(57)【要約】  エンジン（１０）用の流体システム（１２）が開示される。流体システムは、複数ポート（５４）を有するマニホールド（３４）と、エンジンに対して単一の並進方向のみにおいてマニホールドを拘束するように構成された保持装置（５２）とを有する。さらに、流体システムは、ポートからの流体をエンジンに連通させるように、かつ残りの並進方向においてマニホールドを拘束するように構成された複数の管（５０）を有する。
2009510325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１０）用の流体システム（１２）であって、
複数ポート（５４）を有するマニホールド（３４）と、
マニホールドをエンジンに対して単一の並進方向のみにおいて拘束するように構成された保持装置（５２）と、
ポートからの流体をエンジンに連通させるようにかつ残りの並進方向においてマニホールドを拘束するように構成された複数の管（５０）と、
を備える流体システム（１２）。
【請求項２】
複数のポートおよび複数の管の一方が球形雄封止面（５８）を含み、複数のポートおよび複数の管の他方が円錐形雌座面（５６）を含む請求項１に記載の流体システム。
【請求項３】
複数のポートが円錐形雌座面を含む請求項２に記載の流体システム。
【請求項４】
複数の管がクイル管である請求項３に記載の流体システム。
【請求項５】
保持装置が、マニホールドを受け入れるように構成された凹部（６８）を有するクランプを含む請求項１に記載の流体システム。
【請求項６】
マニホールドが、クランプに対して可動である請求項５に記載の流体システム。
【請求項７】
マニホールドが非対称断面を有し、
断面が、
第１の外側円弧面（６０）と、
第１の外側円弧面の反対側の第２の外側円弧面（６２）と、
第１の外側円弧面と第２の外側円弧面との間に配置された第１の外側平面（６４）と、
第１の外側平面の反対側にありかつ第１の外側円弧面と第２の外側円弧面との間に配置された第２の外側平面（６６）と、
を含む請求項１に記載の流体システム。
【請求項８】
複数のポート（５４）を有するマニホールド（３４）をエンジン（１０）に対して組み立てる方法であって、
マニホールドをエンジンに対して単一の並進方向のみにおいて拘束するように、保持装置（５２）をマニホールドに係合させるステップと、
マニホールドからの流体をエンジンに連通させるように、かつマニホールドをエンジンに対して残りの並進方向において拘束するように、エンジンから延びる複数の管（５０）にマニホールドを係合させるステップと、
を含む方法。
【請求項９】
エンジンに対して単一の並進方向においてマニホールドを拘束するように、少なくとも１つの他の保持装置（５２）をマニホールドに係合させるステップをさらに含み、保持装置および少なくとも１つの他の保持装置のそれぞれが、複数のポートの異なる１つに関連付けられる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数の燃焼室（２２）を有するエンジン（１０）と、
加圧燃料を燃焼室に供給するように構成された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体システム（１２）と、
を備える動力システム（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体システム、より詳しくは、クイルが取り付けられたマニホールドを有する流体システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧燃料をエンジンの燃焼室内に噴射するために、燃料システムには、複数の燃料噴射器が典型的に使用される。この高圧燃料は、エンジンに固定された共通のマニホールド、およびそれと噴射器との間に接続された個々の供給ラインを介して燃料噴射器に供給される。マニホールド、供給ライン、噴射器およびエンジンの製造および組立中に、種々の取付装置（例えば、孔、突出部、スタッド、ポート、シート等）の間には、位置合わせ不良が生じる可能性がある。実際に、この位置合わせ不良は、エンジンの組立工程および作動中に過度の応力が供給ラインおよび共通のマニホールドで生じる程度に、または組み立てさえも不可能にする程度に大きなものである可能性がある。検査されなかった場合、過度の応力により、おそらくは、供給ラインまたは共通のマニホールドの破裂またはそれらからの漏れが生じるであろう。
【０００３】
供給ラインに発生された応力を低減しかつ適切な組み立ておよび流体封止の可能性を向上させる１つの方法が、２００５年８月１６日にシャムナイン（Ｓｈａｍｎｉｎｅ）らに交付された（特許文献１）に記載されている。（特許文献１）は、エンジンブロックにボルト締めされた燃料コモンレールと、それぞれのシリンダヘッドと燃料コモンレールとの間にボルト締めされたエルボとを有する高圧燃料システムを記載している。エルボは、レールとエルボとの間で流体の保持を行うために燃料コモンレールの円錐形座面に係合する球形封止面を含む。このようにして、エンジンブロックとシリンダヘッドとの間の僅かな位置合わせ不良中に、球形封止面は、円錐形座面内で旋回し、そしてレールまたはエルボで大きな応力を生じさせることなく封止接触し続けることが可能である。
【０００４】
（特許文献１）の高圧流体システムは、アセンブリが位置合わせ不良になっている間にエルボまたはコモンレールに生じる応力を最小限に抑えつつ、コモンレールとシリンダヘッドとの間で流体の保持を行うことが可能であるが、高圧流体システムは、複雑であり、高価であり、また全ての状況に適用できるわけではない。具体的には、（特許文献１）の高圧流体システムは、エルボを燃料コモンレールに接続するために、多数の異なる構成部材を必要とする。多数の構成部材によって、組立時間と、それに関連する組立コストと、初期のシステムハードウェアコストとが増加する。さらに、（特許文献１）の高圧流体システムは、僅かな位置合わせ不良には対応し得るが、システム内のより大きい位置合わせ不良では、依然として、望ましくない応力レベルを生じさせる可能性がある。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，９２８，９８４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の流体システムは上記問題の１つ以上を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
エンジン用の流体システムは、複数ポートを有するマニホールドと、エンジンに対して単一の並進方向のみにおいてマニホールドを拘束するように構成された保持装置とを含む。さらに、この流体システムは、ポートからの流体をエンジンに連通させるようにかつ残りの並進方向においてマニホールドを拘束するように構成された複数の管を有する。
【０００８】
他の形態では、本開示は、マニホールドをエンジンに対して組み立てる方法に関する。本方法は、エンジンに対して単一の並進方向のみにおいてマニホールドを拘束するように、保持装置をマニホールドに係合させるステップを含む。さらに、本方法は、マニホールドからの流体をエンジンに連通させるように、かつエンジンに対して残りの並進方向においてマニホールドを拘束するように、エンジンから延びる複数の管にマニホールドを係合させるステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、燃料システム１２の模範的な実施形態に接続されたエンジン１０を有する動力システム５を示している。鉱業、建設業、農業、運送業、発電業等の産業、または公知の他の任意の産業に関連するある種の作業を行う作業機械の一部としての動力システム５は、パワー出力を発生させ得る。例えば、動力システム５は、掘削機、ダンプトラック、バックホー、バス、船舶等の移動機械、または公知の他の任意の移動機械用の原動機として具体化することが可能である。代替的に、動力システム５は、発電設備、ポンプ等の固定機械、または公知の他の任意の固定機械の主動力源として具体化してもよい。
【００１０】
エンジン１０は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ガス燃料エンジン、重燃料エンジン、または当業者に明らかな他の任意のタイプのエンジンであり得る。エンジン１０は、複数のシリンダ１６を画成するエンジンブロック１４と、それぞれのシリンダ１６内に摺動可能に配置されたピストン１８と、それぞれのシリンダ１６に関連付けられたシリンダヘッド２０とを含むことが可能である。シリンダ１６、ピストン１８およびシリンダヘッド２０は燃焼室２２を形成し得る。図示されている実施形態では、エンジン１０は６つの燃焼室２２を含む。しかし、エンジン１０が、より多いかまたはより少ない数の燃焼室２２を含み得ることと、燃焼室２２を「直列」構成、「Ｖ字」構成または他の任意の適切な構成で配置し得ることが考えられる。
【００１１】
さらに図１に示されているように、エンジン１０は、エンジンブロック１４内に回転可能に配置されるクランクシャフト２４を含み得る。コネクティングロッド２６によって、それぞれのピストン１８をクランクシャフト２４に連結することが可能になるので、クランクシャフト２４を回転させることにより、それぞれの個々のシリンダ１６内でピストン１８の摺動運動が生じる。同様に、クランクシャフト２４を回転させることにより、ピストン１８の摺動運動を生じさせることが可能になる。
【００１２】
燃料システム１２は、エンジン１０のそれぞれの燃焼室２２内への加圧燃料の噴射を行うように協働する構成部材を含み得る。具体的には、燃料システム１２は、燃料供給を保持するように構成されたタンク２８と、燃料を加圧し、その加圧された燃料を共通のマニホールド３４を介して複数の燃料噴射器３２に導くように構成された燃料ポンプ装置３０とを含んでもよい。
【００１３】
タンク２８は、流体供給を保持するように構成されたリザーバとして形成することが可能である。開示される実施形態では、流体はエンジン燃料を含み得る。しかし、タンク２８が、燃料システム１２以外の動力源５のシステムに容易に関連付けられ、また例えば、油圧オイル、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、または公知の他の任意の流体を保持するように構成されることが可能であることに留意されたい。
【００１４】
燃料ポンプ装置３０は、燃料の圧力を増加させて、１つ以上の加圧燃料ストリームを共通のマニホールド３４に導くように機能する１つ以上のポンプ装置を含み得る。一例において、燃料ポンプ装置３０は、直列に配置されかつ燃料ライン４０を介して流体接続された低圧源３６および高圧源３８を含む。低圧源３６は、高圧源３８への低圧の供給を行うように構成された移送ポンプとして具体化することが可能である。低圧の供給を受けるように、また燃料の圧力を約４０〜１９０ＭＰａの範囲に増加させるように、高圧源３８を構成し得る。燃料ライン４２を介して、高圧源３８を共通のマニホールド３４に接続することが可能である。燃料ポンプ装置３０から共通のマニホールド３４への一方向の燃料流を可能にするように、チェック弁４４を燃料ライン４２内に配置し得る。
【００１５】
低圧源３６および高圧源３８の一方または両方は、エンジン１０に作動可能に接続され、またクランクシャフト２４によって駆動されることが可能である。低圧源３６および／または高圧源３８を当業者に容易に明らかな任意の方法でクランクシャフト２４に接続することが可能であり、ここで、クランクシャフト２４を回転させることにより、ポンプドライブシャフトの対応する回転が生じる。例えば、歯車列４８を介してクランクシャフト２４に連結されているような高圧源３８のポンプドライブシャフト４６が図１に示されている。しかし、その代わりに、低圧源３６および高圧源３８の一方または両方を電気で、油圧で、空気圧で、または他の任意の適切な方法で駆動し得ることが考えられる。
【００１６】
燃料噴射器３２は、シリンダヘッド２０内に配置され、複数の燃料管５０を介して共通のマニホールド３４に接続されることが可能である。それぞれの燃料噴射器３２は、所定のタイミング、燃料圧力および燃料流量において、ある量の加圧燃料を、関連付けられた燃焼室２２内に噴射するように作動可能であり得る。燃料噴射器３２は油圧的に、機械的に、電気的に、または空気圧的に作動させることが可能である。
【００１７】
燃焼室２２内への燃料噴射のタイミングをピストン１８の動作に同期させ得る。例えば、ピストン１８が、圧縮行程において、噴射燃料の圧縮点火燃焼を許容するように上死点位置に近づいたときに、燃料を噴射することが可能である。その代わりに、ピストン１８が、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）動作のために、上死点位置に向かって圧縮行程を開始したときに、燃料を噴射してもよい。さらに、ピストン１８が、その後のポスト噴射のための膨張行程中に、後処理再生用の還元雰囲気を形成するように、上死点位置から下死点位置に向かって移動したときに、燃料を噴射することが可能である。
【００１８】
共通のマニホールド３４は、それぞれの燃料噴射器３２に流体を分配するように構成されることが可能であり、また燃料ライン４２と連通する入口５１を含むことが可能である。動力システム５内に、多数の共通のマニホールド３４を含むことが可能であり、それぞれの共通のマニホールド３４が、燃焼室２２の別個のバンクに関連付けられた燃料噴射器３２に流体を分配することが考えられる。
【００１９】
図２は、燃料管５０と共通のマニホールド３４との間の接続部を封止するための模範的な構造を示している。特に、共通のマニホールド３４は、燃料管５０を受け入れるように構成された複数のポート５４を含み得る。それぞれのポート５４は円錐形雌座面５６を含むことが可能であり、一方、それぞれの燃料管５０は、球形雄封止面５８を有するクイル管として具体化することが可能である。本開示に関して、クイル管は、基端管部の外径よりも大きい外径を有する球形雄封止面を有する管であると考えることが可能である。直径を低減することにより、管に可撓性を付加することが可能になる。組立中、燃料管５０の球形雄封止面５８が、ポート５４の緩やかな角度の円錐形雌座面５６に係合したときに、面の一方または両方を僅かに変形させおよび／または撓ませることが可能であり、また燃料管５０と共通のマニホールド３４との間における相対回転運動または相対並進運動中においても維持される封止界面を面の間に形成することが可能である。従来の方法で、燃料管５０を燃料噴射器３２に接続し得る。代替的に、共通のマニホールド３４が、所望の場合、球形雄封止面および燃料管５０円錐形雌座面を含み得ることが想定される。
【００２０】
最大の材料強度を提供する共通のマニホールド３４内に、ポート５４を配置することが可能である。特に、図２のマニホールドの断面に示されているように、第１の外側円弧面６０と、第２の外側円弧面６２と、第１および第２の外側円弧面６０、６２に連続する２つの外側平面６４、６６とを有する共通のマニホールド３４は非対称であり得る。第２の外側円弧面６２の円弧長は、最大量の材料がポート５４を囲むように第１の外側円弧面６０の円弧長よりも長いことが可能であり、これによって、円錐形雌座面５６の強度が向上する。
【００２１】
共通のマニホールド３４が、複数の保持装置５２によって燃料管５０に向かって付勢された（例えば、円錐形雌座面５６が球形雄封止面５８に係合された）ときに、燃料管５０と共通のマニホールド３４との間の封止界面を維持し得る。具体的には、１つの保持装置５２は、それぞれのポート５４に関連付けられ、またエンジン１０に係合するように構成されることが可能である。一例において、保持装置５２は、共通のマニホールド３４を受け入れるように構成された凹部６８と、その両側に配置された固定部７０とを有するクランプとして具体化してもよい。固定部７０のそれぞれは、エンジンマウント７４に接合するように構成された取付面７２と、締結器７６を受け入れるための貫通孔（図示せず）とを含み得る。締結器７６を締め付けたときに、凹部６８が燃料管５０に向かって共通のマニホールド３４を燃料管５０の軸方向に付勢し得るように、締結器７６がエンジンマウント７４内のねじ山（図示せず）に係合することが可能である。エンジンマウント７４がシリンダヘッド２０、エンジンブロック１４、またはエンジン１０の他の任意の適切な構成部材と一体であり得ることが考えられる。さらに、所望の場合、エンジンマウント７４が省略され、また保持装置５２がシリンダヘッド２０またはエンジンブロック１４に直接係合するように構成されることが可能であることが考えられる。
【００２２】
保持装置５２は単一の並進方向のみにおいて共通のマニホールド３４を拘束し得る。具体的には、保持装置５２をエンジン１０に対して組み立てた後、共通のマニホールド３４の外側平面６４、６６と保持装置５２との間には、空間７８が存在し得る。保持装置５２の凹部６８のみが共通のマニホールド３４に接触することが可能であり、また凹部６８のみが共通のマニホールド３４の第１の外側円弧面６０に接触するので、保持装置５２は、共通のマニホールド３４が燃料管５０からその軸方向に移動することのみを防止するように機能し得る。
【００２３】
燃料管５０は、残りの並進方向において共通のマニホールド３４を拘束することが可能である。特に、円錐形雌座面５６が球形雄封止面５８に係合されると、共通のマニホールド３４の、軸方向に燃料管５０に向かうさらなる移動、共通のマニホールド３４のいずれかの軸方向への並進運動、および燃料管５０および共通のマニホールド３４の軸方向に直交する方向への並進運動を防止することができる。さらに、多数の燃料管５０が共通のマニホールド３４の軸方向に沿って多数のポート５４に係合し得るので、組立後に、あらゆる方向の回転運動を防止することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本開示の流体システムは、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ガス燃料エンジンおよび重燃料エンジンを含む種々のエンジンタイプに広く適用される。油または燃料等の加圧流体を分配するために共通のマニホールドを利用する開示される流体システムを任意のエンジンに実装することが可能であり、ここで、取付装置間の位置合わせ不良と流体の保持とが重要であり得る。次に、燃料システム１２のアセンブリについて説明する。
【００２５】
組立中に、燃料噴射器３２と、高圧燃料を連通させるための共通のマニホールド３４とに燃料管５０を接続することが可能である。特に、従来の方法において、例えば、ねじ込み固定によって、燃料管５０の一方の端部を燃料噴射器３２に接続し得る。しかし、燃料管５０の他方の端部に向かって配置された球形雄封止面５８は、共通のマニホールド３４が所定の位置に移動されたときに、ポート５４の円錐形雌座面５６に摺動係合することが可能である。燃料管５０とエンジン１０とに対する位置に共通のマニホールド３４を保持するために、保持装置５２を共通のマニホールド３４の上部に配置して、締結器７６で固定することが可能である。燃料システム１２をエンジン１０に対して組み立てた後、位置合わせ不良に対応するように、共通のマニホールド３４とエンジン１０との間にまた外側平面６４、６６と保持装置５２との間に、空間が存在し得る。
【００２６】
流体システム１２は、その中に発生された応力レベルによる、保持装置５２とポート５４または燃料管５０との間に存在する可能性がある位置合わせ不良をなくすための簡単な構造を提供し得る。特に、保持装置５２が共通のマニホールド３４を単一の方向のみにおいて（例えば燃料管５０の軸方向に）拘束するので、この位置合わせ不良の影響が単一の方向においてのみ生じる可能性がある。ポート５４への燃料管５０の係合深さを変更することによって、上記単一の方向の位置合わせ不良に対応し得る。係合中に生じるポート５４、および燃料管５０のクイル端部の変形および／または撓みにより、係合深さは可変であり得る。共通のマニホールド３４とエンジン１０との間には空間が維持されるので、十分な深さを常に利用可能であり得る。燃料管５０の可撓性、および／または球形雄封止面５８が流体封止を維持しつつ円錐形雌座面５６内で回転する能力を向上させることによって、燃料管５０の間のまたはポート５４の間の位置合わせ不良に対応することが可能になる。流体システム１２内の構成部材を最小の数にすることにより、動力システム５の組立時間、組立コスト、および構成部材のコストを低減することが可能になる。
【００２７】
本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の流体システムに種々の修正および変更をなし得ることが当業者には明らかであろう。他の実施形態は、本明細書に開示される流体システムの仕様および実施を考慮すれば当業者には明らかであろう。仕様および実施例は模範的なものに過ぎないと考えるべきであり、本開示の真の範囲は、次の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】開示される模範的な動力システムの概略図である。
【図２】図１の動力システムの開示される模範的な燃料システムの断面図である。
【図１】
2009510325.tif 000003
【図２】
2009510325.tif 000004
【国際調査報告】
2009510325.tif 000005
2009510325.tif 000006
2009510325.tif 000007