JP2023066037A - エンジンの上部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのメンテナンス性を向上させるとともに、車両衝突時においてフューエルレールが破損するのを抑制する。
【解決手段】気筒列方向に延びかつ下側に向かって凹む凹部４１と、凹部４１の両側に設けられた凸部４２とを有するヘッドカバー４と、ヘッドカバー４の上側でかつ凹部４１の位置に気筒列方向に延びるように配設されたフューエルレール５１と、フューエルレール５１に燃料を供給する燃料配管５２と、燃料配管５２とフューエルレール５１とを接続する接続部と、を備え、接続部は、燃料配管５２を上側からフューエルレール５１に接続させるとともに、上側から見て、凹部４１と凸部４２との間の角部４３と重複する位置に位置している。
【選択図】図３

Description

ここに開示された技術は、エンジンの上部構造に関する技術分野に属する。

近年では、エンジンは一般に複数の気筒を有している。エンジンは、複数の気筒のそれぞれに燃料を供給するためのフューエルレールを有している。気筒の上側から燃料を噴射するタイプのエンジンでは、フューエルレールと各インジェクタとの間の距離を出来る限り短くするために、フューエルレールがエンジンの上側の部分に設けられる。

例えば、特許文献１では、エンジンの上側でかつ吸気側の位置にフューエルレールを配置し、そこから各気筒に対応して設けられた各インジェクタのそれぞれとフューエルレールとを燃料供給管により接続した構成が開示されている。

特許文献１では、燃料ポンプから圧送された燃料をフューエルレールに案内する燃料配管（案内管）とフューエルレールとの接続部は、フューエルレールの下側に設けられている。

特開２０１９－１３２２４９号公報

ところで、特許文献１のように、フューエルレールと燃料配管との間の接続部がフューエルレールの下側に位置していると、接続部の視認性が低下するとともに、接続作業時に工具が挿入しにくくなる。このため、メンテナンス性の観点からは、接続部はフューエルレールの上側に設けられていることが好ましい。しかしながら、接続部がフューエルレールの上側に設けられている場合、車両衝突時に、ボンネット、カウル、タワーバー、エンジンカバー、ダッシュパネル等が変形して、接続部に上側から荷重がかかるおそれがある。接続部に荷重がかかると、接続部を介してフューエルレールに荷重がかかって、フューエルレールが破損するおそれがある。

ここに開示された技術は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンのメンテナンス性を向上させるとともに、車両衝突時においてフューエルレールが破損するのを抑制することにある。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、複数の気筒が直列に並んだエンジンの上部構造を対象として、前記エンジンのシリンダヘッドの上側に配設されたシリンダヘッドカバーであって、気筒列方向に沿って延びかつ下側に向かって凹む凹部と、該凹部の両側に該凹部と相隣接して設けられかつ前記気筒列方向に沿って延びる凸部とを有するシリンダヘッドカバーと、前記シリンダヘッドカバーの上側でかつ前記凹部の位置に前記気筒列方向に沿って延びるように配設されたフューエルレールと、前記凸部を跨ぐようにして延び、前記フューエルレールに燃料を供給する燃料配管と、前記燃料配管と前記フューエルレールとを接続する接続部と、を備え、前記接続部は、前記燃料配管を上側から前記フューエルレールに接続させるとともに、上側から見て、前記凹部と前記凸部との間の角部と重複する位置に位置している、という構成とした。

この構成によると、接続部は、燃料配管をフューエルレールの上側から接続させるため、フューエルレールの上側に位置する。これにより、接続部の視認性が向上するとともに、接続作業の際に工具を配置しやすくなるため、エンジンのメンテナンス性が向上する。

また、接続部は、上側から見て、シリンダヘッドカバーにおける凹部と凸部との間の角部と重複する位置に配置されているため、接続部の直下には角部が位置する。車両衝突時において、ボンネット等の変形によって、接続部に上側から荷重がかかったときには、接続部は角部と干渉する。角部は、比較的剛性が高いため、接続部が干渉したとしても変形しにくい。これにより、接続部がフューエルレールに対して相対的に変位するのを抑制することができる。この結果、フューエルレールが破損するのを抑制することができる。

したがって、エンジンのメンテナンス性を向上させるとともに、車両衝突時においてフューエルレールが破損するのを抑制することができる。

前記エンジンの上部構造の一実施形態では、前記シリンダヘッドカバーは、前記凸部における前記シリンダヘッド側の部分に、前記角部を含むように広がるリブを有し、前記接続部は、前記リブの上側に位置している。

この構成によると、リブにより角部の剛性が向上するため、接続部とシリンダヘッドカバーとが干渉した際に、シリンダヘッドカバーが変形するのをより効果的に抑制することができる。これにより、フューエルレールが破損するのをより効果的に抑制することができる。

前記一実施形態において、前記エンジンは、前記気筒列方向が車両前後方向となるようにエンジンルームに縦置きされており、前記リブは、車幅方向の外側から見て、前記接続部における前記気筒列方向の中央の位置よりも車両前側に位置している、という構成でもよい。

すなわち、エンジンが縦置きされている場合、車両前突時には、エンジンが後退する。このとき、接続部と車両部品とが緩衝すると、接続部には、前側かつ下側に向かう斜め方向の荷重が入力される。この荷重により、接続部は前側かつ下側に向かって斜め方向に移動しようとする。前記の構成のように、リブが接続部よりもやや前側に位置していれば、リブで接続部の荷重を適切に受けることができる。これにより、フューエルレールが破損するのをより効果的に抑制することができる。

前記エンジンの上部構造において、前記シリンダヘッドカバーは、前記凸部における前記接続部の下側の部分に、上側に向かって突出する突出部を有する、という構成でもよい。

この構成によると、車両衝突時において、接続部と突出部とを干渉させることで、接続部の変位をより効果的に抑制することができる。これにより、フューエルレールが破損するのをより効果的に抑制することができる。

前記エンジンの上部構造において、前記接続部は、フレアナットを含み、前記フレアナットの外形における対面間の距離は、前記燃料配管の外径よりも大きい、という構成でもよい。

この構成によると、接続部を出来る限り角部に接近させることができ、接続部の変位をより効果的に抑制することができる。また、接続部自体の剛性を向上させることができ、接続部の変形を抑制することができる。これにより、フューエルレールが破損するのをより効果的に抑制することができる。

前記エンジンの上部構造において、前記シリンダヘッドカバーは、アルミニウム合金で構成されている、という構成でもよい。

この構成によると、シリンダヘッドカバーの剛性をできる限り高くすることができ、シリンダヘッドカバーの変形を抑制することができる。これにより、接続部の変位をより効果的に抑制することができ、フューエルレールが破損するのをより効果的に抑制することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、エンジンのメンテナンス性を向上させるとともに、車両衝突時においてフューエルレールが破損するのを抑制することができる。

図１は、例示的な実施形態に係る上部構造が適用されたエンジンの平面図である。 図２は、接続部周辺を拡大して示す斜視図である。 図３は、図２のIII-III線相当の平面で切断した断面図である。 図４は、図２のIV-IV線相当の平面で切断した断面図である。 図５は、変形例に係る上部構造の図３相当図である。 図６は、変形例に係る上部構造の図４相当図である。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明では、車両に対する前、後、左、右、上及び下を、それぞれ単に前、後、左、右、上及び下という。左右方向は、後側から前側を見たときの左側を左といい、右側を右という。

図１は、本実施形態に係る上部構造が適用されたエンジン１を示す。このエンジン１は、６つの気筒が直列に並んだ直列６気筒エンジンである。エンジン１は、気筒列方向が前後方向となるように、エンジンルーム内に縦置きされている。エンジン１は、エンジンルームに配置された状態で、左側が吸気側、右側が排気側となる。

エンジン１は、吸気ポート３ａを有するシリンダヘッド３と、該シリンダヘッド３の上側に配置されたシリンダヘッドカバー４（以下、ヘッドカバー４という）を有する。ヘッドカバー４は、シリンダヘッド３上に複数のボルトで固定されている。ヘッドカバー４は、アルミニウム合金で構成されている。

図１～図３に示すように、ヘッドカバー４は、左右方向の中央に、前後方向に延びかつ下側に凹む凹部４１を有する。ヘッドカバー４は、凹部４１の左右両側に、凹部４１と相隣接して設けられかつ気筒列方向に沿って延びる一対の凸部４２を有する。凹部４１は、各気筒の上側に位置する。左側の凸部４２の下側には、吸気弁を開閉させるための吸気カムシャフト（図示省略）が配設され、右側の凸部４２の下側には、排気弁を開閉させるための排気カムシャフト（図示省略）が配設されている。

図３に示すように、凹部４１と一対の凸部４２とは連続して形成されている。具体的には、ヘッドカバー４は、左右方向の外側に位置しかつ上下方向に延びる一対の外側壁部４ａと、該外側壁部４ａと左右方向に対向しかつ上下方向に延びる一対の内側壁部４ｂと、外側壁部４ａの上端部と内側壁部４ｂの上端部とを左側同士及び右側同士でそれぞれ接続する一対の上壁部４ｃと、一対の内側壁部４ｂの下端部同士を接続する下壁部４ｄと、を有する。凹部４１は、一対の内側壁部４ｂと下壁部４ｄとで構成されている。凸部４２は、外側壁部４ａと、内側壁部４ｂと、上壁部４ｃとで構成されている。尚、図３では、左側の外側壁部４ａのみを示し、右側の外側壁部４ａについては図示を省略している。

図１に示すように、左右方向における凹部４１の位置には、気筒列方向に沿って延びるようにフューエルレール５１が配設されている。フューエルレール５１は、エンジン１の左側側面に取り付けられた燃料ポンプ５から圧送された燃料を、気筒毎に配設されたインジェクタに分配する燃料分配管である。図示は省略しているが、各インジェクタは凹部４１に気筒列方向に沿って配設される。フューエルレール５１の長手方向の両側端部は、それぞれ閉塞されている。フューエルレール５１は、凹部４１内に配置されたブラケット４１ａに支持されている。図３に示すように、フューエルレール５１は、ブラケット４１ａに支持された状態で、その下側半部がヘッドカバー４の上壁部４ｃよりも下側に位置する一方で、その上側半部が該上壁部４ｃよりも上側に位置する。つまり、フューエルレール５１は、下側半部が凹部４１内に位置する一方で、上側半部が凹部４１から突出している。図１に示すように、フューエルレール５１の前側の部分には、燃料の圧力を検知する燃圧センサ５９が設けられている。燃圧センサ５９には、不図示の配線が接続される。

燃料ポンプ５とフューエルレール５１との間は、燃料配管５２により接続されている。燃料配管５２は、燃料ポンプ５から上側に延びた後、シリンダヘッド３及びヘッドカバー４の左側を通って上側に延び、その後、ヘッドカバー４の凸部４２を上側から跨ぐように延びている。図２及び図３に示すように、燃料配管５２は、ヘッドカバー４の上側において、右側に向かって下側に傾斜して延びている。

図２及び図３に示すように、フューエルレール５１と燃料配管５２とは、フレアナット５３により接続されている。具体的には、フューエルレール５１の後側の部分には、燃料をレール内に流入させるための入口部５１ａが設けられていて、入口部５１ａと燃料配管５２の燃料ポンプ５とは反対側の端部とがフレアナット５３により接続されている。入口部５１ａは、左側に向かって上側に斜めに延びるように設けられているため、フレアナット５３は、燃料配管５２を上側から、より詳しくは、斜め上側からフューエルレール５１に接続させている。フレアナット５３の上側部分は、入口部５１ａに取り付けられた状態で、フューエルレール５１の上側の頂部よりも上側に位置する。フレアナット５３の外形における対面間の距離は、燃料配管５２の外径よりも大きい。また、フレアナット５３の外形における対面間の距離は、フューエルレール５１の外径よりも大きい。フレアナット５３は、金属製、詳しくは鉄製である。入口部５１ａ及びフレアナット５３は、接続部を構成する。

図３及び図４に示すように、フレアナット５３は、ヘッドカバー４とは上下方向に離間して配置されている。これにより、フレアナット５３の取付作業時に工具を配置しやすくすることができる。

図１に示すように、フレアナット５３は、上側から見て、凹部４１と左側の凸部４２との間の角部４３と重複する位置に位置している。より具体的には、図３に示すように、フレアナット５３は、凹部４１の左側の内側壁部４ｂと左側の凸部４２の上壁部４ｃとの間の角部４３の直上に位置している。

図２及び図４に示すように、角部４３におけるフレアナット５３のやや後側、詳しくは、角部４３におけるフレアナット５３の後側半部と同じ前後方向の位置には、下側に向かって窪んだ窪み部４３ａが設けられている。この窪み部４３ａは、フレアナット５３によりフューエルレール５１（厳密には入口部５１ａ）と燃料配管５２とを接続する際に、工具を操作しやすくするための部分である。

図３及び図４に示すように、左側の凸部４２における下側（シリンダヘッド３側）の部分には、角部４３を含むように広がるリブ４４が設けられている。リブ４４は、内側壁部４ｂ、上壁部４ｃ、及び外側壁部４ａに沿って広がっている。リブ４４は、フレアナット５３と上下方向に重複する位置に設けられている。より具体的には、リブ４４は、車幅方向の外側、詳しくは左側から見て、フレアナット５３の前後方向の中央の位置よりも前側に位置していて、フレアナット５３の前側半部と上下方向に重複している。また、リブ４４は、窪み部４３ａと前後方向に隣接して設けられている。尚、リブ４４は、フレアナット５３の下側の位置のみでなく、凸部４２の下側部分における他の部分にも設けられていてもよい。

ここで、本実施形態のように、フューエルレール５１をヘッドカバー４の上側に配置するとともに、燃料配管５２をフューエルレール５１の上側から接続させるようにフレアナット５３を配置すると、フレアナット５３の視認性が向上しかつフレアナット５３の着脱時に工具を配置しやすくなる。これにより、エンジン１のメンテナンス性が向上する。しかしながら、フレアナット５３をヘッドカバー４の上側に配置すると、衝突時、特に前突時において、ボンネットやカウルパネルが変形して、フレアナット５３と干渉するおそれがある。ボンネット等とフレアナット５３とが干渉すると、フレアナット５３及び入口部５１ａを介してフューエルレール５１に荷重がかかって、フューエルレール５１が破損してしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態では、フューエルレール５１と燃料配管５２との接続部を構成するフレアナット５３を、上側から見て、凹部４１と凸部４２との間の角部４３と重複する位置に配置するようにした。これにより、前突時において、ボンネット等の変形によって、フレアナット５３に上側から荷重がかかったときには、フレアナット５３は角部４３と干渉する。角部４３は、比較的剛性が高いため、フレアナット５３が干渉したとしても変形しにくい。これにより、フレアナット５３がフューエルレール５１に対して相対的に変位するのを抑制することができる。この結果、フューエルレール５１が破損するのを抑制することができる。

また、フレアナット５３を角部４３の上側に配置することで、フレアナット５３を角部４３よりも左側又は右側に配置する場合と比較して、フレアナット５３とヘッドカバー４との間の隙間を小さくすることができる。これにより、フレアナット５３の変位量を出来る限り小さくすることができ、フューエルレール５１が破損するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、ヘッドカバー４は、凸部４２におけるシリンダヘッド３側の部分に、角部４３を含むように広がるリブ４４を有し、フレアナット５３は、リブ４４の上側に位置している。このリブ４４により、角部４３の剛性が向上するため、フレアナット５３とヘッドカバー４とが干渉した際に、ヘッドカバー４が変形するのをより効果的に抑制することができる。これにより、フレアナット５３の変位量を出来る限り抑えることができ、フューエルレール５１が破損するのをより効果的に抑制することができる。

特に、本実施形態では、リブ４４は、左側から見て、フレアナット５３の前後方向の中央の位置よりも前側に位置している。すなわち、前突時には、エンジンが後退する。このとき、フレアナット５３とボンネット等とが緩衝すると、フレアナット５３には、前側かつ下側に向かう斜め方向の荷重が入力される。この荷重により、フレアナット５３は前側かつ下側に向かって斜め方向に移動しようとする。リブ４４がフレアナット５３よりもやや前側に位置していれば、フレアナット５３が角部４３と干渉した際に、該干渉位置にリブ４４が位置しやすくなる。これにより、リブ４４での荷重を適切に受けることができる。この結果、フューエルレール５１が破損するのをより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、フレアナット５３の外形における対面間の距離は、燃料配管５２の外径よりも大きい。これにより、フレアナット５３と角部４３との間の隙間を出来る限り小さくすることができ、フレアナット５３の変位量を出来る限り抑えることができる。また、フレアナット５３自体の剛性を向上させることができ、フレアナット５３の変形を抑制することができる。この結果、フューエルレール５１が破損するのをより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、フューエルレール５１の下側半部は、上壁部４ｃよりも下側に位置し、フレアナット５３の外形における対面間の距離は、フューエルレール５１の外径よりも大きい。これにより、フレアナット５３が変位して角部４３と当接したとしても、フレアナット５３の上側部分がフューエルレール５１よりも上側に位置する。この結果、ボンネット等がフューエルレール５１と直接干渉するのを抑制することができ、フューエルレール５１が破損するのをより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、フューエルレール５１の上側半部が、上壁部４ｃよりも上側に位置している。これにより、フューエルレール５１の上壁部４ｃからの突出量をできる限り押さえつつ、入口部５１ａの水平面に対する傾斜角度を出来る限り浅くすることができる。この結果、ボンネット等とフューエルレール５１とが直接干渉するのを抑制できるとともに、フレアナット５３の変位量を出来る限り小さくすることができる。すなわち、フューエルレール５１の上壁部４ｃに対する突出量を小さくすると、入口部５１ａの水平面に対する傾斜角度が大きくなるため、フレアナット５３と凸部４２との隙間が大きくなって、前突時におけるフレアナット５３の変位量が大きくなってしまう。また、入口部５１ａの水平面に対する傾斜角度が大きくなると、入口部５１ａを介してフューエルレール５１の剪断方向に荷重がかかるおそれがある。一方で、フューエルレール５１の上壁部４ｃに対する突出量を大きくすると、前突時にボンネット等がフューエルレール５１と直接干渉するおそれがある。このため、フューエルレール５１の上側半部が、上壁部４ｃよりも上側に位置するようにすれば、前突時におけるフューエルレール５１の破損より効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、ヘッドカバー４は、アルミニウム合金で構成されている。これにより、ヘッドカバー４の剛性をできる限り高くすることができ、ヘッドカバー４とフレアナット５３とが干渉したときに、ヘッドカバー４の変形を抑制することができる。これにより、フレアナット５３の変位をより効果的に抑制することができ、フューエルレール５１が破損するのをより効果的に抑制することができる。

（変形例）
図５及び図６は、エンジン１の上部構造の変形例を示し、この変形例では、ヘッドカバー４は、凸部４２におけるフレアナット５３の下側の部分に、上側に向かって突出する突出部４５を有する。突出部４５は、ヘッドカバー４と一体に構成されていてもよいし、ヘッドカバー４とは別体で構成されていてもよい。突出部４５がヘッドカバー４と別体で構成されていれば、メンテナンス時には、突出部４５を取り外すことができるため、メンテナンス性で有利である。

図５に示すように、突出部４５は、角部４３におけるフレアナット５３の下側の部分に、該角部４３に沿って設けられている。突出部４５の角部４３とは反対側の部分は、フレアナット５３の下面と略平行な傾斜面となっている。

図６に示すように、突出部４５は、リブ４４と上下方向に重複する位置に設けられている。突出部４５の前端部には、上側に向かって突出する突起４５ａが形成されている。

このように、突出部４５を形成することで、衝突時において、フレアナット５３と突出部４５とを干渉させることで、フレアナット５３の変位量をより効果的に抑制することができる。これにより、フューエルレール５１が破損するのを抑制することができる。

また、突出部４５の前端部に突起４５ａを形成することで、前突時にフレアナット５３が前側かつ下側に向かって変位したときには、突起４５ａとフレアナット５３をと干渉させることで、フレアナット５３の前側への変位を出来る限り抑制することができる。これにより、フューエルレール５１が破損するのをより効果的に抑制することができる。

ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、前述の実施形態では、リブ４４は、左側から見て、フレアナット５３の前後方向の中央の位置よりも前側に位置していた。これに限らず、リブ４４は、左側から見て、フレアナット５３の方向の中央の位置に位置していてもよい。

また、前述の実施形態では、エンジン１は、エンジンルームに縦置きされていたが、気筒列方向が左右方向となるように、横置きにしてもよい。このときには、リブ４４を、前後方向から見て、フレアナット５３の左右方向の中央の位置に位置させると、前突に対して有利である。

また、前述の実施形態では、エンジン１は、６つの気筒を有するエンジンであったが、気筒数は７つ以上でも良いし、５つ以下でもよい。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、複数の気筒が直列に並んだエンジンの上部構造として有用である。

１ エンジン
３ シリンダヘッド
４ シリンダヘッドカバー
４１ 凹部
４２ 凸部
４３ 角部
４４ リブ
４５ 突出部
５１ フューエルレール
５２ 燃料配管
５３ フレアナット（接続部）

Claims (6)

1. 複数の気筒が直列に並んだエンジンの上部構造であって、
   前記エンジンのシリンダヘッドの上側に配設されたシリンダヘッドカバーであって、気筒列方向に沿って延びかつ下側に向かって凹む凹部と、該凹部の両側に該凹部と相隣接して設けられかつ前記気筒列方向に沿って延びる凸部とを有するシリンダヘッドカバーと、
   前記シリンダヘッドカバーの上側でかつ前記凹部の位置に前記気筒列方向に沿って延びるように配設されたフューエルレールと、
   前記凸部を跨ぐようにして延び、前記フューエルレールに燃料を供給する燃料配管と、
   前記燃料配管と前記フューエルレールとを接続する接続部と、を備え、
   前記接続部は、前記燃料配管を上側から前記フューエルレールに接続させるとともに、上側から見て、前記凹部と前記凸部との間の角部と重複する位置に位置していることを特徴とするエンジンの上部構造。
2. 請求項１に記載のエンジンの上部構造において、
   前記シリンダヘッドカバーは、前記凸部における前記シリンダヘッド側の部分に、前記角部を含むように広がるリブを有し、
   前記接続部は、前記リブの上側に位置していることを特徴とするエンジンの上部構造。
3. 請求項２に記載のエンジンの上部構造において、
   前記エンジンは、前記気筒列方向が車両前後方向となるようにエンジンルームに縦置きされており、
   前記リブは、車幅方向の外側から見て、前記接続部における前記気筒列方向の中央の位置よりも車両前側に位置していることを特徴とするエンジンの上部構造。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載のエンジンの上部構造において、
   前記シリンダヘッドカバーは、前記凸部における前記接続部の下側の部分に、上側に向かって突出する突出部を有することを特徴とするエンジンの上部構造。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載のエンジンの上部構造において、
   前記接続部は、フレアナットを含み、
   前記フレアナットの外形における対面間の距離は、前記燃料配管の外径よりも大きいことを特徴とするエンジンの上部構造。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載のエンジンの上部構造において、
   前記シリンダヘッドカバーは、アルミニウム合金で構成されていることを特徴とするエンジンの上部構造。
   

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