(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を形成するシリンダヘッド部と、
このシリンダヘッド部に接続されるシリンダボア部と、
このシリンダボア部に接続され、縦置きされたクランク軸を収容するクランクケースと、
前記クランク軸の上端部に装着されたフライホイールと、
このフライホイールの内面側の前記クランクケースに取付けられた発電コイルと、
前記クランク軸の回転力で駆動され、このクランク軸の下端部より下方に設けられたウォータポンプと、
を備えた船外機用エンジンにおいて、
前記シリンダヘッド部、前記シリンダボア部および前記クランクケースに、冷却水が循環する冷却水通路を形成するとともに、
前記シリンダヘッド部および前記シリンダボア部の冷却水通路と前記ウォータポンプとを接続するシリンダ部冷却系と、
前記クランクケースの冷却水通路と前記ウォータポンプとを接続するクランクケース冷却系とを設けたことを特徴とする船外機用エンジン。
【請求項２】
前記クランクケースの冷却水通路は、前記発電コイルの近傍に発電コイル冷却用の冷却水通路を備えてい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３】
前記エンジンは筒内噴射式の２サイクルエンジンであり、前記クランクケースの冷却水通路は、リード弁冷却用の冷却水通路を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の船外機用エンジン。
【請求項４】
前記リード弁冷却用の冷却水通路は、冷却水をクランク軸方向に沿って前記フライホイールと反対側の端部からフライホイール側の端部に向かって流すようにクランクケースに形成され、フライホイール側の端部で前記発電コイル用の冷却水通路と連通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。
【請求項５】
前記エンジンはクランク軸を縦置きにした船外機用多気筒エンジンであり、前記クランクケースの吸気通路開口部に各気筒のリード弁が縦に連続的に配列され、該リード弁列の左右両側に前記リード弁冷却用の冷却水通路が形成されるとともに、その上端部に左右いずれか又は両方の前記リード弁冷却用冷却水通路と連通して左右のリード弁冷却用冷却水通路間を架渡すように前記発電コイル用冷却水通路を形成した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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水冷式の船外機用エンジンの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船外機用の水冷式エンジンでは、ピストンが摺動するシリンダボディと燃焼室上部を構成するシリンダヘッドにウォータジャケットを設けて冷却水を循環させる。シリンダボディにはクランクケースが連続して形成され、クランクケース内にピストンに連結されたクランク軸が収容される。クランク軸の端部に発電機が設けられる。発電機はローターおよびステータからなる。ローターはクランク軸の端部に装着したフライホイールとその内面に設けた磁石からなり、ステータはフライホイール内面の磁石に対向してクランクケース側に環状に配設して固定した複数の発電コイルにより構成される。
【０００３】
２サイクルエンジンの場合、クランクケースに吸気ポートが一体形成され、この吸気ポート部分にリード弁が装着される。リード弁は金属片の一端をゴムのバルブシートとともにクランクケース側に固定した逆止弁であり、クランクケース内の圧力に応じて開閉し、吸入圧縮行程で開いて吸気をクランク室内に導入し、爆発掃気行程で閉じて排気および掃気を行う。
【０００４】
一方、燃焼室内に直接燃料を噴射し、成層燃焼により希薄燃焼を可能として特に中低負荷の運転域での燃費の向上を図るために、筒内噴射式エンジンが開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クランク軸端部に発電機を形成したエンジンにおいては、発電コイルの発熱により、発電効率が低下したり、コイルの樹脂部が溶損するおそれがある。特に船外機の場合、大型船外機では、船内で使用する電気機器が多くなり発電量を多くしているため発電機からの発熱量が増大し、有効な放熱手段を設けないと必要とする発電量を確保できなくなるおそれがある。
【０００６】
また、クランクケースにリード弁を装着した２サイクルエンジンにおいては、特に開度が大きく開閉頻度が高い高負荷高回転時に金属片のバルブおよびゴムのバルブシートが発熱し、バルブシートが変質して劣化し、バルブが破損する場合があった。特に、燃料が筒内に直接噴射される筒内噴射エンジンでは、燃料がリード弁に当らないため、燃料によるリード弁の冷却ができず、さらに熱を持ちやすくなってリード弁劣化の問題が大きくなる。
【０００７】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、発電機やリード弁を有効に冷却可能とするエンジンの冷却構造の提供を目的とする。
【０００８】
【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、燃焼室を形成するシリンダヘッド部と、このシリンダヘッド部に接続されるシリンダボア部と、このシリンダボア部に接続され、縦置きされたクランク軸を収容するクランクケースと、前記クランク軸の上端部に装着されたフライホイールと、このフライホイールの内面側の前記クランクケースに取付けられた発電コイルと、前記クランク軸の回転力で駆動され、このクランク軸の下端部より下方に設けられたウォータポンプとを備えた船外機用エンジンにおいて、前記シリンダヘッド部、前記シリンダボア部および前記クランクケースに、冷却水が循環する冷却水通路を形成するとともに、前記シリンダヘッド部および前記シリンダボア部の冷却水通路と前記ウォータポンプとを接続するシリンダ部冷却系と、前記クランクケースの冷却水通路と前記ウォータポンプとを接続するクランクケース冷却系とを設けたことを特徴とする船外機用エンジンを提供する。
【０００９】
この構成によれば、従来のシリンダヘッドおよびシリンダボディ部分のみの冷却系に加えてクランクケースにも冷却水通路が形成されるため、エンジン全体への冷却作用が高まり、エンジン各部がさらに効率よく冷却される。
【００１０】
好ましい構成例では、前記クランクケースの冷却水通路は、前記発電コイルの近傍に発電コイル冷却用の冷却水路を備えていることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、クランクケース端部の発電機近傍に冷却水を流すことにより、発電機の温度が有効に低減され、発電効率が向上するとともに、発熱による発電コイルの溶損が防止される。
【００１２】
さらに好ましい構成では、前記エンジンは筒内噴射式の２サイクルエンジンであり、前記クランクケースの冷却水通路は、リード弁冷却用の冷却水路を備えていることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、特にリード弁が発熱しやすい筒内噴射式２サイクルエンジンにおいて、リード弁装着部分のクランクケース側面にリード弁冷却用の冷却水通路を形成することにより、リード弁温度が有効に低減され、バルブの破損やバルブシートの劣化を抑制してリード弁の耐久性を高めることができる。
【００１４】
さらに好ましい構成例では、前記リード弁冷却用の冷却水通路は、冷却水をクランク軸方向に沿って前記フライホイールと反対側の端部からフライホイール側の端部に向かって流すようにクランクケースに形成され、フライホイール側の端部で前記発電コイル用の冷却水通路と連通することを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、クランクケース側面にクランク軸と平行にリード弁の冷却水通路を形成しその端部を発電機の冷却水通路と連通させることにより、コンパクトな構成で冷却水を循環させることができる。
【００１６】
好ましい構成例では、前記エンジンはクランク軸を縦置きにした船外機用多気筒エンジンであり、前記クランクケースの吸気通路開口部に各気筒のリード弁が縦に連続的に配列され、該リード弁列の左右両側に前記リード弁冷却用の冷却水通路が形成されるとともに、その上端部に左右いずれか又は両方の前記リード弁冷却用冷却水通路と連通して左右のリード弁冷却用冷却水通路間を架渡すように前記発電コイル用冷却水通路を形成したことを特徴としている。
【００１７】
この構成によれば、クランクケースに形成された吸気通路開口部の左右および上部を囲んでリード弁冷却用の冷却水通路がウォータジャケットとして設けられるため、この吸気通路開口部に設けられたリード弁を効率よく冷却でき、またコンパクトな構成でリード弁冷却用通路と発電コイル冷却用通路とを連通して効率的に冷却水を循環させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る船外機の構成説明図である。
この船外機１のエンジン２は、トップカウル３、ボトムカウル４、エプロン５、アッパケース６およびロアケース７からなるハウジング８のトップカウル３内に装着される。エンジン２は、クランク軸１７を縦方向に配置し、シリンダボア部１８およびシリンダヘッド部１９からなるシリンダ部分を水平に配置して６気筒（図示しない）を３気筒ずつのバンクとしてＶ型に並べたＶ型６気筒２サイクルエンジンである。
【００１９】
クランク軸１７は、シリンダボア部１８に連続して形成されたクランクケース２０内に収容される。クランクケース２０には、６気筒の各気筒に対するリード弁（図示しない）が縦方向に並べて配設されている。クランク軸１７の上端部には、後述のようにフライホイルマグネトや発電コイル等からなる発電機２６が設けられる。
【００２０】
クランク軸１７の下端部に駆動軸９が例えばセレーション結合され、その下端部にベベルギヤやドッグクラッチ等からなるギヤ機構１０を介してプロペラ１１を回転駆動するプロペラ軸１２が連結される。駆動軸９にはウォータポンプ１４が装着され、ロアケース７に設けた吸水口１５から水を吸い上げこれを冷却水として冷却水通路１６を通して上昇させエンジン２内に供給する。
【００２１】
この船外機１は取付ブラケット２１により船体２４の船尾板２５に取付けられる。この船外機１は、取付ブラケット２１のチルト軸２２を介するチルト回転動作およびスイベル軸２３を介する左右回転動作が可能である。
【００２２】
冷却水通路１６は、エンジン２の下端部でシリンダ部冷却系２７とクランクケース冷却系２８に分岐する。シリンダ部冷却系２７は、シリンダボア冷却水通路（ウォータジャケット）２９を介してシリンダボア部１８を冷却するとともにシリンダヘッド冷却水通路（ウォータジャケット）３０を介してシリンダヘッド部１９を冷却する。クランクケース冷却系２８は、クランクケース下側に入口を有しクランクケース側面に縦方向に形成されたリード弁冷却水通路３１と、クランクケース上端部でこのリード弁冷却水通路３１に連通する発電機冷却水通路３２とにより構成される。
【００２３】
このような冷却構造において、ウォータポンプ１４により汲み上げられた冷却水は、冷却水通路１６を上昇し、シリンダボア冷却系２７によりエンジン２のシリンダボア部１８およびシリンダヘッド部１９を矢印のように流れて冷却するとともに、エンジン下部で分岐したクランクケース冷却系２８により、クランクケース２０内を矢印のように流れこれに装着されたリード弁を冷却し、さらにその上端の発電機２６部分を流れてこれを冷却する。
【００２４】
図２は、上記船外機１のエンジン部分の外面構成図であり、図２はその内部構成図である。
クランクケース２０内にクランク軸１７が装着され、その下端部１７ａ（図３）に駆動軸９（図１）が連結される。クランク軸１７の上端部には、フライホイール３３が固定される。フライホイール３３の内面には磁石３４が取付けられ発電機２６のローターとなるフライホイールマグネト３５を構成する。フライホイール３３の内面の磁石３４に対向して、クランクケース２０の上端部の台座３７上に複数の発電コイル３６が固定され発電機２６のステータを構成する。台座３７の座面は、発電コイル３６との接触面積が大きくとれるように、複数の発電コイル３６にわたって連続した例えば環状に形成される。この台座３７に近接してクランクケース２０の上端部に発電機冷却水通路３２が形成される。
【００２５】
クランクケース２０の側面にはスロットルボディ３８が接合され内部にスロットル駆動リンク３９により開閉駆動されるスロットル弁（図示しない）が装着される。スロットルボディ３８の接合部近傍のクランクケース２０に各気筒に対応した６個のリード弁４０が縦方向に配設される。吸気はサイレンサ４１を通して導入され、スロットルボディ３８を通りリード弁４０を介してクランクケース２０内に供給される。
【００２６】
リード弁装着部のクランクケース側面にはリード弁冷却水通路３１が縦方向に形成される。このリード弁冷却水通路３１の下端部には冷却水入口４２が形成され、前述のように、ウォータポンプ１４（図１）に接続された冷却水通路１６から分岐したクランクケース冷却系２８（図１）を構成する冷却水通路が接続される。クランクケース２０のリード弁冷却水通路３１の上端部は図示しない連通孔を介して発電機冷却水通路３２と連通している。
【００２７】
クランクケース２０に連続する各バンクのシリンダボア部１８内には、図３に示すように、それぞれ３気筒ずつコンロッド４３を介してクランク軸１７に連結されたピストン４３が摺動可能に装着される。４５は点火プラグである。
【００２８】
なお、クランクケース２０の冷却水通路は、例えば、クランクケースの外面に冷却水通路を構成する溝を形成し、この溝に対応する溝を内面に形成したカバー部材をクランクケースの外面側から被せることにより冷却水通路を形成することができる。
【００２９】
図４〜図７は、クランクケース２０のリード弁装着部分の冷却水通路構造を示す。図４は上面図、図５は正面図、図６は左側面図、図７は右側面図である。
図４に示すように、発電コイル３６（図２）を取付けるための台座３７は、座面（コイル取付面）が連続した半円状に形成され、発電コイルとの接触面積を大きくしている。この座面の外縁部の一点鎖線Ａ（図４）で示す位置に発電コイル（ステータ）３６（図２、図３）の外端面が位置し、その外側をフライホイール３３（図２、図３）が磁石３４とともに回転する。図の一点鎖線Ｂは、フライホイールのリングギヤの位置を示す。この発電コイル装着位置にウォータジャケットを構成する冷却水通路３２（斜線部）が形成される。これにより発熱体である発電コイルが効率よく冷却される。
【００３０】
クランクケース正面には、リード弁取付部４６（図４、図５）が設けられ、ここに各気筒に対応する６つのリード弁取付用開口４７（図５）が縦方向に並べて形成され、それぞれリード弁４０（図３）が装着される。
【００３１】
リード弁取付部４６の左側面に、左側リード弁冷却水通路３１ａが形成される。左側リード弁冷却水通路３１ａの下端部には冷却水入口４２ａが形成されウォータチューブ４９ａが接続される。この左側リード弁冷却水通路３１ａの上端部には、冷却水出口５０が形成されウォータチューブ５１が接続される。この左側リード弁冷却水通路３１ａの上側のクランクケース２０の左側面の上端部には、補強用のリブ５２が設けられる。左側リード弁冷却水通路３１ａの出口のウォータチューブ５１はこのリブ５２の下面側に配設される。５３はスタータモータ取付用のボスである。
【００３２】
リード弁取付部４６の右側面には、右側リード弁冷却水通路３１ｂが形成される。この右側リード弁冷却水通路３１ｂの下端部には冷却水入口４２ｂが形成されウォータチューブ４９ｂが接続される。ウォータチューブ４９ｂは、前述の左側のウォータチューブ４９ａとともにクランクケース冷却系２８（図１）を構成する冷却水路となるウォータチューブ４９（図５）から二股に分岐した一方のウォータチューブである。右側リード弁冷却水通路３１ｂの上端部には、窪み５４が形成され、この窪み５４の上方に連通孔５５が形成される。右側リード弁冷却水通路３１ｂは、この連通孔５５を介して発電機冷却水通路３２と連通する。発電機冷却水通路３２の左端部には出口孔５６が形成されリブ５２の上側に配設されたウォータチューブ５７が接続される。
【００３３】
左右の各冷却水通路３１ａ，３１ｂのそれぞれの下端部に冷却水入口４２ａ，４２ｂを設けてそれぞれウォータチューブ４９ａ，４９ｂを接続する構成に代えて、図５の点線で示すように、両冷却水通路３１ａ，３１ｂの下端部同士を連通する連通路５８を形成し、いずれか一方の冷却水通路の下端部にのみ冷却水入口を設けてもよい。
【００３４】
図８および図９は、筒内噴射式エンジンのインジェクター部分の冷却構造を示す。
図８に示すように、シリンダヘッド５９の燃焼室６０に臨んで点火プラグ６１およびインジェクター６２の噴射ノズル６２ａが装着される。図９に示すように、並列した３気筒の各気筒のシリンダヘッド５９には点火プラグ取付孔６１ａおよびインジェクター取付孔６２ｂが形成される。各シリンダヘッド５９を連通してウォータジャケット６３が形成される。ウォータジャケット６３は、各気筒の周縁部および点火プラグ周りを囲んで配設され、インジェクター取付孔６２ｂ部分ではこれを平面視で内側にＵ字状に迂回して形成される。このＵ字形状の開口端部同士を連通して、図８に示すように斜めに形成されているインジェクター取付孔６２ｂの下側にインジェクター用冷却通路６４が形成される。
【００３５】
筒内噴射式エンジンのインジェクターは、その先端の噴射ノズルが直接燃焼室に臨むため、常に火炎にさらされ高温になる。この噴射ノズル部分が高温のまま運転されると、噴射後ノズル部に残った燃料成分が堆積したりカーボンその他の燃焼生成物となってノズル開口を塞ぎ所定の噴射量が得られなくなる。特に、船外機のように燃焼温度が高くなる高負荷高回転での使用頻度が高いエンジンや、燃焼サイクル間隔が短い２サイクルエンジンでは問題が顕著になる。
【００３６】
本実施形態の冷却構造によれば、インジェクター６２の周囲をＵ字状に囲むウォータジャケット６３が形成されるとともに、インジェクター６２の下側の噴射ノズル近傍に冷却水通路が形成されるため、噴射ノズル部分の温度が低減され、ノズル部分への堆積物の付着やノズルの詰り等の問題に対し有効に対処することができ、安定した噴射量で信頼性の高い燃料噴射を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、従来のシリンダヘッドおよびシリンダボディ部分のみの冷却系に加えてクランクケースにも冷却水通路が形成されるため、エンジン全体への冷却作用が高まり、エンジン各部がさらに効率よく冷却される。この場合、前記クランクケースの発電コイルの近傍に発電コイル冷却用の冷却水路を設けた構成とすれば、クランクケース端部の発電機近傍に冷却水を流すことにより、発電機の温度が有効に低減され、発電効率が向上するとともに、発熱による発電コイルの溶損が防止される。
【００３８】
また、特にリード弁が発熱しやすい筒内噴射式２サイクルエンジンに適用した場合には、リード弁装着部分のクランクケース側面に冷却水通路を形成することにより、リード弁温度が有効に低減され、バルブの破損やバルブシートの劣化を抑制してリード弁の耐久性を高めることができる。
【００３９】
さらに、前記リード弁冷却用の冷却水通路を前記発電コイル用の冷却水通路と連通する構成とすれば、コンパクトな構成で冷却水を循環させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用される船外機の構成図。
【図２】  図１の船外機のエンジン部分の外面側の構成図。
【図３】  図２のエンジンの内部構成図。
【図４】  本発明に係るクランクケース要部の上面図。
【図５】  図４のクランクケースの正面図。
【図６】  図４のクランクケースの左側面図。
【図７】  図４のクランクケースの右側面図。
【図８】  本発明に係る筒内噴射エンジンのインジェクター冷却構造の断面図。
【図９】  図８の冷却構造の平面図。
【符号の説明】
１：船外機、２：エンジン、３：トップカウル、４：ボトムカウル、
５：エプロン、６：アッパケース、７：ロアケース、８：ハウジング、
９：駆動軸、１０：ギヤ機構、１１：プロペラ、１２：プロペラ軸、
１４：ウォータポンプ、１５：吸水口、１６：冷却水通路、１７：クランク軸、
１８：シリンダボア部、１９：シリンダヘッド部、２０：クランクケース、
２１：取付ブラケット、２２：チルト軸、２３：スイベル軸、２４：船体、
２５：船尾板、２６：発電機、２７：シリンダ部冷却系、
２８：クランクケース冷却系、２９：シリンダボア冷却水通路、
３０：シリンダヘッド冷却水通路、３１：リード弁冷却水通路、
３２：発電機冷却水通路、３３：フライホイール、３４：磁石、
３５：フライホイールマグネト（ロータ）、３６：発電コイル（ステータ）、
３７：台座、３８：スロットルボディ、３９：スロットル駆動リンク、
４０：リード弁、４１：サイレンサ、４２：冷却水入口、４３：コンロッド、
４４：ピストン、４５：点火プラグ、４６：リード弁取付部、
４７：リード弁取付用開口、４９，４９ａ，４９ｂ：ウォータチューブ、
５０：冷却水出口、５１：ウォータチューブ、５２：リブ、５３：ボス、
５４：窪み、５５：連通孔、５６：出口孔、５７：ウォータチューブ、
５８：連通路、５９：シリンダヘッド、６０：燃焼室、６１：点火プラグ、
６１ａ：点火プラグ取付孔、６２：インジェクター、６２ａ：噴射ノズル、
６２ｂ：インジェクター取付孔、６３：ウォータジャケット、
６４：インジェクター用冷却通路。
【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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