JP2010163878A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンレール１２０が衝突によって損傷するのを低減できるものでありながら、コモンレールシステムの加工又は着脱等の作業性を向上できるようにしたエンジン装置を提供するものである。
【解決手段】エンジンブロック７５の一側方にコモンレール１２０を設け、吸気マニホールド７３に近接させてコモンレール１２０を配置してなるエンジン装置において、吸気マニホールド７３の斜め下方にコモンレール１２０を並設し、コモンレール１２０の上面側に配置された燃料噴射管コネクタ１２７が斜め上方外向きになる姿勢に、コモンレール１２０を傾倒させるように構成したものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、排気マニホールドを有するディーゼルエンジン等のエンジン装置に係り、より詳しくは、吸気マニホールドと、排気マニホールドと、複数の多気筒用インジェクタと、各インジェクタに燃料を供給するコモンレールとを備えたエンジン装置に関するものである。

従来、吸気マニホールド（排気マニホールド）の真下にコモンレールを配置し、工具の落下等に対して、吸気マニホールド（排気マニホールド）によってコモンレールを保護できるようにした技術がある（特許文献１）。また、吸気マニホールドの真横にコモンレールを配置し、過熱によってコモンレールが損傷するのを抑制できたり、吸気入口フランジによってコモンレールを保護できるようにした技術も公知である（特許文献２参照）。

特許第４０７４８６０号公報 特開２００７−９２５９８号公報

吸気マニホールドの真下にコモンレールを配置した場合、コモンレールにインジェクタを連通させる燃料噴射管が長尺に形成されることになるから、燃料噴射管の加工又は着脱作業が面倒であった。吸気マニホールドの真横にコモンレールを配置した場合、エンジンの最外側部にコモンレールが支持されることになるから、横方向の衝突によって損傷しやすい等の問題がある。なお、吸気マニホールドの真上にコモンレールを配置した場合、インジェクタにコモンレールが接近しすぎるから、燃料噴射管を簡単に設置できない等の問題がある。

本発明の目的は、コモンレールが衝突によって損傷するのを低減できるものでありながら、コモンレールシステムの加工又は着脱等の作業性を向上できるようにしたエンジン装置を提供するものである。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明のエンジン装置は、エンジンブロックの一側方にコモンレールを設け、吸気マニホールドに近接させて前記コモンレールを配置してなるエンジン装置において、前記吸気マニホールドの斜め下方に前記コモンレールを並設し、前記コモンレールの上面側に配置された燃料噴射管コネクタが斜め上方外向きになる姿勢に、前記コモンレールを傾倒させるように構成したものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジン装置において、前記コモンレールから、その斜め上方の前記吸気マニホールドの外側方に向けて、前記燃料噴射管コネクタに連通させる前記燃料噴射管の燃料入口側を延長させたものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のエンジン装置において、前記吸気マニホールドの外側面下方の角隅部にテーパ面を形成し、前記テーパ面に平行に前記燃料噴射管の燃料入口側を延長させたものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のエンジン装置において、前記コモンレールに供給する燃料を濾過する燃料フィルタを備える構造であって、前記シリンダブロックの一側方に、前記コモンレールを挟んで、前記燃料フィルタを配置したものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のエンジン装置において、前記シリンダヘッドが載置されたシリンダブロックの一側に、前記エンジンオイルを濾過するオイルフィルタを備える構造であって、クランク出力軸芯線方向のシリンダブロックの全幅の略中間に、前記コモンレール又は前記燃料フィルタを配置し、前記コモンレール又は前記燃料フィルタの直下に前記オイルフィルタを配置したものである。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンブロックの一側方にコモンレールを設け、吸気マニホールドに近接させて前記コモンレールを配置してなるエンジン装置において、前記吸気マニホールドの斜め下方に前記コモンレールを並設し、前記コモンレールの上面側に配置された燃料噴射管コネクタが斜め上方外向きになる姿勢に、前記コモンレールを傾倒させるように構成したものであるから、前記吸気マニホールドによって前記コモンレールの衝突等による損傷を低減できるものでありながら、前記燃料噴射管コネクタに前記燃料噴射管を接続させるナット螺着操作等が簡単に実行できる。前記燃料噴射管の配管等の組立分解作業性を向上できる。

請求項２に記載の発明によれば、前記コモンレールから、その斜め上方の前記吸気マニホールドの外側方に向けて、前記燃料噴射管コネクタに連通させる前記燃料噴射管の燃料入口側を延長させたものであるから、前記吸気マニホールドの直下に前記コモンレールを設ける従来構造に比べ、前記インジェクタと前記コモンレールを連通するための前記燃料噴射管の配管長さが短縮できる。前記燃料噴射管の燃料入口側の折り曲げ角度を大きく形成できる。前記インジェクタに供給する燃料の配管抵抗を低減できて、エンジン性能を向上できる。

請求項３に記載の発明によれば、前記吸気マニホールドの外側面下方の角隅部にテーパ面を形成し、前記テーパ面に平行に前記燃料噴射管の燃料入口側を延長させたものであるから、前記吸気マニホールドに対して所定のスペースを介在させながら、前記吸気マニホールドに近接させて前記コモンレールを支持できる。前記コモンレールに前記燃料噴射管の燃料入口側を簡単に着脱操作できるものでありながら、前記吸気マニホールドの外側面下方のテーパ面に対向させて、前記コモンレールや前記燃料噴射管の燃料入口側をコンパクトに設置できる。前記吸気マニホールドによって、前記コモンレールや前記燃料噴射管の燃料入口側を保護できる。

請求項４に記載の発明によれば、前記コモンレールに供給する燃料を濾過する燃料フィルタを備える構造であって、前記シリンダブロックの一側方に、前記コモンレールを挟んで、前記燃料フィルタを配置したものであるから、前記燃料フィルタによって前記コモンレールを衝突等から保護できる。例えば、前記燃料フィルタのフィルタケースの剛性よりも前記コモンレールの剛性が高い場合、衝突によって前記コモンレールよりも先に前記燃料フィルタが変形損傷する。その結果、衝突による前記コモンレールの変形損傷を低減できる。

請求項５に記載の発明によれば、前記シリンダヘッドが載置されたシリンダブロックの一側に、前記エンジンオイルを濾過するオイルフィルタを備える構造であって、クランク出力軸芯線方向のシリンダブロックの全幅の略中間に、前記コモンレール又は前記燃料フィルタを配置し、前記コモンレール又は前記燃料フィルタの直下に前記オイルフィルタを配置したものであるから、前記エンジンの一側方（同一方向）から、前記コモンレール、前記燃料フィルタ、前記オイルフィルタのメンテナンス作業を実行できる。例えば、エンジンルームに前記エンジンを内設させる場合、前記エンジンルームのメンテナンス窓を作業しやすい大きさに形成できるものでありながら、前記エンジンの防音性を向上できる形状や、冷却ファンの空冷機能を向上できる形状に、前記エンジンルームを簡単に構成できる。

ディーゼルエンジンの吸気マニホールド設置側の側面図である。 ディーゼルエンジンの外観斜視図である。 ディーゼルエンジンの平面図である。 コモンレールシステムの平面説明図である。 ディーゼルエンジンの上側部分の断面説明図である。 図５の部分拡大断面図である。 ディーゼルエンジンの燃料系統説明図である。

以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジンの吸気マニホールド設置側の側面図、図２はエンジンの外観斜視図、図３はエンジンの平面図、図４はコモンレールシステムの平面説明図、図５はコモンレールシステムの断面説明図、図６は同拡大断面図である。図１乃至図５を参照しながら、ディーゼルエンジンの全体構造について説明する。なお、以下の説明では、ディーゼルエンジンの吸気マニホールド設置側を単にディーゼルエンジンの右側と称し、同じくディーゼルエンジンの排気マニホールド設置側を単にディーゼルエンジンの左側と称する。

図１乃至図５を参照して、四気筒型のディーゼルエンジン７０の構造を説明する。図１乃至図５に示す如く、ディーゼルエンジン７０のシリンダヘッド７２の左側面に排気マニホールド７１が配置されている。シリンダヘッド７２の右側面には吸気マニホールド７３が配置されている。シリンダヘッド７２は、エンジン出力軸７４（クランク軸）とピストン（図示省略）が内蔵されたシリンダブロック７５に上載されている。シリンダブロック７５の前面と後面からエンジン出力軸７４の前端と後端を突出させている。シリンダブロック７５の前面側には冷却ファン７６が設けられている。エンジン出力軸７４の前端側からＶベルト７７を介して冷却ファン７６に回転力を伝達するように構成している。

図１、図２に示す如く、シリンダブロック７５の後面にフライホイールハウジング７８を固着している。フライホイールハウジング７８内にフライホイール７９を設ける。エンジン出力軸７４の後端側にフライホイール７９を軸支させている。図示しないバックホウ又はホィールローダ等の作業車両の駆動部に、フライホイール７９を介してディーゼルエンジン７０の動力を取り出すように構成している。

また、シリンダブロック７５の下面にはオイルパン８１が配置されている。シリンダブロック７５の左右側面とフライホイールハウジング７８の左右側面とには、機関脚取付部８２がそれぞれ設けられている。各機関脚取付部８２には、防振ゴムを有する機関脚体８３がボルト締結されている。ディーゼルエンジン７０は、各機関脚体８３を介して、エンジン支持シャーシ８４に防振支持される。

図１乃至図３に示すように、吸気マニホールド７３の入口側には、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）９１を介して図示しないエアクリーナが連結される。エアクリーナ８８にて除塵・浄化された外気は、ＥＧＲ装置９１を介して、吸気マニホールド７３に送られ、そして、ディーゼルエンジン７０の各気筒に供給される。

図１及び図２などに示すように、ＥＧＲ装置９１は、ディーゼルエンジン７０の再循環排気ガス（排気マニホールド７１からのＥＧＲガス）と新気（エアクリーナからの外部空気）とを混合させて吸気マニホールド７３に供給するＥＧＲ本体ケース（コレクタ）９２と、排気マニホールド７１にＥＧＲクーラ９４を介して接続する再循環排気ガス管９５と、再循環排気ガス管９５にＥＧＲ本体ケース９２を連通させるＥＧＲバルブ９６とを有する。

上記の構成により、エアクリーナ（図示省略）からＥＧＲ本体ケース９２内に外部空気を供給する一方、排気マニホールド７１からＥＧＲバルブ９６を介してＥＧＲ本体ケース９２内にＥＧＲガス（排気マニホールド７１から排出される排気ガスの一部）を供給する。エアクリーナ（図示省略）からの外部空気と、排気マニホールド７１からのＥＧＲガスとが、ＥＧＲ本体ケース９２内で混合された後、ＥＧＲ本体ケース９２内の混合ガスが吸気マニホールド７３に供給される。即ち、ディーゼルエンジン７０から排気マニホールド７１に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド７３からディーゼルエンジン７０に還流されることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度が下がり、ディーゼルエンジン７０からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減される。

図１乃至図３に示す如く、シリンダヘッド７２の右側面には、ターボ過給機１００が取付けられている。ターボ過給機１００は、タービンホィール（図示省略）を内蔵したタービンケース１０１と、ブロアホィール（図示省略）を内蔵したコンプレッサケース１０２とを有する。

タービンケース１０１の排気ガス取入れ管１０５に排気マニホールド７１が接続されている。タービンケース１０１の排気ガス排出管１０３には、マフラー１０６（又はディーゼルパティキュレートフィルタ等）を介してテールパイプ１０７が接続される。即ち、ディーゼルエンジン７０の各気筒から排気マニホールド７１に排出された排気ガスは、ターボ過給機１００等を経由して、テールパイプ１０７から外部に放出される。

一方、コンプレッサケース１０２の給気取入れ側に給気管１０４を介してエアクリーナ（図示省略）の給気排出側が接続される。コンプレッサケース１０２の給気排出側に過給管１０８を介して吸気マニホールド７３が接続される。即ち、エアクリーナによって除塵された外気は、コンプレッサケース１０２から過給管１０８を介してディーゼルエンジン７０の各気筒に供給される。

次に、図１乃至図７を参照して、コモンレールシステム１１７とディーゼルエンジン７０の燃料系統構造を説明する。図１、図４、図７に示す如く、ディーゼルエンジン７０に設けられた四気筒分の各インジェクタ１１５に、燃料ポンプ１１６とコモンレールシステム１１７とを介して、燃料タンク１１８が接続されている。各インジェクタ１１５は、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ１１９を有する。コモンレールシステム１１７は、円筒状のコモンレール１２０を有する。

図１、図４、図７に示す如く、燃料ポンプ１１６の吸入側には、燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料タンク１１８が接続される。燃料タンク１１８内の燃料が燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料ポンプ１１６に吸込まれる。一方、燃料ポンプ１１６の吐出側には、高圧管１２３を介してコモンレール１２０が接続される。円筒状のコモンレール１２０の長手方向の中間に高圧管コネクタ１２４を設け、高圧管コネクタ１２４に高圧管１２３の端部が高圧管コネクタナット１２５の螺着にて連結されている。

また、コモンレール１２０には、４本の燃料噴射管１２６を介して四気筒分の各インジェクタ１１５がそれぞれ接続されている。円筒状のコモンレール１２０の長手方向に四気筒分の燃料噴射管コネクタ１２７を設け、燃料噴射管コネクタ１２７に燃料噴射管１２６の端部が燃料噴射管コネクタナット１２８の螺着にて連結されている。

上記の構成により、燃料タンク１１８の燃料が燃料ポンプ１１６によってコモンレール１２０に圧送され、高圧の燃料がコモンレール１２０に蓄えられる。各燃料噴射バルブ１１９がそれぞれ開閉制御されることによって、コモンレール１２０内の高圧の燃料が各インジェクタ１１５からディーゼルエンジン７０の各気筒に噴射される。即ち、各燃料噴射バルブ１１９を電子制御することによって、各インジェクタ１１５から供給される燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）を高精度にコントロールできる。したがって、ディーゼルエンジン７０から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できる。ディーゼルエンジン７０の騒音振動を低減できる。

なお、燃料タンク１１８に燃料戻り管１２９を介して燃料ポンプ１１６を接続する。円筒状のコモンレール１２０の長手方向の端部に、コモンレール１２０内の燃料の圧力を制限する戻り管コネクタ１３０を介して、コモンレール戻り管１３１を接続する。即ち、燃料ポンプ１１６の余剰燃料とコモンレール１２０の余剰燃料が、燃料戻り管１２９とコモンレール戻り管１３１を介して、燃料タンク１１８に回収される。

さらに、図１、図５、図６に示す如く、エンジンブロック７５の一側方に設けた冷却水ハウジング１３２に締結台１３３を一体的に形成する。また、コモンレール１２０に締結ボス１３４を一体的に形成する。レール取付ボルト１３５によって締結台１３３に締結ボス１３４が固着されている。エンジンブロック７５の一側方に冷却水ハウジング１３２を介してコモンレール１２０が着脱可能に締結されている。即ち、エンジンブロック７５の一側方にコモンレール１２０が設けられている。吸気マニホールド７３に近接させてコモンレール１２０が配置されている。

図１、図５、図６に示す如く、吸気マニホールド７３の斜め下方にコモンレール１２０を並設している。コモンレール１２０の上面側に配置された燃料噴射管コネクタ１２７が斜め上方外向きになる姿勢に、コモンレール１２０を傾倒させるように構成している。したがって、吸気マニホールド７３によってコモンレール１２０の上面側の一部がカバーされるから、ディーゼルエンジン７０等の組立分解作業中に、コモンレール１２０に向けて上方から工具等を落としても、吸気マニホールド７３によってコモンレール１２０の衝突等による損傷を低減できる。また、燃料噴射管コネクタ１２７に燃料噴射管１２６を接続させる燃料噴射管コネクタナット１２８の螺着操作等が簡単に実行できる。燃料噴射管１２６の配管等の組立分解作業性を向上できる。

図５、図６に示す如く、コモンレール１２０から、その斜め上方の吸気マニホールド７３の外側方に向けて、燃料噴射管コネクタ１２７に連通させる燃料噴射管１２６の燃料入口側を延長させている。換言すると、垂直線に対して、吸気マニホールド７３の外側方に向けて、燃料噴射管１２６の燃料入口側を所定角度Ａだけ傾倒させるように構成している。したがって、コモンレール１２０から斜め上方に向けて、燃料噴射管１２６の燃料入口側を延長できる。コモンレール１２０から上方のインジェクタ１１５に向けて、従来構造よりも大きな折曲げ角度で、燃料噴射管１２６の燃料入口側を延長できる。燃料噴射管１２６の振動等によって吸気マニホールド７３に燃料噴射管１２６の燃料入口側が接触しないように、吸気マニホールド７３に対して、燃料噴射管１２６の燃料入口側を充分に離反できる。

例えば、吸気マニホールド７３の直下にコモンレール１２０を設ける従来構造では、コモンレール１２０から横向きに燃料噴射管１２６の燃料入口側を延長させ、吸気マニホールド７３に対して燃料噴射管１２６の燃料入口側を離反させる必要があった。即ち、従来構造に比べ、インジェクタ１１５とコモンレール１２０を連通接続するための燃料噴射管１２６の配管長さが短縮できる。燃料噴射管１２６の燃料入口側の折曲げ角度が従来構造よりも大きくなることによって、インジェクタ１１５に供給する燃料の配管抵抗を低減できて、ディーゼルエンジン７０の性能を向上できる。

図５、図６に示す如く、吸気マニホールド７３の外側面下方の角隅部にテーパ面７３ａを形成する。即ち、テーパ面７３ａは、四角箱型の吸気マニホールド７３の外側面下方の角隅部を切除した切断面の形状に形成されている。テーパ面７３ａに平行に燃料噴射管１２６の燃料入口側を延長させている。テーパ面７３ａに対向して配置される燃料噴射管１２６又は燃料噴射管コネクタ１２７又は燃料噴射管コネクタナット１２８と、テーパ面７３ａとを所定間隔Ｂ以上に離間させながら、吸気マニホールド７３に近接させて、吸気マニホールド７３の斜め下方にコモンレール１２０が組付けられる。

即ち、吸気マニホールド７３に対して所定のスペース（所定間隔Ｂ）を介在させながら、吸気マニホールド７３に近接させてコモンレール１２０を支持できる。前記スペース（所定間隔Ｂ）の形成によって、スパナの取扱い等が簡単になり、燃料噴射管コネクタナット１２８の螺着操作等が簡単に実行できるから、コモンレール１２０に燃料噴射管１２６の燃料入口側を簡単に着脱操作できる。また、吸気マニホールド７３の外側面下方のテーパ面７３ａに対向した位置に、コモンレール１２０又は燃料噴射管１２６の燃料入口側等をコンパクトに設置できる。吸気マニホールド７３によって、コモンレール１２０又は燃料噴射管１２６の燃料入口側等を簡単に保護できる。

図１、図５、図６に示す如く、コモンレール１２０に供給する燃料を濾過する燃料フィルタ１２１を備える構造であって、シリンダブロック７５の一側方に、コモンレール１２０を挟んで、燃料フィルタ１２１を配置している。したがって、ディーゼルエンジン７０の側方から障害物が衝突しても、コモンレール１２０よりも先に燃料フィルタ１２１に障害物が当接するから、燃料フィルタ１２１によってコモンレール１２０を衝突等から保護できる。例えば、燃料フィルタ１２１のフィルタケースの剛性よりもコモンレール１２０の剛性が高くなるように構成されているから、障害物の衝突によってコモンレール１２０よりも先に燃料フィルタ１２１が変形損傷する。その結果、障害物の衝突によるコモンレール１２０の変形損傷を低減できる。

図１、図５、図６に示す如く、シリンダヘッド７２が載置されたシリンダブロック７５の一側に、ディーゼルエンジン７０のエンジンオイルを濾過するオイルフィルタ１４０を備えている。オイルフィルタ１４０は、クランク型エンジン出力軸７４の軸芯線方向のシリンダブロック７５の全幅の略中間に配置されている。また、クランク型エンジン出力軸７４の軸芯線方向のシリンダブロック７５の全幅の略中間に、コモンレール１２０又は燃料フィルタ１２１が配置されている。即ち、コモンレール１２０又は燃料フィルタ１２１の略直下にオイルフィルタ１４０が配置される。

したがって、ディーゼルエンジン７０の左側方（同一方向）から、コモンレール１２０、燃料フィルタ１２１、オイルフィルタ１４０のメンテナンス作業を実行できる。例えば、エンジンルーム（図示省略）にディーゼルエンジン７０を内設させる場合、前記エンジンルームのメンテナンス窓（図示省略）を作業しやすい大きさに形成できるものでありながら、ディーゼルエンジン７０の防音性を向上できる形状や、冷却ファン７６の空冷機能を向上できる形状に、前記エンジンルームを簡単に構成できる。

７０ディーゼルエンジン
７２シリンダヘッド
７３吸気マニホールド
７３ａテーパ面
７４エンジン出力軸７４
７５シリンダブロック
１１５インジェクタ
１２０コモンレール
１２１燃料フィルタ
１２６燃料噴射管
１２７燃料噴射管コネクタ
１４０オイルフィルタ

Claims (5)

1. エンジンブロックの一側方にコモンレールを設け、吸気マニホールドに近接させて前記コモンレールを配置してなるエンジン装置において、
   前記吸気マニホールドの斜め下方に前記コモンレールを並設し、前記コモンレールの上面側に配置された燃料噴射管コネクタが斜め上方外向きになる姿勢に、前記コモンレールを傾倒させるように構成したことを特徴とするエンジン装置。
2. 前記コモンレールから、その斜め上方の前記吸気マニホールドの外側方に向けて、前記燃料噴射管コネクタに連通させる前記燃料噴射管の燃料入口側を延長させたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
3. 前記吸気マニホールドの外側面下方の角隅部にテーパ面を形成し、前記テーパ面に平行に前記燃料噴射管の燃料入口側を延長させたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
4. 前記コモンレールに供給する燃料を濾過する燃料フィルタを備える構造であって、前記シリンダブロックの一側方に、前記コモンレールを挟んで、前記燃料フィルタを配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン装置。
5. 前記シリンダヘッドが載置されたシリンダブロックの一側に、前記エンジンオイルを濾過するオイルフィルタを備える構造であって、クランク出力軸芯線方向のシリンダブロックの全幅の略中間に、前記コモンレール又は前記燃料フィルタを配置し、前記コモンレール又は前記燃料フィルタの直下に前記オイルフィルタを配置したことを特徴とする請求項４に記載のエンジン装置。

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