JP2004052716A - 小型走行船のエンジンの吸気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】小型走行船に備えられるエンジンにおいて適切な吸気管の管長を確保することができる吸気構造の提供。
【解決手段】コレクタボックス４は、エンジンＥの左側前後に設けられたエンジンマウント１５，１５間に配置され、その底部４ｂは、クランクシャフト２６の軸芯Ｃを含んでピストン１２ｐのストローク方向に直交する平面Ｆより下方に位置してある。吸気管３は、下流側開口３ａが吸気口１ｂに接続され、上流側開口３ｂは、コレクタボックス４内の吸気抵抗等に基づいて定められた位置にて開口している。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型滑走艇（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｒａｆｔ）等の小型走行船に備えられる多気筒のエンジンの吸気構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの出力トルクを高めさせる要素は様々あるが、そのうちの一要素として所謂体積効率（又は、充填効率）というものがある。該体積効率とは、エンジンのシリンダ容積に基づいて得られる排気量に対し、実際にシリンダ内へ吸入された空気の量を比率で示したものであり、エンジンの吸気能力を表す。エンジンの出力トルクは、該吸気能力を向上させることにより、即ち、エンジンの作動時に実際にシリンダ内へ吸入される空気の量（以下、「吸気量」という）を増加させることによって高めることができる。ところが、シリンダ内へ吸入された空気は一般に、吸気抵抗により外気取り入れ口での空気に比して低圧であり、また、シリンダ内壁等に接触することにより高温となっている。このように、比較的低圧，高温である空気は相対的に密度が低く、体積効率が低下する傾向にある。従って、より密度の高い空気をシリンダ内へ吸入させて体積効率を高めさせ、吸気能力を向上させることが必要となる。
【０００３】
吸気能力は、エンジンのシリンダへ吸気を流通させるための吸気管等の構造を、吸気慣性効果及び脈動効果等を考慮して設計することにより向上させることが可能である。即ち、高出力トルクを必要とするエンジンの回転数が決まれば、前記吸気管内の空気の脈動流の最適な波長は決定される。また、脈動流の波長は吸気管の管長等によって決定される。具体的には、エンジンが比較的高速回転するときに高出力トルクが必要な場合は吸気管の管長を比較的に短くすることが好ましく、逆に、比較的低速回転時に高出力トルクが必要な場合は吸気管の管長を比較的に長くすることが好ましい。このように、エンジンの回転数によって決定される脈動流の最適な波長に応じた吸気構造とすることにより、吸気能力を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、小型走行船に搭載されるエンジンは、比較的に低速回転時に高出力トルクを必要とされることが多く、吸気管の管長を長くすることが好ましい。しかしながら、多気筒のエンジンの場合、各シリンダに吸気する複数の吸気管は、吸気上流側の端部にて所定容量を有する所謂コレクタボックス（吸気ボックス）等に接続されているのが一般的である。そして小型走行船はその構造上、前記コレクタボックスがシリンダヘッドの吸気口に比較的近い位置に配置されており、前記コレクタボックス及び吸気口間を接続する吸気管の管長は十分に確保されていないのが現状である。
【０００５】
従来の吸気構造の一例を簡単に説明すると、エンジンの外形は主として上部のシリンダヘッド，中間部のシリンダブロック，及び下部のクランクケースから構成されている。直列多気筒のエンジンの場合、クランクシャフトの軸芯方向から見た該エンジンは略フラスコ状の形状を成しており、前記シリンダブロックは前記クランクケースに比して幅が狭くなっている。よって、前記コレクタボックスは前記シリンダブロックに近接して配置されていることが多い。
【０００６】
従って、コレクタボックスと吸気口とを接続する吸気管は、上述したような吸気口に近いコレクタボックスの配置形態に加え、吸気抵抗を考慮して吸気管の曲率を可及的大きくする必要性，小型走行船内のスペース等の制限により、その管長は比較的短くなることが余儀なくされている。
【０００７】
そこで本発明は、小型走行船に備えられるエンジンにおいて適切な吸気管の管長を確保することができる吸気構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る小型走行船のエンジンの吸気構造は、一方の開口端部がシリンダヘッドの吸気口に接続し、他方の開口端部が吸気ボックスに連通する吸気管を有する小型走行船のエンジンの吸気構造において、前記吸気ボックスは、該吸気ボックスの少なくとも一部分が、前記エンジンのクランクシャフトの軸芯部よりも下方に位置するように配置されており、前記吸気管の他方の開口端部は、前記吸気ボックス内にて該吸気ボックスの内壁面から所定の距離を隔てた位置にて開口されている。
【０００９】
このような構成とすることにより、吸気口と吸気ボックスの内壁面（例えば、内底面）との間の距離が従来に比して離隔しており、且つ、吸気管の他方の開口端部は、前記吸気ボックス内にて内壁面から吸気抵抗等に基づく所定の距離を隔てた位置にて開口されている。従って、小型走行船に搭載されるエンジンに応じた適切な吸気管の管長の確保が可能な吸気構造を実現することができる。
【００１０】
また本発明に係る小型走行船のエンジンの吸気構造は、前記吸気管の他方の開口端部が、前記所定の距離として下記の（１）式
ｄ≦Ｄ≦３ｄ　　　　　　　・・・（１）
但し、
ｄ：吸気管の他方の開口端部の開口径
Ｄ：吸気管の他方の開口端部と、該開口端部の開口方向における吸気ボックスの内壁面との距離
を満たす距離を隔てた位置にて開口されていてもよい。
【００１１】
このような構成とすることにより、上述したように適切な吸気管の管長を確保することができると共に、吸気管の他方の開口端部と吸気ボックスの前記内壁面との距離が上記（１）式を満足するため、より具体的に吸気抵抗等を考慮した吸気構造を実現することができる。
【００１２】
また、前記吸気管は、前記他方の開口端部から前記一方の開口端部側の所定位置まで、該吸気管の長手方向に沿って略直管状に成してあってもよい。このような構成とすることにより、上述したような効果に加えて吸気抵抗の低減を図ることができる吸気構造を実現することができる。
【００１３】
また本発明に係る小型走行船のエンジンの吸気構造は、多気筒のエンジンに所定間隔を隔てて複数設けられた吸気口の夫々に一方の開口端部が接続し、他方の開口端部が互いに近接されて該他方の開口端部側が吸気ボックスに連通する複数の吸気管を備える。
【００１４】
従来多気筒のエンジンに設けられていた複数の吸気管は、一般に吸気口から吸気ボックスへ至るまで同一間隔を隔てて並設されていたが、上述したような構成とすることにより、複数の吸気管の他方の開口端部の夫々が近接されているため、従来に比して吸気構造が小型化され、小型走行船のように内部スペースに余裕がない場合であっても、より小さいスペースでより長い吸気管の管長を確保することができる。
【００１５】
また、複数の前記吸気管における夫々の他方の開口端部は、開口方向が互いに略同一方向を成しており、且つ、該他方の開口端部の前記開口方向についての位置が互いに異ならしめられていてもよい。このような構成とすることにより、各他方の開口端部の開口方向の位置にズレが設けられているため、吸気の際に該開口端部の近傍にて生じる吸気干渉を抑制することができる。
【００１６】
また本発明に係る小型走行船のエンジンの吸気構造は、多気筒のエンジンに所定間隔を隔てて複数設けられた吸気口の夫々と吸気ボックスとの間を連通する複数の吸気流路を形成し、且つ、該吸気流路の前記吸気ボックス側が互いに近接するように形成された吸気管を備える。
【００１７】
このような構成とすることにより、吸気口から吸気ボックスへ至る吸気流路を一体的に成型された吸気管によって形成する場合であっても、上述したように従来に比して吸気構造を小型化可能であり、より小さいスペースでより長い吸気管の管長を確保することができる。
【００１８】
また、前記吸気管は、複数の前記吸気流路における前記吸気ボックス側の夫々の流路端が、流路方向を互いに略同一方向に成してあり、且つ、該流路端の前記流路方向についての位置が互いに異ならしめられていてもよい。このような構成とすることにより、各吸気流路を一体的に成型する上述したような吸気管であっても、各吸気流路の吸気ボックス側の流路端にて吸気の際に生じる吸気干渉を抑制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかる小型走行船について、小型滑走艇を例に挙げて、図面を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る小型滑走艇の側面図であり、図２は、図１に示す小型滑走艇の平面図である。図１に示す滑走艇はライダーがシート上に跨って乗る騎乗型の滑走艇であり、その船体Ａは、ハルＨと該ハルＨの上部を覆うデッキＤとから構成されている。船体Ａの全周に渡る前記ハルＨとデッキＤとの接続ラインはガンネルラインＧと称される。前記滑走艇は、該ガンネルラインＧが喫水線Ｌより上方に位置するよう構成されている。
【００２０】
図２に示すように、船体Ａの上部におけるデッキＤの略中央位置には、平面視にて略長方形状の開口部１６が、船体Ａの前後方向に長辺を沿うようにして設けられている。該開口部１６の上方には、シートＳが着脱可能にして取り付けられている。
【００２１】
前記開口部１６の下方にて前記ハルＨ及びデッキＤにより囲まれた空間にはエンジンルーム２０が形成されており、該エンジンルーム２０内には、滑走艇を駆動させるエンジンＥが搭載されている。また、前記エンジンルーム２０は、横断面が凸状を成しており、下部に比して上部が狭くなるような形状を成している。本実施の形態において、該エンジンＥは直列４気筒の４サイクルエンジンであり、図１に示すように、クランクシャフト２６が船体Ａの前後方向に沿うようにして配置されている。
【００２２】
クランクシャフト２６の出力端部は、プロペラ軸２７を介し、船体Ａの後部に配置されたウォータージェットポンプＰのポンプ軸２１Ｓに接続されている。従って、クランクシャフト２６の回転に連動してポンプ軸２１Ｓは回転する。該ウォータージェットポンプＰにはインペラ２１が取り付けられており、該インペラ２１の後方には静翼２１Ｖが配置されている。前記インペラ２１の周囲外側には、該インペラ２１を覆うようにポンプケーシング２１Ｃが設けられている。
【００２３】
船体Ａの底部には吸水口１７が設けられている。該吸水口１７と前記ポンプケーシング２１との間は吸水通路により接続され、該ポンプケーシング２１は更に、船体Ａの後部に設けられたポンプノズル２１Ｒに接続されている。該ポンプノズル２１Ｒは、後方へいくに従ってノズル径が小さくなるように構成されており、後端には噴射口２１Ｋが配置されている。
【００２４】
滑走艇は、前記吸水口１７から吸入した水をウォータージェットポンプＰにて加圧・加速し、また、静翼２１Ｖにて整流して、前記ポンプノズル２１Ｒを通じて前記噴射口２１Ｋから後方へ吐出する。滑走艇は、噴射口２１Ｋから吐き出された水の反動により、推進力を得る。
【００２５】
図１，２に示す符号２４は操舵ハンドルであり、該操舵ハンドル２４は、ポンプノズル２１Ｒの後方に配置されたステアリングノズル１８との間にてケーブル２５（図２にて一点鎖線により図示）を介して接続されている。前記操舵ハンドル２４を左右に操作することにより、ステアリングノズル１８は左右に揺動される。従って、ウォータージェットポンプＰの動作中に操舵ハンドル２４を操作することにより、ポンプノズル２１Ｒを通じて外部へ吐き出される水の方向を変えることができ、滑走艇の向きを変えることができる。
【００２６】
図１に示すように、船体Ａ後部には、前記ステアリングノズル１８を内側に位置するようにボウル状のデフレクタ１９が配置されている。該デフレクタ１９は、軸が滑走艇の左右方向に向けられた揺動軸１９ａによって支持され、該揺動軸１９ａを中心として上下方向へ揺動可能となっている。該デフレクタ１９を揺動軸１９ａを中心に揺動させて下側に位置させた場合、ステアリングノズル１８から後方へ吐き出される水の吐出方向は、略前方へ変更されるようになっている。従ってこのとき、滑走艇を後進させることができる。
【００２７】
図１，２に示すように、船体Ａの後部には後部デッキ２２が設けられている。該後部デッキ２２には開閉式のハッチカバー２９が設けられており、該ハッチカバー２９の下には小容量の収納ボックスが形成されている。また、船体Ａの前部には別のハッチカバー２３が設けられており、該ハッチカバー２３の下には所定容量を有する収納ボックスが形成されている。
【００２８】
次に、前記滑走艇に搭載されているエンジンＥの吸気構造について説明する。図３は、艇後方から見た場合のエンジンＥを示す図面であり、図４は、艇の右舷側から見た場合の該エンジンＥを示す図面である。図３に示すように該エンジンＥの外形は、シリンダヘッドカバー１０により上部を覆われたシリンダヘッド１１，該シリンダヘッド１１の下部に位置するシリンダブロック１２，該シリンダブロック１２の下部に位置するクランクケース１３，及び該クランクケース１３の下部に位置するオイルパン１４によって主に構成されている。エンジンＥは既に述べたように本実施の形態では直列４気筒であり、前記シリンダブロック１２内には艇の前後方向に沿って並設された４つのシリンダ１２ａを有している。また、図３及び図４に示すように、エンジンＥのクランクケース１３の両側部前後の所定位置には夫々エンジンマウント１５が設けられ、エンジンＥは該エンジンマウント１５によってハルＨの内側に設けられたインナーハルＨｉに固定されている。このように、エンジンＥは、シリンダ１２ａ内のピストン１２ｐのストローク方向が略鉛直方向と一致するようにして艇内に設置されている。
【００２９】
シリンダヘッド１１には、一体成型された４つの吸気ポート１が備えられている。該吸気ポート１の一方の開口（以下、「燃焼室側開口」という）１ａは、シリンダブロック１２内の各シリンダ１２ａ上部に形成された燃焼室１２ｂの上部に接続されている。また、他方の開口（以下、「吸気口」という）１ｂは、シリンダヘッド１１の上部にて右舷側斜め上方を向いて外側へ開口されており、該シリンダヘッド１１の外部に設けられた吸気管（図４にて示す吸気管３１〜３４）３の一方の開口（図４にて示す一方の開口３１ａ〜３４ａ、以下、「下流側開口」という）３ａに接続されている。従って、吸気ポート１は、吸気管３とシリンダ１２ａ上部の燃焼室１２ｂとを連通し、混合気の流路を構成している。なお、吸気ポート１の燃焼室側開口１ａ近傍には吸気バルブ２が備えられており、該吸気バルブ２は図示しないカムが回転することによって駆動され、前記燃焼室側開口１ａは開閉される。
【００３０】
前記吸気管３は、吸気口１ｂに接続された下流側開口３ａから延設され、他方の開口３ｂ（図４にて示す他方の開口３１ｂ〜３４ｂ、以下、「上流側開口」という）側が、エンジンＥの右舷側の所定位置に設けられたコレクタボックス４に接続されている。該コレクタボックス４は、外部から図示しないエアクリーナ（吸気箱）を通じて吸入された混合気を、所定容量を有する内部空間に一時的に収納し、該内部空間から各吸気管３へ混合気を供給することによって、各吸気管３へ夫々吸入される混合気同士の干渉を抑制するためのものである。以下、吸気管３及びコレクタボックス４の構成について詳述する。
【００３１】
図３，４に示すように、コレクタボックス４は略直方体形状を成しており、エンジンＥの右舷側の前後に設けられたエンジンマウント１５，１５間に配置されている。また、コレクタボックス４は、クランクシャフト２６の軸芯Ｃを含んでピストン１２ｐのストローク方向に直交する平面（図３，４にて２点鎖線で図示）Ｆより船底側（本実施の形態では、軸芯Ｃより下方）にその底部４ｂが位置するように成してある。
【００３２】
図３に示すように吸気管３は、吸気口１ｂに接続された下流側開口３ａから、上流側開口３ｂへ至る途中までが下方へ湾曲されており、該上流側開口３ｂ近傍に、所定長だけ略直線状を成す直管部３ｓを有している。吸気管３は前記直管部３ｓを有することにより、内部を混合気が通流するときの吸気抵抗が低減される。
【００３３】
吸気管３は、前記直管部３ｓの所定位置にて前記コレクタボックス４上部に接続されており、該吸気管３の上流側開口３ｂは、コレクタボックス４の内部側へ突出されている。そして、該上流側開口３ｂは、吸気抵抗に基づき、コレクタボックス４の内底面４ａから下記（１）式を満たす距離だけ隔てられて位置している。
【００３４】
ｄ≦Ｄ≦３ｄ　　　　　　　・・・（１）
但し、
ｄ：吸気管３の上流側開口３ｂの直径
Ｄ：吸気管３の上流側開口３ｂと、該上流側開口３ｂの開口方向におけるコレクタボックス４の内底面４ａとの距離
従って、エンジンＥが吸気する際、吸気管３の前記上流側開口３ｂにて生じる吸気抵抗は抑制され、比較的に小さくなる。
【００３５】
また、図４に示すように４つの吸気管３１〜３４は、隣り合う上流側開口３１ｂ〜３４ｂが互いに近接するように成してある。より具体的には、エンジンＥの後方から前方へ順に配置された吸気管３１〜３４は、所定間隔を隔てて接続された下流側開口３１ａ〜３４ａのうちの下流側開口３２ａ，３３ａの略中間位置を中心として、夫々の上流側開口３１ｂ〜３４ｂが該中心に向けて寄せ集められた如くに構成されている。従って、吸気管３１〜３４の下流側開口３１ａ〜３４ａは所定間隔を隔てて配置されているのに対し、上流側開口３１ｂ〜３４ｂは互いに近接して配置されている。
【００３６】
各吸気管３１〜３４は夫々略同一の管長を有しているため、上述したように各吸気管３１〜３４を構成することにより、該吸気管３１〜３４の各上流側開口３１ｂ〜３４ｂの端部の位置には必然的にズレが生じる。即ち、吸気管３１〜３４のうち中心側の吸気管３２，３３の上流側開口３２ｂ，３３ｂに比して、外側の吸気管３１，３４の上流側開口３１ｂ，３４ｂは、前記内底面４ａからより離隔して位置される。このように上流側開口３１ｂ〜３４ｂの位置にズレが生じた状態で配置された吸気管３１〜３４では、例えば吸気管３１，３２，３４，３３の順にエンジンＥへ吸気を行うことにより、該吸気の際に各上流側開口３１ｂ〜３４ｂ近傍で生じる吸気干渉を抑制することができ、円滑な吸気を実現することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、図４に示したように吸気管３１〜３４は、その上流側開口３１ａ〜３４ａが、上流側開口３２ａ，３３ａの略中間位置を中心にして寄せ集められた如くに構成されているが、これに限られない。即ち吸気管３１〜３４は、例えば吸気管３１〜３３の各上流側開口３１ａ〜３３ａを、吸気管３４の上流側開口３４ａの位置を基準として該位置に寄せ集めた如くに構成してもよい。
【００３８】
上述したようなエンジンＥの吸気構造によれば、該エンジンＥの特性に応じた適切な吸気管３の管長を確保することができる。また、吸気管３は、上流側開口３ｂ近傍に直管部３ｓを有しているため、吸気管３内部での吸気抵抗が抑制される。また、吸気管３の上流側開口３ｂとコレクタボックス４の内底面４ａとの距離が（１）式を満たしていれば、上流側開口３ｂ近傍での吸気抵抗も抑制される。更に、吸気管３の各上流側開口３ｂが互いに近接された構成を成しているため、吸気構造を小型化することができ、同時に上流側開口３ｂでの吸気干渉を抑制することもできる。
【００３９】
なお、上述した吸気管３１〜３４は、溶融した金属を鋳型に流し込んで一体成型されたものであってもよく、また、吸気管３１〜３４及びコレクタボックス４が一体成型されていてもよい。また、本発明に係るエンジンの吸気構造は、ピストンのストローク方向が鉛直方向に対して傾斜して設置されているエンジンについても適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、小型走行船に備えられるエンジンにおいて適切な吸気管の管長を確保することができる吸気構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る小型滑走艇の平面図である。
【図２】図１に示す小型滑走艇の側面図である。
【図３】艇後方から見た場合のエンジンを示す図面である。
【図４】艇の右舷側から見た場合のエンジンを示す図面である。
【符号の説明】
１　吸気ポート
１ｂ　吸気口
３，３１〜３４　吸気管
３ａ，３１ａ〜３４ａ　（吸気管の）下流側開口
３ｂ，３１ｂ〜３４ｂ　（吸気管の）上流側開口
３ｓ　直管部
４　コレクタボックス
１０　シリンダヘッドカバー
１１　シリンダヘッド
１２　シリンダブロック
１３　クランクケース
１４　オイルパン
Ｃ　クランクシャフトの軸芯
Ｅ　エンジン
Ｈｉ　インナーハル

Claims (7)

1. 一方の開口端部がシリンダヘッドの吸気口に接続し、他方の開口端部が吸気ボックスに連通する吸気管を有する小型走行船のエンジンの吸気構造において、
   前記吸気ボックスは、該吸気ボックスの少なくとも一部分が、前記エンジンのクランクシャフトの軸芯部よりも下方に位置するように配置されており、
   前記吸気管の他方の開口端部は、前記吸気ボックス内にて該吸気ボックスの内壁面から所定の距離を隔てた位置にて開口されている
   ことを特徴とする小型走行船のエンジンの吸気構造。
2. 前記吸気管の他方の開口端部は、前記所定の距離として下記の（１）式
   ｄ≦Ｄ≦３ｄ　　　　　　　・・・（１）
   但し、
   ｄ：吸気管の他方の開口端部の開口径
   Ｄ：吸気管の他方の開口端部と、該開口端部の開口方向における吸気ボックスの内壁面との距離
   を満たす距離を隔てた位置にて開口されていることを特徴とする請求項１に記載の小型走行船のエンジンの吸気構造。
3. 前記吸気管は、前記他方の開口端部から前記一方の開口端部側の所定位置まで、該吸気管の長手方向に沿って略直管状に成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の小型走行船のエンジンの吸気構造。
4. 多気筒のエンジンに所定間隔を隔てて複数設けられた吸気口の夫々に一方の開口端部が接続し、他方の開口端部が互いに近接されて該他方の開口端部側が吸気ボックスに連通する複数の吸気管を備えることを特徴とする小型走行船のエンジンの吸気構造。
5. 複数の前記吸気管における夫々の他方の開口端部は、開口方向が互いに略同一方向を成しており、且つ、該他方の開口端部の前記開口方向についての位置が互いに異ならしめられていることを特徴とする請求項４に記載の小型走行船のエンジンの吸気構造。
6. 多気筒のエンジンに所定間隔を隔てて複数設けられた吸気口の夫々と吸気ボックスとの間を連通する複数の吸気流路を形成し、且つ、該吸気流路の前記吸気ボックス側が互いに近接するように形成された吸気管を備えることを特徴とする小型走行船のエンジンの吸気構造。
7. 前記吸気管は、複数の前記吸気流路における前記吸気ボックス側の夫々の流路端が、流路方向を互いに略同一方向に成してあり、且つ、該流路端の前記流路方向についての位置が互いに異ならしめられていることを特徴とする請求項６に記載の小型走行船のエンジンの吸気構造。

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