JP2022143952A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガスを排出する排出管が他の部品に接触することを抑制することが可能なエンジンを提供する。【解決手段】エンジン１は、エンジン本体２と、ヘッドカバー５と、排出管４０と、固定部材５０とを備える。前記エンジン本体２は、燃焼室を含む。前記ヘッドカバー５は、前記エンジン本体２の上方に配置される。前記排出管４０は、前記ヘッドカバー５に接続される。前記排出管４０は、前記燃焼室から漏れたガスであるブローバイガスを大気中に排出する。前記固定部材５０は、前記排出管４０を前記エンジン本体２に固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに関する。

従来、燃焼室から漏れたガスであるブローバイガスを吸気管に戻し、再度燃焼室に送るエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ブローバイガス還元装置のブローバイガス導出口にブローバイガス戻し管の上流端を接続し、ブローバイガス戻し管の下流端を吸気管に接続したエンジンが記載されている。

特開２０１７－１９８１２３号公報

ところで、エンジンが使用される地域によっては、ブローバイガスを吸気系に戻す必要がなく大気中に排出することが可能である。この場合、ブローバイガスを排出するブローバイガス排出管の上流端は、ブローバイガス排出口に接続される一方、ブローバイガス排出管の下流端は、吸気系に接続されない。つまり、ブローバイガス排出管は、上流端のみが固定される。従って、エンジンの振動に起因してブローバイガス排出管が振れるため、ブローバイガス排出管がエンジンの他の部品に接触するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブローバイガスを排出する排出管が他の部品に接触することを抑制することが可能なエンジンを提供することにある。

本発明の一局面のエンジンは、エンジン本体と、ヘッドカバーと、排出管と、固定部材とを備える。前記エンジン本体は、燃焼室を含む。前記ヘッドカバーは、前記エンジン本体の上方に配置される。前記排出管は、前記ヘッドカバーに接続される。前記排出管は、前記燃焼室から漏れたガスであるブローバイガスを大気中に排出する。前記固定部材は、前記排出管を前記エンジン本体に固定する。

本発明によれば、ブローバイガスを排出する排出管が他の部品に接触することを抑制することが可能なエンジンを提供できる。

本発明の一実施形態のエンジンの構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態のエンジンの固定部材周辺の構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態のエンジンの排出管周辺の構造を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態のエンジンの排出管及び排気マニホールド周辺の構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の排出管の下流端部周辺の構造を示す拡大側面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るエンジンの実施形態を説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。本明細書では、理解を容易にするために、互いに交差する第１方向Ｘ、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚを適宜記載している。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、水平方向に略平行であり、第３方向Ｚは、鉛直方向に略平行である。本明細書では、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚは互いに直交しているが、直交していなくてもよい。以下、第１方向Ｘの一方側Ｘ１は、エンジンの左側を示し、第１方向Ｘの他方側Ｘ２は、エンジンの右側を示す。また、第２方向Ｙの一方側Ｙ１は、エンジンの正面側（前側）を示し、第２方向Ｙの他方側Ｙ２は、エンジンの背面側（後側）を示す。また、第３方向Ｚの一方側Ｚ１は、上側を示し、第３方向Ｚの他方側Ｚ２は、下側を示す。ただし、説明の便宜のために左右方向、前後方向及び上下方向を定義したに過ぎず、本発明に係るエンジンの使用時及び組立時の向きを限定しない。

図１から図５を参照して、本発明の一実施形態に係るエンジン１について説明する。図１は、本発明の一実施形態のエンジン１の構造を示す斜視図である。エンジン１は、例えば、農業機械、建設機械及び土木機械のような作業機械に搭載される。

図１に示すように、エンジン１は、エンジン本体２と、ヘッドカバー５と、オイルパン６と、冷却ファン７と、クランク軸１０とを備える。エンジン本体２は、燃焼室（図示せず）を含む。また、エンジン本体２は、少なくともシリンダブロック３をさらに含む。

シリンダブロック３の内部には、クランク軸１０が配置される。クランク軸１０は、出力軸である。クランク軸１０は、前後方向に沿って配置される。クランク軸１０の両端部は、シリンダブロック３から外部に突出する。

シリンダブロック３は、右側面（図示せず）と、左側面３ａと、取付部３ｂとを含む。取付部３ｂは、シリンダブロック３の右側面及び左側面３ａの各々において、前側部分と後側部分とに配置される。取付部３ｂは、ゴム等の防振部材を介して、作業機械のシャーシ（図示せず）にボルトを用いて固定される。シリンダブロック３の左側面３ａは、本発明の「シリンダブロックの一側面」の一例である。

エンジン１は、吸気マニホールド（図示せず）及び排気マニホールド１１をさらに備える。また、エンジン本体２は、シリンダヘッド４をさらに含む。シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上方に配置される。吸気マニホールドは、シリンダヘッド４の右側面（図示せず）に配置される。吸気マニホールドは、エンジン本体２の各気筒（図示せず）に空気を供給する。排気マニホールド１１は、シリンダヘッド４の左側面４ａに配置される。排気マニホールド１１は、シリンダヘッド４に接続される。排気マニホールド１１には、シリンダヘッド４から排気ガスが排出される。

ヘッドカバー５は、エンジン本体２の上方に配置される。すなわち、ヘッドカバー５は、シリンダヘッド４の上方に配置される。

オイルパン６は、エンジン本体２の下方に配置される。すなわち、オイルパン６は、シリンダブロック３の下方に配置される。オイルパン６は、潤滑油を貯留する。オイルパン６内の潤滑油は、エンジン１の各部に供給された後、オイルパン６に戻る。

冷却ファン７は、エンジン本体２の前方に配置される。エンジン１は、エンジン本体２の前方に配置されるベルト１２をさらに備える。冷却ファン７には、クランク軸１０の前端部からベルト１２を介して回転駆動力伝達される。

エンジン１は、フライホイール（図示せず）及びフライホイールハウジング１３をさらに備える。フライホイールハウジング１３は、エンジン本体２の後方に配置される。フライホイールハウジング１３は、フライホイールを収容する。フライホイールは、クランク軸１０の後端部に取り付けられる。クランク軸１０の回転駆動力は、フライホイールを介して作業機械の作動部に伝達される。

引き続き図１を参照して、エンジン本体２周辺の構造について説明する。エンジン１は、過給機２０と、吸気管２３と、過給管（図示せず）と、排気連絡管２５とをさらに備える。過給機２０は、エンジン本体２に供給する空気の圧力を高くする。過給機２０は、ヘッドカバー５の左側方に配置される。過給機２０は、コンプレッサケース２１と、タービンケース２２とを含む。コンプレッサケース２１は、ブロアホイル（図示せず）を内蔵する。タービンケース２２は、タービンホイル（図示せず）を内蔵する。

吸気管２３は、コンプレッサケース２１の吸気入口に接続される。過給管は、コンプレッサケース２１の吸気出口に接続される。また、過給管は、図示しないＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）を介して吸気マニホールド（図示せず）に接続される。

排気マニホールド１１は、シリンダヘッド４の左側面４ａにおいて、前側の部分から後方に向かって延びる。排気マニホールド１１は、タービンケース２２の排気入口に接続される。タービンケース２２の排気出口には、排気連絡管２５が接続される。排気連絡管２５は、排気ガス浄化装置（図示せず）を介してテールパイプ（図示せず）に接続される。従って、エンジン本体２の各気筒（図示せず）から排気マニホールド１１に排出された排気ガスは、過給機２０のタービンケース２２、排気連絡管２５、排気ガス浄化装置及びテールパイプ等を介して外部に排出される。排気ガス浄化装置は、排気ガス中の粒子状物質等を捕集する。

また、エンジン１は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラ３０と、冷却水出口管３１と、ＥＧＲ管３３とをさらに備える。排気マニホールド１１は、シリンダヘッド４の左側面４ａの後端部まで延びる。排気マニホールド１１の後端部１１ａは、ＥＧＲクーラ３０に接続される。排気マニホールド１１内の排気ガスの一部は、ＥＧＲクーラ３０に送られる。冷却水出口管３１は、シリンダブロック３の左側面３ａに接続される。冷却水出口管３１には、シリンダブロック３を冷却した冷却水が排出される。また、冷却水出口管３１は、ＥＧＲクーラ３０に接続される。ＥＧＲクーラ３０内の排気ガスは、冷却水出口管３１内を通過する冷却水によって冷却される。ＥＧＲクーラ３０は、ＥＧＲ管３３を介してＥＧＲ装置（図示せず）に接続される。ＥＧＲ装置は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に戻す。なお、排気マニホールド１１とＥＧＲ管３３とは、一体成形品であってもよい。

エンジン１では、排気マニホールド１１の排気ガスの一部と、吸気管２３の空気とは、混合された状態でＥＧＲ装置（図示せず）及び吸気マニホールド（図示せず）を介して、エンジン本体２の各気筒に供給される。排気ガスの一部がＥＧＲ装置等を介して各気筒に還流されることによって、エンジン１における燃焼温度が低下する。従って、エンジン１からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が低減するとともに、エンジン１の燃費が向上する。

次に、図１及び図２を参照して、本実施形態のエンジン１の排出管４０について説明する。図２は、本実施形態のエンジン１の固定部材５０周辺の構造を示す斜視図である。

図１に示すように、エンジン１は、排出管４０をさらに備える。排出管４０は、ヘッドカバー５に接続される。排出管４０は、エンジン本体２で発生したブローバイガスを大気中に排出するための管である。ブローバイガスは、燃焼室から漏れたガスである。具体的には、ヘッドカバー５は、左側面５ａと、左側面５ａに配置される排出口５ｂとを含む。排出口５ｂは、ブローバイガスをヘッドカバー５の外部に排出する。排出管４０の上流端部４０ａは、排出口５ｂに接続される。すなわち、ブローバイガスは、排出口５ｂから排出管４０を介して大気中に排出される。排出管４０は、排出口５ｂからエンジン本体２の左側面に沿って、下方に向かって延びる。

エンジン１は、固定部材５０をさらに備える。固定部材５０は、排出管４０をエンジン本体２に固定する。従って、排出管４０とエンジン１の他の部品との隙間を確保できるとともに、エンジン１の振動に起因して排出管４０が振れることを抑制できる。その結果、排出管４０がエンジン１の他の部品に接触することを抑制できる。

具体的には、排出管４０は、上流端部４０ａ以外の少なくとも一箇所がエンジン本体２に固定される。固定部材５０は、特に限定されるものではないが、例えば図２に示すように、保持板金５１と、ボルト５２とを含む。保持板金５１は、排出管４０（図１参照）を保持する保持部５１ａを含む。保持部５１ａは、排出管４０の外周面に沿って湾曲する。保持部５１ａには、排出管４０が例えば溶接により固定される。保持板金５１は、ボルト５２によりエンジン本体２に締結される。

本実施形態では、図１に示すように、エンジン１は、固定部材５０を複数備える。排出管４０は、複数の固定部材５０により、シリンダブロック３の複数箇所に固定される。従って、排出管４０を例えばシリンダヘッド４とシリンダブロック３とに固定するように別部品に固定する場合に比べて、組み立て誤差に起因して、排出管４０が変形したり排出管４０が組み付かなくなったりすることを抑制できる。

本実施形態では、例えば、エンジン１は、固定部材５０を２つ備える。排出管４０は、２つの固定部材５０により、シリンダブロック３の２箇所に固定される。具体的には、排出管４０は、固定部材５０により、シリンダブロック３のうちのオイルパン６側の部分に固定される。シリンダブロック３のうちのオイルパン６側の部分とは、シリンダブロック３のうち上下方向の中心よりも下側の部分である。従って、排出管４０の下流端部４０ｂ又は下流端部４０ｂに近い部分を固定することができる。つまり、排出管４０は、排出口５ｂに接続される上流端部４０ａから遠い部分が固定される。その結果、エンジン１の振動に起因して排出管４０が振れることを効果的に抑制できる。本実施形態では、排出管４０の下流端部４０ｂは、固定部材５０により、シリンダブロック３の左側面３ａの下端部３ｃに固定される。

また、排出管４０は、固定部材５０により、シリンダブロック３の左側面３ａのうちの排気マニホールド１１側の部分に固定される。シリンダブロック３のうちの排気マニホールド１１側の部分とは、シリンダブロック３のうち上下方向の中心よりも上側の部分である。シリンダブロック３の左側面３ａは、排気マニホールド１１の下方に配置される。シリンダブロック３の左側面３ａは、排気側であるため、シリンダブロック３の中でも高温になりやすい。そして、排出管４０は、左側面３ａのうち特に高温になる排気マニホールド１１側の部分に配置される。よって、低温環境下であっても排出管４０の内部の水分が凍結することを抑制できる。本実施形態では、排出管４０は、固定部材５０により、シリンダブロック３の左側面３ａの上端部３ｄに固定される。また、排出管４０は、左側面３ａの上端部３ｄにおいて、排気マニホールド１１の下方に固定される。

次に、図１及び図３から図５を参照して、排出管４０の構造についてさらに説明する。図３は、本実施形態のエンジン１の排出管４０周辺の構造を示す分解斜視図である。図４は、本実施形態のエンジン１の排出管４０及び排気マニホールド１１周辺の構造を示す斜視図である。図５は、本実施形態の排出管４０の下流端部４０ｂ周辺の構造を示す拡大側面図である。

排出管４０は、排気マニホールド１１の側方を上方から下方に向かって通過するように配置される。従って、排出管４０が排気マニホールド１１の前方又は後方を通過するように湾曲する場合に比べて、排出管４０の長さが長くなるのを抑制できる。さらに、特に高温になる排気マニホールド１１から排出管４０に熱が伝わるため、排出管４０の内部で水分が凍結することをより抑制できる。

具体的には、図３に示すように、排出管４０は、上流端部４０ａ及び下流端部４０ｂに加え、取付部４０ｃと、迂回部４０ｄと、鉛直部４０ｅと、傾斜部４０ｆと、鉛直部４０ｇとをさらに含む。

取付部４０ｃは、上流端部４０ａを含む。図４に示すように、取付部４０ｃは、排気マニホールド１１の上方に配置される。取付部４０ｃは、ヘッドカバー５に取り付けられる。取付部４０ｃは、ヘッドカバー５の排出口５ｂに接続される。また、取付部４０ｃは、迂回部４０ｄに接続される。迂回部４０ｄは、排気マニホールド１１を避けるように配置される。すなわち、迂回部４０ｄは、ヘッドカバー５の左側面５ａから遠ざかり、排気マニホールド１１の側方を略鉛直下方に通過した後、シリンダブロック３の左側面３ａに近づくように湾曲する。言い換えると、迂回部４０ｄは、排気マニホールド１１を上下に跨ぐように配置される。また、迂回部４０ｄは、排気マニホールド１１と吸気管２３との間を通過するように配置される。迂回部４０ｄは、鉛直部４０ｅに接続される。鉛直部４０ｅは、排気マニホールド１１の下方に配置される。鉛直部４０ｅは、シリンダブロック３の左側面３ａに沿って鉛直方向下方に向かって延びる。鉛直部４０ｅは、傾斜部４０ｆ（図３参照）に接続される。

図１に示すように、傾斜部４０ｆ（図３参照）は、排気マニホールド１１の下方に配置される。傾斜部４０ｆは、シリンダブロック３の左側面３ａに沿って配置される。傾斜部４０ｆは、鉛直部４０ｅ（図３参照）から後側下方に向かって傾斜する。すなわち、傾斜部４０ｆは、取付部３ｂを避けつつ下方に延びる。傾斜部４０ｆは、鉛直部４０ｇ（図３参照）に接続される。鉛直部４０ｇは、下流端部４０ｂ（図３参照）を含む。鉛直部４０ｇは、シリンダブロック３の左側面３ａに沿って鉛直方向下方に向かって延びる。図５に示すように、鉛直部４０ｇは、シリンダブロック３よりも下方まで延びる。

引き続き、図３及び図５を参照して、排出管４０の構造についてさらに説明する。図３に示すように、排出管４０は、ヘッドカバー５に接続され弾性を有する弾性管４１と、弾性管４１に接続される金属管４２とを含む。排出管４０が金属管４２を含むことによって、金属管４２をエンジン本体２に近づけることができる。その結果、排出管４０の配管レイアウトの自由度を向上できる。さらに、ヘッドカバー５と金属管４２とを弾性管４１で接続することによって、ヘッドカバー５から金属管４２に振動が伝わることを抑制できる。

具体的には、弾性管４１は、耐熱性を有する。弾性管４１の材質は特に限定されるものではないが、弾性管４１は、例えばアクリルゴムからなる。弾性管４１は、取付部４０ｃに対応する。弾性管４１は、ヘッドカバー５の排出口５ｂに接続される。弾性管４１は、留め具４５を用いて排出口５ｂに固定される。弾性管４１は、金属管４２に接続される。弾性管４１は、留め具４６を用いて金属管４２に固定される。

金属管４２は、迂回部４０ｄ、鉛直部４０ｅ、傾斜部４０ｆ及び鉛直部４０ｇに対応する。金属管４２は、金属製である。金属管４２は、単一の部材によって構成される。すなわち、迂回部４０ｄ、鉛直部４０ｅ、傾斜部４０ｆ及び鉛直部４０ｇは、単一の部材によって構成される。

排出管４０のうち、少なくとも排気マニホールド１１の側方に配置される部分（迂回部４０ｄ）は、金属製である。従って、排気マニホールド１１からの熱に起因して排出管４０が劣化することを抑制できる。

金属管４２は、金属管４２の他の部分よりも大きい径を有する膨出部（バルジ部とも言う）４２ｂを上流端部４２ａに有する。弾性管４１は、金属管４２の膨出部４２ｂを覆うように接続される。また、金属管４２は、金属管４２の他の部分よりも大きい径を有する膨出部４２ｄを下流端部４２ｃに有する。従って、金属管４２の下流端部４２ｃに例えばゴムホースを接続することができる。よって、エンジン１を搭載する作業機械の構造に合わせて、ブローバイガスの排出位置を適宜変更することができる。なお、下流端部４２ｃは、本発明の「下端部」の一例である。

金属管４２の下流端部４２ｃは、排出管４０の下流端部４０ｂに対応する。図５に示すように、膨出部４２ｄは、シリンダブロック３よりも下方に配置される。

また、本実施形態では、エンジン１は、管４３をさらに備える。管４３は、例えば弾性を有する。管４３は、例えばゴムホースからなる。管４３は、耐熱性を有しなくてもよい。管４３は、金属管４２の下流端部４２ｃに接続される。管４３は、金属管４２の膨出部４２ｄを覆うように接続される。管４３は、留め具４７を用いて金属管４２に固定される。

管４３の下端部４３ａは、傾斜面４３ｂを有する。傾斜面４３ｂは、管４３の延びる方向に対して傾斜する。従って、管４３の下面が管４３の延びる方向に対して垂直に形成されている場合に比べて、管４３の排出口（図示せず）の断面積が大きくなる。管４３の内部の水分は、排出口の縁から凍結するため、凍結により生じる氷が管４３の排出口を塞ぐことを抑制できる。また、管４３の内部の水は、傾斜面４３ｂを伝って下方に流れる。従って、管４３の排出口の上側部分に水が溜まりにくい。よって、凍結により生じた氷が管４３の排出口を塞ぐことをより抑制できる。

また、管４３は、金属管４２に対して着脱可能である。例えば、作業機械の構造に合わせてブローバイガスの排出位置を変更する場合、管４３は、別のゴムホースに適宜変更される。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、固定部材５０により、排出管４０をシリンダブロック３の２箇所に固定する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、固定部材５０により、排出管４０をシリンダブロック３の１箇所又は３箇所以上に固定してもよい。

また、上記の実施形態では、排出管４０をシリンダブロック３の排気側（左側）に配置する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、排出管４０をシリンダブロック３の吸気側（右側）に配置してもよい。

また、上記の実施形態では、排出管４０をシリンダブロック３に固定する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、排出管４０をシリンダヘッド４に固定してもよい。

本発明は、エンジンの分野に有用である。

１ ：エンジン
２ ：エンジン本体
３ ：シリンダブロック
３ａ ：左側面（一側面）
４ ：シリンダヘッド
５ ：ヘッドカバー
６ ：オイルパン
１１ ：排気マニホールド
４０ ：排出管
４０ｄ ：迂回部（排気マニホールドの側方に配置される部分）
４１ ：弾性管
４２ ：金属管
４２ｃ ：下流端部（下端部）
４２ｄ ：膨出部
５０ ：固定部材

Claims (8)

1. 燃焼室を含むエンジン本体と、
   前記エンジン本体の上方に配置されるヘッドカバーと、
   前記ヘッドカバーに接続され、前記燃焼室から漏れたガスであるブローバイガスを大気中に排出する排出管と、
   前記排出管を前記エンジン本体に固定する固定部材と
   を備える、エンジン。
2. 前記固定部材を複数備え、
   前記エンジン本体は、少なくともシリンダブロックをさらに含み、
   前記排出管は、前記複数の固定部材により、前記シリンダブロックの複数箇所に固定される、請求項１に記載のエンジン。
3. 前記シリンダブロックの下方に配置されるオイルパンをさらに備え、
   前記排出管は、前記固定部材により、前記シリンダブロックのうちの前記オイルパン側の部分に固定される、請求項２に記載のエンジン。
4. 排気マニホールドをさらに備え、
   前記エンジン本体は、前記シリンダブロックの上方に配置されるシリンダヘッドをさらに含み、
   前記排気マニホールドは、前記シリンダヘッドに接続され、
   前記シリンダブロックは、前記排気マニホールドの下方に配置される一側面を有し、
   前記排出管は、前記固定部材により、前記シリンダブロックの一側面のうちの前記排気マニホールド側の部分に固定される、請求項２又は請求項３に記載のエンジン。
5. 前記排出管は、前記排気マニホールドの側方を上方から下方に向かって通過するように配置される、請求項４に記載のエンジン。
6. 前記排出管のうち、少なくとも前記排気マニホールドの側方に配置される部分は、金属製である、請求項５に記載のエンジン。
7. 前記排出管は、前記ヘッドカバーに接続され弾性を有する弾性管と、前記弾性管に接続される金属管とを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエンジン。
8. 前記金属管は、前記金属管の他の部分よりも大きい径を有する膨出部を下端部に有する、請求項７に記載のエンジン。

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