(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒の一方の側に排気マニホールドを取り付けて、この排気マニホールド内の排気通路の一端側を上記各気筒内に開口させ、上記気筒内の燃焼で生じた排気の性状を検出する排気センサを、同上気筒の外面近傍に設けたエンジンにおいて、
上記複数の気筒の一方の側とは反対側で、これら気筒群の外側面近傍に上記排気センサを配設し、この排気センサがセンサ素子部を備え、このセンサ素子部の内部に形成された空洞部にこの排気センサの周りの大気を供給可能とし、上記気筒内の排気を上記センサ素子部に向けて流動させる案内通路を設け、上記センサ素子部の内外の酸素濃度差により上記排気の性状を検出するようにし、上記排気センサ、および案内通路を気筒の外方から覆うカバー体を設けたエンジンの排気センサ保護装置。
【請求項２】
クランク軸の軸心がほぼ垂直となるよう上記複数の気筒を上下に積み重ね、これら気筒群の外面における隣り合う両気筒間に凹所を形成したエンジンにおいて、
上記凹所のうちの最上の凹所の近傍に排気センサを配設し、
上記エンジンを船用とした請求項１に記載のエンジンの排気センサ保護装置。
【請求項３】
気筒を水冷式にした請求項１もしくは２に記載のエンジンの排気センサ保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、船、自動二輪車、および自動車等に用いられるエンジンに関し、より詳しくは、排気の性状を検出する排気センサを設けた場合におけるこの排気センサの保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗り物の一例としての船に搭載されるエンジンには、従来、次のように構成されたものがある。
【０００３】
即ち、気筒内の燃焼で生じた排気の性状を検出する排気センサが設けられている。そして、この排気センサの検出信号により、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が所望値に調整され、これにより、上記エンジンの性能の向上や、燃料の無駄な消費が抑制されるようになっている。また、この場合、上記排気センサが気筒の外面近傍に設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、船では、海水の塩分で、エンジンの外面に錆が生じ易いため、エンジン使用後に、その外面に防錆剤を噴霧手段により塗布することがよく行われている。
【０００５】
一方、上記排気センサは、気筒の外面近傍に設けられているため、上記塗布の際には、防錆剤の一部が上記排気センサにも塗布されることとなっており、これにより次のような問題が生じている。
【０００６】
即ち、上記排気センサが、例えばＯ２センサである場合には、この排気センサは、これの周りの大気中の酸素濃度を基準値にして排気中の酸素濃度を検出する。ところが、排気センサの使用時に、この排気センサの温度が上昇すると、その熱でこの排気センサに塗布されていた防錆剤が気化して、この気化ガスが上記基準値に影響を与え、よって、排気センサの検出信号の精度が一時的に低下するという問題を生じる。
【０００７】
また、排気センサは、ある温度範囲で、精度の良い検出信号を出力するという温度特性を有しているが、前記のように、排気センサは気筒の外部に設けられているため、外気温度から大きく影響を受けて上記温度範囲から外れるおそれがあり、よって、この点でも検出信号の精度が低下するおそれがある。
【０００８】
そこで、上記排気センサに防錆剤が塗布されないよう、かつ、温度変化が抑制されるように、この排気センサに対し保護装置を設けることが考えられるが、単にこれを設けると、エンジンの形状が大形になって、コンパクト化の要求に反するおそれがある。
【０００９】
【発明の目的】
この発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、排気センサによる検出信号の精度を向上させるようにし、かつ、このようにした場合でも、エンジンをコンパクトにできるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明のエンジンの排気センサ保護装置は、複数の気筒１６〜１８の一方の側に排気マニホールド４２を取り付けて、この排気マニホールド４２内の排気通路４３の一端側を上記各気筒１６〜１８内に開口させ、上記気筒１６〜１８内の燃焼で生じた排気１００の性状を検出する排気センサ９１を、同上気筒１６〜１８の外面近傍に設けたエンジン１０において、上記複数の気筒１６〜１８の一方の側とは反対側で、これら気筒１６〜１８群の外側面近傍に上記排気センサ９１を配設し、この排気センサ９１がセンサ素子部１０６を備え、このセンサ素子部１０６の内部に形成された空洞部１０８にこの排気センサ９１の周りの大気を供給可能とし、上記気筒内の排気１００を上記センサ素子部１０６に向けて流動させる案内通路１１５を設け、上記センサ素子部１０６の内外の酸素濃度差により上記排気１００の性状を検出するようにし、上記排気センサ９１、および案内通路１１５を気筒１６〜１８の外方から覆うカバー体１３２を設けたものである。
【００１１】
上記の場合、クランク軸２０の軸心がほぼ垂直となるよう上記複数の気筒１６〜１８を上下に積み重ね、これら気筒１６〜１８群の外面における隣り合う両気筒１６〜１８間に凹所１３１を形成したエンジン１０において、上記凹所１３１のうちの最上の凹所１３１の近傍に排気センサ９１を配設し、上記エンジン１０を船１用としてもよい。
【００１２】
また、気筒１６〜１８を水冷式にしてもよい。
【００１３】
【作  用】
上記構成による作用は次の如くである。
【００１４】
エンジン１０の外面に防錆剤を塗布する際、気筒１６〜１８の外面近傍に設けられた排気センサ９１にも防錆剤の一部が塗布されようとするが、上記排気センサ９１はカバー体１３２によって上記気筒１６〜１８の外方から覆われていることから、上記排気センサ９１への塗布は上記カバー体１３２によって防止される。
【００１５】
このため、上記排気センサ９１の使用により、この排気センサ９１の温度が高くなったとしても、その熱により防錆剤が気化するということは防止される。
【００１６】
よって、防錆剤の気化ガスが上記排気センサ９１の検出精度に悪い影響を与えるということが回避される。
【００１７】
また、気筒１６〜１８を複数並設し、これら気筒１６〜１８群の外面における隣り合う両気筒１６〜１８間に凹所１３１を形成したエンジン１０において、上記凹所１３１の近傍に排気センサ９１を配設してもよい。このようにすれば、上記排気センサ９１の配設に、上記凹所１３１が利用されて、排気センサ９１が各気筒１６〜１８の外面から外方に大きく突出することが、抑制される。
【００１８】
また、エンジン１０を船１用としてもよい。このようにすれば、海水の塩分で錆が発生し易いエンジン１０には防錆剤が十分に塗布されるが、この際、排気センサ９１にまで防錆剤が塗布されることは、上記カバー体１３２によって防止される。
【００１９】
上記の場合、第１〜第３気筒１６〜１８を水冷式にしてもよい。
【００２０】
このようにすれば、各気筒１６〜１８はある所定の温度範囲に保たれる。一方、前記のように、排気センサ９１は各気筒１６〜１８の外方からカバー体１３２によって覆われている。
【００２１】
よって、排気センサ９１の温度が、各気筒１６〜１８の熱や、外気の熱から影響を受けて大きく変動するということが防止され、温度特性上、上記排気センサ９１が所望の温度範囲に保たれる。
【００２２】
また、上記したように、各気筒１６〜１８は上記水冷により冷却されることから、これら気筒１６〜１８があまりに高温になることは抑制される。このため、上記各気筒１６〜１８の外面に塗布された防錆剤が温度によって気化することは抑制される。
【００２３】
よって、エンジン１０の防錆効果が、より長期にわたり保たれると共に、熱による防錆剤の気化が抑制される分、この気化ガスによる排気センサ９１への影響がより少なくなる。
【００２４】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面により説明する。
【００２５】
図２において、符号１は乗り物の一例としての船で、矢印Ｆｒは船１の進行方向前方を示している。なお、下記する左右とは、上記前方に向っての方向をいうものとする。
【００２６】
上記船１は船体２を有し、この船体２の船尾には船外機３が着脱自在に取り付けられている。この船外機３は、上記船尾に取り付けられるブラケット４と、このブラケット４に対し枢支軸５により枢支される船外機本体６とで構成されている。
【００２７】
上記船外機本体６は動力伝達装置８を備え、この動力伝達装置８はその外殻を構成する伝動ケース９と、この伝動ケース９内に収容される伝動機構とで構成され、上記伝動ケース９が上記ブラケット４に対し上記枢支軸５により枢支されている。また、上記船外機本体６は内燃機関である２サイクルの多気筒エンジン１０を有し、このエンジン１０は上記伝動ケース９の上端に着脱自在に取り付けられて、カバー１１で開閉自在に覆われている。上記伝動ケース９は、水中に向って下方に延びこの伝動ケース９の下端に円筒状のシャフト１３が支承され、このシャフト１３にプロペラ１４が取り付けられている。
【００２８】
そして、上記エンジン１０の出力部に、上記動力伝達装置８の伝動機構を介して上記プロペラ１４が連動するよう連結されている。
【００２９】
図２から図８において、上記エンジン１０は、第１気筒１６、第２気筒１７、および第３気筒１８の複数（三つ）の気筒を備え、これら気筒は上下に積み重ねられるようにして並設されている。
【００３０】
上記エンジン１０は、上記各気筒１６〜１８に共通のクランクケース１９を有し、このクランクケース１９には軸心がほぼ垂直の縦向きのクランク軸２０が収容され、このクランク軸２０は上記クランクケース１９に対しその軸心回りに回転自在に支承されている。
【００３１】
上記クランクケース１９の後部に、上記各気筒１６〜１８のそれぞれのシリンダ本体２２が一体的に取り付けられ、これらシリンダ本体２２の軸心は互いに平行に前後に延びている。また、これら各シリンダ本体２２の突出端にはシリンダヘッド２３が着脱自在に取り付けられている。上記シリンダ本体２２同士は互いに一体化されてシリンダブロック２４を構成し、上記シリンダヘッド２３同士も互いに一体化されている。
【００３２】
上記各シリンダ本体２２は、その内部にそれぞれ軸心が前後に延びるシリンダ孔２５を有し、これら各シリンダ孔２５にピストン２６が前後に摺動自在に嵌入されている。これら各ピストン２６は、それぞれ上記クランク軸２０に連接棒２７により連結されている。
【００３３】
上記シリンダ孔２５内でシリンダヘッド２３とピストン２６とで囲まれた空間が「気筒内」に相当し、上記ピストン２６が上記シリンダヘッド２３にある程度接近した状態の上記「気筒内」が燃焼室２９となる。上記シリンダヘッド２３には、各燃焼室２９に対応して三つの点火プラグ３０が取り付けられ、これら各点火プラグ３０の放電部３１が上記燃焼室２９に臨んでいる。
【００３４】
上記クランクケース１９の前面には三つの吸気ポート３３が形成され、これら各吸気ポート３３にそれぞれリード弁３４が取り付けられている。また、これらリード弁３４の前面には、吸気マニホールド３５、スロットル弁３６ａを収容するスロットルボディ３６、およびサイレンサ３７が順次連設されている。また、上記サイレンサ３７の上端には後方に向って開口する入口管３８が取り付けられている。上記入口管３８、サイレンサ３７、スロットルボディ３６、吸気マニホールド３５、およびリード弁３４は、これらの各内部にそれぞれ設けられた吸気通路３９によって互いに連通させられ、かつ、これら各吸気通路３９は上記吸気ポート３３に連通している。
【００３５】
上記各スロットル弁３６ａは連動手段４０により互いに連結されている。そして、オペレータが操作部を操作すれば、上記連動手段４０を介し上記各スロットル弁３６ａが互いに同期して、同じ開閉弁動作を行うようになっている。
【００３６】
上記各シリンダ孔２５の周りの上記シリンダ本体２２には、各シリンダ孔２５についてそれぞれ複数（三つ）の掃気通路４１が形成されている。これら各掃気通路４１は、上記クランクケース１９内を燃焼室２９に連通させている。
【００３７】
上記シリンダブロック２４の左側には排気マニホールド４２が取り付けられ、この排気マニホールド４２内の第１排気通路４３の一端側は複数（三つ）に分岐し、各シリンダ本体２２に形成された排気ポート４４を介し各燃焼室２９内に開口している。一方、上記シリンダブロック２４と伝動ケース９との間には排気ガイド４６が介設され、この排気ガイド４６内の第２排気通路４７と、上記第１排気通路４３の他端側とが互いに連通させられている。前記伝動ケース９内に第３排気通路４８が形成され、この第３排気通路４８の一端が上記第２排気通路４７に連通し、他端が前記シャフト１３内を通して水中に開口している。
【００３８】
図４と図７において、上記エンジン１０の第１〜第３気筒１６〜１８は水冷式とされ、つまり、エンジン１０には、水冷式の冷却装置５０が設けられている。この冷却装置５０は、各シリンダ孔２５の周りでシリンダブロック２４に形成される第１冷却水ジャケット５１と、上記排気マニホールド４２に形成される第２冷却水ジャケット５２と、上記第２排気通路４７を囲むように排気ガイド４６に形成される第３冷却水ジャケット５３と、上記第３排気通路４８を囲むように伝動ケース９に形成される第４冷却水ジャケット５４とを備え、これら各冷却水ジャケット５１〜５４は、直接に、もしくは冷却水連通路５５を介して互いに連通している。また、上記第４冷却水ジャケット５４の下端は上記第３排気通路４８の下流側に連通している。
【００３９】
上記第１冷却水ジャケット５１に対し海水などの冷却水５６を供給する水ポンプが設けられ、上記冷却水５６は上記各冷却水ジャケット５１〜５４を冷却水連通路５５を介し順次通り抜け、かつ、第３排気通路４８の下流端を通って水中に排水される。そして、この流れの途中で、冷却水５６により、上記第１〜第３気筒１６〜１８が冷却され、これにより、第１〜第３気筒１６〜１８のシリンダヘッド２３やシリンダブロック２４はそれぞれある所定の温度範囲に保たれるようになっている。
【００４０】
図２において、上記エンジン１０に燃料５９を供給する燃料供給装置６０が設けられている。この燃料供給装置６０は第１〜第３気筒１６〜１８に対応する複数（三つ）の燃料噴射弁６１を有し、これら各燃料噴射弁６１はスロットルボディ３６に着脱自在に取り付けられている。これら燃料噴射弁６１は、スロットルボディ３６からリード弁３４に至る間の吸気通路３９内に向って、適宜燃料５９を噴射する。
【００４１】
上記各燃料噴射弁６１に燃料タンク６３内に溜められた燃料５９を吸引して供給する低圧燃料ポンプ６４と、この低圧燃料ポンプ６４からの燃料５９を加圧して供給する高圧燃料ポンプ６５とが直列に設けられている。また、これら低圧燃料ポンプ６４と高圧燃料ポンプ６５の間には水分離フィルター６６とベーパーセパレータ６７とが直列に介設されている。また、上記のように燃料噴射弁６１に供給される燃料５９の圧力を所定圧に調整する調圧器６９が設けられ、上記各機器は燃料通路７０により互いに連結されている。
【００４２】
上記各燃料噴射弁６１は電磁式で、これを電気的にオン（もしくはオフ）すれば、その期間が燃料噴射期間とされ、この期間だけ、燃料５９が吸気通路３９内に噴射されるようになっている。
【００４３】
上記の場合、燃料供給装置６０のうち燃料タンク６３だけが船体２に支持されており、他のものは船外機３を構成している。
【００４４】
図２において、エンジン１０を制御するためのエンジン制御装置７３が設けられている。このエンジン制御装置７３は電子的な制御装置本体７４を備え、上記各点火プラグ３０、燃料噴射弁６１、低圧燃料ポンプ６４、および高圧燃料ポンプ６５が、上記制御装置本体７４に電気的に接続されている。また、前記クランク軸２０の上端にはフライホイールマグネト７５が取り付けられている。このフライホイールマグネト７５は、直接もしくはバッテリを介し、上記制御装置本体７４に電力を供給するようになっている。
【００４５】
上記エンジン１０の駆動状態を検出する各種センサが設けられ、これらはいずれも上記制御装置本体７４に電気的に接続されている。
【００４６】
即ち、上記センサとして、上記クランク軸２０の回転角を検出するクランク角センサ７６、クランクケース１９内の圧力を検出するクランクケース内圧センサ７７、各気筒１６〜１８内の圧力を検出する筒内圧センサ７８、同上気筒１６〜１８内の状態を検出するノックセンサ７９、吸気通路３９内の温度を検出する吸気温センサ８０、スロットルボディ３６の開度を検出するスロットル開度センサ８１が設けられている。
【００４７】
また、各気筒１６〜１８の温度を検出するシリンダ温度センサ８２、第３排気通路４８内の上流側の圧力を検出する背圧センサ８３、大気圧を検出する大気圧センサ８４、冷却水５６の温度を検出する冷却水温度センサ８５、動力伝達装置８の変速状態を検出するシフトセンサ８６、枢支軸５回りの船外機３の上下回動位置を検出するトリム角センサ８７が設けられている。
【００４８】
一方、空燃比制御装置８９が設けられ、この空燃比制御装置８９は排気導入手段９０と、この排気導入手段９０に設けられる排気センサ９１とを備えている。
【００４９】
その他、９３はスタータ、９４はオイルタンクである。
【００５０】
図２から図８において、エンジン１０の駆動時に、第１〜第３気筒１６〜１８のそれぞれにおいて、ピストン２６がクランク軸２０側の下死点位置から燃焼室２９側に移動すると、上記ピストン２６によって掃気通路４１と排気ポート４４とが順次閉じられる。また、このように、ピストン２６が燃焼室２９側に移動すると、クランクケース１９内が負圧になる。すると、上記サイレンサ３７、スロットルボディ３６、吸気マニホールド３５、リード弁３４、および吸気ポート３３内の吸気通路３９が順次負圧になって、空気である外気９７が上記吸気ポート３３から上記吸気通路３９に吸入される。
【００５１】
次に、上記吸気９８に対し燃料噴射弁６１によって燃料５９が噴射され、混合気９９が生成される。そして、この混合気９９が上記クランクケース１９内に吸入される。これが「吸入過程」である。
【００５２】
一方、上記のように掃気通路４１と排気ポート４４とが閉じられた後、更に、同上ピストン２６が燃焼室２９側へ移動すれば、この燃焼室２９に既に吸入されていた混合気９９が圧縮される。これが「圧縮過程」である。
【００５３】
上記ピストン２６が上死点に達する直前で、エンジン制御装置７３により制御された点火プラグ３０の放電部３１の放電により、上記混合気９９が着火、燃焼させられて気体が膨張し、これにより、上記ピストン２６が上死点を越えた後クランク軸２０側に押し戻される。これが「爆発過程」である。
【００５４】
上記ピストン２６のクランク軸２０側への移動により、前記クランクケース１９内に吸入されていた混合気９９が予圧縮される。なお、このときの圧力でリード弁３４は閉弁させられている。
【００５５】
上記ピストン２６がクランク軸２０側へ移動する途中で、まず、排気ポート４４が開かれる。すると、この排気ポート４４を通し、混合気９９の既燃ガスである排気１００が、上記排気ポート４４を通って排出される。これが「排気過程」である。
【００５６】
そして、上記排気１００は第１排気通路４３、第２排気通路４７、第３排気通路４８、およびシャフト１３内を順次通って水中に排出される。この場合、各気筒１６〜１８を冷却した後の冷却水５６が第４冷却水ジャケット５４と冷却水連通路５５を通り、上記排気１００と共に上記水中に排出される。
【００５７】
上記したようにピストン２６がクランク軸２０側に移動して排気ポート４４が開かれると、これに続いて掃気通路４１が開かれる。すると、上記したようにクランクケース１９内で予圧縮されていた混合気９９が上記掃気通路４１を通って燃焼室２９に流入させられ、この混合気９９が上記燃焼室２９に残留している上記既燃ガスの一部を第１排気通路４３に押し出すと共に、上記混合気９９が上記燃焼室２９に充満する。これが「掃気過程」である。そして、この後、ピストン２６は前記下死点位置に戻る。
【００５８】
上記の場合、掃気通路４１を通って燃焼室２９に流入した混合気９９のいくらかは、第１排気通路４３側に吹き抜け（これを「新気の吹き抜け現象」という）、これは上記既燃ガスと混ざって上記排気１００として排出される。
【００５９】
上記状態から、ピストン２６が再び燃焼室２９側に移動し、以下、上記した各過程が繰り返されて、クランク軸２０が回転させられる。そして、このクランク軸２０を通しエンジン１０が動力を出力し、この動力は動力伝達装置８を介してプロペラ１４を回転させ、被駆動体である船１を航走可能とさせる。
【００６０】
図１１において、第１気筒１６、第２気筒１７、および第３気筒１８は、この順序で、クランク角が１２０°の位相差で駆動する。
【００６１】
図１から図９において、前記排気センサ９１は上記排気１００の性状を検出するものである。上記排気センサ９１の検出信号は上記制御装置本体７４に入力され、この制御装置本体７４による制御により、前記燃料噴射弁６１の前記燃料噴射期間が長短制御されて、混合気９９の空燃比（Ａ／Ｆ）が適正値に自動調整されるようになっている。
【００６２】
また、この場合、前記クランク角センサ７６等の各種センサによりエンジン１０の駆動状態が同上制御装置本体７４に入力され、この制御装置本体７４による制御により、上記空燃比が更に所望値になるよう燃料噴射弁６１の燃料噴射期間が制御されるようになっている。このようにして、エンジン性能の向上や、燃料５９の無駄な消費が抑制されている。
【００６３】
図１０において、上記排気センサ９１はＯ２センサであって、これは次のように構成されている。
【００６４】
即ち、上記排気センサ９１は円形の板金製保護外筒１０４を有し、この保護外筒１０４の一端に締結具１０５が取り付けられている。また、同上保護外筒１０４内にジルコニア製のセンサ素子部１０６が収容され、このセンサ素子部１０６の一端は、上記保護外筒１０４の一端から突出している。上記センサ素子部１０６を前記制御装置本体７４に電気的に接続させるリード線１０７が設けられている。
【００６５】
上記センサ素子部１０６はその内部に空洞部１０８が形成されている。この空洞部１０８は保護外筒１０４の他端に形成された貫通孔（不図示）を通して排気センサ９１の外部に連通している。そして、この貫通孔を通して、排気センサ９１の外部でこの排気センサ９１の周りの大気が上記空洞部１０８に供給可能とされている。
【００６６】
上記センサ素子部１０６の内外両表面に白金の電極がメッキされており、このセンサ素子部１０６内外の酸素濃度差に応じて発生する起電力によって、排気１００の性状である酸素濃度が検出される。この場合、排気センサ９１の周りの大気である上記空洞部１０８内の空気の酸素濃度が基準値とされて、上記排気１００の性状が検出される。
【００６７】
また、上記センサ素子部１０６の突出端を開閉自在に閉じるプロテクタ１０９が設けられている。このプロテクタ１０９は円筒状の板金製プロテクタ本体１１０と、このプロテクタ本体１１０に形成される複数の貫通孔１１１とで構成され、上記プロテクタ本体１１０は上記保護外筒１０４の一端に着脱自在に取り付けられている。また、上記貫通孔１１１を通して、排気１００がプロテクタ本体１１０の内外を自由に流動できるようになっている。
【００６８】
また、上記センサ素子部１０６内にはセラミック製のヒータ１１２が設けられ、このヒータ１１２によるセンサ素子部１０６の適宜、適度の加熱により、このセンサ素子部１０６がある温度範囲の温度を保つこととされ、これにより、排気センサ９１の検出精度の向上が図られている。
【００６９】
また、上記排気センサ９１を構成する上記保護外筒１０４等の部品はいずれも同一の軸心１１３上に位置して全体的に細長い形状をなしている。
【００７０】
図１から図９において、前記空燃比制御装置８９の排気導入手段９０は、排気１００を系外である各シリンダ孔２５の外部に案内する案内通路１１５を有し、この案内通路１１５は円形の金属製案内パイプ１１６で構成されている。
【００７１】
上記案内通路１１５の一端開口１１７は、ある気筒の一例である上記第２気筒１７の「気筒内」に開口し、上記一端開口１１７は、上記第２気筒１７のピストン２６の作動で開閉するようになっている。また、同上案内通路１１５の他端開口１１８は、他の気筒の一例である第１気筒１６の「気筒内」に開口し、上記他端開口１１８は、上記第１気筒１６のピストン２６の作動で開閉するようになっている。
【００７２】
上記の場合、一端開口１１７は他端開口１１８よりもわずかに上死点（燃焼室２９）側に位置している。また、上記一端開口１１７は、排気ポート４４の上死点側端よりもわずかに上死点側（もしくは、排気ポート４４の上死点側端とほぼ同位置）に位置し、かつ、掃気ポート４１ａよりも上死点側に位置している。
【００７３】
上記案内通路１１５の中途部に、この案内通路１１５よりも断面積の十分に大きい蓄圧室１１９が介設され、この蓄圧室１１９は直方体形状の板金製蓄圧ケース１２０で成形されている。
【００７４】
図９において、上記蓄圧室１１９を、より詳しく説明すると、上記案内通路１１５の中途部が分断されており、この案内通路１１５の一端開口１１７側の一方の分断端１２２が、上記蓄圧ケース１２０の下壁に連結されて上記蓄圧室１１９内に開口している。また、同上案内通路１１５の他端開口１１８側の他方の分断端１２３が、上記蓄圧ケース１２０の上壁に連結されて同上蓄圧室１１９内に開口している。上記蓄圧ケース１２０の後側壁に上記排気センサ９１が締結具１０５により着脱自在に締結され、センサ素子部１０６の突出端と、これを覆うプロテクタ１０９とが上記蓄圧ケース１２０内の蓄圧室１１９内に臨んでいる。
【００７５】
図１１において、各気筒１６〜１８の位相において、それぞれ上死点から約９０°のところで排気ポート４４が開き（図１１中ａ部）、約１２０°のところで掃気ポート４１ａが開く（図１１中ｂ部）。また、約２４０°のところで同上掃気ポート４１ａが閉じ（図１１中ｃ部）、約２７０°のところで同上排気ポート４４が閉じ（図１１中ｄ部）、上記上死点に戻る。以下、これが繰り返される。
【００７６】
図３から図６と、図１１において、第１気筒１６の「排気過程」と「掃気過程」におけるピストン２６の摺動により、掃気ポート４１ａが開かれた直後に、他端開口１１８が「気筒内」に開かれる（図１１中Ａ部）。すると、予め蓄圧室１１９に溜まっていた高圧の排気１００が、上記他端開口１１８を通り第１気筒１６の「気筒内」に逃がされ、上記蓄圧室１１９内に蓄圧されていた圧力が低下する（図１１中Ａ〜Ｂ部）。なお、上記他端開口１１８が開くとは、全開を意味し、後述の一端開口１１７が開くというのも、全開を意味している。
【００７７】
上記蓄圧室１１９内の圧力がある程度低下したとき、第２気筒１７の「爆発過程」におけるピストン２６の摺動により、排気ポート４４が開く直前（もしくは、ほぼ同時）、および掃気ポート４１ａが開く前に、一端開口１１７が同上第２気筒１７の「気筒内」に開かれる（図１１中Ｂ部）。この際、上記第２気筒１７は「爆発過程」の直後であって、この第２気筒１７の「気筒内」の排気１００の圧力は高いため、この排気１００が上記一端開口１１７から案内通路１１５を通って蓄圧室１１９に勢いよく流入して十分に蓄えられ、この蓄圧室１１９内の圧力が急上昇する（図１１中Ｂ〜Ｃ部）。
【００７８】
前記したように、第２気筒１７における案内通路１１５の一端開口１１７は、掃気ポート４１ａよりも上死点側に位置させられており、このため、上記第２気筒１７の「爆発過程」におけるピストン２６の摺動により、上記一端開口１１７は掃気ポート４１ａよりも早いタイミングで開くこととなる。よって、上記一端開口１１７を通して高圧の排気１００が蓄圧室１１９内に円滑に流入すると共に、その圧力で、その後に開く上記掃気ポート４１ａを通し「気筒内」に流入した混合気９９が上記蓄圧室１１９内に流入しようとすることが防止される。また、この際、上記したように圧力の高い蓄圧室１１９内の排気１００の一部が第２気筒１７の「気筒内」に逆流して、蓄圧室１１９内への混合気９９の流入がより確実に阻止される。
【００７９】
また、上記したように第２気筒１７の「爆発過程」のピストン２６の摺動により、一端開口１１７が開いてから掃気ポート４１ａが開くまでの間に蓄圧室１１９内に排気１００が蓄えられたとき、その後に、同上一端開口１１７と上記掃気ポート４１ａとが共に開いた状態における上記一端開口１１７の圧力よりも、上記蓄圧室１１９内の排気１００の圧力がより高い状態を保つよう、この蓄圧室１１９の容積が定められており、よって、上記蓄圧室１１９への混合気９９の流入がより確実に阻止される。
【００８０】
一方、上記したように第２気筒１７において上記一端開口１１７が「気筒内」に開かれた直後で、掃気ポート４１ａが開く直前に、第１気筒１６において他端開口１１８が閉じられる（図３、図５、図１１中Ｃ部）。
【００８１】
図１１中Ｂ〜Ｃ部において、同上図１１中符号Ｅは、他端開口１１８が第１気筒１６の「気筒内」に開いているときの、この他端開口１１８における圧力である。また、図１１中符号Ｆは、一端開口１１７が第２気筒１７の「気筒内」に開いているときの、この一端開口１１７の圧力である。
【００８２】
また、同上図１１中Ｐ0 は、上記他端開口１１８が第１気筒１６の「気筒内」に開いているときの、第１気筒１６の「気筒内」の最大圧力である。また、上記一端開口１１７が第２気筒１７の「気筒内」に開いているときのこの第２気筒１７の「気筒内」の最大圧力も、上記Ｐ0 とほぼ同じである。
【００８３】
そして、上記蓄圧室１１９内の排気１００の最低圧は上記最大圧力Ｐ0 以上の高圧に保たれるようになっている。このため、第１気筒１６の「掃気過程」で、この第１気筒１６の「気筒内」の混合気９９が上記他端開口１１８を通して蓄圧室１１９に流入しようとしても、これは、上記最大圧力Ｐ0 よりも圧力が低いため、上記混合気９９の蓄圧室１１９への流入は阻止される。
【００８４】
その後、上記一端開口１１７は、第２気筒１７が「吸入過程」から「圧縮過程」に移るまで、この第２気筒１７の「気筒内」に開かれて、排気ポート４４が閉じられた直後（もしくは、ほぼ同時）に閉じられる（図１１中Ｄ部）。
【００８５】
上記のように、第１気筒１６で他端開口１１８が閉じられ、第２気筒１７で一端開口１１７が開いている間（図１１中Ｃ〜Ｄ部）は、圧力の高い蓄圧室１１９内から、前記したように第２気筒１７の「気筒内」へ排気１００の逆流が生じ（図５、図６、図９中仮想線矢印の方向）、上記蓄圧室１１９の圧力は下降する。
【００８６】
また、この後は、一端開口１１７と他端開口１１８とは共に閉じられたままに保たれるが（図１１中Ｄ〜Ａ部）、蓄圧室１１９内の圧力は第１気筒１６や第２気筒１７の各「気筒内」へリークして、漸減する。この後、図１１中Ａ部に戻り、以下、上記作用が繰り返される。
【００８７】
なお、図１１中Ａ部で、第１気筒１６において他端開口１１８が再び開いたとき、この第１気筒１６では、前記したように掃気ポート４１ａが開いた直後で、その「気筒内」の圧力は低いため、図１１中Ａ〜Ｃ部間では、蓄圧室１１９内の排気１００が、上記他端開口１１８を通り第１気筒１６の「気筒内」に流入する。
【００８８】
また、上記一端開口１１７は他端開口１１８よりも上死点側に位置しているため、第２気筒１７においてその上死点からみて一端開口１１７が開くタイミングは、第１気筒１６においてその上死点からみて他端開口１１８が開くタイミングよりも早くなり、つまり、上記一端開口１１７が開いたとき（図１１中Ｂ部）のこの一端開口１１７における圧力は、他端開口１１８が開いたとき（図１１中Ａ部）のこの他端開口１１８における圧力よりも大きくなる。
【００８９】
よって、上記第２気筒１７で一端開口１１７が開くと（図１１中Ｂ部）、この第２気筒１７の排気１００が上記一端開口１１７を通って蓄圧室１１９内に、より円滑に流入し、この蓄圧室１１９に十分に蓄えられる。
【００９０】
上記の結果、第２気筒１７の排気１００を各サイクル毎に蓄圧室１１９内に確実に導入できる。また、この第２気筒１７、および第１気筒１６から蓄圧室１１９内に、Ｏ２成分を多く含む新気である混合気９９が流入することが防止される。
【００９１】
そして、上記図１１中Ｃ〜Ｄ部において、蓄圧室１１９内の排気１００の性状が排気センサ９１によって検出されるが、この場合、第２気筒１７における「爆発過程」では、この第２気筒１７で生じた排気１００はほとんどが既燃ガスで構成されており、かつ、上記したように蓄圧室１１９内には混合気９９の流入を阻止しつつ、上記した第２気筒１７の排気１００で満たされることから、上記蓄圧室１１９は上記第２気筒１７で生じた既燃ガスで満たされることとなる。よって、混合気９９が混入していない分、第２気筒１７の各サイクル毎の排気１００の性状が排気センサ９１により精度よく検出され、つまり、高精度にＯ２濃度が検出される。
【００９２】
なお、上記一端開口１１７はピストン２６の作動にかかわらず、常に開いたままとなるよう、より上死点側に開口させてもよく、例えば、上記一端開口１１７をシリンダヘッド２３に形成してもよい。
【００９３】
図９において、上記したように、排気１００は蓄圧室１１９内に流入する一方、この蓄圧室１１９内から流出する。より具体的には、上記排気１００は、案内通路１１５の一端開口１１７と一方の分断端１２２とを順次通って蓄圧室１１９内に流入する一方、同上案内通路１１５の他方の分断端１２３と他端開口１１８を順次通って蓄圧室１１９から排出される。そして、この場合、案内通路１１５の一方の分断端１２２は排気センサ９１のセンサ素子部１０６とプロテクタ１０９から外れた蓄圧室１１９の一部分に向って開口している。
【００９４】
このため、上記蓄圧室１１９に流入したときの排気１００が直接にセンサ素子部１０６やプロテクタ１０９に衝突することは防止される。よって、排気１００中にはエンジンオイルの粒子が含まれているが、これが上記センサ素子部１０６やプロテクタ１０９に直接に衝突して、付着するということが防止される。このため、排気センサ９１の精度上の耐久性が向上する。
【００９５】
そして、上記のようにして排気センサ９１により検出された高精度の検出信号が前記エンジン制御装置７３の制御装置本体７４に入力され、よって、この入力信号に基づき、そのときの実際の空燃比の演算が精度よく行われる。
【００９６】
一方、同上制御装置本体７４には、前記スロットル開度センサ８１やシリンダ温度センサ８２等の各検出信号が入力され、これら入力信号に基づいてエンジン１０の駆動状態が判定され、この駆動状態に適した目標空燃比が決定される。
【００９７】
そして、上記実際の空燃比と、目標空燃比とが比較されて、これにより、燃料噴射弁６１による燃料噴射期間（噴射量）等の噴射条件が定められ、その後の混合気９９の空燃比がエンジン１０の駆動状態に合致する所望値となるよう自動調整される。
【００９８】
図１、図３、図４、図８、図１２、および図１３において、上記第１〜第３気筒１６〜１８による気筒群の外側面には、上下方向に隣り合う第１、第２気筒１６，１７間、および第２、第３気筒１７，１８間にそれぞれ各シリンダ本体２２の軸心に沿って延びる凹溝上の凹所１３１が形成されている。
【００９９】
前記したように、排気センサ９１は細長い形状とされ、この排気センサ９１の長手方向で、この排気センサ９１と蓄圧室１１９の蓄圧ケース１２０とが並設されている。これら排気センサ９１と蓄圧ケース１２０とは上記気筒群の外側面に沿ってこの外側面近傍に配設されている。
【０１００】
そして、上記排気センサ９１と蓄圧ケース１２０とはその長手方向が上記凹所１３１が延びる方向に沿って設けられ、かつ、これら排気センサ９１と蓄圧ケース１２０とは上記第１気筒１６と第２気筒１７との間の凹所１３１の近傍に設けられている。この場合、排気センサ９１と蓄圧ケース１２０はその全部、もしくは一部を上記凹所１３１内に入り込ませるようにして、上記凹所１３１の近傍に位置させてもよい。
【０１０１】
このように既設の凹所１３１が有効利用されて、上記排気センサ９１と蓄圧ケース１２０とが第１〜第３気筒１６〜１８の外面から外方に大きく突出することが抑制され、エンジン１０がコンパクトとされている。
【０１０２】
上記排気センサ９１、蓄圧ケース１２０、および案内通路１１５の案内パイプ１１６を、第１〜第３気筒１６〜１８の外方から取り外し可能に覆うステンレス鋼の板金製、もしくは樹脂製の不錆材製のカバー体１３２が設けられている。上記カバー体１３２は上記排気センサ９１、蓄圧ケース１２０、および案内パイプ１１６を一体的に覆うカバー体本体１３３と、このカバー体本体１３３から一体的に延びる一対の支持アーム１３４，１３４とを備えている。
【０１０３】
前記したように排気センサ９１と蓄圧ケース１２０とは、第１〜第３気筒１６〜１８の外面近傍に設けられており、また、これに伴って、上記カバー体１３２も第１〜第３気筒１６〜１８の外面近傍に設けられ、これにより、エンジン１０がコンパクトとされている。
【０１０４】
上記カバー体本体１３３の第１〜第３気筒１６〜１８側の面は、全体的に開口された開口１３５となっている。この開口１３５の一部であるリード線１０７側の端部はシリンダヘッド２３よりも後方にまで延びてエンジン１０の外部に向って開放されている。そして、この開口１３５の一部を通して、カバー体１３２内が大気と連通し、この大気が上記カバー体１３２内を通して、前記排気センサ９１の空洞部１０８に供給可能とされている。
【０１０５】
上記両支持アーム１３４，１３４はカバー体本体１３３側から互いに逆方向に延びている。上記各支持アーム１３４の延出端は、第１〜第３気筒１６〜１８のシリンダブロック２４に突設されたボス状の被取付部１３７，１３７に対し、それぞれ締結具１３８によって着脱自在に締結されている。つまり、上記カバー体１３２は締結具１３８により各気筒１６〜１８に対し着脱自在に取り付けられ、このカバー体１３２によって、上記排気センサ９１は外力により損傷されることから保護されている。また、上記カバー体１３２を取り外せば、上記排気センサ９１が外部に露出して、これの保守、点検作業が容易にできることとなっている。
【０１０６】
上記エンジン１０の外面には、防錆剤が噴霧手段（スプレーなど）により塗布される。この場合、排気センサ９１や蓄圧ケース１２０はカバー体１３２で覆われているため、このカバー体１３２によって防錆剤の塗布が抑制される。
【０１０７】
このため、上記排気センサ９１の使用により、この排気センサ９１の温度が高くなったとしても、その熱により防錆剤が気化するということは防止される。
【０１０８】
よって、防錆剤の気化ガスが上記排気センサ９１における基準値に影響を与えるということが回避され、つまり、排気センサ９１の検出精度に悪い影響を与えるということが回避されることから、排気センサ９１による検出信号の精度が向上する。
【０１０９】
また、上記カバー体１３２は不錆材で成形されているため、これの外面には防錆剤を塗布しなくてもよく、このようにすれば、防錆剤の気化が更に抑制されて、上記作用が助長されて好ましい。
【０１１０】
また、前記したように第１〜第３気筒１６〜１８は水冷式であって、各気筒１６〜１８はある所定の温度範囲に保たれる。一方、前記のように、排気センサ９１は各気筒１６〜１８の外方からカバー体１３２によって覆われている。
【０１１１】
よって、排気センサ９１の温度が、各気筒１６〜１８の熱や、外気の熱から影響を受けて大きく変動するということは防止され、温度特性上、上記排気センサ９１を所望の温度範囲に保つことができて、精度のよい検出信号が得られることとなる。
【０１１２】
なお、以上は図示の例によるが、図１中仮想線で示すように、締結具１３８によりカバー体本体１３３の近傍でカバー体１３２を第１〜第３気筒１６〜１８に締結させてもよく、このようにすれば、カバー体１３２の取り付け強度が向上する。また、エンジン１０は４サイクルエンジンであってもよい。また、気筒数は二つ、もしくは四つ以上であってもよく、前後、もしくは、左右に並設されたものでもよい。また、エンジン１０で駆動されるものは、乗り物以外の産業機械等であってもよい。
【０１１３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、複数の気筒の一方の側に排気マニホールドを取り付けて、この排気マニホールド内の排気通路の一端側を上記各気筒内に開口させ、上記気筒内の燃焼で生じた排気の性状を検出する排気センサを、同上気筒の外面近傍に設けたエンジンにおいて、上記複数の気筒の一方の側とは反対側で、これら気筒群の外側面近傍に上記排気センサを配設し、この排気センサがセンサ素子部を備え、このセンサ素子部の内部に形成された空洞部にこの排気センサの周りの大気を供給可能とし、上記気筒内の排気を上記センサ素子部に向けて流動させる案内通路を設け、上記センサ素子部の内外の酸素濃度差により上記排気の性状を検出するようにし、上記排気センサ、および案内通路を気筒の外方から覆うカバー体を設けてある。このため、エンジンの外面に防錆剤を塗布する際、排気センサに対する防錆剤の塗布は上記カバー体によって防止される。
【０１１４】
よって、上記排気センサの使用により、この排気センサの温度が高くなったとしても、その熱により防錆剤が気化するということは防止され、つまり、防錆剤の気化ガスが上記排気センサの周りの大気側から、そのセンサ素子部内の空洞部に入り込むことにより、この排気センサの検出精度に悪い影響を与えるということが回避されることから、排気センサによる検出信号の精度が向上し、この結果、上記検出信号に基づき、エンジンが良好に制御される。
【０１１５】
請求項２の発明は、クランク軸の軸心がほぼ垂直となるよう上記複数の気筒を上下に積み重ね、これら気筒群の外面における隣り合う両気筒間に凹所を形成したエンジンにおいて、上記凹所のうちの最上の凹所の近傍に排気センサを配設してある。
【０１１６】
このため、上記排気センサの配設に、上記凹所が利用されて排気センサが各気筒の外面から外方に大きく突出することが、抑制される。
【０１１７】
よって、上記排気センサを覆うカバー体を設けても、このカバー体の突出量も小さく抑制され、このため、上記のように排気センサによる検出信号の精度を向上させるようにした場合でも、エンジンをコンパクトにすることができ、特に余剰空間の狭い船等の乗り物において有益である。
【０１１８】
また、エンジンを船用としてある。このため、海水の塩分で錆が発生し易いエンジンには防錆剤が十分に塗布されるが、この際、排気センサにまで防錆剤が塗布されることは、上記カバー体によって防止される。
【０１１９】
よって、上記排気センサの使用により、この排気センサの温度が高くなったとしても、その熱により防錆剤が気化するということは防止され、つまり、防錆剤の気化ガスが上記排気センサの検出精度に悪い影響を与えるということが回避されることから、排気センサによる検出信号の精度が更に向上し、この結果、上記検出信号に基づき、エンジンが更に良好に制御される。
【０１２０】
請求項３の発明は、第１〜第３気筒を水冷式にしてある。
【０１２１】
このため、各気筒はある所定の温度範囲に保たれる。一方、前記のように、排気センサは各気筒の外方からカバー体によって覆われている。
【０１２２】
よって、排気センサの温度が、各気筒の熱や、外気の熱から影響を受けて大きく変動するということが防止され、温度特性上、上記排気センサが所望の温度範囲に保たれて、精度のよい検出信号が得られることとなる。
【０１２３】
また、上記したように、各気筒は上記水冷により冷却されることから、これら気筒があまりに高温になることは抑制される。このため、上記各気筒の外面に塗布された防錆剤が温度によって気化することは抑制される。
【０１２４】
よって、エンジンの防錆効果が、より長期にわたり保たれると共に、熱による防錆剤の気化が抑制される分、この気化ガスによる排気センサへの影響がより少なくなり、この点でも、排気センサによって、より精度のよい検出信号が得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３の部分拡大図である。
【図２】全体線図である。
【図３】エンジンの側面図である。
【図４】エンジンの背面部分断面図である。
【図５】図３の５‐５線矢視断面図である。
【図６】図３の６‐６線矢視断面図である。
【図７】船外機の下部背面部分断面図である。
【図８】エンジンの平面図である。
【図９】図３の部分拡大断面図である。
【図１０】排気センサの縦断面図である。
【図１１】エンジンサイクルに基づく作用説明図である。
【図１２】図４の部分拡大断面図である。
【図１３】図８の部分拡大図である。
【符号の説明】
１０    エンジン
１６    第１気筒（気筒）
１７    第２気筒（気筒）
１８    第３気筒（気筒）
２０ クランク軸
２４ シリンダブロック
２６    ピストン
２９    燃焼室
４２ 排気マニホールド
５０    冷却装置
５９    燃料
８９    空燃比制御装置
９０    排気導入手段
９１    排気センサ
９７    外気
９８    吸気
９９    混合気
１００  排気
１０６  センサ素子部
１０８ 空洞部
１１５  案内通路
１１６  案内パイプ
１１７  一端開口
１１８  他端開口
１１９  蓄圧室
１２０  蓄圧ケース
１３１  凹所
１３２  カバー体
１３８  締結具
【図１】
0003585531.tif 000002
【図２】
0003585531.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003585531.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003585531.tif 000007
【図７】
0003585531.tif 000008
【図８】
0003585531.tif 000009
【図９】
0003585531.tif 000010
【図１０】
0003585531.tif 000011
【図１１】
0003585531.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003585531.tif 000014