JP2008169707A - 船外機の排気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気ガス浄化性能を向上させると共に、コンパクト化を図った船外機の排気装置を提供するにある。
【解決手段】シリンダブロック16内に形成されるシリンダを前後方向に向けて縦方向に並設し、シリンダブロック16の後方にシリンダヘッド17を、シリンダブロック16の前方にクランクケース15を配置した多気筒エンジン5を備え、シリンダヘッド17の一側に排気ポートの出口36を開口させた船外機1において、排気ポートの出口36と排気排出口37とを連通する排気マニフォールド35Aを備え、この排気マニフォールド35Aを各排気ポートの出口36から排出される排気ガスを集合させる、縦方向に延びる第一排気通路39Aと、この第一排気通路39Aに隣接して縦方向に延びる第二排気通路40Aとから構成し、この第二排気通路40Aの途中に触媒42ユニットAを配設したものである。
【選択図】 図2
【解決手段】シリンダブロック16内に形成されるシリンダを前後方向に向けて縦方向に並設し、シリンダブロック16の後方にシリンダヘッド17を、シリンダブロック16の前方にクランクケース15を配置した多気筒エンジン5を備え、シリンダヘッド17の一側に排気ポートの出口36を開口させた船外機1において、排気ポートの出口36と排気排出口37とを連通する排気マニフォールド35Aを備え、この排気マニフォールド35Aを各排気ポートの出口36から排出される排気ガスを集合させる、縦方向に延びる第一排気通路39Aと、この第一排気通路39Aに隣接して縦方向に延びる第二排気通路40Aとから構成し、この第二排気通路40Aの途中に触媒42ユニットAを配設したものである。
【選択図】 図2
Description
本発明は、船外機の排気装置に関する。
ガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスには一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等の有害成分が含まれている。これら排気ガス中の有害成分を無害化するための排気浄化装置は、考え方から二つに大別される。
一つは、エンジンの燃焼室内で燃料の完全燃焼を図り、有害成分の生成を防止するものである。他の一つは、エンジンの燃焼室から排出される排気ガス中には有害成分が含まれていても、大気に放出される前に無害化しようとするものである。
後者の排気ガスを浄化する手段、すなわち浄化装置として、排気装置の中に例えば白金、ロジウムおよびパラジウムからなる触媒を設けて、この触媒にエンジンの燃焼室から排出された排気ガスを接触させて、化学反応により排気ガスの酸化還元を促進して前記有害物質を二酸化炭素(CO2)や水(H2O)、窒素(N2)等に変化させて無害化しているものがある。
船外機向けの触媒の配置方法としては、エンジン上部側面の排気出口部と、エンジン下部の排気通路と、排気出口部および排気通路を覆うように固定されるスペーサプレートとこのスペーサプレートに取り付けられるカバーとを備え、スペーサプレートとカバーとの間に他の排気通路を形成してこの排気通路に触媒を配置したものや、エンジン上部側面に排気ポートからの排気を集合させるように固定された排気集合部材と、この排気集合部材に連結される、水平方向に配置される排気管および上下方向に配置される排気管とを備え、これら両方の排気管に触媒を配置したものがある(例えば特許文献1参照)。
また、複数のシリンダ部にそれぞれ連通する排気通路を並設し、これらの排気通路の反空間側にこれらの排気通路と連通する排気集合部を設けると共に、この排気集合部に、上端の排気通路から下端の排気通路まで延びる触媒を設けたものもある(例えば特許文献2参照)。
特開2000−356123号公報
特許第3180118号公報
しかしながら、スペーサプレートを用いる構成の場合、プレート設置用の平面を確保しなければならず、そのために触媒がエンジンから遠くに配置されることとなって船外機全体の大型化を招く。
また、複数の排気管に複数の触媒を異なる方向に配置する構成の場合、触媒を排気集合部材に保持させる構造が複雑になる。
さらに、排気通路の上端から下端まで延びる触媒を設けた構成の場合、一般的セラミック製やメタル製の担体(触媒の母体となるもの)の断面形状(丸、楕円、長円)とは異なるものとなり、担体の作成は困難である。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、排気ガス浄化性能を向上させると共に、コンパクト化を図った船外機の排気装置を提供することを目的とする。
本発明に係る船外機の排気装置は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、シリンダブロック内に形成されるシリンダを前後方向に向けて縦方向に並設し、上記シリンダブロックの後方にシリンダヘッドを、上記シリンダブロックの前方にクランクケースを配置した多気筒エンジンを備え、上記シリンダヘッドの一側に排気ポートの出口を開口させた船外機において、上記排気ポートの出口と排気排出口とを連通する排気マニフォールドを備え、この排気マニフォールドを各排気ポートの出口から排出される排気ガスを集合させる、縦方向に延びる第一排気通路と、この第一排気通路に隣接して縦方向に延びる第二排気通路とから構成し、この第二排気通路の途中に触媒ユニットを配設したものである。
また、上述した課題を解決するために、請求項2に記載したように、上記第一排気通路と上記第二排気通路とを連通する連通路を上記第一排気通路の縦方向中央部に設け、この連通路より下側に上記第二排気通路を設けたものである。
さらに、上述した課題を解決するために、請求項3に記載したように、上記排気マニフォールドを上下に分割可能に構成すると共に、上記排気マニフォールドの分割面を、上記第一排気通路の下端部より下方の上記第二排気通路の途中に形成したものである。
さらにまた、上述した課題を解決するために、請求項4に記載したように、上記第二排気通路の平断面形状を長円もしくは楕円形状に形成し、少なくともその第二排気通路の一部を平面視で上記シリンダヘッドと上記クランクケースの幅方向端部とを結んだ線より内側に配置したものである。
そして、上述した課題を解決するために、請求項5に記載したように、上記排気マニフォールドに形成されるウォータージャケットの上記触媒ユニットよりも上流側にプレッシャリリーフ弁を、上記ウォータージャケットの上記触媒ユニットよりも下流側にサーモスタットをそれぞれ設けたものである。
本発明に係る船外機の排気装置によれば、エンジンを幅方向にコンパクト化できると共に、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を適用した船外機の右側面図である。この船外機1はエンジンホルダ2を備え、このエンジンホルダ2に取り付けられたブラケット3を介して船体4のトランサム4aに装着される。そして、このエンジンホルダ2の上部にエンジン5が設置される。
エンジン5内にはクランクシャフト6がほぼ鉛直方向を向くよう縦置きに設けられる。また、エンジンホルダ2の下部にはオイルパン7を隔ててドライブシャフトハウジング8が設置される。
オイルパン7内およびドライブシャフトハウジング8内にはクランクシャフト6下端に連結されたドライブシャフト9が下方に向かって延設され、ドライブシャフトハウジング8の下部に設けられたギヤケース10内のベベルギヤ11およびプロペラシャフト12を介してプロペラ13を駆動するように構成される。そして、エンジン5はその周囲がエンジンカバー14により覆われる。
エンジン5は、例えば4サイクル多気筒、本実施形態においては四気筒エンジンであり、船外機1の前部から後方に向かってクランクケース15、シリンダブロック16およびシリンダヘッド17の順に配列して構成される。
図2は、本発明を適用した船外機1の第一実施形態におけるエンジン5部分を拡大した概略右側面図であり、エンジンカバー14のみを想像線で示す。また、図3は、図2のIII−III線に沿う断面図である。さらに、図4は、本発明を適用した船外機1の第二実施形態におけるエンジン5部分を拡大した概略右側面図であり、エンジンカバー14のみを想像線で示す。さらにまた、図5は、図4のV−V線に沿う断面図である。なお、両方の実施形態において共通の構成部材には同一の符号を付す。
図2〜図5に示すように、エンジン5の周囲には吸気装置18や排気装置19、電装品類20等が配置される。吸気装置18はエンジン5の左側から前部にかけて配置される一方、排気装置19はエンジン5の右側に配置され、また電装品類20も排気装置19と同じエンジン5の右側に配置される。
詳細には図示しないが、エンジン5のシリンダブロック16内には複数の、本実施形態においては四本のシリンダ21が前後方向に向けて縦方向に並設される。また、シリンダヘッド17にはこれらのシリンダ21に整合する燃焼室22が形成され、その外方から点火プラグ23が結合される。
シリンダヘッド17内には燃焼室22に繋がる吸気ポート24と排気ポート25とが形成される。また、シリンダヘッド17には吸気ポート24内に燃料を噴射するフュエルインジェクタ26が外方から取り付けられる。そして、シリンダヘッド17内には両ポート24,25を開閉する吸気バルブ27や排気バルブ28およびこれらのバルブ27,28を操作する動弁装置29も配置される。なお、シリンダヘッド17内の動弁装置29はヘッドカバー30によって覆われる。
吸気装置18は主にスロットルボディ31、サージタンク32およびこのサージタンク32から各気筒に延びる吸気マニフォールド33等から構成される。また、吸気マニフォールド33はシリンダブロック16の側面に上下方向に配列され、シリンダヘッド17に形成される各気筒の吸気ポート24とサージタンク32の内部とを連通させる。さらに、図5に示すように、エンジン5の吸気装置18側側面にはブローバイ通路34が形成される。
一方、排気装置19はエンジン5とは別体の排気マニフォールド35A,35Bを有し、この排気マニフォールド35A,35Bはシリンダヘッド17の側面とエンジンホルダ2の側面とに跨る様に配置されて各シリンダヘッド17の一側に開口された排気ポートの出口36とエンジンホルダ2に形成された排気排出口37とを連通するように接続され、シリンダヘッド17の側面とエンジンホルダ2の側面とに例えばボルト38で固定される。
排気マニフォールド35A,35Bは、各排気ポートの出口36から排出される排気ガスを集合させる、縦方向に延びる第一排気通路39A,39Bと、この第一排気通路39A,39Bに隣接して縦方向に延びる第二排気通路40A,40Bとから構成される。また、第一排気通路39A,39Bと第二排気通路40A,40Bとを連通する連通路41A,41Bが第一排気通路39A,39Bの縦方向中央部に設けられ、この連通路41A,41Bより下側に第二排気通路40A,40Bが設けられる。さらに、第二排気通路40A,40Bの途中には例えばメタルハニカムを担体に用いた触媒42を備えた触媒ユニット43A,43Bが配設される。さらにまた、排気マニフォールド35A,35Bの曲成部はRの値を大きく設定されると共に、詳細には図示しないが、曲成部内面の排気ガスが直接当たる部分は他の箇所より肉厚が厚く設定される。
排気マニフォールド35A,35Bは、上下に分割可能に構成される。排気マニフォールド35A,35Bの分割面44A,44Bは、第一排気通路39A,39Bの下端部より下方の第二排気通路40A,40Bの途中に形成され、この分割面44A,44Bから上方に向けて触媒ユニット43A,43Bが挿着される。このとき、触媒42は排気マニフォールド35A,35Bへの接触を防ぐため、また、触媒42の過冷却を防止するため、周囲に例えばマット状の断熱材45を巻いた状態で排気の流れ方向に圧入される。
第二排気通路40A,40Bの触媒ユニット43A,43Bが挿着される部分は平断面形状が長円もしくは楕円形状に形成される。第一実施形態に示す排気マニフォールド35Aにおいては、第二排気通路40Aの平断面形状はその長手方向がシリンダの軸線46と直交するように形成され、また、第二実施形態に示す排気マニフォールド35Bにおいては、第二排気通路40Bの平断面形状はその長手方向がシリンダの軸線46と平行になるように形成される。さらに、触媒42はその径方向の大きさを十分に持たされる。
そして、排気マニフォールド35A,35Bは、少なくともその第二排気通路40A,40Bの一部、例えば触媒ユニット43A,43Bの収納部が、平面視でシリンダヘッド17とクランクケース15の幅方向端部とを結んだ線47より内側、すなわち船外機1の中心側に、且つ前後方向でクランクシャフト6の中心と排気ポート25との間の空間に配置される。
また、第一実施形態に示す船外機1のエンジン5のように、平面視で第二排気通路40Aの長手方向がシリンダの軸線46と直交する場合、第二排気通路40Aの前方のスペースは比較的余裕があるため、このスペースにはオイルフィルタ48が、またその前方には図示しないクラッチ装置のリンク機構50や上記スロットルボディ31のリンク機構51が配置される。一方、第二実施形態に示す船外機1のエンジン5のように、平面視で第二排気通路40Bの長手方向がシリンダの軸線46と平行になる場合、第二排気通路40Bの前方のスペースはあまり余裕がないため、このスペースには上記リンク機構50,51のみを配置すると共に、第二排気通路40Bの上方の比較的ゆとりのあるスペースにオイルフィルタ49が配置される。
ところで、この船外機1のエンジン5は水冷式であって、図1に示すように、ギヤケース10に設けられた取水口52から取り入れられた例えば海水を冷却水としてエンジン5の冷却に用いる。図6は、エンジン5冷却系の経路図である。図1および図6に示すように、冷却水は、ドライブシャフト9によって駆動されるウォーターポンプ53で取水口52から取り入れられ、冷却水通路54を経由してエンジンホルダ2内に導かれ、このエンジンホルダ2に形成される冷却水通路55を経てエンジン5内に冷却水が導かれる。
図2および図4に示すように、シリンダブロック16内のシリンダ21の周囲にはウォータージャケット57Aが形成される。さらに、シリンダヘッド17の燃焼室22の周囲にもウォータージャケット57Bが形成される。そして、詳細には図示しないが、これらのウォータージャケット57A,57Bにエンジンホルダ2からの冷却水通路55が接続される。
シリンダブロック16からはエンジンホルダ2に向かって冷却水排水路58が延び、エンジンホルダ2から船外機1外に冷却水が排水されるように構成される。また、冷却水排水路58の途中にはサーモスタット59が設けられ、エンジン5に形成されたウォータージャケット57A,57B内の冷却水温度が設定温度以上になるとサーモスタット59が開いて冷却水が冷却水排水路58に排出され、ウォータージャケット57A,57B内の冷却水温度を一定に保つ。なお、図6はエンジン5が冷機時であり、サーモスタット59が閉じられた状態を示す。一方、排気マニフォールド35A,35B内にはエンジン5本体の冷却系とは別の排気冷却系が備えられる。
図7は、本発明を適用した船外機1の第三実施形態におけるエンジン5部分を拡大した概略右側面図であり、排気冷却系を詳しく説明するものである。なお、第一および第二実施形態と共通の構成部材には同一の符号を付す。
図6および図7に示すように、排気マニフォールド35Cには第一排気通路39Cおよび第二排気通路40C冷却用のウォータージャケット57Cが形成される。例えば排気マニフォールド35Cの下端部には冷却水入口61が設けられ、エンジンホルダ2に形成されたエンジン5本体の冷却系とは別の冷却水通路56に接続される。
排気マニフォールド35Cに形成されたウォータージャケット57Cの下部、すなわちウォータージャケット57Cの触媒ユニット43Cよりも上流側には冷却水出口62が設けられる。冷却水出口62にはプレッシャリリーフ弁64が設けられ、ウォータージャケット57C内の冷却水圧が設定圧力以上になるとプレッシャリリーフ弁64が開いて冷却水が上記冷却水排水路58に排出され、ウォータージャケット57C内の冷却水圧を一定に保つ。
また、排気マニフォールド35Cに形成されたウォータージャケット57Cの上部、すなわちウォータージャケット57Cの触媒ユニット43Cよりも下流側には他の冷却水出口63が設けられる。冷却水出口63にはサーモスタット60が設けられ、ウォータージャケット57C内の冷却水温度が設定温度以上になるとサーモスタット60が開いて冷却水が上記冷却水排水路58に排出され、ウォータージャケット57C内の冷却水温度を一定に保つ。
なお、図6は排気マニフォールド35Cが冷機時であり、サーモスタット60が閉じられた状態を示す。また、図8はエンジン5冷却系の経路図であり、エンジン5が冷機時、排気マニフォールド35Cが暖機時の状態を示す。さらに、図9はエンジン5冷却系の経路図であり、エンジン5および排気マニフォールド35Cが共に暖機時の状態を示す。
次に、本実施形態の作用について説明する。
シリンダヘッド17の排気ポートの出口36とエンジンホルダ2に形成された排気排出口37とを連通する排気マニフォールド35A,35Bを備え、この排気マニフォールド35A,35Bを各排気ポートの出口36から排出される排気ガスを集合させる、縦方向に延びる第一排気通路39A,39Bと、この第一排気通路39A,39Bに隣接して縦方向に延びる第二排気通路40A,40Bとから構成し、この第二排気通路40A,40Bの途中に触媒ユニット43A,43Bを配設したことにより、エンジン5を幅方向にコンパクト化できる。
また、第一排気通路39A,39Bと第二排気通路40A,40Bとを連通する連通路41A,41Bを第一排気通路39A,39Bの縦方向中央部に設け、この連通路41A,41Bより下側に第二排気通路40A,40Bを設けたことにより、第二排気通路40A,40Bの上側部分にスペースができ、エンジン5補器類が配置可能となってエンジン5を幅方向にコンパクト化できる。
さらに、排気マニフォールド35A,35Bを上下に分割可能に構成すると共に、排気マニフォールド35A,35Bの分割面44A,44Bを、第一排気通路39A,39Bの下端部より下方の第二排気通路40A,40Bの途中に形成したことにより、触媒42の着脱作業が容易になると共に、排気マニフォールド35A,35Bをシンプル、且つコンパクトに形成できる。
さらにまた、第二排気通路40A,40Bの触媒ユニット43A,43Bが挿着される部分の平断面形状を長円もしくは楕円形状に形成し、少なくともその第二排気通路40A,40Bの一部を平面視でシリンダヘッド17とクランクケース15の幅方向端部とを結んだ線47より内側に配置したことにより、デッドスペースを有効に利用でき、エンジン5を幅方向にコンパクト化できると共に、触媒42の断面積を十分に確保でき、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
そして、排気マニフォールド35Cに形成されるウォータージャケット57Cの触媒ユニット43Cよりも上流側にプレッシャリリーフ弁64を、ウォータージャケット57Cの触媒ユニット43Cよりも下流側にサーモスタット60をそれぞれ設けたことにより、たとえエンジン5が冷機時であっても触媒ユニット43Cの周囲に冷却水が流れないので、触媒42の活性化が促進され、触媒42を一早く適温化できる。その結果、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。
また、触媒42の周囲に例えばマット状の断熱材45を巻いた状態で第二排気通路40Cに圧入したことにより、触媒42の過冷却が防止されて触媒42の温度を高く維持できる一方、例えばメタルハニカム製の触媒を採用しても触媒42と第二排気通路40Cとの接触が防止され、排気マニフォールド35Cにウォータージャケット57Cを設けても電蝕が発生する懸念がなくなると共に、触媒42と第二排気通路40Cとのシール性を、溶接等を行うことなく確保でき、且つ触媒42への振動の伝達も軽減できるので、例えばセラミックハニカム製の触媒を採用しても耐振性の向上を図ることができる。
さらに、触媒ユニット43A,43B,43Cをコンパクトに配置可能とした結果、触媒42はその径方向の大きさを十分に確保でき、その結果エンジン始動直後の冷機時において周囲温度が低い状態でも中心部の温度を高く保つことができ、排気ガスの浄化性能が向上すると共に、排圧の上昇を抑制できるので、出力の低下を防止できる。
さらにまた、排気マニフォールド35C内にエンジン5本体の冷却系とは別の排気冷却系を備えたことにより、エンジン5運転中、触媒42の周囲に常時冷却水を存在させることができ、排気マニフォールド35Cの周囲を熱的に保護可能になると共に、騒音の低減も図れる。
そして、触媒42が反応する際、排気マニフォールド35A,35B,35Cは非常に高温になるため、その温度分布が不均一になると排気マニフォールド35A,35B,35Cの膨張度合いも不均一となって好ましくないが、排気マニフォールド35A,35B,35Cの曲成部はRの値を大きく設定すると共に、曲成部内面の排気ガスが直接当たる部分を他の箇所より肉厚を厚く設定したことにより、局所的に大きな応力が排気マニフォールド35A,35B,35Cに発生することを防止できる。
1 船外機
2 エンジンホルダ
5 エンジン
15 クランクケース
16 シリンダブロック
17 シリンダヘッド
19 排気装置
21 シリンダ
25 排気ポート
35A,35B,35C 排気マニフォールド
36 排気ポートの出口
37 排気排出口
39A,39B,39C 第一排気通路
40A,40B,40C 第二排気通路
41A,41B 連通路
43A,43B,43C 触媒ユニット
44A,44B 排気マニフォールドの分割面
47 シリンダヘッドとクランクケースの幅方向端部とを結んだ線
57A,57B,57C ウォータージャケット
59,60 サーモスタット
64 プレッシャリリーフ弁
2 エンジンホルダ
5 エンジン
15 クランクケース
16 シリンダブロック
17 シリンダヘッド
19 排気装置
21 シリンダ
25 排気ポート
35A,35B,35C 排気マニフォールド
36 排気ポートの出口
37 排気排出口
39A,39B,39C 第一排気通路
40A,40B,40C 第二排気通路
41A,41B 連通路
43A,43B,43C 触媒ユニット
44A,44B 排気マニフォールドの分割面
47 シリンダヘッドとクランクケースの幅方向端部とを結んだ線
57A,57B,57C ウォータージャケット
59,60 サーモスタット
64 プレッシャリリーフ弁
Claims (5)
- シリンダブロック内に形成されるシリンダを前後方向に向けて縦方向に並設し、上記シリンダブロックの後方にシリンダヘッドを、上記シリンダブロックの前方にクランクケースを配置した多気筒エンジンを備え、上記シリンダヘッドの一側に排気ポートの出口を開口させた船外機において、上記排気ポートの出口と排気排出口とを連通する排気マニフォールドを備え、この排気マニフォールドを各排気ポートの出口から排出される排気ガスを集合させる、縦方向に延びる第一排気通路と、この第一排気通路に隣接して縦方向に延びる第二排気通路とから構成し、この第二排気通路の途中に触媒ユニットを配設したことを特徴とする船外機の排気装置。
- 上記第一排気通路と上記第二排気通路とを連通する連通路を上記第一排気通路の縦方向中央部に設け、この連通路より下側に上記第二排気通路を設けた請求項1記載の船外機の排気装置。
- 上記排気マニフォールドを上下に分割可能に構成すると共に、上記排気マニフォールドの分割面を、上記第一排気通路の下端部より下方の上記第二排気通路の途中に形成した請求項1または2記載の船外機の排気装置。
- 上記第二排気通路の平断面形状を長円もしくは楕円形状に形成し、少なくともその第二排気通路の一部を平面視で上記シリンダヘッドと上記クランクケースの幅方向端部とを結んだ線より内側に配置した請求項1、2または3のいずれかに記載の船外機の排気装置。
- 上記排気マニフォールドに形成されるウォータージャケットの上記触媒ユニットよりも上流側にプレッシャリリーフ弁を、上記ウォータージャケットの上記触媒ユニットよりも下流側にサーモスタットをそれぞれ設けた請求項1、2、3または4のいずれかに記載の船外機の排気装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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