JP4253329B2 - 内燃機関の給気通路 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関における、インタークーラーからの給気をシリンダブロックへ案内する給気通路に関する。

従来、過給機付きディーゼル機関では、過給機で温度上昇した給気を冷却して、シリンダブロックの給気通路に送り込むため、インタークーラーを配設している。このインタークーラーは、シリンダブロックもしくはギアケースの側面に固設したインタークーラー取付台に設置されていた。

また、インタークーラー取付台には給気通路が形成され、インタークーラーからの給気をシリンダブロックもしくはギアケースの側面から、シリンダブロック内の給気通路へ案内していた。
実開平５−９３３号公報

一方、インタークーラーからの給気をシリンダブロック内の給気通路へ案内するインタークーラー取付台は、シリンダブロックもしくはギアケースの側面のみに固設していたので、剛性的に充分な構造とはいえず、例えば振動に対して不利な構造となっていた。

また、インタークーラー取付台からシリンダブロック内に給気を吸入する吸気口もシリンダブロックもしくはギアケースの側面のみに開口していたので、吸気口面積を充分に確保するのは難しく、給気の流れがスムーズでなかった。その上、配管構造が複雑になっていた。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
インタークーラー（９）を上部に設置するとともに内部に給気通路を設けたインタークーラー取付台（１２）を、ギアケース（１０）の上面及び側面に取付け、該ギアケース（１０）にギアケース（１０）の上面及び側面と、シリンダブロック（２）の給気通路（５５）とを連通する給気通路を設けて、インタークーラー（９）からの給気をシリンダブロック（２）の給気通路（５５）へ案内するものである。

以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
即ち、請求項１記載の如く、インタークーラー（９）を上部に設置するとともに内部に給気通路を設けたインタークーラー取付台（１２）を、ギアケース（１０）の上面及び側面に取付け、該ギアケース（１０）にギアケース（１０）の上面及び側面と、シリンダブロック（２）の給気通路（５５）とを連通する給気通路を設けて、インタークーラー（９）からの給気をシリンダブロック（２）の給気通路（５５）へ案内することにより、インタークーラー取付台をギアケースの上面及び側面に取付けたので、該インタークーラー取付台はギアケースに強固に取付けられることとなり、充分な剛性が得られ、振動に対しても有利な構造とすることができた。

また、インタークーラーからの給気を、インタークーラー取付台を介して、ギアケースの上面給気入口及び側面給気入口から該ギアケースに導き、シリンダブロック内の給気通路内へ案内したので、インタークーラー取付台からギアケースへ通じる給気通路面積を充分確保することができ、給気の流れをスムーズにすることができた。その上、給気通路の簡素化も図れた。

次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本構成の給気通路を有したエンジンを示す正面図、図２は同じく側面断面図、図６はインタークーラー取付台を示す平面図、図７は同じく正面図、図８は同じく底面図、図９は同じくギアケース合わせ面側側面図、図１０はギアケースを示す平面図、図１１は同じくフライホイール合わせ面側側面図、図１２は同じくシリンダブロック合わせ面側側面図、図１３はシリンダブロックを示すギアケース合わせ面側側面図である。

本構成の給気通路を有したディーゼルエンジンの概要について図１、図２により説明する。
複数のシリンダライナ１３・１３・・・を列状に内設するシリンダブロック２の上部に複数（本構成例では６個）のシリンダヘッド３・３・・・をシリンダライナ１３・１３・・・の位置に対応させて取付け、エンジン本体１を構成している。エンジン本体１の正面略中央部に燃料噴射ポンプ４を設けて、右側面にはギアケース１０を配設し、該ギアケース１０の右側面にはフライホイールハウジング１１を取付けている。

また、前記ギアケース１０の右側面上部及び上面には、インタークーラー取付台１２の側面取付け部１２ｂ及び上面取付け部１２ａを取付けて、該インタークーラー取付台１２の上部にはインタークーラー９を配設している。エンジン本体１上部に配設した過給機には第一給気連絡管６を連結し、該第一給気連絡管６と継手７によって接続した第二給気連絡管８を前記インタークーラー９に連結して、過給機で圧縮した吸入空気をインタークーラー９に供給するよう構成している。なお、前記継手７はゴムや合成樹脂などにより形成されている。

インタークーラー９に供給された空気は該インタークーラー９で冷却され、インタークーラー取付台１２の給気通路を通過して、側面取付け部１２ｂ及び上面取付け部１２ａからギアケース１０の給気通路へ入り、その後シリンダブロック２内の給気通路５５へ至る。給気通路５５内の給気は、各シリンダヘッド３・３・・・の給気ポート３０を経て燃焼室２７内に進入して、燃料油とともに燃焼に供されるのである。

また、シリンダブロック２正面上部には、左右方向に始動空気主管２１を取付けて、エアタンクからの圧縮空気を該始動空気主管２１を通じてシリンダブロック２内の始動給気通路に導き、該始動給気通路から始動弁４０へ、さらに燃焼室へ案内することで、エンジンの始動を可能としている。

次に、インタークーラー９からの給気をシリンダブロック２内へ導く給気通路について、図６ないし図１３により説明する。
インタークーラー取付台１２の上面には、インタークーラー取付座１２ｃが形成され、インタークーラー９を設置可能にしている。また、該インタークーラー取付台１２の上面取付部１２ａと、ギアケース１０の上面取付部１０ａとを接合し、側面取付部１２ｂと側面取付部１０ｂとを接合することで、インタークーラー取付台１２はギアケース１０に取付けられている。

インタークーラー９には、過給機５により圧縮された給気が、第一・第二給気連絡管６・８を通じて供給されている。この給気は、インタークーラー取付台１２上面に開口した給気入口５１より該インタークーラー取付台１２に取り入れられる。給気入口５１から取り入れられた給気はインタークーラー取付台１２内に形成した給気通路を通って、上面取付部１２ａに開口した上面給気出口５２からギアケース１０の上面取付部１０ａに開口した上面給気入口５２’へ、また側面取付部１２ｂに開口した側面給気出口５３から側面給気入口５３’へ案内される。

ギアケース１０はシリンダブロック２に固設され、側面給気入口５３’の反対面において、該ギアケース１０の給気通路連結部１０ｃとシリンダブロック２の給気通路連結部２ａとが連結され、ギアケース１０の給気出口５４とシリンダブロック２の給気入口５４’とが連通されている。前記上面給気入口５２’及び側面給気入口５３’からギアケース１０内に取り入れられた給気は、ギアケース１０内に形成した給気通路を通って、給気出口５４を介して給気入口５４’へ供給され、シリンダブロック２内の給気通路５５へ案内されるのである。そして、給気通路５５内へ案内された給気は、各シリンダヘッド３・３・・・の給気ポート３０を経て燃焼室２７内に進入して、燃料油とともに燃焼に供されるのである。

以上のように、インタークーラー取付台１２をギアケース１０の上面及び側面に取付けたので、該インタークーラー取付台１２はギアケース１０に強固に取付けられることとなり、充分な剛性が得られ、振動に対しても有利な構造とすることができた。また、インタークーラー９からの給気を、インタークーラー取付台１２を介して、ギアケース１０の上面給気入口５２’及び側面給気入口５３’から該ギアケース１０に導き、シリンダブロック２内の給気通路５５内へ案内したので、インタークーラー取付台１２からギアケース１０へ通じる給気通路面積を充分確保することができ、給気の流れをスムースにすることができた。その上、給気通路の簡素化も図れた。

次に、始動空気用通路について説明する。
図３は始動空気用通路を示す側面断面図、図４は同じく始動空気用通路の第二の構成例を示す側面断面図、図５は同じく始動空気用通路の第三の構成例を示す側面断面図である。

従来、ディーゼル機関における始動手段として、シリンダ内へ空気を送り込んで、空気圧によりピストンを摺動させる空気始動装置が公知となっている。この空気始動装置では始動給気通路として、始動空気を空気槽から始動空気主管を通じて各シリンダ付近まで送り、始動空気主管から分岐した枝管によって各シリンダへ案内していた。また、前記始動空気主管及び枝管はシリンダヘッドに多数のボルトなどによって取付けられていた。

まず、空気始動装置の始動給気通路では、前記始動空気主管及び枝管がシリンダヘッドに取付けられているので、シリンダヘッドをシリンダブロックから取り外して分解や整備を行う場合には、始動空気主管及び枝管もシリンダヘッドから取り外す必要があるので、作業が煩雑になり、配管構造も複雑になっていた。また、シリンダヘッドを取り外す度に、シリンダヘッドと始動空気主管及び枝管とのシール性に気を配ったり、調整を行なったりしなければならず、頻繁にシリンダヘッドの取り外し作業を行なうと、始動空気主管や枝管に亀裂が生じる恐れもある。

また、シリンダブロックに始動空気主管を固設し、もしくはシリンダブロック内に始動空気主管を設け、該始動空気主管から供給される始動空気を、シリンダブロック内に設けた始動空気通路及びシリンダヘッド内の始動空気通路を通じて、始動弁へ案内したことである。

次に、空気始動装置における始動弁への始動空気の供給用通路について、図１、図３により説明する。
前記シリンダブロック２の正面上部において、左右方向に始動空気主管２１が配設され、複数の固定具４５・４５・・・によってシリンダブロック２に固定されている。シリンダブロック２には各シリンダ毎に、始動空気通路２２ａ・２２ｂを穿設している。始動空気通路２２ａの一端はシリンダブロック２の正面側に開口して他端は始動空気通路２２ｂの一端と連通し、始動空気通路２２ｂの他端はシリンダブロック２の上面に開口している。前記固定具４５には始動空気取出し口４５ａを設けて、始動空気通路２２ａと始動空気主管２１とを連通し、始動空気取出し口４５ａと始動空気通路２２ａとの接合面にはパッキン４１を挟装して、始動空気の漏れを防止している。

各シリンダヘッド３には正面から、始動弁４０がそれぞれ水平方向に内嵌している。始動弁４０は、弁ケース３４に先端に弁頭３２を有した弁ステム３２ａ及び、該弁ステム３２ａに固設したピストン３６を内蔵している。該ピストン３６と前記弁ケース３４との間にスプリング３９を介装して、弁ステム３２ａをシリンダヘッド３の外側に向けて付勢し、弁頭３２を弁案内３３に当接させている。また、弁蓋３５がボルトなどによって弁ケース３４に取付けられている。

シリンダヘッド３下面の、前記始動空気通路２２ｂと対応する位置から上方に始動空気通路２３ａを設けて、弁内通路２４と始動空気通路２２ｂとを連通させている。また、シリンダヘッド３には始動空気通路２３ｂを設けて、始動弁４０と燃焼室２７とを連通させている。そして、シリンダヘッド３とシリンダブロック２及びシリンダライナ１３との接合面にはヘッドガスケット４２を挟装して、始動空気及び燃焼ガスなどの漏れを防止している。

以上のように構成して、パイロット圧空気管３１より始動弁４０内にパイロット圧空気が導入されると、間隙３７に侵入したパイロット圧空気が、ピストン３６をスプリング３９の付勢力に逆らって押す。そして、弁ステム３２ａ及び弁頭３２が摺動して、始動用空気溜まり３８と始動空気通路２３ｂとの間が開弁して連通するのである。

すると、始動空気主管２１から始動空気通路２２ａ・２２ｂ・２３ａ及び弁内通路２４を通じて、始動用空気溜まり３８まで達していた始動空気が、始動空気通路２３ｂを介して燃焼室２７内に吐出され、シリンダライナ１３内のピストン２６を下方に押し下げるのである。

複数のシリンダヘッド３に設けた各始動弁４０・４０・・・におけるパイロット圧空気管３１へのパイロット圧空気の供給タイミングは、パイロット圧空気制御装置により制御され、各始動弁４０・４０・・・へのパイロット圧空気の供給タイミングを、各燃料噴射ポンプ４における燃料噴射タイミングと同様にして、全気筒のピストン２６・２６・・・を連動させて、クランク軸及びカム軸を回転し、燃料噴射ポンプ４や吸気弁２５及び排気弁の駆動を促すのである。なお、パイロット圧空気の供給源は、始動空気と共通のエアタンクによるものである。

このように、始動空気主管２１をシリンダブロック２に直接固設して、シリンダブロック２内及びシリンダヘッド３内に始動空気通路を設けたので、シリンダヘッド３をシリンダブロック２から取り外して分解や整備を行う場合においても、始動空気主管２１はシリンダブロック２に固定したままでよく、作業が簡便になり、始動空気主管２１と始動空気通路２２ａとのシール性を気にかけたり、調整を行なうことも必要なくなった。また、シリンダヘッド３の取り外しが頻繁に行なわれても、始動空気主管２１に亀裂が生じる心配はないのである。その上、給気通路の簡素化も図れた。

次に、空気始動装置における始動弁への始動空気の供給用通路の第二の構成例を図４により説明する。
シリンダブロック２’の正面上部において、前記第一の構成例と同様に始動空気主管２１が固設されている。シリンダブロック２’には各シリンダ１３毎に、始動空気通路２２ａ’・２２ｂ’を穿設している。始動空気通路２２ａ’の一端はシリンダブロック２’の正面側に開口して他端は始動空気通路２２ｂ’の一端と連通し、始動空気通路２２ｂ’の他端はシリンダブロック２’の上面に開口している。前記始動空気主管２１には始動空気取出し口４５ａを設けて、始動空気通路２２ａ’と始動空気主管２１とを連通し、始動空気取出し口４５ａと始動空気通路２２ａ’との接合面にはパッキン４１を挟装して、始動空気の漏れを防止している。

前記各シリンダヘッド３には前記始動弁４０を、第一の構成例と同様にそれぞれ水平方向に内嵌し、該始動弁４０と燃焼室２７とを始動空気通路２３ｂによって連通させている。また、シリンダヘッド３に設けた始動空気通路２３ａと前記始動空気通路２２ｂ’との間に連絡金具２９を介装して、該始動空気通路２２ｂ’と始動弁４０とを連通している。そして、シリンダヘッド３とシリンダライナ２８との接合面にはヘッドガスケット４２’を挟装して、始動空気及び燃焼ガスなどの漏れを防止している。

以上のように構成して第一の構成例と同様に、パイロット圧空気制御装置により燃料噴射タイミングに合わせてパイロット圧空気が始動弁４０内に導入されると、始動用空気溜まり３８と始動空気通路２３ｂとの間が開弁して連通する。
そして、始動空気が、始動空気通路２３ｂを介して燃焼室２７内に吐出され、シリンダライナ１３内のピストン２６を下方に押し下げ、燃料噴射ポンプ４や吸気弁２５及び排気弁の駆動を促すのである。

このように、始動空気主管２１をシリンダブロック２’に直接固設して、シリンダブロック２’内に設けた始動空気通路２２ｂ’とシリンダヘッド３内に設けた始動空気通路２３ａとを連絡金具２９により連結したので、シリンダヘッド３をシリンダブロック２’から取り外して分解や整備を行う場合においても、始動空気主管２１はシリンダブロック２’に固定したままでよく、作業が簡便になり、始動空気主管２１と始動空気通路２２ａ’とのシール性を気にかけたり、調整を行なうことも必要なくなった。また、シリンダヘッド３の取り外しが頻繁に行なわれても、始動空気主管２１に亀裂が生じる心配はないのである。その上、給気通路の簡素化も図れた。

次に、空気始動装置における始動弁への始動空気の供給用通路の第三の構成例を図５により説明する。
シリンダブロック６２には各シリンダ毎に、始動空気通路６２ａ・６２ｂを穿設している。始動空気通路６２ａの一端はシリンダブロック２の正面側に開口して他端は始動空気通路６２ｂの一端と連通し、始動空気通路６２ｂの他端はシリンダブロック６２の上面に開口している。シリンダブロック６２には、各シリンダ毎に設けた始動空気通路６２ａ・６２ａ・・・と垂直に交わるように、水平方向に始動空気主通路２１’が穿設され、各始動空気通路６２ａ・６２ａ・・・とそれぞれ連通している。該始動空気主通路２１’によりエアタンクからの圧縮空気が始動空気通路６２ａ・６２ａ・・・に供給される。また、始動空気通路６２ａのシリンダブロック６２正面側の開口部には、ネジプラグ４３を螺合し、始動空気の漏れを防止している。

前記各シリンダヘッド３には前記始動弁４０を、第一の構成例と同様にそれぞれ水平方向に内嵌し、該始動弁４０と燃焼室２７とを始動空気通路２３ｂによって連通させている。また、シリンダヘッド３下面の、前記始動空気通路６２ｂと対応する位置から上方に始動空気通路２３ａを設けて、弁内通路２４と始動空気通路６２ｂとを連通させている。そして、シリンダヘッド３とシリンダブロック６２及びシリンダライナ１３との接合面にはヘッドガスケット４２を挟装して、始動空気及び燃焼ガスなどの漏れを防止している。

以上のように構成して第一の構成例と同様に、パイロット圧空気制御装置により燃料噴射タイミングに合わせてパイロット圧空気が始動弁４０内に導入されると、始動用空気溜まり３８と始動空気通路２３ｂとの間が開弁して連通する。すると、始動空気主通路６２ｂから始動空気通路６２ａ・６２ｂ・２３ａ及び弁内通路２４を通じて、始動用空気溜まり３８まで達していた始動空気が、始動空気吐出路２３ｂを介して燃焼室２７内に吐出され、シリンダライナ１３内のピストン２６を下方に押し下げ、燃料噴射ポンプ４や吸気弁２５及び排気弁の駆動を促すのである。

このように、始動空気主通路２１’をシリンダブロック６２内に直接設けて、シリンダブロック６２内及びシリンダヘッド３内に設けた始動空気通路と連通させたので、シリンダヘッド３をシリンダブロック６２から取り外して分解や整備を行う場合においても、始動空気主通路２１’はシリンダブロック６２内に直接設けているので、作業が簡便になり、始動空気主通路２１’と始動空気通路６２ａとのシール性を気にかけたり、調整を行なうことも必要なくなった。また、シリンダヘッド３の取り外しが頻繁に行なわれても、始動空気主通路２１’に亀裂が生じる心配はないのである。その上、給気通路の簡素化も図れた。

シリンダブロック内及びシリンダヘッド内に始動空気通路を設けて、始動空気主管からの始動空気をこれら始動空気通路を通じて始動弁へ案内したので、始動給気通路の簡素化が図れ、シリンダヘッドをシリンダブロックから取り外して分解や整備を行う場合における作業が簡便になった。

また、始動空気主管をシリンダブロックに固設したり、シリンダブロック内に直接設けて、シリンダブロック内及びシリンダヘッド内に設けた始動空気通路と連通させたので、シリンダヘッドをシリンダブロックから取り外して分解や整備を行う場合においても、作業が簡便になり、始動空気主管と始動空気通路とのシール性を気にかけたり、調整を行なうことも必要なくなった。また、シリンダヘッドの取り外しが頻繁に行なわれても、始動空気主通路に亀裂が生じる心配がなくなった。その上、給気通路の簡素化も図れた。

本発明の給気通路を有したエンジンを示す正面図である。 同じく側面断面図である。 本発明の始動空気用通路を示す側面断面図である。 同じく始動空気用通路の第二の構成例を示す側面断面図である。 同じく始動空気用通路の第三の構成例を示す側面断面図である。 インタークーラー取付台を示す平面図である。 同じく正面図である。 同じく底面図である。 同じくギアケース合わせ面側側面図である。 ギアケースを示す平面図である。 同じくフライホイール合わせ面側側面図である。 同じくシリンダブロック合わせ面側側面図である。 シリンダブロックを示すギアケース合わせ面側側面図である。

符号の説明

１ エンジン本体
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
５ 過給機
９ インタークーラー
１０ ギアケース
１２ インタークーラー取付台
１２ａ 上面取付部
１２ｂ 側面取付部
２１ 始動空気主管
２２ａ・２２ｂ 始動空気通路
２３ａ・２３ｂ 始動空気通路
２６ ピストン
２７ 燃焼室
４０ 始動弁
４５ 固定金具
５５ 給気通路

Claims (1)

1. インタークーラー（９）を上部に設置するとともに内部に給気通路を設けたインタークーラー取付台（１２）を、ギアケース（１０）の上面及び側面に取付け、該ギアケース（１０）にギアケース（１０）の上面及び側面と、シリンダブロック（２）の給気通路（５５）とを連通する給気通路を設けて、インタークーラー（９）からの給気をシリンダブロック（２）の給気通路（５５）へ案内することを特徴とする内燃機関の給気通路。

Images