JPH10331626A - 2サイクルエンジンの排気装置 - Google Patents
2サイクルエンジンの排気装置Info
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- JPH10331626A JPH10331626A JP9138493A JP13849397A JPH10331626A JP H10331626 A JPH10331626 A JP H10331626A JP 9138493 A JP9138493 A JP 9138493A JP 13849397 A JP13849397 A JP 13849397A JP H10331626 A JPH10331626 A JP H10331626A
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Abstract
保でき、触媒の劣化状態を正確に検知できる2サイクル
エンジンの排気装置を提供する。 【解決手段】 排気通路の途中に触媒73を備えた2サ
イクルエンジン6の排気装置42において、燃焼室31
内の排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比センサ1
00と、上記触媒より下流側の排気ガスの空燃比を検出
する下流側空燃比センサ110と、上流側空燃比センサ
100の出力及び下流側空燃比センサ110の出力に基
づいて上記触媒73の劣化状態を判断する触媒劣化判定
手段82とを備える。
Description
ンの排気装置に関し、特に触媒の劣化状態の判断方法に
関する。
ガス中のCO,HC量が4サイクルエンジンに比べて多
いという問題がある。このため排気通路の途中に触媒を
配置し、これにより排気ガスの浄化を図るようにしてい
る。
配置する場合、該触媒の経時劣化等によって浄化能力が
低下する懸念があり、大気汚染への影響を回避するうえ
で触媒の劣化状態の検出が要請される。
するために、排気通路の触媒の上流側と下流側とにそれ
ぞれ空燃比センサを配置し、該各センサの出力に基づい
て劣化状態を判断することを検討している。この場合、
2サイクルエンジンには特有の吹き抜けの問題があり、
このため上流側での空燃比の検出精度に対する信頼性が
低く、この点での対策が必要がある。
で、吹き抜けによる検出精度に対する信頼性を確保で
き、触媒の劣化状態を正確に検知できる2サイクルエン
ジンの排気装置を提供することを目的としている。
通路の途中に触媒を備えた2サイクルエンジンの排気装
置において、燃焼室内の排気ガスの空燃比を検出する上
流側空燃比センサと、上記触媒より下流側の排気ガスの
空燃比を検出する下流側空燃比センサと、上流側空燃比
センサの出力及び下流側空燃比センサの出力に基づいて
上記触媒の劣化状態を判断する触媒劣化判定手段とを備
えたことを特徴としている。
用エンジン,自動二輪車用エンジン,あるいは船外機用
エンジン,船内エンジン等に適用でき、特に限定される
ものではない。
記触媒劣化判定手段は、下流側センサ出力の最大値と最
小値との最大差と、上流側センサ出力の最大差との差が
所定値以下となったとき触媒が劣化したと判断するよう
に構成されていることを特徴としている。
記触媒劣化判定手段は、下流側センサ出力の正側〜負側
応答速度と、上流側センサ出力の応答速度との差が所定
値以下となったとき触媒が劣化したと判断するように構
成されていることを特徴としている。
記触媒劣化判定手段は、下流側センサ出力の平均値と、
上流側センサ出力の平均値との差が所定値以下となった
とき触媒が劣化したと判断するように構成されているこ
とを特徴としている。
に進入するおそれのあるエンジンに本発明を適用する場
合、排気通路内に進入した水が空燃比センサに接触する
と破損するおそれがある。即ち、空燃比センサの素子部
は一般にセラミックスが採用されており、かつ排気ガス
により高温になる。またエンジン運転中は排気通路内に
は排気ガスによる背圧がかかっていることから、水位の
上昇は抑えられるものの、エンジン停止中は水位が上昇
する場合があり、このため高温の空燃比センサに水が接
触して破損する懸念がある。
4の何れかにおいて、上記エンジンが船舶用でかつ水の
進入を防止するハイライザを備えたエンジンであり、上
記各空燃比センサが、エンジン停止時の水位より高所に
配置されていることを特徴としている。
ンジンの排気装置によれば、燃焼室内の空燃比を検出す
る上流側空燃比センサと、触媒より下流側の空燃比を検
出する下流側空燃比センサとの出力に基づいて触媒の劣
化状態を判断するようにしたので、簡単な構造でもって
触媒の経時劣化等に伴う浄化性能を検知でき、排気ガス
性状の悪化による大気汚染への影響を防止できる効果が
ある。
ガスを直接検出するので、2サイクルエンジン特有の吹
き抜けによる検出精度の低下を回避でき、その結果、上
流側センサと下流側センサとの出力間に明確な差が生じ
ることから、触媒の劣化状態の判定を正確に行うことが
できる効果がある。
発明では、下流側センサ出力の最大値と最小値との最大
差と、上流側センサ出力の最大差との差が所定値以下と
なったとき触媒が劣化したと判断する。また請求項3の
発明では、下流側センサ出力の正側〜負側応答速度と、
上流側センサ出力の応答速度との差が所定値以下となっ
たとき触媒が劣化したと判断し、さらに請求項4の発明
では、下流側センサ出力の平均値と、上流側センサ出力
の平均値との差が所定値以下となったとき触媒が劣化し
たと判断するので、簡単な方法で触媒の劣化状態を検知
できる。
ンジン停止時の水位より高所に配置したので、船外機等
に採用した場合の水の進入による空燃比センサの破損を
防止でき、寿命を延長できる効果がある。
図面に基づいて説明する。図1ないし図8は、本発明の
一実施形態による船外機用2サイクルエンジンの排気装
置を説明するための図であり、図1〜図4はそれぞれ船
外機の全体構成図,背面図,右側面図,平面図、図5〜
図7はそれぞれ排気装置の断面側面図,断面背面図,断
面側面図、図8はO2 濃度センサが装着されたシリンダ
ブロックの断面背面図である。なお、各図中、Fは船首
側を、Rは船尾側をそれぞれ示す。また本実施形態の
左, 右とは船体後方から見た場合の左, 右を意味する。
された船外機であり、これは推進機3が配設されたロア
ケース4の上部にアッパケース5を結合し、該アッケー
ス5の上部にエンジン6が収容されたトップカウル7を
結合した概略構造を有する。この船外機1は、スイベル
アーム9に上,下一対のダンパ部材10a,10bを介
して弾性支持されており、該スイベルアーム9は船体2
に固定されたクランプブラケット11に左右方向(旋回
操作),及び上下方向(チルト・トリム操作)に揺動可
能に枢支されている。
推進軸12が軸支されており、該推進軸12の後端部に
上記推進機3が結合されている。また上記エンジン6の
クランク軸13の下端には垂直方向に延びる駆動シャフ
ト14の上端が結合されており、該駆動シャフト14の
下端には傘歯車機構15を介して上記推進軸12の前端
が噛合している。
間にはエキゾーストガイド20が配設されており、該エ
キゾーストガイド20の上面にエンジン6が搭載されて
いる。このエキゾーストガイド20の周縁部には上記ア
ッパケース5,トップカウル7のフランジ部がボルト締
め固定されており、該エキゾーストガイド20の前端部
には上側ダンパ部材10aを収容支持する取付け座20
aが凹設されている。
後述する排気装置の一部を構成する排気孔21が形成さ
れている。また該排気孔21の後側の船幅方向中央には
第1排気連通孔23が形成されており、該連通孔23の
船幅方向左側部には第2排気連通孔22が形成されてい
る。上記排気孔21には上記エンジン6の各気筒の排気
通路の合流端開口6aが連通している。また上記エキゾ
ーストガイド20の取付け座20aの下方,及び排気孔
21,各連通孔22,23の周囲にはそれぞれ冷却水通
路20bが形成されている。
に3つのシリンダボア24aをクランク軸13と平行な
直線上に直列に配置した直列3気筒燃料噴射式2サイク
ルエンジンであり、航走時に上記シリンダブロック24
が船体後方Rを向き、上記クランク軸13が略垂直をな
す縦置きに配置されている。上記シリンダブロック24
のシリンダボア内にはピストン25が摺動自在に配置さ
れ、該ピストン25はコンロッド26でクランク軸13
に連結されている。また上記各シリンダボア24aを覆
うシリンダヘッド27にはシリンダボア軸線と同軸をな
すように点火プラグ28が装着されており、該点火プラ
グ28は後方に突出している。また上記クランク軸13
を収納するクランクケース29には各気筒独立のクラン
ク室29aが形成されており、各クランク室29aは掃
気通路30を介してシリンダボア24a内に連通してい
る(図1,図4参照)。
ール32が固着されており、該フライホイール32の外
周にはリングギヤ33が設けられている。該リングギヤ
33にはスタータモータ34の駆動ギヤ35が噛合する
ようになっており、該スタータモータ34はクランクケ
ース29の左壁にボルト締め固定されている。またシリ
ンダヘッド27には上下方向に間隔をあけてイグニッシ
ョンコイル36が後方に突出させて配置されており、シ
リンダブロック24の右壁後部にはCDIユニット37
がゴムブッシュ38を介して固定されている。
外気を導入する吸気装置40と、クランク室29aに燃
料を噴射する高圧燃料供給装置41と、シリンダボア2
4a内で発生した既燃焼ガスを外部に排気する排気装置
42とを備えている。
の前壁に各クランク室29aに連通する吸気口43を形
成し、各吸気口43に逆流防止用リードバルブ44を配
置するとともに吸気管45を接続し、該吸気管45の合
流端に各気筒共通のスロットルボディ46を接続して構
成されている。このスロットルボディ46には吸気通路
面積を可変制御するスロットル弁47が配設されてお
り、該スロットル弁47はリンク機構49により開閉操
作される。
5のリードバルブ44より上流側に装着された燃料噴射
弁50と、船体2側に配置された燃料タンク51と、該
燃料タンク51の燃料を供給ホース55を介して船外機
1側に配設されたベーパセパレータ52内に供給する低
圧のダイヤフラムポンプ53と、該ベーパセパレータ5
2内の燃料を加圧し、該加圧燃料を上記燃料噴射弁50
に供給する高圧燃料ポンプ54とを備えており、該高圧
燃料ポンプ54は上記ベーパセパレータ52内に内蔵さ
れている。なお、高圧燃料ポンプとベーパセパレータと
を別々に配置してもよい。
レータ52とは燃料供給管56により連通接続されてお
り、該供給管56には水分離フィルタ57が介設されて
いる。また上記各燃料噴射弁50にはクランク軸13と
平行に延びる燃料レール58が接続されており、該燃料
レール58の下端供給口と上記高圧燃料ポンプ54とは
高圧燃料管59により接続されている。さらに燃料レー
ル58の上端戻り口とベーパセパレータ52とは燃料戻
し管60により接続されており、該戻し管60には燃料
圧を所定圧に調整するレギュレータ61が介設されてい
る。
いる。上記エキゾーストガイド20の下面には該エキゾ
ーストガイド20とで排気膨張室Aを構成する袋状の排
気膨張管70が配設されており、該膨張管70内には上
記排気孔21,及び第1排気連通孔23が連通してい
る。また上記エキゾーストガイド20下面の第2排気連
通孔22には排気管71が連通接続されており、該排気
管71の下流端はロアケース4内に開口している。上記
膨張管70と排気管71とは鋳造により一体形成された
もので、上記エキゾーストガイド20にボルト締め固定
されている。
気孔21に連通するよう排気パイプ72が接続されてお
り、該排気パイプ72は排気膨張室A内に延びている。
また上記エキゾーストガイド20の下面の第1排気連通
孔23部分には触媒73が配設されており、この触媒7
3の一部は上記第1排気連通孔23内に位置し、その大
部分は排気膨張室A内に位置している。該触媒73の上
部周縁にはフランジ74が固着されており、該フランジ
74はエキゾーストガイド20の下面にボルト締め固定
されている。
イライザ75が配設されている。このハイライザ75は
逆U字状をなすパイプ状のもので、該ハイライザ75の
外壁には冷却ジャケット75aが形成されており、該冷
却ジャケット75aはエキゾーストガイド20の冷却通
路20bに連通している。なお、111は冷却ジャケッ
ト75aに冷却水を供給する給水口である。
置されており、該ハイライザ75の上流側開口76aは
上記第1排気連通孔23に連通接続されており、下流側
開口76bは第2排気連通孔22に連通接続されてい
る。上記ハイライザ75の上流側開口76aは船幅方向
略中央に位置し、下流側開口76bは船幅方向左側に偏
位しており、これによりハイライザ75の船幅方向中心
aは上記エンジン6の各点火プラグ28を結ぶ直線bよ
り左側にオフセットしている(図6参照)。
排気通路6aで合流した後、排気パイプ72を通って排
気膨張室A内で膨張し、触媒73を通ってハイライザ7
5,排気管71を通ってロアケース4内に排出され、こ
こから推進機3後方の水中に排出される。この場合、船
体2の走行姿勢等により排気管71内の水位が触媒73
の高さに達してもハイライザ42があることから水が膨
張室A内に入り込むことはなく、触媒73の性能劣化を
防止できる。
0,燃料供給装置41,排気装置42の配置レイアウト
について説明する。図3,図4に示すように、排気装置
42はエンジン6のシリンダヘッド27の後側にて下方
に延びており、上記燃料供給装置41,及び吸気装置4
0はエンジン6の各気筒を挟んで排気装置42と反対側
(前側)に配置されている。
燃料レール51はクランク軸13を挟んでハイライザ7
5,触媒73の反対側でかつエンジン6の前側に配置さ
れており、ベーパセパレータ52は各気筒を挟んでハイ
ライザ75,触媒73の反対側でかつクランクケース2
9の右壁にゴムブッシュ80を介して固定されている。
該ベーパセパレータ52と燃料噴射弁50との間に各燃
料管59,60,レギュレータ61,及びスロットルボ
ディ46がそれぞれ配置されている。
イザ75の反対側でかつクランクケース29の右壁には
水分離フィルタ57が配置されており、該フィルタ57
はクランク軸13を挟んでベーパセパレータ52の反対
側に位置している。上記水分離フィルタ57の下方には
ダイヤフラムポンプ53が、前方にはスタータモータ3
4がそれぞれ配置されており、これらはエンジン6に固
定されている。
との間にはオイルタンク81が配置されており、該タン
ク81の上面には注油口81aが形成されている。この
オイルタンク81はエンジン6を挟んでベーパセパレー
タ52と反対側に位置している。さらに上記燃料噴射弁
50の前方には後述するコントロールユニット82が配
置されており、該コントロールユニット82はゴムブッ
シュ83を介してクランクケース29に固定されてい
る。これよりコントロールユニット82は排気装置42
より最も離れた位置に配置されており、排気熱による悪
影響を防止している。
ン6の運転状態を検出する各センサからの検出信号に基
づいて燃料噴射弁50の燃料噴射時期及び噴射量、点火
プラグ28の点火時期等を制御する。ここで、各センサ
としては、図1に示すように、筒内圧力センサ85,ノ
ックセンサ86,クランク角センサ87,クランク室圧
力センサ88,吸気温度センサ89,スロットル開度セ
ンサ90,冷却水温度センサ91,トリム角センサ9
2,シリンダ温度センサ93,背圧センサ94,等を備
えている。
ルボディ46の上部に配置されており、上記吸気温度セ
ンサ89は該スロットルボディ46の前側に配置されて
いる。また上記クランク角センサ87はクランクケース
29の上壁に配置されている。
の気筒には空燃比センサとしての上流側O2 濃度センサ
100が配置されている。これは、図8に示すように、
採取ガス膨張通路102が形成されたケース103にセ
ンサ本体100aを螺着し、上記シリンダブロック24
にシリンダボア24aに連通する採取孔101を形成
し、該シリンダブロック24に上記ケース103を上記
採取ガス膨張通路102と上記採取孔101とが連通す
るよるにボルト締め固定して構成されている。
aの排気ポート(不図示)よりシリンダヘッド寄り側に
形成されており、ピストンが上死点近傍まで上昇したと
ころで点火が行われ、ピストンが下降して採取孔101
を開くと新気を含まない既燃焼ガスが該採取孔101,
及び既燃ガスの均一化のために設けられた採取ガス膨張
通路102を通ってO2 濃度センサ100に供給され
る。なお、104は断熱カバーであり、105はリード
線である。
O2 濃度センサ110が配設されており、該センサ11
0は触媒73の下流側に位置しており、その検知部が上
記ハイライザ75内に位置している。この下流側O2 濃
度センサ110はエンジン停止時の水位より高所に位置
している。
判定手段としての機能を備えている。この触媒劣化判定
手段は、図9,図10に示すように、燃焼室31内の排
気ガスのO2 濃度と、触媒73より下流側のO2 濃度に
基づいて触媒73の劣化状態を判定するように構成され
ている。そして上記コントロールユニット82は触媒が
劣化していると判定した場合には、例えば表示ランプを
点灯させる。
を示しており、該センサ100の出力は、通常のフィー
ドバック制御を行っている場合は、リッチ側とリーン側
の間で略定期的に変動する、図10は下流側O2 濃度セ
ンサ110の出力を示している。該センサ110の出力
は、触媒73が正常に機能している場合には、曲線aで
示すように、通常のフィードバック制御が行われている
場合でもリッチ側の略一定の値となり、その最大値と最
小値との差ΔPは非常に小さい。これは、触媒73の正
常機能により排気ガス中のO2 が燃焼することからセン
サ出力はリッチ一定となるものである。一方、触媒73
が劣化すると、排気ガス中のO2 が燃焼されることなく
下流側O2 濃度センサ110で検知されることとなり、
その最大値と最小値との差P1が大きくなる。
ンサ110の最大ピーク値と最小ピーク値との最大差P
1が、上流側O2 濃度センサ100の最大差P2に所定
値以下に近似したとき、つまり、上記下流側出力値の最
大差P1と上流側出力値の最大差P2との差が所定値以
下となったときに触媒73が劣化したと判定する。
ンサ110の出力のリッチ側からリーン側に変化するに
要する時間TRLあるいはリーン側からリッチ側に変化す
るに要する時間TLRで表される応答速度と上流側O2 濃
度センサ100の出力の応答速度との差が所定値以下に
達したときにおいても触媒73が劣化したと判定するよ
うに構成されている。
側センサ出力の平均値との差が所定値以下になったとき
に触媒73が劣化したと判定するように構成しても良
い。
る。本実施形態によれば、排気膨張室Aを構成する排気
膨張管70内に触媒73を配置し、該排気膨張管70の
船幅方向中央にハイライザ75の上流側開口76aを接
続するとともに、下流側開口76bを船幅方向左側に偏
位させ、該下流側開口76bに下方に延び、水中に開口
する排気管71を接続したので、ハイライザ75の船幅
方向中心aは気筒中心を結ぶ直線bより船幅方向左側に
オフセットして位置することととなる。これによりハイ
ライザ75を点火プラグ28と干渉することなくエンジ
ン6側に近接させて配置することができ、それだけ配置
スペースを縮小でき、船外機1を小型化できる。
偏位させたので、エンジン6の上下高さはそのままで済
むこととなり、船外機1がチルトアップ時に船体に干渉
するのを防止でき、またエンジン振動を抑制できる。
ザ75,触媒73の反対側に燃料供給装置41を配置し
たので、該燃料供給装置41は排気熱,触媒の反応熱等
の熱源から離れた箇所に位置することとなり、燃料中に
ベーパが発生するのを抑制できる。また排気装置42と
燃料供給装置41,吸気装置40と間にエンジン本体が
位置することから、排気熱等の燃料供給装置41側への
伝達を遮蔽でき、この点からも熱による悪影響を回避で
きる。
41の反対側にオイルタンク81を配置したので、排気
熱等による悪影響を抑制できるとともに、容量の大きい
ベーパセパレータ52とオイルタンク81を左右にバラ
ンス良く配置でき、この点からも船外機1の小型化を図
ることができる。
4に燃焼室31内の酸素濃度を検出する上流側O2 濃度
センサ100を配置し、ハイライザ75の触媒73より
下流側に排気ガス中の酸素濃度を検出する下流側O2 濃
度センサ110を配置し、この両センサ100,110
の出力値に基づいて触媒73の劣化状態を判定するよう
にしたので、触媒73の経時劣化等を検知することがで
き、触媒73の交換時期が明確となり、排気ガス性状の
悪化を回避でき、大気汚染を防止できる。
採取するようにしたので、2サイクルエンジン特有の吹
き抜けによる検出精度の低下を回避でき、空燃比のフィ
ードバック制御を精度良く行うことができる。
10出力の最大差が上流側O2 濃度センサ100出力の
最大差に近づいたときに触媒73が劣化したと判定した
ので、簡単な方法で精度良く触媒の浄化能力を検知で
き、それほどコストを上昇させることなく触媒73の交
換を実現できる。また下流側センサ出力の応答速度が上
流側センサ出力の応答速度に近づいた場合においても触
媒73が劣化したと判定するようにしたので、この点か
らも触媒73の劣化状態を精度良く検知できる。
サ110をエンジン停止時の水位より高所に配置したの
で、水の進入による破損を防止でき、寿命を延長でき
る。
センサ110をハイライザ75に配置したが、該センサ
の配置位置はこれに限られるものではなく、触媒の下流
側でかつエンジン停止時の水位より高所であれば何れの
箇所に配置してもよい。
全体構成図である。
る。
図である。
図である。
す図である。
定手段) 100 上流側O2 濃度センサ(空燃比セン
サ) 110 下流側O2 濃度センサ(空燃比セン
サ)
Claims (5)
- 【請求項1】 排気通路の途中に触媒を備えた2サイク
ルエンジンの排気装置において、燃焼室内の排気ガスの
空燃比を検出する上流側空燃比センサと、上記触媒より
下流側の排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比セン
サと、上流側空燃比センサの出力及び下流側空燃比セン
サの出力に基づいて上記触媒の劣化状態を判断する触媒
劣化判定手段とを備えたことを特徴とする2サイクルエ
ンジンの排気装置。 - 【請求項2】 請求項1において、上記触媒劣化判定手
段は、下流側センサ出力の最大値と最小値との最大差
と、上流側センサ出力の最大差との差が所定値以下とな
ったとき触媒が劣化したと判断するように構成されてい
ることを特徴とする2サイクルエンジンの排気装置。 - 【請求項3】 請求項1において、上記触媒劣化判定手
段は、下流側センサ出力の正側〜負側応答速度と、上流
側センサ出力の応答速度との差が所定値以下となったと
き触媒が劣化したと判断するように構成されていること
を特徴とする2サイクルエンジンの排気装置。 - 【請求項4】 請求項1において、上記触媒劣化判定手
段は、下流側センサ出力の平均値と、上流側センサ出力
の平均値との差が所定値以下となったとき触媒が劣化し
たと判断するように構成されていることを特徴とする2
サイクルエンジンの排気装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4の何れかにおいて、上
記エンジンが船舶用でかつ水の進入を防止するハイライ
ザーを備えたエンジンであり、上記各空燃比センサが、
エンジン停止時の水位より高所に配置されていることを
特徴とする2サイクルエンジンの排気装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13849397A JP3940466B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 2サイクルエンジンの排気装置 |
US09/086,275 US6053785A (en) | 1997-05-28 | 1998-05-28 | Exhaust system and control for marine propulsion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13849397A JP3940466B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 2サイクルエンジンの排気装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10331626A true JPH10331626A (ja) | 1998-12-15 |
JP3940466B2 JP3940466B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=15223407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13849397A Expired - Fee Related JP3940466B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 2サイクルエンジンの排気装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3940466B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009197743A (ja) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Yamaha Motor Co Ltd | 船外機 |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP13849397A patent/JP3940466B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009197743A (ja) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Yamaha Motor Co Ltd | 船外機 |
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JP3940466B2 (ja) | 2007-07-04 |
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