JP2009029315A - 自動車のエンジンルーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体前後長さに大きな制約のあるエンジンルームにおいて吸気効率を高めることのできる自動車のエンジンルーム構造を提供する。
【解決手段】エンジンルーム2には直列四気筒横置きエンジンE/Gが後傾して搭載され、また、ラジエータ6が前傾して搭載されて、エンジンE/Gとラジエータ6との間にＶ字状の空間Sが形成され、そしてＶ字空間Sには、その上部に吸気マニホールド30が配設されている。吸気マニホールド30の各独立吸気管30-1〜30-4は、面視したときに「の」の字の渦巻き形状を有しており、各独立吸気管30-1〜30-4の後端部は後方且つ斜め下方に直線状に延びる形状を有している。
【選択図】図3

Description

本発明は自動車のエンジンルーム構造に関する。

特許文献１は、フロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）の駆動形式の車両におけるエンジンルーム構造を開示している。この特許文献１に開示のエンジンルーム構造を説明すると、横置きエンジンは側面視したときに後方に傾斜した後傾姿勢で配置され、そして、この後傾した横置きエンジンは前方吸気、後方排気の形式が採用されている。具体的には、直立したラジエータと後傾の横置きエンジンとの間に吸気マニホールドが配設されている。また、横置きエンジンとその後方のダッシュパネルとの間には、シリンダヘッドの後側面に接続された排気マニホールドがダッシュパネルに沿ってほぼ真っ直ぐに下方に垂下する構成が採用されている。

燃料消費量の低減が叫ばれている今日、エンジンの吸気効率及び排気効率を高めることの重要性が増大している。エンジンの吸気効率を高めるには、エンジンに通じる吸気通路を極力長くして慣性吸気などの動的効果が得られるようにするのが好ましい。排気系についても、エンジンの排気効率を高めるには、エンジンから直線状に排気されるのが好ましい。

特開平１１−１９８６６３号公報

ＦＦ駆動形式はコンパクトカーで一般的に採用される駆動形式であるが、コンパクトカーのように車体前後長さに制約があるエンジンルームで吸気効率や排気効率を高めるのは容易ではない。

本発明の主なる目的は、車体前後長さに大きな制約のあるエンジンルームにおいて吸気効率を高めることのできる自動車のエンジンルーム構造を提供することにある。

本発明の更なる目的は、上記の主なる目的に加えてエンジンの排気効率を高めることのできる自動車のエンジンルーム構造を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
左右一対のフロントサイドフレームを含むエンジンルームに、クランク軸を車幅方向に向けて横置きされた水冷式の直列多気筒エンジンと、該水冷エンジンの前方に配設されたラジエータとが配設された自動車のエンジンルーム構造において、
前記ラジエータが、その下端部よりも上端部が前方に位置する前傾姿勢で前記エンジンルームに搭載され、前記横置きエンジンが、各気筒の軸線が前記クランク軸を通る鉛直線よりも後方に傾斜するように後傾して前記エンジンルームに搭載されて、該後傾の前記横置きエンジンと前記前傾のラジエータとの間に側面視で上方に向けて拡開するＶ字状の空間が形成され、
該Ｖ字状の空間の上部に吸気マニホールドが配設されていることを特徴とする自動車のエンジンルーム構造を提供することにより達成される。

すなわち、本発明によれば、横置きエンジンを後傾姿勢でエンジンルームに配置させ且つラジエータを前傾姿勢でエンジンルームの前端部に配置させることで、横置きエンジンとラジエータとの間に、上方に向けて拡開するＶ字状の空間を形成し、このＶ字状の空間の上部に吸気マニホールドを配設するようにしてある。そして、この構成を採用することにより、吸気マニホールドを構成する独立吸気管を上下に湾曲させることで比較的長い吸気通路を作ることができるだけでなく、各独立吸気管の後端部つまり横置きエンジンのシリンダヘッドに至る部位を直線状にすることが容易になる。したがって、コンパクトカーのように、エンジンを横置き形式でエンジンルームに搭載する自動車において前後長さが制限されたエンジンルームにおいて比較的長い吸気通路による慣性吸気や、各気筒に至る独立吸気通路の後端部の形状として、吸気効率を高めることのできる形状を採用することが可能になり、車体前後長さに大きな制約のあるエンジンルームにおいて吸気効率を高めることができる。

また、横置きエンジンを後傾させることでシリンダヘッドから後方且つ斜め下方に延びるように排気系を配置させることができる。具体的には、その好適な実施の形態として、
車室のフロアを構成するフロアパネルの車幅方向中央部分に、車体前後方向に延び且つその前端が前記エンジンルームに開口したトンネル部が形成され、
該トンネル部の前端部に、前端に向かうに従って上方に拡大した拡大部が形成され、
該拡大部に車体前後方向に延びるキャタリストが配設されると共に該キャタリストは後方に向けて斜め下方に延びる傾斜した姿勢で前記拡大部に配設され、
前記キャタリストの前端と前記横置きエンジンのシリンダヘッドの後側面とが側面視で後方に向けて斜め下方に延びる排気マニホールドを介して連結される。

このような排気系及びフロアパネルのトンネル部の構成を採用することにより、排気効率を高めることができる。

本発明の上記目的及びその作用効果は以下の本発明の好ましい実施例の詳しい説明から明らかになろう。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図１は実施例の自動車のエンジンルームの平面図であり、図２はエンジンルームに配設された各種の機器の斜視図である。図３は、実施例の自動車の要部を抽出した平面図であり、図４はその側面図である。これらの図面を参照して、自動車１は、その前端部から後方に向けて、エンジンＥ/Ｇを配置するエンジンルーム２、車室３を備え、エンジンルーム２と車室３とはダッシュパネル４で区画されている（図３、図４）。参照符号５はボンネットを示す。

エンジンルーム２には、その前端にラジエータ６が搭載され、ラジエータ６の後方にエンジンＥ/Ｇが搭載されている。すなわち、エンジンＥ/Ｇは水冷式エンジンである。エンジンＥ/Ｇは、直列四気筒エンジンであり、エンジンルーム２には、クランク軸Ｃが車幅方向に延びる、いわゆる横置き配置されている。周知のように、エンジンＥ/Ｇを横置きにした自動車は前輪駆動形式のコンパクトカーに一般的に採用されている。

図１などを参照すると分かるように、横置きエンジンＥ/Ｇは、車両前方側の側面に吸気系１０が接続され、後方側の側面に排気系１１（図４）が接続されている。すなわち、自動車１では、前方吸気、後方排気の形式の横置き直列四気筒エンジンＥ/Ｇが採用されている。

説明の都合上、エンジンＥ/Ｇの配置及び排気系１１から先に説明すると、図４から分かるように、横置きエンジンＥ/Ｇは、ピストンの移動方向（シリンダボアの軸線１２（図４））が鉛直線に対して後方に角度αだけ後方に傾斜して搭載されている（角度αとしては例えば１５度）。

図４から分かるように、横置きエンジンＥ/Ｇ（シリンダヘッド１３（図４））の後側の面には、側面視で後方に向けて斜め下方に延びる排気マニホールド１４が接続されている。この排気マニホールド１４は、排気干渉を避けるために四本の独立排気管１４-１〜４の後端が２本ごとに集合するように構成されている。

すなわち、横置きエンジンＥ/Ｇは、その燃焼タイミングが、図３を参照して、一番気筒E1、三番気筒E3、四番気筒E4、二番気筒E2の順に設定されており、これに対応して、排気マニホールド１４は、点火タイミングが隣り合わない一番気筒E1と四番気筒E4で第１グループ１４ａが構成され、二番気筒E2と三番気筒E3で第２グループ１４ｂが構成されている。そして、各グループ１４ａ、１４ｂの独立排気管の後端は、一番気筒の独立排気管１４-１と四番気筒の独立排気管１４-４とが集合され、二番気筒の独立排気管１４-２と三番気筒の独立排気管１４-３とが集合されて、各グループ１４ａ、１４ｂの後端に、夫々、直キャタリスト１５ａ、１５ｂが連結されている。直キャタリスト１５ａ、１５ｂは、従来と同様に三元触媒で構成されており、主に冷間時のＨＣ(炭化水素)及びＣＯ(一酸化炭素)の浄化が意図されている。

２つの横並びの直キャタリスト１５ａ、１５ｂの後端はＹ字排気管１６に接続され、このＹ字排気管１６の後端は、車体前後方向且つ略水平に延びるフレキシブルジョイント１７を介してアンダーフットキャタリスト１８に接続され、そして、アンダーフットキャタリスト１８の後端は後部排気管１９を介してマフラー（図示せず）に接続されている。なお、アンダーフットキャタリスト１８は、三元触媒で構成されているが、主にＮＯx(窒素酸化物)の浄化が意図されている。

車室３の床面を構成するフロアパネル７には、車幅方向中央部分に、車体前後方向に延び且つ上方に突出したトンネル部８が形成され、このトンネル部８に直キャタリスト１５及びその後方の排気系部品１７〜１９が収容されている（図３、図４）。

トンネル部８の前端部は、図３、図４から理解できるように、前端つまりエンジンルーム２に向かうに従って徐々に拡開し且つ上方に徐々に拡大した拡大部８ａが形成され、この拡大部８ａに沿って車体前後方向に延びる直キャタリスト１５ａ、１５ｂが平面視で横並びの状態（図３）で且つ各直キャタリスト１５ａ（１５ｂ）が後方に向かうに従って下位に位置する、後方に向けて斜め下方に傾斜した姿勢で配設されている（図４）。

拡大部８ａの斜め後方に延びる角度は、直キャタリスト１５ａ、１５ｂの斜め後方に延びる角度よりも大きな値に設定するのが好ましい。更に、自動車１が前方衝突したときに、直キャタリスト１５ａ、１５ｂが、トンネル部８の拡大部８ａの上壁によって案内されて下方への移動が強制されるようにするのが好ましい。このような拡大部８ａの構成を採用することにより、前方衝突時に排気マニホールド１４がダッシュパネル４に衝突してダッシュパネル４を車室３側に変形させてしまうのを抑制することができる。

図４から最も良く分かるように、横置きエンジンＥ/Ｇを後方に向けて傾斜してエンジンルーム２に搭載し且つエンジンＥ/Ｇの後方且つ接近して配置した直キャタリスト１５ａ、１５ｂの前端を上に配置し且つ後端を下に配置した後方に向けて斜め下方に延びる傾斜姿勢で配置することにより、横置きエンジンＥ/Ｇから排出される排気ガスの流れを直線状にすることができ、これによりエンジンＥ/Ｇの排気効率を高めることができる。

図３、図４に示す参照符号２０は、駆動輪としての前輪であり、左右の前輪２０Ｌ、２０Ｒは横置きエンジンＥ/Ｇの後端（図２の下端）に連結されたトルクコンバータ付き自動変速機２１を介して駆動される。また、図３、図４に示す参照符号２２はフロントサイドフレームを示し、一対の左右のフロントサイドフレーム２２Ｌ、２２Ｒの間に横置きエンジンＥ/Ｇ及び自動変速機１を含むパワートラクションユニットが配設される。

エンジンルーム２の前端に位置するラジエータ６は、図２、図４から理解できるように、その下端を相対的に後方に位置し且つ上端を前方に位置した前傾姿勢で配設されており、この前傾ラジエータ６と、後傾した横置き直列エンジンＥ/Ｇとの間には、側面視したときに上方に向けて拡開するＶ字形状の空間Ｓが形成されている。そして、このエンジンＥ/Ｇ前方のＶ字状空間Ｓに吸気系１０が配設されている。

吸気系１０は、合成樹脂製の吸気マニホールド３０、スロットルボディ３１を含み、その上流端はエアクリーナ３２（図１参照）で終端している。吸気マニホールド３０は、図１〜図３から分かるように、各気筒に連なる独立吸気管３０-１〜４の集合体であり、各独立吸気管３０-１〜４は、平面視したときに、車幅方向に横並びに配置されている。

四本の独立吸気管３０-１〜４はシリンダヘッド１３の車体前方側の側面から互いに並行に且つ前方且つ斜め上方に延びた後に下方に向けて湾曲し、そして後方に延びた後に、Ｖ字状空間Ｓの高さ方向及び車体前後方向中央部分において上方向けて開口する、側面視したときに「の」の字の円弧状の渦巻き形状を有している(図４)。この四本の渦巻き形状の独立吸気管３０-１〜４で前方及び上方が囲まれた空間つまり四本の独立吸気管３０-１〜４の上流端が臨む空間には、吸気拡大室を形成する車幅方向に延びるサージタンクを配設してもよいが、この実施例では、比較的小さな通路断面積の車幅方向に延びる共通室（図面では作図上の理由から現れていない）が配設され、この共通室の車幅方向一端にスロットルボディ３１に連結されている。

吸気マニホールド３０の形状をより詳しく説明すると、各気筒に通じる各独立吸気管３０-１〜４は、側面視したときに、側面視で上方に拡開した形状のＶ字形状の空間Ｓの上部つまりラジエータ６の上部に対応する高さ位置に占める円弧状の渦巻き形状を有し、これにより前後長が制約されるコンパクトカーのエンジンルーム２において、慣性吸気などに有利な比較的長い吸気通路を滑らかに湾曲させた状態でコンパクトな空間に収容することができる吸気マニホールド形状を実現することができる。更に、各独立吸気管３０-１〜４の下流部分は、円弧状に滑らかに湾曲する形状を伴ってボンネット５に沿って後方に延び、そして、エンジンＥ/Ｇに接近した部分はシリンダヘッド１３に向けて後方且つ斜め下方に直線状に延びる形状が実現されている。これにより、独立吸気管３０-１〜４の後端部の形状を、エンジンＥ/Ｇの各気筒の吸気ポートの延び方向に沿って直線状に延びる形状にすることができるためエンジンＥ/Ｇの吸気効率を向上することができる。また、図３から分かるように、吸気マニホールド３０の前端部を、平面視したときに、前方に傾斜したラジエータ６の下部と重複した領域まで延長させてもよいことは勿論である。

図４を参照して、側面視で渦巻き状に延びる吸気マニホールド３０の上流端は、その上流端がＶ字状空間Ｓの車体前後方向及び上下方向の中央部分に臨んで位置決めされ、そして、この中央部分に、車幅方向に延びる共通室が形成されている。そして、その車幅方向の側方つまり、後傾した横置きエンジンＥ/Ｇの前方の側面視Ｖ字形状の空間Ｓにおける上部において、吸気マニホールド３０の側方つまりＶ字状空間Ｓの車体前後方向及び上下方向の中央部分に位置するスロットルボディ３１の側方にエアクリーナ３２が配設され、このエアクリーナ３２はエンジンルーム２の車幅方向側部においてＶ字状空間Ｓの上部に位置決めされている。なお、図１などに示す参照符号３４はバッテリであり、エアクリーナ３２の後方に隣接して配置されている。

如上の説明から分かるように、実施例の自動車１のエンジンルーム構造によれば、コンパクトカーで採用されている自動車にあっては横置きエンジンを採用してフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）の駆動形式が採用されるが、この種の車両において、比較的長い吸気通路の後端部を横置きエンジンＥ/Ｇに向けて直線状の形状にすることができ且つ横置きエンジンＥ/Ｇから排出される排気ガスの流れを直線状にすることができるため、前後長が制約されるエンジンルーム２を備えたコンパクトカーの吸気効率及び排気効率を高めることができる。また、ラジエータ６を前傾姿勢でエンジンルーム２の前端部に配設することにより、ボンネット５の前端部のボンネットラインを下げることができる。

実施例のエンジンルーム構造の平面図である。 エンジンルームに搭載された横置きエンジン及びラジエータを抽出して斜め前方から見た斜視図である。 エンジンルームに搭載された横置きエンジン及びその後方に延びる排気系を抽出した平面図である。 図３に対応して横方向から見た図である。

符号の説明

１ 自動車
２ エンジンルーム
３ 車室
４ ダッシュパネル
５ ボンネット
６ ラジエータ
７ フロアパネル
８ トンネル部
８ａ トンネル部の前端部に形成された拡大部
１０ 吸気系
１１ 排気系
１２ シリンダボアの軸線
１３ シリンダヘッド
１４ 排気マニホールド
１４ａ 第１グループのマニホールド
１４ｂ 第２グループのマニホールド
１５ 直キャタリスト
３０ 吸気マニホールド
３０−１〜４ 独立吸気管
３１ スロットルボディ
３２ エアクリーナ
Ｅ/Ｇ エンジン
Ｃ クランク軸
Ｓ Ｖ字状空間

Claims (4)

1. 左右一対のフロントサイドフレームを含むエンジンルームに、クランク軸を車幅方向に向けて横置きされた水冷式の直列多気筒エンジンと、該水冷エンジンの前方に配設されたラジエータとが配設された自動車のエンジンルーム構造において、
   前記ラジエータが、その下端部よりも上端部が前方に位置する前傾姿勢で前記エンジンルームに搭載され、前記横置きエンジンが、各気筒の軸線が前記クランク軸を通る鉛直線よりも後方に傾斜するように後傾して前記エンジンルームに搭載されて、該後傾の前記横置きエンジンと前記前傾のラジエータとの間に側面視で上方に向けて拡開するＶ字状の空間が形成され、
   該Ｖ字状の空間の上部に吸気マニホールドが配設されていることを特徴とする自動車のエンジンルーム構造。
2. 前記吸気マニホールドに含まれる複数の独立吸気管が車幅方向に横並びに配置され且つ各独立吸気管が、側面視したときに、前記横置きエンジンから前方に直線状に斜め上方に延びた後に下方に向けて湾曲した形状を有し、該複数の独立吸気管で上方且つ前方が覆われた空間に前記独立吸気管の上流端が接続され且つ車幅方向に延びる共通室が形成され、該共通室が、前記Ｖ字状空間の車体前後方向且つ上下方向の中央部分に配設されている、請求項１に記載の自動車のエンジンルーム構造。
3. 前記吸気マニホールドが、前記横置きエンジンから前方に直線状に斜め上方に延びた後にボンネットラインに沿って前方に延びた後に下方に向けて湾曲した形状を有する、請求項２に記載の自動車のエンジンルーム構造。
4. 車室のフロアを構成するフロアパネルの車幅方向中央部分に、車体前後方向に延び且つその前端が前記エンジンルームに開口したトンネル部が形成され、
   該トンネル部の前端部に、前端に向かうに従って上方に拡大した拡大部が形成され、
   該拡大部に車体前後方向に延びるキャタリストが配設されると共に該キャタリストは後方に向けて斜め下方に延びる傾斜した姿勢で前記拡大部に配設され、
   前記キャタリストの前端と前記横置きエンジンのシリンダヘッドの後側面とが側面視で後方に向けて斜め下方に延びる排気マニホールドを介して連結されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車のエンジンルーム構造。

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