JP5687990B2

JP5687990B2 - 排気処理装置付きエンジン

Info

Publication number: JP5687990B2
Application number: JP2011216726A
Authority: JP
Inventors: 杉本　智; 智杉本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: JP2013076367A

Description

本発明は、排気処理装置付きエンジンに関し、詳しくは、エンジン本体への排気処理装置の取り付け位置の変更に容易に対応することができる排気処理装置付きエンジンに関する。

従来、排気処理装置付きエンジンとして、排気処理装置に複数の排気温度センサを設けたものがある。 (例えば、特許文献１参照)。
この種のエンジンによれば、排気処理装置がエンジン本体と一体化され、エンジン搭載機械への排気処理装置の設置が容易になるという利点がある。
この従来技術では、排気処理装置に複数の排気温度センサを設け、この複数の排気温度センサにそれぞれ電線を接続し、この電線の途中に中継コネクタを配置するとともに、排気処理装置に排気差圧センサを接続する場合がある。
このような場合には、通常、中継コネクタと排気差圧センサとは個別のブラケットでエンジン本体に取り付けられるため、問題がある。

特開２０１０−７１１７５号公報(図１５参照)

《問題》エンジン本体に対する排気処理装置の取り付け位置の変更に対応しにくい。
通常、中継コネクタと排気差圧センサとは個別のブラケットでエンジン本体に取り付けられるため、エンジン本体に対する排気処理装置の取り付け位置が変更されると、中継コネクタと差圧センサとはそれぞれ変更された排気処理装置の近くに個別に取り付け直す必要があり、排気処理装置の取り付け位置の変更に対応しにくい。

本発明の課題は、エンジン本体への排気処理装置の取り付け位置の変更に容易に対応することができる排気処理装置付きエンジンを提供することにある。

請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図４に例示するように、エンジン本体(１８)にＤＰＦ(３０)を収容した排気処理装置(１０)を取り付けた排気処理装置付きエンジンにおいて、
図４に例示するように、排気処理装置(１０)に複数の排気温度センサ(１２〜１４)を設け、この複数の排気温度センサ(１２〜１４)にそれぞれ電線(１２ａ〜１４ａ)を接続し、
図８に例示するように、この電線(１２ａ〜１４ａ)の途中に中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)を配置するとともに、排気処理装置(１０)に排気差圧センサ(１１)を接続するに当たり、この中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)と排気差圧センサ(１１)とを単一のブラケット(３１)に一括して取り付け、このブラケット(３１)をエンジン本体(１８)に取り付け、
ブラケット(３１)にコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)と遮熱壁(３２)とを設け、この遮熱壁(３２)の内向き面(３３)をコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)に臨ませ、遮熱壁(３２)の外向き面(３４)を排気マニホルド(３５)の上方空間(３６)に沿わせた、ことを特徴とする排気処理装置付きエンジン。

(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》エンジン本体への排気処理装置の取り付け位置の変更に容易に対応することができる。
図８に例示するように、中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)と排気差圧センサ(１１)とを単一のブラケット(３１)に一括して取り付け、このブラケット(３１)をエンジン本体(１８)に取り付けたので、エンジン本体(１８)に対する排気処理装置(１０)の取り付け位置が変更されても、排気処理装置(１０)の近くにブラケット(３１)の取り付け位置を変更すれば、中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)と排気差圧センサ(１１)もブラケット(３１)と共に排気処理装置(１０)の近くに配置され、エンジン本体(１８)への排気処理装置(１０)の取り付け位置の変更に容易に対応することができる。

《効果》中継コネクタを排気マニホルドの上方空間に浮上する熱気から保護することができる。
図８に例示するように、ブラケット(３１)にコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)と遮熱壁(３２)とを設け、この遮熱壁(３２)の内向き面(３３)をコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)に臨ませ、遮熱壁(３２)の外向き面(３４)を排気マニホルド(３５)の上方空間(３６)に沿わせたので、排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気が、遮熱壁(３２)で遮られ、中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)を排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気から保護することができる。

(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》排気温度センサの電線を排気マニホルドの上方に浮上する熱気から保護することができる。
図８に例示するように、遮熱壁(３２)の内向き面(３３)にクランプ(３７・３７)を介して排気温度センサ(１２〜１４)の電線(１２ａ〜１４ａ)を束ねて支持したので、排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気が、遮熱壁(３２)で遮られ、排気温度センサ(１２〜１４)の電線(１２ａ〜１４ａ)を排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気から保護することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの後方からの斜視図である。図１のエンジンの前方からの斜視図である。図１のエンジンの左側面図である。図１のエンジンの平面図である。図１のエンジンの右側面図である。図１のエンジンの正面図である。図１のエンジンで用いる電線の配索の模式図である。図１のエンジンで用いるブラケットの部品取付状態の斜視図である。図１のエンジンで用いる電線支持板とその周辺部品の斜視図である。図９のＸ−Ｘ線断面図である。

図１〜図１０は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図であり、この実施形態では、コモンレール式の水冷立形４気筒ディーゼルエンジンについて説明する。

このエンジンの構成は、次の通りである。
図５に示すように、シリンダブロック(５５)の上部にシリンダヘッド(６)を組み付け、シリンダヘッド(６)の上部にシリンダヘッドカバー(７)を組み付け、シリンダブロック(５５)の前部にギヤケース(９)を組み付け、このギヤケース(９)の前部にエンジン冷却ファン(５６)を配置し、シリンダブロック(５５)の後部にフライホイールハウジング(５７)を組み付け、シリンダブロック(５５)の下部にオイルパン(５８)を組み付けている。
図１〜図５に示すように、フライホイールハウジング(５７)の上部にはステー(５９)を介して排気処理装置(１０)を組み付けている。
図３に示すように、シリンダヘッド(６)の横一側面には吸気マニホルド(８)を組み付け、図５に示すように、シリンダヘッド(６)の横他側面には排気マニホルド(３５)を組み付けている。

図７に示すように、複数の燃料インジェクタの噴射アクチュエータ(１〜４)にそれぞれ電線(１ａ〜４ａ)を接続し、各電線(１ａ〜４ａ)を介して制御手段(５)から各噴射アクチュエータ(１〜４)に電気信号を送信し、この電気信号で各噴射アクチュエータ(１〜４)の作動を制御して、各燃料インジェクタから各気筒に燃料を噴射するようにしている。

図７に示すように、噴射アクチュエータ(１〜４)の各電線(１ａ〜４ａ)をセンサ(１１〜１４，２１〜２４，２８，２９)の電線(１１ａ〜１４ａ，２１ａ〜２４ａ，２８ａ，２９ａ)とは別に束ね、束ねた噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)からセンサ(１１〜１４，２１〜２４，２８，２９)の電線(１１ａ〜１４ａ，２１ａ〜２４ａ，２８ａ，２９ａ)を分離させている。

これにより、複数の噴射アクチュエータ(１〜４)の各電線(１ａ〜４ａ)で送信される高電圧の電気信号で、センサ(１１〜１４，２１〜２４，２８，２９)の電線(１１ａ〜１４ａ，２１ａ〜２４ａ，２８ａ，２９ａ)で送信される低電圧の電気信号が乱される不具合が起こりにくく、センサ(１１〜１４，２１〜２４，２８，２９)の誤検出を抑制することができる。

図１、図２に示すように、シリンダヘッド(６)の上部にシリンダヘッドカバー(７)を組み付け、複数の噴射アクチュエータ(１〜４)を、シリンダヘッドカバー(７)の吸気側横側方で前後方向に並べ、各噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)を、シリンダヘッドカバー(７)上でそれぞれ前側の噴射アクチュエータ(１〜３)の電線(１ａ〜３ａ)と順に束ねながら、エンジン前部まで導出し、この束ねた電線(１ａ〜４ａ)をエンジン前部で吸気側に横向きに折り曲げ、その後に吸気側で後ろ向きに折り曲げ、図３に示すように、その後に吸気側で下向きに折り曲げて、吸気マニホルド(８)の横側を通過させている。

これにより、各噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)がシリンダヘッドカバー(７)上と吸気側で配索され、エンジンの熱を受けにくく、各噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)の熱損傷を防止することができる。

図１〜図５に示すように、排気処理装置(１０)をエンジン本体(１８)に取り付け、排気処理装置(１０)に複数の排気センサ(１１〜１４)を設け、図７に示すように、複数の排気センサ(１１〜１４)の各電線(１１ａ〜１４ａ)を束ねて排気センサ用コネクタ(１５)に接続し、複数の噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)を束ねて噴射アクチュエータ用コネクタ(１７)に接続し、エンジン本体用のセンサ(２１〜２４，２８，２９)やアクチュエータ(２５〜２７)の電線(２１ａ〜２９ａ)を束ねてエンジン本体用コネクタ(１６)に接続し、排気センサ用コネクタ(１５)を噴射アクチュエータ用コネクタ(１７)やエンジン本体用コネクタ(１６)から分離させている。

これにより、エンジン本体(１８)への排気処理装置(１０)の取り付け位置が変更され、排気センサ(１１〜１４)の電線(１１ａ〜１４ａ)を異なる長さのものに交換せざるを得ない場合、排気センサ用コネクタ(１５)の交換は必要となるものの、噴射アクチュエータ用コネクタ(１７)やエンジン本体用用コネクタ(１６)は交換を必要とせず、エンジン本体(１８)への排気処理装置(１０)の取り付け位置の変更に容易に対応することができる。
なお、図３に示すように、これらのコネクタ(１５〜１７)は、シリンダブロック(５５)の吸気側の壁面にブラケット(１９)を介して取り付け、上下に並べ、上から排気センサ用コネクタ(１５)、エンジン本体用コネクタ(１６)、噴射アクチュエータ用コネクタ(１７)としている。

図１〜図４に示すように、噴射アクチュエータ(１〜４)は第１気筒〜第４気筒のものである。噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)は、最後尾の第４気筒の噴射アクチュエータ(４)の電線(４ａ)にその前の第３気筒の噴射アクチュエータ(３)の電線(３ａ)が束ねられ、これらにその前の第２気筒の噴射アクチュエータ(２)の電線(２ａ)が束ねられ、これらに最前部の第１気筒の噴射アクチュエータ(１)の電線(１ａ)が束ねられる。これらは噴射アクチュエータ用コネクタ(１７)に接続される。図７に示すように、この噴射アクチュエータ用コネクタ(１７)は制御手段(５)側のコネクタと連結される。制御手段(５)はエンジンＥＣＵである。ＥＣＵは電子制御ユニットの略称である。

図４に示すように、排気処理装置(１０)内では、上流側にＤＯＣ(６１)が収容され、下流側にＤＰＦ(３０)が配置されている。
ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称である。
ＤＰＦはディーゼルバティキュレートフィルタの略称であり、排気中のＰＭを捕捉するものである。ＰＭは粒子状物質の略称である。
排気センサ(１１〜１４)は、ＤＰＦ入口とＤＰＦ出口の排気の差圧を検出する排気差圧センサ(１１)、ＤＯＣ入口の排気温度センサ(１２)、ＤＰＦ入口の排気温度センサ(１３)、ＤＰＦ出口の排気温度センサ(１４)であり、これら排気センサ(１１〜１４)の電線(１１ａ〜１４ａ)は束ねられ、図３、図７に示すように、排気センサ用コネクタ(１５)に接続される。この排気センサ用コネクタ(１５)は制御手段(５)側のコネクタと連結される。
図４に示すように、排気センサ(１１〜１４)の電線(１１ａ〜１４ａ)は排気側からヘッドカバー(７)上を吸気側に横断し、吸気側で束ねられ、図３に示すように下向きに折り曲げられ、吸気マニホルド(８)の横側方を通過している。

図７に示すように、エンジン本体用のセンサ(２１〜２４，２８，２９)は、過給圧センサ(２１)、カム角センサ(２２)、クランク角センサ(２３)、レール圧センサ(２４)、水温センサ(２８)、油圧スイッチ(２９)である。過給圧センサ(２１)は過給機(６２)から過給パイプ(４８)を介して吸気スロットルに供給された過給圧を検出する。カム角センサ(２２)はエンジン回転数の半分の回転数で回転するカム軸の角度を検出し、各気筒の上死点が圧縮上死点であるか排気上死点であるか等、各気筒の燃焼行程を判別する。クランク角センサ(２３)はクランク角とエンジン回転数を検出する。レール圧センサ(２４)はコモンレール(６３)のレール圧を検出する。水温センサ(２８)はエンジン冷却水の温度を検出する。油圧スイッチ(２９)は、オイルギャラリの油圧を検出し、油圧が所定値よりも低い場合にはエンジンを停止させる。

エンジン本体用のアクチュエータ(２５〜２７)は、スロットルアクチュエータ(２５)、ＥＧＲバルブアクチュエータ(２６)、調量アクチュエータ(２７)である。スロットルアクチュエータ(２５)はスロットル弁の開度を調節する。ＥＧＲバルブアクチュエータ(２６)はＥＧＲバルブの開度を調節する。調量アクチュエータ(２７)は燃料サプライポンプ(６４)からコモンレール(６３)への燃料供給量を調量する。

エンジン本体用のセンサ(２１〜２４，２８，２９)とアクチュエータ(２５〜２７)の電線(２１ａ〜２９ａ)は束ねてエンジン本体用コネクタ(１６)に接続される。このエンジン本体用コネクタ(１６)は、制御手段(５)側のコネクタと連結される。
図３に示すように、エンジン本体用のセンサ(２１〜２４，２８，２９)とアクチュエータ(２５〜２７)の電線(２１ａ〜２９ａ)は吸気側で束ねられ、吸気マニホルド(８)の横側を通過する。

図４に示すように、このエンジンは、エンジン本体(１８)にＤＰＦ(３０)を収容した排気処理装置(１０)を取り付けた排気処理装置付きエンジンである。
前記の通り、排気処理装置(１０)に複数の排気温度センサ(１２〜１４)を設け、この複数の排気温度センサ(１２〜１４)にそれぞれ電線(１２ａ〜１４ａ)を接続している。
図８に示すように、この電線(１２ａ〜１４ａ)の途中に中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)を配置するとともに、排気処理装置(１０)に排気差圧センサ(１１)を接続するに当たり、この中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)と排気差圧センサ(１１)とを単一のブラケット(３１)に一括して取り付け、このブラケット(３１)をエンジン本体(１８)に取り付けている。
ブラケット(３１)はシリンダヘッドカバー(７)の後部の排気側に取り付けている。

これにより、エンジン本体(１８)に対する排気処理装置(１０)の取り付け位置が変更されても、排気処理装置(１０)の近くにブラケット(３１)の取り付け位置を変更すれば、中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)と排気差圧センサ(１１)もブラケット(３１)と共に排気処理装置(１０)の近くに配置され、エンジン本体(１８)への排気処理装置(１０)の取り付け位置の変更に容易に対応することができる。

図８に示すように、ブラケット(３１)にコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)と遮熱壁(３２)とを設け、この遮熱壁(３２)の内向き面(３３)をコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)に臨ませ、遮熱壁(３２)の外向き面(３４)を排気マニホルド(３５)の上方空間(３６)に沿わせた。
これにより、排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気が、遮熱壁(３２)で遮られ、中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)を排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気から保護することができる。

図８に示すように、遮熱壁(３２)の内向き面(３３)にクランプ(３７・３７)を介して排気温度センサ(１２〜１４)の電線(１２ａ〜１４ａ)を束ねて支持している。
これにより、排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気が、遮熱壁(３２)で遮られ、排気温度センサ(１２〜１４)の電線(１２ａ〜１４ａ)を排気マニホルド(３５)からその上方空間(３６)に浮上する熱気から保護することができる。

図１０に示すように、シリンダヘッド(６)の天井部(４０)に弁取付座(４１)と弁座(４２)とを設け、弁取付座(４１)と弁座(４２)とは同心の円環状に形成し、弁座(４２)の中心部に弁口(４３)を設け、弁取付座(４１)にダイヤフラム式のブリーザ弁(４４)の周縁部を取り付け、弁座(４２)にブリーザ弁(４４)の中央部の弁面(４５)を着座させ、弁口(４３)にブリーザ出口通路(４６)を連通させ、ブリーザ弁(４４)を上方から弁ケース(４７)で覆っている。

図１０に示すように、燃料インジェクタの噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)を弁ケース(４７)の上と過給パイプ(４８)の下を通過させるに当たり、図９、図１０に示すように、シリンダヘッド(６)の天井壁(４９)に電線支持板(５０)を取り付け、この電線支持板(５０)にクランプ取付座(５１)を設け、このクランプ取付座(５１)に噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)を支持するクランプ(５２)を取り付けるとともに、この電線支持板(５０)に弁取付座(４１)と弁座(４２)と弁口(４３)とを設け、電線支持板(５０)の下面に溝(５３)を凹設し、この溝(５３)の下開口面をシリンダヘッド(６)の天井壁(４９)で塞いで、断面方形状のブリーザ出口通路(４６)を形成している。

図１０に示すように、電線支持板(５０)の下面に溝(５３)を凹設し、この溝(５３)の下開口面をシリンダヘッド(６)の天井壁(４９)で塞いで、断面方形状のブリーザ出口通路(４６)を形成したので、丸パイプに比べ、短い高さ寸法でもブリーザ出口通路(４６)の大きな通路断面積を確保することができ、弁取付座(４１)の高さ、ひいては弁ケース(４７)の高さを低くすることができる。
このため、過給機付きコモンレール式エンジンに適用し、燃料インジェクタの噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)を弁ケース(４７)の上と過給パイプ(４８)の下を通過させる場合でも、電線(１ａ〜４ａ)が弁ケース(４７)の上方を通過する位置を低くすることができ、電線(１ａ〜４ａ)を弁ケース(４７)と接近した過給パイプ(４８)の下方を通過させるのに、電線(１ａ〜４ａ)を下方に急角度で折り曲げる必要もなくなり、噴射アクチュエータ(１〜４)の電線(１ａ〜４ａ)の配索がブリーザ弁(４４)の弁ケース(４７)で妨げられることがない。

図１０に示すように、ブリーザ出口通路(４６)は弁口(４３)からブリーザ弁(４４)と弁取付座(４１)の下方を横断した後、図９に示すように、前方に伸び前端で左右に分岐し、一方の開口(６５)をブリーザパイプ(６６)を介して過給機(６２)のコンプレッサ入口(６６)に連通させている。他方の開口(６８)はプラグ(６９)で塞いでいる。この他方の開口(６８)は、過給機(６２)のないエンジンに用いる場合には、吸気スロットルに連通させることができる。

(１０) 排気処理装置
(１１) 排気差圧センサ
(１２〜１４) 排気温度センサ
(１２ａ〜１４ａ) 電線
(１２ｂ〜１４ｂ) 中継コネクタ
(１２ｃ〜１４ｃ) コネクタ取付片
(１８) エンジン本体
(３０) ＤＰＦ
(３１) ブラケット
(３２) 遮熱壁
(３３) 内向き面
(３４) 外向き面
(３５) 排気マニホルド
(３６) 上方空間
(３７) クランプ

Claims

エンジン本体(１８)にＤＰＦ(３０)を収容した排気処理装置(１０)を取り付けた排気処理装置付きエンジンにおいて、
排気処理装置(１０)に複数の排気温度センサ(１２〜１４)を設け、この複数の排気温度センサ(１２〜１４)にそれぞれ電線(１２ａ〜１４ａ)を接続し、
この電線(１２ａ〜１４ａ)の途中に中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)を配置するとともに、排気処理装置(１０)に排気差圧センサ(１１)を接続するに当たり、この中継コネクタ(１２ｂ〜１４ｂ)と排気差圧センサ(１１)とを単一のブラケット(３１)に一括して取り付け、このブラケット(３１)をエンジン本体(１８)に取り付け、
ブラケット(３１)にコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)と遮熱壁(３２)とを設け、この遮熱壁(３２)の内向き面(３３)をコネクタ取り付け片(１２ｃ〜１４ｃ)に臨ませ、遮熱壁(３２)の外向き面(３４)を排気マニホルド(３５)の上方空間(３６)に沿わせた、ことを特徴とする排気処理装置付きエンジン。
請求項１に記載した排気処理装置付きエンジンにおいて、
遮熱壁(３２)の内向き面(３３)にクランプ(３７・３７)を介して排気温度センサ(１２〜１４)の電線(１２ａ〜１４ａ)を束ねて支持した、ことを特徴とする排気処理装置付きエンジン。