特許 6011288 船外機エンジンの冷却構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011288

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】船外機エンジンの冷却構造

(51)【国際特許分類】

   F01P 3/02 20060101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   F01P3/02 X

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-265422(P2012-265422)

(22)【出願日】2012年12月4日

(65)【公開番号】特開2014-109258(P2014-109258A)

(43)【公開日】2014年6月12日

【審査請求日】2015年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】泰圓澄 法文

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 潤

(72)【発明者】

【氏名】堤 貴司

(72)【発明者】

【氏名】礒部 聡

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−０２２０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４２５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４６１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｍ １／００− ９／１２

Ｆ０１Ｐ １／００−１１／２０

Ｆ０２Ｆ １／００− １／４２， ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランクシャフトが鉛直方向に支持され、Ｖバンク各々に複数気筒が上下に重ねて配列され、一方のバンクと他方のバンクのシリンダブロックが上下にずれて配置されるＶ型エンジンにおいて、外部から汲み上げた海水を所定の冷却経路に沿って流通させる冷却系を有する船外機エンジンの冷却構造であって、
前記一方のバンク及び前記他方のバンクに設けられたシリンダヘッド周りの冷却水通路とシリンダブロック周りの冷却水通路が直列１系統で接続されることを特徴とする船外機エンジンの冷却構造。

【請求項2】

前記一方のバンクのシリンダヘッド、前記他方のバンクのシリンダヘッド、前記他方のバンクのシリンダブロック及び前記一方のバンクのシリンダブロックのそれぞれ前記冷却水通路がこの順で順次接続されて前記所定の冷却経路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の船外機エンジンの冷却構造。

【請求項3】

上流側の前記シリンダブロック周りの冷却水通路は、前記Ｖバンクの内側及び外側で冷却水を並列に流通させ、
下流側の前記シリンダブロック周りの冷却水通路は、前記Ｖバンクの内側及び外側で冷却水を直列に流通させることを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機エンジンの冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動力源として内燃機関を搭載する船外機において特にＶ型エンジンを冷却するための冷却構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の船外機においてエンジン出力トルクをドライブシャフトからプロペラシャフトに伝達させ、船外機後部に配置されたプロペラを回転させることで推力を得る。小型船舶等に搭載される船外機では、クランクシャフトを上下方向に配置すると共に、これに対応してエンジンの複数気筒が上下方向に配列される。この場合、エンジン冷却システムにおいて一般に、当該船外機を搭載する船舶が航行する水域中から冷却用として淡水もしくは海水を汲み上げて利用する。

【0003】

特にポート（port）側とスターボード（star‐board）側左右それぞれに複数気筒が配列されてＶ字状をなすＶ型エンジンでは、ウォータポンプによって水中から汲み上げられた冷却水はエンジン内に導入されると、ポート側とスターボード側の２方に分配される。ここで先ず、この種のＶ型エンジンの例を概略説明する。エンジンホルダに支持されたエンジンは、ポート側及びスターボード側にそれぞれ例えば３気筒ずつ配列される。各気筒ともシリンダブロック及びシリンダヘッドを有し、これらはクランクケースと一体的に結合される。なお、エンジンホルダの下方にはオイルパンやウォータポンプ等の機能部品が配設される。また、エンジンの頂部には冷却水温度に応じて開閉作動するサーモスタットが配置されると共に、その下流側に接続されたリターンホースを介して冷却水が排出されるようになっている。

【0004】

かかるエンジンの冷却システムもしくは冷却系において、図９を参照してウォータポンプによって水中から汲み上げられた冷却水は、該ウォータポンプに接続されたウォータチューブからポート側及びスターボード側へ５０％ずつ実質的に二分されて供給される。冷却水はその後、各バンクにおいてエンジン内部に設けられた冷却水通路を通りながら、シリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却し、サーモスタットを通ってエンジン外部へ排出される。

【0005】

なお、この種の冷却構造として例えば特許文献１に記載のものでは、直列４気筒エンジン本体内に下方から送給された冷却水が、シリンダヘッドとシリンダブロックの両方にそれぞれ形成された排気通路周りの冷却水路で、シリンダヘッド側とシリンダブロック側の何れか一つに導入されて両方を通過してから何れか一つから排出されるように、排気通路周りの冷却水路のシリンダヘッド側とシリンダブロック側とが直列的に接続されると共に、排気通路周りの冷却水路を通過して排出された冷却水が、シリンダヘッドに形成された燃焼室周りの冷却水路と、シリンダブロックに形成されたシリンダ周りの冷却水路とにそれぞれ送られるように、冷却水を排出する側の排気通路周りの冷却水路が、シリンダヘッドの燃焼室周りの冷却水路とシリンダブロックのシリンダ周りの冷却水路とに、それぞれ直列的に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３６８５４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述の冷却システムもしくは冷却系において、Ｖ型エンジンを搭載する船外機にあっては、左右バンクのシリンダ冷却がアンバランスになりがちであり、いずれかの側のシリンダのオーバヒートを生じ易いという問題があった。即ち、ウォータポンプから供給された冷却水は、ポート側シリンダとスターボード側シリンダの２系統に分配されるため、直列エンジンに比べて冷却水の流速が遅くなる。このため僅かなウォータポンプの性能低下等に起因して、ポート側及びスターボード側間で冷却水の流量バランスが崩れ易い。
また、船外機のウォータポンプは海水を汲み上げて使用するため、冷却水に砂等が混入すると磨耗が進んでポンプ性能の低下を来たすことがある。

【0008】

なお、特許文献１に記載のものにおいて、シリンダヘッドのエキゾースト周りとシリンダブロックのエキゾースト周りとは直列に接続されるものの、シリンダヘッドの燃焼室周りとシリンダブロックのボア周りとは並列に接続される。そのため燃焼室周りでは温度が下がり切らず、シリンダボア周りでは温度が上がり切らないという問題は依然そのまま残存する。

【0009】

本発明はかかる実情に鑑み、適正且つ高い効率で有効にエンジンを冷却する船外機エンジンの冷却構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明による船外機エンジンの冷却構造は、クランクシャフトが鉛直方向に支持され、Ｖバンク各々に複数気筒が上下に重ねて配列され、一方のバンクと他方のバンクのシリンダブロックが上下にずれて配置されるＶ型エンジンにおいて、外部から汲み上げた海水を所定の冷却経路に沿って流通させる冷却系を有する船外機エンジンの冷却構造であって、
前記一方のバンク及び前記他方のバンクに設けられたシリンダヘッド周りの冷却水通路とシリンダブロック周りの冷却水通路が直列１系統で接続されることを特徴とする。

【0011】

また、本発明による船外機エンジンの冷却構造において、前記一方のバンクのシリンダヘッド、前記他方のバンクのシリンダヘッド、前記他方のバンクのシリンダブロック及び前記一方のバンクのシリンダブロックのそれぞれ前記冷却水通路がこの順で順次接続されて前記所定の冷却経路が形成されることを特徴とする。

【0012】

また、本発明による船外機エンジンの冷却構造において、上流側の前記シリンダブロック周りの冷却水通路は、前記Ｖバンクの内側及び外側で冷却水を並列に流通させ、
下流側の前記シリンダブロック周りの冷却水通路は、前記Ｖバンクの内側及び外側で冷却水を直列に流通させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、冷却系を直列１系統で構成することで、冷却水の流速は実質的に２倍になり、冷却水の澱みをなくすと共に局所的な温度上昇を抑制して冷却効率を大幅に向上することができる。また、冷却系全体と通して、冷却水は１系統の冷却経路を流れるため、気筒間で冷却水量が一定に保たれ、全気筒をバランスよく冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る船外機の概略構成例を示す左側面図である。

【図2】本発明に係る船外機のロアユニットのプロペラ軸方向に沿った縦断面図である。

【図3】本発明に係る船外機エンジンの上面図である。

【図4】本発明に係る船外機エンジンの側面図である。

【図5】本発明に係る船外機エンジンの後方から見た図である。

【図6】本発明に係る船外機エンジンにおけるシリンダブロック及びシリンダヘッドの構成例を示す図である。

【図7】本発明に係る船外機エンジンにおける冷却系を模式的に示す図である。

【図8】本発明に係る船外機エンジンにおける冷却系の変形例を模式的に示す図である。

【図9】従来の船外機エンジンにおける冷却系を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面に基づき、本発明による船外機エンジンの冷却構造における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る船外機１０の概略構成例を示す左側面図である。この場合、船外機１０は図示のように、その前部側にて船体の後尾板Ｐに固定される。なお、以下の説明中で各図において必要に応じて、船外機１０の前方を矢印Ｆｒにより、また後方を矢印Ｒｒにより示し、また船外機１０の側方右側を矢印Ｒにより、側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。更に、上方を矢印Ｕｐにより、また下方を矢印Ｄｎによりそれぞれ示す。

【0017】

船外機１０の全体構成において、上部から下部へエンジンユニットもしくはパワーユニット１１、ミッドユニット１２及びロアユニット１３が順に配置構成される。エンジンユニット１１においてエンジン１４はエンジンベースを介して、そのクランクシャフト１５が鉛直方向を向くように縦置きに搭載支持される。なお、エンジン１４としては４サイクル多気筒エンジンを採用可能である。図１では簡略化して図示するが、この例ではポート（ＰＯＲＴ）側及びスターボード（ＳＴＢＤ）側にそれぞれ３気筒ずつ配列されてなるＶ型６気筒エンジンとする。エンジン１４の基本構成において、各気筒とも後述するシリンダブロック及びシリンダヘッドを有し、それらがクランクケースと一体的に結合する。

【0018】

ミッドユニット１２は、アッパマウント１６及びロアマウント１７を介して、スイベルブラケット１８に設定された支軸１９のまわりに一体に水平回動可能となるように支持される。スイベルブラケット１８の左右両側にはクランプブラケット２０が設けられ、このクランプブラケット２０を介して船体の後尾板Ｐに固定される。スイベルブラケット１８は、左右方向に設定されたチルト軸２１のまわりに上下方向に回動可能に支持される。

【0019】

ミッドユニット１２において、クランクシャフト１５の下端部に連結するドライブシャフト２２が上下方向に貫通配置され、このドライブシャフト２２の駆動力が、ロアユニット１３の後述するギヤケース内のプロペラシャフトに伝達されるようになっている。ドライブシャフト２２の前側には、前後進の切換等を行うためのシフトロッド２３が上下方向に平行配置される。なお、ミッドユニット１２は、ドライブシャフト２２を収容するドライブシャフトハウジングを有している。また、ミッドユニット１２にはエンジンユニット１１を潤滑するためのオイルを貯留するオイルパンが配設される。

【0020】

ロアユニット１３において、ドライブシャフト２２の駆動力によりプロペラ２４を回転駆動する複数のギヤ等を含むギヤケース２５を有する。ミッドユニット１２からそれぞれ下方へ延出したドライブシャフト２２はそれ自体に取り付けたギヤが、ギヤケース２５内のギヤと噛合することで最終的にプロペラ２４を回転させるが、シフトロッド２３の作用でギヤケース２５内のギヤ装置の動力伝達経路を切り換える、即ちシフトするようになっている。

【0021】

図２は、ロアユニット１３のケーシング２６内の主要構成を示す図である。ケーシング２６におけるギヤケース２５の弾丸状もしくは砲弾状の尖端部側にシフトロッド２３が上下に挿通支持される。なお、シフトロッド２３はエンジンユニット１１からミッドユニット１２までの領域に延設される上部シフトロッド２３Ａと、ロアユニット１３内に配置される下部シフトロッド２３Ｂとで実質的に２分割構成される。下部シフトロッド２３Ｂは、プロペラシャフト２７の軸線延長線と交差する位置まで垂設される。

【0022】

また、ケーシング２６における脚部２８の前後方向の略中央部付近には、ドライブシャフト２２が挿通支持される。ドライブシャフト２２は、脚部２８の上部付近にて例えばテーパローラベアリング２９を介して、ケーシング２６内で回転自在に支持され、その下端部がギヤケース２５内に到達するように垂設される。ドライブシャフト２２におけるテーパローラベアリング２９の下方部位には、螺旋状もしくはスパイラル状の凹溝３０が刻設されている。ドライブシャフト２２が回転することで凹溝３０は、オイル送給もしくはオイルポンプ機能を有し、ケーシング２６内の潤滑を要する主要部位、部材に潤滑オイルを供給すべくオイル循環経路が形成される。なお、エンジンユニット１１に対する潤滑用オイルポンプは、この凹溝３０によるものとは別個に配置構成される。

【0023】

ケーシング２６の上面においてドライブシャフト２２に軸着するかたちで、冷却水ポンプ３１が取り付けられる。この冷却水ポンプ３１は、船外機１０外部の水中から水を取り込んで、エンジンユニット１１側に冷却水を供給する。この場合、ケーシング２６の下部前側付近に水取入口３２が設けられ、詳細な図示は省略するが、ケーシング２６内部において冷却水ポンプ３１及び水取入口３２間が接続される。水取入口３２は、前後方向でドライブシャフト２２と下部シフトロッド２３Ｂとの間に配置される。

【0024】

冷却水ポンプ３１において、ドライブシャフト２２にインペラ３３が固定され、インペラ３３はポンプケース３４内に収容される。ドライブシャフト２２が回転することで冷却水ポンプ３１の吐出口３１ａから加圧した冷却水が吐出され、その冷却水は冷却水パイプもしくはチューブ３５を介して送給され、最終的にエンジンユニット１１側に供給される。

【0025】

ここで、エンジン１４について付言すると、図１では略記されるが、鉛直方向に支持されたクランクシャフト１５はクランクケース３６内に収容される。Ｖバンクを構成する各気筒において、図３〜図５も参照してクランクケース３６に対してシリンダブロック３７及びシリンダヘッド３８が結合される。なお、シリンダヘッド３８にはシリンダヘッドカバー３８Ａが被着する。ここに、図３はエンジン１４の上面図、図４はその側面図、図５は後方から見た図である。図５に示されるように、シリンダブロック３７においてＶバンクの一方であるスターボード側バンクでは上から順に１番（♯１）気筒、３番（♯３）気筒及び５番（♯５）気筒が配列され、また、Ｖバンクの他方であるポート側バンクでは上から順に２番（♯２）気筒、４番（♯４）気筒及び６番（♯６）気筒が配列される。

【0026】

次に図６は、本実施形態におけるシリンダブロック３７及びシリンダヘッド３８の構成例を示している。シリンダブロック３７の内部には、各気筒毎にシリンダボア３９が形成され、ピストンがシリンダボア３９内で往復動可能に内嵌するようになっている。

【0027】

スターボード側バンク及びポート側バンクそれぞれにおいて、各気筒のシリンダボア３９の外側部には、シリンダヘッド３８のエキゾーストポートと接続される排気通路４０，４１が設けられる。これらの排気通路４０，４１は上下方向に形成されており、各エキゾーストポートからの排気ガスを集合させて、エンジン１４の下方へと導く。排気ガスは更に、ロアユニット１３内に形成された排気通路を経て水中に排出される。

【0028】

シリンダヘッド３８において、スターボード側バンク及びポート側バンクの各気筒毎にシリンダボア３９に整合する燃焼室とこの燃焼室にそれぞれ連通するインテークポート４２，４３及びエキゾーストポートとが形成される。シリンダヘッド３８内には、吸気バルブ及び排気バルブを開閉駆動する動弁装置が収容され、この動弁装置によりエンジン１４に対する吸気及び排気が適正制御されるようにしている。

【0029】

さて、本発明の船外機エンジンの冷却構造において、所定の冷却水経路に沿って冷却水を流通させてエンジンを冷却する冷却系を有する。この冷却系における主要な冷却水の流れを順に図７も参照しながら説明すると、冷却水ポンプ３１によって船外機１０外部の水中から取り込まれた冷却水が、冷却水チューブ３５を介してエンジンユニット１１側に供給される。この場合、エンジン１４のスターボード側バンクにおけるシリンダブロック３７の下部４４に冷却水が供給される。具体的には♯５気筒のシリンダボア３９周りの冷却水通路４５（ウォータジャケット）へと連通孔４６を介して流入する。

【0030】

スターボード側バンクにおける各シリンダボア３９周りには、相互に連通する冷却水通路４５が形成されるが、♯５気筒における一部（冷却水通路４５Ａ）が仕切り壁４７，４８を介してその他の領域と隔絶されている。このため冷却水通路４５Ａへ流入した冷却水は、スターボード側バンクにおける♯５気筒のシリンダヘッド３８側の最下部へ流入し、スターボード側バンクのシリンダヘッド３８に形成された冷却水通路４９を下方から上方へと流通する。

【0031】

冷却水は次に、冷却水通路４９からポート側バンクにおける♯２気筒のシリンダヘッド３８側、即ち最上部へ流入する。ここで、ポート側バンクのシリンダヘッド３８には♯２〜♯６気筒にかけて冷却水通路５０が形成されており、冷却水通路４９の上部と冷却水通路５０の上部とは、冷却水パイプもしくはチューブ５１を介して相互に接続される。そして、冷却水は更に、ポート側バンクのシリンダヘッド３８の冷却水通路５０を上方から下方へと流通する。

【0032】

冷却水は次に、冷却水通路５０からポート側バンクにおける♯６気筒のシリンダブロック３７側、即ち最下部へ流入する。ここで、ポート側バンクにおける♯２〜♯６気筒の各シリンダボア３９周りには、相互に連通する冷却水通路５２が形成される。そして、冷却水は更に、ポート側バンクのシリンダブロック３７の冷却水通路５２を下方から上方へと流通する。ここで、スターボード側バンク及びポート側バンクによって挟まれるＶ字の底部に位置して、上下方向に冷却水通路５３が形成される。冷却水通路５２の上部と冷却水通路５３の上部とは、連通孔５４を介して相互に接続される。また、冷却水通路５３の下部と冷却水通路４５のうち内側の冷却水通路４５ａとは、連通孔５５を介して相互に接続される。冷却水は更に、冷却水通路５５を上方から下方へと流通する。

【0033】

冷却水は次に、連通孔５５からスターボード側バンクにおける♯５気筒のシリンダブロック３７側、特に冷却水通路４５ａの最下部へ流入する。そして、冷却水は更に、スターボード側バンクのシリンダブロック３７の冷却水通路４５ａを下方から上方へと流通し、冷却水通路４５ａの上部で外側の冷却水通路４５ｂへ流入する。その後、冷却水は冷却水通路４５ｂを上方から下方へと流通し、仕切り壁４７で折り返すようにシリンダブロック３７のエキゾースト周りの冷却水通路５６に入って、上方へと流通する。シリンダブロック３７の上部で冷却水通路５６にリターンホース５７（落し水通路）が接続され、このリターンホース５７の頂部途中に配置されたサーモスタット５８を経て、冷却水をエンジン外部へと排出する。なお、ポート側バンクにおいてもシリンダブロック３７のエキゾースト周りの冷却水通路５９を有する。

【0034】

本発明の船外機エンジンの冷却構造において、一方のスターボード側バンク及び他方のポート側バンク間で、シリンダヘッド周りの冷却水通路４９，５０とシリンダブロック周りの冷却水通路４５，５２がそれぞれ直列１系統で接続される。
特に本例では最も冷却を要するシリンダヘッド周りの冷却水通路４９，５０について、上流側のスターボード側バンクの冷却水通路４９と下流側のポート側バンクの冷却水通路５０が直列接続され、その下流側にシリンダブロック周りの冷却水通路４５，５２が直列接続される。

【0035】

先ず、冷却系を直列１系統で構成することで、例えば特に並列２系統に分配していたものに比較して、冷却水の流速は実質的に２倍になり、冷却水の澱みをなくすと共に局所的な温度上昇を抑制して冷却効率を大幅に向上することができる。
また、冷却系全体と通して、冷却水は１系統の冷却経路を流れるため、気筒間で冷却水量が一定に保たれ、全気筒をバランスよく冷却することができる。従来のように並列のうちのいずれか一方に偏って冷却水が流れると他方がオーバヒートする危険があるが、そのようなアンバランスが生じないので、オーバヒートし難い冷却系を実現する。
更に、冷却効率が向上することで、ウォータポンプ３１を小型化しても必要且つ十分な冷却能力を確保することができる。また、ウォータポンプ３１の小型化により所謂メカロス（機械的損失）等を有効に低減することができる。

【0036】

また、上流側のシリンダブロック周りの冷却水通路５２は図６に示されるように、Ｖバンクの内側及び外側で冷却水を並列に流通させる。
下流側のシリンダブロック周りの冷却水通路４５（４５ａ，４５ｂ）は、Ｖバンクの内側の冷却水通路４５ａ及び外側の冷却水通路４５ｂで冷却水を直列に流通させる。

【0037】

上記のように最も冷却を要するシリンダヘッド周りを先に冷却した後、次にシリンダブロック周りを冷却することで冷却系全体としてバランスよく冷却することができる。この場合、冷却経路の下流側程、冷却水温度が高くなるが、下流側のシリンダブロック周りの冷却水通路４５を並列とせず直列にしたことで、冷却経路の下流側でも十分な冷却効果を得ることができる。

【0038】

ここで、本発明の変形例として、図８に示すようにスターボード側バンクのシリンダブロック周りの冷却水通路４５及びシリンダヘッド周りの冷却水通路４９を上流側として同時並列的に冷却し、ポート側バンクのシリンダブロック周りの冷却水通路５２及びシリンダヘッド周りの冷却水通路５０を下流側として同時並列的に冷却することも可能である。この場合も冷却経路全体としては直列１系統で構成され、上記同様に高い冷却性能を実現することができる。

【0039】

更に上記変形例において、下流側となるシリンダブロック周りの冷却水通路を、Ｖバンクの内側と外側とで冷却水を直列に流通させるようにしてもよい。

【0040】

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態では６気筒エンジンの例で説明したが、それ以外の大小異なる気筒数のエンジンに対しても本発明は同様に適用である。

【符号の説明】

【0041】

１０ 船外機、１１ エンジンユニット、１２ ミッドユニット、１３ ロアユニット、１４ エンジン、２０ クランプブラケット、２２ ドライブシャフト、２３ シフトロッド、２４ プロペラ、２５ ギヤケース、２６ ケーシング、２７ プロペラシャフト、２８ 脚部、２９ テーパローラベアリング、３０ 凹溝、３１ 冷却水ポンプ、３２ 水取入口、３３ インペラ、３４ ポンプケース、３５ 冷却水パイプ、３６ クランクケース、３７ シリンダブロック、３８ シリンダヘッド、３９ シリンダボア、４０，４１ 排気通路、４２，４３ インテークポート、４４ 下部、４５，４９，５０，５２，５３，５５，５６，５９ 冷却水通路、４６，５４，５５ 連通孔、４７，４８ 仕切り壁、５７ リターンホース、５８ サーモスタット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】