JP7376384B2 - Internal combustion engine with exhaust turbocharger - Google Patents

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Description

本願発明は、排気ターボ過給機を搭載した内燃機関(多気筒内燃機関)に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine (multi-cylinder internal combustion engine) equipped with an exhaust turbocharger.

自動車用等の内燃機関において、出力向上等のために排気ターボ過給機を設けることは広く行われている。この排気ターボ過給機は、タービンハウジングとコンプレッサハウジングと軸受ハウジングとを備えており、タービンハウジングの排気ガス出口通路とコンプレッサハウジングの吸気入口とが、回転軸の軸心方向に向いて逆向きに開口している。 BACKGROUND ART In internal combustion engines for automobiles and the like, it is widely practiced to provide an exhaust turbo supercharger in order to improve output and the like. This exhaust turbo supercharger includes a turbine housing, a compressor housing, and a bearing housing, and the exhaust gas outlet passage of the turbine housing and the intake inlet of the compressor housing are oriented in opposite directions in the axial direction of the rotating shaft. It's open.

シリンダヘッドには各気筒に対応した排気ポートが形成されており、シリンダヘッドの排気側面には、排気出口が各気筒に対応して個別に開口しているか、又は、各排気ポートに連通した集合通路の1つの排気出口が開口しており、排気ターボ過給機は、一般に、排気出口が個別に開口している場合は排気マニホールドに固定されて、排気出口が1つに集約されている場合はシリンダヘッドの排気側面に直付けされている。 The cylinder head is formed with an exhaust port corresponding to each cylinder, and on the exhaust side of the cylinder head, either exhaust ports are opened individually corresponding to each cylinder, or there are a set of exhaust ports that communicate with each exhaust port. One exhaust outlet of the passage is open, and the exhaust turbocharger is generally fixed to the exhaust manifold if the exhaust outlets are individually open, or if the exhaust outlets are consolidated into one. is attached directly to the exhaust side of the cylinder head.

さて、排気ターボ過給機は主として出力向上を目的に搭載されるが、排気ターボ過給機が排気側面の側に配置されていると、加圧された吸気はシリンダヘッドの上を跨ぐなどして吸気側に送られることになるため、加圧吸気の通路が長くなって加速・減速の応答性が遅れやすいという問題がある。 Now, an exhaust turbo supercharger is installed mainly to improve output, but if the exhaust turbo supercharger is placed on the side of the exhaust, the pressurized intake air may straddle the top of the cylinder head. Since the compressed air is sent to the intake side, there is a problem that the passage for the pressurized intake air becomes long and the responsiveness of acceleration and deceleration tends to be delayed.

この点について、特許文献1には、シリンダヘッドに、排気マニホールド部と吸気マニホールド部とを内蔵して、これら排気マニホールド部の集合通路と吸気マニホールド部の集合通路とをシリンダヘッドの短手一側面に開口させ、排気ターボ過給機を、タービンハウジングの排気ガス導入通路が排気集合通路に連通して、吸気集合通路がコンプレッサハウジングの吸気出口に連通するように配置・固定することが開示されている。 Regarding this point, Patent Document 1 discloses that an exhaust manifold part and an intake manifold part are built into the cylinder head, and the collective passage of the exhaust manifold part and the collective passage of the intake manifold part are connected to one short side of the cylinder head. It is disclosed that the exhaust turbo supercharger is arranged and fixed such that the exhaust gas introduction passage of the turbine housing communicates with the exhaust gas collection passage and the intake mixture passage communicates with the intake outlet of the compressor housing. There is.

特開2006-194227号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-194227

特許文献1の構成では、加圧された吸気は吸気マニホールド部にダイレクトに入るため、加速・減速の応答性は極めて高いと云えるが、問題点も見られる。 In the configuration of Patent Document 1, the pressurized intake air directly enters the intake manifold portion, so it can be said that the responsiveness of acceleration and deceleration is extremely high, but there are also problems.

例えば、排気マニホールド部の集合通路と吸気マニホールド部の集合通路との間には相当の間隔が空くため、排気ターボ過給機は、軸受けハウジングの長さを長くして対応せねばならず、すると、排気ターボ過給機が必要以上に大型化するという問題がある。 For example, since there is a considerable gap between the collective passage in the exhaust manifold section and the collective passage in the intake manifold section, the exhaust turbo supercharger must accommodate this by increasing the length of the bearing housing. , there is a problem that the exhaust turbo supercharger becomes larger than necessary.

また、吸気量はスロットルバルブで制御されるが、コンプレッサハウジングをシリンダヘッドに直付けすると、スロットルバルブをどこに配置するかも問題になる。更に、吸気系には吸気脈動を消去するサージタンクが必要であるが、特許文献1のように吸気マニホールド部をシリンダヘッドに内蔵するとサージタンクを配置できないため、脈動が各気筒にダイレクトに伝わってしまうという問題もある。 Furthermore, the amount of intake air is controlled by a throttle valve, but if the compressor housing is attached directly to the cylinder head, it becomes a problem where to place the throttle valve. Furthermore, the intake system requires a surge tank to eliminate intake pulsation, but if the intake manifold is built into the cylinder head as in Patent Document 1, the surge tank cannot be placed, so the pulsation is directly transmitted to each cylinder. There is also the problem of putting it away.

従って、特許文献1の構成は、加速・減速の応答性荷は優れているものの、実機に適用するには問題が多く、現実性が低いと言わざるを得ない。 Therefore, although the configuration of Patent Document 1 has excellent acceleration/deceleration responsiveness, there are many problems in applying it to an actual machine, and it must be said that it has low practicality.

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、排気ターボ過給機をシリンダヘッドの短手一側面に取り付けることは特許文献1と共通しつつ、現実性に優れた態様で提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the current situation, and while it is common to Patent Document 1 that the exhaust turbo supercharger is attached to one short side of the cylinder head, it will be provided in a highly practical manner. That is.

本願発明の内燃機関は、
「シリンダヘッドのうち吸気側面及び排気側面と直交した短手一側面に、排気ターボ過給機が、タービンハウジングが前記排気側面の側に位置してコンプレッサハウジングが前記吸気側面の側に位置するようにして配置されている」
という基本構成になっている。
The internal combustion engine of the present invention is
``The exhaust turbo supercharger is placed on one short side of the cylinder head that is orthogonal to the intake side and exhaust side, and the turbine housing is located on the side of the exhaust side and the compressor housing is placed on the side of the intake side. It is arranged as follows.
This is the basic configuration.

そして、上記基本構成において、
「前記シリンダヘッドの前記短手一側面に排気集合通路が開口しており、前記排気ターボ過給機のタービンハウジングが、前記排気集合通路に連通した状態で前記シリンダヘッドの短手一側面に固定されて、前記排気ターボ過給機のコンプレッサハウジングが吸気出口を前記シリンダヘッドの側に向けた姿勢で配置されている一方、
前記シリンダヘッドの吸気側面には、インタークーラを備えて吸気が前記インタークーラから枝通路に分岐して流れる吸気マニホールドが固定されており、前記排気ターボ過給機におけるコンプレッサハウジングの吸気出口が、前記インタークーラの側に向くようにして前記シリンダヘッドの外側に配置された過給通路及びスロットルバルブを介して前記インタークーラに接続されている」
という特徴を有している。
In the above basic configuration,
"An exhaust gas collecting passage is open on one short side of the cylinder head, and the turbine housing of the exhaust turbo supercharger is fixed to one short side of the cylinder head while communicating with the exhaust gas collecting passage. and the compressor housing of the exhaust turbo supercharger is arranged with the intake outlet facing the cylinder head side ,
An intake manifold including an intercooler and through which intake air branches from the intercooler into branch passages is fixed to the intake side of the cylinder head , and the intake outlet of the compressor housing of the exhaust turbocharger is connected to the intake manifold . It is connected to the intercooler via a supercharging passage and a throttle valve that are arranged on the outside of the cylinder head so as to face the intercooler.
It has the following characteristics.

吸気マニホールドはインタークーラとは別にサージタンクを備えていてもよいし、インタークーラをサージタンクに兼用させることも可能である。いずれにしても、スロットルバブルはインタークーラの入口に配置することになる。 The intake manifold may be provided with a surge tank separate from the intercooler, or the intercooler may also be used as the surge tank. In any case, the throttle bubble will be located at the inlet of the intercooler.

本願発明では、排気ターボ過給機はシリンダヘッドの短手一側面に取り付けられているため、コンプレッサハウジングの吸気出口と吸気マニホールドとの間隔をできるだけ短くして、加速・減速の応答性を向上できる。 In the present invention, since the exhaust turbo supercharger is attached to one short side of the cylinder head, the distance between the intake outlet of the compressor housing and the intake manifold can be made as short as possible, and the response of acceleration and deceleration can be improved. .

そして、コンプレッサハウジングの吸気出口とインタークーラとは、シリンダヘッドの外側に配置された過給通路によって接続されていると共に、インタークーラ及び吸気マニホールドもシリンダヘッドに外付けされているため、排気ターボ過給機を必要以上に大型化することなく、過給通路の長さを調整することによって過給吸気を吸気マニホールドに供給できる。また、スロットルバブルの取り付けも問題なく行える。従って、実機への適用が容易で現実性に優れている。 The intake outlet of the compressor housing and the intercooler are connected by a supercharging passage located outside the cylinder head, and since the intercooler and intake manifold are also externally attached to the cylinder head, the exhaust turbo Supercharged intake air can be supplied to the intake manifold by adjusting the length of the supercharging passage without increasing the size of the charger more than necessary. Also, the throttle bubble can be installed without any problems. Therefore, it is easy to apply to actual machines and has excellent practicality.

実施形態について一部を模式化した平面図である。FIG. 2 is a partially schematic plan view of the embodiment. 図1のII-II 視図である。It is a II-II view of FIG. 図1のIII-III 視図である。It is a III-III view of FIG. 別例の平面図である。It is a top view of another example.

(1).基本構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用の3気筒内燃機関に適用している。以下では、方向を特定するため前後・左右の方向を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、タイミングチェーンが配置される側を前、ミッションケンースが配置される側を後ろとしている。左右方向はクランク軸線及びシリンタボア軸線と直交した方向である。
(1).Basic Structure Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. This embodiment is applied to a three-cylinder internal combustion engine for automobiles. In the following, front and rear and left and right directions are used to specify the direction, but the front and rear direction is the direction of the crank axis, and the side where the timing chain is placed is the front, and the side where the transmission chain is placed is the back. . The left-right direction is a direction perpendicular to the crank axis and the cylinder bore axis.

図1はヘッドカバーを省略してシリンダヘッド1を表示した平面図であり、シリンダヘッド1には、軸心のみを示す吸気用カム軸2と排気用カム軸3とが平行に配置されており、これらは図示しないカムキャップで回転自在に保持されている。カム軸2,3の前端には、VVT装置(図示ぜ)を介してスプロケット4が取り付けられており、スプロケット4やチェーンはフロントカバー5で覆われている。 FIG. 1 is a plan view showing the cylinder head 1 with the head cover omitted. In the cylinder head 1, an intake camshaft 2 and an exhaust camshaft 3, which show only the shaft center, are arranged in parallel. These are rotatably held by a cam cap (not shown). A sprocket 4 is attached to the front ends of the camshafts 2 and 3 via a VVT device (not shown), and the sprocket 4 and chain are covered with a front cover 5.

また、シリンダヘッド1には、点火プラグやイグニッションコイルなどを配置するプラグホール6や、バルブ保持穴7の群が形成されている。敢えて述べるまでもないが、シリンダヘッド1及びフロントカバー5には、図示しないヘッドカバーが上から重なっている。 Further, the cylinder head 1 is formed with a plug hole 6 in which a spark plug, an ignition coil, etc. are arranged, and a group of valve holding holes 7. Although it goes without saying, a head cover (not shown) overlaps the cylinder head 1 and the front cover 5 from above.

シリンダヘッド1の長手一側面は吸気ポート8が開口した吸気側面1aになって、シリンダヘッド1の長手他側面は排気側面1bになっている。シリンダヘッド1の内部には、排気ポートが連通した前後長手の排気集合通路9が排気側面1bに近接した状態で形成されており、排気集合通路9はシリンダヘッド1の後面1cに開口している。 One longitudinal side of the cylinder head 1 is an intake side 1a with an open intake port 8, and the other longitudinal side of the cylinder head 1 is an exhaust side 1b. Inside the cylinder head 1, a longitudinal longitudinal exhaust passage 9 with communicating exhaust ports is formed in close proximity to the exhaust side surface 1b, and the exhaust passage 9 opens on the rear surface 1c of the cylinder head 1. .

本実施形態の内燃機関は、クランク軸を車幅方向に長い姿勢に配置すると共に、排気側面1bが車両の前進方向に向くように配置している。従って、前排気・後ろ吸気の横置きタイプになっている。 In the internal combustion engine of this embodiment, the crankshaft is arranged in a long position in the vehicle width direction, and the exhaust side surface 1b is arranged so as to face the forward direction of the vehicle. Therefore, it is a horizontal type with front exhaust and rear intake.

シリンダヘッド1の前面1dと後面1cは短手側面であるが、このうちの後面1cを請求項に記載した短手一側面と成して、後面1cに排気ターボ過給機10を取り付けている。排気ターボ過給機10は、タービン翼(図示せず)が回転自在に配置されたタービンハウジング11と、コンプレッサ翼(図示せず)が回転自在に保持されたコンプレッサハウジング12と、両者の間に位置した軸受ハウジング13とを備えている。 The front surface 1d and the rear surface 1c of the cylinder head 1 are shorter side surfaces, and the rear surface 1c is the shorter side surface as described in the claims, and the exhaust turbo supercharger 10 is attached to the rear surface 1c. . The exhaust turbo supercharger 10 includes a turbine housing 11 in which turbine blades (not shown) are rotatably arranged, a compressor housing 12 in which compressor blades (not shown) are rotatably held, and a compressor housing 12 in which a compressor blade (not shown) is rotatably held. and a bearing housing 13 located therein.

そして、排気ターボ過給機10は、タービンハウジング11が排気側面1bの側に位置し、コンプレッサハウジング12が吸気側面1aの側に位置する姿勢で配置されている。 従って、タービン翼とコンプレッサ翼とが固定された回転軸は、左右方向に長い姿勢になっており、タービンハウジング11の排気ガス出口14は排気側面1bの側に位置して排気側面1bと直交した方向に開口し、後面1cの吸気入り口15は吸気側面1aの側に位置して吸気側面1aと直交した方向に開口している。 The exhaust turbo supercharger 10 is arranged in such a manner that the turbine housing 11 is located on the exhaust side surface 1b side, and the compressor housing 12 is located on the intake side surface 1a side. Therefore, the rotating shaft to which the turbine blades and compressor blades are fixed has a long posture in the left-right direction, and the exhaust gas outlet 14 of the turbine housing 11 is located on the side of the exhaust side surface 1b and is perpendicular to the exhaust side surface 1b. The intake inlet 15 on the rear surface 1c is located on the side of the intake side 1a and opens in a direction perpendicular to the intake side 1a .

図3に明示するように、タービンハウジング11は排気ガス導入通路16が開口した入口側フランジ17を備えており、入口側フランジ17は、排気ガス導入通路16を排気集合通路9と連通させた状態でシリンダヘッド1の後面1cにボルトで固定されている。タービンハウジング11の排気ガス出口14は出口側フランジ18に開口しており、出口側フランジ18には触媒ケース19が継手部19aを介して接続されている。敢えて述べるまでもないが、触媒ケース19には触媒が内蔵されており、下端のコーン部に排気管(図示せず)が接続されている。 As clearly shown in FIG. 3, the turbine housing 11 includes an inlet flange 17 in which the exhaust gas introduction passage 16 is opened, and the inlet flange 17 communicates the exhaust gas introduction passage 16 with the exhaust collection passage 9. It is fixed to the rear surface 1c of the cylinder head 1 with bolts. The exhaust gas outlet 14 of the turbine housing 11 opens into an outlet flange 18, and a catalyst case 19 is connected to the outlet flange 18 via a joint 19a. Needless to say, the catalyst case 19 has a built-in catalyst, and an exhaust pipe (not shown) is connected to the cone portion at the lower end.

コンプレッサハウジング12では、吸気は、コンプレッサ翼の回転軸心方向から流入して、コンプレッサ翼の回転接線方向に排出される。従って、吸気出口20はコンプレッサハウジング12の外周方向に開口しているが、本実施形態では、例えば図1に明示するように、吸気出口20はシリンダヘッド1の側に向いている。すなわち、吸気出口20は機関の前側に開口している。 In the compressor housing 12, intake air flows in the direction of the rotation axis of the compressor blades and is discharged in the direction tangential to the rotation of the compressor blades. Therefore, the intake outlet 20 opens toward the outer circumference of the compressor housing 12, but in this embodiment, the intake outlet 20 faces toward the cylinder head 1, as clearly shown in FIG. 1, for example. That is, the intake outlet 20 opens to the front side of the engine.

本実施形態の排気ターボ過給機10は水冷式であり、タービンハウジング11の下部に冷却水入口ポート21を設けて、タービンハウジング11の上端部に冷却水出口ポート22を設けている。なお、図1に符号23で示すのはオイル注入口、図2に符号24で示すのはオイル排出ポートである。 The exhaust turbo supercharger 10 of this embodiment is of a water-cooled type, and has a cooling water inlet port 21 at the lower part of the turbine housing 11 and a cooling water outlet port 22 at the upper end of the turbine housing 11. Note that the reference numeral 23 in FIG. 1 is an oil inlet, and the reference numeral 24 in FIG. 2 is an oil discharge port.

図3から推測できるように、本実施形態では、排気ガス導入通路16に流入した排気ガスは上方に流れてタービン翼を駆動する。従って、タービン翼を囲うタービンスクロール室は排気ガス導入通路16よりも上に位置している。従って、本実施形態の排気ターボ過給機10は上巻き方式になっている。 As can be inferred from FIG. 3, in this embodiment, the exhaust gas that has entered the exhaust gas introduction passage 16 flows upward to drive the turbine blades. Therefore, the turbine scroll chamber surrounding the turbine blades is located above the exhaust gas introduction passage 16. Therefore, the exhaust turbo supercharger 10 of this embodiment has an upper winding type.

タービンハウジング11には、過給圧を制御するためのウェイストゲートバルブ(図示せず)が内蔵されており、ウェイストゲートバルブは、図2,3に示すアクチュエータ26で駆動される。アクチュエータ26はダイヤフラム式であり、その弁体に図3に示すロッド27が連結されており、ロッド27がその長手方向に進退動してリンク28を回動させることにより、ウェイストゲートバルブの開度を調節できる。 A wastegate valve (not shown) for controlling boost pressure is built into the turbine housing 11, and the wastegate valve is driven by an actuator 26 shown in FIGS. 2 and 3. The actuator 26 is of a diaphragm type, and a rod 27 shown in FIG. 3 is connected to its valve body.The rod 27 moves forward and backward in its longitudinal direction and rotates a link 28, thereby adjusting the opening degree of the wastegate valve. can be adjusted.

(2).吸気系との関係
図1に模式的に示すように、シリンダヘッド1の吸気側面1aには、インタークーラ30を一体化した吸気マニホールド31が固定されている。すなわち、吸気マニホールド31は、各気筒に対応した枝通路32を有しており、枝通路32が形成されたフランジ33を吸気側面1aに固定している。
(2).Relationship with the intake system As schematically shown in FIG. 1, an intake manifold 31 with an integrated intercooler 30 is fixed to the intake side surface 1a of the cylinder head 1. That is, the intake manifold 31 has branch passages 32 corresponding to each cylinder, and a flange 33 in which the branch passages 32 are formed is fixed to the intake side surface 1a.

インタークーラ30は水冷式であり(空冷式でもよい)、送水管34と排出管35とが接続されている。本実施形態では、インタークーラ30はサージタンクを兼用しており、インタークーラ30に流入した吸気は枝通路32から分岐して各気筒に送られる。 The intercooler 30 is water-cooled (air-cooled may be used), and a water pipe 34 and a discharge pipe 35 are connected to each other. In this embodiment, the intercooler 30 also serves as a surge tank, and the intake air flowing into the intercooler 30 is branched from a branch passage 32 and sent to each cylinder.

インタークーラ30のうち後ろ寄り部位に吸気入口となるスロットルボデー37を設けており、このスロットルボデー37にスロットルバルブを内蔵して、スロットルボデー37の入り口と排気ターボ過給機10の吸気出口20とを過給通路38で接続している。過給通路38はダクト又はホースで構成されている。スロットルボデー37はインタークーラ30の後部上面に配置しているが、インタークーラ30の後面に配置することも可能である。 A throttle body 37 that serves as an intake inlet is provided at a rear portion of the intercooler 30, and a throttle valve is built into this throttle body 37 , and the inlet of the throttle body 37 and the intake outlet 20 of the exhaust turbo supercharger 10 are connected to each other. are connected by a supercharging passage 38. The supercharging passage 38 is composed of a duct or a hose. Although the throttle body 37 is disposed on the rear upper surface of the intercooler 30, it can also be disposed on the rear surface of the intercooler 30.

排気ターボ過給機10は、吸気出口20がシリンダヘッド1の吸気側面1aの近くに位置ように配置されている一方、スロットルボデー37はインタークーラ30の後端部に配置されて後ろ向きに開口している(スロットルバルブにおける弁体の回転軸は、図1において紙面と直交した鉛直方向に向いている。)。そこで、過給通路38は概ねクランク状の形態を成してスロットルボデー37の入り口に接続されている。 The exhaust turbo supercharger 10 is arranged such that the intake outlet 20 is located near the intake side surface 1a of the cylinder head 1, while the throttle body 37 is arranged at the rear end of the intercooler 30 and opens rearward. (The rotation axis of the valve body in the throttle valve is oriented in the vertical direction perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.) Therefore, the supercharging passage 38 has a generally crank-shaped configuration and is connected to the entrance of the throttle body 37.

図1に一点鎖線X1で示すように、スロットルボデー37の入り口を吸気出口20の方向に向けて平面視で傾斜した姿勢に開口させると共に、吸気出口20をスロットルボデー37の方向に向けることにより、過給通路38を直線状に形成することも可能である。或いは、図1 に点線X2で示すように、排気ターホ過給機10の吸気出口20をスロットルボデー37の真後ろに位置させて、過給通路38を前後長手の姿勢で一直線状に配置することも可能である。 As shown by the dashed line X1 in FIG . It is also possible to form the supercharging passage 38 in a straight line. Alternatively, as shown by the dotted line X2 in FIG. 1, the intake outlet 20 of the exhaust turbocharger 10 may be located directly behind the throttle body 37, and the supercharging passage 38 may be arranged in a straight line in a longitudinal longitudinal position. It is possible.

図3に一点鎖線で示すように、側面視での過給通路38の姿勢(水平に対する姿勢)は任意に設定できる。従って、インタークーラ30の高さやスロットルボデー37の高さに対応して、過給通路38の終端の高さ位置を調節できる。 As shown by the dashed line in FIG. 3, the attitude of the supercharging passage 38 in side view (the attitude relative to the horizontal) can be set arbitrarily. Therefore, the height position of the end of the supercharging passage 38 can be adjusted in accordance with the height of the intercooler 30 and the height of the throttle body 37.

本実施形態の内燃機関は、EGR装置を備えている。EGR装置はEGRパイプ39を備えており、EGRパイプ39の始端は、例えば触媒ケース19の下コーン部に接続されて、EGRパイプ39の終端は、エアクリーナ40と排気ターボ過給機10とを繋ぐ吸気通路41の中途部に接続されている。また、EGRパイプ39の中途部にEGRバルブ42を介在させている。 The internal combustion engine of this embodiment includes an EGR device. The EGR device includes an EGR pipe 39. The starting end of the EGR pipe 39 is connected to, for example, the lower cone portion of the catalyst case 19, and the terminal end of the EGR pipe 39 connects the air cleaner 40 and the exhaust turbo supercharger 10. It is connected to a midway portion of the intake passage 41. Furthermore, an EGR valve 42 is interposed in the middle of the EGR pipe 39.

図1では、EGRパイプ39やEGRバルブ42を排気ターボ過給機10の後ろに配置した状態に描いているが、これは作図上の便宜的なものであり、実際には、EGRパイプ39はシリンダヘッド1に近づけて配置している。EGRバルブ42はシリンダヘッド1に固定してもよい。EGRパイプ39には水冷式のEGRクーラ43を介在させているが、EGRクーラ43は排気ターボ過給機10の下方に配置することも可能である。 In FIG. 1, the EGR pipe 39 and EGR valve 42 are depicted as being located behind the exhaust turbo supercharger 10, but this is for convenience in drawing; in reality, the EGR pipe 39 is It is placed close to the cylinder head 1. The EGR valve 42 may be fixed to the cylinder head 1. Although a water-cooled EGR cooler 43 is interposed in the EGR pipe 39, the EGR cooler 43 can also be placed below the exhaust turbo supercharger 10.

本実施形態は以上の構成であり、排気ターボ過給機10はシリンダヘッド1の後面に配置されていると共に、排気ターボ過給機10の吸気出口20はシリンダヘッド1の吸気側面1aの近くに位置しているため、排気ターボ過給機をシリンダヘッドの排気側面に接続した場合に比べて、吸気出口20とスロットルボデー37との間隔(すなわち過給通路38の長さ)を格段に縮小できる。従って、自動車の加速・減速(或いはトルクの増減)の応答性を向上できる。 The present embodiment has the above configuration, and the exhaust turbo supercharger 10 is arranged on the rear surface of the cylinder head 1, and the intake outlet 20 of the exhaust turbo supercharger 10 is located near the intake side surface 1a of the cylinder head 1. Because of this position, the distance between the intake outlet 20 and the throttle body 37 (that is, the length of the supercharging passage 38) can be significantly reduced compared to when the exhaust turbo supercharger is connected to the exhaust side of the cylinder head. . Therefore, the responsiveness of acceleration/deceleration (or increase/decrease in torque) of the vehicle can be improved.

また、吸気マニホールド31やスロットルボデー37はシリンダヘッド1の外に配置されているため、吸気マニホールド31やスロットルボデー37を配置するに当たってスペースの制約はなく、現実性に優れている。 Furthermore, since the intake manifold 31 and the throttle body 37 are arranged outside the cylinder head 1, there is no space restriction when arranging the intake manifold 31 and the throttle body 37, which is highly practical.

さて、自動車用内燃機関では排気ガスの浄化性能基準が高くなっており、これに伴って触媒ケース19も大型化しているが、自動車用内燃機関の場合、エンジンルームの高さの制約から触媒ケース19を低くすることに限度があるため、触媒ケース19は高さを高くすることによって大型化に対応せざるを得ない場合がある。この点、排気ターボ過給機10を上巻き方式にすると、触媒ケース19の大型化に対応できる。 Now, the exhaust gas purification performance standards for automobile internal combustion engines have become higher, and the catalyst case 19 has also become larger accordingly, but in the case of automobile internal combustion engines, the catalyst case Since there is a limit to how low the catalyst case 19 can be, it may be necessary to make the catalyst case 19 larger by increasing its height. In this regard, if the exhaust turbo supercharger 10 is of an upward winding type, it is possible to cope with an increase in the size of the catalyst case 19.

他方、吸気マニホールド31にインタークーラ30を設けてその上部にスロットルボデー37を設けると、スロットルボデー37の高さはかなり高くなる。そこで、排気ターボ過給機10が上巻き方式になっていて吸気出口20の高さが高いことを利用して、スロットルボデー37と吸気出口20との高低差をできるだけ小さくし、過給通路38の配置態様を簡単化できる。 On the other hand, if the intercooler 30 is provided in the intake manifold 31 and the throttle body 37 is provided above it, the height of the throttle body 37 becomes considerably high. Therefore, by taking advantage of the fact that the exhaust turbo supercharger 10 is of the upper winding type and the intake outlet 20 is high, the height difference between the throttle body 37 and the intake outlet 20 is made as small as possible, and the supercharging passage 38 The layout can be simplified.

図4に示す例では、スロットルボデー37はインタークーラ30の後面に配置されており、その入り口は排気ターホ過給機10の方向に開口している。そこで、過給通路38を直線状に形成しているが、この実施形態では、過給通路38の長さは非常に短くなるため、過給の応答性を更に向上できる。 In the example shown in FIG. 4, the throttle body 37 is disposed on the rear surface of the intercooler 30, and its entrance opens toward the exhaust turbocharger 10. Therefore, the supercharging passage 38 is formed in a straight line, but in this embodiment, the length of the supercharging passage 38 is extremely short, so that the responsiveness of supercharging can be further improved.

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various other ways.

本願発明は、排気ターボ過給機を備えた内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in an internal combustion engine equipped with an exhaust turbocharger. Therefore, it can be used industrially.

1 シリンダヘッド
1a 吸気側面
1b 排気側面
1c 後面(短手一側面)
9 排気集合通路
10 排気ターボ過給機
11 タービンハウジング
12 コンプレッサハウジング
14 排気ガス出口
15 吸気入り口
16 排気ガス導入通路
19 触媒ケース
20 吸気出口
30 インタークーラ(サージタンク)
31 吸気マニホールド
37 スロットルボデー
38 過給通路
39 EGRパイプ
40 エアクリーナ
41 吸気通路
1 Cylinder head 1a Intake side 1b Exhaust side 1c Rear side (one short side)
9 Exhaust gas collection passage 10 Exhaust turbo supercharger 11 Turbine housing 12 Compressor housing 14 Exhaust gas outlet 15 Intake inlet 16 Exhaust gas introduction passage 19 Catalyst case 20 Intake outlet 30 Intercooler (surge tank)
31 Intake manifold 37 Throttle body
38 Supercharging passage 39 EGR pipe 40 Air cleaner 41 Intake passage

Claims (1)

シリンダヘッドのうち吸気側面及び排気側面と直交した短手一側面に、排気ターボ過給機が、タービンハウジングが前記排気側面の側に位置してコンプレッサハウジングが前記吸気側面の側に位置するようにして配置されている構成であって、
前記シリンダヘッドの前記短手一側面に排気集合通路が開口しており、前記排気ターボ過給機のタービンハウジングが、前記排気集合通路に連通した状態で前記シリンダヘッドの短手一側面に固定されて、前記排気ターボ過給機のコンプレッサハウジングが吸気出口を前記シリンダヘッドの側に向けた姿勢で配置されている一方、
前記シリンダヘッドの吸気側面には、インタークーラを備えて吸気が前記インタークーラから枝通路に分岐して流れる吸気マニホールドが固定されており、前記排気ターボ過給機におけるコンプレッサハウジングの吸気出口が、前記インタークーラの側に向くようにして前記シリンダヘッドの外側に配置された過給通路及びスロットルバルブを介して前記インタークーラに接続されている、
排気ターボ過給機搭載の内燃機関。
The exhaust turbo supercharger is arranged on one short side of the cylinder head perpendicular to the intake side and the exhaust side, with the turbine housing located on the exhaust side and the compressor housing positioned on the intake side. The configuration is arranged such that
An exhaust gas collecting passage is open on one short side of the cylinder head, and a turbine housing of the exhaust turbo supercharger is fixed to one short side of the cylinder head while communicating with the exhaust gas collecting passage. The compressor housing of the exhaust turbo supercharger is arranged with the intake outlet facing the cylinder head side ,
An intake manifold including an intercooler and through which intake air branches from the intercooler into branch passages is fixed to the intake side of the cylinder head , and the intake outlet of the compressor housing of the exhaust turbocharger is connected to the intake manifold . connected to the intercooler via a supercharging passage and a throttle valve arranged on the outside of the cylinder head so as to face the intercooler;
Internal combustion engine equipped with an exhaust turbo supercharger.
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