エンジンの排気冷却構造
【課題】 エンジンとウォーターロックとの間を結ぶ排気管の長さを短くしても冷却水のエンジン側への逆流を効果的に防止できるエンジンの排気冷却構造を提供すること。
【解決手段】 排気ガス通路２８ｂを形成する内管２８と、内管２８の外周側に形成され内管２８との間に冷却水通路２９ａを形成する排気ホース２９とを備えた排気管２１と、上流端に形成された排気管接続部２２ａを介して排気管２１の下流側に接続されたウォーターロック２２とでエンジン１５の排気冷却構造２０を構成した。そして、排気管接続部２２ａと排気ホース２９とを接続して、内管２８をウォーターロック２２の内部側に延ばした。また、内管２８の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるベルマウス形状の広角部２８ａに形成した。そして、このエンジン１５の排気冷却構造２０をウォータービークル１０に設けた。
【解決手段】 排気ガス通路２８ｂを形成する内管２８と、内管２８の外周側に形成され内管２８との間に冷却水通路２９ａを形成する排気ホース２９とを備えた排気管２１と、上流端に形成された排気管接続部２２ａを介して排気管２１の下流側に接続されたウォーターロック２２とでエンジン１５の排気冷却構造２０を構成した。そして、排気管接続部２２ａと排気ホース２９とを接続して、内管２８をウォーターロック２２の内部側に延ばした。また、内管２８の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるベルマウス形状の広角部２８ａに形成した。そして、このエンジン１５の排気冷却構造２０をウォータービークル１０に設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス通路と冷却水通路とをウォーターロック内で合流させて、排気ガスと冷却水とを混合して外部に放出する排気管を備えたエンジンの排気冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンから排出された排気ガスを通過させる排気ガス通路と、エンジンを冷却した冷却水を通過させる冷却水通路とを所定部分で合流させ、排気ガスと冷却水とを混合して外部に放出する排気管を備えた排気冷却構造が乗物に用いられている。このような排気冷却構造を備えた乗物の中に、船底から吸い込んだ水を船尾後方に噴射することにより推進力を発生させて水上を航走するウォータービークル（小型滑走艇）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このウォータービークルが備える排気冷却構造では、エンジンからウォーターロック（マフラー）に延びる排気管（排気マニホールド）が二重管で構成され、その内部側の内管内が排気ガスを通過させる排気ガス通路を構成し、外部側の外管と内管との間の部分が冷却水を通過させる冷却水通路を構成している。そして、外管はウォーターロックの近傍まで延び、ゴムチューブを介してウォーターロックに接続されている。また、内管はウォーターロックの内部まで延びている。このため、排気ガスは内管内を通ってウォーターロック内に放出され、冷却水は、外管と内管との間およびゴムチューブと内管との間を通ってウォーターロック内に放出される。そして、排気ガスと冷却水とはウォーターロック内で混合される。
【特許文献１】特開平８−５３０９８号公報
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の排気冷却構造では、ウォーターロック内で排気ガスと冷却水とが混合するため、エンジンの排気脈動の影響によってウォーターロック内に開口する排気管の内管から冷却水がエンジン側に吸い込まれる虞がある。このため、排気脈動の影響を低減させる目的で、例えば、排気管をエンジンの側部から一旦エンジンの前側に延ばしエンジンの前部を囲ったのちに後方のウォーターロックに向けて延ばすことにより排気管の長さを長くした排気冷却構造も使用されている。しかしながら、エンジンルームが狭いウォータービークル等の小型船舶においては、長い排気管を設置するための設計上での自由度が低いため、長さの短い排気管を用いながら排気脈動による冷却水のエンジン側への吸い込みを効果的に防止できる排気冷却構造が望まれていた。
【０００５】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、エンジンとウォーターロックとの間を結ぶ排気管の長さを短くしても冷却水のエンジン側への逆流を効果的に防止できるエンジンの排気冷却構造を提供することである。
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明に係るエンジンの排気冷却構造の構成上の特徴は、エンジンから排出された排気ガスを通過させる排気ガス通路を形成する内管と、内管の外周側に形成され内管との間にエンジンを冷却した冷却水を通過させる冷却水通路を形成する外管とからなる排気管と、内部に水逆流防止構造が形成されているとともに、上流端に排気管接続部が形成され、排気管接続部を介して排気管の下流側に接続されたウォーターロックとを備えたエンジンの排気冷却構造であって、ウォーターロックの排気管接続部と排気管の外管とを接続するとともに、排気管の内管をウォーターロックの内部側に延ばすことによって、排気管接続部と内管との間に、冷却水通路から流れてくる冷却水をウォーターロック内に開放するための冷却水開放口を形成し、冷却水開放口から放出される冷却水と排気ガス通路から放出される排気ガスとをウォーターロック内で混合させるとともに、内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成して、ウォーターロック内に放出される冷却水が拡散するようにしたことにある。
【０００７】
このように構成した本発明に係るエンジンの排気冷却構造では、ウォーターロックの排気管接続部と排気管の外管とを接続するとともに、排気管の内管をウォーターロックの内部側に延ばしている。そして、内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成している。このため、排気ガスは、排気管の排気ガス通路からウォーターロック内に進行方向を外周側にやや膨張させるようにして噴射され、冷却水は、排気管の冷却水通路からウォーターロック内に内管の外周面に沿って進んだのちに外周側に拡散するように噴射される。
【０００８】
この場合、冷却水は内管の開口から離れるようにして進むため、エンジンの排気脈動によって、排気管内をエンジン側に逆流することが防止される。その際、冷却水は、ウォーターロックの内壁の広範囲の部分に当たるため、ウォーターロックの冷却効果が向上する。そして、排気管内への逆流を防止され、かつウォーターロックを冷却した冷却水は排気ガスと混合される。なお、内管の下流端部側を上流側部分と同じ直径の真っ直ぐな管状にした場合には、排気ガスが内管から開放されたところで乱流が発生し易く、その乱流により排気効率が低下する虞があるが、内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成することにより、排気ガスをウォーターロック内に開放しやすくなり排気効率が向上する。
【０００９】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造の他の構成上の特徴は、内管の下流端側部分を、滑らかな曲面を描くように徐々に外周側に広がったベルマウス形状に形成することにより、下流端に近づくほど直径が大きくなるようにしたことにある。これによると、冷却水の冷却水通路からウォーターロック内への噴射が滑らかな曲面に沿ってスムーズに拡散するように行われるため、さらに効果的な、排気管への逆流防止およびウォーターロックの冷却が可能になる。また、排気効率も向上する。
【００１０】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、冷却水開放口を構成する排気管接続部と内管との間の長さが、排気管接続部の下流端と内管の下流端との間の長さよりも短くなるようにしたことにある。このように、冷却水開放口から内管の下流端までの長さを、排気管接続部と内管との間の長さよりも長くすることにより、冷却水開放口からの冷却水の噴射の勢いが妨げられることがないので、冷却水の噴射効率を低下させることなく、内管の下流端による冷却水の拡散効果を発揮させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、内管の下流端の外径が、排気管接続部の内径よりも小さくなるようにしたことにある。これによると、内管の下流端による冷却水の拡散をより広範囲にすることができ、ウォーターロックの冷却効果が向上する。すなわち、内管の下流端の外径を、排気管接続部の内径よりも大きくした場合には、冷却水は、ウォーターロック内の上流側部分に偏って進んでいき、内管の下流端部側を上流側部分と同じ直径の真っ直ぐな管状にした場合には、冷却水は拡散せずにウォーターロック内の下流側に偏って進んでいく。このため、内管の下流端側部分の直径を大きくするとともに、内管の下流端の外径を、排気管接続部の内径よりも小さくすることにより、冷却水の拡散を適度な状態にすることができる。
【００１２】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、水逆流防止構造を、ウォーターロックの内部を上流側部分と下流側部分とに区画するパーテーションと、パーテーションを貫通して設けられ排気ガスと冷却水とを上流側部分から下流側部分に通すパーテーションパイプとで構成し、パーテーションパイプを、内管の下流端の内周面に接する接線のうちの内管の中心軸と交差する接線の内部側に位置させたことにある。これによると、排気ガスが進む方向にパーテーションパイプが位置するようになるため、排気効率が向上する。
【００１３】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、エンジンの排気冷却構造がウォータービークルに設けられたものであることにある。ウォータービークルのような小型船舶においては、エンジンルームが狭いため排気管を短くして排気管が占めるスペースを小さくすることが好ましい。そして、本発明に係るエンジンの排気冷却構造によれば、排気管を短くしても冷却水の逆流を防止することができる。このため、本発明に係るエンジンの排気冷却構造をウォータービークルに設けることによって、短い排気管を用いて、その配置が容易になるとともに、冷却水のエンジン側への逆流を効果的に防止できるウォータービークルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの排気冷却構造を備えたウォータービークル１０を示している。このウォータービークル１０では、船体１１がデッキ１１ａとハル１１ｂで構成されており、その船体１１の上部における中央よりもやや前部側部分に操舵ハンドル１２が設けられ、船体１１の上部における中央部にシート１３が設けられている。そして、船体１１内の底部における前部側部分には燃料を収容するための燃料タンク１４が設置され、船体１１内の底部における中央部にエンジン１５が設置されている。
【００１５】
また、船体１１の後端部には、推進機１６が設置されており、この推進機１６はインペラ軸（図示せず）を介してエンジン１５に連結されている。そして、推進機１６の後端部には、操舵ハンドル１２の操作に応じて、後部側を左右に移動させることにより、ウォータービークル１０の進行方向を左右に変更させるデフレクター１７が取り付けられている。また、エンジン１５には、燃料タンク１４から供給される燃料と空気との混合気をエンジン１５に送り込む吸気装置（図示せず）と、エンジン１５から排出される排気ガスを船体１１の後端部から外部に放出する排気装置１８とが接続されている。
【００１６】
エンジン１５は、各気筒を構成する吸気弁と排気弁との開閉駆動により、吸気弁側に設けられた吸気装置から燃料と空気との混合気を取り込み、排気弁側に設けられた排気装置１８に排気ガスを送り出す。その際、吸気弁側からエンジン１５内に供給される混合気はエンジン１５が備える点火装置の点火によって爆発し、この爆発によって、エンジン１５内に設けられたピストンが上下に移動する。そして、そのピストンの移動によってクランク軸が回転駆動される。
【００１７】
このクランク軸はインペラ軸に連結されており、回転力をインペラ軸に伝達してインペラ軸を回転駆動させる。また、インペラ軸の後端部は、推進機１６内に配置されたインペラに連結されており、このインペラの回転によって、ウォータービークル１０に推進力が生じる。推進機１６は、船体１１の底部に開口する水導入口１６ａと船尾に開口する水噴射口（図示せず）とを備えており、水導入口１６ａから導入される海水をインペラの回転により水噴射口から噴射させることにより船体１１に推進力を生じさせる。
【００１８】
なお、図示は省略しているが、吸気装置は、エンジン１５に接続された吸気管や、吸気管に接続されたスロットルボディ等で構成されている。そして、船外の空気を吸気ダクトおよび吸気ボックスを介して吸引し、その空気の流量を、スロットルボディに設けられたスロットルバルブを開閉操作することにより調節して、エンジン１５に供給する。また、その際、エンジン１５に供給される空気に、燃料供給装置を介して燃料タンク１４から供給される燃料を混合させる。
【００１９】
排気装置１８は、図２および図３に示した排気冷却構造２０を備えており、エンジン１５の側部に接続された排気管２１と、排気管２１の後端部に接続されたタンク状のウォーターロック２２と、ウォーターロック２２の後部に接続された排気管２３等で構成されている。排気管２１は、エンジン１５の各気筒における排気弁側からエンジン１５の側部に延びて集合したのちに、そのまま後方に向って延びている。そして、排気管２１の後端部は、ウォーターロック２２の前部に連通している。また、ウォーターロック２２の後部上面からは、排気管２３が後方に向って延びている。この排気管２３は、ウォーターロック２２の後部上面から一旦上方に延びたのちに下方後部に延びて、下流端部は船体１１の後端下部に開口している。
【００２０】
排気管２１は、エンジン１５側に設置された上流管２１ａと、上流管２１ａとウォーターロック２２とを接続する接続管２１ｂとで構成されており、上流管２１ａは、図２および図３に示したように、内管２４と外管２５とからなるアルミ二ウム製の二重管で構成されている。そして、内管２４内が、エンジン１５から排出される排気ガスを通過させるための排気ガス通路２４ａを構成し、内管２４の外周面と外管２５の内周面との間が、エンジン１５等を冷却したのちの冷却水を通過させるための冷却水通路２５ａを構成している。
【００２１】
冷却水通路２５ａ内を通過する冷却水は、船体１１の底部における後部側部分から取り込まれた海水等の水からなっており、この冷却水は、船体１１内に設置された各冷却水路（図示せず）を通過したのちに冷却水通路２５ａからエンジン１５等の各部分に送られる。また、上流管２１ａの下流端部側の周面における所定部分には、円筒接続部２５ｂが設けられており、この円筒接続部２５ｂとエンジン１５等の所定部分とは冷却水ホース（図示せず）を介して接続されている。このため、冷却水通路２５ａからエンジン１５等の各部分に送られエンジン１５等を冷却した冷却水は、冷却水ホース内を通って円筒接続部２５ｂから上流管２１ａ内に戻ってくる。
【００２２】
また、上流管２１ａの下流側端部には、ねじ穴を備えた複数のねじ形成部２６が円周方向に一定間隔を保って形成されており、そのねじ形成部２６のねじ穴の下流側の端面側から上流側に向かって上流管２１ａと接続管２１ｂとを連結するボルト２６ａが差し込まれている。また、上流管２１ａの下流端側部分には、円周方向に間隔を保って上流側から下流側に連通する穴部が設けられており、円筒接続部２５ｂから流れてくる冷却水は、この穴部を介して、接続管２１ｂ側に流れるようになっている。
【００２３】
接続管２１ｂは、上流管２１ａの下流端に連結されるテールパイプ２７と、テールパイプ２７の下流側内周面からウォーターロック２２の内部に延びる内管２８と、テールパイプ２７の下流側外周面からウォーターロック２２に向って延びる排気ホース２９とで構成されている。テールパイプ２７は、内管３１と外管３２とからなる軸方向の長さが短い二重管で構成されており、内管３１内が内管２４内の排気ガス通路２４ａに連通する排気ガス通路３１ａを構成し、内管３１の外周面と外管３２の内周面との間が、冷却水ホースおよび円筒接続部２５ｂを介して冷却水通路２５ａに連通する冷却水通路３２ａを構成している。
【００２４】
また、テールパイプ２７における上流管２１ａに連結される上流端側部分には、ねじ穴を備えた複数のねじ形成部２７ａが円周方向に一定間隔を保って形成されており、そのねじ形成部２７ａのねじ穴の下流側の端部から上流側に向かって前述したボルト２６ａが差し込まれている。すなわち、上流管２１ａとテールパイプ２７とは、それぞれねじ形成部２６，２７ａに形成されたねじ穴にボルト２６ａを螺合させることにより連結されている。
【００２５】
また、上流管２１ａとテールパイプ２７との接合面には、シール用のガスケット３４が設置されている。このガスケット３４には、ボルト２６ａを通すための穴、排気ガス通路２４ａ，３１ａを連通させるための穴および円筒接続部２５ｂと冷却水通路３２ａを連通させるための穴が設けられており、これらの穴によって、上流管２１ａからテールパイプ２７に排気ガスおよび冷却水が流れることができるとともに、上流管２１ａとテールパイプ２７とをボルト２６ａで連結することができる。さらに、テールパイプ２７の上流端側部分には、外管３２の内面と外面との間を貫通する穴部を備えた突部２７ｂが形成されており、その突部２７ｂの穴部内に冷却水通路３２ａ内を通過する冷却水の温度を測定する温度センサ３５が取り付けられている。
【００２６】
内管２８は、アルミ二ウム製の円筒状パイプからなっており、その先端部（下流端部）に、先端側に行くほど直径が徐々に大きくなった滑らかなベルマウス形状の広角部２８ａを形成して構成されている。そして、この内管２８は、上流端部をテールパイプ２７の下流側部分の内面に螺合させることによって、テールパイプ２７に固定されており、その下流端はウォーターロック２２の内部に延びている。この内管２８の内部は、排気ガス通路２４ａ，３１ａに連通する排気ガス通路２８ｂを構成する。
【００２７】
排気ホース２９は、可撓性を有する円筒状のゴムからなっており、その上流端部内に、テールパイプ２７の下流側部分を差し込ませることによって、テールパイプ２７に連結されている。また、ウォーターロック２２の上流側端部には、円筒状の排気管接続部２２ａが設けられており、排気ホース２９の下流端部は、ウォーターロック２２まで延びて排気管接続部２２ａの外周面を覆っている。この排気ホース２９と内管２８との間には空間部が形成されており、この空間部で、冷却水通路３２ａに連通する冷却水通路２９ａが構成されている。
【００２８】
そして、排気ホース２９の上流側部分とテールパイプ２７および排気ホース２９の下流側部分と排気管接続部２２ａは、それぞれ、互いの対向部分を一対の締付け部材３６で締め付けられることにより固定されている。締付け部材３６は、それぞれ排気ホース２９とテールパイプ２７および排気ホース２９と排気管接続部２２ａとの対向部分を水密的にシールした状態でその外周面を円周に沿って巻かれたスチールバンド３６ａと、スチールバンド３６ａの両端部を締め付けるねじ部材３６ｂとで構成されている。
【００２９】
したがって、各ねじ部材３６ｂを所定の方向に回転操作することにより、それぞれのスチールバンド３６ａが円周に沿って締付けられる。これによって、排気ホース２９とテールパイプ２７および排気ホース２９と排気管接続部２２ａとの対向部分がシールされた状態で互いに固定される。なお、内管３１，２８で本発明の内管が構成され、外管３２と排気ホース２９とで本発明の外管が構成される。また、冷却水通路２９ａは、内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間に形成される空間部に連通しており、この空間部の下流端部で冷却水開放口が構成される。
【００３０】
ウォーターロック２２は、容器状の二つの部材の開口同士を溶接で接続してタンク状に形成した形状になっており、その上流端に前述した排気管接続部２２ａが設けられている。排気管接続部２２ａは、図３に示したように、ウォーターロック２２に対して軸方向の角度を左右方向にずらすように傾斜して形成されており、接続管２１ｂに対しては同軸になるように接続されている。また、ウォーターロック２２の内部は、パーテーション３７で上流側部分と下流側部分とに区画されている。このパーテーション３７は、一方の面の中央側部分が窪み、他方の面の中央側部分が突出した曲面状の板部材で構成されており、凹部側の面を上流側に向けてウォーターロック２２の前後方向の中心よりもやや後部側（下流側）に設置されている。
【００３１】
そして、パーテーション３７における内管２８の広角部２８ａに略対向する部分に上下に間隔を保って一対のパーテーションパイプ３８，３９が、パーテーション３７を貫通して設けられている。このパーテーションパイプ３８，３９は円筒状に形成されており、その上流端部は、内管２８の広角部２８ａと同様のベルマウス形状の広角部３８ａ，３９ａに形成されている。さらに、パーテーション３７の下端側部分には、ウォーターロック２２の上流側部分に溜まった冷却水を下流側部分に流すための、水抜き孔３７ａが形成されている。そして、ウォーターロック２２の下流側部分には、排気管２３の上流端側部分が、ウォーターロック２２の天井部を貫通して入ってきており、その下端部は、ウォーターロック２２の底部近傍まで延びている。
【００３２】
このように構成された接続管２１ｂとウォーターロック２２とは、図４に示した位置関係になるようにして接続されている。すなわち、内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間の長さをｄ1とし、排気管接続部２２ａの下流端と内管２８の広角部２８ａの先端部との間の長さをｄ2とすると、長さｄ2は、長さｄ1よりも長くなるように設定されている。また、広角部２８ａの先端部の直径をＤ1とし、排気管接続部２２ａの内径をＤ2とすると、直径Ｄ1は、内径Ｄ2よりも短くなるように設定されている。さらに、広角部２８ａの内周面の先端部が接線方向に広がる角度をθとすると、パーテーションパイプ３８，３９は、この角度θの範囲内に位置するように設置されている。
【００３３】
このように配置することにより、内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間に形成される冷却水開放口からウォーターロック２２の上流側部分に放出される冷却水が、適度な状態に広がるようになり、エンジン１５に排気脈動が発生しても内管２８内に逆流することを防止されるとともに、内管２８内からウォーターロック２２の上流側部分に放出される排気ガスとともに、効率よくウォーターロック２２の下流側部分に進入していくようになる。
【００３４】
つぎに、以上のように構成されたウォータービークル１０を走行させるときの操作について説明する。まず、スタートスイッチ（図示せず）をオンに操作することによって、ウォータービークル１０は航走可能な状態になり、シート１３に座った運転者が操舵ハンドル１２を操舵するとともに、スロットルレバー（図示せず）を操作することによりウォータービークル１０は各操作に応じて所定の方向に所定の速度で航走を開始する。このウォータービークル１０の航走の際、エンジン１５から排出される排気ガスは、排気管２１の排気ガス通路２４ａ，３１ａ，２８ｂを通ってウォーターロック２２内の上流側部分に流れる。
【００３５】
また、エンジン１５等を冷却してエンジン１５側から流れてくる冷却水は、冷却水ホース、円筒接続部２５ｂおよび冷却水通路３２ａ，２９ａを通ってウォーターロック２２内の上流側部分に流れる。この際、排気ガスは、図２に矢印ａで示したように、内管２８の広角部２８ａからやや広がるようにして噴射される。また、冷却水は、矢印ｂで示したように内管２８の広角部２８ａによって拡散されるように広がる。このため、エンジン１５に排気脈動が生じても、冷却水は内管２８の内部側に逆流することなくウォーターロック２２の壁面の広範囲の部分や排気ガスを冷却する。
【００３６】
そして、排気ガスと冷却水は、混合した状態でパーテーションパイプ３８，３９を通過してウォーターロック２２の下流側部分に入り、さらに、排気管２３を通って船外に放出される。この際、パーテーションパイプ３８，３９の上流端に広角部３８ａ，３９ｂが形成されているため、排気ガスと冷却水とがパーテーションパイプ３８，３９内に入るときの流れがスムーズになり、効果的に排気ガスと冷却水とをパーテーションパイプ３８，３９内を通過させることができる。
【００３７】
また、冷却水がウォーターロック２２の上流側部分に溜まった場合には、パーテーション３７の下端側部分に設けられた水抜き孔３７ａを通って、ウォーターロック２２の下流側部分に流れる。そして、ウォーターロック２２内の冷却水は、排気ガスの流れに乗って排気ガスとともに排出される。さらに、このウォータービークル１０においては、排気管２３とウォーターロック２２によって船外の海水が逆流して排気管２１側に浸入することも防止される。
【００３８】
このように、本実施形態に係るエンジンの排気冷却構造２０では、排気管２１の接続管２１ｂの外管を構成する排気ホース２９をウォーターロック２２の排気管接続部２２ａに接続し、内管２８をウォーターロック２２の内部側に延ばしている。そして、内管２８の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなる広角部２８ａに形成している。このため、排気ガスは内管２８内からウォーターロック２２内にやや進路を広げるようにして噴射され、冷却水は、冷却水開放口から内管２８の外周面に沿うようにしてウォーターロック２２内に噴射される。
【００３９】
この場合、冷却水は内管２８の広角部２８ａによって広範囲に拡散されるため、エンジン１５の排気脈動によって、排気管２１内をエンジン１５側に逆流することが防止される。また、拡散された冷却水が、ウォーターロック２２の内壁の広範囲の部分に当たるため、ウォーターロック２２の冷却効果が向上する。また、排気ガスも進路を広げるようにして進むため乱流が発生し難くなり、排気効率が向上する。さらに、冷却水開放口を構成する内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間の長さｄ1を、排気管接続部２２ａの下流端と内管２８の広角部２８ａの先端部との間の長さｄ2よりも短くしたため、冷却水開放口からの冷却水の噴射の勢いを広角部２８ａで妨げることなく、内管２８の広角部２８ａによる冷却水の拡散効果を十分に発揮させることができる。
【００４０】
また、内管２８の広角部２８ａの先端部の直径Ｄ1を、排気管接続部２２ａの内径Ｄ2よりも短くしたため、内管２８の広角部２８ａによる冷却水の拡散をより広範囲にすることができ、ウォーターロック２２の冷却効果がさらに向上する。さらに、内管２８の広角部２８ａの先端部が接線方向に広がる角度θの範囲内に、パーテーションパイプ３８，３９を設置するとともに、パーテーションパイプ３８，３９の上流端に広角部３８ａ，３９ｂを形成したため、排気効率が向上する。また、排気冷却構造２０をこのように構成したため、排気管２１の長さを短くしても冷却水のエンジン１５側への逆流を効果的に防止できるウォータービークル１０を得ることができる。
【００４１】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造は、前述した実施形態に限るものでなく適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、内管２８の広角部２８ａを滑らかな曲面で構成されるベルマウス形状にしているが、この広角部としては、この形状に限らず、漏斗状に形成したり、階段状に直径を大きくしたりすることもできる。また、広角部の開口の形状も円形、楕円形、四角形等種々の形状にすることができる。さらに、前述した実施形態では、図２ないし図４に示したように、排気管接続部２２ａをウォーターロック２２と一体で構成しているが、この排気管接続部２２ａはウォーターロック２２と別体で構成して、固定部材を用いる等所定の方法で互いに連結してもよい。
【００４２】
また、前述した実施形態では、排気冷却構造２０をウォータービークル１０に設けているが、本発明に係るエンジンの排気冷却構造２０は、ウォータービークル１０に限らず、排気ガス通路と冷却水通路とからなる排気管を備えたエンジンの排気冷却構造であれば他の乗物等にも用いることができる。また、エンジンの排気冷却構造を構成する他の部分の構造や材質等についても、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの排気冷却構造を備えたウォータービークルを示す側面図である。
【図２】図１に示したウォータービークルが備えるエンジンの排気冷却構造を示した縦断面図である。
【図３】図１に示したウォータービークルが備えるエンジンの排気冷却構造を示した横断面図である。
【図４】接続管とウォーターロックとの位置関係を説明した縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ウォータービークル、１５…エンジン、２０…排気冷却構造、２１…排気管、２１ｂ…接続管、２２…ウォーターロック、２２ａ…排気管接続部、２４ａ，２８ｂ，３１ａ…排気ガス通路、２５ａ，２９ａ，３２ａ…冷却水通路、２８…内管、２８ａ…広角部、２９…排気ホース、３７…パーテーション、３８，３９…パーテーションパイプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス通路と冷却水通路とをウォーターロック内で合流させて、排気ガスと冷却水とを混合して外部に放出する排気管を備えたエンジンの排気冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンから排出された排気ガスを通過させる排気ガス通路と、エンジンを冷却した冷却水を通過させる冷却水通路とを所定部分で合流させ、排気ガスと冷却水とを混合して外部に放出する排気管を備えた排気冷却構造が乗物に用いられている。このような排気冷却構造を備えた乗物の中に、船底から吸い込んだ水を船尾後方に噴射することにより推進力を発生させて水上を航走するウォータービークル（小型滑走艇）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このウォータービークルが備える排気冷却構造では、エンジンからウォーターロック（マフラー）に延びる排気管（排気マニホールド）が二重管で構成され、その内部側の内管内が排気ガスを通過させる排気ガス通路を構成し、外部側の外管と内管との間の部分が冷却水を通過させる冷却水通路を構成している。そして、外管はウォーターロックの近傍まで延び、ゴムチューブを介してウォーターロックに接続されている。また、内管はウォーターロックの内部まで延びている。このため、排気ガスは内管内を通ってウォーターロック内に放出され、冷却水は、外管と内管との間およびゴムチューブと内管との間を通ってウォーターロック内に放出される。そして、排気ガスと冷却水とはウォーターロック内で混合される。
【特許文献１】特開平８−５３０９８号公報
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の排気冷却構造では、ウォーターロック内で排気ガスと冷却水とが混合するため、エンジンの排気脈動の影響によってウォーターロック内に開口する排気管の内管から冷却水がエンジン側に吸い込まれる虞がある。このため、排気脈動の影響を低減させる目的で、例えば、排気管をエンジンの側部から一旦エンジンの前側に延ばしエンジンの前部を囲ったのちに後方のウォーターロックに向けて延ばすことにより排気管の長さを長くした排気冷却構造も使用されている。しかしながら、エンジンルームが狭いウォータービークル等の小型船舶においては、長い排気管を設置するための設計上での自由度が低いため、長さの短い排気管を用いながら排気脈動による冷却水のエンジン側への吸い込みを効果的に防止できる排気冷却構造が望まれていた。
【０００５】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、エンジンとウォーターロックとの間を結ぶ排気管の長さを短くしても冷却水のエンジン側への逆流を効果的に防止できるエンジンの排気冷却構造を提供することである。
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明に係るエンジンの排気冷却構造の構成上の特徴は、エンジンから排出された排気ガスを通過させる排気ガス通路を形成する内管と、内管の外周側に形成され内管との間にエンジンを冷却した冷却水を通過させる冷却水通路を形成する外管とからなる排気管と、内部に水逆流防止構造が形成されているとともに、上流端に排気管接続部が形成され、排気管接続部を介して排気管の下流側に接続されたウォーターロックとを備えたエンジンの排気冷却構造であって、ウォーターロックの排気管接続部と排気管の外管とを接続するとともに、排気管の内管をウォーターロックの内部側に延ばすことによって、排気管接続部と内管との間に、冷却水通路から流れてくる冷却水をウォーターロック内に開放するための冷却水開放口を形成し、冷却水開放口から放出される冷却水と排気ガス通路から放出される排気ガスとをウォーターロック内で混合させるとともに、内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成して、ウォーターロック内に放出される冷却水が拡散するようにしたことにある。
【０００７】
このように構成した本発明に係るエンジンの排気冷却構造では、ウォーターロックの排気管接続部と排気管の外管とを接続するとともに、排気管の内管をウォーターロックの内部側に延ばしている。そして、内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成している。このため、排気ガスは、排気管の排気ガス通路からウォーターロック内に進行方向を外周側にやや膨張させるようにして噴射され、冷却水は、排気管の冷却水通路からウォーターロック内に内管の外周面に沿って進んだのちに外周側に拡散するように噴射される。
【０００８】
この場合、冷却水は内管の開口から離れるようにして進むため、エンジンの排気脈動によって、排気管内をエンジン側に逆流することが防止される。その際、冷却水は、ウォーターロックの内壁の広範囲の部分に当たるため、ウォーターロックの冷却効果が向上する。そして、排気管内への逆流を防止され、かつウォーターロックを冷却した冷却水は排気ガスと混合される。なお、内管の下流端部側を上流側部分と同じ直径の真っ直ぐな管状にした場合には、排気ガスが内管から開放されたところで乱流が発生し易く、その乱流により排気効率が低下する虞があるが、内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成することにより、排気ガスをウォーターロック内に開放しやすくなり排気効率が向上する。
【０００９】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造の他の構成上の特徴は、内管の下流端側部分を、滑らかな曲面を描くように徐々に外周側に広がったベルマウス形状に形成することにより、下流端に近づくほど直径が大きくなるようにしたことにある。これによると、冷却水の冷却水通路からウォーターロック内への噴射が滑らかな曲面に沿ってスムーズに拡散するように行われるため、さらに効果的な、排気管への逆流防止およびウォーターロックの冷却が可能になる。また、排気効率も向上する。
【００１０】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、冷却水開放口を構成する排気管接続部と内管との間の長さが、排気管接続部の下流端と内管の下流端との間の長さよりも短くなるようにしたことにある。このように、冷却水開放口から内管の下流端までの長さを、排気管接続部と内管との間の長さよりも長くすることにより、冷却水開放口からの冷却水の噴射の勢いが妨げられることがないので、冷却水の噴射効率を低下させることなく、内管の下流端による冷却水の拡散効果を発揮させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、内管の下流端の外径が、排気管接続部の内径よりも小さくなるようにしたことにある。これによると、内管の下流端による冷却水の拡散をより広範囲にすることができ、ウォーターロックの冷却効果が向上する。すなわち、内管の下流端の外径を、排気管接続部の内径よりも大きくした場合には、冷却水は、ウォーターロック内の上流側部分に偏って進んでいき、内管の下流端部側を上流側部分と同じ直径の真っ直ぐな管状にした場合には、冷却水は拡散せずにウォーターロック内の下流側に偏って進んでいく。このため、内管の下流端側部分の直径を大きくするとともに、内管の下流端の外径を、排気管接続部の内径よりも小さくすることにより、冷却水の拡散を適度な状態にすることができる。
【００１２】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、水逆流防止構造を、ウォーターロックの内部を上流側部分と下流側部分とに区画するパーテーションと、パーテーションを貫通して設けられ排気ガスと冷却水とを上流側部分から下流側部分に通すパーテーションパイプとで構成し、パーテーションパイプを、内管の下流端の内周面に接する接線のうちの内管の中心軸と交差する接線の内部側に位置させたことにある。これによると、排気ガスが進む方向にパーテーションパイプが位置するようになるため、排気効率が向上する。
【００１３】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造のさらに他の構成上の特徴は、エンジンの排気冷却構造がウォータービークルに設けられたものであることにある。ウォータービークルのような小型船舶においては、エンジンルームが狭いため排気管を短くして排気管が占めるスペースを小さくすることが好ましい。そして、本発明に係るエンジンの排気冷却構造によれば、排気管を短くしても冷却水の逆流を防止することができる。このため、本発明に係るエンジンの排気冷却構造をウォータービークルに設けることによって、短い排気管を用いて、その配置が容易になるとともに、冷却水のエンジン側への逆流を効果的に防止できるウォータービークルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの排気冷却構造を備えたウォータービークル１０を示している。このウォータービークル１０では、船体１１がデッキ１１ａとハル１１ｂで構成されており、その船体１１の上部における中央よりもやや前部側部分に操舵ハンドル１２が設けられ、船体１１の上部における中央部にシート１３が設けられている。そして、船体１１内の底部における前部側部分には燃料を収容するための燃料タンク１４が設置され、船体１１内の底部における中央部にエンジン１５が設置されている。
【００１５】
また、船体１１の後端部には、推進機１６が設置されており、この推進機１６はインペラ軸（図示せず）を介してエンジン１５に連結されている。そして、推進機１６の後端部には、操舵ハンドル１２の操作に応じて、後部側を左右に移動させることにより、ウォータービークル１０の進行方向を左右に変更させるデフレクター１７が取り付けられている。また、エンジン１５には、燃料タンク１４から供給される燃料と空気との混合気をエンジン１５に送り込む吸気装置（図示せず）と、エンジン１５から排出される排気ガスを船体１１の後端部から外部に放出する排気装置１８とが接続されている。
【００１６】
エンジン１５は、各気筒を構成する吸気弁と排気弁との開閉駆動により、吸気弁側に設けられた吸気装置から燃料と空気との混合気を取り込み、排気弁側に設けられた排気装置１８に排気ガスを送り出す。その際、吸気弁側からエンジン１５内に供給される混合気はエンジン１５が備える点火装置の点火によって爆発し、この爆発によって、エンジン１５内に設けられたピストンが上下に移動する。そして、そのピストンの移動によってクランク軸が回転駆動される。
【００１７】
このクランク軸はインペラ軸に連結されており、回転力をインペラ軸に伝達してインペラ軸を回転駆動させる。また、インペラ軸の後端部は、推進機１６内に配置されたインペラに連結されており、このインペラの回転によって、ウォータービークル１０に推進力が生じる。推進機１６は、船体１１の底部に開口する水導入口１６ａと船尾に開口する水噴射口（図示せず）とを備えており、水導入口１６ａから導入される海水をインペラの回転により水噴射口から噴射させることにより船体１１に推進力を生じさせる。
【００１８】
なお、図示は省略しているが、吸気装置は、エンジン１５に接続された吸気管や、吸気管に接続されたスロットルボディ等で構成されている。そして、船外の空気を吸気ダクトおよび吸気ボックスを介して吸引し、その空気の流量を、スロットルボディに設けられたスロットルバルブを開閉操作することにより調節して、エンジン１５に供給する。また、その際、エンジン１５に供給される空気に、燃料供給装置を介して燃料タンク１４から供給される燃料を混合させる。
【００１９】
排気装置１８は、図２および図３に示した排気冷却構造２０を備えており、エンジン１５の側部に接続された排気管２１と、排気管２１の後端部に接続されたタンク状のウォーターロック２２と、ウォーターロック２２の後部に接続された排気管２３等で構成されている。排気管２１は、エンジン１５の各気筒における排気弁側からエンジン１５の側部に延びて集合したのちに、そのまま後方に向って延びている。そして、排気管２１の後端部は、ウォーターロック２２の前部に連通している。また、ウォーターロック２２の後部上面からは、排気管２３が後方に向って延びている。この排気管２３は、ウォーターロック２２の後部上面から一旦上方に延びたのちに下方後部に延びて、下流端部は船体１１の後端下部に開口している。
【００２０】
排気管２１は、エンジン１５側に設置された上流管２１ａと、上流管２１ａとウォーターロック２２とを接続する接続管２１ｂとで構成されており、上流管２１ａは、図２および図３に示したように、内管２４と外管２５とからなるアルミ二ウム製の二重管で構成されている。そして、内管２４内が、エンジン１５から排出される排気ガスを通過させるための排気ガス通路２４ａを構成し、内管２４の外周面と外管２５の内周面との間が、エンジン１５等を冷却したのちの冷却水を通過させるための冷却水通路２５ａを構成している。
【００２１】
冷却水通路２５ａ内を通過する冷却水は、船体１１の底部における後部側部分から取り込まれた海水等の水からなっており、この冷却水は、船体１１内に設置された各冷却水路（図示せず）を通過したのちに冷却水通路２５ａからエンジン１５等の各部分に送られる。また、上流管２１ａの下流端部側の周面における所定部分には、円筒接続部２５ｂが設けられており、この円筒接続部２５ｂとエンジン１５等の所定部分とは冷却水ホース（図示せず）を介して接続されている。このため、冷却水通路２５ａからエンジン１５等の各部分に送られエンジン１５等を冷却した冷却水は、冷却水ホース内を通って円筒接続部２５ｂから上流管２１ａ内に戻ってくる。
【００２２】
また、上流管２１ａの下流側端部には、ねじ穴を備えた複数のねじ形成部２６が円周方向に一定間隔を保って形成されており、そのねじ形成部２６のねじ穴の下流側の端面側から上流側に向かって上流管２１ａと接続管２１ｂとを連結するボルト２６ａが差し込まれている。また、上流管２１ａの下流端側部分には、円周方向に間隔を保って上流側から下流側に連通する穴部が設けられており、円筒接続部２５ｂから流れてくる冷却水は、この穴部を介して、接続管２１ｂ側に流れるようになっている。
【００２３】
接続管２１ｂは、上流管２１ａの下流端に連結されるテールパイプ２７と、テールパイプ２７の下流側内周面からウォーターロック２２の内部に延びる内管２８と、テールパイプ２７の下流側外周面からウォーターロック２２に向って延びる排気ホース２９とで構成されている。テールパイプ２７は、内管３１と外管３２とからなる軸方向の長さが短い二重管で構成されており、内管３１内が内管２４内の排気ガス通路２４ａに連通する排気ガス通路３１ａを構成し、内管３１の外周面と外管３２の内周面との間が、冷却水ホースおよび円筒接続部２５ｂを介して冷却水通路２５ａに連通する冷却水通路３２ａを構成している。
【００２４】
また、テールパイプ２７における上流管２１ａに連結される上流端側部分には、ねじ穴を備えた複数のねじ形成部２７ａが円周方向に一定間隔を保って形成されており、そのねじ形成部２７ａのねじ穴の下流側の端部から上流側に向かって前述したボルト２６ａが差し込まれている。すなわち、上流管２１ａとテールパイプ２７とは、それぞれねじ形成部２６，２７ａに形成されたねじ穴にボルト２６ａを螺合させることにより連結されている。
【００２５】
また、上流管２１ａとテールパイプ２７との接合面には、シール用のガスケット３４が設置されている。このガスケット３４には、ボルト２６ａを通すための穴、排気ガス通路２４ａ，３１ａを連通させるための穴および円筒接続部２５ｂと冷却水通路３２ａを連通させるための穴が設けられており、これらの穴によって、上流管２１ａからテールパイプ２７に排気ガスおよび冷却水が流れることができるとともに、上流管２１ａとテールパイプ２７とをボルト２６ａで連結することができる。さらに、テールパイプ２７の上流端側部分には、外管３２の内面と外面との間を貫通する穴部を備えた突部２７ｂが形成されており、その突部２７ｂの穴部内に冷却水通路３２ａ内を通過する冷却水の温度を測定する温度センサ３５が取り付けられている。
【００２６】
内管２８は、アルミ二ウム製の円筒状パイプからなっており、その先端部（下流端部）に、先端側に行くほど直径が徐々に大きくなった滑らかなベルマウス形状の広角部２８ａを形成して構成されている。そして、この内管２８は、上流端部をテールパイプ２７の下流側部分の内面に螺合させることによって、テールパイプ２７に固定されており、その下流端はウォーターロック２２の内部に延びている。この内管２８の内部は、排気ガス通路２４ａ，３１ａに連通する排気ガス通路２８ｂを構成する。
【００２７】
排気ホース２９は、可撓性を有する円筒状のゴムからなっており、その上流端部内に、テールパイプ２７の下流側部分を差し込ませることによって、テールパイプ２７に連結されている。また、ウォーターロック２２の上流側端部には、円筒状の排気管接続部２２ａが設けられており、排気ホース２９の下流端部は、ウォーターロック２２まで延びて排気管接続部２２ａの外周面を覆っている。この排気ホース２９と内管２８との間には空間部が形成されており、この空間部で、冷却水通路３２ａに連通する冷却水通路２９ａが構成されている。
【００２８】
そして、排気ホース２９の上流側部分とテールパイプ２７および排気ホース２９の下流側部分と排気管接続部２２ａは、それぞれ、互いの対向部分を一対の締付け部材３６で締め付けられることにより固定されている。締付け部材３６は、それぞれ排気ホース２９とテールパイプ２７および排気ホース２９と排気管接続部２２ａとの対向部分を水密的にシールした状態でその外周面を円周に沿って巻かれたスチールバンド３６ａと、スチールバンド３６ａの両端部を締め付けるねじ部材３６ｂとで構成されている。
【００２９】
したがって、各ねじ部材３６ｂを所定の方向に回転操作することにより、それぞれのスチールバンド３６ａが円周に沿って締付けられる。これによって、排気ホース２９とテールパイプ２７および排気ホース２９と排気管接続部２２ａとの対向部分がシールされた状態で互いに固定される。なお、内管３１，２８で本発明の内管が構成され、外管３２と排気ホース２９とで本発明の外管が構成される。また、冷却水通路２９ａは、内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間に形成される空間部に連通しており、この空間部の下流端部で冷却水開放口が構成される。
【００３０】
ウォーターロック２２は、容器状の二つの部材の開口同士を溶接で接続してタンク状に形成した形状になっており、その上流端に前述した排気管接続部２２ａが設けられている。排気管接続部２２ａは、図３に示したように、ウォーターロック２２に対して軸方向の角度を左右方向にずらすように傾斜して形成されており、接続管２１ｂに対しては同軸になるように接続されている。また、ウォーターロック２２の内部は、パーテーション３７で上流側部分と下流側部分とに区画されている。このパーテーション３７は、一方の面の中央側部分が窪み、他方の面の中央側部分が突出した曲面状の板部材で構成されており、凹部側の面を上流側に向けてウォーターロック２２の前後方向の中心よりもやや後部側（下流側）に設置されている。
【００３１】
そして、パーテーション３７における内管２８の広角部２８ａに略対向する部分に上下に間隔を保って一対のパーテーションパイプ３８，３９が、パーテーション３７を貫通して設けられている。このパーテーションパイプ３８，３９は円筒状に形成されており、その上流端部は、内管２８の広角部２８ａと同様のベルマウス形状の広角部３８ａ，３９ａに形成されている。さらに、パーテーション３７の下端側部分には、ウォーターロック２２の上流側部分に溜まった冷却水を下流側部分に流すための、水抜き孔３７ａが形成されている。そして、ウォーターロック２２の下流側部分には、排気管２３の上流端側部分が、ウォーターロック２２の天井部を貫通して入ってきており、その下端部は、ウォーターロック２２の底部近傍まで延びている。
【００３２】
このように構成された接続管２１ｂとウォーターロック２２とは、図４に示した位置関係になるようにして接続されている。すなわち、内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間の長さをｄ1とし、排気管接続部２２ａの下流端と内管２８の広角部２８ａの先端部との間の長さをｄ2とすると、長さｄ2は、長さｄ1よりも長くなるように設定されている。また、広角部２８ａの先端部の直径をＤ1とし、排気管接続部２２ａの内径をＤ2とすると、直径Ｄ1は、内径Ｄ2よりも短くなるように設定されている。さらに、広角部２８ａの内周面の先端部が接線方向に広がる角度をθとすると、パーテーションパイプ３８，３９は、この角度θの範囲内に位置するように設置されている。
【００３３】
このように配置することにより、内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間に形成される冷却水開放口からウォーターロック２２の上流側部分に放出される冷却水が、適度な状態に広がるようになり、エンジン１５に排気脈動が発生しても内管２８内に逆流することを防止されるとともに、内管２８内からウォーターロック２２の上流側部分に放出される排気ガスとともに、効率よくウォーターロック２２の下流側部分に進入していくようになる。
【００３４】
つぎに、以上のように構成されたウォータービークル１０を走行させるときの操作について説明する。まず、スタートスイッチ（図示せず）をオンに操作することによって、ウォータービークル１０は航走可能な状態になり、シート１３に座った運転者が操舵ハンドル１２を操舵するとともに、スロットルレバー（図示せず）を操作することによりウォータービークル１０は各操作に応じて所定の方向に所定の速度で航走を開始する。このウォータービークル１０の航走の際、エンジン１５から排出される排気ガスは、排気管２１の排気ガス通路２４ａ，３１ａ，２８ｂを通ってウォーターロック２２内の上流側部分に流れる。
【００３５】
また、エンジン１５等を冷却してエンジン１５側から流れてくる冷却水は、冷却水ホース、円筒接続部２５ｂおよび冷却水通路３２ａ，２９ａを通ってウォーターロック２２内の上流側部分に流れる。この際、排気ガスは、図２に矢印ａで示したように、内管２８の広角部２８ａからやや広がるようにして噴射される。また、冷却水は、矢印ｂで示したように内管２８の広角部２８ａによって拡散されるように広がる。このため、エンジン１５に排気脈動が生じても、冷却水は内管２８の内部側に逆流することなくウォーターロック２２の壁面の広範囲の部分や排気ガスを冷却する。
【００３６】
そして、排気ガスと冷却水は、混合した状態でパーテーションパイプ３８，３９を通過してウォーターロック２２の下流側部分に入り、さらに、排気管２３を通って船外に放出される。この際、パーテーションパイプ３８，３９の上流端に広角部３８ａ，３９ｂが形成されているため、排気ガスと冷却水とがパーテーションパイプ３８，３９内に入るときの流れがスムーズになり、効果的に排気ガスと冷却水とをパーテーションパイプ３８，３９内を通過させることができる。
【００３７】
また、冷却水がウォーターロック２２の上流側部分に溜まった場合には、パーテーション３７の下端側部分に設けられた水抜き孔３７ａを通って、ウォーターロック２２の下流側部分に流れる。そして、ウォーターロック２２内の冷却水は、排気ガスの流れに乗って排気ガスとともに排出される。さらに、このウォータービークル１０においては、排気管２３とウォーターロック２２によって船外の海水が逆流して排気管２１側に浸入することも防止される。
【００３８】
このように、本実施形態に係るエンジンの排気冷却構造２０では、排気管２１の接続管２１ｂの外管を構成する排気ホース２９をウォーターロック２２の排気管接続部２２ａに接続し、内管２８をウォーターロック２２の内部側に延ばしている。そして、内管２８の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなる広角部２８ａに形成している。このため、排気ガスは内管２８内からウォーターロック２２内にやや進路を広げるようにして噴射され、冷却水は、冷却水開放口から内管２８の外周面に沿うようにしてウォーターロック２２内に噴射される。
【００３９】
この場合、冷却水は内管２８の広角部２８ａによって広範囲に拡散されるため、エンジン１５の排気脈動によって、排気管２１内をエンジン１５側に逆流することが防止される。また、拡散された冷却水が、ウォーターロック２２の内壁の広範囲の部分に当たるため、ウォーターロック２２の冷却効果が向上する。また、排気ガスも進路を広げるようにして進むため乱流が発生し難くなり、排気効率が向上する。さらに、冷却水開放口を構成する内管２８の外周面と排気管接続部２２ａの内周面との間の長さｄ1を、排気管接続部２２ａの下流端と内管２８の広角部２８ａの先端部との間の長さｄ2よりも短くしたため、冷却水開放口からの冷却水の噴射の勢いを広角部２８ａで妨げることなく、内管２８の広角部２８ａによる冷却水の拡散効果を十分に発揮させることができる。
【００４０】
また、内管２８の広角部２８ａの先端部の直径Ｄ1を、排気管接続部２２ａの内径Ｄ2よりも短くしたため、内管２８の広角部２８ａによる冷却水の拡散をより広範囲にすることができ、ウォーターロック２２の冷却効果がさらに向上する。さらに、内管２８の広角部２８ａの先端部が接線方向に広がる角度θの範囲内に、パーテーションパイプ３８，３９を設置するとともに、パーテーションパイプ３８，３９の上流端に広角部３８ａ，３９ｂを形成したため、排気効率が向上する。また、排気冷却構造２０をこのように構成したため、排気管２１の長さを短くしても冷却水のエンジン１５側への逆流を効果的に防止できるウォータービークル１０を得ることができる。
【００４１】
また、本発明に係るエンジンの排気冷却構造は、前述した実施形態に限るものでなく適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、内管２８の広角部２８ａを滑らかな曲面で構成されるベルマウス形状にしているが、この広角部としては、この形状に限らず、漏斗状に形成したり、階段状に直径を大きくしたりすることもできる。また、広角部の開口の形状も円形、楕円形、四角形等種々の形状にすることができる。さらに、前述した実施形態では、図２ないし図４に示したように、排気管接続部２２ａをウォーターロック２２と一体で構成しているが、この排気管接続部２２ａはウォーターロック２２と別体で構成して、固定部材を用いる等所定の方法で互いに連結してもよい。
【００４２】
また、前述した実施形態では、排気冷却構造２０をウォータービークル１０に設けているが、本発明に係るエンジンの排気冷却構造２０は、ウォータービークル１０に限らず、排気ガス通路と冷却水通路とからなる排気管を備えたエンジンの排気冷却構造であれば他の乗物等にも用いることができる。また、エンジンの排気冷却構造を構成する他の部分の構造や材質等についても、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの排気冷却構造を備えたウォータービークルを示す側面図である。
【図２】図１に示したウォータービークルが備えるエンジンの排気冷却構造を示した縦断面図である。
【図３】図１に示したウォータービークルが備えるエンジンの排気冷却構造を示した横断面図である。
【図４】接続管とウォーターロックとの位置関係を説明した縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ウォータービークル、１５…エンジン、２０…排気冷却構造、２１…排気管、２１ｂ…接続管、２２…ウォーターロック、２２ａ…排気管接続部、２４ａ，２８ｂ，３１ａ…排気ガス通路、２５ａ，２９ａ，３２ａ…冷却水通路、２８…内管、２８ａ…広角部、２９…排気ホース、３７…パーテーション、３８，３９…パーテーションパイプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排気ガスを通過させる排気ガス通路を形成する内管と、前記内管の外周側に形成され前記内管との間にエンジンを冷却した冷却水を通過させる冷却水通路を形成する外管とからなる排気管と、
内部に水逆流防止構造が形成されているとともに、上流端に排気管接続部が形成され、前記排気管接続部を介して前記排気管の下流側に接続されたウォーターロックとを備えたエンジンの排気冷却構造であって、
前記ウォーターロックの排気管接続部と前記排気管の外管とを接続するとともに、前記排気管の内管を前記ウォーターロックの内部側に延ばすことによって、前記排気管接続部と前記内管との間に、冷却水通路から流れてくる冷却水を前記ウォーターロック内に開放するための冷却水開放口を形成し、前記冷却水開放口から放出される冷却水と前記排気ガス通路から放出される排気ガスとを前記ウォーターロック内で混合させるとともに、前記内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成して、前記ウォーターロック内に放出される冷却水が拡散するようにしたことを特徴とするエンジンの排気冷却構造。
【請求項２】
前記内管の下流端側部分を、滑らかな曲面を描くように徐々に外周側に広がったベルマウス形状に形成することにより、下流端に近づくほど直径が大きくなるようにした請求項１に記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項３】
前記冷却水開放口を構成する前記排気管接続部と前記内管との間の長さが、前記排気管接続部の下流端と前記内管の下流端との間の長さよりも短くなるようにした請求項１または２に記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項４】
前記内管の下流端の外径が、前記排気管接続部の内径よりも小さくなるようにした請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項５】
前記水逆流防止構造を、前記ウォーターロックの内部を上流側部分と下流側部分とに区画するパーテーションと、前記パーテーションを貫通して設けられ排気ガスと冷却水とを前記上流側部分から前記下流側部分に通すパーテーションパイプとで構成し、前記パーテーションパイプを、前記内管の下流端の内周面に接する接線のうちの前記内管の中心軸と交差する接線の内部側に位置させた請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項６】
前記エンジンの排気冷却構造がウォータービークルに設けられたものである請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項１】
エンジンから排出された排気ガスを通過させる排気ガス通路を形成する内管と、前記内管の外周側に形成され前記内管との間にエンジンを冷却した冷却水を通過させる冷却水通路を形成する外管とからなる排気管と、
内部に水逆流防止構造が形成されているとともに、上流端に排気管接続部が形成され、前記排気管接続部を介して前記排気管の下流側に接続されたウォーターロックとを備えたエンジンの排気冷却構造であって、
前記ウォーターロックの排気管接続部と前記排気管の外管とを接続するとともに、前記排気管の内管を前記ウォーターロックの内部側に延ばすことによって、前記排気管接続部と前記内管との間に、冷却水通路から流れてくる冷却水を前記ウォーターロック内に開放するための冷却水開放口を形成し、前記冷却水開放口から放出される冷却水と前記排気ガス通路から放出される排気ガスとを前記ウォーターロック内で混合させるとともに、前記内管の下流端側部分を、下流端に近づくほど直径が大きくなるように形成して、前記ウォーターロック内に放出される冷却水が拡散するようにしたことを特徴とするエンジンの排気冷却構造。
【請求項２】
前記内管の下流端側部分を、滑らかな曲面を描くように徐々に外周側に広がったベルマウス形状に形成することにより、下流端に近づくほど直径が大きくなるようにした請求項１に記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項３】
前記冷却水開放口を構成する前記排気管接続部と前記内管との間の長さが、前記排気管接続部の下流端と前記内管の下流端との間の長さよりも短くなるようにした請求項１または２に記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項４】
前記内管の下流端の外径が、前記排気管接続部の内径よりも小さくなるようにした請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項５】
前記水逆流防止構造を、前記ウォーターロックの内部を上流側部分と下流側部分とに区画するパーテーションと、前記パーテーションを貫通して設けられ排気ガスと冷却水とを前記上流側部分から前記下流側部分に通すパーテーションパイプとで構成し、前記パーテーションパイプを、前記内管の下流端の内周面に接する接線のうちの前記内管の中心軸と交差する接線の内部側に位置させた請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載のエンジンの排気冷却構造。
【請求項６】
前記エンジンの排気冷却構造がウォータービークルに設けられたものである請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載のエンジンの排気冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１５７２１７（Ｐ２００８−１５７２１７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３２７６５（Ｐ２００７−１３２７６５）
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（０００１７６２１３）ヤマハマリン株式会社 (256)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（０００１７６２１３）ヤマハマリン株式会社 (256)
【Ｆターム（参考）】
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