JP2013108356A - エンジン、船外機、および船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑制しつつ、触媒を搭載できるエンジンを提供すること。
【解決手段】エンジン６は、Ｖ字ラインＶ１に沿って配置された複数のシリンダ１８が形成されたシリンダブロック１９と、Ｖ字ラインＶ１の内側に配置された排気マニホールド２５および排気管２６と、排気管２６内に配置された触媒４０とを含む。各排気マニホールド２５には、複数のシリンダ１８からの排気が流入する第１通路４９が形成されており、排気管２６には、第１通路４９に接続された接続通路が形成されている。触媒４０は、接続通路に配置されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、エンジン、前記エンジンを備える船外機、および前記船外機を備える船舶に関する。

特許文献１および特許文献２には、Ｖバンクの内側に排気を排出するＶ型エンジンを備える船外機が開示されている。一対の排気マニホールドは、Ｖバンクの内側に配置されている。一対の排気マニホールドから排出された排気は、シリンダブロックで合流した後、エンジンを支持するエキゾーストガイドに導かれる。
また、特許文献３には、触媒が搭載された直列エンジンを備える船外機が開示されている。排気マニホールドは、シリンダブロックの側部によって構成されている。触媒は、シリンダブロックの側方に配置された側面部材に収容されている。

特開２０００−１５９１９０号公報 特開２００２−３４９２５７号公報 特開２００９−９７３７１号公報

特許文献３に示すように、船外機用のエンジンに触媒を搭載することが提案されている。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のエンジンでは、２つのバンクから排出された排気が別々の排気マニホールドによってシリンダブロックに導かれる。そのため、これらのエンジンに触媒を搭載する場合、２つの触媒をそれぞれ一対の排気マニホールド内に配置する必要がある。さらに、排気濃度センサなどの触媒に関連する装置を２組み設ける必要がある。したがって、エンジンの部品点数が大幅に増加してしまう。

そこで、この発明の目的は、部品点数の増加を抑制しつつ、触媒を搭載できるエンジン、前記エンジンを備える船外機、および前記船外機を備える船舶を提供することである。

この発明の一実施形態は、Ｖ字ラインに沿って配置された複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、前記複数のシリンダからの排気が流入する複数の第１流入口、前記複数の第１流入口に流入した排気を集合させる第１集合部、および前記第１集合部によって集められた排気を排出する第１排出口を含む第１通路がそれぞれに形成されており、前記Ｖ字ラインの内側に配置された一対の排気マニホールドと、前記一対の排気マニホールドの前記第１排出口にそれぞれ接続されており、前記一対の第１排出口からの排気が流入する一対の中間流入口と、前記中間流入口に流入した排気を排出する少なくとも一つの中間排出口と、前記一対の中間流入口と前記少なくとも一つの中間排出口との間に配置された触媒収容部と、前記一対の中間流入口と前記触媒収容部とを接続する上流部と、前記触媒収容部と前記少なくとも一つの中間排出口とを接続する下流部とを含む接続通路が形成されており、前記Ｖ字ラインの内側に配置された排気管と、前記触媒収容部に配置された触媒とを含む、エンジンを提供する。

この構成によれば、排気を導く排気マニホールドおよび排気管が、Ｖ字ラインの内側に配置されている。すなわち、エンジンは、インバンク排気システム(in-bank exhaust system)が搭載されたＶ型エンジンである。複数のシリンダから一対の排気マニホールドに流入した排気は、共通の排気管に排出される。
具体的には、排気を導く第１通路が、各排気マニホールドに形成されており、各第１通路に接続された接続通路が、排気管に形成されている。触媒は、接続通路の触媒収容部に配置されている。複数のシリンダからの排気は、第１通路の複数の第１流入口から第１通路に流入し、第１通路の第１集合部によって集められる。そして、第１集合部によって集められた排気は、第１通路の第１排出口から接続通路に排出される。すなわち、一方の排気マニホールドから排出された排気は、一方の中間流入口から接続通路に流入し、他方の排気マニホールドから排出された排気は、他方の中間流入口から接続通路に流入する。これにより、一対の排気マニホールドから排出された排気が、共通の排気管内に流入する。

排気管内に流入した排気は、接続通路の上流部によって触媒収容部に導かれた後、触媒収容部に配置された触媒によって浄化される。そして、浄化された排気は、接続通路の下流部によって接続通路の中間排出口に導かれた後、中間排出口から排出される。このように、各排気マニホールドから排出された排気が共通の排気管に流入するので、各排気マニホールドから排出された排気を共通の触媒で浄化できる。したがって、２つのバンクにそれぞれ対応する２つの触媒を設けなくてもよい。さらに、排気濃度センサなどの触媒に関連する装置を２組み設けなくてもよい。そのため、部品点数の増加を抑制できる。

前記上流部は、前記一対の中間流入口にそれぞれ接続された一対の上流側分岐部を含んでいてもよい。この場合、前記一対の上流側分岐部は、前記触媒収容部より上流側で互いに合流しており、前記触媒収容部に接続されていてもよい。
また、前記上流部は、互いに独立した一対の上流側分岐部を含んでいてもよい。この場合、前記一対の上流側分岐部の一方は、前記一対の中間流入口の一方と前記触媒収容部とを接続しており、前記一対の上流側分岐部の他方は、前記一対の中間流入口の他方と前記触媒収容部とを接続していてもよい。

さらに、前記上流部が、互いに独立した一対の上流側分岐部を含む場合、前記少なくとも一つの中間排出口は、前記一対の中間流入口に流入した排気を排出する一対の中間排出口を含んでいてもよい。この場合、前記下流部は、互いに独立した一対の下流側分岐部を含んでいてもよい。そして、前記一対の下流側分岐部の一方は、前記一対の中間排出口の一方と前記触媒収容部とを接続しており、前記一対の下流側分岐部の他方は、前記一対の中間排出口の他方と前記触媒収容部とを接続していてもよい。

また、前記排気管は、前記中間流入口および中間排出口の一方が形成されており、前記排気マニホールドに固定された固定部と、前記中間流入口および中間排出口の一方が形成されており、前記排気マニホールドに移動可能に接続されたフローティング部とを含んでいてもよい。この場合、前記固定部は、一方の前記排気マニホールドだけに固定されており、前記フローティング部は、他方の前記排気マニホールドだけに接続されていてもよい。前記フローティング部は、前記フローティング部と前記排気マニホールドとの間が密閉された状態で前記排気マニホールドに対して移動できるように構成されていることが好ましい。すなわち、前記エンジンは、前記フローティング部と前記排気マニホールドとの間をシールするシール部材（たとえば、Ｏリング）をさらに含んでいることが好ましい。

この構成によれば、一対の排気マニホールドに取り付けられる複数の取付部が、排気管に設けられている。複数の取付部は、排気マニホールドに固定される固定部と、排気マニホールドに移動可能に接続されるフローティング部とを含む。したがって、排気管は、全ての箇所で排気マニホールドに固定されるのではなく、一部の箇所で移動可能に排気マニホールドに接続される。さらに、中間流入口および中間排出口の一方が固定部およびフローティング部に形成されているので、排気は、固定部およびフローティング部を通過する。

排気管に形成された接続通路は、一対の中間流入口と、少なくとも一つの中間排出口とを含む。したがって、排気管は、少なくとも３箇所で一対の排気マニホールドに取り付けられる。排気管や排気マニホールドを含むエンジンを構成する各部品は、寸法公差を有している。そのため、排気管が取り付けられる複数の取付位置の位置関係は、エンジンごとに異なる。したがって、排気管が全ての箇所で一対の排気マニホールドに固定される場合、寸法のばらつきに起因する隙間が、排気管と排気マニホールドとの間に生じ、排気が漏れるおそれがある。よって、排気管の一部（フローティング部）を排気マニホールドに移動可能に接続することにより、寸法のばらつきを吸収できる。これにより、排気管および排気マニホールドのシール性を高めることができる。

また、各排気マニホールドには、排気が流入する第２流入口、および前記第２流入口に流入した排気を排出する第２排出口を含む第２通路がさらに形成されていてもよい。この場合、前記少なくとも一つの中間排出口は、前記一対の排気マニホールドの前記第２流入口にそれぞれ接続された一対の中間排出口を含んでいてもよい。
この構成によれば、接続通路の下流部が、接続通路の触媒収容部を通過した排気を２つに分岐させ、接続通路の一対の中間排出口に導く。これにより、各中間排出口から排気が排出される。一方の中間排出口から排出された排気は、一方の排気マニホールドに設けられた第２流入口から第２通路に流入し、他方の中間排出口から排出された排気は、他方の排気マニホールドに設けられた第２流入口から第２通路に流入する。そして、各第２通路に流入した排気は、第２通路の第２排出口から排出される。したがって、各排気マニホールドから排気管に排出された排気は、排気管から排気マニホールドに戻る。このように、複数の中間排出口が排気管に設けられているので、排気管の排気抵抗を低減できる。これにより、エンジンの性能を高めることができる。

また、前記シリンダブロックには、前記第２排出口に接続された第３通路が形成されていてもよい。すなわち、シリンダブロックには、排気マニホールドの第２通路に接続された第３通路が形成されていてもよい。
また、前記第１排出口および第２流入口は、異なる高さに配置されていてもよい。具体的には、前記第１排出口は、前記第２流入口より上方に配置されていてもよいし、前記第２流入口より下方に配置されていてもよい。この場合、前記触媒は、前記第１排出口および第２流入口の間の高さに配置されていてもよい。

また、前記第１排出口および第２流入口は、同一平面で開口していてもよい。すなわち、第１排出口が開口する第１排出面と、第２流入口が開口する第２流入面とが、同一平面上に配置されていてもよい。第１排出面は、第２流入面と連続した平面であってもよいし、第２流入面とは異なる平面であってもよい。すなわち、第１排出口および第２流入口は、共通の面で開口していてもよいし、同一平面上に配置された互いに異なる２つの面で開口していてもよい。

この構成によれば、第１排出面および第２流入面を機械加工（たとえば、フライス加工）によって形成する場合に、第１排出面および第２流入面を同一の工程で加工できる。したがって、第１排出面および第２流入面の寸法精度を高めることができる。排気管は、ガスケットなどのシール部材を介して第１排出面および第２流入面に取り付けられる。第１排出面および第２流入面の寸法精度が低いと、排気管と排気マニホールドとの間に隙間が生じるおそれがある。したがって、第１排出面および第２流入面の寸法精度を高めることにより、排気管と排気マニホールドとの間のシール性を高めることができる。

また、前記第２流入口および第２排出口は、異なる平面で開口していてもよい。すなわち、第２流入口が開口する第２流入面と、第２排出口が開口する第２排出面とが、互いに異なる２つの平面上に配置されていてもよい。
また、前記排気マニホールドには、前記第１通路と前記第２通路とを接続する排水路が形成されていてもよい。前記排水路は、前記第１通路の下端部に接続された上端部と、前記上端部よりも下方で前記第２通路に接続された下端部とを含んでいてもよい。排水路の流路面積は、接続通路の流路面積より小さいことが好ましい。

また、前記エンジンのシリンダヘッドは、前記排気マニホールドと一体であってもよいし、前記排気マニホールドとは異なる部材であってもよい。
この発明の他の実施形態は、前記エンジンと、前記エンジンの動力をプロペラに伝達することにより、前記プロペラを回転させる動力伝達ユニットとを含む、船外機を提供する。この構成によれば、前述の効果と同様の効果を奏することができる。

また、この発明のさらに他の実施形態は、前記船外機と、前記船外機が取り付けられた船体とを含む、船舶を提供する。この構成によれば、前述の効果と同様の効果を奏することができる。

この発明の第１実施形態に係る船舶の概略構成を説明するための側面図である。 クランク軸線に直交するエンジンの断面図である。 排気管が取り付けられている状態のエンジンの背面図である。 排気管が取り外されている状態のエンジンの背面図である。 この発明の第１実施形態に係る排気管の正面図である。 図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う排気マニホールドおよび排気管の断面図である。 この発明の第１実施形態に係るエンジン排気通路について説明するための概念図である。 この発明の第２実施形態に係るエンジン排気通路について説明するための概念図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明における前後方向、左右方向、および上下方向は、エンジンを基準とする方向である。以下の説明では、クランク軸線が上下方向に延びるようにエンジンが配置されている場合について説明する。しかし、エンジンは、クランク軸線が水平方向に延びるように配置されていてもよいし、クランク軸線が水平方向に対して傾いた方向に延びるように配置されていてもよい。

［第１実施形態］
図１は、この発明の第１実施形態に係る船舶１の概略構成を説明するための側面図である。図１では、理解を容易にするために、エンジンカバー１１の内部を透視した状態を示している。
船舶１は、船体２と、船体２を推進させる船舶推進装置３とを含む。船舶推進装置３は、船体２の後部（船尾）に取り付け可能なブラケット４と、上下方向に延びるステアリング軸線Ａ１まわりに回動可能にブラケット４に連結された船外機５とを含む。

船外機５は、エンジン６と、ドライブシャフト７と、歯車機構８と、プロペラシャフト９とを含む。さらに、船外機５は、エンジン６を収容するエンジンカバー１１と、エンジンカバー１１の下方に配置されたケーシング１２とを含む。ドライブシャフト７は、ケーシング１２内で上下方向に延びている。ドライブシャフト７の上端部は、エンジン６（具体的には、図２に示すクランクシャフト２２）に連結されており、ドライブシャフト７の下端部は、歯車機構８を介してプロペラシャフト９の前端部に連結されている。プロペラシャフト９は、ケーシング１２内で前後方向に延びている。プロペラシャフト９の後端部は、ケーシング１２から後方に突出している。プロペラ１０は、プロペラシャフト９の後端部に連結されている。エンジン６の回転は、ドライブシャフト７、歯車機構８、およびプロペラシャフト９によってプロペラ１０に伝達される。これにより、プロペラ１０が、プロペラシャフト９と共に回転し、船舶１を推進させる推力を発生する。ドライブシャフト７、歯車機構８、およびプロペラシャフト９は、エンジン６の動力をプロペラ１０に伝達する動力伝達ユニットを構成している。

船外機５は、さらに、エンジン６を支持するエギゾーストガイド１３を含む。エギゾーストガイド１３は、船外機５の内部でエンジン６の下方に配置されている。エンジン６は、エギゾーストガイド１３上にマウントされている。エンジン６は、内燃機関である。エギゾーストガイド１３は、エンジン６を支持すると共に、エンジン６で生成された排気を下方に案内する。すなわち、船外機５は、エンジン６で生成された排気をプロペラ１０に導くメイン排気通路１４を形成している。メイン排気通路１４は、エンジン６に形成されたエンジン排気通路１５と、エキゾーストガイドに形成されたガイド排気通路１６とを含む。メイン排気通路１４は、プロペラ１０のボス部（boss portion）の後端部で開口する排気出口１７に接続されている。エンジン６で生成された排気は、メイン排気通路１４に排出される。そして、メイン排気通路１４内の排気圧が高まると、メイン排気通路１４内の排気は、排気出口１７から水中に排出される。

図２は、クランク軸線Ａ２に直交するエンジン６の断面図である。図２では、クランク軸線Ａ２から後ろ向き（紙面の上向き）に広がるＶ字ラインＶ１を二等分する二等分線Ｌ１の右側と左側とで異なる高さの断面を示している。
エンジン６は、たとえば、Ｖ型６気筒の４サイクルエンジンである。エンジン６は、複数のシリンダ１８が形成されたＶ字状のシリンダブロック１９と、シリンダブロック１９に取り付けられた一対のシリンダヘッド２０とを含む。さらに、エンジン６は、複数のシリンダ１８内にそれぞれ配置された複数のピストン２１と、上下方向に延びるクランク軸線Ａ２まわりに回転可能なクランクシャフト２２と、ピストン２１とクランクシャフト２２とを連結するコネクティングロッド２３とを含む。さらに、エンジン６は、空気をシリンダヘッド２０に導く一対の吸気マニホールド２４と、シリンダヘッド２０から排出された排気を導く一対の排気マニホールド２５と、一対の排気マニホールド２５から排出された排気を導く排気管２６とを含む。

シリンダブロック１９は、平面視においてＶ字状に配置された２つのバンク２７を構成している。２つのバンク２７は、Ｖ字ラインＶ１に沿って延びている。右側のバンク２７は、上下方向に配列された複数のシリンダ１８を含み、左側のバンク２７は、上下方向に配列された複数のシリンダ１８を含む。右側のバンク２７に設けられたシリンダ１８は、Ｖ字ラインＶ１を構成する右側の直線に沿って水平に延びており、左側のバンク２７に設けられたシリンダ１８は、Ｖ字ラインＶ１を構成する左側の直線に沿って水平に延びている。各シリンダ１８の中心軸線は、Ｖ字ラインＶ１上に配置されている。

一対のシリンダヘッド２０は、それぞれ、２つのバンク２７の後端部に取り付けられている。一対の吸気マニホールド２４は、それぞれ、一対のシリンダヘッド２０に接続されており、一対の排気マニホールド２５は、それぞれ、一対のシリンダヘッド２０に接続されている。図２では、シリンダヘッド２０と排気マニホールド２５とが一体である場合が示されている。排気マニホールド２５およびシリンダヘッド２０は、一体の部材であってもよいし、別々の部材であってもよい。吸気マニホールド２４は、Ｖ字ラインＶ１の外側に配置されており、排気マニホールド２５は、Ｖ字ラインＶ１の内側に配置されている。排気管２６は、一対の排気マニホールド２５に取り付けられている。排気管２６は、Ｖ字ラインＶ１の内側に配置されている。

各シリンダヘッド２０は、複数のシリンダ１８にそれぞれ対応する複数の燃焼室２８と、燃焼室２８ごとに設けられた吸気ポート２９および排気ポート３０とを含む。エンジン６は、吸気ポート２９を開閉する複数の吸気バルブ３１と、排気ポート３０を開閉する複数の排気バルブ３２と、吸気バルブ３１および排気バルブ３２を移動させるバルブ機構３３とをさらに含む。右側のシリンダヘッド２０に形成された複数の吸気ポート２９は、右側の吸気マニホールド２４に接続されており、左側のシリンダヘッド２０に形成された複数の吸気ポート２９は、左側の吸気マニホールド２４に接続されている。同様に、右側のシリンダヘッド２０に形成された複数の排気ポート３０は、右側の排気マニホールド２５に接続されており、左側のシリンダヘッド２０に形成された複数の排気ポート３０は、左側の排気マニホールド２５に接続されている。共通のシリンダ１８に対応する吸気ポート２９の数は、１つであってもよいし、２つであってもよい。排気ポート３０についても同様である。

空気は、一対の吸気マニホールド２４によってそれぞれ一対のシリンダヘッド２０に導かれる。これにより、空気が、吸気マニホールド２４および吸気ポート２９を介して燃焼室２８に供給される。また、燃焼室２８で生成された排気は、排気ポート３０によって排気マニホールド２５に導かれる。排気ポート３０は、燃焼室２８からＶラインの内側（二等分線Ｌ１側）に延びている。したがって、排気ポート３０は、Ｖラインの内側で排気を排出する。排気ポート３０から排出された排気は、排気マニホールド２５を通過した後、排気管２６内に流入する。したがって、各シリンダヘッド２０から排出された排気は、共通の排気管２６内に流入する。

図３は、排気管２６が取り付けられている状態のエンジン６の背面図であり、図４は、排気管２６が取り外されている状態のエンジン６の背面図である。図５は、排気管２６の正面図であり、図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う排気マニホールド２５および排気管２６の断面図である。
図３に示すように、排気管２６は、締結部材の一例である複数のボルト３４によって一対の排気マニホールド２５に取り付けられている。図４に示すように、排気管２６は、排気マニホールド２５に対して取り外し可能である。左側の排気マニホールド２５は、開口が形成された２つの固定部３５を含み、右側の排気マニホールド２５は、開口が形成された２つの支持部３６を含む。２つの固定部３５は、上下方向に間隔を空けて配置されており、２つの支持部３６は、上下方向に間隔を空けて配置されている。上側の固定部３５および支持部３６は、ほぼ同じ高さに配置されており、下側の固定部３５および支持部３６は、ほぼ同じ高さに配置されている。上側の固定部３５および支持部３６に形成された開口は、後述する第１排出口４９ｂであり、下側の固定部３５および支持部３６に形成された開口は、後述する第２流入口５１ａである。

排気管２６は、左側の排気マニホールド２５に固定されていると共に、右側の排気マニホールド２５に移動可能に連結されている。具体的には、図５に示すように、排気管２６は、開口が形成された２つの固定部３７と、開口が形成された２つの挿入部３８とを含む。２つの固定部３７は、上下方向に間隔を空けて配置されており、２つの挿入部３８は、上下方向に間隔を空けて配置されている。上側の固定部３７および挿入部３８は、ほぼ同じ高さに配置されており、下側の固定部３７および挿入部３８は、ほぼ同じ高さに配置されている。上側の固定部３７および挿入部３８に形成された開口は、後述する中間流入口５０ａであり、下側の固定部３７および挿入部３８に形成された開口は、後述する中間排出口５０ｂである。

図４に示すように、排気マニホールド２５の固定部３５は、開口が形成された平坦な取付面３５ａを含む。同様に、図５に示すように、排気管２６の固定部３７は、開口が形成された平坦な取付面３７ａを含む。排気マニホールド２５の２つの取付面３５ａは、同一平面上に配置されている。したがって、２つの取付面３５ａに形成された２つの開口（第１排出口４９ｂおよび第２流入口５１ａ）は、同一平面上で開口している。同様に、排気管２６の２つの取付面３７ａは、同一平面上に配置されており、２つの取付面３７ａに形成された２つの開口（中間流入口５０ａおよび中間排出口５０ｂ）は、同一平面上で開口している。排気管２６の取付面３７ａは、ガスケット（図示せず）を介して排気マニホールド２５の取付面３５ａに取り付けられている。取付面３５ａおよび取付面３７ａは、取付面３５ａおよび取付面３７ａに形成された開口が向かい合うように重ねられている。固定部３５および固定部３７は、この状態で複数のボルト３４によって固定されている。ボルト３４は、固定部３５および固定部３７に設けられたボルト取付孔に取り付けられている。

一方、図６に示すように、支持部３６および挿入部３８は、いずれも筒状である。上側の挿入部３８は、上側の支持部３６によって形成された挿入孔３６ａに挿入されている。同様に、下側の挿入部３８は、下側の支持部３６によって形成された挿入孔３６ａに挿入されている。挿入部３８は、支持部３６によって支持されている。支持部３６の内周面と挿入部３８の外周面との間は、支持部３６および挿入部３８の間に配置された複数のＯリング３９によってシールされている。挿入部３８は、支持部３６および挿入部３８の間がシールされている状態で、挿入孔３６ａの中心軸線に沿う方向に支持部３６に対して移動可能である。支持部３６および挿入部３８の相対位置は、エンジン６の組立誤差や、エンジン６の熱膨張によって変化する。すなわち、支持部３６および挿入部３８は、エンジン６の組立誤差や、エンジン６の変位を吸収するフローティング機構を構成している。

図６に示すように、エンジン６は、排気管２６内に配置された触媒４０と、排気管２６に取り付けられた上流側センサ４１および下流側センサ４２とを含む。触媒４０は、たとえば、三元触媒（three-way catalyst）である。触媒４０は、排気が通過できるように構成されたハニカム状である。上流側センサ４１は、排気の流通方向に関して触媒４０の上流側に配置されており、下流側センサ４２は、排気の流通方向に関して触媒４０の下流側に配置されている。上流側センサ４１および下流側センサ４２は、セラミック（たとえば、ジルコニア）によって形成された酸素濃度センサである。酸素濃度センサは、排気に含まれる成分の濃度を検出する排気濃度センサの一例である。排気マニホールド２５から排気管２６に導かれた排気は、触媒４０によって浄化される。上流側センサ４１は、触媒４０の上流側で排気中の酸素濃度を検出し、下流側センサ４２は、触媒４０の下流側で排気中の酸素濃度を検出する。上流側センサ４１および下流側センサ４２の検出値は、エンジン６を制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit 図示せず）に入力される。エンジンＥＣＵは、排気中の酸素濃度を含むエンジン状態に基づいて、燃料噴射装置の燃料噴射量や点火プラグの点火時期などを調整する。

図６に示すように、排気管２６は、前方に開いたＣ字状の断面を有している。排気管２６は、複数の配管（上配管４４および下配管４５）によって構成されている。排気管２６は、１つの配管によって構成されていてもよい。排気管２６は、冷却水が流通するウォータージャケット４６を含む。ウォータージャケット４６は、排気管２６の外壁を構成している。触媒４０は、ウォータージャケット４６の内側に配置されている。ウォータージャケット４６は、２つの挿入部３８の間に配置された複数の冷却水配管４７を介して、排気マニホールド２５に設けられたウォータージャケット４８に接続されている。冷却水配管４７は、前後方向に延びている。冷却水配管４７の前端部は、排気マニホールド２５に挿入されており、冷却水配管４７の後端部は、排気管２６に挿入されている。冷却水は、冷却水配管４７を介して２つのウォータージャケット（ウォータージャケット４８およびウォータージャケット４６）を行き来する。

図７は、エンジン排気通路１５について説明するための概念図である。以下では、図６および図７を参照する。
排気マニホールド２５、排気管２６、およびシリンダブロック１９は、エンジン排気通路１５を形成している。具体的には、図７に示すように、各排気マニホールド２５は、共通のシリンダヘッド２０に設けられた複数の排気ポート３０を介して、複数のシリンダ１８に接続された第１通路４９を形成している。排気管２６は、一対の第１通路４９に接続された接続通路５０を形成している。各排気マニホールド２５は、さらに、接続通路５０に接続された第２通路５１を形成している。シリンダブロック１９は、一対の第２通路５１に接続された第３通路５２を形成している。第３通路５２は、エギゾーストガイド１３に設けられたガイド排気通路１６に接続されている。

図６に示すように、第１通路４９は、複数の排気ポート３０にそれぞれ接続された複数の第１流入口４９ａと、複数の第１流入口４９ａに流入した排気を集合させる第１集合部４９ｃと、第１集合部４９ｃによって集められた排気を排出する第１排出口４９ｂとを含む。複数の第１流入口４９ａは、それぞれ異なる高さに配置されている。第１排出口４９ｂは、一番下の第１流入口４９ａより上方に配置されている。第１集合部４９ｃは、上下方向に延びている。第１集合部４９ｃは、各第１流入口４９ａから流入した排気を集合させると共に、第１排出口４９ｂに導く。そして、第１排出口４９ｂの近傍に達した排気は、接続通路５０に向けて第１排出口４９ｂから後方向に排出される。

図６に示すように、接続通路５０は、前方に開いたＣ字状の通路である。図７に示すように、接続通路５０は、一対の排気マニホールド２５の第１排出口４９ｂにそれぞれ接続された一対の中間流入口５０ａと、一対の排気マニホールド２５の第２流入口５１ａにそれぞれ接続された一対の中間排出口５０ｂとを含む。さらに、接続通路５０は、一対の中間流入口５０ａと一対の中間排出口５０ｂとの間に配置された触媒収容部５０ｄと、各中間流入口５０ａと触媒収容部５０ｄとを接続する上流部５０ｃと、触媒収容部５０ｄと各中間排出口５０ｂとを接続する下流部５０ｅとを含む。上流部５０ｃは、下流部５０ｅより上方に配置されている。触媒収容部５０ｄは、上流部５０ｃと下流部５０ｅとの間の高さに配置されている。触媒収容部５０ｄは、一対の中間流入口５０ａから一対の中間排出口５０ｂに流れる排気の経路上に配置されている。触媒４０は、触媒収容部５０ｄに配置されている。

図７に示すように、上流部５０ｃは、触媒収容部５０ｄに接続された一対の上流側分岐部５０ｆを含む。一対の上流側分岐部５０ｆは、それぞれ、一対の中間流入口５０ａに接続されており、触媒収容部５０ｄより上流側で互いに合流している。したがって、上流部５０ｃは、一対の中間流入口５０ａから上流部５０ｃに流入した排気を集合させると共に、下方向に導く。そのため、上流部５０ｃに流入した排気は、触媒４０を上から下に通過し浄化される。下流部５０ｅは、触媒収容部５０ｄに接続された一対の下流側分岐部５０ｇを含む。一対の下流側分岐部５０ｇは、それぞれ、一対の中間流入口５０ａに接続されており、一対の中間流入口５０ａより上流側で分岐している。したがって、触媒４０によって浄化された排気は、下流部５０ｅによってさらに下方向に導かれ、第２通路５１に向けて中間排出口５０ｂから前方向に排出される。

図６に示すように、第２通路５１は、排気が流入する第２流入口５１ａと、第２流入口５１ａに流入した排気を排出する第２排出口５１ｂとを含む。第２通路５１は、前後方向に延びている。第２通路５１は、第１通路４９より下方に配置されている。したがって、第２流入口５１ａおよび第２排出口５１ｂは、第１排出口４９ｂより下方に配置されている。触媒４０は、第１排出口４９ｂおよび第２流入口５１ａの間の高さに配置されている。第１排出口４９ｂおよび第２流入口５１ａは、同一平面で開口している。また、第２流入口５１ａおよび第２排出口５１ｂは、互いに異なる平面で開口している。図７に示すように、一対の第２通路５１の第２流入口５１ａは、それぞれ、一対の中間排出口５０ｂに接続されている。第２通路５１は、第２流入口５１ａから第２通路５１に流入した排気を前方向に導く。そして、排気は、第３通路５２に向けて第２排出口５１ｂから排出される。

図７に示すように、第３通路５２は、一対の第２排出口５１ｂにそれぞれ接続された一対の第３流入口５２ａと、ガイド排気通路１６に接続された第３排出口５２ｂとを含む。さらに、第３通路５２は、一対の第３流入口５２ａにそれぞれ接続された一対の第３分岐部５２ｃと、各第３分岐部５２ｃと第３排出口５２ｂとを接続する第３集合部５２ｄとを含む。一対の第３流入口５２ａから一対の第３分岐部５２ｃに流入した排気は、第３集合部５２ｄで集合する。第３通路５２は、排気を下方向に導く。そして、排気は、ガイド排気通路１６に向けて第３排出口５２ｂから排出される。

このように、第１通路４９は、排気ポート３０から流入した排気を上方向に導く。そして、第１通路４９は、接続通路５０に向けて排気を後方向に排出する。図６に示すように、接続通路５０は、排気の流通方向を後方向から下方向に方向転換させた後、下方向から前方向に方向転換させる。そして、接続通路５０は、第２通路５１に向けて排気を前方向に排出する。第２通路５１は、第３通路５２に向けて排気を前方向に導く。したがって、燃焼室２８で生成された排気は、排気ポート３０、第１通路４９、接続通路５０、第２通路５１、および第３通路５２をこの順番で通過する。このようにして、排気が、エンジン６からエギゾーストガイド１３に導かれる。したがって、排気は、触媒４０によって浄化された後、エンジン６から排出される。

前述のように、第１通路４９および第２通路５１は、接続通路５０によって接続されている。さらに、図６に示すように、第１通路４９および第２通路５１は、排気マニホールド２５に形成された排水路５３によって接続されている。排水路５３は、第１通路４９の下端部（第１集合部４９ｃの下端部）に接続された上端部５３ａと、上端部５３ａよりも下方で第２通路５１に接続された下端部５３ｂとを含む。排水路５３の流路面積は、接続通路５０の流路面積より小さい。具体的には、排水路５３の最大流路面積は、接続通路５０の最小流路面積よりも小さい。したがって、排気ポート３０から第１通路４９に排出された排気は、接続通路５０に流入する。仮に、第１通路４９から排水路５３に排気が流入したとしても、その流量は非常に小さい。そのため、殆ど全ての排気は、触媒４０によって浄化された後、船外機５の外部に排出される。

エンジン６は、燃料を燃焼させることにより動力を発生する。ガソリンなどのように水素原子を含む燃料の燃焼に伴って生成される排気は、水分を含む。エンジン６が低速で回転している場合や、エンジン６の出力が小さい場合には、第１通路４９内の温度が比較的低い。そのため、排気が冷却されて、第１通路４９内で水（凝縮水）が生成される場合がある。また、エンジン６が停止されると第１通路４９の温度が低下していく。そのため、第１通路４９内に存在する排気が、エンジン６の停止後に第１通路４９の内壁面に接触し、結露が発生する場合がある。第１通路４９で生成された水は、第１通路４９の下端部に集まる。したがって、第１通路４９で生成された水は、第１通路４９から排水路５３に排出され、さらに、排水路５３から第２通路５１に排出される。そのため、第１通路４９で生成された水が燃焼室２８に逆流して、エンジン６が失火（misfire）することを防止できる。

船外機５は、外水（船外機５の外の水）を内部に取り込んで、前述のウォータージャケット４６、４８を含むエンジン６のウォータージャケットに供給する。具体的には、図１に示すように、船外機５は、船外機５の外面（ケーシング１２の外面）で開口する取水口５４と、冷却水路５５を介して取水口５４からエンジン６のウォータージャケットに水を送るウォーターポンプ５６とを含む。ウォーターポンプ５６は、ドライブシャフト７に連結されている。ウォーターポンプ５６は、エンジン６によって駆動される。すなわち、エンジン６が回転すると、船外機５の外の水が、ウォーターポンプ５６によって、エンジン６のウォータージャケットに送られる。したがって、船外機５の外の水がエンジン６に供給される。そのため、エンジン６は、通常の自動車用エンジンよりも冷却能力が高い。すなわち、自動車に備えられている循環式の冷却装置では、温まった冷却水がエンジン６に供給される場合がある。その一方で、船外機５の外の水の温度、つまり海や湖の水温は、エンジン６の運転状況による影響を受けないので、ほぼ一定の温度の冷却水がエンジン６に供給される。そのため、エンジン６が安定して冷却される。このように、船外機用のエンジンは、自動車用のエンジンよりも冷却能力が高いため、凝縮水が発生し易い。したがって、排水路５３を設けることにより、エンジン６の失火を確実に防止できる。

以上のように第１実施形態では、排気マニホールド２５および排気管２６が、触媒４０を配置するための通路を形成している。したがって、触媒４０が搭載されていない従来のエンジンの排気マニホールドを変更するだけで、このエンジンに触媒４０を搭載できる。さらに、一対の排気マニホールド２５から排出された排気が、共通の排気管２６内に流入し、排気管２６内に配置された触媒４０によって浄化されるので、２つのバンク２７にそれぞれ対応する２つの触媒４０を設けなくてもよい。したがって、排気濃度センサなどの触媒４０に関連する装置を２組み設けなくてもよい。そのため、部品点数の増加を抑制できる。

さらに、第１実施形態では、排気管２６は、一方の排気マニホールド２５に固定されており、他方の排気マニホールド２５に移動可能に接続されている。排気管２６や排気マニホールド２５を含むエンジン６を構成する各部品が寸法公差を有しているので、排気管２６が全ての箇所で一対の排気マニホールド２５に固定される場合、寸法のばらつきに起因する隙間が、排気管２６と排気マニホールド２５との間に生じるおそれがある。よって、排気管２６の一部（挿入部３８）を排気マニホールド２５に移動可能に接続することにより、寸法のばらつきを吸収できる。これにより、排気管２６および排気マニホールド２５のシール性を高めることができる。したがって、排気管２６と排気マニホールド２５との間から排気が漏れることを防止できる。

さらに、第１実施形態では、２つの取付面３５ａが排気マニホールド２５に設けられており、２つの取付面３７ａが排気管２６に設けられている。排気管２６の取付面３７ａは、ガスケット（図示せず）を介して排気マニホールド２５の取付面３５ａに取り付けられている。２つの取付面３５ａは、同一平面上に配置されており、２つの取付面３７ａは、同一平面上に配置されている。したがって、機械加工による取付面３５ａおよび取付面３７ａの寸法精度を高めることができる。そのため、排気管２６および排気マニホールド２５のシール性をさらに高めることができる。これにより、排気管２６と排気マニホールド２５との間から排気が漏れることを防止できる。

［第２実施形態］
次に、この発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、中間流入口と触媒収容部とを接続する互いに独立した２つの通路（一対の上流側分岐部）が排気管に設けられていることである。

以下の図８において、前述の図１〜図７に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図８は、第２実施形態に係るエンジン排気通路２１５について説明するための概念図である。
第２実施形態に係るエンジン２０６は、排気管を除き、第１実施形態に係るエンジン６と同様の構成を備えている。すなわち、エンジン２０６は、第１実施形態に係る排気管２６に代えて、一対の排気マニホールド２５から排出された排気を導く排気管２２６を含む。排気管２２６の構造は、内部の構造を除き、排気管２６と同様である。すなわち、排気管２２６は、中間流入口５０ａ、中間排出口５０ｂ、上流部２５０ｃ、触媒収容部５０ｄ、下流部２５０ｅを含む接続通路２５０を形成している。排気管２２６は、固定部３７および挿入部３８（図５参照）に加えて、上流部２５０ｃを仕切る上流側仕切壁２５７と、下流部２５０ｅを仕切る下流側仕切壁２５８とを含む。

上流部２５０ｃは、上流側仕切壁２５７によって仕切られた一対の上流側分岐部２５０ｆを含む。一対の上流側分岐部２５０ｆは、互いに独立している。すなわち、一対の上流側分岐部２５０ｆは、一対の上流側分岐部２５０ｆの間で排気が行き来できないように、上流側仕切壁２５７によって仕切られている。右側の上流側分岐部２５０ｆは、右側の中間流入口５０ａと触媒収容部５０ｄとを接続しており、左側の上流側分岐部２５０ｆは、左側の中間流入口５０ａと触媒収容部５０ｄとを接続している。

下流部２５０ｄは、下流側仕切壁２５８によって仕切られた一対の下流側分岐部２５０ｇを含む。一対の下流側分岐部２５０ｇは、互いに独立している。すなわち、一対の下流側分岐部２５０ｇは、一対の下流側分岐部２５０ｇの間で排気が行き来できないように、下流側仕切壁２５８によって仕切られている。右側の下流側分岐部２５０ｇは、右側の中間排出口５０ｂと触媒収容部５０ｄとを接続しており、左側の下流側分岐部２５０ｇは、左側の中間排出口５０ｂと触媒収容部５０ｄとを接続している。

右側の中間流入口５０ａに流入した排気は、右側の上流側分岐部２５０ｆによって触媒収容部５０ｄに導かれる。これにより、排気が触媒４０に流入する。触媒４０は、触媒４０の軸方向に延びるハニカム状である。したがって、触媒４０に流入した排気は、右側の下流側分岐部２５０ｇに導かれる。そして、下流側分岐部２５０ｇに流入した排気は、右側の中間排出口５０ｂから排出される。左側の中間流入口５０ａに流入した排気も同様に、左側の上流側分岐部２５０ｆ、触媒収容部５０ｄ、および左側の下流側分岐部２５０ｇをこの順番に通過した後、左側の中間排出口５０ｂから排出される。

［他の実施形態］
この発明の第１および第２実施形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の第１および第２実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の第１および第２実施形態では、排気マニホールドに設けられた第２通路が、シリンダブロックに設けられた第３通路を介してガイド排気通路に接続されている場合について説明した。しかし、第２通路は、ガイド排気通路に直接接続されていてもよい。

また、前述の第１および第２実施形態では、第１通路から第２通路に水を排出する排水路がエンジンに設けられている場合について説明した。しかし、排水路がエンジンに設けられていなくてもよい。
また、前述の第１および第２実施形態では、一対の中間排出口が、排気管に設けられており、一対の排気マニホールドから排気管に排出された排気が、両方の排気マニホールドに戻る場合について説明した。しかし、中間排出口の数が一つであり、一対の排気マニホールドから排気管に排出された排気が、片方の排気マニホールドだけに戻るように、排気マニホールドおよび排気管が構成されていてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
以下に、特許請求の範囲に記載された構成要素と前述の実施形態における構成要素との対応関係を示す。
Ｖ字ライン：Ｖ字ライン
シリンダ：シリンダ１８
シリンダブロック：シリンダブロック１９
第１流入口：第１流入口４９ａ
第１集合部：第１集合部４９ｃ
第１排出口：第１排出口４９ｂ
第１通路：第１通路４９
排気マニホールド：排気マニホールド２５
中間流入口：中間流入口５０ａ
中間排出口：中間排出口５０ｂ
触媒収容部：触媒収容部５０ｄ
上流部：上流部５０ｃ、２５０ｃ
下流部：下流部５０ｅ、２５０ｅ
接続通路：接続通路５０、２５０
排気管：排気管２６、２２６
触媒：触媒４０
エンジン：エンジン６、２０６
上流側分岐部：上流側分岐部５０ｆ、２５０ｆ
下流側分岐部：下流側分岐部２５０ｇ
固定部：固定部３７
フローティング部：挿入部３８
第２流入口：第２流入口５１ａ
第２排出口：第２排出口５１ｂ
第２通路：第２通路５１
第３通路：第３通路５２
排水路：排水路５３
排水路の上端部：上端部５３ａ
排水路の下端部：下端部５３ｂ
シリンダヘッド：シリンダヘッド２０
プロペラ：プロペラ１０
動力伝達ユニット：ドライブシャフト７、歯車機構８、プロペラシャフト９
船外機：船外機５
船体：船体２
船舶：船舶１

１ ：船舶
２ ：船体
５ ：船外機
６ ：エンジン
７ ：ドライブシャフト
８ ：歯車機構
９ ：プロペラシャフト
２０ ：シリンダヘッド
２５ ：排気マニホールド
２６ ：排気管
３０ ：排気ポート
３７ ：固定部
３８ ：挿入部
４０ ：触媒
４９ ：第１通路
４９ａ ：第１流入口
４９ｂ ：第１排出口
４９ｃ ：第１集合部
５０ ：接続通路
５０ａ ：中間流入口
５０ｂ ：中間排出口
５０ｃ ：上流部
５０ｄ ：触媒収容部
５０ｅ ：下流部
５０ｆ ：上流側分岐部
５１ ：第２通路
５１ａ ：第２流入口
５１ｂ ：第２排出口
５２ ：第３通路
５２ａ ：第３流入口
５２ｂ ：第３排出口
５２ｃ ：第３分岐部
５２ｄ ：第３集合部
５３ ：排水路
５３ａ ：上端部
５３ｂ ：下端部
２０６ ：エンジン
２２６ ：排気管
２５０ ：接続通路
２５０ｃ ：上流部
２５０ｅ ：下流部
２５０ｆ ：上流側分岐部
２５０ｇ ：下流側分岐部
Ａ２ ：クランク軸線
Ｖ１ ：Ｖ字ライン

Claims (15)

1. Ｖ字ラインに沿って配置された複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
   前記複数のシリンダからの排気が流入する複数の第１流入口、前記複数の第１流入口に流入した排気を集合させる第１集合部、および前記第１集合部によって集められた排気を排出する第１排出口を含む第１通路がそれぞれに形成されており、前記Ｖ字ラインの内側に配置された一対の排気マニホールドと、
   前記一対の排気マニホールドの前記第１排出口にそれぞれ接続されており、前記第１排出口からの排気が流入する一対の中間流入口と、前記一対の中間流入口に流入した排気を排出する少なくとも一つの中間排出口と、前記一対の中間流入口と前記少なくとも一つの中間排出口との間に配置された触媒収容部と、前記一対の中間流入口と前記触媒収容部とを接続する上流部と、前記触媒収容部と前記少なくとも一つの中間排出口とを接続する下流部とを含む接続通路が形成されており、前記Ｖ字ラインの内側に配置された排気管と、
   前記触媒収容部に配置された触媒とを含む、エンジン。
2. 前記上流部は、前記一対の中間流入口にそれぞれ接続されており、前記触媒収容部より上流側で互いに合流しており、前記触媒収容部に接続された一対の上流側分岐部を含む、請求項１に記載のエンジン。
3. 前記上流部は、互いに独立した一対の上流側分岐部を含み、前記一対の上流側分岐部の一方は、前記一対の中間流入口の一方と前記触媒収容部とを接続しており、前記一対の上流側分岐部の他方は、前記一対の中間流入口の他方と前記触媒収容部とを接続している、請求項１に記載のエンジン。
4. 前記少なくとも一つの中間排出口は、前記一対の中間流入口に流入した排気を排出する一対の中間排出口を含み、
   前記下流部は、互いに独立した一対の下流側分岐部を含み、前記一対の下流側分岐部の一方は、前記一対の中間排出口の一方と前記触媒収容部とを接続しており、前記一対の下流側分岐部の他方は、前記一対の中間排出口の他方と前記触媒収容部とを接続している、請求項３に記載のエンジン。
5. 前記排気管は、前記中間流入口および中間排出口の一方が形成されており、前記排気マニホールドに固定された固定部と、前記中間流入口および中間排出口の一方が形成されており、前記排気マニホールドに移動可能に接続されたフローティング部とを含む、請求項１〜４に記載のエンジン。
6. 前記固定部は、一方の前記排気マニホールドだけに固定されており、
   前記フローティング部は、他方の前記排気マニホールドだけに接続されている。請求項５に記載のエンジン。
7. 各排気マニホールドには、排気が流入する第２流入口、および前記第２流入口に流入した排気を排出する第２排出口を含む第２通路がさらに形成されており、
   前記少なくとも一つの中間排出口は、前記一対の排気マニホールドの前記第２流入口にそれぞれ接続された一対の中間排出口を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジン。
8. 前記シリンダブロックには、前記第２排出口に接続された第３通路が形成されている、請求項７に記載のエンジン。
9. 前記第１排出口および第２流入口は、異なる高さに配置されており、
   前記触媒は、前記第１排出口および第２流入口の間の高さに配置されている、請求項７または８に記載のエンジン。
10. 前記第１排出口および第２流入口は、同一平面で開口している、請求項７〜９のいずれか一項に記載のエンジン。
11. 前記第２流入口および第２排出口は、異なる平面で開口している、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のエンジン。
12. 前記排気マニホールドには、前記第１通路の下端部に接続された上端部と、前記上端部よりも下方で前記第２通路に接続された下端部とを含み、前記第１通路と前記第２通路とを接続する排水路が形成されている、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のエンジン。
13. 前記排気マニホールドと一体のシリンダヘッドをさらに含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエンジン。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のエンジンと、
    前記エンジンの動力をプロペラに伝達することにより、前記プロペラを回転させる動力伝達ユニットとを含む、船外機。
15. 請求項１４に記載の船外機と、
    前記船外機が取り付けられた船体とを含む、船舶。

Images