JP4259744B2 - 船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置に関し、特に燃焼室内あるいは吸気管内に燃料を噴射供給するように構成されたいわゆる４サイクルエンジン用燃料供給装置におけるベーパ（燃料を含む空気）の処理方法の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船外機は、カウル内にエンジンを収容配置してなり、該エンジンのクランク軸を縦方向に向けてかつシリンダヘッドを船体前後方向後側に向けて船体に搭載されるのが一般的である。そしてこの種の船外機用エンジンとして、燃焼室内に燃料を直接噴射供給するように構成された４サイクル直噴エンジンを採用することが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記船外機用４サイクル直噴エンジンの燃料供給装置は、燃料を船体側の燃料タンクからベーパセパレータタンクに供給し、該ベーパセパレータタンク内の燃料を低圧ポンプで燃料噴射用高圧ポンプに供給する構造が一般的である。ところが４サイクルエンジンの場合、２サイクルエンジンより排気ガス温度が高く、カウル内が高温になる傾向があり、そのため燃料通路を通る燃料からのベーパ発生量も多い。このベーパの処理については、従来、上記ベーパをそのままエンジンの吸気系に戻す吸気還流方式が一般的である。しかし上述のように４サイクル直噴エンジンのように多量のベーパが発生される場合に、これをそのまま、エンジンの吸気系に戻すと、特にエンジンが低速回転域で不調を来たし、また燃費及び排ガス性状が悪化し易いといった問題が懸念される。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、ベーパ発生量が多い場合でも吸気還流方式のような低速回転不調、燃費及び排ガス性状悪化といった問題を回避できる船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、船体側に配設されたメインタンクの燃料を低圧燃料ポンプによりカウル内に配置されたベーパセパレータタンクに供給し、該ベーパセパレータタンク内の燃料を高圧燃料ポンプにより燃料噴射弁に供給するようにした船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置において、ベーパ中の燃料を吸着するキャニスタを上記ベーパセパレータタンク内の上部に一体に配置し、該キャニスタによりベーパセパレータタンク内のベーパから燃料を分離し、該分離された燃料を上記ベーパーセパレータタンク内に戻すとともに、上記燃料が分離された空気を上記ベーパセパレータタンクの外部に連通した排出管により外部に放出したことを特徴としている。
【０００６】
【発明の作用効果】
本発明によれば、メインタンクの燃料が供給されるベーパセパレータタンクに高圧燃料ポンプを経た燃料の剰余分を戻すとともに、ベーパ中の燃料吸着用のキャニスタをベーパセパレータタンクに設け、該キャニスタによりベーパセパレータタンク内ベーパから燃料を吸着分離したので、燃料が分離された空気については外部に排出することができ、カウル内温度が高いことから多量のベーパが発生した場合でも、該ベーパを吸気系に供給する必要はなく、従って多量のベーパが吸気系に吸引されることによるエンジンの低速回転不調、燃費及び排ガス性状の悪化といった問題を回避できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の一実施形態による船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置を説明するための図であり、図１は本実施形態の燃料供給装置が配設されたエンジンの側面図、図２はその断面平面図、図３はシリンダヘッドのシリンダブロック側から見た底面図、図４はシリンダヘッドの側面図、図５はシリンダヘッドのヘッドカバー側から見た平面図、図６はベーパセパレータタンク周りの一部断面側面図である。なお、本実施形態における前，後、左，右とは、船体前後方向前側に向いた状態での前，後、左，右を意味する。
【０００８】
図において、１は船外機用４サイクルＶ型６気筒エンジンであり、該船外機は船尾に、クランク軸８が縦向きとなる航走時状態と略横向きとなる格納時位置との間で揺動可能に搭載される。該エンジン１のシリンダブロック２の前側合面ａにはクランクケース３が接続され、後側合面ｂにはシリンダヘッド４が接続され、該シリンダヘッド４のカム室側開口はヘッドカバー５で覆われている。該エンジンは上記航走時状態では、上記ヘッドカバー５，及びシリンダヘッド４が船体前後方向後向きとなる。
【０００９】
ここで上記ヘッドカバー５は横断面大略カップ状でクランク軸８方向に延びる吸気側カバー５ａと排気側カバー５ｂとを長手方向途中部及び下端部で一体的に結合したアルミニウム合金鋳造製のものである。
【００１０】
上記シリンダブロック２には、左，右気筒（シリンダボア）２ａ，２ｂが、これらの軸線が挟み角６０度のＶバンクをなすように、かつクランク軸８方向に偏位するように形成されている。該左，右気筒２ａ，２ｂはそれぞれ３組ずつ形成されており、該３組の左気筒２ａ群からなる左シリンダブロック２，左シリンダヘッド４，及び左ヘッドカバー５により左バンクＡが、また上記３組の右気筒２ｂ群からなる右シリンダブロック２，右シリンダヘッド４，及び右ヘッドカバー５により右バンクＢがそれぞれ形成されている。
【００１１】
ここで、本実施形態では右バンクＢ側の右気筒２ｂが左バンクＡ側の左気筒２ａより上側に偏位している。また上記各気筒２ａ，２ｂに摺動自在に挿入配置されたピストン６はコンロッド７でクランク軸８のクランクピン８ａに連結されている。
【００１２】
上記シリンダヘッド４のシリンダブロック２側合面には上記気筒，及びピストンとで燃焼室を形成する燃焼凹部４ａが凹設されている。該燃焼凹部４ａには気筒当たり２つずつの吸気弁開口４ｂ，４ｂ及びこれより小径の排気弁開口４ｃ，４ｃが形成されている。また該燃焼凹部４ａの気筒中心部には点火プラグ９が螺挿され、電極９ａが該燃焼凹部４ａ内に露出している。
【００１３】
上記排気弁開口４ｃ，４ｃは排気ポート４ｄにより上記Ｖバンク内に導出され、各バンク毎の排気マニホールド４ｅに集合するように連通されており、排気ガスは該排気マニホールド４ｅによりエンジン下方の水中に排出される。なお、４ｆは排気マニホールド４ｅの背面側に水冷ジャケット４ｇを形成するジャケットカバーである。
【００１４】
上記吸気弁開口４ｂ，４ｂは、それぞれ独立の吸気ポート４ｈ，４ｈによりシリンダヘッド４の側壁に導出されており、該各吸気ポート４ｈ，４ｈの外部接続開口４ｉ，４ｉには吸気マニホールド１０の分岐部１０ａ，１０ａが接続されている。上記吸気マニホールド１０は上記各分岐部１０ａ，１０ａに分岐される二股状の３つの合流部１０ｂを一体形成してなるアルミニウム合金鋳物製のものである。
【００１５】
上記吸気マニホールド１０の各合流部１０ｂの上流側にはスロットルバルブ（図示せず）を内蔵するスロットルボディ１１が接続され、該スロットルボディの上流側には所定の容積を有する吸気サイレンサ１２が接続されている。
【００１６】
このようにして、図２に示すように、上記吸気ポート４ｈ及び吸気マニホールド１０の各分岐部１０ａにより、上記吸気弁開口４ａから略円弧状をなすように船体前方に屈曲する屈曲部１３ａが形成され、さらに該屈曲部１３ａに続いてスロットルボディ１１及び吸気サイレンサ１２により前方に延びる吸気通路１３が構成されている。
【００１７】
上記吸気通路１３の隣接する屈曲部１３ａ同士の間に、上記燃焼室内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１４が挿入配設されている。詳細には、上記シリンダヘッド４の各気筒における上記屈曲部１３ａの一部を構成する上，下の吸気ポート４ｈ，４ｈ間部分に弁取付穴４ｊが形成されており、該弁取付穴４ｊの底面から上記燃焼凹部４ａに連通するようにノズル孔４ｋが貫通形成されている。
【００１８】
上記弁取付孔４ｊに上記燃料噴射弁１４が挿入配置されている。クランク軸８方向に見たとき、該燃料噴射弁１４は、これの軸線ｃが気筒軸線ｄと斜めに交叉するように上記屈曲部１３ａ同士の中心にて斜め外方に延びるように配置されている。該燃料噴射弁１４の噴射ノズル１４ａは上記燃焼凹部４ａの内面に臨んでおり、また燃料導入口１４ｂは上記屈曲部１３ａの外方に位置している。
【００１９】
また筒状の燃料供給レール１５がクランク軸８方向に向けて、かつ上記屈曲部１３ａの外方に位置するよう配設されている。該燃料供給レール１５は、図２に示されているように、船外機特有の吸気通路形状である前方屈曲部１３ａとシリンダヘッド４の側壁とで形成された凹部Ｄ内を通るように配置されている。
【００２０】
上記燃料供給レール１５には３つの燃料供給口１５ａが分岐するように形成されており、該各燃料供給口１５ａは上記燃料噴射弁１４の各燃料導入口１４ｂに嵌合接続されている。
【００２１】
上記排気弁開口４ｃ，吸気弁開口４ｂを開閉する排気弁１６，吸気弁１７はその軸線が上記気筒軸ｄと斜めに交叉するように配置されており、該排気弁１６，１７はクランク軸８と平行に配置された排気カム軸１８，吸気カム軸１９により開閉駆動される。上記両カム軸１８，１９はシリンダヘッド４のカバー側合面に配置され、カムキャップ２０によって回転自在に支持されている。
【００２２】
そして左バンクＡ側の左ヘッドカバー５の吸気側カバー５ａの下部に燃料噴射用の高圧ポンプ２１が外側から内部に向けて挿入され、該吸気側カバー５ａの取付座５ｃに固定されている。該高圧ポンプ２１の先端のプランジャ駆動ピン２１ａは吸気カム軸１９のポンプ駆動カムノーズ１９ａに摺接している。
【００２３】
上記高圧ポンプ２１は、クランク軸８方向、即ち吸気カム軸１９方向に見たときそのポンプ軸線ｅが該吸気カム軸１９の軸線ｆに直交し、かつ該エンジン１のＶバンク中心側に向かって傾斜するように配置されている。
【００２４】
ここで上記高圧ポンプ１９，及び燃料噴射弁１４はこれらの軸線ｅ，及びｃが気筒軸線ｄとで三角形を形成するように配置されている。そしてこの場合に上記高圧ポンプ１９をこれの軸線ｅと気筒軸線ｄとのなす角度ができるだけ大きくなるようＶバンク中心側に傾斜させることが望ましい。このようにすることにより、高圧ポンプ１９のエンジン後方への突出量を少なくできる。
【００２５】
また上記右バンクＢ側のヘッドカバー５の吸気側カバー５ａの上端部に気液分離室（図示せず）が形成されている。本実施形態では、右バンクＢ側が左バンクＡ側より高所に位置するように偏位しており、従って上記気液分離室はカム軸配置室全体で見た時最も高所に位置している。このように構成したので、ブローバイガス中のオイルミストをより確実に分離でき、オイルミストが大気に排出されるのを防止できる。
【００２６】
上記燃料噴射弁１４に燃料を供給するための燃料供給装置２２は、主として図１，図６に示すように、以下のように構成されている。
【００２７】
上記エンジン１の側壁前部に燃料フィルタ２３，燃料供給用低圧ポンプ２４，ベーパセパレータタンク２５が取り付けられており、これらは燃料供給用低圧ホース２６で連通されている。
【００２８】
上記燃料供給装置２２では、船体側に搭載された燃料タンク（図示せず）内の燃料が上記低圧ポンプ２４により上記低圧ホース２６，燃料フィルタ２３を介して上記ベーパセパレータタンク２５に供給される。この低圧ポンプ２４の吐出口２４ａから吐出された燃料の余剰分はリターンホース３５により低圧ポンプ２４の吸込口２４ａ側に戻される。
【００２９】
そして上記ベーパセパレータタンク２５内の燃料が内蔵式の低圧ポンプ（図示せず）により燃料ホース２７を介して上記高圧ポンプ２１に供給され、該高圧ポンプ２１で昇圧された燃料が高圧ホース２８及び左，右分岐ホース２８ａ，２８ｂを介して上記左，右の燃料レール１５，１５の下端部に供給される。そして、上記燃料噴射弁１４の噴射ノズル１４ａが開とされている期間、燃料が燃焼室内に直接噴射供給される。
【００３０】
また上記高圧ポンプ２１は吐出圧及び流量を調整するための第１，第２戻り口２１ｂ，２１ｃを備えている。該第１戻り口２１ｂは、該エンジン１の左側壁に沿うように配索された第１戻りホース３０により上記ベーパセパレータタンク２５に連通接続されている。具体的には、上記第１戻りホース３０は、上記第１戻り口２１ｂから上方に立ち上がり、エンジン上部を前方に延び、上記ベーパセパーレタタンク２５及び低圧ポンプ２４の前側を下方に延び、さらに該エンジン１の下端付近を通って上記ベーパセパレータタンク２５に接続されている。
【００３１】
また上記第１戻りホース３０の下流側途中には冷却器３６が介設されている。この冷却器３６は、高圧ポンプ２１からの戻り燃料を冷却するためのものであり、ベーパセパレータタンク２５の前側下方に配設されている。
【００３２】
上記冷却器３６の上端には冷却水を導入する冷却水導入ホース３６ａが接続され、下端には冷却水排出ホース３６ｂが接続されている。そして上記第１戻りホース３０は冷却器３６内を挿通しており、該冷却器３６内を流通する際に戻り燃料が冷却される。
【００３３】
また上記燃料供給レール１５の上端部には圧力調整用のレギュレータ３１が接続されており、該レギュレータ３１の戻り通路（図示せず）は上記第１戻りホース３０の途中に連通接続されている。上記燃料供給レール１５内の圧力が設定値を越えると上記レギュレータ３１が開き、余分の燃料が上記第１戻りホース３０を介して上記同様に冷却器３６により冷却されてベーパセパレータタンク２５に戻される。
【００３４】
また上記第２戻り口２１ｃは該エンジン１の左側壁に沿うように配索された第２戻りホース２９により上記ベーパセパレータタンク２５に連通接続されている。具体的には、上記第２戻りホース２０は、上記第２戻り口２１ｃからエンジン下部を通って上記吸気通路１３の外側を斜め後上方に立ち上がり、上記ベーパセパレータタンク２５に連通接続されている。
【００３５】
そして上記ベーパセパレータタンク２５の上部にはキャニスタ４０が一体に取付け固定されている。このキャニスタ４０は、上記ベーパセパレータタンク２５に連通接続されたケース４０ａ内に活性炭等の吸着活性剤４１を充填してなるものであり、該吸着活性材４１の上下両端面にはベーパが挿通可能な網板４２が配設されている。上記ペーパセパレータタンク２５内のベーパはキャニスタ４０内に進入し、ここでベーパ中の燃料が吸着される。なお、燃料が吸着分離された空気は排出管４３を通ってカウル内に放出されるようになっている。
【００３６】
また上記低圧ホース２６，燃料ホース２７，及び第２戻りホース２９はキャニスタ４０の上壁に植設された接続パイプ２６ａ，２７ａ，２９ａに接続されており、これらの接続パイプ２６ａ，２７ａ，２９ａは上記キャニスタ４０を貫通してベーパセパレータタンク２５内に延びており、燃料が吸着活性剤４１に直接接触することはない。
【００３７】
次に本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
本実施形態の燃料供給装置２２によれば、燃料タンクの燃料が供給されるベーパセパレータタンク２５に高圧ポンプ２１からの余剰燃料を戻すとともに、該ベーパセパレータタンク２５の上部にキャニスタ４０を接続し、該キャニスタ４０によりベーパセパレータタンク２５内のベーパから燃料を吸着分離し、該分離された燃料をベーパセパレータタンク２５に戻すとともに、空気を排出管４３により外部に放出したので、カウル内温度の上昇によって多量ベーパが発生しても、該ベーパはキャニスタ４０により燃料が吸着分離されることから、残りの空気を外部に放出でき、吸気系に供給する必要はない。その結果、多量のベーパが吸気系に吸引されることによるエンジンの低速回転不調、燃費及び排ガス性状の悪化といった問題を回避できる。
【００３８】
本実施形態エンジン１では、船外機特有の吸気通路形状を利用して燃料噴射弁１４及び燃料供給レール１５を配置でき、これらの部品の配置によってエンジン幅が拡大されることはなく、直接燃料噴射方式をエンジン搭載スペースをほとんど拡大することなく実現できる。
【００３９】
即ち、燃料噴射弁１４を、吸気通路１３の隣接する前方屈曲部１３ａ同士の間に、より具体的には各気筒の分岐部１０ａ，１０ａ間から吸気ポート４ｈ，４ｈ間に挿入するように配設し、燃料料導入口１４ｂを上記屈曲部１３ａの外側に位置させ、該燃料導入口１４ｂに上記屈曲部１３ａの外方に位置するよう配設した燃料供給レール１５の供給口１５ａを嵌合接続したので、該燃料供給レール１５を吸気通路１３の前方屈曲部１３ａとシリンダヘッド側壁とで形成される凹部Ｄ内に位置させることができ、エンジン幅の拡大を回避できる。
【００４０】
また、気筒が高所側に偏位している右バンク（高所側バンク）Ｂの吸気側カム室５ａの上端部に気液分離室を設け、気筒が低所側に偏位している左バンク（低所側バンク）Ａの吸気カム軸１９により燃料噴射用高圧ポンプ２１を駆動したので、気液分離室を設けながら高圧ポンプ２１の配置スペースを無理なく確保できる。
【００４１】
さらにまた上記高圧ポンプ２１を、バンク外側に配置された吸気カム軸１９で駆動されるように吸気側ヘッドカバー５ａに取り付け、かつバンク中心側（右バンク側）に傾斜させたので、高圧ポンプ２１がエンジン幅方向に突出することはなく、またエンジン後方への突出を抑制でき、エンジン搭載スペースの拡大を回避できる。
【００４２】
なお、上記実施形態では直噴エンジンの場合を説明したが本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、吸気通路の途中に燃料を噴射するようにしたエンジンにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料供給装置が配設された船外機用Ｖ型エンジンの側面図である。
【図２】上記エンジンの断面平面図である。
【図３】上記エンジンのシリンダヘッドの底面図である。
【図４】上記エンジンのシリンダヘッドのシリンダブロック側から見た図である。
【図５】上記エンジンのシリンダヘッドのヘッドカバー側から見た図である。
【図６】上記燃料供給装置のベーパセパレータタンク周りの一部断面側面図である。
【符号の説明】
１ ４サイクルＶ型エンジン
１４ 燃料噴射弁
２１ 燃料噴射用高圧燃料ポンプ
２２ 燃料供給装置
２４ 低圧燃料ポンプ
２５ ベーパセパレータタンク
４０ キャニスタ

Claims (1)

  1. 船体側に配設されたメインタンクの燃料を低圧燃料ポンプによりカウル内に配置されたベーパセパレータタンクに供給し、該ベーパセパレータタンク内の燃料を高圧燃料ポンプにより燃料噴射弁に供給するようにした船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置において、
    ベーパ中の燃料を吸着するキャニスタを上記ベーパセパレータタンク内の上部に一体に配置し、該キャニスタによりベーパセパレータタンク内のベーパから燃料を分離し、
    該分離された燃料を上記ベーパーセパレータタンク内に戻すとともに、上記燃料が分離された空気を上記ベーパセパレータタンクの外部に連通した排出管により外部に放出した
    ことを特徴とする船外機用４サイクルエンジンの燃料供給装置。
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