(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の軸線が上下方向を指向すると共に、シリンダの軸線が水平方向後向きに指向する複数の気筒を上下に重なるように配置した直列多気筒のエンジン本体と、このエンジン本体に燃焼用空気を供給する吸気装置と、前記エンジン本体とその下方のミッドユニット及びロアユニットとを接続して形成された排気通路と、前記排気通路に二次空気を供給する二次空気供給装置の空気ポンプとを備えた船外機用エンジンであって、
前記吸気装置を前記エンジン本体の左右方向一方側の側部に配置すると共に、前記排気通路及び前記空気ポンプと、この空気ポンプに供給する二次空気を取り込む吸気部を前記エンジン本体の他方側で且つ、クランクケース、シリンダブロック及びシリンダヘッドの側部に配置したことを特徴とする船外機用エンジン。
【請求項２】
前記エンジン本体の左右方向他方側のクランクケースの側部にスタータモータが配設されると共に、前記スタータモータと前記排気通路との間の前記シリンダブロックの側部に前記二次空気供給装置の空気ポンプを配置したことを特徴とする請求項１に記載の船外機用エンジン。
【請求項３】
前記空気ポンプは動力伝達装置を介して前記エンジンのクランク軸に接続されて、前記エンジンの動力により駆動されることを特徴とする請求項１に記載の船外機用エンジン。
【請求項４】
前記動力伝達装置には駆動力の伝達を断続可能なクラッチ機構を有することを特徴とする請求項３に記載の船外機用エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船外機のエンジン、特に排気通路に二次空気を供給するようにした船外機用エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型船舶等に搭載される船外機は、推進機が配設されたロアユニットの上部にアッパユニット及びガイドエキゾーストが連結され、ガイドエキゾースト上にエンジンが支持、固定され、エンジンはエンジンカバーで覆われ、エンジンによって推進機を回転駆動するように構成されている。エンジンから排出される排気ガスは、その側面に縦方向に形成された排気通路を通ってアッパユニット及びロアユニットを経て海水中に排気させる構造となっている。
【０００３】
このような船外機用エンジンにおいて、排気ガスの浄化を図る観点から排気通路に触媒装置を設けて、排気ガス規制に対応する場合がある。更に、排気通路に二次空気を供給する空気ポンプを備え、排気系において炭化水素及び一酸化炭素を酸化させて排出ガスを無害化するために必要な酸素を供給する。
【０００４】
例えば特許文献１の船外機では、排気通路における触媒の上流側に二次空気を供給する空気ポンプを備え、空気ポンプをエンジンに支持させる。空気ポンプの空気取入れ口（空気吸込口）を、カウリングの内部であって、エンジンより高い位置に開口させ、空気ポンプによって排気通路に供給される二次空気中に水が混入し難くなるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで船外機は一般に、エンジン及びその吸気系、排気系は、エンジンカバーであるカウリングによって覆われるエンジン収容室内に収容される。エンジン収容室の限られたスペース内に吸気系及び排気系に加えて触媒装置や空気ポンプ等を配置するのは必ずしも容易でなく、つまり周囲の部品等との関係で配置の際に制約が余儀なくされる。排気ガスの浄化機能を確保しながら、複数の機能装置あるいは部品等をコンパクトに配設するのは難しく、実際上、船外機を大型化させる原因とならざるを得ないのが実情であった。
【０００７】
本発明はかかる問題点を鑑みて、有効に且つ効果的にコンパクト化を実現しながら、排気ガスの浄化を図る船外機用エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の船外機用エンジンは、クランク軸の軸線が上下方向を指向すると共に、シリンダの軸線が水平方向後向きに指向する複数の気筒を上下に重なるように配置した直列多気筒のエンジン本体と、このエンジン本体に燃焼用空気を供給する吸気装置と、前記エンジン本体とその下方のミッドユニット及びロアユニットとを接続して形成された排気通路と、前記排気通路に二次空気を供給する二次空気供給装置の空気ポンプとを備えた船外機用エンジンであって、前記吸気装置を前記エンジン本体の左右方向一方側の側部に配置すると共に、前記排気通路及び前記空気ポンプと、この空気ポンプに供給する二次空気を取り込む吸気部を前記エンジン本体の他方側で且つ、クランクケース、シリンダブロック及びシリンダヘッドの側部に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空気ポンプを排気通路に隣接配置できるため、二次空気を排気通路に送る二次空気導管である二次空気供給通路の長さを短縮することができる。また、これにより二次空気供給通路の配索が簡素化され、内部を流れる空気流に対する流路抵抗が減少し、空気ポンプのポンプ効率が向上することでその小型化を図ることができる。
また、空気ポンプをエンジンのクランクシャフトにより駆動できるため、空気ポンプに対する専用の駆動源が不要なることで構成の簡素化を図り、エンジンをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る船外機の全体概略構成例を示す左側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る船外機のエンジンを左方から見た側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る船外機のエンジンの後方正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る船外機のエンジンの上面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る船外機のエンジンを左方から見た側面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る船外機のエンジンの上面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る船外機のエンジンを左方から見た側面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る船外機のエンジンの後方正面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る船外機のエンジンの上面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る船外機のエンジンを左方から見た側面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る船外機のエンジンの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明による船外機用エンジンにおける好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る船外機１００の概略構成例を示す左側面図である。この場合、船外機１００は図示のように、その前部側にて船体の後尾板Ｐに固定されている。なお、以下の説明中で各図において必要に応じて、船外機１００の前方を矢印Ｆｒにより、後方を矢印Ｒｒにより示し、また船外機１００の側方右側を矢印Ｒにより、側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。
【００１６】
（第１の実施形態）
船外機１００の全体構成において、上部から下部へアッパユニット１０１、ミッドユニット１０２及びロアユニット（下部ユニット）１０３が順に配置構成される。アッパユニット１０１において、エンジン１０はエンジンホルダ１１を介して、そのクランクシャフト１２が鉛直方向を向くように縦置きに搭載支持される。エンジン１０として、例えば直列多気筒エンジン等を採用可能である。クランクシャフト１２を支持するクランクケース１３に対して、シリンダブロック１４、シリンダヘッド１５及びシリンダヘッドカバー１６が順次結合する。エンジン１０においてシリンダ軸線が水平方向後向きに指向する複数の気筒が上下に重なるように配置される。なお、エンジン１０はエンジンカバー１０１Ａによって覆われる。
【００１７】
ミッドユニット１０２は、アッパマウント１０４及びロアマウント１０５を介して、スイベルブラケット１０６に設定された支軸のまわりに水平方向に回動可能となるように支持される。スイベルブラケット１０６の左右両側にはクランプブラケット１０７が設けられ、このクランプブラケット１０７を介して船体の後尾板Ｐに固定される。スイベルブラケット１０６は、左右方向に設定されたチルト軸１０８のまわりに上下方向に回動可能に支持される。
【００１８】
ミッドユニット１０２において、エンジン１０のクランクシャフト１２の下端部に連結するドライブシャフト１０９が上下方向に貫通配置され、このドライブシャフト１０９の駆動力が、ロアユニット１０３のギヤケース１１０内に配置されたプロペラシャフト１１１に伝達されるようになっている。ドライブシャフト１０９の前側には、前後進の切換等を行うためのシフトロッド１１２が上下方向に平行配置される。また、ミッドユニット１０２にはエンジン１０を潤滑するためのオイルを貯留するオイルパン１１３等が配設される。なお、ミッドユニット１０２は、ドライブシャフト１０９を収容するドライブシャフトハウジング１１４を有している。
【００１９】
ロアユニット１０３においてギヤケース１１０内に、ドライブシャフト１０９の駆動力によりプロペラシャフト１１５を介してプロペラ１１６を回転駆動する複数のギヤ群１１７等を有する。ギヤ群１１７においてミッドユニット１０２から下方へ延出したドライブシャフト１０９はそれ自体に取り付けたギヤが、ギヤケース１１０内のギヤと噛合することで最終的にプロペラ１１６を回転させるが、シフトロッド１１２を介してのシフト装置の操作によりギヤケース１１０内のギヤ群１１７の動力伝達経路を切り換える、即ちシフトするようになっている。
【００２０】
図２〜図４は、本実施形態におけるエンジン１０の例を示している。図２はエンジン１０を左方から見た側面図、図３はエンジン１０の後方正面図、図４はエンジン１０の上面図である。本例のエンジン１０は直列４気筒エンジンとし、図３に示されるように上から順に１番（♯１）気筒、２番（♯２）気筒、３番（♯３）気筒及び４番（♯４）気筒の４気筒が配列される。エンジン１０はクランクケース１３が前方に、シリンダヘッド１５が後方に配置されるかたちで、♯４気筒側にてエンジンホルダ１１上に搭載される。以下に図２〜図４を参照してエンジン１０について概略説明するが、その構成部材等は必要に応じて適宜図示し、あるいはその図示を省略する。
【００２１】
クランクケース１３において、クランクシャフト１２（クランク軸）はその上端部及び下端部並びにそれらの中間部にて複数のジャーナル軸受によって、クランクケース１３内で回転可能に支持される。クランクシャフト１２はまた、その下端にて例えば一対の連結ギヤ（リダクションギヤ）を介してドライブシャフト１０９の上端と結合し、これによりクランクシャフト１２の回転動力がドライブシャフト１０９へと伝達される。
【００２２】
シリンダブロック１４において、内部には気筒毎にシリンダボアが形成され、ピストンがシリンダボア内で往復動可能（この例では前後方向となる）に内嵌する。このピストンはコンロッドを介してクランクシャフト１２のクランクピンに連結し、これによりシリンダボア内のピストンの往復運動がクランクシャフト１２の回転運動に変換され、更にエンジン１０の出力としてドライブシャフト１０９に伝達される。
【００２３】
シリンダヘッド１５において、図４を参照して気筒毎にシリンダボアに整合する燃焼室１７と、この燃焼室１７にそれぞれ連通する吸気ポート１８及び排気ポート１９とが形成される。本例では吸気系がエンジン１０の右側に、また排気系がエンジン１０の左側にそれぞれ配置構成される。先ず吸気系においてシリンダブロック１４の右側部に配置されたスロットルボディ２０Ａにより流量制御された吸気が吸気マニホールドに流入する。この吸気は更に、吸気マニホールドから各気筒に分岐する吸気ブランチ２０Ｂ（図３参照）を介して吸気ポート１８に供給される。スロットルボディ２０Ａ及び吸気ブランチ２０Ｂや吸気マニホールド等により、エンジン１０に対して燃焼用空気を供給する吸気装置２１が構成される。吸気ポート１８は、燃焼室１７との連通部が吸気バルブ２２によって開閉制御される。この場合、吸気バルブ２２は、上下方向に延設された吸気側カムシャフト２３に設けたカムによって駆動される。また、排気系において排気ポート１９は、燃焼室１７との連通部が排気バルブ２４によって開閉制御される。この場合、排気バルブ２４は、上下方向に延設された排気側カムシャフト２５に設けたカムによって駆動される。なお、この実施形態では、各気筒において吸気側及び排気側にそれぞれ２つの吸気バルブ２２及び排気バルブ２４を持つ、所謂４バルブのバルブ構造であってよい。
【００２４】
各気筒の燃焼室１７の頂部には点火プラグが装着され、燃焼室１７内に供給された混合気は点火プラグにより着火される。更に各気筒のシリンダボア内で爆発・燃焼した燃焼ガスは、排気ポート１９から排気マニホールド２６へ排出される。各気筒において排気ポート１９には、シリンダブロック１４のシリンダボアの外側部に設けられた排気マニホールド２６が連通するように接続される。排気マニホールド２６は図２及び図３等に示されるようにシリンダヘッド１５の左側面部にて上下方向に延設されており、各排気ポート１９からの排気ガスを合流させる。排気ガスは排気マニホールド２６を通って、後述するように最終的にエンジン１０の下方へと導かれ、更にエンジンホルダ１１内に形成された排気通路を経て水中に排出される。
【００２５】
本実施形態のエンジン１０の構成例として、排気系の排気マニホールド２６からエンジン１０の下方のミッドユニット１０２及びロアユニット１０３へと接続される排気通路２８が形成される。排気通路２８の一部を形成する排気マニホールド２６には、各気筒の排気ポート１９が接続される複数（本例では４つ）の開口３０が設けられる。排気通路２８は更に、排気マニホールド２６の下部から湾曲しつつ下向きに延出し（延出部３５）、エンジンホルダ１１内に形成されている排気連通路３２と接続され、この排気連通路３２を介してミッドユニット１０２側と連通する。また、排気通路２８には略全体に沿って、通路外周部にウォータジャケット３６が設けられており、冷却系のウォータポンプから送られる冷却水がウォータジャケット３６内を流通することで排気通路２８を冷却するようにしている。
【００２６】
ここで、エンジン１０における主にクランクケース１３、シリンダブロック１４、シリンダヘッド１５及びシリンダヘッドカバー１６を含んでエンジン本体とし、このエンジン本体に対して燃焼用空気を供給する吸気装置２１がエンジン本体の左右方向一方側、本例では右側部に配置される。また、燃焼ガスをエンジン本体から排出するための排気通路２８がエンジン本体の左右方向他方側、本例では左側部に配置される。
【００２７】
排気系において、各気筒の排気ポート１９から排出された排気ガスが排気マニホールド２６の開口３０に流入して、排気マニホールド２６内にて合流する（図２〜図４において必要に応じて、排気ガスの流れを矢印Ｇにより示す）。この合流した排気ガスは排気マニホールド２６内で下方へ流通し、その後エンジンホルダ１１内の排気連通路３２を通ってミッドユニット１０２、更にはロアユニット１０３を経て水中に排出される。
【００２８】
本発明では更に、排気通路２８に二次空気を供給する空気ポンプ３７を備える。この空気ポンプ３７は排気ガスを浄化するために、排気通路２８を流通する排気ガス中に二次空気を供給し、即ち排気系において炭化水素及び一酸化炭素を酸化させて無害化するために必要な酸素を供給する。つまり酸素を排気ガスと結合させることにより排気ガスの酸化を促進して、炭化水素及び一酸化炭素の排出量の低減を図る。
【００２９】
本実施形態では空気ポンプ３７はエンジン本体の左右方向他方側、本例では左側部に配置され、即ち排気通路２８と同一側に配置される。空気ポンプ３７として圧縮機の種類によりルーツ式、リショルム式及び遠心式等があり、これらのうちから適宜用いることができる。この例では空気ポンプ３７は図２及び図４に示されるように、排気マニホールド２６よりもエンジン本体の前方側に配置される。空気ポンプ３７の回転軸３７ａは上下方向に設定することができ、略♯１〜♯２気筒にかけてのシリンダブロック１４側面の凹部３８（図４）にて、シリンダブロック１４の側壁にボルト等により締着固定される。
【００３０】
空気ポンプ３７の駆動源としてエンジン１０の動力を利用することができ、クランクシャフト１２に接続されて空気ポンプ３７を駆動する動力伝達装置を備える。この例では動力伝達装置として、クランクシャフト１２に結合するフライホイール３９側と空気ポンプ３７の回転軸３７ａに取り付けたプーリ４０とがベルト４１を介して連結される。このようにクランクシャフト１２の駆動力で空気ポンプ３７を回転駆動するが、この場合、両者間の動力伝達を断続制御することができる。例えば空気ポンプ３７の回転軸３７ａのプーリ４０の取付部にクラッチ機構、具体的には電磁クラッチ４２が組み込まれている。この電磁クラッチ４２によりクランクシャフト１２から空気ポンプ３７への駆動力の動力伝達が接続、遮断制御される。ここで、船外機１００の加速時等にはエンジン１０に供給される燃料が濃いため排気ガス中の酸素濃度が薄くなり、そこで排気ガス中に二次空気を供給するように空気ポンプ３７を駆動制御する。この場合、酸素濃度センサ（図示せず）で排気ガス中の酸素濃度を検出してもよく、その酸素濃度検出値が、船外機１００に搭載されたＥＣＵに送出される。この酸素濃度情報に基づいてＥＣＵでは排気ガス中の酸素濃度が所定閾値以上であるか否かに応じて、電磁クラッチ４２を作動させ、即ち空気ポンプ３７の駆動制御を行う。
【００３１】
空気ポンプ３７には二次空気を取り込むための吸気部４３が接続付帯され（図２において二次空気の流れを矢印Ａにより示す）、この吸気部４３から空気ポンプ３７に対して二次空気が供給される。吸気部４３はクランクケース１３側面にて空気ポンプ３７の前方側に隣接配置され、概して中空構造を有し、図４のようにその前端部に空気を取り込むための吸気口４３ａが開口する。吸気部４３は、取り込んだ空気に対する気液分離機能と消音機能とを備えている。なお、吸気部４３にはエアフィルタを内蔵してもよく、これにより空気ポンプ３７に対して送られる二次空気が清浄化される。ここで、エンジン１０及びその吸気系、排気系は、エンジンカバー１０１Ａ（カウリング）によって覆われるエンジン収容室１１８内に収容される。エンジン収容室１１８内に外気を取り入れるための外気取入装置、具体的には図２のように外気導入ダクト１１９を有し、この外気導入ダクト１１９の底部付近において、エンジン収容室１１８の後部であって、エンジン本体の後方には外気導入ダクト１１９から取り入れた空気（図２においてエンジン収容室１１８内に取り入れた空気の流れを矢印Ａ0により示す）が流入する流入口１２０が開口する。吸気部４３の吸気口４３ａはエンジン収容室１１８の前部において外気導入ダクト１１９の流入口１２０よりも上方位置に設定される。
【００３２】
空気ポンプ３７と排気系とが二次空気供給通路４４を介して接続される。本実施形態では、二次空気供給通路４４（４４Ａ，４４Ｂ）の接続部４５（４５Ａ，４５Ｂ）が、エンジン本体を形成するシリンダブロック１４と一体に形成され、空気ポンプ３７の右側面部から延出する二次空気供給通路４４は二股に分岐し、分岐した二次空気供給通路４４Ａ，４４Ｂが、それぞれ対応する接続部４５Ａ（♯１気筒、♯２気筒），４５Ｂ（♯３気筒、♯４気筒）に接続される。各接続部４５Ａ，４５Ｂには気筒毎にリードバルブ４６が装着されると共に、リードバルブ４６を覆うようにそれぞれカバー４７が取り付けられる。接続部４５Ａ，４５Ｂと各気筒の排気ポート１９の間を連通する連通路４８が設けられていて、連通路４８を介して各リードバルブ４６の二次空気排出側と排気ポート１９との間が接続される。
【００３３】
本発明において特に、吸気装置２１がエンジン本体の左右方向一方側（右側部）に配置され、また、排気通路２８と空気ポンプ３７がエンジン本体の左右方向他方側（左側部）に配置される。そして、図２及び図４に示されるようにエンジン本体の左右方向他方側のクランクケース１３の側部にスタータモータ３３が配設されると共に、このスタータモータ３３と排気通路２８との間のシリンダブロック１４の側部に二次空気供給装置の空気ポンプ３７が配置される。スタータモータ３３はその出力軸がギヤを介してフライホイール３９と噛合しており、エンジン始動時にフライホイール３９を回転駆動するようになっている。
【００３４】
エンジン１０の排気系において、各気筒の排気ポート１９から排出された排気ガスが、排気マニホールド２６の開口３０に流入して、排気マニホールド２６内にて合流し、排気通路２８を通って水中に排出される。ＥＣＵにより電磁クラッチ４２を作動させ、空気ポンプ３７を駆動することで排気ガス中に二次空気を供給される。排気ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物等は酸化もしくは還元され、これにより排気ガス中の有害物質が除去され、つまり排気ガスの浄化を図ることができる。
【００３５】
本発明によれば、先ず空気ポンプ３７を排気通路２８に隣接配置できるため、二次空気を排気通路２８に送る二次空気導管である二次空気供給通路４４の長さを短縮することができる。また、これにより二次空気供給通路４４の配索が簡素化され、内部を流れる空気流に対する流路抵抗が減少し、空気ポンプ３７のポンプ効率が向上することでその小型化を図ることができる。
【００３６】
また、空気ポンプ３７は、プーリ４０及びベルト４１等を含む動力伝達装置を介してエンジン１０のクランクシャフト１２に接続されて、エンジン１０の動力により駆動されることを特徴としている。
このようにクランクシャフト１２が収容されるクランクケース１３に隣接するシリンダブロック１４の側部に空気ポンプ３７が配設される。空気ポンプ３７をエンジン１０のクランクシャフト１２により駆動できるため、空気ポンプ３７に対する専用の駆動源が不要になることで構成の簡素化を図り、エンジン１０従って船外機１００をコンパクトにすることができる。
【００３７】
また、空気ポンプ３７に対する動力伝達装置には駆動力の伝達を断続可能なクラッチ機構、即ち電磁クラッチ４２を有する。
空気ポンプ３７の駆動を必要に応じて断続することができ、エンジン１０の運転状態に応じて二次空気の供給量を調節するための調整弁等が不要になると共に、空気ポンプ３７の不要な駆動によるエンジンの出力損失を低減できて燃費性能の向上が可能になる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、本発明による船外機用エンジンにおける第２の実施形態を説明する。図５は第２の実施形態に係るエンジン１０を左方から見た側面図、図６はそのエンジン１０の上面図である。図５及び図６において、第１の実施形態の場合と実質的に同一又は対応する部材には同一符合を用いて説明する。
第２の実施形態において、空気ポンプ３７と排気通路２８の一部である排気マニホールド２６とが二次空気供給通路４４を介して接続される。この場合、単一の二次空気供給通路４４が空気ポンプ３７の左側面から後方へ、排気マニホールド２６の左側面まで延設され、二次空気供給通路４４の先端部は排気マニホールド２６と接続すべく開口している。排気通路２８における二次空気供給通路４４との単一の接続部４５が、排気流れ方向の上流側、本例では特に排気マニホールド２６における排気流れ方向の最上流部（♯１気筒に略対応する部位）に形成される。接続部４５には図６に示されるようにリードバルブ４６（逆止弁）が装着され、このリードバルブ４６により排気通路２８側から空気ポンプ３７側への排気ガスの逆流を防いでいる。
【００３９】
本例においても吸気装置２１がエンジン本体の左右方向一方側（右側部）に配置され、また、排気通路２８と空気ポンプ３７がエンジン本体の左右方向他方側（左側部）に配置される。そして、図５及び図６に示されるようにエンジン本体の左右方向他方側のクランクケース１３の側部にスタータモータ３３が配設されると共に、このスタータモータ３３と排気通路２８との間のシリンダブロック１４の側部に二次空気供給装置の空気ポンプ３７が配置される。スタータモータ３３はその出力軸がギヤを介してフライホイール３９と噛合しており、エンジン始動時にフライホイール３９を回転駆動するようになっている。
【００４０】
本発明の第２の実施形態によれば、空気ポンプ３７を排気通路２８に隣接配置できるため、二次空気を排気通路２８に送る二次空気導管である二次空気供給通路４４の長さを短縮することができる。また、これにより二次空気供給通路４４の配索が簡素化され、内部を流れる空気流に対する流路抵抗が減少し、空気ポンプ３７のポンプ効率が向上することでその小型化を図ることができる。
また、空気ポンプ３７をエンジン１０のクランクシャフト１２により駆動できるため、空気ポンプ３７に対する専用の駆動源が不要になることで構成の簡素化を図り、エンジン１０従って船外機１００をコンパクトにすることができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
次に、本発明による船外機用エンジンにおける第３の実施形態を説明する。図７〜図９は本発明の第３の実施形態を示しており、図７は第３の実施形態に係るエンジン１０を左方から見た側面図、図８はエンジン１０の後方正面図、図９はエンジン１０の上面図である。図７〜図９において、第１又は第２の実施形態の場合と実質的に同一又は対応する部材には同一符合を用いて説明する。
【００４２】
第３の実施形態のエンジン１０の構成例として、排気系の排気通路の途中には触媒が装着され、図７のように排気マニホールド２６から触媒収容部２７を通り、エンジン１０の下方のミッドユニット１０２及びロアユニット１０３へと接続される排気通路２８が形成される。触媒収容部２７は排気マニホールド２６の後方側にて、排気マニホールド２６と平行に上下方向に延設され、内部に触媒２９が収容される。排気通路２８の一部を形成する排気マニホールド２６には、各気筒の排気ポート１９が接続される複数（本例では４つ）の開口３０が設けられ、また、排気マニホールド２６及び触媒収容部２７の上部同士が接続通路３１を介して相互に接続される。排気通路２８は更に、触媒収容部２７の下部から湾曲しつつ下向きに延出し（延出部３５）、エンジンホルダ１１内に形成されている排気連通路３２と接続され、この排気連通路３２を介してミッドユニット１０２側と連通する。
【００４３】
このように排気通路２８には排気マニホールド２６、接続通路３１、触媒収容部２７及び排気連通路３２が含まれる。排気通路２８の途中において、触媒２９が収容される触媒収容部２７の排気下流側、具体的には触媒収容部２７の下部からの延出部３５（図７、図８参照）の適所に、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３４が装着される。なお、触媒収容部２７の排気上流側において例えば、排気マニホールド２６あるいは接続通路３１の適所にも酸素濃度センサを装着してもよい。これらの酸素濃度センサ３４は、それらの装着部位における排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。
【００４４】
排気系において、各気筒の排気ポート１９から排出された排気ガスが排気マニホールド２６の開口３０に流入して、排気マニホールド２６内にて合流する（図７〜図９において必要に応じて、排気ガスの流れを矢印Ｇにより示す）。この合流した排気ガスは排気マニホールド２６内で上方へ流通し、その上部で接続通路３１を介して触媒収容部２７に流入する。排気ガスは更に、触媒収容部２７内の触媒２９を通過し、触媒収容部２７の下部から延出部３５に流入して、その後エンジンホルダ１１内の排気連通路３２を通ってミッドユニット１０２、更にはロアユニット１０３を経て水中に排出される。
【００４５】
更に、排気通路２８における触媒２９の上流側に二次空気を供給する空気ポンプ３７を備える。この空気ポンプ３７は排気ガスを浄化するために、排気通路２８を流通する排気ガス中に二次空気を供給し、即ち排気系において炭化水素及び一酸化炭素を酸化させて無害化するために必要な酸素を供給する。つまり酸素を排気ガスと結合させることにより排気ガスの酸化を促進して、炭化水素及び一酸化炭素の排出量の低減を図る。
【００４６】
空気ポンプ３７の駆動源としてエンジン１０の動力を利用することができ、クランクシャフト１２に接続されて空気ポンプ３７を駆動する動力伝達装置を備える。この動力伝達装置として、クランクシャフト１２に結合するフライホイール３９と空気ポンプ３７の回転軸３７ａに取り付けたプーリ４０とがベルト４１を介して連結される。このようにクランクシャフト１２の駆動力で空気ポンプ３７を回転駆動するが、この場合、両者間の動力伝達を断続制御することができる。例えば空気ポンプ３７の回転軸３７ａのプーリ４０の取付部にクラッチ機構、具体的には電磁クラッチ４２（図２参照）が組み込まれている。この電磁クラッチ４２によりクランクシャフト１２から空気ポンプ３７への駆動力の動力伝達が接続、遮断制御される。
【００４７】
ここで、船外機１００の加速時等にはエンジン１０に供給される燃料が濃いため排気ガス中の酸素濃度が薄くなり、そこで排気ガス中に二次空気を供給するように空気ポンプ３７を駆動制御する。排気ガスが触媒収容部２７内の触媒２９を通過することで、その排気ガス中に含まれる主に炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物等は酸化もしくは還元され、これにより排気ガス中の有害物質が除去され、つまり排気ガスが浄化される。効率よく酸化あるいは還元を行うためには、燃料と空気が完全燃焼し、且つ酸素の余らない理論空燃比であることが必要である。排気ガス中の酸素濃度は酸素濃度センサ３４で常に監視しており、酸素濃度検出値に応じてＥＣＵが電磁クラッチ４２を作動させ、空気ポンプ３７を駆動する。空気ポンプ３７によって排気ガス中に二次空気を供給することで、常に触媒２９の活性を維持して効率よく排気ガスの浄化を図ることができる。
【００４８】
空気ポンプ３７には二次空気を取り込むための吸気部４３が接続付帯され（図７において二次空気の流れを矢印Ａにより示す）、この吸気部４３から空気ポンプ３７に対して二次空気が供給される。吸気部４３はクランクケース１３側面にて空気ポンプ３７の前方側に隣接配置され、概して中空構造を有し、図９のようにその前端部に空気を取り込むための吸気口４３ａが開口する。吸気部４３は、取り込んだ空気に対する気液分離機能と消音機能とを備えている。なお、吸気部４３にはエアフィルタを内蔵してもよく、これにより空気ポンプ３７に対して送られる二次空気が清浄化される。
【００４９】
空気ポンプ３７と排気系とが二次空気供給通路４４を介して接続される。本実施形態では、二次空気供給通路４４（４４Ａ，４４Ｂ）の接続部４５（４５Ａ，４５Ｂ）が、エンジン本体を形成するシリンダブロック１４と一体に形成され、空気ポンプ３７の右側面部から延出する二次空気供給通路４４は二股に分岐し、分岐した二次空気供給通路４４Ａ，４４Ｂが、それぞれ対応する接続部４５Ａ（♯１気筒、♯２気筒），４５Ｂ（♯３気筒、♯４気筒）に接続される。各接続部４５Ａ，４５Ｂには気筒毎にリードバルブ４６が装着されると共に、リードバルブ４６を覆うようにそれぞれカバー４７が取り付けられる。接続部４５Ａ，４５Ｂと各気筒の排気ポート１９の間を連通する連通路４８が設けられていて、連通路４８を介して各リードバルブ４６の二次空気排出側と排気ポート１９との間が接続される。
【００５０】
本発明の第３の実施形態において、空気ポンプ３７からの二次空気は二次空気供給通路４４Ａ，４４Ｂを通って、接続部４５Ａ，４５Ｂに供給される。各接続部４５Ａ，４５Ｂにおいてリードバルブ４６から送出された二次空気は、連通路４８を介して排気ポート１９内に排出され、排気ガス中に二次空気が供給される。
【００５１】
本例においても吸気装置２１がエンジン本体の左右方向一方側（右側部）に配置され、また、排気通路２８と空気ポンプ３７がエンジン本体の左右方向他方側（左側部）に配置される。そして、図７及び図９に示されるようにエンジン本体の左右方向他方側のクランクケース１３の側部にスタータモータ３３が配設されると共に、このスタータモータ３３と排気通路２８との間のシリンダブロック１４の側部に二次空気供給装置の空気ポンプ３７が配置される。スタータモータ３３はその出力軸がギヤを介してフライホイール３９と噛合しており、エンジン始動時にフライホイール３９を回転駆動するようになっている。
【００５２】
本発明の第３の実施形態によれば、空気ポンプ３７を排気通路２８に隣接配置できるため、二次空気を排気通路２８に送る二次空気導管である二次空気供給通路４４の長さを短縮することができる。また、これにより二次空気供給通路４４の配索が簡素化され、内部を流れる空気流に対する流路抵抗が減少し、空気ポンプ３７のポンプ効率が向上することでその小型化を図ることができる。
また、空気ポンプ３７をエンジン１０のクランクシャフト１２により駆動できるため、空気ポンプ３７に対する専用の駆動源が不要になることで構成の簡素化を図り、エンジン１０従って船外機１００をコンパクトにすることができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
次に、本発明による船外機用エンジンにおける第４の実施形態を説明する。図１０及び図１１は本発明の第４の実施形態を示しており、図１０は第４の実施形態に係るエンジン１０を左方から見た側面図、図１１はエンジン１０の上面図である。図１０及び図１１において、第１〜３の実施形態の場合と実質的に同一又は対応する部材には同一符合を用いて説明する。
【００５４】
第４の実施形態のエンジン１０の構成例として、排気系の排気通路の途中には触媒が装着され、図７のように排気マニホールド２６から触媒収容部２７を通り、エンジン１０の下方のミッドユニット１０２及びロアユニット１０３へと接続される排気通路２８が形成される。触媒収容部２７は排気マニホールド２６の後方側にて、排気マニホールド２６と平行に上下方向に延設され、内部に触媒２９が収容される。排気通路２８の一部を形成する排気マニホールド２６には、各気筒の排気ポート１９が接続される複数（本例では４つ）の開口３０が設けられ、また、排気マニホールド２６及び触媒収容部２７の上部同士が接続通路３１を介して相互に接続される。排気通路２８は更に、触媒収容部２７の下部から湾曲しつつ下向きに延出し（延出部３５）、エンジンホルダ１１内に形成されている排気連通路３２と接続され、この排気連通路３２を介してミッドユニット１０２側と連通する。
【００５５】
このように排気通路２８には排気マニホールド２６、接続通路３１、触媒収容部２７及び排気連通路３２が含まれる。排気通路２８の途中において、触媒２９が収容される触媒収容部２７の排気下流側、具体的には触媒収容部２７の下部からの延出部３５（図１０参照）の適所に、第３の実施形態の場合と同様に排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（図１０及び図１１において図示を省略する）が装着される。この酸素濃度センサは、排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。
【００５６】
排気系において、各気筒の排気ポート１９から排出された排気ガスが排気マニホールド２６の開口３０に流入して、排気マニホールド２６内にて合流する（図１０、図１１において必要に応じて、排気ガスの流れを矢印Ｇにより示す）。この合流した排気ガスは排気マニホールド２６内で上方へ流通し、その上部で接続通路３１を介して触媒収容部２７に流入する。排気ガスは更に、触媒収容部２７内の触媒２９を通過し、触媒収容部２７の下部から延出部３５に流入して、その後エンジンホルダ１１内の排気連通路３２を通ってミッドユニット１０２、更にはロアユニット１０３を経て水中に排出される。
【００５７】
更に、排気通路２８における触媒２９の上流側に二次空気を供給する空気ポンプ３７を備える。この空気ポンプ３７は排気ガスを浄化するために、排気通路２８を流通する排気ガス中に二次空気を供給し、即ち排気系において炭化水素及び一酸化炭素を酸化させて無害化するために必要な酸素を供給する。つまり酸素を排気ガスと結合させることにより排気ガスの酸化を促進して、炭化水素及び一酸化炭素の排出量の低減を図る。
【００５８】
空気ポンプ３７の駆動源としてエンジン１０の動力を利用することができ、クランクシャフト１２に接続されて空気ポンプ３７を駆動する動力伝達装置を備える。この動力伝達装置として、クランクシャフト１２に結合するフライホイール３９と空気ポンプ３７の回転軸３７ａに取り付けたプーリ４０とがベルト４１を介して連結される。このようにクランクシャフト１２の駆動力で空気ポンプ３７を回転駆動するが、この場合、両者間の動力伝達を断続制御することができる。例えば空気ポンプ３７の回転軸３７ａのプーリ４０の取付部にクラッチ機構、具体的には電磁クラッチ４２（図２参照）が組み込まれている。この電磁クラッチ４２によりクランクシャフト１２から空気ポンプ３７への駆動力の動力伝達が接続、遮断制御される。
【００５９】
空気ポンプ３７には二次空気を取り込むための吸気部４３が接続付帯され（図１０において二次空気の流れを矢印Ａにより示す）、この吸気部４３から空気ポンプ３７に対して二次空気が供給される。吸気部４３はクランクケース１３側面にて空気ポンプ３７の前方側に隣接配置され、概して中空構造を有し、図１１のようにその前端部に空気を取り込むための吸気口４３ａが開口する。吸気部４３は、取り込んだ空気に対する気液分離機能と消音機能とを備えている。なお、吸気部４３にはエアフィルタを内蔵してもよく、これにより空気ポンプ３７に対して送られる二次空気が清浄化される。
【００６０】
第４の実施形態において、空気ポンプ３７と排気通路２８の一部である排気マニホールド２６とが二次空気供給通路４４を介して接続される。この場合、単一の二次空気供給通路４４が空気ポンプ３７の左側面から下方へ延出し、後方へ湾曲して排気マニホールド２６の左側面まで延設され、二次空気供給通路４４の先端部は排気マニホールド２６と接続すべく開口している。排気通路２８における二次空気供給通路４４との接続部４５が、触媒収容部２７よりも排気流れ方向の上流側、本例では特に排気マニホールド２６における排気流れ方向の最上流部（♯４気筒に略対応する部位）に形成される。接続部４５には図１１に示されるようにリードバルブ４６（逆止弁）が装着され、このリードバルブ４６により排気通路２８側から空気ポンプ３７側への排気ガスの逆流を防いでいる。
【００６１】
本例においても吸気装置２１がエンジン本体の左右方向一方側（右側部）に配置され、また、排気通路２８と空気ポンプ３７がエンジン本体の左右方向他方側（左側部）に配置される。そして、図１０及び図１１に示されるようにエンジン本体の左右方向他方側のクランクケース１３の側部にスタータモータ３３が配設されると共に、このスタータモータ３３と排気通路２８との間のシリンダブロック１４の側部に二次空気供給装置の空気ポンプ３７が配置される。スタータモータ３３はその出力軸がギヤを介してフライホイール３９と噛合しており、エンジン始動時にフライホイール３９を回転駆動するようになっている。
【００６２】
本発明の第４の実施形態によれば、空気ポンプ３７を排気通路２８に隣接配置できるため、二次空気を排気通路２８に送る二次空気導管である二次空気供給通路４４の長さを短縮することができる。また、これにより二次空気供給通路４４の配索が簡素化され、内部を流れる空気流に対する流路抵抗が減少し、空気ポンプ３７のポンプ効率が向上することでその小型化を図ることができる。
また、空気ポンプ３７をエンジン１０のクランクシャフト１２により駆動できるため、空気ポンプ３７に対する専用の駆動源が不要になることで構成の簡素化を図り、エンジン１０従って船外機１００をコンパクトにすることができる。
【００６３】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態においてエンジン１０が直列４気筒エンジンとした例を説明したが、エンジン１０の気筒数は増減することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  エンジン、１１  エンジンホルダ、１２  クランクシャフト、１３  クランクケース、１４  シリンダブロック、１５  シリンダヘッド、１６  シリンダヘッドカバー、１７  燃焼室、１８  吸気ポート、１９  排気ポート、２０Ａ  スロットルボディ、２０Ｂ  吸気ブランチ、２１  吸気装置、２２  吸気バルブ、２３  吸気側カムシャフト、２４  排気バルブ、２５  排気側カムシャフト、２６  排気マニホールド、２７  触媒収容部、２８  排気通路、２９  触媒、３０  開口、３１  接続通路、３２  排気連通路、３３  スタータモータ、３４  酸素濃度センサ、３６  ウォータジャケット、３７  空気ポンプ、３７ａ  回転軸、３８  凹部、３９フライホイール、４０プーリ、４１  ベルト、４２  電磁クラッチ、４３  吸気部、４４  二次空気供給通路、４５  接続部、４６  リードバルブ、４８  連通路、１００  船外機。
【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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