JP2020200782A - 過給機付き内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路のうち過給機よりも下流側の部位と上流側の部位とを過給リリーフ通路によって接続している内燃機関において、過給リリーフ通路の長さを長くして騒音抑制を図りつつ、支持構造を簡単化する。【解決手段】過給リリーフ通路１６は、第２吸気通路下流部分１３ｂに接続された上流部１６ａと、第１吸気通路５のうち蛇腹部８よりも下流側に接続された下流部１６ｃと、両者の間に位置した中間部１６ｂと有しており、過給リリーフ通路１６の中間部１６ｂとブローバイガス通路１９の中間部１９ｂとが一体化して共通通路２０になっている。ブローバイガス通路１９は、ヘッドカバー１から立ち上がった上流部１９ａと、第１吸気通路５に接続された下流部１９ｃとから成っている。過給リリーフ通路１６は、ブローバイガス通路１９の立ち上がり部で支持されるため、長さを長くしつつ安定的に支持される。【選択図】図１

Description

本発明は、排気ターボ過給機等の過給機を備えた内燃機関の吸気装置に関するものである。

排気ターボ過給機を備えた自動車用内燃機関において、吸気通路のうち過給機よりも下流側の部位と上流側の部位とを、過給圧制御バルブを備えた過給リリーフ通路によって接続し、過給圧が所定値よりも高くなると過給吸気を過給機の上流側に逃がすことが行われている（例えば特許文献１）。

特開２００９−２９１２３０号公報

さて、エアクリーナはヘッドカバーよりも高い位置に配置されており、過給リリーフ通路はヘッドカバーの上方部に配置されていることが多いが、過給リリーフ通路は、取り回しの自由性や軽量化等の点から可撓性を有する素材から成っているため、自重や過給圧制御バルブの重量によって撓み変形する現象が発生しやすい。

この点については、過給リリーフ通路を、ヘッドカバーに固定されたブラケットによって支持したらよいと考えられるが、これでは部材点数が増えてコストが嵩むという問題が生じる。

他方、吸気通路の始端はエアクリーナのカバーケース（蓋）に接続されているため、吸気通路のうち少なくとも上流部は、カバーケースの開閉を許容するためには変形可能な構造になっている。従って、過給リリーフ通路を吸気通路に接続するに当たっては、カバーケースの開閉の容易性も考慮する必要がある。

本願発明はこのような状況を背景に成されたものであり、過給リリーフ通路をできるだけ長くしつつ支持構造を簡素化することや、エアクリーナのカバーケースの開閉の容易性確保等を課題とするものである。

本願発明の吸気装置は、
「始端がエアクリーナのカバーケースに接続されて終端が過給機に接続された第１吸気通路と、前記過給機とスロットルバルブとに接続された第２吸気通路と、前記第１吸気通路と第２吸気通路とに接続された過給リリーフ通路と、ヘッドカバーと前記第１吸気通路とに接続されたブローバイガス通路とを備えている」
という基本構成において、
「前記過給リリーフ通路の一部とブローバイガス通路の一部とが共通通路に一体化されていて、前記過給リリーフ通路及びブローバイガス通路の下流部は前記共通通路から分岐しており、
かつ、前記第１吸気通路に対する過給リリーフ通路の接続部が、前記第１吸気通路に対するブローバイガス通路の接続部よりも第１吸気通路の下流側に位置している」
という構成が付加されている。

本願発明は、様々に展開することができる。その例として請求項２は、
「前記第１吸気通路に、前記エアクリーナにおけるカバーケースの開閉を容易化する蛇腹部が形成されており、前記ブローバイガス通路は前記蛇腹部よりも上流側に接続されて、前記過給リリーフ通路は、前記蛇腹部よりも下流側の部位に接続されている」
という構成を採用している。

この請求項２において、第１吸気通路のうち蛇腹部の下流直下部をヘッドカバーに固定して、この固定部に過給リリーフ通路を接続することが可能である。

ブローバイガス通路はヘッドカバーから立ち上がっているため、立ち上がり部が支柱の役割を果たして、可撓性はあってもある程度の支持機能を有している。また、ブローバイガス通路と過給リリーフ通路との一部が共通通路として一体化しているため、共通通路の箇所は剛性が高くなっている。

そして、本願発明では、第１吸気通路に対するブローバイガス通路と過給リリーフ通路との接続箇所は、ブローバイガス通路の接続箇所が第１吸気通路の上流側に位置しているため、ブローバイガス通路の長さを短くして剛性をできるだけ高くすることができ、これにより、ブローバイガス通路を利用して過給リリーフ通路を安定的に支持することができる。

また、過給リリーフ通路は、吸気圧制御バルブの開閉によって吸気が瞬間的に流入したり停止したりするため、衝撃音が発生しやすいが、本願発明では、第１吸気通路に対する過給リリーフ通路の接続箇所はブローバイガス通路の接続箇所よりも下流に位置しているため、過給リリーフ通路の長さをできるだけ長くして、内部での圧力変動を大きく減衰できる。これにより、吸気圧制御バルブの開閉に起因した騒音の発生を大幅に抑制できる。

従って、本願発明では、吸気圧制御バルブの開閉に起因した騒音が抑制された過給リリーフ通路を、コストをかけることなく安定的に支持できる。換言すると、過給リリーフ通路の安定的な支持と騒音の抑制とを、コストを抑制した状態で同時に達成できる。

請求項２の構成を採用すると、エアクリーナのカバーケースを開閉するに際して過給リリーフ通路が抵抗になることを抑制できるため、カバーケースの開閉の容易性を向上できる。

この場合、第１吸気通路のうち蛇腹部の直下部をヘッドカバーに固定すると、第１吸気通路の振れ動きを大幅に防止して騒音の抑制や耐久性向上に貢献できると共に、過給リリーフ通路の内部で発生した圧力変動によって当該過給リリーフ通路及び第１吸気通路が振動することも防止できる。従って、振動抑制の点においても効果的である。

実施形態の平面図である。

以下、本願発明を自動車用内燃機関の吸気装置に適用した実施形態を、図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、この前後方向は、運転者から見た方向として特定している。従って、自動車の前進方向は前、車幅方向は左右方向である。

図１は自動車用３気筒内燃機関の平面図であり、クランク軸線方向に長いヘッドカバー１が左右長手の姿勢で表示されている。従って、本実施形態の内燃機関は、クランク軸線を車幅方向に長い姿勢としてエンジンルームに搭載されており、また、排気側面が前を向いて吸気側面が後ろを向いている。従って、内燃機関は横置き前排気方式になっている。また、右端部はタイミングチェーンを配置した側になり、左端部は変速機を配置している側になる。

(1).基本構成
ヘッドカバー１の後端部の上方には、エアクリーナ２が配置されている。エアクリーナ２は、下部に位置した本体ケース（図示せず）と、本体ケースに開閉自在に装着したカバーケース３と、両者で挟み固定されたフィルター（図示せず）とを備えており、本実施形態では、カバーケース３は、前後長手の一端部３ａに、前後長手の回動軸心４となる蝶番部（図示せず）を設けている。

カバーケース３のうち右端寄りの前部に、ゴム質等の可撓性を有する素材からなる第１吸気通路５の始端が接続されている。第１吸気通路５の終端は、排気ターボ過給機６におけるコンプレッサハウジング７の吸気入口に接続されている。ヘッドカバー１のうちブラケット部９の左側には、オイル注入口１０が開口している。

エアクリーナ２のカバーケース３は、第１吸気通路５を変形させて開閉される。そこで、第１吸気通路５の中途部に蛇腹部８を設けており、蛇腹部８の下流直下部にブラケット部９を設けて、このブラケット部９をヘッドカバー１の上面に固定している。第１吸気通路５のうちブラケット部９よりも上流側の部位は、手前に行くに従って右側にずれるように平面視で傾斜している。また、正面視では、下に行くに従って右側にずれるように傾斜している。

排気ターボ過給機６は模式的に簡単に表示しており、シリンダヘッドの排気側面に固定されたタービンハウジング１１と、既述のコンプレッサハウジング７と、両者の間に位置した軸受ハウジング１２とを有しており、排気ガスがタービンハウジング１１を通過する過程でタービン翼が駆動され、これに伴ってコンプレッサハウジング７のコンプレッサ翼が回転し、吸気が加圧される。なお、タービンハウジング１１の排気ガス出口には、触媒ケース（図示せず）が接続されている。

コンプレッサハウジング７の吸気出口には、第２吸気通路１３の始端が接続されている。第２吸気通路１３は、いったん左側に延びてから吸気側に向かうように取り回されており、終端は、スロットルバルブ（スロットルボデー）１４に接続されている。図示は省略しているが、スロットルバルブ１４は、吸気マニホールドを構成するサージタンクに固定されており、吸気は、サージタンクから分岐した枝管を介して各気筒に供給される。

第２吸気通路１３の中途部に、空冷式のインタークーラ１５が介挿されている。インタークーラ１５は、吸気が通るチューブ群と、チューブ群に走行風を案内する通風ダクトとを備えており、走行風がチューブ群を横切ることにより、過給吸気が冷却されて充填効率を向上させる。

第２吸気通路１３は、インタークーラ１５を設けたことによって２つに分断されている。そこで、第２吸気通路１３のうちインタークーラ１５よりも上流側の部位を第２吸気通路上流部分と呼んで符号１３ａで示し、インタークーラ１５よりも下流側の部位を第２吸気通路下流部分と呼んで符号１３ｂで示している。なお、インタークーラ１５は、図示しないブラケットにより、ヘッドカバー１に支持されている。

(2).過給リリーフ通路及びブローバイガス通路
第２吸気通路下流部分１３ｂに、過給リリーフ通路１６の始端が接続されている。過給リリーフ通路１６は、第２吸気通路下流部分１３ｂに接続された上流部１６ａと、第１吸気通路５のうち蛇腹部８の下流直下部に接続された下流部１６ｃと、両者の間に位置した中間部１６ｂとを有しており、上流部１６ａに、スロットルバルブの上流と下流との圧力差が設定圧以上になると開く過給圧制御バルブ１７が介挿されている。過給リリーフ通路１６の上流部１６ａと下流部１６ｃとは、同径のホースを使用している。

図示は省略するが、ヘッドカバー１の下面部には、ブローバイガスからオイルミストを除去する気液分離室が形成されており、ヘッドカバー１のうち後ろ寄りでかつ左寄りの部位に、気液分離室に連通したブローバイガス放出口１８を上向きに突設しており、このブローバイガス放出口１８と第１吸気通路５のうち蛇腹部８よりも上流側の部位とが、ブローバイガス通路１９によって接続されている。

ブローバイガス通路１９は、ブローバイガス放出口１８に接続された上流部１９ａと、第１吸気通路５に接続された下流部１９ｃと、両者の間に位置した中間部１９ｂとから成っており、ブローバイガス通路１９の中間部１９ｂと過給リリーフ通路１６の中間部１６ｂとが、合成樹脂より成る共通通路２０に一体化されている。換言すると、１本の共通通路に過給リリーフ通路１６の中間部１６ｂとブローバイガス通路１９の中間部１９ｂとが形成されている。

両通路１６，１９の中間部１６ｂ，１９ｂは左右長手姿勢である。そして、過給リリーフ通路１６の下流部１６ｃとブローバイガス通路１９の下流部１９ｃとが共通通路２０の終端から分岐しているが、ブローバイガス通路１９の下流部１９ｃは僅かの長さしかないのに対して、過給リリーフ通路１６の下流部１６ｃは、共通通路２０の終端から立ち上がってのち平面視でＬ形に曲がっており、長い長さを有している。

ブローバイガス通路１９の下流部１９ｃは僅かの長さしかないため、共通通路２０と同じ外径になっていて、第１吸気通路５にしっかりと固定されている。そして、共通通路２０は、過給リリーフ通路１６の上流部１６ａや下流部１６ｃ、ブローバイガス通路１９の上流部１９ａに比べて大径になっているため、剛性は高くなっている。つまり、共通通路２０を構成する比較的剛性が高い合成樹脂性のホースがブローバイガス通路１９の下流部１９ｃになってそのまま第１吸気通路５に接続されているため、共通通路２０は、第１吸気通路５から遠ざかっても下向きにおじぎしにくい状態に維持されている。

他方、ブローバイガス通路１９の上流部１９ａはヘッドカバー１から立ち上がった部分を有しており、この立ち上がった部分が支柱の働きをして、共通通路２０を安定的に支持できる。従って、ブラケットで支持しなくても、自重や過給圧制御バルブ１７の重量によって下向きに大きく撓むことはなくて、安定した姿勢に保持される。

更に述べると、ブローバイガス通路１９は、その始端はヘッドカバー１で支持されて、終端は第１吸気通路５で支持されており、従って、両端支持の状態になっているが、ブローバイガス通路１９の下流部１９ｃが第１吸気通路５のうちエアクリーナ２に近い部位に接続されていることにより、ブローバイガス通路１９の長さをできるだけ短くできるため、ブローバイガス通路１９の支持強度を向上できる。このことと、共通通路２０の剛性が高いこととが相まって、過給リリーフ通路１６を安定した姿勢に支持できる。

結局、過給リリーフ通路１６とブローバイガス通路１９とは、その中間部１６ｂ，１９ｂが共通通路２０として一体化していることにより、互いに補強しあって安定的に保持されている。そして、過給リリーフ通路１６の下流部１６ｃは、第１吸気通路５のうち蛇腹部８よりも下流部に接続されているため、過給リリーフ通路１６の長さを長くして衝撃音を抑制（減衰）できると共に、エアクリーナ２のカバーケース３の開閉に対して過給リリーフ通路１６の下流部１６ｃが抵抗になることを防止して、カバーケース３の開閉の容易性も確保できる。

また、過給リリーフ通路１６の下流部１６ｃは、第１吸気通路５のうちヘッドカバー１に固定されている箇所に接続されているため、過給圧制御バルブ１７の開閉に起因した振動によって下流部１６ｃにビビリ現象が発生することはなくて、騒音防止効果に優れている。また、第１吸気通路５は蛇腹部８の下流直下部がヘッドカバー１に固定されているため、カバーケース３の開閉に際して、第１吸気通路５の変形態様を一定化できる。従って、エアクリーナ２の品質の安定化にも貢献できる。

本実施形態では、過給リリーフ通路１６の内部を流れる吸気は、上流部１６ａと中間部１６ｂとの接続部で大きく方向変換し、かつ、中間部１６ｂと下流部１６ｃとの接続部においても大きく方向変換する。このため、衝撃緩和効果に優れていて、騒音抑制効果も高いと云える。

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。例えば、過給リリーフ通路及びブローバイガス通路の具体的な態様は、他の部材との関係などを考慮して任意に変更できる。

本願発明は、過給機付き内燃機関の吸気装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ ヘッドカバー
２ エアクリーナ
３ エアクリーナのカバーケース
４ カバーケースの回動軸心
５ 第１吸気通路
６ 排気ターボ過給機
７ コンプレッサハウジング
８ 蛇腹部
９ ブラケット部
１３ 第２吸気通路
１３ｂ 第２吸気通路下流部分
１４ スロットルバルブ
１５ インタークーラ
１６ 過給リリーフ通路
１６ａ 上流部
１６ｂ 中間部
１６ｃ 下流部
１７ 過給圧制御バルブ
１８ ブローバイガス放出口
１９ ブローバイガス通路
１９ａ 上流部
１９ｂ 中間部
１９ｃ 下流部
２０ 共通通路

Claims (2)

1. 始端がエアクリーナのカバーケースに接続されて終端が過給機に接続された第１吸気通路と、前記過給機とスロットルバルブとに接続された第２吸気通路と、前記第１吸気通路と第２吸気通路とに接続された過給リリーフ通路と、ヘッドカバーと前記第１吸気通路とに接続されたブローバイガス通路とを備えている構成であって、
   前記過給リリーフ通路の一部とブローバイガス通路の一部とが共通通路に一体化されていて、前記過給リリーフ通路及びブローバイガス通路の下流部は前記共通通路から分岐しており、
   かつ、前記第１吸気通路に対する過給リリーフ通路の接続部が、前記第１吸気通路に対するブローバイガス通路の接続部よりも第１吸気通路の下流側に位置している、
   過給機付き内燃機関の吸気装置。
2. 前記第１吸気通路に、前記エアクリーナにおけるカバーケースの開閉を容易化する蛇腹部が形成されており、前記ブローバイガス通路は前記蛇腹部よりも上流側に接続されて、前記過給リリーフ通路は、前記蛇腹部よりも下流側の部位に接続されている、
   請求項１に記載した過給機付き内燃機関の吸気装置。

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