WO2015145801A1

WO2015145801A1 - エンジン

Info

Publication number: WO2015145801A1
Application number: PCT/JP2014/072022
Authority: WO
Inventors: 輝光高畑
Original assignee: ヤンマー株式会社
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2015-10-01
Also published as: US10208705B2; KR20160134843A; KR20200039830A; EP3139018A1; KR20210006527A; EP3139018A4; JP6134681B2; KR102103056B1; JP2015183565A; AU2014388589A1; US20170130668A1

Abstract

機械的な接触からワイヤーハーネスを保護するとともに、ワイヤーハーネス間でのノイズの影響を抑制することができるエンジンの提供を目的とする。複数のワイヤーハーネス（２２，２３，２４）が設けられているエンジンにおいて、導電性の壁面（２６ａ，２６ｂ）によって選択した一つのワイヤーハーネス（２２）の外周面の一部を囲む溝部（２６）が形成され、溝部（２６）から延出される板部（２７）によってエンジンに固定されるワイヤーハーネスカバー（２５）に、壁面（２６ａ）を間に介して選択した一つのワイヤーハーネス（２２）と隣り合うように他のワイヤーハーネス（２３）が取り付けられている。

Description

エンジン

　本発明はエンジンに関する。詳しくは、ワイヤーハーネスカバーを備えたエンジンに関する。

　従来、エンジンは、燃料噴射ノズル、オルタネーターおよび各種センサ等の電装部品を備えている。これらの電装部品は、電力を伝送するための電源線や信号を伝送する信号線を配線経路に即した形態で束ねたワイヤーハーネスを介して接続されている。このようなエンジンにおいて、燃料噴射ノズル等の電源線と各種センサ等の電源線と各種センサ等の信号線とが機能別に分類され、それぞれが別個のハーネスとして構成されているエンジンが知られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

　特許文献１に記載のエンジンは、ノイズ（電磁波）を発生しやすい電源用の配線のみから構成されているワイヤーハーネスと、ノイズの影響を受けやすい信号用の配線のみから構成されているワイヤーハーネスとに分類されたワイヤーハーネスによって配線されている。そしてエンジンは、電源用の配線のみから構成されているワイヤーハーネスと信号用の配線のみから構成されているワイヤーハーネスとがさらに束ねられて配線されている。しかし、各ワイヤーハーネスは、任意の態様で束ねられてエンジンに固定されているため、その束ね方や取り付け位置にばらつきが生じる。従って、ノイズの影響を十分に抑制できない状態や各ワイヤーハーネスが周辺の部品等に接触しやすい状態で束ねられる可能性があった。

特開２０１２－１１７３８４号公報

　本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、機械的な接触からワイヤーハーネスを保護するとともに、ワイヤーハーネス間でのノイズの影響を抑制することができるエンジンを提供することを目的とする。

　即ち、本発明においては、複数のワイヤーハーネスが設けられているエンジンにおいて、導電性の壁面によって一のワイヤーハーネスの外周面の一部を囲む溝部が形成され、溝部から延出される板部によってエンジンに固定されるワイヤーハーネスカバーに、壁面を間に介して一のワイヤーハーネスと隣り合うように他のワイヤーハーネスが取り付けられる。

　本発明においては、前記溝部のエンジン側壁面または前記板部にワイヤーハーネスが取り付け可能に構成される。

　本発明においては、信号が伝送されるワイヤーハーネスと電力が伝送されるワイヤーハーネスとが前記壁面によって電磁的に隔離される。

　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

　即ち、本発明によれば、ワイヤーハーネスがワイヤーハーネスカバーによって囲われ、ワイヤーハーネスとワイヤーハーネスとの間に導電性の壁面が配置される。これにより、機械的な接触からワイヤーハーネスを保護するとともに、ワイヤーハーネス間でのノイズの影響を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンを示す斜視図。本発明の一実施形態に係るエンジンを示す側面図。本発明の一実施形態に係るエンジンの燃料噴射ノズルと燃料管とを示す斜視図。（ａ）本発明の一実施形態に係るエンジンの通信用ワイヤーハーネスの構成を示す構成図（ｂ）同じく第１電源用ワイヤーハーネスの構成を示す構成図（ｃ）同じく第２電源用ワイヤーハーネスの構成を示す構成図。本発明の一実施形態に係るエンジンのワイヤーハーネスの配置を示す斜視図。本発明の一実施形態に係るエンジンのワイヤーハーネスカバーの配置を示す側面図。（ａ）本発明の一実施形態に係るエンジンのワイヤーハーネスカバーの形態を示す斜視図（ｂ）同じく端面図。（ａ）本発明の一実施形態に係るエンジンのワイヤーハーネスカバーにワイヤーハーネスが取り付けられている状態を示す側面図（ｂ）同じく底面図。本発明の一実施形態に係るエンジンのワイヤーハーネスカバーにワイヤーハーネスが取り付けられている状態を示す断面図。本発明の一実施形態に係るエンジンが搭載される船舶の構成を示す概略図。

　以下に、図１から図３を用いて、本発明の第一実施形態に係るワイヤーハーネスカバー２５を備えるエンジン１について説明する。

　図１と図２とに示すように、エンジン１は、ディーゼルエンジンであり、本実施形態においては、六つの気筒を有する直列六気筒エンジンである。なお、本実施形態において、一つの過給機５を具備する直列六気筒エンジンとしたがこれに限定されるものではない。

　エンジン１は、外部の空気と燃料とを混合して燃焼させることで回転動力を発生させる。エンジン１は、シリンダブロック２に図示しないクランク軸が回転可能に軸支されるとともに、クランク軸の軸心３の方向に沿って図示しない六つの気筒が等間隔で配置される。また、エンジン１は、シリンダヘッド４に外気を気筒に取り込む吸気装置と排気を外部に排出する排気装置と燃料を各気筒に供給する燃料供給装置とが設けられる。また、エンジン１には、クランクを回転させるスターター１４、発電機であるオルタネーター１６およびエンジン１を制御するＥＣＵ１７が設けられている。

　吸気装置は、過給機５のコンプレッサ部５ａ、インタークーラー６および給気マニホールド７、を具備している。

　過給機５は、排気の排気圧を駆動源として吸気を加圧圧縮するものである。過給機５は、コンプレッサ部５ａとタービン部５ｂとを備えている。過給機５のコンプレッサ部５ａは、吸気を加圧圧縮するものである。コンプレッサ部５ａは、タービン部５ｂに連結される。コンプレッサ部５ａは、タービン部５ｂからの回転動力が伝達可能に構成されている。コンプレッサ部５ａには、インタークーラー６が接続されている。

　インタークーラー６は、吸気を冷却するものである。インタークーラー６は、図示しない冷却水ポンプによって供給される冷却水と加圧された吸気（以下、加圧後の吸気を給気と記す）との間で熱交換を行うことで給気を冷却する。インタークーラー６は、給気マニホールド７が接続されている。

　給気マニホールド７は、給気をエンジン１の各気筒に分配するものである。給気マニホールド７は、エンジン１のクランク軸の軸心３の方向に沿うようにしてエンジン１の一方から各気筒の一部を形成しているシリンダヘッド４に接続されている。給気マニホールド７は、各気筒にインタークーラー６で冷却された給気が各気筒の上側に設けられる図示しない吸気バルブを介して供給可能に構成されている。

　排気装置は、排気管である排気マニホールド８、過給機５のタービン部５ｂを具備している。

　排気マニホールド８は、各気筒からの排気を集約するものである。排気マニホールド８は、エンジン１のクランク軸の軸心３の方向に沿うようにしてエンジン１の他側から各気筒の一部を形成しているシリンダヘッド４に接続されている。排気マニホールド８は、各気筒からの排気を各気筒の上側に設けられる図示しない排気バルブを介して集約して外部に排出する。

　過給機５のタービン部５ｂは、排気の圧力によって回転動力を発生させるものである。タービン部５ｂはコンプレッサ部５ａと連結されコンプレッサ部５ａに回転動力を伝達可能に構成されている。タービン部５ｂは、排気マニホールド８が接続されている。また、タービン部５ｂは、排気管を介して外部に連通されている。

　以上より、吸気装置は、上流側（外部）から過給機５のコンプレッサ部５ａ、インタークーラー６、給気マニホールド７が順に接続されている。また、排気装置は、上流側（エンジン１）から排気マニホールド８、過給機５のタービン部５ｂが順に接続されている。

　吸気装置において、外部の空気（吸気）は、過給機５のコンプレッサ部５ａによって吸入されるとともに加圧圧縮される。この際、吸気は、加圧圧縮されることにより圧縮熱が発生し温度が上昇する。コンプレッサ部５ａで加圧圧縮された吸気は、過給機５から給気として排出される。過給機５から排出された給気は、インタークーラー６に供給される。インタークーラー６に供給された給気は、冷却された後に給気マニホールド７を介してエンジン１に供給される。

　排気装置において、エンジン１からの排気は、排気マニホールド８を介して過給機５のタービン部５ｂに供給される。タービン部５ｂは、排気によって回転される。タービン部５ｂの回転動力は、コンプレッサ部５ａに伝達される。タービン部５ｂに供給された排気は、図示しない浄化装置等を介して外部に排出される。

　図１と図３とに示すように、燃料供給装置は、燃料噴射ポンプ９、燃料噴射ノズル１０を具備している。

　燃料噴射ポンプ９は、燃料を圧送するものである。燃料噴射ポンプ９は、図示しないフィードポンプによって図示しない燃料タンクから供給される燃料を高圧で排出するものである。燃料噴射ポンプ９は、エンジン１の一方の側面に配置されている。燃料噴射ポンプ９は、燃料管１１を介して複数の燃料噴射ノズルのうち一つの燃料噴射ノズル１０に接続されている。

　燃料噴射ノズル１０は、気筒内に燃料を噴射するものである。燃料噴射ノズル１０は、燃料噴射口が構成されている一方の端部が気筒内に位置するように各気筒にそれぞれ設けられる。つまり、複数の燃料噴射ノズル１０は、クランク軸の軸心３の方向に沿うようにして各気筒の一部を形成しているシリンダヘッド４に配置されている。複数の燃料噴射ノズル１０のうち、クランク軸の軸心３の方向で最も端に配置されている燃料噴射ノズル１０の他側端部には、燃料管１１を介して燃料噴射ポンプ９が接続されている。また、最も端に配置されている燃料噴射ノズル１０の他方の端部には、燃料管１１を介して隣接する他の燃料噴射ノズル１０が接続されている。さらに、隣り合う他の燃料噴射ノズル１０の他側端部同士は、燃料管１１を介して接続されている。すなわち、複数の燃料噴射ノズル１０は、燃料管１１を介して直列に接続されている。

　このように構成されるエンジン１は、各気筒の上側に設けられている図示しない吸気バルブ、排気バルブをバルブカバー１２によって覆った弁椀室が構成されている。一方、燃料噴射ノズル１０は、燃料管１１が接続されている他側端部がバルブカバー１２から突出するようにして設けられている。すなわち、エンジン１は、バルブカバー１２の外側に燃料管１１が配置されている。さらに、エンジン１は、バルブカバー１２の上側に給気マニホールド７や燃料噴射ノズル１０を保護し、燃料管１１の破損による燃料の飛散を防止するトップカバー１３が設けられている。

　スターター１４は、クランク軸を回転させるものである。スターター１４は、モータ等の電動アクチュエータから構成される。スターター１４は、図示しないギア等を介してクランク軸に接続されているフライホイール１５に連動連結されている。

　オルタネーター１６は、発電するものである。オルタネーター１６は、図示しないベル
ト等を介してクランク軸に連動連結されている。つまり、オルタネーター１６は、エンジ
ンの駆動力を利用して発電を行う。

　ＥＣＵ１７は、エンジン１を制御するものである。ＥＣＵ１７は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。ＥＣＵ１７は、スターター１４、オルタネーター１６、非常停止スイッチ１８、回転数検出センサ１９、給気温度センサ２０、冷却水温度センサ２１等の各種センサに接続されている。

　次に、図４から図８を用いて、エンジン１のワイヤーハーネスとワイヤーハーネスカバー２５とについて説明する。

　ワイヤーハーネスは、複数の電源線や信号線を配線の態様に合わせて束ねた集合部品である。ワイヤーハーネスは、束ねられた電源線や信号線の端部にコネクタが接続されて、電動アクチュエータやセンサ等の電装部品に接続可能に構成されている。

　図４に示すように、本実施形態において、スターター１４、オルタネーター１６、非常停止スイッチ１８、回転数検出センサ１９、給気温度センサ２０および冷却水温度センサ２１等の各種センサからの信号をＥＣＵ１７に伝送するための信号線のみが束ねられたワイヤーハーネス（以下、単に「信号用ワイヤーハーネス２２」と記す）が構成されている。また、スターター１４とオルタネーター１６とにバッテリー３０からの電力を伝送するための電線のみが束ねられたワイヤーハーネス（以下、単に「電源用ワイヤーハーネス」と記す）である第１電源用ワイヤーハーネス２３が構成されている。同様に、６個の燃料噴射ノズル１０にＥＣＵから電力を伝送するための電源線が束ねられた第２電源用ワイヤーハーネス２４が構成されている。

　図５に示すように、信号用ワイヤーハーネス２２、第１電源用ワイヤーハーネス２３および第２電源用ワイヤーハーネス２４は、ワイヤーハーネスカバー２５に支持されつつ、所定の経路を通って各所に接続されている。

　図５と図６とに示すように、ワイヤーハーネスカバー２５は、単数または複数のワイヤーハーネスを保護するものである。ワイヤーハーネスカバー２５は、導電性材料であるアルミ合金の引き抜き材から構成されている。ワイヤーハーネスカバー２５は、略棒状に形成されてクランク軸の軸心３の方向に沿って給気マニホールド７に取り付けられている。

　図７に示すように、ワイヤーハーネスカバー２５は、溝部２６と板部２７とから構成されている。溝部２６は、ワイヤーハーネスを囲うようにして保持する部分である。溝部２６は、長手方向に垂直な断面視で矩形状になるように形成されている。溝部２６は、長手方向の両端部の側面と長手方向に沿う側面のうち一方の側面が開放されて形成されている。つまり、溝部２６は、開放されている一の側面と対向する側面を底面２６ａとして、底面２６ａの長手方向に沿う両側から略垂直に壁面である側壁面２６ｂが形成されている。板部２７は、ワイヤーハーネスを保持しつつ、エンジン１（給気マニホールド７）と接続される部分である。板部２７は、長手方向に垂直な断面視で略Ｌ字状に形成されている。板部２７は、一方の辺２７ａが長手方向に沿うようにして溝部２６に接続されている。具体的には、板部２７の一方の辺２７ａは、溝部２６の外側面のうち底面２６ａに相当する面の一方の側壁面２６ｂの近傍に接続されている。この際、板部２７は、他方の辺２７ｂが溝部２６の他方の側壁面２６ｂに向かうように配置されている。

　溝部２６の底面２６ａ、一方の側壁面２６ｂおよび板部２７の一方の辺２７ａの板面には、ワイヤーハーネスを保持するクランプ部材２８を固定するための取付孔２５ａが複数形成されている。さらに、板部２７の他方の辺２７ｂの板面には、ワイヤーハーネスカバー２５を給気マニホールド７に固定するための取付孔２５ｂが複数形成されている。

　図８と図９とに示すように、ワイヤーハーネスカバー２５は、長手方向がエンジン１のクランク軸の軸心３の方向に沿うようにして、給気マニホールド７の下部に板部２７の他方の辺２７ｂがボルト２９によって固定されている。つまり、ワイヤーハーネスカバー２５は、給気マニホールド７の下部に板部２７を介して溝部２６が下側に開放するようにして配置されている。この際、ワイヤーハーネスカバー２５は、クランプ部材２８を固定するための取付孔２５ａが形成されている一方の側壁面２６ｂがエンジン１側になるように配置されている。

　図９に示すように、信号用ワイヤーハーネス２２は、ワイヤーハーネスカバー２５の溝部２６内にクランプ部材２８を介して所定の位置に固定されている。つまり、信号用ワイヤーハーネス２２は、その外周面の一部を導電体であるアルミニウム合金からなる溝部２６の底面２６ａと側壁面２６ｂとによって囲われている。これにより、信号用ワイヤーハーネス２２は、ワイヤーハーネスカバー２５によって周囲から電磁的に隔離されてＥＭＣ（電磁両立性）が向上する。また、信号用ワイヤーハーネス２２は、ワイヤーハーネスカバー２５によって保護された状態で配線される。信号用ワイヤーハーネス２２から分岐している信号線は、溝部２６の開放されている側面から各部に配線されている。

　第１電源用ワイヤーハーネス２３は、ワイヤーハーネスカバー２５の板部２７の一方の辺２７ａであって溝部２６の底面２６ａと他方の辺２７ｂとの間にクランプ部材２８を介して所定の位置に固定されている。つまり、第１電源用ワイヤーハーネス２３は、溝部２６の底面２６ａを介して（間に挟んで）信号用ワイヤーハーネス２２と隣り合って固定されている。また、第１電源用ワイヤーハーネス２３は、ワイヤーハーネスカバー２５の溝部２６の底面２６ａと板部２７の他方の辺２７ｂとで挟まれている。

　第２電源用ワイヤーハーネス２４は、溝部２６の一方の側壁面２６ｂであってエンジン１側にクランプ部材２８を介して所定の位置に固定されている。つまり、第２電源用ワイヤーハーネス２４は、溝部２６の一方の側壁面２６ｂを介して（間に挟んで）信号用ワイヤーハーネス２２と隣り合って固定されている。また、第２電源用ワイヤーハーネス２４は、ワイヤーハーネスカバー２５とエンジン１（シリンダブロック２）との間に配置されている。これにより、第１電源用ワイヤーハーネス２３と第２電源用ワイヤーハーネス２４とは、シリンダブロック２とワイヤーハーネスカバー２５とによって囲まれながら適切な態様で配線される。

　このように構成されるエンジン１において、エンジン１の始動時やバッテリー３０への充電時には、スターター１４に電力を伝送したりオルタネーター１６で発電された電力をバッテリー３０に伝送したりするために第１電源用ワイヤーハーネス２３に電流が流れる。さらに、エンジン１の始動時および運転中には、燃料噴射ノズル１０に電力を伝送するために第２電源用ワイヤーハーネス２４に電流が流れる。エンジン１の運転中には、各種センサからの信号をＥＣＵ１７に伝送するために信号用ワイヤーハーネス２２に微弱電流が流れる。

　第１電源用ワイヤーハーネス２３と第２電源用ワイヤーハーネス２４とは、流れる電流量が大きいために強いノイズ（電磁波）が発生する。一方、信号用ワイヤーハーネス２２は、流れる電流が小さいために、外部からのノイズ等による出力波形の変動の影響が大きく誤動作の原因となる。しかし、信号用ワイヤーハーネス２２は、電磁波の発生源である第１電源用ワイヤーハーネス２３と第２電源用ワイヤーハーネス２４とからワイヤーハーネスカバー２５によって電磁的に隔離されているのでその影響が低減されている。また、信号用ワイヤーハーネス２２、第１電源用ワイヤーハーネス２３および第２電源用ワイヤーハーネス２４は、ワイヤーハーネスカバー２５によって周囲から機械的に隔離されて周辺の部品等に接触し難くなる。これにより、エンジン１は、機械的な接触からワイヤーハーネスを保護するとともに、ワイヤーハーネス間でのノイズの影響を抑制することができる。

　なお、本実施形態において、ワイヤーハーネスカバー２５は、断面視矩形状の溝部２６と略Ｌ字状の板部２７とから構成されているがこれに限定されるものではなく、複数のワイヤーハーネスのうち選択した一つのワイヤーハーネスとその他のワイヤーハーネスとの間に側壁が介在するように選択した一つのワイヤーハーネスを囲う構成であればよい。また、本実施形態において、ワイヤーハーネスカバー２５が給気マニホールド７に固定されているがこれに限定されるものではない。

　最後に、図１０を用いて本発明に係るエンジン１が搭載される船舶の一実施形態である船舶１００について説明する。

　図１０に示すように、船舶１００は、船体１０１、操舵室１０２、機関室１０３およびプロペラ１０４等を具備している。船舶１００は、船体１０１の上部に操舵室１０２が設けられている。また、船舶１００は、船体１０１の後方に機関室１０３が設けられている。機関室１０３には、プロペラ１０４を駆動する内燃機関である主機１０５が設けられている。船体１０１の船尾には、プロペラ１０４が設けられている。船舶１００は、プロペラ軸１０４ａを介して主機１０５の動力がプロペラ１０４に伝達可能に構成されている。

　ここで、主機１０５は、軽油若しくは重油を燃料とするディーゼルエンジンであるエンジン１から構成される。エンジン１は、外気と燃料とを混合して燃焼させることで出力軸を回転駆動させる。なお、エンジン１は、ディーゼルエンジンに限定されるものではない。

　本発明に係るエンジンは、自動車用エンジン、建設機械や農業機械などに搭載される小形産業用エンジン、コンテナー船などの大型船に搭載される主機・補機として適用することができる。

　　１　　　エンジン
　２５　　　ワイヤーハーネスカバー
　２６　　　溝部
　２７　　　板部

Claims

　複数のワイヤーハーネスが設けられているエンジンにおいて、
　導電性の壁面によって選択した一つのワイヤーハーネスの外周面の一部を囲む溝部が形成され、溝部から延出される板部によってエンジンに固定されるワイヤーハーネスカバーに、壁面を間に介して選択した一つのワイヤーハーネスと隣り合うように他のワイヤーハーネスが取り付けられているエンジン。
　前記溝部のエンジン側壁面または前記板部にワイヤーハーネスが取り付け可能に構成されている請求項１に記載のエンジン。
　信号が伝送されるワイヤーハーネスと電力が伝送されるワイヤーハーネスとが前記壁面によって電磁的に隔離されている請求項１に記載のエンジン。
　信号が伝送されるワイヤーハーネスと電力が伝送されるワイヤーハーネスとが前記壁面によって電磁的に隔離されている請求項２に記載のエンジン。