JP2023073763A - 船外機、内燃機及び船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】ブリーザー室へ到達するブローバイガスのオイルの量を削減する。【解決手段】船舶１０の船体１１に取り付けられる船外機１２は、エンジン１４を備え、エンジン１４は、一直線上に配置された４つのシリンダ２５を有するシリンダブロック２０を有し、シリンダブロック２０は、ブローバイガスをクランク室２９からブリーザー室２４まで導く２つのブローバイガス流路３０，３１を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、船外機、内燃機及び船舶に関する。

船外機の内燃機で生じるブローバイガスは、内燃機のクランク室内で霧状となったオイルを巻き込むため、一旦、気液分離機能を有するブリーザー室へ導入されてオイルが分離された後、内燃機の吸気ポートへ送り込まれて燃焼される。また、通常、ブローバイガスは、シリンダブロックに設けられた１本のブローバイガス流路によってブリーザー室へ導入される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、近年、船舶はより目的地へ早く到達することが求められており、船外機の出力の増大が検討されている。出力が増大すると、例えば、燃焼圧が高まって内燃機においてブローバイガスが増加するため、ブローバイガスによってクランク室から持ち出されるオイル量も増加する。したがって、ブローバイガスからオイルを分離するためのブリーザー室も大きくする必要がある。

特許３５３７５５４号

しかしながら、船外機の内燃機は全面がカウルで覆われ、レイアウトにはあまり余裕が無く、ブリーザー室の大きさには限度があるため、ブリーザー室においてブローバイガスから分離可能なオイルの量にも限度がある。したがって、ブリーザー室へ到達するブローバイガスに含まれるオイルの量をできるだけ削減する必要がある。

本発明は、ブリーザー室へ到達するブローバイガスのオイルの量を削減することを目的とする。

この発明の一態様による船外機は、船舶の船体に取り付けられる船外機であって、内燃機を備え、前記内燃機は、少なくとも１つのシリンダを有するシリンダブロックを有し、前記シリンダブロックは、ブローバイガスをクランク室からブリーザー室まで導く２つのブローバイガス流路を有し、前記内燃機は、前記船舶の航走時においてクランク軸が前記船体の船底に対して略垂直な方向に沿うように配置される。

この構成によれば、シリンダブロックは２つのブローバイガス流路を有するため、トータルでのブローバイガス流路の断面積を大きくすることができる。これにより、各ブローバイガス流路を流れるブローバイガスの流速を低下させ、ブローバイガスがクランク室からブリーザー室へ到達するまでの時間を稼ぐことができ、各ブローバイガス流路においてブローバイガスからオイルが分離する時間を十分に確保することができる。その結果、ブリーザー室へ到達するブローバイガスのオイルの量を削減することができる。

本発明によれば、ブリーザー室へ到達するブローバイガスのオイルの量を削減することができる。

本発明の実施の形態に係る船外機が適用される船舶の側面図である。 本発明の実施の形態に係る船外機の構成を概略的に示す側面図である。 エンジンの構成を概略的に示す側面図である。 シリンダブロックを排気側から眺めたときの側面図である。 シリンダブロックを吸気側から眺めたときの側面図である。 シリンダブロックをオイルパン側から眺めた正面図である。 シリンダブロックをシリンダヘッド側から眺めた平面図である。 シリンダブロックをクランクケース側から眺めた底面図である。 シリンダブロックの吸気側に形成されるブローバイガス流路の配置を説明するための水平断面図である。 シリンダブロックの排気側に形成されるブローバイガス流路の配置を説明するための水平断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る船外機が適用される船舶の側面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係る船外機の構成を概略的に示す側面図である。

船舶１０は、滑走艇であり、船体１１と、船体１１の船尾に取り付けられる推進機としての少なくとも１つ、例えば、２つの船外機１２とを備える。船体１１には操縦席を兼ねる船室１３が配置される。船外機１２は、内燃機であるエンジン１４と、プロペラ１５と、プロペラ１５を回転させるためのプロペラシャフト１６と、エンジン１４の駆動力をプロペラシャフト１６に伝達するドライブシャフト１７と、を有し、エンジン１４の駆動力によって回転されるプロペラ１５によって船舶１０へ推力を付与する。

船外機１２には操舵機構（図示しない）が設けられ、操舵機構は船外機１２を船体１１に対して略水平に首振りさせることで船外機１２が発生する推力の作用方向を調整する。さらに、船外機１２は、当該船外機１２を船体１１の船尾に取り付けるための懸架機構１８を備え、懸架機構１８は船外機１２の昇降機構として機能し、船舶１０の保管時には船外機１２をチルトアップする。

また、船外機１２には多量の飛沫がかかるが、エンジン１４の各部が塩水等で腐食しないように、船外機１２は、エンジン１４の全面を覆うカウル１９を有する。カウル１９は、エンジン１４の他にプロペラシャフト１６やドライブシャフト１７も覆う。

なお、船外機１２では、船舶１０の航走時において、ドライブシャフト１７や後述のクランク軸２８の軸方向が、船体１１の船底に対して略垂直な方向となるように、エンジン１４が配置される。

図３は、エンジン１４の構成を概略的に示す側面図である。図３において、エンジン１４は、シリンダブロック２０と、シリンダヘッド２１と、クランクケース２２と、オイルパン２３と、ブリーザー室２４と、を主要構成要素として有する。

なお、図３の上下方向は、船舶１０の船体１１の船底に対して略垂直な方向であり、例えば、船舶１０が陸揚げされた際、平坦な陸地に対して略垂直な方向であり、船舶１０が水面に浮かんで停船している際、水面に対して略垂直な方向でもある。また、本実施の形態の各図では、以降、船体１１の船尾から船首に向かう方向（船舶１０の進行方向）を「Ｘ」で表し、船体１１の右舷から左舷へ向かう方向を「Ｙ」で表し、船体１１（船外機１２）の下から上に向かう方向を「Ｚ」で表す。さらに、船体１１の左舷側（図３の手前側）は排気側と称し、船体１１の右舷側（図３の手前側とは反対側）を吸気側と称する。

シリンダブロック２０は、一直線上に配置された複数、例えば、４つのシリンダ２５を有し、各シリンダ２５にはピストン２６が挿嵌される。各ピストン２６はコンロッド２７によってクランク軸２８へ連結される。シリンダヘッド２１は、シリンダブロック２０の各シリンダ２５と対向するようにシリンダブロック２０へ締結され、各シリンダ２５に対応する燃料室（不図示）を有する。クランクケース２２は、間にシリンダブロック２０を挟んでシリンダヘッド２１へ対向するように、シリンダブロック２０へ締結される。また、クランクケース２２はシリンダブロック２０とともにクランク軸２８を挟み込み、さらに、クランク軸２８を収容するクランク室２９を画成する。クランク軸２８は、ドライブシャフト１７と同軸に位置するように、シリンダブロック２０やクランクケース２２に設けられたジャーナル（不図示）によって軸支されるとともに、その一端がドライブシャフト１７に連結される。

オイルパン２３は、シリンダブロック２０やクランクケース２２の下面を覆うように配置され、内部に潤滑油としてのオイルを貯蓄する。オイルパン２３の内部はクランク室２９と連通する。オイルパン２３のオイルはストレーナー（不図示）を介してオイルポンプ（不図示）によってエンジン１４の各部へ圧送され、主として摺動する各部品を潤滑する。各部品を潤滑したオイルは、例えば、クランク室２９へ排出されてオイルパン２３へ落下する。このとき、オイルパン２３のオイルの一部は霧状となって漂う。ブリーザー室２４は、シリンダブロック２０に取り付けられるが、ブリーザー室２４をシリンダブロック２０と一体的に成形してもよい。

エンジン１４は、シリンダヘッド２１の燃焼室で生じた燃焼の圧力による各ピストン２６の移動力をクランク軸２８によって回転力に変換してドライブシャフト１７へ伝達する。また、エンジン１４では、上述したように、クランク室２９がオイルパン２３の内部と連通するため、燃焼室からピストン２６とシリンダ２５の壁面の隙間を吹き抜けてクランク室２９へ侵入したブローバイガスが、オイルパン２３の内部にも侵入する。そして、ブローバイガスはオイルパン２３の内部を漂う霧状のオイルを巻き込む。このオイルを巻き込んだブローバイガスは後述する２つのブローバイガス流路３０，３１によってブリーザー室２４へ導入される。

次に、本実施の形態におけるシリンダブロック２０が有する２つのブローバイガス流路３０，３１について説明する。図４は、シリンダブロック２０を排気側から眺めたときの側面図であり、図５はシリンダブロック２０を吸気側から眺めたときの側面図である。また、図６は、シリンダブロック２０をオイルパン２３側から眺めた正面図であり、図７は、シリンダブロック２０をシリンダヘッド２１側から眺めた平面図であり、図８は、シリンダブロック２０をクランクケース２２側から眺めた底面図である。また、図９は、シリンダブロック２０の吸気側に形成されるブローバイガス流路３０の配置を説明するための水平断面図であり、図１０は、シリンダブロック２０の排気側に形成されるブローバイガス流路３１の配置を説明するための水平断面図である。

シリンダブロック２０は、２つのブローバイガス流路３０，３１を有する。シリンダブロック２０は、アルミニウムを用いたダイキャスト製法によって製造され、各ブローバイガス流路３０，３１は、主にダイキャストの型によってその形状が作成される。

ブローバイガス流路３０はシリンダブロック２０の吸気側に形成され、ブローバイガス流路３１はシリンダブロック２０の排気側に形成される。そして、ブローバイガス流路３０とブローバイガス流路３１は間に複数のシリンダ２５を挟むように配置される。

また、ブローバイガス流路３０，３１はそれぞれ、シリンダブロック２０において一直線上に配置された各シリンダ２５の配列方向（以下、「シリンダ配列方向」という。）に沿うように延伸して配置される。なお、シリンダ配列方向は、図中のＺ方向と平行である。また、シリンダ配列方向はクランク軸２８の軸方向とも平行であるため、ブローバイガス流路３０，３１はそれぞれクランク軸２８の軸方向に対して略平行となるように延伸して配置されるとも言える。

ブローバイガス流路３０のシリンダ配列方向に沿う長さＬ_０は、図９に示すように、２つのシリンダ２５のシリンダ配列方向に関する先端から後端までの長さＬ_Ｃよりも大きい。また、ブローバイガス流路３１は、図１０に示すように、シリンダブロック２０を図中Ｚ方向に関して貫通するため、ブローバイガス流路３１の長さＬ_１は４つのシリンダ２５のシリンダ配列方向に関する先端から後端までの長さＬ_Ｄよりも大きい。換言すると、ブローバイガス流路３０の高低差はシリンダ２５の直径の２倍以上であり、ブローバイガス流路３１の高低差はシリンダ２５の直径の４倍以上である。なお、ブローバイガス流路３０の長さＬ_０は、ブローバイガス流路３１の長さＬ_１よりも短いが、長さＬ_０と長さＬ_１が同じであってもよい。また、図中Ｚ方向は船体１１の上下方向であるため、ブローバイガス流路３０、３１の延伸方向は重力方向と一致するとも言える。

ブローバイガス流路３０，３１はいずれも一端が、シリンダブロック２０におけるオイルパン２３の取り付け面（シリンダブロック２０の前面）において開口する（図６）。これにより、オイルパン２３の内部のブローバイガスがブローバイガス流路３０，３１へ効率良く流入する。

ブローバイガス流路３０の他端は、シリンダブロック２０におけるシリンダヘッド２１の取り付け面（シリンダブロック２０の上面）において開口し（図７）、ブローバイガス流路３０を流れるブローバイガスは、シリンダブロック２０の上面の開口からシリンダブロック２０に設けられたブローバイガス流路（不図示）へ流入し、その後、ブリーザー室２４へ流入する。また、ブローバイガス流路３１の他端は、シリンダブロック２０におけるオイルパン２３の取り付け面と反対側の面（シリンダブロック２０の後面）において開口し、ブローバイガス流路３１を流れるブローバイガスは、シリンダブロック２０の後面の開口から不図示のパイプ等を介してブリーザー室２４へ流入する。

ブローバイガス流路３０，３１へ流入したブローバイガスがブリーザー室２４へ流入するまでには、或る程度時間を要するが、ブローバイガスからのオイルの分離は時間の経過とともに進行するため、ブローバイガスがブローバイガス流路３０，３１を流れている間に、ブローバイガスからオイルの分離が進行する。すなわち、ブローバイガス流路３０，３１は副次的な気液分離機能を備える。ブローバイガス流路３０，３１においてブローバイガスから分離したオイルは、ブローバイガス流路３０，３１内をオイルパン２３へ向けて落下する。

そして、本実施の形態では、エンジン１４のシリンダブロック２０が２つのブローバイガス流路３０，３１を有するため、トータルでのブローバイガス流路の断面積を大きくすることができる。これにより、各ブローバイガス流路３０，３１を流れるブローバイガスの流速を低下させ、ブローバイガスがオイルパン２３からブリーザー室２４へ到達するまでの時間を稼ぐことができ、各ブローバイガス流路３０，３１においてブローバイガスからオイルが分離する時間を十分に確保することができる。その結果、ブリーザー室２４へ到達するブローバイガスのオイルの量を削減することができる。

また、本実施の形態では、ブローバイガス流路３０，３１のいずれも、シリンダ２５との間に必要最小限の肉厚のみを確保するように、配置される。すなわち、ブローバイガス流路３０，３１のいずれもシリンダ２５へ寄せて配置される。これにより、ブローバイガス流路３０，３１を内包する筒状の肉部（ボス）がシリンダブロック２０の外表面に浮き出るのを抑制することができる。特に、本実施の形態では、ブローバイガス流路３１をできるだけシリンダ２５へ寄せて配置した結果、ブローバイガス流路３１を包むボス３２の一部がクランク室２９へ突出する（図８）。その結果、シリンダブロック２０が不必要に大きくなるのを抑制することができ、エンジン１４、引いては、船外機１２の小型化、軽量化に寄与することができる。

さらに、本実施の形態では、ブローバイガス流路の断面積を大きくするために、１つのブローバイガス流路の断面積を大きくするのではなく、ブローバイガス流路の数を増やした。これにより、ブローバイガス流路を包むボスがシリンダブロック２０の表面へ不必要に浮き出るのを抑制するだけでなく、１つ１つのブローバイガス流路の断面積をさほど大きくする必要が無くなり、各ブローバイガス流路の配置の自由度が増す。その結果、シリンダブロック２０の形状に対する、ブローバイガス流路の断面積の増大の影響を最小限に抑えることができる。

また、ブローバイガス流路３０，３１のいずれもシリンダ２５へ寄せて配置した結果、各ブローバイガス流路３０，３１を、シリンダ２５を冷却するためのウォータージャケット（不図示）へ近づけて配置することができる。例えば、ブローバイガス流路３０を包むボスの一部やブローバイガス流路３１を包むボス３２の一部をウォータージャケットへ露出することができる。これにより、各ブローバイガス流路３０，３１を流れるブローバイガスを効率良く冷却することができ、各ブローバイガス流路３０，３１におけるブローバイガスからのオイルの分離を促進することができる。

さらに、本実施の形態では、上述したように、ブローバイガス流路３０の高低差はシリンダ２５の直径の２倍以上であり、ブローバイガス流路３１の高低差はシリンダ２５の直径の４倍以上であるため、高低差が十分に確保できており、各ブローバイガス流路３０，３１にブローバイガスが留まる時間を長くすることができる。これにより、各ブローバイガス流路３０，３１においてブローバイガスからオイルが分離する時間をさらに確保することができる。また、ブローバイガス流路３０、３１の延伸方向は重力方向と一致するため、分離したオイルをオイルパン２３へ向けて積極的に落下させることができる。その結果として、ブローバイガスからオイルの分離を促進することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、ブローバイガス流路３１はＺ方向に関してシリンダブロック２０をストレートに貫通するが、途中にクランク形状を設けてもよい。この場合、クランク形状の存在によって流路の抵抗が増し、ブローバイガス流路３１を流れるブローバイガスの流速が低下するのを期待することができ、もって、ブローバイガスからより多くのオイルを分離させることができる。

また、ブローバイガス流路３０の高低差はシリンダ２５の直径の２倍以上であり、ブローバイガス流路３１の高低差はシリンダ２５の直径の４倍以上であったが、ブローバイガス流路３０，３１のいずれも高低差が少なくともシリンダ２５の直径の１倍以上であればよい。これにより、各ブローバイガス流路３０，３１においてブローバイガスからオイルが分離する最低限の時間を確保することができる。なお、ブローバイガス流路３０の高低差（長さ）とブローバイガス流路３１の高低差（長さ）は同じであってもよい。

さらに、エンジン１４では、ブリーザー室２４がシリンダブロック２０へ取り付けられているが、ブリーザー室２４がシリンダヘッド２１へ取り付けられてもよく、若しくは、シリンダヘッド２１と一体的に成形されてもよい。

また、シリンダブロック２０は２つのブローバイガス流路３０，３１を有するが、３つ以上のブローバイガス流路を有してもよい。この場合も、シリンダブロック２０の排気側と吸気側のそれぞれには少なくとも１つのブローバイガス流路が配置される。

本実施の形態では、エンジン１４が４つのシリンダ２５が全て一直線上に配置された直列エンジンであったが、本発明は、Ｖ型エンジンや水平対向型エンジンにも適用することができる。この場合、各バンクのシリンダブロックが少なくとも２つのブローバイガス流路を有する。また、本発明は、単気筒にも適用することができる。

さらに、本実施の形態では、エンジン１４が船外機１２に搭載されたが、船内機や船内外機のエンジンにも本発明を適用することができ、船外機、船内機や船内外機に関わらず、エンジンのクランク軸の軸方向は、船体の船底に対して略垂直である必要はなく、例えば、エンジンのクランク軸の軸方向が船体の船底に対してほぼ水平であってもよい。

１０ 船舶、１１ 船体、１２ 船外機、１４ エンジン、２０ シリンダブロック、２４ ブリーザー室、２５ シリンダ、３０，３１ ブローバイガス流路、３２ ボス

Claims (11)

1. 船舶の船体に取り付けられる船外機であって、
   内燃機を備え、
   前記内燃機は、少なくとも１つのシリンダを有するシリンダブロックを有し、
   前記シリンダブロックは、ブローバイガスをクランク室からブリーザー室まで導く２つのブローバイガス流路を有し、
   前記内燃機は、前記船舶の航走時においてクランク軸が前記船体の船底に対して略垂直な方向に沿うように配置される、船外機。
2. ２つの前記ブローバイガス流路は、間に前記少なくとも１つのシリンダを挟むように配置される、請求項１に記載の船外機。
3. 少なくとも１つの前記ブローバイガス流路は、前記クランク軸に対して略平行となるように延伸する、請求項１又は２に記載の船外機。
4. 前記シリンダブロックは複数の前記シリンダを有し、少なくとも２つの前記シリンダは一直線上に配列され、
   少なくとも１つの前記ブローバイガス流路は、前記少なくとも２つのシリンダの配列方向に沿うように配置され、
   前記少なくとも１つのブローバイガス流路の前記配列方向に沿う長さは、１つの前記シリンダの直径よりも大きい、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の船外機。
5. 前記少なくとも１つのブローバイガス流路の前記配列方向に沿う長さは、前記少なくとも２つのシリンダの前記配列方向に関する先端から後端までの長さよりも大きい、請求項４に記載の船外機。
6. 一方の前記ブローバイガス流路の長さは、他方の前記ブローバイガス流路の長さと異なる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の船外機。
7. 少なくとも１つの前記ブローバイガス流路を内包するボスの少なくとも一部が、前記クランク室へ突出する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の船外機。
8. 船舶の船体に取り付けられる内燃機であって、
   少なくとも１つのシリンダを有するシリンダブロックを有し、
   前記シリンダブロックは、ブローバイガスをクランク室からブリーザー室まで導く２つのブローバイガス流路を有する、内燃機。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の船外機を備える船舶。
10. 請求項８に記載の内燃機を備える船外機。
11. 請求項８に記載の内燃機を備える船舶。

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