JP4440194B2 - ジェット推進艇 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルによりジェット水流を噴射することにより推進力を得るとともに、このノズルを左右に揺動させて艇体を旋回させることができるジェット推進艇に関する。

ジェット推進艇は、ジェット水流を噴射して推進力を得るとともに、このジェット水流の噴射方向を変えることにより艇体の方向を変えるように構成されている。従って、ジェット水流が噴射されていないと、方向転換をすることができない。このようなジェット推進艇に搭乗している操縦者は、障害物を回避する場合に、艇速を落とす操作とともにハンドルを切って艇体の方向転換をする傾向にある。艇速を落とす操作、すなわち、スロットルレバーを戻してスロットルバルブを閉じると、ジェット水流も噴射されず方向転換ができなくなる。そのため、ジェット推進艇においては、スロットルバルブが全閉されても、旋回操作が行われているときは艇体の方向転換のためのジェット水流の噴射を維持するように構成する必要がある。

スロットルバルブが全閉されるとともにハンドルが切られているときにジェット水流による推進力を維持するための方法としては、スロットルバルブを閉じる操作がされたとしても、所定時間だけスロットルバルブを開いておくことにより、ジェット水流を噴射させるように構成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３０３１７０号公報

しかしながら、スロットルバルブを閉じる操作と同時に旋回操作が行われた時に、スロットルバルブを所定時間だけ開放させておくという構成にすると、燃料噴射装置の構造が複雑となり、また、それらを制御するための制御装置も複雑となるという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、スロットルバルブを閉じる操作と同時に行われる旋回操作に応じた推進力を維持することができるジェット推進艇を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るジェット推進艇は、エンジンによりジェット水流を噴射し、このジェット水流により推進力を得るとともに、ジェット水流の噴射方向を変えて旋回制御を行うものであり、エンジンに空気を供給するための吸気管と、この吸気管に設けられ、空気の量を調整するスロットルバルブと、吸気管に設けられ、スロットルバルブをバイパスする補助吸気通路と、補助吸気通路を開閉する補助吸気バルブと、エンジンの回転数を検出する回転数センサーと、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサーと、ハンドル操作に応じてジェット水流の噴射方向を変えるステアリング機構と、ハンドルが直線走行位置から旋回操作されたことを検出する転舵検出機構と、補助吸気バルブの開閉を制御するコントロールユニットとを有して構成される。そして、コントロールユニットが、回転数センサーにより検出された回転数が所定の閾値以上のときの補助吸気バルブの開度を、エンジンをアイドル回転させているときの補助吸気バルブの開度より大きくなるように制御する。

そして、コントロールユニットが、前記回転数が閾値以上であるときに、スロットルセンサーによりスロットルバルブの開度が全閉あるいは所定値以下となったスロットルオフを検出し、且つ、所定時間内に転舵検出機構によりハンドルが旋回操作されたことを検出すると、現在の補助吸気バルブの開度を維持するように制御する。

このとき、コントロールユニットが、転舵検出機構によりハンドルが直線走行位置に戻されたことを検出すると、補助吸気バルブの開度を、所定の減少率で減少させてエンジンをアイドル回転させる開度になるように制御することが好ましい。あるいは、コントロールユニットが、回転数が閾値以上であるときに、スロットルバルブの開度が全閉あるいは所定値以下となったスロットルオフを検出し、且つ、所定時間内にハンドルが旋回操作されたことを検出して現在の補助吸気バルブの開度を維持した場合に、スロットルオフから所定の維持時間を経過した後、補助吸気バルブの開度を所定の減少率で減少させて、アイドル回転数のときの開度になるように制御することが好ましい。

なお、このようなジェット推進艇において、前記回転数が閾値以上であるときに、コントロールユニットが、スロットルセンサーによりスロットルバルブの開度が全閉あるいは所定値以下となったスロットルオフを検出し、且つ、転舵検出機構によりハンドルが略直線走行位置にあることを検出したときには、スロットルオフから所定時間の経過後、補助吸気バルブの開度を、暫時減少させてエンジンをアイドル回転させる開度になるように制御することが好ましい。

本発明に係るジェット推進艇を以上のように構成すると、エンジンをアイドル運転するために空気を供給する補助吸気通路に補助吸気バルブを設けて開度を制御することにより、簡単な構造で旋回のための推進力を維持する制御（これを「ＯＴＳ制御」と呼ぶ）を行うことができる。また、エンジンの回転数が所定の閾値以上のときに補助吸気バルブの開度を大きくしておくことにより、スロットルバルブが急閉されてもエンジン回転数がアイドル回転数を大幅に下回ることを防止することができる。

また、スロットルバルブが閉じられるとともにハンドルが切られたときに、その時点の補助吸気バルブの開度が維持されるため、旋回に必要な推進力を得るための特別な装置を必要とせず、ＯＴＳ制御への移行をスムーズに行うことができる。さらに、スロットルオフから所定時間内の転舵操作が検出されるため、スロットルバルブを閉じる操作とハンドルを切る操作の間のタイムラグを吸収することができる。

このとき、ハンドルが直進走行位置に戻されたときに、補助吸気バルブの開度を所定の減少率で小さくすることにより、ＯＴＳ制御からの離脱をスムーズに行うことができる。あるいは、スロットルオフを検出し、且つ、所定時間内にハンドルが旋回操作されたことを検出して現在の補助吸気バルブの開度を維持したときに、スロットルオフから所定の維持時間を経過した後、そこから、所定の減少率で小さくすることにより、必要な旋回を終了後、エンジン回転数が自動的にアイドル回転数まで低下するので、操縦者がスロットルバルブを閉じた意図に近い操縦感覚を得ることができる。

また、スロットルバルブの開度が全閉あるいは所定値以下となり、且つ、ハンドルが切られていないときに、エンジン回転数をフィードバックしてアイドル回転数になるように補助吸気バルブの開度を小さくするように制御することにより、エンジンをアイドル回転へスムーズに移行することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係るジェット推進艇の全体構成について、図１および図２を用いて説明する。ジェット推進艇１は、艇体２を有し、この艇体２の内部に、前方部分に設けられた燃料タンク３、燃料タンク３の後方に設けられたエンジン４、エンジン４の後方に設けられたポンプ室５、ポンプ室５に設けられたジェット推進機６、および、エンジン４に吸気側が取り付けられ、ポンプ室５に排気側が取り付けられた排気ユニット７を有して構成される。また、エンジン４の上方には、ステアリング機構１２が設けられ、このステアリング機構１２の後方で艇体２の上部にシート１３が設けられている。このジェット推進艇１は、シート１３に座った操縦者がステアリング機構１２を操作して走行される。

ジェット推進機６は、艇体２の底部に開口した吸水口８ａと連通して内部を後方に向かって延び、艇体２の後端部で開口するように形成された空間を有するハウジング部８、このハウジング部８の空間内に回転自在に配設されたインペラ９、および、ハウジング部８の後端開口部８ｂに取り付けられた操舵管１０から構成されている。インペラ９はエンジン４の駆動軸４ａに連結されており、エンジン４を駆動してインペラ９を回転させることにより、吸水口８ａから吸引した水を操舵管１０から艇体２の後方へジェット水流として噴射して推進力を得るように構成されている。

ステアリング機構１２は、艇体２に回転自在に取り付けられたステアリングシャフト１５、ステアリングシャフト１５の上端に取り付けられたハンドル１６、ハンドル１６の左右端部に取り付けられた左右のハンドルグリップ１７Ｒ，１７Ｌ、右のハンドルグリップ１７Ｒの内端側に取り付けられたスロットルレバー１８、および、ステアリングシャフト１５の下端に取り付けられた転舵検出機構１９から構成される。

操舵管１０は、ハウジング部８に対して左右方向に揺動可能に取り付けられており、ステアリング機構１２のハンドル１６を直線走行位置から左右いずれかの方向に切る操作することによりこの操舵管１０を左右に揺動させてジェット水流の噴射方向を変えることにより、艇体２の旋回方向をコントロールする。なお、ハウジング部８の後端部には上下に揺動可能にリバースバスケット１１が取り付けられており、ステアリング機構１２の近傍の艇体２に設けられた操作ノブ１４を操作することにより、リバースバスケット１１を後方に揺動させて操舵管１０に後方から被せるように位置させて、操舵管１０から噴射されたジェット水流をこのリバースバスケット１１で前方斜め下方に流して艇体２をバックさせることができる。

次に、図３を用いて、このジェット推進艇１のエンジン４に燃料を噴射する燃料噴射装置２０の構成について説明する。燃料噴射装置２０は、一端がエンジン４の吸気口に接続された吸気管２１、吸気管２１の他端に配設されたエアクリーナ２２、吸気管２１に配設され吸気量を調整するスロットルバルブ２３、スロットルバルブ２３の近傍に配設されこのスロットルバルブ２３をバイパスするように吸気管２１に設けられた補助吸気通路２４、補助吸気通路２４に設けられた補助吸気バルブ２５、および、吸気管２１におけるエンジン４の吸気口近傍に設けられたインジェクタ２６から構成される。補助吸気バルブ２５は、ステップモータ（２相励磁型）２７に連結されており、このステップモータ２７の回転に応じて補助吸気バルブ２５を弁座２８に向けて前進あるいは後退させることにより、補助吸気通路２４が開閉される。このような構成の燃料噴射装置２０により、エアクリーナ２２を通過した空気が、スロットルバルブ２３および補助吸気バルブ２５で流量の調整が行われ、インジェクタ２６から噴射された燃料と混合されてエンジン４に供給される。

この燃料噴射装置２０において、スロットルバルブ２３の開度は、ステアリング機構１２のスロットルレバー１８により調整される。また、インジェクタ２６の燃料噴射量やタイミング等はエンジン制御装置（以下、ＥＣＵ２９」と呼ぶ）により制御される。なお、スロットルバルブ２３が閉じられている状態でもエンジン４が運転（アイドル運転）可能なように、補助吸気バルブ２５は所定の開度だけ開けられており（この開度を「アイドル開度」と呼ぶ）、スロットルバルブ２３が全閉状態でも、補助吸気通路２４からエンジン４に空気が供給されるように構成されている。

以上のように構成されたジェット推進艇１には、走行中にスロットルバルブ２３を全閉したときでも旋回のために必要な所定のジェット水流を維持するＯＴＳ（Off Throttle Steering system）制御装置３０が搭載されており、これについて説明する。ＯＴＳ制御装置３０は、ＥＣＵ２９、転舵検出機構１９、スロットルバルブ２３の開度ＴＨを検出するスロットルセンサー３１、エンジン４の回転数Ｎeを検出する回転数センサー３２、ステップモータ２７、および、表示装置３３から構成され、スロットルバルブ２３の開度ＴＨとステアリング機構１２のハンドル１６が旋回操作されているか否かにより、必要に応じてステップモータ２７を制御して補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨを変えることにより、所定のジェット水流を維持するものである。なお、ＥＣＵ２９によりＯＴＳ制御が行われているときは、表示装置３３に運転情報として表示される。

ここで、転舵検出機構１９は、ステアリングシャフト１５の下端に取り付けられたスイッチカム１９ａと、このスイッチカム１９ａにより押圧されるスイッチ１９ｂとから構成され、ハンドル１６が略直線走行位置から左右いずれかの方向に切られてステアリングシャフト１５が左右いずれかの方向に所定の角度以上回転するとスイッチカム１９ａによりスイッチ１９ｂが押圧され、その出力（以下、「転舵信号ＳＷ」と呼ぶ）がＥＣＵ２９に入力される。

それでは、図４を用いて、ＥＣＵ２９によるＯＴＳ制御について説明する。ＥＣＵ２９は、図４に示すＯＴＳ処理Ｓ１００を所定の時間間隔で繰り返し実行しており、エンジンの回転数Ｎe、スロットルバルブ２３の開度ＴＨ、および、転舵検出機構１９の転舵信号ＳＷによりステップモータ２７の位置（すなわち、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨ）を制御する。

ＯＴＳ処理Ｓ１００が実行されると、まず、エンジン回転数Ｎeが所定の閾値Ｎth以上であるか否かが判断され（ステップＳ１０１）、エンジン回転数Ｎeが閾値Ｎthより小さいときは、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨはアイドル開度Ｌｏに制御され（ステップＳ１０２）、一回の処理が終了する。また、ステップＳ１０１で、エンジン回転数Ｎeが閾値Ｎth以上であるときは、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨはアイドル開度Ｌｏより大きい開度（これを「走行開度Ｈｉ」と呼ぶ）に制御される（ステップＳ１０３）。そして、スロットルバルブ２３が全閉であるか、すなわち、スロットルバルブ２３の開度ＴＨが０であるか否かが判断され（ステップＳ１０４）、開度ＴＨが０でないときはそのまま一回の処理を終了する。また、ステップＳ１０４で開度ＴＨが０であるときは、転舵信号ＳＷがオンか否か（ステアリング機構１２が所定の角度以上切られているか否か）が判断される（ステップＳ１０５）。なお、スロットルバルブ２３の状態は、開度ＴＨが所定値以下であるときに全閉であると判断するように構成しても良い。

このステップＳ１０５において、転舵信号ＳＷがオンであるときは、転舵信号ＳＷがオフになるまで待ち（ステップＳ１０６）、転舵信号ＳＷがオフになると（ハンドル１６が略直進走行位置に戻されると）、所定の減少率で補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨをアイドル開度Ｌｏまで減少させ（ステップＳ１０７）、一回の処理が終了する。一方、ステップＳ１０５において、転舵信号ＳＷがオフであるときは、エンジン４の回転数Ｎeをフィードバックしながら補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨを制御して（これを「アイドルフィードバック制御」と呼ぶ）、回転数Ｎeをアイドル回転数Ｎ0にまで戻すように、すなわち、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨがアイドル開度Ｌｏに戻され（ステップＳ１０８）、一回の処理が終了する。

それでは、このようなＯＴＳ制御を行うときのエンジン４の状態について説明する。まず、図５を用いて、スロットルバルブ２３が閉じられるとともに、ハンドル１６が切られてステアリングシャフト１５が所定の角度以上回転された場合について説明する。エンジン４が始動した状態で、且つ、スロットルバルブ２３が閉じた状態（ＴＨ＝０）においては、エンジン４がアイドル回転数Ｎ0で回転しており、このとき補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨはＬｏに設定されている（時刻ｔ0）。

時刻ｔ1において、スロットルバルブ２３が開かれると、それに応じてエンジン回転数Ｎeが上昇し、閾値Ｎth以上になったところで補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨが走行開度Ｈｉに設定される。その結果、エンジン４は回転数Ｎ2で回転する。そして、時刻ｔ2において、スロットルバルブ２３を全閉するとともにハンドル１６を切ると、転舵信号ＳＷがオンになる。このとき、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨは走行開度Ｈｉに維持されるため、エンジン４はアイドル回転数Ｎ0よりは大きい回転数Ｎ1で回転する。そのため、操舵管１０からはジェット水流が噴射され、艇体２を旋回させることができる。さらに、時刻ｔ3において、ハンドル１６を略直線走行位置に戻すと、転舵信号ＳＷがオフになり、所定の減少率で開度ＢＴＨがアイドル開度Ｌｏに戻されるので、エンジン４がアイドル運転状態となり時刻ｔ4において推進力が０になって、艇体２が停止する。

このように、エンジン回転数Ｎeが所定の閾値Ｎth以上となっているときに、補助吸気バルブ２５をアイドル開度Ｌｏより大きい走行開度Ｈｉにすることにより、スロットルバルブ２３が急激に閉じられたとしても、補助吸気通路２４を介してアイドル回転時よりも多い空気が供給されるため、エンジン回転数Ｎeがアンダーシュートしてアイドル回転数Ｎ0を大幅に下回ることはなく、エンジンストップを防止し、エンジン４を安定して運転することができる。

また、旋回操作されたハンドル１６が略直線走行位置に戻されるまで補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨを走行開度Ｈｉに維持することにより、特別な装置を必要とせずに、艇体２の旋回に必要なジェット水流を得ることができる。このとき、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨがアイドル開度Ｌｏであるとすると、スロットルバルブ２３を閉じることによりアイドル回転数Ｎ0まで落ちたエンジン４の回転数Ｎeを、旋回に必要な回転数Ｎ1まで上昇させるために補助吸気バルブ２５を開く制御が必要となりタイムラグが発生するが、上述のように、補助吸気バルブ２５は走行開度Ｈｉに設定されているため、ＯＴＳへの移行をスムーズに行うことができる。さらに、スロットルバルブ２３が全閉されたときは、徐々に補助吸気バルブ２５の開度をアイドル開度Ｌｏまで戻すことにより、ＯＴＳモードからの離脱をスムーズに行うことができる。

次に、図６を用いて、スロットルバルブ２３が閉じられたが、ハンドル１６が旋回操作されていない場合について説明する。なお、時刻ｔ2までは、図５の場合と同様であるため、時刻ｔ2以降の状態について説明する。

時刻ｔ2でスロットルバルブ２３が全閉されると、転舵信号ＳＷはオフであるため（ハンドル１６が切られていないため）、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨはアイドルフィードバック制御により、エンジン回転数Ｎeをフィードバックしてアイドル回転数Ｎ0になるように制御されるため、アイドル開度Ｌｏになる。なお、ステップＳ１０５において、図６（ｃ）に示すように、スロットルバルブ２３が閉じられるとすぐに転舵信号ＳＷがオンであるかを判断するのではなくて、所定の時間Δｔだけ待つ（時刻ｔ3′から開始する）ように構成すると、スロットルバルブ２３を閉じる操作とハンドル１６を切る操作の間のタイムラグを吸収することができる。

このように、ハンドル１６が切られておらず、旋回のための推進力が不要な場合でも、アイドルフィードバック制御によりエンジン４の回転数Ｎeをアイドル回転数Ｎ0になるように、補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨを制御することにより、エンジン回転数Ｎeのアンダーシュートを防止してスムーズに移行させることができる。

なお、図４に示したＯＴＳ処理Ｓ１００は、ステップＳ１０６において、ハンドル１６が略直線走行位置に戻されるまで補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨを走行開度Ｈｉに維持するように構成したが、ハンドル１６の状態に拘わらず、所定の時間が経過したときに補助吸気バルブ２５の開度ＢＴＨをアイドル開度Ｌｏまで減少させるように構成することも可能である。このような構成によると、必要な旋回を終了後、エンジン４の回転数Ｎeがアイドル回転数Ｎ0まで自動的に低下するので、操縦者がスロットルレバー１８を戻してスロットルバルブ２３を閉じた意図に近い操縦感覚を得ることができる。

以上のように、ジェット推進艇１のエンジン４をアイドル運転するための補助吸気通路２４に補助吸気バルブ２５を設けて開度を制御することにより、簡単な構造でＯＴＳ制御を行うことができる。

本発明に係るジェット推進艇の側面図である。 本発明に係るジェット推進艇の平面図である。 ＯＴＳ制御装置のブロック図である。 ＯＴＳ制御の処理を示すフローチャートである。 スロットルバルブが閉じられ、且つ、ステアリングが切られたときのＯＴＳ制御を説明する説明図であり、（ａ）はスロットルバルブの開度を示す図であり、（ｂ）は転舵信号の状態を示す図であり、（ｃ）は補助吸気バルブの開度を示す図であり、（ｄ）はエンジンの回転数を示す図である。 スロットルバルブが閉じられ、且つ、ステアリングが切られていないときのＯＴＳ制御を説明する説明図であり、（ａ）はスロットルバルブの開度を示す図であり、（ｂ）は転舵信号の状態を示す図であり、（ｃ）は補助吸気バルブの開度を示す図であり、（ｄ）はエンジンの回転数を示す図である。

符号の説明

１ ジェット推進艇
４ エンジン
１２ ステアリング機構
１５ ステアリングシャフト
１９ 転舵検出機構
２１ 吸気管
２３ スロットルバルブ
２４ 補助吸気通路
２５ 補助吸気バルブ
２９ ＥＣＵ（コントロールユニット）
３１ スロットルセンサー
３２ 回転数センサー

Claims (4)

1. エンジンによりジェット水流を噴射し、前記ジェット水流により推進力を得るとともに、前記ジェット水流の噴射方向を変えて旋回制御を行うジェット推進艇であって、
   前記エンジンに空気を供給するための吸気管と、
   前記吸気管に設けられ、前記空気の量を調整するスロットルバルブと、
   前記吸気管に設けられ、前記スロットルバルブをバイパスする補助吸気通路と、
   前記補助吸気通路を開閉する補助吸気バルブと、
   前記エンジンの回転数を検出する回転数センサーと、
   前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサーと、
   ハンドル操作に応じて前記ジェット水流の噴射方向を変えるステアリング機構と、
   前記ハンドルが直線走行位置から旋回操作されたことを検出する転舵検出機構と、
   前記補助吸気バルブの開閉を制御するコントロールユニットとを有して構成され、
   前記コントロールユニットが、
   前記回転数センサーにより検出された前記回転数が所定の閾値以上のときの前記補助吸気バルブの開度を、前記エンジンをアイドル回転させているときの前記補助吸気バルブの開度より大きくなるように制御し、
   前記回転数が前記閾値以上であるときに、前記スロットルセンサーにより前記スロットルバルブの開度が全閉あるいは所定値以下となったスロットルオフを検出し、且つ、所定時間内に前記転舵検出機構により前記ハンドルが旋回操作されたことを検出すると、現在の前記補助吸気バルブの開度を維持するように制御することを特徴とするジェット推進艇。
2. 前記コントロールユニットが、
   前記転舵検出機構により前記ハンドルが直線走行位置に戻されたことを検出すると、
   前記補助吸気バルブの開度を、所定の減少率で減少させて前記エンジンをアイドル回転させる開度になるように制御することを特徴とする請求項１に記載のジェット推進艇。
3. 前記コントロールユニットが、
   前記回転数が前記閾値以上であるときに、前記スロットルオフを検出し、且つ、前記所定時間内に前記ハンドルが旋回操作されたことを検出して現在の前記補助吸気バルブの開度を維持した場合に、前記スロットルオフから所定の維持時間を経過した後、
   前記補助吸気バルブの開度を所定の減少率で減少させて、前記アイドル回転のときの前記開度になるように制御することを特徴とする請求項１に記載のジェット推進艇。
4. 前記回転数が前記閾値以上であるときに、前記コントロールユニットが、
   前記スロットルセンサーにより前記スロットルオフを検出し、且つ、前記転舵検出機構により前記ハンドルが略直線走行位置にあることを検出すると、
   前記所定時間の経過後、前記補助吸気バルブの開度を、暫時減少させて前記エンジンをアイドル回転させる前記開度になるように制御することを特徴とする請求項１に記載のジェット推進艇。

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