(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水ジェット推進装置と、該水ジェット推進装置を駆動する内燃機関とを搭載し、該内燃機関は、複数の気筒を備えると共に燃料インジェクターを備え、スロットル開度と機関の回転数を検出し、上記検出したスロットル開度と回転数により、燃料噴射量を調節する、小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法において、
少なくとも２段階に制限回転数を設定し、第１次の制限回転数を越えた時は一部の気筒の燃焼を停止又は抑制し、第１次より高い第２次の制限回転数を越えた時は、燃焼を停止又は抑制する気筒数を増加させることにより、前記各段階でオーバー回転を制御することを特徴とする小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法において、３つの気筒を備えると共に各気筒の排気系を集合し、第１次の制限回転数を越えた時には、中央に配列された第２気筒又は両端に配列された第１，第３気筒のいずれか一方の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時には全気筒の燃焼を停止又は抑制することを特徴とする小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法において、４つの気筒を備えると共に各気筒の排気を集合し、第１次の制限回転数を越えた時には、両端に配列された第１，第４気筒又は中央に配列された第２，第３気筒のいずれか一方の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時には全気筒の燃焼を停止又は抑制することを特徴とする小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、水ジェット推進装置を搭載した小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は本願発明が適用される小型滑走艇を図示したものであり、該図１を利用してまず小型滑走艇の一般的な構造を説明する。小型滑走艇の船体は、下側のハル１と、上側のデッキ２とから構成されており、デッキ２の上側に跨式（鞍式）のシート３及びバーハンドル４を装備している。ハル１の後部には、ダクト９、案内羽根（整流板）１５、噴射ノズル５及びインペラ７等からなる水ジェット推進装置８が設けられ、噴射ノズル５の後側には左右に操舵可能なステアリングノズル１３が取り付けられている。インペラ７はダクト９内に収納されると共に、インペラ（駆動）軸１０等を介して、ハル１に支持された内燃機関１１の出力軸に連結している。インペラ軸１０の後端部は前記案内羽根１５により保持された軸受ケース１５ａ内に回転自在に支持されている。インペラ７の回転により、ハル底面の水取入口１２からダクト９内に水を吸い込み、案内羽根１５部分、噴射ノズル５及びステアリングノズル１３内を通して、後端噴出口１３ａから噴出するようになっている。
【０００３】
内燃機関１１は、直噴式の燃料インジェクター１４を装備した３気筒内燃機関であり、各気筒Ｃは前方から第１気筒Ｃ-1、第２気筒Ｃ-2及び第３気筒Ｃ-3となっており、排気装置として、各気筒Ｃ-1，Ｃ-2，Ｃ-3の排気を集合する排気マニホールド２５及びこれに接続する排気管２７及び排気マフラー兼チャンバー２８を備えている。
【０００４】
このように燃料インジェクター１４を装備した内燃機関１１の燃料供給を制御する方法として、いわゆるαＮ制御が採用されている例がある。すなわち、スロットル開度（α）と機関回転数（Ｎ）を検出し、これらの要素から、予め制御装置のマップに記憶しておいた最適燃料量を選択し、燃料インジェクター１４の噴射時間及び開度を調節する方法である。
【０００５】
また、上記のようなαＮ制御に加え、制限回転数を越えるオーバー回転に対して、点火カット又は／及び燃料停止等により機関の燃焼を停止し、オーバー回転を抑制するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように燃料インジェクター１４を備え、αＮ制御により燃料制御している内燃機関、特に、燃料のαＮ制御に加えて、点火カット等によりオーバー回転抑制を行なっている内燃機関では、次のような課題がある。
【０００７】
小型滑走艇は波の上を滑走する場合が多いが、滑走中、水ジェット推進装置８の水取入口１２が空中に露出した時は無負荷運転となり、水中に浸った時は負荷運転となり、短時間の間で無負荷運転と負荷運転が繰り返される場合がある。
【０００８】
特に、点火カット等でオーバー回転制御を行なっている場合に、制限回転数近傍で波の上を滑走していると、前記無負荷運転と負荷運転の繰り返しにより、図５に示すように、オーバー回転（各区間Ａ）が短時間の間に小刻みに発生し、燃焼と失火が繰り返される。燃焼と失火が繰り返されると、排気脈動と共に掃気効率が変化することにより、必要空気量が変化するが、αＮ制御では、正確な必要空気量の把握が困難となり、適正な燃料量のセッテイングが困難になる。たとえば、オーバー回転制御終了直後に必要空気量に追従した燃料制御が行なえないことにより、図５の点Ｓ１付近で混合気が濃くなり、あるいは薄くなったりして、「いきつき」が発生し、回転の復帰が鈍くなる。
【０００９】
これに対応するために、従来、排気管２７又は排気チャンバー２８等排気系の形状又は容積を各種工夫することにより、排気の「抜け」を良くして背圧を下げて対応している場合もあるが、排気の「抜け」を良くし過ぎると、騒音が上がるという課題が生じてくる。
【００１０】
なお、エアフローメータを装備し、検出空気量に対して燃料噴射量を設定し、最適な空気量と燃料との比率を決定することも考えられるが、エアフローメータは、コストが高い。また、弁式のものは弁蓋が吸気の抵抗となって、内燃機関のフィーリングが低下する。
【００１１】
【発明の目的】
本願発明の目的は、燃料インジェクターを備えた内燃機関の回転制御方法において、スロットル全開運転時等に、穏やかにオーバー回転制御が行なえ、しかも、必要空気量に応じた燃料供給を行なえるようにすることにより、燃焼を安定させることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１記載の発明は、水ジェット推進装置と、該水ジェット推進装置を駆動する内燃機関とを搭載し、該内燃機関は、複数の気筒を備えると共に燃料インジェクターを備え、スロットル開度と機関の回転数を検出し、上記検出したスロットル開度と回転数により、燃料噴射量を調節する、小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法において、少なくとも２段階に制限回転数を設定し、第１次の制限回転数を越えた時は一部の気筒の燃焼を停止又は抑制し、第１次より高い第２次の制限回転数を越えた時は、燃焼を停止又は抑制する気筒数を増加させることにより、前記各段階でオーバー回転を制御することを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の、小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法において、３つの気筒を備えると共に各気筒の排気系を集合し、第１次の制限回転数を越えた時には、中央に配列された第２気筒又は両端に配列された第１，第３気筒のいずれか一方の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時には全気筒の燃焼を停止又は抑制することを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の、小型滑走艇の内燃機関の回転制御方法において、４つの気筒を備えると共に各気筒の排気を集合し、第１次の制限回転数を越えた時には、両端に配列された第１，第４気筒又は中央に配列された第２，第３気筒のいずれか一方の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時には全気筒の燃焼を停止又は抑制することを特徴としている。
【００１６】
機関運転中、機関回転数とスロットル開度により、燃料インジェクターからの燃料供給量を調節している。無負荷運転状態等により機関回転数が第１次の制限回転数を越えると、たとえば一部の気筒の燃料供給を停止し、オーバー回転を制御する。さらに回転数が上がって第２次の制限回転数を越えると、燃料供給停止を行なう気筒を増やすことにより、オーバー回転を制御する。このように、オーバー回転制御を少なくとも２段階以上の段階で順次制御することにより、空気量を特に測定せずに燃料量供給量を制御するαＮ制御でも、必要空気量の変化に対しても穏やかに対処することができ、燃焼の安定性を維持することができる。
【００１７】
オーバー回転時における制御パターンとして、気筒の配列上、対称な気筒毎に制御することにより、オーバー回転制御時及びオーバー回転制御後においても、乱れのない安定した燃焼を得られる。すなわち、３気筒内燃機関では、中央の第２気筒と両端の第１及び第３気筒に分け、４気筒内燃機関では、両端の第１及び第４気筒と中間の第２及び第３気筒に分けて、それぞれ燃料供給の停止又は点火カットを行うことにより、より安定した燃焼が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２は図１に示す小型滑走艇に搭載された内燃機関１１の縱断面図であり、燃料インジェクター１４として筒内直噴式を備えている。小型滑走艇全体の構造はすでに説明しているので省略する。シリンダ１６の上下端にシリンダヘッド２０とクランクケース１８が締結されており、シリンダヘッド２０には、燃料インジェクター１４及び点火プラグ２２が装着され、燃料インジェクター１４は燃焼室２１に上方から臨むと共に燃料入口が燃料供給ポンプ１５を介して燃料タンク１７に接続し、点火プラグ２２は燃焼室２１に斜め上方から突出すると共に、点火装置２２ａに接続している。
【００１９】
シリンダ１６には、ピストン２６が嵌合すると共に、排気口２４及び掃気通路２３が形成されており、排気口２４には前記排気マニホールド２５が結合され、掃気通路２３はシリンダ内周面に開口すると共にクランク室１９へ至っている。
【００２０】
クランクケース１８は上下のケース部材１８ａ、１８ｂから構成され、クランク軸２８を回転可能に支持すると共に吸気口２９が一体に形成されている。吸気口２９内にはリードバルブ組立体３１が組み込まれ、吸気口２９の端面には吸気管３２が接続されている。
【００２１】
吸気管３２の上端には、スロットル弁４５を有するスロットルボディ７０を介して空気取入ケース３６が接続している。空気取入ケース３６は、下側に向いて開口する入口３７から上側の空気室３９に空気を取り入れ、そこからフレームアレスタ３８及び下側の出口室４０を介し、スロットル弁４５を有する吸気通路４２へ空気を供給するようになっている（なお、気化器のようなものを副として設ける場合もある）。
【００２２】
燃料インジェクター１４の燃料噴射量をαＮ制御する装置としては、クランク軸２８の回転数を検出する機関回転数検出装置６１と、スロットル弁４５の開き角度によりスロットル開度を検出するスロットル開度検出装置６２を備えると共に、スロットル開度（α）及び機関回転数（Ｎ）が入力される燃料制御装置６３を備え、スロットル開度（α）と機関回転数（Ｎ）により、前述のようにマップに記憶した最適燃料噴射量を設定し、燃料インジェクター１４による噴射時間及び単位時間当りの燃料噴射量を調節するようになっている。
【００２３】
オーバー回転を制限する装置は上記燃料制御装置６３に内蔵されており、制限回転数として、第１次の制限回転数Ｎ１（たとえば７０００rpm）と、これより高い第２次の制限回転数Ｎ２（たとえば７６００rpm)がメモリに記憶され、機関回転数検出装置６１から入力された機関回転数が第１次制限回転数（Ｎ１）を越えると、第２気筒Ｃ-2の燃料インジェクター１４を停止することにより、燃料供給を停止し、さらに機関回転数が増加して第２次制限回転数（Ｎ２）を越えると、総ての気筒Ｃ-1,Ｃ-2,Ｃ-3の燃料インジェクター１４を停止することにより、総ての気筒Ｃ-1,Ｃ-2,Ｃ-3の燃料供給を停止するようにプログラムされている。
【００２４】
【作用】
図３はオーバー回転制限用プログラムのフロー図であり、また、図４は小型滑走艇が平滑な水面から波のある水面を滑走した場合の機関回転数の変化及びオーバー回転制限状態を示したグラフであり、これら図３及び図４に基づいて作用を説明する。
【００２５】
（１）機関運転中において、図３のステップＳ１で機関回転数Ｎを計算（検出）し、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、機関回転数Ｎが第２次制限回転数Ｎ２より大か否かを判別し、ＮＯの場合（Ｎ≦Ｎ２）はステップＳ３に進む。ステップＳ３において、機関回転数Ｎが第１次制限回転数Ｎ１より大か否かを判別し、ＮＯの場合（Ｎ≦Ｎ１）はステップＳ１に戻る。すなわち、図４の区間Ｂ0に示すように、スロットル全開状態の回転数（Ｎ0）で、波の無い穏やかな水面を滑走している状態に対応する。
【００２６】
（２）図３のステップＳ３においてＹＥＳの場合（Ｎ＞Ｎ１）は、ステップＳ４に進み、第２気筒Ｃ-2の燃料供給を停止し、ステップＳ１に戻る。すなわち図４の区間Ａ１に示すように、小型滑走艇がジャンプして無負荷運転状態になった場合において、機関回転数Ｎがスロットル全開回転数Ｎ0から急激に上昇した時に、第２気筒Ｃ-2の燃料供給を停止することにより、第１次のオーバー回転制限を行なう。
【００２７】
（３）図３のステップＳ４からステップＳ１に戻った場合には、第１次のオーバー回転制御は持続されており、ステップＳ２において、内燃機関回転数Ｎがさらに第２次制限回転数Ｎ２も越えた場合には、ステップＳ５に進み、第２気筒Ｃ-2に加えて、第１及び第３気筒Ｃ-1,Ｃ-3も燃料供給を停止する。すなわち、図４の区間Ａ２に対応しており、全気筒Ｃ-1,Ｃ-2,Ｃ-3の燃料供給を停止することにより、回転数制限力（制動力）を最大限とし、第２次の制限回転数Ｎ2以下に回転数Ｎを制限する。なお、上記燃料供給を停止している間でも、各気筒の点火は継続されている。
【００２８】
（４）ちなみに、機関回転数Ｎが第１次制限回転数Ｎ１より小さい状態から、一気に第２次制限回転数Ｎ２を越える状態まで上昇することも考えられるが、その場合は、図３のステップＳ２において、いきなりステップＳ５に進み、全気筒の燃料供給を停止することになる。
【００２９】
【その他の発明の実施の形態】
（１）前記実施の形態では、制限回転数を越えた時に燃焼を停止又は抑制する具体的手段として、燃料の供給停止のみを記載しているが、点火カットを組み合わせることも可能であり、また、燃料噴射量を減少させることにより燃焼を抑制することも可能である。
【００３０】
（２）図２の実施の形態は筒内直噴式の燃料インジェクター１４を備えた内燃機関に適用しているが、燃料インジェクターが、吸気系の途中あるいはクランクケースに設けられた内燃機関にも適用することは可能である。たとえば、仮想線で示すようにスロットルボディ７０に電子式燃料インジェクター７１を備えた内燃機関にも適用することができる。電子式燃料インジェクター７１は、燃料制御装置６３に接続してαＮ制御されると共に、オーバー回転制限時において前記筒内直噴式インジェクター１４と同様に停止される。
【００３１】
（３）３気筒内燃機関の場合において、第１次の制限回転数を越えた時に、まず、両端に配列された第１，第３気筒の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時に第２気筒も加えて全気筒の燃焼を停止又は抑制するように制御することも可能である。
【００３２】
（４）図示しないが、２気筒又は４気筒以上の多気筒内燃機関にも適用することは可能であり、４気筒内燃機関の場合には、第１次の制限回転数を越えた時には、両端に配列された第１，第４気筒又は中央に配列された第２，第３気筒のいずれか一方の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時には全気筒の燃焼を停止又は抑制することが好ましい。
【００３３】
（５）オーバー回転制限回転数を、３段階以上に設定することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明は、検出したスロットル開度と回転数により、燃料噴射量を調節するいわゆるαＮ制御を行なっている小型滑走艇の内燃機関において、
（１）少なくとも２段階に制限回転数を設定し、各制限回転数を越える毎に燃焼を停止又は抑制することにより段階的にオーバー回転を制御するので、機関回転数の急激な増加に対して穏やかにオーバー回転を制限することができ、しかも、オーバー回転制限後においても、必要空気量に対して適正な燃料供給量を確保することが可能となり、燃焼を安定させることができる。たとえば、従来例の特性を示す図５のように、オーバー回転制御直後に、点Ｓ１付近で混合気が濃くなり、あるいは薄くなって「いきつき」が発生するのを防止でき、これにより回転の復帰を速やかにすることができる。特に、波のある水面上を滑走することにより小刻みにオーバー回転が発生する小型滑走艇に適している。
【００３６】
（２）第１次の制限回転数を越えた時は一部の気筒の燃焼を停止又は抑制し、第１次より高い第２次の制限回転数を越えた時は、燃焼を停止又は抑制する気筒数を増加させることにより、段階的なオーバー回転制御を行なうと、回転数の増加に対応して回転制限力（制動力）を増加させることになり、回転数の上昇度合いに応じて効果的にオーバー回転を制限できる。
【００３７】
（３）３気筒内燃機関の場合に、第１次の制限回転数を越えた時に、中央に配列された第２気筒又は両端に配列された第１，第３気筒のいずれか一方の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時には全気筒の燃焼を停止又は抑制すると、各気筒からコンロッドを介してクランク軸にかかるトルクを、第１次のオーバー回転制限時においてクランク軸回りに略均等に増減することになり、クランク軸の回転トルク変動の発生を少なくすることができる。
【００３８】
（４）４気筒内燃機関の場合も第１次の制限回転数を越えた時には、両端に配列された第１，第４気筒又は中央に配列された第２，第３気筒のいずれか一方の燃焼を停止又は抑制し、第２次の制限回転数を越えた時には全気筒の燃焼を停止又は抑制することにより、上記効果（３）と同様に、第１次のオーバー回転制限時においてクランク軸の回転トルク変動の発生を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明に係る内燃機関が搭載される小型滑走艇の側面図である。
【図２】  筒内直噴式２サイクル内燃機関に適用した場合の縦断面図である。
【図３】  本願発明を実施した場合のフロー図である。
【図４】  本願発明を実施した場合の機関回転数の変化を示す図である。
【図５】  従来例における機関回転数の変化を示す図である。
【符号の説明】
１１  内燃機関
１４  燃料インジェクター
６１  機関回転数検出装置
６２  スロットル開度検出装置
７０  スロットルボディ
７１  電子式燃料インジェクター
【図１】
0004443027.tif 000002
【図２】
0004443027.tif 000003
【図３】
0004443027.tif 000004
【図４】
0004443027.tif 000005
【図５】
0004443027.tif 000006