(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記排気パイプと排気集合空間とが、平面視において、4サイクルエンジンのシリンダ軸線に沿って前後に並べて配設されたことを特徴とする請求項1に記載の船外機の排気装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献1及び2に記載の船外機の排気装置では、各排気ポートからの排気を集合する第1排気通路と、触媒を備える第2排気通路部とが別々に並設されているため、排気装置の構造が複雑になり、更に排気装置が大型化してしまう。
【0006】
特に、特許文献3に記載の船外機の排気装置では、各排気ポートからの排気を集合する排気集合部と、触媒を内蔵するスペーサプレート及びカバーとが、エンジンの幅方向に並設されているので、エンジンが幅方向に突出して、船外機の幅方向寸法が大型化してしまう。
【0007】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、構造を簡素化できると共に装置を小型化でき、且つエンジン出力を向上できる船外機の排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る船外機の排気装置は、
内部にシリンダが水平方向に延びて形成されたシリンダブロックと、前記シリンダを覆うように前記シリンダブロックに固定されて前記シリンダと共に燃焼室を形成し、この燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートが形成されたシリンダヘッドと、鉛直方向に延びるクランク軸を収容するクランクケースと、を有し、
前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドが、後斜め左向きに延び前記シリンダを備えた左バンクと、後斜め右向きに延び前記シリンダを備えた右バンクと、を有するV型4サイクルエンジンであって、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドに、前記シリンダ、前記燃焼室、前記吸気ポート及び前記排気ポートを備えた複数の気筒が鉛直方向に並設され、
前記シリンダブロックには、複数の前記気筒の前記各排気ポートに連通して前記クランク軸と平行に延びる排気マニホ−ルドが設けられ、この排気マニホ−ルドの排気通路内に、前記クランク軸と平行に立設されて、上端が前記排気通路の上部に開口し、下端が前記シリンダブロックを支持するエンジンホルダの排気通路に接続された筒状の排気パイプが配設され、この排気パイプが、前記排気マニホ−ルドの前記排気通路に連通する前記各排気ポートの開口に対し反対側に偏倚して配置され、前記排気パイプと前記各排気ポートの開口との間に、前記各排気ポートからの排気を集合する排気集合空間が形成された
船外機の排気装置において、前記排気マニホールドは、前記左バンク及び前記右バンクの船外機幅方向の外方に設けられ、前記左バンク及び前記右バンクのそれぞれの排気ポートに連通する左排気マニホールド及び右排気マニホールドであると共に、クランク軸方向と平行な断面で分離可能な、シリンダブロックに形成された排気マニホールド部と、この排気マニホールド部の開口を覆う排気カバーとが互いに結合されて構成され、前記排気パイプは、前記エンジンの平面視にて、この排気パイプの中心が前記シリンダブロックの前記右バンクにおける前記右排気マニホールド部と前記排気カバーとの合わせ面、及び前記シリンダブロックの前記左バンクにおける前記左排気マニホールド部と前記排気カバーとの合わせ面よりも前記シリンダ側に位置づけられたことを特徴とする船外機の排気装置ものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、複数の気筒の各排気ポートに連通した排気マニホールドの排気通路内に排気パイプが、各排気ポートの開口に対し反対側に偏倚して配設されることで、排気マニホールド内では排気パイプと各排気ポートの開口との間に、各排気ポートからの排気を集合する排気集合空間が設けられている。従って、シリンダブロックの下部における気筒の排気ポートから排出された排気と、上部の気筒の排気ポートから排出された排気とを集合させる第1排気通路部と、上部開口が第1排気通路部に連通すると共に下部開口がエンジンホルダの排気通路に連通して、第1排気通路部内の排気を導く第2排気通路部とが、別々に並設された従来技術の構造の場合に比べて、排気装置の構造を簡素化できる。
【0010】
また、排気パイプがパイプ材にて構成されるので、従来技術のように第1及び第2排気通路部が鋳造成形される場合に比べて薄肉構造に成形でき、排気装置を小型化できる。
【0011】
更に、排気マニホールド内では、排気パイプが各排気ポートの開口と反対側に偏倚して配置されることで、排気パイプと各排気ポートの開口との間に、各排気ポートからの排気を集合する排気集合室が設けられる。このため、各排気ポートの開口と排気パイプとの距離を広く設定でき、排気抵抗が減少するので、エンジンの出力を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明に係る船外機の排気装置における一実施形態が適用された船外機を示す右側面図である。この
図1に示す船外機10はエンジンホルダ12を備え、このエンジンホルダ12にエンジン11が搭載される。エンジンホルダ12の下方にドライブシャフトハウジング13、ギアケース14が順次組み付けられる。
図1中の符号15は、エンジン11及びエンジンホルダ12を覆う上下に分割可能なエンジンカバーである。
【0014】
また、船外機10は、パイロットシャフト16がスイベルブラケット17に枢支されることで水平方向に回動自在に支持され、このスイベルブラケット17がスイベルシャフト18を介してクランプブラケット19に対し鉛直方向に回動自在に支持され、クランプブラケット19が船体20の船尾(トランサム)21に取り付けられる。これにより、船外機10は、船体20に対し、水平方向(操舵方向)及び鉛直方向(トリム&チルト方向)に旋回可能に設けられる。
【0015】
この船外機10は、エンジン11の駆動力が、ドライブシャフトハウジング13及びギアケース14内を略鉛直方向に配設されたドライブシャフト22に伝達され、ギアケース14内に配設されたシフト機構23及びプロペラシャフト24を介してプロペラ25に伝達されて、このプロペラ25を正転または逆転させ、船体20を前進または後進させる。
【0016】
エンジン11は、
図2及び
図3に示すように、鉛直方向に延びるクランク軸26と、後斜め左向きに延びる左バンク27と、後斜め右向きに延びる右バンク28と、を有するV型4サイクルエンジンである。このV型4サイクルエンジンは、シリンダブロック30の左バンク部30Aの後方にシリンダヘッド31、ヘッドカバー38が順次配置されて左バンク27を構成し、シリンダブロック30の右バンク部30Bの後方にシリンダヘッド31、ヘッドカバー38が順次配置されて右バンク28を構成し、シリンダブロックの前方にクランクケース32が配置されたものである。
【0017】
図4に示すように、シリンダブロック30の左バンク部30Aの内部にシリンダ33が、水平方向で且つ後斜め左向きに延びて形成される。また、シリンダブロック30の右バンク部30Bの内部にシリンダ33が、水平方向で後斜め右向きに延びて形成される。これらのシリンダ33内にピストン(不図示)が往復運動可能に配設され、このピストンが図示しないコンロッドを介してクランク軸26に連結される。
【0018】
シリンダヘッド31は、シリンダブロック30における左バンク部30Aと右バンク部30Bのそれぞれのシリンダ33のシリンダ軸線Pに沿って、これらのシリンダ33を覆うように左バンク部30A及び右バンク部30Bに固定され、同時にこれらの左バンク部30A及び右バンク部30Bのそれぞれのシリンダ33と共に燃焼室34を形成する。また、シリンダヘッド31には、シリンダブロック30の左バンク部30A及び右バンク部30Bにおけるシリンダ33のシリンダ軸線Pよりも船外機幅方向の内方に、燃焼室34に連通する吸気ポート35が形成される。更に、シリンダヘッド31には、シリンダブロック30の左バンク部30A及び右バンク部30Bにおけるシリンダ33のシリンダ軸線Pよりも船外機幅方向の外方に、燃焼室34に連通する排気ポート36が形成される。
【0019】
クランクケース32は、シリンダブロック30に結合されることで、このシリンダブロック30との間にクランク室37を形成し、このクランク室37内にクランク軸26が収容される。ここで、上述の左バンク27及び右バンク28のそれぞれに、シリンダ33、燃焼室34、吸気ポート35及び排気ポート36を備えた気筒40が、
図5及び
図6に示すように鉛直方向に複数個並設される。本実施形態では、左バンク27に3個、右バンク28に3個の気筒40が鉛直方向に並設されて、エンジン11はV型6気筒4サイクルエンジンとして構成される。
【0020】
図2、
図3及び
図4に示すように、右バンク28の船外機幅方向の外方には、この右バンク28に設けられた複数の気筒40の各排気ポート36に連通して、クランク軸26と平行に鉛直方向に延びる右排気マニホールド42が設けられる。また、左バンク27の船外機幅方向の外方には、この左バンク27に設けられた複数の気筒40の各排気ポート36に連通して、クランク軸26と平行に鉛直方向に延びる左排気マニホールド41が設けられる。
【0021】
右排気マニホールド42は、
図3〜
図5に示すように、シリンダブロック30の右バンク部30Bに形成された右排気マニホールド部43Bと、この右排気マニホールド部43Bの開口を覆う排気カバー44とが互いに結合されて構成され、これらの右排気マニホールド部43Bと排気カバー44は、クランク軸26に平行な断面で分離可能に設けられる。また、左排気マニホールド41は、
図3、
図4、
図6及び
図7に示すように、シリンダブロック30の左バンク部30Aに形成された左排気マニホールド部43Aと、この左排気マニホールド部43Aの開口を覆う排気カバー44とが互いに結合されて構成され、これらの左排気マニホールド部43Aと排気カバー44は、クランク軸26に平行な断面で分離可能に設けられる。
【0022】
右排気マニホールド部43Bと排気カバー44の結合により、右バンク28における複数の気筒40の各排気ポート36に、右バンク部30Bの連通口39を介して連通する右排気マニホールド42の排気通路42Tが形成される。また、左排気マニホールド部43Aと排気カバー44との結合により、左バンク27における複数の気筒40の各排気ポート36に、左バンク部30Aの連通口39を介して連通する左排気マニホールド41の排気通路41Tが形成される。ここで、排気カバー44は、
図2に示すように、その鉛直方向の寸法がシリンダブロック30の鉛直方向寸法と同一に設定されている。
【0023】
図4に示すように、右排気マニホールド42の排気通路42Tが形成するシリンダブロック30の右排気マニホールド部43Bには、排気通路42Tの周囲に水ジャケット45が形成されて、右排気マニホールド部43Bが冷却される。同様に、左排気マニホールド41の排気通路41Tを形成するシリンダブロック30の左排気マニホールド部43Aには、排気通路41Tの周囲に水ジャケット45が形成されて、左排気マニホールド部43Aが冷却される。
【0024】
図4〜
図6に示すように、右排気マニホールド42の排気通路42T内及び左排気マニホールド41の排気通路41T内のそれぞれに、クランク軸26と平行に筒状(例えば円筒状)の、パイプ材から構成された排気パイプ46が立設される。この排気パイプ46の上端46Mは、排気通路42T及び41Tの上部に、例えば右バンク28及び左バンク27における最上位の気筒40と、この気筒40に隣接する気筒40との境界付近に開口する。また、排気パイプ46の下端46Nは、シリンダブロック30の下端部に形成された排気通路30Tに嵌合され、この排気通路30Tが、シリンダブロック30、シリンダヘッド31及びクランクケース32等を支持するエンジンホルダ12の排気通路12Tに接続される。
【0025】
また、この排気パイプ46は、
図4及び
図7に示す平面図において、その中心Oがシリンダブロック30の右バンク部30Bにおける右排気マニホールド部43Bと排気カバー44との合わせ面、及びシリンダブロック30の左バンク部30Aにおける左排気マニホールド部43Aと排気カバー44との合わせ面よりもシリンダ33側に位置づけられて、排気パイプ46の大部分が右排気マニホールド部43B及び左排気マニホールド部43A内に位置づけられる。
【0026】
図4〜
図7に示すように、右排気マニホールド42及び左排気マニホールド41のそれぞれは、排気パイプ46との間に隙間48を有する。つまり、排気パイプ46は、右排気マニホールド42の排気通路42T内及び左排気マニホールド41の排気通路41T内で、これらの排気通路42T及び41Tにそれぞれ連通する各排気ポート36の開口49に対し反対側(前方)に偏倚して配置され、これにより、右排気マニホールド42及び左排気マニホールド41と排気パイプ46との間に隙間48が形成される。この隙間48と排気パイプ46とは、平面視(
図4、
図7参照)において、シリンダ33のシリンダ軸線Pに沿って前後に並べて設けられ、本実施形態では隙間48が排気パイプ46の後方に存在する。
【0027】
隙間48は、右排気マニホールド42の排気通路42T内及び左排気マニホールド41の排気通路41T内で、複数の排気ポート36の開口49及び連通口39と排気パイプ46との間に形成されることで、各排気ポート36の排気を集合する排気集合空間として機能する。右排気マニホールド42の排気通路42T、左排気マニホールド41の排気通路41Tのそれぞれに連通する複数の排気ポート36からの排気は、排気集合空間としての隙間48内で集合して、排気パイプ46の上端46Mから排気パイプ46内へ流入する。
【0028】
この排気パイプ46の内部には、この排気パイプ46の上部であって且つ右バンク28及び左バンク27の最下位の気筒40における排気ポート46の中心線Q(
図5)よりも上方に触媒50が配置される。この触媒50は、エンジン11からの排気に接触することで、この排気中に含まれる二酸化炭素や炭化水素、窒素酸化物などの有害成分を、酸化還元反応により水や二酸化炭素、窒素等へ化学変化させて浄化するものである。この触媒50は、単独でまたは排気パイプ46と共に、排気カバー44を右排気マニホールド部43B、左排気マニホールド部43Aから取り外すことで着脱される。
【0029】
上述の左排気マニホールド41、右排気マニホールド42、排気パイプ46及び触媒50を有して、エンジン11の排気装置51が構成される。尚、
図2及び
図4中の符号52は、エンジン11の燃焼室34へ燃料と空気の混合気を供給する、スロットルボディ53を備えた吸気マニホールドを示す。
【0030】
図4、
図5、
図7及び
図8の矢印に示すように、エンジン11の右バンク28における複数の気筒40の燃焼室34で発生した排気は、右バンク28の各気筒40の排気ポート36を経て、右排気マニホールド42の排気通路42Tにおける排気集合空間(隙間48)で集合し、一部が上昇して、この右排気マニホールド42に配置された排気パイプ46の上端46Mに流入し、この排気パイプ46内の触媒50を通過する間に浄化される。この触媒50により浄化された排気は、シリンダブロック30の排気通路30T及びエンジンホルダ12の排気通路12Tを経て、ドライブシャフトハウジング13(
図1)の排気膨張室(不図示)内へ排出される。
【0031】
また、エンジン11の左バンク27における複数の気筒40の燃焼室34で発生した排気は、左バンク27の各気筒40の排気ポート36を経て、左排気マニホールド41の排気空間41Tにおける排気集合空間(隙間48)で集合し、一部が上昇して、この左排気マニホールド41に配置された排気パイプ46の上端46Mに流入し、この排気パイプ46内の触媒50を通過する間に浄化される。この触媒50より浄化された排気は、シリンダブロック30の排気通路30T及びエンジンホルダ12の排気通路12Tを経て、ドライブシャフトハウジング13の排気膨張室内へ排出される。
【0032】
図1に示すドライブシャフトハウジング13の排気膨張室に至った排気は、ギアケース14内でプロペラシャフト24の周囲に形成された図示しない排気通路を経て、プロペラ25の中央から水中へ排出される。
【0033】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果(1)〜(11)を奏する。
(1)
図4に示すように、左バンク27及び右バンク28のそれぞれ複数の気筒40の各排気ポート36に連通した左排気マニホールド41の排気通路41T内及び右排気マニホールド42の排気通路42T内に排気パイプ46が配置され、これらの排気パイプ46と左排気マニホールド41及び右排気マニホールド42との間に、排気を集合する排気集合空間として機能する隙間48が設けられている。従って、特許文献1及び2に記載のように、シリンダブロックの下部における気筒の排気ポートから排出された排気と、上部の気筒の各排気ポートから排出された排気とを集合させる第1排気通路部と、上部開口が第1排気通路部に連通すると共に下部開口がエンジンホルダの排気通路に連通して、第1排気通路部内の排気を導く第2排気通路部とが、別々に配置された構造の場合に比べて、エンジン11の排気装置51の構造を簡素化できる。
【0034】
(2)排気パイプ46がパイプ材にて構成されたので、特許文献1及び2のように、第1及び第2排気通路部が鋳造成形される場合に比べて薄肉構造に成形でき、排気装置51を小型化できる。
【0035】
(3)左排気マニホールド41及び右排気マニホールド42内では、排気パイプ46がシリンダヘッド31の各排気ポート36の開口49と反対側に偏倚して配置されることで、排気パイプ46と各排気ポート36の開口49及び連通口39との間に、各排気ポート36からの排気を集合する排気集合空間として機能する隙間48が設けられる。このため、各排気ポート36の開口と排気パイプ46との距離を広く成形でき、排気抵抗が減少するので、エンジン11の出力を向上させることができる。
【0036】
(4)左排気マニホールド41は、シリンダブロック30の左バンク部30Aに形成された左排気マニホールド部43Aと、この左排気マニホールド部43Aの開口を覆う排気カバー44とが互いに結合されて構成され、また、右排気マニホールド42は、シリンダブロック30の右バンク部30Bに形成された右排気マニホールド部43Bと、この右排気マニホールド部43Bの開口を覆う排気カバー44とが互いに結合されて構成され、これらの左排気マニホールド41内及び右排気マニホールド42内に、触媒50を内蔵する排気パイプ46が収容されている。このように、排気パイプ46が収容される左排気マニホールド41及び右排気マニホールド42の一部がシリンダブロック30に形成されるので、左排気マニホールド41及び右排気マニホールド42が船外機幅方向の外方へ突出せず、従って、エンジン11をコンパクトに構成できる。
【0037】
また、左排気マニホールド41が左排気マニホールド部43Aと排気カバー44とにより分離可能に設けられ、右排気マニホールド42が右排気マニホールド部43Bと排気カバー44とにより分離可能に設けられたので、左排気マニホールド41の排気通路41T及び右排気マニホールド42の排気通路42Tを容易に成形でき、コストを低減できる。
【0038】
(5)左排気マニホールド41及び右排気マニホールド42内において、触媒50を内蔵する排気パイプ46と、排気集合空間として機能する隙間48とが平面視において、左バンク27及び右バンク28におけるシリンダ33のシリンダ軸線Pに沿って前後に並べて設けられている。従って、特許文献3に記載のように、各排気ポートからの排気を集合する排気集合部と、触媒を内蔵するスペースプレート及びカバーとがエンジンの幅方向に並設される場合に比べ、エンジン11の幅方向寸法を減少でき、エンジン11をコンパクト化できる。
【0039】
(6)
図4、
図5及び
図8に示すように、左排気マニホールド41の排気通路41T内及び右排気マニホールド42の排気通路42T内にそれぞれ配設された排気パイプ46は、その上端46Mが排気通路41T及び42Tの上部に、例えば左バンク27及び右バンク28における最上位の気筒40とこの気筒40に隣接する気筒40との境界付近に開口する。このため、エンジン11の停止時にギアケース14の排気通路、ドライブシャフトハウジング13の排気膨張室、エンジンホルダ12の排気通路12T等を逆流した水が、排気パイプ46の上端46Mから溢水して排気通路41T及び42T内へ流入することを防止できる。
【0040】
(7)触媒50が、排気パイプ46内の上部であって且つシリンダブロック30の左バンク部30A及び右バンク部30Bにおける最下位の気筒40の排気ポート36の上方に配置されたので、エンジン11の停止時にギアケース14の排気通路、ドライブシャフトハウジング13の排気膨張室、エンジンホルダ12の排気通路12T等を逆流した水により触媒50が被水することを防止できる。このため、触媒50の耐久性や排気浄化性能を確保できる。
【0041】
(8)排気パイプ46は、左排気マニホールド41の排気通路41T内及び右排気マニホールド42の排気通路42T内において、これらの排気通路41T及び42Tにそれぞれ連通する各排気ポート36の開口49に対し反対側に偏倚して配置され、これにより、左排気マニホールド41及び右排気マニホールド42と排気パイプ46との間に、排気集合空間として機能する隙間48が形成される。このため、各排気ポート36から排出された排気は、隙間48(排気集合空間)内で集合して、排気脈動が緩和された後に排気パイプ46内の触媒50に流入する。この結果、触媒50内を流れる排気の瞬間流速が抑制されるので、触媒50による排気の浄化効率を向上させることができる。
【0042】
(9)触媒50を内蔵する排気パイプ46が、シリンダヘッド31の排気ポート36に連通する左排気マニホールド41の排気空間41T内及び右排気マニホールド42の排気通路42T内にそれぞれ配設されたので、排気ポート46から排出された排気の熱により触媒50の温度を反応温度まで迅速に上昇させることができる。このため、この触媒50によってエンジン11の始動直後から排気を浄化することができる。
【0043】
(10)左排気マニホールド41の排気通路41T内及び右排気マニホールド42の排気通路42T内にそれぞれ配置された排気パイプ46は、触媒50を内蔵すると共に、その上端46Mが排気通路41T及び42Tの上部に開口するので、排気通路41T及び42T内の排気は、その大部分が上昇して排気パイプ46の上端46Mから触媒50内へ流入する。従って、エンジン11の冷機時に発生した凝縮水は、上述のように上昇して流れる排気の熱により気化して触媒50に流入するので、この触媒50の熱劣化を回避できる。
【0044】
(11)左排気マニホールド41の排気通路41Tを形成するシリンダブロック30の左排気マニホールド部43Aと、右排気マニホールド42の排気通路42Tを形成するシリンダブロック30の右排気マニホールド部43Bには、それぞれ、排気通路41T、42Tの周囲に水ジャケット45が形成されて、左排気マニホールド部43A及び右排気マニホールド部43Bが冷却される。このため、シリンダブロック30の左バンク部30A及び右バンク部30Bに形成されるシリンダ33及び燃焼室34が、排気通路41T及び42T内の熱により局所的に加熱されることがなく、これらのシリンダ33及び燃焼室34に熱歪が偏在して発生することを防止できる。
【0045】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【0046】
例えば、本実施形態では、エンジン11はV型6気筒4サイクルエンジンの場合を述べたが、直列多気筒4サイクルエンジンであってもよい。この直列多気筒4サイクルエンジンの場合には、シリンダブロックの船外機幅方向における一方の側に排気マニホールド41または42が設けられ、この排気マニホールドは、シリンダブロックに形成された排気マニホールド部43Aまたは43Bと排気カバー44とが互いに結合されて構成され、内部に触媒50を内蔵する排気パイプ46が鉛直方向に立設される。