(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸方向に並列配置された複数の気筒を有する船外機用２サイクルエンジンの排気制御装置において、上記各気筒の排気ポートをクランク軸方向に延びる排気合流通路に排気下流側に斜めに延びる排気分岐通路を介して接続し、上面にエンジンが搭載され船体側に支持されるエキゾーストガイドに、上記排気合流通路の排気口が連通する排気孔を形成し、該排気孔内に、丸棒の一部を切り欠いて弁部を形成してなる排気制御弁を、該弁部が上記排気孔の内面と面一となる全開位置と該排気孔を絞り込む全閉位置との間で回動するよう配設し、上記エキゾーストガイドの下面に上記排気孔に連通し、下方に延びる排気管を接続し、上記エキゾーストガイド内に冷却ジャケットを上記排気制御弁の周囲を囲むように形成し、上記排気制御弁に駆動ロッドを連結し、該駆動ロッドにスロットル弁を連結し、上記駆動ロッドを操作ハンドルで移動させるとスロットル弁の開度に応じて上記排気制御弁が開閉するようにしたことを特徴とする２サイクルエンジンの排気制御装置。
【請求項２】
請求項１において、上記エンジンがＶ型エンジンであり、上記排気合流通路が各バンク毎に設けられ、該両排気合流通路がクランク軸方向に延びるよう並列配置されており、各排気合流通路用排気制御弁が同軸をなすよう配置されていることを特徴とする２サイクルエンジンの排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排気ガスの吹き抜けによるＣＯ，ＨＣ量を低減できるようにした２サイクルエンジンの排気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、船外機に搭載される２サイクルエンジンの排気装置として、縦置のクランク軸方向に並列配置された複数の気筒の各排気ポートを各排気分岐通路を介して排気合流通路に接続し、該合流通路を下方に延長するとともに下方に向けて開口した構造のものがある。
【０００３】
上記２サイクルエンジンでは、排気ガスによる大気汚染を防止する観点から排気ガスの浄化が要請されている。このような排気ガスの浄化を図る方法としては、排気通路内に触媒を配設するのが一般的である。このような触媒の配置構造として、従来、排気通路の排気口近傍部分，屈曲部等の内壁に沿って触媒を配設したり、あるいはシリンダブロック内に形成された合流排気通路内に触媒を配設したものが提案されている（特開昭６１−２８３７１３号参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来の触媒によって排気ガスを浄化する方法の場合、燃料の吹き抜けの多い運転域では、排気ガス中のＣＯ，ＨＣ量が多くなり、触媒の浄化能力等の如何によっては十分に対応できない場合があり、この点での改善が要請されている。
【０００５】
本発明の目的は、燃料の吹き抜け量自体を低減することによって排気ガス浄化能力の向上を図るようにした２サイクルエンジンの排気制御装置を提供することにある。
【０００６】
本件発明者らは、燃料の吹き抜けを抑制する方法について検討したところ、エンジン運転状態に応じて排気通路の面積を変化させることによって吹き抜けを抑制でき、これがＣＯ，ＨＣ量の低減に有効である点に着目し、本発明を成したものである。
【０００７】
そこで本発明は、クランク軸方向に並列配置された複数の気筒を有する船外機用２サイクルエンジンの排気制御装置において、上記各気筒の排気ポートをクランク軸方向に延びる排気合流通路に排気下流側に斜めに延びる排気分岐通路を介して接続し、上面にエンジンが搭載され船体側に支持されるエキゾーストガイドに、上記排気合流通路の排気口が連通する排気孔を形成し、該排気孔内に、丸棒の一部を切り欠いて弁部を形成してなる排気制御弁を、該弁部が上記排気孔の内面と面一となる全開位置と該排気孔を絞り込む全閉位置との間で回動するよう配設し、上記エキゾーストガイドの下面に上記排気孔に連通し、下方に延びる排気管を接続し、上記エキゾーストガイド内に冷却ジャケットを上記排気制御弁の周囲を囲むように形成し、上記排気制御弁に駆動ロッドを連結し、該駆動ロッドにスロットル弁を連結し、上記駆動ロッドを操作ハンドルで移動させるとスロットル弁の開度に応じて上記排気制御弁が開閉するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また請求項２の発明は、上記エンジンが各バンク毎に設けられた各排気合流通路を並列配置してなるＶ型エンジンであり、各排気合流通路用排気制御弁が同軸をなすよう配置されていることを特徴としている。
【００１０】
ここで、４サイクルエンジンでは、出力の向上を図る目的から排気通路に該通路面積を可変制御する排気制御弁を配設する場合がある。しかし２サイクルエンジンの場合は、上記排気制御弁で排気通路面積を変化させてもエンジン出力の向上には寄与しないことから、２サイクルエンジンにおいて排気制御弁を採用することは従来考えられていない。従って本発明の排気制御弁は、エンジン出力の向上を図るのではなく、上述の吹き抜けを抑制するためのものであり、上記４サイクルエンジンの場合とは異なる目的を有するものである。
【００１１】
また上記排気制御弁はエンジン運転状態に応じて開閉制御されるわけであるが、この開閉制御は、例えば排気制御弁とスロットル弁とをリンク機構を介して連結し、スロットル開度に応じて上記排気制御弁を開閉制御する方法が採用でき、具体的には低回転，低負荷運転時ほど排気通路を絞り込むこととなる。またスロットル開度，エンジン回転数を検出し、該検出値に応じてサーボモータ等で排気制御弁を開閉制御する方法も採用できる。
【００１２】
【作用】
本発明に係る２サイクルエンジンの排気制御装置によれば、各気筒の排気合流通路の下流側近傍に該通路面積を可変制御する排気制御弁を配設したので、エンジン運転状態に応じて上記排気制御弁で排気通路面積を変化させることにより、例えば吹き抜け量の多い低負荷運転時には上記排気通路面積を絞り込むことにより燃料の吹き抜けを抑制でき、それだけＣＯ，ＨＣ量を低減できる。また、排気分岐通路を下流側に斜めに延びるように形成したので、排気制御弁までの排気通路容積が小さくなり、上記排気制御弁の制御応答性が向上し、結果的に吹き抜け量をより抑制できる。
【００１３】
また、上記排気制御弁を剛性の高い強度部材としてのエキゾーストガイドに設けたので、外力による変形や排気熱等による焼付きを防止できる。
【００１４】
さらにまた、上記エキゾーストガイドに形成された冷却ジャケットで上記排気制御弁の周囲を囲ったので、該制御弁の排気熱等による焼付をさらに確実に防止できる。
【００１５】
さらに請求項２の発明によれば、各排気合流通路用の排気制御弁を同軸配置したので、共通の駆動機構で各通路の開閉制御を行なうことができ、各通路に別個の排気制御弁を配設する場合のような各駆動機構の同調をとる必要がなく、かつ部品点数の増加を回避でき、構造を簡素化できる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図について説明する。
図１ないし図５は、本発明の一実施例による２サイクルエンジンの排気制御装置を説明するための図であり、本実施例では船外機用２サイクルエンジンに適用した場合を例にとって説明する。
【００１７】
図５において、１は本実施例装置が採用された船外機である。この船外機１は船体２の船尾２ａに配設されており、これは推進プロペラ３が配設されたロアケース４の上部にアッパケース５を接続し、これの上部にエンジン６が収容されたトップカウル７を接続して構成されている。上記船外機１は、スイベルアーム９に図示しないダンパ部材を介して弾性支持されており、該スイベルアーム９は上記船体２に固定されたクランプブラケット８に左右方向に延在する回転軸廻りに上下方向に揺動自在に枢支されている。
【００１８】
上記ロアケース４内には推進軸１１が軸支されており、該推進軸１１の後端部に上記推進プロペラ３がスプライン結合されている。また上記エンジン６の出力軸６ａには垂直方向に延びる駆動シャフト１２の上端が結合されており、該シャフト１２の下端には上記推進軸１１に噛合するかさ歯車１０が結合されている。
【００１９】
上記アッパケース５とトップカウル７との間には排気通路の一部を構成するアルミダイキャスト製のエキゾーストガイド１３が配設されており、該エキゾーストガイド１３の上面に上記エンジン６が搭載されている。このエキゾーストガイド１３は上記ダンパ部材を介してスイベルアーム９に固定されている。
【００２０】
上記エキゾーストガイド１３にはエンジン６の各バンク用排気口６ｂに連通する一対の排気孔１３ａが形成されており、エキゾーストガイド１３の下面には各排気孔１３ａに連通し、下方に延びる排気管１４が接続されている。また上記エキゾーストガイド１３の下面には上記排気管１４を囲むマフラ１６が接続されている。このマフラ１６の下端は上記ロアケース４内に開口しており、該ケース４内を通って推進機３の後端から外部に連通している。
【００２１】
上記エンジン６は水冷式２サイクルＶ型６気筒エンジンであり、クランク軸２０が航走時に略垂直をなす縦置きに搭載される。このエンジン６は上記クランク軸２０を収容するクランクケース２２に、３対の気筒２１がそれぞれＶバンクをなすように配置形成されたシリンダボディ２３を結合し、該シリンダボディ２３にシリンダヘッド２４を装着した構造のものである。
【００２２】
上記シリンダボディ２３の気筒２１内に摺動自在に挿入されたピストン２５はコンロッド２６を介して上記クランク軸２０に連結されている。
【００２３】
また上記クランクケース２２にはクランク室２２ａ内に連通する開口２２ｂが形成され、該開口２２ｂにはこれを開閉するリード弁３２を介在させて吸気通路３０が接続されている。また上記吸気通路３０の上流側にはスロットル弁３１を内蔵したスロットルボディ３３が接続されている。なお、３４は吸気音を低減するサイレンサである。
【００２４】
ここで、上記クランクケース２２のシリンダボディ２３との合面の図３右側部分にはクランク室２２ａの一部を形成する外方膨出部２２ｃが形成されている。これによりクランク室２２ａの容積を拡大し、その分だけ吸入空気量の増大を図り、もってエンジン出力の向上が図られている。
【００２５】
図１に示すように、上記シリンダボディ２３にはクランク室２２ａと各気筒２１とを連通する１つの対向掃気通路３５ａと２つの主掃気通路３５ｂ，３５ｃがそれぞれ形成されている。
【００２６】
また上記シリンダボディ２３の各気筒２１はピストン２５が摺接する円筒状のスリーブ３６によって構成されており、該スリーブ３６の各掃気通路３５ａ〜３５ｃに臨む開口縁にはテーパ部３６ａが形成されている。このテーパ部３６ａと各掃気通路３５ａ〜３５ｃの開口縁とは段差のない連続面をなしている。また対向掃気通路３５ａのテーパ部３６ａは気筒２１の中心に向かって漏斗状に拡がっている。これにより気筒２１内への掃気通路抵抗が低減されており、よって吸入空気量を増大できるようになっている。
【００２７】
上記シリンダボディ２３のＶバンク内にはクランク軸２０に沿って上下方向に延び、かつ下方に向かって開口する２つの排気合流通路４０，４０が配置形成されており、各排気合流通路４０の下端排気口６ｂはシリンダボディ２３の下面に開口している。
【００２８】
上記各気筒２１の排気ポート４１には上記排気合流通路４０に向かって斜めに延びる排気分岐通路４２が接続形成されており、この各排気分岐通路４２は上記排気合流通路４０に合流している。
【００２９】
上記排気分岐通路４２を斜めに形成したことにより各排気ポート４１から後述する排気制御弁までの総通路長が短くなり、排気通路容積が小さくなっている。これにより制御応答性の向上が図られており、結果的に吹き抜け量がより抑制されている。
【００３０】
また上記各気筒２１の中心から排気合流通路４０の軸芯までの長さは従来に比べて長く設定されている。これにより１２０度クランクを適正利用することにより掃気クローズから排気クローズの間に隣接気筒の排気パルスが当該気筒に伝播されるようになっており、それだけ吹き抜けの抑制が図られている。
【００３１】
さらに上記各気筒２１の中心から排気合流通路４０の軸芯までを長く設定したことにより、その分だけ最下部に位置する両気筒２１´，２１´を排気合流通路４０から遠ざけることとなる。これにより排気熱が集中する下流側部分の気筒への熱影響を抑制している。なお、上記排気合流通路４０，各排気分岐通路４２の断面形状は円形に形成されており、かつ各通路４０，４２の長手方向の断面積は略均一になっており、この点からも通路抵抗低減による吸入空気量の向上が図られている。
【００３２】
上記各ピストン２５のヘッド上面の排気ポート４１に臨む部分にはピストン中心から外周側に向けて深くなり、かつピストン軸方向に見て略台形状の切り欠き凹部２５ａが凹設されており、これにより排気タイミングがピストンを交換するだけの簡単な構造でもって変えられるようになっている。
【００３３】
上記エキゾーストガイド１３の両排気孔１３ａに臨む部分にはこれと直交方向に弁孔１３ｂが形成されている。この弁孔１３ｂは上記最下部の両気筒２１´の排気分岐通路４２と排気合流通路４０の合流点ａの下流近傍に位置している。
【００３４】
上記弁孔１３ｂ内には本実施例の特徴をなす排気制御弁４３が挿入配置されている。この排気制御弁４３は、図４に示すように、ステンレス鋼からなる丸棒の一部を切り欠くことにより上記両排気孔１３ａを開閉する弁部４３ｂ，４３ｂを形成した構造のものであり、該両弁部４３ｂは同軸をなしている。また上記弁部４３ｂの一端には駆動軸４３ａが、他端には支持軸４３ｃが一体形成されている。
【００３５】
そして上記排気制御弁４３は、各弁部４３ｂが排気孔１３ａ内面と面一となる全開位置と、該弁部４３ｂが上流側に起立して排気孔１３ａを絞り込む全閉位置との間で回動するようになっている。
【００３６】
上記エキゾーストガイド１３の弁孔１３ｂの周囲には冷却ジャケット１３ｃが形成されており、該ジャケット１３ｃにより上記排気制御弁４０を冷却するようになっている。また上記弁孔１３ｂの開口部には排気制御弁４０を回転自在に支持し、かつ該弁孔１３ｂの開口を閉塞する蓋部材４５が挿着されている。
【００３７】
上記排気制御弁４３の駆動軸４３ａはエキゾーストガイド１３から外部に突出されており、該突出部にはプレート４６がボルト締め固定されている。このプレート４６には、図２に示すように、連結棒４７の一端が連結されており、該連結棒４７の他端は駆動ロッド４８に連結されている。またこの駆動ロッド４８には上記スロットル弁３１のスロットル軸３１ａに連結されたアーム部材４９が連結されている。上記駆動ロッド４８は、船外機前端に位置する操作ハンドルのレバーによって矢印ａ方向に移動される。
【００３８】
上記駆動ロッド４８を図２の矢印ａ方向に移動させることにより、上記スロットル弁３１，排気制御弁４３が矢印ｂ，ｃ方向に回動し、これにより上記スロットル弁３１の開度に応じて上記排気制御弁４３が開閉するようになっている。具体的にはスロットル開度に比例して開き、スロットル開度が７０〜８０％のときに上記排気制御弁４３を全開するように設定されている。
【００３９】
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例の船外機１は、エンジン動力を駆動シャフト１２を介して推進軸１１に伝達し、該推進軸１１により推進プロペラ３を回転駆動するものである。そして各気筒２１からの排気ガスは、排気分岐通路４２から排気合流通路４０で合流し、ここから排気管１４を通ってマフラ１６内で膨張した後、ロアケース４内に排出され、ここから推進プロペラ３内を通って外部に放出される。
【００４０】
そして本実施例の排気制御装置は、アイドル・低負荷時のようなスロットル弁３１の開度が小さい運転領域では、排気制御弁４３が略全閉位置に回動する。これにより該排気制御弁４３の弁部４３ｂが排気孔１３ａの通路面積を絞り込み、排気ガスの吹き抜けを抑制する。また上記スロットル弁３１の開度が大きくなると該開度に略比例して上記排気制御弁４３が開き、スロットル開度が７０〜８０％のときに全開する。
【００４１】
このように本実施例によれば、各気筒２１の排気合流通路４０の合流点ａの下流側に位置するエキゾーストガイド１３の両排気孔１３ａにこれの通路面積を変化される排気制御弁４３を配設したので、上述のようにエンジン運転状態に応じて排気ガスの吹き抜けを抑制でき、ひいてはＣＯ，ＨＣ量を低減でき、排気ガス浄化をより確実に行うことができる。
【００４２】
また本実施例では、上記排気制御弁４３を、エンジン６を支持するためのものであることから高剛性に構成されたエキゾーストガイド１３に配設したので、排気制御弁４３の外力による変形を防止できるとともに、排気熱等による変形を防止できる。
【００４３】
さらに上記エキゾーストガイド１３に形成された冷却ジャケット１３ｃで上記排気制御弁４３を囲ったので、冷却効率を向上でき、この点からも排気熱等による変形を防止できる。
【００４４】
また本実施例によれば、上記排気制御弁４３に弁部４３ｂを同軸をなすよう一体形成したので、１つの駆動機構によって各排気孔１３ａを開閉制御でき、排気制御弁を別個独立に配設する場合のような同調をとる必要もなく、かつ部品点数の増加を回避できる分だけコストを抑制できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る２サイクルエンジンの排気制御装置によれば、各気筒の排気ポートを排気下流側に延びる排気分岐通路を介してクランク軸方向に延びる排気合流通路に合流接続し、最下流側気筒用排気分岐通路と上記排気合流通路との合流点の下流側近傍に排気通路面積を可変制御する排気制御弁を配設したので、排気ガスの吹き抜けによるＣＯ，ＨＣ量を低減でき、排気ガス浄化を確実に行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による２サイクルエンジンの排気制御装置を説明するための断面図である。
【図２】上記実施例装置を備えたエンジンを示す側面図である。
【図３】上記実施例エンジンを示す断面平面図である。
【図４】上記実施例装置の排気制御弁を示す図である。
【図５】上記実施例装置が適用された船外機を示す側面図である。
【図６】上記実施例の変形例による排気制御装置を示す断面図である。
【図１】
0003594638.tif 000002
【図２】
0003594638.tif 000003
【図３】
0003594638.tif 000004
【図４】
0003594638.tif 000005
【図５】
0003594638.tif 000006
【図６】
0003594638.tif 000007