JPWO2020166151A1

JPWO2020166151A1 - 船外機

Info

Publication number: JPWO2020166151A1
Application number: JP2020572085A
Authority: JP
Inventors: 芳彦福田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2039-11-11
Also published as: US11939037B2; WO2020166151A1; US20220153399A1; JP7177861B2

Abstract

触媒の配置に関する制約を低減すると共に、触媒の早期活性化と長期性能維持とを両立可能にする。排気管５３は、排気マニホールド５２の側方を上方に延びる第１排気管５５内に第１触媒５８が設けられ、かつ、第１排気管５５から延びる屈曲管５６から下方に延びると共に第１排気管５５に隣接する第２排気管５７内に第２触媒５９が設けられ、第２触媒５９は、第１排気管５５の上下中央位置ＨＣ１よりも高所寄りにオフセットした位置に配置されている。

Description

本発明は、船外機に関する。

船外機には、エンジンに連結されてエンジンからの排気ガスを集合させる排気マニホールドと、排気マニホールドから延びる排気管とを備えた構成が知られている。この種の排気管には、排気マニホールドに沿って上向きに延びる第２通路と、第２通路の上端部に接続されて排気マニホールドの上方を通る第３通路と、第３通路に接続されて下向きに反転して排気マニホールドに沿って下向きに延びる第４通路とを有し、第２通路の中間部に、複数の排気浄化用の触媒を配置した構造が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１６−２０５２８４号公報

しかし、特許文献１の構成は、排気マニホールドに沿って上向きに延びる第２通路内に複数の触媒を一列に配置するので、第２通路を、複数の触媒を配置可能な内径及び長さにするか、触媒そのものを、第２通路に収まって十分な性能を有する仕様にしたりする等の制約がある。
一方、触媒の一部を第２通路以外の排気管に配置すれば、触媒の配置自由度が向上するものの、下流側の排気管ほど被水するおそれが高くなる。また下流側ほど排気ガスの温度が低下するため、触媒の早期活性化に不利となる。

そこで、本発明は、触媒の配置に関する制約を低減すると共に、触媒の早期活性化と長期性能維持とを両立可能にすることを目的とする。

この明細書には、２０１９年２月１３日に出願された日本国特許出願・特願２０１９−０２３６５７号の全ての内容が含まれる。
上記目的を達成するために、水面よりも高い位置にエンジンを備え、前記エンジンに設けられ、前記エンジンからの排気ガスを集合させる排気マニホールドと、前記排気マニホールドから延びる排気管とを有する船外機において、前記排気管は、前記排気マニホールドの側方を上方に延びる第１排気管と、前記第１排気管から延びて下方に屈曲する屈曲管と、前記屈曲管から下方に延びると共に前記第１排気管に隣接する第２排気管とを有し、前記第１排気管内に、排気浄化用の第１触媒が設けられると共に、前記第２排気管内に、排気浄化用の第２触媒が設けられ、前記第２触媒は、前記第１排気管の上下中央位置よりも高所寄りにオフセットした位置に配置されていることを特徴とする。

上記構成において、前記第１及び第２触媒は、前記第１排気管の上下中央位置よりも高所寄りにオフセットした位置であり、かつ、両触媒の少なくとも一部が水平方向に重なる高さに配置されていることを特徴とする。

また、上記構成において、前記第１触媒の下端は、前記第２触媒よりも低い位置に設けられていることを特徴とする。また、上記構成において、前記第１及び第２触媒は、両触媒の少なくとも一部が水平方向に重なる高さに位置することを特徴とする。

また、上記構成において、前記第１排気管は、前記排気マニホールドに隣接すると共に、前記排気マニホールドに沿って上方に延びることを特徴とする。また、上記構成において、前記第２排気管は、前記第１排気管に隣接されていることを特徴とする。また、前記第２排気管は、前記第１排気管を挟んで前記排気マニホールドの反対側に設けられるようにしてもよい。

また、上記構成において、前記第１排気管と前記第１触媒との間、及び、前記第２排気管と前記第２触媒との間の少なくともいずれかに、排気ガスが通過可能な隙間が設けられていることを特徴とする。また、上記構成において、前記排気管のうち、少なくとも前記屈曲管にウォータージャケットが設けられていることを特徴とする。

また、上記構成において、前記第２触媒は、前記第１触媒に対し、触媒材料、及び、前記触媒材料を担持する担体の少なくともいずれかが異なる簡易型であることを特徴とする。また、上記構成において、前記第１触媒は三元触媒であり、前記第２触媒は窒素酸化物だけを除去する触媒であることを特徴とする。

また、上記構成において、前記第２触媒は、窒素酸化物を吸着する吸着型であり、前記エンジンに供給する混合気の空燃比を制御可能な制御部と、前記第２触媒の吸着量が飽和状態に近い状態か否かを特定可能な情報を検出するセンサとを備え、前記制御部は、前記空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御している場合に、前記センサによって検出される情報に基づいて、前記第２触媒の吸着量が飽和状態に近い状態と判定すると、前記空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御して、前記第２触媒に吸着された窒素酸化物の還元反応を促すことを特徴とする。

本発明は、触媒の配置に関する制約を低減すると共に、触媒の早期活性化と長期性能維持とを両立可能にすることができる。

図１は、第１実施形態に係る船外機を右側方から見た部分断面図である。図２は、エンジンを周辺構成と共に上方から模式的に示した図である。図３は、排気系部品の構造を模式的に示した図である。図４は、第２実施形態の船外機の排気系部品の構造を模式的に示した図である。図５は、第２実施形態の変形例の説明に供する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る船外機を右側方から見た部分断面図である。
この船外機１０は、船外機本体１２と、船舶１４に取り付けられる取付部１６とを備えている。船舶１４は、例えば総トン数２０トン未満の小型船舶である。本説明中の各方向は、船外機１０を基準にした方向である。図１及び後述する各図において、符号ＦＲは船外機１０の前方向を示し、符号ＵＲは船外機１０の上方向を示し、符号ＬＨは船外機１０の左方向を示している。

取付部１６は、上下方向に延びる鉛直軸に形成されたスイベル軸１７と、左右方向に延びるチルト軸１８とを備え、船舶１４の船尾１５に取り付けられる。
船外機本体１２は、取付部１６に設けられたマウントケース２１を備え、マウントケース２１に対し、スイベル軸１７を基準にして左右方向（水平方向）に揺動すると共に、チルト軸１８を基準にして上下に揺動する。これにより、船外機本体１２は、船舶１４に対し、左右方向及び上下方向に揺動自在に取り付けられている。

マウントケース２１の上にはエンジン２３が支持される。エンジン２３は、船外機１０の上側外装カバーを構成するエンジンカバー２４で覆われている。エンジンカバー２４内には、エンジン２３に加えて、エンジン２３の吸気系部品４１、排気系部品５１、補器類６１、及び、船外機１０の各部を制御する制御部７１（後述する図３）等の電子部品が配置されている。エンジン２３及びエンジンカバー２４は水面よりも高い位置にあり、エンジンカバー２４内の各部品は被水し難い位置にある。

マウントケース２１の下には、エンジン２３の駆動力をプロペラ２５に伝達する動力伝達機構２６が設けられる。この動力伝達機構２６は、エクステンションカバー２７で覆われる。
動力伝達機構２６は、スイベル軸１７の後方にてスイベル軸１７と平行に下方に延びる駆動軸２８と、駆動軸２８の下部にシフト機構２９を介して連結され、シフト機構２９から後方に延びるプロペラ軸３０とを備えている。駆動軸２８は、エンジン２３によって回転駆動され、この駆動軸２８の回転が、シフト機構２９を介してプロペラ軸３０に伝達される。シフト機構２９は、制御部７１の制御の下、シフトポジションをフォワード、リバース及びニュートラルのいずれかに切り替える。

プロペラ軸３０の後端にはプロペラ２５が取り付けられる。船舶１４を前進又は後進させる状態では、プロペラ２５は水中に位置し、プロペラ軸３０の軸線は船舶１４の進行方向に対して略平行に設定される。このプロペラ２５が回転駆動されることによって船舶１４を前進又は後進させる推進力が発生する。なお、動力伝達機構２６の構成は、公知の構成を広く適用可能である。

図２はエンジン２３を周辺構成と共に上方から模式的に示した図である。なお、説明の便宜上、図２ではエンジンカバー２４を二点鎖線で示し、エンジンカバー２４内の構造を実線で示している。
エンジン２３は、内燃機関であり、本実施形態では多気筒のガソリンエンジンである。図１及び図２に示すように、エンジン２３は、クランク軸３１を収容するクランクケース３２と、クランクケース３２の後部にクランクケース３２と一体又は別体に設けられたシリンダブロック３３と、シリンダブロック３３に後方から連結されるシリンダヘッド３４と、シリンダヘッド３４に後方から連結されるヘッドカバー３５とを備えている。

クランクケース３２は、クランク軸３１を上下方向に指向させて回転自在に支持する。シリンダブロック３３は、クランク軸３１に設けられた複数のピストン３１Ｐが摺動する複数のシリンダ３１Ｃを上下に間隔を空けて備えている。シリンダヘッド３４は、各シリンダ３１Ｃに連通する吸気ポート３４Ａ及び排気ポート３４Ｂを有している。ヘッドカバー３５は、シリンダヘッド３４との間に、各ポート３４Ａ、３４Ｂを開閉する動弁機構を収容する空間を区画する。

本実施形態では、シリンダヘッド３４の左右一方の側面（左側面）に吸気ポート３４Ａが上下に間隔を空けて開口し、これら吸気ポート３４Ａに吸気系部品４１が連結される。また、シリンダヘッド３４の左右他方の面（右側面）に排気ポート３４Ｂが上下に間隔を空けて開口し、これら排気ポート３４Ｂに排気系部品５１が連結される。
吸気系部品４１は、燃料と空気を混合させた混合気をエンジン２３に供給する部品であり、制御部７１の制御の下、混合気の供給量を調整するスロットル装置、及び、エンジン２３への燃料噴射量を調整する燃料噴射装置等を備えている。この吸気系部品４１の構成は公知の構成を広く適用可能である。

図３は排気系部品５１の構造を模式的に示した図である。
図２及び図３に示すように、排気系部品５１は、エンジン２３に連結される排気マニホールド５２と、排気マニホールド５２から延びる排気管５３とを備えている。排気マニホールド５２は、シリンダヘッド３４の排気ポート３４Ｂ側の面（右側面）に設けられ、上下方向に延びる中空箱形状に形成されている。この排気マニホールド５２は、各排気ポート３４Ｂに連通する開口部５２Ｋを上下に間隔を空けて備えており、各開口部５２Ｋから流入する排気ガスを集合させる排気ガス集合部として機能する。また、排気マニホールド５２の最下部の側方（船外機１０の前方向きの面に相当）には、集合した排気ガスを排出する単一の排気出口５２Ｈが設けられている。
この排気マニホールド５２は、シリンダヘッド３４と一体に形成されている。但し、この構成に限定されず、排気マニホールド５２をシリンダヘッド３４と別体に形成してもよい。

図３に示すように、排気管５３は、排気マニホールド５２から上方に向けて延びる第１排気管５５と、第１排気管５５から延びて下方屈曲する屈曲管５６と、屈曲管５６から延びて下方に延びる第２排気管５７とを備えている。各排気管５５、５６、５７は、アルミニウム合金又はステンレス等の金属管で形成され、各排気管５５、５６、５７を通過する排気ガスの熱を外部に放出可能である。本実施形態では、各排気管５５、５６、５７が円形断面であるが、円形断面に限定しなくてもよい。なお、これら排気管５５、５６、５７をそれぞれ別部品で形成してもよいし、一体部品で形成してもよい。

第１排気管５５は、排気マニホールド５２の排気出口５２Ｈから排気マニホールド５２の側方を上方に延びる筒形状に形成されている。この第１排気管５５は、排気マニホールド５２との間に所定の隙間Ｓ１を空けて隣接し、かつ、排気マニホールド５２と平行に上方に延びる直管部分を有している。
この第１排気管５５の下端位置Ｈ１、及び上端位置Ｈ２（直管部分５５Ａの上端位置に相当）は、第１排気管５５が配置される空きスペース、つまり、エンジン２３とエンジンカバー２４との間の空きスペース内に収まる高さに設定されている。より具体的には、下端位置Ｈ１は、排気マニホールド５２の下端近傍の高さに設定され、上端位置Ｈ２は、排気マニホールド５２の上端よりも低い高さに設定されている。図３中、符号ＨＣ１は、第１排気管５５の上下中央位置を示している。

第１排気管５５の直管部分５５Ｃには、排気ガスを浄化する第１触媒５８が収容されている。
第１触媒５８は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び酸化窒素（ＮＯｘ）等の有害成分を酸化、還元反応によって除去する三元触媒であり、例えば、多孔質のハニカム構造体に、白金、パラジウム、ロジウム等の触媒成分をコーティングしたハニカム触媒構造を有している。なお、ハニカム触媒構造に限定されず、プレート材に触媒成分を担持させたプレート触媒構造等の簡易型にしてもよい。

第１排気管５５と排気マニホールド５２との間の隙間Ｓ１は、第１排気管５５が振動しても第１排気管５５が排気マニホールド５２に接触せず、かつ、排気管の着脱作業が可能といった通常必要な各種条件を満たす範囲で最小限の隙間に設定される。これによって、第１触媒５８は排気マニホールド５２に寄せて配置される。
第１触媒５８には、排気直後の高温の排気ガスが供給され、かつ、排気マニホールド５２の輻射熱が作用するので、第１触媒５８の温度を迅速に活性化温度にすることが可能になる。
本構成では、図３に示すように、第１排気管５５の直管部分と第１触媒５８との間に、排気ガスが通過可能な隙間Ｓ２が設けられている。これにより、第１排気管５５に流入した排気ガスの一部を、第１触媒５８を通過させずに第１排気管５５から排出でき、排気ガス全てが第１触媒５８を通過する場合と比べ、排気抵抗を低減できる。この隙間Ｓ２を適宜に調整することによって、第１排気管５５の排気抵抗を適正範囲内に容易に調整可能である。

なお、図３の例では、第１排気管５５の直管部分５５Ａの一部を他の部分と比べて大径にすることで、相対的に大径の第１触媒５８を配置できると共に、第１触媒５８を通過する排ガスの流速を下げ、排気ガスと第１触媒５８との接触時間を十分に確保している。ただし、この構成に限定されず、直管部分５５Ａを全て同一径にしてもよい。
また、第１排気管５５のうち、直管部分５５Ａの少なくとも大径の部分（第１触媒５８が配置される部分に相当）を別体で構成してもよいし、一体で構成してもよい。別体で構成した場合、第１触媒５８を金属製ケース内に保持した触媒コンバータを製作し、この触媒コンバータを第１排気管５５に連結する構成にしてもよい。

屈曲管５６は、第１排気管５５から上方に延びた後に下方に屈曲する筒形状に形成されている。この屈曲管５６は第１排気管５５と一体でもよいし、別体でもよい。
第２排気管５７は、屈曲管５６から下方に延びる筒形状に形成され、第１排気管５５に隣接している。この第２排気管５７は、第１排気管５５との間に隙間Ｓ３を空けて隣接し、かつ、第１排気管５５と平行に延びる直管部分５７Ａを有している。なお、直管部分５７Ａよりも下流側の部分は、下方に延びてエクステンションカバー２７（図１参照）内に入り、排気ガスを水中に排出する。この直管部分５７Ａには、排気ガスを浄化する第２触媒５９が収容されている。

第２触媒５９は、窒素酸化物だけを吸着する吸着型の触媒であり、より具体的にはＮＯｘ吸蔵還元触媒である。
本実施形態の船外機１０は、エンジン２３に供給する燃料と空気の混合比である空燃比を理論空燃比よりもリーン側にしたリーン燃焼を行うことができる。リーン燃焼の場合、第１触媒５８を三元触媒にすることによってＣＯ、ＨＣを十分に除去し易くなる。しかし、リーン燃焼の場合、排気ガスの酸素濃度が高くなるので、酸素が余り、第１触媒５８ではＮＯｘの除去が不十分になることがある。本実施形態では、第２触媒５９をＮＯｘ吸蔵還元触媒にすることで、第１触媒５８だけでは十分に除去されなかったＮＯｘを第２触媒５９で除去可能になる。

また、第２触媒５９を三元触媒にしないことで、第１触媒５８及び第２触媒５９を三元触媒にする場合と比べ、白金等のレアメタルの量を低減でき、コスト低減に有利となる、といったメリットも得られる。
なお、単にコスト低減だけを目的とした場合、第２触媒５９をＮＯｘ吸蔵還元触媒にする構成に限定されない。例えば、第２触媒５９を、第１触媒５８よりも触媒材料の種類や量を低減した触媒にしたり、プレート触媒構造等にしたりしてもよい。すなわち、第２触媒５９を第１触媒５８よりも簡易側にするだけでも、コスト低減に有利である。
なお、第２触媒５９に要求される除去性能が高い場合等は、第２触媒５９を三元触媒にしてもよい。

第１排気管５５と第２排気管５７との間の隙間Ｓ３、つまり、第１及び第２排気管５５、５７の直管部分５５Ａ、５７Ａ同士の隙間Ｓ３は、隣接する第１排気管５５と第２排気管５７とが、外部振動等の影響で互いに接触しない等の一般的な条件を満たす範囲で最小限の隙間にすることが好ましい。
これにより、第１排気管５５と第２排気管５７とを近接配置でき、排気管５３全体をコンパクト化できる。

図３に示すように、第１触媒５８と第２触媒５９とは、両触媒５８、５９の少なくとも一部が水平方向に重なる高さに配置されている。換言すると、第１触媒５８の下端５８Ｌ（上流端）から上端５８Ｈ（下流端）の高さ範囲内に、第２触媒５９が位置する。図３の例では、第２触媒５９の５０％以上の範囲が、第１触媒５８と水平方向に重なるように、第２触媒５９の下端５９Ｌ（下流端）及び上端５９Ｈ（上流端）の位置が設定されている。

また、同図３に示すように、第１及び第２触媒５８、５９は、第１排気管５５の上下中央位置ＨＣ１よりも高所寄りにオフセットした位置（図３中、第２触媒５９の上下中央位置を符号ＨＣ２で示す）に配置されている。これにより、第１及び第２触媒５８、５９を相対的に高い位置に配置でき、水面から各触媒５８、５９までの高さを十分に確保し、被水防止により有利となる。

しかも、上流側の第１触媒５８は、上方凸に屈曲する屈曲管５６を介して第２排気管５７につながるので、第１触媒５８から排気管出口までの距離を長く確保でき、かつ、屈曲管５６の高さまで水が浸入しない限り、第１触媒５８が被水することがない。これにより、第１触媒５８の被水防止により有利となる。
なお、図３の例では、第１触媒５８を第２触媒５９よりもやや上方に配置しているが、第１触媒５８と第２触媒５９を同じ高さに配置してもよいし、第１触媒５８を第２触媒５９よりも低い位置に配置してもよい。また、図３の例では、第１及び第２触媒５８、５９を同じ長さにしているが、異なる長さにしてもよい。

図３中、符号Ｈ３は、屈曲管５６の最も高い位置を示し、排気管５３の最も高い位置に相当する。この位置Ｈ３は、第１排気管５５が配置される空きスペースの高さに依存し、つまり、エンジン２３とエンジンカバー２４との間の空きスペース内の可及的に高い位置に設定される。本実施形態では、位置Ｈ３は排気マニホールド５２の上端とほぼ同じ高さに設定されている。
また、第２排気管５７は、第１排気管５５を挟んで排気マニホールド５２の反対側に設けられている。この構成によれば、排気マニホールド５２側から第１排気管５５及び第２排気管５７の順でこれらを互いに寄せて配置でき、コンパクトに配置し易くなる。
以上の構成により、図２に示すように、エンジンカバー２４内であって、排気マニホールド５２の側方（船外機１０の前方に相当）、かつ、エンジン２３の測方（船外機１０の右側方）に空く空きスペースに、第１排気管５５、屈曲管５６及び第２排気管５７をコンパクトに配置できる。

また、第１排気管５５の場合と同様に、第２排気管５７の直管部分５７Ａと第２触媒５９との間にも、排気ガスが通過可能な隙間Ｓ４が設けられ、かつ、この直管部分５７Ａの一部を他の部分と比べて大径にし、相対的に大径の第２触媒５９を配置している。これらにより、第２排気管５７の排気抵抗を適正範囲内に低減しながら、排気ガスと第２触媒５９との接触時間を十分に確保している。
なお、第２排気管５７についても、直管部分５７Ａを全て同一径にしてもよいし、第２触媒５９を金属製ケース内に保持した触媒コンバータを製作し、この触媒コンバータを第２排気管５７に連結する構成にしてもよい。

ところで、この種の船外機１０をコンパクト化し、かつ、軽量化することは、性能及び経済性のいずれの観点からも重要である。更に、本実施形態の船外機１０は、直接冷却であり、つまり、水を吸入してエンジン２３等を冷却した後、その水を外に放出する構成であるため、種々の条件が重なってしまうとエンジン２３内等に水が浸入する可能性があり、被水対策が必要になる。また、船外機１０内の上記水が排気管５３の配置空間を通過すること、及び、上記水の出口と排気管５３の出口が空間的につながっていることからも被水対策が必要である。

本構成では、図１に示すように、排気管５３が排気マニホールド５２から上方に向けて延びた後に下方に屈曲して排気口のある下方に向かうので、排気管５３に対する被水対策としても有効である。
しかも、排気マニホールド５２から上方に向けて延びる第１排気管５５と、第１排気管５５から屈曲管５６を介して下方に向けて延びる第２排気管５７とのそれぞれに、第１及び第２触媒５８、５９を振り分けて配置したので、第１及び第２排気管５５、５７のいずれか一方に触媒をまとめて配置する場合と比べ、各触媒５８、５９の小型化、及び短縮化が可能である。各触媒５８、５９の小径化により船外機１０の横幅を狭くすることが可能になり、各触媒５８、５９の短縮化により、第１及び第２排気管５５、５７が上方に長くなって船外機１０が上方に大型化する事態を避けることも可能である。
船舶によっては、この種の船外機を複数台セットすることがある。船外機の操舵は、全ての船外機、或いは一部の船外機を左右に振って実施するため、船外機の横幅が大きくなるほど、隣の船外機と干渉する可能性が高くなる。したがって、船外機の横幅が大きくなると、船舶の幅によっては必要台数の船外機をセットできなくなる。本構成の船外機１０の横幅の増大を抑えることができるので、船舶に複数台の船外機をセットする場合に好適である。

触媒の早期活性化の観点からは、第１排気管５５に第１触媒５８を配置しているので、高温の排気ガスで第１触媒５８を速やかに活性化温度まで温度上昇させることができ、早期活性化に有利である。第１触媒５８の耐久性を考慮すると、排気マニホールド５２直後に第１触媒５８を配置する場合と比べ、第１排気管５５の上下中央位置ＨＣ１よりも高所寄りにオフセットした位置に配置することが好ましい。
第２触媒５９についても、第１排気管５５の上下中央位置ＨＣ１よりも高所寄りにオフセットした位置に配置しているので、第２触媒５９の被水対策に有効である。
また、本構成では、第１及び第２触媒５８、５９の少なくとも一部が水平方向に重なる高さに配置されるので、排気管５３の上方への大型化を抑制しながら、第１及び第２触媒５８、５９を相対的に高い位置に配置できる。
このように、本構成では、触媒等の被水対策、船外機１０のスリム化及び触媒の早期活性化の観点から合理的な触媒レイアウトを実現している。

図３に示すように、第１排気管５５、屈曲管５６及び第２排気管５７には、ウォータ−ジャケット６３が設けられている。ウォータ−ジャケット６３は、船外機１０が有する不図示のウォータポンプによって吐出される周囲の水（エンジンの冷却水でもよい）が供給される冷却水通路である。これによって、各排気管５５、５６、５７や各触媒５８、５９の過度の温度上昇を抑制でき、適正温度範囲内に調整し易くなる。
なお、ウォータ−ジャケット６３は、第１排気管５５、屈曲管５６及び第２排気管５７の全てに設ける態様に限定されず、一部だけに設けるようにしてもよい。一部だけにウォータ−ジャケット６３を設けた場合、その箇所を集中的に冷却できるだけでなく、排気管５５、５６、５７そのものの熱伝導性により、その周囲も冷却できる。

ウォータ−ジャケット６３を設ける場合、少なくとも屈曲管５６の全体又は一部に設けるようにすれば、ウォータ−ジャケット６３を基準にして上流側及び下流側を冷却でき、第１及び第２触媒５８、５９の両方を効率良く温度調整できる。

制御部７１は、マイクロコンピュータ等で構成され、エンジン２３を含む船外機１０の各部を中枢的に制御する。この制御部７１は、スロットル量及びエンジン回転数等に合わせて燃料噴射量を制御する通常のエンジン制御を行うと共に、このエンジン制御の際に、燃料噴射量等を適宜に調整することによって、燃料と空気の混合比である空燃比をリーン側等に制御するリーン燃焼制御を行う機能を有している。
図３に示すように、排気管５３には、第１触媒５８の上流の排気ガス中の酸素濃度を検出する第１センサ７５と、第１触媒５８と第２触媒５９の間の排気ガス中の酸素濃度を検出する第２センサ７６と、第２触媒５９の下流の排気ガス中の酸素濃度を検出する第３センサ７７とが設けられている。これら第１〜第３センサ７５、７６、７７には、例えばＬＡＦセンサ又はＯ_２センサが使用される。

制御部７１は、第１〜第３センサ７５、７６、７７の検出結果に基づいて第１及び第２触媒５９のそれぞれの排気浄化状態を特定可能な情報を取得する。より具体的には、制御部７１は、第１及び第２センサ７５、７６によって検出される酸素濃度の差等に基づいて、公知の手法により第１触媒５８通過後の浄化率を求める。さらに、制御部７１は、第２及び第３センサ７６、７７によって検出される酸素濃度の差等に基づいて、公知の手法により第２触媒５９通過後の浄化率を求める。
制御部７１は、燃費の向上等を目的としてエンジン負荷が少ない状況等の場合に、空燃比を理論空燃比よりもリーン側にしたリーン燃焼制御を行う。リーン燃焼が長時間継続した場合、第２触媒５９（本実施形態ではＮＯｘ吸蔵還元触媒）のＮＯｘ吸着量が飽和吸着量に達するおそれがある。

そこで、本実施形態の制御部７１は、少なくともリーン燃焼制御を行っている場合に、第２及び第３センサ７６、７７の検出結果から得られる浄化率に基づいて、第２触媒５９の吸着量が飽和状態に近い状態か否かを判定する。つまり、本実施形態において、第２及び第３センサ７６、７７は、第２触媒５９の吸着量が飽和状態に近い状態か否かを特定可能な情報を検出するセンサとして機能している。
なお、第２触媒５９の吸着量が飽和状態に近い状態か否かを検出可能にするセンサは、ＬＡＦセンサ又はＯ_２センサに限定されず、ＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサでもよい。

第２触媒５９の吸着量が飽和状態に近い状態と判定すると、制御部７１は、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に切り替える制御（以下、リッチスパイク運転と言う）を行う。リッチ側に切り替えることで、第２触媒５９に吸蔵されたＮＯｘがＨＣと反応し、ＮＯｘの還元反応を促すことができる。
このリッチスパイク運転を開始した後、制御部７１は、第１センサ７５及び／又は第２センサ７６の検出結果に基づいて第２触媒５９に流入する排気ガスの空燃比が十分にリッチになり、かつ、その状態が、ＮＯｘの還元を十分に行う事が可能な所定時間が経過したか否かを判定する。そして、所定時間が経過したと判定すると、制御部７１は、リッチスパイク運転を停止し、リーン燃焼制御に復帰する。以上の制御により、第２触媒５９の吸着量が飽和状態になる事態を回避でき、排気ガスを継続して浄化可能になる。

以上説明したように、本実施形態の排気管５３は、排気マニホールド５２の側方を上方に延びる第１排気管５５内に第１触媒５８が設けられ、かつ、第１排気管５５から延びる屈曲管５６から下方に延びると共に第１排気管５５に隣接する第２排気管５７内に第２触媒５９が設けられ、第２触媒５９は、第１排気管５５の上下中央位置ＨＣ１よりも高所寄りにオフセットした位置に配置された構成を備えている。
この構成によれば、複数の第１及び第２触媒５８、５９を、屈曲管５６に対して上流及び下流に位置する第１及び第２排気管５５、５７に振り分け配置できる。これにより、触媒の配置及びサイズ等の自由度が向上し、船外機１０への触媒配置、及び高い排気浄化性能の確保が容易になると共に船外機１０の小型化も可能でなる。しかも、第１触媒５８で触媒全体が有効利用されない場合（例えば、第１触媒５８が過度に高温になった場合）が生じても、第１触媒５８と距離を空けた位置で、浄化率の低い排気ガスが第２触媒５９を通過することで、トータルの浄化率を向上させることができる。

また、第１触媒５８を上流側の高温排気ガスで温度上昇でき、第２触媒５９を、第１触媒５８を通過した直後の排気ガスで温度上昇できるので、第１及び第２触媒５８、５９の早期活性化に有利となる。さらに、第１触媒５８から排気管出口までの距離、及び第２触媒５９の水面からの高さを効率良く確保できるので、第１及び第２触媒５８、５９の被水防止に有利である。これらにより、触媒の配置に関する制約を低減すると共に、触媒の早期活性化と長期性能維持とを両立可能になる。

また、第１及び第２触媒５８、５９は、第１排気管５５の上下中央位置ＨＣ１よりも高所寄りにオフセットした位置であり、かつ、両触媒５８、５９の少なくとも一部が水平方向に重なる高さに配置されるので、第１及び第２排気管５５、５７の上方への大型化を抑制しながら、第１及び第２触媒５８、５９を相対的に高い位置に配置でき、第１及び第２触媒５８、５９の被水対策に有効である。

また、第１排気管５５は、排気マニホールド５２に隣接すると共に、排気マニホールド５２に沿って上方に延びるので、排気直後の排気ガスの熱で相対的に高温となる排気マニホールド５２の熱を効率良く利用して第１触媒５８を温度上昇させることができる。
また、第２排気管５７は、第１排気管５５に隣接する。これらにより、排気管５３全体をコンパクト化し易くなり、船外機１０の小型化に有効である。

また、第１排気管５５と第１触媒５８との間、及び、第２排気管５７と第２触媒５９との間に排気ガスが通過可能な隙間Ｓ２、Ｓ４が設けられるので、排気抵抗を低減し易くなる。なお、排気抵抗を適正範囲内に調整できる場合、隙間Ｓ２、Ｓ４のいずれかを設けないようにしてもよい。
さらに、排気管５３のうち、少なくとも屈曲管５６にウォータージャケット６３が設けられるので、各排気管５５、５６、５７、第１触媒５８及び第２触媒５９の過度の温度上昇を抑制し易くなる。なお、各排気管５５、５６、５７、第１触媒５８及び第２触媒５９の温度を適正範囲内にできる場合は、ウォータージャケット６３を設けないようにしてもよい。

また、第２触媒５９を、第１触媒５８に対し、触媒材料、及び、触媒材料を担持する担体の少なくともいずれかが異なる簡易型にすることで、コスト低減に有利となる。この場合、第１触媒５８を三元触媒とし、第２触媒５９を窒素酸化物だけを除去する触媒にすることによって、空燃比を理論空燃比よりもリーン側にしたリーン燃焼の場合に、三元触媒でＣＯ、ＨＣを十分に除去しながら、三元触媒では十分に除去されなかったＮＯｘを第２触媒５９で十分に除去し易くなる。

また、第２触媒５９を、窒素酸化物を吸着する吸着型にした場合、制御部７１が、第２及び第３センサ７６、７７によって検出される情報に基づいて、第２触媒５９の吸着量が飽和状態に近い状態と判定すると、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御して、第２触媒５９に吸着された窒素酸化物の還元反応を促すので、第２触媒５９の吸着量が飽和状態になる事態を回避できる。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態の船外機１０の排気系部品５１の構造を模式的に示した図である。なお、第１実施形態と同様の構成は同一の符号を付して示し、重複説明は省略する。
第２実施形態は、第１触媒５８の上流端に相当する下端５８Ｌが、第１排気管５５の下端位置Ｈ１に可及的に寄せて配置され、第２触媒５９の上流端に相当する上端５９Ｈが、第２排気管５７の上端位置（本実施形態では第１排気管５７Ｍの上端位置Ｈ２と同じ高さ）に可及的に寄せて配置される点が第１実施形態と異なる。換言すると、第１触媒５８の下端５８Ｌを第２触媒５９よりも低い位置となり、かつ、第１触媒５８と第２触媒５９との高低差が最大となるようにしている。

この構成によれば、第１触媒５８が排気マニホールド５２の排気出口に可及的に近接するので、より高温の排気ガスによって第１触媒５８を温度上昇させることができ、第１触媒５８の排気浄化効率を優先することができる。また、第２触媒５９を水面より可及的に高い位置に配置できるので、第２触媒５９の被水防止効果を向上できる。
さらに、第１触媒５８と第２触媒５９との離間距離を長くできるので、第１触媒５８で触媒全体が有効利用されない場合（例えば、第１触媒５８が過度に高温になった場合）が生じても、第２触媒５９によってトータルの浄化率を確保し易くなる。

なお、図４の例では、第２触媒５９の下端５９Ｌを、第１触媒５８の上端５８Ｈよりも上方に配置する場合を示したが、これに限定されない。例えば、第１及び第２排気管５５、５７の上方への大型化を抑制する範囲内で、第１及び第２触媒５８、５９の位置を微調整してもよく、図５に示すように、第２触媒５９の下端５９Ｌを、第１触媒５８の上端５８Ｈよりも下方に配置することで、第１及び第２触媒５８、５９が少なくとも一部水平方向に互いに重なるようにしてもよい。

上述の実施形態は、あくまでも本発明の一実施の態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
例えば、上述の実施形態ではエンジン２３がガソリンエンジンの場合を説明したが、ディーゼルエンジン等の排気浄化が必要なエンジンでもよい。第１及び第２触媒５８、５９はエンジン２３に応じて適切な触媒を選択すればよく、例えば、ディーゼルエンジンの場合には、ＳＣＲ（Selection Catalyst Reduction）触媒、又はＳｏｏｔ（Soot catalyst）触媒といったディーゼルエンジンに適した触媒を使用すればよい。
また、図１等に示す船外機１０に本発明を適用する場合を説明したが、本発明を公知の他の船外機に適用してもよい。この場合、排気系部品５１を構成する排気マニホールド５２、及び排気管５３等の形状、及び位置は、エンジン２３及びエンジン２３周囲の空くスペースの位置等に応じて適宜に変更すればよい。

１０船外機
１２船外機本体
１６取付部
２３エンジン
２４エンジンカバー
４１吸気系部品
５１排気系部品
５２排気マニホールド
５３排気管
５５第１排気管
５６屈曲管
５７第２排気管
５８第１触媒
５９第２触媒
６３ウォータージャケット
７１制御部
７５、７６、７７第１〜第３センサ
ＨＣ１第１排気管の上下中央位置
Ｓ１〜Ｓ４隙間

Claims

水面よりも高い位置にエンジンを備え、前記エンジンに設けられ、前記エンジンからの排気ガスを集合させる排気マニホールドと、前記排気マニホールドから延びる排気管とを有する船外機において、
前記排気管は、前記排気マニホールドの側方を上方に延びる第１排気管と、前記第１排気管から延びて下方に屈曲する屈曲管と、前記屈曲管から下方に延びると共に前記第１排気管に隣接する第２排気管とを有し、
前記第１排気管内に、排気浄化用の第１触媒が設けられると共に、前記第２排気管内に、排気浄化用の第２触媒が設けられ、
前記第２触媒は、前記第１排気管の上下中央位置よりも高所寄りにオフセットした位置に配置されていることを特徴とする船外機。
前記第１及び第２触媒は、前記第１排気管の上下中央位置よりも高所寄りにオフセットした位置であり、かつ、両触媒の少なくとも一部が水平方向に重なる高さに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の船外機。
前記第１触媒の下端は、前記第２触媒よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の船外機。
前記第１及び第２触媒は、両触媒の少なくとも一部が水平方向に重なる高さに位置することを特徴とする請求項３に記載の船外機。
前記第１排気管は、前記排気マニホールドに隣接すると共に、前記排気マニホールドに沿って上方に延びることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の船外機。
前記第２排気管は、前記第１排気管に隣接されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の船外機。
前記第２排気管は、前記第１排気管を挟んで前記排気マニホールドの反対側に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の船外機。
前記第１排気管と前記第１触媒との間、及び、前記第２排気管と前記第２触媒との間の少なくともいずれかに、排気ガスが通過可能な隙間が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の船外機。
前記排気管のうち、少なくとも前記屈曲管にウォータージャケットが設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の船外機。
前記第２触媒は、前記第１触媒に対し、触媒材料、及び、前記触媒材料を担持する担体の少なくともいずれかが異なる簡易型であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の船外機。
前記第１触媒は三元触媒であり、前記第２触媒は窒素酸化物だけを除去する触媒であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の船外機。
前記第２触媒は、窒素酸化物を吸着する吸着型であり、
前記エンジンに供給する混合気の空燃比を制御可能な制御部と、
前記第２触媒の吸着量が飽和状態に近い状態か否かを特定可能な情報を検出するセンサとを備え、
前記制御部は、前記空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御している場合に、前記センサによって検出される情報に基づいて、前記第２触媒の吸着量が飽和状態に近い状態と判定すると、前記空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御して、前記第２触媒に吸着された窒素酸化物の還元反応を促すことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の船外機。