JP5009271B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は自動車等に搭載される内燃機関に係り、詳しくは、過給機の内燃機関への固定構造に関するものである。

自動車用内燃機関の過給機として、タービンとコンプレッサとを備え、内燃機関からの排気ガスのエネルギーを利用したターボチャージャがある。ターボチャージャでは、タービンとコンプレッサとを連結するセンタハウジングを備え、このセンタハウジングに形成された締結フランジがエンジンブロックに締結されたブラケット等（あるいはエンジンブロックに直接）に締結されることにより、内燃機関に取り付けられるものがある（例えば、特許文献１）。
特許第３４８９３３２号公報

ターボチャージャには可変ベーン装置やウェイストゲートを備えたものがあり、これら可変ベーン装置やウェイストゲートを駆動させるためのアクチュエータユニットがセンタハウジングの外周部付近に設けられることがある。このようなターボチャージャでは、締結フランジをエンジンブロック等に締結する際に、アクチュエータユニットが障害となって締結部材を締め付けるための工具がアクセスし難くなり、組立作業性や整備作業性が悪化するという問題がある。

本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであり、過給機の着脱作業を容易した内燃機関を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、ブラケット（ターボチャージャブラケット２０）を介して過給機（ターボチャージャ５０）を取り付けてなる内燃機関（エンジンＥ）であって、前記過給機は、前記ブラケットに締結部材（６角穴付きボルト７４）によって締結される締結フランジ（５４）を有するとともに、前記締結フランジにおける締結部位（ボルト孔５８）が前記締結部材の着脱方向に開放されていることを特徴とする。

この構成によれば、締結部位から締結部材の着脱方向が開放されているため、締結工具を締結部材の着脱方向に沿って締結部位までアクセスさせることができ、締結部材を締結が容易となる。

第２の発明は第１の発明において、前記過給機は、タービンハウジング（５１）と、前記タービンハウジング（５２）と同軸に配置されたコンプレッサハウジング（５３）と、前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に介装されたセンタハウジング（５４）と、前記タービンハウジングまたは前記コンプレッサハウジングに固定されたアクチュエータユニット（６０）とを有するターボチャージャ（５０）であり、前記タービンハウジングと、前記コンプレッサハウジングと、前記センタハウジングと、前記アクチュエータユニットとの間に画成される空間（Ｓ）により、前記締結部位が前記締結部材の着脱方向に開放されていることを特徴とする。

この構成によれば、アクチュエータユニットを有するターボチャージャであっても、締結工具を用いて締結部材を締結部位に容易に締結させることができる。

第３の発明は第１または第２の発明において、内燃機関本体（シリンダブロック１）に締結され、前記ブラケットを支持する支持部材（ステイ３０）を有し、前記締結フランジと、前記ブラケットと、前記支持部材とは前記締結部材によって互いに締結されていることを特徴とする。

この構成によれば、さらに支持部材を用いてブラケットを内燃機関本体に締結するため、ブラケットの内燃機関本体に対する取付剛性を向上させることができ、その結果ターボチャージャの内燃機関本体に対する取付剛性を向上させることができる。また、ターボチャージャをブラケットに締結するための締結部材がブラケットを内燃機関本体に締結するための締結部材として併用されるため部品点数の削減が図れる。

以上の構成により、内燃機関本体に固定されたブラケットへの過給機の取り付けまたは取り外しの作業性を向上させることできる。また、ターボチャージャ、ブラケット、内燃機関本体のそれぞれの取付剛性を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明をＶ型６気筒エンジンに適用した一実施形態について詳細に説明する。図１は実施形態に係るエンジンＥの要部を示す斜視図であり、図２は実施形態に係るエンジンＥの要部を示す分解斜視図であり、図３は図１の矢印IIIの方向から見た斜視図である。図１〜図３は、吸気配管、排気配管およびシリンダヘッド等を取り除いた状態を示している。本実施形態に係るエンジンＥは、図１および図２の紙面の右下方側が車両の前方側となるようにエンジンルームに縦置きに配置されている。以下、車両の進行方向を前方、車幅方向を右方または左方、鉛直方向を上方または下方として説明する。

図１および図２に示すように、エンジンＥのシリンダブロック１は、クランクケースの上部に各３気筒の左右シリンダバンク３，４を所定の角度間隔をもってＶ型に配置したものである。図２に示すように、その上部には左右シリンダバンク３，４と前壁部５および後壁部６とによって囲まれた凹部７が形成されている。シリンダブロック１の上面には、ターボチャージャブラケット２０がその後端部をシリンダブロック１の後端より突出させた状態で、ボルト孔２０ｂに６角ボルト７１が嵌挿されて締結されている。このターボチャージャブラケット２０と凹部７とによってブリーザ室が画成される。ブリーザ室には、凹部７の底部に形成された連通孔９を介して図示しないクランク室からブローバイガスが流入する。

シリンダブロック１の後壁部６の上面には、シリンダブロック１の左右のシリンダバンク３，４に形成されたウォータジャケット１３，１４のそれぞれに連通するエンジン冷却水通路１５，１６の下流端が開口している。また、後壁部６の上面には、オイルポンプ（図示しない）に連通するオイル供給通路１７とオイル戻り通路１８とが形成されている。

ターボチャージャブラケット２０の上面後端には、ターボチャージャ５０が締結されるターボチャージャ締結座２１が突設されている。ターボチャージャ締結座２１の上面２１ａは、ターボチャージャ５０の下面と面接触するように平滑に形成されている。ターボチャージャ締結座２１の上面２１ａには、ターボチャージャ５０を締結するためのねじ孔２２，２３，２４およびボルト孔２５、冷却水通路２６、オイル供給通路２７、オイル戻り通路２８が開口している。冷却水通路２６、オイル供給通路２７、オイル戻り通路２８は、ターボチャージャブラケット２０の下面へと延び、シリンダブロック１に形成されたエンジン冷却水通路１５，１６、オイル供給通路１７、オイル戻り通路１８にそれぞれ連通している。また、冷却水通路２６はターボチャージャ締結座２１の側部にも連通している。

ターボチャージャブラケット２０の後端部は、シリンダブロック１に締結されたステイ３０によって下方より支持されている。ステイ３０は、シリンダブロック１の側壁に当接する側板３０ａと、ターボチャージャブラケット２０の下面に当接する天板３０ｂと、側板３０ａおよび天板３０ｂの両方に対して垂直に設けられた一対の補強板３０ｃと、各板３０ａ，３０ｂ，３０ｃに連結された斜板３０ｄとを備えている。側板３０ａと天板３０ｂにはボルト孔３１，３２がそれぞれ穿設されており、天板３０ｂのボルト孔３２の下面にはウェルドナット３３が溶接されている。ステイ３０は、側板３０ａのボルト孔３１に嵌挿される６角ボルト７２のよってシリンダブロック１に締結される。ステイ３０がシリンダブロック１に締結された状態において、天板３０ｂがターボチャージャブラケット２０の下面に当接するとともに、ボルト孔３２がターボチャージャブラケット２０のボルト孔２５と一致する位置に配置されている。

ターボチャージャ５０は、可変ベーン式ターボチャージャ（可変ジオメトリーターボチャージャ）であって、円盤状のタービンハウジング５１と、円盤状のコンプレッサハウジング５２と、タービンハウジング５１とコンプレッサハウジング５２とを同軸に連結するセンタハウジング５３と、センタハウジング５３の下端に形成され、ターボチャージャ締結座２１の上面２１ａと平行に延在する締結フランジ５４とを外殻して有している。タービンハウジング５１の内部にはタービンホイール（図示しない）が回転自在に収容され、コンプレッサハウジング５２の内部にはコンプレッサホイール（図示しない）が回転自在に収容され、センタハウジング５３の内部にはタービンホイールとコンプレッサホイールとを同軸に連結するシャフト（図示しない）が軸支されている。また、タービンハウジング５１の内部には、タービンホイールへと流れる排気の流路の大きさを調整する可変ベーン装置（図示しない）が設けられている。

タービンハウジング５１は、円周部に略接線方向を向く排気入口５１ａを備え、中央部に排気出口５１ｂを備えている。コンプレッサハウジング５２は、中央部に吸気入口５２ａを備え、円周部に略接線方向を向く吸気出口５２ｂを備えている。

図４は、実施形態に係るエンジンＥのターボチャージャ５０を示す平面図である。図４に示すように、締結フランジ５４はターボチャージャ締結座２１の上面２１ａに形成されたねじ孔２２，２３，２４と一致する位置にボルト孔５５，５６，５７が穿設され、ボルト孔２５と一致する位置にボルト孔５８が穿設されている。ボルト孔５７とボルト孔５８とは、タービンハウジング５１とコンプレッサハウジング５２との間に、ターボチャージャ５０のシャフトを挟むようにして配置されている。各ボルト孔５５〜５８は、締結フランジ５４の下面に対して垂直に形成されている。

ターボチャージャ５０は、可変ベーン装置を駆動するアクチュエータユニット６０を備えている。アクチュエータユニット６０は、アクチュエータ６１と、アクチュエータブラケット６２と、リンク機構６３とを備えている。アクチュエータブラケット６２は、コンプレッサハウジング５２の円周部に締結され、タービンハウジング５１側へと突出している。アクチュエータ６１は、アクチュエータブラケット６２に締結されて、コンプレッサハウジング５２とタービンハウジング５１との間に配置されている。アクチュエータ６１の駆動端６１ａは、一端が可変ベーン装置に連結されたリンク機構６３の他端に連結されている。アクチュエータ６１は、リンク機構６３を介して可変ベーン装置を駆動し、ベーン開度を変化させる。

図４に示すように、平面視において、アクチュエータユニット６０と、センタハウジング５３と、タービンハウジング５１と、コンプレッサハウジング５２との間に空間Ｓが形成され、空間Ｓによりボルト孔５８が外部に露出するように、アクチュエータユニット６０が配置されている。ボルト孔５８は締結フランジ５４の下面に対して垂直に形成されているため、ボルト孔５８の軸線方向、すなわちボルト孔５８に嵌挿される締結部材（６角穴付きボルト７４）の着脱方向に空間Ｓが延在するようになっている。換言すると、ボルト孔５８に嵌挿される締結部材の着脱方向に空間Ｓが延在し、ボルト孔５８が着脱方向に開放されている。なお、図４から明らかなように、ボルト孔５６〜５７は平面視において外部に露出している。すなわち、各ボルト孔５６〜５７は、嵌挿される締結部材の着脱方向に開放されている。

ボルト孔５５，５６には６角ボルト７３，７３が嵌挿され、この６角ボルト７３，７３がターボチャージャブラケット２０のねじ孔２２，２３に螺合する。ボルト孔５７には６角穴付きボルト（キャップボルト）７４が嵌挿され、この６角穴付きボルト７４がターボチャージャブラケット２０のねじ孔２４に螺合する。ボルト孔５８には６角穴付きボルト７４が嵌挿され、この６角穴付きボルト７４がターボチャージャブラケット２０のボルト孔２５およびステイ３０のボルト孔３２を貫通した後、ウェルドナット３３に螺合する。これらの各ボルト７３，７３，７４，７４によって、ターボチャージャ５０の締結フランジ５４はターボチャージャブラケット２０およびステイ３０に締結されている。ターボチャージャ５０の締結フランジ５４とターボチャージャ締結座２１との間には、図示しないガスケットが介装されている。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。図４に示すように、空間Ｓにより、ボルト孔５８がこれに嵌挿される６角穴付きボルト７４の着脱方向に開放されているため、６角穴付きボルト７４の着脱方向に沿って締結工具（６角レンチ等）をボルト孔５８に嵌挿された６角穴付きボルト７４までアクセスさせることができる。このように、締結工具のアクセス経路が確保されているため、６角穴付きボルト７４の締結作業を容易に行うことができる。また、本実施形態では、空間Ｓが略鉛直方向に延在しているため、エンジンＥがエンジンルームに取り付けられた状態においても、ターボチャージャ５０の着脱作業を容易に行うことができる。

ステイ３０を設けたことによって、ターボチャージャブラケット２０の支持面積が拡大されるため、ターボチャージャブラケット２０のシリンダブロック１に対する取付剛性が向上する。このため、エンジンＥの振動によるセンタハウジング５３の振動が抑制され、センタハウジング５３の締結フランジ５４とターボチャージャ締結座２１との接合面が密着した状態に維持される。これにより、締結フランジ５４とターボチャージャ締結座２１との接合面での冷却水通路２６、オイル供給通路２７、オイル戻り通路２８のシール性が確保され、漏れが防止される。

また、ターボチャージャ５０のボルト孔５８と、ターボチャージャブラケット２０のボルト孔２５と、ステイ３０のボルト孔３２とを同軸に配置し、１本の６角穴付きボルト７４により、ターボチャージャ５０と、ターボチャージャブラケット２０と、ステイ３０とを互いに締結するようにしたため、部品点数の削減が図れる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、本発明はＶ型エンジンに限らず、直列エンジン等にも適用することができる。また、ウェルドナット３３との締結に使用した６角穴付きボルト７４は締結部材の一例であって、他の様々な締結部材を用いることができる。例えば、ステイ３０にウェルドボルトを設け、このウェルドボルトにターボチャージャ５０を取り付け、ナットによってターボチャージャ５０の締結を行ってもよい。また、ターボチャージャブラケット２０はシリンダブロック１の一部分として一体的に形成されてもよい。また、実施形態におけるターボチャージャ５０は可変ベーン装置用のアクチュエータユニット６０を備えているが、アクチュエータユニットは例えば、タービンハウジングに形成されたウェイストゲートの開閉に用いるもの等、他の用途に供されるアクチュエータであってもよい。その他装置の構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係るエンジンの要部を示す斜視図である。 実施形態に係るエンジンの要部を示す分解斜視図である。 図１の矢印IIIの方向から見た斜視図である。 実施形態に係るエンジンのターボチャージャを示す平面図である。

符号の説明

１：シリンダブロック、３，４：シリンダバンク、２０：ターボチャージャブラケット、２１：ターボチャージャ締結座、２１ａ：上面、２５：ボルト孔、３０：ステイ、５０：ターボチャージャ、５１：タービンハウジング、５２：コンプレッサハウジング、５３：センタハウジング、５４：締結フランジ、５５，５６，５７，５８：ボルト孔、６０：アクチュエータユニット、６１：アクチュエータ、６２：アクチュエータブラケット、６３：リンク機構、７１，７２，７３：６角ボルト、７４：６角穴付きボルト、Ｅ：エンジン、Ｓ：空間

Claims (2)

1. ブラケットを介して過給機を取り付けてなる内燃機関であって、
   前記ブラケットは、内燃機関本体の一端より一端部が突出した状態に前記内燃機関本体に締結され、第１面を有し、
   前記内燃機関本体には前記ブラケットを支持する支持部材が締結され、
   前記過給機は、タービンハウジングと、前記タービンハウジングと同軸に配置されたコンプレッサハウジングと、前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に介装されたセンタハウジングと、前記タービンハウジングまたは前記コンプレッサハウジングに固定され、前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に配置されたアクチュエータユニットと、前記センタハウジングに形成され、前記第１面と面接触する第２面を有する締結フランジとを有するターボチャージャであり、
   前記締結フランジには、前記第２面に対して垂直に第１孔が形成され、
   前記ブラケットには、前記第１孔と一致する位置に第２孔が形成され、
   前記第１孔及び前記第２孔には、前記締結フランジ、前記ブラケット及び前記支持部材を互いに締結する締結部材が嵌挿され、
   前記第１孔の軸線方向には、前記タービンハウジングと、前記コンプレッサハウジングと、前記センタハウジングと、前記アクチュエータユニットとの間に画成された空間が延在し、前記空間によって前記第１孔が外部に露出していることを特徴とする内燃機関。
2. 前記内燃機関本体は、クランクケースの上部に一対のシリンダバンクを配置したシリンダブロックであり、
   前記ブラケットは、前記シリンダブロックの上面であって前記一対のシリンダバンクの間に配置されると共に、一端部が前記シリンダブロックの端部から突出し、
   前記支持部材は、前記シリンダブロックの側壁に締結されると共に、前記ブラケットの下面に当接することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。

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