JP6355191B2 - 車両用縦置き型内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、車両に搭載される縦置き型内燃機関に関し、特に、排気マニホールドを覆う遮熱カバー（インシュレータ）に特徴を有するものである。

内燃機関の排気マニホールドは排気ガスによって高い温度になるため、他の部材の保護等のために金属板製の遮熱カバーで覆うことが行われている。他方、内燃機関を車両のエンジンルームに搭載する場合、クランク軸が車両の前後方向に向くように配置する縦置きと、クランク軸が車両の左右方向に向くように配置する横置きとがあり、縦置き式の内燃機関における排気マニホールド用遮熱カバーとして特許文献１には、遮熱カバーを側面視で水平姿勢に配置して、走行風を前面から外面に導く構成が開示されている。

特開２０１３−３６４２７号公報

さて、車両用内燃機関の搭載位置はエンジンルームの広さや内燃機関の大きさ等によってまちまちであり、機関本体をエンジンルームの後部に配置せねばならない場合もある。すると、機関本体がエンジンルームと車内とを仕切る隔壁に近づくため、排気マニホールドの熱が隔壁を介して車内に伝わって、車内が熱害を受けやすくなることがある。

特に、縦置き型の内燃機関では走行風によって熱気が隔壁に送られるため、熱害の問題が顕著に現れる。しかるに、特許文献１の場合は、走行風を単に遮熱カバーに当てるに過ぎず、遮熱カバーによって受熱した走行風はそのまま隔壁に衝突するため、車内の熱害防止にはなんら貢献していないと云える。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明は車両用縦置き型内燃機関に関し、この内燃機関は、
「排気マニホールドを固定した長手一側面が車両の前後方向に長手となるように配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの長手一側面に固定されて前記排気マニホールドを外側から覆う遮熱カバーと、前記排気マニホールドの後ろ下方に配置された触媒ケースとを備えており、
前記排気マニホールドは前後方向に長い集合管を備えており、前記集合管の後端が前記触媒ケースに接続されている」
という基本構成である。

そして、請求項１の発明では、上記基本構成において、前記遮熱カバーは、前記排気マニホールドの集合管を外側から覆うように上面部と側面部と下面部とを有して正面視で外向き突状に膨らんだ形状であり、前記遮熱カバーで覆われた空間の後端は前記触媒ケースの上部に向けて開口しており、かつ、前記遮熱カバーの下面部は、後ろに行くほど下がって延長線が前記触媒ケースに向かうように傾斜している。

請求項２の発明は、請求項１において、前記遮熱カバーの上面部は、側面視で上向き凸状でかつ前端よりも後端が低くなるように緩く湾曲している。

請求項３の発明に係る遮熱カバーは、請求項１又は２において、前記上面部と側面部とを繋ぐ上側連接部は略全長に亙って緩く湾曲している一方、前記下面部と側面部とを繋ぐ下側連接部のうち少なくとも一部が、前記上側連接部よりも急激に曲がっている。

遮熱カバーの前部は、平面視でシリンダヘッドからの距離が後ろに行くに従って徐々に大きくなるように傾斜又は湾曲させることが可能であり、これにより、走行風が遮熱カバーの外面部に当たる割合を大きくできる。

請求項１の発明では、機関本体を隔壁に近付けて配置していても、遮熱カバーの下面部が傾斜していることにより、走行風を斜め下向きにガイドして、エンジンルームの床下に速やかに逃がすことができる。これにより、下面部で受熱した走行風が車両の隔壁に直接に衝突することを抑制して、車内の熱害を抑制できる。また、下面部が傾斜していることで、下面部に当てる風量を増大できるため、下面部の冷却効果も向上できる。
また、遮熱カバーによって下向きにガイドされた走行風は、触媒ケースを舐めるようにして下方に向かって車外に放出されるため、触媒ケースの冷却性も向上できる。その結果、車内が触媒ケースの熱害を受けることも抑制できる。

更に、遮熱カバーの下面部に多くの走行風が当たることで、下面部の下方において走行風の流速が速くなるため、遮熱カバーの後ろ側では負圧気味となって下向きに引かれる傾向を呈することになり、その結果、遮熱カバーの上を流れてきた走行風を下向きに引き込んで車外に逃がすことができる。この面からも、遮熱カバーの熱が走行風を介して隔壁に伝わることを抑制して、車内に熱害が及ぶことを抑制できる。

請求項３の構成では、上面部と側面部とを繋ぐ上側連接部は略全長に亙って緩く湾曲していることにより、上面部を流れる走行風は外面部を舐めるような状態で下向きに風向を変えていく傾向を呈するため、側面部の冷却性も向上できる。

更に、請求項２の構成では、上面部は前端部よりも後端部が低くなっているが、走行風が外面部に沿って下向きに流れる傾向を呈することから、上面部を流れる走行風は遮熱カバーの後端に至っても下向きに引かれる作用を受けるため、上面部を流れる走行風の風向を下向きに変えて床下に逃がすことをスムースに行える。

従って、遮熱カバーの冷却性を向上できるのみならず、遮熱カバーで受熱した走行風を下向きにスムースに逃がすことができるため、機関本体を隔壁に近付けて配置していても、車内に熱害が及ぶことを抑制できる。

請求項３の構成を採用すると、遮熱カバーの下面部を流れる走行風が上に逃げることを防止できるため、走行風が全体として下向きに流れることを確実化できる。その結果、走行風を下向きに誘導してエンジンルームの外に排出することが、より確実になる。

（Ａ）は実施形態の概略側面図、（Ｂ）は機関本体の概略正面図である。 排気マニホールド及び触媒ケースと遮熱カバーとの分離側面図である。 （Ａ）は排気マニホールド及び触媒ケースと遮熱カバーとの分離平面図、（Ｂ）は遮熱カバーの断面図である。 （Ａ）は図１の要部拡大図、（Ｂ）は遮熱カバーの正面図である。 （Ａ）は図４（Ａ）の VA-VA視断面図、（Ｂ）は遮熱カバーのみを表示した図４（Ａ）の VB-VB視断面図である。

(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１，２に基づいて概要を説明する。図１（Ａ）では車両において隔壁１で仕切られた室内２とエンジンルーム３とを表示しており、エンジンルーム３に機関本体４が配置されている。

機関本体４は、シリンダブロック５とその上面に固定されたシリンダヘッド６とを有しており、シリンダヘッド６の上面にはシリンダヘッドカバー７が固定されて、シリンダブロック５の下面にはオイルパン８が固定されている。シリンダブロック５は、その下部に設けたマウント装置９を介して車体フレーム１０に支持されている。なお、マウント装置９は防振ゴムを備えている。

本実施形態の機関本体４は、クランク軸線１１が車両の前後方向を向いた縦置き姿勢で配置しており、かつ、シリンダボア軸線１２を鉛直線１３に対して若干の角度θだけ傾斜させている。すなわち、機関本体４はスラント型になっている。従って、シリンダヘッド６は、その長手一側面６ａが下側に傾いて、長手他側面６ｂが上側に傾いている。

そして、シリンダヘッド６の両長手側面６ａ，６ｂのうち下向きの長手一側面６ａに、排気ポート（図示せず）を開口させると共に排気マニホールド１４を固定しており、シリンダヘッド６の長手他側面６ｂには、吸気ポートが開口して吸気マニホールド（図示せず）が固定されている。なお、排気マニホールド１４の下方にマウント装置９が配置されている。

本実施形態の内燃機関は４気筒タイプであり、そこで、図２に示すように、排気マニホールド１４は、４つの枝管１４ａとこれらが集まった集合管１４ｂとを有しており、集合管１４ｂの終端には触媒ケース１５が接続されている。従って、触媒ケース１５は、集合管１４ｂの後ろ下方に配置されている。触媒ケース１５の下端には排気管１６が接続されており、排気管１６は車両の床下を通って後ろに延びている。

車内１のうちその前端部でかつ床に近い部位には、アクセルペダル１７を配置している。本実施形態の車両は左ハンドルタイプであり、このため、機関本体４の後ろのあたりにアクセルペダル１７が位置しており、かつ、機関本体４は隔壁１にかなり近付けて配置されている。そして、排気マニホールド１４は、遮熱カバー２０で外側から覆われている。この点を、図３以下の図面も参照して説明する。

(2).遮熱カバーの詳細
遮熱カバー２０は前後方向に長い形態であり、排気マニホールド１４を外側から覆うように上面部２１と側面部２２と下面部２３とを有しており、正面視で外向き突状に膨らんだ形状になっている。また、遮熱カバー２０は、上面部２１と側面部２２と下面部２３とに連続した前面部２４も有しているが、後端は、触媒ケース１５の上部に向けて後ろ向きに開口している。

また、上面部２１と下面部２３とには、シリンダヘッド６の長手一側面６ａと略平行なフランジ２５が一体に繋がっており、図５（Ａ）に示すように、排気マニホールド１４から外向きに立ち上げた張り出し部２６に、フランジ２５がボルト２７及びナット２８で締結されている。

遮熱カバー２０は、前部よりも後部の上下幅が大きくなるように、大まかには後ろに行くに従って上下幅寸法が大きくなっている。そして、上面部２１は、側面視で若干の上向き凸状に緩い湾曲しており、後端は前端よりも低くなっている。上面部２１の後部２１ａは前端よりも低くて緩く後傾しており、後部２１ａを除いた部分はかなり水平に近い程度で湾曲している。

側面部２２は正面視で外向き凸状にごく緩く湾曲しており、上面部２１と側面部２２とが繋がっている上側連接部２９は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、略全長にわたって緩く湾曲している。換言すると、上面部２１と側面部２２とは、大きなカーブで滑らかに連続している。

遮熱カバー２０の上面部２１と下面部２３とは、側面部２２に近づくに従って間隔が僅かに狭くなるように設定されており、下面部２３と側面部２２とが繋がっている下側連接部３０は、図５（Ｂ）に示すように、上側連接部２９よりも小さい曲がりになっている。すなわち、上側連接部２９は大きく湾曲した形状であるのに対して、下側連接部３０は屈曲に近い曲がり形状になっている。更に換言すると、上側連接部２９及び下側連接部３０を円弧と過程すると、下側連接部３０の曲率半径が上側連接部２９の曲率半径よりもかなり小さくなっている。

本実施形態の機関本体４は排気側の長手一側面６ａが下向きとなるように傾斜しているので、図５に示すように、遮熱カバー２０の上面部２１及び下面部２３とも、シリンダヘッド６から離れるほど下がるように水平面に対して傾斜している。図５（Ａ）のとおり、外面部２２のうち前部は正断面視で円弧状に近い形態になっている。

遮熱カバー２０には、前部に位置した３条のフロントガイドリブ３１と、後部に位置した２条のリアガイドリブ３２とを外向きに突設している。両ガイドリブ３１，３２は前後方向に長手であり、フロントガイドリブ３１は側面視においておおよそ水平姿勢で、リアガイドリブ３２は側面視において水平に対して後傾している。リアガイドリブ３２は、側面視で下面部２３と略平行になっている。

外面部２２のうちやや前寄りの部位には、空気流入穴３３を空けている。空気流入穴３３は外面部２２の上下中間部に設けており、シリンダヘッド６と略平行な段部３４に空けている。従って、走行風が過度に流入することはない。

遮熱カバー２０の後端は、略過半部が手前に逃げるようにカットされているが、これは、触媒ケース１５との干渉を回避するためである。触媒ケース１５も、略半周程度が外側からケースカバー３５で覆われている。図３に示すように、遮熱カバー２０の外面部２２は、先端から後端に向けて外向き高さが高くなるように平面視で曲がっており、かつ、前部において大きく曲がっている。

(3).まとめ
以上の構成において、車両の走行によって遮熱カバー２０には走行風が当たるが、遮熱カバー２０の下面部２３が後傾しているため、走行風を斜め下向きに向かわせるようにガイドして、走行風をエンジンルームの下方（車外）に速やかに逃がすことができる。これにより、遮熱カバー２０の下面部２３で受熱した走行風が車両の隔壁１に強く当たることを抑制して、車内１が熱害を受けることを抑制できる。

そして、遮熱カバー２０の後ろに触媒ケース１５を配置しているため、遮熱カバー２０によって下向きにガイドされた走行風は、触媒ケース１５及びケースカバー３５を舐めるようにして下方に向かって車外に放出される。従って、触媒ケース１５の冷却性も向上できる。その結果、車内１が触媒ケース１５の熱害を受けることも抑制できる。

また、下面部２３が傾斜していることで、下面部２３に当たる走行風量を増大して遮熱カバー２０の冷却性を向上できるのみならず、下面部２３の終端部において走行風が集まることで下方や触媒ケース１５に向かう走行風の流速は速くなっている。このため、触媒ケース１５の冷却性を一層向上できる。

また、上側連連接部２９は緩く湾曲しているため、上面部２１に沿って流れる走行風は、図４（Ａ）に矢印で示すように下向きに流れるようにガイドされる。このため、側面部２２の冷却性をアップできるのみならず、側面部２２に沿って下向きに流れる走行風が、下面部２３によって下向きに導かれた走行風と合流することで、下向きに流れる走行風の勢いは一層強くなり、触媒ケース１５の冷却性を向上できると共に、受熱した走行風の抜け性も向上する。

更に、上面部２１に沿って流れる走行風が下向きにガイドされることにより、上面部２１の後部に至った走行風も、外面部２２に沿って下向きに流れる走行風と一緒に下方に向かうことになり、このため、上面部２１に沿って流れる走行風はその全体がごくスムースに下向きに方向変換する。

本実施形態のように機関本体４が隔壁１に近接しているると、遮熱カバー２０の後ろの後部空間３６（図４で網かけ表示した空間）は、隔壁１とボンネット（図示せず）とで囲われた袋小路になっており、後部空間３６に空気が入り込みにくい一方、エンジンルーム３の下面に大きな空間が空いていると共に、遮熱カバー２０の下面部２３によってガイドされた走行風が下向きに向かっているため、遮熱カバー２０の後ろの部位は負圧状態になっており、このため、遮熱カバー２０の上面部２１を流れてきた走行風は、後部空間３６に向かうことなく下方に向かうようにガイドされる。これにより、受熱した走行風を車外に逃がすことが確実化される。

また、遮熱カバー２０の下側連接部３０は屈曲に近い曲がりであるため、下面部２３に沿って流れた走行風が上向きに方向変換することはなくて、下向きの風向を確実に保持できると共に、側面部２２に沿って下向きに流れる走行風の流れと一体化して、強い下向きの流れを作ることができる。

本実施形態のように、排気マニホールド１４を設けた長手一側面６ａが下向きになるように機関本体４を傾斜させると、図５のとおり、遮熱カバー２０の側面部２２は、下に行くほどシリンダヘッド６に近づくように傾斜していると共に、前端から後端に向けて高さが高くなっているため、走行風は側面部２２によっても下向きにガイドされる。このため、走行風の下向きガイド機能が一層向上する。

また、下面部２３はシリンダヘッド６から遠ざかるに従って下になるように水平に対して傾斜しているため、下面部２３に沿って流れてきた走行風が上向きに向かうことを確実に阻止して、下向きの強い流れを形成できる。本実施形態のように、ガイドリブ３１，３２を設けると、走行風を下向きにガイドする機能を向上できるのみならず、遮熱カバー２０の表面積を増大して遮熱カバー２０の冷却性能も向上できる。

更に、本実施形態のように空気流入穴３３を設けると、遮熱カバー２０と排気マニホールド１４との間の換気もできるため、排気マニホールド１４の冷却性も向上できる。この場合、遮熱カバー２０で囲われた空間の縦断面積が後ろに行くほど大きくなっているので、空気流入穴３２に流入した走行風は、内部で淀むことなく速やかに排出される。

本願発明の実施形態の一例を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、排気マニホールドを覆う遮熱カバーと触媒ケースを覆うケースカバーとを一体化してもよい。スラント式でないシリンダボアを鉛直姿勢にした内燃機関にも適用できることはいうまでもない。

本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ 隔壁
２ 車内
３ エンジンルーム
４ 機関本体
６ シリンダヘッド
６ａ 長手一側面（排気側面）
１１ クランク軸線
１２ シリンダボア軸線
１４ 排気マニホールド
１５ 触媒ケース
１７ アクセルペダル
２０ 遮熱カバー
２１ 上面部
２１ａ 上面部の後部
２２ 側面部
２３ 下面部
２４ 前面部
２９ 上側連接部
３０ 下側連接部

Claims (3)

1. 排気マニホールドを固定した長手一側面が車両の前後方向に長手となるように配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの長手一側面に固定されて前記排気マニホールドを外側から覆う遮熱カバーと、前記排気マニホールドの後ろ下方に配置された触媒ケースとを備えており、
   前記排気マニホールドは前後方向に長い集合管を備えており、前記集合管の後端が前記触媒ケースに接続されている構成であって、
   前記遮熱カバーは、前記排気マニホールドの集合管を外側から覆うように上面部と側面部と下面部とを有して正面視で外向き突状に膨らんだ形状であり、前記遮熱カバーで覆われた空間の後端は前記触媒ケースの上部に向けて開口しており、かつ、前記遮熱カバーの下面部は、後ろに行くほど下がって延長線が前記触媒ケースに向かうように傾斜している、
   車両用縦置き型内燃機関。
2. 前記遮熱カバーの上面部は、側面視で上向き凸状でかつ前端よりも後端が低くなるように緩く湾曲している、
   請求項１に記載した車両用縦置き型内燃機関。
3. 前記上面部と側面部とを繋ぐ上側連接部は略全長に亙って緩く湾曲している一方、前記下面部と側面部とを繋ぐ下側連接部のうち少なくとも一部が、前記上側連接部よりも急激に曲がっている、
   請求項１又は２に記載した車両用縦置き型内燃機関。

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