JP4017890B2

JP4017890B2 - 小型滑走艇

Info

Publication number: JP4017890B2
Application number: JP2002057569A
Authority: JP
Inventors: 義基松田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-03-04
Also published as: US6793546B2; JP2003254057A; US20030166363A1

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) 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】
小型滑走艇、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において、推進用エンジンは、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、エンジンに変形が生じてエンジン性能の低下等の影響を生じさせる。具体的には、エンジンに変形が生じるとシリンダ内壁面とピストンとの間のクリアランスが大きくなり、これらの間の摩擦が大きくなるとともに、シリンダ内壁に付着し気化していないガソリンがクランクケース側に移動してクランクケース内のオイルを薄める等の影響が生じる。とりわけ、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、前記摩擦の増大に関する影響が現れ易い場合がある。
【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、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滑走艇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滑走艇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滑走艇は、エンジンにより駆動されるウォータージェットポンプによって船体の底面に設けられた吸水口から船外の水を吸い込んで該ウォータージェットポンプで該水を加圧・加速して後方へ向けて噴射することによって推進するよう構成されるとともに、該ウォータージェットポンプの正圧域部分から船外の水を導いて該エンジンを冷却するよう構成された小型滑走艇において、
前記エンジン内の冷却経路を、
前記エンジンのシリンダヘッドへ冷却液を供給する第１の冷却経路と、該エンジンのシリンダブロックへ冷却液を供給する第２の冷却経路とに分けて、互いに独立して冷却液を供給して該エンジンを冷却するよう構成するとともに、
前記第２の冷却経路へ、排気管路のウォータージャケットを介して冷却液を供給するよう構成し、
前記第１の冷却経路の断面積と前記第２の冷却経路の断面積とを同じ位の断面積に構成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滑走艇によれば、エンジン内の冷却経路が、エンジンのシリンダヘッドへ冷却液を供給する第１の冷却経路とエンジンのシリンダブロックへ冷却液を供給する第２の冷却経路とに分けられて、互いに独立して供給するよう構成されていることから、発熱量の少ないエンジンのシリンダブロックへは、排気管路のウォータージャケットを経た、シリンダヘッド側に比べて温度の高い冷却液が供給されることから、エンジン全体の、つまりエンジンのシリンダヘッド部分とシリンダブロック部分の、温度分布を均一にすることが可能となる。このように構成すると、第１と第２の各冷却経路の断面積を実質上同じにすることが可能で、従って、加工上同じ寸法になるため、生産管理が容易等となる。
【０００８】
また、前記小型滑走艇において、前記排気管路のウォータージャケットが、排気マニフォルドのウォータージャケットであると好ましい構成となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかる小型滑走艇と参考例について、図面を参照しながら、具体的に説明する。
【００１０】
図１は小型滑走艇のエンジンの冷却構造を示す船体と該船体内部に搭載されているエンジンを示す横断面図、図８は本発明の実施形態にかかる小型滑走艇の全体側面図、図９は図８の平面図である。
【００１１】
図８，図９において、Ａは小型滑走艇の船体で、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と呼ばれる。図８において、Ｌは喫水線を示す。
【００１２】
そして、前記デッキＤの中央よりやや後部には、図９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８，図９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。
【００１３】
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、直立（シリンダが直立）して配置される。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８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。
【００１４】
また、図８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８，図９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９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。
【００１５】
また、図８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。
【００１６】
また、図８，図９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８あるいは図９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９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はエンジンＥに付設された排気マニフォルド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。
【００１７】
ところで、参考例１にかかる小型滑走艇では、図１あるいはその模示図的に示す図２に図示するような冷却構造を具備する。つまり、まず、全体を概略的に説明すると、図２に模式図的に図示するように、エンジンＥ内の冷却経路Ｐｐは、該エンジンＥのシリンダヘッドＣｈを冷却水で冷却する第１の冷却経路Ｐｐ１と、該エンジンＥのシリンダブロックＣｂへ冷却水を供給する第２の冷却経路Ｐｐ２とに分けて、互いに独立（分岐）して冷却するよう構成されている。
【００１８】
つまり、図２に図示するように、前記エンジンＥのシリンダヘッドＣｈ内は、該シリンダヘッドＣｈのウォータージャケットＷｊ２を形成する第１の冷却経路Ｐｐ１によって冷却されるよう構成されている。そして、この第１の冷却経路Ｐｐ１には、この実施形態の場合、排気マニフォルドＥｍ内の冷却通路と冷却水供給管路Ｐ１を介して、ウォータージェットポンプＰ側から船外の温度の低い冷却水が供給されるよう構成されている。そして、前記排気マニフォルドＥｍおよびシリンダヘッド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。
【００１９】
また、図２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内は、該シリンダブロックＣｂのウォータージャケットＷｊ３を形成する第２の冷却経路Ｐｐ２によって冷却されるよう構成されている。そして、この第２の冷却経路Ｐｐ２には、この実施形態の場合、冷却水分岐管路Ｐ２を介して、該シリンダブロックＣｂの側部に形成された入口へ、ウォータージェットポンプＰ側から船外の温度の低い冷却水が供給されるよう構成されている。そして、シリンダブロックＣｂ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。
【００２０】
そして、前記冷却水供給管路Ｐ１の基端と、前記冷却水分岐管路Ｐ２の基端は、共に、冷却水供給主管路Ｐｂの先端に接続されている。また、この冷却水供給主管路Ｐｂの基端は、前記ウォータージェットポンプＰ内の正圧域部分に連通して、該ウォータージェットポンプＰ内の加圧された冷却水が該冷却水供給主管路Ｐｂへ供給されるよう構成されている。
【００２１】
そして、この参考例１にかかる小型滑走艇では、前記冷却水分岐管路Ｐ２は、前記冷却水供給管路Ｐ１に比べて、通水断面積が小さく、具体的には、この実施形態では、略１／２程度の通水断面積になっている。また、前記冷却水供給主管路Ｐｂの通水断面積は、前記冷却水供給管路Ｐ１と前記冷却水分岐管路Ｐ２の各通水断面積を略合計した通水断面積、あるいはそれ以上の通水断面積になっている。
【００２２】
そして、前記第１の冷却経路Ｐｐ１について、具体的なエンジンＥに基づいて説明すると、図１に図示するように、前記冷却水供給管路Ｐ１を介して、排気マニフォルドＥｍに形成されたウォータージャケットＷｊ１の入口へ供給された冷却水は、該ウォータージャケットＷｊ１を通過してエンジンＥ頂部に位置するシリンダヘッドＣｈのウォータージャケットＷｊ２（第１の冷却経路Ｐｐ１）の下端部の入口部分に達して、該シリンダヘッドＣｈ内に形成されている第１の冷却経路Ｐｐ１であるウォータージャケットＷｊ２を流れて、シリンダヘッドＣｈの上端部に形成されている該ウォータージャケットＷｊ２の出口部分Ｗｊ７から、エンジンＥの外に排出されるよう構成されている。
【００２３】
また、前記第２の冷却経路Ｐｐ２について、具体的なエンジンＥに基づいて説明すると、図１に図示するように、前記冷却水分岐管路Ｐ２を介して、エンジンＥの上下方向の中央位置、この実施形態ではシリンダブロックＣｂの中央位置にに形成された入口に供給された冷却水は、該シリンダブロックＣｂ内に形成されているウォータージャケットＷｊ３（第２の冷却経路Ｐｐ２）を流れて、シリンダブロックＣｂの上端部に形成されている該ウォータージャケットＷｊ３の出口部分Ｗｊ８から、エンジンＥの外に排出されるよう構成されている。
【００２４】
一般に、前記エンジンＥの外に排出された冷却水は、図示しない排水管路を経て、船外に排出される。例えば、前記ウォータージェットポンプＰ内の負圧域に先端が連結された図示しない冷却水排出管路を経て、該ウォータージェットポンプＰを介して船外に排出される。
【００２５】
しかして、このように構成された本参考例１にかかる小型小型滑走艇の場合、ウォータージェットポンプＰ側から供給される温度の低い冷却水は、前記冷却水供給主管路Ｐｂを通って、前記冷却水供給管路Ｐ１を経て、前記排気マニフォルドＥｍに形成されたウォータージャケットＷｊ１の入口へ流れ、該ウォータージャケットＷｊ１を通過することによって、該排気マニフォルドＥｍおよびその内部を通過する排気ガスを冷却する。そして、前記排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ１を冷却した冷却水は、該ウォータージャケットＷｊ１から、シリンダヘッドＣｈのウォータージャケットＷｊ２（第１の冷却経路Ｐｐ２）の下端部の入口部分へ供給され、該シリンダヘッドＣｈ内に形成されているウォータージャケットＷｊ２（第１の冷却経路Ｐｐ１）を通過する。この際、該シリンダヘッドＣｈを、つまり燃焼室の上端部の壁面の吸気および排気バルブの周辺等を冷却する。そして、このシリンダヘッドＣｈ部分を冷却した冷却水は、シリンダヘッドＣｈの上端部に形成されている該ウォータージャケットＷｊ２の出口部分Ｗｊ７から、エンジンＥの外に排出される。一方、前記冷却水供給主管路Ｐｂ（図２参照）を介して供給される冷却水の一部は、図１あるいは図２に図示する、前記冷却水分岐管路Ｐ２を介して、前記シリンダブロックＣｂの中央位置にに形成された入口に供給され、該シリンダブロックＣｂ内に形成されているウォータージャケットＷｊ３（第２の冷却経路Ｐｐ２）を流れて、該シリンダブロックＣｂを冷却する。この際、第２の冷却経路である該シリンダブロックＣｂのウォータージャケットＷｊ３の通水断面積は、前記第１の冷却経路Ｐｐ１であるシリンダヘッドＣｈのウォータージャケットＷｊ２の通水断面積に比べて、小さくなっていることから、シリンダブロックＣｂは前記シリンダヘッドＣｈ側ほどに冷却されることはない。
【００２６】
このため、エンジンＥにおいて、温度の高い、シリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍは、それらの内部に形成されたウォータージャケットを流れる冷却水によって大きな熱量が奪われ、一方、エンジンＥにおいて比較的温度の低い、シリンダブロックＣｂは、そこを流れる冷却水によって、シリンダヘッドＣｈおよび排気マニフォルドＥｍに比べて、より小さい熱量が奪われることになる。従って、エンジンＥの各部は、略均等に冷却されることになり、エンジン各部の温度および該温度分布状態がより均一化される結果、温度分布の違いによるエンジンＥの変形を小さくすることができる。なお、図１，図２において、ＣｃはエンジンＥのクランクケースである。
（実施形態）
ところで、前記参考例１では、排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ１を通過した冷却水を、エンジンＥのシリンダヘッドＣｈ側へ供給するよう構成しているが、本発明にかかる実施形態では、図３に図示するように、該排気マニフォルドＥｍに供給される冷却水をシリンダブロックＣｂ内のウォータージャケットＷｊ３内に供給するよう構成するとともに、エンジンＥのシリンダヘッドＣｈ側へは、冷却水供給管路Ｐ１から冷却水を直接供給するよう構成することも望ましい構成となる。かかる構成では、冷却水分岐管路Ｐ２の通水断面積を、冷却水供給管路Ｐ１の通水断面積の１／２以上であって該冷却水供給管路Ｐ１の通水断面積と同じ位にしてもよい。つまり、排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ１を通過することによって温度が上昇した冷却水がシリンダブロックＣｂ側に供給され、一方、シリンダヘッドＣｈへは冷却水供給管路Ｐ１から、前記シリンダブロックＣｂ側に供給されるものに比べて温度の低い、冷却水が供給されるためである。特に、エンジン始動時に、排気ガスによってシリンダヘッドＣｈ部分と排気マニフォルドＥｍの温度は急速に上昇する。これに対して、シリンダブロックＣｂは、前記シリンダヘッドＣｈ部分と排気マニフォルドＥｍ部分ほど急速には温度上昇しない。しかし、このシリンダブロックＣｂ部分には、排気ガスによって加温された排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ１を通過し加温された冷却水が供給され、一方、前記シリンダヘッドＣｈ側には加温されていない温度のより低い冷却水が供給されるため、エンジン始動時にも、エンジンＥの各部位の温度分布が従来のものに比べて、より均一になる。
【００２７】
さらに、かかる構成では、シリンダヘッドＣｈ内を通過する吸気が温度の低い冷却水によって参考例１の場合に比べてさらに冷却されるため、燃焼室内へ供給される混合気の充填率が高めることができる点においても、有利な構成となる。なお、図３において、Ｐｂは冷却水供給主管路であり、Ｃｃはクランクケース、２７はプロペラ軸、２１Ｒはポンプノズルである。
（参考例２）
また、別の参考例としては、図４に模式図的に図示するように、ウォータージェットポンプＰから冷却水供給主管路Ｐｂを経て、排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ1 に供給され、次に、排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ1 から、冷却水供給管Ｐａを介して、一方は、冷却水供給管路Ｐ１を介してシリンダヘッドＣｈの第１の冷却経路Ｐｐ１であるウォータージャケットＷｊ２に、且つ、他方は、冷却水分岐管路Ｐ２を介して、シリンダブロックＣｂの第２の冷却経路Ｐｐ２であるウォータージャケットＷｊ３に供給されるよう構成してもよい。かかる場合には、参考例１の場合と同じく、冷却水分岐管路Ｐ２の通水断面積を、冷却水供給管路Ｐ１の通水断面積に比べて小さく、例えば、１／２程度の通水断面積にすることが望ましい構成となる。
（参考例３）
別の参考例として、図５に図示するように、前記シリンダヘッドＣｈの第１の冷却経路Ｐｐ１となるウォータージャケットＷｊ２と前記シリンダブロックＣｂの第２の冷却経路Ｐｐ２となるウォータージャケットＷｊ３の両方を、各独立した二つの閉回路を形成するよう構成して、該二つの閉回路内をそれぞれ冷却液（水、あるいはオイル等の冷却媒体）を巡回させるようにして、該二つの閉回路内に、図５に図示するように共通の熱交換器Ｅｃを配置して、あるいは図示しないが単独の熱交換器を配置して、該熱交換器Ｅｃ内に、前記ウォータージェットポンプＰからの冷却水を導いて、該熱交換器Ｅｃ内を通過する前記冷却液を冷却水で冷却するよう構成してもよい。かかる実施形態においても、前記第２の冷却経路Ｐｐ２の通液断面積を第１の冷却経路Ｐｐ１の通液断面積より小さい通液断面積にすることによって、前記参考例の場合と同じ作用効果を得ることができる。
（参考例４）
また、前記参考例３のような閉回路の変形実施形態として、図６に図示するように、シリンダブロックＣｂの第２の冷却経路Ｐｐ２となるウォータージャケットＷｊ３への冷却液を、熱交換器Ｅｃから、排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ1 を経由して供給し、一方、シリンダヘッドＣｈの第１の冷却経路Ｐｐ１となるウォータージャケットＷｊ２へは直接冷却液を供給するよう構成してもよい。かかる構成では、閉回路特有の作用効果の他に、前記実施形態と共通する構成に起因した、つまり、シリンダブロックＣｂ側には排気マニフォルドＥｍで加温された冷却液を供給し、シリンダヘッドＣｈ側にはより温度の低い冷却液を直接熱交換器Ｅｃから導く構成に起因した、作用効果を得ることができる。なお、前記実施形態，参考例３等と対応する構成については、対応する参照符号を付している。
（参考例５）
また、前記参考例３のような閉回路の変形例として、図７に図示するように、熱交換器Ｅｃから、排気マニフォルドＥｍのウォータージャケットＷｊ1 を経由して、シリンダヘッドＣｈの第１の冷却経路Ｐｐ１となるウォータージャケットＷｊ２と、シリンダブロックＣｂの第２の冷却経路Ｐｐ２となるウォータージャケットＷｊ３へ、それぞれ並列的（独立的）に冷却液を供給するよう構成してもよい。かかる構成では、閉回路特有の作用効果の他に、前記参考例２と共通する構成に起因した作用効果を得ることができる。なお、前記参考例２、３等と対応する構成については、対応する参照符号を付している。
【００２８】
【発明の効果】
本発明にかかる小型滑走艇によれば、エンジン各部の温度分布の「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、しかもピストンのスラップ音の低い、小型滑走艇となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】小型滑走艇のエンジンの冷却構造を示す船体と該船体内部に搭載されているエンジンを示す横断面図である。
【図２】図１に示す小型滑走艇に搭載される参考例１にかかる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】本発明の実施形態にかかる小型滑走艇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】参考例２にかかる小型滑走艇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】参考例３にかかる小型滑走艇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６】参考例４にかかる小型滑走艇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７】参考例５にかかる小型滑走艇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８】本発明の実施形態にかかるジェット推進型の小型滑走艇の全体側面図である。
【図９】図８に示す小型滑走艇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
Ｐｐ１……第１の冷却経路
Ｐｐ２……第２の冷却経路

Claims

エンジンにより駆動されるウォータージェットポンプによって船体の底面に設けられた吸水口から船外の水を吸い込んで該ウォータージェットポンプで該水を加圧・加速して後方へ向けて噴射することによって推進するよう構成されるとともに、該ウォータージェットポンプの正圧域部分から船外の水を導いて該エンジンを冷却するよう構成された小型滑走艇において、
前記エンジン内の冷却経路を、
前記エンジンのシリンダヘッドへ冷却液を供給する第１の冷却経路と、該エンジンのシリンダブロックへ冷却液を供給する第２の冷却経路とに分けて、互いに独立して冷却液を供給して該エンジンを冷却するよう構成するとともに、
前記第２の冷却経路へ、排気管路のウォータージャケットを介して冷却液を供給するよう構成し、
前記第１の冷却経路の断面積と前記第２の冷却経路の断面積とを同じ位の断面積に構成したことを特徴とする小型滑走艇。
前記排気管路のウォータージャケットが、排気マニフォルドのウォータージャケットであることを特徴とする請求項１記載の小型滑走艇。