JP2012197699A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】クランク軸の一端部に取り付けられたプーリや該プーリに掛けられたベルト、プーリに取り付けられたパルスロータ等を保護する技術を提供する。
【解決手段】シリンダブロック１１と、前記シリンダブロック１１に回転自在に支持されるクランク軸１４と、前記クランク軸１４の一端部に取り付けられるプーリ１４Ｐと、を備えるエンジン１００において、前記シリンダブロック１１に取り付けられて該シリンダブロック１１と前記プーリ１４Ｐの間に配置されるギヤケースカバー１５を具備し、前記ギヤケースカバー１５は、前記プーリ１４Ｐの外周を覆う保護カバー１５Ｐを備える、とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの技術に関する。

従来より、天然ガスや都市ガス等の可燃性ガスを空気と混合し、この混合気を気筒毎に順次に燃焼させることによって運転するエンジンが知られている。このようなエンジンは、クランク軸の一端部にプーリが取り付けられており、該プーリに掛けられたベルトを介してファンやジェネレータ等を駆動させる（例えば特許文献１参照）。

しかし、このようなエンジンにおいては、ファンからの送風によって巻き起こされた砂塵や跳ね上げられた石塊等がプーリや該プーリに掛けられたベルトに傷をつける可能性があった。また、プーリには、エンジンの運転速度を把握するために必要とされるパルスロータが取り付けられる場合があり、砂塵や石塊等がパルスロータに傷をつける可能性もあった。

特開２００９−２９９５１４号公報

本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、クランク軸の一端部に取り付けられたプーリや該プーリに掛けられたベルト、プーリに取り付けられたパルスロータ等を保護する技術を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１は、
シリンダブロックと、
前記シリンダブロックに回転自在に支持されるクランク軸と、
前記クランク軸の一端部に取り付けられるプーリと、を備えるエンジンにおいて、
前記シリンダブロックに取り付けられて該シリンダブロックと前記プーリの間に配置されるギヤケースカバーを具備し、
前記ギヤケースカバーは、前記プーリの外周を覆う保護カバーを備える、構造とした。

請求項２は、請求項１に係るエンジンにおいて、
前記保護カバーは、前記ギヤケースカバーに一体的に形成される、構造とした。

請求項３は、請求項１又は請求項２に係るエンジンにおいて、
前記プーリに取り付けられるパルスロータと、
前記パルスロータからパルス信号を検出する回転センサと、を具備し、
前記保護カバーは、前記回転センサのセンサブラケットを兼ねる、構造とした。

請求項４は、請求項３に係るエンジンにおいて、
前記パルスロータは、前記プーリに取り付けられて該プーリと前記ギヤケースカバーの間に配置される、構造とした。

請求項５は、請求項１から請求項４のいずれかに係るエンジンにおいて、
前記保護カバーは、前記ギヤケースカバーの剛性を確保する補強板を兼ねる、構造とした。

請求項６は、請求項１から請求項５のいずれかに係るエンジンにおいて、
前記保護カバーは、前記プーリと前記ギヤケースカバーの間の反響音を封じ込める遮音板を兼ねる、構造とした。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、保護カバーがプーリの外周を覆うように配置されるため、プーリや該プーリに掛けられたベルトを保護することができる。これにより、砂塵や石塊等によってプーリやベルトに傷がつく可能性を低減することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、保護カバーがギヤケースカバーに一体的に形成されるため、部品点数を削減することができる。これにより、コスト低減及び生産性の向上を図ることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、保護カバーが回転センサのセンサブラケットを兼ねるため、部品点数を削減することができる。これにより、コスト低減及び生産性の向上を図ることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、保護カバーがプーリとギヤケースカバーの間に配置されたパルスロータの外周を覆うように配置されるため、パルスロータを保護することができる。これにより、砂塵や石塊等によってパルスロータに傷がつく可能性を低減することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、保護カバーがギヤケースカバーの剛性を確保する補強板を兼ねるため、ギヤケースカバーの振動を抑えて騒音を低減することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、保護カバーがプーリとギヤケースカバーの間の反響音を封じ込める遮音板を兼ねるため、反響音の伝播を抑えて騒音を低減することが可能となる。

エンジンの構成を示す側面図。 エンジンの構成を示す正面図。 エンジンの構成を示す簡略図。（３Ａ）平面図。（３Ｂ）断面図。 ギヤケースカバーに一体的に形成された保護カバーを示す斜視図。 プーリとギヤケースカバーの間にパルスロータが配置された状態を示す側面断面図。 保護カバーに回転センサが取り付けられた状態を示す斜視図。 保護カバーを備えることによって騒音を低減する構造を示す側面断面図。 スタータブラケットに回転センサが取り付けられた状態を示す側面図。 スタータブラケットに回転センサが取り付けられた状態を示す斜視図。 （１０Ａ）フライホイルの側面に設けられた貫通穴を示す図。（１０Ｂ）フライホイルの外周面に設けられた刻印を示す図。

まず、図１から図３を用いて、本発明の一実施形態に係るエンジン１００の構成について説明する。

図１は、エンジン１００の構成を示す側面図である。図２は、エンジン１００の構成を示す正面図である。そして、図３は、エンジン１００の構成を示す簡略図である。なお、図３中の白矢印は、外部から吸入された空気ならびに各気筒の燃焼室Ｃに導かれる混合気の流れを示している。また、図３中に示す黒矢印は、各気筒の燃焼室Ｃから排出された排気の流れを示している。

エンジン１００は、天然ガスや都市ガス等の可燃性ガスを空気と混合し、この混合気を気筒毎に順次に燃焼させることによって運転する、いわゆる往復動内燃機関である。エンジン１００は、主にエンジン主体部１と、吸気通路部２と、排気通路部３と、補機類４と、で構成される。

まず、エンジン主体部１について詳細に説明する。

エンジン主体部１は、主にシリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、ピストン１３と、クランク軸１４と、ギヤケースカバー１５と、で構成される。

シリンダブロック１１は、エンジン主体部１の主たる構造体をなす。シリンダブロック１１には、上下方向にシリンダ１１ｃが設けられており、該シリンダ１１ｃには、ピストン１３が摺動可能に内設されている。なお、本実施形態に係るエンジン１００は、４つのシリンダ１１ｃが直列に設けられた、いわゆる直列４気筒エンジンである。

シリンダヘッド１２は、シリンダ１１ｃに内設されたピストン１３との間に燃焼室Ｃを構成する。シリンダヘッド１２には、燃焼室Ｃに混合気を導く吸気ポート１２ｉが設けられ、該吸気ポート１２ｉの流路を開閉可能とする吸気バルブ１２Ｉが備えられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室Ｃから排気を排出する排気ポート１２ｅが設けられ、該排気ポート１２ｅの流路を開閉可能とする排気バルブ１２Ｅが備えられている。なお、点火プラグ１６は、該点火プラグ１６の先端部が燃焼室Ｃ内に突出するようにシリンダヘッド１２に取り付けられている。

ピストン１３は、可燃性ガスの燃焼による膨張エネルギーを受けて、シリンダ１１ｃを摺動する。ピストン１３は、シリンダ１１ｃを摺動することによって、膨張エネルギーをクランク軸１４へ伝達する。なお、ピストン１３には、クランク軸１４の回転軸に対して平行となるようにピストンピン１３１が備えられている。

クランク軸１４は、ピストン１３の摺動運動を回転運動に変換する。クランク軸１４には、該クランク軸１４の回転軸に対して平行にクランクピン１４１が設けられている。クランク軸１４は、クランクピン１４１とピストンピン１３１がコネクティングロッド１７によって連結されているため、ピストン１３の摺動運動を回転運動に変換することができる。なお、クランク軸１４の一端部には、プーリ１４Ｐが取り付けられている。クランク軸１４の他端部には、フライホイル１４Ｆが取り付けられている。

ギヤケースカバー１５は、クランク軸１４によって回転される各種のギヤを保護する。ギヤケースカバー１５は、シリンダブロック１１の側面に取り付けられることによって、該シリンダブロック１１の側面に配置された各種のギヤを覆う。なお、ギヤケースカバー１５は、シリンダブロック１１とプーリ１４Ｐの間に配置される。

次に、吸気通路部２について詳細に説明する。

吸気通路部２は、主にエアクリーナ２１と、吸気管２２と、ミキサ２３と、吸気マニホールド２４と、で構成される。

エアクリーナ２１は、外部から吸入された空気を濾過する。エアクリーナ２１は、濾紙又はスポンジ等を用いて吸入された空気の濾過を行ない、砂塵等の異物が燃焼室Ｃに流入することを防止する。

吸気管２２は、エアクリーナ２１によって濾過された空気をミキサ２３まで案内する。つまり、吸気管２２の上流側端部にはエアクリーナ２１が接続され、下流側端部にはミキサ２３が接続される。なお、吸気管２２には、吸入された空気の量を計測する吸気流量センサが設けられるが、本図では簡単のために省略している。

ミキサ２３は、吸気管２２によって案内された空気に天然ガスや都市ガス等の可燃性ガスを供給し、これらを混合する。ミキサ２３は、吸気管２２によって案内された空気の量に応じて可燃性ガスの供給量を調節できる。このため、ミキサ２３は、エンジン１００の運転状態に応じた混合気を作成することができる。

吸気マニホールド２４は、ミキサ２３によって作成された混合気を各気筒の燃焼室Ｃへ分配する。上述したように、本実施形態に係るエンジン１００は、直列４気筒エンジンであるため、吸気マニホールド２４は、４つの各燃焼室Ｃに向けて分岐するように形成されている。なお、吸気マニホールド２４には、シリンダブロック１１の内圧を低減するため、該シリンダブロック１１内の空気を導くブローバイ通路２５が接続されている。

次に、排気通路部３について詳細に説明する。

排気通路部３は、主に排気マニホールド３１と、排気管３２と、排気浄化装置３３と、で構成される。

排気マニホールド３１は、各気筒の燃焼室Ｃから排出された排気を排気管３２へ案内する。上述したように、本実施形態に係るエンジン１００は、直列４気筒エンジンであるため、排気マニホールド３１は、４つの各燃焼室Ｃから排出された排気が合流するように形成されている。

排気管３２は、排気マニホールド３１によって案内された排気を排気浄化装置３３まで案内する。つまり、排気管３２の上流側端部には排気マニホールド３１が接続され、下流側端部には排気浄化装置３３が接続される。なお、排気管３２には、排気の温度を計測する排気温度センサが設けられるが、本図では簡単のために省略している。

排気浄化装置３３は、排気に含まれるＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）を酸化して除去する。排気浄化装置３３を構成する酸化触媒担体は、炭化ケイ素等の基材に白金等を担持させたものであり、白金等の触媒作用によって上記の酸化反応を行なう。このため、排気浄化装置３３は、排気からＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）を除去した上で外部に排出することができる。

次に、補機類４について詳細に説明する。

補機類４とは、主にファン４１やジェネレータ４２、スタータ４３等を指す。

ファン４１は、ラジエータに向けて送風することによって、エンジン１００の冷却水を放熱させる。ファン４１は、シリンダブロック１１の側面に取り付けられた冷却水ポンプに回転自在に支持されている。なお、ファン４１は、プーリ１４Ｐに掛けられたベルト４５を介して駆動される。

ジェネレータ４２は、回転子が駆動することによって発電し、バッテリー等を充電する。ジェネレータ４２は、冷却水ポンプに取り付けられたジェネレータブラケットとギヤケースカバー１５に設けられたブラケット部によって支持されている。なお、ジェネレータ４２は、ファン４１と同様にプーリ１４Ｐに掛けられたベルト４５を介して駆動される。

スタータ４３は、エンジン１００の始動時にフライホイル１４Ｆを介してクランク軸１４を回転させる。スタータ４３は、シリンダブロック１１の側面に取り付けられたスタータブラケット４６に支持されている。なお、スタータ４３は、バッテリーから供給された電力によって駆動される。

次に、クランク軸１４の一端部に取り付けられたプーリ１４Ｐや該プーリ１４Ｐに掛けられたベルト４５を保護する構造について説明する。

上述したように、従来のエンジンにおいては、ファンからの送風によって巻き起こされた砂塵や跳ね上げられた石塊等がプーリや該プーリに掛けられたベルトに傷をつける可能性があった。そこで、図４に示すように、本発明の一実施形態に係るエンジン１００においては、砂塵や石塊等がプーリ１４Ｐやベルト４５に傷をつける可能性を低減させるため、プーリ１４Ｐの外周に保護カバー１５Ｐを備えることを特徴としている。

保護カバー１５Ｐは、略円筒状に形成されており、その内径はプーリ１４Ｐや後述するパルスロータ１４Ｒの外径よりも所定の隙間が設けられる程度、大きく構成されている。なお、保護カバー１５Ｐには、プーリ１４Ｐに掛けられたベルト４５が通過する切欠が形成されており、該ベルト４５との干渉を回避している。

このような構造により、本エンジン１００は、保護カバー１５Ｐがプーリ１４Ｐの外周を覆うように配置されるため、プーリ１４Ｐや該プーリ１４Ｐに掛けられたベルト４５を保護することができる。これにより、砂塵や石塊等によってプーリ１４Ｐやベルト４５に傷がつく可能性を低減することが可能となる。

また、図４に示すように、本エンジン１００においては、保護カバー１５Ｐがギヤケースカバー１５に一体的に形成されることを特徴としている。

このような構造により、本エンジン１００は、保護カバー１５Ｐがギヤケースカバー１５に一体的に形成されるため、部品点数を削減することができる。これにより、コスト低減及び生産性の向上を図ることが可能となる。

更に、保護カバー１５Ｐは、プーリ１４Ｐに取り付けられたパルスロータ１４Ｒに傷がつく可能性も低減させる。図５に示すように、本エンジン１００においては、パルスロータ１４Ｒがプーリ１４Ｐに取り付けられている。パルスロータ１４Ｒは、外周部に凹凸が設けられた円盤形状の回転体であり、後述する回転センサ１４Ｃとともにエンジン１００の運転速度を把握するために不可欠な部材である。なお、図５に示すように、パルスロータ１４Ｒは、プーリ１４Ｐとギヤケースカバー１５の間に配置される。

このような構造により、本エンジン１００は、保護カバー１５Ｐがプーリ１４Ｐとギヤケースカバー１５の間に配置されたパルスロータ１４Ｒの外周を覆うように配置されるため、パルスロータ１４Ｒを保護することができる。これにより、砂塵や石塊等によってパルスロータ１４Ｒに傷がつく可能性を低減することが可能となる。

また、図６に示すように、本エンジン１００においては、保護カバー１５Ｐが回転センサ１４Ｃのセンサブラケットを兼ねることを特徴としている。回転センサ１４Ｃは、保護カバー１５Ｐに設けられた取付穴に螺合されて、該回転センサ１４Ｃの検出部がパルスロータ１４Ｒの外周に近接した状態で配置される。回転センサ１４Ｃは、パルスロータ１４Ｒの凹凸からパルス信号を検出し、このパルス信号を電気信号として制御装置へ送信する。こうして、制御装置は、単位時間あたりのパルス信号数からエンジン１００の運転速度を把握するのである。なお、本実施形態において回転センサ１４Ｃは、エンジン１００を正面から見て排気通路部３側の下方（図２において右側下方）に配置されている。

このような構造により、本エンジン１００は、保護カバー１５Ｐが回転センサ１４Ｃのセンサブラケットを兼ねるため、部品点数を削減することができる。これにより、コスト低減及び生産性の向上を図ることが可能となる。

次に、ギヤケースカバー１５に保護カバー１５Ｐを備えることによって騒音を低減する構造について説明する。

一般的にエンジンは、運転時の振動が周囲の空気に伝播することによって騒音が発生する。特に、シリンダブロックに取り付けられてギヤ類を覆うギヤケースカバーは、運転時の振動が大きくなるため、騒音の発生源となる場合が多かった。そこで、図７に示すように、本発明の一実施形態に係るエンジン１００においては、保護カバー１５Ｐがギヤケースカバー１５の剛性を確保する補強板を兼ねることを特徴としている。具体的には、ギヤケースカバー１５の固有振動数が所望の値となるように、保護カバー１５Ｐの厚さＤや隅肉半径Ｒが設定される。

このような構造により、本エンジン１００は、保護カバー１５Ｐがギヤケースカバー１５の剛性を確保する補強板を兼ねるため、ギヤケースカバー１５の振動を抑えて騒音を低減することが可能となる。

また、本発明の一実施形態に係るエンジン１００においては、保護カバー１５Ｐがプーリ１４Ｐとギヤケースカバー１５の間の反響音を封じ込める遮音板を兼ねることを特徴としている。

一般的にエンジンは、ギヤケースカバーの振動に起因する空気の振動をプーリが反射することによって反響音を発生させる（図７中破線矢印参照）。特に、エンジンが所定の運転状態である場合に反響を始め、大きな騒音源となる場合が多かった。そこで、図７に示すように、本発明の一実施形態に係るエンジン１００においては、保護カバー１５Ｐがプーリ１４Ｐとギヤケースカバー１５の間の反響音を封じ込めることによって騒音の低減を図っている。具体的には、プーリ１４Ｐとギヤケースカバー１５の間の反響音が周囲の空気に伝播しないように、保護カバー１５Ｐの厚さＤや隅肉半径Ｒが設定される。なお、保護カバー１５Ｐの内面に吸音材Ｓを取り付けることによって更に騒音を低減することができる。

このような構造により、本エンジン１００は、保護カバー１５Ｐがプーリ１４Ｐとギヤケースカバー１５の間の反響音を封じ込める遮音板を兼ねるため、反響音の伝播を抑えて騒音を低減することが可能となる。

次に、回転センサ１４Ｃをスタータブラケット４６に取り付ける構造について説明する。

従来のエンジンにおいては、フライホイルの外周面に近接した状態で回転センサが配置され、該回転センサがフライホイルの外周面に設けられた凹凸からパルス信号を検出していた。つまり、従来のエンジンにおいては、回転センサをフライホイルの半径方向に配置してパルス信号を検出していたのである。しかし、このような構造を採用した場合、回転センサの検出部は、フライホイルの外周面に近接した状態で配置されるため、該回転センサを取り付けるセンサブラケットにも高い寸法精度が求められる。このため、センサブラケットの加工工程や取り付け工程における難易度が増し、コスト増加及び生産性の悪化という問題が生じていた。更に、フライホイルの外周面に設けられた凹凸の寸法精度も重要となるため、エンドミルを用いた精度の高い加工工程が不可欠とされていた。このため、フライホイルの加工工程における難易度が増し、コスト増加及び生産性の悪化という問題が生じていた。

そこで、図８及び図９に示すように、本発明の一実施形態に係るエンジン１００においては、回転センサ１４Ｄをスタータブラケット４６に取り付け、該回転センサ１４Ｄがフライホイル１４Ｆの側面に設けられた凹凸からパルス信号を検出するとした構造を採用している。つまり、本エンジン１００においては、回転センサ１４Ｄをフライホイル１４Ｆの回転軸方向に配置してパルス信号を検出するのである。

このような構造により、本エンジン１００は、スタータブラケット４６が回転センサ１４Ｃのセンサブラケットを兼ねるため、部品点数を削減することができる。これにより、コスト低減及び生産性の向上を図ることが可能となる。

また、図８に示すように、フライホイル１４Ｆの側面に設けられた凹凸は、例えばドリルによって形成された貫通穴Ｈであっても良い。図１０（Ａ）に示すように、貫通穴Ｈは、円形状の穴であるため、単純な加工工程で形成することが可能である。

このような構造により、本エンジン１００は、エンドミルを用いた精度の高い加工工程が不要となる。これにより、コスト低減及び生産性の向上を図ることが可能となる。

更に、このように、スタータブラケット４６に取り付けた回転センサ１４Ｃがフライホイル１４Ｆの側面に設けられた凹凸からパルス信号を検出する構造においては、フライホイル１４Ｆの外周面に刻印等を設けることが可能となる。図１０（Ｂ）に示すように、本エンジン１００においては、フライホイル１４Ｆの外周面に刻印Ｍを設けることによって、点火プラグ１６の点火時期を確認することを可能としている。

１００ エンジン
１ エンジン主体部
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ ピストン
１４ クランク軸
１４Ｃ 回転センサ
１４Ｐ プーリ
１５ ギヤケースカバー
１５Ｐ 保護カバー
２ 吸気通路部
２１ エアクリーナ
２２ 吸気管
２３ ミキサ
２４ 吸気マニホールド
３ 排気通路部
３１ 排気マニホールド
３２ 排気管
３３ 排気浄化装置
４ 補機類
４１ ファン
４２ ジェネレータ
４３ スタータ

Claims (6)

1. シリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに回転自在に支持されるクランク軸と、
   前記クランク軸の一端部に取り付けられるプーリと、を備えるエンジンにおいて、
   前記シリンダブロックに取り付けられて該シリンダブロックと前記プーリの間に配置されるギヤケースカバーを具備し、
   前記ギヤケースカバーは、前記プーリの外周を覆う保護カバーを備える、ことを特徴とするエンジン。
2. 前記保護カバーは、前記ギヤケースカバーに一体的に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
3. 前記プーリに取り付けられるパルスロータと、
   前記パルスロータからパルス信号を検出する回転センサと、を具備し、
   前記保護カバーは、前記回転センサのセンサブラケットを兼ねる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
4. 前記パルスロータは、前記プーリに取り付けられて該プーリと前記ギヤケースカバーの間に配置される、ことを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
5. 前記保護カバーは、前記ギヤケースカバーの剛性を確保する補強板を兼ねる、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンジン。
6. 前記保護カバーは、前記プーリと前記ギヤケースカバーの間の反響音を封じ込める遮音板を兼ねる、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエンジン。

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