(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ型に配置されたバンクの内側に向けて各気筒の排気通路を設け、各バンクごとに各気筒からの排気通路が集合する排気集合通路をバンクの内側にシリンダヘッドと一体に縦方向に形成するとともに、各バンクの排気集合通路をシリンダブロック側に向けた後これらを合流させたＶ型エンジンの排気構造であって、
左右バンクの前記各排気集合通路は、シリンダブロック側に向けて屈曲して水平通路部を形成し、この水平通路部がエキゾーストガイドの排気通路に連通することを特徴とするV型エンジンの排気構造。
【請求項２】
前記エンジンは、縦置き配置の船外機用Ｖ型エンジンであって、各バンクにおける前記水平通路部は、各バンクの下端部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンの排気構造。
【請求項３】
前記エンジンは、縦置き配置の船外機用Ｖ型エンジンであって、各バンクにおける前記水平通路部は、各バンクの中間部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンの排気構造。
【請求項４】
前記エンジンの下端部にエキゾーストガイドが装着されたＶ型エンジンであって、前記両水平通路部をエキゾーストガイドの上側で合流させて前記エキゾーストガイドに接続させたことを特徴とする請求項２または３に記載のＶ型エンジンの排気構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｖ型エンジンの排気管構造に関し、特に船外機に搭載する縦置き配置のＶ型エンジン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、また船外機用４サイクルＶ型エンジンが特開平６−２６４７５７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Ｖ型エンジンは、エンジン本体部分を収納するカウリングおよび潤滑系や伝達機構等を収納するアッパケーシングやロアケーシングからなる船外機ケーシング内に装着されて、船外機として船尾に取付けられる。このような船外機のケーシングは、船外機としての取扱い性や海上での使用等特殊な条件での推進効率等の性能確保のために、前後方向の中央部分が膨らみ前後端部側が狭く、特に後端部は細く形成されている。
【０００５】
縦置き配置のＶ型エンジンは、垂直配置のクランク軸を前側に配置して斜め後方に向けてＶ型に各バンクのシリンダブロックおよびシリンダヘッドを配置してケーシング（カウリング）内に収納される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報記載の船外機用Ｖ型エンジンにおいて、シリンダヘッドから各バンク内側に取り出された排気通路をそのまま下に降ろして排気管を設ける構造とすれば、ケーシング内で排気通路が後側に位置するが、船外機では推進効率上、後端にいくにつれてケーシングが狭くなるため、その狭いスペース内に排気管を設置すれば、充分な排気通路断面積がとれずエンジンの性能向上が図られなくなる。
【０００７】
前記公報提案技術においては、エンジンのコンパクト性についての改良がなされているもののこのような点の考慮が不明であり、エンジン性能を充分に発揮できないことが考えられる。
【０００８】
本発明は上記公報記載の従来技術をさらに改良発展させて、Ｖ型エンジンのコンパクト性を高めるとともにエンジン性能の向上を図ることができるＶ型エンジンの排気構造の提供を目的とする。
【０００９】
【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、Ｖ型に配置されたバンクの内側に向けて各気筒の排気通路を設け、各バンクごとに各気筒からの排気通路が集合する排気集合通路をバンクの内側にシリンダヘッドと一体に縦方向に形成するとともに、各バンクの排気集合通路をシリンダブロック側に向けた後これらを合流させたＶ型エンジンの排気構造であって、左右バンクの前記各排気集合通路は、シリンダブロック側に向けて屈曲して水平通路部を形成し、この水平通路部がエキゾーストガイドの排気通路に連通することを特徴とするV型エンジンの排気構造を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
好ましい実施の形態においては、前記エンジンは、縦置き配置の船外機用Ｖ型エンジンであって、各バンクにおける前記排気集合通路でのバンク内全気筒からの排気が集合する部分は、各バンクの下端部に形成され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、前記エンジンは、縦置き配置の船外機用Ｖ型エンジンであって、各バンクにおける前記排気集合通路でのバンク内全気筒からの排気が集合する部分は、各バンクの中間部に形成され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、前記エンジンの下端部にエキゾーストガイドが装着されたＶ型エンジンであって、前記各バンクの排気集合通路をエンジン側で合流させて前記エキゾーストガイドに接続させたことを特徴としている。
【００１３】
さらに別の好ましい実施の形態においては、前記エンジンの下端部にエキゾーストガイドが装着されたＶ型エンジンであって、前記各バンクの排気集合通路をそれぞれ別に直接前記エキゾーストガイドに接続させたことを特徴とする。
【００１４】
さらに別の好ましい実施の形態においては、前記各バンクの排気集合通路とエキゾーストガイドとの接続部分に弾性又は可撓性を有するホースを介装させたことを特徴としている。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、後述のように、吸気管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本の吸気管１１が示されている。各吸気管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通路９が接続される。吸気通路９上には、吸気量調整用バタフライバルブ等を備えたスロットルボディ６２が装着される。
【００１８】
エンジン７の上部には、フライホイル１２が、クランク軸５２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が装着されスタータモータ（図示しない）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、バルブカム駆動用のチェーン６０が装着され、各気筒の吸気弁および排気弁（図示しない）をクランク軸に同期して開閉動作させる。このチェーン６０の途中にはチェーンを円滑に移送するためにチェーンに沿って遊転するアイドラ６１が設けられる。このチェーン６０はチェーンカバー５９で覆われる。
【００１９】
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。
【００２０】
エンジン７の各気筒からは、後述のように、排気通路１８が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形成した排気集合通路１９内で相互に連通する。これらの排気通路１８および排気集合通路１９は、左右バンクの内側にシリンダヘッド８とともに例えばアルミ合金の鋳造により一体成型される。
【００２１】
エンジン７はエキゾーストガイド２０を介してアッパケーシング６ａの上面に固定される。また、このエキゾーストガイド２０の下面にはオイルパン２３が取付けられる。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、エンジンの下端部で一旦シリンダブロック側に向けられクランク軸方向に屈曲した後これら２本の排気集合通路１９が合流し、１本の排気通路となってエキゾーストガイド２０の排気通路４３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。エンジンからの排気は、この主排気室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。
【００２２】
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を通し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を通し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。
【００２３】
冷却水は、駆動軸１４に連結された冷却水ポンプ２６により、取水口２５から取入れられる。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冷却ジャケット４４を通ってこの排気集合通路１９をその下側から冷却し、その上部からシリンダヘッド内に導入されシリンダ周りを冷却する。その後、図のようにＡ、Ｂ２系統に分れ、Ａ系統はオイルパン２３の周囲を冷却して水中に放出され、Ｂ系統は排気管２２の周囲のジャケットを通して主排気室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。
【００２４】
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気筒づつ縦置き配置した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本のみ示す）によりＶ型配置のシリンダブロック３１に組付けられ固定される。このクランクケース７４の両外側にそれぞれ、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およびその反対側にクランク軸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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の途中には吸気通路に臨んで燃料噴射弁３８が装着され、また吸気通路端部の吸気ポートのバルブシート７１上には吸気弁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ガブロック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。
【００２８】
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のバルブシート７１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４１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の内側に向けてシリンダヘッド８内に形成される。また、バンクごとに３本の排気通路１８が連通する排気集合通路１９は、Ｖ型バンクの内側にシリンダヘッド８と一体に成型される。この排気集合通路１９の周囲には冷却ジャケット４４が形成され、前述のように、冷却水ポンプ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。
【００２９】
左右両方の排気集合通路１９は、図６に示すように、各バンクごとに排気集合通路１９の下端部で各バンクの３気筒全部の排気が集合する構成であり、例えば右バンク３０ａでは、＃１、＃３、＃５気筒の排気が上から順次合流して下端部で全排気が集合し、左バンク３０ｂでは、＃２、＃４、＃６気筒の排気が上から順次合流して下端部で全排気が集合する。これらの集合部は、エンジン下部のシリンダヘッド内で中心側（シリンダブロック側）に向けて屈曲して水平通路部４０を形成し、これが合流してエキゾーストガイド２０の排気通路４３に連通する。
【００３０】
上記構成の縦置き配置Ｖ型エンジンにおいては、左右各バンクのシリンダヘッド８から取り出された排気集合通路１９の各バンクでの集合部を一旦シリンダブロック側に向けた後、左右両排気集合通路同士を合流させて１本の排気管としてエキゾーストガイド２０の排気通路４３に接続させているため、合流後の排気管が船外機ケーシングの中央部のスペース的に余裕のある広い部分に配置され、従って排気管断面積を大きくとることができる。これにより、コンパクトな構造とともにエンジン性能の向上を図ることができる。
【００３１】
また、排気通路がＶ型バンクの内側に形成されるため、バンク挟角を小さくしてエンジン幅を小さくするとともに前後方向の長さも小さくすることができ、船外機エンジンをコンパクトに構成することが可能になる。この場合、両バンク間に設ける排気管（排気集合通路）は、シリンダヘッドと一体成型されるため、部品点数が減少し部品管理の繁雑さが軽減されるとともに、製造プロセスが簡素化し組立誤差等のおそれがなくなり信頼性の高い製品が得られる。
【００３２】
また、このような構成において、冷却水の循環経路は、最初に両バンク間の排気集合通路周囲を冷却し、その後シリンダ周りの冷却を行うように構成しているため、バンク内側に設けた排気通路が効率的に冷却され、この排気通路の熱によりシリンダブロックが熱的に過度な影響を受けて変形したりオーバーヒートを起こすようなことはない。
【００３３】
さらにこの場合、一旦排気集合通路を冷却してほぼ均一な適正水温となった冷却水がシリンダ周りに送られるため、エンジンの温度管理および制御が適正に行われ、安定した燃焼が得られ燃焼上有利になる。特に船外機においては、海水等により直接シリンダ周りを冷却するため、水温が低過ぎる場合や温度変動が大き過ぎる場合があり、冷却水の温度管理が非常に難しいが、本発明の構成によれば、排気熱により冷却水がほぼ安定した一定温度に上昇した後にシリンダ周りを冷却するため、安定した燃焼作用が得られる。
【００３４】
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の上部に吸気通路９が接続される。この吸気通路９の中央部上側には吸気量調整用のスロットルボディ６２が設けられる。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燃焼状態を均一にするために、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ぬ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、均一な燃焼作用が得られる。
【００３５】
図９は、本発明の別の実施例の排気集合通路の構成図である。この実施例では、各バンクにおいて排気集合通路１９のバンク内全気筒（３気筒）の排気が各バンクの上下方向の中間部で集合し、これらの排気集合通路１９の集合部から中心側に向けて水平通路４０が形成され、両バンクからの水平通路４０が合流して垂直排気通路４０’を形成し、これがエキゾーストガイド２０の排気通路４３に連通する。その他の構成および作用効果は前記実施例と同様である。
【００３６】
図１０および図１１は、本発明の参考例を示し、図１０はこの参考例に係る排気集合通路を側面からみた構成図であり、図１１はエンジンの背面側の構成図である。この参考例においては、Ｖバンクの内側に形成したシリンダヘッドと一体の排気集合通路１９が、前述の図１〜８の最初の実施例の構成のようにその下端部で中心側に屈曲せずに、そのまま真っ直ぐにエキゾーストガイド２０に連通し、エキゾーストガイド２０の下側で中心側（シリンダブロック側）に屈曲し、これらが合流して排気管２２を形成し、この排気管２２がケーシングの中央部を通過して主排気室２１（図１）に連通する構成である。従ってこの例では、エキゾーストガイド２０の排気通路４３は各バンクからの排気集合通路１９に対応して２本設けられている。このように、排気集合通路１９をシリンダヘッド内で屈曲させることなく直接エキゾーストガイド２０に接続させることにより、シリンダヘッドの構成が簡単になり、鋳型製造上その他鋳造上有利となる。その他の構成および作用効果は前記実施例と同様である。
【００３７】
図１２は、本発明のさらに別の参考例を示し、（Ａ）はその要部縦断面図であり、（Ｂ）はエンジンの背面図である。この参考例は、前記図１０および図１１の参考例における排気集合通路１９とエキゾーストガイド２０との間の接合部の改良に関するものである。この例では、２本の各排気集合通路１９の下端部を、エキゾーストガイド２０の排気通路４３に連通して接合または一体成型したカラー６１に嵌合させ、両者間をゴムホース６２を介して接続させたものである。ゴムホース６２は、固定具６３を有する締め付けバンド６９により密封的に装着される。さらに、この排気集合通路１９の外周の冷却ジャケット４４についても、エキゾーストガイド２０に設けた冷却水通路６５に連通して接合または一体成型したカラー６６に対しゴムホース６７を介して接続させる。このゴムホース６７は、固定具６８を有する締め付けバンド６９により密封的に固定される。
【００３８】
このような構成において、冷却水ポンプ２６（図１参照）から圧送される冷却水は、冷却水通路６５を通り、前述のように、排気集合通路１９の外周のジャケット４４を最初に循環する。
【００３９】
このように、ゴムホースを介して排気集合通路１９とエキゾーストガイド２０とを接続させることにより、接合部の合面誤差を吸収し、確実な密封接続が達成される。従って、鋳型による接合面に高い加工精度が要求されず、加工や組立が容易にできる。なお、ゴムホースに代えて、樹脂等からなる他の弾力性部材あるいは可撓性部材を使用してもよい。その他の構成および作用効果は、前記図１０、１１の参考例と同様である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、縦置き配置Ｖ型エンジンにおいて、左右各バンクのシリンダヘッドから取り出された排気集合通路１９の各バンクでの集合部を一旦シリンダブロック側に向けた後、左右両排気集合通路同士を合流させて１本の排気管としてエキゾーストガイドあるいはケーシング内の排気通路に接続させているため、合流後の排気管が船外機ケーシングの中央部のスペース的に余裕のある広い部分に配置され、従って排気管断面積を大きくとることができる。これにより、コンパクトな構造とともにエンジン性能の向上を図ることができる。
【００４１】
また、本発明では、多気筒Ｖ型エンジンにおいて、バンク間の内側にシリンダヘッドと一体の排気通路を形成したため、バンク挟角を小さくしてエンジン幅を小さくするとともに前後方向の長さも小さくすることができ、船外機エンジンをコンパクトに構成することが可能になる。この場合、両バンク間に設ける排気管（排気集合通路）は、シリンダヘッドと一体成型されるため、部品点数が減少し部品管理の繁雑さが軽減されるとともに、製造プロセスが簡素化し組立誤差等のおそれがなくなり信頼性の高い製品が得られる。
【００４２】
また、このような構成において、冷却水の循環経路は、最初に両バンク間の排気集合通路周囲を冷却し、その後シリンダ周りの冷却を行うように構成することにより、バンク内側に設けた排気通路が効率的に冷却され、この排気通路の熱によりシリンダブロックが熱的に過度な影響を受けて変形したりオーバーヒートを起こすようなことはない。
【００４３】
さらにこの場合、一旦排気集合通路を冷却してほぼ均一な適正水温となった冷却水がシリンダ周りに送られるため、エンジンの温度管理および制御が適正に行われ、安定した燃焼が得られ燃焼上有利になる。特に船外機においては、海水等により直接シリンダ周りを冷却するため、水温が低過ぎる場合や温度変動が大き過ぎる場合があり、冷却水の温度管理が非常に難しいが、本発明の構成によれば、排気熱により冷却水がほぼ安定した一定温度に上昇した後にシリンダ周りを冷却するため、安定した燃焼作用が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の構成説明図である。
【図２】  図１の実施例の上側部分の詳細図である。
【図３】  図１の実施例の中央部分の詳細図である。
【図４】  図１の実施例の下側部分の詳細図である。
【図５】  図１の実施例の要部の水平断面図である。
【図６】  図１の実施例のエンジン部分の背面図である。
【図７】  図１の実施例の吸気系の側面図である。
【図８】  図１の実施例の吸気系の正面図である。
【図９】  本発明の別の実施例のエンジン部分の背面図である。
【図１０】  本発明の参考例の要部構成説明図である。
【図１１】  図１０の参考例のエンジン部分の背面図である。
【図１２】  （Ａ）（Ｂ）は、本発明のさらに別の参考例の要部縦断面図および背面図である。
【符号の説明】
１：船外機
７：エンジン
８：シリンダヘッド
１０：サージタンク
１１：吸気通路
１８：排気通路
１９：排気集合通路
２０：エキゾーストガイド
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
４４：冷却ジャケット
５０：オイルポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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