JP6938311B2

JP6938311B2 - エンジン構造

Info

Publication number: JP6938311B2
Application number: JP2017186525A
Authority: JP
Inventors: 理仁菅原
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: JP2019060305A

Description

この発明は、エンジン構造に関し、特に、吸気管を通して空気を吸入し、排気管を通して燃焼ガスを排出するエンジン本体と、吸気管および排気管を跨ぐようにエンジン本体の外側に配されたターボチャージャとを備える、エンジン構造に関する。

この種のエンジン構造の一例が、特許文献１に開示されている。この文献は、ウォータージャケットの形状や壁の厚さを部位によって異ならせるようにした水冷タービンハウジング構造を開示している。水冷タービンハウジングはウォータージャケットを流れる冷却水によって耐熱性を発揮するところ、排気ガス温度の過剰な低下は、ウォータージャケットの形状や壁の厚さを部位によって異ならせることで防止される。

特開２０１５−１６５１０２号公報

しかし、特許文献１の構造では、冷却水は、エンジンからの受熱だけでなく水冷タービンハウジングからの受熱によっても高温となる。このため、特許文献１の構造を採用しようとすると、ラジエータの冷却能力の強化が必要となり、ひいてはラジエータの大型化やシーリングファンの高出力化が必要となる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、ラジエータの小型化・軽量化を実現することができる、エンジン構造を提供することである。

この発明に係るエンジン構造は、吸気管を通して空気を吸入し、排気管を通して燃焼ガスを排出するエンジン本体、ウォータージャケットが形成された水冷ベアリングタービン一体ハウジングを有し、吸気管および排気管を跨ぐようにエンジン本体の外側に配されたターボチャージャ、および走行風を導入する開口を有し、水冷ベアリングタービン一体ハウジングを覆うカバー体を備え、ターボチャージャは、主軸によって互いに結合されたコンプレッサホイールおよびタービンホイールを有し、主軸の周りにはベアリングが設けられており、水冷ベアリングタービン一体ハウジングは、ベアリングおよびタービンホイールを収めるハウジングであり、開口は、その高さ位置が、主軸の高さ位置に合わせて、または、主軸よりも高い位置に設けられている。

カバー体は、ターボチャージャを構成する水冷ベアリングタービン一体ハウジングを覆う。水冷ベアリングタービン一体ハウジングに形成されたウォータージャケット内の冷却水は、ターボチャージャー内を流れる燃焼ガスによって加熱されるものの、カバー体の開口から導入された走行風によって冷却される。これによって、加熱された冷却水を冷却するためにラジエータの冷却能力を必要以上に強化する必要がなくなり、ラジエータの小型化・軽量化を実現できる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例の車両の要部構成の一部を示す図解図である。ターボチャージャの構造の一例を示す図解図である。エンジンの構造の一部を或る視点で眺めて概略で示した図解図である。エンジンの構造の一部を別の視点で眺めて概略で示した図解図である。

図１を参照して、この実施例のエンジン構造１０は、３つの気筒２４を有する４ストローク型のエンジン本体１２を動力源として備える。吸気管１４は、気筒２４の上流の位置で３つに分岐する。一方、排気管３８は、気筒２４の下流の位置で３つから１つに集約される。各気筒２４に設けられた燃焼室２６は、吸気管１４および排気管３８と連通する。ただし、吸気管１４の開口と燃焼室２６との間には吸気バルブ２２が設けられ、排気管３８の開口と燃焼室２６との間には排気バルブ３６が設けられる。

吸気管１４の分岐点には、空気流量を平準化するためのサージタンク１８が設けられる。サージタンク１８よりも上流の位置には、バルブモータ（図示せず）によって開度が調整される単一のスロットルバルブ１６が設けられる。サージタンク１８よりも下流の位置には、吸気管１４に燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられる。

インジェクタ２０から噴射された燃料は吸入空気と混合され、混合気は、吸気バルブ２２が開かれたときに燃焼室２６に供給される。供給された混合気は、点火プラグ２８によって燃焼され、燃焼ガスは、排気バルブ３６が開かれたときに燃焼室２６から排出される。

本実施例ではインジェクタ２０を吸気管１４に設けたポート噴射式のエンジン構造を示しているが、インジェクタ２０を燃焼室２６に設け、燃料を直接燃焼室２６に噴射する筒内直噴式のエンジンであっても良い。

コンロッド３２を介してクランクシャフト３４と結合されたピストン３０は、混合気の燃焼によって上下動する。クランクシャフト３４の回転力はドライブシャフト（図示せず）に伝達され、これによって車両（図示せず）が前進または後退する。

この実施例のエンジン構造１０は、エンジン本体１２の外側に設けられたターボチャージャ４２をさらに備える。これに対応して、スロットルバルブ１６の上流に設けられて吸入空気を冷却するインタークーラ４６が設けられる。また、触媒コンバータ４０は、ターボチャージャ４２の下流に設けられる。

図２を参照して、ターボチャージャ４２は、いわゆる水冷ターボチャージャであり、主軸４２３によって互いに結合されたコンプレッサホイール４２１およびタービンホイール４２２を有する。また、主軸４２３の周りには、ベアリング４２４が設けられる。コンプレッサホイール４２１はコンプレッサハウジング４２５に収められ、ベアリング４２４およびタービンホイール４２２は水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６に収められる。

水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６は熱伝導性が高い例えばアルミ等の素材で形成され、冷却水が流れる配水管４８と結合されたウォータージャケット（図示せず）が形成されており、水冷により、表面温度は１００℃近傍に抑えられる。冷却水は、エンジンからの受熱に加えて水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６からの受熱を受け、図示しないラジエータにより冷却されて循環する。

図３および図４を参照して、コンプレッサハウジング４２５は、Ｘ軸方向に延在する上流側の吸気管１４とＺ軸方向に延在する下流側の吸気管１４との間に介在する。また、水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６は、エンジン本体１２の内部をＹ軸方向に延在する上流側の排気管３８と、Ｘ軸方向からＺ軸方向に湾曲する下流側の排気管３８との間に介在する。

下流側の排気管３８とＺ軸方向に延在するさらに下流側の排気管３８との間には、触媒コンバータ４０が介在する。配水管４８は、Ｚ軸方向に延在して水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６内のウォータージャケットと結合され、冷却水は、Ｚ軸方向の負側（＝下側）からＺ軸方向の正側（＝上側）に流れる。

カバー体５０は、水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６および触媒コンバータ４０に取り付けられ、エンジン本体１２の前側面と協働して水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６および触媒コンバータ４０を覆う。カバー体５０にはまた、開口ＯＰ１が形成される。開口ＯＰ１は、Ｙ軸方向の負側（＝車両の前方）に向かって開く。したがって、車両が走行すると、走行風が開口ＯＰ１からカバー体５０の内側に導入され、触媒コンバータ４０の下側に設けられた開口ＯＰ２から排出される。ベアリングタービン一体ハウジング４２６内で温められた冷却水および触媒コンバータ４０内の触媒（図示せず）は、開口ＯＰ１から導入される走行風によって冷却される。

以上の説明から分かるように、エンジン本体１２は、吸気管１４を通して空気を吸入し、排気管３８を通して燃焼ガスを排出する。ターボチャージャ４２は、ウォータージャケットが形成された水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６を有し、吸気管１４および排気管３８を跨ぐようにエンジン本体１２の外側に配される。カバー体５０は、走行風を導入する開口ＯＰ１を有し、エンジン本体１２の側面と協働して水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６を覆う。あるいは、エンジン本体１２側にもカバー体５０を配置し、裏表から水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６を覆うようにしても良い。

水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６に形成されたウォータージャケット内の冷却水は、排気管３８を流れる燃焼ガスによって加熱されるものの、カバー体５０の開口ＯＰ１から導入された走行風によって冷却される。これによって、加熱された冷却水を冷却するためにラジエータの冷却能力を必要以上に強化する必要がなくなり、ラジエータの小型化・軽量化を実現できる。

また、開口ＯＰ１から導入された空気は触媒コンバータ４０も冷却するため、触媒の溶損リスクを低減することができる。さらに、車両停止時は走行風が発生しないため、カバー体５０によって触媒コンバータ４０が保温され、触媒活性が維持される。

なお、この実施例では、カバー体５０に設けられた開口ＯＰ１は常に開状態であるが、運転モードに応じて開閉できるフラップを開口ＯＰ１に設けるようにしてもよい。この場合、コールドスタート時等にカバー体５０の内側を保温することで、オイルや冷却水を早期に温めることができ、さらには触媒を早期に活性化できる。

また、この実施例では、開口ＯＰ１の高さ位置は、主軸４２３の高さ位置に合わせられる。しかし、開口ＯＰ１は、主軸４２３よりも高い位置に設けるようにしてもよい。これによって、冷却水の温度が最も高くなる位置で冷却水を重点的に冷却することができる。

さらに、この実施例では、水冷ベアリングタービン一体ハウジング４２６の表面が平坦とされるが、ベアリングタービン一体ハウジング４２６の表面には導風ガイドを兼ねた放熱フィンを設けるようにしてもよい。これによって、冷却水の温度の低減能力を上げることができるとともに、カバー体５０内の整流効果による導入空気量の増大が期待できる。

１０ …エンジン構造
１２ …エンジン本体
１４ …吸気管
３８ …排気管
４２ …ターボチャージャ
４２６ …水冷ベアリングタービン一体ハウジング
５０ …カバー体

Claims

吸気管を通して空気を吸入し、排気管を通して燃焼ガスを排出するエンジン本体、
ウォータージャケットが形成された水冷ベアリングタービン一体ハウジングを有し、前記吸気管および前記排気管を跨ぐように前記エンジン本体の外側に配されたターボチャージャ、および
走行風を導入する開口を有し、前記水冷ベアリングタービン一体ハウジングを覆うカバー体を備え、
前記ターボチャージャは、主軸によって互いに結合されたコンプレッサホイールおよびタービンホイールを有し、前記主軸の周りにはベアリングが設けられており、
前記水冷ベアリングタービン一体ハウジングは、前記ベアリングおよび前記タービンホイールを収めるハウジングであり、
前記開口は、その高さ位置が、前記主軸の高さ位置に合わせて、または、前記主軸よりも高い位置に設けられている、エンジン構造。