JPWO2018069975A1

JPWO2018069975A1 - ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造

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Publication number: JPWO2018069975A1
Application number: JP2018544604A
Authority: JP
Inventors: 慶幸上刎; 大槻　健; 健大槻; 栄之介末國; 公雄石田; 浩司細川; 淳司渡邉
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: EP3505737A1; CN109790776A; US20200040855A1; EP3505737A4; WO2018069975A1; JP6724997B2

Abstract

ターボ過給機付エンジン（１）の吸気通路構造において、コンプレッサケース（２１ａ）内に、過給通路（７１）と、エアリリーフ通路（７２）とが設けられ、エアリリーフ通路（７２）は、過給通路（７１）におけるコンプレッサ（２１）よりも上流側部分（７１ａ）の内壁面に開口する空気流出口（７２ａ）を有し、上流側吸気通路（３２）の下流側部分から過給通路（７１）における空気流出口（７２ａ）よりも上流側部分にかけての範囲内に位置する特定部分（９０）の内壁面の周方向の一部に、該特定部分（９０）の径方向の内側に突出する突出部材（９１）が設けられている。

Description

本発明は、ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造に関する。

従来より、例えば特許文献１に示されているように、ターボ過給機のコンプレッサが配設された吸気通路には、該コンプレッサによる過給後の吸入空気の一部を該吸気通路におけるコンプレッサよりも上流側部分に還流させるエアリリーフ通路（特許文献１では、バイパス通路と称している）が設けられている。また、特許文献１では、上記エアリリーフ通路に、吸入空気の還流量を調整する調節弁が設けられている。この特許文献１では、上記エアリリーフ通路により、コンプレッサのサージングを回避するようにしている。

特開２０１６−１１６４８号公報

ところで、吸気通路におけるコンプレッサよりも下流側部分には、通常、スロットルバルブが配設されている。このスロットルバルブが開いた状態で、コンプレッサにより過給された吸入空気が、エンジンの吸気ポート（延いては、気筒）に供給されているときに、スロットルバルブが急激に全閉状態又はそれに近い状態になった際、吸気通路におけるコンプレッサとスロットルバルブとの間の部分の圧力が高くなり過ぎてコンプレッサの破損を招く可能性がある。

そこで、上記特許文献１と同様に、コンプレッサによる過給後の吸入空気の一部を該吸気通路におけるコンプレッサよりも上流側部分に還流させるエアリリーフ通路を設け、このエアリリーフ通路にリリーフ弁を設けておく。そして、吸気通路におけるコンプレッサとスロットルバルブとの間の部分の圧力が高くなったときに、上記リリーフ弁を開くことによって、エアリリーフ通路を介して、コンプレッサによる過給後の吸入空気の一部を該吸気通路におけるコンプレッサよりも上流側部分に還流させるようにする。これにより、吸気通路におけるコンプレッサとスロットルバルブとの間の部分の圧力が高くなり過ぎるのを防止することができる。

しかし、エアリリーフ通路がスペース等の関係で曲がっている場合、エアリリーフ通路を通って吸気通路におけるコンプレッサよりも上流側部分に流出した吸入空気が、該上流側部分の内壁面に沿って旋回しながら、該上流側部分を吸気通路の空気取入口側に向かって逆流する。この上流側部分（上流側吸気通路）は、通常、管で構成されており、その旋回する旋回流によってその管が振動して、管の表面から放射音が発せられる。

このような放射音を防止するために、上記管の表面に遮音材又は制振材を貼り付けることが考えられる。しかしながら、このような方法では、十分な放射音抑制効果が得られ難く、改良の余地がある。

本発明は、斯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、上流側吸気通路を構成する管の表面から放射音が発せられるのを抑制可能な、ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造として、コンプレッサケース内に収容された、ターボ過給機のコンプレッサと、上記コンプレッサケース内に吸入空気を供給する上流側吸気通路と、上記コンプレッサケース内に供給されかつ上記コンプレッサにより過給された吸入空気を、上記エンジンの吸気ポートに供給する下流側吸気通路と、上記下流側吸気通路に配設されたスロットルバルブと、を備え、上記コンプレッサケース内には、上記上流側吸気通路と上記下流側吸気通路とを接続しかつ上記コンプレッサが配設された過給通路と、該過給通路における上記コンプレッサよりも上流側部分と該コンプレッサよりも下流側部分とを該コンプレッサを迂回して接続し、上記コンプレッサにより過給された吸入空気の一部を該過給通路における上記コンプレッサよりも上流側部分に還流させるエアリリーフ通路とが設けられており、上記エアリリーフ通路は、上記過給通路における上記コンプレッサよりも上流側部分の内壁面に開口する空気流出口を有し、上記上流側吸気通路の下流側部分から上記過給通路における上記空気流出口よりも上流側部分にかけての範囲内に位置する特定部分の内壁面の周方向の一部に、該特定部分の径方向の内側に突出する突出部材が設けられている、という構成とした。

上記の構成により、過給通路におけるコンプレッサよりも上流側部分の内壁面及び上流側吸気通路の内壁面に沿って旋回しようとする旋回流が突出部材に衝突することになり、この突出部材への衝突により、上記旋回流の流速が低下する。したがって、上流側吸気通路を構成する管の表面に遮音材又は制振材を貼り付けなくても、その管の表面から放射音が発せられるのを抑制することができる。

上記ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、上記特定部分は、上記過給通路における上記空気流出口に対して上流側近傍部分又は上記上流側吸気通路の下流端近傍部分である、ことが好ましい。

このことにより、上記旋回流を早期に突出部材に衝突させることができ、この結果、上記放射音の発生の抑制効果をより一層高めることができる。また、上記特定部分が上記上流側吸気通路の下流端近傍部分に位置している場合には、特定部分の内壁面に突出部材を設けることが容易にできるようになる。すなわち、上流側吸気通路をコンプレッサケースの入口に接続する作業を容易にするために、上流側吸気通路の下流端近傍部分を他の部分とは別の部材で構成することがあり、このような別部材に突出部材を設けるようにすれば、特定部分の内壁面に突出部材を設けることが容易になる。

上記ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、上記突出部材は、厚み方向に対向する２つの平面を有する平板状に形成され、上記突出部材における上記２つの平面間の中央を通る中央仮想平面が、上記特定部分の通路長さ方向でかつ該特定部分の径方向に延びている、ことが好ましい。

このことで、エアリリーフ通路を吸入空気が流れていないとき（エアリリーフ通路により吸入空気が過給通路におけるコンプレッサよりも上流側部分に還流されてないとき）に、特定部分を通過してコンプレッサに向かう吸入空気の流れを、突出部材が邪魔することがなく、この結果、突出部材による吸気抵抗の増大を抑制することができる。一方、上記旋回流は、２つの平面のうちの一方の平面に略垂直に衝突するので、該旋回流の流速を効果的に低下させることができる。

上記ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、上記特定部分の内壁面の周方向の複数箇所に、複数の上記突出部材がそれぞれ設けられており、上記複数の突出部材は、上記特定部分における通路長さ方向の略同じ位置に位置している、ことが好ましい。

こうすることで、複数の突出部材により、上記旋回流の流速をより一層低下させることができ、この結果、上記放射音の発生の抑制効果をより一層高めることができる。

上記ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、上記突出部材の突出量は、上記特定部分の通路内径の半分よりも小さい、ことが好ましい。

このことにより、特定部分の中心部分に突出部材が存在しなくなり、この結果、エアリリーフ通路を吸入空気が流れていないときに、特定部分を通過してコンプレッサに向かう吸入空気の流れを、突出部材が出来る限り邪魔しないようにすることができる。一方、上記旋回流は、上流側部分の内壁面及び上流側吸気通路の内壁面に沿って旋回しようとするので、突出部材により上記旋回流の流速を低減させることができる。

以上説明したように、本発明のターボ過給機付エンジンの吸気通路構造によると、上流側吸気通路を構成する管の表面に遮音材又は制振材を貼り付けなくても、その管の表面から放射音が発せられるのを抑制することができる。

例示的な実施形態に係る吸気通路構造を有するターボ過給機付エンジンの概略構成を示す図である。上記ターボ過給機付エンジンの吸気通路を示す斜視図である。コンプレッサケース及びその内部の一部を示す断面斜視図である。接続通路及びリリーフ弁を示す断面図である。コンプレッサケースにおけるエアリリーフ通路の箇所を上下方向に沿って切断した断面図である。コンプレッサケースの駆動ユニット取付部に駆動ユニットを取り付けた状態を示す斜視図である。エアリリーフ通路を通る吸入空気の流れを示す図である。特定部分（上流側吸気通路の下流端近傍部分）に設けられた突出部材を示す斜視図である。上記特定部分及び上記突出部材を該特定部分の通路長さ方向から見た図である。突出部材の第１変形例を示す斜視図である。突出部材の第２変形例を示す斜視図である。特定部分（上流側吸気通路の下流端近傍部分）に２つの突出部材、４つの突出部材及び８つの突出部材がそれぞれ設けられた場合と、突出部材が全く設けられない場合とにおいて、空気流出口からの通路長さ方向の距離と旋回流の最大流速との関係を示すグラフである。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、例示的な実施形態に係る吸気通路構造を有するターボ過給機付エンジン１（以下、単にエンジン１という）の概略構成を示す。このエンジン１は、車両の前側部分に位置するエンジンルーム内に搭載されたガソリンエンジンであって、複数（本実施形態では、４つ）の気筒２（図１では、１つのみ示す）が列状に設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３上に配設されたシリンダヘッド４とを有している。このエンジン１の各気筒２内には、シリンダヘッド４との間に燃焼室６を区画するピストン５が往復動可能にそれぞれ嵌挿されている。このピストン５は、コネクティングロッド７を介して不図示のクランク軸と連結されている。このクランク軸は、気筒２の列方向（図１の紙面に垂直な方向）に延びている。

シリンダヘッド４には、各気筒２毎に吸気ポート１２及び排気ポート１３が形成されているとともに、これら吸気ポート１２及び排気ポート１３の燃焼室６側の開口を開閉する吸気弁１４及び排気弁１５がそれぞれ配設されている。吸気弁１４は不図示の吸気弁駆動機構により、排気弁１５は不図示の排気弁駆動機構により、それぞれ駆動される。吸気弁１４及び排気弁１５は、それぞれ吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構により所定のタイミングで往復動して、それぞれ吸気ポート１２及び排気ポート１３を開閉し、気筒２内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構は、それぞれ、上記クランク軸に駆動連結された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを有し、これらのカムシャフトは上記クランク軸の回転と同期して回転する。また、少なくとも吸気弁駆動機構は、吸気カムシャフトの位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構を含んで構成されている。

また、シリンダヘッド４における各気筒２の燃焼室６の上側には、燃料を噴射するインジェクタ（図示を省略する）が設けられている。このインジェクタは、その燃料噴射口が燃焼室６の天井面から該燃焼室６に臨むように配設されていて、圧縮行程上死点付近で燃焼室６に燃料を直接噴射供給するようになっている。

さらに、シリンダヘッド４における各気筒２の燃焼室６の上側には、点火プラグ１７が配設されている。この点火プラグ１７の先端部（電極）は、燃焼室６の天井部における上記インジェクタの燃料噴射口の側方近傍に臨んでいる。そして、点火プラグ１７は、所望の点火タイミングで火花を発生するようになされている。

シリンダヘッド４の幅方向（気筒２の列方向に垂直な方向）の一側の面（図１の左側の面）には、各気筒２の吸気ポート１２に連通するように吸気通路３０が接続されている。シリンダヘッド４の幅方向の他側の面（図１の右側の面）には、各気筒２の燃焼室６からの排気ガスを排出する排気通路５０が接続されている。吸気通路３０には、ターボ過給機２０のコンプレッサ２１が配設されている。このコンプレッサ２１は、コンプレッサケース２１ａ（具体的な形状は、図２、図３、図５及び図６参照）内に収容されている。また、排気通路５０には、ターボ過給機２０のタービン２２が配設されている。このタービン２２は、タービンケース２２ａ（図２参照）内に収容されている。タービン２２が排気ガス流により回転し、該タービン２２の回転により、該タービン２２と連結された上記コンプレッサ２１が作動する。このコンプレッサ２１の作動により、吸気通路３０の上流端に位置する空気取入口３１より吸気通路３０に吸入された吸入空気の過給を行う。

吸気通路３０は、空気取入口３１より吸気通路３０に吸入された吸入空気を、コンプレッサケース２１ａ内に供給する上流側吸気通路３２と、コンプレッサケース２１ａ内に供給されかつコンプレッサ２１により過給された吸入空気を、エンジン１の吸気ポート１２に供給する下流側吸気通路３３と、で構成されている。

上流側吸気通路３２の上流端は、図２に示すように、空気取入口３１が形成された取入口形成部材３５に接続され、上流側吸気通路３２の下流端は、コンプレッサケース２１ａの入口２１ｂ（図３参照）に接続されている。上流側吸気通路３２は、上流側吸気管３６で構成されている。上流側吸気通路３２（上流側吸気管３６）の上流端近傍には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３７が配設されている。このエアクリーナ３７は、クリーナボックス３８に収容されている。上流側吸気通路３２におけるクリーナボックス３８とコンプレッサケース２１ａとの間の部分には、上流側吸気通路３２内の圧力を検出する第１圧力センサ４０が配設されている。

下流側吸気通路３３の上流端は、コンプレッサケース２１ａの出口２１ｃ（図３参照）に接続され、下流側吸気通路３３の下流端は、吸気ポート１２に接続されている。下流側吸気通路３３は、下流側吸気管４３と、吸気マニホールド４４とで構成されている（図２参照）。吸気マニホールド４４には、各気筒２に対応して独立の通路が形成され、各独立の通路の下流端が各気筒２の吸気ポート１２にそれぞれ接続されている。下流側吸気管４３の上流端は、コンプレッサケース２１ａの出口２１ｃと接続され、下流側吸気管４３の下流端は、サージタンク４５を介して吸気マニホールド４４と接続されている。このサージタンク４５は、吸気マニホールド４４に一体的に設けられている。

下流側吸気通路３３（下流側吸気管４３）には、スロットルバルブ４７が配設されている。このスロットルバルブ４７は、ステッピングモータ等のスロットルアクチュエータ４７ａにより駆動されて、該スロットルバルブ４７の配設部分における下流側吸気通路３３の断面積を変更することによって、各気筒２の燃焼室６への吸入空気量を調節する。

下流側吸気通路３３におけるスロットルバルブ４７とコンプレッサケース２１ａとの間の部分には、コンプレッサ２１により過給（圧縮）された空気を冷却するインタークーラ４８が配設されている。また、下流側吸気通路３３におけるスロットルバルブ４７とインタークーラ４８との間の部分には、コンプレッサ２１による吸入空気の過給圧を検出する第２圧力センサ４１が配設されている。この第２圧力センサ４１は、下流側吸気通路３３におけるコンプレッサケース２１ａとスロットルバルブ４７との間の部分の圧力を検出する役割も有している。この役割を果たす観点からは、第２圧力センサ４１は、下流側吸気通路３３におけるコンプレッサケース２１ａとインタークーラ４８との間の部分に配設されていてもよい。

排気通路５０は、排気マニホールド５１と、排気管５２とにより構成されている。排気マニホールド５１は、排気通路５０の上流端近傍部分を構成していて、各気筒２毎に分岐して排気ポート１３に接続された独立の通路と該各独立の通路が集合する集合部とを有している。排気管５２は、この集合部の下流端に接続されている。

排気通路５０（排気管５２で構成された部分）には、エンジン１の排気ガスを、タービン２２をバイパスして流すための排気バイパス通路５３が設けられている。すなわち、排気バイパス通路５３の上流端は、排気通路５０におけるタービン２２よりも上流側部分に接続され、排気バイパス通路５３の下流端は、排気通路５０におけるタービン２２よりも下流側部分に接続されている。

排気バイパス通路５３の上流端には、駆動モータ５４ａにより駆動されるウエストゲート弁５４が設けられている。このウエストゲート弁５４の開度は０％（全閉）から１００％まで連続的に変化可能である。ウエストゲート弁５４の開度が０％であるときには、排気ガスの全量がタービン２２へと流れ、それ以外の開度であるときには、その開度に応じて、排気バイパス通路５３に流れる流量（つまりタービン２２へ流れる流量）が変化する。すなわち、ウエストゲート弁５４の開度が大きいほど、排気バイパス通路５３に流れる流量が多くなり、タービン２２へ流れる流量が少なくなる。

排気通路５０におけるタービン２２よりも下流側（排気バイパス通路５３の下流端が接続される部分よりも下流側）の部分には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置５７が配設されている。この排気浄化装置５７は、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持して排気ガス中のＣＯ及びＨＣを酸化する酸化触媒５８と、排気ガス中のＮＯｘを処理（トラップ）して、ＮＯｘが大気に排出されるのを抑制するリーンＮＯｘ触媒５９とを有している。リーンＮＯｘ触媒５９は、酸化触媒５２に対して下流側に離れて配設されている。

エンジン１は、その排気ガスの一部が排気通路５０から吸気通路３０に還流されるように、ＥＧＲ通路６０を備えている。このＥＧＲ通路６０は、排気通路５０における排気マニホールド５１とタービン２２との間の部分と、吸気マニホールド４４の上記独立の通路とを接続する。ＥＧＲ通路６０には、内部を通過する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ６１と、ＥＧＲ通路６０の断面積を変更するＥＧＲ弁６２とが配設されている。このＥＧＲ弁６２により、ＥＧＲ通路６０による排気ガスの還流量が調節される。

コンプレッサケース２１ａ内には、上流側吸気通路３２と下流側吸気通路３３とを接続しかつコンプレッサ２１が配設された過給通路７１と、該過給通路７１におけるコンプレッサ２１よりも上流側部分７１ａとコンプレッサ２１よりも下流側部分７１ｂとをコンプレッサ２１を迂回して接続し、コンプレッサ２１により過給された吸入空気の一部を該上流側部分７１ａに還流させるエアリリーフ通路７２とが設けられている。このエアリリーフ通路７２は、スロットルバルブ４７が開いた状態から急激に全閉状態か又はそれに近い状態になった際に、過給通路７１におけるコンプレッサ２１よりも下流側部分７１ｂ、及び、下流側吸気通路３３におけるコンプレッサケース２１ａとスロットルバルブ４７との間の部分の圧力が高くなり過ぎるのを防止するために設けられた通路である。

エアリリーフ通路７２の上流端は、コンプレッサケース２１ａ内に設けられた接続通路７７を介して、過給通路７１におけるコンプレッサ２１よりも下流側部分７１ｂに接続されている。エアリリーフ通路７２の下流端は、過給通路７１におけるコンプレッサ２１よりも上流側部分７１ａに直に接続されている。

接続通路７１には、全開状態か又は全閉状態とされるリリーフ弁７８が設けられている。このリリーフ弁７８は、ソレノイド、モータ等の駆動源７９ａを含む駆動ユニット７９の該駆動源７９ａにより駆動されて、全開状態又は全閉状態とされる。駆動ユニット７９は、コンプレッサケース２１ａの表面に設けられた駆動ユニット取付部２１ｄ（図１、図３、図４及び図６参照）に取り付けられている。リリーフ弁７８が全開状態とされたときには、接続通路７７（つまり、エアリリーフ通路７２）が下流側部分７１ｂと連通することになり、コンプレッサ２１により過給された吸入空気の一部が上流側部分７１ａに還流される。一方、リリーフ弁７８が全閉状態とされたときには、接続通路７７（つまり、エアリリーフ通路７２）が下流側部分７１ｂとは非連通となり、コンプレッサ２１により過給された吸入空気が上流側部分７１ａに還流されなくなる。尚、図３では、リリーフ弁７８の記載を省略しており、図４に、リリーフ弁７８の構成を概略的に記載している。リリーフ弁７８の構成は、後に説明する。

スロットルバルブ４７（詳細には、スロットルアクチュエータ４７ａ）、リリーフ弁（詳細には、駆動ユニット７９の駆動源７９ａ）、ウエストゲート弁５４（詳細には、駆動モータ５４ａ）、ＥＧＲ弁６２、上記インジェクタ、点火プラグ１７、及び、上記位相可変機構は、コントロールユニット１００により制御される。コントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。

コントロールユニット１００には、第１圧力センサ４０及び第２センサ４１を含む、エンジン１の制御に必要な各種のセンサからの信号を入力する。エンジン１の制御に必要な各種のセンサとしては、第１圧力センサ４０及び第２センサ４１の他に、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、吸気通路３０に吸入された吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ等といった周知のセンサであり、ここでは、図示を省略する。そして、コントロールユニット１００は、これら入力信号に基づいて、スロットルバルブ４７、リリーフ弁７８、ウエストゲート弁５４、ＥＧＲ弁６２、上記インジェクタ、点火プラグ１７、及び、上記位相可変機構を制御する（つまり、エンジン１を制御する）。

コントロールユニット１００は、第２圧力センサ４１により検出された圧力から、第１圧力センサ４０により検出された圧力（大気圧と略同じ値）を引いた値である差圧が、所定圧力以下であるときには、リリーフ弁７８を全閉状態にする。上記所定圧力は、コンプレッサ２１による過給圧の最大値よりも僅かに大きい値である。

一方、コントロールユニット１００は、上記差圧が上記所定圧力よりも大きいときには、リリーフ弁７８を全開状態にする。すなわち、スロットルバルブ４７が開いた状態から急激に全閉状態か又はそれに近い状態になった際に、下流側部分７１ｂ、及び、下流側吸気通路３３におけるコンプレッサケース２１ａとスロットルバルブ４７との間の部分の圧力が高くなることで、上記差圧が上記所定圧力よりも大きくなる。下流側部分７１ｂ、及び、下流側吸気通路３３におけるコンプレッサケース２１ａとスロットルバルブ４７との間の部分の圧力が高くなり過ぎると、コンプレッサ２１の破損を招く可能性があるので、上記差圧が上記所定圧力よりも大きいときには、リリーフ弁７８を全開状態にする。

上記のようにリリーフ弁７８が全開状態になると、コンプレッサ２１により過給された吸入空気の一部が、エアリリーフ通路７２を通って上流側部分７１ａに還流され、その後、その還流された吸入空気が、上流側吸気通路３２を空気取入口３１側（上流側）に向かって逆流する。

図２及び図３に示すように、過給通路７１におけるコンプレッサ２１よりも上流側部分７１ａ、及び、上流側吸気通路３２の下流側部分は、車幅方向に一直線状に延びている。上流側吸気通路３２の下流側部分は、上流側吸気通路３２の上流側に向かって車両前側に向かうように湾曲する湾曲部分を介して、上流側吸気通路３２の上流側部分と接続されている。この上流側部分は、その湾曲部分から車両前側に延びている。

過給通路７１におけるコンプレッサ２１よりも下流側部分７１ｂは、コンプレッサ２１が配設された部分から下側に延びた後、下側に向かって車両左側（図２及び図３の右側）に向かうように湾曲して、コンプレッサケース２１ａの出口２１ｃで下流側吸気通路３３に接続する。下流側吸気通路３３は、コンプレッサケース２１ａの出口２１ｃから、上流側吸気通路３２の下流側部分の下側位置を通って車両左側に延びた後、下流側吸気通路３３の下流側に向かって車両前側に向かうように湾曲している。また、下流側吸気通路３３は、この湾曲部分から、上流側吸気通路３２の上流側部分の下側位置を通って車両前側に延びた後、車両前側かつ下側かつ車両左側に延びて、車両の前端近傍に配設されたインタークーラ４８に繋がる。

下流側吸気通路３３（下流側吸気管４３）におけるインタークーラ４８よりも下流側部分は、車両後側かつ上側かつ車両左側に延びた後、鉛直方向の上側に延びている。この上側に延びる部分に、スロットルバルブ４７が配設されている。

図３に示すように、接続通路７７は、下流側部分７１ｂの上部に接続されている。この接続通路７７の中心軸Ｘ２は、上流側部分７１ａの中心軸Ｘ１と平行であって、車幅方向に延びている。

図４に概略的に示すように、接続通路７７を構成する壁部７７ａには、リリーフ弁７８の弁体７８ａが着座する弁座８１が設けられている。弁体７８ａには、接続通路７７の中心軸Ｘ２上において車幅方向に延びる弁駆動軸７８ｂが連結されている。この弁駆動軸７８ｂは、コンプレッサケース２１ａの壁部（駆動ユニット取付部２１ｄが設けられた壁部）に設けられた開口２１ｅを通って、駆動ユニット取付部２１ｄに取り付けられた駆動ユニット７９の駆動源７９ａと連結される。この駆動源７９ａにより弁駆動軸７８ｂが該弁駆動軸７８ｂの軸方向（車幅方向）に移動することで、リリーフ弁７８が全開状態又は全閉状態になる。すなわち、弁駆動軸７８ｂが車両左側（図４の右側）に移動したとき、リリーフ弁７８が全開状態になり、弁駆動軸７８ｂが車両右側（図４の左側）に移動したとき、リリーフ弁７８が全閉状態になる。上記開口２１ｅは、後述のユニットケース７９ｂにより塞がれる。

図３及び図５に示すように、エアリリーフ通路７２は、上流側部分７１ａの中心軸方向（車幅方向でもあり、コンプレッサ２１の回転軸方向でもある）から見て、上側に凸となるように湾曲している。また、エアリリーフ通路７２は、上流側部分７１ａの内壁面に開口する空気流出口７２ａを有しているとともに、接続通路７７の内壁面に開口する空気流入口７２ｂを有している。

図６に示すように、駆動ユニット７９は、駆動源７９ａを収容するユニットケース７９ｂ（図１には簡略化して記載）を有している。このユニットケース７９ｂが、締結部材としての３つのボルト８５（図６では、２つのボルト８５しか見えていない）を介して駆動ユニット取付部２１ｄに取付固定されることで、駆動ユニット７９が駆動ユニット取付部２１ｄに取り付けられることになる。駆動ユニット取付部２１ｄは、コンプレッサケース２１ａの表面における接続通路７７に対して車両左側の部分に設けられている。

図３及び図５に示すように、駆動ユニット取付部２１ｄには、３つのボルト８５がそれぞれ螺号する３つのネジ穴２１ｆが形成されている（図３では、２つのネジ穴２１ｆしか見えていない）。これら３つのネジ穴２１ｆは、駆動ユニット取付部２１ｄにおいて、接続通路７７の中心軸Ｘ２を中心とする円上又は該円の近傍でかつ該円の周方向に略３等分した位置に設けられている。

ユニットケース７９ｂの上面には、駆動源７９ａに電流を供給するための配線の先端に設けられたコネクタ（図示せず）が差し込まれるコネクタ受け部７９ｃが設けられている。このコネクタ受け部７９ｃの上側が開放されており、コネクタ受け部７９ｃに対して上側から上記コネクタを差し込むように構成されている。これにより、上記コネクタを、上記エンジンルームの上側からコネクタ受け部７９ｃに容易に差し込むことができる。

リリーフ弁７８が全開状態になったとき、コンプレッサ２１により過給された吸入空気の一部が、エアリリーフ通路７２を通って上流側部分７１ａに還流される。このとき、図７に矢印で示すように、エアリリーフ通路７２を通る吸入空気は、第１通路７３の湾曲した形状に沿わずに、略真っ直ぐに流れようとする。このため、その吸入空気が空気流出口７２ａから上流側部分７１ａに流出する際、該上流側部分７１ａの内壁面に沿うような流れとなり、これにより、上流側部分７１ａに流出した吸入空気は、そのまま上流側部分７１ａの内壁面に沿って旋回する（図７で時計回りに旋回する）ことになる。この結果、その上流側部分７１ａに流出した吸入空気は、上流側部分７１ａの内壁面及び上流側吸気通路３２の内壁面に沿って旋回しながら空気取入口３１側に向かって逆流することになる。このとき、その旋回する旋回流によって上流側吸気管３６が振動して、上流側吸気管３６（特に上流側吸気通路３６の下流側部分及び上記湾曲部分）の表面から放射音が発せられる。

尚、上記旋回流の旋回する方向は、エアリリーフ通路７２の形状により決まり、エアリリーフ通路７２が、例えば、上流側部分７１ａの中心軸方向から見て、下側に凸となるように湾曲している場合には、図７で反時計回りに旋回することになる。エアリリーフ通路７２が、非直線状に形成されていれば、旋回流が生じ易くなる。特に上流側部分７１ａの中心軸方向から見て、エアリリーフ通路７２が非直線状に形成されていれば、旋回流がより生じ易くなる。

このような放射音の発生を抑制するために、上流側吸気通路３２の下流側部分から過給通路７１における空気流出口７２ａよりも上流側部分にかけての範囲内に位置する特定部分９０の内壁面の周方向の一部に、該特定部分９０の径方向の内側に突出する少なくとも１つの突出部材９１が設けられる。

本実施形態では、図８及び図９に示すように、特定部分９０の内壁面の周方向の複数箇所（図８及び図９では、特定部分９０の内壁面の周方向に等間隔をあけた４箇所）に、複数（４つ）の突出部材９１がそれぞれ設けられる。これら複数の突出部材９１は、特定部分９０における通路長さ方向の略同じ位置に位置している。尚、複数の突出部材９１が、特定部分９０において通路長さ方向に互いにずれていてもよい。但し、この場合、複数の突出部材９１が、通路長さ方向において互いにオーバーラップしていることが好ましい。また、特定部分９０の内壁面において上記複数の突出部材９１がそれぞれ設けられる箇所は、該内壁面の周方向に等間隔をあけた箇所である必要はない。

特定部分９０は、過給通路７２における空気流出口７２ａに対して上流側近傍部分又は上流側吸気通路３２の下流端近傍部分であることが好ましい。本実施形態では、特定部分９０は、上流側吸気通路３２の下流端近傍部分としている。ここで、上流側吸気通路３２（上流側吸気管３６）をコンプレッサケース２１ａの入口２１ｂに接続する作業を容易にするために、上流側吸気通路３２の下流端近傍部分が他の部分とは別の部材（図２及び図８に示す接続管３６ａ）で構成されている。この別の部材である接続管３６ａの内壁面に突出部材９１を設けることは容易である。

図８及び図９に示すように、各突出部材９１は、厚み方向に対向する２つの平面９１ａを有する平板状に形成されている。各突出部材９１における上記２つの平面９１ａ間の中央を通る中央仮想平面（図９では、一点鎖線の直線Ｌで表される）が、特定部分９０の通路長さ方向（つまり、接続管３６ａの中心軸方向）でかつ特定部分９０の径方向（接続管３６ａの径方向）に延びている。図９において、各突出部材９１における上記中央仮想平面（直線Ｌ）は、特定部分９０の中心を通る。上記旋回流は、特定部分９０の内壁面に沿って流れる際に、２つの平面９１ａのうちの一方の平面９１ａに略垂直に衝突するので、該旋回流の流速を効果的に低下させることができる。

また、各突出部材９１の突出量ｈは、特定部分９０の通路内径Ｄ（接続管３６ａの内径）の半分よりも小さい。すなわち、特定部分９０の中心部分に突出部材９１は存在しない。これにより、リリーフ弁７８が全閉状態にあるときに特定部分９０を通過してコンプレッサ２１に向かう吸入空気が流れる空間が確保されて、吸気抵抗の増大が抑制される。突出量ｈは、各突出部材９１による吸気抵抗の増大を出来る限り抑制しつつ上記旋回流の流速を低下させることができるような値に設定される。また、各突出部材９１の厚みｄは、吸気抵抗の増大を出来る限り抑制しつつ上記旋回流が衝突しても変形しないような値に設定される。

したがって、本実施形態では、特定部分９０の内壁面に設けられた複数（４つ）の突出部材９１によって、上記旋回流の流速を低下させることができ、よって、上流側吸気管３６の表面に遮音材又は制振材を貼り付けなくても、その上流側吸気管３６の表面から放射音が発せられるのを抑制することができる。

また、各突出部材９１は、リリーフ弁７８が全閉状態にあるときに特定部分９０を通過してコンプレッサ２１に向かう吸入空気の流れを邪魔することがないような姿勢（上記中央仮想平面が特定部分９０の通路長さ方向でかつ特定部分９０の径方向に延びるような姿勢）で設けられているので、各突出部材９１による吸気抵抗の増大を抑制することができる。しかも、特定部分９０の中心部分に突出部材９１が存在しないので、各突出部材９１による吸気抵抗の増大を出来る限り抑制することができる。

図１０は、突出部材９１の第１変形例を示す。この第１変形例では、突出部材９１の数を８つにしたものであり、８つの突出部材９１は、特定部分９０（上流側吸気通路３２の下流端近傍部分）の内壁面の周方向の８箇所（図１０では、該内壁面の周方向に等間隔をあけた８箇所）にそれぞれ設けられている。その他の構成は上記実施形態と同様である。この第１変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。尚、突出部材９１の数を増やしたことで、上記旋回流の流速の低減効果はより一層高まる。

図１１は、突出部材９１の第２変形例を示す。この第２変形例では、突出部材９１の数を２つにしたものであり、これら２つの突出部材９１は、特定部分９０（上流側吸気通路３２の下流端近傍部分）の内壁面における径方向に相対向する２箇所にそれぞれ設けられる。また、この第２変形例では、２つの突出部材９１の突出量ｈが、特定部分９０の通路内径Ｄの半分と同じ値になっている。すなわち、２つの突出部材９１は、特定部分９０の中心まで突出していて、該中心で互いに繋がって一体化されている。このため、第２変形例では、特定部分９０の内壁面の１箇所に、特定部分９０の径方向全体に亘って延びる１つの突出部材９１が設けられているとも言える。その他の構成は上記実施形態と同様である。

このように２つの突出部材９１が特定部分９０の中心まで突出していても、各突出部材９１の上記姿勢により、吸気抵抗の増大を抑制することができる。また、突出部材９１の数が２つであっても、上記旋回流の流速を低下させることができる。

尚、突出部材９１の数は１つであってもよい。また、突出部材９１の形状は上記のような平板状である必要はなく、上記旋回流の流速を低下させることができるのであれば、どのような形状であってもよい。但し、吸気抵抗の増大を出来る限り抑制しつつ上記旋回流の流速を低下させる観点からは、突出部材９１は平板状であることが好ましく、このような平板状の突出部材９１を、上記のような姿勢で設けるのがよい。

図１２は、特定部分９０に２つの突出部材９１、４つの突出部材９１及び８つの突出部材９１がそれぞれ設けられた場合と、突出部材９１が全く設けられない場合とにおいて、空気流出口７２ａからの通路長さ方向の距離と上記旋回流の最大流速との関係を調べた結果を示す。

４つの突出部材９１が設けられた場合の該４つの突出部材９１の構成は、上記実施形態と同様であり、これら４つの突出部材９１は、空気流出口７２ａから通路長さ方向で６０ｍｍの位置にある。

８つの突出部材９１が設けられた場合の該８つの突出部材９１の構成は、上記第１変形例と同様であり、これら８つの突出部材９１は、空気流出口７２ａから通路長さ方向で９０ｍｍの位置にある。

２つの突出部材９１が設けられた場合の該２つの突出部材９１の構成は、上記第２変形例と同様あり（特定部分９０の中心まで突出していて、該中心で互いに繋がって一体化されている）、これら２つの突出部材９１は、空気流出口７２ａから通路長さ方向で６０ｍｍの位置にある。

図１２より、４つの突出部材９１が設けられた場合、及び、２つの突出部材９１が設けられた場合においては、上記距離が６０ｍｍ以上となる位置（突出部材９１が設けられた位置よりも空気取入口３１側の位置）で、突出部材９１が全く設けられない場合に比べて、旋回流の最大速度が低下していることが分かる。また、４つの突出部材９１が設けられた場合の方が、２つの突出部材９１が設けられた場合に比べて、旋回流の最大速度が低下する。

８つの突出部材９１が設けられた場合においては、上記距離が９０ｍｍ以上となる位置（突出部材９１が設けられた位置よりも空気取入口３１側の位置）で、突出部材９１が全く設けられない場合に比べて、旋回流の最大速度が低下する。また、８つの突出部材９１が設けられた場合においては、４つの突出部材９１が設けられた場合、及び、２つの突出部材９１が設けられた場合に比べて、旋回流の最大速度が低下する。このように、突出部材９１の数が多いほど、旋回流の最大速度をより低下させることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、ターボ過給機のコンプレッサが配設された吸気通路に、該コンプレッサによる過給後の吸入空気の一部を該吸気通路におけるコンプレッサよりも上流側部分に還流させるエアリリーフ通路が設けられた、ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造に有用である。

１ターボ過給機付エンジン
２０ターボ過給機
２１コンプレッサ
２１ａコンプレッサケース
２１ｄ駆動ユニット取付部
３０吸気通路
３２上流側吸気通路
３３下流側吸気通路
４７スロットルバルブ
７１過給通路
７１ａ過給通路におけるコンプレッサよりも上流側部分
７１ｂ過給通路におけるコンプレッサよりも下流側部分
７２エアリリーフ通路
７２ａエアリリーフ通路の空気流出口
９０特定部分
９１突出部材
９１ａ平面

Claims

ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造であって、
コンプレッサケース内に収容された、ターボ過給機のコンプレッサと、
上記コンプレッサケース内に吸入空気を供給する上流側吸気通路と、
上記コンプレッサケース内に供給されかつ上記コンプレッサにより過給された吸入空気を、上記エンジンの吸気ポートに供給する下流側吸気通路と、
上記下流側吸気通路に配設されたスロットルバルブと、を備え、
上記コンプレッサケース内には、上記上流側吸気通路と上記下流側吸気通路とを接続しかつ上記コンプレッサが配設された過給通路と、該過給通路における上記コンプレッサよりも上流側部分と該コンプレッサよりも下流側部分とを該コンプレッサを迂回して接続し、上記コンプレッサにより過給された吸入空気の一部を該過給通路における上記コンプレッサよりも上流側部分に還流させるエアリリーフ通路とが設けられており、
上記エアリリーフ通路は、上記過給通路における上記コンプレッサよりも上流側部分の内壁面に開口する空気流出口を有し、
上記上流側吸気通路の下流側部分から上記過給通路における上記空気流出口よりも上流側部分にかけての範囲内に位置する特定部分の内壁面の周方向の一部に、該特定部分の径方向の内側に突出する突出部材が設けられていることを特徴とするターボ過給機付エンジンの吸気通路構造。
請求項１記載のターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、
上記特定部分は、上記過給通路における上記空気流出口に対して上流側近傍部分又は上記上流側吸気通路の下流端近傍部分であることを特徴とするターボ過給機付エンジンの吸気通路構造。
請求項１又は２記載のターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、
上記突出部材は、厚み方向に対向する２つの平面を有する平板状に形成され、
上記突出部材における上記２つの平面間の中央を通る中央仮想平面が、上記特定部分の通路長さ方向でかつ該特定部分の径方向に延びていることを特徴とするターボ過給機付エンジンの吸気通路構造。
請求項１〜３のいずれか１つに記載のターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、
上記特定部分の内壁面の周方向の複数箇所に、複数の上記突出部材がそれぞれ設けられており、
上記複数の突出部材は、上記特定部分における通路長さ方向の略同じ位置に位置していることを特徴とするターボ過給機付エンジンの吸気通路構造。
請求項１〜４のいずれか１つに記載のターボ過給機付エンジンの吸気通路構造において、
上記突出部材の突出量は、上記特定部分の通路内径の半分よりも小さいことを特徴とするターボ過給機付エンジンの吸気通路構造。