JP4315746B2 - 船外機用エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに空気と燃料との混合気を供給するための船外機用エンジンの吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、船外機を用いた小型船舶が用いられている。この小型船舶は、吸気サイレンサーが取り込んだ空気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合してエンジンに供給する吸気装置を備えている。そして、この小型船舶は、空気または空気と燃料との混合気の量をスロットルバルブの開閉によって調節しながらエンジンに供給することにより走行速度を変更する。
【０００３】
このような小型船舶の吸気装置は、スロットルバルブの下流側（空気または混合気が流れる方向における下流側）に設けられたサージタンクおよび吸気管を介して混合気をエンジンのシリンダヘッドに送るようになっている。しかしながら、混合気の中にはエンジン側に送られずに、サージタンク内で液状になったり、逆流してサージタンク内に溜まってしまったりするものもある。
【０００４】
また、船外機は、走行状態に応じてその上下方向の位置（チルト軸を中心として回転する回転角度）をチルト領域やトリム領域に設定されるためアップダウン操作される。このため、船外機をダウンさせる操作をした際に、サージタンクに溜まった燃料が一気にエンジン側に流れて空気と燃料との比率が大きく変化し、エンジン不調を起こしてしまうことがある。これを防止するため、サージタンクの底面と吸気管の内周下端部との間に段差をなくした状態で、サージタンクと吸気管とを接続して混合気が液化した燃料がサージタンク内に溜まらないようにした船外機もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２１２９６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような船外機では、一般に、サージタンクから吸気管に入る入口部分に、ベルマウスと呼ばれる部分を設けて、空気流が滑らかになるようにしている。このベルマウスは、吸気管の内周縁部をサージタンクに近づくほど大径になるように形成した曲面で構成されている。このため前述した船外機のように、サージタンクの底面と吸気管の内周下端部との間に段差が生じないようにしてサージタンクと吸気管とを接続すると、ベルマウスの一部が切り欠かれてしまう。これによって、吸入抵抗が増加してエンジンの出力性能に低下が生じてしまうという問題がある。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、サージタンクに溜まった燃料が一気にエンジン側に流れてエンジン不調を起こしたり、吸入抵抗の増加によりエンジンの出力性能に低下が生じたりすることを防止することのできる船外機用エンジンの吸気装置を提供することである。
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る船外機用エンジンの吸気装置の構成上の特徴は、吸気サイレンサーから取り込んだ空気を、スロットルボディ、サージタンクおよび吸気管を介して、燃料とともに、エンジンのシリンダヘッドに供給する船外機用エンジンの吸気装置であって、サージタンクとシリンダヘッドとを接続する吸気管を、上下に所定間隔で配置され略水平方向に延びる複数個の管体で構成し、吸気管の中の最下部に位置する吸気管とサージタンクとの接続部における吸気管の内周下端部が、サージタンクの内部側底面よりも高くなるように設定するとともに、最下部に位置する吸気管のサージタンク側の底部に肉厚部を設けて、複数の吸気管とサージタンクとの接続部における吸気管の内周縁部を、それぞれサージタンク側が徐々に広がって大径になった曲面に形成し、最下部に位置する吸気管の内周下端部に、吸気管の内周下端面よりも下方に位置する溝部をサージタンクの内部側底面から吸気管の所定部分に向けて滑らかに繋がるようにして設けたことにある。
【０００９】
前記のように構成した本発明に係る船外機用エンジンの吸気装置の構成では、上下方向に配置された複数の吸気管のうちの最下部に位置する吸気管の内周下端部に、吸気管の内周下端面よりも下方に位置する溝部をサージタンク側から吸気管の所定部分に向けて設けている。このため、サージタンク内に留まって液化する燃料はその都度溝部から吸気管を通ってシリンダヘッドに流れていく。この結果、サージタンク内に多量の燃料が溜まることがなくなる。
【００１０】
また、サージタンク内に燃料が溜まってもその燃料は、一気に流れることなく、溝部を通って少しずつ吸気管からシリンダヘッドに流れて行く。これによって、エンジンに供給される混合気の空気と燃料との比率が大きく変化（急に燃料の比率が高くなる）してエンジン不調が発生することを防止できる。なお、船外機は走行状態によっては、後部側を上方に跳ね上げるように上昇させる場合もあるが、本発明においての吸気管の内周下端部を、サージタンクの内部側底面よりも高くなるように設定するとは、通常の走行状態における船外機の位置を基準として設定したものとする。
【００１１】
また、本発明に係る船外機用エンジンの吸気装置では、吸気管とサージタンクとの接続部における吸気管の内周縁部を、サージタンク側が徐々に広がって大径になった曲面に形成している。この曲面に形成された部分は、一般にベルマウスと呼ばれるもので、これによると、サージタンクから吸気管への空気の流れが滑らかになる。その結果、空気の吸入抵抗が増加してエンジンの出力性能が低下することを防止できる。
【００１２】
本発明に係る船外機用エンジンの吸気装置の他の構成上の特徴は、溝部の底部を、サージタンクの内周側底面から吸気管の内周下端部における所定部分に向けて略真っ直ぐに形成したことにある。これによると、サージタンク内に溜まった燃料は、略真っ直ぐな傾斜になった溝部内の底部を滑らかに通過して吸気管からシリンダヘッドに供給される。この場合の溝部は、断面形状を四角にして底部を平面に形成してもよいし、断面形状をＶ字状にして底部を直線状に形成してもよい。
【００１３】
本発明に係る船外機用エンジンの吸気装置のさらに他の構成上の特徴は、サージタンクをスロットルボディの両側に設けられた一対のタンクで構成して、吸気管を各サージタンクからそれぞれシリンダヘッドに向って延びる二組の吸気管で構成し、二組みの吸気管のそれぞれの最下部の吸気管に溝部を設けたことにある。このように、サージタンクや吸気管が二組ある場合には、各組みの最下部の吸気管にそれぞれ溝部を設ける。これによると、双方の溝部からそれぞれ対応するサージタンク内に溜まった燃料が出て行くため、両サージタンク内に燃料が溜まり難くなるとともに、両サージタンク内に溜まった燃料は滑らかにシリンダヘッド側に流れて行く。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る船外機用エンジンの吸気装置を備えた小型船舶１０を示している。この小型船舶１０は、船舶本体１０ａと、船舶本体１０ａの船尾に取り付けられた船外機２０とで構成されている。船外機２０は、図２および図３に示すように構成されており、スイベルブラケット１１と、チルト軸１２を介してスイベルブラケット１１に連結されたクランプブラケット１３とからなるブラケット１４によって、操舵およびチルトが可能な状態で船舶本体１０ａの船尾に取り付けられている。
【００１５】
また、船舶本体１０ａの中央には運転席を備えた操縦室１５が設けられており、この操縦室１５には、小型船舶１０を操舵するためのステアリングホイール（図示せず）、スロットル制御するためのスロットルレバー１６および船外機２０を昇降させるためのチルトスイッチ（図示せず）等が設けられている。ステアリングホイールの操作によって、船外機２０は水平方向の向きを変え小型船舶１０の左右の進行方向を変える。また、スロットルレバー１６の操作に応よって、船外機２０に設けられたスロットル制御機構２１によるスロットル制御が行われる。
【００１６】
この小型船舶１０では、機械的なスロットルケーブル１７を備えたスロットル制御装置が用いられており、このスロットルケーブル１７の一端がメカニカルジャンクションボックス（図示せず）を介して、スロットルレバー１６に接続され、スロットルケーブル１７の他端がスロットル制御機構２１に接続されている。そして、スロットルレバー１６の操作に応じたスロットル制御機構２１の作動により、スロットルボディ（図４参照）４３に設けられたスロットルバルブ４３ａが開閉して、小型船舶１０を高速走行または低速走行させる。
【００１７】
また、チルトスイッチの操作により、クランプブラケット１３に対してスイベルブラケット１１がチルト軸１２を中心に回転移動し、船外機２０を昇降させる。小型船舶１０を高速走行させる際には、船外機２０を下降させた状態にし、小型船舶１０を低速走行させる場合や陸揚げする場合等には、船外機２０を上昇させる。
【００１８】
船外機２０においては、図３に示すように、エンジン２２はアッパーカウリング２２ａとロアカウリング２２ｂとで構成されるカウリング内に収容され、アッパーカウリング２２ａはロアカウリング２２ｂに着脱可能に取り付けられる。エンジン２２の下端にはエンジン２２を支持するスペーサ部材２２ｃが配置され、スペーサ部材２２ｃには、上下に延びる排気通路および冷却水通路が形成され、またスペーサ部材２２ｃの下端にはオイルパンが支持されている。
【００１９】
そして、スペーサ部材２２ｃの下側に、ドライブシャフト２３等を収容するアッパーケース２３ａが連結されている。また、アッパーケース２３ａの下部には推進機２４が設けられたロアケース２４ａが連結されている。推進機２４は、略水平に向けて設けられた推進軸２５の後端にスクリュー２６を取り付けて構成され、前端部に取り付けられた傘歯車２７を介してドライブシャフト２３の下端部に連結されている。
【００２０】
また、エンジン２２に連結されたクランクシャフト２８の下端部はドライブシャフト２３の上端部に連結されている。したがって、エンジン２２が駆動すると、その駆動力はクランクシャフト２８、ドライブシャフト２３、傘歯車２７および推進軸２５を介してスクリュー２６に伝達され、スクリュー２６が回転して推進力を発生させる。
【００２１】
エンジン２２は、図４に示すように、一対のシリンダー３１が上下に３段、それぞれがＶ字状になるように配置されたＶ型６気筒の４サイクルエンジンで構成されており、クランクシャフト２８が収容されたクランクケース３２の後方にシリンダー３１とシリンダヘッド３３を順に形成してエンジン本体の外郭部が構成されている。シリンダー３１内には、コンロッド（図３参照）３４を介してクランクシャフト２８に連結されたピストン３５が前後移動可能な状態で収容されており、このピストン３５の前後運動がクランクシャフト２８に伝達されて回転運動になる。
【００２２】
また、シリンダヘッド３３には吸気弁と排気弁とが配置されており、この吸気弁と排気弁とはタイミングベルト３６タイミングプーリー３７ａ，３７ｂとを介してクランクシャフト２８に連結された吸気カムシャフトと排気カムシャフト（図示せず）とによってそれぞれ駆動される。また、シリンダヘッド３３には、シリンダー３１に空気を供給する吸気装置４０およびシリンダー３１の燃焼ガスを排気する排気装置（図示せず）が接続されている。
【００２３】
吸気装置４０は、吸気サイレンサー４１（図５参照）と、吸気サイレンサー４１に空気通路４２を介して接続されたスロットルボディ４３と、スロットルボディ４３の下流両側にそれぞれ接続された一対のサージタンク４４と、各サージタンク４４から延びて下流端がそれぞれ左右のシリンダヘッド３３に接続された吸気管４５とで構成されている。
【００２４】
吸気サイレンサー４１は、図５に示すように、空気取込口４６ａを備えた空気導入通路４６に接続されており、この空気導入通路４６を介して外部からの空気を吸引し、その空気を空気通路４２を介してスロットルボディ４３に送る。スロットルボディ４３の内部には、円板状のスロットルバルブ４３ａが弁軸４３ｂに、弁軸４３ｂとともに回転可能な状態で支持されている。この吸気装置４０では、スロットルバルブ４３ａを備えたスロットルボディ４３は１個だけで構成されている。
【００２５】
また、スロットルボディ４３の弁軸４３ｂは、カムレバーや軸部等の部材で構成されるスロットル制御機構２１に連結されており、スロットルレバー１６を操作すると、その操作量がスロットルレバー１６やスロットル制御機構２１を介して弁軸４３ｂに伝わり、弁軸４３ｂとともに、スロットルバルブ４３ａが回転する。これによって、スロットルボディ４３内の吸気通路が開閉し、この吸気通路の開閉によって、シリンダヘッド３３内に供給される空気の流量が調節される。すなわち、スロットルバルブ４３ａは、スロットルボディ４３内の吸気通路を通過する空気の流路の開度（スロットル開度）を調節する。
【００２６】
サージタンク４４は、吸気サイレンサー４１からスロットルボディ４３を通過して送られてくる空気をそれぞれ通過させて対応する吸気管４５に送り出す。また、サージタンク４４と吸気管４５との接続部は、図６および図７に示すように構成されている。すなわち、各吸気管４５は、それぞれ、サージタンク４４の上端部よりも下方で、下端部よりも上方の位置になるようにしてサージタンク４４に接続されている。そして、各吸気管４５の内面におけるサージタンク４４側の端部は、サージタンク４４側が徐々に広くなった曲面で構成されるベルマウス４７に形成されている。これによって、サージタンク４４から各吸気管４５内に流れて行く空気流に大きな抵抗が生じないようにしている。
【００２７】
また、吸気管４５の中で最も下方に位置する吸気管４５ａのサージタンク４４側の底部に、外部に肉付けすることにより肉厚部４８を設けて、この肉厚部４８の内面に溝部４９を設けている。この溝部４９は、断面形状が縦長の四角形に形成され、サージタンク４４の内部側底面の後端部から肉厚部４８を真っ直ぐに突き抜けて吸気管４５ａの内周下端部における所定部分で滑らかに繋がっている。したがって、サージタンク４４内の底部に燃料が溜まった場合には、その燃料はベルマウス４７の表面でなく溝部４９を通過して吸気管４５ａからシリンダヘッド３３側に流れる。この肉厚部４８や溝部４９は、それぞれ１組の吸気管４５の双方の最下部の吸気管４５ａに設けられている。
【００２８】
また、エンジン２２には、燃料ポンプ（図示せず）やインジェクタ２９等からなる燃料供給装置を介して船舶本体１０ａに設けられた燃料タンクから燃料が供給される。燃料ポンプの作動によって、燃料タンクから供給される燃料は、インジェクタ２９よって霧状にされて吸気管４５内に噴射される。この際、燃料は吸気装置４０から供給される空気と混合され混合気となって吸気バルブからシリンダヘッド３３に形成された燃焼室内に送られる。また、エンジン２２は点火装置（図示せず）も備えており、この点火装置の点火によって混合気は爆発する。この爆発によって、ピストン３５が前後に移動しその移動によってクランクシャフト２８が回転駆動する。
【００２９】
クランクシャフト２８の回転力は下方のドライブシャフト２３に伝達され、ドライブシャフト２３から傘歯車２７および推進軸２５を介してスクリュー２６に伝達され、スクリュー２６が回転して推進力を発生させる。また、シリンダー３１で発生する燃焼ガスは排気装置を介して船外機２０の外部に排気される。
【００３０】
以上の構成において、スロットルレバー１６を操作すると、その操作力がスロットルケーブル１７を介してスロットル制御機構２１に伝達され、スロットルレバー１６の操作量に応じてスロットル制御機構２１がスロットルバルブ４３ａを回転させる。そして、スロットルバルブ４３ａが、開閉すると、その開閉にしたがってエンジン２２が高速回転または低速回転し、小型船舶１０は走行速度を加速または減速する。その際、ステアリングホイールを操作することにより、小型船舶１０はステアリングホイールの操作に応じた方向に走行方向を変化する。さらに、チルトスイッチの操作に応じて、船外機２０はチルト軸１２を中心に回転して昇降する。
【００３１】
この小型船舶１０の走行時、吸気装置４０から吸気される空気と燃料供給装置を介して燃料タンクから供給される燃料との混合気は、スロットルボディ４３を通過して、サージタンク４４から吸気管４５に流れていく。その際、混合気は、ベルマウス４７の作用により滑らかに流れていくが、混合気の中には、壁等に当たったり、逆流したりしてサージタンク４４内で液化して液体の燃料ａとなって溜まるものも生じてくる。
【００３２】
このサージタンク４４内に溜まった燃料ａは、図８に示したように、船外機２０が下降して、溝部４９の底面のサージタンク４４側が吸気管４５ａ側よりも高くなったときに、サージタンク４４の底部から溝部４９を通って吸気管４５ａに流れて行く。その間に気流となって吸気管４５内を流れる混合気と混合されてシリンダヘッド３３に供給される。このサージタンク４４内で液化する燃料ａは、溝部４９を通って順次シリンダヘッド３３に流れていくため、サージタンク４４内に多量の燃料が溜まることはない。また、液化した燃料が混合気とともにシリンダヘッド３３に送られるが、その量は少ないため、空気と燃料との比率を大きく変化させることはなく、エンジン２２は正常な状態で駆動する。
【００３３】
このように、本実施形態に係る船外機用エンジンの吸気装置では、最下部に配置された吸気管４５ａの内周下端部に、溝部４９を設けている。このため、サージタンク４４内に溜まった燃料はその都度溝部４９から吸気管４５ａを通ってシリンダヘッド３３に流れていくようになり、この結果、サージタンク４４内に多量の燃料が溜まることがなくなる。また、サージタンク４４内に燃料が溜まってもその燃料は、一気に流れることなく、溝部４９を通って少しずつ吸気管４５ａからシリンダヘッド３３に流れて行く。これによって、エンジン２２に供給される混合気の空気と燃料との比率が大きく変化してエンジン不調が発生することを防止できる。
【００３４】
また、すべての吸気管４５におけるサージタンク４４との接続部には、サージタンク４４側が徐々に広がって大径になった曲面からなるベルマウス４７を構成しているため、サージタンク４４から吸気管４５への空気の流れが滑らかになる。その結果、空気の吸入抵抗が増加してエンジン２２の出力性能が低下することを防止できる。
【００３５】
なお、前述した実施形態では、空気と燃料との混合気が、スロットルボディ４３を通過して、サージタンク４４から吸気管４５に流れるとしたが、インジェクタを吸気管４５に接続して、吸気管４５で空気と燃料を混合することもできる。また、前述した実施形態では、溝部４９は、断面形状が縦長の四角形に形成され、サージタンク４４の内部側底面の後端部から真っ直ぐに吸気管４５ａの内周下端部における所定部分に向かって形成されているとしたが、この溝部４９の断面形状はＶ型に形成することもできる。さらに、溝部４９は、真っ直ぐなものに限らず、長手方向における中央部がやや上方に湾曲した形状にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による船外機用エンジンの吸気装置を備えた小型船舶を示す側面図である。
【図２】 図１に示した小型船舶が備える船外機を示す側面図である。
【図３】 図２に示した船外機の内部を示す縦面図である。
【図４】 船外機の内部を示す横断面図である。
【図５】 船外機が備える吸気装置を示す分解斜視図である。
【図６】 吸気装置の要部を示す概略側面図である。
【図７】 吸気管に設けられた溝部を示す一部切欠き断面図である。
【図８】 図６に示した吸気装置が下降して液体が流れる状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１０…小型船舶、１０ａ…船舶本体、２０…船外機、２２…エンジン、３１…シリンダー、３３…シリンダヘッド、４０…吸気装置、４１…吸気サイレンサー、４３…スロットルボディ、４３ａ…スロットルバルブ、４４…サージタンク、４５，４５ａ…吸気管、４７…ベルマウス、４８…肉厚部、４９…溝部。

Claims (3)

1. 吸気サイレンサーから取り込んだ空気を、スロットルボディ、サージタンクおよび吸気管を介して、燃料とともに、エンジンのシリンダヘッドに供給する船外機用エンジンの吸気装置であって、
   前記サージタンクと前記シリンダヘッドとを接続する前記吸気管を、上下に所定間隔で配置され略水平方向に延びる複数個の管体で構成し、前記吸気管の中の最下部に位置する吸気管と前記サージタンクとの接続部における前記吸気管の内周下端部が、前記サージタンクの内部側底面よりも高くなるように設定するとともに、前記最下部に位置する吸気管の前記サージタンク側の底部に肉厚部を設けて、前記複数の吸気管と前記サージタンクとの接続部における前記吸気管の内周縁部を、それぞれ前記サージタンク側が徐々に広がって大径になった曲面に形成し、前記最下部に位置する吸気管の内周下端部に、前記吸気管の内周下端面よりも下方に位置する溝部を前記サージタンクの内部側底面から前記吸気管の所定部分に向けて滑らかに繋がるようにして設けたことを特徴とする船外機用エンジンの吸気装置。
2. 前記溝部の底部を、前記サージタンクの内周側底面から前記吸気管の内周下端部における所定部分に向けて略真っ直ぐに形成した請求項１に記載の船外機用エンジンの吸気装置。
3. 前記サージタンクを前記スロットルボディの両側に設けられた一対のタンクで構成して、前記吸気管を各サージタンクからそれぞれ前記シリンダヘッドに向って延びる二組の吸気管で構成し、前記二組みの吸気管のそれぞれの最下部の吸気管に前記溝部を設けた請求項１または２に記載の船外機用エンジンの吸気装置

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