JP2020118083A - 車両用内燃機関 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン上部に配置される部品を、触媒ケースカバー内から流出する熱気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。また、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、触媒ケースカバー４０とエンジン本体４Ａとの間に、鉛直方向に延びる板状の遮熱板４１が配置されている。そして、遮熱板４１の上端４１ａが触媒ケースカバー４０の上端よりも上方に突出している。【選択図】図４

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、１つの排気出口を有する排気集合管がシリンダヘッドに一体化され、排気出口に過給機のタービンと排気浄化装置とが接続され、タービンを排気集合管および排気浄化装置よりも上方に配置している。
特開２０１４−１６３２９１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、タービンを排気集合管の上方に配置した場合、高温となるタービンや排気浄化装置がシリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間のシール部や、シリンダヘッドカバーの上方に配置されるエンジン補機に近接し、これらの部位や補機が高熱に曝されてしまうおそれがある。また、排気浄化装置の触媒ケースを、エンジン本体側が開放した形状に形成される触媒ケースカバーによりエンジン本体と反対側から覆った場合、触媒ケースカバー内の熱気が補機側に流れやすくなってしまう。
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、エンジン上部に配置される部品を、触媒ケースカバー内から流出する熱気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気密に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するターボ過給機と、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、を備える車両用内燃機関であって、前記触媒ケースカバーの上端部が前記シリンダヘッドカバーの側方に配置され、前記触媒ケースカバーと前記エンジン本体との間に、鉛直方向に延びる板状の遮熱板が配置され、前記遮熱板の上端が前記触媒ケースカバーの上端よりも上方に突出し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、エンジン上部に配置される部品を、触媒ケースカバー内から流出する熱気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気密に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するターボ過給機と、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、を備える車両用内燃機関であって、触媒ケースカバーの上端部がシリンダヘッドカバーの側方に配置され、触媒ケースカバーとエンジン本体との間に、鉛直方向に延びる板状の遮熱板が配置され、遮熱板の上端が触媒ケースカバーの上端よりも上方に突出し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、エンジン上部に配置される部品を、触媒ケースカバー内から流出する熱気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は排気通路部２２Ａを備えており、この排気通路部２２Ａは、フランジ部１２Ａに締結により取付けられる。排気通路部２２Ａには、集合排気出口１７から排気が導入される。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、ターボインレット配管及びエアクリーナホース２３Ｃを介してエアクリーナ２８に接続されており、吸気排出部２３Ｂは、図示しないインタークーラを介して吸気マニホールドに接続されている。
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、エアクリーナ２８で浄化された空気がエアクリーナホース２３Ｃとターボインレット配管を介してコンプレッサハウジング２３に導入される。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、図示しないインタークーラを介して吸気マニホールドに導入される。
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を介して気密に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、鉛直方向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。
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と間には、鉛直方向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とが気密に接合されている。
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とに締結具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。
以上、本実施例のエンジン４によれば、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。
また、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、触媒ケースカバー４０とエンジン本体４Ａとの間に、鉛直方向に延びる板状の遮熱板４１が配置されている。そして、遮熱板４１の上端４１ａが触媒ケースカバー４０の上端よりも上方に突出している。
これにより、遮熱板４１によって触媒ケースカバー４０内の熱気がシール面４Ｂやシリンダヘッドカバー１３の上方に配置される部品の側へ流れることを防止でき、シール面４Ｂに用いるシール部材やシリンダヘッドカバー１３上方に配置される点火コイル４３等の部品を熱気から保護できる。
この結果、エンジン４の上部に配置される部品類を触媒ケースカバー４０内から流出する熱気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、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。
これにより、遮熱板４１は、遮熱板４１の上端４１ａをシリンダヘッドカバー１３の側方へ延ばして遮熱範囲を広げつつ、遮熱板４１の振動を抑制できる。
また、本実施例のエンジン４によれば、シリンダヘッド１２は、このシリンダヘッド１２の一側面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、触媒ケース２５は、フランジ部１２Ａの側方に配置されている。
そして、遮熱板４１は、フランジ部１２Ａの上側から触媒ケース２５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。
これにより、遮熱板４１が触媒ケース２５の裏側に延びる本体部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を有しているため、他の箇所より高温になる触媒ケース２５の入口部を遮熱板４１の本体部４１Ａと下側延長部４１Ｃとで覆って、触媒ケース２５内の熱気がエンジン本体４Ａの上部へ流れることを防止できる。
また、本実施例のエンジン４によれば、触媒ケースカバー４０は、外気を導入する開口部４０Ｂを有し、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。
これにより、外気を開口部４０Ｂから触媒ケースカバー４０の内部へ導入して触媒ケース２５の上流部を冷却することができる。また、触媒ケース２５を冷却した外気がエンジンの上部へ流れることを遮熱板４１により防止できる。
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。
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...フランジ部、１３...シリンダヘッドカバー、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、４０...触媒ケースカバー、４０Ｂ...開口部、４１...遮熱板、４１Ａ...本体部、４１Ｂ...上端部、４１Ｃ...下側延長部、４１ａ...上端

Claims (4)

  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気密に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するターボ過給機と、
    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、を備える車両用内燃機関であって、
    前記触媒ケースカバーの上端部が前記シリンダヘッドカバーの側方に配置され、
    前記触媒ケースカバーと前記エンジン本体との間に、鉛直方向に延びる板状の遮熱板が配置され、
    前記遮熱板の上端が前記触媒ケースカバーの上端よりも上方に突出していることを特徴とする車両用内燃機関。
  2. 前記遮熱板は、前記シリンダヘッドと前記シリンダヘッドカバーとに支持され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. 前記シリンダヘッドは、該シリンダヘッドの前記一側面から突出し前記集合排気出口が開口するフランジ部を有し、
    前記触媒ケースは、前記フランジ部の側方に配置され、
    前記遮熱板は、前記フランジ部の上側から前記触媒ケースの裏側へ延びる本体部と、前記本体部から前記触媒ケースの前記裏側に沿って下方に延びる下側延長部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関。
  4. 前記触媒ケースカバーは、外気を導入する開口部を有し、
    前記開口部は、前記触媒ケースカバーにおける前記遮熱板の前方の位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用内燃機関。
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