JP2006307804A - Engine provided with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車輌前部のエンジンルーム内において横置きにて配置される過給機付エンジンに関する。 The present invention relates to a supercharged engine arranged horizontally in an engine room at the front of a vehicle.
エンジンのレイアウト方式の1つとして気筒列方向が車幅方向を向く、いわゆる横置き方式がある。車輌前部のエンジンルーム内においてエンジンを横置きとした場合、エンジンの吸気系を車輌前方側に排気系を車輌後方側に配置し、過給機を付加する場合にはエンジンの車輌後方側に配設されるレイアウトが採用される場合がある(特許文献1等)。
As one of the engine layout methods, there is a so-called horizontal placement method in which the cylinder row direction faces the vehicle width direction. When the engine is placed horizontally in the engine room at the front of the vehicle, the engine intake system is placed on the front side of the vehicle and the exhaust system is placed on the rear side of the vehicle. There is a case where a layout to be arranged is adopted (
ここで、車輌の前突時の衝突安全性を高めるべく、エンジンとダッシュパネルとの間にクラッシャブルゾーンとして一定のスペース、つまり、前突時にエンジンがダッシュパネルと干渉せずに後退できる後退スペースが確保されることが望ましい。この点に関し、エンジンの車輌後方側に過給機が存在するレイアウトを採用した場合、過給機とダッシュパネルとの間にクラッシャブルゾーンとして一定のスペースを確保する必要がある。このため、過給機は可能な限りエンジンに近接させて車輌前方寄りに配設されることが望ましいが、排気マニホールドから過給機には高温の排気ガスが流通するため、その輻射熱がエンジンを加熱し、エンジンに悪影響(例えばシリンダブロックの局所的な変形)を及ぼす畏れがある。 Here, in order to improve the collision safety at the front collision of the vehicle, a certain space as a crushable zone between the engine and the dash panel, that is, the retreat space where the engine can retreat without interfering with the dash panel at the front collision. It is desirable to ensure. In this regard, when adopting a layout in which a supercharger exists on the rear side of the engine, it is necessary to secure a certain space as a crushable zone between the supercharger and the dash panel. For this reason, it is desirable that the supercharger be disposed as close to the engine as possible as close as possible to the front of the vehicle. However, since high-temperature exhaust gas flows from the exhaust manifold to the supercharger, the radiant heat causes the engine to flow. There is a risk of heating and adversely affecting the engine (eg, local deformation of the cylinder block).
従って、本発明の目的は、過給機付エンジンについて、前突時のエンジンの後退スペースを確保しつつ、排気マニホールドから過給機に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響を低減することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the influence of the radiant heat on the engine from the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the supercharger while ensuring the backward space of the engine at the time of the front impact for the supercharged engine. There is.
本発明によれば、複数の気筒が直列に配列され、気筒列方向が車幅方向となるように車輌前部のエンジンルーム内において横置きにて配置され、車輌後方側の側部に排気マニホールドが配設されると共に前記排気マニホールドに過給機が接続された過給機付エンジンにおいて、前記排気マニホールドが、気筒列方向から見て、各気筒からの排気通路を下方へ向けるよう湾曲した上流部と、各気筒からの排気通路を合流させて前記過給機のタービン室の導入口に連通させる下流部と、気筒列方向から見て、前記上流部から前記下流部へ向かって下方に直線状に延びる排気通路を形成する中間部と、を有し、前記タービン室は、その内部に収納されるタービンの軸線が前記導入口よりも車輌後方側に位置するよう形成され、前記過給機付エンジンのシリンダブロックの車輌後方側に形成されるウォータジャケットのうち、少なくとも前記導入口に隣接するウォータジャケットが、少なくとも前記導入口と同じ高さまで延びていることを特徴とする過給機付エンジンが提供される。 According to the present invention, a plurality of cylinders are arranged in series, and are arranged horizontally in the engine room at the front of the vehicle so that the cylinder row direction is the vehicle width direction, and the exhaust manifold is disposed at the side of the vehicle rear side. In the engine with a supercharger in which a supercharger is connected to the exhaust manifold, the exhaust manifold is curved upstream so that the exhaust passage from each cylinder faces downward as viewed from the cylinder row direction. And a downstream part that joins exhaust passages from each cylinder to communicate with the inlet of the turbine chamber of the supercharger, and a straight line downward from the upstream part toward the downstream part when viewed from the cylinder row direction. An intermediate portion forming an exhaust passage extending in a shape, and the turbine chamber is formed such that an axis of a turbine housed in the turbine chamber is positioned on a vehicle rear side with respect to the introduction port, and the turbocharger Engine Among the water jackets formed on the vehicle rear side of the cylinder block, there is provided a supercharged engine characterized in that at least a water jacket adjacent to the introduction port extends to at least the same height as the introduction port. The
本発明によれば、前記排気マニホールドを前記シリンダブロックの車輌後方側の壁面に沿って略真下に垂下させることで前記過給機を前記シリンダブロックに近接して配置することができ、前記過給機とダッシュパネルとの間にエンジンの後退スペースを確保できる。また、前記過給機付エンジンのシリンダブロックの車輌後方側に形成されるウォータジャケットのうち、少なくとも前記導入口に隣接するウォータジャケットを少なくとも前記導入口と同じ高さまで延ばすことにより、当該ウォータジャケット内を流通する冷却水により、排気マニホールドから過給機に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響を低減できる。 According to the present invention, the supercharger can be arranged close to the cylinder block by hanging the exhaust manifold substantially downward along the wall surface of the cylinder block on the vehicle rear side. The space for retreating the engine can be secured between the aircraft and the dash panel. Further, among the water jackets formed on the vehicle rear side of the cylinder block of the turbocharged engine, at least the water jacket adjacent to the introduction port is extended to at least the same height as the introduction port, thereby The cooling water flowing through the engine can reduce the influence of radiant heat on the engine from the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the supercharger.
本発明においては、少なくとも前記導入口に隣接するウォータジャケットが、前記導入口の高さよりも下方へ延びている構成を採用できる。この構成によれば、前記ウォータジャケット内を流通する冷却水により、排気マニホールドから過給機に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響をより一層低減できる。 In the present invention, it is possible to adopt a configuration in which at least the water jacket adjacent to the introduction port extends downward from the height of the introduction port. According to this configuration, the influence of radiant heat on the engine from the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the supercharger can be further reduced by the cooling water flowing in the water jacket.
また、本発明においては、少なくとも前記導入口に隣接するウォータジャケットが、少なくとも前記タービンの軸線と同じ高さまで延びている構成を採用できる。この構成によれば、前記ウォータジャケット内を流通する冷却水により、排気マニホールドから過給機に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響をより一層低減できる。 In the present invention, it is possible to adopt a configuration in which at least the water jacket adjacent to the introduction port extends to the same height as at least the axis of the turbine. According to this configuration, the influence of radiant heat on the engine from the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the supercharger can be further reduced by the cooling water flowing in the water jacket.
また、本発明においては、前記中間部は、前記排気通路の中心線が前記下流部側の方が前記上流部側よりも前記シリンダブロックに近接するように傾斜している構成を採用できる。この構成によれば、前記過給機とダッシュパネルとの間にエンジンの後退スペースをより一層確保できる。 In the present invention, the intermediate portion may be configured such that the center line of the exhaust passage is inclined so that the downstream portion side is closer to the cylinder block than the upstream portion side. According to this configuration, it is possible to further ensure a reverse space for the engine between the supercharger and the dash panel.
また、本発明においては、前記シリンダブロックの車輌後方側に形成されるウォータジャケットのうち、前記導入口に隣接するウォータジャケットは、前記シリンダブロックの車輌後方側に形成される他のウォータジャケットよりも下方へ延びている構成を採用できる。この構成によれば、エンジンの暖機性と排気マニホールドから過給機に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響の低減とを両立できる。 In the present invention, among the water jackets formed on the vehicle rear side of the cylinder block, the water jacket adjacent to the introduction port is more than the other water jackets formed on the vehicle rear side of the cylinder block. A configuration extending downward can be employed. According to this configuration, it is possible to achieve both warm-up performance of the engine and reduction of the influence of radiant heat on the engine from the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the supercharger.
また、本発明においては、前記シリンダブロックの車輌後方側に形成されるウォータジャケットのうち、前記導入口に隣接するウォータジャケットは、前記シリンダブロックの車輌前方側に形成されるウォータジャケットよりも下方へ延びている構成を採用できる。この構成によれば、エンジンの暖機性と排気マニホールドから過給機に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響の低減とを両立できる。 In the present invention, of the water jacket formed on the vehicle rear side of the cylinder block, the water jacket adjacent to the introduction port is lower than the water jacket formed on the vehicle front side of the cylinder block. An extended configuration can be employed. According to this configuration, it is possible to achieve both warm-up performance of the engine and reduction of the influence of radiant heat on the engine from the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the supercharger.
以上述べた通り、本発明によれば、過給機付エンジンについて、前突時のエンジンの後退スペースを確保しつつ、排気マニホールドから過給機に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響を低減することができる。 As described above, according to the present invention, the effect of radiant heat on the engine from the exhaust gas flowing from the exhaust manifold to the supercharger is ensured with respect to the engine with the supercharger while ensuring the backward space of the engine at the time of the front collision. Can be reduced.
図1は本発明の一実施形態に係る過給機付エンジンAの車輌後方側の側部を示す図であり、要部を実線でその他を破線で示したものである。過給機付エンジンAはシリンダブロック1とシリンダブロック1上に設けられたシリンダヘッド2とを備え、シリンダブロック1内の複数の気筒(本実施形態では4気筒)が直列に配列されている、直列4気筒式のガソリンエンジンである。本実施形態の過給機付エンジンAは気筒列方向が車幅方向となるように車輌前部のエンジンルーム内において横置きにて配置されることを前提とし、過給機付エンジンAの車輌前方側の側部には吸気系要素が、車輌後方側の側部には排気系要素がそれぞれ配設される。以下、排気系要素について説明する。
FIG. 1 is a view showing a side portion on the vehicle rear side of a supercharged engine A according to an embodiment of the present invention, in which a main part is shown by a solid line and the others are shown by a broken line. The supercharged engine A includes a
シリンダヘッド2には排気マニホールド3が接続されている。排気マニホールド3は各気筒毎の排気通路を形成する分岐管31乃至34を備える。なお、以下、各気筒を個別に言うときは図1の右側の気筒から順に気筒#1、#2、#3、#4という。排気マニホールド3には過給機4が接続されている。
An
過給機4は、タービン室41と、コンプレッサー室42と、を備える。排気マニホールド3とタービン室41とは連通しており、排気マニホールドからの排気ガスはタービン室41内に導入され、タービン室41内のタービンに回転力を付勢して不図示の排気管に接続される排気口43から排出される。コンプレッサー室42にはタービンと同軸のコンプレッサーが収納されており、不図示のエアークリーナ、エアフローメータからの空気をコンプレッサーの回転により吸気口44から吸引して過給する。過給された空気は吸気出口45から排出され、不図示のパイプ、インタークーラ等を通過して車輌前方側に配置されたエアーインテーク2aへ導入される。
The
過給機4には負圧アクチュエータ46が取り付けられており、作動ロッド46aを介して、不図示のバイパス弁を開閉する。バイパス弁は排気マニホールド3からの排気ガスをタービン室42を介さずに排気口43へ排出させるバイパス通路を開閉する。
A
次に、図1及び図2(a)を参照して排気マニホールド3、過給機4並びにシリンダブロック1内のウォータジャケットの構成について説明する。図2(a)は図1の線XXに沿う要部断面図であり、シリンダヘッド2は破線で示される。
Next, the configuration of the water jacket in the
排気マニホールド3を構成する各分岐管31乃至34は、気筒列方向から見て、それぞれ、各気筒の排気ポートからの排気通路を下方へ向けるよう湾曲した上流部31a乃至34aと、各分岐管31乃至34の排気通路を合流させてタービン室41の導入口41aへ連通させる下流部31b乃至34bと、気筒列方向から見て、上流部から前記下流部へ向かって下方に直線状に延びる排気通路を形成する中間部31c乃至34cと、を有する。本実施形態の場合、排気マニホールド3は各下流部31b乃至34bにおいて過給機4のタービンハウジングに一体成型されている。
The
過給機4のタービン室41は、過給機付エンジンAの車輌搭載時において、その内部に回転自在に収納されるタービン41bの回転中心である軸線41b’(車幅方向と略平行)が導入口41aよりも車輌後方側に位置するよう形成されている。図2(a)において線L1は軸線41b’を通る垂直線を示している。このタービン41bの軸線41b’の設定は、排気マニホールド3からの排気ガスが矢印d1にて示す方向に旋回流が生じることを意味する。つまり、排気ポートから排出された排気ガスは、排気マニホールド3の排気通路に案内されて下方へ流れ、タービン室41内へ導入されて、車輌後方側へ向いて上昇する旋回流を生じることになる。
The
この構成の場合、過給機4を過給機付エンジンAの車輌後方側の側部により近接して配設することができると共に、タービン室41は排気マニホールド3の下方において車輌後方側へ突出した構成となり、過給機4の上方(排気マニホールド3の車輌後方側)に一定のスペースを得られる。このため、過給機付エンジンAの背後に存在するダッシュパネルとの間に、前突時に過給機付エンジンがダッシュパネルと干渉せずに後退できる後退スペースがより広く確保できる。
In this configuration, the
更に、本実施形態では図2(a)において分岐管32について代表的に示すように、過給機付エンジンAの車輌搭載時において、各分岐管31乃至34の中間部31c乃至34cの排気通路の中心線(L2)が垂直線(L3)に対して一定の傾きθを有しており、中心線(L2)は下流部31b乃至34b側の方が上流部31a乃至34a側よりもシリンダブロック1に近接するように傾斜している。この構成によれば、過給機4をシリンダブロック1の車輌後方側の側部により近接して配設することができ、前突時に過給機付エンジンAがダッシュパネルと干渉せずに後退できる後退スペースがより一層広く確保できる。
Further, in the present embodiment, as representatively shown for the
一方、本実施形態では排気マニホールド3がシリンダブロック1の車輌後方側の側部に沿って下方に延び、シリンダブロック1と近接した配置になっている。排気マニホール3内を流通する排気ガスは高温であるため、その輻射熱がシリンダブロック1を加熱し、シリンダブロック1の局所的な変形といった悪影響を及ぼす畏れがある。特に、各分岐管31乃至34内を通過した排気ガスが合流して導入されるタービン室41の導入口41aはより高温となり、その輻射熱がシリンダブロック1を加熱する。
On the other hand, in this embodiment, the
ここで、シリンダブロック1には各気筒を冷却する冷却液が流通する一連のウォータジャケット1a、1bが設けられている。ウォータジャケット1aは車輌前方側(吸気系側)、ウォータジャケット1bは車輌後方側(排気系側)の部位をそれぞれ示す。このようなウォータジャケットは一般に各気筒の側方又は各気筒間に設けられる。本実施形態では、シリンダブロック1の車輌後方側に形成されるウォータジャケット1bのうち、少なくとも導入口41aに隣接するウォータジャケット1bを、少なくとも導入口41aと同じ高さ(線L4)まで下方に延ばすことで、特に高温となる導入口41aからの輻射熱の影響をウォータジャケット1b内を流通する冷却液で防止する。つまり、各気筒の冷却に加えて輻射熱の影響防止にもウォータジャケットを兼用する。導入口41aに隣接するウォータジャケット1bとしては、本実施形態の場合、気筒#2と気筒#3との間に導入口41aが配置されているので、図2(a)に示す気筒#2や、気筒#3の側方又は両者の間のウォータジャケットが対象となる。
Here, the
本実施形態の場合、ウォータジャケット1bはその下端が線L6の高さまで延びている。つまり、少なくともタービン41bの軸線41b’と同じ高さ(線L5)まで延びている。これにより、導入口41aを通過した排気ガスからの輻射熱の影響も効果的に防止できる。ここで、タービン室41のハウジングはその断面の外縁が略半円形状に形成され、軸線41b’から下方においては、幅d2、d3で示すように、シリンダブロック1から徐々に離間するので、輻射熱がシリンダブロック1へ伝達する程度は徐々に小さくなる。従って、ウォータジャケット1bをタービン41bの軸線41b’と同じ高さ(線L5)まで延ばすと、最も輻射熱の伝達の程度が大きいエリアをカバーできることになる。
In the case of this embodiment, the lower end of the
次に、車輌前方側のウォータジャケット1aや、導入口41aに隣接するウォータジャケット1b以外の車輌後方側のウォータジャケット1bの構成について説明する。一般にウォータジャケットを大きくすることはシリンダブロック1の冷却効率を高めることになるが、その反面、エンジンの暖機性は劣ることになる。従って、ウォータジャケットをむやみに大きくすることは暖機性の点で望ましくない。
Next, the configuration of the
まず、本実施形態では、図2(a)に示すように、導入口41aに隣接するウォータジャケット1bは、車輌前方側のウォータジャケット1aよりも下方へ延ばしている。換言すれば、ウォータジャケット1aは各気筒を冷却するに足る長さだけとし、全てのウォータジャケットを輻射熱の対策として一律に延ばさない。こうすることで、エンジンの暖機性と排気マニホールド3から過給機4に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響の低減とを両立できる。
First, in this embodiment, as shown to Fig.2 (a), the
次に、車輌後方側に形成されるウォータジャケット1bのうち、導入口41aに隣接するウォータジャケット1b以外のウォータジャケット1b、つまり、気筒#1や気筒#4の側方等のウォータジャケット1bについて説明する。これらのウォータジャケット1bについても、分岐管31及び34からの輻射熱の影響を防止すべく、例えば、図2(b)に示すウォータジャケット1b’に示すように図2(a)のウォータジャケット1bと同様に下方へ延ばす構成を採用できる。但し、導入口41aからは離れており、導入口41aからの輻射熱の影響は少なく、分岐管31及び34からの輻射熱の影響を受けるだけであるから、輻射熱の影響は比較的小さい。従って、図2(c)に示すように、ウォータジャケット1b’を車輌前方側のウォータジャケット1aと同じ長さとし、気筒#1、#4を冷却するに足る長さだけとすることもできる。つまり、導入口41aに隣接する図2(a)のウォータジャケット1bは、車輌後方側の他のウォータジャケット1bよりも下方へ延びている構成とすることができる。こうすることで、エンジンの暖機性と排気マニホールド3から過給機4に流通する排気ガスからのエンジンへの輻射熱の影響の低減とを両立できる。
Next, among the
なお、本発明は上記実施形態のように排気マニホールドとタービンハウジングとを一体成型したものに限られず、別成型後に組み立てたものにも適用できることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to one in which the exhaust manifold and the turbine housing are integrally molded as in the above-described embodiment, and can be applied to one assembled after separate molding.
A 過給機付エンジン
1 シリンダブロック
1a、1b、1b ウォータジャケット
3 排気マニホールド
4 過給機
31a〜34a 上流部
31b〜34b 下流部
31c〜34c 中間部
41 タービン室
41a 導入口
41b’ タービン軸線
A
Claims (6)
前記排気マニホールドが、
気筒列方向から見て、各気筒からの排気通路を下方へ向けるよう湾曲した上流部と、
各気筒からの排気通路を合流させて前記過給機のタービン室の導入口に連通させる下流部と、
気筒列方向から見て、前記上流部から前記下流部へ向かって下方に直線状に延びる排気通路を形成する中間部と、を有し、
前記タービン室は、
その内部に収納されるタービンの軸線が前記導入口よりも車輌後方側に位置するよう形成され、
前記過給機付エンジンのシリンダブロックの車輌後方側に形成されるウォータジャケットのうち、少なくとも前記導入口に隣接するウォータジャケットが、少なくとも前記導入口と同じ高さまで延びていることを特徴とする過給機付エンジン。 A plurality of cylinders are arranged in series, are arranged horizontally in the engine room at the front of the vehicle so that the cylinder row direction is the vehicle width direction, and an exhaust manifold is disposed on the side of the vehicle rear side. In a supercharged engine in which a supercharger is connected to the exhaust manifold,
The exhaust manifold is
An upstream portion curved so as to direct the exhaust passage from each cylinder downward when viewed from the cylinder row direction;
A downstream portion that joins exhaust passages from each cylinder and communicates with an inlet of a turbine chamber of the turbocharger;
An intermediate portion that forms an exhaust passage that linearly extends downward from the upstream portion toward the downstream portion when viewed from the cylinder row direction,
The turbine chamber is
The axis of the turbine housed inside is formed so as to be located on the vehicle rear side from the introduction port,
Of the water jacket formed on the vehicle rear side of the cylinder block of the supercharged engine, at least a water jacket adjacent to the introduction port extends to at least the same height as the introduction port. Engine with a feeder.
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