(57)【要約】【課題】安価な構成で、しかもアンプが熱害を受けることを抑制しながらターボ過給機の回転数を精度良く検出する。【解決手段】ディーゼルエンジンは、ターボ過給機６０と、当該ターボ過給機６０に固定されてその回転数を検出する回転数センサ６５と、この回転数センサ６５の検出信号を増幅して出力するアンプ６６と、ターボ過給機６０の近傍に配置され、エンジン冷却水が流通する冷却水配管７２と、を備える。上記アンプ６６は、ターボ過給機６０の近傍位置で上記冷却水配管７２に固定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気エネルギーを利用して吸入空気を圧縮するターボ過給機を備えたエンジンであって、
前記ターボ過給機に固定されてその回転数を検出する回転数センサと、
このセンサの検出信号を増幅して出力するアンプと、
前記ターボ過給機の近傍に配置され、所定経路に沿って冷却用流体を循環させるための流体循環用部材と、を備え、
前記アンプは、前記ターボ過給機の近傍において前記流体循環用部材に固定されている、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
前記冷却用流体は、シリンダブロック及びシリンダヘッドを含むエンジン本体を主に冷却するためのエンジン冷却水であり、前記流体循環用部材は、前記エンジン冷却水が循環する配管である、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
前記配管は、前記ターボ過給機のケーシングに固定されている、ことを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のターボ過給機付きエンジンにおいて、
前記ターボ過給機は、可動ベーンを有し、この可動ベーンの作動によりタービンに流入する排気ガスの流速を調整することが可能な可変容量型のターボ過給機であり、
当該エンジンは、さらに上記回転数センサが検出する回転数に基づき前記ターボ過給機の回転数を制御する制御装置を備えていることを特徴とするターボ過給機付きエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機付きエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機付きエンジンでは、ブースト異常（過過給）やタービンの破損などを防止するために、過給機（タービン及びコンプレッサ）の回転数をセンサで検出し、その検出値に応じて燃焼制御を行うことで上記回転数がオーバスピードとなることを抑制することが行われている。例えば特許文献１には、過給機の回転数が設定値以上になると、燃料噴射量を減少させて排気エネルギーを低下させ、これによりタービンの回転数の上昇を抑制する、ターボ過給機付きエンジンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５―２８０３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなシステムでは、一般に、センサによる検出信号をアンプで増幅した上でＥＣＵ等に取り込む。しかしその場合、アンプをＥＣＵの近傍に配置すると、センサとアンプとの間で検出信号にノイズが混入し、後に、アンプで信号が増幅される結果、回転数の検出精度が低下するおそれがある。これを抑制するには、例えば静電遮蔽や電磁遮蔽等のノイズ対策が施されたケーブルでセンサとアンプとを接続することが有効であるが、この場合には、ケーブルが高価であることから、配線構造のコスト高をもたらすことになる。
【０００５】
他方、センサの近傍にアンプを配置すれば、配線構造の低廉化を図ることができるが、この場合には、高温になるターボ過給機の近傍にアンプを配置することで、アンプが熱害を受けるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安価な構成で、しかもアンプが熱害を受けることを抑制しながら、ターボ過給機の回転数を精度良く検出することが可能な技術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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、排気エネルギーを利用して吸入空気を圧縮するターボ過給機を備えたエンジンであって、前記ターボ過給機に固定されてその回転数を検出する回転数センサと、このセンサの検出信号を増幅して出力するアンプと、前記ターボ過給機の近傍に配置され、所定経路に沿って冷却用流体を循環させるための流体循環用部材と、を備え、前記アンプは、前記ターボ過給機の近傍において前記流体循環用部材に固定されているものである。
【０００８】
この構成によれば、回転数センサの近くにアンプが配置されるため、回転数センタとアンプとを繋ぐケーブルの長さを短くでき、ノイズ対策が施された高価なケーブルの使用量を少なく抑えることができる。アンプは、ターボ過給機の近傍に配置されることとなるが、冷却用流体が循環する流体循環用部材に固定されているため温度上昇が効果的に抑制される。従って、この構成によれば、安価な構成で、しかもアンプが熱害を受けることを抑制しながら、ターボ過給機の回転数を精度良く検出することが可能となる。
【０００９】
この構成において、前記冷却用流体は、シリンダブロック及びシリンダヘッドを含むエンジン本体を主に冷却するためのエンジン冷却水であり、前記流体循環用部材は、前記エンジン冷却水が循環する配管である。
【００１０】
この構成によれば、エンジン冷却水を利用して、合理的にアンプの温度上昇を抑制することができる。
【００１１】
この場合、前記配管は、ターボ過給機のケーシングに固定されているのであってもよい。
【００１２】
この構成によれば、配管を介してアンプがターボ過給機に固定されることで、アンプと回転数センタとの位置関係を安定的に保つことが可能となる。
【００１３】
なお、上記の構成において、前記ターボ過給機は、可動ベーンを有し、この可動ベーンの作動によりタービンに流入する排気ガスの流速を調整することが可能な可変容量型のターボ過給機であり、当該エンジンは、さらに上記回転数センサが検出する回転数に基づき前記ターボ過給機の回転数を制御する制御装置を備えているものであってもよい。
【００１４】
この構成によれば、回転数センサにより検出される回転数に基づき、ターボ過給機の回転数を適切に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明のターボ過給機付きエンジンによれば、安価な構成で、しかもアンプが熱害を受けることを抑制しながら、ターボ過給機の回転数を精度良く検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるターボ過給機付きエンジン（ディーゼルエンジン）の全体構成を示す概略図である。
【図２】エンジンの排気側の概略側面図である。
【図３】図２のＡ方向矢視図である。
【図４】アンプの具体的な取付構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
【００１８】
図１は、本発明が適用されるディーゼルエンジンの全体構成を示す概略図である。同図に示されるディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのターボ過給機付きディーゼルエンジンである。
【００１９】
このディーゼルエンジン（以下、エンジンと略す）のエンジン本体１は、直列多気筒型のものであり、複数の気筒２ａ（図１では１つのみ図示）を有するシリンダブロック２と、このシリンダブロック２上に配設されるシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下側に配設され、潤滑油が貯溜されるオイルパン４と、シリンダヘッド３の上部を覆うシリンダヘッドカバー５とを有している。
【００２０】
上記エンジン本体１の各気筒２ａには、ピストン８が往復動可能に嵌挿されており、このピストン８の頂面には、燃焼室８ａを区画するキャビティが形成されている。
【００２１】
ピストン８は、コンロッド９を介してクランクシャフト１０と連結されており、このピストン８の往復運動に応じて上記クランクシャフト１０が中心軸回りに回転する。
【００２２】
上記シリンダヘッド３には、各気筒２ａの燃焼室８ａに開口する吸気ポート１２および排気ポート１３が形成されているとともに、これら吸気ポート１２および排気ポート１３を開閉するための吸気弁１６および排気弁１７が設けられている。
【００２３】
上記シリンダヘッド１２には、軽油を主成分とする燃料を噴射するインジェクタ１８が、各気筒２ａにつき１つずつ設けられている。インジェクタ１８は、その先端に備わる噴口（燃料の噴射口）がピストン１４頂面のキャビティに臨むように配置されており、圧縮上死点（圧縮行程の終了時）の前後にかけた適宜のタイミングで燃焼室１４ａに向けて燃料を噴射する。
【００２４】
気筒２ａの配列方向（気筒列方向）と直交するエンジン幅方向（図１では左右方向）において、上記エンジン本体１の一側面には、各気筒２ａの吸気ポート１２に連通するように吸気通路２０が接続され、上記エンジン本体１の他側面には、各気筒２ａの排気ポート１３に連通するように排気通路３０が接続されている。すなわち、外部からの吸入空気が上記吸気通路２０および吸気ポート１２を通じて燃焼室８ａに導入されるとともに、燃焼室８ａで生成された排気ガス（燃焼ガス）が上記排気ポート１３および吸気通路２０を通じて外部に排出されるようになっている。
【００２５】
上記吸気通路２０および排気通路３０にはターボ過給機６０が設けられている。
【００２６】
ターボ過給機６０は、吸気通路２０に配設されるコンプレッサ６２ａと、コンプレッサ６２ａと連結軸を介して連結され、かつ排気通路３０に配設されるタービン６２ｂとを有している。
【００２７】
ターボ過給機６０は、排気エネルギーにより駆動されて吸入空気を圧縮する。すなわち、エンジンの運転中、排気通路３０を高温・高速の排気ガスが通過すると、その排気ガスのエネルギーを受けてターボ過給機６０のタービン６２ｂが回転するとともに、これに連結軸を介して一体に連結されたコンプレッサ６２ａも同時に回転する。これにより、吸気通路２０を通過する空気（吸入空気）が圧縮されて高圧化され、エンジン本体１の各気筒２ａへと圧送される。
【００２８】
ターボ過給機６０には、その回転数（当例ではコンプレッサ６２ａの回転数）を検出してその値に対応した検出信号を出力する回転数センサ６５が設けられている。回転数センサ６５から出力される検出信号は、ターボ過給機６０の近傍に配置されるアンプ６６で増幅されてからＥＣＵ７０（本発明の制御装置に相当する）に入力され、ＥＣＵ７０は、この検出信号に応じて上記インジェクタ１８による燃料噴射量を調整することで、ターボ過給機６０の回転数を制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、ターボ過給機６０の回転数が設定値以上になると、インジェクタ１８による燃料噴射量を減少させて排気エネルギーを低下させ、これによりターボ過給機６０の回転数の上昇を抑制する。
【００２９】
上記吸気通路２０の上流端部には、吸入空気を濾過するためのエアクリーナ２１が設けられており、吸気通路２０の下流端付近（エンジン本体１の近傍）には、サージタンク２４が設けられている。サージタンク２４よりも下流側の吸気通路２０は、気筒２ａごとに分岐した独立通路とされ、各独立通路の下流端が各気筒２ａの吸気ポート１２にそれぞれ接続されている。
【００３０】
上記吸気通路２０におけるエアクリーナ２１とサージタンク２４との間には、上流側から順に、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２ａと、吸気通路２０の通路断面積を調節するための開閉可能なスロットルバルブ２３と、コンプレッサ６２ａにより圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ２２とが設けられている。なお、スロットルバルブ２３は、エンジンの運転中は基本的に全開もしくはこれに近い高開度に維持されており、エンジンの停止時等の必要時にのみ閉弁されて吸気通路２０を遮断する。
【００３１】
上記排気通路３０の上流端は、各気筒２ａの排気ポート１３に連続する独立通路と各独立通路が集合する集合部とを含む排気多枝通路、つまり、排気マニホールドとされている。図１では明確にされていないが、この排気マニホールドは、上記シリンダヘッド３の内部に一体に成形されている。シリンダヘッド３の一側面には、上記集合部となる集合排気口３ａ（図２参照）が形成されており、この集合排気口に連通するように上記排気通路３０が設けられている。
【００３２】
上記排気通路３０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、ターボ過給機６０のタービン６２ｂと、排気ガス中の有害成分を除去するための複数種類の排気浄化装置と、排気音を低減するためのサイレンサ３４とが設けられている。
【００３３】
上記排気浄化装置としては、上流側から順にＤＯＣ（酸化触媒）３１とＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）３２とが設けられている。
【００３４】
上記ＤＯＣ３１は、エンジン本体１から排出される排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化することにより無害化するものである。一方、上記ＤＰＦ３２は、エンジン本体１から排出される排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。
【００３５】
上記吸気通路２０と排気通路３０との間には、エンジン本体１から排出された高圧の排気ガスの一部を吸気通路２０のうち比較的高圧力の部位に還流するＨＰ−ＥＧＲ通路５１と、低圧の排気ガスの一部を吸気通路２０のうち比較的低圧力の部位に還流するＬＰ−ＥＧＲ通路５５とが設けられている。
【００３６】
ＨＰ−ＥＧＲ通路５１は、スロットルバルブ２３とサージタンク２４との間の吸気通路２０と排気マニホールドとターボ過給機６０のタービン６２ｂとの間の排気通路３０とを互いに接続する。ＨＰ−ＥＧＲ通路５１には、吸気通路２０への排気ガスの還流量を調整するための開閉可能なＥＧＲバルブ５２が設けられている。一方、ＬＰ−ＥＧＲ通路５５は、エアクリーナ２１とターボ過給機６０のコンプレッサ６２ａとの間の吸気通路２０とＤＰＦ３２とサイレンサ３４との間の排気通路３０とを互いに接続する。ＬＰ−ＥＧＲ通路５５には、吸気通路２０への排気ガスの還流量を調整するための開閉可能なＥＧＲバルブ５６と、還流されるＥＧＲガスをエンジンの冷却水によって冷却するＥＧＲクーラ５７とが設けられている。
【００３７】
次に、上記エンジンのより具体的な構造について図２及び図３を参照しつつ説明する。
【００３８】
図２は、上記エンジンの排気側の側面図であり、図３は、図２のＡ方向矢視図である。なお、以下の説明中では、気筒２ａの配列方向（気筒列方向）をエンジンの前後方向として、特に言及しない限り、各部の「前」、「後」はこのエンジンの前後を基準とする。また、エンジンの前後方向と直交する方向をエンジンの幅方向とする。
【００３９】
同図に示すように、エンジン本体１のシリンダヘッド３の排気側の側面には、上記排気マニホールドの集合排気口３ａが形成されており、この集合排気口３ａに対応する位置に上記ターボ過給機６０が設けられている。詳しく図示していないが、このターボ過給機６０は、複数の可動ベーンを備える可変容量型過給機（ＶＧＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅｏｍｅｔｒｙ  Ｔｕｒｂｏ）であり、タービン６２ｂの周囲を取り囲むように配置された複数の可動ベーンを作動させ、隣接する可動ベーンの間に形成されるノズル（隙間）の開度を変更することでタービン効率を変更可能に構成されている。つまり、排気ガスの流量の少ないときには、ノズル開度を絞ることで高い過給効率を得ることができ、他方、排気ガスの流量が大きいときには、ノズル開度を緩める（大きくする）ことで通気抵抗を低減して過給効率を高めることができるようになっている。
【００４０】
上記エンジン本体１の排気側の側面であって、上記ターボ過給機６０のエンジン前側の位置にはＤＯＣ３１が配置されており、これらターボ過給機６０およびＤＯＣ３１の下方にＥＧＲバルブ５６及びＥＧＲクーラ５７とＤＰＦ３２とが配置されている。
【００４１】
ＤＰＦ３２は、ＤＯＣ３１のほぼ真下の位置に当該ＤＯＣ３１に近接して配置されている。ＤＰＦ３２は、その前端がＵ字状配管３０ａ（排気通路３０の一部）を介してＤＯＣ３１の前端に接続されている。
【００４２】
ＤＰＦ３２の後端には、上記サイレンサ３４に繋がる主排気管３０ｂ（排気通路３０の一部）が接続されている。主排気管３０ｂは、ＤＰＦ３２の後端部からエンジン本体１の幅方向外側に向かってやや斜め下向きに伸びている。
【００４３】
そして、この主排気管３０ｂのうち後側の側面（つまり、反ＤＰＦ３２側の側面）に設けられた取付部（図示省略）にＥＧＲクーラ５７が固定され、このＥＧＲクーラ５７の後側にＥＧＲバルブ５６が固定されている。
【００４４】
上記ＥＧＲバルブ５６の後側には、上記ＬＰ−ＥＧＲ通路５５を構成するＥＧＲ配管５５ａの上流側端部が接続されている。そしてこのＥＧＲ配管５５ａの下流側端部が上流側吸気配管２０ａ（吸気通路２０の一部）に接続されている。上流側吸気配管２０ａは、エアクリーナ２１とターボ過給機６０のコンプレッサ６２ａとの間の吸気通路２０を構成するものであり、ターボ過給機６０のコンプレッサケーシング６１ａに接続されている。ＥＧＲ配管５５ａは、この上流側吸気配管２０ａとコンプレッサケーシング６１ａとの接続部分の近傍位置において当該上流側吸気配管２０ａの途中部分に接続されている。
【００４５】
なお、図２中の符号２０ｂは、ターボ過給機６０のコンプレッサケーシング６１ａに接続された下流側吸気配管である。この下流側吸気配管２０ｂは、上記インタークーラ２２とターボ過給機６０のコンプレッサ６２ａとの間の吸気通路２０を構成するものである。また、同図中の符号５８は、エンジン本体１内に溜まったブローバイガスを吸気通路２０に導入するためのブローバイガス配管（通路）５８である。このブローバイガス配管５８は、上記シリンダヘッドカバー５と上記上流側吸気配管２０ａとの間を互いに接続している。
【００４６】
図３に示すように、ターボ過給機６０のコンプレッサケーシング６１ａの上部には、上記回転数センサ６５が固定されており、その近傍位置には、上記アンプ６６が配設されている。具体的には、エンジン本体１の後側には、当該エンジン本体１（シリンダブロック２及びシリンダヘッド３）を経由したエンジン冷却水（以下、冷却水と称す）を、空調システムのヒータコア（図示省略）に循環させ、このヒータコアからエンジン本体１側に循環する冷却水を案内するための冷却水配管７２（本発明の流体循環用部材に相当する）が配索されている。冷却水配管７２は、ターボ過給機６０のコンプレッサケーシング６１ａとシリンダブロック２との間の空間を、当該コンプレッサケーシング６１ａに沿って上下方向に伸びている。冷却水配管７２のうち、コンプレッサケーシング６１ａの側方に位置する部分には、取付用ブラケット７６がろう付けにより固定されており、図４に示すように、この取付用ブラケット７６に対してアンプ６６がボルトＢ１、ナットＮ１で固定されている。
【００４７】
回転数センサ６５とアンプ６６とは、例えば静電遮蔽や電磁遮蔽等のノイズ対策が施されたケーブル６７により互いに接続されている。このケーブル６７は、図３に示すように、コンプレッサケーシング６１ａの下面に沿って配索され、上記アンプ６６の下部に接続されている。アンプ６６の上部には、コネクタ６８ａを備えた接続用ケーブル６８が設けられている。このケーブル６８は、アンプ６６を上記ＥＣＵ７０に接続するためのものであり、上記コネクタ６８ａを介して図外の中継ケーブルに接続されている。これによりアンプ６６が中継ケーブルを介して上記ＥＣＵ７０に接続されている。
【００４８】
なお、上記冷却水配管７２は、同図に示すように、上記取付用ブラケット７６の近傍位置において、固定用ブラケット７４によりコンプレッサケーシング６１ａにボルト固定されている。固定用ブラケット７４は、取付用ブラケット７６と同様、ろう付けにより冷却水配管７２に固定され、さらにコンプレッサケーシング６１ａにボルト固定されている。
【００４９】
以上のようなエンジンによれば、上記のように、回転数センサ６５の近くにアンプ６６が配置されているため、回転数センサ６５とアンプ６６とを繋ぐケーブル６７の長を短くでき、静電遮蔽や電磁遮蔽等のノイズ対策が施された高価なケーブルの使用量を少なく抑えることができる。アンプ６６については、ターボ過給機６０の近傍に配置されるものの、上記の通り、冷却水が循環する冷却水配管７２に固定されているため温度上昇が効果的に抑制される。例えばエンジンの運転中、ターボ過給機６０の温度は１６０°Ｃ程度まで上昇するが、冷却水配管７２を流れる冷却水の温度は８０°Ｃ程度であるため、アンプ６６が熱せられたとしても当該アンプ６６から冷却水配管７２（冷却水）への熱移動により当該アンプ６６の温度上昇が効果的に抑制され、当該アンプ６６の温度はその耐熱温度（例えば１２０°Ｃ）未満に抑えられる。
【００５０】
従って、上記エンジンによれば、安価な構成で、しかもアンプ６６が熱害を受けることを抑制しながらターボ過給機６０の回転数を精度良く検出することができる、ひいてはターボ過給機６０の回転数を適切に制御することができるようになる。
【００５１】
しかも、既存のエンジン冷却水を利用してアンプ６６の温度上昇を抑制できるため、合理的な構成でアンプ６６が熱害を受けることを抑制することができる。
【００５２】
また、上記エンジンによれば、アンプ６６が冷却水配管７２を介してターボ過給機６０に固定されているので、アンプ６６、冷却水配管７２及びターボ過給機６０の位置関係が安定的に保たれる。従って、走行中の振動等によってケーブル６７が冷却水配管７２とターボ過給機６０との間に挟み込まれる等のトラブルを未然に防止することができるという利点もある。
【００５３】
なお、以上説明したエンジンは、本発明に係るターボ過給機付きエンジンの好ましい実施形態の例示であって、エンジンの具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、アンプ６６は、エンジン本体１を経由した冷却水を空調システムのヒータコアに循環させ、このヒータコアからエンジン本体１側に循環する冷却水を案内するための冷却水配管７２に固定されているが、これ以外の冷却水の配管に固定するようにしてもよい。例えばＥＧＲクーラ５７に冷却水を供給するための配管にアンプ６６を固定するようにしてもよい。また、ＥＧＲクーラ５７はその内部を冷却水が循環するもの（本発明の流体循環用部材の一例）なので、当該ＥＧＲクーラ５７自体にアンプ６６を固定するようにしてもよい。さらに、このように冷却水が流れる配管にアンプ６６を固定する以外に、例えば、ターボ過給機６０の近傍に、冷却水や空冷によって冷却された潤滑オイルが循環するオイル配管を配索し、当該オイル配管にアンプ６６を固定するようにしてもよい。このような構成によっても上記実施形態と同様の作用効果を享受することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、本発明をディーゼルエンジンに適用したが、これに限らず、ガソリンエンジンに適用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  エンジン本体
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
３ａ  集合排気口
４  オイルパン
５  シリンダヘッドカバー
２０  吸気通路
３０  排気通路
６０  ターボ過給機
６１ａ  コンプレッサケーシング
６１ｂ  タービンケーシング
６２ａ  コンプレッサ
６２ｂ  タービン
６５  回転数センサ
６６  アンプ
７０  ＥＣＵ（制御装置）
７２  冷却水配管（流体循環用部材）
【図１】
2015161226.tif 000003
【図２】
2015161226.tif 000004
【図３】
2015161226.tif 000005
【図４】
2015161226.tif 000006