特許 6384392 船外機

(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】6384392

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】船外機

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/10 20100101AFI20180827BHJP

   F01N 13/00 20100101ALI20180827BHJP

   F01N 13/18 20100101ALI20180827BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20180827BHJP

   F02D 35/00 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   F01N13/10

   F01N13/00 A

   F01N13/18

   F01N13/08 Z

   F02D35/00 368C

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-82568(P2015-82568)

(22)【出願日】2015年4月14日

(65)【公開番号】特開2016-200121(P2016-200121A)

(43)【公開日】2016年12月1日

【審査請求日】2017年7月25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】庄村 伸行

(72)【発明者】

【氏名】浜田 竜司

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３０３１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００２９５４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１５９０６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ １／００− １／２４

Ｆ０１Ｎ ５／００− ５／０４

Ｆ０１Ｎ １３／００−１３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のシリンダが上下方向に並んで配置されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックのシリンダと協働してそれぞれの燃焼室を形成すると共にこれらの燃焼室に接続される排気ポートが形成されたシリンダヘッドとを含む４サイクルエンジンと、
前記４サイクルエンジンを支持して下部ユニットと連結するエンジンホルダと、
複数の前記排気ポートが接続される複数の第１開口を備えて上下方向に延びる第１通路と、この第１通路の下方に配置されて下端部に前記エンジンホルダに形成された第３通路に接続される第２開口を備えた第２通路とが設けられた排気マニホールドとを備え、
前記排気マニホールドは、前記第１通路及び前記第２通路が一体に形成される一方、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックに対して別体に成形されて着脱可能に形成され、
前記排気マニホールドは、前記第１通路及び前記第２通路の間を区画壁で区画し、前記第１通路の上部から分岐して前記第２通路に連通して内部に排気浄化触媒を備えた第４通路を設けたことを特徴とする船外機。

【請求項2】

前記排気マニホールドの第４通路は前記第１通路に沿って上下方向に延び、前記第１通路の前方の前記シリンダブロック側方又は後方の前記シリンダヘッド側方あるいは両側に並べて配置したことを特徴とする請求項１に記載の船外機。

【請求項3】

前記排気マニホールドの第４通路は、前記第１通路及び前記第２通路で形成される排気マニホールド本体に対して着脱可能に形成され、中間部に前記第１通路側及び前記第２通路側に分割可能な接合部が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機。

【請求項4】

排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサを前記排気マニホールドの前記第１通路の上部又は前記第２通路に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船外機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は船外機、特に触媒装置を設けるエンジンを搭載するモデルに好適な船外機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

小型船舶等に搭載される船外機は、推進機が配設されたロアユニットの上部にアッパユニット及びガイドエキゾーストが連結され、ガイドエキゾースト上にエンジンが支持、固定され、エンジンはエンジンカバーで覆われ、エンジンにより推進機を回転駆動するように構成されている。エンジンの排気は、その側面に縦方向に形成された排気通路を通ってアッパユニット及びロアユニットを経て海水中に排気させる構造となっている。このような船外機用エンジンにおいて、排気ガスの浄化を図る観点から排気通路に触媒装置を設けて、排気ガス規制に対応する場合がある。

【0003】

例えば特許文献１には、クランク軸が縦方向に配置された船外機用エンジンにおいて、エンジンの側面に排気ポートに連通する排気通路を形成し、排気の流れと平行に触媒を配設したものが開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３５６１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この種の船外機においてエンジンの基本構成を同一としながら、出力が異なる仕様とする場合がある。また、排気ガス規制の軽重の具体的レベル等は国や地域によって異なる場合があり、同一エンジンでありながらそれらの国や地域に合せて触媒装置を搭載する必要がある。更に、触媒搭載モデルと触媒不搭載モデルに対してエンジンを共通して利用可能としたい場合があり、従来の船外機ではこれらの要請に対応するのが必ずしも容易でなかった。

【0006】

本発明はかかる問題点を鑑みて、触媒搭載モデルと触媒不搭載モデルにエンジンを共用可能とする船外機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】

【0007】

本発明の船外機は、複数のシリンダが上下方向に並んで配置されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックのシリンダと協働してそれぞれの燃焼室を形成すると共にこれらの燃焼室に接続される排気ポートが形成されたシリンダヘッドとを含む４サイクルエンジンと、前記４サイクルエンジンを支持して下部ユニットと連結するエンジンホルダと、複数の前記排気ポートが接続される複数の第１開口を備えて上下方向に延びる第１通路と、この第１通路の下方に配置されて下端部に前記エンジンホルダに形成された第３通路に接続される第２開口を備えた第２通路とが設けられた排気マニホールドとを備え、前記排気マニホールドは、前記第１通路及び前記第２通路が一体に形成される一方、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックに対して別体に成形されて着脱可能に形成され、前記排気マニホールドは、前記第１通路及び前記第２通路の間を区画壁で区画し、前記第１通路の上部から分岐して前記第２通路に連通して内部に排気浄化触媒を備えた第４通路を設けたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、同一のエンジンに対して排気浄化触媒を装着し、あるいは装着しない仕様とし、触媒搭載モデルと触媒不搭載モデルでエンジンを共用可能とする船外機が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る船外機の全体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エンジンの側面図である。

【図3】本発明の本実施形態に係る排気マニホールドまわりを後方から見た図である。

【図4】本発明に係る船外機のエンジンの後方正面図である。

【図5】本発明に係る船外機のエンジンの上面図である。

【図6】本発明に係る船外機における排気マニホールドの別の態様を示す側面図である。

【図7】本発明に係る船外機における排気マニホールドの別の態様を示す上面図である。

【図8】本発明に係る船外機における排気マニホールドの更に別の態様を示す側面図である。

【図9】本発明に係る船外機における排気マニホールドの更に別の態様を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面に基づき、本発明による船外機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１００の概略構成例を示す左側面図である。この場合、船外機１００は図示のように、その前部側にて船体の後尾板Ｐに固定されている。なお、以下の説明中で各図において必要に応じて、船外機１００の前方を矢印Ｆｒにより、後方を矢印Ｒｒにより示し、また船外機１００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。

【0016】

船外機１００の全体構成において、上部から下部へアッパユニット１０１、ミッドユニット１０２及びロアユニット（下部ユニット）１０３が順に配置構成される。アッパユニット１０１において、エンジン１０はエンジンホルダ１１を介して、そのクランクシャフト１２が鉛直方向を向くように縦置きに搭載支持される。エンジン１０として、例えばＶ型多気筒エンジンあるいは直列多気筒エンジン等を採用可能である。クランクシャフト１２を支持するクランクケース１３に対して、シリンダブロック１４、シリンダヘッド１５及びシリンダヘッドカバー１６が順次結合する。なお、エンジン１０はエンジンカバー１０１Ａによって覆われる。

【0017】

ミッドユニット１０２は、アッパマウント１０４及びロアマウント１０５を介して、スイベルブラケット１０６に設定された支軸のまわりに水平方向に回動可能となるように支持される。スイベルブラケット１０６の左右両側にはクランプブラケット１０７が設けられ、このクランプブラケット１０７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１０６は、左右方向に設定されたチルト軸１０８のまわりに上下方向に回動可能に支持される。

【0018】

ミッドユニット１０２において、エンジン１０のクランクシャフト１２の下端部に連結するドライブシャフト１０９が上下方向に貫通配置され、このドライブシャフト１０９の駆動力が、ロアユニット１０３のギヤケース１１０内に配置されたプロペラシャフト１１１に伝達されるようになっている。ドライブシャフト１０９の前側には、前後進の切換等を行うためのシフトロッド１１２が上下方向に平行配置される。また、ミッドユニット１０２にはエンジン１０を潤滑するためのオイルを貯留するオイルパン１１３等が配設される。なお、ミッドユニット１０２は、ドライブシャフト１０９を収容するドライブシャフトハウジング１１４を有している。

【0019】

ロアユニット１０３においてギヤケース１１０内に、ドライブシャフト１０９の駆動力によりプロペラシャフト１１５を介してプロペラ１１６を回転駆動する複数のギヤ群１１７等を有する。ギヤ群１１７においてミッドユニット１０２から下方へ延出したドライブシャフト１０９はそれ自体に取り付けたギヤが、ギヤケース１１０内のギヤと噛合することで最終的にプロペラ１１６を回転させるが、シフトロッド１１２を介してのシフト装置の操作によりギヤケース１１０内のギヤ群１１７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。

【0020】

図２〜図５は、本実施形態におけるエンジン１０の例を示している。図２はエンジン１０を左方から見た側面図、図４はエンジン１０の後方正面図、図５はエンジン１０の上面図である。なお、図３は、本実施形態に係る排気マニホールドまわりを後方から見た図である。本例のエンジン１０は直列４気筒エンジンとし、図４に示されるように上から順に１番（♯１）気筒、２番（♯２）気筒、３番（♯３）気筒及び４番（♯４）気筒の４気筒が配列される。エンジン１０はクランクケース１３が前方に、シリンダブロック１４及びシリンダヘッド１５が後方に配置されるかたちで♯４気筒側にてエンジンホルダ１１上に搭載される。以下にエンジン１０について概略説明するが、その構成部材等は必要に応じて適宜図示し、あるいはその図示を省略する。

【0021】

クランクケース１３において、クランクシャフト１２はその上端部及び下端部並びにそれらの中間部にて複数のジャーナル軸受によって、クランクケース１３内で回転可能に支持される。クランクシャフト１２はまた、その下端にて例えば一対の連結ギヤ（リダクションギヤ）を介してドライブシャフト１０９の上端と結合してもよく、これによりクランクシャフト１２の回転動力がドライブシャフト１０９へと伝達される。

【0022】

シリンダブロック１４において、内部には気筒毎にシリンダボアが形成され、ピストンがシリンダボア内で往復動可能（前後方向）に内嵌する。このピストンはコンロッドを介してクランクシャフト１２のクランクピンに連結し、これによりシリンダボア内のピストンの往復運動がクランクシャフト１２の回転運動に変換され、更にエンジン１０の出力としてドライブシャフト１０９に伝達される。

【0023】

シリンダヘッド１５において、図５を参照して気筒毎にシリンダボアに整合する燃焼室１７とこの燃焼室１７にそれぞれ連通する吸気ポート１８及び排気ポート１９が形成される。吸気ポート１８は、燃焼室１７との連通部が吸気バルブ２０によって開閉制御される。この場合、吸気バルブ２０は、上下方向に延設された吸気側カムシャフト２１に設けたカムによって駆動される。また、排気ポート１９は、燃焼室１７との連通部が排気バルブ２２によって開閉制御される。この場合、排気バルブ２２は、上下方向に延設された排気側カムシャフト２３に設けたカムによって駆動される。なお、この実施形態では、各気筒において吸気側及び排気側にそれぞれ２つのバルブを持つ４バルブであってよい。

【0024】

各気筒の燃焼室１７の頂部には点火プラグが装着され、燃焼室１７内に供給された混合気は点火プラグにより着火される。更に各気筒のシリンダボア内で爆発・燃焼した燃焼ガスは、排気ポート１９から後述する排気マニホールド２４へ排出される。各気筒において排気ポート１９には、シリンダブロック１４のシリンダボアの外側部に設けられた排気マニホールド２４が連通するように接続される。排気マニホールド２４は図２及び図４等に示されるようにシリンダヘッド１５の左側面部にて上下方向に延設されており、各排気ポート１９からの排気ガスを合流させる。排気ガスは排気マニホールド２４を通って、後述するように最終的にエンジン１０の下方へと導かれ、更にエンジンホルダ１１内に形成された排気通路を経て水中に排出される。

【0025】

さて、本発明の船外機１００において排気マニホールド２４の構成例として、先ず触媒搭載モデルの場合で説明する。図２及び図４等に示されるように、複数（本例では４つ）の排気ポート１９が接続される複数（本例では４つ）の第１開口２５を備えて上下方向に延びる第１通路２６と、この第１通路２６の下方に配置されて、下端部にエンジンホルダ１１に形成された第３通路２９に接続される第２開口２７を備えた第２通路２８とが設けられる。排気マニホールド２４は、概略矩形状の断面形状を持つ中空構造を有する。特に排気マニホールド２４は、第１通路２６及び第２通路２８が一体に形成される一方、シリンダヘッド１５及びシリンダブロック１４に対して別体に成形されて着脱可能に形成されている。

【0026】

排気マニホールド２４は図２に示されるように締結手段としての複数のボルト３０等によって、シリンダヘッド１５の左側面部に締着される。ボルト３０を外すことで、排気マニホールド２４をシリンダヘッド１５から取り外すことができる。

【0027】

更に排気マニホールド２４は、図２あるいは図４に示されるように第１通路２６及び第２通路２８の間を区画壁３１で区画される。そして、図２に示されるように排気マニホールド２４には第１通路２６の上部から分岐して第２通路２８に連通して、内部に排気浄化触媒３３を備えた第４通路３２が付設される。従って、この例では排気経路中に２つの排気浄化触媒３３が装着される。

【0028】

本例では図２のように第４通路３２はそれぞれ第１通路２６に沿って上下方向に延び、第１通路２６の前方のシリンダブロック１４の側方（左側）と、第１通路２６の後方のシリンダヘッド１５の側方（左側）とに並べて配置される。
第４通路３２の上部は連通孔３４を介して、第１通路２６の上部と連通する。また、第４通路３２の下部は連通孔３５を介して、第２通路２８と連通する。

【0029】

また、各第４通路３２は、第１通路２６及び第２通路２８を有する排気マニホールド２４（マニホールド本体）に対して着脱可能に形成される。この場合、各第４通路３２は図３に示されるように、締結手段としての複数のボルト３６等によって、排気マニホールド２４の前面部及び後面部に締着される。ボルト３６を外すことで、各第４通路３２を排気マニホールド２４から取り外すことができる。

【0030】

また、各第４通路３２の中間部には図３等に示されるように、第１通路２６側及び第２通路２８側に分割可能とする接合部３７が形成されている。接合部３７において上下に二分される第４通路３２の下端部及び上端部をフランジ状に形成し、二分された第４通路３２の上下部位がボルト等によって相互に締結される。排気浄化触媒３３は、上下に二分された第４通路３２の分割部位に形成される開口部に装着することができる。

【0031】

更に、図２に示されるように第１通路２６の上部には、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ３８が装着される。酸素センサ３８は、排気浄化触媒３３の上流側の酸素濃度を検出することができる。
また、図４に示されるように必要に応じて第２通路２８には、同様に排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ３９が装着される。酸素センサ３９は、排気浄化触媒３３の下流側の酸素濃度を検出することができる。

【0032】

この例の排気マニホールド２４において、各排気ポート１９からの排気ガスが第１開口２５に流入して、第１通路２６にて合流する。この合流した排気ガスは第１通路２６内で上方へ流通し、その上部で連通孔３４を介して各第４通路３２へ分岐する。排気ガスは更に、第４通路３２内で下方へ流通し、その間に排気浄化触媒３３を通過しながら、その下部で連通孔３５を介して第２通路２８に流入する。各第４通路３２から第２通路２８にて合流した排気ガスは、第２開口２７を介してエンジンホルダ１１の第３通路２９に流入し、更にロアユニット１０３に形成されている排気通路を経て、最終的に水中に排出される。

【0033】

次に図６及び図７は、本発明の船外機１００に係る触媒搭載モデルの場合における排気マニホールド２４の別の態様を示している。図６はエンジン１０を左方から見た側面図、図７はエンジン１０の上面図である。この例では第４通路３２は第１通路２６に沿って上下方向に延び、第１通路２６の前方のシリンダブロック１４の側方に配置される。つまり第１通路２６に対して前方の一方側にのみ第４通路３２が付設される。第４通路３２内部には排気浄化触媒３３が装着され、従って、この例では排気経路中に単一の排気浄化触媒３３を有する。その他の構成は、実質的に上記の場合と同様である。

【0034】

なお、排気マニホールド２４の後面部に形成された連通孔３４及び連通孔３５には、カバープレート４０，４１が蓋着され、これらのカバープレート４０，４１によって連通孔３４及び連通孔３５を閉塞することができる。

【0035】

この態様例の排気マニホールド２４において、各排気ポート１９からの排気ガスが第１開口２５に流入して、第１通路２６にて合流する。この合流した排気ガスは第１通路２６内で上方へ流通し、その上部で前面部に形成された連通孔３４を介して第４通路３２へ流入する。排気ガスは更に、第４通路３２内で下方へ流通し、その間に排気浄化触媒３３を通過しながら、その下部で前面部に形成された連通孔３５を介して第２通路２８に流入する。第４通路３２から第２通路２８にて流入した排気ガスは、第２開口２７を介してエンジンホルダ１１の第３通路２９に流入し、更にロアユニット１０３に形成されている排気通路を経て、最終的に水中に排出される。

【0036】

図８及び図９は、本発明の船外機１００に係る触媒不搭載モデルの場合における排気マニホールド２４の態様を示している。図８はエンジン１０を左方から見た側面図、図９はエンジン１０の後方正面図である。この例では排気マニホールド２４は、第１通路２６及び第２通路２８が直接連通され、排気通路中に排気浄化触媒３３を備えていない。つまり第１通路２６及び第２通路２８の間を区画する区画壁３１（図４参照）を持たず、第４通路３２を有しておらず、即ち排気マニホールド２４（マニホールド本体）のみの構成である。その他の構成は、実質的に上記の場合と同様である。

【0037】

なお、排気マニホールド２４の前面部及び後面部には、上述の連通孔３４及び連通孔３５を持たず、また、これらの連通孔３４及び連通孔３５を持つ場合には、それらを前述したカバープレート４０，４１によって閉塞するようにしてもよく、ここではそれらの図示を省略する。

【0038】

この態様例の排気マニホールド２４において、各排気ポート１９からの排気ガスが第１開口２５に流入して、第１通路２６にて合流する。この合流した排気ガスは第１通路２６内で下方へ流通して、第２通路２８に流入する。第１通路２６から第２通路２８にて流入した排気ガスは、第２開口２７を介してエンジンホルダ１１の第３通路２９に流入し、更にロアユニット１０３に形成されている排気通路を経て、最終的に水中に排出される。

【0039】

本発明の船外機１００において特に排気マニホールド２４は、シリンダヘッド１５及びシリンダブロック１４と別体に構成されて、エンジン１０本体に対して着脱可能である。ここで、この種の船外機は商品として、エンジン排気量や主要部品の配置等の基本構成を同一にしながら、出力の異なる仕様で使用される。また、エンジンの基本構成は同一でも排気ガス規制レベルが異なる国や地域に対応可能であることが要望されている。本発明の船外機１００において触媒搭載モデルの場合には、図２あるいは図６のように排気浄化触媒３３を備えた第４通路３２が排気マニホールド２４に付設される。一方、触媒不搭載モデルの場合には、図８のように排気マニホールド２４にはそのような第４通路３２が付設されない。同一のエンジン１０に対して排気浄化触媒３３を装着し、あるいは装着しない仕様とし、触媒搭載モデルと触媒不搭載モデルでエンジン１０を共用可能とする船外機１００が実現される。

【0040】

触媒搭載モデルと触媒不搭載モデルとで各別にエンジン１０本体側の仕様を変更する必要がないため、製造上及び部品点数等の点でコスト的に極めて有利である。また、締結手段であるボルト３０を外して、排気マニホールド２４を簡単に交換することができ、使用性あるいは取扱い性等に極めて優れている。
特に触媒搭載モデルの場合には、図２あるいは図６のように排気浄化触媒３３を備えた第４通路３２を付設し、これにより排気浄化触媒３３の個数を増減することができる。このように同一の船外機１００において必要に応じて排気浄化触媒３３の個数を切り替え、排気ガス規制レベルが異なる国や地域に有効且つ適確に対応することができる。

【0041】

また、第４通路３２は接合部３７にて、第１通路２６側及び第２通路２８側に分割可能に構成されている。上下に二分された第４通路３２の分割部位に形成される開口部から排気浄化触媒３３を出し入れすることができ、必要に応じて排気浄化触媒３３を簡単に交換する等が可能になる。

【0042】

排気マニホールド２４は、触媒搭載モデルでは第１通路２６及び第２通路２８の間を区画壁３１で区画され、また、触媒不搭載モデルでは第１通路２６及び第２通路２８が直接連通される。触媒搭載モデル及び触媒不搭載モデルとも第１通路２６及び第２通路２８が一体化して構成される。これらの通路を流通した排気ガスは、下方に位置する第３通路２９に流入する。このように一体化され、あるいは一体的に構成された排気通路を排気ガスが流通し、極めてコンパクトな構成となっている。

【0043】

また、第１通路２６には酸素センサ３８が装着され、第２通路２８には酸素センサ３９が装着される。触媒搭載モデル及び触媒不搭載モデルとも、あるいは触媒搭載モデルにあっては排気浄化触媒３３の個数を変えても、同一の構成にて排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。

【0044】

上記の場合、排気浄化触媒３３を含めた排気系をエンジン１０の左右方向片側（左側）に集中した配置構成とすることで、組付性にも優れていると共に、吸気系及び燃料系とは反対側に配置することで、仮に例えば排気系での冷却水不足のためにオーバーヒートした場合でも高い信頼性、安全性を保証することができる。また、点火プラグやシリンダヘッドカバー１６等の取外し等に支障のない配置構成であり、メンテナンス性等にも極めて優れている。

【0045】

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。
上記実施形態においてエンジン１０が直列４気筒エンジンとした例を説明したが、エンジン１０の気筒数は増減することができる。

【符号の説明】

【0046】

１０ エンジン、１１ エンジンホルダ、１２ クランクシャフト、１３ クランクケース、１４ シリンダブロック、１５ シリンダヘッド、１６ シリンダヘッドカバー、１７ 燃焼室、１８ 吸気ポート、１９ 排気ポート、２０ 吸気バルブ、２１ 吸気側カムシャフト、２２ 排気バルブ、２３ 排気側カムシャフト、２４ 排気マニホールド、２５ 第１開口、２６ 第１通路、２７ 第２開口、２８ 第２通路、２９ 第３通路、３１ 区画壁、３２ 第４通路、３３ 排気浄化触媒、３４，３５ 連通孔、３７ 接合部、３８，３９ 酸素センサ、１００ 船外機。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】