JP4976321B2

JP4976321B2 - エンジン

Info

Publication number: JP4976321B2
Application number: JP2008050990A
Authority: JP
Inventors: 昌史相良
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009209698A

Description

本発明は、エンジンに供給する外気を浄化するエアクリーナにおいて、エアクリーナの吸気部にプレクリーナを設け、ダストの吸入を少なくし、エアクリーナのメンテナンス頻度を減少させるための技術に関する。

従来から、エンジンにエアクリーナを取り付けて、エアクリーナの吸気部から外気を導入し、この外気をエアクリーナに通過させて浄化した後、燃焼空気としてシリンダブロック内の燃焼室に供給する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、エアクリーナから導入された外気は、シリンダヘッドに設けられた吸気ポートを介してシリンダブロックへと導かれ、ピストンの上下摺動による圧縮作用時に燃料噴射ノズルから燃料が噴射されて、燃焼されることとなる。また、前記エアクリーナから導入された外気に微量のダストが混入すると、ピストンとシリンダライナとの間にダストが入り込み、シリンダライナが摩耗することとなる。このような、シリンダライナの摩耗対策として、エアクリーナに設けられるエレメントのメッシュサイズを小さくする対策がとられてきた。
特開２００４−２７０６３３号公報

しかし、上述のようにエレメントのメッシュサイズを小さくすれば、ダストの混在を防止できるが、ダストが多い場所でエンジンを作動させる場合には、エレメントの目詰まりが発生するため、エアクリーナのメンテナンス頻度が増加し、エンジン稼働効率の低下を引き起こすことになる。この目詰まりを防止するためには、エアクリーナの吸気部にプレクリーナを接続することになるが、小型エンジンの場合、エアクリーナの側部には排気マフラーや燃料タンクが配置されているため、プレクリーナを配置することができず、下方に配置しなければならなくなり、他の部品と干渉するおそれがあった。

本発明は以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、プレクリーナが他の部品と干渉することなく、確実に固定することができ、かつ、吸気口をできるだけダストが少ない場所に位置するように取り付けるための技術を提供することを目的とする。

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。

請求項１においては、エンジン（１）本体上部に配置したエアクリーナ（３０）の吸入側にプレクリーナ（１６）を接続して、該プレクリーナ（１６）を前記エンジン（１）本体近傍に配置するエンジン（１）において、該エンジン（１）のクランク軸（３）の端部にフライホイール（２６）を固設し、該フライホイール（２６）の外周部に冷却ファン（２７）を一体的に構成し、該冷却ファン（２７）をファンケース（４０）により被覆し、該ファンケース（４０）の中央部に、スタータカバー（４１）を側方に向かって突出状態に固設し、該スタータカバー（４１）の内部に、始動時に前記クランク軸（３）を回転させるスタータ（３１）を内装し、前記エンジン（１）本体の側部には、電気部品（２５）を配設し、該電気部品（２５）の近傍に複数の冷却フィン（４４）をヒダ状に設け、前記エアクリーナ（３０）の入口にホース（３８）を介して前記プレクリーナ（１６）と接続すると共に、前記プレクリーナ（１６）を前記冷却ファン（２７）を被覆するファンケース（４０）に固設し、該プレクリーナ（１６）の吸気口（３６ａ）を、前記電気部品（２５）の冷却フィン（４４）に向けて、前記エンジン（１）本体内側方向に開口したものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記スタータ（３１）の引っ張り紐に接続するグリップ（３２）を設け、前記プレクリーナ（１６）は、前記スタータカバー（４１）の該グリップ（３２）に対して、前後反対側の側部に配設したものである。

請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のエンジンにおいて、前記プレクリーナ（１６）を、前記ファンケース（４０）に取り付けるためのブラケット（４３）をスタータカバー（４１）と共に、ファンケース（４０）に共締め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、エンジン（１）本体上部に配置したエアクリーナ（３０）の吸入側にプレクリーナ（１６）を接続して、該プレクリーナ（１６）を前記エンジン（１）本体近傍に配置するエンジン（１）において、該エンジン（１）のクランク軸（３）の端部にフライホイール（２６）を固設し、該フライホイール（２６）の外周部に冷却ファン（２７）を一体的に構成し、該冷却ファン（２７）をファンケース（４０）により被覆し、該ファンケース（４０）の中央部に、スタータカバー（４１）を側方に向かって突出状態に固設し、該スタータカバー（４１）の内部に、始動時に前記クランク軸（３）を回転させるスタータ（３１）を内装し、前記エンジン（１）本体の側部には、電気部品（２５）を配設し、該電気部品（２５）の近傍に複数の冷却フィン（４４）をヒダ状に設け、前記エアクリーナ（３０）の入口にホース（３８）を介して前記プレクリーナ（１６）と接続すると共に、前記プレクリーナ（１６）を前記冷却ファン（２７）を被覆するファンケース（４０）に固設し、該プレクリーナ（１６）の吸気口（３６ａ）を、前記電気部品（２５）の冷却フィン（４４）に向けて、前記エンジン（１）本体内側方向に開口したので、ダストの少ない位置にプレクリーナを配置することができ、エアクリーナのメンテナンス頻度を減少できる。
また、プレクリーナが他の部品と干渉することもなく、確実に固定することができ、かつ、吸気口をできるだけダストが少ない場所に位置するように取り付けることができるうえ、エンジンの高温となる位置から離れた位置で外気を吸入することができる。

また、電気部品の冷却フィン近傍において、プレクリーナが吸入する外気に流れが発生し、この外気の流れによって電気部品の冷却効率を向上できる。

請求項２においては、請求項１記載のエンジンにおいて、請求項１記載のエンジンにおいて、前記スタータ（３１）の引っ張り紐に接続するグリップ（３２）を設け、前記プレクリーナ（１６）は、前記スタータカバー（４１）の該グリップ（３２）に対して、前後反対側の側部に配設したので、始動時に発生するダストの吸い込みを減少できる。また、スタータ横のスペースを有効に利用して、該プレクリーナ１６とグリップ３２の干渉を回避した状態で、該プレクリーナを配設することができる。

請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のエンジンにおいて、前記プレクリーナ（１６）を、前記ファンケース（４０）に取り付けるためのブラケット（４３）をスタータカバー（４１）と共に、ファンケース（４０）に共締め固定するので、エンジン外側に発生するダストをできるだけ吸わないようにして、ダストの吸入量を低減できる。また、取付部品を少なくして、組み立てを簡単にできる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示した右側面断面図、図２は同じく正面断面図、図３は同じく左側面図、図４は同じく平面図、図５は同じく左側面斜視図である。

［エンジン１］
まず、本実施例に係るエンジン１について、図１、及び、図２を用いて説明する。尚、図１に示す矢印Ａの向きは前方を示すものとして、以下、左右方向を規定する。エンジン１の本体は、シリンダブロック２や、該シリンダブロック２の下部に設けられるクランクケース５によって構成されている。

シリンダブロック２の中央部には、上下方向にシリンダ２ａを形成してピストン４が収納されており、また、シリンダブロック２の上端部には、シリンダヘッド６が取り付けられている。シリンダヘッド６の上方には、シリンダヘッドカバー７が配設され、吸気弁２０、及び、排気弁２１の上端部や、プッシュロッドの上端部や、弁腕２８・２９や、燃料噴射ノズル３４等が内装される弁腕室６５が形成されている。そして、シリンダヘッド６において、シリンダヘッドカバー７の一側（後側）には、排気マフラー８が配設され、他側（前側）には燃料タンク９が配設されている。

ここで、シリンダ２ａの内周部には、主に鋳鉄からなるシリンダライナ２３が配設されており、ピストン４はシリンダライナ２３の内周部に配置され、シリンダライナ２３を介して、シリンダ２ａ内を上下摺動することとなる。

吸気弁２０、及び、排気弁２１は、ピストン４の上方に配置され、弁頭２０ａ・２１ａをシリンダヘッド６の下面に形成したバルブシートに着座させ、シリンダブロック２に形成したシリンダ２ａの燃焼室と、シリンダヘッド６に形成した吸気ポート６ａと、排気ポート６ｂの間に配置している。吸気ポート６ａはシリンダヘッド６の一側面に設けられたエアクリーナ３０と連通され、排気ポート６ｂは排気マニホールドを介して排気マフラー８と連通されている。

ここで、エアクリーナ３０はエレメント４５や、クリーナ本体４６や、クリーナカバー４７等から構成されており、クリーナ本体４６と、クリーナカバー４７と、がシール部材を介して固設されることで箱体を形成し、この箱体の内部において、エレメント４５が固設される構造となっている。

また、図３に示すように、エアクリーナ３０の吸気部４７ａはダクト状に構成されて斜め後下方に突出され、該吸気部４７ａにホース３８を介して遠心分離型のプレクリーナ１６が接続されている。該プレクリーナ１６は吸い込まれた外気に含まれる砂や塵等の比較的大きいダストを取り除き、その後、エアクリーナ３０に備えられるエレメント４５で浄化する構成としている。

吸気弁２０、及び、排気弁２１はシリンダヘッド６を上下方向に貫通し、弁腕室６５内へ突出して設けられており、弁腕室６５内において、バネ１９・１９を外嵌して、これら吸排気弁２０・２１を上方に摺動するように付勢して、吸排気弁２０・２１を閉じるようにしている。

また、吸気弁２０、及び、排気弁２１の間において、シリンダヘッドカバー７により隔てられたシリンダ２ａの中心上方位置には、燃料噴射ノズル３４の先端（吐出部）が挿入され、シリンダ２ａ内に燃料を噴射できるようにしている。

クランクケース５の中央には、クランク軸３が左右方向に軸支されている。そして、ピストン４とクランク軸３の間には、コンロッド１７が上下方向に配設され、このコンロッド１７を介して、ピストン４とクランク軸３は連結されている。また、クランクケース５内の前側には、ガバナ１１が配設されており、ガバナ１１の上部には燃料噴射ポンプ１２が配設されている。

また、クランクケース５の後面には、セルモータに所定の電力を供給するための電気部品２５が配設されており、その近傍には上下方向に並設する複数の冷却フィン４４・４４・・・をヒダ状に設け、後述の冷却風が当たる表面積を増やすことで、電気部品２５が効果的に冷却されるようになっている。

燃料噴射ポンプ１２はクランク軸３の回転動作に同調して、作動する構造となっている。つまり、クランク軸３に固設される歯車５０を介して、カム軸１３に固設されるカムギヤ５１に回転動力が伝えられると、カム軸１３の軸心方向中央部に設けられるポンプ駆動カム１４もカムギヤ５１に同調して回転することとなる。その結果、ポンプ駆動カム１４が燃料噴射ポンプ１２のプランジャ１５を往復動させることとなり、燃料タンク９からの燃料が吸入され、高圧管２４を介して燃料噴射ノズル３４に所定のタイミングで所定量の燃料が供給されるのである。

そして、燃料の燃焼によりピストン４はシリンダブロック２に形成されたシリンダ２ａ内部を往復動して、下方のクランクケース５内に設けられるクランク軸３に回転動力を伝達するようにしている。即ち、図２に示すように、ピストン４の下部はコンロッド１７を介してクランク軸３のクランクアーム１８と連接されており、ピストン４が上下摺動することで、クランク軸３の軸心を中心として、クランクアーム１８が回転するようにしている。

そして、吸気弁２０、及び、排気弁２１は、ともにピストン４の上下動と連動しており、ピストン４が下降したときに吸気弁２０を介して外気をシリンダヘッド６内の燃焼室へ吸気し、その後、ピストン４の上昇とともに、排気弁２１を介して燃焼後の外気を排気マフラー８から排気するようにしている。

ピストン４を収納するシリンダブロック２の外周には、上下方向に並設する複数の冷却フィン２２・２２・・・が、ヒダ状に設けられている。冷却フィン２２・２２・・・はシリンダブロック２に対して垂直に設けられ、シリンダブロック２と一体的に成形されている。そして、互いに隣り合う冷却フィン２２・２２の間隙は、後述する冷却ファン２７からの冷却風をシリンダブロック２の周囲に導くための冷却空気通路２２ａとして利用され、シリンダブロック２が効率良く冷却されるようになっている。

クランク軸３の端部にはフライホイール２６が固設されている。フライホイール２６は始動時に慣性力を与えたり、燃焼工程によって生じたエネルギーを一時的に蓄えて、クランク運動による不連続な回転を滑らかな回転に変えるものである。ここで、フライホイール２６は皿状に形成されており、フライホイール２６と、エンジン１のクランクケース５と、の間には、発電機３３が収納されている。

フライホイール２６の外周部には、左側方へ突出する多数の羽根体からなる冷却ファン２７・２７・・・がフライホイール２６と一体的に構成されており、ファンケース４０によって、フライホイール２６の全体が覆われている。

ファンケース４０はその下部、及び、側部において、クランクケース５の側面と固定されており、かつ、ファンケース４０の上部はエアクリーナ３０のクリーナ本体４６と固定されている。

また、ファンケース４０の中央部には、スタータカバー４１が左側方に向かって突出して設けられ、スタータカバー４１の内部には、リコイルスタータ３１が内装されている。

このような構成からなるエンジン１において、リコイルスタータ３１の操作により、燃料が燃焼してクランク軸３が回転されると、冷却ファン２７が駆動され、これに伴って冷却ファン２７の駆動により発生した冷却風がシリンダブロック２の周囲に設けられる複数の冷却空気通路２２ａ・２２ａ・・・や、シリンダヘッド６上を通過することで、これらシリンダブロック２、及び、シリンダヘッド６は冷却されるのである。

また、図２に示すように、冷却ファン２７の駆動により発生する冷却風は、ファンケース４０の側面に設けられる冷却風入口４０ａより吸引して、クランクケース５の後側面に配設される電気部品２５の冷却フィン４４・４４・・・を冷却する。

［プレクリーナ１６］
次に、本実施例に係るプレクリーナ１６について、図３、乃至、図５を用いて説明する。尚、図３、乃至、図５に示す矢印Ａの向きは前方を示すものとして、以下、左右方向を規定する。

プレクリーナ１６の本体部は、上部に配設される円筒状のクリーナケース３６と、該クリーナケース３６の下部に配設されるカップ状のダストパン３７と、により形成される。ここで、本体部はダストパン３７の上部とクリーナケース３６下部に形成されるインロー部で嵌合し、止め金具３９によって両部材３６・３７が固定保持される。尚、クリーナケース３６と、ダストパン３７と、の固定手段については本実施例に示す止め金具３９に限定されるものではなく、螺子等であってもよい。

クリーナケース３６には、接線方向に開口する断面視矩形状の吸気口３６ａが設けられており、該吸気口３６ａは斜め後方の電気部品２５に向けて開口され、この吸気口３６ａより外気を取り込むようになっている。

図５に示すように、クリーナケース３６の中央部には、上下方向に筒状の導管４２が貫通して設けられており、該導管４２の下端はダストパン３７内の上部まで延出され、クリーナケース３６の下内面と導管４２の外周の間には、放射状に複数の旋回案内翼４２ａ・４２ａ・・・が形成されている。また、導管４２の上部は、前記エアクリーナ３０の吸気部４７ａと接続したホース３８の他端が接続されている。

ダストパン３７は、下方に向かって徐々に窄まる形状を有しており、その側面下部には排出孔３７ａが開口され、この排出孔３７ａより、集塵したダストが外部に排出されるようになっている。

そして、ダストを含む外気が吸気口３６ａよりクリーナケース３６内に吸い込まれると、外気は導管４２の外周面に沿って下方へと導かれ、旋回案内翼４２ａ・４２ａ・・・を通過することで旋回流となり、旋回流によって遠心分離されたダストがダストパン３７の内壁に沿って落下し、排出孔３７ａから外部に放出され、ダストが取り除かれた外気は、導管４２の下端部より吸い込まれてエアクリーナ３０に吸い込まれるのである。

このような構成からなるプレクリーナ１６は、スタータカバー４１の側面の後部にブラケット４３を介して固定されている。

即ち、前記ブラケット４３は側面視三日月状に形成された板部材からなり、その前辺の曲線形状はスタータカバー４１の外周に合わせた形状としている。そして、ブラケット４３の上下両端部には取付孔４３ａ・４３ａが開口され、該取付孔４３ａ・４３ａの位置はスタータカバー４１の取付用孔と一致させて開口され、ブラケット４３とスタータカバー４１はボルト等の締め付け部材により伴締めして固定される構成としている。

また、前記ブラケット４３の後側上部には左側方へ折り曲げた取付部４３ｂが形成され、該取付部４３ｂに挿入孔４３ｃが開口され、該挿入孔４３ｃに前記導管４２の上部が下方より挿入され、更に、この取付部４３ｂに挿入した状態で上方より導管４２にホース３８の下部を外嵌して、プレクリーナ１６をブラケット４３の取付部４３ｂに固定する構成としている。

尚、本実施例では、スタータカバー４１の前上端部にリコイルスタータ３１のスタータグリップ３２が接線方向前側へ突出されており、該スタータグリップ３２とプレクリーナ１６が干渉することを避けるべく、スタータグリップ３２と前後反対側、即ち、スタータカバー４１の後側にプレクリーナ１６が配設されるものとしている。但し、スタータグリップ３２が後側に配設される場合には、ブラケット４３は前後対称に構成して、プレクリーナ１６はリコイルスタータ３１の前側に配設される。

そして図５に示すように、リコイルスタータ３１は側面視円形に構成されて、ファンケース４０より突出して設けられており、正面視において該リコイルスタータ３１とプレクリーナ１６が重複するように配置し、ホース３８はリコイルスタータ３１と同心円状に後上部に配設されて、プレクリーナ１６とホース３８がエンジン１本体の側面から大きく出っ張らないように構成している。

また、前記プレクリーナ１６のクリーナケース３６の側面に開口した吸気口３６ａは、エンジン１本体の内側に向けて、即ち、平面視右斜め後方に向けて開口するようにプレクリーナ１６が固定保持されている。そして、吸気口３６ａの吸入方向にはエンジン１に配設される電気部品２５の外周に設けられる冷却フィン４４・４４・・・が配設され、且つ、吸気口３６ａの近傍にはファンケース４０に形成される冷却風入口４０ａが設けられている。言い換えれば、吸気口３６ａは電気部品２５の冷却フィン４４・４４・・・に向けて開口されている。

一方、クリーナカバー４７の下面略中央部からは、斜め後方に向かって突出する吸気部４７ａが設けられており、吸気部４７ａの下端部と、導管４２の上端部とはホース３８を介して連通され、プレクリーナ１６で浄化した外気をエアクリーナ３０に吸入する構成としている。なお、プレクリーナ１６は本実施例では遠心分離型としているが、オイルバス等で構成してもよく限定するものではない。

このように、エンジン１本体の上部に配置したエアクリーナ３０の吸入側に遠心分離型のプレクリーナ１６を接続して、該プレクリーナ１６を前記エンジン１の本体近傍に配置するエンジン１において、前記エアクリーナ３０の入口にホース３８を介して前記プレクリーナ１６と接続したことにより、砂塵等によるダストの少ない位置にプレクリーナ１６を配置することができ、エアクリーナ１６のメンテナンス頻度を減少できる。即ち、エアクリーナ１６に外気を取り込む際には、プレクリーナ１６によって事前に大まかなダストを取り除くことができるため、エレメント４５においては比較的クリアな外気を濾過することとなり、ダストによる目詰まり等を起こしにくく、エアクリーナ３０のメンテナンス頻度を減少できるのである。

また、プレクリーナ１６をクランク軸３の一側に配設される冷却ファン２７の冷却風入口４０ａの側部に配置したことにより、プレクリーナ１６が他の部品と干渉することもなく、確実にエンジン１本体に固定することができ、かつ、吸気口３６ａをできるだけダストが少ない場所に位置するように取り付けることができるうえ、エンジン１の高温となる位置から離れた位置で外気を吸入することができる。

また、前記プレクリーナ１６を、エンジン１の始動時に前記クランク軸３を回転させるリコイルスタータ（スタータ）３１の引っ張り紐に接続したスタータグリップ（グリップ）３２と反対側に配設したことにより、エンジン１の始動時に発生する砂塵等によるダストの吸い込みを減少できる。また、リコイルスタータ３１横のスペースを有効に利用してプレクリーナ１６を配設することができる。

また、前記プレクリーナ１６の吸気口３６ａを、前記エンジン１の本体内側方向に開口したことにより、エンジン１の外側に発生する砂塵等によるダストをできるだけ吸わないようにして、ダストの吸入量を低減できる。

また、前記プレクリーナ１６の吸気口３６ａを、前記エンジン１の本体に取り付けた電気部品２５の冷却フィン４４・４４・・・に向けて開口したことにより、電気部品２５の冷却フィン４４・４４・・・近傍において、プレクリーナ１６が吸入する外気に流れが発生し、この外気の流れによって電気部品２５の冷却効率を向上できる。

また、前記プレクリーナ１６を、前記エンジン１の本体に取り付けるためのブラケット４３をスタータカバー４１と共締め固定したことにより、取付部品を少なくして、組み立てを簡単にできる。

本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示した右側面断面図。同じく正面断面図。同じく左側面図。同じく平面図。同じく左側面斜視図。

１エンジン
３クランク軸
１６プレクリーナ
２７冷却ファン
３０エアクリーナ
３１リコイルスタータ（スタータ）
３２スタータグリップ（グリップ）
３６ａ吸気口
３８ホース
４０ａ冷却風入口
４１スタータカバー
４３ブラケット
４４冷却フィン

Claims

エンジン（１）本体上部に配置したエアクリーナ（３０）の吸入側にプレクリーナ（１６）を接続して、該プレクリーナ（１６）を前記エンジン（１）本体近傍に配置するエンジン（１）において、該エンジン（１）のクランク軸（３）の端部にフライホイール（２６）を固設し、該フライホイール（２６）の外周部に冷却ファン（２７）を一体的に構成し、該冷却ファン（２７）をファンケース（４０）により被覆し、該ファンケース（４０）の中央部に、スタータカバー（４１）を側方に向かって突出状態に固設し、該スタータカバー（４１）の内部に、始動時に前記クランク軸（３）を回転させるスタータ（３１）を内装し、前記エンジン（１）本体の側部には、電気部品（２５）を配設し、該電気部品（２５）の近傍に複数の冷却フィン（４４）をヒダ状に設け、前記エアクリーナ（３０）の入口にホース（３８）を介して前記プレクリーナ（１６）と接続すると共に、前記プレクリーナ（１６）を、前記冷却ファン（２７）を被覆するファンケース（４０）に固設し、該プレクリーナ（１６）の吸気口（３６ａ）を、前記電気部品（２５）の冷却フィン（４４）に向けて、前記エンジン（１）本体内側方向に開口したことを特徴とするエンジン。
請求項１記載のエンジンにおいて、前記スタータ（３１）の引っ張り紐に接続するグリップ（３２）を設け、前記プレクリーナ（１６）は、前記スタータカバー（４１）の該グリップ（３２）に対して、前後反対側の側部に配設したことを特徴とするエンジン。
請求項１または請求項２に記載のエンジンにおいて、前記プレクリーナ（１６）を、前記ファンケース（４０）に取り付けるためのブラケット（４３）をスタータカバー（４１）と共に、ファンケース（４０）に共締め固定することを特徴とするエンジン。