JP2010216453A - エンジンの補機配設構造 - Google Patents

Abstract

【課題】オルタネータとウォータポンプと他の補機をエンジンの一側方に縦列配置するエンジンの補機配設構造において、ウォータポンプの外径寸法が吐出側で比較的大きいことによる制約を受けることなくオルタネータとウォータポンプの軸間距離を小さくすることができ、これらの補機をエンジン幅方向に無闇にスペースを必要とせずコンパクトに配設できるようにする。
【解決手段】ウォータポンプ４を、外径寸法が大きい後端部分がオルタネータ３の後端よりも後側に位置するように長くする。そして、シリンダブロック取付け面部を薄くして上方へ延設し、オルタネータ３の下側からシリンダブロック１との間に潜り込む配置とする。また、その潜り込む部分を利用して、吐出室からエンジンブロック１のウォータジャケットに冷却水を導入するよう冷却水導入通路を延設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの一側方にオルタネータとウォータポンプと他の補機を縦に並べて配設するエンジンの補機配設構造に関する。

エンジンの一側方下部にエアコンコンプレッサ等の大型の補機を配設し、その上側にウォータポンプを配設することが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平８−２１２５７号公報

エンジンの各種補機は、それぞれの用途や特性その他の条件を考慮しつつエンジンのコンパクト化および車両搭載性の向上を図るようエンジンの側方のスペースを利用してコンパクトに配設する必要がある。その際、大型の補機は、例えばエアコンコンプレッサのように密封性に優れていて水をかぶっても支障が少ない場合はエンジンの側方下部に配設するのが普通である。また、ウォータポンプは、シリンダブロックの側方にブロック直付けで配設する必要があり、エアコンコンプレッサと同じ側にウォータポンプを配設する場合は、エンジンの一側方下部にエアコンコンプレッサを配設し、その上側にウォータポンプを配設するのが普通である。

また、エンジンの一側方にウォータポンプとエアコンコンプレッサに加えてオルタネータを配設する場合は、オルタネータは水没回避のために最上位に配設し、ウォータポンプをオルタネータの下方に配設し、最下位にエアコンコンプレッサ等を配設し、これら３つの補機をエンジンのクランク軸方向前端側で各補機のプーリに掛け渡された共通のベルトを介してクランク軸で駆動するのが望ましい。

その場合、エンジンの側方上部には、例えば吸気側であれば、吸気マニホールドが張り出しているなど、補機配設のスペースを制限する干渉物があるのが普通で、それらを避けて補機を配置しなければならず、補機配設位置を無闇に上方へ広げることはできない。

そして、例えばウォータポンプには、シリンダブロックのウォータジャケットへの連通等の関係で本来望ましい取付け位置というものがあり、他の補機にもそれぞれ適正な位置というものがあるが、エンジンの一側方に吸気マニホールド等の干渉物を避けつつ３つの補機を単に縦に並べたのでは、各補機を本来の適正な高さ位置に配置できない場合がある。

また、いずれかの補機を縦列から外して側方に出す配置としたのでは、補機スペースがエンジン幅方向に膨らんでしまい、エンジンのコンパクト化および車両搭載性の向上を達成できなくなる。

したがって、エンジンの一側方にオルタネータとウォータポンプとエアコンコンプレッサ等の他の補機を、エンジン幅方向へ膨らまないように、また、各々の補機の本来の適正な位置を保つようコンパクトに配設して、エンジンのコンパクト化および車両搭載性の向上を達成するためには、これら３つの補機を、各補機のそれぞれの軸間距離を極力小さくしつつ縦に並べて配設するしかない。

しかし、これらの補機はそれぞれの外径部分が互に干渉しない範囲でしか軸間距離を小さくすることができない。特に、ウォータポンプは、通常、吐出側の外径寸法が比較的大きくて、その径寸法の大きい部分がオルタネータの胴部と並ぶ配置となるのが普通で、そのため、オルタネータとウォータポンプの軸間距離がどうしても大きくなってしまう。

本発明は、オルタネータとウォータポンプと他の補機をエンジンの一側方に縦列配置するエンジンの補機配設構造において、ウォータポンプの外径寸法が吐出側で比較的大きいことによる制約を受けることなくオルタネータとウォータポンプの軸間距離を小さくすることができ、これらの補機をエンジン幅方向に無闇にスペースを必要とせずコンパクトに配設できるようにすることを目的とする。

本発明のエンジンの補機配設構造は、エンジンの一側方すなわちシリンダブロックおよびシリンダヘッドからなるエンジン本体のクランク軸方向と直交する幅方向の一側方にオルタネータとウォータポンプと他の補機がこの順に上から並んで配設され、これらの補機が、エンジン前方側すなわちエンジン本体のクランク軸方向前方側で各補機のプーリに掛け渡された共通のベルトを介してクランク軸により駆動されるエンジンの補機配設構造であって、ウォータポンプは、その吐出室がオルタネータの後端よりもクランク軸方向の後側に位置するように、ポンプ軸が軸方向に離間した２つの軸受でポンプハウジングに支持されてエンジン本体の側部に取り付けられていることを特徴とする。

これにより、ウォータポンプの外径寸法が吐出側で比較的大きいことによる制約を受けることなくオルタネータとウォータポンプの軸間距離を小さくすることができ、エンジンの一側方にオルタネータとウォータポンプとエアコンコンプレッサ等の他の補機をこの順に上から並べて、エンジン幅方向に無闇にスペースを必要とせずコンパクトに配設し、共通のベルトを介してクランク軸により駆動することができる。

ここで、オルタネータおよびウォータポンプは、クランク軸方向から見てウォータポンプのプーリがオルタネータと一部重複するように配置されているようにするのがよい。

そうすることで、オルタネータとウォータポンプの軸間距離を極力小さくすることができ、補機スペースをコンパクトにすることができるとともに、オルタネータのプーリへのベルトの掛け代を大きくしてスリップを抑制することができる。

また、ウォータポンプは、ポンプハウジングとそのエンジン後方側に配設されるポンプカバーとで吐出室が区画され、ポンプハウジング内に、吐出室からクランク軸方向前方側へ延びる配置でエンジン本体のウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入通路が設けられているようにするのがよい。

そうすることで、オルタネータの後端よりもクランク軸方向の後方側のオルタネータと干渉することのない空間を利用して効率的な吐出室を形成することができ、また、ポンプハウジングに自由度の大きい冷却水導入通路を設けることができる。

そして、そのウォータポンプは、ポンプハウジングのクランク軸方向前方側に、オルタネータ支持部が設けられているようにするのがよい。

そうすることで、ウォータポンプのポンプハウジングをオルタネータの支持構造の一部に兼用できる。

そして、ウォータポンプは、ポンプハウジングが、エンジン本体のクランク軸方向と直交する幅方向から見てオルタネータと一部重複するように上方へ延設されたエンジン本体取付け面部を有し、そのエンジン本体取付け面部のオルタネータと重複する部分の内部に冷却水導入通路が設けられているようにするのがよい。

そうすることで、オルタネータの側面とエンジン本体との間のデッドスペースを有効利用してエンジン本体のウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入通路を設けることができる。

このように本発明によれば、エンジンの一側方にオルタネータとウォータポンプとエアコンコンプレッサ等の他の補機をこの順に上から並べて配設し、共通のベルトを介してクランク軸により駆動する場合に、ウォータポンプの外径寸法が吐出側で比較的大きいことによる制約を受けることなくオルタネータとウォータポンプの軸間距離を小さくすることができ、これらの補機をエンジン幅方向に無闇にスペースを必要とせずコンパクトに配設することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの要部側面図である。 図１のエンジンの要部正面図である。 図１のエンジンにおけるシリンダブロック部分のオルタネータおよびエアコンコンプレッサを取り外した状態の部分側面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンのウォータポンプの側面図である。 図４のウォータポンプの背面図である。 図４のウォータポンプのサーモスタットを組み付けたアッシー状態の側面図である。 図６のアッシー状態のウォータポンプの正面図である。 図４のウォータポンプのポンプカバーを取り外した状態の縦断面図である。 図４のウォータポンプのポンプハウジングの背面図である。 図９のＡ−Ａ断面図である。

図１〜図１０は本発明の実施形態の一例を示している。
この実施形態のエンジンは、直列４気筒で、吸気側（図１において手前側、図２において右側）が車両前方に向き、排気側（図１において背面側、図２において左側）が車室側に向き、クランク軸方向が車幅方向に向いた配置で自動車のエンジンルームに搭載される横置きエンジンであって、図１および図２に示すように、エンジン側方の一側、すなわちシリンダブロック１およびシリンダヘッド２からなるエンジン本体のクランク軸方向と直交する幅方向の一側方である吸気側に、オルタネータ３とウォータポンプ４とエアコンコンプレッサ５が、この順にシリンダブロック１の前部側面に沿う配置で、上から並んで、エンジン前方側（エンジン本体のクランク軸方向前方側）で各補機のプーリ３１，４１，５１に掛け渡された共通のベルト６を介してクランク軸７により駆動されるよう配設されている。そして、シリンダブロック１には前面（エンジン前方側の端面）にフロントケース８が取り付けられ、底面にオイルパン９がとりつけられている。また、シリンダヘッド２には上面にヘッドカバー１０が取り付けられている。図中、１０１はエンジン上部を覆う遮音カバーである。

エンジン吸気側のシリンダヘッド２の側面には、吸気マニホールド１１が連結されている。このエンジンは気筒毎に２つの吸気ポートを有するいわゆる吸気２弁式であって、吸気マニホールド１１は、ポート毎の独立通路を構成する８本の分岐管１２と、それらの分岐管１２が構成するポート毎の独立通路がエンジン前後方向の中央で集合して1つのチャンバーとなる集合部１３を有している。

吸気マニホールド１１は、集合部１３の部分でシリンダブロック１の側面に沿って湾曲し、下側にエレキスロットルボディ（ＥＴＢ）１４が連結されている。そして、吸気マニホールド１１のシリンダヘッド連結部分には、内部に、前後方向に一軸状に貫通する配置で、各気筒の一方の吸気ポートへの吸気の流れを遮断してスワールを高めるための吸気シャッターが設けられており、その吸気シャッターを駆動する吸気シャッター用アクチュエータ１５がシリンダブロック１の前方に配設されている。また、吸気マニホールド１１には、集合部１３のエンジン前方側に支持用のステー１６が設けられている。そして、吸気マニホールド１１の上部側方はシールドカバー１７で覆われている。

このエンジンにおいて、ウォータポンプ４は、ポンプハウジング２１の５箇所に設けられたボルトボス穴２２を貫通するボルト２３によって、図３に示すようにシリンダブロック１の前部吸気側の側面に取り付けられ、また、吸気マニホールド１１は上記ステー１６によりポンプハウジング２１を介して間接的に支持される（図１および図３参照）。

ウォータポンプ４は、図４および図５に示すように、ポンプハウジング２１と、そのエンジン後方側（エンジン本体のクランク軸方向後方側）にボルト締結されるポンプカバー２４とでポンプ本体が構成され、さらに、図６および図７に示すようにサーモスタットハウジング２６が図示しないサーモスタットを覆って取り付けられる。こうしてウォータポンプのアッシーが構成される。

図８に示すように、ウォータポンプ４のポンプ軸４０はポンプハウジング２１をクランク軸方向に貫通し、そのポンプ軸４０の前端部にプーリ４１が固定され、後端部にインペラ４２が固定されている。そして、ウォータポンプ４には、ポンプハウジング２１とそのエンジン後方側に配設されるポンプカバー２４とで、インペラ４２の周囲に渦巻状の吐出室４３が形成され、ポンプハウジング２１の内部のインペラ４２の前方に吸込室４４が形成されている。

ウォータポンプ４は、その外径寸法が吐出側（インペラ周辺）で比較的大きいことによる制約を受けることなくオルタネータ３とウォータポンプ４の軸間距離を小さくすることができるよう、図１に示すように、吐出室４３を形成する後端側の部分がオルタネータ３の後端よりもクランク軸方向の後側に位置するように、ポンプ軸４０が長くされ、その長いポンプ軸４０を、図８に示すように軸方向に離間した２個所に配置されたフロントベアリング４５とリアベアリング４６とでポンプハウジング２１に支持する構造とされている。そして、図２に示すように、オルタネータ３とウォータポンプ４は、クランク軸方向から見てウォータポンプ４のプーリ４１がオルタネータ３と一部重複する配置とされている。

また、図８に示すように、ウォータポンプ４のポンプハウジング２１内部のポンプ軸４０の周りには、吸込室４４の前方に水シールのためのメカニカルシール４７が配置され、その更に前方でリアベアリング４６より後方の位置に、漏れた水がリアベアリング４６側へ流れないようにするための落とし穴４８並びにバッフルプレート４９が設けられている。

そして、ウォータポンプ４のポンプハウジング２１には、エンジン幅方向の左側にシリンダブロック取付け面部５０（エンジン取付け面部）が設けられている。このシリンダブロック取付け面部５０は、上下方向の幅がハウジング本体部分よりも大きくなるよう上方へ延設されたもので、エンジン幅方向に薄く、その薄くなって上方へ延設された部分が、図１に示すように、シリンダブロック１のクランク軸方向と直交する幅方向から見てオルタネータ３と一部重複するよう、オルタネータ３の下側からシリンダブロック１との間に潜り込む配置となっている。

また、ポンプハウジング２１には、エンジン前方側の、シリンダブロック取付け面部５０の上方前側と、ハウジング本体部分の上部外側との２個所に、ボス状の第１および第２のオルタネータ支持部５２Ａ，５２Ｂが設けられている。図２に示すように、オルタネータ３は前側２方向のブラケット部３２Ａ，３２Ｂが、このポンプハウジング２１の支持ボス部５２Ａ，５２Ｂにボルト締結される。

そして、ポンプハウジング２１には、図４に示すように、エンジン幅方向のシリンダブロック取付け面部５０とは反対側すなわちエンジン正面から見てシリンダブロック１から遠い側に、吸込室４４と連通するようサーモスタット室５３が設けられ、図示しないサーモスタットが、サーモスタットハウジング２６側に支持されて収容される。

ウォータポンプ４は、インペラ４２で吸込室４４から水を取り込んで、吐出室４３に吐出し、ポンプハウジング２１内に設けられた冷却水導入通路６１を経て、シリンダブロック１のウォータジャケット（図示せず）に冷却水として導入する。

吐出室４３からシリンダブロック１のウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入通路６１は、ポンプハウジング２１のシリンダブロック取付け面部５０の、オルタネータ３の下側からシリンダブロック１との間に潜り込む部分の内部に、図１０に示すように吐出室４３の出口部分からエンジン前方側へ延びて、通路出口６２がシリンダブロック１の吸気側前部に開口するウォータジャケット入口６３（図３参照）に連通するようＬ字状に形成されている。

また、このエンジンでは、車室内ヒータ（図示せず）を循環したヒータ熱源用冷却水をウォータポンプ４の吸込室４４に戻すヒータ熱源用冷却水リターン通路６４がシリンダブロック１の前部を横切って設けられており、そのヒータ熱源用冷却水リターン通路６４の出口部分が、図３に示すようにウォータジャケット入口６３から隔離された配置でシリンダブロック１の側面に設けられた縦長のくぼみ６５の上部に開口している。

そして、ポンプハウジング２１の内部には、図９に示すように、シリンダブロック１のウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入通路６１の下方で、高さに差があって互いに干渉しない位置に、シリンダブロック１のヒータ熱源用冷却水リターン通路６４に連通して冷却水をウォータポンプ４の吸込室４４へ戻すヒータリターン連通路６６が設けられている。

図４に示すように、ポンプハウジング２１のシリンダブロック側の側面には、ヒータ熱源用冷却水リターン通路６４の出口部分が開口するシリンダブロック１側のくぼみ６５に合わさるように、縦長のくぼみ６７が設けられている。そして、この縦長のくぼみ６７の下部に、ヒータリターン連通路６６の入口部分が開口している。

ポンプハウジング２１のポンプカバー取付け側の端面には、図９に示すように、冷却水導入通路６１が吐出室４３に連通する部分の下方に、これら冷却水導入通路６１および吐出室４３から隔離された配置で、くぼみ６８が設けられ、このくぼみ６８に、ヒータ熱源用冷却水リターン通路６４に連通するヒータリターン連通路６６が開口している。車室内ヒータから戻ってくる冷却水は、連通路６６を通って、この吐出室４３から隔離されたくぼみ６８に入る。このくぼみ６８は、後述のようにポンプカバー２４に設けられたくぼみと合わさって冷却水導入通路６１および吐出室４３から隔離された空間を形成する。そして、冷却水はこの空間に入り、くぼみ６８の一側に形成された連通穴６９から吸込室４４に戻る。

サーモスタットは、冷間時すなわち水温が所定温度（例えば８０°Ｃ〜９０°Ｃ）に達するまでは、ラジエータバイパス通路を開いてラジエータを通らないラジエータバイパス経路を形成し、温間時すなわち水温が所定温度（例えば８０°Ｃ〜９０°Ｃ）に達すると、ラジエータ循環通路を開いてラジエータを流れるラジエータ循環経路を形成するもので、それ自体良く知られているようにサーモスタット軸の一端側にラジエータ循環通路側の開口部を開閉する第１の弁を有し、他端側にラジエータバイパス通路側の開口部を開閉する第２の弁とを有するサーモスタットバルブを備えている。そして、このサーモスタットバルブがサーモスタットハウジング２６に保持されて、ポンプハウジング２１のサーモスタット室５３に挿入され、サーモスタットハウジング２６がポンプハウジング２１のサーモスタット取付け面部５４にボルト締結される。

シリンダブロック１には、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２のウォータジャケットを循環した冷却水をラジエータ（図示せず）を迂回してウォータポンプ４に戻すラジエータバイパス通路７０が設けられ、そのラジエータバイパス通路７０の通路出口が、図３に示すように、ウォータジャケット入口６３の下方後寄りに開口している。そして、そのシリンダブロック１の側壁に開口するラジエータバイパス通路７０の通路出口に合わさるように、図４に示すようにウォータポンプ４のポンプハウジング２１の側面にくぼみ７１が設けられ、このくぼみ７１に入口部分が開口し、出口部分がサーモスタット室５３に開口するよう、ポンプハウジング２１の内部にバイパスリターン連通路７２が形成されている。そして、このバイパスリターン連通路７２の開口部をサーモスタットの第２の弁が開閉する。

温間時には、サーモスタットの第１の弁が開いてラジエータ循環経路が形成され、ラジエータで冷却された冷却水がウォータポンプ４の吸込室４４に吸い込まれて、吐出室４３に吐出され、冷却水導入通路６１を経てシリンダブロック１のウォータジャケットに送り込まれる。そして、シリンダブロック１のウォータジャケットに送り込まれた冷却水は、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２のウォータジャケットを循環し、シリンダヘッド２のウォータジャケット出口から排出され、ラジエータ循環通路を介しサーモスタットを経てウォータポンプ４の吸込室４４へ循環する。

また、冷間時には、サーモスタットの第１の弁が閉じ、第２の弁が開いて、ラジエータを迂回するバイパスリターン経路が形成され、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２のウォータジャケットを循環した冷却水は、シリンダヘッド１のラジエータバイパス通路７０からウォータポンプ４のポンプハウジング２１のバイパスリターン連通路７２を経てウォータポンプ４の吸込室４４へ戻る。

ウォータポンプ４から吐出される冷却水は、図示しない水冷式の排気還流弁（ＥＧＲ弁）へも送り出される。ポンプカバー２４には、吐出室４３の出口部分の冷却水導入通路６１に対向する位置に連通するよう、排気還流弁へ冷却水を送り出す通路の接続部８１が設けられている。

また、ポンプカバー２４には、ポンプハウジング２１のポンプカバー取付け側の端面のくぼみ６８と合わさって冷却水導入通路６１および吐出室４３から隔離された空間を形成するようくぼみが設けられていて、このくぼみと、ポンプハウジング２１側のくぼみ６８とで形成される空間に連通する位置に、還流排気を冷却するＥＧＲクーラー（図示せず）からの戻り通路の接続部８２と、冷間始動時にエンジンオイルを暖めるオイルクーラからの戻り通路の接続部８３が設けられている。

そして、サーモスタットには、サーモスタットハウジング２６内部の第１の弁の上流側に連通する位置に、ラジエータ循環通路の接続部８４が設けられ、また、冷却水循環により保温するエレキスロットルボディ（ＥＴＢ）１４からの戻り通路の接続部８５と、排気還流弁からの戻り通路の接続部８６と、冷間始動時に自動変速機用のオイル（ＡＴＦ）を暖めるＡＴＦウォーマ（図示せず）からの戻り通路の接続部８７が設けられている。

なお、本発明は上記実施形態以外に様々な適用が可能である。例えば、上記実施形態の例では、エンジン本体のクランク軸方向と直交する幅方向の一側方にオルタネータとウォータポンプとエアコンコンプレッサをこの順に縦列で配設しているが、オルタネータとウォータポンプとエアコンコンプレッサ以外の他の補機を縦列で配設するものにも本発明は適用できる。また、上記実施形態の例では、吸気側にこれら三つの補機を配設しているが、本発明は、これら三つの補機をエンジン本体の排気側に配設する場合にも適用可能である。

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
３ オルタネータ
４ ウォータポンプ
５ エアコンコンプレッサ
７ クランク軸
１１ 吸気マニホールド
２１ ポンプハウジング
２４ ポンプカバー
２６ サーモスタットハウジング
３１、４１、５１ プーリ
４２ インペラ
４３ 吐出室
４４ 吸込室
５０ シリンダブロック取付け面部（エンジン取付け面部）
６１ 冷却水導入通路
６６ ヒータリターン連通路
７０ ラジエータバイパス通路
７２ バイパスリターン連通路

Claims (5)

1. エンジン本体のクランク軸方向と直交する幅方向の一側方にオルタネータとウォータポンプと他の補機がこの順に上から並んで配設され、これらの補機が前記エンジン本体のクランク軸方向前方側で各補機のプーリに掛け渡された共通のベルトを介してクランク軸により駆動されるエンジンの補機配設構造であって、
   前記ウォータポンプは、その吐出室が前記オルタネータの後端よりもクランク軸方向の後側に位置するように、ポンプ軸が軸方向に離間した２つの軸受でポンプハウジングに支持されてエンジン本体の側部に取り付けられていることを特徴とするエンジンの補機配設構造。
2. 前記オルタネータおよび前記ウォータポンプは、クランク軸方向から見て前記ウォータポンプのプーリが前記オルタネータと一部重複するように配置されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの補機配設構造。
3. 前記ウォータポンプは、前記ポンプハウジングとそのエンジン後方側に配設されるポンプカバーとで吐出室が区画され、前記ポンプハウジング内に、前記吐出室からクランク軸方向前方側へ延びる配置で前記エンジン本体のウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入通路が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの補機配設構造。
4. 前記ウォータポンプは、前記ポンプハウジングのクランク軸方向前方側にオルタネータ支持部が設けられていることを特徴とする請求項３記載のエンジンの補機配設構造。
5. 前記ポンプハウジングが、前記エンジン本体のクランク軸方向と直交する幅方向から見て前記オルタネータと一部重複するように上方へ延設されたエンジン取付け面部を有し、該エンジン取付け面部の前記オルタネータと重複する部分の内部に前記冷却水導入通路が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載のエンジンの補機配設構造。

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