JP2007255274A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】前方衝突時に車両前方から内燃機関に作用する衝突荷重の分布を略均等にすることが可能な内燃機関を提供する。
【解決手段】複数の補機１０、１１、１２が機関本体４に取り付けられる車両用内燃機関１Ａにおいて、複数の補機１０、１１、１２の車両前方側の端及び機関本体４の車両前方側の端のうち異なる高さに位置する少なくとも２つの端が、複数の補機１０、１１、１２の車両前方側の端及び機関本体４の車両前方側の端のうち車両１００の前面１００ａに最も近い端を通過し、かつ車両１００の左右方向に延びるとともに車両１００の上下方向に延びるように設定された仮想平面Ｐ上に揃うように複数の補機１０、１１、１２が機関本体４にそれぞれ取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関に関する。

オイルパンの側面のうち車両の前方又は後方に向けて配置される側面に凹部を設け、エンジン補機をその一部がこの凹部に嵌るように、かつオイルパンに近付き得るように支持してクラッシュストロークを確保する内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開平０８−１７７５１３号公報 特開平１０−６１５１０号公報

車両の安全性能は、車両の前方衝突時に車両の前側から内燃機関に作用する衝突荷重の分布を略均等にすることによってさらに向上させることができる。前方衝突時に車両の前側から内燃機関に作用する衝突荷重の分布に偏りがあると、例えば内燃機関が車両の前後方向以外の方向に傾いたり移動して内燃機関への衝突エネルギの伝達を阻害するおそれがあるが、上述した内燃機関では前方衝突時に車両の前側から内燃機関に作用する衝突荷重の均等化が考慮されていない。

なお、本発明における「補機」には、ウォータポンプなど内燃機関の動作に必要かつ内燃機関によって駆動される機器、及びエアコンのコンプレッサなど内燃機関の動作には直接関係ないが内燃機関によって駆動される機器の両方が含まれる。

そこで、本発明は、前方衝突時に車両前方から内燃機関に作用する衝突荷重の分布を略均等にすることが可能な内燃機関を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関は、複数の補機が機関本体に取り付けられる車両用内燃機関において、前記複数の補機の車両前方側の端及び前記機関本体の車両前方側の端のうち異なる高さに位置する少なくとも２つの端が、前記複数の補機の車両前方側の端及び前記機関本体の車両前方側の端のうち前記車両の前面に最も近い端を通過し、かつ前記車両の左右方向に延びるとともに前記車両の上下方向に延びるように設定された仮想平面上に揃うように前記複数の補機が前記機関本体にそれぞれ取り付けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

一般に車両の前方衝突時は、車両前部の変形に伴って内燃機関よりも車両前方に設けられた機器が内燃機関に近付いて接触し、この機器が内燃機関を車両後方側に押すことにより内燃機関に衝突荷重が分担されていく。本発明の内燃機関では、車両の前方衝突時に内燃機関に近付いて接触する機器を仮想平面上に揃えた高さの異なる２つの端にて受けることができるので、内燃機関に車両前方から作用する衝突荷重の分布を略均等にできる。これにより、前方衝突時に内燃機関を車両の前後方向以外の方向に傾いたり移動したりし難くして内燃機関で衝突エネルギを受け止め易くすることができる。また、前方衝突時に内燃機関を車両の前後方向以外の方向に傾いたり移動することを抑制できるので、必要な長さのクラッシュストロークを確保できる。

本発明の内燃機関の一形態においては、前記複数の補機の車両前方側の端のうち、最も高い位置の端と最も低い位置の端とが前記仮想平面上に揃うように前記複数の補機が前記機関本体にそれぞれ取り付けられていてもよい（請求項２）。このような位置の補機の端を仮想平面上に揃えることにより、内燃機関に車両前方から作用する衝突荷重の分布をさらに均等にできる。

本発明の内燃機関の一形態においては、前記複数の補機のうち前記車両の前面と前記機関本体との間に配置される補機の車両前方側の端が前記仮想平面上に揃うように前記複数の補機が前記機関本体にそれぞれ取り付けられていてもよい（請求項３）。このように車両の前側に配置された各補機の車両前方側の端を全て揃えることにより、衝突荷重をこれらの補機の端でそれぞれ受けることができる。そのため、内燃機関に車両前方から作用する衝突荷重の分布をさらに均等にできる。

本発明の内燃機関の一形態において、前記仮想平面は、前記車両の前方衝突時に前記複数の補機の車両前方側の端及び前記機関本体の車両前方側の端のうち前記仮想平面上に揃えられた端に略均等に衝突荷重が作用するように設定されてもよい（請求項４）。このように仮想平面を設定することにより、車両の前方衝突時に車両前方から内燃機関に作用する衝突荷重の分布を略均等にできる。

本発明の内燃機関の一形態において、前記車両のエンジンルーム内には、前記機関本体よりも前方にラジエータが設けられ、前記仮想平面は、前記ラジエータの上端と下端とを通過するように設定されるラジエータ仮想平面と平行に設定されてもよい（請求項５）。エンジンルーム内にラジエータが設けられている場合、車両の前方衝突時にラジエータが内燃機関を車両後方側に押すことにより内燃機関に衝突荷重が伝達されていく。そのため、仮想平面をこのように設定し、車両衝突時にラジエータと複数の補機とを略均等に接触させることにより、機関本体に作用する衝突荷重の分布を略均等にできる。

本発明の内燃機関の一形態において、前記仮想平面は、前記車両の左右方向に延びるとともに鉛直方向に延びるように設定されてもよい（請求項６）。このように仮想平面を設定することによっても車両衝突時に機関本体よりも車両前部に設けられている機器と機関本体とを略均等に接触させることができる。そのため、車両衝突時に車両前方から内燃機関に作用する衝突荷重の分布を略均等にできる。

本発明の内燃機関の一形態において、前記内燃機関は、複数の気筒が直列に並んだ直列型内燃機関であるとともに前記複数の気筒の吸気側が前記車両の前方に向くように前記車両に搭載され、前記内燃機関には、前記仮想平面よりも車両前方側に一部が突出する吸気管が設けられていてもよい（請求項７）。この場合、前方衝突時にまず車両前部が変形し、内燃機関よりも車両の前方側に配置されている機器が内燃機関に近付くと、この機器は複数の補機と接触するよりも前に吸気管の一部と接触する。この際、吸気管は、機器との接触により変形して衝突荷重を変形エネルギに変換するので、内燃機関に作用する衝突荷重を減少させることができる。そのため、例えば前方衝突時に内燃機関が車両の前後方向に移動する距離を短縮することができる。

本発明の内燃機関の一形態において、前記内燃機関は、複数の気筒が直列に並んだ直列型内燃機関であるとともに前記複数の気筒の排気側が前記車両の前方に向くように前記車両に搭載され、前記内燃機関には、前記仮想平面よりも車両前方側に一部が突出する排気管が設けられていてもよい（請求項８）。この形態でも同様に、車両の前方衝突時に機関本体よりも車両の前方側に配置されている機器を排気管の一部と接触させ、内燃機関に作用する衝突荷重を減少させることができる。そのため、前方衝突時に内燃機関が車両の前後方向に移動する距離を短縮できる。

以上に説明したように、本発明によれば、機関本体に取り付けられる複数の補機の端を車両の左右方向に延びる仮想平面上に揃えたので、車両の前方衝突時に機関本体よりも車両前方側に設けられるラジエータなどの機器を内燃機関に略均等に接触させることができる。そのため、前方衝突時に内燃機関に車両前方から作用する衝突荷重の分布を略均等にし、内燃機関を傾かせることなく車両の前後方向へ移動させることができる。また、このように内燃機関が車両の前後方向以外の方向に傾いたり移動することを抑制できるので、必要な長さのクラッシュストロークを確保できる。

図１及び図２は、本発明の一形態に係る内燃機関を示している。なお、図１は内燃機関を図２の右側から見た図を示し、図２は内燃機関を図１の上から見た図を示している。この内燃機関（以下、エンジンと称することもある。）１Ａは、車両１００に走行用動力源として搭載されるものであり、複数の気筒が直列に並んだ直列式エンジンとして構成されている。エンジン１Ａは、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３を含んで構成される機関本体４と、吸気管５と、排気管６とを備えている。吸気管５にはエアクリーナ７、消音器（不図示）などが設けられており、排気管６には触媒コンバータ（不図示）などが設けられている。図２に示したようにエンジン１Ａのクランク軸１ａはトランスミッション２００と連結されている。

エンジン１Ａは補機として、発電機（オルタネータと呼ぶこともある。）１０、エンジン１Ａとラジエータ１３との間で冷却水を循環させる冷却水ポンプ１１、及び車両１００に設けられるエアコンのコンプレッサ１２を備えている。なお以降、特にこれらを区別しない場合はこれらの機器を補機と呼ぶ。エンジン１Ａ、ラジエータ１３、及びトランスミッション２００は車両１００のエンジンルーム１０１内に設けられている。図２に示したように、エンジン１Ａとトランスミッション２００とは車両の左右方向に並べて配置され、ラジエータ１３はエンジン１Ａ及びトランスミッション２００よりも前側に配置される。また、図２に示したようにエアクリーナ７は、機関本体４に取り付けられた各補機１０、１１、１２とトランスミッション２００との間に配置される。車両１００は、その前面１００ａにバンパー１０２を備えている。

また、エンジン１Ａは、クランク軸１ａの回転を各補機１０、１１、１２の回転軸に伝達するための回転伝達機構２０を備えている。回転伝達機構２０は、クランク軸１ａに設けられてクランク軸１ａと一体に回転するクランクシャフトプーリ２１と、オルタネータ１０の回転軸に設けられるオルタネータプーリ２２と、冷却ポンプ１１の回転軸に設けられる冷却ポンププーリ２３と、コンプレッサ１２の回転軸に設けられるエアコンプーリ２４と、これらのプーリ２１、２２、２３、２４に巻き掛けられるＶベルト２５とを備えている。各プーリ２２、２３、２４は、設けられた補機の回転軸とそれぞれ一体に回転する。なお、これらの部分は周知の内燃機関と同じでよいため、詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示したようにエンジン１Ａに設けられる各補機１０、１１、１２は機関本体４の側面のうち車両１００の前方側を向く側面（以下、機関本体の前面と呼ぶこともある。）４ａに取り付けられる。この際、図１及び図２に示したように各補機１０、１１、１２は、各補機１０、１１、１２の車両前方側の端が仮想平面Ｐ上に揃うように機関本体４にそれぞれ取り付けられる。この仮想平面Ｐは、車両１００の左右方向に延びるとともに車両１００の上下方向に延びるように設定され、かつラジエータ１３の上端１３ａと下端１３ｂとを通過するように設定されるラジエータ仮想平面Ｐｒと平行に設定される。また、仮想平面Ｐは、各補機１０、１１、１２の車両前方側の端のうち最も車両１００の前面１００ａに近い端を通過するように設定される。図１及び図２に示したようにエンジン１Ａは吸気側が車両１００の前方を向くように車両１００に搭載され、吸気管５はその一部が仮想平面Ｐよりも車両１００の前方側に突出するようにエンジン１Ａに設けられている。また、図２に示したようにトランスミッション２００の車両前面側の側面が仮想平面Ｐに配置される。

次に本発明のエンジン１Ａを搭載した車両１００が前方衝突した場合の車両１００の各部の変化について説明する。車両１００が前方衝突した場合、最初にバンパー１０２が変形するとともにバンパー１０２を支持するサイドメンバ（不図示）が変形して衝突エネルギを吸収しつつエンジン１Ａ側に後退する。また、これと同時にラジエータ１３が車両１００の前部の変形に伴ってエンジン１Ａに近付く。この際、ラジエータ１３は、まず仮想平面Ｐよりも車両前方側に突出する吸気管５の一部と接触して、この吸気管５を変形させる。その後、ラジエータ１３は、仮想平面Ｐ上に揃えられた各補機１０、１１、１２の車両前方側の端にそれぞれ接触してエンジン１Ａを車両後方側に押す。このようにエンジン１Ａには車両前方から衝突荷重が作用する。

本発明のエンジン１Ａでは、各補機１０、１１、１２の車両前方側の端が仮想平面Ｐ上に揃えられているので、車両の前方衝突時にエンジン１Ａ側に後退してきたラジエータ１３を各補機１０、１１、１２の車両前方側の端でそれぞれ受けることができる。そのため、エンジン１Ａに車両１００の前側から作用する衝突荷重を均等化し、エンジン１Ａで衝突荷重を受け止めてエンジン１Ａを車両１００の前後方向に移動させることができる。また、エンジン１Ａが車両１００の前後方向以外の方向に傾いたり移動することを抑制できるので、必要な長さのクラッシュストロークを確保できる。

また、吸気管５の一部を仮想平面Ｐよりも車両１００の前方に突出させたので、前方衝突時の衝突エネルギを吸気管５の一部を変形させるエネルギに変換し、この衝突エネルギの一部を吸気管５で吸収することができる。そのため、エンジン１Ａに伝達される衝突エネルギを低減できる。さらに、各補機１０、１１、１２とトランスミッション２００との間にエアクリーナ７を配置したので、エンジン１Ａをコンパクトにできる。

なお、エンジン１Ａでは、各補機のうち最も高い位置に配置された発電機１０の車両前方側の端及び各補機のうち最も低い位置に配置されたコンプレッサ１２の車両前方側の端が仮想平面Ｐ上に揃うように各補機１０、１１、１２が機関本体４にそれぞれ取り付けられていてもよい。なお、この場合、発電機１０の車両前方側の端及びコンプレッサ１２の車両前方側の端が冷却ポンプ１１の車両前方側の端よりも車両１００の前方側に突出するように各補機１０、１１、１２が機関本体４に取り付けられる。この場合、車両１００の前方衝突時にはラジエータ１３が発電機１０の車両前方側の端及びコンプレッサ１２の車両前方側の端にて受け止められる。このようにラジエータ１３を受け止めることによっても、エンジン１Ａに車両１００の前方から作用する衝突荷重のエンジン１Ａの高さ方向の分布を均等化することができる。

図３は、本発明の他の形態に係るエンジン１Ｂを示している。なお、図３において図１と共通の部分には同じ符号を付して説明を省略する。図３は、車両搭載時のエンジン１Ｂの状態を示している。図３から明らかなように、エンジン１Ｂは車両に傾けて搭載される。一方、エンジン１Ｂの各補機１０、１１、１２は、車両前方側の端がそれぞれ仮想平面Ｐ上に揃うようにエンジン１Ｂに取り付けられる。この場合、図３に示したように仮想平面Ｐは、各補機１０、１１、１２の車両前方側の端及び機関本体４の車両前方側の端のうち最も車両１００の前面に近い端を通過するように設定される。このように車両に傾けて搭載されるエンジン１Ｂにおいても、車両１００の前方衝突時にラジエータ１３を仮想平面Ｐ上に揃えた各補機１０、１１、１２の車両前方側の端で受け止めることができるので、エンジン１Ｂに車両の前側から作用する衝突荷重の分布を均等化できる。そのため、エンジン１Ｂで衝突荷重を受け止めてエンジン１Ｂを車両の前後方向に移動させ、必要な長さのクラッシュストロークを確保することができる。なお、図３では、エンジン上部が車両の後方に傾いた状態で車両に搭載されるエンジンを示したが、エンジン上部が車両の前方に傾いた状態で車両に搭載されるエンジンにおいても各補機の車両前方側の端が仮想平面上に揃うように各補機をエンジンに取り付けることで同様の効果を得ることができる。

図４は、本発明のさらに他の形態に係るエンジン１Ｃを示している。エンジン１Ｃは、それぞれに複数の気筒が配置される２つのバンク３００、３００を備えたＶ型エンジンとして構成される。なお、図４において図１と共通の部分には同じ符号を付して説明を省略する。図４に示したようなＶ型エンジンは、一般にクランク軸１ａが車両１００の前後方向に延び、かつエンジン１Ｃの側面のうちクランクプーリ２１が設けられる側面が車両１００の前方を向くように車両１００に搭載される。そのため、エンジン１Ｃでは、各補機１０、１１、１２の回転軸にそれぞれ取り付けられるプーリ２２、２３、２４の車両前方側の端が仮想平面Ｐ上に揃うように各補機１０、１１、１２がエンジン１Ｃに取り付けられる。このように各補機を１０、１１、１２に設けられるプーリ２２、２３、２４の端を揃えることにより、車両１００の前方衝突時にこれらの端でラジエータ１３を受けることができる。そのため、前方衝突時に車両１００の前方からエンジン１Ｃに作用する衝突荷重の分布を均等化できる。従って、この形態においても他の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。仮想平面Ｐは、車両の前方衝突時に各補機の車両前方側の端及び機関本体の車両前方側の端のうち仮想平面Ｐ上に揃えられた端に略均等に衝突荷重が作用するように設定されていればよい。例えば、ラジエータが傾いて設けられる車両では、揃える仮想平面Ｐが車両の左右方向に延びるとともに鉛直方向に延びるように設定してもよい。このような車両でも、前方衝突時はラジエータが略鉛直に設けられる車両と同様にラジエータがエンジンに近付いてくるため、このように仮想平面Ｐを設定し、各補機の車両前方側の端をこの仮想平面Ｐに揃えることによって前方衝突時に車両前方からエンジンに作用する衝突荷重の分布を均等化できる。

また、仮想平面Ｐ上に機関本体の車両前方側の端が配置されるように各補機を機関本体に取り付けてもよい。

本発明は、排気側が車両の前方を向くように搭載される直列型エンジンに適用してもよい。この場合、エンジンの排気側の側面に各補機の車両前方側の端が仮想平面Ｐ上に揃うように複数の補機が取り付ける。この場合でも上述した形態と同様の効果を得ることができる。また、このエンジンには、一部が仮想平面Ｐよりも車両の前方側に突出するように排気管が設けられてもよい。このように排気管を設けることにより、車両の前方衝突時に衝突エネルギを排気管を変形させるためのエネルギに変換できるので、エンジンに伝達される衝突エネルギを低減できる。さらに、排気管に設けられる触媒コンバータなどの排気系部品を補機とトランスミッションとの間に配置してもよい。このように排気系部品を配置することにより、エンジンをコンパクトにできる。

本発明の一形態に係る内燃機関を示す図。 図１の内燃機関を図１の上から見た図。 本発明の他の形態に係る内燃機関を示す図。 本発明のさらに他の形態に係る内燃機関を示す図。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 内燃機関
４ 機関本体
５ 吸気管
６ 排気管
１０ 発電機（補機）
１１ 冷却ポンプ（補機）
１２ コンプレッサ（補機）
１３ ラジエータ
１００ 車両
１００ａ 前面
１０１ エンジンルーム
Ｐ 仮想平面
Ｐｒ ラジエータ仮想平面

Claims (8)

1. 複数の補機が機関本体に取り付けられる車両用内燃機関において、
   前記複数の補機の車両前方側の端及び前記機関本体の車両前方側の端のうち異なる高さに位置する少なくとも２つの端が、前記複数の補機の車両前方側の端及び前記機関本体の車両前方側の端のうち前記車両の前面に最も近い端を通過し、かつ前記車両の左右方向に延びるとともに前記車両の上下方向に延びるように設定された仮想平面上に揃うように前記複数の補機が前記機関本体にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする内燃機関。
2. 前記複数の補機の車両前方側の端のうち、最も高い位置の端と最も低い位置の端とが前記仮想平面上に揃うように前記複数の補機が前記機関本体にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記複数の補機のうち前記車両の前面と前記機関本体との間に配置される補機の車両前方側の端が前記仮想平面上に揃うように前記複数の補機が前記機関本体にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 前記仮想平面は、前記車両の前方衝突時に前記複数の補機の車両前方側の端及び前記機関本体の車両前方側の端のうち前記仮想平面上に揃えられた端に略均等に衝突荷重が作用するように設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
5. 前記車両のエンジンルーム内には、前記機関本体よりも前方にラジエータが設けられ、
   前記仮想平面は、前記ラジエータの上端と下端とを通過するように設定されるラジエータ仮想平面と平行に設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
6. 前記仮想平面は、前記車両の左右方向に延びるとともに鉛直方向に延びるように設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
7. 前記内燃機関は、複数の気筒が直列に並んだ直列型内燃機関であるとともに前記複数の気筒の吸気側が前記車両の前方に向くように前記車両に搭載され、
   前記内燃機関には、前記仮想平面よりも車両前方側に一部が突出する吸気管が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関。
8. 前記内燃機関は、複数の気筒が直列に並んだ直列型内燃機関であるとともに前記複数の気筒の排気側が前記車両の前方に向くように前記車両に搭載され、
   前記内燃機関には、前記仮想平面よりも車両前方側に一部が突出する排気管が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関。

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