JP3615304B2 - V型エンジンの排気構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、V型エンジンの排気管構造に関し、特に船外機に搭載する縦置き配置のV型エンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
船外機用エンジンとして2サイクルV型エンジンが実用化され、また船外機用4サイクルV型エンジンが特開平6−264757号公報に開示されている。
【0003】
この公報記載の公知技術によれば、縦置き配置の船外機用4サイクルV型エンジンにおいて、V型に配置した各バンクの内側に排気ポートを設け、この排気ポートに連通する排気マニホルドをシリンダヘッドまたはシリンダブロックと一体に形成してエンジン下方で排気管に接続するとともに、各バンクの外側に吸気ポートおよびこれに連通する吸気系を配置することにより、コンパクトなV型エンジン構造を達成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報記載の船外機用V型エンジンにおいては、排気マニホルドをVバンク間に形成する場合、鋳造により両バンク間のシリンダヘッドまたはシリンダブロックの側面にこれと一体成型して構成している。このため狭いスペース内に排気マニホルドを形成しなければならず充分な排気通路面積が得られなくなり、またデザイン上の自由度も制約され他のエンジン補機等と関連したレイアウト上の自由度も制約されていた。
【0005】
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであって、排気マニホルドをVバンクの内側に効率よく配置するとともに、レイアウト上の自由度を高めることができるV型エンジンの排気構造の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、V型に配置されたバンクの内側に向けて各気筒の排気通路を設け、両バンクの各気筒の排気通路が集合する共通の排気マニホルドユニットを両バンクの内側の位置で両バンクのシリンダヘッド間に架け渡して取付けたことを特徴とするV型エンジンの排気構造を提供する。
【0007】
上記構成においては、シリンダヘッドと別体で形成した、両バンクに共通の1つの排気マニホルドユニットがV型バンク間の両シリンダヘッド間に架け渡して取付けられる。排気マニホルドユニットは、シリンダヘッドと別体であり、両シリンダヘッドに跨がって装着されるため、シリンダブロックから空間的に隔てられてシリンダブロックへの熱的影響が軽減され、信頼性の高いピストン動作が達成される。また、排気マニホルドユニットは、Vバンク間のエンジンの外側部分に設けられるため、スペース的に余裕ができ充分な排気通路面積が確保されるとともに、レイアウト上の自由度が大きくなる。
【0008】
【発明の実施の形態】
好ましい実施の形態においては、前記エンジンは、縦置き配置の船外機用V型エンジンであって、該エンジンの下端部に前記排気マニホルドユニットの排気集合通路が連通するエキゾーストガイドが設けられ、前記排気マニホルドユニットとエキゾーストガイドとの接続部分に弾性または可撓性を有する連結ホースを介装させたことを特徴としている。
【0009】
さらに好ましい実施の形態においては、前記排気マニホルドユニットと各バンクのシリンダヘッドとの接合面は、同一平面上に形成されることを特徴としている。
別の好ましい実施の形態においては、前記排気マニホルドユニットと各バンクのシリンダヘッドとの接合面は、相互に傾斜してV字状に交差する2平面を形成することを特徴としている。
さらに別の好ましい実施の形態においては、両バンクの内側でかつ前記排気マニホルドユニットの内側の空間内にスタータモータ等のエンジン補機を配置したことを特徴としている。
さらに別の好ましい実施の形態においては、エンジンのシリンダ周りに冷却ジャケットを設けるとともに前記排気マニホルドユニットの周囲に排気冷却水路を設け、冷却水は、この排気冷却水路を通過後にシリンダ周りの冷却ジャケットを通過するように冷却水循環経路を構成したことを特徴としている。
【0010】
【実施例】
図1は、本発明の実施例に係る4サイクル6気筒縦置きV型エンジンを搭載した船外機の要部構成図である。また、図2〜図4は図1の船外機の上部、中央部及び下部の詳細構成図である。
【0011】
この船外機1は、ブラケット2を介して船体後尾の船板3にクランプされ、図示しない油圧シリンダにより又は手動で、チルト軸2aを中心に回転可能に装着される。船外機1は、さらにスイベル軸4の廻りに回転可能であり、操舵自在に装着される。
【0012】
この船外機1の外側は、エンジン収納部であるアッパカウリング5aおよびロアカウリング5bからなるカウリング5と、その下側のアッパケーシング6aおよびロアケーシング6bで覆われる。カウリング5内には、6気筒V型エンジン7が、運転時にクランク軸52(図2)の軸心13(図1)がほぼ鉛直方向に配置されるようにした縦置き形式で収納されている。エンジン7の各気筒のシリンダヘッド8には、後述のように、吸気管11が接続される。図1では、6気筒V型配置の縦置き3気筒からなる一方のバンクに接続する3本の吸気管11が示されている。各吸気管11はサージタンク10から分岐し、このサージタンク10には外気に連通する吸気通路9が接続される。吸気通路9上には、吸気量調整用バタフライバルブ等を備えたスロットルボディ62が装着される。
【0013】
エンジン7の上部には、フライホイル12が、クランク軸52と同軸上にナット51により締結固定して装着される。フライホイル12の下部にはプーリ58が装着されオールタネータ(図示しない)に連結される。フライホイル12の上部はフライホイルカバー57で覆われる。プーリ58の下側のクランク軸52には、バルブカム駆動用のチェーン60が装着され、各気筒の吸気弁および排気弁(図示しない)をクランク軸に同期して開閉動作させる。このチェーン60の途中にはチェーンを円滑に移送するためにチェーンに沿って遊転するアイドラ61が設けられる。このチェーン60はチェーンカバー59で覆われる。
【0014】
エンジン下部のクランク軸52の下側には駆動軸14の頭部53が連結固定される。駆動軸14の下端部には、かさ歯車やドッグクラッチ等からなる伝達機構15が装着され、この伝達機構15を介して、エンジンの回転が正方向または逆方向に選択されてプロペラ軸16に伝達される。プロペラ軸16の後端部にはプロペラ17が装着される。
【0015】
エンジン7の各気筒からは、後述のように、排気通路18が左右バンクの内側に向けて設けられる。各排気通路18は、左右バンクの後方内側に縦方向に両バンク間に架け渡して取付けた排気マニホルドユニット170の排気集合通路19内で相互に連通する。この排気集合通路19の周囲には排気冷却水路44が形成され、この排気冷却水路44および排気集合通路19により排気マニホルドユニット170が構成される。。この排気マニホルドユニット170は、シリンダヘッドおよびシリンダブロックとは別体で形成され、ボルト等によりシリンダヘッドに固定される。
【0016】
エンジン7はエキゾーストガイド20を介してアッパケーシング6aの上面に固定される。また、このエキゾーストガイド20の下側にはオイルパン23が取付けられる。エキゾーストガイド20には、排気通路43が形成される。前述の左右各バンクの共通の排気マニホルドユニット170の排気集合通路19は、後述のようにゴムホース等を介して、エキゾーストガイド20の排気通路43に連通する。エキゾーストガイド20の下側には排気通路43に連続して排気管22が設けられる。この排気管22は、アッパケーシング6a内の主排気室21内に臨んで配設される。エンジンからの排気は、この主排気室21に導入され、さらに下方にガイドされてプロペラ軸16の周囲の環状空間を通過して後端部から水中に排出される。
【0017】
エキゾーストガイド20の下部のアッパケーシング6a内には、オイルパン23が設けられ、その内部にオイルストレーナ24が設けられる。また、クランク軸52の下端部(駆動軸14の頭部53)にはオイルポンプ50が装着される。オイルパン23内のオイルはオイルストレーナ24を介してオイルポンプ50で吸引されメインオイル通路55を通してエンジン側に圧送される。メインオイル通路55からは、各気筒およびバルブカム軸に通ずる分岐オイル通路56が形成される。オイルは、これらの分岐オイル通路56を通してエンジン内部のカム軸やクランク軸周囲およびシリンダブロック周囲を循環してオイルパン23に戻される。
【0018】
冷却水は、駆動軸14に連結された冷却水ポンプ26により、取水口25から取入れられる。この冷却水は、図の矢印で示すように、上方に導かれ、まず排気集合通路19の周囲に形成された排気冷却水路44を通ってこの排気集合通路19をその下側から冷却し、その上部からシリンダヘッド内に導入されシリンダ周りを冷却する。その後、図のようにA、B2系統に分れ、A系統はオイルパン23の周囲を冷却して水中に放出され、B系統は排気管22の周囲のジャケットを通して主排気室で排気内に放出され、排気と合流して排気とともに、プロペラ軸16の周囲を通過してその後端部より水中に放出される。
【0019】
図5は、前記実施例のカウリング内エンジン部分の要部水平断面図であり、Fは前側、Rは後側を示す。また図6はこのエンジン部分の背面図である。エンジン7は、クランク軸52から斜め後方に左右両側にV型に設けた3気筒づつ縦置き配置した2つのバンク30a,30bからなり、各バンクの各気筒のシリンダヘッド8にはシリンダブロック31が接合される。各シリンダブロック31は、クランク軸52を収容するクランクケース74に対し、適当な複数箇所に設けたボルト75(図では1本のみ示す)により、V型配置形状で組付けられ固定される。このクランクケース74の両外側にそれぞれ、始動時にフライホイル12を回転させるためのスタータモータ72およびその反対側にクランク軸とともに回転する発電機(オールタネータ)73が設けられる。
【0020】
各シリンダブロック31は、前述のように、共通のクランク室32の斜め後方に向けてV型に配置され、内部をピストン34が摺動する。各ピストン34とクランク軸52は、所定のクランク位相差の角度で連接ロッド33を介して連結される。
【0021】
左右の各バンク30a,30bにはそれぞれ吸気サージタンク10および吸気通路11が設けられ、各気筒の吸気通路35に連通する。各気筒の吸気通路35の途中には吸気通路に臨んで燃料噴射弁38が装着され、また吸気通路端部の吸気ポートのバルブシート71上には吸気弁36が装着される。吸気弁36は、その弁軸上端のバルブリフタ77を、クランク軸52に同期して回転するカム軸37に装着したカム(図示しない)がスプリング78に抗して押圧することにより、バルブガイド76に沿って摺動し、クランク回転に同期して開閉動作する。
【0022】
各気筒のシリンダヘッド8には、両バンクの内側斜め後方に向けて排気通路18が形成される。この排気通路18のヘッド内側の端部の排気ポートのバルブシート71には排気弁39が装着される。各排気弁39は吸気弁36と同様にカム軸40に装着されたカムにより所定のタイミングで開閉動作する。各シリンダヘッド8の中央部には点火プラグ装着用の孔41が形成される。
【0023】
アルミ合金からなるシリンダブロック31の内面には、ピストン34の摺動動作を円滑にするために、鋳鉄等からなるシリンダスリーブ70が圧入される。
【0024】
左右両バンク30a,30bの背面には、両バンク間に架け渡された排気マニホルドユニット170がボルト80により固定される。この排気マニホルドユニット170は、各気筒の排気通路18に連通する排気通路118と、#1〜#6気筒の6本の排気通路118が両バンク間内側で集合する縦方向に形成された排気集合通路19と、この排気集合通路19の周囲に形成された排気冷却水路44とにより構成される。図5の実施例では、排気マニホルドユニット170とシリンダヘッドとの合面(接合面)Pは、左右両バンクに対し同一の1つの平面上に形成される。このように排気マニホルドユニット170の接合面Pを1平面上に形成することにより、排気マニホルドユニット自体の成型が容易になる。
この排気マニホルドユニット170の排気集合通路19は、その下端部でエキゾーストガイド20の排気通路43に連通する。
【0025】
図7は、排気マニホルドユニット170とエキゾーストガイド20との連結部分の詳細断面構成図である。この例では、排気集合通路19の下端部を、エキゾーストガイド20の排気通路43に連通して接合または一体成型したカラー61に嵌合させ、両者間をゴムホース62を介して接続させたものである。ゴムホース62は、締め付けバンド69および固定具63により密封的に装着される。さらに、この排気集合通路19の外周の排気冷却水路44についても、エキゾーストガイド20に設けた冷却水通路65に連通して接合または一体成型したカラー66に対しゴムホース67を介して接続させる。このゴムホース67は、締め付けバンド69および固定具68により密封的に固定される。冷却水ポンプ26(図1参照)から圧送される冷却水は、冷却水通路65を通り、前述のように、排気集合通路19の外周の排気冷却水路44を最初に循環する。
【0026】
このように、ゴムホース62、67を介して排気マニホルドユニット170とエキゾーストガイド20とを接続させることにより、接合部の合面誤差を吸収し、確実な密封接続が達成される。従って、鋳型による接合面に高い加工精度が要求されず、加工や組立が容易にできる。なお、ゴムホースに代えて、樹脂等からなる他の弾力性部材あるいは可撓性部材を使用してもよい。
【0027】
図8は本発明の別の実施例の要部水平断面図であり、図9はその立面構成図である。この実施例は、左右両バンク30a,30bの内側で排気マニホルドユニット170の内側の空間内にスタータモータ72を配設したものである。このように、エンジン構成に不可欠なスタータモータ72をVバンク間のスペース内に配置することにより、カウリング内スペースの有効利用が図られ、特にスペース的制約が大きい船外機において有利になる。なお、スタータモータに代えて他のエンジン補器や部品、例えばバルブカム駆動用チェーンに係合するアイドラ等を配置することもできる。その他の排気マニホルドユニット170の構成および作用効果については、前述の実施例と同様である。
【0028】
図10は本発明のさらに別の実施例を示す。この実施例は、排気マニホルドユニット170と左右両バンク30a,30bとの接合面Pが、相互に傾斜したV字状平面となるように排気通路同士の接合面を形成したものである。このような構成により、排気マニホルドユニット170の取付け位置を両バンク内側の深い位置に配置することができ、船外機エンジンの前後方向の長さを短くすることができる。また、このようなV字状接合面を形成することにより、排気マニホルドユニット170をシリンダヘッドに取付ける際、シリンダヘッド側のV平面がガイド面となって、排気マニホルドユニット170の左右および前後方向の位置合せが確実に達成される。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、Vバンクの内側に、両バンクに共通の1つの排気マニホルドユニットをシリンダヘッドと別体でシリンダブロックから離れる側に装着しているため、充分な排気通路面積を確保してエンジン性能の向上に寄与するとともに、エンジンに対する排気熱の影響が軽減され、シリンダブロックの熱変形が防止されて信頼性の高いエンジン駆動が達成される。また、排気マニホルドユニットを別体構成とすることにより、シリンダヘッドやその周りの各種機器配置等に対応してマニホルド形状や大きさ及びレイアウトを定めることができデザイン上の自由度が高まる。また、Vバンク間の排気マニホルド内側スペース内に各種機器を配置することにより、スペースの有効利用が図られ、エンジンのコンパクト化が達成される。さらに、冷却水循環経路を最初に排気マニホルドを通過するように構成すれば、シリンダブロックに対する排気熱の影響をさらに軽減することができ、シリンダブロックの熱変形防止作用が高まりピストン動作の信頼性がさらに高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成説明図である。
【図2】図1の実施例の上側部分の詳細図である。
【図3】図1の実施例の中央部分の詳細図である。
【図4】図1の実施例の下側部分の詳細図である。
【図5】図1の実施例の要部の水平断面図である。
【図6】図1の実施例のエンジン部分の背面図である。
【図7】図1の実施例の排気マニホルド接続部分の断面図である。
【図8】本発明の別の実施例の要部の水平断面図である。
【図9】図8の実施例のエンジン部分の縦断面図である。
【図10】本発明のさらに別の実施例の要部の水平断面図である。
【符号の説明】
1:船外機
7:エンジン
8:シリンダヘッド
10:サージタンク
11:吸気管
18:排気通路
19:排気集合通路
20:エキゾーストガイド
22:排気管
23:オイルパン
24:オイルストレーナ
26:冷却水ポンプ
30a,30b:バンク
35:吸気通路
44:排気冷却水路
50:オイルポンプ
55:メインオイル通路
61:アイドラ
62:スロットルボディ
72:スタータモータ
73:オールタネータ
118:排気通路
170:排気マニホルドユニット
Claims (5)
- V型に配置されたバンクの内側に向けて各気筒の排気通路を設け、両バンクの各気筒の排気通路が集合する共通の排気集合通路からなる排気マニホルドユニットを両バンクとは別体に形成し、この排気マニホルドユニットを両バンクの内側の位置で両バンクのシリンダヘッド間に両バンクの各排気通路を連通させるように架け渡して取付け、
前記エンジンは、縦置き配置の船外機用V型エンジンであって、該エンジンの下端部に前記排気集合通路が連通するエキゾーストガイドが設けられ、前記排気マニホルドユニットとエキゾーストガイドとの接続部分に弾性または可撓性を有する連結ホースを介装させたことを特徴とするV型エンジンの排気構造。 - 前記排気マニホルドユニットと各バンクのシリンダヘッドとの接合面が、同一平面上に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のV型エンジンの排気構造。
- 前記排気マニホルドユニットと各バンクのシリンダヘッドとの接合面が、相互に傾斜してV字状に交差する2平面上に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のV型エンジンの排気構造。
- 両バンクの内側でかつ前記排気マニホルドユニットの内側の空間内にエンジン補機を配置したことを特徴とする請求項1に記載のV型エンジンの排気構造。
- 前記排気マニホルド周りに排気冷却水路を設け、冷却水は、この排気冷却水路を通過後にシリンダ周りの冷却ジャケットを通過するように冷却水循環経路を構成したことを特徴とする請求項1に記載のV型エンジンの排気構造。
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1996
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