(57)【要約】【課題】本発明の少なくとも一つの実施形態は、縦置きエンジンの前方に配置され該エンジンによって駆動されるエンジンファンの排出風を利用して、エンジン後方の排気系の冷却を簡単な構造で達成することを目的とする。【解決手段】車両１のエンジンルーム７内に、縦置きエンジン９が配置され、縦置きエンジンの前方に該縦置きエンジンによって駆動されるエンジンファン１１が設けられ、エンジンファンによる排出風によって排気系を冷却するエンジンの排気系冷却構造であって、縦置きエンジン９のエンジン本体１５の側面に沿って前後方向に延存するガイドプレート３７が設けられ、ガイドプレートには、前端部にエンジンファンからの排出風を受け止める受止部３７ａと、受止部によって受け止めた排出風をエンジン本体の後方に配置された排気系に導く案内部３７ｂと、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2020006736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンルーム内に、クランク軸が車両前後方向に配置される縦置きエンジンが配置され、該縦置きエンジンの前方に該縦置きエンジンによって駆動されるエンジンファンが設けられ、前記エンジンファンによる排出風によって排気系を冷却するエンジンの排気系冷却構造であって、
前記縦置きエンジンのエンジン本体の側面に沿って前後方向に延存するガイドプレートが設けられ、該ガイドプレートには、前端部に前記エンジンファンからの排出風を受け止める受止部と、該受止部によって受け止めた排出風をエンジン本体の後方に配置された排気系に導く案内部とを備えることを特徴とするエンジンの排気系冷却構造。
【請求項２】
前記排気系を構成する排気浄化触媒は、前記縦置きエンジンのエンジンマウントの後方に配置され、前記案内部は排出風を前記エンジンマウントに指向させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気系冷却構造。
【請求項３】
前記排気系を構成する排気浄化触媒は、前記縦置きエンジンからの排ガスが上から下に流れるように上下方向に配置され、前記案内部は排出風を前記排気浄化触媒の下部に指向させることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの排気系冷却構造。
【請求項４】
前記排気浄化触媒は、エンジン本体の車幅方向の片側に配置され、前記ガイドプレートは、前記片側にのみ設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンの排気系冷却構造。
【請求項５】
前記エンジン本体の上部に、前記エンジンファンからの排出風を前記排気系に導くガイドダクトが設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジンの排気系冷却構造。
【請求項６】
前記縦置きエンジンからの排ガスが上から下に流れるように前記排気系を構成する排気浄化触媒が上下方向に配置され、前記ガイドダクトは、高負荷運転時に前記排出風を前記排気浄化触媒の上方から下方に向けて流すように構成されることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの排気系冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジンの排気系冷却構造に関する。特に、クランク軸が車両前後方向に配置される縦置きエンジンの排気系冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンルーム内に、クランク軸が車両前後方向に配置される縦置きエンジンにおいては、縦置きエンジンの前方に配置され該エンジンによって駆動されるエンジンファンが設けられ、該エンジンファンの前方にラジエータが設けられている場合が多い。
【０００３】
このような縦置きエンジンによって駆動されるエンジンファンによって排出される排出風は、ファンによってファンの周囲に拡散するように排出されるため、エンジン後方に配置される排気系を積極的に冷却するようには指向されていない。また、排気系の前にはエンジン補機部品が配設されるため、エンジンファンからの排出風をエンジン後方の排気系に対して冷却意図で冷却風を当てるのは難しい。
【０００４】
また、エンジンの排気系に対してエンジンルーム内に、エンジンによって駆動されるエンジンファン以外に別に外気を導入しての冷却も考えられるが、このような外気導入では走行風に頼るため、低速高負荷では冷却効果は得られ難い。
【０００５】
特許文献１には、エンジンルームの冷却構造について示され、クランク軸が車両前後方向に配置される縦置きエンジンにおいて、縦置きエンジンの前方に該エンジンによって駆動されるエンジンファンが設けられ、さらに、そのエンジンファンの前方にラジエータが設けられる構造が示されている。また、特許文献１には、排気マニホールドを覆うマニホールドカバー内にエンジンファンからの空気が取り入れられるダクトがエンジンフード部の裏面側に設けられることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０５８９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、特許文献１には、排気マニホールドを覆うマニホールドカバー内にエンジンファンからの空気が取り入れられるダクトがエンジンフード部の裏面側に設けられることが示されている。
【０００８】
しかしながら、エンジンとは別のエンジンフード部にダクトを設けるため、構造的に複雑である。また、特許文献１は、排気系の排気マニホールドを覆うマニホールドカバー内の冷却が目的であり、排気系の排気浄化触媒等の熱源に対する冷却は示されていない。
【０００９】
そこで、上記の課題に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、縦置きエンジンの前方に配置され該エンジンによって駆動されるエンジンファンの排出風を利用して、エンジン後方の排気系の冷却を簡単な構造で達成することができるエンジンの排気系冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）前述した目的を達成するために発明されたものであり、本発明の少なくとも一つの実施形態は、車両のエンジンルーム内に、クランク軸が車両前後方向に配置される縦置きエンジンが配置され、該縦置きエンジンの前方に該縦置きエンジンによって駆動されるエンジンファンが設けられ、前記エンジンファンによる排出風によって排気系を冷却するエンジンの排気系冷却構造であって、前記縦置きエンジンのエンジン本体の側面に沿って前後方向に延存するガイドプレートが設けられ、該ガイドプレートには、前端部に前記エンジンファンからの排出風を受け止める受止部と、該受止部によって受け止めた排出風をエンジン本体の後方に配置された排気系に導く案内部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成（１）によれば、エンジンファンからの排出風を用いてエンジン排気系を冷却することができる。すなわち、ラジエータを通過しエンジンファンによって排出された排出風は１００℃以上となるが、エンジンの排気系は４００〜５００℃であるため、エンジンファンからの排出風を利用して降温することができる。
【００１２】
また、排気系の冷却のためにガイドプレートをエンジン本体に取り付けるだけであるため、特別な外気導入構造を設ける必要がないので、排気系の冷却をエンジン本体側で完結でき、これによって簡単な構造にできる。
【００１３】
また、ガイドプレートには、前端部にエンジンファンからの排出風を受け止める受止部と、受止部によって受け止めた排出風をエンジン本体の後方に配置された排気系に導く案内部とを備える簡単な構造によって、エンジンファンからの排出風を効率よくエンジンの後方の排気系に導くことが可能になる。
【００１４】
（２）また、幾つかの実施形態では、前記排気系を構成する排気浄化触媒は、前記縦置きエンジンのエンジンマウントの後方に配置され、前記案内部は排出風を前記エンジンマウントに指向させることを特徴とする。
【００１５】
上記構成（２）によれば、排気浄化触媒がエンジンマウントの後方に配置され、ガイドプレートの案内部が、排出風をエンジンマウントに指向させるので、排出風はエンジンマウントを冷却した後に排気浄化触媒に向かって流れる。その結果、排出風によってエンジンマウントの冷却と排気浄化触媒の冷却とを共に行うことかできる。
【００１６】
（３）また、幾つかの実施形態では、前記排気系を構成する排気浄化触媒は、前記縦置きエンジンからの排ガスが上から下に流れるように上下方向に配置され、前記案内部は排出風を前記排気浄化触媒の下部に指向させることを特徴とする。
【００１７】
上記構成（３）によれば、排出風は排気浄化触媒の下部に指向されるので、エンジンの冷態時の排気浄化触媒の暖機促進を害するような冷却は抑えられる。すなわち、排気浄化触媒は上下方向に配置されて排ガスは上方から下方に流れるので、排気浄化触媒は上部から排ガスによって暖機されるため排気浄化触媒の下部に向かうように流される排出風による暖機への悪影響は少ない。
【００１８】
（４）また、幾つかの実施形態では、前記排気浄化触媒は、エンジン本体の車幅方向の片側に配置され、前記ガイドプレートは、前記片側にのみ設けられることを特徴とする。
【００１９】
上記構成（４）によれば、ガイドプレートは、排気浄化触媒が配置される側にのみ設けられるので、簡単な構造で排気系の冷却が効率よく達成できる。
【００２０】
（５）また、幾つかの実施形態では、前記エンジン本体の上部に、前記エンジンファンからの排出風を前記排気系に導くガイドダクトが設けられることを特徴とする。
【００２１】
上記構成（５）によれば、前述したガイドプレートによる排出風の排気系への流れに加えて、エンジン本体の上部に、エンジンファンからの排出風を排気系に導くガイドダクトが設けられるので、エンジンファンによって排出される排出風を用いてエンジン排気系をより効果的に冷却できる。
【００２２】
（６）また、幾つかの実施形態では、前記縦置きエンジンからの排ガスが上から下に流れるように前記排気系を構成する排気浄化触媒が上下方向に配置され、前記ガイドダクトは、高負荷運転時に前記排出風を前記排気浄化触媒の上方から下方に向けて流すように構成されることを特徴とする。
【００２３】
上記構成（６）によれば、エンジンの冷態始動時の排気浄化触媒の暖機促進を害せずに、排気浄化触媒を効率よく冷却することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、縦置きエンジンの前方に配置され該エンジンによって駆動されるエンジンファンの排出風を利用して、エンジン後方の排気系の冷却を簡単な構造で達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの排気系冷却構造の全体斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジンの排気系冷却構造の正面視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線の要部断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線の要部断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ線の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２７】
本発明の一実施形態に係るエンジンの排気系冷却構造について、図１、２、５を参照して説明する。図１は、乗用自動車（以下車両という）１のダッシュパネル３の前方及び左右のサイドパネル５によって形成されるエンジンルーム７内に配設されるエンジン９の排気系冷却構造の全体斜視図を示す。なお、前後、左右、上下方向は図１の示すようにＦＲ（前）、ＲＨ（右）、ＵＰ（上）で定義する。
【００２８】
エンジン９は、クランク軸が車両前後方向に配置される縦置きエンジンであり、該縦置きのエンジン９の前方に該エンジン９によって駆動されるエンジンファン１１が設けられている。このエンジンファン１１はエンジン９のクランク軸に直接又はベルト等を介して間接的に駆動されるようになっている。
【００２９】
また、図示はしていないが、該エンジンファン１１の前方にはエンジン冷却水用のラジエータが設けられ、エンジンファン１１によって外気をラジエータに取り入れる共に、ラジエータを通過して熱交換後の外気は、エンジンファン１１の排出風としてエンジンファン１１の周囲及び後方に排出されるようになっている。なお、エンジンファン１１はファンシュラウド１３（図３等）によって覆われている。
【００３０】
縦置きのエンジン９は、本実施形態では、直列４気筒の例を示す。図１に示すように、エンジン９のエンジン本体（シリンダブロック及びシリンダヘッド）１５の車幅方向の右側には、排気マニホールド１７が設けられ、エンジン９からの排ガスが排出されるようになっている。
【００３１】
また、排気マニホールド１７に隣接して車両後方側に排気過給機１９が設けられ、排気マニホールド１７からの排ガスが導入されるようになっている。排気過給機１９からの加圧された吸気は図示しない吸気通路を介してエンジン本体１５の上方を通ってエンジン本体１５の車幅方向の左側の吸気系に導入されるようになっている。なお、吸気系が配置されているエンジン本体１５の左側には燃料噴射装置が配置されている。
【００３２】
さらに、排気過給機１９の車両後方側には、排気過給機１９から排出される排ガスを浄化する排気浄化触媒２１が接続されている。この排気浄化触媒２１は、排気過給機１９から排出された排ガスが上から下に流れるように上下方向に配置されている。
【００３３】
上下方向に立って配置された排気浄化触媒２１の下端部分は、エンジン本体１５の下部に位置しており、この下部位置には排気管２３が接続され、排気管２３は車室の床下へと延びて配置されている。
【００３４】
一方、車両１は、車幅方向の左右両側において、車両の前後方向に延在して配設される車体骨格部材である一対のフロントサイドフレーム２５、２５を有し、左右のフロントサイドフレーム２５、２５には、それぞれ、エンジン９を支持するエンジン支持部２７が形成されている。
【００３５】
また、一対のフロントサイドフレーム２５、２５の間には、車両先端部にはバンパリンフォースメント２９が設けられ、その後方にフロントクロスメンバ３１、リアクロスメンバ３３がそれぞれ設けられている。
【００３６】
フロントサイドフレーム２５のエンジン支持部２７には、エンジンマウント３５を介してエンジン９が載置されて防振支持されている。このエンジンマウント３５は、フロントサイドフレーム２５側のエンジン支持部２７に取り付けられる取付板部材とエンジン９側に取り付けられる取付板部材とが支持ゴム弾性体によって弾性連結される構造を有している。
【００３７】
また、エンジンマウント３５は、排気浄化触媒２１の下端部の前方に位置され、エンジンマウント３５と排気浄化触媒の２１の下端部とは車両前後方向に配置される関係を有している。
【００３８】
本実施形態では、以上のように配置された縦置きのエンジン９において、エンジン本体１５の側面に沿って前後方向に延存するガイドプレート３７が設けられることを特徴とする。
【００３９】
このガイドプレート３７は、図１、２、５に示すように、エンジン本体１５の下部に位置され、前端部がファンシュラウド１３の外周縁に接近して位置され、後端部がエンジンマウント３５に接近して位置されて、エンジン９の前後方向に延在した板状部材である。
【００４０】
また、ガイドプレート３７は、図１、２図に示すように、エンジン本体１５に取り付けられる排気系の部品である排気マニホールド１７及び排気マニホールド１７の周囲に取り付けられる冷却水用のウォータポンプ３８及びウォータポンプ周りの配管を含むウォータポンプ領域の下方であって、室内空調装置用のコンプレッサ３９の上方のスペースに配置されている。すなわち、冷却水用のウォータポンプ３８と、室内空調装置用のコンプレッサ３９との間のスペースを利用してエンジン９の前後方向に延在して配設されている。
【００４１】
そして、図５に示すように、ガイドプレート３７は、エンジン本体１５を構成するシリンダブロックまたはエンジン補機部品、例えばコンプレッサ３９にボルトで締結されて取り付けられている。なお、このガイドプレート３７は、図１に示すよう、排気浄化触媒２１が配置されるエンジン９の車幅方向の右側にだけ配設されている。
【００４２】
さらに、ガイドプレート３７には、前端部にエンジンファン１１からの排出風を受け止める受止部３７ａと、受止部３７ａによって受け止めた排出風をエンジン９の後方に配置された排気系に導く案内部３７ｂと、を有している。
【００４３】
受止部３７ａは、図５に示すように、エンジン本体１５の側面側から前面側に回り込むように湾曲した断面形状を有している。図５の矢印Ｅで示すように受止部３７ａの湾曲形状で排出風を受け止めてエンジン本体１５の後方に導くように形成されている。
【００４４】
また、案内部３７ｂは、図５に示すように、後端に向かってエンジン本体１５に向かって傾斜した断面形状を有し、さらに、後端の排出口３７ｃは、図５に示すように、排出風をエンジンマウント３５、特に、エンジンマウント３５の支持ゴム弾性体の部分に指向させるように設けられている。
【００４５】
また、案内部３７ｂの側壁は、図２に示すように、上側壁３７ｂａと下側壁３７ｂｂとに折れ曲がった傾斜面を有して形成されており、受止部３７ａで受け止めた排出風をエンジンファン１１の回転方向Ｆに沿って、矢印Ｇのように上方に流すと共に後方に導くことができるようになっている。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、縦置きのエンジン本体１５にエンジンファン１１が装着され、さらに、ガイドプレート３７もエンジン本体１５に取り付けられるので、エンジンファン１１とガイドプレート３７との位置関係が固定されるため、エンジンファン１１からの排出風の風向及び風量のコントロールが安定する。
【００４７】
すなわち、クランク軸が車幅方向に配置される横置きエンジンでは、車体側に取り付けられる電動ファンによって冷却される場合が多く、その場合には、走行中のエンジンの動き（挙動）と電動ファンとの相対位置が変化しやすいため、冷却ファンからエンジンに向かう排出風の風向が安定しないため、冷却風量も安定せずコントロールしにくい。本実施形態では、そのような問題が生じにくく、エンジンファン１１からの排出風の風向及び風量のコントロールが安定する。
【００４８】
さらに、本実施形態によれば、エンジンファン１１は、エンジン回転数に連動してファンの回転数が変動するため、高回転時には排出風量が増え、低回転時には排出風量は減少する。ガイドプレート３７を設置することで、エンジンファン１１の低回転数が低いときでも安定して排気系への流れを確保できるので、また低回転時はエンジン９からの熱量も減るので少ない風量での熱害対策の効果が期待できる。
【００４９】
また、ガイドプレート３７によって、エンジンファン１１から拡散される排出風を受け止めて、エンジン９の後方へ導くように案内するので、エンジンファン１１からの排出風を用いてエンジン排気系、すなわち、排気管２３や排気浄化触媒２１、さらに排気マニホールド１７や排気過給機１９も冷却することができる。
【００５０】
すなわち、ラジエータを通過してエンジンファン１１によって排出される排出風は１００℃以上（１００〜１３０℃程度）になるが、エンジンの排気系は４００〜５００℃であるため、エンジンファン１１からの排出風を利用してこれら排気系を降温することができる。
【００５１】
また、排気系の冷却のためにガイドプレート３７をエンジン本体に取り付けるだけの構造であるため、特別な外気導入構造を設ける必要がないので、排気系の冷却をエンジン９側で完結でき、これによって簡単な構造にできる。さらに、ガイドプレート３７は、排気浄化触媒２１が配置されるエンジン９の車幅方向の右側にだけ配置されるので、簡単に設置することができる。
【００５２】
また、ガイドプレート３７には、前端部にエンジンファン１１からの排出風を受け止める受止部３７ａと、受止部３７ａによって受け止めた排出風をエンジン本体１５の後方に配置された排気系に導く案内部３７ｂとを備えるので、簡単な構造によって、エンジンファン１１からの排出風を効率よくエンジンの後方の排気系に導くことが可能になる。
【００５３】
また、排気浄化触媒２１の下部がエンジンマウント３５の後方に配置され、ガイドプレート３７の排出口３７ｃが、排出風をエンジンマウント３５に指向させるように設けられるので、排出風はエンジンマウント３５を冷却した後に排気浄化触媒２１に向かって流れることで、排出風によってエンジンマウント３５の冷却と排気浄化触媒２１の冷却とを共に行うことができる。
【００５４】
前述のようにラジエータを通過しエンジンファン１１によって排出される排出風は１００℃以上（１００〜１３０℃程度）になるが、エンジンマウント３５の支持ゴム弾性体の許容温度を１５０℃程度とすることで、エンジンマウント３５の支持ゴム弾性体の冷却効果も得られゴム弾性体の劣化防止効果が期待できる。
【００５５】
また、排出風は排気浄化触媒２１の下部に指向されるので、エンジン９の冷態始動時の排気浄化触媒２１の暖機促進を害するような冷却は抑えられる。すなわち、排気浄化触媒２１は上下方向に配置されて排ガスは上方から下方に流れるので、排気浄化触媒２１は上部から排ガスによって暖機されるため排気浄化触媒２１の下部に向かうように流される排出風による暖機への悪影響は少なく、エンジン９の冷態始動時の排気浄化触媒２１の暖機促進を害せずに、排気浄化触媒２１を効率よく冷却することができる。
【００５６】
このように、排出風はエンジンマウント３５を冷却した後に排気浄化触媒２１の下部に向かって流れるので、排出風によってエンジンマウント３５の冷却と排気浄化触媒２１の冷却とが共に行われだけでなく、エンジン９の冷態始動時の排気浄化触媒２１の暖機促進が阻害される冷却も抑えることができる。
【００５７】
次に、一実施形態に係るエンジンの排気系冷却構造について、図１〜４を参照して説明する。この実施形態は、図１、３、４に示すように、シリンダヘッドに装着されるロッカーカバー４１の上に、エンジンファン１１からの排出風を排気系に導くガイドダクト４３が、さらに設けられることを特徴とする。
【００５８】
ガイドダクト４３は、図４に示すように、前端のダクト入口４３ａはファンシュラウド１３に近接して配置され、後端のダクト出口４３ｂは上下方向に配置された排気浄化触媒２１の上端部に向かって、さらに、ダクト出口４３ｂからの排出風が排気浄化触媒２１を上方から下方に向かって流すように下方に向いて設けられている（図４参照）。
【００５９】
また、ガイドダクト４３は、樹脂製で成型され、エンジン９のロッカーカバー４１の上に配置されている。ガイドダクト４３の上方には、エンジン９を覆うように図示しない化粧カバーが設けられるが、ガイドダクト４３をこの化粧カバーの裏面に一体に形成してもよい。
【００６０】
このような実施形態によれば、前述したガイドプレート３７による排出風の排気系への流れに加えて、エンジンファン１１からの排出風を排気系に導くガイドダクト４３がロッカーカバー４１の上に設けられるので、エンジンファン１１によって排出される排出風を、図３、４の矢印Ｈのようにエンジン排気系の熱源となる排気浄化触媒２１に効率よく導くことができ、それによって排気系を効率よく冷却できる。
【００６１】
また、幾つかの実施形態では、図３、４に示すように、ガイドダクト４３の内部、ダクト入口４３ａ、又はダクト出口４３ｂの何れかに開閉弁４５を設ける（図３、４はダクト入口４３ａに設置した例を示す）。そして、この開閉弁４５を高負荷運転時に開いて排出風を排気浄化触媒２１の上方から下方に向けて流すように制御する制御装置を備えてもよい。
【００６２】
このように構成することによって、高負荷運転時にだけ開閉弁４５を開いて排気浄化触媒２１の上方から下方に向けて排出風を流し、エンジン９の冷態始動時においては、開閉弁４５は閉じており、排気浄化触媒２１の暖機促進を阻害することはない。従って、排気浄化触媒２１の暖機を害することなく排気浄化触媒２１を効率よく冷却することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、縦置きエンジンの前方に配置され該エンジンによって駆動されるエンジンファンの排出風を利用して、エンジン後方の排気系の冷却を簡単な構造で達成することができるので、エンジンの排気系冷却構造への利用に適している。
【符号の説明】
【００６４】
１  車両
７  エンジンルーム
９  エンジン（縦置きエンジン）
１１  エンジンファン
１３  ファンシュラウド
１５  エンジン本体
１７  排気マニホールド
１９  排気過給機
２１  排気浄化触媒
２３  排気管
２５  フロントサイドフレーム
２７  エンジン支持部
２９  バンパリンフォースメント
３１  フロントクロスメンバ
３３  リアクロスメンバ
３５  エンジンマウント
３７  ガイドプレート
３７ａ  受止部
３７ｂ  案内部
３７ｂａ  上側壁
３７ｂｂ  下側壁
３７ｃ  排出口
３９  コンプレッサ
４３  ガイドダクト
４３ａ  ダクト入口
４３ｂ  ダクト出口
４５  開閉弁
【図１】
2020006736.tif 000003
【図２】
2020006736.tif 000004
【図３】
2020006736.tif 000005
【図４】
2020006736.tif 000006
【図５】
2020006736.tif 000007