JP2020118082A - 車両用内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの上部に配置された部材をターボ過給機の熱の影響から保護することができる車両用内燃機関を提供すること。【解決手段】エンジン４において、シリンダヘッドカバー１３の上方、かつ、ターボ過給機２１の近傍にエアクリーナ２８が設けられ、集合排気出口１７の上側、かつ、ターボ過給機２１とエンジン本体４Ａとの間に、上方に延びる板状の遮熱板４１が設けられている。また、遮熱板４１は、シリンダヘッド１２とシリンダヘッドカバー１３とを接合するシール面４Ｂの側方を通過し、エアクリーナ２８の底部より上側に延びている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用内燃機関に関する。

従来、車両に搭載される内燃機関として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、シリンダヘッド内に設けられた排気ポートの出口に過給機が取付けられており、この過給機はシリンダヘッドの上端よりも上方に配置されている。

特開２０１６−１２５４０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにあっては、過給機がシリンダヘッドの上端よりも上方に配置されているため、エンジンの上部に配置されているシリンダヘッド、シリンダヘッドカバーまたはエアクリーナ等の部材が過給機からの高温の熱を受けてしまうおそれがある。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、エンジンの上部に配置された部材をターボ過給機の熱の影響から保護することができる車両用内燃機関を提供することを目的とするものである。

本発明は、エンジン本体の上部に配置されるシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの上側にシール面を介して接合されるシリンダヘッドカバーと、前記シリンダヘッドの一側面に開口する集合排気出口と、前記集合排気出口より上側に延びる排気通路部を有し、前記シール面部の側方に配置されたターボ過給機と、前記排気通路部から前記エンジン本体の側面に沿って下方へ延びる触媒ケースと、前記エンジン本体側に開放した形状に形成され、前記エンジン本体と反対側から前記触媒ケースを覆う触媒ケースカバーと、を備え、前記集合排気出口から排出された排気が前記排気通路部、前記ターボ過給機および前記触媒ケースを順次通過する車両用内燃機関であって、前記シリンダヘッドカバーの上方、かつ、前記ターボ過給機の近傍にエアクリーナが設けられ、前記集合排気出口の上側、かつ、前記ターボ過給機と前記エンジン本体との間に、上方に延びる板状の遮熱板が設けられ、前記遮熱板は、前記シール面の側方を通過し、前記エアクリーナの底部より上側に延びていることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、エンジンの上部に配置された部材をターボ過給機の熱の影響から保護することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用内燃機関の正面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両用内燃機関の、ターボ過給機、排気浄化装置およびエアクリーナを取り外した状態を示す正面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る車両用内燃機関の、エアクリーナホースを取り外した状態の右側面図である。 図４は、本発明の一実施例に係る車両用内燃機関の、エアクリーナホースを取り外した状態の左側面図である。 図５は、本発明の一実施例に係る車両用内燃機関の、エアクリーナを取り外した状態を示す平面図である。

本発明の一実施の形態に係る車両用内燃機関は、エンジン本体の上部に配置されるシリンダヘッドと、シリンダヘッドの上側にシール面を介して接合されるシリンダヘッドカバーと、シリンダヘッドの一側面に開口する集合排気出口と、集合排気出口より上側に延びる排気通路部を有し、シール面部の側方に配置されたターボ過給機と、排気通路部からエンジン本体の側面に沿って下方へ延びる触媒ケースと、エンジン本体側に開放した形状に形成され、エンジン本体と反対側から触媒ケースを覆う触媒ケースカバーと、を備え、集合排気出口から排出された排気が排気通路部、ターボ過給機および触媒ケースを順次通過する車両用内燃機関であって、シリンダヘッドカバーの上方、かつ、ターボ過給機の近傍にエアクリーナが設けられ、集合排気出口の上側、かつ、ターボ過給機とエンジン本体との間に、上方に延びる板状の遮熱板が設けられ、遮熱板は、シール面の側方を通過し、エアクリーナの底部より上側に延びていることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両用内燃機関は、エンジンの上部に配置された部材をターボ過給機の熱の影響から保護することができる。

以下、本発明の一実施例に係る車両用内燃機関について、図面を用いて説明する。図１から図５は、本発明の一実施例に係る車両用内燃機関を示す図である。図１から図５において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態の車両用内燃機関の上下前後左右方向とし、前後方向に対して直交する方向が左右方向、車両用内燃機関の高さ方向が上下方向である。

まず、構成を説明する。図１において、車両用内燃機関としてのエンジン４は、エンジン本体４Ａと後述する補機類とから構成されている。エンジン本体４Ａは、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、シリンダヘッドカバー１３および潤滑用のオイルが貯留されるオイルパン１４を備えている。

シリンダブロック１１には図示しない複数の気筒が設けられている。本実施例のエンジン４は、４つの気筒を有する４気筒エンジンから構成されているが、４気筒エンジンに限定されるものではない。

気筒には図示しないピストンが収納されており、ピストンは、気筒に対して上下方向に往復運動する。ピストンは、図示しないコネクティングロッドを介してクランク軸１１Ｓ（図４参照）に連結されており、ピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランク軸１１Ｓの回転運動に変換される。

図１、図３において、シリンダブロック１１の気筒列方向の右端部にはチェーンケース７が締結されている。

ここで、エンジン４の気筒列方向は、左右方向、すなわち車幅方向となっている。したがって、エンジン４は、図示しない車両にいわゆる横置きで配置されている。

図１において、シリンダヘッド１２にはいずれも図示しない複数の吸気ポート、吸気ポートを開閉する複数の吸気バルブ、複数の排気ポートおよび排気ポートを開閉する複数の排気バルブなどが設けられている。

シリンダヘッド１２の後面には図示しない吸気マニホールドが設けられており、吸気マニホールドは、吸入空気を、吸気ポートを通して気筒に導入する。

シリンダヘッド１２の内部には排気マニホールド１６（図２参照）が形成されている。排気マニホールド１６は、気筒に連通される図示しない複数の排気ポートを有し、気筒から排出される排気（排出ガスまたは排気ガスともいう）を集合する。つまり、シリンダヘッド１２の内部には、排気ポートと一体型の排気マニホールド１６が形成されている。なお、図２は、排気マニホールド１６の集合後の部分を示している。

図２において、排気マニホールド１６は、集合排気出口１７を有する。集合排気出口１７は、気筒列方向の中央部においてシリンダヘッド１２の前面１２ａに開口している。

気筒から排出される排気は、排気マニホールド１６で集合された後、集合排気出口１７からシリンダヘッド１２の外部に排出される。

集合排気出口１７の周囲においてシリンダヘッド１２の前面１２ａには、ターボ過給機２１が取付けられる取付面を形成するフランジ部１２Ａが設けられている。

図１において、ターボ過給機２１は、シリンダブロック１１の前面１１ａ側に設置されており、タービンハウジング２２およびコンプレッサハウジング２３を有する。タービンハウジング２２は、フランジ部１２Ａに締結により取付けられ、集合排気出口１７から排気が導入される排気通路部２２Ａを備えている。排気通路部２２Ａは集合排気出口１７より上側に延びている。

タービンハウジング２２には図示しないタービンホイールが回転自在に設けられており、タービンホイールは、集合排気出口１７から排気通路部２２Ａを通してタービンハウジング２２に導入された排気によって回転駆動される。

コンプレッサハウジング２３には吸気導入部２３Ａおよび吸気排出部２３Ｂが設けられている。吸気導入部２３Ａは、図示しないターボインレット配管に連結されており、吸気排出部２３Ｂは、エアクリーナホース２３Ｃを介してエアクリーナ２８に接続されている。

コンプレッサハウジング２３には図示しないコンプレッサホイールが回転自在に設けられており、コンプレッサホイールは、タービンホイールと一体で回転する。

ターボ過給機２１において、タービンホイールが排気流によって回転されると、コンプレッサホイールがタービンホイールと一体で高速で回転される。コンプレッサホイールが回転されると、ターボインレット配管からコンプレッサハウジング２３に導入された空気が過給され、エアクリーナホース２３Ｃを介してエアクリーナ２８に導入される。

エアクリーナ２８は、ターボ過給機２１によって過給された圧縮空気を濾過し、濾過した空気を図示しない吸気マニホールドに導入する。

タービンハウジング２２には図示しない排気排出部が設けられており、この排気排出部には、その右方に配置された排気浄化装置２４が接続されている。

図２において、排気浄化装置２４は、触媒ケース２５を有する。触媒ケース２５は、排気通路部２２Ａからエンジン本体４Ａの側面に沿って下方へ延びている。触媒ケース２５は、本体部２５Ｃと、この本体部２５Ｃの上流側に設けられた上流管部２５Ａと、本体部２５Ｃの下流側に設けられた下流管部２５Ｂとから構成されている。上流管部２５Ａは、ターボ過給機２１のタービンハウジング２２と本体部２５Ｃとを接続している。ここで、上流、下流とは、排気の流れる方向に対して上流と下流とをいう。

触媒ケース２５の本体部２５Ｃには図示しない三元触媒およびパティキュレートフィルタが収容されている。三元触媒は、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理する。

パティキュレートフィルタは、三元触媒の下流側に設置されており、排気中の粒子状物質であるＰＭ（パティキュレートマター）として、黒鉛、燃料の燃え残り（ＳＯＦ：可燃性有機成分）、エンジンオイルの燃え滓（オイルアッシュ）などを捕集する。

上流管部２５Ａの上流端は、ターボ過給機２１のタービンハウジング２２側に開口しており、タービンハウジング２２に接続されている。これにより、集合排気出口１７からタービンハウジング２２に排出された排気は、タービンハウジング２２から上流管部２５Ａを介して本体部２５Ｃに導入され、本体部２５Ｃの内部を通過する過程で三元触媒およびパティキュレートフィルタによって浄化される。

下流管部２５Ｂは、図示しない排気管に接続されており、触媒ケース２５の本体部２５Ｃを流れる排気は、下流管部２５Ｂから排気管を通して外部に排出される。シリンダヘッド１２の上側には、シール面４Ｂを介して接合されるシリンダヘッドカバー１３が配置されている。集合排気出口１７はシリンダヘッド１２の一側面（前側の側面）に開口している。シール面４Ｂには図示しないガスケットまたは液体ガスケットが設けられている。

図１において、エンジン４は、エンジン本体４Ａ側に開放した形状に形成され、エンジン本体４Ａと反対側から触媒ケース２５を覆う触媒ケースカバー４０を備えている。触媒ケースカバー４０の上端部はシリンダヘッドカバー１３の側方に配置されている。

図１、図３、図４において、触媒ケースカバー４０とエンジン本体４Ａとの間には、上方に延びる板状の遮熱板４１が配置されている。遮熱板４１の上端４１ａは、触媒ケースカバー４０の上端よりも上方に突出している。また、図４において、遮熱板４１は、シリンダヘッド１２とシリンダヘッドカバー１３とに支持されている。

図２において、シリンダヘッド１２は、このシリンダヘッド１２の一側面としての前面１２ａから突出し集合排気出口１７が開口するフランジ部１２Ａを有している。触媒ケース２５（図１参照）は、フランジ部１２Ａの側方に配置されている。

遮熱板４１は、フランジ部１２Ａの上側から触媒ケース２５（図１参照）の裏側へ延びる本体部４１Ａと、本体部４１Ａから触媒ケース２５の裏側に沿って下方に延びる下側延長部４１Ｃと、を有する。遮熱板４１は、下側延長部４１Ｃにおいてシリンダヘッド１２に締結により固定されている。

図１において、触媒ケースカバー４０は、外気を導入する開口部４０Ｂを有している。開口部４０Ｂは、触媒ケースカバー４０における遮熱板４１の前方の位置に配置されている。詳しくは、開口部４０Ｂは、遮熱板４１の下側延長部４１Ｃの前方の位置に配置されている。

図１において、シリンダヘッドカバー１３の上方、かつ、ターボ過給機２１の近傍にはエアクリーナ２８が設けられている。集合排気出口１７の上側、かつ、ターボ過給機２１とエンジン本体４Ａとの間には、上方に延びる板状の遮熱板４１が設けられている。遮熱板４１は、シリンダヘッド１２とシリンダヘッドカバー１３とを接合するシール面４Ｂの側方を通過し、エアクリーナ２８の底部より上側に延びている。

図３、図４において、遮熱板４１の上端部４１Ｂは、エンジン本体４Ａから離れる方向に向かって延びるように湾曲している。ここで、遮熱板４１の上端部４１Ｂとは、遮熱板４１の上端４１ａとその近傍からなる部位である。

図１において、エアクリーナ２８は、上側エアクリーナケース２８Ａと、上側エアクリーナケース２８Ａの下面に配置される下側エアクリーナケース２８Ｂと、上側エアクリーナケース２８Ａおよび下側エアクリーナケース２８Ｂを接合するエアクリーナケースシール部２８Ｃと、を有している。そして、遮熱板４１の上端４１ａは、エアクリーナケースシール部２８Ｃより上方まで延びている。

エアクリーナケースシール部２８Ｃには図示しないガスケットが設けられており、このガスケットにより上側エアクリーナケース２８Ａと下側エアクリーナケース２８Ｂとが接合されている。

図５において、シリンダヘッドカバー１３の上面には、点火コイル４３が複数個設けられている。図４において、シリンダヘッドカバー１３は、図５の点火コイル４３の上端よりも上方に膨出する膨出部１３Ｂを、点火コイル４３とターボ過給機２１との間に有している。遮熱板４１は、シリンダヘッド１２の前面１２ａと膨出部１３Ｂとに締結により取付けられている。

点火コイル４３にはハーネス４４が連結され、ハーネス４４は、点火コイル４３に対して遮熱板４１と反対方向に延びている。つまり、点火コイル４３から見て、遮熱板４１はエンジン本体４Ａの前方に配置されており、ハーネス４４はエンジン本体４Ａの後方に延びている。

図４、図５において、遮熱板４１は、Ｌ字形状のブラケット４２を介して膨出部１３Ｂに支持されている。ブラケット４２は、膨出部１３Ｂの上面に締結される水平部４２Ａと、この水平部４２Ａから上方に延びて遮熱板４１の上端部４１Ｂに締結される垂直部４２Ｂとを有している。

なお、遮熱板４１の上端部４１Ｂを湾曲させる代わりに、または上端部４１Ｂを湾曲させる構成と併せて、遮熱板４１の全体を、上方に延びるにつれてエンジン本体４Ａから離れるように、鉛直線に対してターボ過給機２１側に傾く姿勢で配置してもよい。

以上、本実施例のエンジン４によれば、シリンダヘッドカバー１３の上方、かつ、ターボ過給機２１の近傍にエアクリーナ２８が設けられ、集合排気出口１７の上側、かつ、ターボ過給機２１とエンジン本体４Ａとの間に、上方に延びる板状の遮熱板４１が設けられている。また、遮熱板４１は、シリンダヘッド１２とシリンダヘッドカバー１３とを接合するシール面４Ｂの側方を通過し、エアクリーナ２８の底部より上側に延びている。

これにより、遮熱板４１がシール面４Ｂとターボ過給機２１との間を通過してその上端がエアクリーナ２８と同じ高さまで伸びているため、シリンダヘッド１２、シリンダヘッドカバー１３、シール面４Ｂ、エアクリーナ２８、およびエアクリーナケースシール部２８Ｃ等の、エンジン４の上部に配置された部材および部位をターボ過給機２１の熱の影響から保護することができる。

また、本実施例のエンジン４によれば、遮熱板４１の上端部４１Ｂは、エンジン本体４Ａから離れる方向に向かって延びるように湾曲している。

これにより、遮熱板４１の上端部４１Ｂを湾曲させたことにより、ターボ過給機２１から上方に向かう熱気をエンジン本体４Ａから遠ざけるように導くことができる。このため、エンジン４の上部に配置された部材をターボ過給機２１の熱の影響から保護することができる。

また、本実施例のエンジン４によれば、エアクリーナ２８は、上側エアクリーナケース２８Ａと、上側エアクリーナケース２８Ａの下面に配置される下側エアクリーナケース２８Ｂと、上側エアクリーナケース２８Ａおよび下側エアクリーナケース２８Ｂを接合するエアクリーナケースシール部２８Ｃと、を有している。そして、遮熱板４１の上端４１ａは、エアクリーナケースシール部２８Ｃより上方まで延びている。

これにより、遮熱板４１の上端４１ａがエアクリーナケースシール部２８Ｃより上方まで延びているので、ターボ過給機２１の熱の影響からエアクリーナケースシール部２８Ｃも保護することができる。

また、本実施例のエンジン４によれば、シリンダヘッドカバー１３の上面には、点火コイル４３が複数個設けられ、シリンダヘッドカバー１３は、点火コイル４３の上端よりも上方に膨出する膨出部１３Ｂを、点火コイル４３とターボ過給機２１との間に有している。そして、遮熱板４１は、シリンダヘッド１２の前面１２ａと膨出部１３Ｂとに取付けられている。

ここで、遮熱板４１は、その下部の下側延長部４１Ｃにおいてエンジン本体４Ａに固定されており、振動に関しては遮熱板４１の上端４１ａが自由端として振る舞う。遮熱板４１の振動を抑制するためには遮熱板４１の上下方向の長さを短くすることが考えられるが、振動による悪影響がエンジン４に及ばない程度まで遮熱板４１を短くした場合、遮熱板４１の上端４１ａの位置が低くなり、遮熱板４１の上方を熱が回り込み易くなり、遮熱性能が低下してしまう。

そこで、本実施例のように、エンジン本体４Ａの上部に位置するシリンダヘッド１２に遮熱板４１を取付けることにより、遮熱板４１をより高い位置で支持することができる。このため、遮熱板４１の振動の発生を抑制しながら、遮熱板４１を上方まで延ばすことが可能となる。このようにすることで、エンジン４の上部に配置された点火コイル４３等の部材を過給機の熱の影響から保護することができる。

また、本実施例のエンジン４によれば、点火コイル４３にハーネス４４が連結され、ハーネス４４は、点火コイル４３に対して遮熱板４１と反対方向に延びている。

これにより、ハーネス４４をターボ過給機２１の熱の影響から保護することができる。

また、本実施例のエンジン４によれば、遮熱板４１は、Ｌ字形状のブラケット４２を介して膨出部１３Ｂに支持されている。

これにより、遮熱板４１を、その振動の自由端として振る舞う上端４１ａにより近い高い位置でブラケット４２に連結して支持することができるので、ブラケット４２によって遮熱板４１の上端４１ａの振動を押さえ込むことができる。このため、遮熱板４１の振動を防止しながら、ターボ過給機２１の熱が遮熱板４１の上方を通ってエンジン本体４Ａの側に回り込むことを防止できる。

また、本実施例のエンジン４において、遮熱板４１は、上方に延びるにつれてエンジン本体４Ａから離れるように、鉛直線に対してターボ過給機２１側に傾いている。

これにより、ターボ過給機２１から上方に向かう熱気をエンジン本体４Ａから遠ざけるように導くことができる。また、遮熱板４１を傾けたことによって遮熱板４１とエンジン本体４Ａとの隙間を広くすることができるので、遮熱板４１自体から発せられる輻射熱をエンジン本体４Ａに伝わり難くすることができる。このため、エンジン４の上部に配置された部材をターボ過給機２１の熱の影響から保護することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...車両、４...エンジン（車両用内燃機関）、４Ａ...エンジン本体、４Ｂ...シール面、１２...シリンダヘッド、１２ａ...前面、１３...シリンダヘッドカバー、１３Ｂ...膨出部、１７...集合排気出口、２１...ターボ過給機、２２Ａ...排気通路部、２５...触媒ケース、２８...エアクリーナ、２８Ａ...上側エアクリーナケース、２８Ｂ...下側エアクリーナケース、２８Ｃ...エアクリーナケースシール部、４０...触媒ケースカバー、４１...遮熱板、４１ａ...上端、４２...ブラケット、４３...点火コイル、４４...ハーネス

Claims (7)

1. エンジン本体の上部に配置されるシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドの上側にシール面を介して接合されるシリンダヘッドカバーと、
   前記シリンダヘッドの一側面に開口する集合排気出口と、
   前記集合排気出口より上側に延びる排気通路部を有し、前記シール面部の側方に配置されたターボ過給機と、
   前記排気通路部から前記エンジン本体の側面に沿って下方へ延びる触媒ケースと、
   前記エンジン本体側に開放した形状に形成され、前記エンジン本体と反対側から前記触媒ケースを覆う触媒ケースカバーと、を備え、前記集合排気出口から排出された排気が前記排気通路部、前記ターボ過給機および前記触媒ケースを順次通過する車両用内燃機関であって、
   前記シリンダヘッドカバーの上方、かつ、前記ターボ過給機の近傍にエアクリーナが設けられ、
   前記集合排気出口の上側、かつ、前記ターボ過給機と前記エンジン本体との間に、上方に延びる板状の遮熱板が設けられ、
   前記遮熱板は、前記シール面の側方を通過し、前記エアクリーナの底部より上側に延びていることを特徴とする車両用内燃機関。
2. 前記遮熱板の上端は、前記エンジン本体から離れる方向に向かって延びるように湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関。
3. 前記エアクリーナは、上側エアクリーナケースと、上側エアクリーナケースの下面に配置される下側エアクリーナケースと、前記上側エアクリーナケースおよび前記下側エアクリーナケースを接合するエアクリーナケースシール部と、を有し、
   前記遮熱板の上端は、前記エアクリーナケースシール部より上方まで延びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用内燃機関。
4. 前記シリンダヘッドカバーの上面には、点火コイルが複数個設けられ、
   前記シリンダヘッドカバーは、前記点火コイルの上端よりも上方に膨出する膨出部を、前記点火コイルと前記ターボ過給機との間に有し、
   前記遮熱板は、前記シリンダヘッドの前面と前記膨出部とに取付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用内燃機関。
5. 前記点火コイルにハーネスが連結され、前記ハーネスは、前記点火コイルに対して前記遮熱板と反対方向に延びていることを特徴とする請求項４に記載の車両用内燃機関。
6. 前記遮熱板は、Ｌ字形状のブラケットを介して前記膨出部に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用内燃機関。
7. 前記遮熱板は、上方に延びるにつれて前記エンジン本体から離れるように、鉛直線に対して傾いていることを特徴とする請求項４に記載の車両用内燃機関。

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