JP4311509B2 - 推進機用エンジン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型船舶に搭載される船舶推進機用エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】
小型船舶等に搭載される推進機として、例えば船外機がある。この船外機に搭載されるエンジンには、各気筒に燃料を供給する燃料供給系を備え、この燃料供給系は、燃料を噴射するインジェクタに燃料を分配するデリバリパイプを設け、このデリバリパイプに燃料ポンプの駆動により燃料供給通路を介して燃料を供給し、この燃料供給通路にベーパーセパレータを配置し、このベーパーセパレータにデリバリパイプからの余分の燃料を燃料リターン通路を介して戻すように構成したものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようなエンジンでは、運転中に燃料の温度が上昇してベーパーロックを起こすことがあるために、例えば特開平8−4617号公報に開示されるようにベーパーセパレータに冷却ジャケットを設け、この冷却ジャケットに冷却水を導いて燃料を冷却するものがあるが、冷却ジャケットを設ける分ベーパーセパレータが大きくなり配置スペースの確保が困難である。
【0004】
また、ベーパーセパレータでは燃料の流れが遅いことから熱変換による冷却効率が悪い等の問題がある。
【0005】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、燃料の冷却効率を向上すると共に、配置スペースの確保が容易である推進機用エンジンを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【0007】
請求項1に記載の発明は、
『縦方向に各気筒が配列されたエンジンに、各気筒に燃料を供給する燃料供給系を備え、この燃料供給系は、燃料を噴射するインジェクタに燃料を分配するデリバリパイプを設け、このデリバリパイプに燃料ポンプの駆動により燃料供給通路を介して燃料を供給し、この燃料供給通路にベーパーセパレータを配置し、このベーパーセパレータに前記デリバリパイプからの余分の燃料を、燃料リターン通路を介して戻すように構成した船舶推進機用エンジンにおいて、
前記燃料供給通路及び/又は前記燃料リターン通路の燃料を冷却する燃料冷却装置を備え、
前記燃料冷却装置は、保持部材を有し、
前記保持部材に、前記燃料供給通路及び/又は燃料リターン通路を形成する燃料管及び冷却水を循環させる冷却水通路を形成する冷却水管をインサートして取り付け、
前記燃料管及び冷却水管は、電極電位が前記保持部材より高い部材からなることを特徴とする船舶推進機用エンジン。』である。
【0008】
この請求項1に記載の発明によれば、燃料供給通路及び/又は燃料リターン通路を流れる燃料を冷却することで、燃料を効率的に冷却することができる。また、保持部材に、燃料管及び冷却水管をインサートして取り付けることで、燃料の冷却性が向上するともに、保持部材の腐食及び鋳巣により、燃料通路と冷却水通路が連通し、冷却水が燃料に混入することを防ぐことができる。また、 保持部材側が腐食し、燃料管及び冷却水管の腐食を防止し、冷却水が燃料に混入することを防ぐことができる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、
『前記燃料冷却装置は、冷却水を循環させる冷却水通路を前記燃料供給通路及び/又は前記燃料リターン通路と対向させて設けたことを特徴とする請求項1に記載の船舶推進機用エンジン。』である。
【0010】
この請求項2に記載の発明によれば、冷却水を循環させる冷却水通路を燃料供給通路及び/又は燃料リターン通路と対向させて設け、冷却水により流れる燃料を効率的に冷却でき、しかも配置スペースの確保が容易である。
【0011】
請求項3に記載の発明は、
『前記保持部材には、取付孔が形成されており、
前記各気筒に接続したインテークマニホールドに前記保持部材を当てがい、締付部材を前記取付孔に挿入して締め付け固定されることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進機用エンジン。』である。
【0012】
この請求項3に記載の発明によれば、燃料系とユニット化されたインテークアッセンブリの組み立て性が向上する。
【0015】
請求項4に記載の発明は、
『前記保持部材は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進機用エンジン。』である。
【0016】
この請求項4に記載の発明によれば、保持部材が熱伝導性の高いアルミニウムであるため、より効率的に燃料を冷却することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の船舶推進機用エンジンの実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は船外機を備える小型船舶の側面図、図2は船外機のエンジン部の側面図、図3は船外機のエンジン部の平面図である。
【0030】
推進機としての船外機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いる。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により構成されている。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。
【0031】
船外機1には、船舶推進機用エンジンである縦方向に各気筒が配列された4サイクル4気筒のエンジン10が、ボトムカウル2bとアッパーケース3の間に設置された排気ガイド11の上面に固定され、上面側がカバー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。
【0032】
エンジン10は、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。
【0033】
シリンダヘッド14には、図示しない各気筒の吸・排気バルブが装着され、各バルブ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軸支され、各カム軸20,21の上端部には、それぞれカムスプロケット23,24が固定されている。
【0034】
シリンダブロック15とクランクケース16との間には、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、クランク軸26の回転力がドライブ軸200、前後進切換機構102を介してプロペラ軸103へ伝達され、プロペラ軸103によりプロペラ6が回転される。前後進切換機構102は、シフト操作機構120によって操作され、前後進の切換が行なわれる。
【0035】
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シプロケット30が固定されていて、タイミングシプロケット30と各カムスプロケット23,24とに渡って、クランク軸26の回転をカム軸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。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(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。
【0036】
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、吸気系Aの空気導入部となるサージタンク31が設置されている。サージタンク31から延びる吸気管32にはスロットル装置33が接続され、さらにスロットル装置33に接続されたインテークマニホルド300が、シリンダヘッド14の各気筒にそれぞれ接続されている。吸気管32、スロットル装置33及びインテークマニホルド300は、エンジン10のシリンダブロック15の側部に沿わせて配置されている。スロットル装置33には、スロットルバルブ330が配置され、スロットルバルブ330はスロットル操作機構331によって連動して開閉作動する。
【0037】
エンジン10の右側には、スタータモータ99が配置され、さらに各気筒に開口する図示しない各排気通路が上下方向で間隔をおいて形成されており、この各排気通路からの排気ガスはシリンダブロック15とアウタカバー34により形成された集合排気通路35で集合され、排気ガイド11を通って排気される。
【0038】
排気ガイド11の下方には、オイルパン36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、オイルポンプ38の駆動により潤滑オイルがエンジン10の各潤滑部に供給される。
【0039】
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40からエンジン10に燃料を送給するための燃料供給系Bが備えられている。燃料供給系Bの燃料ポンプ43の入口側は燃料供給パイプ41を介して燃料タンク40に接続され、また燃料ポンプ43の出口側は燃料供給パイプ42を介してベーパーセパレータ44の入口側に接続されている。ベーパーセパレータ44の出口側は、燃料供給パイプ45を介してデリバリパイプ46の入口側に接続され、デリバリパイプ46の出口側は燃料リターンパイプ47を介してベーパーセパレータ44の戻り口側に接続されている。
【0040】
燃料ポンプ43は、シリンダヘッド14に取り付けられ、この燃料ポンプ43の駆動により燃料タンク40の燃料が燃料供給パイプ41を介して吸入され、さらに燃料ポンプ43から吐出する燃料が燃料供給パイプ42を介してベーパーセパレータ44へ送られ、さらに燃料供給パイプ45からデリバリパイプ46へ送られる。
【0041】
デリバリパイプ46は、吸気管32とシリンダヘッド14の側部との間の空間に上下方向にして配置され、シリンダヘッド14の側部に形成された取付ボス14aにビス78により締付固定されている。このデリバリパイプ46から各気筒のインジェクタ51に燃料を分配して噴射し、余分な燃料は燃料リターンパイプ47を介してベーパーセパレータ44へ戻される。
【0042】
ベーパーセパレータ44では、燃料から空気分を分離し、このベーパーセパレータ44はシリンダブロック15の側部と吸気管32との間に配置されている。ベーパーセパレータ44とシリンダブロック15の側部との間に断熱手段50が配置されている。この断熱手段50は、断熱材、あるいは空気層等で構成され、断熱材で構成する場合にはシリンダブロック15または吸気管32に取り付け、空気層で形成する場合にはシリンダブロック15とベーパーセパレータ44の間を広げる。
【0043】
このようにシリンダブロック15の側部と吸気管32との間にベーパーセパレータ44を配置し、さらにベーパーセパレータ44とシリンダブロック15の側部との間に断熱手段50を配置したから、ベーパーセパレータ44は断熱手段50によりエンジン側からの熱が遮断され、さらに吸気管32により冷却されることから、燃料の冷却を効率的に行なうことができる。
【0044】
デリバリパイプ46は、入口側46aを下方にし、出口側46bを上方にして配置され、この入口側46aと出口側46bとに連通された燃料供給通路46cが上下方向に形成され、この燃料供給通路46cに下側半分に対向して冷却水通路46dが形成されている。この冷却水通路46dは、その入口側46d1と出口側46d2がそれぞれ下側に位置し、入口側46d1に冷却水供給パイプ60から冷却水が供給される。冷却水は冷却水通路46dを下方から上方へ流れ、さらに上部でターンして下方へ流れて出口側46d2から排出パイプ61を介して排出される。
【0045】
アッパーケース3内を通るドライブ軸200のロアーケース4近傍には、ドライブ軸200の回転に連動して駆動されるウォータポンプ52が設置されており、ウォータポンプ52には、下方に向かってロアーケース4の吸水口4aに延びる冷却水吸入管201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202が接続されている。冷却水送給管202は、アウタカバー34に接続され、排気側を冷却する。
【0046】
この冷却水は、さらにアウタカバー34から冷却水供給パイプ60を介して冷却水通路46dに供給され、冷却水通路46dを流れる冷却水と、燃料供給通路46cを流れる燃料との間で熱交換を行ない、燃料を冷却する。このように燃料を冷却する燃料冷却装置Cを備え、燃料供給通路46cを流れる燃料を冷却することで、燃料を効率的に冷却することができる。
【0047】
また、デリバリパイプ46に、冷却水を循環させる冷却水通路46dと燃料を供給させる燃料供給通路46cとを対向させて一体に設けたから、流れる燃料を効率的に冷却でき、しかも配置スペースの確保が容易である。
【0048】
さらに、燃料冷却装置Cを燃料供給系Bに取り付けることで、特別な取り付け部位を確保する必要がなく配置スペースの確保が容易である。
【0049】
図4は燃料冷却装置の他の取り付けを示す船外機のエンジン部の平面図である。この実施の形態の燃料冷却装置Cは、図1乃至図3に示したものと同様に構成されるが、この実施の形態ではインテークマニホルド300に形成された取付部300aにボルト100により締付固定される。このように燃料冷却装置Cがインテークマニホルド300に取り付けられ、エンジン10のシリンダヘッド14の吸気側の側壁とエンジン10を覆うカウリング2との間に形成される空間80に配置されており、シリンダヘッド14の吸気側の側壁とトップカウリング2との間に形成される空間80を利用することで、エンジン10を大型化することなく燃料冷却装置Cを配置することができる。この実施の形態では、燃料冷却装置Cがインテークマニホルド300に取り付けられているが、吸気管32に取り付けるようにしてもよい。
【0050】
図5及び図6は燃料冷却装置の他の実施の形態を示し、図5は船外機のエンジン部の側面図、図6は船外機のエンジン部の平面図である。
【0051】
この実施の形態の燃料冷却装置Cでは、燃料供給パイプ41の燃料供給通路41a及び燃料リターンパイプ47の燃料リターン通路47aと冷却水通路70とを対向させて配置し、燃料供給通路41aの燃料及び燃料リターン通路47aの燃料を冷却することができるようになっている。また、燃料冷却装置Cがエンジン10を覆うカウリング2のボトムカウル2bに取り付けられており、エンジン10のメンテナンスを行なう時等には、アッパーカウル2aを開けるから、ボトムカウル2bに取り付けた燃料冷却装置Cが邪魔になることがない。
【0052】
さらに、燃料冷却装置Cは、エンジン10のシリンダヘッド14の吸気側の側壁とエンジン10を覆うカウリング2との間に形成される空間80に配置されており、シリンダヘッド14の吸気側の側壁とトップカウリング2との間に形成される空間を利用することで、エンジン10を大型化することなく燃料冷却装置Cを配置することができる。
【0053】
図7は燃料冷却装置の他の実施の形態を示す図である。この実施の形態の燃料冷却装置Cは、図5及び図6の実施の形態と同様に構成されるので、説明を省略するが、この実施の形態の燃料冷却装置Cはインテークマニホルド300に取り付けられており、特別な取り付け部位を確保する必要がなく配置スペースの確保が容易である。
【0054】
図8乃至図10は燃料冷却装置の他の実施の形態を示し、図8は船外機のエンジン部の側面図、図9は船外機のエンジン部の平面図、図10は燃料冷却装置の断面図である。
【0055】
この実施の形態の燃料冷却装置Cでは、燃料リターンパイプ47の燃料リターン通路47aの周りに冷却水通路70を形成して対向させて配置し、燃料リターン通路47aの燃料をより効率的に冷却することができるようになっている。この燃料冷却装置Cは、エンジン10のシリンダヘッド14に取り付けており、特別な取り付け部位を確保する必要がなく配置スペースの確保が容易である。
【0056】
さらに、燃料冷却装置Cは、エンジン10のシリンダヘッド14の吸気側の側壁とエンジン10を覆うカウリング2との間に形成される空間80に配置されており、シリンダヘッド14の吸気側の側壁とカウリング2との間に形成される空間を利用することで、エンジン10を大型化することなく燃料冷却装置Cを配置することができる。
【0057】
図11は燃料冷却装置の他の実施の形態を示す図である。この実施の形態では、エンジン10の排気側を冷却する冷却通路85,86がシリンダブロック15とアウタカバー34とによって形成され、ウォータポンプ52の駆動により冷却水が冷却通路85を通りエンジン10の各部に送られて冷却し、循環した冷却水は冷却通路86から排出される。この排気側の冷却通路85,86に、燃料供給通路41aが対向させて配置され、燃料タンク40からの燃料が燃料供給パイプ41を介して燃料供給通路41aを通り、この燃料供給通路41aで冷却されて燃料ポンプ43へ送られる。この燃料ポンプ43の駆動により燃料供給パイプ42を介してベーパーセパレータ44へ供給される。
【0058】
このように燃料冷却装置Cは、エンジン10の排気側の冷却通路85,86に、燃料供給通路41aを対向させて配置して構成しており、排気側の冷却通路85,86を利用して効率的に燃料を冷却でき、しかもコンパクトな構造である。
【0059】
なお、この実施の形態では、冷却通路85,86に燃料供給通路41aを対向させているが、他の燃料供給通路、あるいは燃料供給リターン通路を対向させて配置してもよい。
【0060】
図12及び図13は燃料冷却装置のさらに他の実施の形態を示し、図12は船外機のエンジン部の平面図、図13は燃料冷却装置の一部を破断した側面図である。
【0061】
この実施の形態の燃料冷却装置Cでは、アルミニウムの保持部材200に真鍮等の電極電位がアルミニウムより高い部材の燃料管201と真鍮等の電極電位がアルミニウムより高い部材の冷却水管202をインサートして取り付け、燃料管201により燃料リターン通路が形成され、冷却水管202により冷却水通路が形成される。燃料管201の両端部201a,201b及び冷却水管202の両端部202a,202bが絞られており、この燃料管201及び冷却水管202を型にはめてアルミニウムを流し込んで保持部材200が形成され、これにより保持部材200に燃料管201及び冷却水管202がインサートされる。
【0062】
燃料管201の一端部201aにデリバリパイプ側の燃料リターンパイプ47の端部47cが接続され、他端部201bにベーパーセパレータ側の燃料リターンパイプ47の端部47cが接続されている。また、冷却水管202の一端部202aに冷却水供給パイプ60の端部60aが接続され、他端部202bに排出パイプ61が接続される。
【0063】
保持部材200には取付孔203が形成されており、各気筒に接続したインテークマニホールド300の取付部300aに保持部材200を当てがい、ボルト400を取付孔203に挿入して取付部300aに締め付け固定される。
【0064】
このように燃料冷却装置Cを各気筒に接続したインテークマニホールド300に取り付けることで、デリバリパイプ46、プレッシャレギュレータ、インジェクタ51、ベーパーセパレータ44等の燃料系と、インテークマニホールド300、ISC、スロットル装置33等のユニット化されたインテークアッセンブリの組み立て性が向上する。
【0065】
また、燃料冷却装置Cは、アルミニウムの保持部材200に、真鍮等の電極電位がアルミニウムより高い部材の燃料管201及び真鍮等の電極電位がアルミニウムより高い部材の冷却水管202をインサートして取り付けることで、アルミニウムは熱伝導性が優れるため燃料の冷却性が向上するともに、保持部材200の腐食(例えば水通路からの腐食以外に、燃料通路に混入した水による燃料通路から腐食する場合がある)及び鋳巣により、燃料通路と冷却水通路が連通し、冷却水が燃料に混入することを防ぐことができる。
【0066】
従来、図14(a)に示すように鋳物等でブロック体500に冷却水通路501、燃料通路502を形成し、それぞれに接続管503,504を圧入しているが、接続管503とブロック体500が異種金属で、しかも冷却水が海水であることから接続部505に電蝕が発生し、またブロック体500の腐食506、鋳巣507等により燃料に冷却水が混入するおそれがある。
【0067】
また、図14(a)に示すように外管600と内管601とで冷却水通路602、燃料通路603を形成し、外管600に接続管604を蝋付接続し、外管600を貫通し内管601に接続管605を蝋付接続しているが、蝋付部の割れにより燃料に冷却水が混入するおそれがあり、また構成部品が多く構造が複雑でコストが嵩むが、この実施の形態のようにアルミニウムの保持部材200に、燃料管201及び冷却水管202をインサートして取り付けることで、従来の問題が簡単な構造で解消することができる。
【0068】
なお、この実施の形態では、アルミニウムの保持部材200に燃料リターン通路を形成する燃料管201が取り付けられているが、燃料供給通路を形成する燃料管を取り付けるようにしてもよい。
【0069】
また、図15は燃料冷却装置のさらに他の実施の形態を示し、図15は燃料冷却装置の断面図である。この実施の形態の燃料冷却装置Cでは、樹脂の冷却水管702をブロー成形により製作し、この冷却水管702に真鍮等の燃料管701を貫通し、冷却水管702と燃料管701とをローレット703により接合している。このように冷却水管702を樹脂のブロー成形により製作し、また冷却水管702と燃料管701とをローレット703により接合することで安価である。さらに、樹脂の冷却水管702の中に燃料管701を貫通させることで、冷却水で燃料管701を直接冷却でき、冷却効率が向上する。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明では、燃料供給通路及び/又は燃料リターン通路を流れる燃料を冷却することで、燃料を効率的に冷却することができる。また、保持部材に、燃料管及び冷却水管をインサートして取り付けることで、燃料の冷却性が向上するともに、保持部材の腐食及び鋳巣により、燃料通路と冷却水通路が連通し、冷却水が燃料に混入することを防ぐことができる。また、保持部材側が腐食し、燃料管及び冷却水管の腐食を防止し、冷却水が燃料に混入することを防ぐことができる。
【0071】
請求項2に記載の発明では、冷却水を循環させる冷却水通路を燃料供給通路及び/又は燃料リターン通路と対向させて設け、流れる燃料を効率的に冷却でき、しかも配置スペースの確保が容易である。
【0072】
請求項3に記載の発明では、燃料系とユニット化されたインテークアッセンブリの組み立て性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】船外機を備える小型船舶の側面図である。
【図2】船外機のエンジン部の側面図である。
【図3】船外機のエンジン部の平面図である。
【図4】燃料冷却装置の他の取り付けを示す船外機のエンジン部の平面図である。
【図5】船外機のエンジン部の側面図である。
【図6】船外機のエンジン部の平面図である。
【図7】燃料冷却装置の他の実施の形態を示す図である。
【図8】船外機のエンジン部の側面図である。
【図9】船外機のエンジン部の平面図である。
【図10】燃料冷却装置の断面図である。
【図11】燃料冷却装置の他の実施の形態を示す図である。
【図12】船外機のエンジン部の平面図である。
【図13】燃料冷却装置の一部を破断した側面図である。
【図14】従来の燃料冷却装置を示す図である。
【図15】燃料冷却装置の断面図である。
【符号の説明】
1 船外機
10 エンジン
43 燃料ポンプ
51 インジェクタ
41,42,45 燃料供給パイプ
44 ベーパーセパレータ
46 デリバリパイプ
B 燃料供給系
C 燃料冷却装置
Claims (4)
- 縦方向に各気筒が配列されたエンジンに、各気筒に燃料を供給する燃料供給系を備え、この燃料供給系は、燃料を噴射するインジェクタに燃料を分配するデリバリパイプを設け、このデリバリパイプに燃料ポンプの駆動により燃料供給通路を介して燃料を供給し、この燃料供給通路にベーパーセパレータを配置し、このベーパーセパレータに前記デリバリパイプからの余分の燃料を、燃料リターン通路を介して戻すように構成した船舶推進機用エンジンにおいて、
前記燃料供給通路及び/又は前記燃料リターン通路の燃料を冷却する燃料冷却装置を備え、
前記燃料冷却装置は、保持部材を有し、
前記保持部材に、前記燃料供給通路及び/又は燃料リターン通路を形成する燃料管及び冷却水を循環させる冷却水通路を形成する冷却水管をインサートして取り付け、
前記燃料管及び冷却水管は、電極電位が前記保持部材より高い部材からなることを特徴とする船舶推進機用エンジン。 - 前記燃料冷却装置は、冷却水を循環させる冷却水通路を前記燃料供給通路及び/又は前記燃料リターン通路と対向させて設けたことを特徴とする請求項1に記載の船舶推進機用エンジン。
- 前記保持部材には、取付孔が形成されており、
前記各気筒に接続したインテークマニホールドに前記保持部材を当てがい、締付部材を前記取付孔に挿入して締め付け固定されることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進機用エンジン。 - 前記保持部材は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項1に記載の船舶推進機用エンジン。
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