(57)【要約】【課題】排気系の機器同士で互いに熱の影響を受けないようにする。【解決手段】ＷＧ弁２７のアクチュエータ２７ａを含むターボチャージャ２３を排気マニホールド１７の上方に配し、排気マニホールド１７の熱の影響を減らすと共に、ターボチャージャ２３を排気浄化触媒２６から離して配置し、排気浄化触媒２６の熱の影響を減らす。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトが車両の幅方向に延びて配置されると共に、排気系が機関本体の前記車両の後側に配される車両用の内燃機関において、
前記排気系は、
前記機関本体のシリンダヘッド部に一体的に形成され、複数の排気管、及び、一つの排気出口を有する排気集合管と、
前記排気集合管の前記排気出口に接続される過給機のタービンと、
前記過給機のタービンで仕事を終えた排気を浄化する排気浄化装置とを備え、
前記過給機のタービンは、前記排気集合管及び前記排気浄化装置よりも上方に配置されている
ことを特徴とする車両の内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の内燃機関において、
前記過給機のタービンは、前記排気集合管の前記排気出口の上方に配置され、
前記過給機のタービンに送られる排気量を制御するためのウエイストゲートバルブが備えられ、
前記内燃機関は前記ウエイストゲートバルブの開閉をモータで制御するアクチュエータを有する
ことを特徴とする車両の内燃機関。
【請求項３】
請求項２に記載の車両の内燃機関において、
前記過給機のタービン及び前記排気浄化装置と、前記アクチュエータとは、
前記排気集合管の前記排気出口を挟んで前記内燃機関の前後方向に分かれた位置に配置されている
ことを特徴とする車両の内燃機関。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３に記載の車両の内燃機関において、
前記過給機のタービン及び前記排気浄化装置と前記アクチュエータは、
前記車両の上面視で前記内燃機関の幅方向にずれた位置に配置されている
ことを特徴とする車両の内燃機関。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両の内燃機関において、
前記過給機のコンプレッサで過給された吸気を冷却するインタークーラが前記機関本体の前記車両の前側に備えられ、前記過給機の吸気側通路と前記インタークーラは前記内燃機関の上部に配される接続配管により接続され、
前記車両の走行に伴って前記内燃機関の上部を流通する空気が、前記接続配管により前記過給機のタービンに向けて案内される
ことを特徴とする車両の内燃機関。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両の内燃機関において、
前記過給機は、ブラケットを介して前記機関本体に取り付けられ、
前記ブラケットは、前記触媒装置及び前記過給機のタービンと前記アクチュエータとの間で熱を遮断する遮熱板である
ことを特徴とする車両の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系が車両の後側に配された横置きの内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関（エンジン）として、クランクシャフトが車両の幅方向に延びて配置される横置きのエンジン（横置きエンジン）が知られている。横置きエンジンでは、排気浄化触媒等の排気系をエンジン本体の後側に配することで、排気浄化触媒の活性化に有利な構造になる。
【０００３】
また、過給機を備えた車両では、横置きエンジンの後側（排気系）に過給機のタービンを接続することで、即ち、排気ポートと過給機の入口までの経路長を短くすることで、過給機の性能を維持することができる（特許文献１参照）。
【０００４】
排気系を車両の後側に配置した横置きのエンジンの場合、排気系の温度が上昇する虞があり、的確な冷却を考慮する必要があった。特に、過給機を備えたエンジンでは、機器の構成部材の温度上昇や周辺の部品の温度上昇を抑制する必要があるため、燃料を多く噴射して燃焼室の燃焼温度を抑制して対応しているのが現状であった。
【０００５】
また、エンジンを停止した後は、冷却手段（冷却水の循環、冷却ファンの駆動）も停止するため、排気系の熱、特に、排気管や触媒装置の熱が過給機等に伝わる虞があるのが現状であった。
【０００６】
また、エンジン停止から一定時間の間はファンが回転して冷却が継続されるようになっているが、冷却水の循環が停止することに伴う熱気の発生を抑制することには制約があるのが現状であった。
【０００７】
更に、近年の内燃機関の小型化により、機器の配置のコンパクト化が要求され、特に、横置きの内燃機関を搭載した車両においては、内燃機関の機器同士の隙間が少なくなっているのが現状であった。
【０００８】
これらのことから、機器をコンパクトに配置しても機器同士で相互に熱の影響を受け難い内燃機関が望まれているのが実情であった。
【０００９】
一方、過給を精密にコントロールするために、近年ウエイストゲートバルブ駆動用のアクチュエータを負圧式から、電動モータを利用したアクチュエータへの採用が拡大しており、機器同士の熱伝達に対する要望はさらに厳しくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２４７４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、横置きの内燃機関で排気系が車両の後側に備えられていても、機器相互の熱の影響を受け難い車両の内燃機関の構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の車両の内燃機関は、クランクシャフトが車両の幅方向に延びて配置されると共に、排気系が機関本体の前記車両の後側に配される車両用の内燃機関において、前記排気系は、前記機関本体のシリンダヘッド部に一体的に形成され、複数の排気管、及び、一つの排気出口を有する排気集合管と、前記排気集合管の前記排気出口に接続される過給機のタービンと、前記過給機のタービンで仕事を終えた排気を浄化する排気浄化装置とを備え、前記過給機のタービンは、前記排気集合管及び前記排気浄化装置よりも上方に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る本発明では、複数の排気管、及び、一つの排気出口を有する排気集合管が、機関本体のシリンダヘッド部に一体的に形成されて、機器の配置がコンパクト化され、排気集合管、及び、排気浄化装置よりも上方に過給機が配置され、走行中に機関本体の上部を流通する空気が過給機のタービンに案内されやすくなり、過給機のタービンへの冷却効果が高まる。
【００１４】
このため、横置きの内燃機関で排気系が車両の後側に備えられていても、機器相互の熱の影響を受け難く、高速走行時の燃費悪化を防ぐことが可能になる。
【００１５】
そして、請求項２に係る本発明の車両の内燃機関は、請求項１に記載の車両の内燃機関において、前記過給機のタービンは、前記排気集合管の前記排気出口の上方に配置され、前記過給機のタービンに送られる排気量を制御するためのウエイストゲートバルブが備えられ、前記内燃機関は、前記ウエイストゲートバルブの開閉をモータで制御するアクチュエータを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る本発明では、ウエイストゲートバルブ、及び、モータ（電動モータ）で制御するアクチュエータを含めて過給機に対する排気浄化装置の熱の影響が抑制される。
【００１７】
また、請求項３に係る本発明の車両の内燃機関は、請求項２に記載の車両の内燃機関において、前記過給機のタービン及び前記排気浄化装置と、前記アクチュエータとは、前記排気集合管の前記排気出口を挟んで前記内燃機関の前後方向に分かれた位置に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る本発明では、過給機のタービン、排気浄化装置、及び、アクチュエータの位置が、排気集合管の排気出口を挟んで内燃機関の前後方向で（車両の幅方向で）分かれているので、過給機のタービン及びウエイストゲートバルブのアクチュエータが、排気浄化装置の熱の影響を直接受けることがない。
【００１９】
また、請求項４に係る本発明の車両の内燃機関は、請求項２もしくは請求項３に記載の車両の内燃機関において、前記過給機のタービン及び前記排気浄化装置と前記アクチュエータは、前記車両の上面視で前記内燃機関の幅方向にずれた位置に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に係る本発明では、過給機のタービン及び排気浄化装置と、モータ（電動モータ）で構成されるアクチュエータの位置が、車両の上面視（内燃機関の平面視）で内燃機関の幅方向に（車両の前後方向に）分かれているので、アクチュエータが排気浄化装置及びタービンの熱の影響を直接受けることがない。
【００２１】
因みに、特開２０１０−１５０９６１号公報には、車幅方向（内燃機関の前後方向）で、過給機と排気浄化装置が重なっていない例が示されているが、公報に開示された技術は、過給機の上下方向の位置が特定されておらず、更には、アクチュエータの位置が開示されておらず、平面視で車両の前後方向（内燃機関の幅方向）にずれている技術とは異なっている。
【００２２】
また、請求項５に係る本発明の車両の内燃機関は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両の内燃機関において、前記過給機のコンプレッサで過給された吸気を冷却するインタークーラが前記機関本体の前記車両の前側に備えられ、前記過給機の吸気側通路と前記インタークーラは前記内燃機関の上部に配される接続配管により接続され、前記車両の走行に伴って前記内燃機関の上部を流通する空気が、前記接続配管により前記過給機のタービンに向けて案内されることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に係る本発明では、内燃機関の上部を流通する空気が、接続配管により過給機のタービンに向けて案内され、走行中の冷却空気により過給機のタービンに対する熱の影響を抑制することができ、内燃機関の燃費が向上する。
【００２４】
また、請求項６に係る本発明の車両の内燃機関は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両の内燃機関において、前記過給機は、ブラケットを介して前記機関本体に取り付けられ、前記ブラケットは、前記触媒装置及び前記過給機のタービンと前記アクチュエータとの間で熱を遮断する遮熱板であることを特徴とする。
【００２５】
請求項６に係る本発明では、過給機を取り付けるためのブラケットにより触媒装置と過給機との間の熱が遮断され、遮熱板により過給機に対する熱の影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の車両の内燃機関は、横置きの内燃機関で排気系が車両の後側に備えられていても、機器相互の熱の影響を受け難くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関を説明する車両の概念図である。
【図２】本発明の一実施例に係る車両の内燃機関の概略系統図である。
【図３】本発明の一実施例に係る車両の内燃機関の外観図である。
【図４】本発明の一実施例に係る車両の内燃機関の排気側から見た側面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る車両の内燃機関の排気側から見た平面図である。
【図６】過給機の取付き状況を説明する内燃機関の概略外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１、図２に基づいて本発明の一実施例に係る内燃機関の全体構成を説明する。
【００２９】
図１には本発明の一実施例に係る内燃機関を説明する車両の概念、図２には本発明の一実施例に係る車両の内燃機関の概略系統を示してある。
【００３０】
図１に基づいて内燃機関の搭載状況を説明する。
図に示すように、車両１の前方のエンジンルームには、内燃機関（エンジン）２が搭載され、エンジン２には、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４を含む機関本体（エンジン本体）５が備えられている。エンジン２（エンジン本体５）はクランクシャフト６が車両１の幅方向に延びて配置されている。
【００３１】
エンジン２（エンジン本体５）の車両１の前側には、吸気系（吸気マニホールド、インタークーラ２４、燃料供給系等）が備えられ、エンジン２（エンジン本体５）の車両１の後側には、排気系（排気管、過給機、ウエイストゲートバルブ、排気浄化触媒等）が備えられている。
【００３２】
車両１の前側におけるエンジン本体５のシリンダヘッド４の上部（シリンダヘッドカバーの上部）には高圧燃料ポンプ１１が取り付けられている。エンジン２には、エンジン本体５の各気筒の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射弁が気筒毎に備えられ、高圧燃料供給経路を介して高圧燃料ポンプ１１からの燃料が筒内噴射弁に供給される。また、エンジン本体５の各気筒の吸気通路に燃料を噴射するポート噴射弁が吸気通路毎に備えられ、低圧燃料供給経路を介して低圧燃料ポンプからの燃料がポート噴射弁に供給される。
【００３３】
図２に基づいてエンジン２の系統（構成）の概略を説明する。
図に示すように、エンジン２のシリンダヘッド４には気筒毎に吸気ポート７が形成され、各吸気ポート７の燃焼室１２側には吸気バルブ８がそれぞれ設けられている。吸気バルブ８はエンジン回転に応じて回転するカムシャフトのカムに倣って開閉動作され、各吸気ポート７と燃焼室１２との連通・遮断を行う。
【００３４】
各吸気ポート７には吸気マニホールド９の一端がそれぞれ接続され、各吸気ポート７に吸気マニホールド９が連通している。シリンダヘッド４（または吸気マニホールド９）にはポート噴射弁１３が取り付けられ、低圧燃料ポンプの駆動によりポート噴射弁１３に燃料が送られる。
【００３５】
また、エンジン２のシリンダヘッド４には気筒毎に排気ポート１６がそれぞれ設けられ、各排気ポート１６の燃焼室１２側には排気バルブ１０がそれぞれ設けられている。排気バルブ１０はエンジン回転に応じて回転するカムシャフトのカムに倣って開閉動作され、各排気ポート１６と燃焼室１２との連通・遮断を行う。
【００３６】
エンジン２のシリンダヘッド４には、排気ポート１６と一体となる排気マニホールド１７が形成され、排気ポート１６及び排気マニホールド１７がシリンダヘッド４の内部に収容されて排気集合管が構成されている。排気マニホールド１７の他端が排気出口とされ、シリンダヘッド４から外に開口している。
【００３７】
一方、シリンダヘッド４には燃焼室１２に臨む筒内噴射弁１８が取り付けられ、高圧燃料ポンプ１１の駆動により筒内噴射弁１８に燃料が送られる。
【００３８】
上述したエンジン２は、運転状態に応じて、低圧燃料ポンプの駆動によるポート噴射弁１３からの燃料噴射と、高圧燃料ポンプ１１の駆動による筒内噴射弁１８から燃料噴射とが適宜制御される。
【００３９】
吸気マニホールド９には吸気管２１が接続され、シリンダヘッド４から外に開口する排気マニホールド１７の排気出口には接続管２０が接続され、接続管２０には過給機としてターボチャージャ２３のタービン２３ａが接続されている。具体的には後述するが、ターボチャージャ２３は、排気マニホールド１７の排気出口（シリンダヘッド４から臨む排気開口）の上方に配されている。
【００４０】
ターボチャージャ２３のタービン２３ａにはコンプレッサ２３ｂが連結され、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｂには吸気管２１が接続されている。エンジン２の排気ガスが接続管２０からターボチャージャ２３に送られると、排気ガスの流れによりタービン２３ａが回転し、タービン２３ａの回転に伴ってコンプレッサ２３ｂが回転して吸気管２１内の吸気が過給される。
【００４１】
コンプレッサ２３ｂの下流側の吸気管２１にはインタークーラ２４が配され、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｂで過給された吸気は、インタークーラ２４で冷却されてスロットル弁２５を介して燃焼室１２に送られる。ターボチャージャ２３のタービン２３ａの出口には排気管２２が接続され、排気管２２には触媒装置としての排気浄化触媒２６が備えられている。
【００４２】
ターボチャージャ２３の上流側の接続管２０と下流側の排気管２２との間にはウエイストゲートバルブ（ＷＧ弁）２７が設けられ、ＷＧ弁２７は電動モータ（アクチュエータ）２７ａの駆動により開閉される。アクチュエータ２７ａによるＷＧ弁２７の開閉によりターボチャージャ２３のタービン２３ａに送られる排気の量が調整されて過給圧が調整される。
【００４３】
図３から図５に基づいてエンジン２の構造を具体的に説明する。
図３には車両１の後方側（後側から見た状態）のエンジン２の外観視、図４には車両１の後方側からのエンジン２の側面視（エンジン２の前後方向が図中左右方向）、図５にはエンジン２を車両の上面から見た平面視を示してある。
【００４４】
図に示すように、車両１の後方側におけるエンジン本体５にはターボチャージャ２３が取り付けられている。また、車両１の前方側におけるエンジン本体５の吸気マニホールド９にはインタークーラ２４が取り付けられている。
【００４５】
ターボチャージャ２３のタービン２３ａの入口側は、シリンダヘッド４から外に開口する排気マニホールド１７（図２参照）の排気出口に接続管２０（図２参照）を介して接続され、ターボチャージャ２３は排気マニホールド１７（図２参照）の上方に配置されている。
【００４６】
ターボチャージャ２３のタービン２３ａの出口側には、排気浄化触媒２６を備えた排気管２２が接続されている。ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｂの入口側は、外気導入系に接続されて外気が導入され、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｂの出口側には、インタークーラ２４の上流側に繋がる吸気配管２１ａが接続されている。
【００４７】
吸気配管２１ａは、車両１の後側から見た状態で（図４の状態で）、車幅方向の左側でターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｂに接続され、右奥に向かって延びてインタークーラ２４の入口側に接続されている。平面視の状態では（図５の状態では）、吸気配管２１ａは車幅方向の左側でコンプレッサに接続され、右上に向かって延びてインタークーラ２４の入口側に接続されている。インタークーラ２４の出口側にはインタークーラ２４の下流側の吸気管２１ｂが接続され、吸気管２１ｂはスロットル弁を介して吸気マニホールド９に接続されている。
【００４８】
ターボチャージャ２３とインタークーラ２４が吸気配管２１ａで接続されているため、車両１の走行時に流通する空気が吸気配管２１ａによりターボチャージャ２３に案内され、また、温度が低い吸気配管２１ａによりターボチャージャ２３と排気浄化触媒２６の平面視での領域が分けられているので、ターボチャージャ２３（ＷＧ弁２７）に対する他の機器からの熱の影響を的確に防止することができる。
【００４９】
車両１の後方側におけるエンジン本体５のターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｂの下部には、ＷＧ弁２７のアクチュエータ２７ａが設けられている。ＷＧ弁２７のアクチュエータ２７ａは、車両に搭載されるバッテリからの電力を受けて回動する電動モータ（モータ）が用いられ、モータの回動に合わせてＷＧ弁２７に接続されたロッドが回動し、ＷＧ弁２７を開閉する。また、ＷＧ弁２７のアクチュエータ２７ａはエンジン２の前後方向の範囲に配されて小型化が図られている。
【００５０】
ＷＧ弁２７のアクチュエータ２７ａは、ターボチャージャ２３に対し、車両の前方側（図４中手前側）にずれて配され、ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ｂに対して図４中左側（車両１の前進方向左側）にずれて配されている。
【００５１】
そして、アクチュエータ２７ａは、排気浄化触媒２６及びターボチャージャ２３のタービン２３ａに対し、車両の前後方向にずれて配されている。また、アクチュエータ２７ａはターボチャージャ２３のタービン２３ａ及び排気浄化触媒２６に対し排気マニホールド１７（図２参照）の排気出口（排気集合部）の位置を挟んで図４中左側（車両１の前進方向左側）に位置している。
【００５２】
ＷＧ弁２７のアクチュエータ２７ａを含むターボチャージャ２３が排気マニホールド１７の上方に配されているので、エンジンルームに供給される走行風がターボチャージャ２３に直接当たり、排気マニホールド１７の熱の影響を減らすことができると共に、アクチュエータ２７ａを排気浄化触媒２６から離して配置することができ、排気浄化触媒２６の熱の影響を減らすことができる。
【００５３】
特にガソリンエンジンではディーゼルエンジンに比べ排気熱が高く、ターボチャージャ２３の冷却効果が高くなることで、燃料を多く噴射して気化熱で冷却する必要がなくなり、燃費が向上する。
【００５４】
また、排気出口（排気集合部）を挟んで、エンジン２の前後方向（車両１の幅方向）でタービン２３ａ及び排気浄化触媒２６とアクチュエータ２７ａとの領域が分かれるため、排気浄化触媒２６およびタービン２３ａから電動モータで構成されるアクチュエータ２７ａへの熱の影響を減らすことができる。また、エンジン２の幅方向（車両１の前後方向）でターボチャージャ２３及びアクチュエータ２７ａと排気浄化触媒２６の領域が分かれるため、排気浄化触媒２６及びターボチャージャ２３からアクチュエータ２７ａへの熱の影響を減らすことができる。
【００５５】
図６に基づいてターボチャージャ２３の取付き部位の状況を説明する。
図６には過給機の取付き状況を説明するエンジン２の外観の概略を示してある。
図に示すように、シリンダヘッド４には、複数の排気ポート１６及び排気マニホールド１７が一体となった排気集合管が形成され、シリンダヘッド４から外に臨む排気集合管の出口には接続管２０の一端が接続されている。接続管２０の他端は上方に開口し、接続管２０の他端はターボチャージャ２３のタービン２３ａの入口が接続されている。
【００５６】
つまり、ターボチャージャ２３の本体の一部がそのまま排気マニホールド１７に接続された状態の構造となり、小型化を図り熱容量を減らすことができる。
【００５７】
ターボチャージャ２３のタービン２３ａに接続される接続管２０にはブラケット４１が備えられ、ブラケット４１がエンジン本体５に固定される。ブラケット４１によりターボチャージャ２３が支えられ、接続管２０を含むターボチャージャ２３がエンジン本体５に取り付けられる。
【００５８】
接続管２０は排気集合管の出口（排気出口）に対応して設けられているため、ブラケット４１は排気出口に対応している。ブラケット４１にはエンジン本体５の上下方向に延びる矩形壁４２が備えられ、矩形壁４２は排気浄化触媒２６とターボチャージャ２３の間に配されている。矩形壁４２により排気浄化触媒２６とターボチャージャ２３との間の熱が遮断される（遮断板とされる）。
【００５９】
従って、ターボチャージャ２３をエンジン本体５に取り付けるためのブラケット４１により、排気浄化触媒２６との間の熱を遮断することができる。
【００６０】
上述した車両１のエンジン２は、排気集合管、ターボチャージャ２３及びＷＧ弁２７のアクチュエータ２７ａ、排気浄化触媒２６の間で、互いに熱の影響を受けないようにすることが可能になる。特に、電動のアクチュエータ２７ａを適用した際に、アクチュエータ２７ａをプロテクトする付属部品等を備えることなく熱害の対策が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、排気系が車両の後側に配された横置きの内燃機関の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  車両
２  内燃機関（エンジン）
３  シリンダブロック
４  シリンダヘッド
５  機関本体（エンジン本体）
６  クランクシャフト
７  吸気ポート
８  吸気バルブ
９  吸気マニホールド
１０  排気バルブ
１１  高圧燃料ポンプ
１２  燃焼室
１３  ポート噴射弁
１６  排気ポート
１７  排気マニホールド
１８  筒内噴射弁
２１  吸気管
２２  排気管
２３  ターボチャージャ
２３ａ  タービン
２３ｂ  コンプレッサ
２４  インタークーラ
２５  スロットル弁
２７  ウエイストゲートバルブ（ＷＧ弁）
２７ａ  電動アクチュエータ（アクチュエータ）
４１  ブラケット
４２  矩形壁
【図１】
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【図２】
2014163291.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014163291.tif 000006
【図５】
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【図６】
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