CN105888820B - 带涡轮增压器的内燃机 - Google Patents

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Abstract

提供能确保催化装置的设置空间并实现内燃机的小型化的带涡轮增压器的内燃机。在发动机(4)中，在涡轮壳体(12)的下游端形成有在气缸列方向(A)的一侧开口的开口部(12C)，并且在开口部(12C)的周围装配有设置于排气管的上游端的涡轮侧法兰(17A)。而且，涡轮壳体(12)设置在气缸列方向(A)的中央附近，涡轮侧法兰(17A)在气缸列方向(A)上设置在气缸盖侧法兰(12A)的气缸列方向(A)的范围(H)内，催化装置(16)设置在气缸列方向(A)的中心线(O)的一侧。

Description

带涡轮增压器的内燃机
技术领域
本发明涉及带涡轮增压器的内燃机，特别是涉及具有形成有排 气集合部的气缸盖的带涡轮增压器的内燃机。
背景技术
以往以来，在搭载于汽车等车辆的内燃机中，设置有利用从气 缸盖经由排气歧管排放的废气的能量将吸入内燃机的吸入空气增 压的涡轮增压器。
作为以往的带涡轮增压器的内燃机，已知如下内燃机，该内燃 机具备：涡轮增压器，其与排气歧管连结，具有涡轮壳体，该涡轮 壳体中内置有利用废气旋转的涡轮；以及催化装置，其具有与涡轮 壳体的下游端连结的排气管和内置有净化废气的催化剂的催化剂罐(例如，参照专利文献1)。
在该带涡轮增压器的内燃机中，排气歧管装配在气缸盖的外 方，因此能使排气歧管的排气集合部的位置偏置于气缸盖的气缸列 方向的一端侧，将涡轮增压器的上游部装配于排气集合部。
由此，将包含涡轮壳体的涡轮增压器设置在气缸体的气缸列方 向的一侧，能确保在气缸体的气缸列方向的另一侧设置催化装置的 空间。因此，能在气缸体的气缸列方向的宽度的范围内设置催化装 置，能实现内燃机的小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2011-140909号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述以往的带涡轮增压器的内燃机中，排气歧管外置于气缸 盖而能任意地设置排气集合部的位置。因此，能在气缸盖的气缸列 方向的一端侧将涡轮增压器的上游端连接到排气集合部。
然而，在排气集合部形成在气缸盖的气缸列方向的中央附近的 内燃机中，涡轮增压器设置在气缸盖的气缸列方向的中央附近。
由此，有可能不能确保用于将催化装置相对于涡轮增压器设置 在气缸体的气缸列方向的另一侧的空间。因此，催化装置有可能从 气缸体向气缸列方向外方露出，内燃机有可能大型化。
本发明是着眼于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种带 涡轮增压器的内燃机，其能够在涡轮壳体设置在气缸体的气缸列方 向的中央附近的情况下，确保催化装置的设置空间并实现内燃机的 小型化。
用于解决问题的方案
本发明是带涡轮增压器的内燃机，具备：气缸体，其具有多个 气缸；气缸盖，其设置在气缸体的上部，直接形成有与气缸连通的 多个排气口和将排气口的下游端集合的排气集合部，排气集合部形 成在气缸列方向的中央附近；涡轮增压器，其具有涡轮壳体和气缸 盖侧法兰，涡轮壳体具有涡轮，该涡轮在排气集合部排出废气时旋 转，气缸盖侧法兰在排气集合部的下游并且在涡轮的上游侧装配于 上述排气集合部；以及催化装置，其装配于气缸体，具有排气管和 催化剂罐，排气管在比涡轮靠下游侧装配于涡轮壳体，催化剂罐内置有净化废气的催化剂，在带涡轮增压器的内燃机中，在涡轮壳体 的下游端形成有在气缸列方向的一侧开口的开口部，并且在开口部 的周围装配有设置于排气管的上游端的涡轮侧法兰，涡轮壳体设置 在气缸列方向的中央附近，涡轮侧法兰在气缸列方向上设置在气缸盖侧法兰的气缸列方向的范围内，催化装置设置在气缸列方向的中 心线的一侧。
发明效果
这样根据上述本发明，能使排气管的涡轮侧法兰靠近气缸体的 气缸列方向的中央附近，能增大气缸列方向的中心线的一侧的空 间。因此，能将催化装置靠近气缸列方向的中央附近设置在气缸列 方向的中心线的一侧。
其结果是，能缩短气缸体的气缸列方向的长度，能实现内燃机 的小型化。
另外，能不较大地弯曲排气管就使催化装置靠近涡轮壳体，因 此能防止穿过排气管的废气的排气阻力增大，能防止排气性恶化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的带涡轮增压器的内燃机的一实 施方式的图，是内燃机和变速器的主视图。
图2是表示本发明的实施方式的带涡轮增压器的内燃机的一实 施方式的图，是内燃机和变速器的俯视图。
图3是表示本发明的实施方式的带涡轮增压器的内燃机的一实 施方式的图，是内燃机的侧视图。
图4是表示本发明的实施方式的带涡轮增压器的内燃机的一实 施方式的图，是内燃机和变速器的立体图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的带涡轮增压器的内燃机的实施方 式。图1～图4是表示本发明的实施方式的带涡轮增压器的内燃机的 图。
首先，说明构成。
如图1所示，车辆1具备车体2。在车体2的前后方向前方设置有 发动机室3，在发动机室3中收纳有构成内燃机的发动机4和装配于 发动机4的变速器5。此外，本实施方式的发动机4是直喷汽油发动 机。
发动机4包含：气缸体6；气缸盖7，其设置在气缸体6的上部； 气缸盖罩8，其设置在气缸盖7的上部；以及油底壳9，其设置在气 缸体6的下部，其中填充油。
在气缸体6中设置有未图示的多个气缸，该气缸中收纳能上下 移动自如的未图示的活塞，活塞的上下运动变换为未图示的曲轴的 旋转运动。
变速器5装配在气缸体6的气缸列方向(图1、图2、图4的箭头 A方向)的一端部，使曲轴的旋转变速并将其传递给左右驱动轮 31L、31R(参照图1)。
在气缸盖7中形成有与气缸连通的未图示的多个排气口。
各个排气口的下游端集合于排气集合部10(参照图2～图4)， 排气集合部10直接形成于气缸盖7。
在图2～图4中，在排气集合部10的内部形成有与排气口的下游 端连通的未图示的排气集合通路。排气集合部10形成在气缸盖7的 气缸列方向A的中央附近。此外，气缸列方向A的中央附近包含气 缸列方向A的中央和从气缸列方向A的中央向一方或另一方略有偏 移的位置。
在发动机4中设置有涡轮增压器11。涡轮增压器11具备涡轮壳 体12和压缩机壳体13。气缸盖侧法兰12A设置于涡轮壳体12，气缸 盖侧法兰12A利用多个紧固构件14A～14D紧固到排气集合部10。此 外，紧固构件14A～14D包括螺栓、螺母等。
在图1中，在涡轮壳体12的内部设置有旋转自如的涡轮12B， 涡轮12B在排气集合部10排出废气到涡轮壳体12中时旋转。
另外，气缸盖侧法兰12A在排气集合部10的下游并且在涡轮 12B的上游侧装配于排气集合部10，涡轮增压器11的上游端与排气 集合部10连接。在此，上游、下游意味着相对于废气和进气的流动 方向的上游、下游。
在压缩机壳体13的内部设置有压缩机叶轮13A，压缩机壳体13 通过未图示的轴与涡轮12B连接。压缩机壳体13的下游端通过未图 示的排气管与进气口15(参照图2)连接。
在涡轮增压器11中，在废气从排气集合部10排出到涡轮壳体12 中时，涡轮12B旋转，该旋转从轴传递给压缩机叶轮13A。由此， 压缩机叶轮13A旋转，使通过进气口15吸入的空气增压并提供给气 缸。
在图1中，在压缩机壳体13的下游设置有催化装置16。催化装 置16具有：排气管17，其在比涡轮12B靠下游侧装配于涡轮壳体12； 以及催化剂罐18，其中内置有净化废气的催化剂18A，催化装置16 通过设置于排气管17和催化剂罐18的支架19A、19B装配到气缸体6。
在排气管17的上游端形成有涡轮侧法兰17A，涡轮侧法兰17A 利用多个紧固构件20固定到涡轮壳体12。
本实施方式的涡轮壳体12的下游端具备开口部12C，开口部 12C在气缸列方向A的一侧开口。
在开口部12C的周围装配有涡轮侧法兰17A，紧固构件20设置 在开口部12C的周围。
涡轮壳体12设置在气缸列方向A的中央附近，涡轮侧法兰17A 在气缸列方向A上设置在气缸盖侧法兰12A的气缸列方向A的范围 H(参照图2)内。
在图1中，包含排气管17和催化剂罐18的催化装置16设置在气 缸列方向A的中心线O的一侧，即变速器5侧。
排油管22设置于涡轮增压器11，排油管22设置在气缸列方向A 的中心线O的另一侧。涡轮增压器11的轴被涡轮增压器11支撑而旋 转，由此将未图示的润滑用的油提供给轴。
排油管22连结涡轮增压器11和气缸体6，排油管22将油从涡轮 增压器11排出到气缸体6中。
紧固构件14A～14D具备从气缸盖侧法兰12A向涡轮壳体12侧 突出的头部14a(参照图3)。此外，头部14a是螺栓的头部。在图3 中，在涡轮侧法兰17A中形成有凹部17a，凹部17a形成于与气缸盖7 相对的涡轮侧法兰17A的侧面。
在图3中，多个紧固构件14A～14D中的与凹部17a相对的紧固 构件14B的头部14a插入凹部17a的内部，涡轮侧法兰17A设置在与 气缸盖7接近的位置。此外，本实施方式的紧固构件14B构成本发明 的紧固构件。
在图2中，在气缸盖罩8的上部设置有燃料泵21，燃料泵21装配 在气缸盖7的气缸列方向A的一端部，即变速器5侧。另外，燃料泵 21在气缸盖罩8的与气缸列方向A正交的方向(图2、图4的箭头B方 向)上设置在与设置有涡轮增压器11的一侧相反的一侧，即进气侧。
本实施方式的发动机4是直喷汽油发动机，燃料泵21将高压燃 料经由未图示的输送管提供给按每个气缸设置的燃料喷射阀。燃料 喷射阀将从燃料泵21提供的高压燃料直接喷射到气缸内。
气缸内是通过涡轮增压器11增压而压缩的高温的空气，因此通 过对其喷射燃料，通过自点火来推回活塞。
在具有这样的构成的发动机4中，在涡轮壳体12的下游端形成 有在气缸列方向A的一侧开口的开口部12C，并且在开口部12C的周 围装配有设置于排气管的上游端的涡轮侧法兰17A。而且，涡轮壳 体12设置在气缸列方向A的中央附近，涡轮侧法兰17A在气缸列方向A上设置在气缸盖侧法兰12A的气缸列方向A的范围H内，催化装 置16设置在气缸列方向A的中心线O的一侧。
由此，能使排气管17的涡轮侧法兰17A靠近气缸体6的气缸列 方向A的中央附近，能增大气缸列方向A的中心线O的一侧的空间。 因此，能将催化装置16靠近气缸列方向A的中央附近设置在气缸列 方向A的中心线O的一侧。
其结果是，能缩短气缸体6的气缸列方向A的长度，能实现发动 机4的小型化。
另外，能不较大地弯曲排气管17就使催化装置16靠近涡轮壳体 12，因此能防止穿过排气管17的废气的排气阻力增大，能防止排气 性恶化。
另外，根据本实施方式的发动机4，具有排油管22，排油管22 连结涡轮增压器11和气缸体6，将油从涡轮增压器11排出到气缸体6 中，排油管22设置在气缸列方向A的中心线O的另一侧。
由此，能将包含涡轮壳体12的涡轮增压器11设置在气缸体的气 缸列方向A的中央附近，增大气缸列方向A的中心线O的另一侧的空 间。因此，能将排油管22设置在气缸列方向A的中心线O的另一侧 的大的空间中。因此，能提高排油管22的设置位置的自由度。
另外，根据本实施方式的发动机4，具有紧固构件14A～14D， 紧固构件14A～14D将气缸盖侧法兰12A紧固到气缸盖7，并且具有 从气缸盖侧法兰12A向涡轮壳体12侧突出的头部14a。而且，在涡轮 侧法兰17A中形成有凹部17a，与凹部17a相对的紧固构件14B的头 部14a插入凹部17a的内部。
由此，能使涡轮侧法兰17A靠近气缸盖7，能使催化装置16靠 近气缸体6。因此，能将涡轮增压器11和催化装置16集中地设置在 狭小的空间中。
另外，根据本实施方式的发动机4，具有设置在气缸盖7的上部 的气缸盖罩8和装配于气缸盖7的气缸列方向A的一端部的燃料泵 21，燃料泵21在气缸盖罩8的与气缸列方向A正交的方向B上设置在 与设置有涡轮增压器11的一侧相反的一侧。
由此，将燃料泵21设置在与排气侧相反的一侧的进气侧，由此 在排气侧不需要用于设置燃料泵21、与燃料泵21连接的配管的空 间。因此，能将气缸列方向A的中心线O的一侧的空间有效利用为 用于设置催化装置16的空间。其结果是，能使发动机4更有效地小 型化。
以上公开了本发明的实施方式，但是本领域技术人员明白能在 不脱离本发明的范围内进行变更。意图将全部的这种修正和等价物 包含在所附的权利要求中。
附图标记说明
4...发动机(内燃机)；6...气缸体；7...气缸盖；8...气缸盖罩； 10...排气集合部；11...涡轮增压器；12...涡轮壳体；12A...气缸盖侧 法兰；12B...涡轮；12C...开口部；17a...凹部；14B...紧固构件；14a... 头部；16...催化装置；17...排气管；17A...涡轮侧法兰；17a...凹部； 18...催化剂罐；18A...催化剂；21...燃料泵；22...排油管。

Claims (5)

1.一种带涡轮增压器的内燃机，具备：
气缸体，其具有多个气缸；
气缸盖，其设置在上述气缸体的上部，直接形成有与上述气缸连通的多个排气口和将上述排气口的下游端集合的排气集合部，上述排气集合部形成在上述气缸列方向的中央附近；
涡轮增压器，其具有涡轮壳体和气缸盖侧法兰，上述涡轮壳体具有涡轮，该涡轮在上述排气集合部排出废气时旋转，上述气缸盖侧法兰在上述排气集合部的下游并且在上述涡轮的上游侧装配于上述排气集合部；以及
催化装置，其装配于上述气缸体，具有排气管和催化剂罐，上述排气管在比上述涡轮靠下游侧装配于上述涡轮壳体，上述催化剂罐内置有净化废气的催化剂，
上述带涡轮增压器的内燃机的特征在于，
在上述涡轮壳体的下游端形成有在上述气缸列方向的一侧开口的开口部，并且在上述开口部的周围装配有设置于上述排气管的上游端的涡轮侧法兰，
上述涡轮壳体设置在上述气缸列方向的中央附近，
上述涡轮侧法兰在上述气缸列方向上设置在上述气缸盖侧法兰的气缸列方向的范围内，
上述催化装置设置在上述气缸列方向的中心线的一侧。
2.根据权利要求1所述的带涡轮增压器的内燃机，其特征在于，
具有排油管，上述排油管连结上述涡轮增压器和上述气缸体，将油从上述涡轮增压器排出到上述气缸体中，
上述排油管设置在上述气缸列方向的中心线的另一侧。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的带涡轮增压器的内燃机，其特征在于，
具备紧固构件，上述紧固构件将上述气缸盖侧法兰紧固到上述气缸盖，并且具有从上述气缸盖侧法兰向上述涡轮壳体侧突出的头部，
在与上述气缸盖相对的上述涡轮侧法兰的侧面形成有凹部，
上述紧固构件的头部插入上述凹部的内部。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的带涡轮增压器的内燃机，其特征在于，
具有设置在上述气缸盖的上部的气缸盖罩和装配于上述气缸盖的气缸列方向一端部的燃料泵，
上述燃料泵在上述气缸盖罩的与气缸列方向正交的方向上设置在与设置有上述涡轮增压器的一侧相反的一侧。
5.根据权利要求3所述的带涡轮增压器的内燃机，其特征在于，
具有设置在上述气缸盖的上部的气缸盖罩和装配于上述气缸盖的气缸列方向一端部的燃料泵，
上述燃料泵在上述气缸盖罩的与气缸列方向正交的方向上设置在与设置有上述涡轮增压器的一侧相反的一侧。
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