JP7230678B2 - 車両用エンジン - Google Patents

Description

本発明は、車両用エンジンに関する。

従来、車両用エンジンとして、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の車両用エンジンにおいて、ターボチャージャのコンプレッサの空気出口は前側斜め上方に向けて開口しており、この空気出口には金属製のターボアウトレットパイプが接続されている。また、ターボアウトレットパイプは、アクチュエータのケース部よりも車両前方の位置まで延伸した後に、ケース部の斜め下方を横切るように湾曲している。

これにより、特許文献１に記載のものは、ターボ過給機の周辺に配置されるオイル供給配管やアクチュエータを、車両の衝突時の外力から、ターボアウトレットパイプによって保護することが期待できる。

特開２０１２－２４１５３３号公報

ここで、ターボチャージャには、コンプレッサハウジングの外側に電気アクチュエータを備えた可変容量型ターボチャージャがある。可変容量型ターボチャージャの電気アクチュエータは、大きな外力に耐えられない電気コネクタ等を有しているため、車両の衝突時の外力が作用しないように電気アクチュエータを保護する必要がある。

しかしながら、電気アクチュエータが可変容量ターボチャージャの空気出口から離れて配置されている場合、空気出口に固定されるターボアウトレットパイプにより電気アクチュエータを保護することは困難であるという問題があった。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、可変容量型ターボチャージャの電気アクチュエータを車両の衝突時の外力から保護することができる車両用エンジンを提供することを目的とするものである。

本発明は、クランク軸が車幅方向に延びるエンジン本体と、前記エンジン本体の前側に配置され、動力伝達部材を介して前記クランク軸によって駆動されるエンジン補機と、コンプレッサハウジングと、前記コンプレッサハウジングの前側斜め下方に固定される電気アクチュエータと、前記コンプレッサハウジングの上部に形成された空気出口と、を有し、前記エンジン本体の前側に配置される可変容量型ターボチャージャと、前記空気出口に固定されるターボアウトレットパイプと、前記ターボアウトレットパイプの空気流れ方向の下流側端部に連結される吸気配管と、前記電気アクチュエータの前方に配置される車体部材と、を備える車両用エンジンであって、前記電気アクチュエータは、前記エンジン補機の上方に配置されており、前記吸気配管は、剛性の高い剛性部材からなり前記エンジン補機の上部に固定される中間管部を有し、前記中間管部を前記クランク軸に沿う方向から見た場合、前記中間管部の下流側端部が前記電気アクチュエータよりも車両前方側へ突出していることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、可変容量型ターボチャージャの電気アクチュエータを車両の衝突時の外力から保護することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用エンジンの平面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両用エンジンの右側面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る車両用エンジンの正面図である。 図４は、本発明の一実施例に係る車両用エンジンの斜視図である。 図５は、本発明の一実施例に係る車両用エンジンのターボアウトレットパイプおよびその周辺部分の右側面図である。 図６は、本発明の一実施例に係る車両用エンジンのターボアウトレットパイプおよびその周辺部分の正面図である。

本発明の一実施の形態に係る車両用エンジンは、クランク軸が車幅方向に延びるエンジン本体と、エンジン本体の前側に配置され、動力伝達部材を介してクランク軸によって駆動されるエンジン補機と、コンプレッサハウジングと、コンプレッサハウジングの前側斜め下方に固定される電気アクチュエータと、コンプレッサハウジングの上部に形成された空気出口と、を有し、エンジン本体の前側に配置される可変容量型ターボチャージャと、空気出口に固定されるターボアウトレットパイプと、ターボアウトレットパイプの空気流れ方向の下流側端部に連結される吸気配管と、電気アクチュエータの前方に配置される車体部材と、を備える車両用エンジンであって、電気アクチュエータは、エンジン補機の上方に配置されており、吸気配管は、剛性の高い剛性部材からなりエンジン補機の上部に固定される中間管部を有し、中間管部をクランク軸に沿う方向から見た場合、中間管部の下流側端部が電気アクチュエータよりも車両前方側へ突出していることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両用エンジンは、可変容量型ターボチャージャの電気アクチュエータを車両の衝突時の外力から保護することができる。

以下、本発明の一実施例に係る車両用エンジンについて、図面を用いて説明する。図１から図６は、本発明の一実施例に係る車両用エンジンを示す図である。図１から図６において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態の車両用エンジンの上下前後左右方向とし、前後方向に対して直交する方向が左右方向、車両用エンジンの高さ方向が上下方向である。

まず、構成を説明する。図１、図２、図４において、車両用エンジンとしてのエンジン１は、エンジン本体１０を備えている。図２において、エンジン本体１０は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、シリンダヘッドカバー１３よび潤滑用のオイルが貯留されるオイルパン１４を有している。

シリンダブロック１１には図示しない複数の気筒が設けられている。本実施例のエンジン１は、４つの気筒を有する４気筒エンジンから構成されているが、４気筒エンジンに限定されるものではない。

気筒には図示しないピストンが収納されており、ピストンは、気筒に対して上下方向に往復運動する。ピストンは、図示しないコネクティングロッドを介してクランク軸１０Ａに連結されており、ピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランク軸１０Ａの回転運動に変換される。

シリンダブロック１１の気筒列方向の右端部にはチェーンケース１５が締結されている。ここで、エンジン１の気筒列方向およびクランク軸１０Ａの延伸方向は、左右方向、すなわち車幅方向となっている。したがって、エンジン１は、図示しない車両にいわゆる横置きで配置されている。

シリンダヘッド１２にはいずれも図示しない複数の吸気ポート、吸気ポートを開閉する複数の吸気バルブ、複数の排気ポートおよび排気ポートを開閉する複数の排気バルブなどが設けられている。シリンダヘッド１２の上面には、気筒ごとに燃料噴射装置１２Ａ（図１参照）が取付けられている。本実施例では、エンジン１はディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置１２Ａは、ディーゼル燃料を気筒に直接噴射する。なお、エンジン１はガソリンエンジンであってもよく、エンジン１がガソリンエンジンからなる場合、ガソリンエンジンの燃料噴射装置は、吸気ポートまたは気筒にガソリンを噴射する。

シリンダヘッド１２の後面には吸気マニホールド２８が設けられており、吸気マニホールド２８は、吸入空気を、吸気ポートを通して気筒に導入する。

シリンダヘッド１２の内部には図示しない排気マニホールドが形成されている。排気マニホールドは、気筒に連通される図示しない複数の排気ポートを有し、気筒から排出される排気（排出ガスまたは排気ガスともいう）を集合する。つまり、シリンダヘッド１２の内部には、排気ポートと一体型の排気マニホールドが形成されている。排気マニホールドの排気出口は、気筒列方向の中央部においてシリンダヘッド１２の前面に開口している。

シリンダヘッド１２の前面には、排気マニホールドの排気出口から排出される排気ガスが導入されるように、可変容量型ターボチャージャ２０が取付けられている。

図４において、可変容量型ターボチャージャ２０は、タービンハウジング２１およびコンプレッサハウジング２２を有する。タービンハウジング２１には図示しないタービンホイールが回転自在に設けられており、タービンホイールは、シリンダヘッド１２内の排気マニホールドを介してタービンハウジング２１に導入された排気によって回転駆動される。

コンプレッサハウジング２２は、エアクリーナ配管２７を介してエアクリーナ２６（図１参照）に接続されており、エアクリーナ２６には空気取入口２６Ａが設けられている。空気取入口２６Ａからエアクリーナ２６に取入れられた空気は、エアクリーナ２６で濾過され、エアクリーナ配管２７を介してコンプレッサハウジング２２に導入される。

コンプレッサハウジング２２には図示しないコンプレッサホイールが回転自在に設けられており、コンプレッサホイールは、タービンホイールと一体で回転する。

可変容量型ターボチャージャ２０において、タービンホイールが排気流によって回転されると、コンプレッサホイールがタービンホイールと一体で高速で回転される。コンプレッサホイールが回転されると、エアクリーナ２６で浄化された空気がエアクリーナ配管２７を介してコンプレッサハウジング２２に導入される。

可変容量型ターボチャージャ２０は電気アクチュエータ２３を備えている。電気アクチュエータ２３は、タービンハウジング２１の内部の図示しないノズルベーンのノズル開度を、外部から給電された電力により変化させるようになっている。これにより、可変容量型ターボチャージャ２０は、タービンハウジング２１における排気ガスの絞り量を調整でき、過給圧を最適条件に制御することができる。

図１、図２において、エンジン本体１０の下部の前方には、空気を冷却するインタクーラ５１が設けられており、コンプレッサハウジング２２で過給された空気は、インタクーラ５１を通過して冷却された後、吸気マニホールド２８に導入される。

図４において、タービンハウジング２１には図示しない排気排出部が設けられており、この排気排出部には、その左方に配置された排気浄化装置２５が接続されている。

排気浄化装置２５は、可変容量型ターボチャージャ２０の左側面からエンジン本体１０の側面に沿って下方へ延びている。

排気浄化装置２５には図示しない三元触媒およびパティキュレートフィルタが収容されている。三元触媒は、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理する。

パティキュレートフィルタは、三元触媒の下流側に設置されており、排気中の粒子状物質であるＰＭ（パティキュレートマター）として、黒鉛、燃料の燃え残り（ＳＯＦ：可燃性有機成分）、エンジンオイルの燃え滓（オイルアッシュ）などを捕集する。

排気浄化装置２５の上端部の図示しない排気取入口は、可変容量型ターボチャージャ２０のタービンハウジング２１側を向いて開口しており、タービンハウジング２１に接続されている。タービンハウジング２１から排出された排気は排気浄化装置２５に導入され、排気浄化装置２５の内部を通過する過程で三元触媒およびパティキュレートフィルタによって浄化される。

排気浄化装置２５の下端部の図示しない排気出口は、図示しない排気管に接続されており、排気浄化装置２５を通過した排気は、排気管を通して外部に排出される。シリンダヘッド１２の上側には、シリンダヘッドカバー１３が配置されている。

図２において、エンジン本体１０のシリンダブロック１１の右端部側の前面の上部には、エンジン補機としてのウォータポンプ３３が設けられており、エンジン本体１０のシリンダブロック１１の右端部側の前面の下部には、空調用コンプレッサ３２が設けられている。また、エンジン本体１０のシリンダブロック１１の右端部側の後面の上部には発電機３１が設けられている。

クランク軸１０Ａの右端部にはクランクプーリ１０Ｂが固定されている。ウォータポンプ３３、空調用コンプレッサ３２および発電機３１は、クランクプーリ１０Ｂおよびベルト３０を介してクランク軸１０Ａによって駆動される。ベルト３０は本発明における動力伝達部材を構成する。

図３、図４において、可変容量型ターボチャージャ２０のコンプレッサハウジング２２の前側斜め下方には電気アクチュエータ２３が配置されており、電気アクチュエータ２３はコンプレッサハウジング２２に固定されている。

コンプレッサハウジング２２の上部には空気出口２２Ａが形成されており、空気出口２２Ａにはターボアウトレットパイプ５２が固定されている。ターボアウトレットパイプ５２は、金属管部５２Ａとホース部５２Ｂとで構成され、エンジン本体１０の前面側の上端の右端部において空気出口２２Ａから右方に延びた後、下方に曲がり、さらに前方に向いて斜め下方に延びている。

図２、図３、図４において、ターボアウトレットパイプ５２の空気流れ方向の下流側端部には吸気配管５３が連結されており、吸気配管５３は、インタクーラ５１の右端部に連結されている。

電気アクチュエータ２３の前方には、ファンシュラウド４２を有するラジエータ４１が配置されている。ラジエータ４１は本発明における車体部材を構成する。ラジエータ４１は、空気（外気）との熱交換により冷却水を冷却する。ファンシュラウド４２はラジエータ４１の後面に一体的に設けられている。ラジエータ４１の下部の前方にはインタクーラ５１が配置されている。インタクーラ５１は、空気（外気）との熱交換により、エンジン１の吸入空気を冷却する。

ラジエータ４１は、エンジン本体１０から高温の冷却水をラジエータ４１に導入する冷却水配管４３と、ラジエータ４１から冷却後の冷却水をエンジン本体１０に戻す冷却水配管４４と、によりエンジン本体１０と接続されている。冷却水配管４３のエンジン本体１０側の端部は、エンジン本体１０の前面における電気アクチュエータ２３の下方の近傍の部位に連結されている。この冷却水配管４３は、排気浄化装置２５の前方を跨ぐようにして左方に延び、ラジエータ４１の左端の上部に連結されている。一方、冷却水配管４４は、ラジエータ４１の右端の下部と、エンジン本体１０の前面における電気アクチュエータ２３の下方の近傍の部位に連結されている。この冷却水配管４４は、エンジン本体１０の右端部の前方において、全体として上下方向に延びている。

可変容量型ターボチャージャ２０の空気出口２２Ａは、ターボアウトレットパイプ５２および吸気配管５３を順次介して、インタクーラ５１の空気入口である右端部に連結されている。インタクーラ５１の空気出口である左端部は、クーラ出口配管５７を介して吸気マニホールド２８に連結されている。クーラ出口配管５７は、エンジン本体１０の左端の前方において上方に延び、その後、エンジン本体１０の左端の側方において後方に延び、その後、エンジン本体１０の後方において右方に延び、吸気マニホールド２８に連結されている。可変容量型ターボチャージャ２０において圧縮された空気は、ターボアウトレットパイプ５２および吸気配管５３を順次通過してインタクーラ５１に導入され、インタクーラ５１において冷却された後に、クーラ出口配管５７を介して吸気マニホールド２８に導入される。

図６において、電気アクチュエータ２３は、ウォータポンプ３３の上方に配置されている。吸気配管５３は、ターボアウトレットパイプ５２の前端に連結される中間管部５４と、この中間管部５４とインタクーラ５１の右端部との間に連結されるクーラ入口配管５５と、を有している。中間管部５４は、金属や硬質な樹脂等の外力に対して変形し難く、剛性の高い剛性部材からなる。

図５において、中間管部５４の下部には被取付部５４Ｂ、５４Ｃが設けられており、ウォータポンプ３３の上部には取付部３３Ｂ、３３Ｃが設けられている。中間管部５４は、被取付部５４Ｂ、５４Ｃが取付部３３Ｂ、３３Ｃに締結されることにより、ウォータポンプ３３の上部に固定されている。

図２、図５に示すように、中間管部５４をクランク軸１０Ａ（図２参照）に沿う方向から見た場合、中間管部５４の下流側端部５４Ａ（図５参照）が電気アクチュエータ２３よりも車両前方側へ突出している。このように、剛性部材からなる中間管部５４の下流側端部５４Ａの後方に、可変容量型ターボチャージャ２０の電気アクチュエータ２３が配置されている。

図４、図５において、ウォータポンプ３３は、その上部に冷却水の流量を調整する電磁弁３３Ａを有している。電磁弁３３Ａは中間管部５４の後方に位置している。中間管部５４は、電磁弁３３Ａを前方から覆うように、電磁弁３３Ａの前方を通過している。

電気アクチュエータ２３は、本体部２３Ａと、この本体部２３Ａからベルト３０側へ突出し、電力が供給されるコネクタ部２３Ｂとを有している。本体部２３Ａは、タービンハウジング２１の内部の図示しないノズルベーンを駆動する図示しない駆動部品等からなる。コネクタ部２３Ｂは、図示しない給電用ケーブルのコネクタが接続される。コネクタ部２３Ｂは、その構造または材料に起因して、大きな外力には耐えられない部品である。

次に、エンジン１を搭載する車両が前方から衝突して変形した際の、中間管部５４の作用について説明する。

エンジン１を搭載する車両が前方から衝突して変形した場合、図５に示すように、ラジエータ４１は、衝突に基づく後方への外力Ｆにより、破線で表わす衝突前の位置から後方に移動する。

本実施例のエンジン１によれば、電気アクチュエータ２３は、ウォータポンプ３３の上方に配置されている。また、吸気配管５３は、剛性の高い剛性部材からなりウォータポンプ３３の上部に固定される中間管部５４を有している。

これにより、中間管部５４を電気アクチュエータ２３と隣接する位置に配置できる。

また、本実施例では、中間管部５４をクランク軸１０Ａに沿う方向から見た場合、中間管部５４の下流側端部５４Ａが電気アクチュエータ２３よりも車両前方側へ突出している。

これにより、車両の衝突時の外力によって車体部材であるラジエータ４１が、その後方の電気アクチュエータ２３の側に移動した場合、剛性部材からなる中間管部５４の下流側端部５４Ａが電気アクチュエータ２３よりも先にラジエータ４１と衝突する。これにより、ラジエータ４１が更に後方に移動して電気アクチュエータ２３に接触してしまうことを阻止でき、電気アクチュエータ２３を外力から保護できる。このように、中間管部５４は、空気が通過する配管としての機能だけでなく、電気アクチュエータ２３の保護機能も有しているので、電気アクチュエータ２３の保護用部品を別途設けることを不要にすることができる。

この結果、中間管部５４によって、可変容量型ターボチャージャ２０の電気アクチュエータ２３を車両の衝突時の外力から保護することができる。

本実施例のエンジン１によれば、エンジン補機としてのウォータポンプ３３の上方に、電気アクチュエータ２３が配置され、また、ウォータポンプ３３の上部に中間管部５４が固定される。

これにより、ウォータポンプ３３は、発電機３１や空調用コンプレッサ３２と比較してそのハウジングの形状を変更しやすいので、中間管部５４と固定する取付部３３Ｂ、３３Ｃを自由にレイアウトできる。

このため、中間管部５４を、外力によって後方に移動しないようにウォータポンプ３３に強固に固定することができる。

本実施例のエンジン１によれば、ウォータポンプ３３は、その上部に冷却水の流量を調整する電磁弁３３Ａを有するウォータポンプであり、中間管部５４は、電磁弁３３Ａを前方から覆っている。

これにより、電気アクチュエータ２３に加えて、ウォータポンプ３３の電磁弁３３Ａを、車体部材としてのラジエータ４１との干渉から保護できる。

本実施例のエンジン１によれば、電気アクチュエータ２３は、本体部２３Ａと、この本体部２３Ａからベルト３０側へ突出し、電力が供給されるコネクタ部２３Ｂとを有している。そして、中間管部５４の下流部は、コネクタ部２３Ｂの下方に配置されている。

これにより、コネクタ部２３Ｂが本体部２３Ａからベルト３０の側に突出している構造において、外力に対して脆弱なコネクタ部２３Ｂをその下方の中間管部５４によって保護することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...エンジン（車両用エンジン）、１０Ａ...クランク軸、２０...可変容量型ターボチャージャ、２２...コンプレッサハウジング、２２Ａ...空気出口、２３...電気アクチュエータ、２３Ａ...本体部、２３Ｂ...コネクタ部、３０...ベルト（動力伝達部材）、３３...ウォータポンプ（エンジン補機）、３３Ａ...電磁弁、４１...ラジエータ（車体部材）、５２...ターボアウトレットパイプ、５３...吸気配管、５４...中間管部、５４Ａ...下流側端部

Claims (4)

1. クランク軸が車幅方向に延びるエンジン本体と、
   前記エンジン本体の前側に配置され、動力伝達部材を介して前記クランク軸によって駆動されるエンジン補機と、
   コンプレッサハウジングと、前記コンプレッサハウジングの前側斜め下方に固定される電気アクチュエータと、前記コンプレッサハウジングの上部に形成された空気出口と、を有し、前記エンジン本体の前側に配置される可変容量型ターボチャージャと、
   前記空気出口に固定されるターボアウトレットパイプと、
   前記ターボアウトレットパイプの空気流れ方向の下流側端部に連結される吸気配管と、
   前記電気アクチュエータの前方に配置される車体部材と、を備え、
   前記電気アクチュエータは、前記エンジン補機の上方に配置されており、
   前記吸気配管は、剛性の高い剛性部材からなり前記エンジン補機の上部に固定される中間管部を有し、
   前記中間管部を前記クランク軸に沿う方向から見た場合、前記中間管部の下流側端部が前記電気アクチュエータよりも車両前方側へ突出していることを特徴とする車両用エンジン。
2. 前記エンジン補機は、ウォータポンプであることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジン。
3. 前記エンジン補機は、その上部に冷却水の流量を調整する電磁弁を有するウォータポンプであり、
   前記中間管部は、前記電磁弁を前方から覆っていることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジン。
4. 前記電気アクチュエータは、
   本体部と、
   前記本体部から前記動力伝達部材側へ突出し、電力が供給されるコネクタ部とを有し、
   前記中間管部の下流部は、前記コネクタ部の下方に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用エンジン。

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