JP4592625B2 - エンジンおよび小型滑走艇 - Google Patents

Description

本願発明は、過給機付きのエンジンおよびそれを備えた小型滑走艇に関する。

たとえば、小型滑走艇においては、ターボチャージャまたはスーパーチャージャなどの過給機付きのエンジンを搭載したものがある（特許文献１）。

過給機は、取り込んだ空気を圧縮してスロットル装置（スロットルボディなど）に供給するため、スロットルバルブを全閉にすると、このスロットルバルブよりも上流側における吸気通路内の圧力が上昇する。この圧力上昇が過大になると、スロットル装置に負荷が掛かり、耐久性が低下することがある。

この問題は、パーシャル運転（すなわち、スロットルバルブの中間開度を使用する運転）時は、エンジンの必要空気量が少ないので上記圧力は特に上昇し易い。
特開2003-26092号公報

本願発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、上記過大な圧力上昇を抑制することができるエンジンおよびそれを備えた小型滑走艇を提供することを目的とする。

本願発明に係る小型滑走艇のエンジンは、エアボックスからエンジンまでの吸気通路に、吸気上流側から順に、過給機、インタークーラ、スロットルバルブ及びインテークマニホルドが設けられてなる小型滑走艇の過給機付きのエンジンであって、前記インタークーラに設けられ、前記スロットルバルブと前記インタークーラとの間の第１の吸気通路における圧力が所定値を超えた場合に、その圧力を前記第１の吸気通路の外部に解放する第１の圧力解放装置と、前記スロットルバルブの吸気上流側であって前記インタークーラの吸気下流側に設けられ、前記第１の吸気通路の圧力が、前記スロットルバルブと前記インテークマニホルドとの間の第２の吸気通路の圧力に対して所定値を超えた場合に、前記第１の吸気通路の圧力を前記第１の吸気通路の外部に解放する第２の圧力解放装置とを備え、前記第１の圧力解放装置と前記第２の圧力解放装置とが、前記インタークーラを挟むようにして左右に分かれて配置されていることを特徴とする。

本願発明によれば、圧力上昇が発生するスロットルバルブの吸気上流側の、前記エンジンの吸気通路における圧力が所定値を超えないように解放させることと、スロットルバルブの吸気上流側のスロットルバルブの上流および下流側の圧力差に基づいて圧力解放を行なうことができるので、より確実に圧力上昇を抑制できる。また、第１の圧力開放装置がインタークーラ内で圧力の解放を行なうように構成され、第２の圧力解放装置が、スロットルバルブの吸気上流側であってインタークーラの吸気下流側で、圧力の解放を行なうように構成されており、この開放位置では、空気の温度がインタークーラで冷やされて低く、圧力解放のために吸気通路に設けられるバルブの温度劣化が少ない。

前記第１の圧力解放装置及び前記第２の圧力解放装置による圧力解放によって、前記吸気通路内のエアが、消音可能な空間に導かれることが可能である。この場合、上記のような圧力上昇の抑制機能に加えて、圧力解放時の消音効果を得ることができる。

上記消音可能な空間は、エアボックスの内部空間であることが可能である。前記空間としてエアボックスを流用するので新たな部品の増加を必要としない。また、このようなエアボックスをたとえば小型滑走艇に適用した場合には、エンジンルーム内に圧力解放するのに比べて消音効果が高い。

前記エアボックスが前記エンジンの上面を覆うようにして設けられ、前記インタークーラが前記エンジンの後側に設けられ、前記第１の圧力解放装置による圧力解放によりエアを導くための第１の導管が、前記インタークーラの前面と前記エアボックスの後端部とを接続することも可能である。

前記エアボックスが前記エンジンの上面を覆うようにして設けられ、前記インテークマニホルドが前記エンジンの側部に取り付けられ、前記スロットルバルブが前記インテークマニホルドの後端部に取り付けられ、前記第２の吸気通路が前記スロットルバルブの後端部に接続され、前記第２の圧力解放装置による圧力解放によりエアを導くための第２の導管が、前記第２の吸気通路と前記エアボックスの後端部とを接続することも可能である。

本願発明に係るエンジンによれば、スロットルバルブの全閉後の、スロットルバルブよりも上流側における吸気通路内の圧力上昇を抑制することができ、このようなエンジンは、たとえば、小型滑走艇用のエンジンに適用可能である。

以下、本願発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。なお、実施の形態において同様の部分には同様の参照符号を付してあり、その重複する説明は省略してある。

図１は、本願発明の実施の形態に係る小型滑走艇の全体側面図であり、図２は、その平面図である。本実施の形態においては、本願発明に係るエンジンおおよびその圧力解放装置の適用対象として小型滑走艇について記述するが、本願発明の適用対象はこれに限定されるものではない。

図１および図２において、小型滑走艇の船体10は、ハル11とその上方を覆うデッキ12とから構成されており、これらハル11とデッキ12とをガンネルライン13で接続してある。上記デッキ12の中央後部寄りには、船体10の上面に前後方向に延びる略長方形の開口14が形成され、該開口14は、前後方向に延びる騎乗型シート15により上方から覆われている。また、該シート15下方のハル11とデッキ12とに囲まれたエンジンルーム16内には、エンジンEが搭載されている。

図１でより分り易いように、エンジンEのクランクシャフト17は、後方に延び、該クランクシャフト17の後端部は、ウォータージェットポンプPのポンプ軸18にプロペラ軸19を介して一体回転可能に連結されている。ウォータージェットポンプPのポンプ軸18には、インペラ20が取り付けられ、該インペラ20は、その外周囲を円筒状のポンプケーシング21により覆われている。

ハル11の底面には、吸水口22が設けられ、該吸水口22から取り入れられた水を吸水通路23を通じてウォータージェットポンプPへ送り込み、該ウォータージェットポンプPは、送り込まれた水をインペラ20により加圧及び加速し、通水断面積が後方へ行くにしたがって小さくされたポンプノズル27を通じてその後端の噴射口25から吐出し、スラスト力を得るようになっている。なお、図１において、26はインペラ20後方の水流を整流するための静翼である。

図１および図２に示すように、バー式の操舵ハンドル30は、上記ポンプノズル27後方にて図示しない揺動軸により左右への揺動自在に設けられたステアリングノズル28と連動するようになっている。したがって、オペレータが、ハンドル30を左右に回動操作することによって、ステアリングノズル28を揺動させ、艇を所望する方向に転舵することができるようになっている。

図１に示すように、ステアリングノズル28の上方には、ボウル形状の後進用ディフレクタ29が、水平配置された揺動軸24を中心として下方へ揺動可能に設けられている。このディフレクタ29をステアリングノズル28後方の下方位置へ揺動せしめ、ステアリングノズル28から後方に吐出された水を前方に転向させることによって、前進から後進に切り換えるようになっている。

次に、図３を参照して本実施の形態に係るエンジンおよびその圧力解放装置について説明する。

図３に示すように、エンジン本体40には、エアボックス（エアインテーク・ボックスとも呼ばれる）41が取り付けられている。該エアボックス41は、下側に開口する空気取入口（図示せず）を有しており、水などの浸入を防いでいる。この空気取入口からエアボックス41内へ導入される空気は、エアボックス41内部の図示しないラビリンス構造を通じて水分およびゴミを除去される。エアボックス41には吸気通路51の一端が接続されている。

該吸気通路51の他端は、たとえば、スーパーチャージャ、ターボチャージャなどからなる過給機42の空気入口に接続されている。過給機42は、エンジンEの始動に応じて内部のポンプを作動し、吸気通路51を通じてエアボックス41から送られてくる空気を圧縮し、圧縮した空気をインタークーラ43に送る。

過給機42の空気出口には、吸気通路52の一端が接続されており、該吸気通路52の他端は、インタークーラ43の空気入口に接続されている。インタークーラ43は、吸気通路52を通じて過給機42から送られてくる比較的高圧・高温の空気を冷却する。インタークーラ43の空気出口には、吸気通路53の一端が接続され、インタークーラ43により冷却された空気が吸気通路53を通じてスロットル装置44に送られる。

吸気通路53の他端は、スロットル装置44の空気入口に接続されている。スロットル装置44は、スロットルバルブ44Aを具備し、ハンドル30に設けられたスロットルレバー（図２参照）に連動してスロットルバルブ44Aの開度を調節することによって、インタークーラ43から送られてくる空気の量を調節する。スロットル装置44の空気出口には、吸気通路54の一端が接続され、スロットル装置44で量を調整された空気が、続くインテーク・マニホールド45に送られるようになっている。なお、スロットル装置44は、スロットルボディ、キャブレタなどであることが可能であるが、これらに限定されるものではない。

吸気通路54の他端は、インテーク・マニホールド45の空気入口に接続されている。インテーク・マニホールド45は、スロットル装置44から送られてくる調整された量の空気を分配し、エンジン本体40の各気筒の燃焼室（図示せず）に送るようになっている。

図３に示すように、本実施の形態において、インタークーラ43とスロットル装置44との間に配設された吸気通路53には、圧力解放装置を構成する圧力解放バルブ50が設けられている。この圧力解放バルブ50は、吸気通路53内の圧力が所定の圧力よりも大きくなると解放するように構成されており、解放した空気を吸気通路53の外部へ放出する。

上記所定の圧力は、エンジンEのサイズ、出力、運転状態などによって異なるが、前述したような過大な圧力にならない程度に調整することが望ましい。

圧力解放バルブ50としては、チェックバルブ、ダイヤフラム・バルブなど様々な種類のバルブを採用することが可能である。また、ここでは具体的には示さないが、吸気通路53内の圧力をセンサなどで検出し、圧力に応じて電気作動機器（ソレノイドなど）を用いて解放するように構成することも可能である。

以上のように構成することにより、スロットルバルブ44Aの全閉後の、スロットルバルブ44Aよりも上流側における吸気通路53（52）内の圧力上昇を抑制することができる。

また、図４に別の実施の形態を示すように、スロットル装置44とインテーク・マニホールド45との間の吸気通路54内の圧力（P1）と、インタークーラ43とスロットル装置44との間の吸気通路53内の圧力（P2）との間の圧力差ΔPが所定の圧力（たとえば、零以外の値）になると解放するように構成された圧力解放バルブ50A，50Bを採用することも可能である。

先の実施の形態にかかる圧力解放バルブ50は、絶対圧力に基づいた作動をするように構成されているが、この実施の形態にかかる圧力解放バルブ50A，50Bは、圧力P1，P2の相対的な大きさで作動する分、圧力差を正確に把握した圧力解放を行なうことができる。

本実施の形態においては、２つの圧力解放バルブ50A，50Bを配置してあるが、圧力差ΔPに応じて作動させる圧力解放バルブは、これらの圧力解放バルブのいずれか１つでもよい。いずれか１つ配置するならば、インタークーラ43の下流側に配置するほうが（つまり、圧力解放バルブ50Aのみ）、内部を通流する空気がインタークーラ43により冷却されているため、熱によるバルブの耐久性低下の可能性が低い。

本実施の形態においては、図４に示すように、２つの圧力解放バルブ50A，50Bが解放した空気は、吸気通路53の外部（ここでは、エンジンルーム16内）への解放よりも消音効果を高めるため、エアボックス41内の空間に解放される。エアボックス41は、前述したようにラビリンス構造となっていることから消音効果が高い。

本実施の形態にかかる圧力解放バルブ50A，50Bとしても、チェックバルブ、ダイヤフラム・バルブなど様々な種類のバルブを採用することが可能である。また、圧力P1，P2をセンサなどで検出し、圧力差に応じて電気作動機器（ソレノイドなど）を用いて解放するように構成することも可能であることは言うまでもない。

図５にさらに別の実施の形態を示すように、スロットル装置44とインテーク・マニホールド45との間の吸気通路54内の圧力（P1）と、インタークーラ43とスロットル装置44との間の吸気通路53内の圧力（P2）との間の圧力差ΔPが所定の圧力（たとえば、零以外の値）になると解放するように構成された圧力解放バルブ50Cと、吸気通路53内の圧力が所定の圧力よりも大きくなると解放するように構成された圧力解放バルブ50Dとを採用することも可能である。

この実施の形態にかかる圧力解放バルブ50C，50Dの配置では、圧力P1，P2の相対的な大きさで作動するほか、絶対圧力に基づいた作動をするように構成されている点、信頼性が高い。また、圧力解放バルブ50C，50Dは、すべてインタークーラ43の下流側に配置してあるので、過給機42からの高温高圧の空気に晒されることもなく、バルブの耐久性低下の可能性が低い。

本実施の形態においては、図５に示すように、２つの圧力解放バルブ50C，50Dが解放した空気は、吸気通路53の外部（ここでは、エンジンルーム16内）への解放よりも消音効果を高めるため、エアボックス41内の空間に解放される。エアボックス41は、前述したようにラビリンス構造となっていることから消音効果が高い。

本実施の形態にかかる圧力解放バルブ50C，50Dとしても、チェックバルブ、ダイヤフラム・バルブなど様々な種類のバルブを採用することが可能である。また、圧力P1，P2をセンサなどで検出し、圧力差に応じて電気作動機器（ソレノイドなど）を用いて解放するように構成することも可能であることは言うまでもない。 次に、図６−図９を参照しながら、さらに別の実施の形態にかかるエンジンEについて詳述する。エンジン本体40の上面（つまり、シリンダヘッドの上面）には、エアボックス41が取り付けられている。該エアボックス41は、概略箱形をなし、エンジン本体40の上面のほぼ全体を覆うように配置され、その下部（エンジン本体40側）に空気取入口（図示せず）を有している。空気出口は、エアボックス41の前部左側面に開口し、柔軟性のある管材からなる吸気通路51に続いている。吸気通路51は、そこから下方へ曲げられ、そして後方へ曲げられ、その後端は、過給機（本実施の形態では、スーパーチャージャ）42の下面に形成された空気入口に接続されている。なお、ここでは、過給機42としてスーパーチャージャを例に挙げているが、たとえば、ターボチャージャであってもよい。

過給機42は、エンジン本体40の後部左側面に取り付けられており、その上方には、エグゾースト・マニホールド46が配設されている。過給機42は、後方に延びるその入力軸421をベルト・プーリ機構422を介してクランクシャフト47に連結されている。これにより、エンジンEの始動に応じてクランクシャフト47が回転すると、この回転は、ベルト・プーリ機構422を通じて過給機42の入力軸421に伝えられる。過給機42は、入力軸421の回転に伴って内部のポンプ（図示せず）を作動させ、吸気通路51を通じてエアボックス41から送られてくる空気を圧縮し、圧縮した空気をインタークーラ43に送る。

過給機42の空気出口は、上側に形成され、吸気通路52の一端が接続されている。該吸気通路52の他端は、インタークーラ43の空気入口に接続されている。

インタークーラ43は、その厚み方向を水平方向に向けた薄い箱形をなしており、エンジン本体40の後方において、後方へ行くにしたがって右側から左側へと傾けて配設されている。インタークーラ43の空気入口は、右前方に向いた端面に形成されている。インタークーラ43は、吸気通路52を通じて過給機42から送られてきた空気を冷却し、冷却した空気を吸気通路53を通じて、スロットル装置（ここでは、スロットルボディ）44に送る。本実施の形態においては、インタークーラ43の空気出口は、空気入口と同じ端面に形成されており、ここに一端を接続された吸気通路53の他端は、スロットル装置44の空気入口に接続されている。

スロットル装置44は、インテークマニホールド45の空気入口に隣接して設けられており、インタークーラ43から送られてきた空気の量を調節し、続くインテークマニホールド45に送る。

インテークマニホールド45は、エンジン本体40の上部右側面を前後方向の全体に亘って延びており、その後端部に配設されたスロットル装置44から送られてくる調整された量の空気を分配し、吸気ポート（図示せず）を通じて各気筒の燃焼室（図示せず）に送るようになっている。

燃焼後の排気ガスは、排気ポート（図示せず）を通じてエグゾースト・マニホールド46に集合される。エグゾースト・マニホールド46は、エンジン本体40の上部左側面を前後方向の全体に亘って延びており、その後端部に柔軟性のある管状の排気通路461の一端を接続されている。排気通路461の他端は、下方へ曲げられて、エンジン本体40の後方左側に配設された第１ウォーターマフラ47Lに接続されている。第１ウォーターマフラ47Lは、柔軟性のある管状の排気通路462により、エンジン本体40の後方右側に配設された第２ウォーターマフラ47Rと接続されている。

これにより、エグゾースト・マニホールド46に集合された排気ガスは、排気管461を通じて第１ウォーターマフラ47Lへ、次に排気通路462を通じて第２ウォーターマフラ47Rへ送られ、そして最後に、第２ウォーターマフラ47Rから延びた管状の排気通路463を通じて船外へ排出されるようになっている。

本実施の形態においては、第２ウォーターマフラ47Rの前端は、第１ウォーターマフラ47Lの前端よりも後方に配置され、第２ウォーターマフラ47Rの前方に所定のスペースを形成している。このスペースには、前述したように斜めに配置されたインタークーラ43の前方部分が収容されている。

本実施の形態においては、２つの圧力解放バルブ50C，50Dが設けられており、図６で分かり易いように、圧力解放バルブ50Dは、インタークーラ43に、また、圧力解放バルブ50Cは、インタークーラ43とスロットル装置44との間に設けられている。

スロットル装置44とインテーク・マニホールド45との間の吸気通路54には、導管501の一端が接続され、他端は圧力解放バルブ50Cに接続されている。

これにより、スロットル装置44とインテーク・マニホールド45との間の吸気通路54内の圧力（P1）と、インタークーラ43とスロットル装置44との間の吸気通路53内の圧力（P2）とは、圧力解放バルブ50Cに与えられている。圧力解放バルブ50Cは、たとえばダイヤフラム・バルブなどからなり、たとえば、圧力P1，P2の圧力差ΔPが発生すると解放するように構成されている。一方、圧力解放バルブ50Dは、吸気通路53内の圧力が、たとえば、1.8気圧に達した場合に解放するように構成されている。

圧力解放バルブ50C，50Dには、それぞれ導管540，550の一端が接続され、該導管540，550の他端は、エアボックス41の後端面に接続されている。

このように、圧力差ΔPが所定の圧力（たとえば、零）以上で圧力解放バルブ50Cが解放する一方、吸気通路53内の圧力が所定の圧力よりも大きくなると圧力解放バルブ50Dが解放する空気は、エアボックス41内の空間に解放されて吸気管内の圧力上昇が抑制されると共に、効果的に消音される。

本開示は特定の実施の形態を含んでいるが、多様な変更が可能であるので、特定の実施の形態は限定された意味で考慮することはできない。本開示の主題は、ここで開示された様々な要素、特徴、機能、および／または特性の新規および非自明なコンビネーションおよびサブコンビネーションをすべて含んでいる。請求項は、新規且つ非自明であると見なされる、あるコンビネーションおよびサブコンビネーションを特に指し示している。特徴、機能、要素、および／または特性の他のコンビネーションおよびサブコンビネーションは、現在の請求項の補正あるいは、この出願または関連する出願中の新しい請求項の提示を通じて請求されることが可能である。そのような請求項は、元の請求項の範囲に対してより広く、より狭く、同等に、あるいは異なっても、本開示の主題内に含まれていると見なされる。

以上のように、本願発明に係るエンジンは、過給機付きのエンジンにおいて、スロットルバルブの全閉後の、スロットルバルブよりも上流側における吸気通路内の圧力上昇を抑制することが要求される用途に適用可能である。

本願発明の実施の形態に係る小型滑走艇の全体側面図である。 図１に示した小型滑走艇の平面図である。 図１に示した過給機付きエンジンの圧力解放装置の構成を示す模式図である。 図１に示した過給機付きエンジンの圧力解放装置の別の実施の形態の構成を示す模式図である。 図１に示した過給機付きエンジンの圧力解放装置のさらに別の実施の形態の構成を示す模式図である。 図５に示したエンジンおよびその圧力解放装置の具体例の上面図である。 図６に示したエンジンおよびその圧力解放装置の具体例の後面図である。 図６に示したエンジンおよびその圧力解放装置の具体例の前面図である。 図６に示したエンジンおよびその圧力解放装置の具体例の左側図である。

符号の説明

40 エンジン本体
41 エアボックス（エアインテークボックス）
42 過給機
43 インタークーラ
44 スロットル装置
44A スロットルバルブ
45 インテーク・マニホールド
50A，50B，50C，50D 圧力解放バルブ
51−54 吸気通路
540，550 導管
E エンジン

Claims (6)

1. エアボックスからエンジンまでの吸気通路に、吸気上流側から順に、過給機、インタークーラ、スロットルバルブ及びインテークマニホルドが設けられてなる小型滑走艇の過給機付きのエンジンであって、
   前記インタークーラに設けられ、前記スロットルバルブと前記インタークーラとの間の第１の吸気通路の圧力が所定値を超えた場合に、その圧力を前記インタークーラの外部に解放する第１の圧力解放装置と、
   前記スロットルバルブの吸気上流側であって前記インタークーラの吸気下流側に設けられ、前記第１の吸気通路の圧力が、前記スロットルバルブと前記インテークマニホルドとの間の第２の吸気通路の圧力に対して所定値を超えた場合に、前記第１の吸気通路の圧力を前記第１の吸気通路の外部に解放する第２の圧力解放装置と、を備え、
   前記第１の圧力解放装置と前記第２の圧力解放装置とが、平面視で前記インタークーラを挟むようにして左右に分かれて配置されていることを特徴とする小型滑走艇のエンジン。
2. 前記第１の圧力解放装置及び前記第２の圧力解放装置による圧力解放によって、前記吸気通路内のエアが、消音可能な空間に導かれることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
3. 前記消音可能な空間は、前記エアボックスの内部空間であることを特徴とする請求項２記載のエンジン。
4. 前記エアボックスが前記エンジンの上面を覆うようにして設けられ、前記インタークーラが前記エンジンの後側に設けられ、
   前記第１の圧力解放装置による圧力解放によりエアを導くための第１の導管が、前記インタークーラの前面と前記エアボックスの後端部とを接続することを特徴とする請求項３記載のエンジン。
5. 前記エアボックスが前記エンジンの上面を覆うようにして設けられ、前記インテークマニホルドが前記エンジンの側部に取り付けられ、前記スロットルバルブが前記インテークマニホルドの後端部に取り付けられ、前記第２の吸気通路が前記スロットルバルブの後端部に接続され、
   前記第２の圧力解放装置による圧力解放によりエアを導くための第２の導管が、前記第２の吸気通路と前記エアボックスの後端部とを接続することを特徴とする請求項３又は４記載のエンジン。
6. 上記請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジンを備えることを特徴とする小型滑走艇。

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