブロックへ供給し、しかる後、エンジンの要潤滑部を潤滑して、スカベンジポンプを介してオイルタンク内に還流させるよう構成すると、オイル循環用のオイルポンプを省略できる構成を実現できる。
【００１２】
また、前記小型船舶において、前記小型船舶がジェット推進型の小型船舶であって、前記閉循環路の一部に、熱交換器が設けられ、この熱交換器を、ジェット推進用のウォータージェットポンプのケーシングに付着（装着）するよう配置すれば、ウォータージェットポンプ内を流れる水によって熱交換が有効に実施されるとともに、部品点数を低減でき且つ安価に実施できる熱交換器となる。
【００１３】
また、前記小型船舶において、前記熱交換器が、ウォータージェットポンプのケーシングの底面に付着（装着）されていると、艇外から、つまり艇の底面側から熱交換器に近づくことができ、冷却液の交換を簡単にできる構成となる。
【００１４】
また、前記小型船舶において、前記熱交換器が付着（装着）されるウォータージェットポンプのケーシングから熱交換用フィンが突設されていると、より熱交換能力の高い熱交換器を簡単に実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかる小型船舶について、図面を参照しながら、具体的に説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態にかかる小型船舶のエンジンの冷却構造を概念的に示した模試図、図７は本発明の実施形態にかかる小型船舶の全体側面図、図８は図７の平面図である。
【００１７】
図７，図８において、Ａは船体で、この船体Ａは、ハルＨとその上方を覆うデッキＤから構成され、これらハルＨとデッキＤを全周で接続する接続ラインはガンネルラインＧと呼ばれ、この実施例では、このガンネルラインＧは、この小型船舶の喫水線Ｌより上方に位置している。
【００１８】
そして、前記デッキＤの中央よりやや後部には、図８に図示するように、船体Ａの上面に長手方向に延びる平面視において略長方形の開口部１６が形成され、図７，図８に図示するように、この開口部１６上方に騎乗用のシートＳが配置されている。
【００１９】
また、エンジンＥは、前記シートＳ下方のハルＨとデッキＤに囲まれた横断面形状が「凸」状の空間２０内に配置される。
この実施形態では、エンジンＥは、多気筒（この実施例では４気筒）の４サイクル式のエンジンＥで、図７に図示するように、エンジンＥのクランクシャフト２６が船体Ａの長手方向に沿うような向きで搭載されており、このクランクシャフト２６の出力端は、プロペラ軸２７を介して、インペラ２１が取着されているウォータージェットポンプＰのポンプ軸２１Ｓ側に、一体的に回転可能に連結されている。そして、このインペラ２１は、その外周方が、ポンプケーシング２１Ｃで覆われ、小型船舶の底面に設けられた吸水口１７から取り入れた水を吸水通路を介して取り込んで、ウォータージェットポンプＰで加圧・加速して、通水断面積が後方にゆくに従って小さくなったポンプノズル（噴出部）２１Ｒを通って、後端の噴射口２１Ｋから吐出して、推進力を得るよう構成されている。
【００２０】
また、図７において、２１ＶはウォータージェットポンプＰ内を通過する水を整流するための静翼である。また、図７，図８おいて、２４はバー型の操舵ハンドルで、このハンドル２４を左右に操作することによって、図８に一点鎖線で示すケーブル２５を介して、前記ポンプノズル２１Ｒ後方のステアリングノズル１８を左右に揺動させて、ウォータージェットポンプＰの稼働時に、艇を所望の方向に操舵できるよう構成されている。
【００２１】
また、図７に図示するように、前記ステアリングノズル１８の上後方には、水平に配置された揺動軸１９ａを中心に下方に揺動可能に、ボウル形状のリバース用のデフレクター１９が配置され、このデフレクター１９をステアリングノズル１８後方の下方位置へ揺動動作させることによって、ステアリングノズル１８から後方に吐出される水を前方に転向させて、後進できるよう構成されている。
【００２２】
また、図７，図８において、２２は後部デッキで、この後部デッキ２２には、開閉式のハッチカバー２９が設けられ、ハッチカバー２９の下方に小容量の収納ボックスが形成されている。また、図７あるいは図８において、２３は前部ハッチカバーで、このハッチカバー２３の下方には備品等を収納するボックス（図示せず）が設けられている。なお、図８において、Ｌｔはエンジンの回転数を操作するためのスロットルレバーであり、Ｅｐは排気マニフォルドＥｍ側からの排気ガスを外部に排出するための排気管である。
【００２３】
ところで、本発明の実施形態にかかる小型船舶である小型滑走艇では、図１に図示するような冷却構造を具備する。つまり、
図１に模示図的に図示するように、前記エンジンＥのシリンダブロックＣｂ内の冷却ジャケットには、エンジンＥとは別に設けられたオイルタンクＴｏから、オイルパイプＰ１を介して、オイルポンプＰｍによって、温度の低いオイルが圧送されるよう構成されている。そして、前記シリンダブロックＣｂを冷却して昇温したオイルは、オイルパイプＰ２を介して、前記オイルタンクＴｏへ戻される。このオイルパイプＰ２には、所定の温度以上で開くサーモスタット式のバルブＶが介装されている。
【００２４】
また、エンジンＥのシリンダヘッドＣｈへは、排気マニフォルドＥｍ内の冷却通路を介して、推進用の前記ウォータージェットポンプＰから、該ウォータージェットポンプＰから取水された温度の低い水が、冷却水として供給され、排気マニフォルドＥｍとシリンダヘッドＣｈを冷却するよう構成されている。そして、これら排気マニフォルドＥｍとシリンダヘッドＣｈを冷却した冷却水は、船外に排出されるよう構成されている。
【００２５】
また、前記オイルタンクＴｏからは、フィードポンプＰｆによって、オイルパイプＰ３を介して、エンジンＥの要潤滑部分Ｅａ、具体的には、例えば、クランクシャフトの複数の軸受け、ピストン下方のシリンダライナー等にオイルが潤滑されるよう構成されている。そして、エンジンＥの要潤滑部分Ｅａを潤滑したオイルは、スカベジポンプＰｓによって、オイルパイプＰ４を介して、前記オイルタンクＴｏに戻されるよう構成されている。
【００２６】
そして、前記オイルタンクＴｏは、内部に、冷却水が供給されるクーラ（オイルクーラ）Ｃｏが配置され、前述のように、エンジンＥのシリンダブロックＣｂを冷却し、また、エンジンＥの要潤滑部分Ｅａを潤滑して、昇温したオイルが冷却されるよう構成されている。前記クーラＣｏへは、前述したウォータージェットポンプＰから冷却水が供給され、冷却できるような構成になっている。この実施形態の場合には、前記クーラＣｏへは、前述した排気マニフォルドＥｍの冷却通路へ送られる途中の冷却水が供給されるよう構成されている。かかる構成の場合、冷却水の配管が少なくて済む点で好ましい実施形態となっている。
【００２７】
しかして、このように構成されている冷却構造を具備する小型滑走艇の場合、以下のように作用する。つまり、エンジンＥを始動した際には、前記サーモスタット式のバルブＶが「閉」になっているため、シリンダブロックＣｂは、速やかに温度上昇し、所定温度まで、例えば、９０℃まで昇温すると、前記バルブＶが「開」になって、前記オイルタンクＴｏから温度の低いオイルが供給され、このオイルによってシリンダブロックＣｂは冷却が開始される。また、前記オイルタンクＴｏ内のオイルは、前記クーラＣｏによって、効果的に冷却される。
【００２８】
一方、前記排気マニフォルドＥｍおよびシリンダヘッドＣｈは、エンジンＥが始動されると、直ちに、ウォータージェットポンプＰから冷却水が供給され、燃焼ガスによって短時間で温度上昇しようとする該排気マニフォルドＥｍおよびシリンダヘッドＣｈは有効に冷却される。
【００２９】
前述のように冷却される本冷却構造によれば、エンジンＥのシリンダブロックＣｂ部分がオイルを一次冷却液とした閉循環路（クローズド・ループ）式の間接冷却構造となっているため、エンジン始動時とスロットル全開又はそれに近い状態での連続運転時におけるエンジンＥ各部の温度およびそれらの各温度分布の「ばらつき」が小さくなる。
従って、シリンダボアの変形を小さくすることができ、この結果、ピストンとシリンダ間のクリアランスを可及的に小さくすることができる。この結果、潤滑オイル消費量を低減させあるいはピストンラップ音対策を施することが容易となる。また、エンジンＥのシリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍ等の排気系部分は、ウォータージェットポンプＰからの冷却水によるオープン・ループ式の直接冷却構造を採用し、冷却に使用した冷却水は船外に排出されるよう構成されているため、冷却能力が大きく、他の部分より温度が高くなろうとするシリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍ等の排気系を有効に冷却することができる。
（実施形態２）
また、前記実施形態（実施形態１）では、オイルタンクＴｏ内にクーラＣｏを配置して、一次冷却液であるオイルを冷却するよう構成しているが、これに代えて、図２に図示するように、オイルタンクＴｏからエンジンＥのシリンダブロックＣｂの冷却ジャケット側へオイルポンプＰｍによって送油するオイルパイプＰ３の途中に、オイルクーラＣｏを配置した構成としてもよい。具体的には、前記オイルクーラＣｏを、図５、図６に図示するように、ウォータージェットポンプＰの外周壁に接触するように設け、該ウォータージェットポンプＰの冷却能力を利用した構成とすると、無駄の少ない有機的な構成となる。なお、オイルクーラＣｏの内部は、接触面積が増加し滞留時間を増やして冷却能力を高めるために、図５，図６に図示するように、壁面に凹凸を形成して、オイルが流れる流路を蛇行させた構成とすることが好ましい。
かかる場合、前記オイルクーラＣｏをウォータージェットポンプＰの底部に配置した構成とすると、小型滑走艇の場合、船体の底面に配置されているポンプカバーを取り外せば、簡単にオイルクーラＣｏが船外に露呈し、オイルの交換あるいはクーラＣｏの点検にとって好ましい構成となる。
ところで、図２に図示するように、この実施形態の場合には、エンジンＥの要潤滑部分Ｅａへのオイルは、それほど温度が高くなることがないことから、前記クーラＣｏを経ることなく、オイルタンクＴｏとエンジンＥとの間の閉循環路を循環するよう構成されている。また、シリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍへの、ウォータージェットポンプＰからの冷却水による冷却の構造は、実施形態１の場合と同様に構成されている。図２において、図１と同じあるいは対応する構成については、同じ参照番号を付す。
（実施形態３）
また、別の実施形態（実施形態３）として、図３に図示するように構成してもよい。つまり、エンジンＥのシリンダブロックＣｂの一次冷却液として、パーマネントクーラ液を用いてもよい。かかる場合には、シリンダブロックＣｂの冷却ジャケットのみ、独立して冷却する冷却システムとなり、かかる場合にも、実施形態２と同じように、このパーマネントクーラ液を、ウォータージェットポンプＰの外周壁に接触するように設けたクーラＣｏによって冷却するよう構成することが、該ウォータージェットポンプＰの冷却能力を有効に利用した構成となる。この場合にも、この冷却システム内に、パーマネントクーラ液を循環させるためのポンプＰｍと、冷却液の循環をＯＮ−ＯＦＦするサーモスタット式のバルブＶが配置されている点では、実施形態１，２の場合と同様である。また、前記クーラＣｏの構成については、前記実施形態の場合と同様に、図５，図６に図示するよう構成されている。
そして、エンジンＥの要潤滑部分Ｅａへは、実施形態１の場合と同様に、オイルタンクＴｏからフィードポンプＰｆによって供給し、スカベジポンプＰｓによってエンジンＥ側からオイルタンクＴｏ側へ戻すよう構成されている。
また、エンジンＥのシリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍへは、ウォータージェットポンプＰから供給される水によって冷却されるよう構成している。また、前記オイルタンクＴｏは、内部に、ウォータージェットポンプＰから供給される水を通過させることによって、冷却するよう構成されたクーラＣｏが設けられている。なお、図３において、図１，図２と同じあるいは対応する構成については、同じ参照番号を付す。
（実施形態４）
また、別の実施形態（実施形態４）として、図４に図示するように構成してもよい。つまり、エンジンＥのシリンダブロックＣｂの冷却ジャケットと、エンジンＥの要潤滑部分Ｅａとを直列式に、オイルパイプＰ５によって接続するとともに、フィードポンプＰｆによって、オイルタンクＴｏからオイルパイプＰ６を介して、前記シリンダブロックＣｂの冷却ジャケットへ温度の低いオイルを供給し、しかる後に、このオイルをエンジンＥの要潤滑部分Ｅａに供給する。そして、エンジンＥの要潤滑部分Ｅａを冷却し終わったオイルは、オイルパイプＰ７を介して、スカベジポンプＰｓによって、オイルタンクＴｏ側に戻すよう構成されている。
また、エンジンＥのシリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍへは、ウォータージェットポンプＰからの冷却水で冷却するよう構成されている。そして、この冷却水を利用して、クーラＣｏで前記オイルパイプＰ７を通過するオイルを冷却するよう構成している。なお、図４において、図１〜図３と同じあるいは対応する構成については、同じ参照番号を付す。
【００３０】
そして、前述の実施形態２〜４の場合にも、実施形態１の場合と同様の作用効果を奏する。つまり、エンジンＥのシリンダブロックＣｂ部分がオイル（図３のに示す実施形態ではパーマネントクーラ液）を一次冷却液とした閉循環路（クローズド・ループ）式の間接冷却構造となっているため、エンジン始動時とスロットル全開又はそれに近い状態での連続運転時における温度およびそれらの各温度分布の「ばらつき」が小さくなる。
従って、シリンダボアの変形を小さくすることができ、この結果、ピストンとシリンダ間のクリアランスを可及的に小さくすることができることから、潤滑オイル消費量を低減させあるいはピストンラップ音対策を施することが容易となる。また、エンジンＥのシリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍ等の排気系部分は、ウォータージェットポンプＰからの冷却水によるオープン・ループ式の直接冷却構造を採用しているため、冷却能力が大きく、他の部分より温度が高くなろうとするシリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍ等の排気系を有効に冷却することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明にかかる小型船舶によれば、始動時とスロットルが全開又はそれに近い状態での連続運転時において、温度および温度分布の「ばらつき」が生じ難い。従って、燃料消費量およびオイル消費量の少ない、且つピストンのスラップの低い、小型船舶となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる小型船舶のエンジンの冷却構造を概念的に示した模示図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる小型船舶のエンジンの冷却構造を概念的に示した模示図である。
【図３】本発明の第３の実施形態にかかる小型船舶のエンジンの冷却構造を概念的に示した模示図である。
【図４】本発明の第４の実施形態にかかる小型船舶のエンジンの冷却構造を概念的に示した模示図である。
【図５】実施形態２および３に使用するウォータージェットポンプに付設されたクーラの構成を示す図で、（ａ）はウォータージェットポンプの横断面方向に断面した図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＶｃ−Ｖｃ矢視図である。
【図６】実施形態２および３に使用する図５とは別の実施形態にかかるウォータージェットポンプに付設されたクーラの構成を示す図で、（ａ）はウォータージェットポンプの横断面方向に断面した図、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のVIｃ−VIｃ矢視図である。
【図７】本発明の実施形態にかかるジェット推進型の小型船舶の全体側面図である。
【図８】図７に示す小型船舶の全体平面図である。
【符号の説明】
Ｅ……エンジン
Ｃｂ……シリンダブロック
Ｃｈ……シリンダヘッド
Ｅｍ……排気マニフォルド

Claims

エンジンによって駆動されるウォータージェットポンプで推進するよう構成された小型船舶において、
前記エンジンのシリンダブロック部分を間接冷却構造とし、該エンジンのシリンダヘッド部分および排気系統部分を直接冷却構造としたことを特徴とする小型船舶。
前記間接冷却構造の一次冷却液をオイルとし、該オイルをオイルポンプによって閉循環路内を循環させるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の小型船舶。
前記間接冷却構造の一次冷却液を冷却水とし、該冷却水を冷却水循環ポンプによって閉循環路内を循環させるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の小型船舶。
前記閉循環路として、エンジンの潤滑用循環路を利用し、オイルタンクからフィードポンプを介して、シリンダブロックへ供給し、しかる後、エンジンの要潤滑部を潤滑して、スカベンジポンプを介してオイルタンク内に還流させるよう構成したことを特徴とする請求項２記載の小型船舶。
前記小型船舶がジェット推進型の小型船舶であって、前記閉循環路の一部に、熱交換器が設けられ、この熱交換器が、ジェット推進用のウォータージェットポンプのケーシングに装着するよう配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１の項に記載の小型船舶。
前記熱交換器が、ウォータージェットポンプのケーシングの底面に付着されていることを特徴とする請求項５記載の小型船舶。
前記熱交換器が付着されるウォータージェットポンプのケーシングから熱交換用フィンが突設されていることを特徴とする請求項５又は６記載の小型船舶。