JP7066820B2 - エンジン装置 - Google Patents

Description

本願発明は、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、排気ガス規制対応や、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１，２を参照）。コモンレールは、燃料タンクから供給される燃料を高圧で蓄える。コモンレール内の圧力は、コモンレールに取り付けられる減圧弁により調節される。減圧弁から排出される燃料は、減圧弁に接続される燃料戻し管（リーク配管とも呼ばれる）を介して燃料タンクへ戻される。

特許第４０７４８６０号公報 特開２００７－１３９０９８号公報

ところで、コモンレールにおいては、減圧弁の摺動部の潤滑に燃料が使用される。従来、減圧弁の摺動部を燃料に浸漬させるために、エンジン装置へのコモンレールの搭載角度（燃料戻し管接続部の突設方向）は、水平から上向きに４５度～９０度の範囲に確保される。また、当該搭載角度が０度～４５度の範囲内の場合には、燃料戻し管は燃料戻し管接続部に上向きに取り付けられる。このように、コモンレールへの燃料戻し管の接続方向に制約があり、コモンレールの搭載条件に制約があるという問題があった。

本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施したエンジン装置を提供することを技術的課題としている。

本願発明のエンジン装置は、燃料供給ポンプから供給される燃料を高圧で蓄えるコモンレールを備えたエンジン装置において、前記コモンレール内の燃料を前記燃料供給ポンプへ戻す燃料戻し管が前記コモンレールに接続され、前記燃料戻し管は、前記コモンレールよりも高い位置で固定され、前記コモンレールの下方に配置される前記燃料供給ポンプに接続されるものである。

本願発明のエンジン装置において、吸気マニホールドがシリンダヘッドに設けられ、前記燃料戻し管は前記吸気マニホールドの下方に配置されるようにしてもよい。

さらに、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部を新気に混入する排気ガス再循環装置が前記吸気マニホールドに連結され、前記燃料戻し管は、前記コモンレールよりも高い位置で前記排気ガス再循環装置に取り付けられているようにしてもよい。

本願発明のエンジン装置において、前記コモンレールにおいて前記燃料戻し管が接続される側と反対側に燃料配管が接続され、前記燃料配管は前記燃料供給ポンプと接続されるようにしてもよい。

さらに、前記吸気マニホールドの下方にオイルクーラが配置され、前記燃料戻し管は前記オイルクーラの前方に配置されるようにしてもよい。

本願発明のエンジン装置により、コモンレールの搭載条件が緩和され、エンジン装置の設計の自由度が向上する。

エンジン装置の一実施形態の概略正面図である。 同実施形態の概略背面図である。 同実施形態の概略左側面図である。 同実施形態の概略右側面図である。 同実施形態の概略平面図である。 同実施形態の燃料系統説明図である。 同実施形態のコモンレール周辺を拡大して示す概略正面図である。 同コモンレール周辺を拡大して示す概略左側面図である。 同コモンレール周辺を拡大して示す概略平面図である。 図９のＡ－Ａ位置での同実施形態の概略背面図である。 同実施形態の右前角部周辺を拡大して示す概略正面図である。 同実施形態の右前角部周辺を拡大して示す概略平面図である。 同実施形態の右前角部周辺を拡大して示す概略斜視図である。 他の実施形態の概略背面図である。

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５を参照しながら、エンジン装置の一例としてのエンジン１の全体構造について説明する。この実施形態では、エンジン１はディーゼルエンジンで構成される。エンジン１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５に示すように、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が配置され、他側部に排気マニホールド４が配置されている。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いる。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が固着されている。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の前端側に固着されていて、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、オイルパン１１が配置されている。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潤滑油ポンプ（図示省略）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。潤滑油ポンプはクランク軸５の回転にて駆動するように構成されている。

図４に示すように、エンジン１の右側部には、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が取り付けられる。燃料供給ポンプ１５は、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）２４の下方に配置される。また、シリンダヘッド２の吸気マニホールド３と燃料供給ポンプ１５の間には、コモンレール１６が配置される。コモンレール１６は、シリンダブロック６の右側面の上部前寄り部位に固定されている。シリンダヘッドカバー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６参照）が設けられている。

各インジェクタ１７は、燃料供給ポンプ１５及び略円筒状のコモンレール１６等を介して、作業車両に搭載される燃料タンク２０１（図６参照）に接続されている。燃料タンク２０１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。

図２及び図５に示すように、シリンダヘッド２の上面部に設ける吸気弁及び排気弁（図示省略）などを覆うシリンダヘッドカバー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り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等を介して、吸気マニホールド３に戻される。

図３に示すように、エンジン１の左側部では、フライホイールハウジング７にエンジン始動用スタータ２０が取り付けられている。エンジン始動用スタータ２０は排気マニホールド４の下方に配置される。エンジン始動用スタータ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との連結部の下方となる位置で、フライホイールハウジング７の後側面の左側部位に取り付けられる。

図２に示すように、シリンダブロック６の後側面の左寄り部位には、冷却水潤滑用の冷却水ポンプ２１が配置されている。また、冷却水ポンプ２１の左側方に、エンジン１の動力にて発電する発電機としてのオルタネータ１２が設けられている。クランク軸５の前端側からベルト１０を介して、冷却ファン９とオルタネータ１２と冷却水ポンプ２１に回転動力を伝達する。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内及びシリンダブロック６内に冷却水が供給され、エンジン１が冷却される。

図３に示すように、冷却水ポンプ２１は、排気マニホールド４よりも低い高さ位置に配置されており、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と略同一高さ位置に固設される。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は、図２及び図５に示すように、シリンダヘッド２の上面の後部右寄り部位に固設されている。シリンダヘッド２は、その右後角部に冷却水排水部３５を有しており、冷却水排水部３５の上面に冷却水出口管２３が設置される。

図４及び図５に示すように、ＥＧＲ装置２４は、シリンダヘッド２の右側方に配置されている。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配管２８と、再循環排気ガス配管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。

この実施形態では、ＥＧＲ装置２４のコレクタ２５は、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の右側面に連結している。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、コレクタ２５の出口開口部が連結される。また、再循環排気ガス配管２８のＥＧＲガス入口は、シリンダヘッド２の右側面の前寄り部位で、シリンダヘッド２内に設けられるＥＧＲガス通路のＥＧＲガス出口に連結される。コレクタ２５が吸気マニホールド３に取り付けられ、再循環排気ガス配管２８がシリンダヘッド２に取り付けられることで、ＥＧＲ装置２４はシリンダヘッド２に固定される。

ＥＧＲ装置２４では、吸気マニホールド３と新気導入用の吸気スロットル部材２６とがコレクタ２５を介して連通接続されている。コレクタ２５には、再循環排気ガス配管２８の出口側につながるＥＧＲバルブ部材２９が連通接続されている。コレクタ２５は、前後長手の略筒状に形成されている。コレクタ２５の給気取入れ側（長手方向の前部側）に吸気スロットル部材２６がボルト締結されている。コレクタ２５の給気排出側は吸気マニホールド３の入口側にボルト締結されている。なお、ＥＧＲバルブ部材２９は、その内部にあるＥＧＲバルブの開度を調節することにより、コレクタ２５へのＥＧＲガスの供給量を調節するものである。

コレクタ２５内には新気が供給されると共に、排気マニホールド４からＥＧＲバルブ部材２９を介してコレクタ２５内にＥＧＲガス（排気マニホールド４から排出される排気ガスの一部）が供給される。新気と排気マニホールド４からのＥＧＲガスとがコレクタ２５内で混合されたのち、コレクタ２５内の混合ガスが吸気マニホールド３に供給される。すなわち、エンジン１から排気マニホールド４に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド３からエンジン１に戻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、エンジン１からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減されることになる。

図１及び図３～図５に示すように、ＥＧＲクーラ２７は、シリンダヘッド２の前側面に固定されている。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内でＥＧＲガスが冷却される。シリンダヘッド２の前側面には、ＥＧＲクーラ２７を連結する左右一対のＥＧＲクーラ連結部３３，３４が突設されている。左ＥＧＲクーラ連結部３３はシリンダヘッド２の左前角部に前方へ向けて突設される。右ＥＧＲクーラ連結部３４は、左ＥＧＲクーラ連結部３３とは離間して、シリンダヘッド２の右前角部に前方へ向けて突設される。ＥＧＲクーラ連結部３３，３４の前側面に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の後側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の上方位置であってシリンダヘッド２の前方位置に配置されている。

図１～３及び図５に示すように、シリンダヘッド２の左側方には、二段過給機３０が配置されている。二段過給機３０は、高圧段過給機５１と低圧段過給機５２とを備える。高圧段過給機５１は、タービンホイール（図示省略）を内蔵した高圧段タービンケース５３とブロアホイール（図示省略）を内蔵した高圧段コンプレッサケース５４とを有する。低圧段過給機５２は、タービンホイール（図示省略）を内蔵した低圧段タービンケース５５とブロアホイール（図示省略）を内蔵した低圧段コンプレッサケース５６とを有する。

二段過給機３０の排気径路では、排気マニホールド４に高圧段タービンケース５３を連結させ、高圧段タービンケース５３に高圧排気ガス配管５９を介して低圧段タービンケース５５を連結させ、低圧段タービンケース５５に排気連結管１１９を連結させている。高圧排気ガス配管５９は、可撓性を有する配管で形成される。この実施形態では、高圧排気ガス配管５９の一部分が蛇腹状に形成されている。

排気連結管１１９には、排気ガス浄化装置（図示省略）等を介してテールパイプ（図示省略）が接続される。エンジン１の各気筒から排気マニホールド４に排出された排気ガスは、二段過給機３０及び排気ガス浄化装置等を経由して、テールパイプから外部に放出される。

二段過給機３０の吸気径路では、エアクリーナに給気管６２を介して低圧段コンプレッサケース５６を接続させ、低圧段コンプレッサケース５６に低圧新気通路管６５を介して高圧段コンプレッサケース５４を連結させ、高圧段コンプレッサケース５４にインタークーラ（図示省略）を介してＥＧＲ装置２４の吸気スロットル部材２６を接続させる。エアクリーナに吸い込まれた新気（外部空気）は、エアクリーナにて除塵及び浄化されたのち、二段過給機３０やインタークーラ、吸気スロットル部材２６、コレクタ２５等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。

次いで、図６を参照しながら、コモンレールシステム２００とエンジン１の燃料系統構造を説明する。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２００を介して、燃料タンク２０１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１７ａをそれぞれ有する。コモンレールシステム２００は、略円筒状のコモンレール１６を有している。

燃料供給ポンプ１５の吸入側には、燃料供給管２１０、燃料フィルタ２０２及び燃料供給低圧管２０３を介して、燃料タンク２０１が接続される。一方、燃料供給ポンプ１５の吐出側には、燃料供給高圧管２０４を介してコモンレール１６が接続される。コモンレール１６の長手方向一端寄り部位に高圧管接続部２０５が設けられている。高圧管接続部２０５に燃料供給高圧管２０４の端部が高圧管コネクタナット２０６の螺着にて連結されている。燃料タンク２０１内の燃料は、燃料フィルタ２０２及び燃料供給低圧管２０３を介して燃料供給ポンプ１５に吸い込まれ、燃料供給ポンプ１５から燃料供給高圧管２０４を介してコモンレール１６に圧送される。

また、コモンレール１６には、４本の燃料噴射管２０７を介して、四気筒分の各インジェクタ１７が接続される。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接続部２０８が間隔を空けて設けられている。燃料噴射管接続部２０８には、燃料噴射管２０７の端部が噴射管コネクタナット２０９の螺着にて連結されている。

コモンレール１６の上記一端とは反対側の他端の端面には、減圧弁２１１が取り付けられている。減圧弁２１１は、コモンレール１６外周面の上記他端側に設けられる燃料戻し管接続部２１２から、燃料戻し管接続部材２１３を介して、コモンレール１６内の燃料をコモンレール余剰燃料戻し管２１４へ排出する。コモンレール余剰燃料戻し管２１４は、燃料戻し管接続部材２１３を、燃料供給ポンプ１５の余剰燃料を排出するための戻し管継手部材２１５に接続する。

コモンレール１６の上記一端側の端面に、余剰燃料戻し用の戻し管継手部材２１６が設けられている。戻し管継手部材２１６には、減圧弁２１１の作動によってコモンレール１６から排出される燃料と、燃料供給ポンプ１５の余剰燃料が、戻し管継手部材２１５及びポンプ余剰燃料戻し管２１７を介して送られる。また、戻し管継手部材２１６には、各インジェクタ１７の余剰燃料が、インジェクタ余剰燃料戻し管２１８を介して、戻し管継手部材２１６に送られる。戻し管継手部材２１６で合流される余剰燃料は、燃料戻し管２１９を介して、燃料タンク２０１に回収される。図６での図示は省略するが、燃料戻し管２１９の中途部は、燃料フィルタ２０２の上部に設けられる戻し管連結部２２０（図１２参照）に接続される。

コモンレール１６には、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が取り付けられる。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の開度具合が調節される。そして、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節されながら、燃料タンク２０１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１７ａ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。すなわち、各燃料噴射バルブ１７ａ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）を低減できるとともに、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内の燃料圧力を調節する電磁駆動式の減圧弁２１１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。

次いで、図７～図１３等を参照しながら、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５（図１等参照）の軸心方向に沿うようにして、シリンダブロック６の右側面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の後端部に減圧弁２１１が取り付けられている。

コモンレール１６の外周面右側部に、高圧管接続部２０５と、４つの燃料噴射管接続部２０８と、燃料戻し管接続部２１２が突設されている。これらの接続部２０５，２０８，２１２は、右側方へ向けて突設され、この実施形態では略水平に突設される。すなわち、この実施形態では、コモンレール１６は、０度の搭載角度でエンジン１に取り付けられている。高圧管接続部２０５は、コモンレール１６の前寄り部位に配置されている。燃料戻し管接続部２１２は、コモンレール１６の後寄り部位に配置されている。４つの燃料噴射管接続部２０８は、燃料戻し管接続部２１２と燃料戻し管接続部２１２の間に等間隔に配置されている。

図１０に示すように、燃料戻し管接続部２１２には、燃料戻し管接続部材２１３を介して、コモンレール余剰燃料戻し管２１４の一端部（燃料流れの上流側端部）が接続される。燃料戻し管２１４は、燃料戻し管接続部２１２から右側方に水平に導かれた後、右斜め上方向へ湾曲されて、減圧弁２１１よりも高い位置へ導かれる。この実施形態では、燃料戻し管２１４は、ＥＧＲ装置２４のコレクタ２５の前部下部位の近傍へ導かれ、配管取付部材２２１により、コレクタ２５の前フランジ部２５ａの裏面右下角部位に取り付けられる。さらに、燃料戻し管２１４は、コレクタ２５の前部下部位の近傍位置から前斜め下方向に向けて湾曲され、燃料供給ポンプ１５の右側面に設けられる戻し管継手部材２１５に接続される。なお、燃料戻し管接続部材２１３は、燃料戻し管接続部２１２から右側方へ向けて略水平に突出するようにして、燃料戻し管接続部２１２に取り付けられている。

この実施形態では、コモンレール余剰燃料戻し管２１４は、減圧弁２１１から、減圧弁２１１よりも高い位置へ導かれた後、減圧弁２１１よりも低い位置へ導かれる。したがって、コモンレール１６の搭載角度及びコモンレール１６への燃料戻し管２１４の接続方向にかかわらず、減圧弁２１１よりも高い位置の燃料戻し管２１４部分と減圧弁２１１との間に燃料を貯留させることができる。これにより、減圧弁２１１が燃料に浸漬される状態を確保でき、減圧弁２１１の摺動部の異常摩耗を防止できる。そして、コモンレール１６の搭載条件が緩和され、エンジン１の設計の自由度が向上する。

また、燃料戻し管２１４の中途部は、減圧弁２１１よりも高い位置でＥＧＲ装置２４のコレクタ２５に取り付けられているので、燃料戻し管２１４の中途部を支持するための専用部品をエンジン１に設ける必要がなく、エンジン１の製造コスト上昇を抑制できる。また、高剛性の吸気マニホールド３の下方にコモンレール１６が配置されることで、コモンレール１６をコンパクトに配置できるとともに、コモンレール１６への上方からの異物接触を防止してコモンレール１６を物理的に保護できる。

図７～図１０に示すように、コモンレール１６の前端部は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の前端部には、複数の燃料戻し径路を合流させる余剰燃料戻し用の戻し管継手部材２１６が取り付けられる。戻し管継手部材２１６は、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の一端部（前端部）がフライホイールハウジング７の上方に配置されることで、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の右側面でコモンレール１６の配置領域が占める面積を小さくできる。したがって、シリンダブロック６の右側面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１では、コモンレール１６の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。

図７に示すように、戻し管継手部材２１６は、ポンプ余剰燃料戻し管２１７の一端が接続される接続部２１７ａと、インジェクタ余剰燃料戻し管２１８の一端が接続される接続部２１８ａと、燃料戻し管２１９（図１２参照）の一端が接続される接続部２１９ａを備えている。戻し管継手部材２１６の内部には、接続部２１７ａ，２１８ａ，２１９ａ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の内部空間と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、シリンダヘッド２の右側面と前側面が交差する角部の近傍部位に、余剰燃料出口２１８ｂ（図７参照）が設けられている。余剰燃料出口２１８ｂは、シリンダヘッド２の右側面の前端部上部寄り部位に設けられ、インジェクタ余剰燃料戻し管２１８の一部分を構成する。余剰燃料出口２１８ｂは、シリンダヘッド２内に配置されるインジェクタ１７（図６参照）からの余剰燃料をシリンダヘッド２外へ排出する。余剰燃料出口２１８ｂと戻し管継手部材２１６の接続部２１８ａの間に、インジェクタ余剰燃料戻し管２１８ｃが接続される。なお、余剰燃料出口２１８ｂ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）を介して、各インジェクタ１７（図６参照）の余剰燃料出口２１８ｂに接続される。

図７～図１０に示すように、噴射管コネクタナット２０９によって４つの燃料噴射管接続部２０８に取り付けられる４本の燃料噴射管２０７は、それぞれ、燃料噴射管接続部２０８から右側方へ水平に、ＥＧＲ装置２４の下方へ導かれる。そして、各燃料噴射管２０７は、ＥＧＲ装置２４の下方でシリンダブロック６側へ向けて湾曲された後、上方へ向けて湾曲されて、シリンダヘッド２とＥＧＲ装置２４の間を通って、シリンダヘッドカバー１８の右側面へ導かれる。図８、図９及び図１３に示すように、４本の燃料噴射管２０７の中途部は、シリンダヘッド２の右側面に取り付けられた前後一対の燃料噴射管固定具６１４，６１４によりシリンダヘッド２に取り付けられている。

各燃料噴射管固定具６１４，６１４に、燃料噴射管２０７が２本ずつ固定される。エンジン１前方側の２本の燃料噴射管２０７の各中途部は、吸気マニホールド３の前方でシリンダヘッド２の右側面に右側方へ向けて突設された突起部６１５の端面に、前側の燃料噴射管固定具６１４によって固定される。エンジン１後方側の２本の燃料噴射管２０７の各中途部は、シリンダヘッド２の右側面に一体成形される吸気マニホールド３の右側面に、後側の燃料噴射管固定具６１４によって固定される。

各燃料噴射管２０７は、シリンダヘッド２とＥＧＲ装置２４の間を通っているので、ＥＧＲ装置２４によって燃料噴射管２０７を保護できる。これにより、エンジン１の搬送時などに、燃料噴射管２０７が他部材と接触したり、異物落下等によって変形したりすることを防止でき、燃料噴射管２０７の損傷等によって燃料漏れが生じたりする不具合を防止できる。

また、燃料噴射管２０７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２０７の振動が低減され、振動に起因する燃料噴射管２０７の破損が防止される。また、この実施形態では、４本の燃料噴射管２０７のうち、エンジン１後方側の２本の燃料噴射管２０７の各中途部は、後側の燃料噴射管固定具６１４により、堅牢な吸気マニホールド３に固定されているので、これらの燃料噴射管２０７を強固に固定できる。この実施形態では、吸気マニホールド３はシリンダヘッド２に一体成形されているので、燃料噴射管２０７をより強固に固定できる。

図７～図１０に示すように、燃料供給ポンプ１５の上部右側面に、コモンレール１６につながる燃料供給高圧管２０４の一端が接続される。燃料供給高圧管２０４は、燃料供給ポンプ１５の上部右側面から右側方へ向けて導かれた後、前斜め上方向へ湾曲され、さらに、シリンダブロック６の右側面上部前寄り部位に向けて湾曲される。そして、燃料供給高圧管２０４は、ＥＧＲ装置２４の下方を通って、コモンレール１６の高圧管接続部２０５へ導かれる。燃料供給高圧管２０４の他端は、高圧管コネクトナット２０６により、高圧管接続部２０５に接続される。

燃料供給高圧管２０４、４本の燃料噴射管２０７及びコモンレール余剰燃料戻し管２１４は、ＥＧＲ装置２４の下方を通っているので、上方側からの異物等との接触に対して、ＥＧＲ装置２４により保護される。これにより、燃料供給高圧管２０４、燃料噴射管２０７及び燃料戻し管２１４の破損が低減され、エンジン１の信頼性が向上する。

図７～図１０に示すように、高圧管接続部２０５、４つの燃料噴射管接続部２０８及び燃料戻し管接続部２１２は、コモンレール１６の外周面右側部から右側方へ向けて略水平に突設される。そして、コモンレール１６の外周面上部及び外周面左側部には、配管を接続するための接続部が設けられていない。したがって、コモンレール１６を吸気マニホールド３下面及びシリンダブロック６右側面に近接配置でき、吸気マニホールド３でコモンレール１６を保護できるとともに、コモンレール１６をエンジン１にコンパクトに配置できる。

図５及び図１１～図１３に示すように、エンジン１の上部右前部位に燃料フィルタ２０２が設けられている。燃料フィルタ２０２は、フライホイールハウジング７の右寄り部位の上方に配置されており、フィルタ取付ブラケット２３１を介してシリンダヘッド２の右前角部に取り付けられる。フライホイールハウジング７上方の空きスペースに燃料フィルタ２０２を配置することで、エンジン１に燃料フィルタ２０２をコンパクトに配置でき、エンジン１のコンパクト化を実現できる。

燃料フィルタ２０２の上部左縁部位が、フィルタ取付ブラケット２３１の上面右前部位に、前後２本のボルト２３２，２３３で固着される。フィルタ取付ブラケット２３１は、右ＥＧＲクーラ連結部３４の上面のボルト取付孔２３４ａ，２３５ａ（図９参照）に取り付けられるボルト２３４，２３５と、右ＥＧＲクーラ連結部３４の右縁部３４ａの前側面のボルト取付孔２３６ａ（図７参照）に取り付けられるボルト２３４６で、右ＥＧＲクーラ連結部３４に固着される。フィルタ取付ブラケット２３１がシリンダブロック６の右ＥＧＲクーラ連結部３４の上面及び前側面に固定されることで、フィルタ取付ブラケット２３１をシリンダブロック６に強固に固定でき、ひいては燃料フィルタ２０２をシリンダブロック６に強固に固定できる。

図１１～図１３に示すように、燃料供給ポンプ１５の右側面に設けられる戻し管継手部材２１５は、コモンレール１６前端部に取り付けられる戻し管継手部２１６の接続部２１７ａに、ポンプ余剰燃料戻し管２１７を介して接続される。戻し管継手部２１６の接続部２１８ａは、シリンダヘッド２の右前角部に設けられる余剰燃料出口２１８ｂ（図７参照）に、上下方向に延設されるインジェクタ余剰燃料戻し管２１８ｃを介して、接続される。戻し管継手部２１６の接続部２１９ａは、上流側燃料戻し管２１９ｂと、燃料フィルタ２０２の上部に設けられる戻し管連結部２２０と、下流側燃料戻し管２１９ｃを介して、燃料タンク２０１（図６参照）に接続される。なお、燃料フィルタ２０２の上部には、燃料タンク２０１につながる燃料供給管２１０と、燃料供給ポンプ１５の右側面下部につながる燃料供給低圧管２０３も接続される。

この実施形態のエンジン１では、エンジン１の一角部（ここでは右前角部）に、燃料供給ポンプ１５とコモンレール１６と燃料フィルタ２０２が配置される。また、コモンレール１６の一端部（前端部）に設けられる余剰燃料戻し用の燃料戻し管接続部２１６に、ポンプ余剰燃料戻し管２１７、インジェクタ余剰燃料戻し管２１８ｃ及び上流側燃料戻し管２１９ｂが接続される。これにより、燃料戻し管２１７，２１８ｃ，２１９ｂをエンジン１の一角部に集約して、これらの配管長さを短くかつ簡素にできる。さらに、燃料供給ポンプ１５、コモンレール１６及び燃料フィルタ２０２をエンジン１の一角部に集約配置することで、これらをつなぐ配管（燃料供給低圧管２０３、燃料供給高圧管２０４及びコモンレール余剰燃料戻し管２１４）の配管長さを短くかつ簡素にできる。

図１０に示すように、エンジン１は、燃料供給ポンプ１５から供給される燃料を高圧で蓄えるコモンレール１６を備えたエンジン装置であって、コモンレール１６は、コモンレール１６内の燃料を燃料戻し管２１４へ排出する減圧弁２１１を備え、燃料戻し管２１４は、減圧弁２１１から、減圧弁２１１よりも高い位置へ導かれた後、減圧弁２１１よりも低い位置へ導かれるようにしたので、コモンレール１６の搭載角度及び燃料戻し管２１４の接続方向にかかわらず、減圧弁２１１よりも高い位置の燃料戻し管２１４部分と減圧弁２１１との間に燃料を貯留させることができ、減圧弁２１１が燃料に浸漬される状態を確保でき、減圧弁２１１の摺動部の異常摩耗を防止できる。これにより、コモンレール１６の搭載条件が緩和され、エンジン１の設計の自由度が向上する。

なお、上記実施形態では、コモンレール１６における燃料戻し管２１４の接続部（燃料戻し管接続部２１２や燃料戻し管接続部材２１３）は、コモンレール１６外周面から略水平に突設されているが、当該接続部の突出方向はこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、接続部２１２及び接続部材２１３は、コモンレール１６の外周面から右斜め下方向に向けて突設されているようにしてもよい。この実施形態では、燃料戻し管２１４は、コモンレール１６から斜め下方向に向けて延設される。この実施形態でも、燃料戻し管２１４は、減圧弁２１１から、減圧弁２１１よりも高い位置へ導かれた後、減圧弁２１１よりも低い位置へ導かれている。これにより、減圧弁２１１よりも高い位置の燃料戻し管２１４部分と減圧弁２１１との間に燃料を貯留させることができ、減圧弁２１１が燃料に浸漬される状態を確保できる。なお、別の変形例として、燃料戻し管２１４は、コモンレール１６から斜め下方向に向けて延設された後、減圧弁２１１よりも高い位置へ導かれ、その後、減圧弁２１１よりも低い位置へ導かれているようにしてもよい。

また、図１～図１０に示すように、エンジン１は、シリンダヘッド２に設けられた吸気マニホールド３の下方にコモンレール１６が配置され、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に連結される構成であって、燃料戻し管２１４の中途部は、減圧弁２１１よりも高い位置でＥＧＲ装置２４に取り付けられるので、燃料戻し管２１４の中途部を支持するための専用部品をエンジン１に設ける必要がなく、エンジン１の製造コスト上昇を抑制できる。また、高剛性の吸気マニホールド３の下方にコモンレール１６が配置されることで、コモンレール１６をコンパクトに配置できるとともに、コモンレール１６への上方からの異物接触を防止してコモンレール１６を物理的に保護できる。

また、図１～図１０に示すように、コモンレール１６からシリンダヘッド２側へ延設される燃料噴射管２０７は、シリンダヘッド２とＥＧＲ装置２４の間を通っているので、ＥＧＲ装置２４によって燃料噴射管２０７を保護できる。これにより、エンジン１の搬送時などに、燃料噴射管２０７が他部材と接触したり、異物落下等によって変形したりすることを防止でき、燃料噴射管２０７の損傷等によって燃料漏れが生じたりする不具合を解消できる。

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（エンジン装置）
２ シリンダヘッド
３ 吸気マニホールド
４ 排気マニホールド
１５ 燃料供給ポンプ
１６ コモンレール
２４ ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）
２０７ 燃料噴射管
２１１ 減圧弁
２１４ コモンレール余剰燃料戻し管（燃料戻し管）

Claims (5)

1. 燃料供給ポンプから供給される燃料を高圧で蓄えるコモンレールと、
   前記コモンレールに接続され、前記コモンレール内の燃料を前記燃料供給ポンプへ戻す燃料戻し管と、
   前記コモンレールよりも高い位置に配置された取付部と、
   を備え、
   前記燃料戻し管は、前記取付部に取り付けられ、前記コモンレールの下方に配置される前記燃料供給ポンプに接続される、エンジン装置。
2. 吸気マニホールドがシリンダヘッドに設けられ、
   前記燃料戻し管は前記吸気マニホールドの下方に配置される、請求項１に記載のエンジン装置。
3. 排気マニホールドから排出される排気ガスの一部を新気に混入する排気ガス再循環装置が前記吸気マニホールドに連結され、
   前記燃料戻し管は、前記コモンレールよりも高い位置で前記排気ガス再循環装置に取り付けられている、請求項２に記載のエンジン装置。
4. クランク軸を有し、クランク軸方向の一方を前方、前記クランク軸方向の他方を後方とし、前記クランク軸の前端側にはフライホイールが固着され、
   前記吸気マニホールドの下方にオイルクーラが配置され、
   前記燃料戻し管は前記オイルクーラの前方に配置される、請求項２又は３に記載のエンジン装置。
5. 前記コモンレールにおいて前記燃料戻し管が接続される側と反対側に燃料配管が接続され、
   前記燃料配管は前記燃料供給ポンプと接続される、請求項１～４のいずれかに記載のエンジン装置。

Images