JP6331170B2 - V型エンジンの吸気構造 - Google Patents
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Description
特許文献1には、スーパーチャージャーをVバンク内に収納して該スーパーチャージャーの上端部にサージタンクを取り付け、該サージタンクから左右に導出する複数の吸気管を両バンクのシリンダヘッドに振り分けて接続するとともに、前記スーパーチャージャーのケーシング内に吐出通路とバイパス通路を垂直に形成し、両通路を前記サージタンク内に連通せしめた構成が示されている。
従って、インテークマニホールドの一部をスーパーチャージャーのハウジングによって画成するため、ハウジング構造が複雑化し、また、左右のバンクに接続する各ブランチは、スーパーチャージャーのまわりを囲むようにした互いに交差される構造、または、鉛直方向に延びる構造のため、全高が増大する問題を有する。
また、スーパーチャージャーをロッカーカバーより上方に位置しているため、スーパーチャージャーの下面の通気による冷却が得られる。
前記(10)の構成によれば、樹脂又は軽金属によって軽量化を達成できるとともに、一体製造可能による製造の容易化を図ることができる。
さらに、出口ハウジング34を軽量化できるため、エンジン上部を軽量化でき、重量負荷を軽減し、耐久信頼性を向上できる。また、エンジン上部を軽量化できるため、エンジン重心が下がり車両の運動性能向上(アンダーステア防止)に寄与する。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、図中、前後、左右、上下の方向については、車両にV型エンジン1を、クランク軸を車両前後方向に合わせて車両の前部に搭載したときに、運転席から見た方向として図1及び図2に示すように定義して用いた。
図1、2を参照して、V型エンジン1の本体構造について説明する。
このV型エンジン1は、4サイクルのV型6気筒のガソリンエンジンであって、Vバンクのバンク角(バンク挟角)は、例えば約60°のエンジンを示している。V型をなす右バンク12a、左バンク12bには、それぞれ3つの気筒が並設されている。
また、シリンダヘッド26a、26bには各気筒に対して図示しない吸気弁及び排気弁によって開閉制御される吸気ポート38a、38b及び排気ポート(不図示)が設けられている。そして、吸気ポート38a、38b及び吸気ポートの開口部39a、39bが、シリンダヘッド26a、26bに開口されて設けられる。
なお、吸気弁及び排気弁はカム軸を介して所定のタイミングでそれぞれ駆動されるようになっている。
このスーパーチャージャー30を駆動する駆動力は、クランク軸20からベルトまたはチェーン等の動力伝達手段48によって伝達されるが、その駆動力を伝達さするスーパーチャージャー用プーリ50は、図1に示すように、右バンク12a寄りに位置されるため、すなわち、入力回転軸31のクランク軸方向視においてクランク軸中心Pを通る上下方向の直線よりも左右方向で高バンク12a側に寄せて配置されるため、支持剛性が高い側に位置されることで、剛性強化によってスーパーチャージャー30の振動を抑制できるようになっている。
これによって、スーパーチャージャー30の支持剛性を高めることができ、スーパーチャージャー30へエンジン本体側から伝達される振動の低減、及びスーパーチャージャー30によって発生する振動がエンジン本体側に伝達されることが低減される。
次に、スーパーチャージャー30について説明する。
右バンク12a及び左バンク12b間(バンク角間)であって、各バンクのシリンダヘッド26a及び26bの上方にクランク軸20によって駆動されるスーパーチャージャー30が設けられている。スーパーチャージャー30は、クランク軸20からベルトまたはチェーン等の動力伝達手段(ベルト)48によって入力回転軸31に駆動力が伝達されて駆動され、吸気をシリンダヘッド26a及び26bに形成された吸気ポート38a、38bに送り出す。
また、このスーパーチャージャー30は、スーパーチャージヤー30の上部に取り付けられ、左右のバンク12a、12b方向に伸びて形成される出口通路部32の略中央部分に吊り下げられた状態で支持される。
バイパス通路bによって、スーパーチャージャー30から出口通路qに吐出された吸気の一部はバイパス通路bによって吸入口56に戻される。これによって、吐出吸気圧を調整できる。戻り吸気量はバイパスバルブ62によって調整される。
次に、吸気通路構造について説明する。
スーパーチャージャー30の吐出口58から吐出された吸気をエンジンの吸気ポート38a、38bに導くための吸気通路部29は、大きく分けて、出口通路部32と吸気導入部64a、64bとで構成されている。
吸気導入部64a、64b及び出口通路部32によって、スーパーチャージャー30を、出口通路部32の略中央部で吊り下げ支持している。
下部吸気導入部68a及び68bは各シリンダに向けて分岐された分岐通路69a、71a、73a及び69b、71b、73bを有して構成され、ロッカーカバー28a及び28bの外形に沿ってバンク内側に湾曲し、各バンク12a、12bのシリンダ14a及び14bの吸気ポート38a及び38bに接続される。
出口ハウジング34を偏平形状とすることによって、出口ハウジング34の高さを抑えることができ、V型エンジン10の全高の高さを抑えることができる。また、略直方体形状(立体形状)とすることで、偏平であっても短手方向の長さを確保することで必要吸気量の確保が容易である。
また、分配リブ36の後端部に位置する出口ハウジング34の後壁には、バイパス通路bへ連通するバイパス開口65が設けられている。
分配リブ36によって、スーパーチャージャー30から吐出される吸気の左右のバンク12a、12bへの分配性が向上して、左右バンクの気筒へ均等に吸気を供給できる。
すなわち、図5のように、出口ハウジング34の内壁面はスーパーチャージャー30のロータ54、54の回転軸方向に対して傾斜している。
従って、スーパーチャージャー30の吐出口58から吐出され吸気は、出口ハウジング34の上壁の内壁面に対して、直角方向ではなく傾斜した状態で衝突する。このため、内壁面に吸気があたる面積が大きくなり、吐出空気の衝突時に発生する衝突音の低減効果が得られる。すなわち、スーパーチャージャーからの吐出圧による放射音が低減できる。
また、出口ハウジング34は樹脂又はアルミなどの軽金属によって構成されている。これによって、出口ハウジング34の軽量化が可能になり、さらに、出口ハウジング34を樹脂又は軽金属によって一体成形することで、製造が容易になる。
さらに、出口ハウジング34を軽量化できるため、エンジン上部を軽量化でき、重量負荷を軽減し、耐久信頼性を向上できる。また、エンジン上部を軽量化できるため、エンジン重心が下がり車両の運動性能向上(アンダーステア防止)に寄与する。
図4のように、インタークーラ70a、70bは、スーパーチャージャー30の左右の両側であって、且つロッカーカバー28a、28bの上方位置に、左右のバンク12a、12b用としてそれぞれ別に設けられている。
バンク毎に吸気を冷却するので、吸気全体をまとめて冷却するよりも冷却が効果的に得られる。また、インタークーラ70a、70bがスーパーチャージャー30の両側に配置されるので、V型エンジン1のロッカーカバー28a、28bの上方空間部を有効利用できる。
下部吸気導入部68a、68bは、上部吸気導入部66a、66bの下部に設けられ、各気筒に向けて分岐された分岐通路69a、71a、73a及び69b、71b、73bを有している。すなわち、下部吸気導入部68a、68bは吸気マニホールドに相当する部分であり、分岐通路を有するこの下部吸気導入部68a、68bは鋳造または樹脂によって一体成形される。
筒状体72a及び72bの樹脂化または軽金属化、及び下部吸気導入部68a、68bの樹脂化または軽金属化によって、エンジン上部をより一層軽量化できる。
また、出口ハウジング34の樹脂化または軽金属化、さらに筒状体72a及び72b、及び下部吸気導入部68a、68bの樹脂化または軽金属化によって、これら部品を適宜組み合わせて一体化でき、シール部品の削減による軽量化及び信頼性を向上できる。
分岐通路69a、71a、73a及び69b、71b、73bは、図1、4のように、ロッカーカバー28a、28bの上面及び側面の外形に沿ってバンク内側に湾曲して、ロッカーカバー28a、28bの上面とスーパーチャージャー30の下面との間を通過して各バンク12a、12bの気筒の吸気ポート38a、38bに接続される。
さらに、この一体化された壁面K1及び集合部75a、75bの壁面K2には補強用リブ96が形成されている。
これによって、左右の下部吸気導入部68a、68bの内側が、一体化された両側壁面によって保護されるため、内側に配置される後述する燃料噴射装置の噴射弁101a、101b及び105a、105bや、デリバリパイプ107a、107b及び109a、109bへの外部からの衝撃や異物浸入に対する安全性が確保する。さらに、車両走行による走行空気の流れをガイドする作用も得られることで、走行空気の流れによって燃料噴射装置のインジェクタやデリバリパイプ等の冷却効果の向上が期待できる。
この左右連結部98は、前後方向の両端部分に、または前後方向に間隔を置いて複数個所に設けてもよく、さらに底壁として全面的に設けてもよい。これによって、下部吸気導入部68a、68bの剛性がさらに高まり、スーパーチャージャー30の安定支持に寄与できる。
V型エンジン1が始動されてクランク軸20が回転すると、回転はクランク軸20から動力伝達手段(ベルト)48によってスーパーチャージャー用プーリ50に伝達されて回転され、吸気が吸入口56から導入されて吐出口58から上方向に吐出されて、出口ハウジング34内に導入される。
また、吸音材30が、スーパーチャージャー30と、これら出口ハウジング34と上部吸気導入部66a、66bと下部吸気導入部68a、68bとの間に挿入して装着されるので、吸音材99の固定が容易になると共に、吸音材99の脱落を防止できる。
次に、燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射装置3について説明する。
本実施形態においては、各吸気ポート38a、38bに燃料を噴射するための吸気ポート噴射弁101a、101bと、各気筒の燃焼室103a、103bに直接燃料を噴射する筒内噴射弁105a、105bとからなる2系統の燃料噴射弁を備えている。
吸気ポート噴射弁101a、101bの噴口102a、102bは、シリンダヘッド26a、26bの吸気ポート38a、38bの開口部39a、39b内に位置するように設置され、吸気ポート噴射弁101a、101bの軸線は、左右のバンク12a、12bの中央に向かい、且つ斜め上方に向かうように傾斜されて、吸気ポート噴射弁101a、101bからの噴射方向が吸気弁の弁体に指向するように取り付けられている。
筒内噴射弁105a、105bの軸線は、吸気ポート噴射弁101a、101bと同様に、バンク12a、12b内の中央に向かい、且つ斜め上方に向かうように傾斜されて、筒内噴射弁105a、105bからの噴射方向を燃焼室103a、103b内に指向させるように取り付けられている。
3 燃料噴射装置
12a 右バンク(高バンク)
12b 左バンク(低バンク)
20 クランク軸
26a、26b シリンダヘッド
28a、28b ロッカーカバー
29 吸気通路
30 スーパーチャージャー
32 出口通路部
34 出口ハウジング
38a、38b 吸気ポート
39a、39b 吸気ポートの開口部
48 ベルト(動力伝達手段)
52 筒状ケーシング
56 吸入口
58 吐出口
60 バイパスケーシング
64a、64b 吸気導入部
66a、66b 上部吸気導入部
68a、68b 下部吸気導入部
69a、69b、71a、71b、73a、73b 分岐通路
70a、70b インタークーラ
74a、74b インタークーラコア
94 連結壁
98 左右連結部
101a、101b 吸気ポート噴射弁
103a、103b 燃焼室
105a、105b 筒内噴射弁
107a、107b 低圧デリバリパイプ
109a、109b 高圧デリバリパイプ
P クランク軸中心
q 出口通路
b バイパス通路
Claims (11)
- V型エンジンのVバンク間の上方であって、各バンクのシリンダヘッドの上部に設けられたロッカーカバーよりも上方に支持され、上部に吐出口を有するスーパーチャージャーと、
該スーパーチャージャーの上部に取り付けられるとともに左右のバンク方向に伸びて形成され、前記スーパーチャージャーから上方向に吐出された吸気を左右のバンク方向に分配する出口通路部と、
該出口通路部の左右の端部から下方向に伸びる上部吸気導入部と、
該上部吸気導入部の下部に設けられ各気筒に向けて分岐された分岐通路を有し、前記ロッカーカバーの外形に沿ってバンク内側に湾曲して、各バンクの気筒の吸気ポートに接続される下部吸気導入部と、を備え、
前記スーパーチャージャーは前記出口通路部に吊り下げ支持されることを特徴とするV型エンジンの吸気構造。 - 前記上部吸気導入部に、吸気を冷却するインタークーラが設けられ、該インタークーラは前記スーパーチャージャーの両側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のV型エンジンの吸気構造。
- 前記スーパーチャージャーの下面は、シリンダヘッドに設けられたロッカーカバーの上面より上方に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載のV型エンジンの吸気構造。
- 前記下部吸気導入部の下端部は、左右のVバンク間を橋渡すように連結部によって連結されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のV型エンジンの吸気構造。
- クランク軸方向視において、前記スーパーチャージャーは、前記出口通路部と前記上部吸気導入部と前記下部吸気導入部と前記連結部とによって囲われるように構成されることを特徴とする請求項4に記載のV型エンジンの吸気構造。
- 前記出口通路部は出口ハウジングによって構成され、該出口ハウジングの前記スーパーチャージャーからの吐出口に対向する内壁面には、前記スーパーチャージャーから上方向に吐出された吸気を左右のバンク方向に分配する分配リブが内側に突出形成されることを特徴とする請求項1に記載のV型エンジンの吸気構造。
- 前記出口通路部は出口ハウジングによって構成され、該出口ハウジングの前記スーパーチャージャーの吐出口に対向する内壁面は、前記スーパーチャージャーのロータの回転軸方向に傾斜して形成されることを特徴とする請求項1記載のV型エンジンの吸気構造。
- 前記スーパーチャージャーは、前記出口通路部を構成する出口ハウジングの下面に、前記出口ハウジングの上面上方から挿入されるボルトによって取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のV型エンジンの吸気構造。
- 前記出口通路部を構成する出口ハウジングは、左右のバンク方向に長手形状を有して偏平な略直方体形状をなしていることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載のV型エンジンの吸気構造。
- 前記出口ハウジングは樹脂又は軽金属によって形成されることを特徴とする請求項9に記載のV型エンジンの吸気構造。
- クランク軸方向視において、前記スーパーチャージャーは、前記出口通路部と前記上部吸気導入部と前記下部吸気導入部とによって囲まれた内側に配置され、前記内側であって前記スーパーチャージャーとの間に、吸音材が配置されることを特徴する請求項1乃至10の何れか1項に記載のV型エンジンの吸気構造。
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