JP4265365B2

JP4265365B2 - 内燃機関

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Publication number: JP4265365B2
Application number: JP2003357638A
Authority: JP
Inventors: 和男高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-10-17
Also published as: JP2005120937A

Description

本発明は、排気通路上に複数の過給機を直列に設けた内燃機関に関する。

従来、内燃機関においては吸気側の充填効率を向上させる為に排気通路上に過給機を配置するという技術があり、その排気通路上に二つの過給機を直列に設けることで、その充填効率の更なる向上を図った内燃機関が存在する。例えば、この種の直列二段過給システムを備えた内燃機関としては、特開２００１−２８０１４２号公報に開示されたものがある。この特開２００１−２８０１４２号公報に開示された内燃機関は、排気マニホルドからの排気通路の上流側に高圧段の第一の過給機を配置し、更にこの第一の過給機の下流に低圧段の第二の過給機を配置したものである。

特開２００１−２８０１４２号公報

しかしながら、上記従来の直列二段過給システムにおいては、夫々の過給機の配置箇所如何によって過給性能が低下してしまう虞があった。より具体的には、先ず、過給機（特に下流側の二段目の過給機）が排気マニホルドから離間した位置に配置されると、高温高圧の排気ガスがタービンに入る前に冷却されてしまい過給性能の低下を招来してしまう虞がある。次に、夫々の過給機の配置箇所によっては各過給機のタービン間を連通する排気管の経路が複雑且つ長くなり、二段目の過給機へと流入する排気ガスがその排気管を流れている間に冷却されて過給性能が低下してしまう虞がある。

また、一般に、内燃機関への過給機の搭載は、新型車の立ち上げ時だけでなく、その車輌の改良時（所謂マイナーチェンジの際）にも行われる。ここで、新型車の立ち上げ時においては、大型車輌と小型車輌の過給機搭載スペースの差異はあるが、ある程度は過給機やその排気管の配置箇所の自由度がある。その一方、改良時においては、内燃機関の周辺部品の配置箇所が既に確定しているので、既存の排気通路上に空きスペースが無ければ過給機の追加は困難である。また、たとえ新型車の立ち上げ時であっても、近年の車輌のエンジンコンパートメントには制御ユニット等多種多様な部品も配置されているので、上記の如く過給性能を鑑みた上での過給機やその排気管の好適な配置箇所が確実に得られるとは云い難い。特に、以上のことは、過給機を複数搭載しなければならない場合には顕著に表れる。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、過給性能を低下させることなく複数の過給機を搭載し得る内燃機関を提供することを、その目的とする。また更に、本発明は、新型車の立ち上げ時や車輌の改良時等の車輌開発時期に影響されること無く複数の過給機をコンパクトに搭載し得る内燃機関を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、複数の気筒の夫々の排気ポートから排出された排気ガスを複数の導入口から導入し、これら各導入口から導入された排気ガスを集合させて一つの排出口から排出する排気マニホルドと、この排気マニホルドから排出された排気ガスによって駆動される直列に配置された少なくとも二つの過給機と、を備えた内燃機関において、前記排気マニホルドに一体に形成した前記導入口から前記排出口までの排気流路とは別個独立の排気通過孔と、前記各過給機の内の上流側の過給機のタービンハウジングと下流側の過給機のタービンハウジングとの間に配置すると共に前記排気マニホルドに近づけて配置し、且つ一端を前記排気通過孔における排気ガスの流れに対する上流側に連通させるよう取り付けた排気管と、を備え、前記排気通過孔における排気ガスの流れに対する下流側には、その排気通過孔に連通させるよう前記下流側の過給機のタービンハウジングを取り付けている。

上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、上述した請求項１記載の内燃機関において、前記排気通過孔における排気ガスの流れに対する下流側に前記下流側の過給機を固定するフランジを設けている。

本発明に係る内燃機関によれば、過給機を排気マニホルドに近づけて配置することができる。これが為、本発明に係る内燃機関は、排気マニホルドから排出された高温高圧の排気ガスを排気マニホルドからの熱で高温に保ったまま過給機に供給することができるので、膨張した排気ガスにより過給性能を向上させることができる。

また、本発明に係る内燃機関は、過給機をコンパクトに纏めて排気マニホルドに配置することができるので、車体へ組み付ける際又は組み付け後の車体や他部品等への干渉を防ぐことができ、更に、過給機を搭載しない内燃機関と同等の車体への組付け作業性を確保することができる。これが為、新型車開発時であるかその改良時であるかに拘らず、如何なる開発時期において過給機の搭載計画が出たとしても、その搭載が可能になる。

本発明に係る内燃機関は、排気マニホルド１にその排気ガスの通路とは別個独立の排気ガス流路たる貫通孔（排気通過孔）を設け、この貫通孔の上流側と下流側に夫々過給機を配置したものである。以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る内燃機関の実施例１を図１から図４に基づいて説明する。ここで、本発明に係る内燃機関は複数の過給機を排気通路上で直列に配置したものであり、本実施例１にあっては、図１に示す如く、排気マニホルド１からの排気通路の上流側から順に、高圧段の第一の過給機２，低圧段の第二の過給機３を配置した二つの過給機を備える内燃機関について例示する。尚、本実施例１の直列二段過給システムは、低圧段の第二の過給機３で圧縮された空気を高圧段の第一の過給機２で更に圧縮して吸気マニホルド側へ送るものである。

本実施例１の内燃機関には、図２に示す如く、複数の気筒に連通する夫々の排気ポートから排出された排気ガスを導入する複数の排気管（本実施例１にあっては直列４気筒エンジンの四つの気筒に対応する四本の排気管）１１と、この排気管１１内を流れた排気ガスを集合させる排気管集合部１２とを有する排気マニホルド１が設けられている。

ここで、上記各排気管１１には、対応する気筒から排出された排気ガスを導入する導入口が夫々形成されており、上記排気管集合部１２には、集合させた排気ガスを下流に排出する排出口が形成されている。本実施例１にあっては内燃機関の下方に向けて開口された排出口を例示するが、必ずしもその方向に開口したものに限定するものではない。

また、本実施例１にあっては、上記の如き排気マニホルド１に上記第一及び第二の過給機２，３を固定する。以下に、その第一及び第二の過給機２，３の固定構造について詳述する。

最初に、本実施例１の排気管集合部１２の排出口には、上記高圧段の第一の過給機２を固定する為の第一過給機固定フランジ１２ａが形成される。

ここで、本実施例１にあっては、上記排出口の形状が第一の過給機２におけるタービンハウジング２１の排気ガス導入口の形状に合わせて形成されている。また、上記第一過給機固定フランジ１２ａの形状をそのタービンハウジング２１における排気ガス導入側の取付け部２１ａの形状に合わせて形成するが、その逆に、第一過給機固定フランジ１２ａの形状に合わせて第一の過給機２の取付け部２１ａを形成してもよい。

第一の過給機２は、そのタービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるように第一過給機固定フランジ１２ａにガスケットを介して配置し、ボルト及びナットで固定される。例えば、ここでは、図１に示す如く、タービンハウジング２１の取付け部２１ａに設けたスタッドボルトＢを、ガスケットを介して第一過給機固定フランジ１２ａの図２に示す貫通孔１２ａ₁に挿通してナットＮで締め付ける。

尚、便宜上、図１においてはスタッドボルトＢ及びナットＮによる固定点を二箇所のみしか記載していないが、他にも固定点は存在する。このことは、後述する第二の過給機３や排気管４の固定点についても同様である。

このように、本実施例１にあっては、第一の過給機２をその回転軸が機関回転軸と略平行になるように配置しているので、内燃機関の振動による上記回転軸の偏心を抑制し、第一の過給機２の故障等を回避することができる。これが為、過給機は、その回転軸と機関回転軸とが略平行になるように配置することが好ましい。以上のことは、後述する第二の過給機３についても同様である。

尚、第一の過給機２を取り付けたことで内燃機関の振動等による排気マニホルド１の強度低下が懸念される場合には、ブラケット（図示略）等を介してシリンダヘッドやシリンダブロック等に第一の過給機２を固定することが好ましい。かかる場合、この第一の過給機２は既に排気マニホルド１に固定されているので、ブラケット等による固定点を少なくすることができる。そして、これにより部品点数の低減や第一の過給機２の取付け作業工数の低減が図れるので、原価低減効果をも奏することが可能になる。

また、この第一の過給機２のコンプレッサハウジング２２の空気導入側には、第二の過給機３で圧縮した空気を導入する為の配管（図示略）が取り付けられる一方、そのコンプレッサハウジング２２の空気排出側には、第一の過給機２で圧縮した空気を吸気マニホルド側に送り出す為の配管（図示略）がインタークーラ等を介して取り付けられている。

このようにして排気マニホルド１に第一の過給機２を取り付けることによって、排気マニホルド１の排出口から導入された高温高圧の排気ガスが温度低下することなく第一の過給機２のタービンを回転させるので、第二の過給機３で圧縮された空気を同軸上のコンプレッサにより更に圧縮してインタークーラ等を介して吸気マニホルド側へ送ることができる。

ここで、この第一の過給機２のタービンハウジング２１における排気ガス排出側の取付け部２１ｂには、この第一の過給機２から排出された排気ガスを第二の過給機３に導入する為の後述する排気管４がガスケットを介してボルト及びナットで取り付けられる。例えば、ここでは、図１に示す如く、タービンハウジング２１の排気ガス排出側の取付け部２１ｂに設けたスタッドボルトＢを、ガスケットを介して排気管４の排気ガス導入側の取付け部４ａに設けた貫通孔（図示略）に挿通してナットＮで締め付ける。

次に、本実施例１の排気マニホルド１には、上記低圧段の第二の過給機３を固定する為
の図２に示す延設部１３が形成されている。ここで、この延設部１３は、排気マニホルド１と一体的に成型されている。

この延設部１３には排気マニホルド１の排気通路とは別個独立に内燃機関の上下方向に貫通させた図２に示す貫通孔（排気通過孔）１３ａが形成されており、この貫通孔１３ａを介して第一の過給機２から排出された排気ガスが第二の過給機３に導入される。即ち、この貫通孔（排気通過孔）１３ａは、排気マニホルド１と一部材で形成されたものである。

先ず、この貫通孔１３ａの上端には第二の過給機３を固定する為の第二過給機固定フランジ１３ｂが設けられている。

ここで、本実施例１にあっては、その第二過給機固定フランジ１３ｂの形状を第二の過給機３のタービンハウジング３１における排気ガス導入側の取付け部３１ａの形状に合わせて形成するが、その逆に、第二過給機固定フランジ１３ｂの形状に合わせて第二の過給機３の取付け部３１ａを形成してもよい。

第二の過給機３は、そのような第二過給機固定フランジ１３ｂに、タービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるようガスケットを介して載置し、ボルト及びナットで固定される。例えば、ここでは、図１に示す如く、タービンハウジング３１の取付け部３１ａに設けたスタッドボルトＢを、ガスケットを介して第二過給機固定フランジ１３ｂに設けた図２に示す貫通孔１３ｂ₁に挿通してナットＮで締め付ける。

また、この第二の過給機３のコンプレッサハウジング３２の空気導入側には、エアクリーナ側から送られてきた空気を導入する為の配管（図示略）が取り付けられる一方、そのコンプレッサハウジング３２の空気排出側には、第二の過給機３で圧縮した空気を第一の過給機２側に送り出す為の配管（図示略）が取り付けられている。尚、インタークーラは、前述した第一の過給機２の下流だけでなく、第二の過給機３と第一の過給機２の間にも設けられる場合がある。これが為、かかる場合における空気排出側の上記配管は、インタークーラ等を介して取り付けられる。

次に、上記貫通孔１３ａの下端には排気管４を固定する為の排気管固定フランジ１３ｃが設けられている。

ここで、図１に示す如く、本実施例１の第一の過給機２は車輌の左方に向けて排気ガスを排出し、第二の過給機３は内燃機関の下方から排気ガスを導入するように配置されている。これが為、本実施例１の排気管４としては、図１に示す如く、略Ｌ字状に成形されたものを用いる。

尚、その排気管４の形状は上述した略Ｌ字状に限定するものではない。但し、第一の過給機２と第二の過給機３とを繋ぐ排気管４の形状は、排気マニホルド１等の取付け作業性を損なわない範囲内で極力短い排気経路にすることが好ましい。これにより排気管４を流れる間の排気ガスの温度低下を抑制することができ、第二の過給機３に到達するまでの排気エネルギの損失を最小限に抑えることが可能になるので、排気エネルギを有効利用して過給性能の向上を図り、更に燃料消費量の改善をも図ることができる。

上記の如く形成された排気管４は、前述したが如く第一の過給機２に取り付けられ、更にガスケットを介して排気管固定フランジ１３ｃにボルト及びナットで取り付けられる。例えば、ここでは、図１に示す如く、排気管固定フランジ１３ｃに設けたスタッドボルト
Ｂを、ガスケットを介して排気管４の排気ガス排出側の取付け部４ｂに設けた貫通孔（図示略）に挿通してナットＮで締め付ける。

また、本実施例１にあっては、第二の過給機３の排気ガス導入側の開口形状（略矩形）と排気管４の排気ガス排出側の開口形状（略円形）とが夫々異なっている。これが為、第二過給機固定フランジ１３ｂ側の貫通孔１３ａの図２に示す開口形状と排気管固定フランジ１３ｃ側の貫通孔１３ａの図３に示す開口形状も夫々の取付対象の開口形状に合わせて異なる形状に形成される。そこで、本実施例１の貫通孔１３ａは、第二過給機固定フランジ１３ｂ側と排気管固定フランジ１３ｃ側との間で壁面が滑らかに繋がるように徐々に変化させた形状にしている。

ここで、以上示した延設部１３は、前述したが如く第二の過給機３だけでなく排気管４も固定するので、内燃機関の回転振動等によって根元から折損する等の不具合が生じないようにする必要がある。そこで、本実施例１の延設部１３は、排気マニホルド１の中でも強度のある排気管集合部１２から延設する。尚、延設部１３の厚さ等は、固定される第二の過給機３等の重量を考慮した上で強度上好適なものを定めればよい。

また、延設部１３や排気マニホルド１の強度を確保する為に、ブラケット（図示略）等を介してシリンダヘッド等に第二の過給機３を固定してもよい。かかる場合、この第二の過給機３は既に排気マニホルド１に固定されているので、ブラケット等による固定点を少なくすることができる。そして、これにより部品点数の低減や第二の過給機３の取付作業工数の低減が図れるので、原価低減効果をも奏することが可能になる。

以上の如くして排気マニホルド１の延設部１３に第二の過給機３と排気管４を取り付けることによって、第一の過給機２から排出された排気ガスが排気管４を通って第二の過給機３に導入され、これにより第二の過給機３のタービンを回動させて、エアクリーナ側から流入してきた空気を同軸上にあるコンプレッサで圧縮して第一の過給機２に送り出すことができる。

ここで、内燃機関は、傷や故障等の不具合の発生を防ぐ為に、第一及び第二の過給機２，３や排気管４等を車体や周辺部品に干渉させずに車体へと組み付ける必要がある。かかる干渉対策の為には、内燃機関を上方から見た際の投影面積を小さくすることが好ましく、これが為、その各過給機２，３等をできるだけ排気マニホルド１に近づけて配置する必要がある。

更に、過給性能の低下を抑制する為には、排気マニホルド１から排出された排気ガスを高温のまま各過給機２，３に流すことが好ましく、かかる観点からも、その各過給機２，３や排気管４等をできるだけ排気マニホルド１に近づけて雰囲気温度の高い場所に配置する必要がある。

そこで、本実施例１においては、上記に示した内燃機関の組付け作業性や過給性能を鑑みた上で、排気マニホルド１に近い位置，例えば、上方から見た排気マニホルド１の全体を囲む図４に示す矩形の延設部設置領域Ｒの範囲内に延設部１３を設ける。ここで、本実施例１の排気マニホルド１には排気管集合部１２の両側に空きスペースがあるので、図４に示す如く、延設部１３を排気管集合部１２の側面から車輌の左方（ここでは、内燃機関を横置きに搭載して後方排気とした車輌を想定している。）の空きスペースに向けて延ばし設けている。

尚、図４には排気マニホルド１の全体を囲む最小面積の矩形の延設部設置領域Ｒを例示しているが、この延設部設置領域Ｒは、必ずしもこれに限定するものではなく、例えばそ
の矩形の延設部設置領域Ｒよりも大きな領域のものであってもよく、円形や楕円等の他の形状からなるものであってもよい。また、より有効に内燃機関の組付け作業性や過給性能を得る為には、第一及び第二の過給機２，３や排気管４等も上記延設部設置領域Ｒの範囲内に収めることが好ましい。

これにより、第二の過給機３と排気管４を排気マニホルド１に近づけて配置することができ、更に、前述したが如く第一の過給機２は排気管集合部１２に直接取り付けているので、これら第一及び第二の過給機２，３等を排気マニホルド１に対してコンパクトに纏めて配置することができる。そして、これが為、過給機が搭載された内燃機関であっても、過給機が搭載されない内燃機関と略同等の車輌への組付け作業性を確保することが可能になる。

ここで、このような第一及び第二の過給機２，３等をコンパクトに纏めた配置は、特に車輌の改良時に過給機を追加する際に好適である。即ち、内燃機関を車体に組み付ける際に、その組付け軌跡において内燃機関とその周辺部品や車体との間に所定の隙間ができるように補器類や排気管等の配置や形状が決められるが、近年の車輌においてはエンジンコンパートメント内に様々な部品が配置されているので、その隙間にはあまり余裕が無い。かかる状況下において過給機を追加する場合、その隙間を確保しつつ、内燃機関組付け後の周辺部品との隙間をも確保しなければならないので、従来は過給性能を多少犠牲にせざるを得ない位置（排気マニホルド１から離間した位置）に過給機等を配置しなければならない場合があった。しかしながら、本実施例１にあっては、排気マニホルド１に対して第一及び第二の過給機２，３等をコンパクトに纏めて配置し、過給機の有無に依存することなく車体への組付け作業時の隙間と組付け後の隙間を確保することができるので、改良時に過給機を追加する際に有用なものとなる。

また、第一及び第二の過給機２，３及び排気管４を排気マニホルド１に近づけて配置しているので、第二の過給機３に至るまで排気マニホルド１から排出された高温高圧の排気ガスの温度低下を抑制することができる。特に、排気マニホルド１からの熱で排気管４の壁面温度が高温に保たれるので、高温を維持したまま第二の過給機３に排気ガスを流入させることができ、第二の過給機３へと流入する排気エネルギの有効利用が可能となる。これにより、過給性能を向上させることができ、更に燃料消費量の改善にも寄与することができる。

以上示した如く本実施例１の内燃機関によれば、第一及び第二の過給機２，３や排気管４等を排気マニホルド１にコンパクトに纏めて配置することができるので、車輌開発時期に拘らず内燃機関を車体に組み付ける際の車体等への干渉を防ぐことができ、その組付け作業性の向上を図り得る。また、排気マニホルド１から排出された高温高圧の排気ガスの温度低下を抑制することができ、過給性能の向上を図り得る。

尚、本実施例１にあっては、第一及び第二の過給機２，３の双方で過給を行うものとして例示したが、例えば第一及び第二の過給機２，３の間にバイパス用の弁や配管を設け、一方の過給機のみで過給するようにしてもよい。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例２を図５に基づいて説明する。

本実施例２の内燃機関は、前述した実施例１の内燃機関に対して、排気マニホルド１０１の延設部１１３の設定箇所が実施例１の排気マニホルド１と比して異なるものである。即ち、本実施例２の排気マニホルド１０１は、排気管集合部１１２の第一過給機固定フランジ１１２ａに設けられている排出口から排気ガスを内燃機関の下方に向けて排出する点
においては実施例１と同じであるが、図５に示す如く、延設部１１３を排気管集合部１１２の側面から車輌の右方（ここでは、内燃機関を横置きに搭載して後方排気とした車輌を想定している。）の空きスペースに向けて延ばし設けている点で実施例１と異なる。

ここで、上記延設部１１３には、実施例１と同様に、排気マニホルド１０１の排気通路とは別個独立の内燃機関の上下方向の貫通孔（図示略）が形成されており、その上端には低圧段の第二の過給機１０３を固定する為の第二過給機固定フランジ１１３ｂが、その下端には排気管１０４を固定する為の排気管固定フランジ１１３ｃが設けられている。

これが為、上記第二過給機固定フランジ１１３ｂには、タービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるようガスケットを介して第二の過給機１０３が載置され、これらは、例えばタービンハウジング１３１の取付け部１３１ａに設けたスタッドボルトＢをナットＮで締め付けることで固定される。また、上記排気管固定フランジ１１３ｃには、スタッドボルトＢ及びナットＮを用いて排気管１０４が取り付けられる。

また、上記延設部１１３は、内燃機関の組付け作業性と過給性能の向上を図る為、実施例１の場合と同様に、排気マニホルド１０１に近づけて形成している。

尚、本実施例２においても、高圧段の第一の過給機１０２は、タービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるよう、そのタービンハウジング１２１の排気ガス導入側の取付け部１２１ａを排気管集合部１１２の第一過給機固定フランジ１１２ａにガスケットを介して固定し、そのタービンハウジング１２１における排気ガス排出側の取付け部１２１ｂを排気管１０４にガスケットを介して固定する。

以上示した本実施例２の内燃機関によれば、前述した実施例１と同様に、第一及び第二の過給機１０２，１０３や排気管１０４等を排気マニホルド１０１にコンパクトに纏めて配置することができるので、車輌開発時期に拘らず内燃機関を車体に組み付ける際の車体等への干渉を防ぐことができ、その組付け作業性の向上を図り得る。また、排気マニホルド１０１から排出された高温高圧の排気ガスの温度低下を抑制することができ、過給性能の向上を図り得る。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例３を図６に基づいて説明する。

本実施例３の内燃機関は、前述した実施例１の内燃機関に対して、排気マニホルド２０１の排出口の向きが実施例１の排気マニホルド１と比して異なるものである。即ち、本実施例２の排気マニホルド２０１は、延設部２１３を排気管集合部２１２の側面から車輌の左方（ここでは、内燃機関を横置きに搭載して後方排気とした車輌を想定している。）の空きスペースに向けて延ばし設けている点で実施例１と同じであるが、図６に示す如く、排気管集合部２１２の第一過給機固定フランジ２１２ａに設けられている排出口が内燃機関の上方に向けて開口している点で実施例１と異なる。

ここで、その第一過給機固定フランジ２１２ａには、高圧段の第一の過給機２０２のタービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるよう、そのタービンハウジング２２１の排気ガス導入側の取付け部２２１ａがガスケットを介して配置され、例えばその取付け部２２１ａに設けたスタッドボルトＢとナットＮで締結される。また、そのタービンハウジング２２１の排気ガス排出側の取付け部２２１ｂには、排気管２０４がスタッドボルトＢ及びナットＮを用いて取り付けられる。

尚、本実施例３においても、延設部２１３には、実施例１と同様に、排気マニホルド２０１の排気通路とは別個独立の内燃機関の上下方向の貫通孔（図示略）が形成されており、その下端には低圧段の第二の過給機２０３を固定する為の第二過給機固定フランジ２１３ｂが、その上端には排気管２０４を固定する為の排気管固定フランジ２１３ｃが設けられている。

これが為、上記第二過給機固定フランジ２１３ｂには、タービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるようガスケットを介して第二の過給機２０３が配置され、これらは、例えばタービンハウジング２３１の取付け部２３１ａに設けたスタッドボルトＢをナットＮで締め付けることで固定される。また、上記排気管固定フランジ２１３ｃには、スタッドボルトＢ及びナットＮを用いて排気管２０４が取り付けられる。

また、上記延設部２１３は、内燃機関の組付け作業性と過給性能の向上を図る為、実施例１の場合と同様に、排気マニホルド２０１に近づけて形成している。

以上示した本実施例２の内燃機関によれば、前述した実施例１と同様に、第一及び第二の過給機２０２，２０３や排気管２０４等を排気マニホルド２０１にコンパクトに纏めて配置することができるので、車輌開発時期に拘らず内燃機関を車体に組み付ける際の車体等への干渉を防ぐことができ、その組付け作業性の向上を図り得る。また、排気マニホルド２０１から排出された高温高圧の排気ガスの温度低下を抑制することができ、過給性能の向上を図り得る。

次に、本発明に係る内燃機関の実施例４を図７に基づいて説明する。

本実施例４の内燃機関は、前述した実施例３の内燃機関に対して、排気マニホルド３０１の延設部３１３の設定箇所が実施例３の排気マニホルド２０１と比して異なるものである。即ち、本実施例４の排気マニホルド３０１は、排気管集合部３１２の第一過給機固定フランジ３１２ａに設けられている排出口から排気ガスを内燃機関の上方に向けて排出する点においては実施例３と同じであるが、図７に示す如く、延設部３１３を排気管集合部３１２の側面から車輌の右方（ここでは、内燃機関を横置きに搭載して後方排気とした車輌を想定している。）の空きスペースに向けて延ばし設けている点で実施例３と異なる。

ここで、上記延設部３１３には、実施例３と同様に、排気マニホルド３０１の排気通路とは別個独立の内燃機関の上下方向の貫通孔（図示略）が形成されており、その下端には低圧段の第二の過給機３０３を固定する為の第二過給機固定フランジ３１３ｂが、その上端には排気管３０４を固定する為の排気管固定フランジ３１３ｃが設けられている。

これが為、上記第二過給機固定フランジ３１３ｂには、タービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるようガスケットを介して第二の過給機３０３が載置され、これらは、例えばタービンハウジング３３１の取付け部３３１ａに設けたスタッドボルトＢをナットＮで締め付けることで固定される。また、上記排気管固定フランジ３１３ｃには、スタッドボルトＢ及びナットＮを用いて排気管３０４が取り付けられる。

また、上記延設部３１３は、内燃機関の組付け作業性と過給性能の向上を図る為、実施例３の場合と同様に、排気マニホルド３０１に近づけて形成している。

尚、本実施例４においても、高圧段の第一の過給機３０２は、タービンロータとコンプレッサホイールを繋ぐ回転軸が機関回転軸（クランク軸）と略平行になるよう、そのタービンハウジング３２１の排気ガス導入側の取付け部３２１ａを排気管集合部３１２の第一過給機固定フランジ３１２ａにガスケットを介して固定し、そのタービンハウジング３２１における排気ガス排出側の取付け部３２１ｂを排気管３０４にガスケットを介して固定する。

以上示した本実施例４の内燃機関によれば、前述した実施例３と同様に、第一及び第二の過給機３０２，３０３や排気管３０４等を排気マニホルド３０１にコンパクトに纏めて配置することができるので、車輌開発時期に拘らず内燃機関を車体に組み付ける際の車体等への干渉を防ぐことができ、その組付け作業性の向上を図り得る。また、排気マニホルド３０１から排出された高温高圧の排気ガスの温度低下を抑制することができ、過給性能の向上を図り得る。

以上示した各実施例１〜４においては、排気マニホルド１，１０１，２０１，３０１の長手方向に向けて延ばし設け、且つ第一の過給機２，１０２，２０２，３０２からの排気ガスを第二の過給機３，１０３，２０３，３０３に導入する為の貫通孔が内燃機関の上下方向に形成された延設部１３，１１３，２１３，３１３について例示したが、この延設部は、必ずしもかかる態様に限定するものではない。例えば、本実施例５においては、他の形態の延設部が形成された排気マニホルドを有する本発明に係る内燃機関の一例を図８に基づいて例示する。

先ず、本実施例５の内燃機関は、前述した実施例１の内燃機関に対して、排気マニホルド４０１の延設部４１３の設定箇所が実施例１の排気マニホルド１と比して異なるものである。即ち、本実施例５の排気マニホルド４０１は、排気管集合部４１２の第一過給機固定フランジ４１２ａに設けられている排出口から排気ガスを内燃機関の下方に向けて排出する点においては実施例１と同じであるが、図８に示す如く、延設部４１３を排気管集合部４１２の側面から内燃機関の下方の空きスペースに向けて延ばし設けている点で実施例１と異なる。

ここで、本実施例５の延設部４１３には、排気マニホルド４０１の排気通路とは別個独立に形成された内燃機関の回転軸方向（排気マニホルド４０１の長手方向）の貫通孔（図示略）が設けられており、更にその一端には低圧段の第二の過給機４０３を固定する為の第二過給機固定フランジ４１３ｂが、その他端には高圧段の第一の過給機４０２を固定する為の第一過給機固定フランジ４１３ｃが設けられている。

これが為、上記第二過給機固定フランジ４１３ｂには第二の過給機４０３がガスケットを介して配置され、これらは、例えばタービンハウジング４３１の排気ガス導入側の取付け部４３１ａに設けたスタッドボルトＢをナットＮで締め付けることで固定される。

尚、本実施例５の第一の過給機４０２は、前述した実施例１の場合と同様にして、そのタービンハウジング４２１の排気ガス導入側の取付け部４２１ａが上記排気管集合部４１２の第一過給機固定フランジ４１２ａにガスケットを介してスタッドボルトＢ及びナットＮで固定される一方、そのタービンハウジング４２１の排気ガス排出側の取付け部４２１ｂが上記延設部４１３の第一過給機固定フランジ４１３ｃにガスケットを介してスタッドボルトＢ及びナットＮで固定される。

このように、本実施例５の内燃機関によれば、前述した実施例１において具備していた排気管４を設ける必要は無く、これが為、第一の過給機４０２から第二の過給機４０３ま
での排気通路を短くすることができるので、より有効な排気ガスの温度低下の抑制が可能となり、過給性能の更なる向上を図ることができる。

また、前述した各実施例１〜４の場合と同様に、排気マニホルド４０１に第一及び第二の過給機４０２，４０３をコンパクトに纏めることができるので、車輌開発時期に拘らず内燃機関の車体への組付け作業性を確保することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、排気通路上に複数の過給機を直列に設ける際に有用であり、特に、過給性能の向上と車体への組付け作業性の確保を図るのに適している。

本発明に係る内燃機関の実施例１における排気マニホルドと第一及び第二の過給機を内燃機関の側面から見た図である。本実施例１の排気マニホルドの斜視図である。本実施例１の排気マニホルドの延設部を図２に示す矢印Ｙ方向から見た図である。本実施例１の排気マニホルドを上方から見た図であって、延設部の設置領域を説明する為の説明図である。本発明に係る内燃機関の実施例２における排気マニホルドと第一及び第二の過給機を内燃機関の側面から見た図である。本発明に係る内燃機関の実施例３における排気マニホルドと第一及び第二の過給機を内燃機関の側面から見た図である。本発明に係る内燃機関の実施例４における排気マニホルドと第一及び第二の過給機を内燃機関の側面から見た図である。本発明に係る内燃機関の実施例５における排気マニホルドと第一及び第二の過給機を内燃機関の側面から見た図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１，４０１排気マニホルド
２，１０２，２０２，３０２，４０２第一の過給機
３，１０３，２０３，３０３，４０３第二の過給機
４，１０４，２０４，３０４排気管
１２，１１２，２１２，３１２，４１２排気管集合部
１３，１１３，２１３，３１３，４１３延設部
１３ａ，１１３ａ，２１３ａ，３１３ａ，４１３ａ貫通孔（排気通過孔）

Claims

複数の気筒の夫々の排気ポートから排出された排気ガスを複数の導入口から導入し、該各導入口から導入された排気ガスを集合させて一つの排出口から排出する排気マニホルドと、該排気マニホルドから排出された排気ガスによって駆動される直列に配置された少なくとも二つの過給機と、を備えた内燃機関において、
前記排気マニホルドに一体に形成した前記導入口から前記排出口までの排気流路とは別個独立の排気通過孔と、前記各過給機の内の上流側の過給機のタービンハウジングと下流側の過給機のタービンハウジングとの間に配置すると共に前記排気マニホルドに近づけて配置し、且つ一端を前記排気通過孔における排気ガスの流れに対する上流側に連通させるよう取り付けた排気管と、を備え、
前記排気通過孔における排気ガスの流れに対する下流側には、該排気通過孔に連通させるよう前記下流側の過給機のタービンハウジングを取り付けたことを特徴とする内燃機関。
前記排気通過孔における排気ガスの流れに対する下流側に前記下流側の過給機を固定するフランジを設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。