WO2020166154A1 - 船外機 - Google Patents

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WO2020166154A1
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exhaust gas
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outboard motor
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黒田　達也
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Honda Motor Co Ltd
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    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1621—Catalyst conversion efficiency

Definitions

  • the present invention relates to an outboard motor.
  • a technique for purifying NOx As a technique for purifying NOx, a technique for reducing and purifying NOx by blowing urea aqueous solution or ammonia (NH3) into the exhaust gas passage and chemically reacting NOx and NH3 using a catalyst has been put into practical use. .. Further, there is also known a technique in which, before reducing and purifying NOx, nitric oxide (NO) in the exhaust gas is once oxidized to nitrogen dioxide (NO2) to improve the reducing and purifying efficiency of NOx.
  • NO nitric oxide
  • NO2 nitrogen dioxide
  • the exhaust gas when exhaust gas is purified using a catalyst, it is preferable that the exhaust gas is oxidized and reduced at a predetermined air-fuel ratio.
  • a change with time of CO or HC oxidation rate and NO oxidation rate of an exhaust gas oxidation catalyst is measured, and the CO or HC oxidation rate with time is measured.
  • S sulfur
  • an object of the present invention is to provide an outboard motor capable of performing efficient combustion of an engine by controlling combustion of the engine according to a purification rate by a catalyst.
  • the present invention performs at least one catalyst provided in an exhaust passage of an engine, exhaust gas sensors installed on the upstream side and the downstream side of the catalyst, and combustion control of the engine.
  • a control unit the control unit calculates a purification rate of the exhaust gas based on a detection value by the exhaust gas sensor, and performs combustion control of the engine so that the purification rate of the exhaust gas becomes appropriate. Characterize.
  • a second catalyst is installed downstream of the exhaust gas sensor installed on the downstream side.
  • the control unit controls the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst detected by the exhaust gas sensor installed on the downstream side, the O2 amount of the proper rich side measured in advance, and the proper lean amount.
  • the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst is out of the range of the proper rich O2 amount and the proper lean O2 amount, the O2 amount is rich.
  • the combustion control of the engine is performed by correcting the air-fuel ratio so that it falls within the range of the O2 amount on the side and the O2 amount on the lean side.
  • control unit determines that the catalyst is abnormal when the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst detected by the exhaust gas sensor installed on the downstream side is abnormal. It is characterized by
  • the exhaust gas sensor is either an air-fuel ratio sensor or an O2 sensor.
  • the catalyst is a ceramic type catalyst
  • the second catalyst is a metal type catalyst
  • the particulate filter is arranged on the downstream side of the second catalyst. It should be noted that this specification includes all the contents of Japanese Patent Application/Japanese Patent Application No. 2019-023594 filed on February 13, 2019.
  • the catalyst carrying amount of a 2nd catalyst can be appropriately determined based on the purification rate of the 2nd catalyst judged by the control part, and the optimization of the amount of precious metals used for a 2nd catalyst can be performed. As a result, it is possible to reduce the cost by reducing the amount of precious metal. Further, since the purification rates of the catalyst and the second catalyst can be properly determined, the catalyst and the second catalyst can be made to have the necessary minimum capacities, and the catalyst and the second catalyst can be downsized. ..
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional side view of essential parts of an outboard motor according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an outline of an exhaust structure of the engine.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional side view of a main part of an outboard motor 10 according to this embodiment.
  • the terms “front, rear, left and right” are based on a state in which the boat B to which the outboard motor 10 is attached is viewed in plan.
  • the outboard motor 10 includes a casing C.
  • the casing C includes a mount case 1, an extension case 2 coupled to a lower end surface of the mount case 1, and a lower portion of the extension case 2. And a gear case 3 coupled to the end face.
  • a multi-cylinder engine E is mounted on the upper end surface of the mount case 1 with the crankshaft 4 vertically placed.
  • the outboard motor 10 is provided with a pair of left and right upper arms 12 that support the mount case 1 via the upper mount rubber 11, and a pair of left and right lower arms 14 that support the extension case 2 via the lower mount rubber 13.
  • a swivel shaft 15 is connected between the upper arm 12 and the lower arm 14.
  • a swivel case 16 that rotatably supports the swivel shaft 15 is supported by a stern bracket 17 attached to the transom Ba of the ship B so as to be vertically swingable via a horizontal tilt shaft 18.
  • An annular under cover (not shown) made of synthetic resin is fixed to the mount case 1.
  • the under cover covers the periphery of the section from the lower part of the engine E to the upper part of the extension case 2, and an engine hood 21 that covers the engine E from above is detachably attached to the upper end of the under cover.
  • the engine hood 21 and the undercover define an engine room 23 that houses the engine E.
  • An air intake port 24 to the engine room 23 is provided above the engine hood 21.
  • the drive shaft 6 is connected to the lower end of the crank shaft 4 together with the flywheel 5.
  • the drive shaft 6 extends downward inside the extension case 2, and its lower end is connected to a horizontal propeller shaft 8 through a forward/reverse switching mechanism 7 provided inside the gear case 3, and the rear of the propeller shaft 8 is connected to the propeller shaft 8.
  • the propeller 9 is fixed to the end.
  • the engine E has a crankcase 25 supporting the vertically mounted crankshaft 4, a cylinder block 26 extending rearward from the crankcase 25, and a cylinder head 27 joined to the rear end of the cylinder block 26.
  • the lower surface of the crankcase 25 is bolted to the mount case 1.
  • the cylinder block 26 includes a plurality of cylinders 28 arranged vertically.
  • the lower part of the gear case 3 is provided with a water intake 30 that opens on one side to take in external water.
  • the external water taken in through the water intake 30 is pumped as cooling water to the engine E by the water pump 32 to cool each part of the engine E.
  • the cooling water that has finished cooling the engine E is discharged to the extension case 2 and is discharged to the outside through the discharge hole 33 formed in the boss of the propeller shaft 8.
  • An oil pan 35 arranged at the center of the upper part of the extension case 2 is coupled to the lower surface of the mount case 1, and the oil pan 35 stores the lubricating oil supplied to each part of the engine E.
  • the cylinder head 27 rotatably supports left and right camshafts 36 for valve operation parallel to the crankshaft 4, and a belt-type timing mechanism for driving the camshafts 36 from the crankshaft 4 at a predetermined reduction ratio.
  • a transmission device 37 is arranged above the cylinder block 26.
  • the cylinder head 27 is provided with an exhaust manifold 39 that communicates with a plurality of exhaust ports, and an exhaust outlet 39A that opens at the lower end of the exhaust manifold 39 communicates with a tubular exhaust passage 40 that extends to the lower surface of the mount case 1.
  • the exhaust passage 40 is joined to an exhaust guide 41, which is connected to the oil pan 35 in the extension case 2, on the lower surface of the mount case 1.
  • a connecting flange 45 formed at the upper end of the exhaust pipe 44 is flange-connected to the lower end of the exhaust guide 41 by a bolt 46.
  • the exhaust pipe 44 extends downward inside the extension case 2, an exhaust port 47 of a lower end portion 44A thereof opens in the casing C, and exhaust gas of the engine E is exhausted in the casing C. Below the height of the exhaust port 47 of the lower end portion 44A, the waterline W when the vessel B normally travels is located.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an outline of an exhaust structure of the engine.
  • the engine E is a multi-cylinder gasoline engine E, and the engine E has a cylinder head 27 of the engine E to which a box-shaped exhaust manifold 39 is connected.
  • An exhaust pipe 44 is connected below the exhaust manifold 39.
  • a connecting portion 50 extending downward is provided at the lower end of the exhaust manifold 39, and a flange 51 is provided at the lower end portion of the connecting portion 50.
  • the connecting flange 45 of the exhaust pipe 44 is connected to the flange 51 of the connecting portion 50, so that the exhaust pipe 44 is connected to the lower end of the exhaust manifold 39.
  • the exhaust manifold 39 and the exhaust pipe 44 constitute an exhaust passage.
  • the catalyst 60 is installed inside the connecting portion 50 of the exhaust manifold 39. Further, in the present embodiment, the second catalyst 61 is installed inside the exhaust pipe 44.
  • the catalyst 60 and the second catalyst 61 are three-way catalysts that remove harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitric oxide (NOx) in the exhaust gas by oxidation and reduction reactions. It has a honeycomb catalyst structure in which a porous honeycomb structure is coated with a catalyst component such as platinum, palladium or rhodium. Note that the honeycomb catalyst structure is not limited to this, and a simple type such as a plate catalyst structure in which a catalyst component is supported on a plate material may be used.
  • the catalyst 60 uses a ceramic type catalyst to increase the purification rate
  • the second catalyst 61 installed in the exhaust pipe 44 uses a metal type catalyst for reducing exhaust gas pressure loss and cost. This makes it possible to achieve a comprehensive balance between exhaust pressure loss and cost.
  • a metal type catalyst may be used for the catalyst 60 and a ceramic type catalyst may be used for the second catalyst 61 as long as it is possible to achieve a comprehensive balance between the pressure loss of exhaust gas and the cost.
  • the outboard motor 10 also includes a control unit 70.
  • the control unit 70 is configured by a microcomputer or the like, and centrally controls each unit of the outboard motor 10 including the engine E23.
  • the control unit 70 performs normal control of the engine E that controls the fuel injection amount according to the throttle amount, the rotation speed of the engine E, and the like, and adjusts the fuel injection amount and the like appropriately during the control of the engine E.
  • it has a function of performing lean combustion control for controlling the air-fuel ratio, which is the mixture ratio of fuel and air, to the lean side or the like.
  • an air-fuel ratio sensor 71 as an exhaust gas sensor for detecting the air-fuel ratio of exhaust gas inside the exhaust manifold 39 is provided above the exhaust manifold 39.
  • the air-fuel ratio sensor 71 detects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the cylinder head 27.
  • an O2 sensor for detecting the amount of O2 or a NOx sensor for detecting the concentration of NOx may be used.
  • An O 2 sensor 72 as an exhaust gas sensor is provided between the catalyst 60 installed in the connecting portion 50 of the exhaust manifold 39 and the second catalyst installed in the exhaust pipe 44. The O2 sensor 72 detects the amount of O2 contained in the exhaust gas.
  • the control unit 70 acquires information capable of specifying the exhaust purification states of the catalyst 60 and the second catalyst 61 based on the detection results of the air-fuel ratio sensor 71 and the O2 sensor 72. More specifically, the control unit 70 obtains the purification rate after passing through the catalyst 60 by a known method based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 71 and the O2 amount detected by the O2 sensor 72. .. Based on the purification rate of the exhaust gas after passing through the catalyst 60, the control unit 70 determines the amount of purification by the second catalyst 61, and the exhaust gas after passing through the second catalyst 61 becomes appropriate. Determine whether or not.
  • the catalyst loading amount of the second catalyst 61 can be appropriately determined based on the purification rate of the second catalyst 61 determined by the control unit 70, and the amount of the noble metal used in the second catalyst 61 can be optimized. Therefore, the cost can be reduced by reducing the amount of precious metal. Further, since the purification rate by the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be appropriately determined, the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be made to have the necessary minimum capacity, and the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be made compact. Can be promoted.
  • control unit 70 compares the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst 60 detected by the O2 sensor 72, with an appropriate rich-side O2 amount and an appropriate lean-side O2 amount measured in advance, It is determined whether or not the amount of O2 after the catalyst 60 is within a proper range. Then, when the detected O2 amount after passing through the catalyst 60 is out of the range of the proper rich side O2 amount and the proper lean side O2 amount, the control unit 70 determines that the O2 amount is the rich side O2 amount.
  • the combustion control of the engine E is performed by correcting the air-fuel ratio so as to fall within the range of the amount and the O2 amount on the lean side. In this way, the air-fuel ratio of the engine E can be accurately maintained by comparing the purification rate of the exhaust gas with the appropriate amount of O2.
  • control unit 70 is configured to detect the O2 amount of the exhaust gas, and if the O2 amount is abnormal, for example, determine that the catalyst 60 due to aged deterioration is abnormal (failure, deterioration, etc.). Has been done.
  • the control unit 70 may be provided with, for example, a unit that notifies the operator of the ship. As a result, it is possible to prevent the exhaust gas emission control violation of the exhaust gas due to the abnormality of the catalyst 60, and it is also possible to protect the engine E.
  • a particulate filter 65 is arranged on the exhaust pipe 44 downstream of the second catalyst 61, that is, in the vicinity of the exhaust port 47.
  • the particulate filter 65 can remove particulates contained in the exhaust gas that has passed through the catalyst 60 and the second catalyst 61. This makes it possible to comply with PM regulations and PN regulations.
  • the control unit 70 determines the purification rate of the exhaust gas after passing through the catalyst 60 based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 71 and the O2 amount detected by the O2 sensor 72. Then, the control unit 70 determines, based on the purification rate of the exhaust gas after passing through the catalyst 60, how much the purification amount by the second catalyst 61 is, the exhaust gas after passing through the second catalyst 61 is appropriate. Or not. As a result, the catalyst loading amount of the second catalyst 61 can be appropriately determined based on the purification rate of the second catalyst 61 determined by the control unit 70, and the amount of the noble metal used in the second catalyst 61 can be optimized. It is possible to reduce the cost by reducing the amount of precious metal. Further, since the purification rate by the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be appropriately determined, the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be made to have the necessary minimum capacity, and the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be made compact. Can be promoted.
  • control unit 70 compares the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst 60 detected by the O2 sensor 72, with an appropriate rich-side O2 amount and an appropriate lean-side O2 amount measured in advance, It is determined whether or not the amount of O2 after the catalyst 60 is within a proper range. Then, when the detected O2 amount after passing through the catalyst 60 is out of the range of the proper rich side O2 amount and the proper lean side O2 amount, the control unit 70 determines that the O2 amount is the rich side O2 amount.
  • the combustion control of the engine E is performed by correcting the air-fuel ratio so as to fall within the range of the amount and the O2 amount on the lean side. In this way, the air-fuel ratio of the engine E can be accurately maintained by comparing the purification rate of the exhaust gas with the appropriate amount of O2.
  • control unit 70 detects the amount of O2 in the exhaust gas, and when the amount of O2 is equal to or more than the above, determines that the catalyst 60 is abnormal due to aged deterioration, for example. As a result, it is possible to prevent the exhaust gas emission control violation of the exhaust gas due to the abnormality of the catalyst 60, and it is also possible to protect the engine E.
  • the catalyst 60 provided in the exhaust manifold 39 of the engine E and the second catalyst 61 provided in the exhaust pipe 44, and the upstream side and the downstream side of the catalyst 60 are installed.
  • An air-fuel ratio sensor 71, an O2 sensor 72, and a control unit 70 that controls combustion of the engine E are provided.
  • the control unit 70 calculates an exhaust gas purification rate based on a detection value of the air-fuel ratio sensor 71 or the O2 sensor 72. Then, the combustion control of the engine E is performed so that the purification rate of the exhaust gas becomes appropriate.
  • the catalyst loading amount of the second catalyst 61 can be appropriately determined based on the purification rate of the second catalyst 61 determined by the control unit 70, and the amount of the noble metal used in the second catalyst 61 can be optimized. Therefore, the cost can be reduced by reducing the amount of precious metal. Further, since the purification rate by the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be appropriately determined, the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be made to have the necessary minimum capacity, and the catalyst 60 and the second catalyst 61 can be made compact. Can be promoted.
  • the control unit 70 controls the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst 60 detected by the O2 sensor 72, the proper O2 amount of the rich side measured in advance, and the proper lean side.
  • the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst 60 is out of the range of the proper rich O2 amount and the proper lean O2 amount
  • the O2 amount is compared with the O2 amount.
  • the combustion control of the engine E is performed by correcting the air-fuel ratio so that it falls within the range of the O2 amount and the lean O2 amount. As a result, the air-fuel ratio of the engine E can be accurately maintained by comparing the O2 amount of the exhaust gas with an appropriate O2 amount.
  • control unit 70 determines that the catalyst 60 is abnormal when the O2 amount of the exhaust gas after passing through the catalyst 60 detected by the O2 sensor 72 is abnormal. As a result, it is possible to prevent the exhaust gas emission control violation of the exhaust gas due to the abnormality of the catalyst 60, and it is also possible to protect the engine E.
  • the particulate filter 65 is arranged on the downstream side of the second catalyst 61.
  • the particulate filter 65 can remove particulates contained in the exhaust gas that has passed through the catalyst 60 and the second catalyst 61. This makes it possible to comply with PM regulations and PN regulations.
  • the above embodiment is merely an embodiment of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the spirit of the present invention.
  • the engine E is a gasoline engine
  • an engine that requires exhaust gas purification such as a diesel engine
  • an appropriate catalyst 60 and the second catalyst 61 may be selected according to the engine E.
  • a catalyst suitable for a diesel engine such as a catalyst may be used.

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Abstract

触媒による浄化率に応じてエンジンの燃焼制御を行い、効率のよいエンジンの燃焼を行うことのできる船外機を提供する。　エンジンＥの排気マニホールド３９に設けられた触媒６０および排気管４４に設けられた第２触媒６１と、触媒６０の上流側および下流側に設置された空燃比センサ７１およびＯ２センサ７２と、エンジンＥの燃焼制御を行う制御部７０とを備え、制御部７０は、空燃比センサ７１またはＯ２センサ７２による検出値に基づいて排気ガスの浄化率を算出し、この排気ガスの浄化率が適正となるようにエンジンＥの燃焼制御を行う。

Description

船外機
　本発明は、船外機に関する。
　従来から、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浄化するための触媒を設置する構造が提案されている。
　一般に、エンジンにおける希薄燃料燃焼（酸素過剰雰囲気燃焼）は、排ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を多く発生させることから、それらＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの高度な触媒技術が求められている。
　ＣＯ、ＨＣを酸化浄化する技術として、従来から白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）やロジウム（Ｒｈ）等の貴金属触媒を用いて酸化する方法が知られており、ディーゼルエンジン等の排ガス浄化に適用されている。しかしながら、本手法ではＮＯｘを浄化することができないという弱点があった。
　ＮＯｘの浄化技術としては、尿素水溶液またはアンモニア（ＮＨ３）を排ガス流路内に吹き込み、触媒を利用してＮＯｘとＮＨ３とを化学反応させることで、ＮＯｘを還元浄化する技術が実用化されている。また、NOxを還元浄化する前に、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を一旦酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）にすることで、ＮＯｘの還元浄化効率が向上する技術も知られている。
　ここで、触媒を用いて排気ガスの浄化を行う場合、所定の空燃比において排気ガスの酸化、還元反応が行われていることが好ましい。
　従来、排気ガスの浄化が良好に行われているか否か判断する技術として、例えば、排ガス酸化触媒のＣＯ又はＨＣ酸化率及びＮＯ酸化率の経時変化を計測し、前記ＣＯ又はＨＣ酸化率の経時変化及びＮＯ酸化率の経時変化が、初期酸化率から低下した場合は、排ガス酸化触媒が硫黄（Ｓ）によって被毒劣化したと判定し、ＣＯ又はＨＣ酸化率の経時変化が、初期酸化率から一旦上昇した後に低下し、かつＮＯ酸化率の経時変化が、初期酸化率から一旦上昇した後に低下した場合は、排ガス酸化触媒がカルシウム（Ｃａ）及び／又はバリウム（Ｂａ）によって被毒劣化したと判定し、理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給して排ガス酸化触媒の酸化能を回復させるステップを行うようにした技術が開示されている（例えば特許文献１）。
特開２０１５－２２３５８３号公報
　しかし、前記各特許文献に記載の技術においては、排気管に複数触媒を設置し、センサで排気ガスの検出を行うものであるが、更に検出データを用いて、エンジンの燃焼を制御し、触媒の効率を向上させる技術は開示されていない。
　そこで、本発明は、触媒による浄化率に応じてエンジンの燃焼制御を行い、効率のよいエンジンの燃焼を行うことのできる船外機を提供することを目的とするものである。
　前記目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気流路に設けられた少なくとも１つの触媒と、前記触媒の上流側および下流側に設置された排気ガスセンサと、前記エンジンの燃焼制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記排気ガスセンサによる検出値に基づいて排気ガスの浄化率を算出し、この排気ガスの浄化率が適正となるように前記エンジンの燃焼制御を行うことを特徴とする。
　前記構成において、前記下流側に設置された排気ガスセンサの下流側に第２触媒を設置したことを特徴とする。
　前記構成において、前記制御部は、前記下流側に設置された排気ガスセンサにより検出された前記触媒を通過した後の排気ガスのＯ２量と、あらかじめ測定した適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量とを比較し、前記触媒を通過した後の排気ガスのＯ２量が、適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量の範囲から外れた場合に、Ｏ２量がリッチ側のＯ２量およびリーン側のＯ２量の範囲に入るように、空燃比を修正して前記エンジンの燃焼制御を行うことを特徴とする。
　前記構成において、前記制御部は、前記下流側に設置された排気ガスセンサにより検出された前記触媒を通過した後の排気ガスのＯ２量が異常である場合に、前記触媒の異常であると判断することを特徴とする。
　前記構成において、前記排気ガスセンサは、空燃比センサまたはＯ２センサのいずれかであることを特徴とする。
　前記構成において、前記触媒は、セラミック型の触媒であり、前記第２触媒は、メタル型の触媒であることを特徴とする。
　前記構成において、前記第２触媒の下流側に微粒子フィルタを配置したことを特徴とする。
　なお、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２０１９－０２３５９４号の全ての内容が含まれるものとする。
　本発明によれば、制御部により判断された第２触媒の浄化率に基づいて、第２触媒の触媒担持量を適正に決定することができ、第２触媒に用いられる貴金属量の適正化が可能となり、貴金属量低減によるコストダウンを図ることができる。また、触媒および第２触媒による浄化率を適正に判断することができるので、触媒および第２触媒を必要最小限の容量にすることができ、触媒および第２触媒の小型化を図ることができる。
図１は、本実施形態に係る船外機の要部縦断側面図である。 図２は、エンジンの排気構造の概略を示す概略構成図である。
　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。
　図１は、本実施形態に係る船外機１０の要部縦断側面図である。なお、以下の説明において、前後左右とは、船外機１０が取り付けられる船舶Ｂを平面視した状態を基準にして言うものとする。
　図１に示すように、船外機１０はケーシングＣを有し、このケーシングＣは、マウントケース１と、このマウントケース１の下端面に結合されるエクステンションケース２と、このエクステンションケース２の下端面に結合されるギヤケース３と、により構成される。マウントケース１の上端面には、多気筒のエンジンＥがクランク軸４を縦置きにして搭載される。
　船外機１０には、アッパマウントゴム１１を介してマウントケース１を支持する左右一対のアッパアーム１２と、ロアマウントゴム１３を介してエクステンションケース２を支持する左右一対のロアアーム１４とが設けられる。これらアッパアーム１２とロアアーム１４との間にスイベル軸１５が連結される。また、このスイベル軸１５を回転自在に支持するスイベルケース１６が、船舶ＢのトランサムＢａに装着されるスターンブラケット１７に水平方向のチルト軸１８を介して上下揺動可能に支持される。
　マウントケース１には、合成樹脂製で環状のアンダカバー（図示せず）が固着される。このアンダカバーは、エンジンＥの下部からエクステンションケース２の上部までの区間の周囲を覆うもので、その上端に、エンジンＥを上方から覆うエンジンフード２１が着脱可能に取り付けられる。このエンジンフード２１及びアンダカバーにより、エンジンＥを収容するエンジンルーム２３が画成される。このエンジンルーム２３への空気取り入れ口２４がエンジンフード２１の上部に設けられる。
　クランク軸４の下端には、フライホイール５と共に駆動軸６が連結される。この駆動軸６は、エクステンションケース２の内部を下方に延び、その下端はギヤケース３の内部に設けた前進後進切換機構７を介して水平方向のプロペラ軸８に接続され、このプロペラ軸８の後端にプロペラ９が固着される。
　エンジンＥは、縦置きのクランク軸４を支持するクランクケース２５と、このクランクケース２５から後方に延びるシリンダブロック２６と、このシリンダブロック２６の後端に接合されるシリンダヘッド２７とを有しており、クランクケース２５の下面がマウントケース１にボルト結合される。シリンダブロック２６は、上下に配列する複数本の気筒２８を備える。
　ギヤケース３の下部には、その一側面に開口して外部の水を取り入れる取水口３０が設けられる。この取水口３０から取り入れられた外水が水ポンプ３２によってエンジンＥに冷却水として圧送され、エンジンＥの各部を冷却する。エンジンＥを冷却し終えた冷却水は、エクステンションケース２に放出され、そしてプロペラ軸８のボスに形成される排出孔３３を通して外部に排出される。
　マウントケース１の下面には、エクステンションケース２内の上部中央に配置されるオイルパン３５が結合され、このオイルパン３５には、エンジンＥの各部に供給される潤滑オイルが貯留される。
　シリンダヘッド２７には、クランク軸４と平行な動弁用の左右それぞれのカム軸３６が回転自在に支持され、クランク軸４からこれらカム軸３６を所定の減速比をもって駆動するベルト式の調時伝動装置３７がシリンダブロック２６の上方に配設される。
　シリンダヘッド２７には、複数の排気ポートに連通する排気マニホールド３９が設けられ、この排気マニホールド３９の下端に開口する排気出口３９Ａは、マウントケース１の下面に延びる管状の排気通路４０に連通する。この排気通路４０は、マウントケース１の下面において、エクステンションケース２内のオイルパン３５に連設された排気ガイド４１に接合される。排気ガイド４１の下端部には、排気管４４の上端に形成された連結フランジ４５がボルト４６によりフランジ結合される。排気管４４は、エクステンションケース２の内部において下方に延び、その下端部４４Ａの排気口４７がケーシングＣの中で開口し、エンジンＥの排気ガスをケーシングＣ内で排出する。この下端部４４Ａの排気口４７の高さより下に、船舶Ｂの通常走航時の喫水線Ｗが位置する。
　図２は、エンジンの排気構造の概略を示す概略構成図である。
　図２に示すように、エンジンＥは、多気筒のガソリンエンジンＥであり、エンジンＥは、エンジンＥのシリンダヘッド２７には、箱型の排気マニホールド３９が連結されている。
　排気マニホールド３９の下方には、排気管４４が連結されている。排気マニホールド３９の下端には、下方に延在する連結部５０が設けられており、連結部５０の下端部には、フランジ５１が設けられている。
　連結部５０のフランジ５１には、排気管４４の連結フランジ４５が接続されており、これにより、排気マニホールド３９の下端部に排気管４４が連結されるように構成されている。これら排気マニホールド３９および排気管４４により排気流路が構成される。
　本実施形態においては、排気マニホールド３９の連結部５０の内側には、触媒６０が設置されている。
　また、本実施形態においては、排気管４４の内部には、第２触媒６１が設置されている。
　触媒６０および第２触媒６１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。
　例えば、触媒６０は、セラミック型触媒を用いて浄化率を高め、排気管４４に設置した第２触媒６１は、排気圧損低減とコスト低減のためにメタル型触媒を用いる。これにより、排気の圧損とコストとの総合的なバランスを図ることができる。
　なお、排気の圧損とコストとの総合的なバランスを図ることができるのであれば、触媒６０にメタル型触媒を用い、第２触媒６１にセラミック型触媒を用いるようにしてもよい。
　また、船外機１０は、制御部７０を備えている。制御部７０は、マイクロコンピュータ等で構成され、エンジンＥ２３を含む船外機１０の各部を中枢的に制御する。
　制御部７０は、スロットル量及びエンジンＥの回転数等に合わせて燃料噴射量を制御するエンジンＥの通常制御を行うと共に、このエンジンＥの制御の際に、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。
　本実施形態においては、排気マニホールド３９の上部には、排気マニホールド３９の内部における排気ガスの空燃比を検出するための排気ガスセンサとしての空燃比センサ７１が設けられている。空燃比センサ７１は、シリンダヘッド２７から排出される排気ガスの空燃比を検出するものである。なお、排気ガスセンサとして、空燃比センサ７１を用いた場合の例を示しているが、これに限定されるものではなく、Ｏ２量を検出するＯ２センサあるいはＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサを用いるようにしてもよい。
　排気マニホールド３９の連結部５０に設置される触媒６０と、排気管４４に設置される第２の触媒との間には、排気ガスセンサとしてのＯ２センサ７２が設けられている。Ｏ２センサ７２は、排気ガスに含まれるＯ２量を検出するものである。
　制御部７０は、空燃比センサ７１およびＯ２センサ７２の検出結果に基づいて、触媒６０および第２触媒６１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７０は、空燃比センサ７１により検出される空燃比およびＯ２センサ７２により検出されるＯ２量に基づいて、公知の手法により触媒６０を通過した後の浄化率を求める。
　制御部７０は、触媒６０を通過した後の排気ガスの浄化率に基づいて、第２触媒６１による浄化量がどの程度行われれば、第２触媒６１を通過した後の排気ガスが適正となるか否かを判断する。
　これにより、制御部７０により判断された第２触媒６１の浄化率に基づいて、第２触媒６１の触媒担持量を適正に決定することができ、第２触媒６１に用いられる貴金属量の適正化が可能となり、貴金属量低減によるコストダウンを図ることができる。
　また、触媒６０および第２触媒６１による浄化率を適正に判断することができるので、触媒６０および第２触媒６１を必要最小限の容量にすることができ、触媒６０および第２触媒６１の小型化を図ることができる。
　また、制御部７０は、Ｏ２センサ７２により検出された触媒６０を通過した後の排気ガスのＯ２量と、あらかじめ測定した適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量と比較し、触媒６０後のＯ２量が適正な範囲にあるか否かを判断する。
　そして、制御部７０は、検出した触媒６０を通過した後のＯ２量が、適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量の範囲から外れた場合に、Ｏ２量がリッチ側のＯ２量およびリーン側のＯ２量の範囲に入るように、空燃比を修正してエンジンＥの燃焼制御を行うように構成されている。
　このように排気ガスの浄化率を、適正なＯ２量と比較することで、エンジンＥの空燃比を精度よく保持することができる。
　また、制御部７０は、排気ガスのＯ２量を検出して、このＯ２量が異常である場合に、例えば、経年劣化による触媒６０が異常（故障、劣化など）であると判断するように構成されている。
　そして、制御部７０は、触媒６０が異常であると判断した場合に、例えば、船舶の操縦者に報知する手段を設けるようにしてもよい。これにより、触媒６０の異常による排気ガスの排ガス規制違反を防止することができ、エンジンＥを保護することも可能となる。
　また、排気管４４の第２触媒６１の下流側、すなわち、排気口４７の近傍には、微粒子フィルタ６５が配置されている。微粒子フィルタ６５により触媒６０および第２触媒６１を通過した排気ガスに含まれる微粒子を除去することができる。これにより、ＰＭ規制およびＰＮ規制に対応することができる。
　次に、本実施形態の作用について説明する。
　本実施形態においては、エンジンＥを駆動することにより、エンジンＥの駆動力は、クランク軸４、駆動軸６を介してプロペラ軸８に伝達され、これにより、プロペラ９を回転させて船舶の前進または後進が行われる。
　エンジンＥのシリンダヘッドから排出される排気は、排気マニホールド３９から排気管４４に送られる。
　そして、触媒６０および第２触媒６１により、排気ガス中の有害成分を酸化、還元反応によって除去し、排気管４４の排気口４７を介してエクステンションケース２に排出された後、プロペラ９部分から水中に排気される。
　また、本実施形態においては、制御部７０は、空燃比センサ７１により検出される空燃比およびＯ２センサ７２により検出されるＯ２量に基づいて、触媒６０を通過した後の排気ガスの浄化率を求め、制御部７０は、触媒６０を通過した後の排気ガスの浄化率に基づいて、第２触媒６１による浄化量がどの程度行われれば、第２触媒６１を通過した後の排気ガスが適正となるか否かを判断する。
　これにより、制御部７０により判断された第２触媒６１の浄化率に基づいて、第２触媒６１の触媒担持量を適正に決定することができ、第２触媒６１に用いられる貴金属量の適正化が可能となり、貴金属量低減によるコストダウンを図ることができる。
　また、触媒６０および第２触媒６１による浄化率を適正に判断することができるので、触媒６０および第２触媒６１を必要最小限の容量にすることができ、触媒６０および第２触媒６１の小型化を図ることができる。
　また、制御部７０は、Ｏ２センサ７２により検出された触媒６０を通過した後の排気ガスのＯ２量と、あらかじめ測定した適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量と比較し、触媒６０後のＯ２量が適正な範囲にあるか否かを判断する。
　そして、制御部７０は、検出した触媒６０を通過した後のＯ２量が、適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量の範囲から外れた場合に、Ｏ２量がリッチ側のＯ２量およびリーン側のＯ２量の範囲に入るように、空燃比を修正してエンジンＥの燃焼制御を行う。
　このように排気ガスの浄化率を、適正なＯ２量と比較することで、エンジンＥの空燃比を精度よく保持することができる。
　また、制御部７０は、排気ガスのＯ２量を検出して、このＯ２量が以上である場合に、例えば、経年劣化による触媒６０が異常であると判断する。
　これにより、触媒６０の異常による排気ガスの排ガス規制違反を防止することができ、エンジンＥを保護することも可能となる。
　以上説明したように、本実施形態においては、エンジンＥの排気マニホールド３９に設けられた触媒６０および排気管４４に設けられた第２触媒６１と、触媒６０の上流側および下流側に設置された空燃比センサ７１およびＯ２センサ７２と、エンジンＥの燃焼制御を行う制御部７０とを備え、制御部７０は、空燃比センサ７１またはＯ２センサ７２による検出値に基づいて排気ガスの浄化率を算出し、この排気ガスの浄化率が適正となるようにエンジンＥの燃焼制御を行う。
　これにより、制御部７０により判断された第２触媒６１の浄化率に基づいて、第２触媒６１の触媒担持量を適正に決定することができ、第２触媒６１に用いられる貴金属量の適正化が可能となり、貴金属量低減によるコストダウンを図ることができる。また、触媒６０および第２触媒６１による浄化率を適正に判断することができるので、触媒６０および第２触媒６１を必要最小限の容量にすることができ、触媒６０および第２触媒６１の小型化を図ることができる。
　また、本実施形態においては、制御部７０は、Ｏ２センサ７２により検出された触媒６０を通過した後の排気ガスのＯ２量と、あらかじめ測定した適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量とを比較し、触媒６０を通過した後の排気ガスのＯ２量が、適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量の範囲から外れた場合に、Ｏ２量がリッチ側のＯ２量およびリーン側のＯ２量の範囲に入るように、空燃比を修正してエンジンＥの燃焼制御を行う。
　これにより、排気ガスのＯ２量を、適正なＯ２量と比較することで、エンジンＥの空燃比を精度よく保持することができる。
　また、本実施形態においては、制御部７０は、Ｏ２センサ７２により検出された触媒６０を通過した後の排気ガスのＯ２量が異常である場合に、触媒６０の異常であると判断する。
　これにより、触媒６０の異常による排気ガスの排ガス規制違反を防止することができ、エンジンＥを保護することも可能となる。
　また、本実施形態においては、第２触媒６１の下流側に微粒子フィルタ６５を配置した。
　これにより、微粒子フィルタ６５により触媒６０および第２触媒６１を通過した排気ガスに含まれる微粒子を除去することができる。これにより、ＰＭ規制およびＰＮ規制に対応することができる。
　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Ｅ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。触媒６０および第２触媒６１はエンジンＥに応じて適切な触媒６０および第２触媒６１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。
　１０　船外機
　２７　シリンダヘッド
　３９　排気マニホールド
　４４　排気管
　４５　連結フランジ
　４７　排気口
　５０　連結部
　５１　フランジ
　６０　触媒
　６１　第２触媒
　６５　微粒子フィルタ
　７０　制御部
　７１　空燃比センサ
　７２　Ｏ２センサ
　Ｂ　船舶
　Ｃ　ケーシング
　Ｅ　エンジン

Claims (7)

  1. 　エンジンの排気流路に設けられた少なくとも１つの触媒と、
    　前記触媒の上流側および下流側に設置された排気ガスセンサと、
    　前記エンジンの燃焼制御を行う制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記排気ガスセンサによる検出値に基づいて排気ガスの浄化率を算出し、この排気ガスの浄化率が適正となるように前記エンジンの燃焼制御を行うことを特徴とする船外機。
  2. 　前記下流側に設置された排気ガスセンサの下流側に第２触媒を設置したことを特徴とする請求項１に記載の船外機。
  3. 　前記制御部は、前記下流側に設置された排気ガスセンサにより検出された前記触媒を通過した後の排気ガスのＯ２量と、あらかじめ測定した適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量とを比較し、前記触媒を通過した後の排気ガスのＯ２量が、適正なリッチ側のＯ２量および適正なリーン側のＯ２量の範囲から外れた場合に、Ｏ２量がリッチ側のＯ２量およびリーン側のＯ２量の範囲に入るように、空燃比を修正して前記エンジンの燃焼制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の船外機。
  4. 　前記制御部は、前記下流側に設置された排気ガスセンサにより検出された前記触媒を通過した後の排気ガスのＯ２量が異常である場合に、前記触媒の異常であると判断することを特徴とする請求項２に記載の船外機。
  5. 　前記排気ガスセンサは、空燃比センサまたはＯ２センサのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の船外機。
  6. 　前記触媒は、セラミック型の触媒であり、前記第２触媒は、メタル型の触媒であることを特徴とする請求項２に記載の船外機。
  7. 　前記第２触媒の下流側に微粒子フィルタを配置したことを特徴とする請求項２に記載の船外機。
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