JP3798498B2

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

Info

Publication number: JP3798498B2
Application number: JP05032997A
Authority: JP
Inventors: 義信田中
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: JPH10246123A

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

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。
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。
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。
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。
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。