JP3998166B2

JP3998166B2 - クランク軸縦置きエンジンの高圧燃料ポンプ駆動装置

Info

Publication number: JP3998166B2
Application number: JP24454598A
Authority: JP
Inventors: 雅彦加藤; 吉彦岡部
Original assignee: ヤマハマリン株式会社
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP2000073904A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸縦置きエンジンにおける高圧燃料ポンプ駆動装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、自動車用エンジンにおいては、カムシャフトの回転により高圧燃料ポンプを駆動させ、高圧燃料を筒内に直接噴射する方式が知られているが、船外機用エンジンでは未だ開発されていない。そこで、この方式を船外機用エンジンに採用することが考えられ、その場合、クランク軸に駆動プーリを取り付けるとともに、高圧燃料ポンプの回転軸に従動プーリを取り付け、駆動プーリの回転をベルトを介して従動プーリに伝達させる方式が考えられる。
【０００３】
ところで、船外機用エンジンにおいては、エンジンがカウリング（ハウジング）という制約されたスペースの中に配置されており、自動車のような大がかりな冷却系を設けることが困難なため、エンジンの雰囲気温度が高く燃料中に気泡が発生し易くなり、この気泡が燃料噴射弁に流入すると燃料供給にばらつきが生じてしまう。そのため、高圧燃料供給系に必要以上の燃料が流れると、燃料が高圧のため燃料供給系の配管抵抗、フィルタによる圧力損失が増大するため、燃料温度が上昇し気泡が発生してしまい、この気泡が燃料噴射弁に流入すると燃料供給にバラツキが生じてしまう。従って、高圧燃料供給系に適正な燃料を供給するためには、クランク軸と高圧燃料ポンプの回転軸の間で適切な減速比が得られるように、駆動プーリと従動プーリの径を設定する必要がある。一方で、船外機用エンジンは、エンジンがカウリング（ハウジング）という制約されたスペースの中に配置されており、エンジンのコンパクト化が課題となっている。従って、所望の減速比を確保しつつ駆動プーリの径を小さくすることができれば、従動プーリの径も小さくなり、その分だけエンジンのコンパクト化を図ることができる。また、駆動プーリの径を小さくして減速比を大きくすることができれば、出力が異なるエンジンにも同一の高圧燃料ポンプを使用して部品の共通化を図ることができる。
【０００４】
また、高圧燃料ポンプのような重量物（２〜３ｋｇ）は、なるべくクランク軸に近く振動が小さい箇所に設けたいのであるが、高圧燃料ポンプ付近にフライホイールやカム駆動プーリのようなクランク軸径方向に大きな回転体がある場合、回転体の下側に駆動用ベルトをレイアウトすると、回転体を取り外さないとベルトが付かないため、ベルトメンテナンスの作業性が悪化するという問題があり、逆にベルトメンテナンスの作業性を良好に維持しようとすると、高圧燃料ポンプをクランク軸に近づけられなくなってしまう。また、回転体の下側に駆動プーリを設けると、駆動プーリの小径化には限界があり、所望の減速比を得るには従動プーリの径を大きくしなければならない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、所望の減速比を確保しつつエンジンのコンパクト化を図ることができるクランク軸縦置きエンジンにおける高圧燃料ポンプ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、クランク軸１０が縦置きに配置された船外機用エンジン２において、前記クランク軸に固定されたフライホイールからなる回転体８０と、該回転体を覆う回転体カバー８１と、前記エンジンがエンジンカバー１ａで覆われ、該エンジンカバーには、前記回転体カバーの側方に空気取入口１ｂが形成され、前記回転体カバーには、クランク軸に対向してクランク軸先端より大径の開口８１ａが形成され、該開口にキャップ９１が着脱自在に圧入され、前記回転体の上方にクランク軸に固定された駆動プーリ５０と、エンジンボディ７上に固定された高圧燃料ポンプ３２と、前記高圧燃料ポンプの回転軸５１に固定された従動プーリ５２と、前記駆動プーリ及び従動プーリ間に張設された駆動ベルト４１とを備え、たことを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記駆動プーリ、従動プーリ及び駆動ベルトは歯付きであることを特徴とし、請求項３記載の発明は、請求項１、２において、前記エンジンボディ上に駆動ベルト４１を押圧するベルトテンショナー５８を設けたことを特徴とし、請求項４記載の発明は、請求項１〜３において、前記エンジンは、複数の気筒をＶバンクをなすように２列に配設しており、前記高圧燃料ポンプ３２を前記Ｖバンクの間に配設したことを特徴とし、請求項５記載の発明は、請求項１〜４において、前記エンジンボディ内にＶバンクに近接して排気通路１５が形成されていることを特徴とする。
以上
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のクランク軸縦置きエンジンにおける高圧燃料ポンプ駆動装置の１実施形態を示す模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【０００８】
図（Ｃ）において、１は船外機であり、クランク軸１０（図Ａ）が縦置状態で搭載されるエンジン２と、エンジン２の下端面に接続されエンジン２を支持するガイドエキゾースト部３と、ガイドエキゾースト部３の下端面に接続されるアッパケース４、ロアケース５及びプロペラ６からなる。上記エンジン２は、筒内噴射式Ｖ型６気筒２サイクルエンジンであり、６つの気筒７ａ〜７ｆ（図Ｂ）が平面視でＶバンクをなすように横置き状態で且つ縦方向に２列に配設されたシリンダボディ７に、シリンダヘッド８が連結、固定されている。
【０００９】
上記気筒７ａ〜７ｆ内には、ピストン１１が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン１１はクランク軸１０に連結されている。シリンダヘッド８には、磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式の燃料噴射弁１３及び点火プラグ１４が挿入配置されている。気筒７ａ〜７ｆは、それぞれ掃気ポート（図示せず）によりクランク室１２に連通され、また、気筒７ａ〜７ｆには排気ポート１５が接続されている。図（Ｂ）の左バンクの排気ポート１５は左集合排気通路１６に、右バンクの排気ポート１５は右集合排気通路１７に合流されている。エンジン２のクランク室１２には、吸気マニホールドから分岐する吸気通路１９が接続されており、該吸気通路１９のクランク室１２への接続部には、逆流防止用のリード弁２０が配設され、また、リード弁２０の上流側には、エンジン内にオイルを供給するためのオイルポンプ２１と、吸気量を調節するためのスロットル弁２２が配設されている。
【００１０】
図（Ｄ）に示すように、船体側に設置されている燃料タンク２３内の燃料は、手動式の第１の低圧燃料ポンプ２５によりフィルタ２６を経て船外機側の第２の低圧燃料ポンプ２７に送られる。この第２の低圧燃料ポンプ２７は、エンジン２のクランク室１２のパルス圧により駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、燃料を気液分離装置であるベーパーセパレータタンク２９に送る。ベーパーセパレータタンク２９内には、電動モータにより駆動される燃料予圧ポンプ３０が配設されており、燃料を加圧し予圧配管３１を経て高圧燃料ポンプ３２に送る。エンジン２は複数の気筒７ａ〜７ｆがＶバンクをなすように２列に配設されており、燃料供給レール３３は、各列のシリンダヘッド８に縦方向に固定されている。高圧燃料ポンプ３２の吐出側は、燃料供給レール３３に接続されるとともに、高圧圧力調整弁３５および燃料冷却器３６、戻り配管３７を介してベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、予圧配管３１とベーパーセパレータタンク２９間には予圧圧力調整弁３９が設けられている。
【００１１】
高圧燃料ポンプ３２は、ポンプ駆動ユニット４０により駆動される。このポンプ駆動ユニット４０は駆動ベルト４１を介してクランク軸１０に連結されている。ベーパーセパレータタンク２９内の燃料は、燃料予圧ポンプ３０により例えば３〜１０ｋｇ／ｃｍ²程度に予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ３２により５０〜１００ｋｇ／ｃｍ²程度若しくはそれ以上に加圧され、加圧された高圧燃料は、高圧圧力調整弁３５にて設定圧を越える余剰燃料がベーパーセパレータタンク２９に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給レール３３に供給し、各気筒７ａ〜７ｆに装着した燃料噴射弁１３に供給するようにしている。
【００１２】
ＥＣＵ（電子制御装置）４２には、エンジン２の駆動状態、船外機１や船の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。例えば、クランク軸１０の回転角（回転数）を検出するエンジン回転数センサ４３、吸気通路１９内の温度を検出する吸気温センサ４４、スロットル弁２２の開度を検出するスロットル開度センサ４５、最上段の気筒７ｄ内の空燃比を検出するに空燃比センサ４６、高圧燃料配管内の圧力を検出する燃料圧力センサ４７、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温センサ４８等が設けられている。ＥＣＵ４２は、これら各センサの検出信号を制御マップに基づき演算処理し、制御信号を燃料噴射弁１３、点火プラグ１４、オイルポンプ２１、予圧燃料ポンプ３０に伝送する。
【００１３】
図２は、図１の船外機の平面図である。なお、以下の説明では前述の図と同一の構成には同一番号を付けて説明を省略する場合がある。クランク軸１０にはフライホイール８０が固定され、その上部すなわちクランク軸１０の上端の小径部に駆動プーリ５０が取り付けられ、また、ポンプ駆動ユニット４０の回動軸５１には従動プーリ５２が設けられ、駆動プーリ５０と従動プーリ５２には駆動ベルト４１が張設されている。ポンプ駆動ユニット４０にはボルト６４により高圧燃料ポンプ３２が取り付けられている。これによりクランク軸１０の回転が駆動ベルト４１を介して回動軸５１に伝達され、高圧燃料ポンプ３２を駆動するようにしている。
【００１４】
シリンダボディ７には取付用ステー５３が固定され、ポンプ駆動ユニット４０は、取付用ステー５３及びシリンダボディ７に３本のボルト５４、５５、５６により取り付けられている。また、燃料供給レール３３および燃料噴射弁１３は、シリンダヘッド８にボルトにより固定され、燃料噴射弁１３は燃料供給レール３３に接続されている。また、高圧燃料ポンプ３２は燃料給排ユニット６０を有し、燃料給排ユニット６０の２つの出口と左右の燃料供給レール３３はそれぞれコネクタ６１、６２およびフレキシブル配管６３により接続されている。
【００１５】
なお、図中、１ａはエンジン２を覆うカウリング（エンジンカバー）、５７はスタータモータ、５８はベルトテンショナー、５９はサイレンサである。カウリング１ａには、エンジン２の両側に空気取入口１ｂが形成されている。また、エンジン２の上部には、フライホイール８０、駆動プーリ５０、従動プーリ５２、高圧燃料ポンプ３２等を覆う回転体カバー８１が装着されている。
【００１６】
図３は、図２のＹ方向から見た図であり、高圧燃料噴射ユニット６５のエンジン２への取付状態を示す分解斜視図である。なお、本例においては、高圧圧力調整弁３５は高圧燃料ポンプ３２内に内蔵されている。シリンダボディ７の前方上部には３つのボス６６、６７、６８が形成されており、ボス６６、６７にボルト６９により取付用ステー５３が固定される。ポンプ駆動ユニット４０にはボルト６４により高圧燃料ポンプ３２が固定され、ポンプ駆動ユニット４０は、ボルト５５、５４により取付用ステー５３のボルト孔５３ａ、５３ｂに固定されると共に、ボルト５６によりシリンダボディ７のボス６８に固定される。
【００１７】
左右のシリンダヘッド８には、燃料噴射弁１３挿入用のボス７０と、燃料噴射弁１３固定用のボス７１と、点火プラグ１４挿入用の軸穴７２が縦方向に３つづつ合計６つ形成され、また、燃料供給レール３３固定用のボス７３が２つづ合計４つ形成されている。燃料噴射弁１３の一端は、燃料供給レール３３の燃料通路に圧入されて仮止めされ、燃料噴射弁１３が装着された燃料供給レール３３は、ボルト７５によりシリンダヘッド８のボス７３に固定される。燃料噴射弁１３は外周にフランジ１３ａを有し、フランジ１３ａに取付金具７６を装着し、この取付金具７６をボルト７７によりボス７１に固定することにより、燃料噴射弁１３はシリンダヘッド８に固定される。
【００１８】
高圧燃料ポンプ３２に固定された燃料給排ユニット６０の入口にはコネクタ７９が取り付けられ、コネクタ７９にはベーパーセパレータタンク２９に接続された予圧配管３１が装着されている。燃料給排ユニット６０の出口にはコネクタ６１が取り付けられ、コネクタ６１と左右の燃料供給レール３３の上部にはそれぞれフレキシブル配管６３およびコネクタ６２により接続されている。
【００１９】
図４は図２のＸ方向から見た拡大側面図、図５（Ａ）は図４の平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のベルトテンショナーの断面図である。図４には、図２で説明したクランク軸１０に固定されたフライホイール８０、フライホイール８０の上部でクランク軸１０の上端に固定された駆動プーリ５０、ポンプ駆動ユニット４０の回動軸５１には固定された従動プーリ５２、駆動プーリ５０と従動プーリ５２間に張設された駆動ベルト４１、ベルトテンショナー５８、回転体カバー８１、回転体カバー８１の側方に形成された空気取入口１ｂが示されている。空気取入口１ｂは筒状になっており、カウリングの後面に形成された空気口１ｃから図示矢印に示すように空気が取り入れられる。
【００２０】
図４及び図５に示すように、駆動プーリ５０及び従動プーリ５２は歯付プーリで、駆動ベルト４１は歯付ベルトであり、また、駆動プーリ５０の径は、従動プーリ５２の径よりも小さく設計し、所望の減速比を得るようにしている。シリンダボディ７上にはボス７ｇが形成され、このボス７ｇにブラケット８２がボルト８３、８４、８５により固定されている。
【００２１】
ベルトテンショナー５８は、ブラケット８２にボルト８６により固定される筒状の固定軸５８ａと、固定軸５８ａに取り付けられた支持部材５８ｂと、支持部材５８ｂの一側に鉛直方向に立設されたスプリング受け５８ｃと、支持部材５８ｂの他側に形成された軸孔５８ｄと、固定軸５８ａの外側にベアリング５８ｅを介して回動自在に装着されたテンションプーリ５８ｆとから構成されている。一方、ブラケット８２の一端にはスプリング受け８２ａが立設され、他端には枢支軸８２ｂが形成され、両スプリング受け８２ａ、５８ｃ間にスプリング８７が張設されている。固定軸５８ａには、位置調整用の長孔５８ｇが形成されている。
【００２２】
ベルトテンショナー５８の取付は、駆動ベルト４１を張設した状態で、支持部材５８ｂの軸孔５８ｄを枢支軸８２ｂに嵌合し、スプリング８７によりテンションプーリ５８ｆを枢支軸８２ｂを支点として回動して駆動ベルト４１面に押圧し、駆動ベルト４１に所定の張力が付与される位置でボルト８６によりブラケット８２に固定する。
【００２３】
図６は、回転体カバーの他の例を示し、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は断面図、図６（Ｃ）はハンガーを取り付けた状態を示す断面図である。図６には、前述したクランク軸１０、フライホイール８０、回転体カバー８１が示され、回転体カバー８１はエンジンボディに立設されたステーに嵌合されている。回転体カバー８１には、クランク軸１０に対向してクランク軸１０先端より大径の開口８１ａが形成され、該開口８１ａにキャップ９１が圧入され、水の侵入を防止している。そして、キャップ９１を取り外し、図６（Ｃ）に示すように、クランク軸１０の先端にハンガー９２を螺合させるこにより、回転体カバー８１を取り外すことなく、エンジンを吊り上げることができる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、２サイクルエンジンに適用しているが、４サイクルエンジンに適用可能である。その場合、駆動プーリは、フライホイールやカム駆動プーリのような回転体の上部に設けることになる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１、２記載の発明によれば、駆動プーリをクランク軸の上端の小径部に固定したので、所望の減速比を確保しつつ駆動プーリの径を小さくすることができ、従って、従動プーリの径も小さくなり、その分だけエンジンのコンパクト化を図ることができる。また、従動プーリをクランク軸に近づけることができ、振動の影響を低減させ耐久性を向上させることができる。また、駆動プーリの径を自由に変更することにより、出力が異なるエンジンにも同一の高圧燃料ポンプを使用して部品の共通化を図ることができる。また、駆動プーリをフライホイールの下部に設けるものと比較して、駆動ベルトの交換を容易に行うことができ、ベルトメンテナンスの作業性を向上させることができる。
【００２６】
また、請求項３記載の発明によれば、駆動ベルト等の水濡れを防止することができ、請求項４記載の発明によれば、高圧燃料ポンプ駆動装置にかかるテンションを小さくすることができ、ベルト、クランク軸等の耐久性を向上させることができ、請求項５記載の発明によれば、ベルトテンショナーをコンパクトな空間に配設することができ、請求項６記載の発明によれば、高圧燃料ポンプをＶバンクの間に配設することにより、よりエンジンのコンパクト化を図ることができ、請求項７記載の発明によれば、高圧燃料ポンプ駆動装置を排気と干渉することなくコンパクトに配設することができ、また、請求項８記載の発明によれば、船外機に適用することにより特に効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクランク軸縦置きエンジンにおける高圧燃料ポンプ駆動装置の１実施形態を示し、図（Ａ）はエンジンの平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【図２】図１の船外機の平面図である。
【図３】図２のＹ方向から見た分解斜視図である。
【図４】図２のＸ方向から見た拡大側面図である。
【図５】図５（Ａ）は図４の平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のベルトテンショナーの断面図である。
【図６】回転体カバーの他の例を示し、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は断面図、図６（Ｃ）はハンガーを取り付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ…エンジンカバー、１ｂ…空気取入口
２…エンジン
７…エンジンボディ
１０…クランク軸
１５…排気通路
３２…高圧燃料ポンプ
４１…駆動ベルト
５０…駆動プーリ
５２…従動プーリ
５８…ベルトテンショナー
８０…回転体
８１…回転体カバー

Claims

クランク軸が縦置きに配置された船外機用エンジンにおいて、前記クランク軸に固定されたフライホイールからなる回転体と、該回転体を覆う回転体カバーと、前記エンジンがエンジンカバーで覆われ、該エンジンカバーには、前記回転体カバーの側方に空気取入口が形成され、前記回転体カバーには、クランク軸に対向してクランク軸先端より大径の開口が形成され、該開口にキャップが着脱自在に圧入され、前記回転体の上方にクランク軸に固定された駆動プーリと、エンジンボディ上に固定された高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプの回転軸に固定された従動プーリと、前記駆動プーリ及び従動プーリ間に張設された駆動ベルトとを備え、たことを特徴とする高圧燃料ポンプ駆動装置。
前記駆動プーリ、従動プーリ及び駆動ベルトは歯付きであることを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料ポンプ駆動装置。
前記エンジンボディ上に駆動ベルトを押圧するベルトテンショナーを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧燃料ポンプ駆動装置。
前記エンジンは、複数の気筒をＶバンクをなすように２列に配設しており、前記高圧燃料ポンプを前記Ｖバンクの間に配設したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高圧燃料ポンプ駆動装置。
前記エンジンボディ内にＶバンクに近接して排気通路が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の高圧燃料ポンプ駆動装置。