JP2023144139A - エンジン装置 - Google Patents

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宏明 長縄
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Abstract

【課題】エンジン装置の一側部でコモンレールの配置領域が占める面積を小さくする。【解決手段】エンジン装置は、コモンレールと、燃料供給ポンプと、を備える。エンジン装置の前後一側部に、クランク軸と一体回転するフライホイールを収容するフライホイールハウジングが配置される。コモンレールの一端部が、フライホイールハウジングの上方に配置される。コモンレールの端部と燃料供給ポンプとが、余剰燃料戻り管に接続されている。【選択図】図21

Description

本願発明は、エンジン装置に関し、特に、クランク軸を回転自在に軸支するシリンダブロックのクランク軸心に沿った一側部に取り付けられるコモンレールを備えたエンジン装置に関するものである。
近年、ディーゼルエンジンでは低燃費への要求が高まったことによる噴射圧力の高圧化などにより、コモンレールが使用されるようになってきた(例えば特許文献1を参照)。コモンレールはシリンダブロックに取り付けられることが多く、燃料タンクから供給された燃料を高圧で蓄える。
特開2008-297989号公報
本願発明は、エンジン装置の一側部でコモンレールの配置領域が占める面積を小さくすることを目的とするものである。
本願発明にかかるエンジン装置は、コモンレールと、燃料供給ポンプと、を備えたエンジン装置において、前記エンジン装置の前後一側部に、クランク軸と一体回転するフライホイールを収容するフライホイールハウジングが配置され、前記コモンレールの一端部が、前記フライホイールハウジングの上方に配置され、前記コモンレールの端部と前記燃料供給ポンプとが、余剰燃料戻り管に接続されている。
本願発明によれば、エンジン装置の一側部でコモンレールの配置領域が占める面積を小さくすることができる。
エンジンの正面図である。 エンジンの背面図である。 エンジンの左側面図である。 エンジンの右側面図である。 エンジンの平面図である。 エンジンの底面図である。 エンジンを斜め前方から見た斜視図である。 エンジンを斜め後方から見た斜視図である。 シリンダブロック及びフライホイールハウジングを示す平面図である。 シリンダブロック及びフライホイールハウジングを示す左側面図である。 シリンダブロック及びフライホイールハウジングを示す右側面図である。 ギヤトレインを示す正面図である。 図9のA-A位置での断面図である。 図9のB-B位置での断面図である。 フライホイールハウジングの内部を示す斜視図である。 燃料供給ポンプの取付位置を示す斜視図である。 エンジンの燃料系統説明図である。 ハーネスを示す右側面図である。 コモンレール周辺を示す正面図である。 コモンレール周辺を示す右側面図である。 コモンレール周辺を示す平面図である。 燃料噴射管を示す斜視図である。 オイルパン及びシリンダブロックを一部切り欠いてコモンレールのコネクタを示す底面図である。
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。まず、図1~図8を参照しながら、ディーゼルエンジンからなるエンジン(エンジン装置)1の全体構造について説明する。なお、以下の説明では、クランク軸5と平行な両側部(クランク軸5を挟んで両側の側部)を左右、フライホイールハウジング7設置側を前側、冷却ファン9設置側を後側と称して、これらを便宜的に、エンジン1における四方及び上下の位置関係の基準としている。
図1~図8に示す如く、エンジン1におけるクランク軸5と平行な一側部に吸気マニホールド3を、他側部に排気マニホールド4を配置している。実施形態では、シリンダヘッド2の右側面に吸気マニホールド3がシリンダヘッド2と一体に成形されており、シリンダヘッド2の左側面に排気マニホールド4が設置されている。シリンダヘッド2は、クランク軸5とピストン(図示省略)が内蔵されたシリンダブロック6上に搭載されている。シリンダブロック6はクランク軸5を回転自在に軸支する。
シリンダブロック6の前後両側面から、クランク軸5の前後先端側を突出させている。エンジン1におけるクランク軸5と交差する一側部(実施形態ではシリンダブロック6の前側面側)に、フライホイールハウジング7が固設されている。フライホイールハウジング7内にフライホイール8が配置されている。フライホイール8はクランク軸5の前端側に軸支されていて、クランク軸5と一体的に回転するように構成されている。作業機械(例えば油圧ショベルやフォークリフト等)の作動部に、フライホイール8を介してエンジン1の動力を取り出すように構成されている。エンジン1におけるクランク軸5と交差する他側部(実施形態ではシリンダブロック6の後側面側)に、冷却ファン9が設けられている。クランク軸5の後端側からVベルト10を介して冷却ファン9に回転力を伝達するように構成されている。
シリンダブロック6の下面にはオイルパン11を配置する。オイルパン11内には潤滑油が貯留されている。オイルパン11内の潤滑油は、シリンダブロック6のフライホイールハウジング7との連結部分であってシリンダブロック6の右側面側に配置されたオイルポンプ12(図11参照)にて吸引され、シリンダブロック6の右側面に配置されたオイルクーラ13並びにオイルフィルタ14を介して、エンジン1の各潤滑部に供給される。各潤滑部に供給された潤滑油は、その後オイルパン11に戻される。オイルポンプ12はクランク軸5の回転にて駆動するように構成されている。
シリンダブロック6のフライホイールハウジング7との連結部分に、燃料を供給するための燃料供給ポンプ15が取り付けられ、燃料供給ポンプ15がEGR装置24下方に配置される。コモンレール16が、シリンダヘッド2の吸気マニホールド3下側でシリンダブロック6側面に固定されており、燃料供給ポンプ15上方に配置されている。ヘッドカバー18で覆われているシリンダヘッド2上面部に、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブを有する4気筒分の各インジェクタ17(図17参照)が設けられている。
各インジェクタ17が、燃料供給ポンプ15及び円筒状のコモンレール16を介して、作業車両に搭載される燃料タンク118(図17参照)が接続されている。燃料タンクの燃料が燃料供給ポンプ15からコモンレール16に圧送され、高圧の燃料がコモンレール16に蓄えられる。各インジェクタ17の燃料噴射バルブ119(図17参照)をそれぞれ開閉制御することによって、コモンレール16内の高圧の燃料が各インジェクタ17からエンジン1の各気筒に噴射される。
シリンダヘッド2上面部に設ける吸気弁及び排気弁(図示省略)などを覆うヘッドカバー18上面に、エンジン1の燃焼室などからシリンダヘッド2上面側に漏れ出たブローバイガスを取入れるブローバイガス還元装置19が設けられている。ブローバイガス還元装置19のブローバイガス出口が、還元ホース68を介して、二段過給機30の吸気部に連通される。ブローバイガス還元装置19内にて潤滑油成分が除去されたブローバイガスは、二段過給機30を介して、吸気マニホールド3に還元される。
フライホイールハウジング7にエンジン始動用のスタータ20が取り付けられ、スタータ20が排気マニホールド4下方に配置される。スタータ20は、シリンダブロック6とフライホイールハウジング7との連結部下方となる位置で、フライホイールハウジング7に取り付けられる。
シリンダブロック6の後面左寄りの部位には、冷却水循環用の冷却水ポンプ21が冷却ファン9の下方に配置されている。クランク軸5の回転にて、冷却ファン駆動用Vベルト10を介して、冷却ファン9と共に冷却水ポンプ21が駆動される。作業車両に搭載されるラジエータ(図示省略)内の冷却水が、冷却水ポンプ21の駆動にて、冷却水ポンプ21に供給される。そして、シリンダヘッド2及びシリンダブロック6に冷却水が供給され、エンジン1を冷却する。
排気マニホールド4下方に配置されるとともにラジエータの冷却水出口と連通される冷却水入口管22が、シリンダブロック6の左側面であって冷却水ポンプ21と同一高さ位置に固設されている。一方、ラジエータの冷却水入口と連通される冷却水出口管23が、シリンダヘッド2の後部に固設されている。シリンダヘッド2は、吸気マニホールド3後方に突設させた冷却水排水部35を有しており、当該冷却水排水部35上面に冷却水出口管23が設置される。
吸気マニホールド3の入口側は、後述するEGR装置24(排気ガス再循環装置)のコレクタ25を介してエアクリーナ(図示省略)に連結されている。エアクリーナに吸い込まれた新気(外部空気)は、当該エアクリーナにて除塵・浄化されたのち、コレクタ25を介して吸気マニホールド3に送られ、そして、エンジン1の各気筒に供給される。実施形態では、EGR装置24のコレクタ25が、シリンダヘッド2と一体成形されてシリンダヘッド2の右側面を構成している吸気マニホールド3の右側方に連結している。すなわち、シリンダヘッド2の右側面に設けられる吸気マニホールド3の入口開口部に、EGR装置24のコレクタ25の出口開口部が連結されている。なお、本実施形態では、後述するように、EGR装置24のコレクタ25は、インタークーラ(図示省略)及び二段過給機30を介して、エアクリーナに連結している。
EGR装置24は、エンジン1の再循環排気ガス(排気マニホールド4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3に供給する中継管路としてのコレクタ25と、エアクリーナにコレクタ25を連通させる吸気スロットル部材26と、排気マニホールド4にEGRクーラ27を介して接続する還流管路の一部となる再循環排気ガス管28と、再循環排気ガス管28にコレクタ25を連通させるEGRバルブ部材29とを有している。
EGR装置24は、シリンダヘッド2における吸気マニホールド3の右側方に配置されている。すなわち、EGR装置24は、シリンダヘッド2の右側面に固定され、シリンダヘッド2内の吸気マニホールド3と連通されている。EGR装置24は、コレクタ25がシリンダヘッド2右側面の吸気マニホールド3に連結するとともに、再循環排気ガス管28のEGRガス入口がシリンダヘッド2右側面の吸気マニホールド3前方部分と連結して固定される。また、コレクタ25の前後それぞれにEGRバルブ部材29及び吸気スロットル部材26が連結され、EGRバルブ部材29の後端に再循環排気ガス管28のEGRガス出口が連結される。
EGRクーラ27は、シリンダヘッド2の前側面に固定されており、シリンダヘッド2内を流れる冷却水とEGRガスがEGRクーラ27に流出入し、EGRクーラ27においてEGRガスが冷却される。シリンダヘッド2の前側面は、その左右位置にEGRクーラ27を連結するEGRクーラ連結台座33,34を突設し、連結台座33,34にEGRクーラ27が連結されている。すなわち、EGRクーラ27は、EGRクーラ27後端面とシリンダヘッド2の前側面とが離間するようにして、フライホイールハウジング7上方位置であってシリンダヘッド2前方位置に配置されている。
排気マニホールド4の側方(実施形態では左側方)に、二段過給機30が配置されている。二段過給機30は、高圧過給機51と低圧過給機52とを備える。高圧過給機51が、タービンホイール(図示省略)を内蔵した高圧タービン53とブロアホイール(図示省略)を内蔵した高圧コンプレッサ54とを有するとともに、低圧過給機52が、タービンホイール(図示省略)を内蔵した低圧タービン55とブロアホイール(図示省略)を内蔵した低圧コンプレッサ56とを有する。
排気マニホールド4に高圧タービン53の排気ガス入口57を連結させ、高圧タービン53の排気ガス出口58に高圧排気ガス管59を介して低圧タービン55の排気ガス入口60を連結させ、低圧タービン55の排気ガス出口61に排気ガス排出管(図示省略)の排気ガス取入れ側端部を連結させている。一方、低圧コンプレッサ56の新気取入れ口(新気入口)63に給気管62を介してエアクリーナ(図示省略)の新気供給側(新気出口側)を接続し、低圧コンプレッサ56の新気供給口(新気出口)64に低圧新気通路管65を介して高圧コンプレッサ54の新気取入れ口66を連結させ、高圧コンプレッサ54の新気供給口67に高圧新気通路管(図示省略)を介してインタークーラ(図示省略)の新気取り込み側を接続させる。
高圧過給機51が排気マニホールド4の排気ガス出口58に連結して、排気マニホールド4の左側方に固定される一方、低圧過給機52が高圧排気ガス管59及び低圧新気通路管65を介して高圧過給機51と連結して、排気マニホールド4の上方に固定される。すなわち、小径となる高圧過給機51と排気マニホールド4とが、大径となる低圧過給機52下方で左右に並設されることで、二段過給機30が排気マニホールド4の左側面及び上面を囲うように配置される。すなわち、排気マニホールド4と二段過給機30とが、背面視(正面視)で矩形状に配置されるようにして、シリンダヘッド2左側面にコンパクトに固定されている。
次に、図9~図13を参照しながらシリンダブロック6の構成について説明する。シリンダブロック6には、クランク軸5のクランク軸心300方向に沿った左側面301及び右側面302における前側面303側の端部に、フライホイールハウジング7が複数のボルトにより固設される左側ハウジングブラケット部304及び右側ハウジングブラケット部305(突出部)が成形されている。左側面301の側壁と左側ハウジングブラケット部304の間に、上方側(トップデッキ部側)か下方側(オイルパンレール部側)に向かって順に、左側第1補強リブ306、左側第2補強リブ307、左側第3補強リブ308、左側第4補強リブ309が成形されている。また、右側面302の側壁と右側ハウジングブラケット部305の間に、上方側から下方側に向かって順に、右側第1補強リブ310、右側第2補強リブ311が成形されている。ハウジングブラケット部304,305及び補強リブ306~311はシリンダブロック6に一体成形されたものである。
補強リブ306~311は、それぞれ、クランク軸心300方向に沿って延設されるとともに、平面視でハウジングブラケット部304,305が広い略三角形状を有する。また、左側の補強リブ307,308,309及び右側第2補強リブ311は、略三角形状部分からシリンダブロック6の後側面312側に延設された直線状部分307a,308a,309a,311aを有する(図7及び図8も参照)。補強リブ306,307,308はシリンダブロック6のシリンダ部に配置されている。補強リブ309,310,311はシリンダブロック6のスカート部に配置されている。
左側面301及び右側面302には、エンジン1と車体を連結するエンジンマウントを取り付けるためのマウント取付座317がそれぞれ前後方向に2つずつオイルパンレール部寄りの部位に突設されている。左側第4補強リブ309は左側面301に突設された2つのマウント取付座317に連結されている。右側第2補強リブ311は右側面302に突設された2つのマウント取付座317に連結されている。なお、図17に示すように、シリンダブロック6の後側面312に、クランクケース部の内部がエンジン1の外部に露出しないようにクランク軸5の周囲を覆うクランクケース部カバー部材326がボルトにより固着されている。クランクケース部カバー部材326の下面にはオイルパン11がボルト締結される。
シリンダブロック6に一体成形されたハウジングブラケット部304,305及び補強リブ306~311は、シリンダブロック6の剛性、特にシリンダブロック6の前側面303近傍の剛性及び強度を向上させており、ひいてはエンジン1の振動騒音を低減できる。さらに、ハウジングブラケット部304,305及び補強リブ306~311はシリンダブロック6の表面積を増加させているので、シリンダブロック6の冷却効率、ひいてはエンジン1の冷却効率を高めることができる。
また、シリンダブロック6の左側面301における後側面312寄りの部位に、冷却水ポンプ21(図2等参照)が取り付けられる冷却水ポンプ取付部319と、冷却水入口管22(図3等参照)が取り付けられる入口管取付座320が突設されている。冷却水ポンプ取付部319及び入口管取付座320はシリンダブロック6に一体成形されている。また、入口管取付座320の後側面312側の部位は冷却水ポンプ取付部319に連結されている。冷却水ポンプ取付部319及び入口管取付座320は、クランク軸5から離れる方向に突設されており、シリンダブロック6の剛性、強度及び冷却効率を向上できる。
シリンダブロック6の内部に、カム軸313を収容するカム軸ケース部314(図13参照)が形成されている。詳細は省略するが、シリンダブロック6の前側面303には、クランク軸5に固定されたクランクギヤ331と、カム軸313に固定されたカムギヤ332が配置され、クランクギヤ331に連動してカムギヤ332及びカム軸313を回転させ、カム軸313に関連させた動弁機構(図示省略)を駆動させることによって、エンジン1の吸気弁や排気弁(図示省略)が開閉作動するように構成されている。この実施形態のエンジン1は、いわゆるオーバーヘッドバルブの動弁系を有する。
カム軸ケース部314は、シリンダブロック6のシリンダ部における左側面301寄りの位置に配置されている。カム軸313及びカム軸ケース部314はクランク軸心300方向に沿って配置されている。また、シリンダブロック6の左側面301に成形された左側第2補強リブ307及び左側第3補強リブ308の略三角形状部分及び直線状部分307a,308aは、側方視でカム軸ケース部314の配置位置に近設配置され、より具体的にはカム軸ケース部314の配置位置と重なる位置に配置されている。
この実施形態は、左側第2補強リブ307及び左側第3補強リブ308によってカム軸ケース部314周辺の剛性が向上されているので、カム軸ケース部314の歪みを防止できる。これにより、カム軸ケース部314の歪みに起因するカム軸313の回転抵抗や回転摩擦の変動を防止でき、カム軸313を適切に回転させて吸気弁や排気弁(図示省略)の適切な開閉作動を行える。
また、シリンダブロック6内に形成される潤滑油通路のうち一部の潤滑油通路、ここでは潤滑油吸入通路315と潤滑油供給通路316がシリンダブロック6のスカート部における右側面302寄りの位置に配置されている。潤滑油供給通路316はシリンダブロック6のスカート部においてシリンダ部寄りの位置に配置されている。潤滑油吸入通路315は潤滑油供給通路316に対してオイルパンレール部寄りの位置に配置されている。
潤滑油吸入通路315の一端はシリンダブロック6のオイルパンレール部下面(オイルパン11に対向する面)に開口され、オイルパン11内に配置される潤滑油吸入管(図示省略)に接続される。潤滑油吸入通路315の他端はシリンダブロック6の前側面303に開口され、前側面303に固設されるオイルポンプ12(図11参照)の吸入口に接続される。潤滑油供給通路316の一端はシリンダブロック6の前側面303に潤滑油吸入通路315の開口とは異なる位置で開口され、オイルポンプ12の吐出口に接続される。潤滑油供給通路316の他端はシリンダブロック6の右側面302に突設されたオイルクーラブラケット取付座318に開口され、オイルクーラブラケット取付座318に配置されるオイルクーラ13(図4等参照)の吸入口に接続される。なお、シリンダブロック6内には潤滑油吸入通路315と潤滑油供給通路316以外にも潤滑油通路が形成されている。
シリンダブロック6の右側面302において、右側第1補強リブ310は、側方視で潤滑油供給通路316の配置位置に近設配置され、より具体的には側方視で潤滑油供給通路316の配置位置と重なって配置されている。また、右側第2補強リブ311は、側方視で潤滑油吸入通路315の配置位置に近設配置されている。補強リブ310,311及び通路315,316はそれぞれクランク軸心300方向に沿って延設されている。
この実施形態は、右側ハウジングブラケット部305、右側第1補強リブ310及び右側第2補強リブ311により、潤滑油吸入通路315、オイルポンプ12及び潤滑油供給通路316の近傍の冷却効率を高めることができる。特に、側方視で潤滑油供給通路316に重なる位置に配置された右側第1補強リブ310は、潤滑油供給通路316近傍の熱を効率的に外部へ放散する。これにより、オイルクーラ13に流入する潤滑油温度を低減でき、オイルクーラ13で必要とされる熱交換量を低減できる。
次に、図10~図16を参照しながら、エンジン1のギヤトレイン構造について説明する。シリンダブロック6の前側面303とハウジングブラケット部304,305とフライホイールハウジング7で囲まれる空間内にギヤケース330が形成されている。図12及び図14に示すように、クランク軸5及びカム軸313の各前先端部は、それぞれシリンダブロック6の前側面303から突出して配置されている。クランク軸5の前先端部にクランクギヤ331が固着されている。カム軸313の前先端部にカムギヤ332が固着されている。カムギヤ332におけるフライホイールハウジング7側の側面には、ドーナツ盤状のカム軸用パルサ339が、カムギヤ332と一体回転するようにボルト締結されている。
図12、図13及び図16に示すように、シリンダブロック6の右側ハウジングブラケット部305に設けられた燃料供給ポンプ15は、クランク軸5の回転軸心と平行状に延びる回転軸としての燃料供給ポンプ軸333を備えている。燃料供給ポンプ軸333の前端側は、右側ハウジングブラケット部305の前側面305aから突出して配置されている。燃料供給ポンプ軸333の前先端部に燃料供給ポンプギヤ334が固着されている。図13に示すように、シリンダブロック6の右側ハウジングブラケット部305は、右側第1補強リブ310よりも上方側の部位に燃料供給ポンプ15を配置するための燃料供給ポンプ取付座323を有する。燃料供給ポンプ取付座323には、燃料供給ポンプギヤ334を通過可能な大きさの燃料供給ポンプ軸挿入孔324が形成されている。
図11及び図12に示すように、燃料供給ポンプギヤ334の下方側で右側ハウジングブラケット部305の前側面305aに配置されるオイルポンプ12は、クランク軸5の回転軸心と平行状に延びる回転軸としてのオイルポンプ軸335を備えている。オイルポンプ軸335の前先端部にオイルポンプギヤ336が固着されている。
シリンダブロック6の前側面303のうちクランク軸5、カム軸313、燃料供給ポンプ軸333及びオイルポンプ軸335で囲まれた部位には、クランク軸5の回転軸心と平行状に延びるアイドル軸337が設けられている。アイドル軸337はシリンダブロック6の前側面303に固定されている。アイドル軸337には、アイドルギヤ338が回転可能に軸支されている。
アイドルギヤ338は、クランクギヤ331、カムギヤ332、燃料供給ポンプギヤ334及びオイルポンプギヤ336の4つに噛み合っている。クランク軸5の回転動力は、クランクギヤ331からアイドルギヤ338を介してカムギヤ332、燃料供給ポンプギヤ334及びオイルポンプギヤ336の3つに伝達される。このため、カム軸313、燃料供給ポンプ軸333及びオイルポンプ軸335は、クランク軸5に連動して回転することになる。実施形態では、クランク軸5の2回転に対してカム軸313が1回転し、クランク軸5の1回転に対して燃料供給ポンプ軸333及びオイルポンプ軸335が1回転するように、各ギヤ331,332,334,336,338間のギヤ比が設定されている。
この場合、クランク軸5と共に回転するクランクギヤ331に連動してカムギヤ332及びカム軸313を回転させ、カム軸313に関連して設けられた動弁機構(図示省略)を駆動させることによって、シリンダヘッド2内に設けられた吸気弁や排気弁(図示省略)が開閉作動するように構成されている。また、クランクギヤ331に連動して燃料供給ポンプギヤ334及び燃料供給ポンプ軸333を回転させ、燃料供給ポンプ15を駆動させることによって、燃料タンク118の燃料をコモンレール16に圧送して、高圧の燃料をコモンレール16に蓄えるように構成されている。また、クランクギヤ331に連動してオイルポンプギヤ336及びオイルポンプ軸335を回転させ、オイルポンプ12を駆動させることによって、オイルパン11内の潤滑油を潤滑油吸入通路315、潤滑油供給通路316、オイルクーラ13及びオイルフィルタ14等を含む潤滑系回路(詳細は省略)を介して各摺動部品等に供給するように構成されている。
図16に示すように、クランク軸5の回転に連動して作動する補機としての燃料供給ポンプ15は右側ハウジングブラケット部305の燃料供給ポンプ取付座323にボルトにより固着されている。燃料供給ポンプ取付座323に右側第1補強リブ310が近接配置されている。また、燃料供給ポンプ15の直下に右側第1補強リブ310が配置され、右側第1補強リブ310の直下に右側第2補強リブ311が配置されている。補強リブ310,311は、燃料供給ポンプ取付座323の剛性を向上させるとともに、燃料供給ポンプ15への下方側からの泥水や跳石などの異物の接触を防止して、燃料供給ポンプ15を保護することができる。
次に、図10~図12、図14及び図15を参照しながら、ギヤトレインを収容するギヤケース330について説明する。シリンダブロック6及び左右のハウジングブラケット部304,305の前側面303,304a,305aを含む領域の周縁に沿って、前側面303,304a,305aの周縁部にフライホイールハウジング7と接合されるブロック側凸条部321が立設されている。ブロック側凸条部321は、シリンダブロック6の左右のオイルパンレール部の間の部分に切欠き部321aが形成されている。側方視でブロック側凸条部321の端面と前側面303,304a,305aの間の空間はブロック側ギヤケース部322を形成する。
図14及び図15に示すように、例えば鋳鉄製のフライホイールハウジング7はフライホイール8を収容するフライホイール収容部401を有する。フライホイール収容部401は、フライホイール8の外周側を覆う略円筒形状の周囲壁面部402と後側面側(シリンダブロック6側の面)を覆う後側壁面部403が連結されてなる有底円筒形状を有し、周囲壁面部402及び後側壁面部403で囲まれる空間にフライホイール8を収容する。周囲壁面部402は後側壁面部403側ほど半径が小さくなる略円錐台状に形成されている。後側壁面部403の中央部に、クランク軸5が挿入されるクランク軸挿入孔404が形成されている。
後側壁面部403に、シリンダブロック6のブロック側凸条部321の形状に応じた環状のハウジング側凸条部405がクランク軸挿入孔404配置位置を囲うようにして連結されている。ハウジング側凸条部405の中央部はクランク軸挿入孔404に対して上方側へずれた位置に配置されている。ハウジング側凸条部405の下方部位は左右方向に延設されるとともにクランク軸挿入孔404に近設して後側壁面部403に連結される。
また、ハウジング側凸条部405の上方部位及び左右部位は後側壁面部403の外側に配置されている。後側壁面部403の外側に位置するハウジング側凸条部405の前側部位と周囲壁面部402の前側部位は外壁部406で連結される。外壁部406は、クランク軸5から離れる方向に凸状の湾曲傾斜形状を有している。フライホイールハウジング7において、フライホイール収容部401の下方部位はハウジング側凸条部405に対してクランク軸5から離れる方向へ突出配置されている。
側方視で後側壁面部403とハウジング側凸条部405の端面の間の空間はハウジング側ギヤケース部407を形成する。ハウジング側ギヤケース部407と前述のブロック側ギヤケース部322によりギヤケース330が形成される。
フライホイールハウジング7の内部で、フライホイール収容部401の周囲壁面部402の外壁と外壁部406の内壁の間に肉抜き空間408が形成されている。肉抜き空間408内に、周囲壁面部402と外壁部406を連結する複数のリブ409が配置されている。また、フライホイールハウジング7には、ハウジング側凸条部405の外側で周囲壁面部402及びハウジング側凸条部405に連結され、ハウジング側凸条部405と面一なスタータ取付座410を有するスタータ取付部411が形成されている。スタータ取付部411には、周囲壁面部402の内壁とスタータ取付座410の間を貫通する貫通孔412が形成されている。フライホイールハウジング7は、シリンダブロック6のブロック側凸条部321の13箇所のボルト孔351及び前側面303の2箇所のハウジング用ボルトボス部352の各ボルト孔353でシリンダブロック6の前側面303側にボルト締結される。
図10、図12及び図13に示すように、シリンダブロック6の左側ハウジングブラケット部304は、その周縁部がフライホイールハウジング7の周縁部に対して凹状に形成されたブラケット凹状部325を有する。シリンダブロック6にフライホイールハウジング7が固設された状態でブラケット凹状部325の下方に露出するフライホイールハウジング7のスタータ取付座410に、スタータ20が配置される。図14に示すように、フライホイール8の外周側には、スタータ20用の環状のリングギヤ501と、クランク軸用パルサ502がフライホイール8の厚み方向に沿って互いに逆側から嵌め込み固定されている。スタータ20は、貫通孔412内に配置されるとともにリングギヤ501に離脱可能に噛み合うピニオンギヤ503(図12参照)を有している。
スタータ取付座410の周辺において、左側ハウジングブラケット部304の前側面304aの周縁部に立設されたブロック側凸条部321(図12及び図14参照)に鋳鉄製のフライホイールハウジング7がボルト締結されている。さらに、シリンダブロック6では、スタータ取付座410に近接される左側ハウジングブラケット部304のブラケット凹状部325の近傍に、左側ハウジングブラケット部304と左側面301を連結する左側第4補強リブ309が配置されている。これにより、スタータ取付座410周辺の剛性が向上されている。また、左側ハウジングブラケット部304のブラケット凹状部325及び前側面303でブラケット凹状部325に連続してスタータ取付座410近傍に設けられたブロック側凸条部321(図12参照)も、スタータ取付座410周辺の剛性を向上している。
この実施形態では、左側第4補強リブ309等による剛性の高い部位にスタータ20を取付け可能になるので、スタータ取付座410や左側ハウジングブラケット部304の歪みによるスタータ20の位置ずれや変形を防止でき、スタータ20の故障や、スタータ20のピニオンギヤ503とフライホイール8のリングギヤ501の噛み合わせ不良を防止できる。
次に、図17を参照して、コモンレールシステム117とエンジン1の燃料系統構造を説明する。図17に示す如く、エンジン1に設けられた四気筒分の各インジェクタ17に、燃料供給ポンプ15とコモンレールシステム117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17は電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ119をそれぞれ有する。コモンレールシステム117は円筒状のコモンレール16を有する。コモンレール16は、シリンダブロック6の右側面302に設けられ、吸気マニホールド3に近接させて配置されている。
燃料供給ポンプ15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を介して燃料供給ポンプ15に吸い込まれる。一方、燃料供給ポンプ15の吐出側には、高圧管123を介してコモンレール16が接続される。円筒状のコモンレール16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16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17がそれぞれ接続されている。円筒状のコモンレール16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。
また、コモンレール16の長手方向の端部に、コモンレール16内の燃料の圧力を制限する余剰燃料戻し用の戻り管コネクタ129(管継手部材)が接続されている。戻り管コネクタ129は燃料戻り管130を介して燃料タンク118に接続される。燃料供給ポンプ15の余剰燃料はポンプ余剰燃料戻り管131を介して戻り管コネクタ130に送られる。各インジェクタ17の余剰燃料はインジェクタ余剰燃料戻り管132を介して戻り管コネクタ130に送られる。即ち、燃料供給ポンプ15の余剰燃料とコモンレール16の余剰燃料と各インジェクタ17の余剰燃料は、戻り管コネクタ129で合流されて燃料戻り管130を介して、燃料タンク118に回収される。なお、戻り管コネクタ129は燃料フィルタ121に設けられたフィルタ余剰燃料戻し用の管継手部材(図示省略)を介して燃料タンク118に接続されることもある。
コモンレール16の戻り管コネクタ129とは反対側の端部に、コモンレール16内の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ601が設けられている。エンジンコントローラ600の制御により、燃料圧力センサ601の出力からコモンレール16内の燃料圧力が監視されつつ、燃料供給ポンプ15の吸入調量弁602の開度具合が調整されて燃料供給ポンプ15の燃料吸入量、ひいては燃料吐出量が調整されながら、燃料タンク118の燃料が燃料供給ポンプ15によってコモンレール16に圧送され、高圧の燃料がコモンレール16に蓄えられる。エンジンコントローラ600の制御により各燃料噴射バルブ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16内の高圧の燃料が各インジェクタ17からエンジン1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17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、エンジン1から排出される窒素酸化物(NOx)を低減できる。エンジン1の騒音振動を低減できる。なお、エンジンコントローラ600には、コモンレール16内の圧力を調節する電磁駆動式の減圧弁603と、燃料供給ポンプ15内の燃料温度を検出する燃料温度センサ604も電気接続される。また、図示は省略するが、エンジンコントローラ600には、他の機器、例えばエンジン1に設けられた各種センサも電気接続される。
次に、図18を参照して、エンジン1に付設するハーネス構造の一部を説明する。エンジン1の各部品をエンジンコントローラ600(図17参照)及びバッテリ(図示省略)に接続させるハーネスコネクタ701がコネクタブラケット702を介してシリンダブロック6の右側面302に固設される。ハーネスコネクタ701及びハーネスブラケット702は、オイルクーラ13とオイルフィルタ14と燃料供給ポンプ15とコモンレール16で囲まれた部位に配置されている。
ハーネスコネクタ701から延びる主ハーネス集合体703は、シリンダブロック6の右側面302とハーネスブラケット702の間を通ってエンジン1下方側へ導かれた後、右側第2補強リブ311の直線状部分311aに沿って右側面302とオイルフィルタ14の間を通ってエンジン1後方側へ導かれる。さらに、主ハーネス集合体703は、オイルフィルタ14よりもエンジン1後方側でエンジン1上方へ湾曲し、オイルクーラ13のエンジン1後方側を通ってシリンダヘッド2側へ導かれる。
主ハーネス集合体703は、シリンダヘッド2とシリンダブロック6の接合面の近傍で吸排気系ハーネス集合体704と燃料系ハーネス集合体705に分岐される。吸排気系ハーネス集合体704はシリンダヘッド2の右側面に沿ってエンジン1上方側へ導かれ、ヘッドカバー18の右側面の上部後寄り部位の近傍で吸気系ハーネス集合体706と排気系ハーネス集合体707に分岐される。吸気系ハーネス集合体706はヘッドカバー18の右側面に沿ってエンジン1前方側へ導かれる。排気系ハーネス集合体707はヘッドカバー18の右側面から後面に沿ってエンジン1左方側へ導かれる。
燃料系ハーネス集合体705は、オイルクーラ13とEGR装置24のコレクタ25の間を通ってエンジン1前方側へ導かれ、図17に示すコモンレール16の燃料圧力センサ601及び減圧弁603と燃料供給ポンプ15の吸入調量弁602及び燃料温度センサ604に繋がる各ハーネスに分岐される。
図19から図23を参照しながら、コモンレール16の周辺のレイアウトについて説明する。略円筒状のコモンレール16は、その長手方向がクランク軸心300(図11参照)に沿うようにして、シリンダブロック6の右側面302の上部前寄り部位に取り付けられる。コモンレール16は、シリンダヘッド2の右側面にシリンダヘッド2と一体に成形された吸気マニホールド3の下方に配置されている。コモンレール16の前端部(一端部)はギヤケース330上及びフライホイールハウジング7上に配置されている。コモンレール16はコモンレール16内の燃料の圧力を制限する余剰燃料戻し用の戻り管継手129(管継手部材)を前端部に備え、例えば戻り管継手129がフライホイールハウジング7上に配置されている。
シリンダブロック6の右側面302の上部前角部の近傍に、シリンダブロック6の右側ハウジングブラケット部305に設けられたブラケット部凹状部620とフライホイールハウジング7に設けられたハウジング凹状部621が配置されている。図19に示すように、凹状部621,622は、右側面302の上部前角部の近傍でフライホイールハウジング7と右側ハウジングブラケット部305の接合部がシリンダブロック6上面よりも低くなるように形成されている。これにより、シリンダブロック6の右側面302に取り付けられたコモンレール16の前端部は、凹状部621,622の上を通ってフライホイールハウジング7上方に向けて延設可能になっている。
戻り管継手129は、燃料戻り管130(図17参照)の一端が接続される接続部130aと、ポンプ余剰燃料戻り管131(図17参照)の一端が接続される接続部131aと、インジェクタ余剰燃料戻り管132(図17参照)の一端が接続される接続部132aを備えている。戻り管継手129の内部には、接続部130a,131a,132aを接続する内部流路(図示省略)と、その内部流路とコモンレール16の内部空間の間に配置された燃料調圧弁(図示省略)が設けられている。また、シリンダヘッド2において、シリンダブロック6の右側面302と前側面303(図12参照)の交差部の近傍、この実施形態ではシリンダヘッド2の右側面と前側面が交差する角部の近傍、より具体的にはシリンダヘッド2の右側面の前端部上部寄り部位に、インジェクタ17(図17参照)からの余剰燃料出口132bが設けられている。余剰燃料出口132bと戻り管継手129の接続部132aの間にインジェクタ余剰燃料戻り管132cが接続される。また、余剰燃料出口132bは、シリンダヘッド2の側壁内部に形成された余剰燃料通路(図示省略)と、シリンダヘッド2内部に配置されるとともにインジェクタ余剰燃料戻り管132(図17参照)を介して各インジェクタ17(図17参照)の余剰燃料出口と接続される。
エンジンコントローラ600(図17参照)に電気接続されるコモンレール16の燃料圧力センサ601のコネクタ601a及び減圧弁603のコネクタ603aは、シリンダヘッド2の吸気マニホールド3の下方に配置されている。また、図13及び図23に示すように、シリンダブロック6の右側面302に、シリンダブロック6の内部のウォーターレール610(冷却水通路)の形状に応じた凹凸表面部位611が形成されている。燃料圧力センサ601のコネクタ601aは、凹凸表面部位611のうち凹状部位612の上方に配置されており、コネクタ601aの接続部は、側方視で凹状部位612に向けて配置されている。減圧弁603のコネクタ603aの接続部は例えばエンジン1右側方へ向けて配置されている。
コモンレール16からシリンダヘッド2側へ延設される4本の燃料噴射管126は、シリンダヘッド2とEGR装置24(排気ガス再循環装置)の間を通って各インジェクタ17(図17参照)に接続されている。図22に示すように、4本の燃料噴射管126の中途部は、シリンダヘッド2に直接又はスペーサ部材613を介して取り付けられた燃料噴射管固定具614によりシリンダヘッド2に取り付けられている。燃料噴射管126の中途部がシリンダヘッド2に固定されることにより、燃料噴射管126の振動が低減され、振動に起因する燃料噴射管126の破損が防止されている。また、この実施形態では、4本の燃料噴射管126のエンジン1前方側の2本の燃料噴射管126の各中途部は、略円筒形のスペーサ部材613を介してシリンダヘッド2に固定されている。スペーサ部材613を所望の長さに調節することにより、燃料噴射管126の中途部をシリンダヘッド2の側面から任意の距離だけ離れた位置で固定でき、シリンダヘッド2の表面形状を設計変更しなくても燃料噴射管126を任意の形状で取り回しできる。
また、図20に示すように、シリンダブロック6の右側ハウジングブラケット部305に取り付けられる燃料供給ポンプ15は、EGR装置24の下方に配置されている。上述のように、燃料供給ポンプ15の直下に右側第1補強リブ310が配置され、右側第1補強リブ310の直下に右側第2補強リブ311が配置されており、燃料供給ポンプ15への下方側からの泥水や跳石などの異物の接触が防止されている(図16参照)。
この実施形態のエンジン1では、シリンダブロック6の右側面302(一側部)に取り付けられるコモンレール16の一端部がフライホイールハウジング7の上方に配置されるので、コモンレール16の全体がシリンダブロック6の右側面302に配置される構成と比較して、シリンダブロック6の右側面302でコモンレール16の配置領域が占める面積を小さくすることができる。したがって、シリンダブロック6の右側面302における他の部材のレイアウトの自由度を向上させることができる。例えば、この実施形態のエンジン装置1では、コモンレール16の後側端部のエンジン1後方側にオイルクーラ13を配置しており、オイルクーラ13を吸気マニホールド3及びEGR装置24に近接させてこれらの部品のコンパクトな配置構成を実現できる。
また、この実施形態のエンジン1では、エンジンコントローラ600に電気接続されるコモンレール16の燃料圧力センサ601のコネクタ601aと減圧弁603のコネクタ603aは、シリンダヘッド2に一体成形された吸気マニホールド3の下方に配置されているので、吸気マニホールド3によりコネクタ601a,603aを異物の接触から保護できる。また、吸気マニホールド3に取り付けられたEGR装置24も、同様にコネクタ601a,603aを保護する。
また、コネクタ601aの接続口は、側方視で、ウォーターレール610の形状に応じた凹凸表面部位611の凹状部位612に向けて配置されているので、コネクタ601aにハーネス側コネクタを凹状部位612に沿って取り付けることができ、ハーネス取付けの作業性が向上する。さらに、コネクタ601aの接続口がエンジン1の外側に向けて配置されている構成と比較してコネクタ601aをシリンダブロック6寄りに配置でき、ひいてはエンジン1全体の幅を低減できる。
また、この実施形態のエンジン1では、コモンレール16は前端部に余剰燃料戻し用の戻り管コネクタ129を備え、シリンダヘッド2において、平面視でシリンダブロック6の右側面302と前側面303の交差部の近傍に各インジェクタ17からの余剰燃料出口132bが設けられている。戻り管コネクタ129はフライホイールハウジング7の上方に配置されているので、戻り管コネクタ129の接続部132aと余剰燃料出口132bの間を接続するインジェクタ余剰燃料戻り管132c(余剰燃料戻し経路)を短く、かつ簡素にすることができる。これにより、インジェクタ17からの余剰燃料戻し経路が長く複雑化してしまっていた従来技術の不具合を解消できる。また、例えばエンジン1が搭載される作業機や車両に燃料フィルタ121(図17参照)が搭載される場合、フライホイールハウジング7上の空き空間を利用して、戻り管コネクタ129の接続部130aと燃料フィルタ121の間の配管の経路を短く且つ簡素にできるとともに、当該配管経路の設計の自由度が向上する。
また、この実施形態のエンジン1では、排気マニホールド4から排出される排気ガスの一部を新気に混入するEGR装置24が吸気マニホールド3に連結されており、コモンレール16からシリンダヘッド2側へ延設される4本の燃料噴射管126がシリンダヘッド2とEGR装置24の間を通っている。これにより、EGR装置24によって各燃料噴射管126を保護することができ、燃料噴射管がエンジン装置の外周部に組み付けられる従来技術で生じていた、エンジン装置の搬送時の他部材との接触や異物落下等によって燃料噴射管が変形したり燃料漏れが生じたりする不具合を解消できる。
また、この実施形態のエンジン1では、シリンダブロック6に取り付けられるとともにコモンレール16に燃料を供給する燃料供給ポンプ15がEGR装置24の下方に配置されているので、例えば組立て時の工具落下などの上部からの異物接触から燃料供給ポンプ15を保護することができ、燃料供給ポンプ15の損傷を防止できる。
さらに、燃料供給ポンプ15はシリンダブロック6の右側面302に突設された右側ハウジングブラケット部305に取り付けられるとともに、燃料供給ポンプ15の下方に右側面302と右側ハウジングブラケット部305の間を連結する補強リブ310,311が配置されているので、例えば飛び石などの下部からの異物接触から燃料供給ポンプ15を保護することができ、燃料供給ポンプ15の損傷をさらに防止できる。
また、この実施形態では、図20に示すように、オイルクーラ13を取り外さなくても燃料供給ポンプギヤ334(図12参照)が固着された状態の燃料供給ポンプ15を右側ハウジングブラケット部305から取り外せるように、オイルクーラ13と燃料供給ポンプ15の間に空間が設けられている。そして、図18に示すように、オイルクーラ13と燃料供給ポンプ15の間にハーネスコネクタ701及びハーネスブラケット702を配置することにより、オイルクーラ13と燃料供給ポンプ15の間に空間を有効に活用しながら、ハーネスコネクタ701をオイルクーラ13、オイルフィルタ14、燃料供給ポンプ15及びEGR装置24で囲まれる位置に配置して保護できる。
なお、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
1 エンジン
2 シリンダヘッド
3 吸気マニホールド
5 クランク軸
6 シリンダブロック
7 フライホイールハウジング
8 フライホイール
15 燃料供給ポンプ
16 コモンレール
17 インジェクタ(燃料噴射装置)
24 EGR装置(排気ガス再循環装置)
129 戻り管コネクタ(管継手部材)
300 クランク軸心
302 右側面(一側部)
303 前側面(一方の側部)
305 右側ハウジングブラケット部
310 右側第1補強リブ
311 右側第2補強リブ
601a,603a コモンレールのコネクタ
610 ウォーターレール(冷却水通路)
611 凹凸形状部位
612 凹状部位

Claims (5)

  1. コモンレールと、燃料供給ポンプと、を備えたエンジン装置において、
    前記エンジン装置の前後一側部に、クランク軸と一体回転するフライホイールを収容するフライホイールハウジングが配置され、
    前記コモンレールの一端部が、前記フライホイールハウジングの上方に配置され、
    前記コモンレールの端部と前記燃料供給ポンプとが、余剰燃料戻り管に接続されている、エンジン装置。
  2. 前記コモンレールの一端部と前記燃料供給ポンプとが、前記余剰燃料戻り管に接続されている、請求項1に記載のエンジン装置。
  3. 前記燃料供給ポンプは、前記エンジン装置のシリンダブロックに取り付けられている、請求項1または2に記載のエンジン装置。
  4. 前記余剰燃料戻り管の少なくとも一部が、前記コモンレールの一端部と前記燃料供給ポンプとの間に配置されている、請求項1から3のいずれかに記載のエンジン装置。
  5. 排気ガス再循環装置が取り付けられ、
    前記燃料供給ポンプが、前記排気ガス再循環装置の下方に配置されている、請求項1から4のいずれかに記載のエンジン装置。
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