特開 2024-80002 エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080002

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 77/00 20060101AFI20240606BHJP

   F01M 1/06 20060101ALI20240606BHJP

   F01M 11/12 20060101ALI20240606BHJP

   F01M 13/00 20060101ALI20240606BHJP

   F16C 3/14 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

F02B77/00 L

F01M1/06 D

F01M11/12 A

F01M13/00 L

F16C3/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022192801

(22)【出願日】2022-12-01

(71)【出願人】

【識別番号】000000125

【氏名又は名称】井関農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092794

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 正道

(72)【発明者】

【氏名】金野 晃大

(72)【発明者】

【氏名】森本 宏

(72)【発明者】

【氏名】服部 英範

(72)【発明者】

【氏名】坪田 健一

(72)【発明者】

【氏名】矢口 勝己

(72)【発明者】

【氏名】糸永 薫

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 幹大

【テーマコード（参考）】

3G015

3G313

3J033

【Ｆターム（参考）】

3G015BD10

3G015BD23

3G015BE02

3G015BL02

3G015CA01

3G015CA05

3G015DA02

3G015DA04

3G015EA25

3G015EA37

3G015FC11

3G313AB05

3G313BB14

3G313BC05

3G313BD01

3G313BD61

3G313FA01

3J033AA02

3J033AA04

3J033BA12

3J033BA13

3J033DA04

(57)【要約】

【課題】従来、バランサ（二次振動制振装置）を設けたエンジンがある。然しながら、エンジンのシリンダブロックの側部にバランサを設けていたので、コンパクトな構成ではなかった。そこで、二次振動制振装置の配置を改良してコンパクトなエンジンを提供する。
【解決手段】シリンダブロック１１下側にオイルパン３を設けたエンジンにおいて、シリンダブロック１１下側でオイルパン３内部にクランクシャフトから発生する振動を低減する二次振動制振装置１２を配置する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダブロック（１１）下側にオイルパン（３）を設けたエンジンにおいて、シリンダブロック（１１）下側でオイルパン（３）内部にクランクシャフト（１６）から発生する振動を低減する二次振動制振装置（１２）を配置したことを特徴とするエンジン。

【請求項2】

オイルポンプから加圧されたオイルが流れるシリンダブロック（１１）内のメインオイルギャラリ（１４）から二次振動制振装置（１２）にオイルを供給するバランサ用オイルギャラリ（１５）をシリンダブロック（１１）内に設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

二次振動制振装置（１２）の中心を気筒（１３ｃ）の下側に配置し、クランクシャフト（１６）のクランクピン（１７）とジャーナル（１６ａ）の間に二次振動制振装置（１２）を駆動するギヤ（１８ａ，１８ｂ）を配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。

【請求項4】

二次振動制振装置（１２）とオイルパン（３）壁面の間にオイルレベルゲージが通るレベルゲージガイド（１９）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。

【請求項5】

シリンダブロック（１１）内からブローバイガスを取り出して処理するブローバイフィルター（２０）をＤＰＦ（２１）の近くに配置したことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載のエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トラクタやコンバインや運搬車両や土木作業機等の走行車両に搭載するエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、バランサ（二次振動制振装置）を設けたエンジンがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４８２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

然しながら、エンジンのシリンダブロックの側部にバランサを設けていたので、コンパクトな構成ではなかった。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二次振動制振装置の配置を改良してコンパクトなエンジンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１記載の発明は、シリンダブロック１１下側にオイルパン３を設けたエンジンにおいて、シリンダブロック１１下側でオイルパン３内部にクランクシャフト１６から発生する振動を低減する二次振動制振装置１２を配置したエンジンである。

【0007】

請求項１記載の発明によれば、シリンダブロック１１下側でオイルパン３内部にクランクシャフト１６から発生する振動を低減する二次振動制振装置１２を配置したので、コンパクトなエンジンを提供することができる。

【0008】

請求項２記載の発明は、オイルポンプから加圧されたオイルが流れるシリンダブロック１１内のメインオイルギャラリ１４から二次振動制振装置１２にオイルを供給するバランサ用オイルギャラリ１５をシリンダブロック１１内に設けた請求項１に記載のエンジンである。

【0009】

請求項２記載の発明によれば、オイルポンプから加圧されたオイルが流れるシリンダブロック１１内のメインオイルギャラリ１４から二次振動制振装置１２にオイルを供給するバランサ用オイルギャラリ１５をシリンダブロック１１内に設けたので、簡潔な構成で二次振動制振装置１２にオイルを供給することができる。

【0010】

請求項３記載の発明は、二次振動制振装置１２の中心を気筒１３ｃの下側に配置し、クランクシャフト１６のクランクピン１７とジャーナル１６ａの間に二次振動制振装置１２を駆動するギヤ１８ａ，１８ｂを配置した請求項１に記載のエンジンである。

【0011】

請求項３記載の発明によれば、二次振動制振装置１２の中心を気筒１３ｃの下側に配置し、クランクシャフト１６のクランクピン１７とジャーナル１６ａの間に二次振動制振装置１２を駆動するギヤ１８ａ，１８ｂを配置したので、二次振動制振装置１２をシリンダブロック１１下側にコンパクトに配置できる。

【0012】

また、二次振動制振装置１２をオイルパン３内部に配置した構成であるが、二次振動制振装置１２をシリンダブロック１１下側にコンパクトに配置できるので、潤滑油量を確保することができる。

【0013】

請求項４記載の発明は、二次振動制振装置１２とオイルパン３壁面の間にオイルレベルゲージが通るレベルゲージガイド１９を設けた請求項１に記載のエンジンである。

【0014】

請求項４記載の発明によれば、二次振動制振装置１２とオイルパン３壁面の間にオイルレベルゲージが通るレベルゲージガイド１９を設けたので、二次振動制振装置１２とオイルレベルゲージが干渉せず、オイルレベルゲージの配置の自由度が増す。

【0015】

請求項５記載の発明は、シリンダブロック１１内からブローバイガスを取り出して処理するブローバイフィルター２０をＤＰＦ２１の近くに配置した請求項１～請求項４の何れか１項に記載のエンジンである。

【0016】

請求項５記載の発明によれば、シリンダブロック１１内からブローバイガスを取り出して処理するブローバイフィルター２０をＤＰＦ２１の近くに配置したので、外気が低温時にＤＰＦ２１からの被熱にてブローバイフィルター２０内の結露の発生を抑制し、また凍結した結露水の解凍を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態にかかるエンジンの斜視図である。

【図2】同エンジンの要部の側断面図である。

【図3】同要部の概略側断面図である。

【図4】同要部の作用説明用の側面図である。

【図5】同要部の背断面図である。

【図6】同要部の斜視図である。

【図7】本発明の他の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図8】本発明の他の実施形態を示す作用説明用のＤＰＦの拡大平面図である。

【図9】本発明の他の実施形態を示す要部の側断面図である。

【図10】本発明の他の実施形態を示す要部の正断面図である。

【図11】本発明の他の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図12】ＤＰＦの支持構成を示す斜視図である。

【図13】ＤＰＦの支持構成を示す斜視図である。

【図14】エンジンフードの支持構成を示す斜視図である。

【図15】ＳＣＲ尿素噴霧ノズルとエア噴射ノズルの作用説明図である。

【図16】エンジン始動フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照して本願のエンジンの実施形態である作業車両に搭載される４気筒ディーゼルエンジン１（以下、エンジン１という）を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0019】

図１に示すように、エンジン１は多気筒形態で、エンジンボデー２の上部にはシリンダヘッド１１ａやシリンダヘッドカバー１１ｄを装備し、下部にはオイルパン３を装備し、前部にはギヤケース４及びラジエータファン５を装備し、後部にはフライホイル６を装備する。

【0020】

ラジエータファン５は、クランクシャフト１６一端側のファン駆動軸７に装着された駆動プーリ８ａとゼネレータ１０を駆動するカウンタプーリ８ｂとラジエータファン５の回転軸５ａに装着された従動プーリ８ｃに巻回されたファンベルト８ｄよりなるベルト伝動機構８にて駆動される。

【0021】

図２及び図３に示すように、シリンダブロック１１下側でオイルパン３内部にクランクシャフト１６から発生する振動を低減する二次振動制振装置１２を配置している。

【0022】

二次振動制振装置１２は、その中心がシリンダブロック１１内に一列に配置した第１気筒（第１ピストン）１３ａ，第２気筒（第２ピストン）１３ｂ，第３気筒（第３ピストン）１３ｃ，第４気筒（第４ピストン）１３ｄのうちの第３気筒（第３ピストン）１３ｃの下側に配置している。

【0023】

従って、二次振動制振装置１２をコンパクトにシリンダブロック１１下側に配置できる。

【0024】

また、二次振動制振装置１２をオイルパン３内部に配置した構成であるが、二次振動制振装置１２がコンパクトになった結果、潤滑油量を確保することができる。

【0025】

なお、二次振動制振装置１２の制振効果は、エンジン起振力の約５０％にしている。

【0026】

オイルポンプから加圧されたオイルが流れるシリンダブロック１１内のメインオイルギャラリ１４からシリンダブロック１１内にバランサ用オイルギャラリ１５を設け、二次振動制振装置１２にオイルを供給する。

【0027】

従って、簡潔な構成で二次振動制振装置１２にオイルを供給できる。

【0028】

図４に示すように、クランクシャフト１６の第４気筒１３ｄのクランクピン１７と第４気筒１３ｄ外側のジャーナル１６ａの間に二次振動制振装置１２を駆動するクランクシャフト１６に固定の駆動ギヤ１８ａと二次振動制振装置１２の従動ギヤ１８ｂを配置している。

【0029】

図５に示すように、二次振動制振装置１２とオイルパン３壁面の間にオイルレベルゲージが通るようにレベルゲージガイド１９を設ける。

【0030】

従って、二次振動制振装置１２とオイルレベルゲージが干渉しないので、オイルレベルゲージの配置の自由度が増す。

【0031】

図６に示すように、シリンダブロック１１内部からパイプ２０ａにてブローバイガスを取り出し、ブローバイガス中のオイルを分離し、分離したオイルをシリンダブロック１１内にパイプ２０ｂにて戻し、ガスは吸気に戻す機能を有するブローバイフィルター（ＣＣＶ）２０を装備する。

【0032】

ブローバイフィルター２０は、排気系部品で高温になる部位（排気マニホールド、ターボチャージャ、マフラー、ＤＰＦ２１、テールパイプなど）の近くに配置し、結露の発生を抑制し、また凍結した結露水の解凍を促進する。

【0033】

そして、ブローバイフィルター２０は、ラジエータファン５の風が直接当たらないようにブローバイフィルター２０の風上側に防風板２２が設けられている。

【0034】

厳寒時においてエンジン始動直後はサーモスタットの作用により、ラジエータに冷却水が循環しない。そのためラジエータを通過したラジエータファン５の冷却風によってブローバイフィルター２０がより一層冷やされてブローバイフィルター２０内部の結露水が凍結するような事態を抑制できる。

【0035】

図７に示すように、ＤＰＦ２１やマフラーなどの排ガス処理装置によって熱せられたラジエータファン５の冷却風がブローバイフィルター２０周辺に回り込むように導風板２３を設ける。

【0036】

厳寒時においてエンジン始動直後はサーモスタットの作用により、ラジエータに冷却水が循環しないためラジエータを通過した冷却風は低温であるが、ＤＰＦ２１やマフラーは排気熱により比較的早期に昇温するので、ＤＰＦ２１やマフラーに当たったラジエータファン５の冷却風をブローバイフィルター２０周辺に滞留させることで、ブローバイフィルター２０内部に溜った結露水の凍結抑制、または凍結した結露水の解凍促進に作用させることができる。

【0037】

また、ブローバイフィルター２０をシリンダブロック１１側面に配置して設けても良い。

【0038】

従って、ブローバイフィルター２０をシリンダブロック１１側面に配置したので、ラジエータファン５の風に影響されることが無くなり、低温時には冷却水（ＬＬＣ）からの被熱にて凍結の可能性が低下する。

【0039】

なお、冷却水にて満たされた部屋内にオイルクーラとブローバイフィルター２０を設ける。

【0040】

また、ブローバイフィルター２０をエンジン１上部に配置しても良い。

【0041】

ブローバイフィルター２０をエンジン１上部に配置することで、エンジンオイルの戻りを簡素化し、凍結を防止できる。

【0042】

また、ブローバイフィルター２０はＤＰＦ２１後方に配置しても良い。

【0043】

ブローバイフィルター２０をＤＰＦ２１後方に配置することで、ラジエータファン５の風に影響されることが無くなり、低温時にはＤＰＦ２１からの被熱にて凍結の可能性が低下する。

【0044】

なお、ブローバイフィルター２０は、ＤＰＦ２１のフランジに固定する。

【0045】

図８に示すように、ＤＰＦ２１の排気出口パイプ（排気管）２１ａの中間部を２重管２１ｂとし、シリンダブロック１１内部からブローバイガスを取り出してブローバイフィルター２０に導入するパイプ２０ａの途中が該２重管２１ｂを経由する構成とする。

【0046】

従って、厳寒時においてエンジン始動直後はサーモスタットの作用により、ラジエータに冷却水が循環しないためラジエータを通過した冷却風は低温である。そのためエンジンルーム内はエンジン１が暖気されるまで間、低温の冷却風が流れるためブローバイフィルター２０も冷やされ、ブローバイフィルター２０内部の凍結が起こりやすい。一方排ガス自体はエンジン１が暖気されていなくても高温状態になるため排気管２１ａでブローバイガスを加熱することでブローバイガス中の水蒸気が結露することを抑制し、かつ保管中にブローバイフィルター２０内部で凍結した結露水の解凍を促進することができる。

【0047】

ブローバイフィルター２０の他の実施形態として、図９～図１１に示すように、ユニットタイプのブローバイフィルター２０は、凍結防止をはかる為、シリンダヘッドカバー１１ｄにその下部がシリンダヘッドカバー１１ｄ内に嵌まり込んだ状態で取り付けられている。シリンダブロック１１からブローバイフィルター２０へのパイプ２０ａが不要となり、更に、分離オイルをシリンダヘッドカバー１１ｄ内に戻すことによりパイプ２０ｂが不要となる。

【0048】

即ち、シリンダヘッドカバー１１ｄ内のブローバイフィルター２０下部に直接飛沫油がかからないように飛沫油カバー１１ｅを設け、該飛沫油カバー１１ｅ下端部に開口１１ｆを設けてブローバイフィルター２０へのブローバイガスの導入及び分離オイルをシリンダヘッドカバー１１ｄ内に戻す経路１１ｇとする。

【0049】

なお、開口１１ｆには、メッシュ１１ｈ（ステンレス製の細線をメリヤス編みしたもの）を設ける。

【0050】

また、極寒冷状態で運転するエンジン１において、ブローバイフィルター２０経路内で凍結により管路が閉塞することがある。管路閉塞によりエンジン１内圧が上昇し、シール類が圧力で外れたり、最悪の場合、エンジンオイルの逆流によりオーバーラン発生の危険が伴う。そこで、シリンダヘッドカバー１１ｄの給油口のキャップをリリーフバルブ兼用の物とし、凍結によりエンジン内圧が上昇した場合、リリーフバルブで圧力を逃がし、内圧上昇を防ぐ。

【0051】

従って、断熱材と合わせて、リリーフバルブ設置で安全性を高めることができ、既存のシリンダヘッドカバー１１ｄをそのまま利用できる。

【0052】

また、シリンダブロック１１の給油口のキャップをリリーフバルブ兼用の物とし、凍結によりエンジン１内圧が上昇した場合、リリーフバルブで圧力を逃がし、内圧上昇を防ぐ構成としても良い。

【0053】

従って、断熱材と合わせて、リリーフバルブ設置で安全性を高めることができ、既存のシリンダブロック１１の給油口をそのまま利用できる。

【0054】

また、エンジン１に内圧センサーを取り付け、内圧上昇時には警告表示し、エンジン１の回転をアイドル回転に抑え、内圧上昇を防いでも良い。

【0055】

図１２及び図１３に示すように、ＤＰＦ２１を支えるベースブラケット３０は、シリンダヘッド１１ａの排気マニホールド取付け面１１ｂとシリンダヘッド１１ａの上面１１ｃの２面に固定されている。

【0056】

即ち、ベースブラケット３０は、インジェクタ、シリンダヘッドカバー１１ｄを跨ぐ形状で、一端側がシリンダヘッド１１ａの上面１１ｃとパイプ状のスペーサ３１を介しロングボルト３２で固定されている。

【0057】

そして、シリンダヘッド１１ａの排気マニホールド取付け面１１ｂには、排気ポート間でシリンダヘッド１１ａの上面１１ｃに近い位置で排気マニホールドやターボチャージャと組立工具が干渉しない位置にネジ加工がされており、ベースブラケット３０の他端側が直接シリンダヘッド１１ａの排気マニホールド取付け面１１ｂに固定されている。

【0058】

従って、ＤＰＦ２１を固定するベースブラケット３０がエンジン１の外寸を超えることなく、かつインジェクタ、ワイヤハーネスに対する遮熱板として機能する。

【0059】

そして、シリンダヘッド１１ａ後面に取り付けられた支持ブラケット３３とベースブラケット３０をボルト３４で連結している。

【0060】

従って、コンパクトかつ簡易な構成でＤＰＦ２１の支持剛性を向上させることができる。

【0061】

そして、支持ブラケット３３の上端部にエンジン１を吊り上げるための穴３５を設けている。

【0062】

従って、コンパクトかつ簡易な構成でＤＰＦ２１の支持とエンジン１を吊り上げる機能を提供することができる。

【0063】

図１４に示すように、支持ブラケット３３の上端部にフードブラケット３６を連結し、エンジンフード３７の回動支点としている。

【0064】

従って、コンパクトかつ簡易な構成でＤＰＦ２１の支持とエンジンフード３７の支持機能を提供することができる。

【0065】

図１５に示すように、ＳＣＲ尿素噴霧ノズル４０の対面にエアを噴出するエア噴射ノズル４１を設け、尿素無噴霧時にＳＣＲ尿素噴霧ノズル４０の先端にエアを吹き付けることでＳＣＲ尿素噴霧ノズル４０先端に形成されやすい尿素の結晶を吹き飛ばし、ＳＣＲ尿素噴霧ノズル４０の詰り及び異常噴霧を低減することができる。

【0066】

図１６のフロー図に基づいて、渦流室式ディーゼルエンジン１の始動制御について説明する。

【0067】

セルモータでエンジン１を始動する際に、一定時間（数秒）燃料をストップする。なお、一定時間（数秒）燃料を供給し、一旦供給を停止した後、供給を再開しても良い。この時点で初爆はない（エンジン１は始動しない）。

【0068】

一定時間中にスターターの作動によりシリンダ内部が暖められる。

【0069】

シリンダ内部が暖められたところで燃料噴射を開始する。

【0070】

なお、燃料噴射を停止する手段にはエンジン燃料供給を遮断するストップソレノイドを用いる。
従って、エンジン始動性の改善及びエンジン始動直後白煙・臭気抑制が図れる。

【0071】

＜その他の実施形態＞

【0072】

（１）３気筒エンジン１に排ガス後処理装置（ＤＰＦ）２１を搭載する場合、エンジンクランク軸と排ガス後処理装置（ＤＰＦ）２１長手方向を直交配置とし、且つ、排ガス後処理装置（ＤＰＦ）２１中心軸が中央の第２気筒の真上になるように配置する。

【0073】

振動が少ない場所に排ガス後処理装置（ＤＰＦ）２１を配置することにより、振動による排ガス後処理装置（ＤＰＦ）２１の破損・劣化を防ぐことができる。

【符号の説明】

【0074】

３ オイルパン
１１ シリンダブロック
１２ 二次振動制振装置
１３ｃ 気筒（第３気筒）
１４ メインオイルギャラリ
１５ バランサ用オイルギャラリ
１６ クランクシャフト
１６ａ ジャーナル
１７ クランクピン
１８ａ ギヤ（駆動ギヤ）
１８ｂ ギヤ（従動ギヤ）
１９ レベルゲージガイド
２０ ブローバイフィルター
２１ ＤＰＦ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】