JP3685416B2 - 船外機用エンジンの冷却構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型船舶に搭載される船外機のエンジンに関し、特に、そのようなエンジンの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型船舶に搭載される船外機では、クランク軸が上下方向となるように縦方向に各気筒を配列させたエンジン本体が、船外機上部のトップカウリング内に収納されており、そのような船外機のエンジンにおいて、エンジン全体をコンパクトな状態で機内に収納できるように、各気筒の燃焼室から排出される排気ガスを集合させてエンジン本体の下方に排出するための排気通路を、エンジン本体のシリンダヘッドとシリンダブロックに対して一体的に形成した構造のものが従来から知られている。
【０００３】
そのようなエンジン本体に排気通路を一体的に形成した船外機用エンジンでは、下方から送給される冷却水によりエンジン本体のシリンダおよび燃焼室周りと排気通路周りのそれぞれを冷却するために、シリンダヘッドに対して、燃焼室周りの冷却水路と排気通路周りの冷却水路をそれぞれ設けると共に、シリンダブロックに対して、シリンダ周りの冷却水路と排気通路周りの冷却水路をそれぞれ設けている。
【０００４】
そして、それらの冷却水路によるエンジン本体の冷却経路については、従来、図１１に示すように、まず、シリンダブロック側の排気通路周りの冷却水路７１の下端に開口された導入口から冷却水が導入された後、途中でシリンダヘッドの排気通路周り冷却水路７２に分岐しながらそのままシリンダブロックの排気通路周り冷却水路７１を下から上に流れる冷却水と、シリンダ周りの冷却水路７４の下部に直接送られてから該冷却水路７４を下から上に流れる冷却水とに分流されると共に、シリンダブロックの排気通路周り冷却水路７１を流れる冷却水が、その途中から徐々に分岐し、シリンダヘッドの排気通路周り冷却水路７２から燃焼室周りの冷却水路７３を経て、シリンダ周りの冷却水路７４に合流するように流されて、最終的には各冷却水がシリンダ周りの冷却水路７４の上部に開口された排出口から冷却経路外に排出されるように構成されている。
【０００５】
なお、船外機全体の冷却経路については、通常、ロアーケースから導入した外水を冷却水とし、エンジンの回転に連動して駆動されるウォーターポンプにより冷却水を吸い上げ、冷却水送給管によりその途中でアッパーケース内を冷却しながら、トップカウリング内のエンジン本体に送給して、上記のような冷却経路によりエンジン本体を冷却してから、アッパーケース内に戻して、更にアッパーケース内のオイルパンやマフラーを冷却した後、冷却水をロアーケースを経て機外に排出するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなエンジン本体の冷却経路による従来の船外機用エンジンの冷却構造については、シリンダ周りの冷却水路において、排気通路周りを通ることなく直接的に送られてきた冷却水が流されると共に、この冷却水に対して排気通路周りを通って加熱された冷却水が合流されるため、場所によってシリンダ周りの冷却水温にバラツキが生じ、そのためシリンダの周囲の温度が不均一なものとなる。
【０００７】
その結果、エンジン運転中のシリンダの変形が大きくなって、ピストン摺動時の抵抗増大による焼き付きやブローバイガスの増加というような問題が生じ、オイルの消費量も増加すると共に、直接的にシリンダおよび燃焼室周りに流される冷却水による燃焼室の温度低下により、低速運転時の燃焼安定性が低下するというような問題も生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、上記の請求項１に記載したように、縦方向に各気筒が配列されたエンジン本体のシリンダヘッドとシリンダブロックに対して、各気筒の燃焼室から排出される排気ガスを集合させてエンジン本体の下方に排出するための排気通路が一体的に形成されており、該エンジン本体の冷却経路として、シリンダおよび燃焼室周りと排気通路周りにそれぞれ上下方向の冷却水路が形成されている船外機用エンジンにおいて、下方からエンジン本体内に送給された冷却水が、シリンダヘッドとシリンダブロックの両方にそれぞれ形成された排気通路周りの冷却水路で、シリンダヘッド側とシリンダブロック側の何れか一つに導入されて両方を通過してから何れか一つから排出されるように、排気通路周りの冷却水路のシリンダヘッド側とシリンダブロック側とが直列的に接続されていると共に、排気通路周りの冷却水路を通過して排出された冷却水が、シリンダヘッドに形成された燃焼室周りの冷却水路と、シリンダブロックに形成されたシリンダ周りの冷却水路とにそれぞれ送られるように、冷却水を排出する側の排気通路周りの冷却水路が、シリンダヘッドの燃焼室周りの冷却水路と、シリンダブロックのシリンダ周りの冷却水路とに、それぞれ直列的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記の請求項１に記載した船外機用エンジンの冷却構造において、上記の請求項２に記載したように、シリンダ周りの冷却水路と燃焼室周りの冷却水路とをそれぞれ下から上に通過してから、エンジン本体の上部から冷却水が冷却経路外に排出されていることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記の請求項１又は２に記載した船外機用エンジンの冷却構造において、上記の請求項３に記載したように、シリンダおよび燃焼室周りの温度に応じて冷却水の排出量を制御するためのサーモスタットバルブが、冷却経路の冷却水排出部近傍に設置されていると共に、エンジン本体の冷却経路内の水圧が所定以上とならないように冷却水を逃がすためのプレッシャーバルブが、シリンダヘッド側とシリンダブロック側とが直列的に接続された排気通路周りの冷却水路の下流末端部近傍に設置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の船外機用エンジンの冷却構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の冷却構造が適用されているエンジンを搭載した船外機の右舷側から見た外観を示すもので、船外機１は、トップカウリング２とアッパーケース３とロアーケース４により構成されるハウジング内に各部品が収納されており、トップカウリング２は、アッパーカウル２ａとボトムカウル２ｂとエアダクトカバー２ｃにより構成され、アッパーケース３は、その上部がエプロン５によって覆われていて、ロアーケース４に対してプロペラ６が装着され、取付部材７を介して、船体８の後尾板に対して上下および左右回動可能に取り付けられるものである。
【００１３】
図２〜図５は、船外機１のハウジング内部における各部品の設置状態を示すもので、図２は、右舷側から見た船外機１の内部を示し、図３は、そのトップカウリング２の部分を示し、図４は、そのアッパーケース４の部分を示し、図５は、上方から見たトップカウリング２内を示すものである。
【００１４】
船外機１には、縦方向に各気筒が配列された４サイクル４気筒のＬ型エンジン１０が、ボトムカウル２ｂとアッパーケース３の間に設置されたエキゾーストガイド１１の上面に固定され、上面側がカバー部材１２で覆われた状態で、上部のトップカウリング２内に収納されている。
【００１５】
エンジン１０は、図３または図５に示すように、その本体部分が、ヘッドカバー１３と、シリンダヘッド１４と、シリンダボディとクランク室の一部を構成するシリンダブロック１５と、クランクケース１６を船体の前後方向に沿って一体的に連結することにより構成されていて、クランクケース１６の側が前部となり、ヘッドカバー１３の側が後部となるように配置されている。
【００１６】
シリンダヘッド１４には、各気筒の吸・排気バルブ１７，１８が装着され、各バルブ１７，１８を駆動するためのカム軸２０，２１が、それぞれ回転軸線方向が上下方向となるように、ヘッドカバー１３に覆われたカムキャップ２２とシリンダヘッド１４の軸受部分により軸支されていて、各カム軸２０，２１の上端部には、それぞれカムプーリー２３，２４が固定されている。
【００１７】
シリンダブロック１５の前部とクランクケース１６によって画成されているクランク室２５には、回転軸線方向が上下方向となるようにクランク軸２６が軸支されており、このクランク軸２６に対して、その上端部にフライホイール２７が固定され、フライホイール２７の下方にタイミングプーリー３０が固定されていて、タイミングプーリー３０と各カムプーリー２３，２４とに渡って、クランク軸２６の回転を吸・排気バルブ１７，１８のカム軸２０，２１に伝動させるためのタイミングベルト２８が掛け渡されている。
【００１８】
なお、タイミングベルト２８に対しては、その弛みを防ぐためのテンショナー２９が配置されており、テンショナー２９は、ガスを封入したガスシリンダー（図示せず）によって、常にタイミングベルト２８を内側に押圧する方向に付勢されている。
【００１９】
エンジン１０の前方左側には、クランクケース１６の前面に一体的に連結された状態で、吸気経路の空気導入部となるサージタンク３１が設置されており、サージタンク３１から延びる吸気通路３２は、スロットル部３３を介して、シリンダヘッド１４の左側部分に上下方向で間隔をおいて形成された各気筒の吸気ポート３４にそれぞれ接続されている。
【００２０】
シリンダヘッド１４の右側部分には、各気筒の燃焼室に接続する各排気ポート３５が上下方向で間隔をおいて形成されており、各排気ポート３５に対して、それらを一本に集合させてエンジン本体の下方に排気ガスを排出するための排気通路３６が、シリンダ３７の右側でシリンダブロック１５に一体的に形成されていて、シリンダブロック１５内で上下方向に延びる排気通路３６は、その下端がエキゾーストガイド１１の排気通路１１ａに接続されている。
【００２１】
なお、上記のエンジン１０には、エンジン本体内に設けられたオイル通路に対して、エキゾーストガイド１１の下方に配置されたオイルパンから潤滑オイルを吸い上げるためのオイルポンプ３８が、クランク軸２６の下端近傍に設けられており、エンジン本体内に設けられた冷却水による冷却経路に対して、シリンダおよび燃焼室周りの温度に応じて冷却水の排出量を制御するためのサーモスタットバルブ４１と、冷却経路内の水圧が所定以上とならないように該冷却経路から冷却水を逃がすためのプレッシャーバルブ４２がそれぞれ設けられている。
【００２２】
また、エンジン１０に対して、船体８内に設置された燃料タンク（図示せず）からエンジン１０に燃料を送給するための燃料ポンプ４３が、その吸気側に配置されており、エンジン本体の冷却経路から冷却水の一部を取り出してトップカウリング２の放水口４５からパイロット水として放水するためのパイロット水送水管４４が、その排気側に接続されている。
【００２３】
トップカウリング２の下方に位置するアッパーケース３には、図４に示すように、エンジン１０から戻される冷却水を一時的に受け止める水溜め部５０が画成されており、該水溜め部５０と隔離された状態で、エンジン１０のクランク軸２６に上端を連結させたドライブ軸５１が、その下端部がロアーケース４内に延びるように、上下方向に貫通されている。
【００２４】
アッパーケース３内を通るドライブ軸５１のロアーケース４近傍には、ドライブ軸５１の回転に連動して駆動されるウォーターポンプ５２が設置されており、該ウォーターポンプ５２には、図示していないが、下方に向かって、ロアーケース４内の吸水口に延びる冷却水吸入管が接続され、上方に向かって、アッパーケース３内を通ってエンジン１０に延びる冷却水送給管５３が接続されている。
【００２５】
一方、アッパーケース３の水溜め部５０には、エキゾーストガイド１１の下面に密着して、その上面開放部がエキゾーストガイド１１の下面によって閉鎖されるように、有底のオイルパン５４が設置されており、該オイルパン５４には、その底部の中央付近からオイルパン５４内の空間部を上下に貫通する筒状の排気管挿通部５４ａが一体的に立設されている。
【００２６】
また、水溜め部５０のオイルパン５４下方には、その上面開放部が排気管挿通部５４ａを含むオイルパン５４の下面により覆われるように、底壁に排気ガス排出口５５ａを設けたマフラー（排気ガス膨張室）５５が設置されており、該マフラー５５の内部空間は、排気ガス排出口５５ａを介して、ロアーケース４内に画成された排気通路（図示せず）に連通されている。
【００２７】
オイルパン５４の排気管挿通部５４ａには、エキゾーストガイド１１の排気通路１１ａに接続される排気管５６が取り付けられており、排気管５６の下端は、オイルパン５４より下方に突出してマフラー５５内に開口されていて、該マフラー５５の内部空間は、排気管５６とエキゾーストガイド１１の排気通路１１ａを介して、エンジン１０の排気通路３６と連通されている。
【００２８】
オイルパン５４の内部には、オイルパン５４内に溜まったオイルを吸入してエンジン１０のオイルポンプ３８に送り込むためのサクションパイプ５７が、エキゾーストガイド１１の下面から下方に突設されている。
【００２９】
オイルパン５４の周壁には、オイルパン５４を取り囲む水溜め部５０の水をオーバーフローさせるための導水管５８が一体的に形成されており、水溜め部５０の側に入水口が開口された導水管５８の水通路は、マフラー５５の周壁上端外側に一体的に形成された水通過部５５ｂを介して、アッパーケース３の水落下口３ａに連通されている。
【００３０】
アッパーケース３には、水落下口３ａからロアーケース４に続く排水通路５９が下方に画成されていると共に、さらに、マフラー５５に連通するアイドル膨張室６０が上方に画成されていて、アイドル膨張室６０には、機外に通じる排気孔６１と排水孔６２が開口されている。
【００３１】
アッパーケース３の下方に位置するロアーケース４には、図示していないが、アッパーケース３を貫通したドライブ軸５１の下端部が軸支されており、該ドライブ軸５１の下端部は、シフト変換ギア部を介して、ロアーケース４に装着されたプロペラ６の回転軸と連結されている。
【００３２】
また、図示していないが、ロアーケース４には、ウォーターポンプ５２により吸い上げられる冷却水の吸水口が設けられていると共に、アッパーケース３のマフラー５５を経て送られてきた排気ガスをプロペラ６の回転に伴って水中に排出するための排気通路が画成され、アッパーケース３から落下された冷却水を機外に排出するための冷却水排出部が画成されている。
【００３３】
上記のように各部材が配置されている船外機１の排気経路について、エンジン１０の本体に形成された排気通路３６から下方に排出された排気ガスは、エキゾーストガイド１１の排気通路１１ａと排気管５６を経て、マフラー５５内に送り込まれ、アイドル膨張室６０から排気孔６１を通って大気中に放出されると共に、プロペラ６が回転している走行時には、大部分の排気ガスは、マフラー５５の排気ガス排出口５５ａからロアーケース４内の排気通路を通って、プロペラ６の回転に連れて水中に排出される。
【００３４】
また、船外機１の冷却経路について、ウォーターポンプ５２によりロアケース４の吸水口から吸い上げられた冷却水は、冷却水送給管５３によりアッパーケース３内を冷却しながら、エキゾーストガイド１１を介してエンジン１０に送給され、エンジン１０内の冷却水圧力が所定以上とならないように、プレッシャーバルブ４２を通して余分の冷却水がアッパーケース３に戻される状態で、エンジン１０を冷却してから、サーモスタットバルブ４１を経てアッパーケース３に戻され、更にオイルパン５４やマフラー５５の周りを冷却してから、ロアーケース４内に落下して冷却水排出部から機外に排出される。
【００３５】
ところで、上記のような船外機１において、シリンダブロック１５に排気通路３６が一体的に形成されているエンジン１０には、ウォーターポンプ５２により冷却水送給管５３を通して送給される冷却水によって、エンジン本体のシリンダおよび燃焼室周りと排気通路周りのそれぞれを冷却するために、図６に示すように、シリンダヘッド１４に対して、燃焼室周りの冷却水路（ウォータージャケット）７３と排気通路（排気ポート２９）周りの冷却水路７２（ウォータージャケット）がそれぞれ設けられていると共に、シリンダブロック１５に対して、シリンダ３７周りの冷却水路（ウォータージャケット）７４と排気通路３６周りの冷却水路（ウォータージャケット）７１がそれぞれ設けられている。
【００３６】
なお、シリンダブロック１５には、各冷却水路７１，７４の他に、排気通路３６からの排気熱をシリンダ３７の側に伝達させないための断熱空間部７６が形成され、また、サーモスタットバルブ４１を通って冷却経路から排出された冷却水をアッパーケース３内に戻すための冷却水戻し通路７７が形成されている。
【００３７】
各冷却水路７１，７２，７３，７４は、図７に示すように、各気筒が縦方向に配列されている関係上、何れも、上下方向の冷却水路となっていて、冷却水送給管５３からエキゾーストガイド１１を経て送給された冷却水を、各冷却水路７１，７２，７３，７４を通して、エンジン本体（シリンダブロック１５）の上部から排出できるように、各冷却水路７１，７２，７３，７４が一つの冷却経路を形成するように連通されている。
【００３８】
図８は、上記のような各冷却水路７１，７２，７３，７４により構成される本実施形態のエンジン冷却構造を示すもので、各冷却水路７１，７２，７３，７４によって形成されるエンジン本体の冷却経路において、ウォーターポンプ５２により冷却水送給管５３とエキゾーストガイド１１を介して送給された冷却水は、まず、シリンダブロック１５の側で、排気通路周りの冷却水路７１に下方から取り入れられる。
【００３９】
そして、シリンダヘッド１４の排気通路周り冷却水路７２からシリンダブロック１５の排気通路周り冷却水路７１を上下方向に循環してから、ついで、シリンダヘッド１４の燃焼室周り冷却水路７３およびシリンダブロック１５のシリンダ周り冷却水路７４をそれぞれ下方から上方に通過して、シリンダブロック１５のシリンダ周り冷却水路７４の上方から冷却経路の外に排出される。
【００４０】
すなわち、本実施形態のエンジン冷却構造においては、排気通路周りの冷却水路７１，７２とシリンダおよび燃焼室周りの冷却水路７３，７４とが直列的に接続されるように、エンジン本体の冷却経路が形成されている。
【００４１】
さらに、上記のような本実施形態の冷却経路には、シリンダおよび燃焼室周りの温度に応じて冷却水を排出量を制御するためのサーモスタットバルブ４１が、エンジン本体の上方で、冷却経路の冷却水排出部に設置されていると共に、冷却経路内の水圧が所定以上に上がったときに該冷却経路から冷却水を逃がすためのプレッシャーバルブ４２が、排気通路周りの冷却水路７１，７２の下流末端部付近に設置されている。
【００４２】
なお、サーモスタットバルブ４１から排出された冷却水は、エンジン本体の冷却水戻し通路７７からエキゾーストガイド１１を通ってアッパーケース３内に戻され、プレッシャーバルブ４２から逃がされた冷却水は、冷却水戻し管７８からエキゾーストガイド１１を通ってアッパーケース３内に戻されることとなる。
【００４３】
上記のように冷却水による冷却経路が形成されている本実施形態の船外機用エンジン１０の冷却構造によれば、図１１に示すように冷却経路が形成されている従来のエンジン冷却構造と比べて、燃焼室およびシリンダ周りの冷却水路７３，７４に、排気通路周りの冷却水路７１，７２を同じ経路で通ってきた冷却水のみが送られてくるため、場所によってシリンダ３７の周りの冷却水温にバラツキが生じるというようなことがなく、シリンダ３７の周囲の温度が均一なものとなって、エンジン運転中のシリンダ３７の変形を抑えることができ、ピストン摺動時の焼き付きやブローバイガスの増加を防止することができ、オイルの消費量も抑えることができる。
【００４４】
また、エンジン１０の本体内に取り入れた冷却水の全てを、分流させることなく、まず、排気通路周りの冷却水路７１，７２に循環させるため、高温となる排気通路３５，３６の冷却効率を高めることができると共に、排気通路周りを通って充分に加熱された冷却水が、燃焼室およびシリンダ周りの冷却水路７３，７４に供給されるため、低速運転時の燃焼安定性を向上させることができる。
【００４５】
さらに、図１１に示すような従来のエンジン冷却構造では、冷却水を戻すためのプレッシャーバルブ４２が、冷却経路の入口付近に配置されているが、本実施形態では、プレッシャーバルブ４２が、排気通路周りの冷却水路７１，７２の下流末端部付近に設置されているため、サーモスタットバルブ４１が閉じられているときでも、排気通路周りの冷却水路７１，７２には冷却水を循環させることができて、高温となる排気通路３５，３６の冷却を確実に行うことができる。
【００４６】
以上、本発明の船外機用エンジンの冷却構造の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態にのみ限定されるものではなく、例えば、その冷却経路については、図９や図１０に示すように、適宜設計変更可能なものであることはいうまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の船外機用エンジンの冷却構造によれば、同じ経路で排気通路周りを通った均一な温度の冷却水が、シリンダおよび燃焼室周りの冷却水路にその下方から供給されるため、上下気筒間の温度差を小さくすることができ、各気筒におけるシリンダ周辺の温度分布を均一化することができると共に、排気通路周りの冷却を最大限に行うことができて、排気通路周りの熱を効率よく吸収することができる。
その結果、エンジン運転中のシリンダの変形を少なくすることができて、焼き付き性の改善やブローバイガスの低減を図ることができ、オイル消費量の増加も抑制することができると共に、低速運転時の燃焼安定性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却構造を適用したエンジンが搭載される船外機の概略を示す右舷側から見た側面図。
【図２】図１に示した船外機の内部構造を示す側方から見た一部断面説明図。
【図３】図２の示した船外機内部構造のトップカウリング部分を示す側方から見た一部断面説明図。
【図４】図２の示した船外機内部構造のアッパーケース部分を示す側方から見た断面説明図。
【図５】図２の示した船外機内部構造のトップカウリング部分を示す上方から見た断面説明図。
【図６】図５に示したエンジンの上方から見た一部拡大断面図。
【図７】図６の矢印Ａ方向から見たシリンダブロックの後面図。
【図８】本発明の船外機用エンジンの冷却構造についての一実施形態を示す冷却経路のブロック説明図。
【図９】本発明の船外機用エンジンの冷却構造についての他の実施形態を示す冷却経路のブロック説明図。
【図１０】本発明の船外機用エンジンの冷却構造についての更に他の実施形態を示す冷却経路のブロック説明図。
【図１１】船外機用エンジンの冷却構造についての従来例を示す冷却経路のブロック説明図。
【符号の説明】
１ 船外機
１０ エンジン
１４ シリンダヘッド
１５ シリンダブロック
３５ （シリンダヘッドの）排気通路
３６ （シリンダブロックの）排気通路
３７ シリンダ
４１ サーモスタットバルブ
４２ プレッシャーバルブ
７１ （シリンダブロックの）排気通路周りの冷却水路
７２ （シリンダヘッドの）排気通路周りの冷却水路
７３ （シリンダヘッドの）燃焼室周りの冷却水路
７４ （シリンダブロックの）シリンダ周りの冷却水路
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型船舶に搭載される船外機のエンジンに関し、特に、そのようなエンジンの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型船舶に搭載される船外機では、クランク軸が上下方向となるように縦方向に各気筒を配列させたエンジン本体が、船外機上部のトップカウリング内に収納されており、そのような船外機のエンジンにおいて、エンジン全体をコンパクトな状態で機内に収納できるように、各気筒の燃焼室から排出される排気ガスを集合させてエンジン本体の下方に排出するための排気通路を、エンジン本体のシリンダヘッドとシリンダブロックに対して一体的に形成した構造のものが従来から知られている。
【０００３】
そのようなエンジン本体に排気通路を一体的に形成した船外機用エンジンでは、下方から送給される冷却水によりエンジン本体のシリンダおよび燃焼室周りと排気通路周りのそれぞれを冷却するために、シリンダヘッドに対して、燃焼室周りの冷却水路と排気通路周りの冷却水路をそれぞれ設けると共に、シリンダブロックに対して、シリンダ周りの冷却水路と排気通路周りの冷却水路をそれぞれ設けている。
【０００４】
そして、それらの冷却水路によるエンジン本体の冷却経路については、従来、図１１に示すように、まず、シリンダブロック側の排気通路周りの冷却水路７１の下端に開口された導入口から冷却水が導入された後、途中でシリンダヘッドの排気通路周り冷却水路７２に分岐しながらそのままシリンダブロックの排気通路周り冷却水路７１を下から上に流れる冷却水と、シリンダ周りの冷却水路７４の下部に直接送られてから該冷却水路７４を下から上に流れる冷却水とに分流されると共に、シリンダブロックの排気通路周り冷却水路７１を流れる冷却水が、その途中から徐々に分岐し、シリンダヘッドの排気通路周り冷却水路７２から燃焼室周りの冷却水路７３を経て、シリンダ周りの冷却水路７４に合流するように流されて、最終的には各冷却水がシリンダ周りの冷却水路７４の上部に開口された排出口から冷却経路外に排出されるように構成されている。
【０００５】
なお、船外機全体の冷却経路については、通常、ロアーケースから導入した外水を冷却水とし、エンジンの回転に連動して駆動されるウォーターポンプにより冷却水を吸い上げ、冷却水送給管によりその途中でアッパーケース内を冷却しながら、トップカウリング内のエンジン本体に送給して、上記のような冷却経路によりエンジン本体を冷却してから、アッパーケース内に戻して、更にアッパーケース内のオイルパンやマフラーを冷却した後、冷却水をロアーケースを経て機外に排出するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなエンジン本体の冷却経路による従来の船外機用エンジンの冷却構造については、シリンダ周りの冷却水路において、排気通路周りを通ることなく直接的に送られてきた冷却水が流されると共に、この冷却水に対して排気通路周りを通って加熱された冷却水が合流されるため、場所によってシリンダ周りの冷却水温にバラツキが生じ、そのためシリンダの周囲の温度が不均一なものとなる。
【０００７】
その結果、エンジン運転中のシリンダの変形が大きくなって、ピストン摺動時の抵抗増大による焼き付きやブローバイガスの増加というような問題が生じ、オイルの消費量も増加すると共に、直接的にシリンダおよび燃焼室周りに流される冷却水による燃焼室の温度低下により、低速運転時の燃焼安定性が低下するというような問題も生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、上記の請求項１に記載したように、縦方向に各気筒が配列されたエンジン本体のシリンダヘッドとシリンダブロックに対して、各気筒の燃焼室から排出される排気ガスを集合させてエンジン本体の下方に排出するための排気通路が一体的に形成されており、該エンジン本体の冷却経路として、シリンダおよび燃焼室周りと排気通路周りにそれぞれ上下方向の冷却水路が形成されている船外機用エンジンにおいて、下方からエンジン本体内に送給された冷却水が、シリンダヘッドとシリンダブロックの両方にそれぞれ形成された排気通路周りの冷却水路で、シリンダヘッド側とシリンダブロック側の何れか一つに導入されて両方を通過してから何れか一つから排出されるように、排気通路周りの冷却水路のシリンダヘッド側とシリンダブロック側とが直列的に接続されていると共に、排気通路周りの冷却水路を通過して排出された冷却水が、シリンダヘッドに形成された燃焼室周りの冷却水路と、シリンダブロックに形成されたシリンダ周りの冷却水路とにそれぞれ送られるように、冷却水を排出する側の排気通路周りの冷却水路が、シリンダヘッドの燃焼室周りの冷却水路と、シリンダブロックのシリンダ周りの冷却水路とに、それぞれ直列的に接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記の請求項１に記載した船外機用エンジンの冷却構造において、上記の請求項２に記載したように、シリンダ周りの冷却水路と燃焼室周りの冷却水路とをそれぞれ下から上に通過してから、エンジン本体の上部から冷却水が冷却経路外に排出されていることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記の請求項１又は２に記載した船外機用エンジンの冷却構造において、上記の請求項３に記載したように、シリンダおよび燃焼室周りの温度に応じて冷却水の排出量を制御するためのサーモスタットバルブが、冷却経路の冷却水排出部近傍に設置されていると共に、エンジン本体の冷却経路内の水圧が所定以上とならないように冷却水を逃がすためのプレッシャーバルブが、シリンダヘッド側とシリンダブロック側とが直列的に接続された排気通路周りの冷却水路の下流末端部近傍に設置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の船外機用エンジンの冷却構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の冷却構造が適用されているエンジンを搭載した船外機の右舷側から見た外観を示すもので、船外機１は、トップカウリング２とアッパーケース３とロアーケース４により構成されるハウジング内に各部品が収納されており、トップカウリング２は、アッパーカウル２ａとボトムカウル２ｂとエアダクトカバー２ｃにより構成され、アッパーケース３は、その上部がエプロン５によって覆われていて、ロアーケース４に対してプロペラ６が装着され、取付部材７を介して、船体８の後尾板に対して上下および左右回動可能に取り付けられるものである。
【００１３】
図２〜図５は、船外機１のハウジング内部における各部品の設置状態を示すもので、図２は、右舷側から見た船外機１の内部を示し、図３は、そのトップカウリング２の部分を示し、図４は、そのアッパーケース４の部分を示し、図５は、上方から見たトップカウリング２内を示すものである。
【００１４】
船外機１には、縦方向に各気筒が配列された４サイクル４気筒のＬ型エンジン１０が、ボトムカウル２ｂとアッパーケース３の間に設置されたエキゾーストガイド１１の上面に固定され、上面側がカバー部材１２で覆われた状態で、上部のトップカウリング２内に収納されている。
【００１５】
エンジン１０は、図３または図５に示すように、その本体部分が、ヘッドカバー１３と、シリンダヘッド１４と、シリンダボディとクランク室の一部を構成するシリンダブロック１５と、クランクケース１６を船体の前後方向に沿って一体的に連結することにより構成されていて、クランクケース１６の側が前部となり、ヘッドカバー１３の側が後部となるように配置されている。
【００１６】
シリンダヘッド１４には、各気筒の吸・排気バルブ１７，１８が装着され、各バルブ１７，１８を駆動するためのカム軸２０，２１が、それぞれ回転軸線方向が上下方向となるように、ヘッドカバー１３に覆われたカムキャップ２２とシリンダヘッド１４の軸受部分により軸支されていて、各カム軸２０，２１の上端部には、それぞれカムプーリー２３，２４が固定されている。
【００１７】
シリンダブロック１５の前部とクランクケース１６によって画成されているクランク室２５には、回転軸線方向が上下方向となるようにクランク軸２６が軸支されており、このクランク軸２６に対して、その上端部にフライホイール２７が固定され、フライホイール２７の下方にタイミングプーリー３０が固定されていて、タイミングプーリー３０と各カムプーリー２３，２４とに渡って、クランク軸２６の回転を吸・排気バルブ１７，１８のカム軸２０，２１に伝動させるためのタイミングベルト２８が掛け渡されている。
【００１８】
なお、タイミングベルト２８に対しては、その弛みを防ぐためのテンショナー２９が配置されており、テンショナー２９は、ガスを封入したガスシリンダー（図示せず）によって、常にタイミングベルト２８を内側に押圧する方向に付勢されている。
【００１９】
エンジン１０の前方左側には、クランクケース１６の前面に一体的に連結された状態で、吸気経路の空気導入部となるサージタンク３１が設置されており、サージタンク３１から延びる吸気通路３２は、スロットル部３３を介して、シリンダヘッド１４の左側部分に上下方向で間隔をおいて形成された各気筒の吸気ポート３４にそれぞれ接続されている。
【００２０】
シリンダヘッド１４の右側部分には、各気筒の燃焼室に接続する各排気ポート３５が上下方向で間隔をおいて形成されており、各排気ポート３５に対して、それらを一本に集合させてエンジン本体の下方に排気ガスを排出するための排気通路３６が、シリンダ３７の右側でシリンダブロック１５に一体的に形成されていて、シリンダブロック１５内で上下方向に延びる排気通路３６は、その下端がエキゾーストガイド１１の排気通路１１ａに接続されている。
【００２１】
なお、上記のエンジン１０には、エンジン本体内に設けられたオイル通路に対して、エキゾーストガイド１１の下方に配置されたオイルパンから潤滑オイルを吸い上げるためのオイルポンプ３８が、クランク軸２６の下端近傍に設けられており、エンジン本体内に設けられた冷却水による冷却経路に対して、シリンダおよび燃焼室周りの温度に応じて冷却水の排出量を制御するためのサーモスタットバルブ４１と、冷却経路内の水圧が所定以上とならないように該冷却経路から冷却水を逃がすためのプレッシャーバルブ４２がそれぞれ設けられている。
【００２２】
また、エンジン１０に対して、船体８内に設置された燃料タンク（図示せず）からエンジン１０に燃料を送給するための燃料ポンプ４３が、その吸気側に配置されており、エンジン本体の冷却経路から冷却水の一部を取り出してトップカウリング２の放水口４５からパイロット水として放水するためのパイロット水送水管４４が、その排気側に接続されている。
【００２３】
トップカウリング２の下方に位置するアッパーケース３には、図４に示すように、エンジン１０から戻される冷却水を一時的に受け止める水溜め部５０が画成されており、該水溜め部５０と隔離された状態で、エンジン１０のクランク軸２６に上端を連結させたドライブ軸５１が、その下端部がロアーケース４内に延びるように、上下方向に貫通されている。
【００２４】
アッパーケース３内を通るドライブ軸５１のロアーケース４近傍には、ドライブ軸５１の回転に連動して駆動されるウォーターポンプ５２が設置されており、該ウォーターポンプ５２には、図示していないが、下方に向かって、ロアーケース４内の吸水口に延びる冷却水吸入管が接続され、上方に向かって、アッパーケース３内を通ってエンジン１０に延びる冷却水送給管５３が接続されている。
【００２５】
一方、アッパーケース３の水溜め部５０には、エキゾーストガイド１１の下面に密着して、その上面開放部がエキゾーストガイド１１の下面によって閉鎖されるように、有底のオイルパン５４が設置されており、該オイルパン５４には、その底部の中央付近からオイルパン５４内の空間部を上下に貫通する筒状の排気管挿通部５４ａが一体的に立設されている。
【００２６】
また、水溜め部５０のオイルパン５４下方には、その上面開放部が排気管挿通部５４ａを含むオイルパン５４の下面により覆われるように、底壁に排気ガス排出口５５ａを設けたマフラー（排気ガス膨張室）５５が設置されており、該マフラー５５の内部空間は、排気ガス排出口５５ａを介して、ロアーケース４内に画成された排気通路（図示せず）に連通されている。
【００２７】
オイルパン５４の排気管挿通部５４ａには、エキゾーストガイド１１の排気通路１１ａに接続される排気管５６が取り付けられており、排気管５６の下端は、オイルパン５４より下方に突出してマフラー５５内に開口されていて、該マフラー５５の内部空間は、排気管５６とエキゾーストガイド１１の排気通路１１ａを介して、エンジン１０の排気通路３６と連通されている。
【００２８】
オイルパン５４の内部には、オイルパン５４内に溜まったオイルを吸入してエンジン１０のオイルポンプ３８に送り込むためのサクションパイプ５７が、エキゾーストガイド１１の下面から下方に突設されている。
【００２９】
オイルパン５４の周壁には、オイルパン５４を取り囲む水溜め部５０の水をオーバーフローさせるための導水管５８が一体的に形成されており、水溜め部５０の側に入水口が開口された導水管５８の水通路は、マフラー５５の周壁上端外側に一体的に形成された水通過部５５ｂを介して、アッパーケース３の水落下口３ａに連通されている。
【００３０】
アッパーケース３には、水落下口３ａからロアーケース４に続く排水通路５９が下方に画成されていると共に、さらに、マフラー５５に連通するアイドル膨張室６０が上方に画成されていて、アイドル膨張室６０には、機外に通じる排気孔６１と排水孔６２が開口されている。
【００３１】
アッパーケース３の下方に位置するロアーケース４には、図示していないが、アッパーケース３を貫通したドライブ軸５１の下端部が軸支されており、該ドライブ軸５１の下端部は、シフト変換ギア部を介して、ロアーケース４に装着されたプロペラ６の回転軸と連結されている。
【００３２】
また、図示していないが、ロアーケース４には、ウォーターポンプ５２により吸い上げられる冷却水の吸水口が設けられていると共に、アッパーケース３のマフラー５５を経て送られてきた排気ガスをプロペラ６の回転に伴って水中に排出するための排気通路が画成され、アッパーケース３から落下された冷却水を機外に排出するための冷却水排出部が画成されている。
【００３３】
上記のように各部材が配置されている船外機１の排気経路について、エンジン１０の本体に形成された排気通路３６から下方に排出された排気ガスは、エキゾーストガイド１１の排気通路１１ａと排気管５６を経て、マフラー５５内に送り込まれ、アイドル膨張室６０から排気孔６１を通って大気中に放出されると共に、プロペラ６が回転している走行時には、大部分の排気ガスは、マフラー５５の排気ガス排出口５５ａからロアーケース４内の排気通路を通って、プロペラ６の回転に連れて水中に排出される。
【００３４】
また、船外機１の冷却経路について、ウォーターポンプ５２によりロアケース４の吸水口から吸い上げられた冷却水は、冷却水送給管５３によりアッパーケース３内を冷却しながら、エキゾーストガイド１１を介してエンジン１０に送給され、エンジン１０内の冷却水圧力が所定以上とならないように、プレッシャーバルブ４２を通して余分の冷却水がアッパーケース３に戻される状態で、エンジン１０を冷却してから、サーモスタットバルブ４１を経てアッパーケース３に戻され、更にオイルパン５４やマフラー５５の周りを冷却してから、ロアーケース４内に落下して冷却水排出部から機外に排出される。
【００３５】
ところで、上記のような船外機１において、シリンダブロック１５に排気通路３６が一体的に形成されているエンジン１０には、ウォーターポンプ５２により冷却水送給管５３を通して送給される冷却水によって、エンジン本体のシリンダおよび燃焼室周りと排気通路周りのそれぞれを冷却するために、図６に示すように、シリンダヘッド１４に対して、燃焼室周りの冷却水路（ウォータージャケット）７３と排気通路（排気ポート２９）周りの冷却水路７２（ウォータージャケット）がそれぞれ設けられていると共に、シリンダブロック１５に対して、シリンダ３７周りの冷却水路（ウォータージャケット）７４と排気通路３６周りの冷却水路（ウォータージャケット）７１がそれぞれ設けられている。
【００３６】
なお、シリンダブロック１５には、各冷却水路７１，７４の他に、排気通路３６からの排気熱をシリンダ３７の側に伝達させないための断熱空間部７６が形成され、また、サーモスタットバルブ４１を通って冷却経路から排出された冷却水をアッパーケース３内に戻すための冷却水戻し通路７７が形成されている。
【００３７】
各冷却水路７１，７２，７３，７４は、図７に示すように、各気筒が縦方向に配列されている関係上、何れも、上下方向の冷却水路となっていて、冷却水送給管５３からエキゾーストガイド１１を経て送給された冷却水を、各冷却水路７１，７２，７３，７４を通して、エンジン本体（シリンダブロック１５）の上部から排出できるように、各冷却水路７１，７２，７３，７４が一つの冷却経路を形成するように連通されている。
【００３８】
図８は、上記のような各冷却水路７１，７２，７３，７４により構成される本実施形態のエンジン冷却構造を示すもので、各冷却水路７１，７２，７３，７４によって形成されるエンジン本体の冷却経路において、ウォーターポンプ５２により冷却水送給管５３とエキゾーストガイド１１を介して送給された冷却水は、まず、シリンダブロック１５の側で、排気通路周りの冷却水路７１に下方から取り入れられる。
【００３９】
そして、シリンダヘッド１４の排気通路周り冷却水路７２からシリンダブロック１５の排気通路周り冷却水路７１を上下方向に循環してから、ついで、シリンダヘッド１４の燃焼室周り冷却水路７３およびシリンダブロック１５のシリンダ周り冷却水路７４をそれぞれ下方から上方に通過して、シリンダブロック１５のシリンダ周り冷却水路７４の上方から冷却経路の外に排出される。
【００４０】
すなわち、本実施形態のエンジン冷却構造においては、排気通路周りの冷却水路７１，７２とシリンダおよび燃焼室周りの冷却水路７３，７４とが直列的に接続されるように、エンジン本体の冷却経路が形成されている。
【００４１】
さらに、上記のような本実施形態の冷却経路には、シリンダおよび燃焼室周りの温度に応じて冷却水を排出量を制御するためのサーモスタットバルブ４１が、エンジン本体の上方で、冷却経路の冷却水排出部に設置されていると共に、冷却経路内の水圧が所定以上に上がったときに該冷却経路から冷却水を逃がすためのプレッシャーバルブ４２が、排気通路周りの冷却水路７１，７２の下流末端部付近に設置されている。
【００４２】
なお、サーモスタットバルブ４１から排出された冷却水は、エンジン本体の冷却水戻し通路７７からエキゾーストガイド１１を通ってアッパーケース３内に戻され、プレッシャーバルブ４２から逃がされた冷却水は、冷却水戻し管７８からエキゾーストガイド１１を通ってアッパーケース３内に戻されることとなる。
【００４３】
上記のように冷却水による冷却経路が形成されている本実施形態の船外機用エンジン１０の冷却構造によれば、図１１に示すように冷却経路が形成されている従来のエンジン冷却構造と比べて、燃焼室およびシリンダ周りの冷却水路７３，７４に、排気通路周りの冷却水路７１，７２を同じ経路で通ってきた冷却水のみが送られてくるため、場所によってシリンダ３７の周りの冷却水温にバラツキが生じるというようなことがなく、シリンダ３７の周囲の温度が均一なものとなって、エンジン運転中のシリンダ３７の変形を抑えることができ、ピストン摺動時の焼き付きやブローバイガスの増加を防止することができ、オイルの消費量も抑えることができる。
【００４４】
また、エンジン１０の本体内に取り入れた冷却水の全てを、分流させることなく、まず、排気通路周りの冷却水路７１，７２に循環させるため、高温となる排気通路３５，３６の冷却効率を高めることができると共に、排気通路周りを通って充分に加熱された冷却水が、燃焼室およびシリンダ周りの冷却水路７３，７４に供給されるため、低速運転時の燃焼安定性を向上させることができる。
【００４５】
さらに、図１１に示すような従来のエンジン冷却構造では、冷却水を戻すためのプレッシャーバルブ４２が、冷却経路の入口付近に配置されているが、本実施形態では、プレッシャーバルブ４２が、排気通路周りの冷却水路７１，７２の下流末端部付近に設置されているため、サーモスタットバルブ４１が閉じられているときでも、排気通路周りの冷却水路７１，７２には冷却水を循環させることができて、高温となる排気通路３５，３６の冷却を確実に行うことができる。
【００４６】
以上、本発明の船外機用エンジンの冷却構造の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態にのみ限定されるものではなく、例えば、その冷却経路については、図９や図１０に示すように、適宜設計変更可能なものであることはいうまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の船外機用エンジンの冷却構造によれば、同じ経路で排気通路周りを通った均一な温度の冷却水が、シリンダおよび燃焼室周りの冷却水路にその下方から供給されるため、上下気筒間の温度差を小さくすることができ、各気筒におけるシリンダ周辺の温度分布を均一化することができると共に、排気通路周りの冷却を最大限に行うことができて、排気通路周りの熱を効率よく吸収することができる。
その結果、エンジン運転中のシリンダの変形を少なくすることができて、焼き付き性の改善やブローバイガスの低減を図ることができ、オイル消費量の増加も抑制することができると共に、低速運転時の燃焼安定性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却構造を適用したエンジンが搭載される船外機の概略を示す右舷側から見た側面図。
【図２】図１に示した船外機の内部構造を示す側方から見た一部断面説明図。
【図３】図２の示した船外機内部構造のトップカウリング部分を示す側方から見た一部断面説明図。
【図４】図２の示した船外機内部構造のアッパーケース部分を示す側方から見た断面説明図。
【図５】図２の示した船外機内部構造のトップカウリング部分を示す上方から見た断面説明図。
【図６】図５に示したエンジンの上方から見た一部拡大断面図。
【図７】図６の矢印Ａ方向から見たシリンダブロックの後面図。
【図８】本発明の船外機用エンジンの冷却構造についての一実施形態を示す冷却経路のブロック説明図。
【図９】本発明の船外機用エンジンの冷却構造についての他の実施形態を示す冷却経路のブロック説明図。
【図１０】本発明の船外機用エンジンの冷却構造についての更に他の実施形態を示す冷却経路のブロック説明図。
【図１１】船外機用エンジンの冷却構造についての従来例を示す冷却経路のブロック説明図。
【符号の説明】
１ 船外機
１０ エンジン
１４ シリンダヘッド
１５ シリンダブロック
３５ （シリンダヘッドの）排気通路
３６ （シリンダブロックの）排気通路
３７ シリンダ
４１ サーモスタットバルブ
４２ プレッシャーバルブ
７１ （シリンダブロックの）排気通路周りの冷却水路
７２ （シリンダヘッドの）排気通路周りの冷却水路
７３ （シリンダヘッドの）燃焼室周りの冷却水路
７４ （シリンダブロックの）シリンダ周りの冷却水路
Claims (3)
- 縦方向に各気筒が配列されたエンジン本体のシリンダヘッドとシリンダブロックに対して、各気筒の燃焼室から排出される排気ガスを集合させてエンジン本体の下方に排出するための排気通路が一体的に形成されており、該エンジン本体の冷却経路として、シリンダおよび燃焼室周りと排気通路周りにそれぞれ上下方向の冷却水路が形成されている船外機用エンジンにおいて、下方からエンジン本体内に送給された冷却水が、シリンダヘッドとシリンダブロックの両方にそれぞれ形成された排気通路周りの冷却水路で、シリンダヘッド側とシリンダブロック側の何れか一つに導入されて両方を通過してから何れか一つから排出されるように、排気通路周りの冷却水路のシリンダヘッド側とシリンダブロック側とが直列的に接続されていると共に、排気通路周りの冷却水路を通過して排出された冷却水が、シリンダヘッドに形成された燃焼室周りの冷却水路と、シリンダブロックに形成されたシリンダ周りの冷却水路とにそれぞれ送られるように、冷却水を排出する側の排気通路周りの冷却水路が、シリンダヘッドの燃焼室周りの冷却水路と、シリンダブロックのシリンダ周りの冷却水路とに、それぞれ直列的に接続されていることを特徴とする船外機用エンジンの冷却構造。
- シリンダ周りの冷却水路と燃焼室周りの冷却水路とをそれぞれ下から上に通過してから、エンジン本体の上部から冷却水が冷却経路外に排出されていることを特徴とする請求項１に記載の船外機用エンジンの冷却構造。
- シリンダおよび燃焼室周りの温度に応じて冷却水の排出量を制御するためのサーモスタットバルブが、冷却経路の冷却水排出部近傍に設置されていると共に、エンジン本体の冷却経路内の水圧が所定以上とならないように冷却水を逃がすためのプレッシャーバルブが、シリンダヘッド側とシリンダブロック側とが直列的に接続された排気通路周りの冷却水路の下流末端部近傍に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機用エンジンの冷却構造。
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