JP6129040B2 - エンジン - Google Patents

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Description

本発明は、シリンダヘッド上に燃料管が配置されたエンジンに関する。
従来から、自動車や船舶等に搭載されるエンジンにおいて、シリンダヘッド上に、燃料を供給するための燃料管が配置されることがある。特許文献1は、この種のエンジンを開示する。
特許文献1のエンジンは、コモンレール式の燃料噴射機構を備えたディーゼルエンジンを開示する。コモンレール式の燃料噴射機構は、コモンレールと、燃料管と、インジェクタと、を備える。コモンレールは、シリンダブロックの側面に配置され、燃料タンクから供給された燃料を蓄える。燃料管は、シリンダヘッド上に配置され、コモンレールとインジェクタとを接続する。インジェクタは、シリンダ毎に配置され、ECUからの指示に基づいて燃焼室に燃料を噴射する。
特開2011−17257号公報
ところで、ディーゼルエンジンの燃料噴射機構では、燃料が漏れないように例えばコモンレールと燃料管との接続部分をシールしている。しかし、使用環境等によっては、この接続部分が弛んだり、燃料管等が損傷したりして、万が一にも燃料が漏れて飛散するおそれがある。
従って、従来は、飛散した燃料が空気を吸入する吸入口に吸入されることを防止するために、燃料管を2重構造にして燃料が確実に漏れないようにすることが必要であった。しかし、燃料管を2重構造にする構成は、部品点数が増えるとともに、組立工程が複雑になってしまう。特に、近年では複数のシリンダを備えるエンジンが一般的であるが、この種のエンジンでは、燃料管の長さが長くなるので、2重構造にする箇所が多くなる。また、燃料管はシリンダ毎に配置されるので、複数のシリンダを備えるエンジンでは、多数の燃料管を2重構造にしなければならない。
また、飛散した燃料を受け止める部品を追加する場合も、部品点数が増加するとともに、組立工程が複雑になる。更に、エンジンには多数の管やハーネス(電線又は電線を束ねたもの)が配置されるため、このような部品を新たに追加することも容易ではない。
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、部品点数を増加させることなく、飛散した燃料が吸入口から吸入されることを防止することにある。
課題を解決するための手段及び効果
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とその効果を説明する。
本発明の観点によれば、以下の構成のエンジンが提供される。即ち、このエンジンは、シリンダヘッドと、吸入口と、燃料管と、ブラケットと、トップカバーと、を備える。前記吸入口は、前記シリンダヘッドの側面側に配置されており、空気を吸入する。前記燃料管は、少なくとも一部が前記シリンダヘッドの上側を通り、燃料が流れる。前記ブラケットは、前記シリンダヘッドの上側の空間と、前記吸入口と、を仕切るように配置される。前記トップカバーは、前記シリンダヘッドを覆い、少なくとも前記吸入口側の端部が下側に曲げられており、切欠きが形成されている。前記ブラケットの上端が前記トップカバーの下端よりも上側に位置しており、前記ブラケットは、前記トップカバーの前記切欠きの少なくとも一部を覆うように配置される。
これにより、仮に燃料管から燃料が漏れて飛散した場合であっても、ブラケットが当該燃料を受け止めることで、燃料が吸入口に入ることを防止できる。従って、燃料管に燃料漏れの対策を講じたり、新たな部品を追加したりすることなく、飛散した燃料が吸入口から吸入されることを防止する。また、トップカバーとブラケットの両方で燃料を受け止めることができる。従って、ブラケットの大きさを抑えつつ、燃料が吸入口に吸入されることをより確実に防止できる。また、トップカバーに切欠きが形成されている場合、通常は当該切欠きから燃料が吸入口まで飛散し易いが、上記の構成により、燃料が吸入口に吸入されることを確実に防止できる。
前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記ブラケットよりも前記吸入口側であって、前記吸入口よりも上側には、吸入された空気が通る吸気管が配置されている。前記ブラケットは、前記吸気管に向かって曲がっている。
これにより、吸気管の下側を抜けて吸入口に到達する経路を塞ぐことができる。また、ブラケットだけでなく吸気管を活用して燃料を受け止めるので、ブラケットの大きさを抑えつつ、燃料が吸入口に吸入されることをより確実に防止できる。
本発明の一実施形態に係るエンジンの平面図。 エンジンの吸気マニホールド側の側面図。 エンジンの排気マニホールド側の側面図。 エンジンのフライホイール側の側面図。 エンジンのギアケース側の側面図。 ベルトカバーを外したエンジンのギアケース側の側面図。 燃料の流れを模式的に示す説明図。 燃料の供給及び噴射等を行う機構を示す吸気マニホールド側の側面図。 燃料の供給及び噴射等を行う機構を示すフライホイール側の側面図。 燃料戻し管の構成を示す斜視図。 ギアケース、シリンダブロック、及びオイルパンの位置関係を示す斜視図。 内側ギアケースをシリンダブロック側から見た側面図。 コネクタ取付部及びコネクタを示す平面図。 コネクタ取付部及びコネクタを示す斜視図。 第1取付板、第2取付板、第3取付板の形状を示す斜視図。 本体側コネクタに接続されるセンサ及びアクチュエータ等を示すブロック図。 リレーブラケットの周囲を示す斜視図。 リレーブラケットの形状を示す斜視図。 エンジンが帆船に配置される様子を示す概略図。
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。エンジン100は、ディーゼルエンジンであり、船舶用のインボードエンジンである。
以下の説明では、図1の平面図に示すように、クランク軸線Lに沿う方向のうち、吸入口10又はフライホイールハウジング7が位置する側を「前側」と称し、ベルトカバー8又はオルタネータ78が位置する側を「後側」と称する。また、エンジン100の前側に向かって左側及び右側を単に「左側」及び「右側」等と称する。また、左側から見た図を左側面図等のように称する。更に、図2等の側面図に示すように、トップカバー6が位置する側を「上側」と称し、オイルパン1が位置する側を「下側」と称する。
初めに、エンジン100の基本的な部品、カバー、及びハウジング等について図1から図6までを参照して説明する。図1はエンジン100の平面図を示し、図2から図5はエンジン100の側面図を示し、図6は、ベルトカバー8を取り外した状態のエンジン100の側面図を示す。
エンジン100は、この種の部品として、オイルパン1と、エンジン本体2と、シリンダヘッドカバー5と、トップカバー6と、フライホイールハウジング7と、ベルトカバー8と、を備える(図1及び図2)。
オイルパン1は、エンジン100の下側の端部に位置している。オイルパン1は、エンジンオイルを貯めておくための容器状の部品である。オイルパン1は、フライホイールハウジング7とベルトカバー8との間に渡るように配置されている。
エンジン本体2は、オイルパン1の上側であって、エンジン100の中央部に配置されている。エンジン本体2は、シリンダブロック3と、シリンダヘッド4と、から構成される。
シリンダブロック3は、オイルパン1の上側に取り付けられている。シリンダブロック3の前後方向及び左右方向のサイズは、オイルパン1と同等である。シリンダブロック3には、クランク軸60等を収容するための穴及びシリンダ等が形成されている。また、シリンダブロック3の側面には、様々な部品を取り付けるためのネジ穴が形成されている。
シリンダヘッド4は、シリンダブロック3の上側に取り付けられている。シリンダヘッド4は、シリンダブロック3とともに燃焼室を構成している。シリンダヘッド4には、燃料の噴射を行うインジェクタ48(後述の図8等を参照)が取り付けられている。
シリンダヘッド4の右側は、シリンダヘッドカバー5によって覆われている。シリンダヘッドカバー5の内部には、図略の吸気バルブ及び排気バルブが配置されている。
トップカバー6は、エンジン100の上側の端部に位置している。トップカバー6は、シリンダヘッド4の上側及びシリンダヘッドカバー5の左半分を覆うように配置されている。トップカバー6は、シリンダヘッドカバー5及び吸気マニホールド14等に取り付けられている。トップカバー6の上面は、エンジン100のメンテナンス時に作業者が歩くため、平坦状に構成されている。トップカバー6の外縁の一部は下側に折り曲げられている。なお、シリンダヘッドカバー5の後側及び燃料フィルタ41は、上側に突出しているため、この部分に対応するトップカバー6の外縁(具体的には、右側の後半分の部分及び左後側の斜め部分)は下側に折り曲げられていない。この構成により、シリンダヘッド4等の上部を的確に覆って保護することができる。
また、トップカバー6の前側の中央部には切欠き6aが形成されている。この切欠き6aは、吊下げ部122を露出させるために形成されている。吊下げ部122は、シリンダヘッド4の左側に取り付けられている。吊下げ部122は、エンジン100を吊り下げる際に使用される部品であり、当該吊下げ部122には、クレーンのフックを引っ掛けるための穴が形成されている(後述の図17を参照)。
フライホイールハウジング7は、エンジン100の前側の端部に位置しており、シリンダブロック3の前側に取り付けられている。フライホイールハウジング7の内部には、フライホイール61が配置されている(図4)。
また、フライホイールハウジング7の前側の端部であって、上下方向の中央部には、エンジン取付部121が取り付けられている。エンジン取付部121は、フライホイールハウジング7の左右に取り付けられている。エンジン取付部121には、エンジン100を設置箇所にボルトで取り付けるための穴が形成されている。なお、このエンジン取付部121は、シリンダブロック3の前側の左右にも取り付けられている(図5、図6)。
ベルトカバー8は、エンジン100の後側の端部に位置しており、シリンダブロック3の後側に、ギアケース64を介して取り付けられている。ベルトカバー8は、外縁を折り曲げた容器状の形状であり、ベルト63を覆うように配置されている。ベルトカバー8は、略多角形であって右下部分を内側に凹ませた形状である。本実施形態の海水ポンプ20は、ギアケース64より前側に配置されているが(図3)、海水ポンプ20をギアケース64の後側に配置する場合、ベルトカバー8の凹んだ部分に位置させることができる。これにより、海水ポンプ20を収まり良く配置することができる。
次に、吸気系及び排気系の部品について、図1から図6までを参照して説明する。
エンジン100は、吸気系及び排気系の部品として、吸入口10と、過給機11と、吸気管12,13と、吸気マニホールド14と、ブリーザーホース15と、排気マニホールド16と、ミキシングエルボ17と、を備える。
吸入口10は、エンジン100の前側の端部であって中央より上側に位置している(図1、図2)。吸入口10は、外部の空気を吸入する。吸入口10の内部には、エアクリーナが配置されており、外部の空気に含まれる粉塵等が取り除かれる。
過給機11は、エンジン100の前側の端部であって、吸入口10の右側に配置されている。過給機11は、図略のタービンホイールを内蔵したタービンハウジング11aと、図略のコンプレッサホイールを内蔵したコンプレッサーハウジング11bと、を備える。タービンホイールは、排気ガスを利用して回転するように構成されている。コンプレッサホイールは、タービンと同じシャフトに接続されており、タービンホイールの回転に伴って回転する。過給機11は、コンプレッサホイールが回転することにより、空気を圧縮して強制的に吸気を行うことができる。
吸気管12は、吸入口10及び過給機11に接続されている。吸気管12には、吸入口10及び過給機11によって吸入された空気が流れる。吸気管12は、吸入口10の周囲を前側面図(図4)における反時計回りに折れ曲がり、吸入口10及び過給機11の上側を通過した後に、エンジン本体2の右側に配置されるインタークーラ22(詳細は後述)の上側に接続される(図3)。吸気管12を流れた空気は、インタークーラ22によって冷却される。
吸気管13は、インタークーラ22の上側から吸気管12に沿うように、かつ、吸気管12よりも内側を通るようにして、吸入口10及び過給機11の上側を通過し、エンジン本体2の左側に配置される吸気マニホールド14の前側に接続される(図2)。
吸気マニホールド14は、エンジン本体2の左側(吸気面側)に配置されており、具体的には、シリンダヘッド4の左側に取り付けられている。吸気マニホールド14は、吸気管13から供給された空気をシリンダ数に応じた数(本実施形態では4つ)に分けてシリンダヘッド4へ供給する。
シリンダブロック3及びシリンダヘッド4の燃焼室では、吸気マニホールド14から供給された空気を圧縮した後に、燃料を噴射してピストンを駆動することで動力を発生させる。燃焼室では、ブローバイガス及び排気ガス等が発生する。
ブリーザーホース15の一端部は、シリンダヘッドカバー5に接続されている(図略)。ブリーザーホース15は、シリンダヘッドカバー5から、シリンダヘッド4とトップカバー6の間、及び、吸気管12,13の下側を通り、吸入口10に接続される(図1)。ブリーザーホース15は、燃焼室で発生したブローバイガスを吸入口10に供給する。
排気マニホールド16は、エンジン本体2の右側(排気面側)であって、インタークーラ22と略同じ高さであって、インタークーラ22よりも内側に配置されている(図3)。排気マニホールド16は、シリンダブロック3の右面に取り付けられている。排気マニホールド16は、排気マニホールド16は、複数の燃焼室で発生した排気ガスをまとめて過給機11のタービンハウジング11aへ供給する。
また、本実施形態の排気マニホールド16は、上側に配置された清水クーラ24と一体構造となっている。排気マニホールド16は、清水クーラ24の冷却水(清水)によって冷却される。このような一体構造を採用することで、排気マニホールド16まで冷却水を供給するための冷却管が不要となる。また、排気マニホールド16の外側にインタークーラ22を配置することで、高温となり易い排気マニホールド16が露出することを防止できる。
排気マニホールド16からタービンハウジング11aへ供給された排気ガスは、タービンホイールを回転させるために用いられた後に、過給機11の右側に接続されたミキシングエルボ17から外部へ排出される。
次に、冷却系の部品及びエンジンオイル関連の部品について、図1から図6までを参照して説明する。
エンジン100は、冷却系の部品として、海水ポンプ20と、海水管21,23,25と、インタークーラ22と、清水クーラ24と、冷却水管26,29,30,34と、冷却水ポンプ27と、ポンププーリ28と、オイルクーラ33と、を備える。また、エンジンオイル関連の部品として、オイルフィルタ31と、オイルレベルゲージ32と、を備える。
海水ポンプ20は、エンジン本体2の右側であって、インタークーラ22の下側かつエンジン取付部121の近傍に配置されている(図3)。海水ポンプ20は、ギアケース64の前側に取り付けられている。エンジン100には、海水ポンプ20に接続された図略の海水管を介して、海水が取り入れられる。
海水ポンプ20が取り入れた海水は、前斜め上側に延びる海水管21を介して、インタークーラ22に供給される。
インタークーラ22は、エンジン本体2の右側であって、清水クーラ24の下側であって、排気マニホールド16の外側に配置される。インタークーラ22は、吸気管12と吸気管13の接続部分の下側に取り付けられている。インタークーラ22は、前述のように、吸入口10及び過給機11によって吸入された空気を海水との熱交換によって冷却する。
インタークーラ22を通った海水は、インタークーラ22の右側に接続された海水管23を流れる。海水管23は、排気マニホールド16の下側及び左側を通り、清水クーラ24の前側に接続される。
清水クーラ24は、シリンダヘッドカバー5の右側に配置されており、トップカバー6とともにエンジン100の上面を構成する。清水クーラ24は、排気マニホールド16の上側に取り付けられている。清水クーラ24には、海水が海水管23から供給されるとともに、冷却水が後述の冷却水管34から供給される。清水クーラ24は、この冷却水を海水との熱交換によって冷却する。
清水クーラ24によって冷却水との熱交換に使用された海水は、清水クーラ24の後側に接続された海水管25を流れる。海水管25は、清水クーラ24及び吸気管12,13の外側を通り、ミキシングエルボ17に接続される。ミキシングエルボ17は、前述の排気ガスと海水とを混合させて排出する。
清水クーラ24によって冷却された冷却水は、清水クーラ24の後側に接続された冷却水管26を流れる(図6)。冷却水管26は、冷却水ポンプ27の下側を通った後に、冷却水ポンプ27に接続される。
冷却水ポンプ27は、エンジン本体2の後側に配置されており、シリンダヘッドの後側に取り付けられている。冷却水ポンプ27は、ポンププーリ28を介してクランク軸60とベルト63で連結されている。この構成により、冷却水ポンプ27は、冷却水をエンジン100の各部に供給することができる。
冷却水ポンプ27が送り出した冷却水は、初めにシリンダブロック3内を流れることで、シリンダブロック3を冷却する。シリンダブロック3内の冷却水用の通路は分岐点を有する。分岐した一方の通路には、冷却水管29(図2)が接続される。冷却水管29は、エンジン本体2の左側に配置されており、エンジン本体2に沿って後側に延びた後に、オイルクーラ33に接続される(図2)。これにより、冷却水を用いてエンジンオイルを冷却することができる。その後、冷却水は、オイルクーラ33から更に後方へ延びる冷却水管30を通って、冷却水ポンプ27まで戻る。また、シリンダブロック3から分岐した他方の通路は、シリンダヘッド4内の通路を経由して、冷却水ポンプ27に接続されている。その後、冷却水は、冷却水ポンプ27の上側と清水クーラ24の後側とを接続する冷却水管34によって、清水クーラ24に送られる。
オイルフィルタ31は、エンジン本体2の左側であって、吸気マニホールド14の下側であって、エンジン取付部121の前側に配置されている。オイルフィルタ31は、オイルクーラ33を介してシリンダブロック3の左側に取り付けられている。オイルフィルタ31は、エンジンオイルに含まれる金属粉やゴミ等をフィルタによって取り除く。
オイルレベルゲージ32は、オイルパン1に接続されており、オイルパン1から上側に延びるように構成されている。オイルレベルゲージ32は、エンジンオイルの量を測定するための部品である。
次に、燃料の供給及び噴射等を行う部品について、図7から図9までを参照して説明する。
図7は、燃料の流れを模式的に示す説明図である。図8及び図9は、燃料の供給及び噴射等を行う部品の左側面及び前側面図である。図10は、燃料戻し管49の構成を示す斜視図である。
エンジン100は、燃料の供給及び噴射を行う部品として、燃料タンク40と、燃料フィルタ41と、低圧管42と、燃料ポンプ43と、高圧管44と、コモンレール45と、燃料噴射管(燃料管)46と、収束具47と、インジェクタ48と、燃料戻し管49と、コモンレール燃料戻し管50と、インジェクタ燃料戻し管(燃料管)51と、を備える。
燃料タンク40に貯められた燃料は、燃料フィルタ41及び低圧管42を介して、燃料ポンプ43に吸い込まれる。
燃料フィルタ41は、エンジン本体2の右側であって、吸気マニホールド14の後側かつ燃料ポンプ43の上側に配置されている。燃料フィルタ41は、吸気マニホールド14の上側に取り付けられている。燃料フィルタ41は、フィルタによって燃料からゴミ及び汚れを取り除く。
燃料ポンプ43は、エンジン本体2の右側であって、吸気マニホールド14の下側かつギアケース64の前側に配置されている(図2)。燃料ポンプ43は、内側ギアケース66の前側に取り付けられている。
また、燃料ポンプ43は、フィードポンプ43aと、調量弁43bと、プランジャ43cと、を備える。フィードポンプ43aは、燃料タンク40内の燃料を吸い込む。調量弁43bは、フィードポンプ43aによる燃料の吸込み量を調整する。プランジャ43cは、調量弁43bを経由した燃料を加圧して高圧管44を介してコモンレール45に供給する。
シリンダブロック3には、コモンレール45及び後述のコネクタ取付部70を取り付けるための取付台110が取り付けられている。取付台110は、固定部110aと、コモンレール取付部110bと、コネクタ取付板取付部110cと、を備える。
固定部110aには、取付台110をシリンダブロック3に取り付けるためのボルトを挿入可能な穴が形成されている。コモンレール取付部110bは、左斜め上側を向くように傾斜した2つの傾斜面である。それぞれの傾斜面には、コモンレール45を取り付けるためのボルトを挿入可能な穴が形成されている。なお、コネクタ取付板取付部110cについては後で説明する。
コモンレール45は、エンジン本体2の右側であって、吸気マニホールド14の下側かつオイルフィルタ31の上側に配置されている。コモンレール45には、取付部45aが形成されている。取付部45aは、下方に突出する2つの部分であり、ボルトを差し込むための穴が形成されている。取付部45aの穴とコモンレール取付部110bの穴とを合わせた状態でボルトを取り付けることで、コモンレール45が取付台110に取り付けられる。
また、コモンレール45は、前側から順に、ハーネス接続コネクタ45cと、複数の燃料噴射管コネクタ45dと、高圧管コネクタ45bと、燃料戻し管コネクタ45eと、を備える。なお、ハーネス接続コネクタ45c以外のコネクタは、コモンレール取付部110bと同様に、左斜め上側を向くように配置されている。この構成により、エンジン本体2の側面から垂直に延びるように燃料噴射管46が取り付けられる構成と比較して、当該側面からの燃料噴射管46の突出量を抑えることができる(図9)。また、燃料噴射管46を緩やかに曲げることができるので、負荷を軽減できる。
高圧管コネクタ45bには、前述の高圧管44が接続される。ハーネス接続コネクタ45cには、図略のハーネスが接続されており、このハーネスを介してコモンレール45の内部の圧力等がECU82(エンジンコントロールユニット、制御部、後述の図13を参照)へ送られる。燃料噴射管コネクタ45dは、シリンダと同数配置されており、燃料噴射管46を介して、インジェクタ48へ燃料を供給する。燃料戻し管コネクタ45eは、コモンレール45内の燃料を燃料タンク40に戻す際に用いられる。
複数の燃料噴射管46は、それぞれ上側に延びるとともに、互いに近づくようにして、収束具47によって、吸気マニホールド14の中央部に取り付けられる。本実施形態の収束具47は、2つの燃料噴射管46を束ねて吸気マニホールド14に取り付けている。複数の燃料噴射管46は、収束具47より上側では、互いに離れるようにして、インジェクタ48にそれぞれ接続される。
このように燃料噴射管46を束ねることで、他の管やハーネス等と干渉しにくく、更に、メンテナンス時に複数の燃料噴射管46を簡単な操作でまとめて取り外すことができる。
インジェクタ48は、シリンダヘッド4の上側に取り付けられている。インジェクタ48は、インジェクタコネクタ48aと、燃料噴射バルブ48bと、を備える。インジェクタコネクタ48aには、吸気マニホールド14とシリンダヘッド4の間を通るインジェクタハーネス76を介してECU82に接続されている。燃料噴射バルブ48bは、ECU82の指示に基づいて燃料を噴射する。この構成により、適切なタイミングで燃料を噴射したり、1回の噴射工程で数回噴射するマルチ噴射を行ったりすることで、排気ガスのクリーン化及び騒音の抑制等を実現することができる。
次に、コモンレール45及びインジェクタ48に供給された燃料を燃料タンク40に戻す構成について説明する。エンジン100は、供給された燃料を燃料タンク40に戻す燃料戻し管49を備える(図10)。
燃料戻し管49の一端は燃料ポンプ43に接続されており、燃料戻し管49の他端は燃料タンク40に接続されている。燃料戻し管49には、ボルトを差し込むための穴が形成された取付金具49aが取り付けられている。燃料戻し管49は、取付金具49aによって、ボルトで吸気マニホールド14の後側に取り付けられている。
また、燃料戻し管49には、管状のコモンレール側取付口49bと、管状のインジェクタ側取付口49cと、が溶接により接続されている。コモンレール側取付口49bには、コモンレール燃料戻し管50が取り付けられる。インジェクタ側取付口49cには、インジェクタ燃料戻し管51が取り付けられる。
このように管同士を溶接してコモンレール側取付口49b及びインジェクタ側取付口49cを形成することで、管同士を接合するための部品を省略することができる。従って、燃料を戻す構成をコンパクトにすることができる。
上述のように、本実施形態では、コモンレール45等の燃料の供給に関する部品が、排気マニホールド16と反対側に配置されているので、仮に燃料が漏れた場合であっても排気マニホールド16に燃料が掛からないので、過剰な断熱構造が不要となる。
また、高圧管コネクタ45bを燃料噴射管コネクタ45dより燃料ポンプ43側に配置することで、高圧管44の長さを抑えることができる。更に、燃料戻し管コネクタ45eを、燃料噴射管コネクタ45dより燃料ポンプ43側に配置することで、コモンレール燃料戻し管50の長さを抑えることができる。また、ハーネス接続コネクタ45cを上記の反対側(前側)の端部に配置することで、ハーネスと高圧管44等との干渉を防止できる。
次に、動力の伝達に関する部品について図1から図6、図11及び図12を参照して説明する。
図11は、ギアケース64、シリンダブロック3、及びオイルパン1の位置関係を示す斜視図である。図12は、内側ギアケース66をシリンダブロック3側から見た側面図である。
エンジン100は、動力の伝達に関する部品として、クランク軸60と、フライホイール61と、クランクプーリ62と、ベルト63と、ギアケース64と、を備える。
クランク軸60は、シリンダブロック3に形成された穴に挿通されている(図4)。クランク軸60は、エンジン100で発生した動力を伝達する。
フライホイール61は、エンジン本体2の前側に位置するフライホイールハウジング7の内部に配置されており、クランク軸60が伝達した動力を、図略のクラッチを介して外部のスクリュー等に伝達する。
クランクプーリ62は、エンジン本体2の後側に配置されている(図6)。クランクプーリ62は、クランク軸60が伝達した動力を、ベルト63を介して、ポンププーリ28及びオルタネータ78に伝達する。
ギアケース64は、オイルパン1の上側であって、シリンダブロック3の後側に配置されている。ギアケース64は、外側(後側)に位置する外側ギアケース65と、内側(前側)に位置する内側ギアケース66と、で構成されている(図11)。
外側ギアケース65は、ボルトによって内側ギアケース66に取り付けられている。外側ギアケース65には、クランク軸挿通穴65aと、海水ポンプ取付穴65bと、が形成されている。
クランク軸挿通穴65aは、クランク軸60を挿通させてクランクプーリ62に接続させるための穴である。海水ポンプ取付穴65bは、上述のようにギアケース64の後側に海水ポンプ20を配置する場合に、当該海水ポンプ20を取り付けるための穴である。
内側ギアケース66は、外側ギアケース65とシリンダブロック3との間に配置されている。内側ギアケース66は、ボルトによって外側ギアケース65に取り付けられているとともに、接着剤によって、シリンダブロック3に取り付けられている。内側ギアケース66には、クランク軸挿通穴66aと、ギア配置穴66bと、オイル供給穴66cと、Oリング66dと、が形成されている(図12)。
クランク軸挿通穴66aは、クランク軸挿通穴65aと同様に、クランク軸60を挿通させてクランクプーリ62に接続させるための穴である。ギア配置穴66bは、各種ポンプギア又はカムギア等を配置するための穴である。オイル供給穴66cは、ギアの潤滑用のエンジンオイルをシリンダブロック3から供給するための穴である。Oリング66dは、オイル供給穴66cに取り付けられており、エンジンオイルが漏れることを防止する。
なお、船舶に配置されるエンジンは振動が大きいため、Oリング66dを配置していてもエンジンオイルが漏れる可能性が存在する。しかし、内側ギアケース66の下方にオイルパン1が位置しているため、エンジンオイルが漏れた場合であっても、当該エンジンオイルが外部に漏れ出ることはなく、エンジンオイルをエンジン100の内部に戻すことができる。
次に、電装系の部品及びその取付部品、特にエンジン本体2にECU82を接続する構成について、図13から図15を参照して説明する。
図13及び図14は、コネクタ取付部70及び本体側コネクタ75を示す平面図及び斜視図である。図15は、図14からハーネスやボルト等を取り外した斜視図である。
エンジン100は、電装系の部品及びその取付部品として、コネクタ取付部70と、ハーネス支持部74と、本体側コネクタ75と、インジェクタハーネス76と、センサハーネス77と、オルタネータ78と、を備える。また、エンジン100は、ECU82と接続するための部品として、制御部側コネクタ79と、制御部側ハーネス80と、相手コネクタハーネス案内部81と、を備える。
コネクタ取付部70は、エンジン本体2の左側に配置されている。コネクタ取付部70は、本体側コネクタ75を取り付けるための部品であり、第1取付板71と、第2取付板72と、第3取付板73と、から構成されている。
第1取付板71は、平板を折り曲げることで形成された断面L字状の部品であり、鉛直方向(上下方向)に平行な面である鉛直部71aと、水平方向に平行な面である水平部71bと、で構成されている。水平部71bのうちシリンダブロック3側の端部近傍には、ボルトを差し込むための穴が形成されており、この穴と、上述した取付台110の下面であるコネクタ取付板取付部110cに形成された穴と、を合わせた状態でボルトを取り付けることで、取付台110に第1取付板71が取り付けられている。
このように、1つの取付台110にコモンレール45とコネクタ取付部70の両方を取り付けることで、部品点数を減らすことができる。また、上側に延びるコモンレール45を上側に取り付け、下方に延びるコネクタ取付部70を下側に取り付けることで、シンプルなレイアウトが実現できる。
また、水平部71bには、更に複数の穴が形成されるとともに、オイルレベルゲージ取付部71cが形成されている。オイルレベルゲージ取付部71cは、水平部71bから上側に延びるように形成されている。オイルレベルゲージ取付部71cには、他の取付部品を介して、オイルレベルゲージ32が取り付けられている。
第2取付板72は、略三角形状の平板である。第2取付板72には、第1取付板取付穴72aと、ハーネス支持部取付穴72bと、第3取付板取付穴72cと、が形成されている。なお、符号は省略するが、第1取付板71にも、第1取付板取付穴72a及びハーネス支持部取付穴72bに対応する位置に穴が形成されている。
第2取付板72は、第1取付板取付穴72aにボルト及び防振ゴム72dを取り付けることで、第1取付板71に取り付けられる。第2取付板72には、ハーネス支持部取付穴72bにボルトを取り付けることで、ハーネス支持部74が取り付けられる。第2取付板72には、第3取付板取付穴72cにボルトを取り付けることで、第3取付板73が取り付けられる。
第3取付板73は、2つの水平部73aと、鉛直部73cと、から構成されている。水平部73aは、水平方向に平行な面を有しており、U字状の切欠き73bがそれぞれ形成されている。第3取付板73は、この切欠き73bによって、第2取付板72に取り付けられている。なお、穴ではなく切欠き73bとすることで、ボルトを完全に抜かずに(つまりボルトを緩めるだけで)第3取付板73を第2取付板72から取り外すことができる。これにより、制御部側コネクタ79の着脱を素早く行うことができるとともに、ボルトを紛失することを防止できる。
鉛直部73cは、鉛直方向(上下方向)に平行な面を有している(言い換えれば鉛直部73cと水平部71b及び第2取付板72は垂直である)。なお、上述のように第2取付板72は、略三角状なので、鉛直部73cは、クランク軸60に平行ではなく傾斜するように(より具体的には、前側に進むに従ってシリンダブロック3から離れるように)取り付けられている。鉛直部73cの後側の端部には、両面に2つずつ、合計4つの本体側コネクタ75が取り付けられている。
本体側コネクタ75は、それぞれエンジン100の各部と電気的に接続されている。具体例を挙げると、下側であって外側に配置された本体側コネクタ75は、インジェクタハーネス76を介して、インジェクタ48(詳細には後述の噴射アクチュエータ148)と接続されている。なお、インジェクタハーネス76は、上述のハーネス支持部74に支持されている。上側であって外側に配置された本体側コネクタ75は、センサハーネス77を介して、エンジン100の作動状態を検出するセンサと接続されている(詳細は後述)。
また、外側に配置された2つの本体側コネクタ75は、内側であって下側に配置された本体側コネクタ75よりも大きい。このように大きい本体側コネクタ75を外側に配置することで、スペースに余裕のある外側を有効に活用することができる。なお、他の本体側コネクタ75は、各部の温度センサ又は圧力センサ等と接続されている(詳細は後述)。
また、本体側コネクタ75には、ECU82に接続された制御部側コネクタ79に係合可能な係合部75aが形成されている。本実施形態では、本体側コネクタ75はメスコネクタなので、係合部75aは、開口状である。また、上述のように鉛直部73cがクランク軸60に対して傾斜しているので、本体側コネクタ75は、係合部75aが左側及び前側を向くように傾斜して配置されていることとなる。
このように本体側コネクタ75を配置することで、本体側コネクタ75がエンジン本体2の側面に垂直に配置される構成と比較して、本体側コネクタ75の突出量を抑えることができるので、エンジン100のサイズを小さくすることができる。また、本体側コネクタ75がエンジン本体2の側面に水平に配置される構成と比較して、着脱作業を容易に行うことができる。なお、本実施形態では、上下方向に細長い本体側コネクタ75を縦に配置すること、及び、内側にも本体側コネクタ75を配置することにより、エンジン本体2からの突出量を更に抑えることができる。
制御部側コネクタ79は、本体側コネクタ75と係合可能に構成されている。制御部側コネクタ79は、制御部側ハーネス80を介して、ECU82に接続されている。制御部側ハーネス80は、係合部75aの向きに平行に進んだ後に、クランク軸60と平行になる方向に緩やかに曲げられている。制御部側ハーネス80は、クランク軸60と平行になる前後において、フライホイールハウジング7に取り付けられた相手コネクタハーネス案内部81によって案内され、更に前方へ延びている。
ここで、本体側コネクタ75がエンジン本体2の側面に垂直又は平行に配置される構成では、何れの構成であっても制御部側ハーネス80を大きく(急激に)曲げる必要がある。この点、このように、本実施形態のように本体側コネクタ75を傾斜して配置することで、たとえ、フライホイールハウジング7の径が大きい場合であっても、制御部側ハーネス80を無理に曲げることなく、当該フライホイールハウジング7の外側を通すことができる。
次に、エンジン100の電気的な構成、特に、本体側コネクタ75に接続されるセンサ及びアクチュエータについて図16のブロック図を参照して説明する。
上述のように、エンジン100の作動状態を検出する各種センサ及びアクチュエータは、本体側コネクタ75及び制御部側コネクタ79を介して、ECU82に接続されている。ECU82は、各種センサから受信した情報に基づいて、警告を出したりアクチュエータを調整したりする。なお、ECU82には、エンジン回転数等を表示する計器盤83及びバッテリー84等が接続されている。以下、各種センサ及びアクチュエータについて具体的に説明する。
図16に示すように、4つの本体側コネクタ75の1つには、スターターリレー92と、油圧スイッチ141と、が接続される。スターターリレー92は、スターターモータ95を駆動してエンジン100を始動させる。油圧スイッチ141は、油圧装置に供給する作動油の圧力を検出する。
また、4つの本体側コネクタ75の1つには、冷却水温センサ142と、カム軸回転センサ143と、吸気圧センサ144と、オルタネータ78と、が接続される。冷却水温センサ142は、冷却水の温度を検出する。カム軸回転センサ143は、カム軸の回転数を検出する。吸気圧センサ144は、吸気の圧力を検出する。
また、4つの本体側コネクタ75の1つには、クランク軸回転センサ145と、レール圧センサ146と、燃料温度センサ147と、が接続される。クランク軸回転センサ145は、クランク軸の回転数を検出する。レール圧センサ146は、コモンレール45の圧力を検出する。燃料温度センサ147は、燃料の温度を検出する。
また、4つの本体側コネクタ75の1つには、4つの噴射アクチュエータ148と、調量アクチュエータ149と、が接続される。噴射アクチュエータ148は、ECU82の指示に応じて、インジェクタ48から燃料を噴射させる。噴射アクチュエータ148を制御することで、燃料の噴射量及び噴射タイミングを調整することができる。調量アクチュエータ149は、ECU82の指示に応じて、コモンレール45に供給する燃料の量を調整することができる。
なお、本実施形態では、オルタネータ78が接続される本体側コネクタ75、及び、噴射アクチュエータ148が接続される本体側コネクタ75が第3取付板73の外側に固定されているが、他の本体側コネクタ75を外側に固定しても良い。また、各本体側コネクタ75に接続されるセンサ及びアクチュエータの組合せは任意であり、適宜変更することができる。
次に、スターターリレー92を取り付けるリレーブラケット(ブラケット)90等について図2、図3、図17及び図18を参照して説明する。
図17は、リレーブラケット90の周囲を示す斜視図である。図18は、図17からトップカバー6等の部品を非表示とした状態を示す斜視図である。
エンジン100は、リレーブラケット90と、スターターリレー92と、リレーハーネス93と、スターターモータハーネス94と、スターターモータ95と、を備える。
リレーブラケット90は、トップカバー6の前側であって、トップカバー6の右側から中央に配置されている。リレーブラケット90の上端は、少なくともトップカバー6の下端よりも上側に位置する(図2)。また、リレーブラケット90は、吸気管13の下側を覆う位置に配置されている。リレーブラケット90は、鉛直部90aと、傾斜部90bと、リレー取付部90cと、から構成されている。
鉛直部90aは、鉛直方向(上下方向)に平行な面を有している。鉛直部90aは、ボルト及び防振ゴム91により、シリンダヘッド4の前側に取り付けられる。鉛直部90aには、切欠き90dが左右にそれぞれ形成されている。左側の切欠き90dの近傍には、前述のブリーザーホース15が通っている。右側の切欠き90dの近傍には、前述の海水管23が通っている。鉛直部90aの左側であって、切欠き90dの下側には、リレー取付部90cが形成されている。リレー取付部90cは、省スペースの観点又はハーネスのレイアウトの観点等から、鉛直部90aから前方に傾斜するように折り曲げられている。リレー取付部90cには、スターターリレー92が取り付けられる。
スターターリレー92は、リレー取付部90cの前側にボルトによって取り付けられている。スターターリレー92には、リレーハーネス93と、スターターモータハーネス94と、が接続されている。リレーハーネス93は、スターターリレー92から下方に延び、前述の本体側コネクタ75等を介してECU82に接続される。スターターモータハーネス94は、スターターリレー92から右側に延び、リレーブラケット90の前側を通り、エンジン本体2の右側面に沿って後側に延び、スターターモータ95に接続される(図3)。スターターリレー92は、スターターモータ95を駆動してエンジンを始動するために用いられる。
傾斜部90bは、鉛直部90aの上側に位置し、上下方向から前側に傾斜している。傾斜部90bは、吸気管13の近傍であって後側に配置されている。傾斜部90bには、吸気管13の大径部分(管同士の接続部分)に対応する位置に切欠き90eが形成されている。
ここで、燃料噴射管46又は燃料戻し管49等から燃料が漏れて飛散した場合、吸入口10から燃料が吸引されること、及び、高温となる過給機11に掛かることを防止する必要がある。本実施形態では、燃料を受け止める部品を別個に設けず、トップカバー6、吸気管13、及びリレーブラケット90で燃料を受け止める。
トップカバー6は、燃料噴射管46の上側を覆っているので、上側に飛散した燃料を受け止めることができる。また、トップカバー6は、上述のように外縁が下側に折り曲げられているので、前側に飛散した燃料についても受け止めることができる。
吸気管13には、インタークーラ22で冷却後の空気が通るので、吸気管12に比べて温度が低い。従って、吸気管13を吸気管12よりも、燃料噴射管46側(後側)に配置することで、吸気管による燃料の受止めが実現できる。特に、吸気管13は、吸入口10及び過給機11と、燃料噴射管46の間を横切るように配置されているので、飛散した燃料を受け止めることができる。特に、本実施形態では、トップカバー6に形成された切欠き6aから燃料が通過する可能性があるため、このような燃料を吸気管13によって受け止めることができる。
リレーブラケット90は、シリンダヘッド4の上側の空間と、吸入口10と、を仕切るように配置される。具体的には、リレーブラケット90は、吸気管13の下側を覆うように(言い換えれば吸気管を抜けて吸入口に到達する経路を塞ぐように)配置されているので、吸気管13では受け止められない燃料を受け止めることができる。また、リレーブラケット90は、トップカバー6の下側及び切欠き6aを覆うように配置されているので、トップカバー6では受け止められない燃料を受け止めることができる。
特に、本実施形態では、切欠き90eを形成することで、リレーブラケット90を吸気管13に近づけることができるので、飛散した燃料を確実に受け止めることができる。
このように、上記の複数の部品によって、燃料がシリンダヘッド4の上部から吸入口10又は過給機11に到達する経路を塞ぐことで、飛散した燃料を確実に受け止めることができる。また、本実施形態では、燃料を受け止める部品を別個に設けないため、部品点数を減らし、構成をシンプルにすることができる。
以上に説明したように、本実施形態のエンジン100は、シリンダヘッド4と、吸入口10と、燃料管(燃料噴射管46及びインジェクタ燃料戻し管51)と、リレーブラケット90と、を備える。前記吸入口10は、前記シリンダヘッド4の側面側(前側)に配置されており、空気を吸入する。燃料管は、少なくとも一部が前記シリンダヘッド4の上側を通り、燃料が流れる。前記リレーブラケット90は、スターターリレー92が取り付けられるとともに、前記シリンダヘッド4の上側の空間と、前記吸入口10と、を仕切るように配置される。
これにより、仮に燃料管から燃料が漏れて飛散した場合であっても、リレーブラケット90が当該燃料を受け止めることで、燃料が吸入口10に入ることを防止できる。従って、燃料管を2重構造にしたり、新たな部品を追加したりすることなく、飛散した燃料が吸入口10から吸入されることを防止する。
また、本実施形態のエンジン100には、前記リレーブラケット90よりも前記吸入口10側であって、前記吸入口10よりも上側には、吸入された空気が通る吸気管13が配置されている。前記リレーブラケット90は、前記吸気管13に向かって曲がっている。
これにより、吸気管13の下側を抜けて吸入口10に到達する経路を塞ぐことができる。また、リレーブラケット90だけでなく吸気管13を活用して燃料を受け止めるので、リレーブラケット90の大きさを抑えつつ、燃料が吸入口10に吸入されることをより確実に防止できる。
また、本実施形態のエンジン100は、前記シリンダヘッド4を覆い、少なくとも前記吸入口側の端部が下側に曲げられたトップカバー6を備える。前記リレーブラケット90の上端が前記トップカバー6の下端よりも上側に位置する。
これにより、トップカバー6とリレーブラケット90の両方で燃料を受け止めることができる。従って、リレーブラケット90の大きさを抑えつつ、燃料が吸入口10に吸入されることをより確実に防止できる。
また、本実施形態のエンジン100において、前記トップカバー6には切欠き6aが形成されている。前記リレーブラケット90は、前記トップカバー6の前記切欠き6aの少なくとも一部を覆うように配置される。
これにより、燃料が切欠き6aを抜けて吸入口10に吸入されることを確実に防止できる。
なお、上記の実施形態のエンジン100は、図19に示すように、例えば帆船130に配置される。簡単に説明すると、帆船130は、船体131と、マスト132と、船底133と、センターボード134と、動力伝達装置135と、プロペラ136と、を備える。また、船体131の内部には、エンジン100が配置されている。
動力伝達装置135は、エンジン100の後端側に配置されており、そこからエンジン100の下方に大きく延出して、船底133から水中に出るように配置されており、その先端にはプロペラ136が直接的に取り付けられる(セイルドライブ)。この構成により、エンジン100で発生させた動力を用いてプロペラ136を駆動することで、帆船130を移動させることができる。
なお、エンジン100は、上記のようにセイルドライブ以外の推進機構にも用いることができる。例えば、プロペラが直接的に取り付けられた動力伝達装置を船体後方に配置し、エンジンの後方に取り付けられた動力伝達軸から、エンジンの動力を動力伝達装置に伝達するスタンドライブであっても良い。また、動力伝達装置の後端側にプロペラ軸が斜め下方に装着されるアングルタイプのマリンギアや、動力伝達装置の後端側にプロペラ軸が水平に装着されるパラレルタイプのマリンギアであっても良い。
なお、帆船以外、例えば帆を備えずエンジンのみを動力とする汽船のエンジンにも本発明を適用することができる。また、エンジンを1機搭載する船舶だけでなく、エンジンを複数機(例えば2機、3機)搭載する船舶のエンジンにも本発明を適用することができる。
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
上記実施形態では、スターターリレー92が取り付けられたリレーブラケット90を用いて、飛散した燃料を受け止める構成である。これに代えて、他の部品が取り付けられたブラケットを用いて、飛散した燃料を受け止める構成であっても良い。その場合であっても、上記実施形態と同様の効果を発揮させることができる。
リレーブラケット90の形状は、周囲の部品や管等と干渉しないように適宜変更できる。
本体側コネクタ75は、メスコネクタに限られずオスコネクタであっても良い。また、配置されるコネクタの個数及び配置方法も任意である。
ここで説明した以外の構成部品においても部品の形状を変更したり部品を省略したりすることができる。また、部品の配置も適宜変更することができる。
上記では、海を航行する船舶を想定し、船外から海水を取り入れる流れを説明したが、船舶が湖又は河川を航行する場合、当然海水ではなく湖等の水が取り入れられることとなる。従って、上記で説明した清水クーラ24は、冷却水と船外の水の熱交換を行う部品と表現することもできる。
上記では、舶用のエンジン100に本発明を適用する例を説明したが、舶用以外のエンジンに適用することもできる。例えば、自動車用、農業機械及び建設機械等の作業機用、又は発電用のエンジンに本発明を適用することができる。また、過給機を備えない構成のエンジンにも本発明を適用できる。
1 オイルパン
2 エンジン本体
3 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
5 シリンダヘッドカバー
6 トップカバー
10 吸入口
11 過給機
12,13 吸気管
14 吸気マニホールド
45 コモンレール
46 燃料噴射管(燃料管)
48 インジェクタ
51 インジェクタ燃料戻し管(燃料管)
90 リレーブラケット(ブラケット)
90a 鉛直部
90b 傾斜部
91 防振ゴム
92 スターターリレー
93 リレーハーネス
94 スターターモータハーネス
95 スターターモータ

Claims (2)

  1. シリンダヘッドと、
    前記シリンダヘッドの側面側に配置されており、空気を吸入する吸入口と、
    少なくとも一部が前記シリンダヘッドの上側を通り、燃料が流れる燃料管と、
    前記シリンダヘッドの上側の空間と、前記吸入口と、を仕切るように配置されるブラケットと、
    前記シリンダヘッドを覆い、少なくとも前記吸入口側の端部が下側に曲げられており、切欠きが形成されているトップカバーと、
    を備え、
    前記ブラケットの上端が前記トップカバーの下端よりも上側に位置しており、
    前記ブラケットは、前記トップカバーの前記切欠きの少なくとも一部を覆うように配置されることを特徴とするエンジン。
  2. 請求項1に記載のエンジンであって、
    前記ブラケットよりも前記吸入口側であって、前記吸入口よりも上側には、吸入された空気が通る吸気管が配置されており、
    前記ブラケットは、前記吸気管に向かって曲がっていることを特徴とするエンジン。
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