(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、発明の実施形態に係るエンジン1について
図1から
図3を用いて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るエンジンの全体的な構成を示した斜視図、
図2は同じく正面図、
図3は同じく右側面図である。
【0012】
なお、以下の説明においては、エンジン1の排気マニホールド12が配置されている側を正面側(前面側)とし、その反対側を背面側(後面側)とする。左右方向は、看者がエンジン1の正面側を見た状態での左側をエンジン1の左面側、右側をエンジン1の右面側とする。
【0013】
本実施形態のエンジン1は、船舶(例えば小型漁船)等に搭載されている六気筒のディーゼルエンジンである。
【0014】
エンジン1は、エンジン本体と、エンジン本体に装備されている吸気・排気系統、冷却水系統、潤滑油系統を備えるものである。
【0015】
エンジン本体は、左右方向に長く延びる形状のシリンダブロック2を備えている。シリンダブロック2には、複数(本実施形態において六つ)のシリンダが上下方向に形成されて、ピストンが各シリンダに上下に摺動可能に収容されている。このシリンダブロック2の上端部にはシリンダヘッド3が設けられ、シリンダブロック2の下端部にはオイルパン4が設けられている。
【0016】
また、シリンダブロック2内には、左右方向へと略水平に延びる図示しないクランク軸が備えられている。このクランク軸の左端部には、フライホイールが取り付けられている。そして、このフライホイールは、シリンダブロック2の左側に固設されているフライホイールハウジング7に覆われている。
【0017】
クランク軸の右端部には、ダンパーが取り付けられている。そして、このダンパーは、シリンダブロック2の右側に固設されたダンパーケース8に覆われている。
【0018】
前記シリンダブロック2の前部の左側には、吸気系統の一部を構成する吸気マニホールドが形成されている。また、シリンダヘッド3の前方には、排気系統の一部を構成する排気マニホールド12が設けられている。
【0019】
吸気・排気系統のうち吸気系統は、主として、エアクリーナ13、過給機14の一部、インタークーラ21、吸気マニホールド、吸気ポートによって構成されている。
【0020】
エアクリーナ13は、排気マニホールド12の上方に設けられ、エンジン本体に供給されている空気を除塵するためのものである。エアクリーナ13は、過給機14のコンプレッサケース14aに接続されている。
【0021】
過給機14は、排気マニホールド12の上方に設けられる。過給機14は、図示しないブロアホイールを内蔵するコンプレッサケース14aと、図示しないタービンホイールを内蔵するタービンケース14bを有する。過給機14は、ターボ軸を介して排気ガスによるタービンホイールの回転力をブロアホイールに伝達するように構成されている。これらのうちエアクリーナ13は、過給機14の左部のコンプレッサケース14aと接続され、コンプレッサケース14a内の空気を、ブロアホイールにより圧縮するように構成されている。過給機14のコンプレッサケース14aの出口は、過給管15を介してインタークーラ21の吸気入口に接続されている。
【0022】
インタークーラ21は、過給機14により圧縮されて高温となった空気を冷却するためのものである。インタークーラ21は、吸気マニホールドが形成されたシリンダブロック2の前面の左側に設けられる。インタークーラ21には、空気が通過する吸気通路と冷却水である海水が通過する冷却通路(コア)が形成されている。吸気通路には、一つの吸気入口と複数の吸気出口が形成されている。吸気通路の吸気入口は、インタークーラ21の上部に設けられ、吸気通路の吸気出口は、シリンダブロック2に形成された吸気マニホールドに臨む位置に設けられる。また、吸気通路の吸気入口は、インタークーラ21の左右中心よりも右側に形成されている。吸気通路の吸気出口は、
図1から
図3に示すシリンダブロック2に形成された吸気マニホールドに接続されている。吸気マニホールドは、シリンダ(気筒)側に向かうにつれてシリンダの数(六つ)に分岐され、吸気ポートを介してシリンダ(気筒)と連通している。
【0023】
こうして空気は、エアクリーナ13に吸い込まれて除塵された後、過給機14のコンプレッサケース14a内で圧縮されて高温となり、過給管15を介して、インタークーラ21内の冷却通路(コア)に接触して吸気通路を通過することで冷却され、吸気マニホールドを介して、シリンダヘッド3の各吸気ポートを経て各シリンダ内へと供給されている。
【0024】
次に、エンジン1の排気系統について説明する。
【0025】
エンジン1の排気系統は、主として、排気ポート、排気マニホールド12、過給機14のタービンケース14b、排出管16によって構成されている。
【0026】
排気ポートは、シリンダブロック2内の各シリンダから排出される排気ガスを排気マニホールド12へと導くための排気通路である。排気ポートは、シリンダヘッド3に形成され、排気マニホールド12に接続されている。
【0027】
排気マニホールド12は、複数の排気ポートからの排気ガスを一つの排気通路に集約するためのものである。排気マニホールド12は、シリンダヘッド3の前面側に設けられる。排気マニホールド12は、排気ガスが通過する排気通路と冷却水が通過する冷却通路が形成されている。排気通路は、複数(本実施形態において六つ)の入口が集約され一つの出口となるように形成されている。排気マニホールド12の排気通路の入口は、排気ポートの排出口に対応する位置に形成され、排気マニホールド12の排気通路の出口は、排気マニホールド12の上面の左右中央部に形成されている。排気マニホールド12の排気通路の出口は、過給機14のタービンケース14bに接続されている。
【0028】
過給機14のタービンケース14bは、排気マニホールド12からの排気ガスによって、タービンホイールを回転させ、ターボ軸を介して、連結されたコンプレッサケース14a内のブロアホイールを回転させるためのものである。過給機14のタービンケース14bの出口は、タービンケース14bの右側に設けられ、タービンケース14bの出口には、排出管16が接続されている。排出管16の出口側には、外部の誘導管を取り付けるためのフランジ部が形成されている。
【0029】
こうして、排気ガスは、各シリンダからシリンダヘッド3の各排気ポートを経て、排気マニホールド12を通過することで冷却されながら集約され、過給機14のタービンケース14b内のタービンホイールを回転させたのち、排出管16へと流れ、図示しない誘導管から船舶の外部へと放出される。
【0031】
冷却水系統は、冷却水との間における熱交換を図ることで、適宜の装置や装置内の流体(気体や液体)の温度上昇を抑制するものである。本実施形態のエンジン1の冷却水系統は、冷却水に清水を用いるものと海水を用いるものとがある。
【0032】
清水による冷却水系統は、清水クーラ22、水ポンプ23、シリンダブロック2内部のウォータジャケット、シリンダヘッド3内部のウォータジャケット、排気マニホールド12内部の冷却通路、清水タンクを循環するように構成されている。
【0033】
清水クーラ22は、主として、タンク部、クーラ部、サーモスタットを備え、エンジン本体を冷却する清水を貯溜しながら冷却するためのものである。清水クーラ22は、排気マニホールド12の右方で、シリンダブロック2にブラケット22aを介して支持されている。清水クーラ22の入口は、清水クーラ22の前面に形成され、清水クーラ22内の上部にあるタンク部、下部にあるクーラ部の共通の入口とされている。清水クーラ22の入口と、タンク部及びクーラ部との間には、サーモスタットが設けられている。このサーモスタットは、入口から流入する清水の温度が、設定値以上であればクーラ部へと導き、設定値未満であればタンク部へと導くものである。タンク部及びクーラ部は、それぞれ内部の清水を排出する出口が形成されており、清水クーラ22内でひとつの排出通路となった後に、清水クーラ22の清水クーラ22の下面に形成された出口へと繋がっている。この清水クーラ22の出口は、清水接続管41(
図3参照)を介して水ポンプ23の吸込口に接続されている。
【0034】
水ポンプ23は、清水タンク内の清水をエンジン本体内へと圧送するためのものであり、シリンダブロック2の右側面に設けられている。水ポンプ23の吐出口は、図示しない接続管を介してシリンダブロック2の右側面に接続され、シリンダブロック2内のウォータジャケットに連通されている。シリンダブロック2内のウォータジャケットは、さらにシリンダヘッド3の内部にあるウォータジャケットと連通している。シリンダヘッド3のウォータジャケットは、排気マニホールド12の冷却通路の入口と連通されている。
【0035】
排気マニホールド12の冷却通路72(
図4参照)は、排気通路の周りに形成され、冷却水が流入する入口が六つ、流出する出口が一つ形成されている。この六つの入口は、排気マニホールド12の後側面つまりシリンダヘッド3側に所定の間隔をあけて形成されている。排気マニホールド12の冷却通路72の出口は、排気マニホールド12の上面の右側に形成されている。冷却通路72の出口は、清水クーラ22の入口と、接続管43を介して接続されている。清水クーラ22の入口は、清水クーラ22の前面に形成され、清水クーラ22の内部にある清水タンクと連通している。
【0036】
つまり、清水は、清水クーラ22内の清水タンクから、清水接続管41を介して水ポンプ23によって汲み出されて、シリンダブロック2内部のウォータジャケット及びシリンダヘッド3内部のウォータジャケットへと圧送されて各ウォータジャケットに接する装置を冷却し、さらに、排気マニホールド12内の冷却通路72に流入して排気マニホールド12の外側を冷却したのち、再び清水タンクへと戻る。つまり、清水は、これら装置で構成された冷却系統を循環する。
【0037】
海水による冷却水系統は、主として、海水ポンプ24、インタークーラ21、潤滑油クーラ25、清水クーラ22によって構成されている。
【0038】
海水ポンプ24は、エンジン1外部からの海水を取り込むためのものであって、シリンダブロック2の左側に設けられる。海水ポンプ24の汲入口には、流入管44が接続されている。流入管44の流入側には、フランジ部が形成され、エンジン1外部の海水を誘導する誘導管が接続しやすいように形成されている。海水ポンプ24の吐出口は、接続管45を介してインタークーラ21の冷却通路21bの入口と接続されている。
【0039】
インタークーラ21は、過給機14の圧縮によって高温となった空気を冷却するためのものであって、吸気マニホールドが形成されたシリンダブロック2の前面に設けられる。インタークーラ21は、その長手方向を左右方向とし、連結されている潤滑油クーラ25と略同一直線上に設けられる。インタークーラ21の冷却通路は、入口がインタークーラ21の左側に、出口がインタークーラ21の右側に形成されている。冷却通路の出口は、接続管46を介して潤滑油クーラ25の冷却通路の入口と接続されている。
【0040】
潤滑油クーラ25は、潤滑油を冷却するためのものであり、シリンダブロック2の前面に、インタークーラ21と同一直線上に直列に配置されている。潤滑油クーラ25は、潤滑油が流れる潤滑油管とその周りに形成されている冷却通路とを有する。冷却通路の入口は、潤滑油クーラ25の左側に形成され、冷却通路の出口は、潤滑油クーラ25の右側に形成されている。潤滑油クーラ25の出口は、潤滑油クーラ25よりも上方にある清水クーラ22の前面に形成された入口と接続管47を介して接続されている。
【0041】
清水クーラ22は、前述のクーラ部内の清水を海水によって冷却するためのものである。清水クーラ22のクーラ部には、潤滑油クーラ25からの海水が通る管が配置され、その管に清水が接触することで冷却されている。清水クーラ22の出口は、清水クーラ22の前面に入口よりも上方に位置するように形成されている。清水クーラ22の出口は、排出管48と接続されている。この排出管48は、図示しないエンジン1外部の誘導管が接続しやすいように出口側にフランジ部が形成されている。
【0042】
つまり、冷却用の海水は、エンジン1の外部から流入管44を介して、海水ポンプ24によって汲み上げられ、接続管45を介してインタークーラ21の冷却通路へと流入し冷却通路に接触した空気を冷却し、さらに、接続管46を介して潤滑油クーラ25の冷却通路へと流入し冷却通路と接触した潤滑油を冷却する、そして、接続管47を介して清水クーラ22へと流入し清水タンク内の清水を冷却したのち、排出管48及び誘導管を介してエンジン1の外部へと排出される。
【0044】
潤滑油系統は、潤滑油をエンジン本体内へと供給して適宜の装置を潤滑させるためのものである。潤滑油系統は、主として、オイルパン4、潤滑油ポンプ9、潤滑油クーラ25内の潤滑油通路、潤滑油フィルタ32、潤滑油バイパスフィルタ33を備えている。
【0045】
オイルパン4は、潤滑油が貯溜されている潤滑油槽である。オイルパン4は、オイルパン4の右側に接続された接続管51を介して、潤滑油ポンプ9の吸込口に接続されている。
【0046】
潤滑油ポンプ9は、オイルパン4内の潤滑油を汲み上げるためのものであって、シリンダブロック2の前面の右側に、ケーシング31を介して取り付けられている。潤滑油ポンプ9の吐出口は、ケーシング31の左側に形成され、分岐管34に接続されている。
【0047】
分岐管34には、潤滑油の流入口が一つ、潤滑油の吐出口が二つ形成されている。吐出口の一方である第一吐出口34aは、潤滑油クーラ25の右下側にある潤滑油通路の入口に接続されている。潤滑油通路の出口は、潤滑油クーラ25の左下側に形成され、集合管35の上部にある入口と接続されている。
【0048】
集合管35は、潤滑油クーラ25により冷却された潤滑油と、分岐管34からの冷却されていない潤滑油を混合し、適切な温度の潤滑油とするものである。この集合管35の右側部には、入口が形成され、この入口は、分岐管34の吐出口の他方である第二吐出口34bが接続されている。さらに、集合管35の下端にある出口は、適切な温度となった潤滑油の出口であり、潤滑油フィルタ32の上部に接続されている。
【0049】
潤滑油フィルタ32は、潤滑油の不純物等を除去するためのものであり、シリンダブロック2の前面に設けられている。潤滑油フィルタ32の吐出口は、接続管52の入口側と接続されている。接続管52の吐出側は、二つに分岐されており、一方の吐出口がシリンダブロック2の前面に接続されている。他方の吐出口は、接続管53を介して、潤滑油フィルタ32の右方にある潤滑油バイパスフィルタ33と接続されている。潤滑油バイパスフィルタ33の吐出側は、オイルパン4に接続されている。
【0050】
つまり、潤滑油ポンプ9で汲み上げられたオイルパン4内の潤滑油は、分岐管34の下流側で二手に分かれている。そして、一方の潤滑油が、分岐管34の第一吐出口34aを通過して潤滑油クーラ25内を通過することで冷却され、集合管35へと流れ込む。他方の潤滑油が、分岐管34の第二吐出口34bを通過して冷却されることなく集合管35へと流れ込む。冷却された潤滑油と冷却されていない潤滑油が集合管35内で合流され、潤滑油は適度な温度とされる。適度な温度となった潤滑油は、潤滑油フィルタ32で不純物が濾過された後、接続管52で二手に分かれている。そして、一方の潤滑油は、シリンダブロック2内部へと流入してエンジン本体の適宜の装置を潤滑したのち、オイルパン4に戻る。また、他方の潤滑油は、潤滑油バイパスフィルタ33を介してオイルパン4へと戻る。
【0051】
次に、潤滑油ポンプ9の一部でかつギヤが内蔵されたケーシング31の構成、及びそのケーシング31の取付構造について
図1、及び
図4から
図9を用いて説明する。
【0052】
ケーシング31は、主として、ギヤを内蔵したギヤケーシング81と、潤滑油ポンプ9の一部であるポンプケーシング82を備え、左右分割可能に構成されている。ケーシング31は、シリンダブロック2の前面の右下に、シリンダブロック2の前面よりもケーシング31が外側へと突出するように設けられる。
【0053】
ギヤケーシング81は、潤滑油ポンプ9を作動させるギヤ(図示省略)を覆うことでギヤを保護するとともに、シリンダブロック2に固定することでギヤをシリンダブロック2の側面に設けるものである。また、ギヤケーシング81は、潤滑油ポンプ9へと潤滑油を供給するための通路を有する。ギヤケーシング81は、主たる構造として内蔵するギヤを覆うための本体部811を有する。本体部811は、上下、前、及び左右の側壁で形成され、それらの側壁によってギヤが内蔵可能な空間を形成している。本体部811は、側面視において、前側の下部が切りかかれた形状を呈している。
図7に示すように、本体部811の後側には、開口812が形成され、ギヤの出し入れが可能に形成されているとともに、エンジン本体からの駆動力をギヤに伝達可能としている。開口812の周囲には、外側へと突出する取付部813が形成されている。取付部813には、ギヤケーシング81をシリンダブロック2へと取付可能とする取付孔831・・・が形成されている。
【0054】
図6に示すように、本体部811の右側面の下部には吸込口814が形成され、本体部811の左側面の下部には、吐出口815が形成されている。この吸込口814と吐出口815は、潤滑油通路816で繋げられ、吸込口814から吐出口815へと潤滑油が通過可能とされている。本体部811の左側面の吐出口815の上方には、開口817が形成され、この開口817によって、ギヤケーシング81内のギヤとポンプケーシング82内の潤滑油ポンプ9とが接続できる。開口817と吐出口815の周囲には、本体部811の左側面よりも左側に突出した取付部832が形成されている。取付部832には、ポンプケーシング82を取付可能とする複数の取付穴835・・・が形成されている(
図8参照)。他方の吸込口814の周囲には、外側へと突出する取付部833が形成されている。取付部833は、接続管51と同じ位置にボルト穴が形成されている。吸込口814の上方には、本体部811を内部にギヤを固定する操作を行ったり、ギヤケーシング81をシリンダブロックに固定後に、ギヤケーシング81内のギヤを点検したりするための開口である操作窓818が形成されている。操作窓818の周囲には、閉塞板84を固定するための取付部834が本体部811の右側面から外側に突出するように形成されている。取付部834と板状の閉塞板84には、ボルト穴がそれぞれ形成され、そのボルト穴にボルト85・・・を螺挿することで、取付部834に閉塞板84が固定され、操作窓818が閉塞されている。
【0055】
ポンプケーシング82は、オイルパン4からの潤滑油を適宜の部材へと圧送するための潤滑油ポンプ9の保護部材であるとともに、ギヤケーシング81を介してシリンダブロック2に潤滑油ポンプ9全体を固定するためのものである。
図6、
図8及び
図9に示すように、本体部821は、ポンプケーシング82の主たる構造とされ、ポンプケーシング82に内蔵されているポンプギヤ仕組91が収容可能な空間を有する形状とされている。本体部821の右側の下部には、吸込口822が形成され、本体部821の左側の上部には、吐出口823が形成されている。この吸込口822と吐出口823とは、本体部821のポンプギヤ仕組91を内蔵するための空間と連通するように形成されている。本体部821の右側には、吸込口822の上方に開口824が形成され、開口824から本体部821に内蔵されたポンプギヤ仕組91の一部を突出させ、ギヤケーシング81内のギヤと接続できるように形成されている。開口824と吸込口822の周囲には、本体部821よりも外側へと突出する取付部825が形成されている。取付部825の開口824の周囲には、右側つまりギヤケーシング81側へと突出する突出部826が形成されている。突出部826の外周の形状は、ギヤケーシング81の開口817の形状に合わせて形成されている。取付部825には、ギヤケーシング81の取付穴835・・・と一致する位置に複数のボルト孔827・・・が形成されている。他方の吐出口823の周囲には、取付部828が形成され、分岐管34のフランジ部と同じ位置に取付穴829・829・829が形成されている。
【0056】
次に、ケーシング31をシリンダブロック2に取り付ける手順について説明する。先ず、シリンダブロック2には、ギヤが内蔵され閉塞板84がボルト85で取り付けられた状態のギヤケーシング81が固定されている。具体的には、ギヤケーシング81の取付部813にある取付孔831をシリンダブロック2の前面の所定の位置に形成された穴に合わせて、ボルト83・・・で締結する。そして、ポンプケーシング82がギヤケーシング81に取り付けられることで、潤滑油ポンプ9は、ギヤケーシング81に固定取り付けられる。具体的には、ギヤケーシング81の取付部832にある取付穴835・・・に、ポンプケーシング82の取付部825にあるボルト孔827・・・を合わせて、ボルト87・・・で締結する。この際、ポンプケーシング82の突出部826をギヤケーシング81の開口817に合わることで、ギヤケーシング81とポンプケーシング82の位置決めが容易に行われる。そして、ポンプケーシング82が、ギヤケーシング81を介してシリンダブロック2に固定された状態で、
図4に示すように、接続管51はギヤケーシング81の吸込口814(取付部833)に接続されボルト86・86・86で締結する。また、分岐管34はポンプケーシング82の吐出口823(取付部828)に接続されボルト88・88・88で締結する。
【0057】
以上のように、エンジン本体を構成するシリンダブロック2にギヤケーシング81を外付けし、その外付けしたギヤケーシング81に潤滑油ポンプ9を取り付ける構造としたことによって、例えば、出力アップ対応時における大容量への潤滑油ポンプへの交換、潤滑油ポンプ9が故障したときの修理を、潤滑油ポンプ9のみをギヤケーシング81から取り外すだけで行うことができるので、作業性の改善を図ることができる。さらには、メンテナンスコストを低減したエンジンを提供することができる。
【0058】
エンジン本体を構成するシリンダブロック2からギヤケーシング81を突出させたことによって、より潤滑油ポンプ9のみをギヤケーシング81から取り外すことが容易に行うことができる。加えて、ギヤケーシング81をシリンダブロック2から取り外すこともより容易に行うことができ、作業性の改善を図ることができる。
【0059】
また、前記ギヤケーシング81に潤滑油通路816を設けたことによって、部品を共用し、別途の通路を設ける必要がない。