JP3726925B2

JP3726925B2 - 船外機用４サイクルｖ型エンジンの吸気構造

Info

Publication number: JP3726925B2
Application number: JP15377896A
Authority: JP
Inventors: 徳由平岡; 正哲高橋; 敦五十川
Original assignee: ヤマハマリン株式会社
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: JPH102230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸気構造に関し、特に、縦置き配置の船外機用４サイクルＶ型エンジンの吸気構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船外機用エンジンとして２サイクルＶ型エンジンが実用化され、また４サイクルＶ型エンジンが特開平６ー２６４７５７号公報に開示されている。
【０００３】
この公報記載の公知技術によれば、縦置き配置の船外機用４サイクルＶ型エンジンにおいて、Ｖ型に配置した各バンクの内側に排気ポートを設け、この排気ポートに連通する排気通路をエンジン下方で排気管に接続するとともに、各バンクの外側に吸気ポートおよびこれに連通する吸気系を配置することにより、コンパクトなＶ型エンジン構造を達成している。
【０００４】
このような船外機においては、エンジン駆動のための必須の構成要件であるスタータモータ、オールタネータあるいは燃料系のフィルター、ポンプ、ベーパセパレータ等のエンジン補機を、エンジンを収容するカウリング内の限られたスペース内に、極めてコンパクトに収納する必要がある。また、特に海上での運転という特殊事情から運転の信頼性を高めることが重要であり、各気筒について特に安定した空燃比制御を行って均一な燃焼制御を行い常に安定した運転を達成することが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記公報記載のＶ型エンジンをさらに改善して、スペースの有効利用を図り、エンジン補機を効果的に収納してさらにコンパクトな構造を得るとともに均一で安定した空燃比で燃焼が達成されるＶ型エンジンの吸気管構造を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、縦置きＶ型エンジンの左右のバンク内側に排気通路を設け、バンク外側に吸気通路を設け、左右の各吸気通路に連通するサージタンクをエンジン前側の左右にそれぞれ別に設け、左右のサージタンクを連通する吸気管の中央部に下向きのスロットルボディを設け、このスロットルボディの上側の空間内にオールタネータを設けるとともに該オールタネータとスロットルボディ間に遮熱板を配設し、前記スロットルボディは、前記遮熱板を介して前記吸気管の下側に取付けられ、前記吸気通路の上側スペースにスタータモータが配置されたことを特徴とする船外機用４サイクルＶ型エンジンの吸気構造を提供する。
【０００７】
このような構成においては、エンジン前側の左右に設けた吸気サージタンク間にエンジン補機を配置することができスペースの有効利用が図られコンパクトな構造が得られる。この場合、特に重量が大きくまた発熱性のオールタネータ等のエンジン補機をエンジン前側に配置すれば、船外機として船尾に取付けた場合に重量バランスが適正になり、また形状もバランスよく配置される。また、スロットルボディは、遮熱板を介して吸気管に取付けられるため、吸気管の上側に設けたオールタネータ等の発熱性のエンジン補機からの熱を遮断して吸気の高温化を防止し空燃比の変動による出力低下を防止することができる。
【０００８】
またエンジン前側の上側スペースにエンジン補機を配置するため、防水性を高めることができエンジン補機に対する耐水性の向上が図られる。
【０００９】
また、スロットルボディが左右サージタンク間吸気通路の中央部に設けられているため、吸気入口から両バンクへの吸気管長が等しくなり、バンク内各気筒の空燃比を均一に制御することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
好ましい実施の形態においては、前記スロットルボディ上側空間内にオールタネータ（発電機）を配設したことを特徴としている。
【００１１】
別の好ましい実施の形態においては、左右バンクの各気筒とサージタンクとを連通させる吸気管のサージタンク側は、上下方向の中央部に集合させてサージタンクに接続したことを特徴としている。
【００１２】
さらに別の好ましい実施の形態においては、左右バンクはそれぞれ複数気筒からなり、各気筒からサージタンクまでの吸気管の長さが等しくなるように、複数の吸気管のうち中央部の吸気管を上下の吸気管より外側に膨らませて吸気通路経路を構成したことを特徴としている。
【００１３】
【実施例】
図１は、本発明の実施例に係る４サイクル６気筒縦置きＶ型エンジンを搭載した船外機の要部構成図である。また、図２〜図４は図１の船外機の上部、中央部及び下部の詳細構成図である。
【００１４】
この船外機１は、ブラケット２を介して船体後尾の船板３にクランプされ、図示しない油圧シリンダにより又は手動で、チルト軸２ａを中心に回転可能に装着される。船外機１は、さらにスイベル軸４の廻りに回転可能であり、操舵自在に装着される。
この船外機１の外側は、エンジン収納部であるアッパカウリング５ａおよびロアカウリング５ｂからなるカウリング５と、その下側のアッパケーシング６ａおよびロアケーシング６ｂで覆われる。カウリング５内には、６気筒Ｖ型エンジン７が、運転時にクランク軸５２（図２）の軸心１３（図１）がほぼ鉛直方向に配置されるようにした縦置き形式で収納されている。エンジン７の各気筒のシリンダヘッド８には、後に詳述する吸気通路１１が接続される。図１では、６気筒Ｖ型配置の縦置き３気筒からなる一方のバンクに接続する３本の吸気通路１１が示されている。各吸気通路１１はサージタンク１０から分岐し、このサージタンク１０には外気に連通する吸気管９が接続される。
【００１５】
吸気管９には、吸気量調節用バタフライバルブ等を備えたスロットルボディ６２が下向きに配置されて（空気取入れ口が下側を向くように）装着される。このスロットルボディ６２は、遮熱板９５を介して吸気管９に取付けられる。この遮熱板９５は、吸気管９の上側に設けたオールタネータ７３からの熱を遮断して吸気の高温化を防止し空燃比の変動による出力低下を防止するものであり、またスロットルボディの取付け板として機能するものである。
【００１６】
エンジン７の上部には、フライホイル１２が、クランク軸５２（図２）と同軸上にナット５１により締結固定して装着される。フライホイル１２の下部にはプーリ５８（図２）が装着されベルト９８を介してオールタネータ７３に連結される。フライホイル１２の上部はフライホイルカバー５７（図２）で覆われる。プーリ５８の下側のクランク軸５２には、バルブカム駆動用チェーン６０が装着され、各気筒の吸気弁および排気弁（図示しない）をクランク軸５２に同期して開閉動作させる。このチェーン６０はチェーンカバー５９で覆われる。
【００１７】
エンジン下部のクランク軸５２の下側には駆動軸１４の頭部５３が連結固定される。駆動軸１４の下端部には、かさ歯車やドッグクラッチ等からなる伝達機構１５（図１）が装着され、この伝達機構１５を介して、エンジンの回転が正方向または逆方向に選択されてプロペラ軸１６に伝達される。プロペラ軸１６の後端部にはプロペラ１７が装着される。
エンジン７の各気筒からは、排気通路１８が、後述のように、左右バンクの内側に向けて設けられる。各排気通路１８は、左右バンクの内側に縦方向に、エンジン７の各気筒のシリンダブロック３１（図５）に沿わせて下側に向けて形成した排気集合通路１９内で相互に連通する。
【００１８】
エンジン７はエキゾーストガイド２０（図３）を介してアッパケーシング６ａの上面に固定している。また、このエキゾーストガイド２０の下側にはオイルパン２３が取り付けられる。エキゾーストガイド２０のほぼ中央には、排気通路４３が形成される。前述の左右各バンクの排気集合通路１９は、エキゾーストガイド２０の排気通路４３（図１、図２）に連通する。エキゾーストガイド２０の下側には排気通路４３に連続して排気管２２が設けられる。この排気管２２は、アッパケーシング６ａ内の主排気室２１内に臨んで配設される。エンジン７からの排気は、各排気通路１８、排気集合通路１９、排気通路４３及び排気管２２を通って主排気室２１に導入され、さらに下方にガイドされて、プロペラ軸１６の周囲の環状空間を通過して後端部から水中に排出される。
【００１９】
エキゾーストガイド２０の下部のアッパケーシング６ａ内には、オイルパン２３が設けられ、その内部にオイルストレーナ２４が設けられる。また、クランク軸５２（図２）の下端部（駆動軸１４の頭部５３）にはオイルポンプ５０が装着される。オイルパン２３内のオイルは、オイルストレーナ２４を介してオイルポンプ５０で吸引され、メインオイル通路５５（図１、図２）を通ってエンジン側に圧送される。メインオイル通路５５からは、各気筒およびバルブカム軸に通ずる分岐オイル通路５６が形成される。オイルは、これらの分岐オイル通路５６を通ってエンジン内部のカム軸やクランク軸周囲およびシリンダブロック周囲を循環して、オイルパン２３に戻される。
【００２０】
冷却水は、駆動軸１４に連結された冷却水ポンプ２６（図１、図４）により、取水口２５から取り入れられる。この冷却水は、図の矢印で示すように、上方に導かれ、まず、排気集合通路１９の周囲に形成された排気冷却水路４４を通ってこの排気集合通路１９をその下側から冷却し、その上部からメインオイル通路５５に隣接させたオイル冷却水路８５の上部に導入され下降してメインオイル通路５５を冷却した後、さらにシリンダヘッド、シリンダブロック内に導入されてシリンダ周りを冷却する。その後、Ａ，Ｂ２系統に分れ、一方の系統はオイルパン２３の周囲を冷却して水中に放出され、他の系統は排気管２２の周囲のジャケットを通って主排気室２１で排気内に放出され、排気と合流して排気とともに、プロペラ軸１６の周囲を通過してその後端部より水中に放出される（図３参照）。このような経路で冷却水を流すことにより、排気集合通路１９やシリンダ周りだけでなく、メインオイル通路５５やオイルパン２３を冷却することができ、これによれば燃焼時に発生する熱エネルギーによりエンジン７が高温になっても、エンジンオイルは、排気集合通路１９を冷却した後の冷却水により冷却され、適温に保たれる。また、エンジンオイルの温度が排気集合通路１９を冷却した後の冷却水の温度より低い場合には、エンジンオイルは、排気集合通路１９を冷却した後の冷却水から熱を吸収し、適温に保たれる。
【００２１】
前記排気冷却水路４４とオイル冷却水路８５との間の水路の、排気集合通路１９を冷却した直後の部分には、所定圧力以上になると冷却水を排出するプレッシャバルブが設けられる。さらにこのような冷却系の水路の適当な位置には、エンジン７の温度が所定温度以下になると前記メインオイル通路５５に隣接させた冷却水路８５を含む水路を遮断するサーモスタットと、通水温度に応じて水量を調節するコントロールバルブとが設けられる。
【００２２】
エンジンが回転すると、前述のようにクランク軸直結の冷却水ポンプが回転し冷却水を循環させる。このときエンジン温度が低いとポンプが回転したままサーモスタットにより冷却水系路が閉じられ、圧力が上昇する。この圧力上昇をプレッシャバルブで逃す。このプレッシャバルブを排気冷却水路４４の上端に設けることにより、サーモスタットによりエンジン内の冷却水の循環が停止した場合でも排気だけは常に冷却されるため、適正なエンジン運転状態が維持される。
また、コントロールバルブの作用により、サーモスタットが開になったときに、低温多量の冷却水が急激に循環してエンジンを急激に冷却することを防止して急激な温度変化による不安定な燃焼を防止することができる。このコントロールバルブは、サーモスタットの開弁面積や水温に応じて流量を制御する。
【００２３】
図５は、前記実施例のカウリング内エンジン部分の要部水平断面図であり、Ｆは前側、Ｒは後側を示す。また、図６はこのエンジン部分の背面図である。エンジン７は、クランク軸５２から斜め後方に左右両側にＶ型に設けた３気筒ずつ縦置き配置した２つのバンク３０ａ，３０ｂからなり、各バンクの各気筒のシリンダヘッド８には、シリンダブロック３１が接合され、各シリンダブロック３１はクランクケース７４に固定される。このクランク軸５２を収容するクランクケース７４は、適当な複数箇所に設けたボルト７５（図では１本のみを示す）によりＶ型配置のシリンダブロック３１に組み付けられ固定される。このクランクケース７４の左外側（図面では下側）に、始動時にフライホイル１２を回転させるためのスタータモータ７２が設けられる。また左右サージタンク１０間の吸気管９の上側には、クランク軸５２とともに回転する発電機（オールタネータ）７３が設けられる。
【００２４】
このエンジンの背面側の左右バンク間スペースには、高圧ポンプおよびレギュレータを備えたベーパセパレーター８１、低圧ポンプ８６およびフィルター８７（図６）が設けられる。このベーパセパレーター８１は、低圧ポンプ８６により船体内に置かれた燃料タンクからフィルター８７を介して導入される燃料を、高圧ポンプにより高圧にした状態で、供給路８８を介して、エンジンの左右バンクに沿わせて上方に延びる燃料通路（デリバリパイプ）８９を上昇させて各シリンダヘッド８に設けたインジェクタ３８に供給する。左右の燃料通路８９は、上端で水平方向の連通路９０に接続され、これら左右の連通路９０は中央部で合流し戻り通路９２を介してベーパセパレータ８１に接続される。この合流位置には圧力レギュレータ（リリーフ弁）９１が設けられる。
【００２５】
この実施例では、燃料は、ベーパセパレータ８１の高圧ポンプから左右バンクに対し各々別系統配管として２系統で各バンク下側から供給され、各バンクのインジェクタ３８を通過した後バンク上側で合流して１系統となり圧力レギュレータ９１を介してベーパセパレータ８１に戻される。
このように、エンジン後部側のＶバンク間スペースに配置したフィルター、低圧ポンプ、ベーパセパレータおよび燃料配管等を予め組立ててモジュール化し、一体化した燃料系ユニットを形成してもよい。このような一体化ユニットのモジュールを構成してこれをレイアウトすることにより、組立て性が向上しメンテナンスや整備が容易にできるとともに、部品管理がしやすくなる。
【００２６】
各シリンダブロック３１は、共通のクランク室３２の後方に向けて形成され、内部をピストン３４が摺動する。各ピストン３４とクランク軸５２は、所定のクランク位相差の角度で連接ロッド３３を介して連結される。
左右の各バンク３０ａ，３０ｂには、それぞれ吸気サージタンク１０および吸気通路１１が設けられ、各気筒の吸気通路３５に連通する。各気筒の吸気通路３５の途中にはこれに臨ませて前記インジェクタ３８が装着され、また吸気通路端部の吸気ポートには吸気弁３６が装着される。吸気弁３６は、その弁軸上端のバルブリフタ７７を、クランク軸５２に同期して回転するカム軸３７に装着したカム（図示しない）がスプリング７８に抗して押圧することにより、バルブガイド７６に沿って摺動し、クランク軸５２の回転に同期して開閉動作する。
【００２７】
アルミ合金からなるシリンダブロック３１の内面には、ピストン３４の摺動動作を円滑にするために、鋳鉄等からなるシリンダスリーブ７０が圧入される。各気筒のシリンダヘッド８には、排気通路１８が形成され、その端部の排気ポートには排気弁３９が装着される。各排気弁３９は、吸気弁３６と同様にカム軸４０に装着されたカムにより所定のタイミングで開閉動作する。各シリンダヘッド８の中央部には点火プラグ装着用の孔が形成される。各バンクの３本の排気通路１８は、図に示すように、左右バンク３０ａ，３０ｂの内側に斜め前方に向けてシリンダヘッド８内に形成される。両バンクの６本の排気通路１８が集合する排気集合通路１９の周囲には、排気冷却水路４４が形成され、前述のように、冷却水ポンプ２６から送り出された冷却水が最初に通過し、この排気集合通路１９を最初に冷却する。
【００２８】
排気集合通路１９は、図６に示すように、その下端部において両バンクの６気筒全部の排気が集合する構成であり、例えば右バンクの＃１、左バンクの＃２、右バンクの＃３、左バンクの＃４、右バンクの＃５、左バンクの＃６の気筒の排気が上から順次合流して下端部において全排気が集合する。この集合した排気は、エキゾーストガイド２０の排気通路４３に連通する。
【００２９】
図７および図８は、それぞれ上記実施例の吸気系部分を示す側面図および正面図である。図示したように、左右各バンクに対応して２つの吸気サージタンク１０、１０が設けられ、両サージタンク１０の上部に吸気管９が接続される。この吸気管９の中央部下側には、前述のように、遮熱板９５を介して吸気量調節用のスロットルボディ６２が取付けられる。各サージタンク１０から３本の吸気通路１１が分岐して設けられ、それぞれ各バンク内で縦に配置された３つの気筒の各吸気通路３５（図５）に接続される。このサージタンク１０と各気筒間を連結する３本の吸気通路１１は、吸気通路長を等しくして各気筒での空燃比を等しくして燃焼状態を均一に制御するために、中央の吸気通路を外側に膨らませている。即ち、図５のハッチング断面で示した吸気通路１１は上と下の２本の吸気通路を示し、ハッチングなしの白抜き断面で示した外側に広がった吸気通路１１は中央の吸気通路を示す。このような構成により、各気筒に対する吸気通路１１の長さが等しくなり、各気筒での空燃比を等しくして均一な燃焼作用が得られる。
【００３０】
図示したように、各バンクの３気筒の３本の吸気通路１１は、上下方向の中央部に集合してサージタンク１０に接続される。このような構成により、吸気通路上下にスペースが形成され、このスペースに各種エンジン補機を配置することができる。前記実施例では、上側スペースにスタータモータ７２がレイアウトされている。この上側スペースおよび下側スペースに、さらにリレーあるいはベーパセパレータその他のエンジン補機を適宜レイアウトすることも可能である。
またこのように３気筒の吸気通路１１を中央に集合させてサージタンク１０に接続することにより、各気筒に対するサージタンク出口位置（接続位置）が各気筒ともほぼ同じ位置になりスロットルボディ６２からの距離が等しくなって空燃比の気筒間差がなくなり均一で安定した運転制御が達成される。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、縦置きＶ型エンジンの左右のバンク内側に排気管を設け、バンク外側に吸気管を設け、左右の各吸気管に連通するサージタンクをエンジン前側の左右にそれぞれ別に設け、左右のサージタンクを連通する吸気通路の中央部下側に下向きのスロットルボディを設け、このスロットルボディの上側の空間内にエンジン補機を設けるとともに該エンジン補機とスロットルボディ間に遮熱板を配設したため、エンジン前側の左右に設けた吸気サージタンク間にエンジン補機を配置することができスペースの有効利用が図られコンパクトな構造が得られ、さらにスロットルボディが、遮熱板９５を介して吸気管９に取付けられるため、吸気管の上側に設けたオールタネータ等の発熱性のエンジン補機からの熱を遮断して吸気の高温化を防止し空燃比の変動による出力低下を防止することができる。この場合、オールタネータ等の重量の大きいエンジン補機をエンジン前側に配置すれば、船外機として船尾に取付けた場合に重量バランスが適正になり、また形状もバランスよく配置される。またエンジン前側の上側スペースにエンジン補機を配置するため、防水性を高めることができエンジン補機に対する耐水性の向上が図られる。
【００３２】
さらに、スロットルボディが左右サージタンク間吸気通路の中央部に設けられているため、吸気入口から両バンクへの吸気管長が等しくなり、バンク内各気筒の空燃比を均一に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される船外機の実施の一例の構成説明図である。
【図２】図１の船外機の上側部分の詳細図である。
【図３】図１の船外機の中央部分の詳細図である。
【図４】図１の船外機の下側部分の詳細図である。
【図５】図１の船外機の要部の水平断面図である。
【図６】図１の船外機のエンジン部分の背面図である。
【図７】図１の船外機の吸気系の側面図である。
【図８】図１の船外機の吸気系の正面図である。
【符号の説明】
１：船外機、２：ブラケット、２ａ：チルト軸、３：船板、４：スイベル軸、５：カウリング、５ａ：アッパカウリング、５ｂ：ロアカウリング、６ａ：アッパケーシング、６ｂ：ロアケーシング、７：エンジン、８：シリンダヘッド、９：吸気管、１０：サージタンク、１１：吸気通路、１２：フライホイル、１３：軸心、１４：駆動軸、１５：伝達機構、１６：プロペラ軸、１７：プロペラ、１８：排気通路、１９：排気集合通路、２０：エキゾーストガイド、２１：主排気室、２２：排気管、２３：オイルパン、２４：オイルストレーナ、２６：冷却水ポンプ、３０ａ，３０ｂ：バンク、３１：シリンダブロック、３２：クランク室、３３：連接ロッド、３４：ピストン、３５：吸気通路、３６：吸気弁、３７：カム軸、３８：インジェクタ、４０：カム軸、４３：排気通路、４４：排気冷却水路、５０：オイルポンプ、５１：ナット、５２：クランク軸、５３：頭部、５５：メインオイル通路、５６：分岐オイル通路、５７：フライホイルカバー、５８：プーリ、５９：チェーンカバー、６０：チェーン、６２：スロットルボディ、７０：シリンダスリーブ、７２：スタータモータ、７３：オールタネータ、７４：クランクケース、７５：ボルト、７６：バルブガイド、７７：バルブリフタ、７８：スプリング、８１：ベーパセパレータ、８２：戻り通路、８５：オイル冷却水路、８６：低圧ポンプ、８７：フィルター、８８：供給路、８９：燃料通路、９０：連通路、９５：遮熱板

Claims

縦置きＶ型エンジンの左右のバンク内側に排気通路を設け、バンク外側に吸気通路を設け、左右の各吸気通路に連通するサージタンクをエンジン前側の左右にそれぞれ別に設け、左右のサージタンクを連通する吸気管の中央部に下向きのスロットルボディを設け、このスロットルボディの上側の空間内にオールタネータを設けるとともに該オールタネータとスロットルボディ間に遮熱板を配設し、
前記スロットルボディは、前記遮熱板を介して前記吸気管の下側に取付けられ、
前記吸気通路の上側スペースにスタータモータが配置されたことを特徴とする船外機用４サイクルＶ型エンジンの吸気構造。
左右バンクの各気筒とサージタンクとを連通させる吸気通路のサージタンク側は、上下方向の中央部に集合させてサージタンクに接続したことを特徴とする請求項１に記載の船外機用４サイクルＶ型エンジンの吸気構造。
左右バンクはそれぞれ複数気筒からなり、各気筒からサージタンクまでの吸気通路の長さが等しくなるように、複数の吸気通路のうち中央部の吸気通路を上下の吸気通路より外側に膨らませて吸気通路経路を構成したことを特徴とする請求項２に記載の船外機用４サイクルＶ型エンジンの吸気構造。