JP7122962B2 - industrial engine - Google Patents
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Description
本発明は、農用トラクタやコンバインなどの農機、或いは建機などに搭載されるエンジン、即ち、産業用エンジンに関するものである。
BACKGROUND OF THE
4気筒ディーゼルエンジンなどの直列で多気筒(複数気筒)エンジンにおいては、シリンダヘッドの複数の排気ポートを跨ぐ長尺形状の排気マニホルドが用いられる構造のものがある。このような長尺状の排気マニホルドを有するエンジンとしては、特許文献1や特許文献2において開示されたものが知られている。
2. Description of the Related Art In series, multi-cylinder (multi-cylinder) engines such as four-cylinder diesel engines, there is a structure in which an elongated exhaust manifold that straddles a plurality of exhaust ports of a cylinder head is used. As an engine having such an elongated exhaust manifold, those disclosed in
特許文献1にて開示される排気マニホルドは、多数の排気ポートの全てを覆う1つの幅広い開口を有する細長い箱状(蓋状)のものに構成されている。特許文献2にて開示される排気マニホルドは、平面視で略円弧状に湾曲した細長い排気マニホルド本体部と、若干の長さを有する複数の枝分かれ管とを備えた構造のものに構成されている。
The exhaust manifold disclosed in
近年のエンジン高出力化は農業機械や建設機械のエンジン、即ち産業用エンジンにも波及しており、高温の排気ガスに晒される排気マニホルドの熱的条件も厳しくなってきている。また、産業用エンジンも高出力化だけでなく小型化も要求されており、そのため、過給機が排気マニホルド近傍に設けられるなど、熱的条件はより厳しくなってきている。 In recent years, the increase in engine output has spread to engines for agricultural machinery and construction machinery, that is, industrial engines, and the thermal conditions of exhaust manifolds exposed to high-temperature exhaust gas have become severe. In addition, industrial engines are required not only to have higher output but also to be smaller, and for this reason, the thermal conditions are becoming more severe, for example, the supercharger is provided near the exhaust manifold.
高出力化に伴い、熱的条件に加えて各部の強度アップも必要になるので、排気マニホルドにおいても、対策として大型化(厚肉化)や高剛性化が要求されている。しかしながら、農用トラクタや芝刈機などの農機での使用においては、排ワラや刈草などの塵や異物がエンジンルーム内にも侵入してくるので、大型化された排気マニホルドの上に塵や異物が堆積し易い不利が考えられる。溜まったワラなどによって周辺部品の詰まりを引き起こしたり、排気部品からの熱で高温になったりするおそれもある。 Along with the increase in output, it is necessary to increase the strength of each part in addition to the thermal conditions, so the exhaust manifold is also required to be increased in size (thickness) and rigidity as a countermeasure. However, when used in agricultural machinery such as agricultural tractors and lawn mowers, dust and foreign matter such as waste straw and grass clippings enter the engine room, so dust and foreign matter are trapped on the large exhaust manifold. A possible disadvantage is that it tends to deposit. There is also a risk that the surrounding parts will be clogged with accumulated straw or the like, and the heat from the exhaust parts will raise the temperature.
本発明の目的は、大型化された排気マニホルドを、その上に塵や異物が堆積し難いようにしながら用いることができるようにして、作業条件の厳しい農機などにも良好に使用することができるように改善された産業用エンジンを提供する点にある。 An object of the present invention is to make it possible to use an enlarged exhaust manifold while preventing dust and foreign matter from accumulating on it, so that it can be used favorably for agricultural machinery and the like that are subject to severe working conditions. to provide an improved industrial engine.
本発明は、産業用エンジンにおいて、
複数の排気入口部と、複数の前記排気入口部どうしを連通させる排気マニホルド本体部とを有する排気マニホルドがシリンダヘッドに取付けられ、
前記排気マニホルド本体部に上方突出するリブが形成されるとともに、前記リブの上面が、シリンダヘッド側が高くなる傾斜が付けられた斜面に形成され、
前記排気マニホルドの下方で、かつ、横外側となる位置に直方体のEGRクーラが設けられ、
前記排気マニホルドの長手方向と前記EGRクーラの長手方向とは互いに同じ方向であり、
前記EGRクーラの上面の高さ位置はシリンダブロック側が高くなるように、前記EGRクーラがEGRガス流れ方向に沿うEGR軸心の回りに傾けられていることを特徴とする。
The present invention, in an industrial engine,
an exhaust manifold having a plurality of exhaust inlets and an exhaust manifold main body communicating the plurality of exhaust inlets is attached to the cylinder head;
a rib protruding upward is formed in the exhaust manifold main body, and an upper surface of the rib is formed into a sloping surface that is higher on the cylinder head side,
A rectangular parallelepiped EGR cooler is provided at a position below and laterally outside the exhaust manifold,
the longitudinal direction of the exhaust manifold and the longitudinal direction of the EGR cooler are the same;
The EGR cooler is tilted about the EGR axis along the EGR gas flow direction so that the height position of the upper surface of the EGR cooler is higher on the cylinder block side.
前記リブの上面の傾き角度が15~25度に設定されているとよい。前記リブは、気筒直列方向に沿って延びる単一の条リブに形成されていると好都合である。そして、前記リブは、前記排気マニホルド本体部における排気出口部を除く箇所に設けられていればよい。
It is preferable that the inclination angle of the upper surface of the rib is set to 15 to 25 degrees. Advantageously, the rib is formed as a single rib extending along the direction in which the cylinders are in line. Further, the ribs may be provided at locations other than the exhaust outlet portion of the exhaust manifold main body.
前記排気マニホルドの下方で、かつ、横外側となる位置にEGRクーラが設けられていてもよく、前記排気マニホルドの反シリンダブロック側の端部と、前記EGRクーラのシリンダブロック側の端部との互いの横方向の位置が合致されていればさらによい。 An EGR cooler may be provided below and laterally outside the exhaust manifold, and the end of the exhaust manifold opposite to the cylinder block and the end of the EGR cooler on the cylinder block side It is even better if their lateral positions are aligned with each other.
本発明によれば、排気マニホルド本体部に上方突出するリブが形成されているので、リブが形成されている部分の強度や剛性が向上させることができる。従って、排気マニホルドの大型化に伴う強度や剛性の不足を、リブにより無理なく補強して補うことが可能になる。 According to the present invention, since the ribs protruding upward are formed in the exhaust manifold main body, the strength and rigidity of the portion where the ribs are formed can be improved. Therefore, the lack of strength and rigidity that accompanies the increase in size of the exhaust manifold can be supplemented by reasonably reinforcing the ribs.
そして、リブの上面が角度の付いた斜面に形成されているので、リブ上にワラや切草などの塵や異物が降りかかってくると、それら塵や異物は上面を滑り落ちるか、又はエンジン振動により斜面下側に次第に移動してから落ちるようになり、リブ上には堆積されないようになる。よって、排気マニホルドの周辺部位に塵や異物による詰まりを誘発したり、排気マニホルド上で高温になったりすることが極力生じないようになる。 In addition, since the upper surface of the rib is formed with an angled slope, when dust or foreign matter such as straw or cut grass falls on the rib, the dust or foreign matter slides down the upper surface, or the engine vibrates. will gradually move to the bottom of the slope and then fall, and will not be deposited on the ribs. Therefore, it is possible to minimize the occurrence of clogging due to dust or foreign matter in the vicinity of the exhaust manifold and the occurrence of high temperature on the exhaust manifold.
その結果、大型化された排気マニホルドを、その上に塵や異物が堆積し難いようにしながら用いることができるようにして、作業条件の厳しい農機などにも良好に使用することができるように改善された産業用エンジンを提供することができる。 As a result, the enlarged exhaust manifold can be used while preventing dust and foreign matter from accumulating on it, and improvements have been made so that it can be used favorably even for agricultural machinery that requires severe working conditions. It is possible to provide an industrial engine that has been
以下に、本発明によるEGRクーラ付エンジンの実施の形態を、農用トラクタなどに搭載される産業用ディーゼルエンジンの場合について、図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an engine with an EGR cooler according to the present invention will be described below in the case of an industrial diesel engine mounted on an agricultural tractor or the like with reference to the drawings.
図1~図4に示されるように、産業用ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと略称する)Eは、シリンダブロック1の上にシリンダヘッド2が組付けられ、シリンダヘッド2の上にシリンダヘッドカバー(以下、「ヘッドカバー」と略称する)3が組付けられ、シリンダブロック1の下部にオイルパン4が組付けられている。
As shown in FIGS. 1 to 4, an industrial diesel engine (hereinafter simply referred to as engine) E has a
シリンダブロック1の前側にベルト伝動機構10が配置され、ベルト伝動機構10の前にエンジン冷却ファン6(図2を参照)が配置されている。エンジン冷却ファン6は、気筒直列方向(前後方向)に沿う回転軸心Qを有している。シリンダブロック1の後端部に伝動ケース5が組付けられ、伝動ケース5の後部にフライホイールハウジング7が配置されている。シリンダブロック1の上半部はシリンダ1Aに、そして、下半部はクランクケース1Bにそれぞれ構成されている。
A
エンジンEの前部に、クランク軸(図示省略)の軸端に取り付けられる駆動プーリ8、エンジン冷却ファン6を駆動するためのファン用プーリ6A、及びダイナモ(オルタネータ)9の従動プーリ9A、ウォータポンプ11の従動プーリ11A、その他に跨る伝動ベルト10Aを張架してなるベルト伝動機構10が構成されている。
A
エンジンEの左側には、排気マニホルド12、過給機13、EGRクーラ17などが装備され、エンジンEの右側には、吸気マニホルド14、オイルフィルタ15、スタータ16、燃料供給ポンプ18などが装備されている。エンジンEの上方には、ブローバイガスの流路であるガスダクト19などが配置されている。
An
図4~図6に示されるように、シリンダヘッド2の左側に排気マニホルド12が取付けられており、シリンダ1A(シリンダブロック1)の左横で排気マニホルド12の直下にはEGRクーラ17が配置されている。排気マニホルド12とEGRクーラ17とは、EGRフランジ20と取出しフランジ21とを用いて着脱可能にボルト止めにより一体化されている。
As shown in FIGS. 4 to 6, an
図5、図6、図8に示されるように、排気マニホルド12は、シリンダヘッド2に取付けられる側である4箇所の排気入口部12aを備える排気マニホルド本体部12Aを有している。排気マニホルド本体部12Aには、前から順に、EGR取出し部12b、排気出口部12c、取付ステー12d、取付座12eが形成されている。排気マニホルド12は、複数の排気入口部12aどうしを連通させる前後に長い内部空間29(図4を参照)を有している。
As shown in FIGS. 5, 6, and 8, the
排気入口部12aは、シリンダヘッド2の排気ポート(図示省略)に連通して排気を受け取る入口開口(図示省略)を有し、気筒数に応じた数(4箇所)で設けられている。EGR取出し部12bは、排気ガスの一部をEGRクーラ17に供給すべく排気マニホルド12の内部空間29に対する連通路(図示省略)を備えており、排気マニホルド本体部12Aの前端部に形成されている。
The
排気出口部12cは、過給機13を支持し、かつ、排気ガスを過給機13に送るための台座であり、排気マニホルド本体部12A(の内部空間)に連通される取出し開口23を有して排気マニホルド本体部12Aに突設されている。取付ステー12dは、排気処理装置(図示省略)を支持するための台座として排気マニホルド本体部12Aに形成されている。取付座12eは、その左側面に開口する複数の雌ネジ12fを有しており、排気マニホルド本体部12Aの後端部に形成されている。
The
また、排気マニホルド本体部12Aにおける1気筒目(前端)の排気入口部12aと2気筒目(前から2番目)の排気入口部12aとの間の部分に、上方突出した補強リブ12gが形成されている。排気入口部12aの高さは、排気マニホルド本体部12Aの高さよりも高く少し上方突出する状態となっており、1-2気筒間で相隣る排気入口部12a,12aの上方突出部どうしが補強リブ12gで繋がれており、排気マニホルド12としての強度・剛性の向上に寄与している。
A reinforcing
補強リブ12gは、排気マニホルド本体部12Aの左右幅方向で中央部において比較的幅広のリブで、かつ、気筒直列方向に沿って延びる単一の条リブに形成されるとともに、補強リブ12gの上面22は、右側よりも左側の高さが低い斜面(傾斜面)に形成されている。つまり、上面22には、シリンダヘッド側が高くなる傾斜が付けられている。なお、図示は省略するが、取付ステー12dがない排気マニホルドの場合には、補強リブ12gを、3,4気筒目の排気入口部12a,12aどうしの間に設けてもよい(排気マニホルド本体部12Aにおける排気出口部12cを除く箇所に設けられてもよい)。
The reinforcing
図8(A)に示されるように、補強リブ12gの左右幅であるリブ幅rは、排気マニホルド本体部12Aの左右幅wの40~60%(0.4w≦r≦0.6w)であり、例えば半分(r=0.5w)に設定されている。図4に示されるように、補強リブ12gの上面22の水平面に対して傾斜する角度θの値は、15度~25度(15度≦θ≦25度)であり、例えば20度に設定されている。
As shown in FIG. 8A, the rib width r, which is the lateral width of the reinforcing
図4~図7に示されるように、EGRクーラ17は、冷却水による冷却構造を採る積層型のクーラであり、前側のガス入口部24と後側のガス出口部25とを備えて前後方向に長い直方体の形状を呈している。ガス入口部24は、矩形の入口開口24aを有する厚板フランジ状の箇所であり、ガス出口部25も、入口開口24aと同じ矩形の出口開口(図示省略)を有する厚板フランジ状の箇所である。
As shown in FIGS. 4 to 7, the
ガス入口部24とガス出口部25との間のクーラ本体部17Aは、基本平らな上下左右の壁面17a,17b,17c,17dを備えており、上壁面17aの前部に冷却水の取り込みパイプ26が、そして下壁面17bの後部に冷却水の排出パイプ27がそれぞれ夫々取付けられている。断面が矩形で対称形状を有するクーラ本体部17A(図4を参照)は、気筒直列方向である前後方向に沿うEGR軸心Pを備えている。
The
図5、図6に示されるように、排気マニホルド12とEGRクーラ17とは、EGR取出し部12bとガス入口部24とがEGRフランジ20を間に挟んで(介して)ボルト止め連結され、かつ、取付座12eとガス出口部25とが取出しフランジ21を間に挟んで(介して)ボルト止め連結されることにより、一体化されたAssy部品の状態とすることが可能に構成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
EGRクーラ17は、EGRフランジ20と取出しフランジ21とを用いて排気マニホルド12に支持(ボルト止め取付け)されている。つまり、予めEGRクーラ17が排気マニホルド12に組み付けたAssy状態のもの、即ち、EGRクーラ付排気マニホルドA(図6を参照)とされている。エンジンEへの組付けとしては、EGRクーラ付排気マニホルドAを、その排気マニホルド12をシリンダヘッド2にボルト止めすることにより行われる。
The
従って、EGRクーラ17は、エンジンEへの組付け状態では、排気マニホルド12を介してシリンダヘッド2に支持され、かつ、EGRクーラ17の長手方向が前後方向(気筒直列方向)に沿う姿勢となるように構成されている。回転軸心Qの軸心方向は前後方向であるから、エンジン冷却ファン6による冷却風がEGRクーラ17の長手名方向に沿って吹くように設定されている。
Therefore, when the
排気マニホルド12(の内部空間)に吐出された排気ガスは、その大部分が排気出口部12cの取出し開口23から過給機13に流れて行くとともに、一部はEGR取出し部12b(の内部通路)からEGRフランジ20(の内部通路)を通ってEGRクーラ17に入り、EGRクーラ17で冷却された後に取出しフランジ21(の内部通路)を通るように構成されている。なお、過給機13を通過後の排気ガスは排気処理装置(図示省略)に流れて行き、取出しフランジ21からの排気ガスは、還元ダクト28を用いて吸気通路(例:吸気マニホルド14)に流れて行く。
Most of the exhaust gas discharged into (the inner space of) the
EGRクーラ17が前記Assy部品としてエンジンEに組み付けられた状態では、EGRクーラ17の上壁面(上面)17aの高さ位置はシリンダブロック側が高くなるように、EGRクーラ17がEGRガス流れ方向(前後方向)に沿うEGR軸心Pの回りに傾けられている。上壁面17aのEGR軸心P回りに傾けられた角度βの値は15~25度(15度≦β≦25度)に設定されている。一例として、βは20度に設定される。
When the
図4に示されるように、角度βで傾けられているEGRクーラ17は、排気マニホルド12の下方において互いに上下で重ならない又はほぼ重ならないように、横外側(左側)に寄せられた状態で設けられている。その結果、EGRクーラ17の上面17aのシリンダブロック側(右側)の端部17tと、排気マニホルド12の反シリンダブロック側(左側)の端部12tとの互いの横方向(左右方向)の位置が合致又はほぼ合致するように設定されている。
As shown in FIG. 4, the
例えば、このエンジンEが農用トラクタやコンバインといった農機に適用された場合、農作業に伴って排ワラや切草、枝付き籾などの塵や異物がエンジンルームに侵入することがよくある。エンジンEの何処かに平らな面があるとそれら塵や異物が堆積し易くなり、堆積した塵や異物によって、周辺部品(流体の出入口、補機やパイプなど)に詰まりを引き起こしたり、比較的高温となるEGRクーラなどの排気部品では、堆積した塵や異物が熱で高温になったりするおそれもある。 For example, when this engine E is applied to an agricultural machine such as an agricultural tractor or a combine harvester, dust and foreign substances such as waste straw, cut grass, and rice with branches often enter the engine room during agricultural work. If there is a flat surface anywhere on the engine E, dust and foreign matter are likely to accumulate. Exhaust parts such as an EGR cooler, which reach high temperatures, may become hot due to the heat of accumulated dust and foreign matter.
本実施形態によれば、平らな上面を有するEGRクーラ17をそのEGR軸心Pの回りに捻って傾け、上壁面17aを斜面としてあるから、前述の塵や異物は上壁面17aから滑り落ちる(或いはエンジン振動により斜面の下側に移動してズリ落ちる)ようになり、EGRクーラ17の上に堆積しないようになる。その結果、EGRクーラ17の周辺部位に塵や異物による詰まりを誘発したり、EGRクーラ17上で高温になったりすることが生じないように回避される。
According to this embodiment, the
図4、図6、図8に示されるように、排気マニホルド12は、上方突出する4箇所の排気入口部12aを備えた排気マニホルド本体部12Aを有する前後に長い部品である。4気筒目(最後部)の排気入口部12aと3気筒目(後から二番目)の排気入口部12aとの間には取付ステー12dが、そして、3気筒目の排気入口部12aと2気筒目(前から二番目)の排気入口部12aとの間には排気出口部12cがそれぞれ形成されており、強度・剛性が補強されている。
As shown in FIGS. 4, 6, and 8, the
ところが、1気筒目(最前部)の排気入口部12aと2気筒目の排気入口部12aとの間には、排気出口部12cや取付ステー12dなどの形成物がなく、排気マニホルド本体部12Aのみの構成とされている。そのため、結果的に排気マニホルド本体部12Aにおける1,2気筒目の排気入口部12a,12a間の部分の強度・剛性が不足気味になることを避けるべく、上方突出した前述の補強リブ12gを形成させてある。
However, between the
そして、補強リブ12gの上面22が角度θで左下がりの斜面(傾斜面)に形成されているので、補強リブ12g上に塵や異物が降りかかってくると、それら塵や異物は上面22を滑り落ちて(或いはエンジン振動により斜面の下側に移動してズリ落ちて)堆積されないようになる。その結果、排気マニホルド12の周辺部位に塵や異物による詰まりを誘発したり、排気マニホルド12上で高温になったりすることが生じないように回避される。
Further, since the
加えて、EGRクーラ17のシリンダブロック側の端部17tと、排気マニホルド12の反シリンダブロック側(左側)の端部12tとの互いの横方向位置が合致(又はほぼ合致)する構成であるから、補強リブ12gの上面22から滑り落ちた塵や異物は上壁面17aに落ちることになり、その上壁面17aの傾斜によってさらに滑り落ちる。
In addition, the
従って、エンジンEの構造(EGRクーラ17とシリンダブロック1間に管路などの補機が配置される構造)上、EGRクーラ17が排気マニホルド12よりも横方向に張り出す構造としながらも、塵や異物が排気マニホルド12にもEGRクーラ17にも堆積され難いように上手く構成されている。エンジン冷却ファン6の回転軸心QとEGRクーラ17の軸心であるEGR軸心P及び長手方向が一致しているので、前後向きの冷却風によりEGRクーラ17が効率よく空冷される。
Therefore, in terms of the structure of the engine E (the structure in which auxiliary equipment such as pipe lines are arranged between the
〔別実施形態〕
補強リブ12gは、前後一直線ではなく、多少左右に傾いたリブであるとか、リブ幅が大小に変化するようなリブでもよく、要は塵や塵埃が滑り落ちることが可能となるように、上面が斜面に形成されていることである。
[Another embodiment]
The reinforcing
2 シリンダヘッド
12 排気マニホルド
12A 排気マニホルド本体部
12a 排気入口部
12c 排気出口部
12g リブ
12t 反シリンダブロック側の端部
17 EGRクーラ
17t シリンダブロック側の端部
22 上面
θ 傾き角度
2
Claims (5)
前記排気マニホルド本体部に上方突出するリブが形成されるとともに、前記リブの上面が、シリンダヘッド側が高くなる傾斜が付けられた斜面に形成され、
前記排気マニホルドの下方で、かつ、横外側となる位置に直方体のEGRクーラが設けられ、
前記排気マニホルドの長手方向と前記EGRクーラの長手方向とは互いに同じ方向であり、
前記EGRクーラの上面の高さ位置はシリンダブロック側が高くなるように、前記EGRクーラがEGRガス流れ方向に沿うEGR軸心の回りに傾けられている産業用エンジン。
an exhaust manifold having a plurality of exhaust inlets and an exhaust manifold main body communicating the plurality of exhaust inlets is attached to the cylinder head;
a rib protruding upward is formed in the exhaust manifold main body, and an upper surface of the rib is formed into a sloping surface that is higher on the cylinder head side,
A rectangular parallelepiped EGR cooler is provided at a position below and laterally outside the exhaust manifold,
the longitudinal direction of the exhaust manifold and the longitudinal direction of the EGR cooler are the same;
The industrial engine, wherein the EGR cooler is tilted about the EGR axis along the EGR gas flow direction so that the height position of the upper surface of the EGR cooler is higher on the cylinder block side.
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