WO2013145513A1 - エンジン - Google Patents
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/18—Fuel-injection apparatus having means for maintaining safety not otherwise provided for
Definitions
- the present invention relates to an engine in which a fuel pipe is disposed on a cylinder head.
- Patent document 1 discloses this kind of engine.
- the engine of Patent Document 1 discloses a diesel engine having a common rail fuel injection mechanism.
- the common rail fuel injection mechanism includes a common rail, a high-pressure pipe (fuel pipe), and an injector as main components.
- the common rail is disposed on the valve cover and stores fuel supplied from the fuel tank at a high pressure.
- the high-pressure pipe is disposed on the valve cover and connects the common rail and the injector.
- the injector is arranged for each cylinder, and injects fuel in response to an instruction from the electronic control unit.
- Patent Document 2 discloses an engine having a configuration including this top cover.
- a common rail is disposed inside the top cover.
- a connection portion between a common rail and a high-pressure pipe is sealed so that fuel does not leak.
- the connecting portion may be loosened, the fuel pipe or the like may be damaged, and the fuel may leak.
- the fuel is stored at a high pressure in the high-pressure pipe, and therefore, the fuel may be scattered vigorously.
- the high-pressure pipe may have a double structure to ensure that fuel does not leak.
- a configuration such as covering with a heat insulating material increases the number of parts and the assembly process.
- the length of the high-pressure pipe is long, so the range in which fuel can be scattered is wide.
- the high-pressure pipes fuel pipes
- a large number of high-pressure pipes must have a double structure. Therefore, as the number of cylinders of the engine increases, the cost increases, the formation becomes difficult, and the assembly process becomes complicated.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object thereof is to realize a configuration that prevents the fuel from being applied to a high-temperature portion when a high-pressure pipe is damaged or the like with a low-cost and simple configuration. To provide an engine.
- an engine having the following configuration includes an exhaust manifold, a valve cover, a plate cover, and a fuel pipe.
- the exhaust manifold collects exhaust gases discharged from a plurality of cylinders.
- the valve cover is a cover that collectively covers a plurality of valves that perform intake or exhaust to the cylinder.
- the plate cover is a cover that covers the valve cover.
- the fuel pipe is disposed in a space between the valve cover and the plate cover, and fuel flows.
- the plate-like cover is formed with a partition portion disposed so as to partition the side through which the exhaust gas immediately after being discharged from the exhaust manifold passes and the side on which the fuel pipe is disposed.
- the partition portion has a height that occupies half or more of a distance between the valve cover and the plate cover.
- the partition portion is preferably formed from one end to the other end of the plate cover in the crankshaft direction.
- the partition portion is formed integrally with the plate cover and is a plate-like portion protruding vertically from the plate cover.
- the partition portion and the plate-like cover By integrally molding the partition portion and the plate-like cover, the number of parts can be reduced and the assembly work can be simplified. Moreover, the effect of this invention is realizable, suppressing the space which the said partition part occupies by making a partition part into plate shape.
- the valve cover has a second partition portion arranged to partition a side through which exhaust gas immediately after being discharged from the exhaust manifold passes and a side on which the fuel pipe is disposed. Preferably it is formed.
- the second partition portion has a height that occupies half or more of a distance between the valve cover and the top cover.
- the fuel scattered from the fuel pipe can be easily received, so that it is possible to more reliably prevent the fuel from being applied to the high temperature portion of the engine.
- the second partition portion is preferably formed from one end to the other end of the valve cover in the crankshaft direction.
- the second partition portion is formed integrally with the valve cover and is a plate-like portion protruding from the valve cover.
- the partition portion is disposed near the second partition portion and closer to the fuel pipe than the second partition portion.
- FIG. 1 is a perspective view of a marine engine according to an embodiment of the present invention.
- the top view of a marine engine. The front view of a marine engine.
- Sectional drawing which shows another structure of a valve cover and a top cover.
- FIG. 1 is a perspective view of a marine engine 1 according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a plan view of the marine engine 1.
- FIG. 3 is a front view of the marine engine 1.
- FIG. 4 is a perspective view showing members around the valve cover 41.
- the vertical direction of the marine engine (engine) 1 is referred to as the height direction
- the longitudinal direction of the crankshaft 61 (see FIG. 2) of the marine engine 1 is the crankshaft direction.
- a direction perpendicular to both the height direction and the crankshaft direction is referred to as a device width direction.
- the upper side in FIG. 1 (the side on which a later-described top cover 10 is disposed) in the height direction is defined as the upper side.
- the marine engine 1 of the present embodiment is an inboard type diesel engine mounted on a vessel such as a pleasure boat. Further, the marine engine 1 employs a two-stage supercharging system.
- the marine engine 1 includes a top cover (plate cover) 10 as shown in FIG.
- the top cover 10 is configured in a flat plate shape, and is arranged so that the thickness direction coincides with the height direction.
- the top cover 10 is not limited to a flat plate shape, and may have a configuration in which bending (or bending) is formed at least partially.
- a valve cover, a cylinder block, and the like are disposed below the top cover 10.
- the marine engine 1 includes, as a two-stage supercharging system, a first supercharger 22, a first intercooler 23, a second supercharger 24, a second intercooler 25, and air supply pipes 21a to 21a connecting them. 21d.
- the first supercharger 22 includes a turbine and a compressor inside the housing.
- the turbine is configured to rotate using exhaust gas.
- the compressor is connected to the same shaft as the turbine and rotates as the turbine rotates.
- the 1st supercharger 22 can compress air and can supply air compulsorily, when a compressor rotates. With this configuration, the flow rate of the air supplied to the cylinder using the exhaust gas can be increased, so that the output of the marine engine 1 can be increased. In addition, since air is rapidly compressed by inhaling by the 1st supercharger 22, the said air becomes high temperature. This hot air is sent to the first intercooler 23 through the air supply pipe 21a.
- a plurality of cooling pipes through which seawater flows are arranged inside the housing of the first intercooler 23.
- the air sent from the first supercharger 22 is configured to flow around the cooling pipe.
- the first intercooler 23 can cool the air sent from the first supercharger 22 by heat exchange with seawater.
- the air cooled by the first intercooler 23 is sent to the second supercharger 24 through the air supply pipe 21b.
- the second supercharger 24 has the same configuration as the first supercharger 22 and can compress the air sent from the first intercooler 23 using exhaust gas. This compressed air becomes high temperature as described above. Then, this high-temperature air is sent to the second intercooler 25 through the air supply pipe 21c.
- the second intercooler 25 has the same configuration as the first intercooler 23, and cools the air sent from the second supercharger 24 by heat exchange with seawater.
- the air cooled by the second intercooler 25 is sent to the air supply manifold 28 via the air supply pipe 21d.
- a common rail type fuel injection mechanism is disposed on the cylinder head inside the top cover 10.
- the marine engine 1 further compresses the compressed air supplied to the cylinder, and then drives the piston up and down by injecting fuel by the fuel injection mechanism. Thereby, the marine engine 1 can generate motive power.
- the details of the fuel injection mechanism will be described later.
- the flywheel housing 62 is disposed at the end on the first supercharger 22 side in the crankshaft direction.
- a transmission 71 is connected to the flywheel in the flywheel housing 62 via a clutch (not shown).
- a ship propulsion device or the like is connected to the transmission 71. Thereby, the output of the marine engine 1 can be transmitted to the propulsion device or the like, or shut off.
- the oil pan 63 is disposed on the surface (bottom surface) opposite to the top cover 10 in the height direction.
- the oil pan 63 is a member for accumulating engine oil supplied to the inside of the engine (main movement system parts such as a cylinder).
- the engine oil stored in the oil pan 63 is sent into the engine by an unillustrated oil pump.
- the engine oil delivered by the oil pump passes through the oil filter 26. Thereby, metal powder, dust, etc. contained in engine oil can be removed.
- the oil filter 26 includes two filters (a full flow filter and a bypass filter).
- the engine oil delivered by the oil pump passes through the oil filter 26.
- the oil filter 26 includes two filters (a full flow filter and a bypass filter).
- the oil filter 26 is disposed in the vicinity of the end of the marine engine 1 in the crankshaft direction (the end opposite to the side where the first supercharger 22 is disposed).
- an exhaust manifold 45 is disposed at an end portion on the second supercharger 24 side in the apparatus width direction.
- the exhaust manifold 45 collects exhaust gases discharged from a plurality (six in this embodiment) of cylinders and sends them out from one or a plurality (three in this embodiment) of exhaust ports 46.
- the second supercharger 24, the EGR pipe, and the like are connected to the exhaust ports 46.
- the exhaust gas sent to the second supercharger 24 is used for rotating the turbine of the supercharger as described above.
- the exhaust gas that has passed through the second supercharger 24 is discharged after being used to rotate the turbine of the first supercharger 22.
- the exhaust gas sent to the EGR pipe is supplied again to the cylinder through the air supply pipe 21d and the like. With this configuration, it is possible to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas and improve fuel efficiency.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a space between the valve cover 41 and the top cover 10.
- FIG. 6 is a perspective view showing the shapes of the valve cover 41 and the top cover 10.
- the marine engine 1 includes a common rail 31, a connection portion 32, a fuel supply pipe (fuel pipe) 33, a fuel return pipe (fuel pipe) 34, and an injector 35 as fuel injection mechanisms. And comprising.
- the fuel return pipe 34 is omitted for easy understanding of the drawing.
- the common rail 31 is a tubular member made of metal or other material, and is disposed above the valve cover 41 so that the longitudinal direction thereof coincides with the crankshaft direction. High pressure fuel is supplied to the common rail 31 from a fuel tank by a high pressure pump or the like. Further, the common rail 31 has the same number of connection portions 32 as the cylinders (six in this embodiment). A fuel supply pipe 33 is connected to each connection portion 32.
- the injector 35 is arranged for each cylinder.
- the injector 35 is connected to the common rail 31 via the fuel supply pipe 33 and the connection portion 32.
- the injector 35 injects fuel in response to an instruction from an electronic control device (not shown). With this configuration, fuel can be injected into each cylinder at an appropriate timing.
- the fuel injection mechanism includes a single fuel return pipe 34 that connects one end and the other end of the common rail 31.
- the fuel return pipe 34 is arranged in a loop so as to surround all the injectors 35.
- the injector 35 returns an excess portion of the supplied fuel to the common rail 31 or the fuel tank via the fuel return pipe 34.
- the valve cover 41 is a cover disposed above the cylinder (above the intake valve or the exhaust valve).
- the valve cover 41 is formed with a hole for attaching the injector 35 and a hole for fixing the valve cover 41 to a cylinder block or the like.
- the valve cover 41 is formed with a second partition 42.
- 2nd partition part 42 is a plate-shaped part formed so that it might extend from the valve cover 41 to the top cover 10 side (upper side), as shown in FIG.5 and FIG.6 (a).
- the second partition 42 is formed from one end to the other end in the longitudinal direction (crankshaft direction) of the valve cover 41.
- the second partition portion 42 is disposed on the second supercharger 24 side (exhaust manifold 45 side) from the center in the apparatus width direction. More specifically, the second partition portion 42 includes a side where the second supercharger 24 is disposed (a side through which exhaust gas immediately after being discharged from the exhaust manifold 45 passes), and a side where the fuel supply pipe 33 is disposed. Are arranged so as to partition each other.
- the second partition portion 42 has a height that occupies half or more of the distance between the valve cover 41 and the top cover 10 (inter-cover distance).
- the inter-cover distance indicates a distance measured vertically from the position where the second partition 42 is formed to the top cover 10 (see FIG. 5).
- the second partition 42 is formed integrally with the valve cover 41 by a method such as casting.
- the second partition 42 may not be formed integrally with the valve cover 41.
- the second partition portion 42 may be attached to the valve cover 41 by welding, screws, or the like.
- the top cover 10 is a plate-like cover disposed so as to cover the valve cover 41. As shown in FIGS. 5 and 6B, the top cover 10 is formed with a partition portion 11 that is a plate-like portion formed so as to extend toward the valve cover 41 (lower side).
- the partition portion 11 is formed from one end portion in the longitudinal direction (crank shaft direction) to the other end portion of the top cover 10. Moreover, the partition part 11 is arrange
- the partition 11 is formed integrally with the top cover 10 by a method such as casting. In addition, the partition part 11 does not need to be integrally molded with the top cover 10. For example, the partition part 11 may be attached to the top cover 10 by welding or screws.
- the two partition parts 11 and 42 are arranged so as to overlap each other when viewed in the apparatus width direction.
- the partition portion 11 is disposed near the second partition portion 42 and closer to the fuel supply pipe 33 than the second partition portion 42.
- connection portion 32 is configured so that fuel does not leak from between the common rail 31 and the fuel supply pipe 33.
- the connection may be loosened, or the fuel supply pipe 33 or the fuel return pipe 34 may be damaged, causing fuel to leak.
- the exhaust gas immediately after being exhausted from the exhaust manifold 45 is very hot. Accordingly, the vicinity of the exhaust port 46, the second supercharger 24 through which the exhaust gas flows, and the like are very hot (hereinafter referred to as a high temperature portion). Therefore, when the fuel leaks and scatters, it is necessary to prevent the fuel from being applied to the high temperature portion.
- the partition portions 11 and 42 prevent the fuel from being applied to the high temperature portion.
- the fuel when the fuel leaks from the connection part 32, the fuel is high pressure, so it scatters vigorously. However, even when a part of the scattered fuel goes to the second supercharger 24 side, the fuel can be received by the partitions 11 and 42. Accordingly, it is possible to prevent the fuel from being applied to the high temperature portion.
- the partition portion 11 is disposed closer to the fuel supply pipe 33 than the second partition portion 42. Therefore, even fuel scattered along the top cover 10 can be reliably received.
- the partitioning portions 11 and 42 are arranged so that they overlap each other when viewed in the apparatus width direction, and one of them is in the vicinity of the other. Therefore, it is possible to more reliably prevent the scattered fuel from being applied to the high temperature portion.
- the marine engine 1 includes the exhaust manifold 45, the valve cover 41, the top cover 10, and the fuel supply pipe 33 (or the fuel return pipe 34).
- the exhaust manifold 45 collects exhaust gases discharged from a plurality of cylinders.
- the valve cover 41 is a cover that collectively covers the intake valve or the exhaust valve.
- the fuel supply pipe 33 is disposed outside the valve cover 41 and the fuel flows.
- the top cover 10 is formed with a partition portion 11 disposed so as to partition the side through which the exhaust gas immediately after being discharged from the exhaust manifold 45 passes and the side on which the fuel supply pipe 33 is disposed.
- the fuel supply pipe 33 has a double structure in order to prevent fuel leakage, and a configuration in which the exhaust pipe or the like is covered with a heat insulating material to reduce the surface temperature can be omitted. Therefore, the number of parts can be reduced and the assembly work can be simplified.
- the partition part 11 has the height which occupies half or more of the distance between covers.
- the partition portion 11 is formed from one end to the other end of the top cover 10 in the crankshaft direction.
- the partition portion 11 is formed integrally with the top cover 10 and is a plate-like portion protruding from the top cover 10.
- partition portion 11 by integrally molding the partition portion 11 and the top cover 10, it is possible to reduce the number of parts and simplify the assembly work. Moreover, by making the partition part 11 into plate shape, it can prevent that the fuel is applied to the 2nd supercharger 24 grade
- the devices (the first supercharger 22, the first intercooler 23, the second supercharger 24, and the second intercooler 25) and the oil filter 26 that constitute the two-stage supercharging system are summarized. Are sometimes referred to as “superchargers”.
- plan view (FIG. 2)
- the arrangement of the turbocharger and the like in the plan view will be described. Since the thickness direction and the height direction of the top cover 10 coincide with each other as described above, the plan view in the present embodiment can also be referred to as “a view seen in the thickness direction of the top cover 10”.
- the first supercharger 22 is disposed at one end of the marine engine 1 in the crankshaft direction.
- the first intercooler 23, the second supercharger 24, and the second intercooler 25 are all disposed at one end of the marine engine 1 in the device width direction. These three devices are arranged side by side in the crankshaft direction so that the first intercooler 23 is close to the first supercharger 22.
- the oil filter 26 is disposed at the other end of the marine engine 1 in the crankshaft direction (end opposite to the transmission 71 side).
- the superchargers and the like of this embodiment are all arranged so as not to overlap each other. As a result, a worker who performs maintenance on the top cover 10 can perform maintenance without removing other devices, so that a layout with good workability is realized.
- the upper surface of the top cover 10 constitutes a part of the upper surface of the marine engine 1.
- the lower surface of the oil pan 63 constitutes a part of the lower surface of the marine engine 1. Therefore, the length from the lower surface of the oil pan 63 to the upper surface of the top cover 10 can be said to be the height of the marine engine 1.
- half of the height of the marine engine 1 is referred to as a “reference height”.
- turbochargers and the like are arranged above the reference height (on the top cover 10 side). More specifically, not only the upper end of the supercharger or the like, but also the center and lower end thereof are arranged above the reference height. Further, the upper surfaces of the first supercharger 22, the first intercooler 23, and the second intercooler 25 are disposed so as to substantially coincide with the upper surface of the marine engine 1.
- the length of the air supply pipe 21a is the length of the air path from the first supercharger 22 to the first intercooler 23, and the same applies to the other air supply pipes. Therefore, in this embodiment, the length of the path
- the length of the air supply pipe 21a ⁇ the length of the air supply pipe 21b” is established, and “the length of the air supply pipe 21c ⁇ the length of the air supply pipe 21d” is established.
- the air supply pipe 21a and the air supply pipe 21c through which high-temperature air passes can be made relatively short. Therefore, since the part which needs to be covered with a heat insulating material etc. among the whole air supply pipe
- tube can be shortened, cost can be reduced.
- the said embodiment although it is the structure which uses the partition part 11 and the 2nd partition part 42 together, even if it is the structure (refer FIG. 8A) where only the partition part 11 is formed, it is 2nd. Even if it is the structure (refer FIG.8 (b)) in which only the partition part 42 is formed, the effect of this invention can be exhibited. Moreover, since the said embodiment is a structure which uses two partition parts together, although the length of the partition part 11 was shortened, when not forming the 2nd partition part 42, it is preferable to lengthen the partition part 11. FIG. The length of the partition 11 in FIG. 8A is half or more of the distance between the covers.
- the shapes and layouts of the parts constituting the marine engine 1 are examples, and can be changed as appropriate.
- the number of cylinders, the arrangement of the supercharger and the intercooler, and the like can be changed according to the required size and specifications.
- the fuel injection mechanism is not limited to the electronic control type, and may be a mechanical type that drives the arranged injection pumps with a cam or the like. Further, the fuel injection mechanism is not limited to the common rail type.
- the partition portions 11 and 42 are plate-shaped, but can be formed in an appropriate shape as long as the scattered fuel can be received. Moreover, as long as the partition parts 11 and 42 are arrange
- the object to which the present invention is applied may be either a marine main engine or an auxiliary machine. Moreover, it is not restricted to a ship, The engine for motor vehicles or work vehicles may be sufficient.
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Abstract
舶用エンジンは、排気マニホールドと、バルブカバー(41)と、トップカバー(10)と、燃料供給管(33)と、を備える。排気マニホールドは、複数のシリンダから排出された排気ガスをまとめる。バルブカバー(41)は、シリンダへの吸気又は排気を行う複数のバルブをまとめて覆うカバーである。トップカバー(10)は、バルブカバー(41)を覆うカバーである。燃料供給管(33)は、バルブカバー(41)とトップカバー(10)との間の空間に配置され、燃料が流れる。トップカバー(10)には、排気マニホールドから排出された直後の排気ガスが通る側と、燃料供給管(33)が配置される側と、を仕切るように配置される仕切り部(11)が形成される。
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、吸気バルブ又は排気バルブを覆うバルブカバー(シリンダヘッドカバー)を備えた構成が知られている。また、この種のエンジンでは、このバルブカバー上に、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、高圧管(燃料管)と、インジェクタと、を主要な構成として備える。コモンレールは、バルブカバー上に配置され、燃料タンクから供給された燃料を高圧で蓄える。高圧管は、バルブカバー上に配置され、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、電子制御装置からの指示を受けて燃料を噴射する。
また、船舶に搭載されるエンジンでは、エンジンの上端に乗ってメンテナンス作業を行うため、当該上端部分にカバー(トップカバー)が配置されることがある。特許文献2は、このトップカバーを備えた構成のエンジンを開示する。なお、特許文献2において、トップカバーの内側には、コモンレールが配置されている。
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高圧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しまうおそれがある。燃料が漏れた場合、高圧管では燃料が高圧で蓄えられているので、燃料は勢い良く飛散するおそれがある。
従って、従来は、エンジンの高温部分(排気ガスが通る部分等)であって、燃料が掛かる可能性が少しでもある箇所を断熱材等で覆う必要があった。また、断熱材で覆うことに代えて又は加えて、高圧管を2重構造にして燃料が確実に漏れないようにすることもあった。
しかし、断熱材で覆う等の構成は、部品点数が増えるとともに、組立工程も複雑になってしまう。特に、複数のシリンダを備えるエンジンでは、高圧管の長さが長くなるので、燃料が飛散する可能性がある範囲が広い。また、高圧管(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、多数の高圧管を2重構造にしなければならない。従って、エンジンのシリンダ数が増えるに従って、コストの増加、形成の困難化、及び組立工程の複雑化に繋がってしまう。
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、高圧管の損傷時等に燃料が高温部分に掛からないようにする構成を、低コストかつシンプルな構成で実現したエンジンを提供することにある。
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、排気マニホールドと、バルブカバーと、板状カバーと、燃料管と、を備える。前記排気マニホールドは、複数のシリンダから排出された排気ガスをまとめる。前記バルブカバーは、前記シリンダへの吸気又は排気を行う複数のバルブをまとめて覆うカバーである。板状カバーは、前記バルブカバーを覆うカバーである。前記燃料管は、前記バルブカバーと前記板状カバーとの間の空間に配置され、燃料が流れる。前記板状カバーには、前記排気マニホールドから排出された直後の排気ガスが通る側と、前記燃料管が配置される側と、を仕切るように配置される仕切り部が形成される。
これにより、仮に燃料管から燃料が漏れた場合であっても、排気ガスが通る部分(即ちエンジンの高温部分)に燃料が掛かることを防止できる。従って、燃料の漏れを防ぐために燃料管を2重構造にする必要がなくなる他、表面温度を低下させるために排気管等を断熱材で覆う構成等も省略できる。また、板状カバーに仕切り部を形成することで、仕切り部を支持するための部材を特別に設ける必要がない。以上により、低コストかつシンプルな構成で上記の課題を解決できる。
前記のエンジンにおいては、前記仕切り部は、前記バルブカバーと前記板状カバーとの間の距離の半分以上を占める高さを有することが好ましい。
これにより、燃料管から飛散した燃料を仕切り部によって受け止め易くなるので、エンジンの高温部分に燃料が掛かることを一層確実に防止することができる。
前記のエンジンにおいては、前記仕切り部は、前記板状カバーのクランク軸方向の一端から他端まで形成されていることが好ましい。
これにより、燃料管がクランク軸方向に長く配置されている場合であっても、エンジンの高温部分に燃料が掛かることを防止できる。
前記のエンジンにおいては、前記仕切り部は、前記板状カバーと一体的に成形されており、当該板状カバーから垂直に突出する板状の部分であることが好ましい。
これにより、仕切り部と板状カバーとを一体成形することで、部品点数の削減及び組立作業の簡素化を実現できる。また、仕切り部を板状にすることで、当該仕切り部が占めるスペースを抑えつつ、本発明の効果を実現できる。
前記のエンジンにおいては、前記バルブカバーには、前記排気マニホールドから排出された直後の排気ガスが通る側と、前記燃料管が配置される側と、を仕切るように配置される第2仕切り部が形成されることが好ましい。
これにより、仮に燃料管から燃料が漏れた場合であっても、排気ガスが通る部分(即ちエンジンの高温部分)に燃料が掛かることを一層確実に防止できる。
前記のエンジンにおいては、前記第2仕切り部は、前記バルブカバーと前記トップカバーとの間の距離の半分以上を占める高さを有することが好ましい。
これにより、燃料管から飛散した燃料が受け止められ易くなるので、エンジンの高温部分に燃料が掛かることを一層確実に防止することができる。
前記のエンジンにおいては、前記第2仕切り部は、前記バルブカバーのクランク軸方向の一端から他端まで形成されていることが好ましい。
これにより、燃料管がクランク軸方向に長く配置されている場合であっても、エンジンの高温部分に燃料が掛かることを防止できる。
前記のエンジンにおいては、前記第2仕切り部は、前記バルブカバーと一体的に成形されており、当該バルブカバーから突出する板状の部分であることが好ましい。
これにより、第2仕切り部とバルブカバーとを一体成形することで、部品点数の削減及び組立作業の簡素化を実現できる。また、第2仕切り部を板状にすることで、当該第2仕切り部が占めるスペースを抑えつつ、本発明の効果を実現できる。
前記のエンジンにおいては、前記仕切り部は、前記第2仕切り部の近傍であって、前記第2仕切り部よりも前記燃料管側に配置されていることが好ましい。
これにより、トップカバー10に沿うように飛散した燃料であっても確実に受け止めることができる。
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに、図1から図4までを参照して、舶用エンジン1の全体的な構成を説明する。図1は本発明の一実施形態に係る舶用エンジン1の斜視図である。図2は、舶用エンジン1の平面図である。図3は、舶用エンジン1の正面図である。図4は、バルブカバー41の周囲の部材を示す斜視図である。
なお、以下の説明において、図1に示すように、舶用エンジン(エンジン)1の上下方向を高さ方向と称し、舶用エンジン1のクランクシャフト61(図2を参照)の長手方向をクランク軸方向と称し、高さ方向及びクランク軸方向の何れとも直交する方向を装置幅方向と称する。また、高さ方向のうち図1の上側(後述のトップカバー10が配置される側)を上側とする。
本実施形態の舶用エンジン1は、プレジャーボート等の船舶に搭載されるインボードタイプのディーゼルエンジンである。また、この舶用エンジン1には、二段過給システムが採用されている。
舶用エンジン1は、図1等に示すように、トップカバー(板状カバー)10を備えている。トップカバー10は、平板状に構成されており、厚み方向が前記高さ方向と一致するように配置されている。なお、トップカバー10は、平板状に限られず、少なくとも一部に折曲げ(又は湾曲)が形成された構成であっても良い。このトップカバー10の下側には、バルブカバー及びシリンダブロック等が配置されている。
舶用エンジン1は、二段過給システムとして、第1過給機22と、第1インタークーラ23と、第2過給機24と、第2インタークーラ25と、それらを接続する給気管21a~21dと、を備えている。
第1過給機22は、ハウジングの内部に、タービンとコンプレッサを備えている。タービンは、排気ガスを利用して回転するように構成されている。コンプレッサは、タービンと同じシャフトに接続されており、タービンの回転に伴って回転する。第1過給機22は、コンプレッサが回転することにより、空気を圧縮して強制的に給気を行うことができる。この構成により、排気ガスを利用してシリンダに供給する空気の流量を増加させることができるので、舶用エンジン1の出力を上げることができる。なお、第1過給機22によって吸気されることにより、空気が急速に圧縮されるため、当該空気は高温となる。この高温の空気は、給気管21aを介して第1インタークーラ23へ送出される。
第1インタークーラ23のハウジングの内部には、海水が流れる冷却管が複数配置されている。第1過給機22から送出された空気は、この冷却管の周囲を流れるように構成されている。この構成により、第1インタークーラ23は、第1過給機22から送出された空気を海水との熱交換によって冷却することができる。第1インタークーラ23によって冷却された空気は、給気管21bを介して第2過給機24へ送出される。
第2過給機24は、第1過給機22と同等の構成であり、排気ガスを利用して、第1インタークーラ23から送出された空気を圧縮することができる。この圧縮された空気は、上記と同様に高温となる。そして、この高温の空気は、給気管21cを介して第2インタークーラ25へ送出される。
第2インタークーラ25は、第1インタークーラ23と同等の構成であり、第2過給機24から送出された空気を海水との熱交換によって冷却する。第2インタークーラ25によって冷却された空気は、給気管21dを介して、給気マニホールド28へ送出される。
前記トップカバー10の内側のシリンダヘッドには、コモンレール式の燃料噴射機構が配置されている。舶用エンジン1は、シリンダへ供給された圧縮空気を更に圧縮した後に、この燃料噴射機構によって燃料を噴射することで、ピストンを上下に駆動する。これにより、舶用エンジン1は、動力を発生させることができる。なお、燃料噴射機構の詳細については後述する。
フライホイールハウジング62は、クランク軸方向の第1過給機22側の端部に配置されている。フライホイールハウジング62内のフライホイールには、図略のクラッチ等を介してトランスミッション71が連結される。このトランスミッション71には、船舶の推進装置等が連結される。これにより、舶用エンジン1の出力を推進装置等に伝達したり遮断したりすることができる。
オイルパン63は、高さ方向においてトップカバー10と反対側の面(底面)に配置されている。オイルパン63は、エンジン内部(シリンダ等の主運動系の部品等)へ供給されるエンジンオイルを溜めておくための部材である。オイルパン63に溜められているエンジンオイルは、図略のオイルポンプによって、エンジン内部へ送出される。
オイルポンプによって送出されたエンジンオイルは、オイルフィルタ26を通過する。これにより、エンジンオイルに含まれる金属粉やゴミ等を取り除くことができる。本実施形態では、オイルフィルタ26は、2つのフィルタ(フルフローフィルタ及びバイパスフィルタ)を備えている。
オイルポンプによって送出されたエンジンオイルは、オイルフィルタ26を通過する。これにより、エンジンオイルに含まれる金属粉やゴミ等を取り除くことができる。本実施形態では、オイルフィルタ26は、2つのフィルタ(フルフローフィルタ及びバイパスフィルタ)を備えている。また、オイルフィルタ26は、舶用エンジン1のクランク軸方向の端部(第1過給機22が配置される側の反対側の端部)近傍に配置されている。
また、図4に示すように、装置幅方向の第2過給機24側の端部には、排気マニホールド45が配置されている。排気マニホールド45は、複数(本実施形態では6つ)のシリンダから排出された排気ガスをまとめて、1又は複数(本実施形態では3つ)の排気口46から送出する。これらの排気口46には、第2過給機24やEGR管等が接続される。
第2過給機24へ送出された排気ガスは、上述のように当該過給機のタービンを回転させるために用いられる。そして、第2過給機24を通過した排気ガスは、第1過給機22のタービンを回転させるために用いられた後に排出される。
EGR管へ送出された排気ガスは、給気管21d等を介して再びシリンダへ供給される。この構成により、排気ガスの窒素酸化物を低減させたり燃費を向上させたりすることができる。
次に、図4から図6を参照して、シリンダヘッド近傍、特に燃料噴射機構、バルブカバー41及びトップカバー10の詳細について説明する。図5は、バルブカバー41及びトップカバー10の間の空間を示す断面図である。図6は、バルブカバー41及びトップカバー10の形状を示す斜視図である。
舶用エンジン1は、図4及び図5に示すように燃料噴射機構として、コモンレール31と、接続部32と、燃料供給管(燃料管)33と、燃料還流管(燃料管)34と、インジェクタ35と、を備える。なお、図5では、図面を分かり易くするために燃料還流管34を省略している。
コモンレール31は、金属製又は他の素材から構成される管状の部材であり、その長手方向がクランク軸方向と一致するように、バルブカバー41の上方に配置される。コモンレール31には、燃料タンクから高圧ポンプ等によって高圧の燃料が供給される。また、コモンレール31は、シリンダと同数(本実施形態では6つ)の接続部32を有している。この接続部32には、それぞれ燃料供給管33が接続されている。
インジェクタ35は、シリンダ毎に配置されている。インジェクタ35は、燃料供給管33及び接続部32を介して、コモンレール31と接続されている。インジェクタ35は、図略の電子制御装置からの指示を受けて、燃料を噴射する。この構成により、適切なタイミングでそれぞれのシリンダに燃料を噴射することができる。
また、燃料噴射機構は、コモンレール31の一端部と他端部とを接続する1本の燃料還流管34を備えている。燃料還流管34は、全てのインジェクタ35を囲むようにループ状に配設されている。インジェクタ35は、供給された燃料のうち余剰な部分を、この燃料還流管34を介して、コモンレール31又は燃料タンクまで戻す。
次に、バルブカバー41について説明する。バルブカバー41は、シリンダの上方(吸気バルブ又は排気バルブの上方)に配置されるカバーである。バルブカバー41には、インジェクタ35を取り付けるための孔や、バルブカバー41をシリンダブロック等に固定するための孔が形成される。また、バルブカバー41には、第2仕切り部42が形成される。
第2仕切り部42は、図5及び図6(a)に示すように、バルブカバー41からトップカバー10側(上側)へ延びるように形成された板状の部分である。第2仕切り部42は、バルブカバー41の長手方向(クランク軸方向)の一端部から他端部にわたって形成されている。
第2仕切り部42は、装置幅方向において、中央よりも第2過給機24側(排気マニホールド45側)に配置されている。更に言えば、第2仕切り部42は、第2過給機24が配置される側(排気マニホールド45から排出された直後の排気ガスが通る側)と、燃料供給管33が配置される側と、を仕切るように配置されている。
第2仕切り部42は、図5に示すように、バルブカバー41とトップカバー10との間の距離(カバー間距離)の半分以上を占める高さを有する。ここで、カバー間距離とは、第2仕切り部42が形成される位置からトップカバー10まで垂直に測った距離を示すものとする(図5を参照)。また、この第2仕切り部42は、鋳造等の方法によってバルブカバー41と一体的に成形されている。なお、第2仕切り部42はバルブカバー41と一体的に成形されてなくても良い。例えば、溶接やネジ等によってバルブカバー41に第2仕切り部42が取り付けられていても良い。
次に、トップカバー10について説明する。トップカバー10は、前述のように、バルブカバー41を覆うように配置される板状のカバーである。図5及び図6(b)に示すように、トップカバー10には、バルブカバー41側(下側)へ延びるように形成された板状の部分である仕切り部11が形成されている。
仕切り部11は、トップカバー10の長手方向(クランク軸方向)の一端部から他端部にわたって形成されている。また、仕切り部11は、装置幅方向において、中央よりも第2過給機24側(排気マニホールド45側)に配置されている。更に言えば、仕切り部11は、第2過給機24が配置される側(排気マニホールド45から排出された直後の排気ガスが通る側)と、燃料供給管33が配置される側と、を仕切るように配置されている。また、この仕切り部11は、鋳造等の方法によってトップカバー10と一体的に形成されている。なお、仕切り部11はトップカバー10と一体的に成形されてなくても良い。例えば、溶接やネジ等によってトップカバー10に仕切り部11が取り付けられていても良い。
この2つの仕切り部11,42は、装置幅方向で見たときに、互いに重なるように配置されている。また、仕切り部11は、第2仕切り部42の近傍であって、第2仕切り部42よりも燃料供給管33側に配置されている。
次に、仕切り部11,42を備える効果について図5を参照して説明する。
本実施形態の燃料噴射機構では、コモンレール31と燃料供給管33との間から燃料が漏れないように接続部32を構成している。しかし、使用環境等によっては、接続が弛んだり、燃料供給管33又は燃料還流管34が損傷したりして、燃料が漏れてしまうことが考えられる。
また、排気マニホールド45から排出された直後の排気ガスは非常に高温である。従って、排気口46の近傍や、その排気ガスが流れる第2過給機24等は、非常に高温となる(以下、高温部分と称する)。従って、燃料が漏れて飛散した場合、燃料が高温部分に掛かることを防止する必要がある。本実施形態では、上記仕切り部11,42によって、燃料が高温部分に掛かることを防止している。
例えば、接続部32から燃料が漏れた場合、燃料は高圧なので、勢い良く飛散する。しかし、飛散した燃料の一部が第2過給機24側へ向かった場合であっても、仕切り部11,42によってこの燃料を受け止めることができる。従って、燃料が高温部分に掛かることを防止できる。
ここで、仮に、第2仕切り部42が仕切り部11よりも燃料供給管33側に配置されていた場合、燃料がトップカバー10に沿うように飛散すると、当該燃料は、仕切り部11と第2仕切り部42の隙間を流れてエンジンの高温側に達してしまう可能性がある。この点、本実施形態では、上述のように、仕切り部11は、第2仕切り部42よりも燃料供給管33側に配置されている。従って、トップカバー10に沿うように飛散した燃料であっても確実に受け止めることができる。
また、上述のように、仕切り部11,42は、装置幅方向で見たときに互いに重なるように、かつ一方が他方の近傍に配置されている。従って、飛散した燃料が高温部分に掛かることを一層確実に防止することができる。
以上に示したように、舶用エンジン1は、排気マニホールド45と、バルブカバー41と、トップカバー10と、燃料供給管33(又は燃料還流管34)と、を備える。排気マニホールド45は、複数のシリンダから排出された排気ガスをまとめる。バルブカバー41は、吸気バルブ又は排気バルブをまとめて覆うカバーである。燃料供給管33は、バルブカバー41の外側に配置され、燃料が流れる。トップカバー10には、排気マニホールド45から排出された直後の排気ガスが通る側と、燃料供給管33が配置される側と、を仕切るように配置される仕切り部11が形成される。
これにより、仮に燃料供給管33から燃料が漏れた場合であっても、排気ガスが通る部分(即ちエンジンの高温部分、第2過給機24等)に燃料が掛かることを防止できる。従って、燃料の漏れを防ぐために燃料供給管33を2重構造にする必要がなくなる他、表面温度を低下させるために排気管等を断熱材で覆う構成等も省略できる。従って、部品点数の削減及び組立作業の簡素化を実現できる。
また、本実施形態の舶用エンジン1において、仕切り部11は、カバー間距離の半分以上を占める高さを有する。
これにより、燃料供給管33から飛散した燃料を第2仕切り部42によって受け止め易くなるので、排気ガスが通る部分に燃料が掛かることを一層確実に防止することができる。
また、本実施形態の舶用エンジン1において、仕切り部11は、トップカバー10のクランク軸方向の一端から他端まで形成されている。
これにより、本実施形態のようにコモンレール31や燃料供給管33がクランク軸方向に長く配置されている場合であっても、燃料が第2過給機24等に掛かることを防止できる。
また、本実施形態の舶用エンジン1において、仕切り部11は、トップカバー10と一体的に成形されており、当該トップカバー10から突出する板状の部分である。
これにより、仕切り部11とトップカバー10とを一体成形することで、部品点数の削減及び組立作業の簡素化を実現できる。また、仕切り部11を板状にすることで、当該仕切り部11が占めるスペースを抑えつつ第2過給機24等に燃料が掛かることを防止できる。
次に、本実施形態の二段過給システムを構成する機器及びオイルフィルタ26の配置について様々な観点から説明する。なお、以下の説明では、二段過給システムを構成する機器(第1過給機22、第1インタークーラ23、第2過給機24、及び第2インタークーラ25)及びオイルフィルタ26をまとめて「過給機等」と称することがある。
初めに、平面図(図2)を参照して、過給機等の平面図における配置について説明する。なお、前述のようにトップカバー10の厚み方向と高さ方向とは一致するので、本実施形態において平面図は、「トップカバー10の厚み方向で見た図」と称することもできる。
第1過給機22は、舶用エンジン1のクランク軸方向の一端部に配置されている。第1インタークーラ23、第2過給機24、第2インタークーラ25は、全て舶用エンジン1の装置幅方向の一端部に配置されている。そして、これらの3つの機器は、第1インタークーラ23が第1過給機22に近くなるように、クランク軸方向に並べて配置されている。オイルフィルタ26は、舶用エンジン1のクランク軸方向の他端部(トランスミッション71側と反対側の端部)に配置されている。
また、本実施形態の過給機等は、全て、互いに重ならないように配置されている。これにより、トップカバー10に乗ってメンテナンスを行う作業者にとって、他の機器を取り外すことなくメンテナンスが可能であるため、作業性が良好なレイアウトが実現されている。
次に、正面図(図3)を参照して、過給機等の高さ方向の位置について説明する。本実施形態では、トップカバー10の上面が舶用エンジン1の上面の一部を構成している。また、オイルパン63の下面が舶用エンジン1の下面の一部を構成している。従って、オイルパン63の下面からトップカバー10の上面までの長さを舶用エンジン1の高さと言うことができる。以下では、図3に示すように、この舶用エンジン1の高さの半分を「基準高さ」と称する。
このとき、過給機等は、全て、この基準高さよりも上側(トップカバー10側)に配置される。より詳細には、過給機等の上端だけでなく、その中心部及び下端も基準高さよりも上側に配置されている。また、第1過給機22、第1インタークーラ23、及び第2インタークーラ25の上面は、舶用エンジン1の上面と略一致するように配置されている。
この構成により、過給機等が舶用エンジン1の上部に位置しているので、トップカバー10に乗ってメンテナンスを行う作業者にとって、当該過給機等にアクセスし易い(作業性が良好な)レイアウトが実現されている。
次に、給気系の機器の位置関係を示す斜視図(図7)を参照して、給気管21a~21dの長さを比較する。
ここで、給気管21aの長さとは、第1過給機22から第1インタークーラ23までの空気の経路の長さであり、他の給気管についても同様である。そのため、本実施形態では、給気管の長さを比較することで、シリンダへ供給される空気の経路の長さを比較することができる。
本実施形態では、「給気管21aの長さ<給気管21bの長さ」が成立するとともに「給気管21cの長さ<給気管21dの長さ」が成立する。
この構成により、高温の空気が通る給気管21a及び給気管21cを比較的短くすることができる。従って、給気管全体のうち断熱材等で覆う必要がある部分を短くできるので、コストを低減することができる。
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。
なお、上記実施形態では、仕切り部11と第2仕切り部42とを併用する構成であるが、仕切り部11のみが形成される構成(図8(a)を参照)であっても、第2仕切り部42のみが形成される構成(図8(b)を参照)であっても、本発明の効果を発揮させることができる。また、上記実施形態は、2つの仕切り部を併用する構成なので仕切り部11の長さを短くしたが、第2仕切り部42を形成しない場合は、仕切り部11を長くすることが好ましい。図8(a)における仕切り部11の長さは、前記カバー間距離の半分以上である。
舶用エンジン1を構成する部品の形状及びレイアウトは例示であり、適宜変更することができる。例えば、シリンダ数、過給機及びインタークーラの配置等は、要求されるサイズや仕様等に応じて変更することができる。
燃料噴射機構は、電子制御式に限られず、並べられた噴射ポンプをカム等で駆動させる機械式であっても良い。また、燃料噴射機構もコモンレール式に限られない。
上記では、仕切り部11,42は板状であるが、飛散した燃料を受け止めることが可能であれば、適宜の形状とすることができる。また、仕切り部11,42は、燃料供給管33及び燃料還流管34と、エンジンの高温部と、を仕切るように配置される限り、形成される位置を変更することができる。
本発明を適用する対象は、舶用の主機又は補機のどちらであっても良い。また、船舶に限られず、自動車用又は作業車用のエンジンであっても良い。
1 舶用エンジン(エンジン)
10 トップカバー(板状カバー)
11 仕切り部
21a~21d 給気管
22 第1過給機
23 第1インタークーラ
24 第2過給機
25 第2インタークーラ
31 コモンレール
32 接続部
33 燃料供給管(燃料管)
34 燃料還流管(燃料管)
35 インジェクタ
41 バルブカバー
42 第2仕切り部
10 トップカバー(板状カバー)
11 仕切り部
21a~21d 給気管
22 第1過給機
23 第1インタークーラ
24 第2過給機
25 第2インタークーラ
31 コモンレール
32 接続部
33 燃料供給管(燃料管)
34 燃料還流管(燃料管)
35 インジェクタ
41 バルブカバー
42 第2仕切り部
Claims (9)
- 複数のシリンダから排出された排気ガスをまとめる排気マニホールドと、
前記シリンダへの吸気又は排気を行う複数のバルブをまとめて覆うバルブカバーと、
前記バルブカバーを覆う板状カバーと、
前記バルブカバーと前記板状カバーとの間の空間に配置され、燃料が流れる燃料管と、
を備え、
前記板状カバーには、前記排気マニホールドから排出された直後の排気ガスが通る側と、前記燃料管が配置される側と、を仕切るように配置される仕切り部が形成されることを特徴とするエンジン。 - 請求項1に記載のエンジンであって、
前記仕切り部は、前記バルブカバーと前記板状カバーとの間の距離の半分以上を占める高さを有することを特徴とするエンジン。 - 請求項1に記載のエンジンであって、
前記仕切り部は、前記板状カバーのクランク軸方向の一端から他端まで形成されていることを特徴とするエンジン。 - 請求項1に記載のエンジンであって、
前記仕切り部は、前記板状カバーと一体的に成形されており、当該板状カバーから垂直に突出する板状の部分であることを特徴とするエンジン。 - 請求項1に記載のエンジンであって、
前記バルブカバーには、前記排気マニホールドから排出された直後の排気ガスが通る側と、前記燃料管が配置される側と、を仕切るように配置される第2仕切り部が形成されることを特徴とするエンジン。 - 請求項5に記載のエンジンであって、
前記第2仕切り部は、前記バルブカバーと前記トップカバーとの間の距離の半分以上を占める高さを有することを特徴とするエンジン。 - 請求項5に記載のエンジンであって、
前記第2仕切り部は、前記バルブカバーのクランク軸方向の一端から他端まで形成されていることを特徴とするエンジン。 - 請求項5に記載のエンジンであって、
前記第2仕切り部は、前記バルブカバーと一体的に成形されており、当該バルブカバーから突出する板状の部分であることを特徴とするエンジン。 - 請求項5に記載のエンジンであって、
前記仕切り部は、前記第2仕切り部の近傍であって、前記第2仕切り部よりも前記燃料管側に配置されていることを特徴とするエンジン。
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