JP6835232B2 - 機械式過給機付エンジン - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、機械式過給機付エンジンに関する。

特許文献１には、エンジンの一例が開示されている。具体的に、この特許文献１に開示されたエンジンは、カムシャフトと、高圧の燃料を噴射するべく、燃圧を調整可能に構成された燃料ポンプとを備えている。この燃料ポンプは、エンジンの機関出力軸（クランク軸）から伝達された動力を受けて駆動されるように構成されており、機関出力軸の一端側（リヤ側）において、無端伝動部材としての第１チェーンを有する駆動機構によって動力が伝達されるようになっている。

また、特許文献１に記載された駆動機構は、機関出力軸の一端部と燃料ポンプとの間に巻きかけられた第１駆動チェーンとは別に、燃料ポンプとカムシャフトとの間に巻きかけられた第２チェーンを有している。よって、このエンジンが運転すると、その動力は、第１駆動チェーンを介して燃料ポンプに伝達されるとともに、第２駆動チェーンを介してカムシャフトに伝達されることとなる。

特開２０１６−２０５２４１号公報

これまでは、カムシャフトの一端部（例えば後端部）に対して燃料ポンプを直に取り付けて連結するのが通例であった。また、燃料ポンプに加えて、カムシャフトの回転位相を変更するための可変動弁機構も備えた構成とする場合、そうした可変動弁機構もまた、前述の一端部に取り付けるのが通例であった。

一方、例えば圧縮着火燃焼を実行可能なエンジンにおいては、燃料噴霧のペネトレーション（噴霧先端の到達距離）の短縮や、霧化促進によるガスの冷却等の促進を図るという観点から、高圧の燃料を噴射することが求められる場合がある。

しかし、高圧の燃料を噴射する場合、燃料ポンプの作動に要する駆動負荷は、その燃圧に応じて相対的に大きくなる。この場合、駆動負荷が大きくなる分、カムシャフトの回転位相を変更する際の抵抗が増加することを考慮すると、可変動弁機構の応答性を確保するためには、前述の一端部に対して燃料ポンプを直に取り付けるのではなく、例えば、前記特許文献１に記載されているように、第１駆動チェーンを介して機関出力軸と燃料ポンプとを連結する一方、第２駆動チェーンを介して燃料ポンプとカムシャフトとを連結することにより、駆動負荷を分散させることが考えられる。

そうしたエンジンにおいて、さらに機械式過給機を併用する場合、その作動に要する駆動負荷も考慮することが求められる。そのため、例えば燃料ポンプと機械式過給機とで駆動機構を共通にしてしまうと、その駆動機構全体の駆動負荷が大きくなることから、可変動弁機構の応答性を確保する上で不都合となる。

またそもそも、前述のように、燃料ポンプ及び機械式過給機のための駆動機構を共通にしてしまうと、機関出力軸における所定の部位に対して荷重が集中する虞がある。そうすると、荷重の偏りが生じてしまい、機関出力軸の信頼性を確保するには不都合となる。この場合、機関出力軸の信頼性を確保するべく、その軸受を大型化すること等が求められるものの、機械抵抗の増大に伴う燃費の悪化を招くため望ましくない。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械式過給機付エンジンにおいて、可変動弁機構の応答性を確保しながらも、機関出力軸に加わる荷重を集中させることなく、燃料ポンプ及び機械式過給機の駆動性能を相互に阻害させないようにすることにある。

ここに開示する技術は、カムシャフト及びインジェクタが設けられたエンジンと、前記カムシャフトに取り付けられ、かつ該カムシャフトの回転位相を変更するよう構成された可変動弁機構と、前記インジェクタから噴射される燃料の圧力を調整するよう構成された燃料ポンプと、前記エンジンによって駆動される機械式過給機と、を備えた機械式過給機付エンジンに係る。

前記カムシャフト、前記燃料ポンプ及び機械式過給機は、いずれも、前記エンジンの機関出力軸から伝達された動力によって、駆動機構を介して駆動されるとともに、前記カムシャフト及び前記燃料ポンプは、前記駆動機構を構成する第１駆動機構を介して動力が伝達される一方、前記機械式過給機は、前記駆動機構を構成する前記第１駆動機構とは別系統の第２駆動機構を介して動力が伝達され、前記燃料ポンプは、前記燃料の圧力を４０ＭＰａ以上に設定するよう構成され、前記エンジンの幾何学的圧縮比は、１５以上であり、前記インジェクタは、前記エンジンの気筒内に燃料を直接噴射するよう構成され、前記エンジンは、少なくともＣＩ燃焼を実行可能に構成され、前記可変動弁機構は、前記第１及び第２駆動機構とは独立して前記カムシャフトの回転位相を変更するよう構成され、前記機関出力軸の一端側では、前記第１駆動機構と前記カムシャフト及び前記燃料ポンプとが駆動連結され、前記機関出力軸の他端側では、前記第２駆動機構と前記機械式過給機とが駆動連結されている。

この構成によれば、燃料ポンプと機械式過給機とは、それぞれ、別系統の駆動機構によって動力が伝達される。これにより、各々の作動に要する駆動負荷を分散させることができるため、可変動弁機構の応答性を確保することが可能になる。

また、燃料ポンプに対して動力を伝達するための駆動機構と、機械式過給機に対して動力を伝達するための駆動機構とを共通にすることなく別系統としたことで、機関出力軸に加わる荷重を分散させて、ひいては、機関出力軸の信頼性を確保することが可能になる。それと同時に、燃料ポンプと機械式過給機の駆動性能を相互に阻害させないようにすることも可能になる。

このように、前記の構成によると、可変動弁機構の応答性を確保しながらも、機関出力軸に加わる荷重を集中させることなく、燃料ポンプ及び機械式過給機の駆動性能を相互に阻害させないようにすることができる。

また、前記のように、燃料ポンプのための駆動機構と、機械式過給機のための駆動機構とを共通にすることなく別系統としたことで、例えば同系統とした構成と比較して、駆動機構のレイアウト性を確保する上で有利になる。

また、前述のように、高圧の燃料を噴射する場合、燃料ポンプの作動に要する駆動負荷は、その燃圧に応じて相対的に大きくなる。よって、前記の構成を適用することで、燃料ポンプの駆動負荷を大きくすることが許容されるようになるから、より高圧の燃料を噴射することが可能になる。このことは、特に圧縮着火式のエンジンにおいて、燃料噴霧のペネトレーションの短縮や、霧化促進によるガスの冷却等を促進し、ひいては、エミッション性能、燃費性能および出力性能を高める上で有効である。

また、燃料ポンプは、従来よりも燃圧を高めに設定することになる。既に説明したように、前記の構成は、燃料ポンプのための駆動機構と、機械式過給機のための駆動機構とを共通にすることなく別系統としたことで、燃料ポンプの駆動負荷を大きくすることが許容されるようになるため、より高圧の燃料を噴射するときに有効となる。

また、前記のように機関出力軸に加わる荷重を一端側と他端側とに分散させることで、機関出力軸の信頼性を確保する上で有利になる。

また、前記第１駆動機構は、前記機関出力軸の一端部と前記燃料ポンプとに巻きかけられた一端側無端伝動部材を有する、としてもよい。

ここで、一端側無端伝動部材は、エンドレスのタイミングベルトとしてもよいし、タイミングチェーンとしてもよい。

また、前記第１駆動機構は、前記一端側無端伝動部材とは別に、前記カムシャフトに対して動力を伝達するように構成された第２の一端側無端伝動部材を有する、としてもよい。

この構成によれば、第１駆動機構において、燃料ポンプ及びカムシャフトの作動に要する駆動負荷を、一端側無端伝動部材と、第２の一端側無端伝動部材とに分散させることが可能になる。そのことで、各部材の信頼性を確保することができる。

また、前記第２駆動機構は、前記機関出力軸の他端部と前記機械式過給機とに巻きかけられた他端側無端伝動部材を有する、としてもよい。

ここで、他端側無端伝動部材は、一端側無端伝動部材と同様に、エンドレスのタイミングベルトとしてもよいし、タイミングチェーンとしてもよい。

また、前記第２駆動機構は、前記他端側無端伝動部材とは別に、エアコンディショナのコンプレッサに対して動力を伝達するように構成された第２の他端側無端伝動部材を有する、としてもよい。

この構成によれば、第２駆動機構において、機械式過給機及びコンプレッサの作動に要する駆動負荷を、他端側無端伝動部材と、第２の他端側無端伝動部材とに分散させることが可能になる。そのことで、各ベルトの信頼性を確保することができる。

また、第２駆動機構によってエアコンディショナを駆動させるように構成したことで、第１駆動機構における駆動負荷を低減し、ひいては第１駆動機構の信頼性を確保することができるようになる。

また、前記インジェクタは、少なくともガソリンを含む燃料を噴射するよう構成されている、としてもよい。

この構成によれば、エンジンを、所謂ガソリンエンジンとすることができる。

以上説明したように、前記の機械式過給機付エンジンによると、可変動弁機構の応答性を確保しながらも、機関出力軸に加わる荷重を集中させることなく、燃料ポンプ及び機械式過給機の駆動性能を相互に阻害させないようにすることができる。

図１は、エンジンの構成を例示する概略図である。 図２は、エンジンを正面から見て示す図である。 図３は、エンジンを上側から見て示す図である。 図４は、エンジンの一部構成を示す斜視図である。 図５は、第１駆動機構を概略的に示す図である。 図６は、第２駆動機構を概略的に示す図である。

以下、機械式過給機付エンジンの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は例示である。図１は、ここに開示する機械式過給機付エンジン（以下、単に「エンジン」と呼称する）１の構成を例示する概略図である。また、図２は、エンジン１を正面から見て示す図であり、図３は、エンジン１を上側から見て示す図である。

エンジン１は、四輪の自動車に搭載される４ストローク式の内燃機関であり、図１に示すように、機械駆動式の過給機（機械式過給機）４４を備えた構成とされている。エンジン１の燃料は、この構成例においてはハイオク仕様（燃料のオクタン価が９６程度）のガソリンである。この燃料は、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。エンジン１の燃料は、少なくともガソリンを含む液体燃料であれば、どのような燃料であってもよい。

特に、この構成例においては、エンジン１は、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼と、ＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを両方とも行うことができる。ここで、ＳＩ燃焼は、燃焼室の中の混合気に対して点火することにより開始する燃焼である。対して、ＣＩ燃焼は、燃焼室の中の混合気が圧縮自己着火することにより開始する燃焼である。

また、エンジン１は、列状に配置された４つのシリンダ（気筒）１１を備えており、４つのシリンダ１１が車幅方向に沿って並ぶような姿勢で搭載される、いわゆる直列４気筒の横置きエンジンとして構成されている。これにより、この構成例においては、４つのシリンダ１１の配列方向（気筒列方向）であるエンジン前後方向が車幅方向と略一致していると共に、エンジン幅方向が車両前後方向と略一致している。

なお、直列多気筒エンジンにおいては、気筒列方向と、機関出力軸としてのクランクシャフト１５の中心軸方向（機関出力軸方向）と、そのクランクシャフト１５に連結される吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフト２７各々の中心軸方向とが一致する。以下の記載では、これらの方向を気筒列方向（又は車幅方向）と総称する場合がある。

以下、特に断らない限り、前側とは車両前後方向の前側を指し、後側とは車両前後方向の後側を指し、左側とは車幅方向の一方側（気筒列方向の一方側であり、エンジンリヤ側）を指し、右側とは車幅方向の他方側（気筒列方向の他方側であり、エンジンフロント側）を指す。

また、以下の記載において、上側とはエンジン１を車両に搭載した状態（以下、「車両搭載状態」ともいう）における車高方向の上側を指し、下側とは車両搭載状態における車高方向の下側を指す。

（エンジンの概略構成）
この構成例において、エンジン１は、前方吸気・後方排気式に構成されている。つまり、エンジン１は、４つのシリンダ１１を有するエンジン本体１０と、エンジン本体１０の前側に配置され、吸気ポート１８を介して各シリンダ１１に連通する吸気通路４０と、エンジン本体１０の後側に配置され、排気ポート１９を介して各シリンダ１１に連通する排気通路５０と、を備えている。

吸気通路４０は、外部から導入されたガス（新気）を通過させて、エンジン本体１０の各シリンダ１１内に供給するように構成されている。この構成例では、吸気通路４０は、エンジン本体１０の前側において、ガスを導く複数の通路と、過給機４４やインタークーラ４６などの装置とが組み合わされてユニット化されている。

エンジン本体１０は、吸気通路４０から供給されたガスと燃料との混合気を、各シリンダ１１内で燃焼させるように構成されている。具体的に、エンジン本体１０は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えている。混合気が燃焼することによって得られた動力は、シリンダブロック１２に設けられたクランクシャフト１５を介して外部へ出力される。

シリンダブロック１２の内部には、前述の４つのシリンダ１１が形成されている。４つのシリンダ１１は、クランクシャフト１５の中心軸方向（つまり、気筒列方向）に沿って列を成すように並んでいる。なお、図１では、１つのシリンダ１１のみを示す。

各シリンダ１１の内部には、ピストン１４が摺動自在に内挿されている。ピストン１４は、コネクティングロッド１４１を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン１４は、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画する。なお、ここでいう「燃焼室」は、ピストン１４が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。

エンジン本体１０の幾何学的圧縮比は、燃焼室１７の形状に応じて定まっている。この構成例においては、ハイオク仕様のエンジンとするべく、幾何学的圧縮比は、１５〜１８とされている。なお、レギュラー仕様（燃料のオクタン価が９１程度）のエンジンにおいては、１４〜１７としてもよい。

シリンダヘッド１３には、１つのシリンダ１１につき、２つの吸気ポート１８が形成されている。図１には、１つの吸気ポート１８のみを示す。２つの吸気ポート１８は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ１１に連通している。

２つの吸気ポート１８には、それぞれ吸気バルブ２１が配設されている。吸気バルブ２１は、燃焼室１７と各吸気ポート１８との間を開閉する。吸気バルブ２１は、吸気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。

吸気動弁機構は、この構成例においては、吸気バルブ２１を作動させる吸気カムシャフト（図４も参照）２２と、その吸気カムシャフト２２に取り付けられ、かつ吸気カムシャフト２２の回転位相を変更するように構成された吸気電動Ｓ−ＶＴ（Sequential-Valve Timing）２３と、を有している。吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、「可変動弁機構」の例示である。

吸気カムシャフト２２は、シリンダヘッド１３の内部に設けられていて、当該吸気カムシャフト２２の中心軸方向と機関出力軸方向とが略一致するような姿勢で軸支されている。吸気カムシャフト２２は、チェーン式の第１駆動機構７０を介してクランクシャフト１５に連結されている。第１駆動機構７０は、周知のように、クランクシャフト１５が２回転する間に、吸気カムシャフト２２を一回転させる。

吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、吸気バルブ２１のバルブタイミング及びバルブリフトのうちの少なくとも一方を可変にするべく、吸気カムシャフト２２の回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するように構成されている。これによって、吸気バルブ２１の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。なお、吸気動弁機構は、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３に代えて、液圧式のＳ−ＶＴを有していてもよい。

シリンダヘッド１３にはまた、１つのシリンダ１１につき、２つの排気ポート１９が形成されている。図１には、１つの排気ポート１９のみを図示する。２つの排気ポート１９は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ１１に連通している。

２つの排気ポート１９には、それぞれ排気バルブ２６が配設されている。排気バルブ２６は、燃焼室１７と各排気ポート１９との間を開閉する。排気バルブ２６は、排気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。

排気動弁機構は、この構成例においては、排気バルブ２６を作動させる排気カムシャフト（図４も参照）２７と、その排気カムシャフト２７に取り付けられ、かつ排気カムシャフト２７の回転位相を変更するように構成された排気電動Ｓ−ＶＴ２８と、を有している。排気電動Ｓ−ＶＴ２８もまた、「可変動弁機構」の例示である。

排気カムシャフト２７は、シリンダヘッド１３の内部に設けられていて、吸気カムシャフト２２と平行になるような姿勢で軸支されている。排気カムシャフト２７は、前述の第１駆動機構７０を介してクランクシャフト１５に連結されている。クランクシャフト１５が２回転する間に、排気カムシャフト２７が一回転するようになっている。

排気電動Ｓ−ＶＴ２８は、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３と同様に構成されており、排気カムシャフト２７の回転位相を変更することにより、排気バルブ２６の開弁時期及び閉弁時期を連続的に調整する。なお、排気動弁機構は、排気電動Ｓ−ＶＴ２８に代えて、液圧式のＳ−ＶＴを有していてもよい。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎にインジェクタ６が取り付けられている。インジェクタ６は、少なくともガソリンを含む燃料を、シリンダ１１内（具体的には、燃焼室１７の中）に直接噴射するよう構成されている。この構成例においては、インジェクタ６は、多噴口型の燃料噴射弁である。

インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料ポンプ６５によって加圧された燃料を、インジェクタ６に供給することができるよう構成されている。

具体的に、燃料供給システム６１は、燃料を貯留するよう構成された燃料タンク６３と、燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いに連結する燃料供給路６２とを備えている。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５とコモンレール６４とが介設している。

燃料ポンプ６５は、インジェクタ６から噴射される燃料の圧力を調整するよう構成されている。この構成例においては、燃料ポンプ６５は、クランクシャフト１５から伝達された動力によって駆動されるプランジャー式のポンプであり、コモンレール６４に対して燃料を圧送するよう構成されている。

なお、燃料ポンプ６５は、燃料の圧力を、少なくとも４０ＭＰａ以上、好ましくは６０ＭＰａ以上、さらに好ましくは８０ＭＰａ以上に設定することができるように構成されている。この燃料供給システム６１における最高燃料圧力は、例えば１２０ＭＰａ程度にしてもよい。インジェクタ６に供給する燃料の圧力は、エンジン１の運転状態に応じて変更してもよい。

コモンレール６４は、燃料ポンプ６５から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄えるよう構成されている。インジェクタ６が開弁すると、コモンレール６４に蓄えられていた燃料が、インジェクタ６の噴口から燃焼室１７の中に噴射される。

なお、燃料供給システム６１の最高燃料圧力は、例えば１２０ＭＰａ程度にしてもよい。インジェクタ６に供給する燃料の圧力は、エンジン１の運転状態に応じて変更してもよい。なお、燃料供給システム６１の構成は、前記の構成は限定されない。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に点火プラグ２９が取り付けられている。点火プラグ２９は、その先端が燃焼室１７の中に臨むような姿勢で取り付けられており、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。

吸気通路４０の説明に戻ると、この構成例における吸気通路４０は、エンジン本体１０の一側面（具体的には、前側の側面）に接続されており、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連通している。

ここで、吸気通路４０の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナ４１が配設されている。対して、吸気通路４０の下流端近傍には、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各シリンダ１１の吸気ポート１８に接続されている。

吸気通路４０におけるエアクリーナ４１とサージタンク４２との間には、スロットルバルブ４３が配設されている。スロットルバルブ４３は、そのバルブ開度を調整することによって、燃焼室１７へ導入する新気の量を調整するよう構成されている。

吸気通路４０において、スロットルバルブ４３の下流には過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７へ導入するガスを過給するよう構成されている。この構成例において、過給機４４は、エンジン１（具体的には、クランクシャフト１５から伝達される動力）によって駆動される機械式過給機であり、ルーツ式のスーパーチャージャとされている。過給機４４の構成は、どのようなものであってもよい。過給機４４は、例えば、リショルム式、ベーン式、又は遠心式であってもよい。

過給機４４とクランクシャフト１５との間には電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、過給機４４とクランクシャフト１５との間で駆動力を伝達させたり、駆動力の伝達を遮断したりする。ＥＣＵ（Engine Control Unit）など、不図示の制御手段が電磁クラッチ４５の遮断及び接続を切り替えることによって、過給機４４のオンとオフとが切り替わる。つまり、このエンジン１は、過給機４４のオンとオフとを切り替えることにより、燃焼室１７に導入するガスを過給する運転と、燃焼室１７に導入するガスを過給しない運転とを切り替えることができるよう構成されている。

なお、過給機４４は、ベルト式の第２駆動機構８０を介してクランクシャフト１５に連結されている。後述の如く、第２駆動機構８０は、前述の第１駆動機構７０とは別系統とされている。

詳しくは、過給機４４は、気筒列方向に沿って延びる回転軸を有する一対のロータ（不図示）と、ロータを回転駆動する過給機駆動プーリ４４ｄとを備え、過給機駆動プーリ４４ｄに巻きかけられたタイミングベルト８１を介してクランクシャフト１５に連結されている。過給機駆動プーリ４４ｄとロータとの間には、前述の電磁クラッチ４５が介設している。

吸気通路４０における過給機４４の下流には、インタークーラ４６が配設されている。インタークーラ４６は、過給機４４において圧縮されたガスを冷却するよう構成されている。インタークーラ４６は、例えば水冷式とすればよい。

また、吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、過給機４４及びインタークーラ４６をバイパスするよう、吸気通路４０における過給機４４の上流部とインタークーラ４６の下流部とを互いに接続する。バイパス通路４７には、エアバイパスバルブ４８が配設されている。エアバイパスバルブ４８は、バイパス通路４７を流れるガスの流量を調整する。

過給機４４をオフにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を遮断したとき）には、エアバイパスバルブ４８を全開にする。これにより、吸気通路４０を流れるガスは、過給機４４をバイパスして、エンジン１の燃焼室１７に導入される。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気によって運転する。

過給機４４をオンにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を接続したとき）には、エアバイパスバルブ４８の開度を適宜調整する。このとき、過給機４４を通過したガスの一部は、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に逆流する。エアバイパスバルブ４８の開度を調整することによって逆流量を調整することができるから、その逆流量を介して、燃焼室１７に導入するガスの過給圧を調整することができる。この構成例においては、過給機４４とバイパス通路４７とエアバイパスバルブ４８とによって、過給システム４９が構成されている。

一方、排気通路５０は、エンジン本体１０の他側面（具体的には、後側の側面）に接続されており、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０は、燃焼室７から排出された排気ガスが流れる通路である。詳細な図示は省略するが、排気通路５０の上流部分は、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。それら独立通路の上流端が、各シリンダ１１の排気ポート１９に接続されている。

排気通路５０には、複数の触媒コンバータ５１を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバータ５１は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気ガス浄化システムは、三元触媒を含むものに限られない。

吸気通路４０と排気通路５０との間には、外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気通路４０に還流させるための通路である。詳しくは、ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０において触媒コンバータ５１付近の部位に接続されている。一方、ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流に接続されている。

ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラ５３が配設されている。ＥＧＲクーラ５３は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲバルブ５４が配設されている。ＥＧＲバルブ５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる既燃ガスの流量を調整するよう構成されている。ＥＧＲバルブ５４の開度を調整することによって、冷却された既燃ガス、つまり外部ＥＧＲガスの還流量を調整することができる。

この構成例において、ＥＧＲシステム５５は、ＥＧＲ通路５２及びＥＧＲバルブ５４を含んで構成されている外部ＥＧＲシステムと、前述した吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２８を含んで構成されている内部ＥＧＲシステムとによって構成されている。

また、エンジン１には、前述の燃料ポンプ６５以外にも、各種の補機が付設されている。このエンジン１は、そうした補機として、電気系統で使用する交流電流を発生するオルタネータ９１と、空調用のエアコンディショナ９２と、冷却水を循環させるウォータポンプ９３と、を備えている。

ここで、燃料ポンプ６５は、図２に示すように、エンジン本体１０における左端側の前部に取り付けられている（図４も参照）。対して、オルタネータ９１及びエアコンディショナ９２は、エンジン本体１０における右端側の前部に取り付けられている一方、ウォータポンプ９３は、同右端側の後部に取り付けられている（図３〜図４を参照）。オルタネータ９１とエアコンディナ９２は、上方からこの順で並んでいる。

（第１及び第２駆動機構の構成）
以下、第１及び第２駆動機構７０，８０の構成について詳細に説明する。

図４は、エンジン１の一部構成を示す斜視図である。この図４においては、第１駆動機構７０及び第２駆動機構８０の構成を示すべく、シリンダブロック１２など、エンジン１を構成する部材が一部省略されている。また、図５は、第１駆動機構７０を概略的に示す図であり、図６は、第２駆動機構８０を概略的に示す図である。

前述のように、燃料ポンプ６５及び過給機４４は、双方とも、エンジン１のクランクシャフト１５から伝達された動力によって駆動される。ここで、燃料ポンプ６５は、第１駆動機構７０を介して動力が伝達される一方、過給機４４は、第１駆動機構７０とは別系統の第２駆動機構８０を介して動力が伝達されるようになっている。

詳しくは、図４に示すように、第１駆動機構７０は、気筒列方向の一端側（左端側）にレイアウトされている一方、第２駆動機構８０は、同方向の他端側（右端側）にレイアウトされている。このようなレイアウトとすることで、第１駆動機構７０及び第２駆動機構８０は、互いに別系統の機構となる。

そして、第１駆動機構７０と燃料ポンプ６５とは、クランクシャフト１５の左端側において駆動連結されている一方、第２駆動機構８０と過給機４４とは、クランクシャフト１５の右端側において駆動連結されている。

以下、第１駆動機構７０の構成と、第２駆動機構８０の構成を順番に説明する。

−第１駆動機構−
図５に示すように、第１駆動機構７０は、タイミングチェーン７１を用いたギヤ駆動機構とされており、エンジン１の左側面に設けられている。この第１駆動機構７０は、吸気カムシャフト２２を介して吸気バルブ２１を作動させる一方、排気カムシャフト２７を介して排気バルブ２６を作動させるとともに、前述の燃料ポンプ６５を駆動するよう構成されている。

詳しくは、第１駆動機構７０は、燃料ポンプ６５を駆動するための第１チェーン機構７０ａと、吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフト２７を駆動するための第２チェーン機構７０ｂと、を備えている。

第１駆動機構７０はまた、タイミングチェーン７１として、第１チェーン機構７０ａにおいて動力を伝達するための第１チェーン７１ａと、第２チェーン機構７０ｂにおいて動力を伝達するための第２チェーン７１ｂとの２つのチェーンを有している。なお、第１チェーン７１ａは「一端側無端伝動部材」の例示であり、第２チェーン７１ｂは「第２の一端側無端伝動部材」の例示である。

具体的に、第１チェーン機構７０ａは、クランクシャフト１５の左端部（一端部）に設けられる第１スプロケット１５ａと、燃料ポンプ６５の左端部に設けられる第２スプロケット６５ａと、第１スプロケット１５ａ及び第２スプロケット６５ａの間に巻き掛けられる前述の第１チェーン７１ａと、第１チェーン７１ａに対して張力を付与する第１オートテンショナ７２ａと、を有している。

詳しくは、図５から見て取れるように、第１スプロケット１５ａは、車高方向においてはシリンダブロック１２の下部に位置すると共に、車両前後方向においてはシリンダブロック１２の中央部に位置するようになっている。

対して、第２スプロケット６５ａは、車高方向においてはシリンダブロック１２の中央部に位置すると共に、車両前後方向においてはシリンダブロック１２の前端部に位置するようになっている。

一方、第２チェーン機構７０ｂは、燃料ポンプ６５において第２スプロケット６５ａの左方かつ内周側に設けられる第３スプロケット６５ｂと、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３に設けられるスプロケットギヤ２３ａと、排気電動Ｓ−ＶＴ２８に設けられるスプロケットギヤ２８ａと、第３スプロケット６５ｂ、及び、スプロケットギヤ２３ａ，２８ａの間に巻き掛けられる第２チェーン７１ｂと、第２チェーン７１ｂに対して張力を付与する第２オートテンショナ７２ｂと、を有している。

詳しくは、第３スプロケット６５ｂは、第２スプロケット６５ａと同様に、車高方向においてはシリンダブロック１２の中央部に位置すると共に、車両前後方向においてはシリンダブロック１２の前端部に位置するようになっている。

ここで、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３の説明に戻ると、図４に示すように、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、吸気カムシャフト２２の左側部に取り付けられており、シリンダヘッド１３の左側面に対して左方に突出している。また、図５に示すように、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、車高方向においてはシリンダヘッド１３の上端付近に位置する一方、車両前後方向においてはシリンダヘッド１３の後側部分に位置している。

詳細な図示は省略するが、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、第２チェーン７１ｂが巻きかけられ、クランクシャフト１５と連動して回転するスプロケットギヤ２３ａと、吸気カムシャフト２２と連動して回転するカムシャフトギヤと、スプロケットギヤ２３ａに対するカムシャフトギヤの回転位相を調整するためのプラネタリギヤと、プラネタリギヤを駆動するＳ−ＶＴモータ２３ｂと、を備えている。Ｓ−ＶＴモータ２３ｂは、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３において左側の先端に設けられている。

一方、排気電動Ｓ−ＶＴ２８は、排気カムシャフト２７の左側部に取り付けられており、図５から見て取れるように、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３に対して前方に隣接している。排気電動Ｓ−ＶＴ２８もまた、スプロケットギヤ２８ａ及びＳ−ＶＴモータ２８ｂを備えた構成とされている。

よって、スプロケットギヤ２３ａ，２８ａは、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３、排気電動Ｓ−ＶＴ２８と同様に、車高方向においては両方ともシリンダヘッド１３の上端付近に位置する一方、車両前後方向においては前後に隣接するように配置されている。

クランクシャフト１５が回動すると、その動力は、第１スプロケット１５ａから出力されて、第１チェーン７１ａを介して第２スプロケット６５ａを回動させる。そうして、燃料ポンプ６５に動力が伝達されて、その動力によって燃料ポンプ６５が駆動される。

一方、クランクシャフト１５から伝達された動力が第２スプロケット６５ａを回動させると、燃料ポンプ６５の第３スプロケット６５ｂもまた回動する。そうすると、その動力は、第２チェーン７１ｂを介してスプロケットギヤ２３ａ，２８ａに伝達される。伝達された動力は、吸気カムシャフト２２及び排気カムシャフト２７を回動させる。これにより、吸気バルブ２１及び排気バルブ２６がそれぞれ動作することになる。

−第２駆動機構−
図６に示すように、第２駆動機構８０は、タイミングベルト８１を用いたベルト駆動機構とされており、エンジン１の右側面に設けられている。この第２駆動機構８０は、過給機駆動プーリ４４ｄを介して過給機４４を作動させる一方、前述のオルタネータ９１、エアコンディショナ９２及びウォータポンプ９３を駆動するように構成されている。

詳しくは、第２駆動機構８０は、過給機４４及びウォータポンプ９３を駆動するための第１ベルト機構８０ａと、オルタネータ９１及びエアコンディショナ９２を駆動するための第２ベルト機構８０ｂと、を備えている。

第２駆動機構８０はまた、タイミングベルト８１として、第１ベルト機構８０ａにおいて動力を伝達するための第１ベルト８１ａと、第２ベルト機構８０ｂにおいて動力を伝達するための第２ベルト８１ｂとの２つのベルトを有している。なお、第１ベルト８１ａは「他端側無端伝動部材」の例示であり、第２ベルト８１ｂは「第２の他端側無端伝動部材」の例示である。

具体的に、第１ベルト機構８０ａは、図４及び図６に示すように、クランクシャフト１５の右端部（他端部）に設けられる第１クランクシャフトプーリ１５ｂと、ウォータポンプ９３の右端部に設けられるウォータポンプ駆動プーリ９３ａと、アイドルプーリ８２など、複数の従動プーリ（詳細は省略）と、過給機駆動プーリ４４ｄと、第１クランクシャフトプーリ１５ｂ、ウォータポンプ駆動プーリ９３ａ、複数の従動プーリ及び過給機駆動プーリ４４ｄに巻きかけられる前述の第１ベルト８１ａと、第１ベルト８１ａに対して張力を付与する油圧式のオートテンショナ８３と、を有している。

一方、第２ベルト機構８０ｂは、図６に示すように、クランクシャフト１５において第１クランクシャフトプーリ１５ｂの左側に隣接して設けられる第２クランクシャフトプーリ（図４を参照）１５ｃと、オルタネータ９１の右端部に設けられるオルタネータ駆動プーリ９１ａと、エアコンディショナ９２のコンプレッサに設けられるエアコンディショナ駆動プーリ９２ａと、第２クランクシャフトプーリ１５ｃ、オルタネータ駆動プーリ９１ａ、エアコンディショナ駆動プーリ９２ａに巻きかけられる前述の第２ベルト８１ｂと、第２ベルト８１ｂに対して張力を付与するダブルアームテンショナ８４と、を有している。

よって、クランクシャフト１５が回動すると、その動力は、第１クランクシャフトプーリ１５ｂから出力されて、第１ベルト８１ａを介してウォータポンプ駆動プーリ９３ａ及び過給機駆動プーリ４４ｄを回動させる。そうして、ウォータポンプ９３と過給機４４とに動力が伝達されて、その動力によって各々が駆動される。

一方、クランクシャフト１５が回動すると、その動力は、第２クランクシャフトプーリ１５ｃからも出力されて、第２ベルト８１ｂを介してオルタネータ駆動プーリ９１ａ及びエアコンディショナ駆動プーリ９２ａを回動させる。そうしてオルタネータ９１とエアコンディショナ９２のコンプレッサとに動力が伝達されて、その動力によって各々が駆動される。

（まとめ）
以上説明したように、燃料ポンプ６５と過給機４４とは、図４に示すように、それぞれ、別系統の駆動機構によって動力が伝達される。これにより、各々の作動に要する駆動負荷を分散させることができるため、例えば燃料ポンプ６５及び過給機４４を両方とも第１駆動機構７０によって駆動させるような構成と比較して、Ｓ−ＶＴモータ２３ｂ，２８ｂの動作を阻害することなく、吸気及び排気電動Ｓ−ＶＴ２３，２８の応答性を確保することが可能になる。

また、燃料ポンプ６５に対して動力を伝達するための第１駆動機構７０と、過給機４４に対して動力を伝達するための第２駆動機構８０とを共通にすることなく別系統としたことで、クランクシャフト１５に加わる荷重を分散させて、ひいては、クランクシャフト１５の信頼性を確保することが可能になる。それと同時に、燃料ポンプ６５及び過給機４４の駆動性能を相互に阻害させないようにすることも可能になる。

このように、吸気及び排気電動Ｓ−ＶＴ２３，２８の応答性を確保しながらも、クランクシャフト１５に加わる荷重を集中させることなく、燃料ポンプ６５及び過給機４４の駆動性能を相互に阻害させないようにすることができる。

また、図４に示すように、燃料ポンプ６５のための第１駆動機構７０と、過給機４４のための第２駆動機構８０とを共通にすることなく別系統としたことで、例えば同系統とした構成と比較して、第１及び第２駆動機構７０，８０全体のレイアウト性を確保する上で有利になる。

また、前述のように、高圧の燃料を噴射する場合、燃料ポンプ６５の作動に要する駆動負荷は、その燃圧に応じて相対的に大きくなる。よって、図４に示す構成を適用することで、燃料ポンプ６５の駆動負荷を大きくすることが許容されるようになるから、より高圧の燃料を噴射することが可能になる。このことは、特に圧縮着火式のエンジンにおいて、燃料噴霧のペネトレーションの短縮や、霧化促進によるガスの冷却等を促進し、ひいては、エミッション性能、燃費性能および出力性能を高める上で有効である。

また、図４に示すように、クランクシャフト１５の左端側では、第１駆動機構７０と燃料ポンプ６５とが駆動連結されている一方、クランクシャフト１５の右端側では、第２駆動機構８０と過給機４４とが駆動連結されている。このような構成とすると、クランクシャフト１５に加わる荷重を左端側と右端側とに分散させることができ、そのことで、クランクシャフト１５の信頼性を確保する上で有利になる。

また、図５に示すように、第１駆動機構７０において、燃料ポンプ６５並びに吸気及び排気カムシャフト２２，２７の作動に要する駆動負荷を、第１チェーン７１ａと第２チェーン７１ｂに分散させることが可能になる。そのことで、タイミングチェーン７１の信頼性を確保することができる。

また、図６に示すように、第２駆動機構８０において、過給機４４、及びエアコンディショナ９２のコンプレッサの作動に要する駆動負荷を、第１ベルト８１ａと第２ベルトに分散させることが可能になる。そのことで、タイミングベルト８１の信頼性を確保することができる。

また、第２駆動機構８０によってエアコンディショナ９２を駆動させるように構成したことで、第１駆動機構７０における駆動負荷を低減し、ひいては第１駆動機構７０の信頼性を確保することができるようになる。

《他の実施形態》
前記実施形態では、第１駆動機構７０は、タイミングチェーン７１を用いたギヤ駆動機構とされているとともに、第２駆動機構８０は、タイミングベルト８１を用いたベルト駆動機構とされていたが、この構成には限られない。例えば、第１駆動機構７０と第２駆動機構８０を両方ともベルト駆動機構としてもよい。

また、前記実施形態では、可変動弁機構としての吸気及び排気伝動Ｓ−ＶＴ２３，２８は、第１駆動機構７０の一要素となるように構成されていたが、その構成には限定されない。例えば、第２駆動機構８０の一要素としてもよい。

１ エンジン
６ インジェクタ
１１ シリンダ（気筒）
１５ クランクシャフト（機関出力軸）
２２ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２３ 吸気電動Ｓ−ＶＴ（可変動弁機構）
２７ 排気カムシャフト（カムシャフト）
２８ 排気電動Ｓ−ＶＴ（可変動弁機構）
４４ 過給機（機械式過給機）
６５ 燃料ポンプ
７０ 第１駆動機構
７１ タイミングチェーン
７１ａ 第１チェーン（一端側無端伝動部材）
７１ｂ 第２チェーン（第２の一端側無端伝動部材）
８０ 第２駆動機構
８１ タイミングベルト
８１ａ 第１ベルト（他端側無端伝動部材）
８１ｂ 第２ベルト（第２の他端側無端伝動部材）

Claims (6)

1. カムシャフト及びインジェクタが設けられたエンジンと、前記カムシャフトに取り付けられ、かつ該カムシャフトの回転位相を変更するよう構成された可変動弁機構と、前記インジェクタから噴射される燃料の圧力を調整するよう構成された燃料ポンプと、前記エンジンによって駆動される機械式過給機と、を備えた機械式過給機付エンジンであって、
   前記カムシャフト、前記燃料ポンプ及び機械式過給機は、いずれも、前記エンジンの機関出力軸から伝達された動力によって、駆動機構を介して駆動されるとともに、
   前記カムシャフト及び前記燃料ポンプは、前記駆動機構を構成する第１駆動機構を介して動力が伝達される一方、前記機械式過給機は、前記駆動機構を構成する前記第１駆動機構とは別系統の第２駆動機構を介して動力が伝達され、
   前記燃料ポンプは、前記燃料の圧力を４０ＭＰａ以上に設定するよう構成され、
   前記エンジンの幾何学的圧縮比は、１５以上であり、
   前記インジェクタは、前記エンジンの気筒内に燃料を直接噴射するよう構成され、
   前記エンジンは、少なくともＣＩ燃焼を実行可能に構成され、
   前記可変動弁機構は、前記第１及び第２駆動機構とは独立して前記カムシャフトの回転位相を変更するよう構成され、
   前記機関出力軸の一端側では、前記第１駆動機構と前記カムシャフト及び前記燃料ポンプとが駆動連結され、
   前記機関出力軸の他端側では、前記第２駆動機構と前記機械式過給機とが駆動連結されている
   ことを特徴とする機械式過給機付エンジン。
2. 請求項１に記載された機械式過給機付エンジンにおいて、
   前記第１駆動機構は、前記機関出力軸の一端部と前記燃料ポンプとに巻きかけられた一端側無端伝動部材を有する
   ことを特徴とする機械式過給機付エンジン。
3. 請求項２に記載された機械式過給機付エンジンにおいて、
   前記第１駆動機構は、前記一端側無端伝動部材とは別に、前記カムシャフトに対して動力を伝達するように構成された第２の一端側無端伝動部材を有する
   ことを特徴とする機械式過給機付エンジン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載された機械式過給機付エンジンにおいて、
   前記第２駆動機構は、前記機関出力軸の他端部と前記機械式過給機とに巻きかけられた他端側無端伝動部材を有する
   ことを特徴とする機械式過給機付エンジン。
5. 請求項４に記載された機械式過給機付エンジンにおいて、
   前記第２駆動機構は、前記他端側無端伝動部材とは別に、エアコンディショナのコンプレッサに対して動力を伝達するように構成された第２の他端側無端伝動部材を有する
   ことを特徴とする機械式過給機付エンジン。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載された機械式過給機付エンジンにおいて、
   前記インジェクタは、少なくともガソリンを含む燃料を噴射するよう構成されている
   ことを特徴とする機械式過給機付エンジン。

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