(57)【要約】【課題】触媒の熱による劣化や水の侵入による劣化を防ぐことができるとともに、コンパクトな構造を有する船外機の排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジンからの排気をドライブシャフトハウジング２０内の膨張室３６に排出するための第１エキゾーストパイプ２２と、該第１エキゾーストパイプの排気出口２２ａに設けられ、排気を該第１エキゾーストパイプ２２の外周へＵターンさせてから上記膨張室３６に排出させるためのＵターン型排気通路３０と、該Ｕターン型排気通路３０内であって上記第１エキゾーストパイプ２２の外周に設けられた触媒３２と、上記膨張室３６から排気を排出するための第２エキゾーストパイプ２８とを含み、該第２エキゾーストパイプの排気入口２８ａを上記Ｕターン型排気通路３０の下端よりも下方に配置する。【選択図】  図１
2004299512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気をドライブシャフトハウジング内の膨張室に排出するための第１エキゾーストパイプと、該第１エキゾーストパイプの排気出口に設けられ、排気を該第１エキゾーストパイプの外周へＵターンさせてから上記膨張室に排出させるためのＵターン型排気通路と、該Ｕターン型排気通路内であって上記第１エキゾーストパイプの外周に設けられた触媒と、上記膨張室から排気を排出するための第２エキゾーストパイプとを含んでなり、該第２エキゾーストパイプの排気入口が上記Ｕターン型排気通路の下端よりも下方に配置されている船外機の排気浄化装置。
【請求項２】
上記触媒が電気加熱式触媒である請求項１に記載の船外機の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船外機の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、小型船舶に搭載される船外機は、推進機が配設されたギヤケースの上部にドライブシャフトハウジング及びガイドエキゾーストが連結され、このガイドエキゾースト上にエンジンが支持、固定されている。エンジンはカウリングで覆われており、またエンジンにより推進機を回転駆動するように構成されている。エンジンの排気は、エンジンボディの側面に縦方向に形成された排気通路を通り、ドライブシャフトハウジング及びギヤケースを経て水中に排出するように構成されている。
【０００３】
このような船外機は、飲み水の水源ともなる湖沼等でも使用されるため、エンジンの排気を浄化するための排気浄化装置を設ける必要がある。排気浄化装置としては、例えば、シリンダブロックの排気通路内に触媒を配置した装置（特許文献１）や、エンジンボディの側面の排気通路に触媒を配置した装置（特許文献２）、エンジンを支持するエンジンホルダ内に触媒を配置した装置（特許文献３）が提案されている。
【０００４】
また、船外機の排気は、ドライブシャフトハウジング内を通過して水中に放出されるため、排気通路内に海水などが逆流することが考えられる。よって、ドライブシャフトハウジング内など排気通路の下流側に触媒を配置した排気浄化装置では、触媒が水に曝されないように逆流防止のための手段を設ける必要がある。そこで、例えば、２本のエキゾーストパイプを並列に配置することにより排気通路に屈曲部を設け、この屈曲部を触媒より上方に位置させた装置（特許文献４、５及び６）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２０２７４１号公報（第８図）
【特許文献２】
特開２０００−３５６１２３号公報（第８図）
【特許文献３】
特開２００１−７３７５０号公報（第４図、第５図）
【特許文献４】
特開平７−１８９６７１号公報（第１図、第２図）
【特許文献５】
特開平９−１０５３２８号公報（第１図）
【特許文献６】
特開平９−１５６５９４号公報（第６図、第１１図、第１５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１及び２のように触媒が排気出口の近傍に配置されている場合、エンジンから近すぎるため排気温度が非常に高く、例えば、全開運転時には７００〜８００℃に達する。触媒は反応熱によりさらに高温になるため、熱劣化によって浄化性能が著しく低下したり、触媒の破壊や支持部材の溶損なども引き起こすという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３のように触媒がエンジンホルダ内に配置されている場合、制約されたスペース内に触媒を配置しなければならないため、十分な触媒容積が取れず、要求される浄化性能が得られないという問題がある。また、限定された触媒形状となってしまうため、排気抵抗が増大してエンジン出力が低下するといった問題が生じる。
【０００８】
さらに、海水等の逆流を防止するために、特許文献４〜６のように２本のエキゾーストパイプを並列に設けるためには、大きなスペースが必要となるため、船外機本体が大型化するという問題がある。また、船外機には、エンジン部品や乗船する人員をエンジンの熱から保護するため、エキゾーストマニホールドや排気通路の外周部にウォータージャケットが設けれている。よって、特許文献４〜６のように排気通路の下流側に触媒が配置されている場合、排気の温度は、触媒活性温度よりも低い温度まで冷却されてしまうこともあり、十分な浄化性能が得られないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、触媒の熱による劣化や水の侵入による劣化を防ぐことができるとともに、コンパクトな構造を有する船外機の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る船外機の排気浄化装置は、エンジンからの排気をドライブシャフトハウジング内の膨張室に排出するための第１エキゾーストパイプと、該第１エキゾーストパイプの排気出口に設けられ、排気を該第１エキゾーストパイプの外周へＵターンさせてから上記膨張室に排出させるためのＵターン型排気通路と、該Ｕターン型排気通路内であって上記第１エキゾーストパイプの外周に設けられた触媒と、上記膨張室から排気を排出するための第２エキゾーストパイプとを含んでなり、該第２エキゾーストパイプの排気入口が上記Ｕターン型排気通路の下端よりも下方に配置されているものである。
【００１１】
このように、排気の温度が低い排気通路の下流側であるドライブシャフトハウジング内に触媒を配置したので、触媒が熱により劣化して浄化性能が低下することを防止することができる。また、Ｕターン型排気通路内に触媒を配置したので、仮に水がエキゾーストパイプハウジング内や膨張室内に逆流した場合であっても、触媒に水がかかることによる浄化性能の劣化を防止することができる。
【００１２】
さらに、第２エキゾーストパイプの排気入口をＵターン型排気通路の下端より下方に配置したので、第１及び第２エキゾーストパイプは並列に配設されず、排気通路をコンパクト化することができる。また、第１及び第２エキゾーストパイプを並列に配設せず、第１エキゾーストパイプの外周に触媒を配置したので、十分な容積の触媒を搭載することができ、十分な浄化性能を得ることができる。さらに、触媒形状も限定されないので、排気抵抗によるエンジン出力の低下も回避することができる。
【００１３】
上記触媒としては、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を用いることが好ましい。
排気の温度が触媒活性温度よりも低い温度まで冷却された場合であっても、ＥＨＣにより排気は触媒活性温度まで加熱されるので、触媒の有する浄化性能を十分に発揮させることができる。特に、ＥＨＣを第１エキゾーストパイプの外周に設置したので、排気が第１エキゾーストパイプ内を通過する際に排気を予熱した後、触媒上で触媒活性温度まで加熱することができる。このように排気が２段階で加熱されるので、ＥＨＣの容積をコンパクト化しても十分な昇温性能を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る船外機の排気浄化装置の一実施の形態を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＵターン型排気通路を拡大した斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、船外機のドライブシャフトハウジング２０の上部には、ガイドエキゾースト１０が設置されており、このガイドエキゾースト１０上にエンジン（図示省略）が搭載されている。また、ドライブシャフトハウジング２０の下部には、ギヤケース４０が設置されている。ドライブシャフトハウジング２０内には、エンジンに連結されたドライブシャフト（図示省略）が鉛直方向に配設されており、このドライブシャフトは、ギヤケース４０内の動力伝達機構を介して推進機４４を回転させるように構成されている。さらに、ドライブシャフトハウジング２０には連結手段５０が設置され、この連結手段５０を介して船外機は船体（図示省略）に対して回転自在に取り付けられている。
【００１６】
エンジンからの排気は、エキゾーストマニホールド（図示省略）を介して、ガイドエキゾースト１０に設けられた排気孔１２から排出するように構成されている。この排気孔１２には、第１エキゾーストパイプ２２が鉛直方向に設けられている。第１エキゾーストパイプ２２の排気出口２２ａの正面には、一定の距離を隔てて、円形状の正面壁２４が設けられている。また、第１エキゾーストパイプ２２の外周には、一定の距離を隔てて、円筒形状の外周壁２６が設けられている。そして、この正面壁２４と外周壁２６と第１エキゾーストパイプ２２の外周とによりＵターン型排気通路３０が構成されている。
【００１７】
第１エキゾーストパイプ２２と外周壁２６との間には、排気浄化用の触媒３２が配置されている。触媒３２は、図２に示すように、第１エキゾーストバイプ２２の外周を全て覆うように、環状の形状を有している。触媒３２としては、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）が採用されている。ＥＨＣは、電気加熱による自己発熱型の触媒であって、例えば、ステンレス基体などの担体に直接、電流を流すことにより担体が発熱し、これにより触媒を加熱するものなどを用いることができる。
【００１８】
ドライブシャフトハウジング２０内には、第１エキゾーストパイプ２２及び外周壁２６を囲うように、エキゾーストパイプハウジング３４が設けられている。このエキゾーストパイプハウジング３４の内部は、Ｕターン型排気通路３０から排出された排気を膨張させる膨張室３６として機能する。エキゾーストパイプハウジング３４内には、膨張室３６内の排気をギヤケース４０内に形成された排気通路４２に排出するための第２エキゾーストパイプ２８が設けられている。
【００１９】
この第２エキゾーストパイプ２８の排気入口２８ａは、第１エキゾーストパイプ２２の排気出口２２ａの正面に設けられた正面壁２４より下方に位置するように、すなわち、Ｕターン型排気通路３０の下端より下方に位置するように設けられている。また、ギヤケース４０内の排気通路４２は、排気を水中に放出するために推進器４４の軸筒４６内に設けられた排気放出孔４８と連通している。
【００２０】
以上の構成によれば、先ず、エンジンから排出された排気は、排気孔１２を介して、第１エキゾーストパイプ２２に導入される。ここでの排気の温度は、ウォータジャケット（図示省略）等により冷却されており、例えば、全開運転時で２００〜３００℃、アイドリング時で５０〜１００℃となる場合もある。触媒活性温度が例えば３００〜４００℃であると、このような排気温度では十分な触媒の浄化性能を得ることができない。よって、排気温度が触媒活性温度より低温である場合、触媒３２に電気加熱して触媒３２を自己発熱させる。
【００２１】
排気温度が低温の場合、排気は、第１エキゾーストパイプ２２を通過する際に、第１エキゾーストパイプの外周に設けられた触媒３２の発熱によって外周から加熱され、触媒活性温度の近くまで暖められる（第１段加熱）。次に、排気は、Ｕターン型排気通路３０で方向転換され、触媒３２へと流入する。第１段加熱により事前に暖められた排気は、さらに触媒３２上で直ちに触媒活性温度まで昇温される（第２段加熱）。そして、排気は触媒３２によって浄化される。なお、触媒３２の浄化反応は発熱反応であるので、触媒３２は反応熱によって温度が上昇する。よって、触媒３２の温度が一定の温度を超えた場合、触媒３２への電力供給をコントロールして、触媒の温度を調節する。
【００２２】
触媒３２により浄化された排気は、Ｕターン型排気通路３０から排出され、膨張室３６へ導入される。膨張室３６で排気は膨張され、この膨張によりエネルギーが吸収されて消音される。膨張室３６内の排気は、さらに第２エキゾーストパイプ２８を介してギヤケース４０内の排気通路４２に導入され、そして排気放出孔４８から水中へ放出される。
【００２３】
したがって、第２エキゾーストパイプ２８の排気入口２８ａが排気浄化用の触媒３２より下方に位置していても、触媒３２は第１エキゾーストパイプ２２と外周壁２６との間に配置されているので、仮に水がエキゾーストパイプハウジング３４内に逆流した場合であっても、触媒３２に水がかかり性能が劣化することを防止することができる。
【００２４】
また、第２エキゾーストパイプ２８の排気入口２８ａは正面壁２４より下方に位置しているので、２本のエキゾーストパイプ２２、２８は並列に配設されず、排気通路をコンパクト化することができる。
【００２５】
さらに、ドライブシャフトハウジング２０内の限られた容積の範囲内で、図３に示すように、２本のエキゾーストパイプ１２２、１２８を並列に配設して、その一方のパイプ１２２内に触媒１３２を配置する場合と比較して、図１に示すように、２本のエキゾーストパイプ２２、２８を並列に配設せず、第１エキゾーストパイプ２２の外周に触媒３２を配置する方が、十分な容積の触媒を搭載することができる。
【００２６】
加えて、触媒３２はエンジンから離れた場所である第１エキゾーストパイプ２２の外周に配置されているので、触媒３２が高温の排気に曝されることがない。よって、触媒３２の熱劣化による浄化性能の低下や、触媒３２の破壊、支持部材の溶損などを防止することができる。
【００２７】
また、排気の温度が触媒活性温度よりも低い温度まで冷却された場合であっても、触媒３２はＥＨＣであるので、排気を触媒上３２で触媒活性温度まで昇温させることにより、触媒３２が有する浄化性能を十分に発揮させることができる。
【００２８】
特に、ＥＨＣである触媒３２を第１エキゾーストパイプ２２の外周に環状の形状にして設置したことにより、排気は触媒３２に到達する前に予め第１段加熱で予熱され、その後、触媒３２上の第２段加熱で触媒活性温度まで加熱される。一方、図３に示すように、第１エキゾーストパイプ１２２内の触媒１３２をＥＨＣにした場合は、低温の排気を触媒１３２上のみで触媒活性温度まで加熱させることになる。図３のように触媒１３２上のみで触媒活性温度まで加熱するためには、大容積のＥＨＣが必要になるが、図１のように加熱を２段階にすることで、低容積のＥＨＣで十分な昇温性能を得ることができる。ＥＨＣが低容積となることで、必要な電気エネルギー量も抑えることができる。また、触媒３２が低容積となることで、担持する貴金属の量も少なくて済み、触媒のコストも削減することができる。
【００２９】
さらに、触媒３２としてＥＨＣを用いると、例えば、アリドリング時などの排気温度が低い時はＥＨＣの出力を上げて、全開運転時などの排気温度が高い時はＥＨＣの出力を下げて、常に排気の温度を触媒活性温度などの最適な温度にコントロールすることができる。よって、熱による触媒金属のシンタリング等を防止することができるので、優れた浄化性能を維持することができる。
【００３０】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によれば、触媒の熱による劣化や水の侵入による劣化を防ぐことができるとともに、コンパクトな構造を有する船外機の排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る船外機の排気浄化装置の一実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のＵターン型排気通路を拡大した斜視図である。
【図３】比較例の船外機の排気浄化装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  ガイドエキゾースト
１２  排気孔
２０  ドライブシャフトハウジング
２２  第１エキゾーストパイプ
２２ａ  排気出口
２４  正面壁
２６  外周壁
２８  第２エキゾーストパイプ
２８ａ  排気入口
３０  Ｕターン型排気通路
３２  触媒
３４  エキゾーストパイプハウジング
３６  膨張室
４０  ギヤケース
４２  排気通路
４４  推進器
４６  軸筒
４８  排気放出孔
５０  連結手段
【図１】
2004299512.tif 000003
【図２】
2004299512.tif 000004
【図３】
2004299512.tif 000005