WO2017150374A1

WO2017150374A1 - エンジン

Info

Publication number: WO2017150374A1
Application number: PCT/JP2017/007077
Authority: WO
Inventors: 延広渡辺; 山口　直樹
Original assignee: ヤンマー株式会社
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2017-09-08
Also published as: JP6456862B2; JP2017155702A

Abstract

冷却風入口スクリーンにある程度埃が堆積した場合でも冷却風の取込量が極端に減ることがなく、出力低下を抑制できるエンジンを提供する。そのため、エンジン（１）は、冷却風取入口（９２１）を有するラジエータ（９）と、冷却風取入口（９２１）の入口側に設けられた冷却風入口ダクト（１２）と、冷却風入口ダクト（１２）の入口側に設けられた冷却風入口スクリーン（１５）とを備え、冷却風入口ダクト（１２）は、筒部（１２２）と鍔部（１２３）とを有し、冷却風入口スクリーン（１５）は、鍔部（１２３）に沿って筒部（１２２）と反対側に突出して配置された外枠（１５２）と、外枠（１５２）の筒部（１２２）と反対側の端部によって形成され、筒部（１２２）の冷却風入口スクリーン（１５）側の開口面積より大きな開口部（１５５）と、開口部（１５５）を覆うように鍔部（１２３）と隙間を有して配置されるエアフィルタ（１５４）とを有する構成とする。

Description

エンジン

　本発明はエンジンに関し、特にラジエータを冷却する構造に関する。

　従来からシリンダブロック上に燃料タンクとラジエータとを隣接して配置したエンジンが知られている（特許文献１参照）。そして、ラジエータの冷却装置は、冷却風入口スクリーン、冷却風入口ダクト、ラジエータケース、ファンカバーに覆われた冷却ファン、冷却風出口スクリーンの順に構成されている。

　冷却風入口スクリーン及び冷却風入口ダクトは、埃及び熱風の流入を防ぐためのものである。冷却風入口ダクトは筒状であり、一方の開口部を覆うように冷却風入口スクリーンが取り付けられている。また、冷却風入口スクリーンの冷却風入口ダクト側には埃の流入を防ぐ網が取り付けられている。

特開２０１３－６８１００号公報

　特許文献１に示されるように、通常、冷却風入口ダクトの開口部の周縁に沿って冷却風入口スクリーンが取り付けられる。つまり、冷却風入口ダクトの開口部の面積と冷却風入口スクリーンの面積とがほぼ一致している。この構成によれば、冷却風を取り込むことによって埃は網全体に均一に堆積する。

　もし長期間清掃を怠ると、埃が冷却風入口スクリーン全体に堆積して目詰まりし、冷却風の取込量が極端に減る。この状態では、ラジエータの冷却不足が生じ、エンジンの出力が低下する。

　本発明は、冷却風入口スクリーンの縁付近に埃が堆積しにくい構成とすることで、冷却風入口スクリーンにある程度埃が堆積した場合でも冷却風の取込量が極端に減ることがなく、出力低下を抑制できるエンジンを提供することを目的とする。

　エンジンは、冷却風を取り入れる冷却風取入口を有するラジエータと、前記冷却風取入口の入口側に設けられ、前記冷却風取入口に冷却風を案内する冷却風入口ダクトと、前記冷却風入口ダクトの入口側に設けられ、取り入れる冷却風に含まれる埃を捕捉する冷却風入口スクリーンとを備え、前記冷却風入口ダクトは、前記冷却風取入口から前記冷却風入口スクリーンに向かって延びる筒部と、該筒部の前記冷却風入口スクリーン側の端部に設けられた鍔部とを有し、前記冷却風入口スクリーンは、前記鍔部に沿って前記筒部と反対側に突出して配置された外枠と、該外枠の前記筒部と反対側の端部によって形成され、前記筒部の前記冷却風入口スクリーン側の開口面積より大きな開口部と、該開口部を覆うように前記鍔部と隙間を有して配置されるエアフィルタとを有する構成とする。

　上記のエンジンにおいて、前記冷却風入口ダクトは、前記鍔部に前記冷却風入口スクリーンを取り付けるスクリーン取付部を有していてもよい。

　また上記のエンジンにおいて、前記冷却風入口ダクトは、前記筒部の内側に前記冷却風取入口に取り付けるダクト取付部を有していてもよい。

　また上記のエンジンにおいて、前記スクリーン取付部の近傍における前記筒部の内面から前記外枠の前記開口部側の端部までの前記鍔部に沿う方向の長さが、前記鍔部と前記エアフィルタとの隙間の長さ以上であることが好ましい。

　上記のエンジンによれば、筒部の開口面積より大きな開口部を覆うように鍔部と隙間を有してエアフィルタを配置することにより、冷却風を取り込むことによってエアフィルタの筒部と重なる部分に偏って埃が堆積し、その周囲にはほとんど埃が堆積しない。そして、エアフィルタの清掃を長期間怠り、埃でエアフィルタが目詰まりし始めると、目詰まりした部分の吸入抵抗が大きくなるため、エアフィルタの目詰まりしていない部分からの吸入が多くなる。これにより、エアフィルタの目詰まりが生じても、目詰まりした部分の周囲の目詰まりしていない部分から冷却風を取り込むことができるため、冷却風の取込量が極端に減ることがない。よって、ラジエータの冷却性能の低下を抑制し、エンジンの出力低下を抑制することができる。

　また上記のエンジンによれば、鍔部にスクリーン取付部を設けることにより、鍔部を利用して冷却風入口スクリーンを取り付けることができる。

　また上記のエンジンによれば、筒部の内側にダクト取付部を設けることにより、筒部の外側に設ける場合よりも筒部を広げることができ、冷却風の流路面積を広げることができる。

　また上記のエンジンによれば、スクリーン取付部の近傍における筒部の内面から外枠の開口部側の端部までの鍔部に沿う方向の長さを鍔部とエアフィルタとの隙間の長さ以上とすることにより、エアフィルタが目詰まりしていない場合にはエアフィルタの縁付近からほとんど吸気されず、目詰まりし始めた場合にエアフィルタの縁付近から良好に冷却風を取り込むことができる。したがって、より大きなエアフィルタを鍔部に近づけて配置することが好ましい。

エンジンの前面側斜視図である。エンジンの後面側斜視図である。ラジエータ周辺の分解斜視図である。ラジエータフレーム、冷却風入口ダクト及び冷却風入口スクリーンの左側面図である。図４のＡ－Ａ線断面図である。図４のＢ－Ｂ線断面図である。図４のＣ－Ｃ線断面図である。

　＜エンジンの全体構成＞
　図１はエンジンの前面側斜視図、図２はエンジンの後面側斜視図である。なお、図中には、エンジンの前後方向、左右方向及び上下方向を表す。

　エンジン１は、横形水冷ディーゼルエンジンである。エンジン１において、シリンダブロック２の前面にはシリンダヘッド３が設けられる。シリンダヘッド３の上方には、エアクリーナ４とマフラー５とが左右に並べて設けられる。シリンダブロック２の左面には、ギヤケース６が設けられる。シリンダブロック２の右面には、フライホイール７が設けられる。シリンダブロック２の下面には、シリンダブロック２を支持する２つの支持脚８が取り付けられる。

　シリンダブロック２の上面には、ラジエータ９と燃料タンク１０とが前後に並べて設けられる。また、シリンダブロック２の上面には、エンジン１全体を吊り上げ可能とする吊上げ具１１が設けられる。ラジエータ９の右面には、冷却ファンを内設するファンケース１３が設けられる。ファンケース１３の右面には、冷却風出口スクリーン１４が設けられる。ラジエータ９の左面には、冷却風入口ダクト１２が設けられる。冷却風入口ダクト１２の左面には、冷却風入口スクリーン１５が設けられる。ラジエータ９、ファンケース１３、冷却風出口スクリーン１４、冷却風入口ダクト１２及び冷却風入口スクリーン１５の上面はラジエータカバー９３で覆われる。

　冷却ファンはラジエータ９側から吸気してラジエータ９と反対側へ排気する。つまり、冷却ファンが回転すると、冷却風が冷却風入口スクリーン１５からラジエータ９内の内部通路に流入し、冷却風出口スクリーン１４からエンジン１外部に放出される。これにより、冷却ファンの冷却風によってラジエータ９が冷却される。

　また、燃料タンク１０の後面には、照明用のライト１６と、ライト１６の左右に配置されたリフレクター１７と、ライト１６及びリフレクター１７を囲むライトカバー１８とが設けられる。燃料タンク１０の左側面及び右側面には、ライトカバー１８に繋がる左サイドカバー１９Ａ及び右サイドカバー１９Ｂが設けられる。

　シリンダブロック２内には、クランク軸２０が左右方向に架設される。クランク軸２０は、軸受（図示せず）を介してシリンダブロック２に回転可能に軸支される。クランク軸２０の右端部はシリンダブロック２の右面から突出する。クランク軸２０の右端部には、フライホイール７が取り付けられる。

　また、シリンダブロック２の前部には、ライナ（図示せず）が前後水平方向に設けられる。シリンダブロック２において、ライナの周囲には、冷却水が流れるウォータージャケット（図示せず）が形成される。ウォータージャケットはシリンダブロック２の上面にて開口している。ウォータージャケットは、シリンダヘッド３に形成される冷却水通路（図示せず）と連通される。

　また、ライナには、ピストン（図示せず）が水平方向に往復運動（摺動）可能に内設される。ピストンはコネクティングロッド（図示せず）を介してクランク軸２０と連設される。ピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランク軸２０の回転運動に変換される。また、ライナとピストンとシリンダヘッド３との間には、燃焼室（図示せず）が形成される。

＜ラジエータ＞
　図３はラジエータ周辺の分解斜視図である。ラジエータ９は、ラジエータコア９０と、アッパータンク９１と、ラジエータフレーム９２と、ラジエータカバー９３（図１及び図２参照）と、ラジエータカバーステー９４とを備える。

　ラジエータコア９０は、ラジエータフレーム９２に収容される。ラジエータコア９０では、冷却水が流れる複数の冷却水チューブが上下方向に配置される。冷却水チューブ間には、複数の放熱フィンが配置される。

　アッパータンク９１は、ラジエータコア９０の上側に配置され、ラジエータフレーム９２に支持される。アッパータンク９１内には、冷却水チューブの上端部が差し込まれてアッパータンク９１と冷却水チューブとが連通される。また、アッパータンク９１の上面には、冷却水を補給するための補給口が設けられる。補給口にはラジエータキャップ９１１が取り付けられる。

　ラジエータフレーム９２は、シリンダブロック２の上面に立設され、ラジエータコア９０及びアッパータンク９１を支持する。ラジエータフレーム９２の左面には、冷却風をラジエータコア９０へ取り入れる冷却風取入口９２１が形成される。冷却風取入口９２１の前後部及び上部の周囲は外側に折り曲げられ、前後方向に平行な左右面を有する鍔部９２２が形成される。前後の鍔部９２２には左右方向に貫通する取付孔９２ａがそれぞれ上下に２つずつ形成される。取付孔９２ａには冷却風入口ダクト１２がボルト１２１及びナットで固定される。

　ラジエータカバーステー９４は、ラジエータカバー９３を支持するコ字型の板部材である。ラジエータカバーステー９４は、補給口の左側のアッパータンク９１の上面を前後方向に跨るように配置される。そして、ラジエータカバーステー９４の両端部がそれぞれラジエータフレーム９２にろう付け等で接合される。また、ラジエータカバーステー９４の中央部がアッパータンク９１の上面にろう付け等で接合される。

　ラジエータカバーステー９４の上面の前後端近傍であってアッパータンク９１から左方へオフセットした位置に取付孔９４ａ、９４ｂが形成される。各取付孔９４ａ、９４ｂにはラジエータカバー９３がボルト９３２（図１及び図２参照）で固定される。

＜冷却風入口ダクト＞
　図４はラジエータフレーム９２、冷却風入口ダクト１２及び冷却風入口スクリーン１５の左側面図であり、図５は図４のＡ－Ａ線断面図、図６は図４のＢ－Ｂ線断面図、図７は図４のＣ－Ｃ線断面図である。図を見やすくするために、図４においてエアフィルタ１５４を省略している。

　冷却風取入口９２１の入口側には冷却風入口ダクト１２が取り付けられる。冷却風入口ダクト１２は冷却風取入口９２１に冷却風を案内する部材である。冷却風入口ダクト１２は、筒部１２２と、鍔部１２３と、絞部１２４とを有する。冷却風入口ダクト１２は、例えば板金部材を絞り加工することによって作製される。

　筒部１２２は、冷却風取入口９２１から冷却風入口スクリーン１５に向かって左右方向に延びる略矩形の断面を有する筒体である。筒部１２２の前後部の内側には左右方向に延びる凹部１２５がそれぞれ２つずつ形成されている。凹部１２５は冷却風入口ダクト１２を組み付ける際にボルト１２１を通すための通路となる。また、凹部１２５は冷却風の流路にもなる。

　鍔部１２３は、筒部１２２の冷却風入口スクリーン１５側の端部である左端部に全周に亘って形成される。鍔部１２３は、筒部１２２の左端部から外側に折れ曲がり、前後方向に平行な左右面を有する。前後の鍔部１２３における上下方向中間部には、左右方向に貫通する取付孔１２ａがそれぞれ形成される。取付孔１２ａには冷却風入口スクリーン１５がノブボルト１５１及びナットで固定される。取付孔１２ａは鍔部１２３に冷却風入口スクリーン１５を取り付けるスクリーン取付部の一例である。スクリーン取付部の形態及び位置には特に限定はない。

　鍔部１２３の幅は、鍔部１２３の外形である略矩形形状と、鍔部１２３の内形となる筒部１２２の左端部の形状とによって決まるため、場所によって異なる。本実施形態では、鍔部１２３の取付孔１２ａ及びその近傍を前後方向に横切る部分の幅が最も広くなっている。

　絞部１２４は、図３に示すように、筒部１２２の冷却風取入口９２１側の端部である右端部に全周に亘って形成される。絞部１２４は、筒部１２２の右端部から内側に折れ曲がり、前後方向に平行な左右面を有する。絞部１２４によって形成される冷却風入口ダクト１２の出口側の開口部１２６は、冷却風取入口９２１とほぼ同じ大きさである。

　前後の絞部１２４における凹部１２５と重なる部分には、左右方向に貫通する取付孔１２ｂがそれぞれ形成される。取付孔１２ｂにはボルト１２１が挿通され、冷却風入口ダクト１２がラジエータフレーム９２に固定される。取付孔１２ｂは冷却風入口ダクト１２を冷却風取入口９２１に取り付けるダクト取付部の一例である。ダクト取付部の位置は筒部１２２の内側であれば特に限定はなく、その形態にも特に限定はない。

　このように、冷却風入口ダクト１２の内側にボルト１２１を配置することにより、凹部１２５を設ける構成となり、筒部１２２の内側が広がるので、冷却風の流路面積を広げることができる。したがって、より多くの冷却風を取り込むことができる。

＜冷却風入口スクリーン＞
　冷却風入口ダクト１２の入口側には冷却風入口スクリーン１５が取り付けられる。冷却風入口スクリーン１５は取り入れる冷却風に含まれる埃を捕捉する部材である。冷却風入口スクリーン１５は、外枠１５２と、桟１５３と、エアフィルタ１５４とを有する。

　外枠１５２は、鍔部１２３に沿って筒部１２２と反対側である左方に突出して配置され、鍔部１２３の左面の外縁に当接する部分を有した枠体である。外枠１５２は、鍔部１２３の左面の外縁に当接する前当接部１５２ａ、後当接部１５２ｂ、上当接部１５２ｃ及び下当接部１５２ｄと、各当接部１５２ａ～１５２ｄから左方へ延びて端部が内側に屈曲した突出部１５２ｅとを有する。突出部１５２ｅの端部によって形成される開口部１５５が冷却風入口スクリーン１５の冷却風の入口となる。この開口部１５５は筒部１２２の入口側の開口面積よりも大きい。

　前当接部１５２ａ及び後当接部１５２ｂには左右方向に貫通する取付孔１５２ｆがそれぞれ形成される。取付孔１５２ｆにはノブボルト１５１が挿通され、冷却風入口スクリーン１５が冷却風入口ダクト１２に固定される。突出部１５２ｅの取付孔１５２ｆ周囲の左右方向の厚みは、突出部１５２ｅの他の部分よりも薄くなっている。これにより、ノブボルト１５１を組み付けた際にノブボルト１５１の左方への突出量が小さくなり、エンジン１を小型化することができる。取付孔１５２ｅは冷却風入口スクリーン１５を冷却風入口ダクト１２に取り付ける取付部の一例である。取付部の形態及び位置には特に限定はない。

　桟１５３は、エアフィルタ１５４を支持するものであり、突出部１５２ｅの内側に開口部１５５を覆うようにハニカム状に形成される。桟１５３の形状には特に限定はなく、格子状等であってもよい。

　エアフィルタ１５４は、開口部１５５を覆うように鍔部１２３と隙間を有して配置される部材である。本実施形態では、ステンレスのメッシュ材をエアフィルタ１５４として用い、エアフィルタ１５４をインサートした状態で外枠１５２を樹脂成型することで冷却風入口スクリーン１５を作製している。よって、エアフィルタ１５４は桟１５３の間に埋め込まれている。

＜冷却風の流路＞
　ラジエータ９へ冷却風を取り入れる流路について説明する。まず、流路の上下方向の幅について説明する。図５に示すように、ラジエータフレーム９２の冷却風取入口９２１の上下方向の幅Ｗ１と、冷却風入口ダクト１２の出口側の開口部１２６の上下方向の幅Ｗ２と、冷却風入口ダクト１２の入口側の開口部の上下方向の幅Ｗ３と、冷却風入口スクリーン１５の出口側の開口部の上下方向の幅Ｗ４と、冷却風入口スクリーン１５の入口側の開口部１５５の上下方向の幅Ｗ５とは、ほぼ同じ長さである。

　その結果、冷却ファンの作動によって冷却風取入口９２１の上下方向においては幅Ｗ１で吸気されるので、冷却風入口スクリーン１５の入口側の開口部１５５の上下方向においても幅Ｗ１とほぼ同じである幅Ｗ５で吸気される。したがって、冷却風を取り込むことによってエアフィルタ１５４には開口部１５５の上下方向の幅Ｗ５全体に均一に埃が堆積する。

　次に、ノブボルト１５１の近傍における流路の前後方向の幅について説明する。図６に示すように、ラジエータフレーム９２の冷却風取入口９２１の前後方向の幅Ｗ６と、冷却風入口ダクト１２の出口側の開口部１２６の前後方向の幅Ｗ７と、冷却風入口ダクト１２の入口側の開口部の前後方向の幅Ｗ８とは、ほぼ同じ長さである。また、冷却風入口スクリーン１５の出口側の開口部の前後方向の幅Ｗ９と、冷却風入口スクリーン１５の入口側の開口部１５５の前後方向の幅Ｗ１０とは、ほぼ同じ長さであって幅Ｗ６～Ｗ８よりも長い。

　その結果、冷却ファンの作動によって冷却風取入口９２１の前後方向においては幅Ｗ６で吸気されるので、冷却風入口スクリーン１５の入口側の開口部１５５の前後方向においても幅Ｗ１０よりも短い幅Ｗ６で吸気される。したがって、冷却風を取り込むことによってエアフィルタ１５４には幅Ｗ６と重なる部分に偏って埃が堆積し、幅Ｗ６と重なる部分の両側部分にはほとんど埃が堆積しない。つまり、図４において視認可能な鍔部１２３の部分にはほとんど埃が堆積しない。

　そして、エアフィルタ１５４の清掃を長期間怠り、埃でエアフィルタ１５４が目詰まりし始めると、目詰まりした部分の吸入抵抗が大きくなるため、エアフィルタ１５４の目詰まりしていない幅Ｗ６と重なる部分の両側部分からの吸入が多くなる。これにより、エアフィルタ１５４の目詰まりが生じても、目詰まりした部分の両側の目詰まりしていない部分から冷却風を取り込むことができるため、冷却風の取込量が極端に減ることがない。

　このように、エアフィルタ１５４の縁付近に埃が堆積しにくい構成とすることで、エアフィルタ１５４にある程度埃が堆積した場合でも冷却風の取込量が極端に減ることがなく、ラジエータ９の冷却性能の低下を抑制し、エンジン１の出力低下を抑制することができる。

　上記の構成において、よりエアフィルタ１５４の縁付近に埃が堆積しにくくするためには、ノブボルト１５１の近傍における筒部１２２の内面から外枠１５２の開口部１５５までの鍔部１２３に沿う前後方向の長さＷ１１が、鍔部１２３とエアフィルタ１５４との隙間の長さＷ１２以上になるように設計すればよい。これは、より大きなエアフィルタ１５４を鍔部１２３に近づけて配置することにより、エアフィルタ１５４が目詰まりしていない場合にはエアフィルタ１５４の縁付近からほとんど吸気されず、目詰まりし始めた場合にエアフィルタ１５４の縁付近から良好に冷却風を取り込むことができるからである。

　本発明は、ラジエータを冷却する構造を有するエンジンに利用可能である。

　１　　　　　エンジン
　９　　　　　ラジエータ
　１２　　　　冷却風入口ダクト
　１５　　　　冷却風入口スクリーン
　１２２　　　筒部
　１２３　　　鍔部
　１５２　　　外枠
　１５４　　　エアフィルタ
　１５５　　　開口部
　９２１　　　冷却風取入口

Claims

　冷却風を取り入れる冷却風取入口を有するラジエータと、
　前記冷却風取入口の入口側に設けられ、前記冷却風取入口に冷却風を案内する冷却風入口ダクトと、
　前記冷却風入口ダクトの入口側に設けられ、取り入れる冷却風に含まれる埃を捕捉する冷却風入口スクリーンとを備え、
　前記冷却風入口ダクトは、前記冷却風取入口から前記冷却風入口スクリーンに向かって延びる筒部と、該筒部の前記冷却風入口スクリーン側の端部に設けられた鍔部とを有し、
　前記冷却風入口スクリーンは、前記鍔部に沿って前記筒部と反対側に突出して配置された外枠と、該外枠の前記筒部と反対側の端部によって形成され、前記筒部の前記冷却風入口スクリーン側の開口面積より大きな開口部と、該開口部を覆うように前記鍔部と隙間を有して配置されるエアフィルタとを有することを特徴とするエンジン。
　前記冷却風入口ダクトは、前記鍔部に前記冷却風入口スクリーンを取り付けるスクリーン取付部を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
　前記冷却風入口ダクトは、前記筒部の内側に前記冷却風取入口に取り付けるダクト取付部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
　前記スクリーン取付部の近傍における前記筒部の内面から前記外枠の前記開口部側の端部までの前記鍔部に沿う方向の長さが、前記鍔部と前記エアフィルタとの隙間の長さ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のエンジン。