JP4477943B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに係る燃料クーラの配置構成に関する。

従来から、作業機に搭載されるエンジンにおいては、その搭載条件により燃料温度が過度に上昇することでエンジンの性能が低下して規定の出力が出ない場合がある。この場合の予防策として、燃料温度の過度の上昇を防止してエンジン出力を確保するため、燃料クーラを用いる技術が公知となっている。こうした燃料クーラは一般的に空冷式であり、この場合、エンジンとは別置きとなる燃料クーラが、エンジンに取り付けられる冷却ファンによる冷却風の流れに対して、エンジンに付設されるラジエータの上流側に配置される構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、図８に示すように、エンジン１０１の一側面側に取り付けられる冷却ファン１１３からの冷却風により、ラジエータ１３０内の冷却水の冷却を行う構成において、図中（ａ）に示すように、エンジン１０１の冷却ファン１１３が吸込式ファンの場合、燃料クーラ１３１はラジエータ１３０に対してエンジン１０１の反対側に配置されることとなる。逆に、エンジン１０１の冷却ファン１１３が吐出式ファンの場合は、図中（ｂ）に示すように、燃料クーラ１３１はラジエータ１３０に対してエンジン１０１と同じ側に配置されることとなる。なお、特許文献１に示されているエンジンの冷却ファンは吸込式ファンとなっている。

また、前述のように、吐出式ファンである冷却ファンからの冷却風により、ラジエータ内の冷却水の冷却を行う構成において、燃料の冷却効率を向上するための技術がある（特許文献２参照。）。この特許文献２においては、エンジンとラジエータとの間に設けられ冷却ファンを被装するファンシュラウドに燃料の通路を設けることにより、エンジン近傍における少ない空間を利用して効率的な燃料の冷却を行うことができる技術が開示されている。

一方、前記同様作業機に搭載されるエンジンにおいては、その搭載条件によりエンジンオイル（潤滑油）のオイル温度が過度に上昇することでオイル性能が低下（劣化）する場合がある。この場合の予防策として、オイル温度の過度の上昇を防止してオイル性能を確保するため、オイルクーラを用いる技術が公知となっている。こうしたオイルクーラには、水冷式と空冷式の２種類がある。空冷式の場合、特許文献１に示されているように、エンジンとは別置きとなるオイルクーラが、エンジンに取り付けられる冷却ファンによる冷却風の流れに対して、エンジンに付設されるラジエータの上流側に配置される構成のものがある。すなわち、図８に示すように、オイルクーラ１６１は、前述した燃料クーラ１３１と同様、冷却ファン１１３による冷却風の向きに応じた配置構成となる。なお、図８は従来における燃料クーラまたはオイルクーラの配置構成を示す図である。
特開２００３−２７８６１７号公報 特開２００３−２５４１７６号公報

しかし、前述したような構成においては、燃料クーラについて次のような不具合がある。すなわち、燃料クーラに関しては、燃料クーラが別置きタイプとなるため、燃料クーラの搭載スペース及び燃料配管のスペースが必要であり、搭載性の面で好ましくない。

また、特許文献２に示されているような構成、即ち冷却ファンが吐出式ファンであり、ファンシュラウドを備える構成の場合、ファンシュラウドに工夫が必要となり構造が複雑となるうえ、搭載性の面でさらに困難が生じる。さらに、この場合エンジンルーム内の空気が冷却風となるため、冷却風温度が高く燃料の冷却効率が低くなる。

そこで、本発明においては、燃料クーラを付設する構成のエンジンにおいて、搭載性を向上させ、燃料クーラにおける冷却効率を高めるとともに、高い安全性を有するエンジンを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

燃料を冷却する燃料クーラ（３１）を付設したエンジン（１）において、該燃料クーラ（３１）は、吸気入口（６ａ）から吸入される吸気を、分岐してシリンダヘッド（３）の各気筒へと送り込む吸気マニホールド（６）の、該吸気入口（６ａ）の上流側に介装配置し、該燃料クーラ（３１）は、該吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）の形状に合わせた円筒状や角筒状とし、該燃料クーラ（３１）の内部に冷却コア（３１ｃ）を有すると共に、該吸気マニホールド（６）への吸気通路を確保し、該燃料クーラ（３１）により吸気経路の一部を構成し、該燃料クーラ（３１）を、該吸気マニホールド（６）に吸気を導入する吸気導入管（３２）の下流側に介装し、前記燃料クーラ（３１）の下流側に、燃焼室に供給される吸気の温度を上昇させて燃焼性を高めるエアヒータ（３４）を装着し、該エアヒータ（３４）は、前記燃料クーラ（３１）と該吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）の間に介装し、吸気経路の上流側から、吸気導入管（３２）、燃料クーラ（３１）、エアヒータ（３４）、吸気入口（６ａ）の順に配置した状態で、前記吸気導入管（３２）に形成したフランジ部（３２ａ）から、燃料クーラ（３１）及びエアヒータ（３４）に設けたボルト孔を介して、ボルト（３３・・）を挿通し、前記吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）側に螺挿し、固定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、燃料を冷却する燃料クーラ（３１）を付設したエンジン（１）において、該燃料クーラ（３１）は、吸気入口（６ａ）から吸入される吸気を、分岐してシリンダヘッド（３）の各気筒へと送り込む吸気マニホールド（６）の、該吸気入口（６ａ）の上流側に介装配置し、該燃料クーラ（３１）は、該吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）の形状に合わせた円筒状や角筒状とし、該燃料クーラ（３１）の内部に冷却コア（３１ｃ）を有すると共に、該吸気マニホールド（６）への吸気通路を確保し、該燃料クーラ（３１）により吸気経路の一部を構成し、該燃料クーラ（３１）を、該吸気マニホールド（６）に吸気を導入する吸気導入管（３２）の下流側に介装したので、燃料を吸気によって冷却することができる。

これにより、外気が冷却風となるので、エンジンの搭載条件によらず空冷式の燃料クーラにおける冷却風について安定した低温が得られ、燃料クーラにおける冷却効率を高めることができる。

また、燃料クーラが別置きタイプの場合と比較して、燃料クーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、燃料配管を短くできるとともに燃料クーラをエンジン周りにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。また、燃料クーラを吸気マニホールドへの吸気経路の途中に介装することにより、燃料クーラを強固に固定することができる。

また、燃料クーラが別置きタイプの場合と比較して、燃料クーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、燃料配管を短くできるとともに燃料クーラをエンジン周りに設けられる過給機の上流側の空きスペースにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。また、燃料クーラを過給機の上流側に配置することにより、過給機によって強制的に吸入される空気が燃料クーラにおける冷却風となるので、燃料クーラ内を通過する燃料が、より多くの流れの速い空気により冷却されることとなり、より高い冷却効率を得ることができる。

また、前記燃料クーラ（３１）の下流側に、燃焼室に供給される吸気の温度を上昇させて燃焼性を高めるエアヒータ（３４）を装着し、該エアヒータ（３４）は、前記燃料クーラ（３１）と該吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）の間に介装し、吸気経路の上流側から、吸気導入管（３２）、燃料クーラ（３１）、エアヒータ（３４）、吸気入口（６ａ）の順に配置した状態で、前記吸気導入管（３２）に形成したフランジ部（３２ａ）から、燃料クーラ（３１）及びエアヒータ（３４）に設けたボルト孔を介して、ボルト（３３・・）を挿通し、前記吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）側に螺挿し、固定するので、エアヒータにより温められる前の吸気が燃料クーラにおける冷却風となり、燃料クーラにおける吸気と燃料との熱交換により温度が上昇した吸気がエアヒータによりさらに温められることとなるので、燃料クーラにおける冷却効率が向上することに加え、エアヒータにおける加熱効率も向上する。
つまり、燃料クーラをエアヒータの上流側に配置することにより、エンジンの吸気経路にエアヒータを具備する構成においても、燃料クーラを吸気マニホールドの上流側に装着することによる効果が得られ、燃料クーラ及びエアヒータをコンパクトに配置することができるとともに、エアヒータにおける加熱効率の向上という付随的な効果も得ることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明に係るエンジンの前方斜視図である。

図２は同じく後方斜視図である。

図３は燃料クーラの配置構成の一実施形態を示す図である。

図４は燃料クーラの配置構成の別実施形態を示す図である。

図５は燃料フィードポンプ及び開閉手段の配置を示す図である。

図６はオイルクーラの配置構成の一実施形態を示す図である。

図７はオイルクーラの配置構成の別実施形態を示す図である。

なお、以下においては、図１に示す矢印Ａの方向を「前」、その反対側を「後」として説明する。

本構成においては、燃料クーラにおける冷却コア等の破損が生じてエンジンが停止した場合、これにともない燃料フィードポンプも停止して開閉手段も閉じることとなる。これにより、燃料クーラへの燃料の流入が停止するので、燃料クーラの破損部位から吸気経路に燃料が漏出し続けることを防止できる。また、燃料フィードポンプが作動しないと開閉手段は開かないため、燃料フィードポンプが停止した状態での燃料の逆流を防止することができる。

本構成においては、燃料クーラの冷却コアが破損した場合に、燃料クーラへの燃料の導入を停止することができる。すなわち、燃料クーラの冷却コアが破損した場合、その破損部位から冷却コアと吸気通路が連通することになり、開閉手段であるボール弁に燃料フィードポンプからの負圧がかからなくなる。すると、調整された設定圧によりボール弁が自動的に閉じ、冷却コアの破損部位から吸気経路に燃料が混入することを防止できるとともに、吸気が混入した燃料のエンジンへの供給を停止することができ、安全性を確保することができる。また、燃料フィードポンプが途中で停止した場合も、燃料フィードポンプからの負圧がかからなくなるのでボール弁は閉じ、燃料の逆流や無駄な燃料の供給を防止することができる。さらに、開閉手段をボール弁とすることにより、機械式の単純な構造をもって安全性を確保することが実現できる。

本構成においては、エンジンオイルをそれぞれ吸気によって冷却することができる。これにより、外気が冷却風となるので、エンジン１の搭載条件によらず空冷式のオイルクーラにおける冷却風について安定した低温が得られ、オイルクーラにおける冷却効率を高めることができる。

本構成においては、オイルクーラが別置きタイプの場合と比較して、オイルクーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、オイル配管を短くできるとともにオイルクーラをエンジン周りにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。つまり、エンジンの吸気経路の途中に配置されることによって冷却効率が高められたオイルクーラにおいて、水冷式のオイルクーラの場合と同様に搭載性に優れることとなり、水冷式、空冷式両者の利点を併せ持つオイルクーラとなる。また、オイルクーラを吸気マニホールドへの吸気経路の途中に介装することにより、オイルクーラを強固に固定することができる。

本構成においては、エアヒータにより温められる前の吸気がオイルクーラにおける冷却風となり、オイルクーラにおける吸気とエンジンオイルとの熱交換により温度が上昇した吸気がエアヒータによりさらに温められることとなるので、オイルクーラにおける冷却効率が向上することに加え、エアヒータにおける加熱効率も向上する。つまり、オイルクーラをエアヒータの上流側に配置することにより、エンジンの吸気経路にエアヒータを具備する構成においても、オイルクーラを吸気マニホールドの上流側に装着することによる効果が得られ、オイルクーラ及びエアヒータをコンパクトに配置することができるとともに、エアヒータにおける加熱効率の向上という付随的な効果も得ることができる。

本構成においては、オイルクーラが別置きタイプの場合と比較して、オイルクーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、オイル配管を短くできるとともにオイルクーラをエンジン周りに設けられる過給機の上流側の空きスペースにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。つまり、エンジンの吸気経路の途中に配置されることによって冷却効率が高められたオイルクーラにおいて、水冷式のオイルクーラの場合と同様に搭載性に優れることとなり、水冷式、空冷式両者の利点を併せ持つオイルクーラとなる。また、オイルクーラを過給機の上流側に配置することにより、過給機によって強制的に吸入される空気がオイルクーラにおける冷却風となるので、オイルクーラ内を通過するエンジンオイルが、より多くの流れの速い空気により冷却されることとなり、より高い冷却効率を得ることができる。

まず、本発明を適用するエンジンの一例としての、作業機などに搭載されるディーゼルエンジン（以下「エンジン１」とする）の全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。エンジン１のシリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が取り付けられ、このシリンダヘッド３の上面はボンネット４で被装されている。また、シリンダブロック２の下部にはオイルパン５が取り付けられており、このオイルパン５内にはエンジンオイル（潤滑油）が貯溜されている。このエンジンオイルは、図示せぬオイルポンプにより吸入され、潤滑油フィルタ２０を介してエンジン１内の各潤滑箇所へ供給される。

シリンダヘッド３の一側面には吸気マニホールド６が設けられており、その反対側面には排気マニホールド７が設けられている。また、吸気マニホールド６の下方におけるシリンダブロック２の一側には、シリンダブロック２内に形成される燃焼室内へ噴射される燃料を送り込むための燃料噴射ポンプ８が付設されている。この燃料噴射ポンプ８には、その燃料噴射量を調整するためのガバナが付設されており、このガバナにおける調整はガバナレバー９が回動されることにより行われる。また、燃料噴射ポンプ８の下部には、エンジン１内へと燃料を供給する燃料フィードポンプ１０が設けられている。

シリンダブロック２内にはクランク軸が回転自在に支持されており、シリンダブロック２の前面には、このクランク軸の動力を前記燃料噴射ポンプ８等へ伝達するためのギヤ類が収納されるギヤケース１１が取り付けられており、ギヤケースカバー１２により覆われている。このギヤケース１１の前側には冷却ファン１３が取り付けられており、この冷却ファン１３は、前記クランク軸の動力がギヤケース１１の前面に設けられ前記クランク軸によって駆動されるＶプーリ１４及びＶベルト１５を介して伝達されて回転する。このクランク軸の動力は、シリンダブロック２の前側に設けられるオルタネータ１６にも同じくＶプーリ１４及びＶベルト１５を介して伝達される。また、シリンダブロック２の前面には、エンジン冷却水を循環させるための冷却水ポンプ２１が冷却ファン１３と同軸に設けられている。一方、シリンダブロック２の後面には、前記クランク軸の後端部に取り付けられるフライホイール１７を覆うフライホイールハウジング１８が固設されている。

また、エンジン１へ供給される燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯溜されており、この燃料タンクの燃料がホース等により構成される燃料供給路を介してエンジン１へと供給される。ここで、燃料タンク内の燃料は、前記燃料フィードポンプ１０により吸入される。つまり、燃料タンク内の燃料が燃料フィードポンプ１０により吸入され、この燃料フィードポンプ１０から送出される燃料が、エンジン１の燃料供給路に設けられる燃料フィルタ１９を介して燃料噴射ポンプ８へと導入される。そして、燃料噴射ポンプ８により燃料室内に噴射される燃料と、吸気マニホールド６から吸入される吸気とが前記燃焼室内にて混合気となり、この混合気が圧縮されるとともに図示せぬ点火プラグにより着火されて爆発し、クランク軸が駆動される。この爆発後の排気ガスが、排気マニホールド７から排出される。

以上のような構成のエンジン１においては、エンジン出力の低下を防止するため、エンジン１に供給される燃料の温度上昇の低減を図る燃料クーラや、オイル性能の低下を防止するため、エンジンオイルの温度上昇の低減を図るオイルクーラが具備される。そして、本発明の特徴として、この燃料クーラやオイルクーラに関し、これらをエンジン１の吸気経路に装着可能な形状とし、吸気経路の途中に配置することとしている。

このように、燃料クーラやオイルクーラを吸気経路の途中に配置することにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、燃料クーラの場合は燃料を、オイルクーラの場合はエンジンオイルをそれぞれ吸気によって冷却することができる。これにより、外気が冷却風となるので、エンジン１の搭載条件によらず空冷式の燃料クーラやオイルクーラにおける冷却風について安定した低温が得られ、燃料クーラやオイルクーラにおける冷却効率を高めることができる。以下、燃料クーラ及びオイルクーラそれぞれについて、これらを吸気経路の途中に配置するための実施の形態を説明する。

まず、燃料クーラを吸気経路の途中に配置する場合についての一実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態においては、燃料クーラ３１をエンジン１の吸気経路における吸気マニホールド６の上流側に装着している。つまり、吸気マニホールド６においては、その吸気入口６ａから吸入される吸気は、吸気マニホールド６を介して分岐されてシリンダヘッド３の各気筒へと送り込まれるが、この吸気マニホールド６の吸気入口６ａの上流側に燃料クーラ３１を装着する。

この場合、燃料クーラ３１を吸気マニホールド６の吸気入口６ａの形状に合わせた円筒状や角筒状とし、その内部に冷却コア３１ｃ（図５参照）を有するとともに吸気マニホールド６への吸気通路を確保して、この燃料クーラ３１により吸気経路の一部を構成する。そして、燃料クーラ３１を吸気マニホールド６へ吸気を導入する吸気導入管３２と吸気マニホールド６の吸気入口６ａとの間に介装する。この際、燃料クーラ３１は、吸気導入管３２に形成されるフランジ部３２ａを挿通するとともに吸気マニホールド６の吸気入口６ａに螺挿されるボルト３３・３３により吸気導入管３２とともに固定する。

このような構成において、エンジン１における吸気は、吸気導入管３２から導入され、燃料クーラ３１内に設けられる吸気通路を介して吸気マニホールド６へと流入する。また、エンジン１における燃料は、燃料導入管３１ａから燃料クーラ３１内へ導入され、燃料クーラ３１の冷却コア３１ｃにて冷却されて燃料送出管３１ｂから送出される。つまり、空冷式である燃料クーラ３１においては、エンジン１内に導入される吸気、即ち外気が冷却風となり、これにより燃料が冷却されることとなる。

このように、燃料クーラ３１を吸気マニホールド６の上流側に装着することにより、燃料クーラが別置きタイプの場合と比較して、燃料クーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、燃料配管を短くできるとともに燃料クーラ３１をエンジン周りにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。また、燃料クーラ３１を吸気マニホールド６への吸気経路の途中に介装することにより、燃料クーラ３１を強固に固定することができる。

ところで、エンジン（特にディーゼルエンジン）においては、燃焼室に供給される吸気の温度を上昇させて燃焼性を高めるためエアヒータを吸気経路に具備するものがある。そして、本発明に係るエンジン１においてエアヒータが具備される場合、図３に示すように、吸気マニホールド６の吸気入口６ａにエアヒータ３４を装着する構成となる。ここで、エアヒータ３４は周知の構成を有するものである。すなわち、エアヒータ３４は、枠体３５内にニクロム線などの電気抵抗により発熱する発熱体を収納し、この発熱体の両端部に接続される端子３６・３７を枠体３５の対向する位置に配置するとともに各端子３６・３７の端部を枠体３５の外部に突出した状態で取り付けている。これら端子３６・３７は、枠体３５に絶縁させた状態でナット３８・３９により固定されバッテリ等の電源と接続される。そして、このような構成のエアヒータ３４において、前記電源から端子３６・３７を介して電気が供給されてエアヒータ３４内の発熱体が発熱し、この発熱した発熱体をエアヒータ３４の上流から流入する吸気が通過することにより、加熱された吸気がエンジン１の燃焼室へと導入される。

このように、エアヒータ３４が吸気マニホールド６の吸気入口６ａに装着される場合、図３に示すように、燃料クーラ３１はエアヒータ３４の上流側に配置する。具体的には、吸気マニホールド６の上流側にて吸気経路を構成する吸気導入管３２及び燃料クーラ３１を固定するためのボルト３３・３３を用い、このボルト３３・３３により、エアヒータ３４を吸気入口６ａと燃料クーラ３１との間に介装した状態で固定する。つまり、上流側から吸気導入管３２、燃料クーラ３１、エアヒータ３４の順にそれぞれを配置した状態で、ボルト３３・３３により固定することにより、吸気マニホールド６の上流側にて吸気経路を構成する。この際、ボルト３３・３３は、吸気導入管３２に形成されるフランジ部３２ａから燃料クーラ３１及びエアヒータ３４の枠体３５に設けられるボルト孔を挿通するとともに吸気マニホールド６の吸気入口６ａに螺挿される。

このような構成においては、エアヒータ３４により温められる前の吸気が燃料クーラ３１における冷却風となり、燃料クーラ３１における吸気と燃料との熱交換により温度が上昇した吸気がエアヒータ３４によりさらに温められることとなるので、前述したように燃料クーラ３１における冷却効率が向上することに加え、エアヒータ３４における加熱効率も向上する。つまり、このように、燃料クーラ３１をエアヒータ３４の上流側に配置することにより、エンジン１の吸気経路にエアヒータ３４を具備する構成においても、燃料クーラ３１を吸気マニホールド６の上流側に装着することによる効果が得られ、燃料クーラ３１及びエアヒータ３４をコンパクトに配置することができるとともに、エアヒータ３４における加熱効率の向上という付随的な効果も得ることができる。

次に、燃料クーラを吸気経路の途中に配置する場合についての別実施形態について図４を用いて説明する。本実施形態においては、エンジン１が、吸気を加圧して供給するための過給機を具備する場合、この過給機の上流側に燃料クーラを装着する構成とする。エンジン１においては、図４に示すように、過給機４０は排気マニホールド７に連通接続されて設けられ、排気マニホールド７から排出される排気ガスにより駆動される構成となる。つまり、過給機４０は、軸受部４３において支持される回転軸（図示略）によって連結されるタービン４１とコンプレッサ４２を備えており、排気マニホールド７の排気出口７ａから排出される排気ガスによってタービン４１が回転駆動されて前記回転軸が駆動される。このタービン４１を回転駆動した余剰排気ガスは、過給機４０の排出口４４から排出され、図示せぬ排気ベント等を介して排出される。また、コンプレッサ４２は、空気吸込口４５から外部の空気を導入するのに加えて、前記タービン４１の回転駆動にともなうコンプレッサ４２の回転によって導入する空気を圧縮する。そして、この加圧された空気がコンプレッサ４２内と連通する吸気管（図示略）を介して吸気マニホールド６へと送出され燃焼室へと導入される。

このような構成の過給機４０により、燃焼室に送り込まれる吸気が加圧されることとなり、エンジン１の高出力化が図られるのであるが、本実施形態においては、この過給機４０の上流側に燃料クーラを装着する。具体的には、図４に示すように、燃料クーラ５１を空気導入管５２と一体的な構成とし、この空気導入管５２の下流側端部５２ａと、過給機４０の空気吸込口４５とを連結管４６により連結するとともに連通させる。つまり、燃料クーラ５１はその内部に冷却コア５１ｃ（図５参照）を有するとともに、過給機４０へ供給される空気の通路を形成する。

このような構成において、過給機４０のコンプレッサ４２によって導入される外部の空気は、空気導入管５２から導入され、燃料クーラ５１内に設けられる空気の通路を介して過給機４０内へと導入される。また、エンジン１における燃料は、燃料導入管５１ａから燃料クーラ５１内へ導入され、燃料クーラ５１の冷却コア５１ｃにて冷却されて燃料送出管５１ｂから送出される。つまり、空冷式である燃料クーラ５１においては、過給機４０内に導入される空気、即ち外気が冷却風となり、これにより燃料が冷却されることとなる。

このように、燃料クーラ５１を過給機４０の空気吸込口４５の上流側に装着することにより、燃料クーラが別置きタイプの場合と比較して、燃料クーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、燃料配管を短くできるとともに燃料クーラ５１をエンジン周りに設けられる過給機４０の上流側の空きスペースにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。また、燃料クーラ５１を過給機４０の上流側に配置することにより、コンプレッサ４２によって強制的に吸入される空気が燃料クーラ５１における冷却風となるので、燃料クーラ５１内を通過する燃料が、より多くの流れの速い空気により冷却されることとなり、より高い冷却効率を得ることができる。

以上説明した各実施形態における構成のように、燃料クーラをエンジン１の吸気経路の途中に配置するのであるが、このような構成においては、万が一燃料クーラ内の冷却コアが破損した場合、その冷却コアの破損部位から、燃料供給経路に吸気が流入するとともに吸気経路に燃料が漏出することになる。つまり、エンジン１に供給される燃料内に吸気が混入してエンジン１が燃料供給経路から吸気を吸い込むこととなり、また、エンジン１に供給される吸気内に燃料が混入してエンジン１が吸気経路から燃料を吸い込むこととなる。このような状況が発生した場合、直ちにエンジン１が停止することとなるが、場合によっては、吸気に混入した燃料が原因となり、作業機が急加速して事故が発生したりエンジン１の各部の破損を引き起こしたりするおそれがある。また、エンジン１の停止が早く事故が発生する等までに至らなかった場合でも、吸気経路に燃料が漏出し続けることとなるので、エンジン１の分解洗浄が必要になったり、燃料がエンジン１の外部に流出し、これが環境汚染に至る可能性がある。

そこで、前述した各実施形態においては、図５に示すように、燃料フィードポンプ１０を用いて燃料タンクより燃料を吸入する構成のエンジン１において、燃料フィードポンプ１０の上流側に燃料クーラ３１（５１）を配置し、燃料フィードポンプ１０を用いて燃料タンクより燃料クーラ３１（５１）を介して燃料を吸入する構成とするとともに、燃料タンクと燃料クーラ３１（５１）との間に燃料フィードポンプ１０の作動により開く開閉手段５５を設ける。

このように、燃料タンクと燃料クーラ３１（５１）との間、即ち燃料供給経路における燃料クーラ３１（５１）の上流側に、燃料フィードポンプ１０の作動により開く開閉手段５５を設けることにより、前述したように燃料クーラ３１（５１）における冷却コア３１ｃ（５１ｃ）等の破損が生じてエンジン１が停止した場合、これにともない燃料フィードポンプ１０も停止して開閉手段５５も閉じることとなる。これにより、燃料クーラ３１（５１）への燃料の流入が停止するので、燃料クーラ３１（５１）の破損部位から吸気経路に燃料が漏出し続けることを防止できる。また、燃料フィードポンプ１０が作動しないと開閉手段５５は開かないため、燃料フィードポンプ１０が停止した状態での燃料の逆流を防止することができる。

具体的には、前記開閉手段５５はボール弁（圧力制御弁）５６により構成し、このボール弁５６を燃料フィードポンプ１０からの負圧がかかったときのみ開く構成とする。つまり、ボール弁においては、ボール弁が開くための設定圧を設定することとなるが、本構成においては、燃料フィードポンプ１０からの負圧がかかったときのみ開閉手段５５としてのボール弁５６が開くように、ボール弁５６における設定圧を調整する。

このように、開閉手段５５をボール弁５６とし、前述したように設定圧を調整することにより、燃料クーラ３１（５１）の冷却コア３１ｃ（５１ｃ）が破損した場合に、燃料クーラ３１（５１）への燃料の導入を停止することができる。すなわち、燃料クーラ３１（５１）の冷却コア３１ｃ（５１ｃ）が破損した場合、その破損部位から冷却コア３１ｃ（５１ｃ）と吸気通路が連通することになり、ボール弁５６に燃料フィードポンプ１０からの負圧がかからなくなる。すると、調整された設定圧によりボール弁５６が自動的に閉じ、冷却コア３１ｃ（５１ｃ）の破損部位から吸気経路に燃料が混入することを防止できるとともに、吸気が混入した燃料のエンジン１への供給を停止することができ、安全性を確保することができる。また、燃料フィードポンプ１０が途中で停止した場合も、燃料フィードポンプ１０からの負圧がかからなくなるのでボール弁５６は閉じ、燃料の逆流や無駄な燃料の供給を防止することができる。さらに、開閉手段５５をボール弁５６とすることにより、機械式の単純な構造をもって安全性を確保することが実現できる。

続いて、オイルクーラを吸気経路の途中に配置する場合についての一実施形態について図６を用いて説明する。なお、前述した、燃料クーラを吸気経路の途中に配置する場合についての各実施形態の説明において説明した部材については、同符号を付してその説明を省略する。本実施形態においては、オイルクーラ６１をエンジン１の吸気経路における吸気マニホールド６の上流側に装着している。つまり、吸気マニホールド６においては、その吸気入口６ａから吸入される吸気は、吸気マニホールド６を介して分岐されてシリンダヘッド３の各気筒へと送り込まれるが、この吸気マニホールド６の吸気入口６ａの上流側にオイルクーラ６１を装着する。

この場合、オイルクーラ６１を吸気マニホールド６の吸気入口６ａの形状に合わせた円筒状や角筒状とし、その内部に冷却コア（図示略）を有するとともに吸気マニホールド６への吸気通路を確保して、このオイルクーラ６１により吸気経路の一部を構成する。そして、オイルクーラ６１を吸気マニホールド６へ吸気を導入する吸気導入管３２と吸気マニホールド６の吸気入口６ａとの間に介装する。この際、オイルクーラ６１は、吸気導入管３２に形成されるフランジ部３２ａを挿通するとともに吸気マニホールド６の吸気入口６ａに螺挿されるボルト３３・３３により吸気導入管３２とともに固定する。

このような構成において、エンジン１における吸気は、吸気導入管３２から導入され、オイルクーラ６１内に設けられる吸気通路を介して吸気マニホールド６へと流入する。また、エンジン１におけるエンジンオイルは、オイル導入管６１ａからオイルクーラ６１内へ導入され、オイルクーラ６１の冷却コアにて冷却されてオイル送出管６１ｂから送出される。つまり、空冷式であるオイルクーラ６１においては、エンジン１内に導入される吸気、即ち外気が冷却風となり、これによりエンジンオイルが冷却されることとなる。

このように、オイルクーラ６１を吸気マニホールド６の上流側に装着することにより、オイルクーラが別置きタイプの場合と比較して、オイルクーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、オイル配管を短くできるとともにオイルクーラ６１をエンジン周りにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。つまり、前述したように、エンジン１の吸気経路の途中に配置されることによって冷却効率が高められたオイルクーラ６１において、水冷式のオイルクーラの場合と同様に搭載性に優れることとなり、水冷式、空冷式両者の利点を併せ持つオイルクーラとなる。また、オイルクーラ６１を吸気マニホールド６への吸気経路の途中に介装することにより、オイルクーラ６１を強固に固定することができる。

また、前述したように、エアヒータ３４が吸気マニホールド６の吸気入口６ａに装着される場合は、図６に示すように、オイルクーラ６１はエアヒータ３４の上流側に配置する。具体的には、吸気マニホールド６の上流側にて吸気経路を構成する吸気導入管３２及びオイルクーラ６１を固定するためのボルト３３・３３を用い、このボルト３３・３３により、エアヒータ３４を吸気入口６ａとオイルクーラ６１との間に介装した状態で固定する。つまり、上流側から吸気導入管３２、オイルクーラ６１、エアヒータ３４の順にそれぞれを配置した状態で、ボルト３３・３３により固定することにより、吸気マニホールド６の上流側にて吸気経路を構成する。この際、ボルト３３・３３は、吸気導入管３２に形成されるフランジ部３２ａからオイルクーラ６１及びエアヒータ３４の枠体３５に設けられるボルト孔を挿通するとともに吸気マニホールド６の吸気入口６ａに螺挿される。

このような構成においては、エアヒータ３４により温められる前の吸気がオイルクーラ６１における冷却風となり、オイルクーラ６１における吸気とエンジンオイルとの熱交換により温度が上昇した吸気がエアヒータ３４によりさらに温められることとなるので、前述したようにオイルクーラ６１における冷却効率が向上することに加え、エアヒータ３４における加熱効率も向上する。つまり、このように、オイルクーラ６１をエアヒータ３４の上流側に配置することにより、エンジン１の吸気経路にエアヒータ３４を具備する構成においても、オイルクーラ６１を吸気マニホールド６の上流側に装着することによる効果が得られ、オイルクーラ６１及びエアヒータ３４をコンパクトに配置することができるとともに、エアヒータ３４における加熱効率の向上という付随的な効果も得ることができる。

次に、オイルクーラを吸気経路の途中に配置する場合についての別実施形態について図７を用いて説明する。本実施形態においては、前述したように、エンジン１が過給機４０を具備する場合、この過給機４０の上流側にオイルクーラを装着する構成とする。具体的には、図７に示すように、オイルクーラ７１を空気導入管７２と一体的な構成とし、この空気導入管７２の下流側端部７２ａと、過給機４０の空気吸込口４５とを連結管４６により連結するとともに連通させる。つまり、オイルクーラ７１はその内部に冷却コア（図示略）を有するとともに、過給機４０へ供給される空気の通路を形成する。

このような構成において、過給機４０のコンプレッサ４２によって導入される外部の空気は、空気導入管７２から導入され、オイルクーラ７１内に設けられる空気の通路を介して過給機４０内へと導入される。また、エンジン１におけるエンジンオイルは、オイル導入管７１ａからオイルクーラ７１内へ導入され、オイルクーラ７１の冷却コアにて冷却されてオイル送出管７１ｂから送出される。つまり、空冷式であるオイルクーラ７１においては、過給機４０内に導入される空気、即ち外気が冷却風となり、これによりエンジンオイルが冷却されることとなる。

このように、オイルクーラ７１を過給機４０の空気吸込口４５の上流側に装着することにより、オイルクーラが別置きタイプの場合と比較して、オイルクーラの搭載スペースを別途確保する必要がなく、オイル配管を短くできるとともにオイルクーラ７１をエンジン周りに設けられる過給機４０の上流側の空きスペースにコンパクトに取り付けることができるので搭載性が向上する。つまり、前述したように、エンジン１の吸気経路の途中に配置されることによって冷却効率が高められたオイルクーラ７１において、水冷式のオイルクーラの場合と同様に搭載性に優れることとなり、水冷式、空冷式両者の利点を併せ持つオイルクーラとなる。また、オイルクーラ７１を過給機４０の上流側に配置することにより、コンプレッサ４２によって強制的に吸入される空気がオイルクーラ７１における冷却風となるので、オイルクーラ７１内を通過するエンジンオイルが、より多くの流れの速い空気により冷却されることとなり、より高い冷却効率を得ることができる。

本発明に係るエンジンの前方斜視図。 同じく後方斜視図。 燃料クーラの配置構成の一実施形態を示す図。 燃料クーラの配置構成の別実施形態を示す図。 燃料フィードポンプ及び開閉手段の配置を示す図。 オイルクーラの配置構成の一実施形態を示す図。 オイルクーラの配置構成の別実施形態を示す図。 従来における燃料クーラまたはオイルクーラの配置構成を示す図。

１ エンジン
６ 吸気マニホールド
１０ 燃料フィードポンプ
３１ 燃料クーラ
３４ エアヒータ
４０ 過給機
４５ 空気吸込口
５１ 燃料クーラ
５５ 開閉手段
５６ ボール弁
６１ オイルクーラ
７１ オイルクーラ

Claims (1)

1. 燃料を冷却する燃料クーラ（３１）を付設したエンジン（１）において、該燃料クーラ（３１）は、吸気入口（６ａ）から吸入される吸気を、分岐してシリンダヘッド（３）の各気筒へと送り込む吸気マニホールド（６）の、該吸気入口（６ａ）の上流側に介装配置し、該燃料クーラ（３１）は、該吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）の形状に合わせた円筒状や角筒状とし、該燃料クーラ（３１）の内部に冷却コア（３１ｃ）を有すると共に、該吸気マニホールド（６）への吸気通路を確保し、該燃料クーラ（３１）により吸気経路の一部を構成し、該燃料クーラ（３１）を、該吸気マニホールド（６）に吸気を導入する吸気導入管（３２）の下流側に介装し、前記燃料クーラ（３１）の下流側に、燃焼室に供給される吸気の温度を上昇させて燃焼性を高めるエアヒータ（３４）を装着し、該エアヒータ（３４）は、前記燃料クーラ（３１）と該吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）の間に介装し、吸気経路の上流側から、吸気導入管（３２）、燃料クーラ（３１）、エアヒータ（３４）、吸気入口（６ａ）の順に配置した状態で、前記吸気導入管（３２）に形成したフランジ部（３２ａ）から、燃料クーラ（３１）及びエアヒータ（３４）に設けたボルト孔を介して、ボルト（３３・・）を挿通し、前記吸気マニホールド（６）の吸気入口（６ａ）側に螺挿し、固定することを特徴とするエンジン。

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