WO2018069972A1

WO2018069972A1 - ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造

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Publication number: WO2018069972A1
Application number: PCT/JP2016/080135
Authority: WO
Inventors: 慶幸上刎; 大槻　健; 栄之介末國; 公雄石田; 浩司細川; 淳司渡邉
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19
Also published as: EP3505738A4; JP6690727B2; JPWO2018069972A1; US10697358B2; CN109790777B; EP3505738A1; CN109790777A; EP3505738B1; US20200040810A1

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、非直線形状の第１通路（７３）及び第２通路（７４）を有し、第１通路（７３）及び第２通路（７４）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）の内壁面にそれぞれ開口する空気流出口（７３ａ，７４ａ）を有し、空気流出口（７３ａ，７４ａ）は、上流側部分（７１ａ）の中心軸方向において互いにオーバーラップするように、上記内壁面の周方向の互いに異なる部分に開口している。

Description

ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造

　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、コストアップを招くとともに、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、非直線形状の第１通路及び第２通路を有し、上記第１通路及び上記第２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それぞれ開口する空気流出口を有し、上記第１通路及び上記第２通路の空気流出口は、上記上流側部分の中心軸方向において互いにオーバーラップするように、上記内壁面の周方向の互いに異なる部分に開口している、という構成とした。

　上記の構成により、第１通路の空気流出口から過給通路におけるコンプレッサよりも上流側部分に流出する吸入空気と、第２通路の空気流出口から上記上流側部分に流出する吸入空気とが上記上流側部分で衝突することになり、この結果、上記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の流速を低下させることができるか、又は、そのような旋回流の発生を抑制することができる。また、第１通路及び第２通路のトータル断面積を、エアリリーフ通路が１つの通路で構成されている場合の該１つの通路の断面積よりも増大させ易くなるので、第１通路及び第２通路の空気流出口からの吸入空気の流速を低下させることができ、この点からも、上記旋回流の流速低下又は旋回流発生の抑制が可能になる。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、上記第１通路及び上記第２通路の中心軸線は共に、上記上流側部分の中心軸方向に垂直な第１平面上に位置しており、上記第１平面上において、上記第１通路の中心軸線の空気流出口側の端に接するように該第１通路の中心軸線を延長した延長線と、上記第２通路の中心軸線の空気流出口側の端に接するように該第２通路の中心軸線を延長した延長線とが、上記上流側部分の通路内で交差する、ことが好ましい。

　このことにより、第１通路の空気流出口から上記上流側部分に流出する吸入空気と、第２通路の空気流出口から上記上流側部分に流出する吸入空気とが、上記上流側部分で衝突し易くなる。また、第１通路及び第２通路の空気流出口からの吸入空気は、上記上流側部分及び上流側吸気通路において互いに反対の向きに旋回しようとし、これら吸入空気の衝突により、上記旋回流の流速低下又は旋回流発生の抑制効果をより一層高めることができる。

　上記のように両延長線が交差する場合、上記第１通路及び上記第２通路は、上記第１平面に垂直でかつ上記上流側部分の中心軸を含むように予め設定された第２平面に対して略対称に設けられている、ことが好ましい。

　このことで、第１通路及び第２通路の空気流出口からの吸入空気の流速が同じになるので、これら吸入空気の衝突により、上記旋回流の流速低下又は旋回流発生の抑制効果を更に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の一実施形態では、上記過給通路と上記エアリリーフ通路との接続部分には、該エアリリーフ通路を開閉可能にするリリーフ弁が設けられ、上記コンプレッサケースの表面に、上記リリーフ弁を駆動する駆動ユニットが、複数の締結部材を介して取り付けられる駆動ユニット取付部が設けられ、上記複数の締結部材のうちの１つが、上記駆動ユニット取付部における上記第１通路と上記第２通路との間の部分に位置している。

　このことにより、コンプレッサケースにおける第１通路と第２通路との間の部分を、駆動ユニットをコンプレッサケースの駆動ユニット取付部に取り付けるための締結部材のスペースとして有効に利用することができ、この結果、締結部材の数を減らすことなく、駆動ユニットを駆動ユニット取付部に確実に取り付けることができる。

　上記ターボ過給機付エンジンの吸気通路構造の別の実施形態では、上記第１通路及び上記第２通路は、互いに離れる側に凸となるように湾曲している。

　こうすることで、第１通路及び第２通路の空気流出口からの吸入空気は、上記上流側部分及び上流側吸気通路において互いに反対の向きに旋回しようとするので、これら吸入空気の衝突により、上記旋回流の流速低下又は旋回流発生の抑制効果をより一層高めることができる。

　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（第１通路及び第２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。第１通路を通る吸入空気及び第２通路を通る吸入空気の流れを示す図である。エアリリーフ通路が１つの通路で構成されている場合と、２つの通路で構成されている場合とにおいて、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、非直線形状に形成された第１通路７３及び第２通路７４を有している。これら第１通路７３及び第２通路７４は、特に上流側部分７１ａの中心軸方向（車幅方向であり、コンプレッサ２１の回転軸方向でもある）から見て、非直線形状に形成されている。本実施形態では、第１通路７３及び第２通路７４は、上下に並んでいて、上流側部分７１ａの中心軸方向（車幅方向）から見て、互いに離れる側に凸となるように湾曲している。すなわち、上流側部分７１ａの中心軸方向から見て、上側に位置する第１通路７３は、上側に凸となるように湾曲し、下側に位置する第２通路７４は、下側に凸となるように湾曲している。

　また、第１通路７３及び第２通路７４は、上流側部分７１ａの内壁面にそれぞれ開口する空気流出口７３ａ，７４ａを有しているとともに、接続通路７７の内壁面にそれぞれ開口する空気流入口７３ｂ，７４ｂを有している。

　第１通路７３及び第２通路７４の空気流出口７３ａ，７４ａは、上流側部分７１ａの中心軸方向において互いにオーバーラップするように、上流側部分７１ａの内壁面の周方向の互いに異なる部分に開口している。本実施形態では、空気流出口７３ａ，７４ａは、上流側部分７１ａの中心軸方向において同じ位置に開口している。

　尚、図１にも、第１通路７３及び第２通路７４を記載しているが、図１では、分かり易くするために、第１通路７３及び第２通路７４の形状並びに上流側部分７１ａの内壁面における空気流出口７３ａ，７４ａの位置は正確ではない。

　第１通路７３及び第２通路７４の中心軸線Ｃ１，Ｃ２は共に、上流側部分７１ａの中心軸方向に垂直な第１平面（図５の断面）上に位置している。このことで、空気流出口７３ａ，７４ａは、上流側部分７１ａの中心軸方向において同じ位置に開口することになる。そして、第１通路７３及び第２通路７４は、上記第１平面に垂直でかつ上流側部分７１ａの中心軸Ｘ１を含むように予め設定された第２平面に対して略対称である。本実施形態では、上記第２平面は、上記第１平面に垂直でかつ上流側部分７１ａの中心軸Ｘ１と接続通路７７の中心軸Ｘ２とを含む平面（図５では、上流側部分７１ａの中心軸Ｘ１と接続通路７７の中心軸Ｘ２とを通る一点鎖線の直線Ｌで表される）である。

　本実施形態では、上記第１平面（図５の断面）上において、第１通路７３の中心軸線Ｃ１の空気流出口７３ａ側の端に接するように該中心軸線Ｃ１を延長した延長線Ｔ１と、第２通路７４の中心軸線Ｃ２の空気流出口７４ａ側の端に接するように該中心軸線Ｃ２を延長した延長線Ｔ２とが、上流側部分７１ａの通路内で交差するように、第１通路７３及び第２通路７４が湾曲している。

　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。これら３つのネジ穴２１ｆのうちの１つのネジ穴２１ｆ、及び、該ネジ穴２１ｆに螺号するボルト８５は、駆動ユニット取付部２１ｄにおける第１通路７３と第２通路７４との間の部分に位置している。

　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。

　ここで、仮にエアリリーフ通路７２が１つの通路（ここでは、第１通路７３のみとする）で構成されていたとする。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、第１通路７３のみを通って上流側部分７１ａに還流されることになる。このとき、図７に実線の矢印で示すように、第１通路７３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７３ａ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。

　このような放射音の発生を抑制するために、第１通路７３に加えて、第２通路７４が設けられている。すなわち、第１通路７３の空気流出口７３ａから上流側部分７１ａに流出する吸入空気（図７の実線の矢印参照）と、第２通路７４の空気流出口７４ａから上流側部分７１ａに流出する吸入空気（図７の破線の矢印参照）とを上流側部分７１ａで衝突させて、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ようとする旋回流の流速を低下させるか、又は、そのような旋回流の発生を抑制する。

　特に本実施形態では、上記第１平面上において、第１通路７３の中心軸線Ｃ１の空気流出口７３ａ側の端に接するように中心軸線Ｃ１を延長した延長線Ｔ１と、第２通路７４の中心軸線Ｃ２の空気流出口７４ａ側の端に接するように中心軸線Ｃ２を延長した延長線Ｔ２とが、上流側部分７１ａの通路内で交差するとともに、第１通路７３及び第２通路７４が、上記第２平面に対して略対称に設けられているので、第１通路７３及び第２通路７４の空気流出口７３ａ，７４ａからの吸入空気の流速が同じになるとともに、これら吸入空気が互いに反対の向きに旋回しようとする（図７の実線及び破線の矢印参照）ので、これら吸入空気同士を衝突させることにより、上記旋回流の流速低下又は旋回流発生の抑制効果をより一層高めることができる。

　また、第１通路７３及び第２通路７４のトータル断面積を、エアリリーフ通路７２が１つの通路で構成されている場合の該１つの通路の断面積よりも増大させ易くなるので、第１通路７３及び第２通路７４の空気流出口７３ａ，７４ａからの吸入空気の流速を低下させることができ、この点からも、上記旋回流の流速低下又は旋回流発生の抑制が可能になる。

　したがって、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。

　図８は、エアリリーフ通路７２が１つの通路（第１通路７３と略同じ形状の通路）で構成されている場合と、上記のように２つの通路（第１通路７３及び第２通路７４）で構成されている場合とにおいて、空気流出口からの通路長さ方向の距離と上記旋回流の最大流速との関係を調べた結果を示す。いずれの場合も、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の圧力を、１９２ｋＰａとしている。

　エアリリーフ通路７２が２つの通路で構成されている場合の該２つの通路の空気流出口（第１通路７３及び第２通路７４の空気流出口７３ａ，７４ａ）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の中心軸方向において同じ位置にあって、コンプレッサケース２１ａの入口２１ｂから通路長さ方向で約３０ｍｍの位置にある。エアリリーフ通路７２が１つの通路で構成されている場合の該１つの通路の空気流出口も、コンプレッサケース２１ａの入口２１ｂから通路長さ方向で約３０ｍｍの位置にある。すなわち、いずれの場合も、コンプレッサケース２１ａの入口２１ｂの位置は、上記距離が約３０ｍｍとなる位置である。コンプレッサケース２１ａの入口２１ｂの位置よりも上記距離が小さい位置は、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の位置であり、入口２１ｂの位置よりも上記距離が大きい位置は、上流側吸気通路３２の位置である。

　ここでは、エアリリーフ通路７２が１つの通路で構成されている場合の該通路の断面積は、エアリリーフ通路７２が２つの通路で構成されている場合の各通路の断面積よりも大きいが、該２つの通路のトータルの断面積よりも小さい。

　図８より、エアリリーフ通路７２が２つの通路で構成されている場合、１つの通路で構成されている場合に比べて、いずれの位置においても上記旋回流の最大速度が低減していることが分かる。特に上流側吸気通路３２において空気流出口から５０ｍｍ乃至１００ｍｍの位置で、旋回流の最大速度が約８０ｍ／ｓ以下という条件が満たされれば、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、放射音が問題になることはない。エアリリーフ通路７２が１つの通路で構成されている場合には、そのような条件は満たされず、放射音が問題になる。これに対し、エアリリーフ通路７２が２つの通路で構成されている場合、そのような条件を十分に満たすことが分かる。

　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
　　７３　　第１通路
　　７３ａ　第１通路の空気流出口
　　７４　　第２通路
　　７４ａ　第２通路の空気流出口
　　７９　　駆動ユニット
　　８５　　ボルト（締結部材）

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、非直線形状の第１通路及び第２通路を有し、
　上記第１通路及び上記第２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それぞれ開口する空気流出口を有し、
　上記第１通路及び上記第２通路の空気流出口は、上記上流側部分の中心軸方向において互いにオーバーラップするように、上記内壁面の周方向の互いに異なる部分に開口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、
　上記第１通路及び上記第２通路の中心軸線は共に、上記上流側部分の中心軸方向に垂直な第１平面上に位置しており、
　上記第１平面上において、上記第１通路の中心軸線の空気流出口側の端に接するように該第１通路の中心軸線を延長した延長線と、上記第２通路の中心軸線の空気流出口側の端に接するように該第２通路の中心軸線を延長した延長線とが、上記上流側部分の通路内で交差す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、
　上記第１通路及び上記第２通路は、上記第１平面に垂直でかつ上記上流側部分の中心軸を含むように予め設定された第２平面に対して略対称に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１～３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、
　上記過給通路と上記エアリリーフ通路との接続部分には、該エアリリーフ通路を開閉可能にするリリーフ弁が設けられ、
　上記コンプレッサケースの表面に、上記リリーフ弁を駆動する駆動ユニットが、複数の締結部材を介して取り付けられる駆動ユニット取付部が設けられ、
　上記複数の締結部材のうちの１つが、上記駆動ユニット取付部における上記第１通路と上記第２通路との間の部分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、
　上記第１通路及び上記第２通路は、互いに離れる側に凸となるように湾曲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。