JP3798498B2 - 直列4気筒4サイクルエンジンおよびこれを備えた小型滑走艇 - Google Patents

直列4気筒4サイクルエンジンおよびこれを備えた小型滑走艇 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気管の形状に工夫を加えてコンパクト化した直列4気筒4サイクルエンジンおよびこれを備えた小型滑走艇に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水上を滑走する小型滑走艇には、推進用のエンジンとして、特開平7−237587号に示すような4サイクルエンジンが考えられる。
【0003】
4サイクルエンジンを搭載する小型滑走艇は、例えば特開平7−237587号公報,特開平8−48287号公報,特開平8−49596号公報に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、4サイクルエンジンは、同等の出力をもつ2サイクルエンジンよりも大型であるため、小型滑走艇内の空間にどのように配置するかが課題となる。
つまり、小型滑走艇においては、エンジンルームの容積が制限されており、特に、シートの上に人が騎乗するタイプの小型滑走艇では、体格の面からシートの幅が制限されるので、シートの下部にあたるエンジンルームの幅も極めて狭いものになる。他方、排気系のコンパクト化のために4つの気筒からの4本の排気管を1本にまとめるにあたり、4つの気筒を直列に配置した直列4気筒4サイクルエンジンでは、エンジン出力の低下を防止するために各気筒の排気管の集合点までの長さをほぼ同じにすることが必要となる。しかしながら、エンジンの横幅を広げることなくこの要請を実現することは困難である。
【0005】
本発明の目的は、以上のような課題を解決し、排気管を小型滑走艇に適するように横幅を狭くした直列4気筒4サイクルエンジン、およびこの直列4気筒4サイクルエンジンを搭載した小型滑走艇を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の直列4気筒4サイクルエンジンは、回転軸心に沿って4つの気筒が直列に配置され、回転軸心に沿って前後に並んだ第1〜第4のシリンダのそれぞれの上部から側方へ第1〜第4の排気管が突出し、これら第1〜第4の排気管は入口から斜め上方へ延びてから下方へ向かって曲がっており、第1と第4の排気管は前後対称形に形成されて両者の中央位置で第1出口に集合され、第2と第3の排気管は前後対称形に形成されて両者の中央位置で第2出口に集合され、前記側方から見て第1出口が第2出口よりも手前に位置した状態で両出口が前後方向にずれることなく重なっており、前後方向の投影面で見て第2および第3の排気管の方が第1および第4の排気管よりも長くなるように曲げられ、前後方向から見て第1と第4の排気管は入口と出口の間の中間部が直線状またはエンジンの外側方へ向かって凸状となっており、第2と第3の排気管は入口と出口の間の中間部がシリンダ側へ向かって凸状となる部分を含み、前記集合された排気管の下流に排気ジョイント管が接続され、前記排気ジョイント管の中で1本の排気通路に集合される。
このため、第1と第4の排気管と第2と第3の排気管を、エンジン本体から側方への張出量を小さくしてほぼ同じ長さ、ないし第2と第3の排気管の方を長くすることができる。
【0007】
また、前後方向から見て第1と第4の排気管は入口と出口の間の中間部が直線状またはエンジンの外側方へ向かって凸状となっており、第2と第3の排気管は入口と出口の間の中間部がシリンダ側へ向かって凸状となる部分を含んでいるから、前後方向の投影面で見て第2と第3の排気管が、第1と第4の排気管よりも長くなる。
【0008】
また、請求項2の直列4気筒4サイクルエンジンは、請求項1において、第1〜第4の排気管を取り囲んでこれら排気管との間に冷却水通路を形成する水ジャケット外壁が設けられている。
このため、排気管の外側に冷却水を通水することで排気管の外壁温度を下げることができる。
【0009】
また、請求項3の直列4気筒4サイクルエンジンは、請求項2において、前記水ジャケット外壁の横断面形状が前後に1つずつの頂点を有している。
このため、水ジャケットを鋳造する鋳型の外型を2つで構成できる。
【0010】
また、請求項4の直列4気筒4サイクルエンジンは、請求項2または3において、前記水ジャケット外壁が、前記第1〜第4の排気管の入口と出口の間の中間部から出口にかけての部位を集めた束の外側を取り囲む外套状に形成されている。このため、水ジャケット外壁を連続した曲面で形成できるので、型成形が容易になる。
【0011】
また、請求項5の直列4気筒4サイクルエンジンは、推進機を駆動するエンジンが請求項1〜4のいずれか一項に記載の直列4気筒4サイクルエンジンからなり、このエンジンが、その回転軸心を船体の前後方向に合致させて船体に装着されている。このため、直列4気筒4サイクルエンジンをスペース的に無理なく搭載した小型滑走艇が実現できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
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、本発明の一実施形態である直列4気筒ダブルオーバーヘッドカムシャフト(DOHC)4サイクルエンジンを備えた小型滑走艇の側面図であり、図2は、図1中のII−II線に沿ったエンジンの設置状態を示す船首側から見た断面図である。
図1において、船体2はハル2aの上にデッキ2bを接合して構成され、デッキ2bには座席2cと足台2dが設けられている。2eはハンドルである。
【0013】
直列4気筒4サイクルエンジン(以下、「エンジン」という)Eは、図2に示すように、船体2を構成するハル2aに設けられた図示していないマウントの上に、エンジンEの回転軸であるクランクシャフト3が船体2の前後方向に合致する向きで、かつ船体2の中心線とほぼ一致する位置に取り付けられている。
【0014】
図1に示すように、エンジンEのエンジン回転軸であるクランクシャフト3にカップリング40で連結されたシャフト41を介して船体2の後部に配置された水ジェット推進機42を駆動し、ノズル43から水を噴出して推進力を得ている。
エンジンEの排気ガスは、排気パイプ44で船体2内に配置された水マフラ45に導かれ、消音された排気ガスが排気パイプ46を介してハル2aの後端部から排出される。
【0015】
図2に示すように、エンジン本体1は、クランクシャフト3を支持するクランクケース5と、このクランクケース5の上にクランクシャフト3の軸心に沿って直列に前後に並んで直立して取り付けられた第1〜第4の4つのシリンダ4と、各シリンダ4内を上下方向に往復動するピストン33と、各シリンダ4上を覆うシリンダヘッド11を有している。シリンダヘッド11内には各シリンダ4の吸・排気弁6,7と、その間に配置された点火プラグ8と、カムシャフト9s,10sに設けられて前記吸・排気弁6,7を駆動するカム9,10が配置され、タイミングチェーン12によってカム9,10が回転駆動されて吸・排気弁6,7が開閉する。
【0016】
吸気管装置13は、各シリンダ4の吸気弁6から一側方(この例では右舷側:図2の左側)の斜め上方に延びる第1〜第4の4つの吸気管14と、シリンダヘッド11の上方に配置されて各吸気管14が接続され、底壁に水抜き孔15a(図2の部分拡大図)が設けられた1つの集合吸気管15と、この集合吸気管15から前記点火プラグ8の前後間を通って他側方(この例では左舷側:図2の右側)に伸び、エンジンEの他側方に配置された排気管の束17の上方に近接した位置に斜め下向きの開口部16aを有する1つの空気吸入管16とを備えている。また、各吸気管14には、シリンダヘッド11との接続部の近傍、つまり、吸気管14がシリンダヘッド11側へ曲がり込んだ部分に、それぞれ燃料を噴射するインジェクタ18が配置されている。
【0017】
このように、従来用いられていたキャブレタに代えてインジェクタ18を用いるとともに、吸気管装置13をエンジン本体1の一側方から上方を経て他側方へ延びる構成としたので、吸気管装置13およびインジェクタ18のエンジン側方への突出量を小さくできる。
【0018】
23はクランクケース5の他側方に配置されたオイルクーラ、27はクランクケース5の一側方に配置されたオイルタンク、28はオイルタンク27の切欠部に配置されたスタータである。このように、オイルタンク27をクランクケース5の一側方に配置することで、エンジンEの高さを低くすることができ、重量の大きいスタータ28を排気管装置と反対側に配置することで、エンジンEの左右の重量バランスをとることができる。
【0019】
図3は、エンジンEの他側方から見た排気管装置の構成を示す側面図、図4は、この排気管装置を構成している排気管の束17の各部分の断面を示す図で、図4(a)〜(f)はそれぞれ図3中のa−a線〜f−f線に沿った断面図、図5(a)〜(d)は図5中のa−a線〜d−d線より見た矢視図である。また、図3中の破線で示した楕円は、それぞれ第1〜第4の排気管17A〜17Dの入口を示しており、一直線上に配置されている。また、図5中の破線で示した楕円17a〜17dは、それぞれその位置における排気管の横断面形状を、エンジンEの他側面から見た形で示しており、短径が大きいほど、管軸の傾斜が大きいことを示している。
【0020】
また、第1〜第4の排気管17A〜17Dは、図2に示すように、クランクシャフト3の回転軸心に沿って前後に並んで直列に配置された第1〜第4のシリンダ5のそれぞれの上部の燃焼室につづく排気ポート19に、排気フランジ31で接続された第1〜第4の排気管17A〜17Dが、それぞれ入口17a〜17d(図3)から斜め上方へ延びてから下方へ向かって曲がっている。図3と図5からわかるように、第1と第4の排気管17A,17Dは前後対称形(側面図である図3では左右対称形)になっており、両者の中央位置で第1出口17eに集合され、第2と第3の排気管17B,17Cも前後対称形で、両者の中央位置で第2出口17fに集合されている。したがって、第1と第4の排気管17A,17Dは入口17a,17dから出口17eまでの長さD1が同一であり、第2と第3の排気管17B,17Cも、入口17b,17cから出口17fまでの長さD2が同一である。
【0021】
また、図2ないし図4に示すように、他側方(図2の右側)から見て第1出口17eが第2出口17fよりも手前に位置した、つまり、エンジン本体1から離れて位置した状態で両出口が重なっており、さらに、図5(b),(d)に示すように、前後方向の投影面で見て、第2および第3の排気管17B,17Cの方が第1および第4の排気管17A,17Dよりも長くなるように、第1と第4の排気管17A,17Dは入口と出口の間の中間部M1が直線状ないしエンジンEの外側へ向かって凸状となっており、第2と第3の排気管17B,17Cは入口と出口の間の中間部M2がシリンダ5側へ向かって凸状となる部分を含む形状に曲げられている。このため、図3から明らかなように、第2と第3の排気管17B,17Cは、第1と第4の排気管17A,17Dよりも前後方向中央寄りに入口17b,17cがあり、さらに、図2のその第2出口17fは第1出口17eよりもエンジン本体1に近い位置であるにもかかわらず、第1〜第4の各排気管17A〜17Dの長さD1,D2を、エンジンEの横幅を広げることなく、ほぼ同じ長さにすることができる。
【0022】
また、排気管17をシリンダヘッド11に取り付ける排気フランジ31が、斜め上向きとなるので、排気フランジ31に排気管17をボルトで着脱する作業が容易になる。
【0023】
図3に示すように、集合排気管20の出口には排気ジョイント管21が接続されて、この排気ジョイント管21の中で排気通路は1本に集合され、さらに図1の排気パイプ44,水マフラ45を経てハル2aの後端部の排気口につながっている。
【0024】
また、図4(a)〜(e)に示すように、前記第1〜第4の各排気管17A〜17Dの入口と出口の間の中間部M1,M2(図5)から出口17e,17fにかけての部位を集めた束の外側、および図3に示す集合排気管20,排気ジョイント管21および図1の排気パイプ44の外側には、冷却水通路22を形成する水ジャケット外壁32が形成されており、図1のエンジンEで駆動される水ジェット推進機42から取り入れた冷却水が通水されて冷却され、その後、水マフラ45に入って排気と混合されたのち、ハル2aの後端部の排気口から外部へ排出されるように構成されている。このため、各排気管17A〜17D、および集合排気管20の外壁温度を低くすることができる。
【0025】
また、前記水ジャケット外壁32の横断面形状は、図4に示すように、エンジンEの前後に1つずつの頂点Tを有しているので、水ジャケット外壁32の鋳型の外型を、この2つの頂点Tを通る分割面で2分した2つの外型51,52(図4(d)に代表として示す)で構成できるので、コストダウンが図れる。
【0026】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る直列4気筒4サイクルエンジンによれば、回転軸心に沿って前後に並んだ第1〜第4のシリンダのそれぞれの上部から側方へ突出した第1〜第4の排気管が、入口から斜め上方へ延びてから下方へ向かって曲がっており、第1と第4の排気管は前後対称形に形成されて両者の中央位置で第1出口に集合され、第2と第3の排気管は前後対称形に形成されて両者の中央位置で出口同士が第2出口に集合され、前記側方から見て第1出口が第2出口よりも手前に位置した状態で両出口が前後方向にずれることなく重なっており、前後方向の投影面で見て第2および第3の排気管の方が第1および第4の排気管よりも長くなるように曲げられ、前後方向から見て第1と第4の排気管は入口と出口の間の中間部が直線状またはエンジンの外側方へ向かって凸状となっており、第2と第3の排気管は入口と出口の間の中間部がシリンダ側へ向かって凸状となる部分を含み、前記集合された排気管の下流に排気ジョイント管が接続され、前記排気ジョイント管の中で1本の排気通路に集合されるから、エンジンの横幅を増すことなく、各排気管の必要な長さを稼いで大きなエンジン出力を維持できる。
【0027】
また、本発明に係る小型滑走艇によれば、前記本発明に係る4サイクルエンジンの回転軸を船体の前後方向に合致する縦置き形に設置したので、限られたエンジンルーム内に4サイクルエンジンを搭載した小型滑走艇が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である直列4気筒4サイクルエンジンを備えた小型滑走艇の側面図である。
【図2】本発明の一実施形態の直列4気筒4サイクルエンジンを備えた小型滑走艇のエンジンの設置状態を示す船首側から見た断面図である。
【図3】一実施形態の排気管装置の側面図である。
【図4】図3の排気管の各部分の横断面図である。
【図5】図3の排気管の各排気路の形状を示す図である。
【符号の説明】
1…エンジン本体、2…船体、2a…ハル、2b…デッキ、3…エンジン回転軸(クランクシャフト)、4…シリンダ、5…クランクケース、11…シリンダヘッド、13…吸気管装置、17…排気管、17A〜17D…排気管、17e…第1出口、17f…第2出口、18…インジェクタ、19…排気ポート、20…集合排気管、21…排気ジョイント管、22…冷却水通路、23…オイルクーラ、26…リリーフ弁、27…オイルタンク、28…スタータ、31…排気フランジ、32…水ジャケット外壁、42…水ジェット推進機、45…水マフラ、E…直列4気筒4サイクルエンジン。

Claims (5)

  1. 回転軸に沿って4つの気筒が直列に配置され、回転軸心に沿って前後に並んだ第1〜第4のシリンダのそれぞれの上部から側方へ第1〜第4の排気管が突出し、これら第1〜第4の排気管は入口から斜め上方へ延びてから下方へ向かって曲がっており、第1と第4の排気管は前後対称形に形成されて両者の中央位置で第1出口に集合され、第2と第3の排気管は前後対称形に形成されて両者の中央位置で第2出口に集合され、
    前記側方から見て第1出口が第2出口よりも手前に位置した状態で両出口が前後にずれることなく重なっており、
    前後方向の投影面で見て第2および第3の排気管の方が第1および第4の排気管よりも長くなるように曲げられ、
    前後方向から見て第1と第4の排気管は入口と出口の間の中間部が直線状またはエンジンの外側方へ向かって凸状となっており、第2と第3の排気管は入口と出口の間の中間部がシリンダ側へ向かって凸状となる部分を含み、
    前記集合された排気管の下流に排気ジョイント管が接続され、前記排気ジョイント管の中で1本の排気通路に集合される直列4気筒4サイクルエンジン。
  2. 請求項1において、第1〜第4の排気管を取り囲んでこれら排気管との間に冷却水通路を形成する水ジャケット外壁が設けられている直列4気筒4サイクルエンジン。
  3. 請求項2において、前記水ジャケット外壁の横断面形状が前後に1つずつの頂点を有している直列4気筒4サイクルエンジン。
  4. 請求項2または3において、前記水ジャケット外壁は、前記第1〜第4の排気管の入口と出口の間の中間部から出口にかけての部位を集めた束の外側を取り囲む外套状に形成されている直列4気筒4サイクルエンジン。
  5. 推進機を駆動するエンジンが、請求項1〜4のいずれか一項に記載の直列4気筒4サイクルエンジンからなり、このエンジンが、その回転軸心を船体の前後方向に合致させて船体に装着されている小型滑走艇。
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