JP6232952B2 - 自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置、これを備えたエンジン、および自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、補助電動機によりタービン軸の回転上昇をアシストするように構成された自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置、これを備えたエンジン、および自動二輪車に関するものである。

排気ガスのエネルギーを利用して吸入吸気を圧縮、過給することでエンジンの出力特性を向上させるターボ装置において、排気ガス排出量が少ない低速回転域からのタービン回転速度の立ち上がりの遅れ（ターボラグ）を改善するべく、タービン軸と同軸上に設けた補助電動機によりタービン軸の回転をアシストするように構成された電動アシスト式ターボ装置が特許文献１，２に開示されている。

これらの電動アシスト式ターボ装置は、いずれもタービン軸の一端側に排気タービン、他端側に吸気タービンがそれぞれ設けられ、その中間部に補助電動機が設置されたレイアウトとなっている。

エンジン回転が低速回転域から立ち上がる時には、排気ガス排出量が増大し、これを受けて排気タービンおよび吸気タービンの回転速度が高くなり、吸気タービンの回転が上昇してから過給圧が増大するため、どうしてもターボラグが発生し、狙った過給圧が即座に得られず、出力応答性が悪くなる。したがって、この時に補助電動機によりタービン軸の回転上昇をアシストすることにより、タービン軸の回転上昇時間を短縮してターボラグを解消し、出力応答性を格段に改善することができる。

また、ターボによる過給を必要としない減速時等には、タービン軸の回転により補助電動機を逆駆動し、補助電動機を発電機に切り替えて回生電力を発電させ、これをバッテリーに充電することにより、再加速時における補助電動機への供給電力として回生電力を有効に利用することができる。

特開２００５−９３２０号公報 特開２００８−１１５７３１号公報

特許文献１，２に示されている電動アシスト式ターボ装置は、いずれも排気タービンと吸気タービンとの間に補助電動機が設置されているため、排気タービン側の高熱がタービン軸やタービンケーシングを経て補助電動機に伝わりやすく、補助電動機に熱害が及ぶ虞がある。このため、補助電動機の材質等の耐熱性を考慮するとともに、補助電動機に専用の遮熱部材や冷却装置を設ける必要があり、これによってターボ装置のシステムとしてコンパクト性が損なわれ、重量が大きくなるとともに、製造コストの高いものとなる。

また、補助電動機でタービン軸を高速回転させるためには高い電流を流す必要があり、この時に補助電動機の雰囲気温度が高いと、モーターコイルが溶損する虞があるため、必要な電流を流せなくなるという不具合が懸念される。

さらに、このような電動アシスト式ターボ装置を自動二輪車のエンジンに適用する場合には、これまで設けられていなかったターボチャージャーや補助電動機等の機材がエンジンに設置されることにより、車体の左右重量バランスが不均等になったり、車幅が拡がることにより車両のバンク角度が小さくなったりして自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性が低下する虞があるため、これらの機材の配置には充分な配慮が必要である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、タービン軸の回転上昇をアシストする補助電動機に熱害が及ぶことを防止するとともに、自動二輪車特有の車体レイアウトに適合し、自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することのできる、自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置、これを備えたエンジン、および自動二輪車を提供することを目的とする。

本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置は、上記課題を解決するため、エンジンに過給を行うターボチャージャーのタービン軸の回転上昇を補助電動機でアシストするように構成された自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置であって、前記タービン軸には排気タービンと吸気タービンと前記補助電動機とが同軸的に設けられ、前記補助電動機は、前記吸気タービンが収容される吸気タービンケーシングを挟んで、前記排気タービンが収容される排気タービンケーシングの反対側に配置され、前記補助電動機と前記排気タービンケーシングとの間に配置された前記吸気タービンケーシングから、前記吸気タービンに圧縮される前の空気を吸入するための吸気インレット管と、前記吸気タービンで圧縮された後の圧縮空気を送気するための吸気アウトレット管とが、それぞれ上方に向かって延出していることを特徴とする。

上記構成の電動アシスト式ターボ装置によれば、高温になる排気タービンケーシングと、熱を嫌う補助電動機との間に吸気タービンケーシングが介在し、吸気タービンケーシングは排気タービンケーシングに比べて温度が格段に低いため、補助電動機に排気タービン側の熱害が及ぶことを効果的に防止することができる。

このため、補助電動機の材質には特に耐熱性が要求されなくなり、また、専用の冷却装置や遮熱装置を設ける必要もなくなるので、電動アシスト式ターボ装置の重量軽減およびコンパクト化を図るとともに、製造コストを低減させることができる。しかも、補助電動機の雰囲気温度が低いため、補助電動機に大電流を流してもモーターコイルが溶損する虞が無く、これによって補助電動機の性能を最大限に発揮させてターボラグを解消することができる。

また、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置は、上記構成において、前記タービン軸は、その軸方向が自動二輪車の車幅方向に沿うように配置され、自動二輪車の正面視で、前記排気タービンケーシングは、車体中心線に対して前記エンジンの排気マフラー側にオフセットして配置され、前記吸気タービンケーシングと前記補助電動機は、前記車体中心線を挟んで前記排気タービンケーシングの反対側に配置されていることを特徴とする。

上記構成によれば、自動二輪車の車体中心線に対して一側に排気マフラーと排気タービンケーシングが設置され、他側に吸気タービンケーシングと補助電動機が配置されるので、自動二輪車の左右の車体重量バランス配分が適正化され、これによって自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる

また、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置は、上記構成において、前記エンジンは、車幅方向に沿って複数のシリンダーが配列され、車体側面視で前記シリンダーの軸線が上方を向いたシリンダーアッセンブリーを備えた並列多気筒エンジンであり、前記吸気タービンケーシングから延出する吸気インレット管と吸気アウトレット管とが、双方とも車体側面視で前記シリンダーの軸線に略平行する角度で平行に上方に延び、且つ、車体正面視で前記吸気タービンケーシングと前記補助電動機との間に配置されていることを特徴とする。

上記構成によれば、近年の一般的な自動二輪車においてはエンジンの前上方にエアクリーナーやサージタンク等の吸気装置が配置されているため、このような吸気装置と吸気タービンとの間を接続する吸気インレット管および吸気アウトレット管を最短化および直線化することができる。また、吸気インレット管および吸気アウトレット管の設置によって自動二輪車の車幅が広がることを防止でき、車両のバンク角を充分に確保することができる。

このため、電動アシスト式ターボ装置の設置が自動二輪車特有の車体レイアウトに適合したものとなり、自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

また、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置は、上記構成において、前記吸気インレット管および前記吸気アウトレット管が、車体側面視でタービン軸よりも車体前方にオフセットして設けられており、さらに、前記吸気インレット管および前記吸気アウトレット管は、車体側面視でシリンダーよりも車体前方に設けられ、さらにまた、前記吸気インレット管および前記吸気アウトレット管は、車体側面視で排気マフラーよりも車体前方に設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、ターボチャージャーの吸気タービンケーシングから上方に延びる吸気インレット管および吸気アウトレット管と、エンジンのシリンダーアッセンブリー前面から延出してターボチャージャーの排気タービンケーシングに接続される複数の排気管とが互いに干渉することを防止できる。また、自動二輪車の走行時においては、前方からの走行風の流れの上流側に吸気インレット管および吸気アウトレット管が位置し、その下流側に排気管が位置するため、排気管の熱が吸気インレット管および吸気アウトレット管に及ぶことを防止することができる。

また、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置は、上記構成において、車体側面視で、前記ターボチャージャーは、前記シリンダーアッセンブリーの前面側、且つ前記シリンダーアッセンブリーの前面上部に開口している排気ポートの中心延長線よりも下方に設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、自動二輪車においてはエンジンのシリンダーアッセンブリーの前方にラジエーターが設置されているため、このラジエーターにターボチャージャーが機械的および熱的に干渉することを防止し、ラジエーターの配置スペースを確保しつつ、ターボチャージャーの高さをエンジンのクランク軸付近とし、車体の低重心化を図ることができる。このため、電動アシスト式ターボ装置の設置が自動二輪車特有の車体レイアウトに適合したものとなり、自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

また、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置は、上記構成において、前記補助電動機が、車体正面視で、前記シリンダーアッセンブリーの全幅よりも内側に収まるように配置されていることを特徴とする。

上記構成によれば、電動アシスト式ターボ装置（補助電動機）の設置によりエンジン幅が拡がることを防止し、自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

また、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置は、上記構成において、前記エンジンの始動および前記補助電動機に賄う電力の発電を行うＥＶモーターを備え、前記ＥＶモーターは前記シリンダーアッセンブリーの後面側に搭載され、前記ＥＶモーターの主軸は、ギアを介して前記エンジン内部の回転軸に常時駆動されるようになっていることを特徴とする。

上記構成によれば、エンジンのシリンダーアッセンブリー後面に設けられたＥＶモーターによってエンジンの始動が行われ、エンジンの始動後は、このＥＶモーターがエンジンに逆駆動されて発電機として機能し、電動アシスト式ターボ装置の補助電動機の電力を賄う。

このように、ＥＶモーターが、エンジン始動用のスターターモーターとしての機能と、電動アシスト式ターボ装置の補助電動機に電力を供給する発電機としての機能を併せ持つため、電動アシスト式ターボ装置をコンパクト化し、自動二輪車特有の車体レイアウトに適合させて、自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

また、本発明に係るエンジンは、上記のいずれかの自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置を備えたことを特徴とする。

さらに、本発明に係る自動二輪車は、上記のエンジンを搭載したことを特徴とする。

上記のエンジンおよび自動二輪車によれば、電動アシスト式ターボ装置の補助電動機に排気タービン側の熱害が及ぶことを防止しつつ、電動アシスト式ターボ装置を設けたことによって自動二輪車の乗車性、走行安定性、および運動性が低下することを回避することができる。

以上のように、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置、これを備えたエンジン、および上記エンジンを搭載した自動二輪車によれば、補助電動機でタービン軸の回転上昇をアシストすることにより、エンジンの低速回転域からのタービン軸回転速度の立ち上がりの遅れ、即ちターボラグを解消し、エンジンの出力応答性を改善することができる。

しかも、タービン軸の回転をアシストする補助電動機に排気タービン側からの熱害が及ばなくなるため、補助電動機に耐熱構造、遮熱部材、冷却装置等を適用する必要性がなくなり、電動アシスト式ターボ装置の構造簡素化、コンパクト化、重量軽減を図るとともに、製造コストを飛躍的に低減させることができる。

さらに、電動アシスト式ターボ装置を自動二輪車特有の車体レイアウトにうまく適合させ、自動二輪車の左右の車体重量バランス配分等を適正化するとともに、車幅寸法の増大を防止して、自動二輪車の乗車性、走行安定性、運動性等の低下を防止することができる。

本発明に係る電動アシスト式ターボ装置が適用された自動二輪車の一例を示す左側面図。 車体フレームの前半部分およびエンジン等の平面図。 エンジンおよび電動アシスト式ターボ装置の左側面図。 エンジンおよび電動アシスト式ターボ装置の正面図。 エンジンの後面図。 本発明の一実施形態を示す電動アシスト式ターボ装置の正面図。 電動アシスト式ターボ装置を左前から見た斜視図。 ＥＶモーターとギア列とミッションの展開平面図。 ＥＶモーターとギア列とミッションを右後から見た斜視図。 ＥＶモーターとギア列とミッションの右側面図。

以下、本発明の一実施形態について、図１から図１０を参照して説明する。

図１は、本発明に係る電動アシスト式ターボ装置が適用された自動二輪車の一例を示す左側面図であり、図２は車体フレームの前半部分およびエンジン等の平面図、図３はエンジンおよび電動アシスト式ターボ装置の左側面図である。

この自動二輪車１は、例えばツインチューブ型の車体フレーム２を備えており、この車体フレーム２の前半部分にエンジン３が搭載される。エンジン３は、クランクケース４の上にシリンダーアッセンブリー５が設置された並列多気筒（例えば４気筒）エンジンであり、そのクランク軸６が車幅方向に延びるように軸支され、シリンダーアッセンブリー５の内部には車幅方向に沿って４つのシリンダー（非図示）が配列される。

シリンダーアッセンブリー５のシリンダー軸線４ａは斜め前上方を向いて前傾しており、図２に示すように、車体フレーム２の前半部分を構成する左右一対のメインチューブ２ａの間にシリンダーアッセンブリー５が挟まる車体レイアウトとなっている。また、図１に示すように、エンジン３の上部に燃料タンク９が設置され、燃料タンク９の後部に続くように着座シート１０が設置される。

一方、車体フレーム２の前頭部に位置するヘッドパイプ２ｂにフロントフォーク１４が左右操舵自在に軸支されており、このフロントフォーク１４の先端に前輪１５が支持される。フロントフォーク１４の上部にハンドルバー１６が設けられる。ハンドルバー１６の右側のグリップがエンジン３の出力を調節するスロットルグリップとされ、そのスロットル開度を検出するスロットル開度センサー１７が設けられる。

他方、車体フレーム２の中央下部に架設されたピボット軸２０にスイングアーム２１が上下揺動自在に軸支され、その後端に後輪２２が支持され、エンジン３の動力が図８に示すチェーン２３によって後輪２２に伝達されるようになっている。スイングアーム２１は、クッションユニット２４およびリンク機構２５によってその上下動を緩衝、復元される。

図２，図３および図５に示すように、シリンダーアッセンブリー５の上部を構成するシリンダーヘッド８の後面に４つの吸気ポート２７が開口しており、この吸気ポート２７に、図１および図４に示す電子制御スロットル装置２８が接続される。電子制御スロットル装置２８は、吸気ポート２７を流れる空気に燃料を噴射するとともに、スロットル開度に応じて吸気ポート２７の通気面積を調整する。

また、図１に示すように、燃料タンク９の前下部には上方に抉れた凹部があり、その中に設置されているサージタンク２９に下方から電子制御スロットル装置２８が接続されている。燃料タンク９の底部には電子制御スロットル装置２８に燃料を供給する燃料ポンプ３０が設けられる。なお、エンジン３の排気マフラー３２は、例えばエンジン３の右側下方に配置される。また、エンジン３の冷却水を熱交換するラジエーター３３がシリンダーアッセンブリー５の頂部前方付近に設置される。

さらに、着座シート１０の下部に、大容量のバッテリー３５と、インバーター（コンバーター）ユニット３６と、ミッションコントローラー３７と、その他のコントローラー３８とが設置される。ミッションコントローラー３７は、エンジン３のクランクケース４に設置されたオートマチックミッション装置３９を制御するものである。また、例えば燃料タンク９とサージタンク２９との間のスペースにエンジンコントロールユニット４０が配置される。

図１，図３および図４に示すように、エンジン３には電動アシスト式ターボ装置４１が設けられる。この電動アシスト式ターボ装置４１は、図６、図7にも示すように、ターボチャージャー４２と、このターボチャージャー４２に隣接して設けられた補助電動機４３とを備えて構成される。ターボチャージャー４２は、エンジン３の排気ガスのエネルギーを利用してエンジン３の吸気ポート２７に空気を過給する過給機である。

また、補助電動機４３は、ターボチャージャー４２の内部に軸支されたタービン軸４４（図６参照）の回転上昇時に、その回転をアシスト（助勢）してターボラグを解消するとともに、過給を行わない時にはタービン軸４４に逆駆動されて発電を行う発電機として機能するものである。この補助電動機４３は、タービン軸４４に対して同軸的に設けられて一体に回転するようになっているが、両者の中間に減速機構または増速機構、あるいは変速機構を介装してもよい。

図３および図４に示すように、エンジン３のシリンダーヘッド８の前面に４つの排気ポート４６が開口しており、これらの排気ポート４６の下方となるエンジン３の前面側にターボチャージャー４２が設置されている。図４、図６、図７に示すように、ターボチャージャー４２は、排気タービンケーシング４８と、吸気タービンケーシング４９とが車幅方向に沿って同軸的に配列されている。図６に示すように、ターボチャージャー４２の内部に軸支されているタービン軸４４には、排気タービンケーシング４８の内部に位置する排気タービン５１と、吸気タービンケーシング４９の内部に位置する吸気タービン５２とが同軸的に設けられて一体に回転するようになっている。

図３，図４，図６および図７に示すように、エンジン３の４つの排気ポート４６から延びる４本の排気管５４が、それぞれ排気タービンケーシング４８に集合するように連結される。また、排気タービンケーシング４８から車体右方に延出する排気集合管５５が、車体右側の下部後方に延びて排気マフラー３２に繋がっている。

図４および図６に示すように、自動二輪車１およびエンジン３の正面視で、補助電動機４３は、吸気タービンケーシング４９（吸気タービン５２）を挟んで排気タービン５１の反対側、即ち本実施形態では吸気タービンケーシング４９の左側に配置される。

また、同じく車体正面視で、排気タービンケーシング４８（排気タービン５１）は、車体中心線Ｃ１に対して排気マフラー３２（排気集合管５５）側、即ち本実施形態では車体中心線Ｃ１の右側にオフセットして配置される。一方、吸気タービンケーシング４９（吸気タービン５２）と補助電動機４３は、車体中心線Ｃ１を挟んで排気タービンケーシング４８（排気タービン５１）の反対側、即ち本実施形態では車体中心線Ｃ１の左側（図４および図６の右側）に配置される。

また、図１および図３に示すように、車体側面視でシリンダーアッセンブリー５の前面側に設置されているターボチャージャー４２と補助電動機４３は、シリンダーアッセンブリー３の車両前方側で、排気ポート２７の中心延長線Ｃ２よりも下方に配置される。ここで、ターボチャージャー４２と補助電動機４３とが、前傾しているシリンダーアッセンブリー５の最前部５ａよりも前方に突出しないように配置することが望ましい。これにより、ターボチャージャー４２と前輪１５との間隔を短くして自動二輪車１のホイールベースの拡大を防ぐことができる。

さらに、図４に示すように、ターボチャージャー４２から車幅方向左側に突出するように設けられている補助電動機４３は、車体正面視で、シリンダーアッセンブリー５の全幅Ｗよりも内側に収まるように配置される。

図１，図３および図４に示すように、ターボチャージャー４２の吸気タービンケーシング４９からは、吸気タービン５２に圧縮される前の空気を外部から吸入するための吸気インレット管５８と、吸気タービン５２に圧縮された後の圧縮空気をサージタンク２９に送気するための吸気アウトレット管５９とが、それぞれ上方に向かって延出している。この吸気インレット管５８と吸気アウトレット管５９は、車体正面視（図４、図６参照）で吸気タービンケーシング４９と補助電動機４３との間に配置されており、車体側面視（図１参照）でシリンダー軸線４ａに略平行する角度で平行に上方に延びている。また、図３に示すように、吸気インレット管５８と吸気アウトレット管５９は、車体側面視でターボチャージャー４２のタービン軸４４よりも車体前方にオフセットして設けられる。

図１に示すように、吸気インレット管５８は、車体フレーム２の前頭部付近に設けられたエアクリーナー６１に接続される。エアクリーナー６１は前方に向かって広く開口した形状であり、その開口部にはエアフィルター６２が設けられる。

一方、図１〜図３および図５，図８に示すように、エンジン３には、エンジン始動および補助電動機４３等に賄う電力の発電を行うＥＶモーター６５が備えられる。このＥＶモーター６５は、その主軸６５ａを車幅方向に沿わせるようにしてシリンダーアッセンブリー５の後面側で、クランクケース４の上面側に搭載される。そして、図８〜図１０に示すように、ＥＶモーター６５の主軸６５ａがギア列６６を介してクランクケース４の内部に軸支されたカウンター軸６７（回転軸）に常時駆動されるようになっている。

カウンター軸６７は、クランクケース４の内部でドライブ軸６８および多段変速ギアセット６９と共にミッション装置７０を構成している。また、カウンター軸６７の右端部にクラッチ機構７１が設けられる。一方、ドライブ軸６８の左端がクランクケース４から突出し、ここに固定されたドライブスプロケット７３と、後輪２２に固定されたドリブンスプロケット７４との間に前述のチェーン２３が巻装される。

以上のように構成された電動アシスト式ターボ装置４１を装備した自動二輪車１において、エンジン３の始動はＥＶモーター６５により行われる。即ち、ＥＶモーター６５の主軸６５ａの回転がギア列６６により減速されてカウンター軸６７に伝達され、カウンター軸６７の回転がクラッチ機構７１を経てクランク軸６に伝達され、エンジン３が始動する。

また、エンジン３の始動後は、クランク軸６の回転がギア列６６により増速されてＥＶモーター６５を逆駆動し、ＥＶモーター６５が発電機として機能するため、車体各部の電源および補助電動機４３の電力が賄われる。余剰に発電された電力はバッテリー３５に充電される。

エンジン３の作動中電動アシスト式ターボ装置４１は、排気ポート４６から排出される排気ガスが排気管５４を経てターボチャージャー４２の排気タービンケーシング４８に流入し、その内部の排気タービン５１に当たってタービン軸４４を高速で回転させる。これによってタービン軸４４に設けられた吸気タービン５２が一体回転し、吸気インレット管５８から吸気タービンケーシング４９の内部に外気が吸入される。吸入された空気は吸気タービン５２に圧縮されて吸気アウトレット管５９とサージタンク２９とを経て電子制御スロットル装置２８に送気され、ここで燃料ポンプ３０から供給される燃料を混合されて燃料混合気となり、エンジン３に過給される。

急加速時等、エンジン３が低速回転域から急速に立ち上がる時には、排気ガス排出量の増大に伴いタービン軸４４の回転速度が上昇し、それから過給圧が立ち上るため、どうしても過給の遅れ、即ち過給圧上昇遅れのターボラグが発生してしまう。この場合には、スロットル開度が大きくなると同時に補助電動機４３によりタービン軸４４の回転がアシスト（助勢）され、ターボラグが解消される。

即ち、エンジンコントロールユニット４０がスロットル開度センサー１７からのスロットル開度信号を常に受信しており、エンジン３の回転速度に対してスロットル開度の上昇率が所定の閾値を越えた場合には補助電動機４３を作動させてタービン軸４４の回転をアシストする。これにより、タービン軸４４の回転上昇が速くなり、迅速に過給圧が立ち上がってターボラグが解消される。

また、エンジンコントロールユニット４０は、過給圧に見合ったスロットル開度となるように電子制御スロットル装置２８を制御し、エンジン３の急激な出力変動を抑えて自動二輪車１の走行安定性を高める。

ターボによる過給を必要としない減速時等においては、タービン軸４４の回転によって補助電動機４３が逆駆動される。この時、補助電動機４３は発電機に切り替えられて回生電力を発電する。この回生電力はバッテリー３５に充電され、再加速時における補助電動機４３への供給電力として有効に利用される。

本実施形態の電動アシスト式ターボ装置４１は、ターボチャージャー４２におけるタービン軸４４の回転を補助するための補助電動機４３が、吸気タービン５２が収容される吸気タービンケーシング４９を挟んで、排気タービン５１が収容される排気タービンケーシング４８の反対側に配置されている。

このように、自動二輪車１の運転時に非常に高温化する排気タービンケーシング４８と、熱を嫌う補助電動機４３との間に、排気タービンケーシング４８よりも格段に温度が低い吸気タービンケーシング４９が介在することにより、補助電動機４３に排気タービン５１側の排気による熱害が及ぶことが防止される。

このため、補助電動機４３の材質には特に耐熱性が要求されなくなり、また、専用の冷却装置や遮熱装置を設ける必要もなくなるので、電動アシスト式ターボ装置４１の重量軽減およびコンパクト化を図るとともに、製造コストを低減させることができる。しかも、補助電動機４３の雰囲気温度が低いため、補助電動機４３に大電流を流してもモーターコイルが溶損する虞が無く、これによって補助電動機４３の性能を最大限に発揮させてターボラグを解消することができる。

また、ターボチャージャー４２のタービン軸４４の軸方向が自動二輪車１の車幅方向に沿うように配置され、自動二輪車１の正面視で、排気タービンケーシング４８が車体中心線Ｃ１に対して排気マフラー３２側（ここでは右側）にオフセットして配置され、吸気タービンケーシング４９と補助電動機４３とが、車体中心線Ｃ１を挟んで排気タービンケーシング４８の反対側（ここでは左側）に配置される。

このため、車体中心線Ｃ１の一側に排気タービンケーシング４８と排気集合管５５と排気マフラー３２とが設置され、車体中心線Ｃ１の他側に吸気タービンケーシング４９と補助電動機４３とが配置されるので、自動二輪車１の左右の車体重量バランス配分が適正化され、これによって自動二輪車１の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

また、吸気タービンケーシング４９から延出する吸気インレット管５８と吸気アウトレット管５９とが、双方とも車体側面視でシリンダーの軸線４ａ（図１参照）に略平行する角度で平行に上方に延び、且つ、これらの管５８，５９が、車体正面視で吸気タービンケーシング４９と補助電動機４３との間に配置される。

このため、自動二輪車１のエンジン３の前上方に設置されているエアクリーナー６１やサージタンク２９等の吸気装置に対して吸気インレット管５８と吸気アウトレット管５９とを最短化および直線化して接続することができ、吸気抵抗を低減させてエンジン性能を向上させるとともに、吸気インレット管５８および吸気アウトレット管５９の設置によって自動二輪車１の車幅が広がることを防止することができる。

ターボチャージャー４２は、クランクケース６より車体前側で、シリンダーヘッド８より車体下側、車体中心Ｃ１を結ぶ直線の下方に配置することで、車体前側への突出を抑制でき、前後車輪１５，２２の軸間距離の増加を抑えることができる。電動アシスト式ターボ装置４１の設置が自動二輪車特有の車体レイアウトに適合したものとなり、自動二輪車１の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

さらに、吸気インレット管５８および吸気アウトレット管５９が、車体側面視でタービン軸４４よりも車体前方にオフセットして設けられているので、吸気タービンケーシング４９から上方に延びる吸気インレット管５８および吸気アウトレット管５９と、エンジン３のシリンダーアッセンブリー５の前面から延出してターボチャージャー４２の排気タービンケーシング４８に接続される複数の排気管５４とが互いに干渉することを防止できる。
また、自動二輪車１の走行時においては、前方から吹く走行風の流れの上流側に吸気インレット管５８および吸気アウトレット管５９が位置し、その下流側に排気管５４が位置するため、走行風の流れによって排気管５４の熱が吸気インレット管５８および吸気アウトレット管５９に及ぶことが防止され、吸入空気の温度上昇による密度低下、即ちエンジン３の性能低下を防止することができる。

さらに、車体側面視で、ターボチャージャー４２が、シリンダーアッセンブリー５の前面側、且つシリンダーアッセンブリー５の前面上部に開口している排気ポート４６の中心延長線Ｃ２よりも下方に設けられているため、一般にシリンダーアッセンブリー５の前方に設置されるラジエーター３３にターボチャージャー４２が機械的および熱的に干渉することを防止し、ラジエーター３３の配置スペースを確保しつつ、ターボチャージャー４２の高さをエンジン１のクランク軸６付近とし、車体の低重心化を図ることができる。このため、電動アシスト式ターボ装置４１の設置が自動二輪車特有の車体レイアウトに適合したものとなり、自動二輪車１の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

ターボチャージャー４２に付設されている補助電動機４３は、車体正面視でシリンダーアッセンブリー５の全幅Ｗよりも内側に収まるように配置されているため、電動アシスト式ターボ装置４１（補助電動機４３）の設置によりエンジン３の幅が拡がることを防止し、車両のバンク角度を充分に確保することができ、自動二輪車１の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

さらに、この電動アシスト式ターボ装置４１においては、エンジン３の始動および補助電動機４３に賄う電力の発電を行うＥＶモーター６５がシリンダーアッセンブリー５の後面側に搭載されており、このＥＶモーター６５の主軸６５ａがギア列６６を介してエンジン１の内部の回転軸、例えばクランクケース４内のカウンター軸６７に常時駆動されるようになっている。

本構成によれば、ＥＶモーター６５によってエンジン３の始動が行われ、エンジン３の始動後は、このＥＶモーター６５がエンジン３に逆駆動されて発電機として機能し、電動アシスト式ターボ装置４１の補助電動機４３の電力を賄うため、電動アシスト式ターボ装置４１をコンパクト化し、自動二輪車特有の車体レイアウトに適合させて、自動二輪車１の乗車性、走行安定性、および運動性の低下を防止することができる。

以上のように、本発明に係る自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置４１、およびこれを備えたエンジン３、ならびにエンジン３を搭載した自動二輪車１によれば、補助電動機４３でタービン軸４４の回転上昇をアシストすることにより、エンジン３の低速回転域からのタービン軸４４の回転速度の立ち上がりの遅れ、即ちターボラグを解消し、エンジン３の出力応答性を改善することができる。

しかも、タービン軸４４の回転をアシストする補助電動機４３に排気タービン５１側からの熱害が及ばなくなるため、補助電動機４３に耐熱構造、遮熱部材、冷却装置等を適用する必要性がなくなり、電動アシスト式ターボ装置４１の構造簡素化、コンパクト化、重量軽減を図るとともに、製造コストを飛躍的に低減させることができる。

さらに、電動アシスト式ターボ装置４１を自動二輪車特有の車体レイアウトにうまく適合させ、自動二輪車１の左右の車体重量バランス配分等を適正化するとともに、車幅寸法の増大を防止して、自動二輪車１の乗車性、走行安定性、運動性等の低下を防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、自動二輪車のみでなく、三輪車両や四輪車両に採用することができ、さらに、エンジン駆動とモーター駆動のハイブリッド車両だけでなく、燃料電池と二次電池とを備えたハイブリッド車両にも適用することができる。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更・改良等を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。

１ 自動二輪車
２ 車体フレーム
３ エンジン
４ クランクケース
４ａ シリンダーの軸線
５ シリンダーアッセンブリー
６ クランク軸
８ シリンダーヘッド
３２ 排気マフラー
３３ ラジエーター
４１ 電動アシスト式ターボ装置
４２ ターボチャージャー
４３ 補助電動機
４４ タービン軸
４６ 排気ポート
４８ 排気タービンケーシング
４９ 吸気タービンケーシング
５１ 排気タービン
５２ 吸気タービン
５４ 排気管
５５ 排気集合管
５８ 吸気インレット管
５９ 吸気アウトレット管
６５ ＥＶモーター
６５ａ ＥＶモーターの主軸
６６ ギア列
６７ カウンター軸（エンジン内部の回転軸）
Ｃ１ 車体中心線
Ｃ２ 排気ポートの中心延長線
Ｗ シリンダーアッセンブリーの全幅

Claims (11)

1. エンジンに過給を行うターボチャージャーのタービン軸の回転上昇を補助電動機でアシストするように構成された自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置であって、
   前記タービン軸には排気タービンと吸気タービンと前記補助電動機とが同軸的に設けられ、
   前記補助電動機は、前記吸気タービンが収容される吸気タービンケーシングを挟んで、前記排気タービンが収容される排気タービンケーシングの反対側に配置され、
   前記補助電動機と前記排気タービンケーシングとの間に配置された前記吸気タービンケーシングから、前記吸気タービンに圧縮される前の空気を吸入するための吸気インレット管と、前記吸気タービンで圧縮された後の圧縮空気を送気するための吸気アウトレット管とが、それぞれ上方に向かって延出していることを特徴とする自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
2. 前記タービン軸は、その軸方向が自動二輪車の車幅方向に沿うように配置され、
   自動二輪車の正面視で、前記排気タービンケーシングは、車体中心線に対して前記エンジンの排気マフラー側にオフセットして配置され、
   前記吸気タービンケーシングと前記補助電動機は、前記車体中心線を挟んで前記排気タービンケーシングの反対側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
3. 前記エンジンは、車幅方向に沿って複数のシリンダーが配列され、車体側面視で前記シリンダーの軸線が上方を向いたシリンダーアッセンブリーを備えた並列多気筒エンジンであり、
   前記吸気タービンケーシングから延出する吸気インレット管と吸気アウトレット管とが、双方とも車体側面視で前記シリンダーの軸線に略平行する角度で平行に上方に延び、且つ、車体正面視で前記吸気タービンケーシングと前記補助電動機との間に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
4. 前記吸気インレット管および前記吸気アウトレット管は、車体側面視でタービン軸よりも車体前方にオフセットして設けられたことを特徴とする請求項１または３に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
5. 前記吸気インレット管および前記吸気アウトレット管は、車体側面視でシリンダーよりも車体前方に設けられたことを特徴とする請求項１，３および４のいずれか１項に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
6. 前記吸気インレット管および前記吸気アウトレット管は、車体側面視で排気マフラーよりも車体前方に設けられたことを特徴とする請求項１および３〜５のいずれか１項に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
7. 車体側面視で、前記ターボチャージャーが、シリンダーアッセンブリーの前面側、且つ前記シリンダーアッセンブリーの前面上部に開口している排気ポートの中心延長線よりも下方に設けられたことを特徴とする請求項１または３に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
8. 前記補助電動機は、車体正面視で、シリンダーアッセンブリーの全幅よりも内側に収まるように配置されたことを特徴とする請求項１，３および７のいずれか１項に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
9. 前記エンジンの始動および前記補助電動機に賄う電力の発電を行うＥＶモーターを備え、
   前記ＥＶモーターは前記シリンダーアッセンブリーの後面側に搭載され、
   前記ＥＶモーターの主軸は、ギアを介して前記エンジン内部の回転軸に常時駆動されるように構成されたことを特徴とする請求項１，３および８のいずれか１項に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の自動二輪車の電動アシスト式ターボ装置が備えられたことを特徴とするエンジン。
11. 請求項１０に記載のエンジンが搭載されたことを特徴とする自動二輪車。

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