(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン出力軸を備えるエンジン本体と、
前記エンジン本体から排気が供給される排気通路と、前記エンジン本体へ吸気を供給する吸気通路と、前記排気通路に連通するタービン室を区画するタービンケースと、前記吸気通路に連通するコンプレッサ室を区画するコンプレッサケースと、前記タービン室とコンプレッサ室との間に延びるタービン軸とを有し、前記吸気を過給するターボ過給機と、
前記タービン軸の回転数に応じた電気信号を発生する回転センサと、
前記電気信号を増幅するアンプと、
前記回転センサと前記アンプとを電気的に接続する電気ケーブルと、
前記コンプレッサケースに取り付けられるブラケットと、を備え、
前記ターボ過給機は、大略的に前記タービン軸が前記エンジン出力軸と同方向に延びるように、前記エンジン本体に隣接して配置されており、
前記回転センサ及び前記アンプは、前記エンジン本体に対して前記タービン軸よりも遠い位置において、前記コンプレッサケースに取り付けられており、
前記ブラケットは、前記コンプレッサケース表面に対して固定される固定部と、該固定部から延び出す支持部と、を有し、
前記アンプは、前記ブラケットを介して前記コンプレッサケースに取り付けられるものであって、前記支持部に搭載されており、
前記ブラケットの前記支持部は、前記エンジン本体から遠ざかる方向に前記固定部から延び出しており、
前記電気ケーブルは、ノイズシールド層を備えたシールド層付きケーブルである、ターボ過給機付エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記ブラケットは、前記固定部において前記コンプレッサケースの表面と接触し、前記支持部と前記コンプレッサケースの表面との間には空間が形成される片持ち支持型のブラケットである、ターボ過給機付エンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記コンプレッサ室には、前記タービン軸に取り付けられたコンプレッサが収容され、
前記回転センサは、前記コンプレッサに対向する位置に配置され、
前記アンプは、前記エンジン本体に対して前記回転センサよりも遠い側に配置されている、ターボ過給機付エンジン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記回転センサと前記アンプとは、略同じ高さ位置において水平方向に並ぶように前記コンプレッサケースに取り付けられ、
前記電気ケーブルは、前記回転センサの出力端と前記アンプの入力端とを接続するＵ字型に湾曲したケーブルである、ターボ過給機付エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気エネルギーを利用して吸気を過給するターボ過給機が付設されたターボ過給機付エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機付エンジンでは、エンジンの排気エネルギーを利用して吸気を過給するターボ過給機が、エンジン本体の一側壁に隣接して取り付けられる。ターボ過給機のハウジング内には排気通路及び吸気通路が備えられ、前記排気通路にはタービンを収容するタービン室が連通され、前記吸気通路にはコンプレッサ扇車を収容するコンプレッサ室が連通される。前記排気通路にはエンジン本体から排気が供給され、前記吸気通路にはエンジン本体に供給する吸気が流通する。排気によって前記タービンはタービン軸回りに回転し、前記タービン軸に連結されたコンプレッサ室のコンプレッサ扇車を回転させ、吸気を過給する。
【０００３】
このようなターボ過給機付エンジンにおいては、オーバーシュートによるタービンの破損などを防止するために、タービン軸の回転数を検出する回転センサが付設される場合がある（例えば、特許文献１参照）。前記回転センサとしては、例えば渦電流式変位センサが用いられる。当該センサの出力電気信号は微弱であるので、前記出力電気信号を増幅するアンプが併設される。回転センサを用いてタービン軸の回転数をモニターすることにより、オーバーシュートを回避する安全マージンを小さくでき、ターボ過給機が保有する能力を最大限に生かすことで、過給性能を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６１２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記アンプは、プリント基板に半田付けされた電子部品を含むので、熱害に対する対策が必要となる。前記アンプを当該エンジンから離間させた位置に配置できれば、前記熱害は防止できる。しかし、前記アンプと前記回転センサとを接続する電気ケーブルが、前記離間の分だけ長尺となり、ノイズを拾い易くなる。上記の通り、出力電気信号は一般に微弱で、タービン軸の回転数（十数万ｒｐｍ程度）に応じた周波数のパルスとなるので、ノイズの混入によって大きく影響を受ける。従って、前記電気ケーブルとして、ノイズシールド層を信号線の外周に有する電気ケーブルを用いる必要がある。このようなシールド層付きケーブルは高価であり、ケーブル長が長くなるほどコストアップを招来する。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、回転センサ及びアンプを備えたターボ過給機付エンジンにおいて、前記アンプの熱害を防止しつつ、コストアップを招来しないノイズ対策を施したターボ過給機付エンジン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】
本発明の一局面に係るターボ過給機付エンジンは、エンジン出力軸を備えるエンジン本体と、前記エンジン本体から排気が供給される排気通路と、前記エンジン本体へ吸気を供給する吸気通路と、前記排気通路に連通するタービン室を区画するタービンケースと、前記吸気通路に連通するコンプレッサ室を区画するコンプレッサケースと、前記タービン室とコンプレッサ室との間に延びるタービン軸とを有し、前記吸気を過給するターボ過給機
と、前記タービン軸の回転数に応じた電気信号を発生する回転センサと、前記電気信号を増幅するアンプと、前記回転センサと前記アンプとを電気的に接続する電気ケーブルと、前記コンプレッサケースに取り付けられるブラケットと、を備え、前記ターボ過給機は、大略的に前記タービン軸が前記エンジン出力軸と同方向に延びるように、前記エンジン本体に隣接して配置されており、前記回転センサ及び前記アンプは、前記エンジン本体に対して前記タービン軸よりも遠い位置において、前記コンプレッサケースに取り付けられており、前記ブラケットは、前記コンプレッサケース表面に対して固定される固定部と、該固定部から延び出す支持部と、を有し、前記アンプは、前記ブラケットを介して前記コンプレッサケースに取り付けられるものであって、前記支持部に搭載されており、前記ブラケットの前記支持部は、前記エンジン本体から遠ざかる方向に前記固定部から延び出しており、前記電気ケーブルは、ノイズシールド層を備えたシールド層付きケーブルであることを特徴とする。
【０００８】
このターボ過給機付エンジンによれば、回転センサ及びアンプは、ターボ過給機においてタービンケースに比べて高温にはならないコンプレッサケースに取り付けられる。また、回転センサ及びアンプは、エンジン本体に対して前記タービン軸よりも遠い位置において、前記コンプレッサケースに取り付けられる。従って、例えばエンジン本体とターボ過給機との間に配置され高熱を発する排気マニホールドから回転センサ及びアンプを離間させることができ、前記アンプへの熱害を抑止することができる。
【０００９】
さらに、熱害が抑止されているので、前記回転センサに対して前記アンプを接近させて配置することが可能となり、両者を電気的に接続する電気ケーブルのケーブル長を短くすることが可能となる。このため、単位長あたりの価格が高価なシールド層付きケーブルの使用長を少なくすることが可能となる。
【００１１】
さらに、前記ターボ過給機付エンジンによれば、アンプは、コンプレッサケースに直接的に取り付けられるのではなく、ブラケットを介してコンプレッサケースに取り付けられる。従って、より熱の影響を受けない位置へ、前記アンプを配置し易くなる。特に、ブラケットのうち、エンジン本体から遠ざかる方向に固定部から延び出す支持部にアンプが搭載されるので、アンプを前記排気マニホールドの上方位置からより離間して配置することができる。
【００１２】
この場合、前記ブラケットは、前記固定部において前記コンプレッサケースの表面と接触し、前記支持部と前記コンプレッサケースの表面との間には空間が形成される片持ち支持型のブラケットであることが望ましい。
【００１３】
このターボ過給機付エンジンによれば、片持ち支持型のブラケットによって、前記アンプをコンプレッサケースの表面から浮かして支持させることができる。従って、前記アンプがより熱害を受け難くすることができる。
【００１４】
上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記コンプレッサ室には、前記タービン軸に取り付けられたコンプレッサが収容され、前記回転センサは、前記コンプレッサに対向する位置に配置され、前記アンプは、前記エンジン本体に対して前記回転センサよりも遠い側に配置されることが望ましい。
【００１５】
このターボ過給機付エンジンによれば、回転センサはコンプレッサに対向して配置する一方で、アンプを前記排気マニホールドの上方位置からより離間して配置することができる。
【００１６】
上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記回転センサと前記アンプとは、略同じ高さ位置において水平方向に並ぶように前記コンプレッサケースに取り付けられ、前記電気ケーブルは、前記回転センサの出力端と前記アンプの入力端とを接続するＵ字型に湾曲したケーブルであることが望ましい。
【００１７】
このターボ過給機付エンジンによれば、回転センサとアンプとを熱的に離間しつつ、電気ケーブルを最短の長さとすることが可能となり、ノイズの影響を最小限に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転センサ及びアンプを備えたターボ過給機付エンジンにおいて、前記アンプの熱害を防止しつつ、コストアップを招来しないノイズ対策を施したターボ過給機付エンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジンの斜視図である。
【図２】図２は、上記エンジンのターボ過給機部分を一部破断して示す斜視図である。
【図３】図３は、前記ターボ過給機の斜視図である。
【図４】図４は、前記ターボ過給機の側面図である。
【図５】図５は、ターボ過給機付エンジン及びその周辺部品の構成と、吸気及び排気のフローとを模式的に示す図である。
【図６】図６は、エンジン本体の低速回転域における、ターボ過給機内の吸気フローを示した、ターボ過給機の側面図である。
【図７】図７は、エンジン本体の中速及び高速回転域における、ターボ過給機内の吸気フローを示した、ターボ過給機の側面図である。
【図８】図８は、回転センサのケースへの取り付け状態を示す断面図である。
【図９】図９は、大小タービン軸の配置関係を示す模式図である。
【図１０】図１０は、ターボ過給機及び排気浄化装置の左後方からの斜視図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係るターボ過給機を、コンプレッサ室側から見た側面図である。
【図１２】図１２は、回転センサ及びアンプの取り付け部分の拡大斜視図である。
【図１３】図１３は、回転センサ及びアンプの取り付け部分の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［エンジンの概略構成］
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジンを詳細に説明する。先ずは、当該エンジンの概略構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジン１の斜視図、図２は、エンジン１のターボ過給機３の部分を一部破断して示す斜視図である。図１、図２及び他の図面において、前後、左右、上下の方向表示を付している。これは説明の便宜のためであり、実際の方向を必ずしも示すものではない。
【００２１】
ターボ過給機付エンジン１は、多気筒型のエンジン本体１０と、エンジン本体１０の左側面に連結された排気マニホールド１４と、図略の吸気マニホールドと、エンジン本体１０の左方に隣接して配置されたターボ過給機３とを含む。図１では除去した状態を示しているが、排気マニホールド１４の周囲はマニホールドインシュレータ１５で囲まれ、エンジン本体１０の左側面はエンジン本体インシュレータ１６で覆われ、ターボ過給機３の周囲はターボインシュレータ１７で覆われている。
【００２２】
エンジン本体１０は、直列四気筒のディーゼルエンジンであり、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面に取り付けられたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上方に配置されたシリンダヘッドカバー１３とを備えている。シリンダブロック１１は、燃料の燃焼室を形成する４つの気筒２（図９参照）を備えている。
【００２３】
排気マニホールド１４は、各気筒２の排気ポート２５（図５参照）から排出される排気ガスを一つの流路に集合させるマニホールド通路を内部に備えている。排気マニホールド１４の入気側はシリンダヘッド１２に連結され、出気側はターボ過給機３に接続されている。前記吸気マニホールドは、一つの吸気通路から各気筒２の吸気ポート２４に吸気を供給するマニホールド通路を内部に備えている。
【００２４】
ターボ過給機３は、エンジン本体１０の左後方の側部に隣接して配置され、エンジン本体１０から排出される排気エネルギーを利用して、エンジン本体１０へ導入される吸気を過給する装置である。ターボ過給機３は、エンジン本体１０の全回転域において動作して吸気を過給する大型ターボ部３Ａと、低速回転域で主に動作して吸気を過給する小型ターボ部３Ｂとを備えている。本実施形態では、大型ターボ部３Ａの下方に小型ターボ部３Ｂが連設されている。大型ターボ部３Ａ及び小型ターボ部３Ｂは各々、前方側に配置されるタービン室と、後方側に配置されるコンプレッサ室とを備える。ターボ過給機３内には、前記各タービン室を経由し、エンジン本体１０から排気が供給される排気通路と、前記各コンプレッサ室を経由し、エンジン本体１０へ供給される吸気が流通する吸気通路とが備えられている。つまり、前記各タービン室はエンジン本体１０の排気経路に、前記各コンプレッサ室はエンジン本体１０の吸気経路に、各々組み込まれている。
【００２５】
マニホールドインシュレータ１５は、高温の排気が流通する排気マニホールド１４から発せられる熱によって周辺部品が熱害を受けないよう遮熱するインシュレータである。エンジン本体インシュレータ１６は、排気マニホールド１４及びターボ過給機３から発せられる熱から、シリンダヘッドカバー１３、ハーネス、センサ類を保護する。ターボインシュレータ１７は、同じく高温の排気が流通するターボ過給機３のタービン室の周囲を覆い、周辺部品の熱害を抑止するインシュレータである。
【００２６】
［ターボ過給機の外観構成］
図３は、ターボ過給機３の斜視図、図４は、ターボ過給機３の側面図である。大型ターボ部３Ａは、前方側に配置された大型タービンケース３１Ｔ（タービンケース）と、後方側に配置された大型コンプレッサケース３１Ｃ（コンプレッサケース）とを備える。同様に、小型ターボ部３Ｂは、前方側に配置された小型タービンケース３２Ｔと、後方側に配置された小型コンプレッサケース３２Ｃとを備える。各々、大型タービンケース３１Ｔの下方に小型タービンケース３２Ｔが、大型コンプレッサケース３１Ｃの下方に小型コンプレッサケース３２Ｃが配置されている。
【００２７】
大型タービンケース３１Ｔは、排気通路に連通する大タービン室３３（図５）を区画する。大型タービンケース３１Ｔは、板金製のケースからなる板金ハウジング３１１と、板金ハウジング３１１の下端を支持する上フランジ部３１２と、ターボ過給機３からの排気の出口となる排気口を備えた排気側フランジ部３１３とを含む。排気側フランジ部３１３には、排気通路の下流側配管が接続される。
【００２８】
小型タービンケース３２Ｔは、排気通路に連通する小タービン室３５（図５）を区画する。小型タービンケース３２Ｔは、鋳鉄性のケースからなるハウジングであり、排気通路の上流側には排気導入フランジ部３２１が、下流側には下フランジ部３２２が一体的に備えられている。排気導入フランジ部３２１は、排気マニホールド１４との連結を行うためのフランジ部であり、ターボ過給機３への排気の入口となる排気導入口５１Ａが形成されている。下フランジ部３２２は、大型タービンケース３１Ｔとの連結を行うためのフランジ部である。
【００２９】
大型タービンケース３１Ｔの上フランジ部３１２の下面からは、フランジスタッド３１２Ａが下方に向けて突設されている。一方、小型タービンケース３２Ｔの下フランジ部３２２には、フランジスタッド３１２Ａを受容する貫通孔が備えられている。下フランジ部３２２の上に上フランジ部３１２が載置され、フランジスタッド３１２Ａを利用して両者がボルト締結されることによって、大型タービンケース３１Ｔと小型タービンケース３２Ｔ（大型ターボ部３Ａと小型ターボ部３Ｂ）とが一体化されている。
【００３０】
大型コンプレッサケース３１Ｃは、吸気通路に連通する大コンプレッサ室３４（図５）を区画する。大型コンプレッサケース３１Ｃは、例えばアルミニウム製のケースからなり、吸気導入フランジ部３１４、大スクロール部３１５及び第１カップリング部３１６を含む。吸気導入フランジ部３１４は、ターボ過給機３への吸気の入口となる吸気導入口４５Ａが形成されたフランジ部である。大スクロール部３１５は、大コンプレッサ室３４の一部を形成し、大コンプレッサ３４Ｂ（図５）の周囲に渦巻き状の吸気通路を形成する部分である。第１カップリング部３１６は、大スクロール部３１５の下流端に位置し、その内径が大スクロール部３１５の上流部分よりも拡径された円筒型の部分である。第１カップリング部３１６は、下方に向けて開口しており、大型コンプレッサケース３１Ｃからの吸気の出口となる。
【００３１】
小型コンプレッサケース３２Ｃは、吸気通路に連通する小コンプレッサ室３６（図５）を区画する。上記の大コンプレッサ室３４は、吸気通路においてこの小コンプレッサ室３６よりも上流側に配置されている。小型コンプレッサケース３２Ｃは、例えばアルミニウム製のケースからなり、第２カップリング部３２３、小スクロール部３２４、下流ハウジング３２５及び吸気吐出フランジ部３２６を含む。
【００３２】
第２カップリング部３２３は、小型コンプレッサケース３２Ｃへの吸気の入口となる円筒型の部分であり、上方に向けて開口している。第２カップリング部３２３は、第１カップリング部３１６と同じ内径を有する円筒体であり、両カップリング部３１６、３２３は、両者の開口が上下方向に正対するように配置されている。第２カップリング部３２３の下流側は、小コンプレッサ室３６の入口に連通している。
【００３３】
両カップリング部３１６、３２３間は、円筒管からなるコールドデカップラ３１７が介在されている。コールドデカップラ３１７は、可撓性を有する円筒管の外周面にフッ素ゴム等のシール層を有するカップリングパイプである。コールドデカップラ３１７の上端部分は、第１カップリング部３１６に気密に内挿され、下端部分は第２カップリング部３２３に気密に内挿され、中間部分は外部に露出している。
【００３４】
小スクロール部３２４は、小コンプレッサ室３６の一部を形成し、小コンプレッサ３６Ｂ（図５）の周囲に渦巻き状の吸気通路を形成する部分である。下流ハウジング３２５は、小スクロール部３２４の下流側の吸気通路や小コンプレッサ室３６をバイパスする吸気通路（吸気バイパス通路４９）を形成している。吸気吐出フランジ部３２６は、ターボ過給機３への吸気の出口となる吸気吐出口４８Ａが形成されているフランジ部である。
【００３５】
［エンジンの内部的構成］
図５は、ターボ過給機付エンジン１及びその周辺部品の構成と、吸気及び排気のフローとを模式的に示す図である。エンジン１は、エンジン本体１０と、エンジン本体１０に燃焼用の空気を導入するための吸気通路Ｐ１と、エンジン本体１０で生成された燃焼ガス（排気）を排出するための排気通路Ｐ２と、これら吸気通路Ｐ１及び排気通路Ｐ２の一部を各々構成する通路を備えたターボ過給機３と、排気通路Ｐ２の下流端付近に配置された排気浄化装置７０と、吸気通路Ｐ１と排気通路Ｐ２との間に配置されたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置８０とを備えている。
【００３６】
エンジン本体１０の各気筒２には、ピストン２１、燃焼室２２、クランク軸２３、吸気ポート２４、排気ポート２５、吸気弁２６及び排気弁２７が備えられている。図５では、１つの気筒２が示されている。ピストン２１は、気筒２内に往復運動可能に収容されている。燃焼室２２は、気筒２内においてピストン２１の上方に形成されている。燃焼室２２には、図略のインジェクタからディーゼル燃料が噴射される。前記インジェクタから噴射された燃料は、吸気通路Ｐ１から供給される空気と混合して燃焼室２２内で自着火する。ピストン２１は、この燃焼による膨張力で押し下げられて上下方向に往復運動する。
【００３７】
クランク軸２３は、エンジン本体１０の出力軸であり、ピストン２１の下方に配設されている。ピストン２１とクランク軸２３とは、コネクティングロッドを介して互いに連結されている。クランク軸２３は、ピストン２１の往復運動に応じて、その中心軸回りに回転する。吸気ポート２４は、吸気通路Ｐ１から供給される空気（吸気）を気筒２に導入する開口である。排気ポート２５は、気筒２内での燃料の燃焼によって生成された排気を排気通路Ｐ２に導出するための開口である。吸気弁２６は、吸気ポート２４を開閉する弁であり、排気弁２７は排気ポート２５を開閉する弁である。
【００３８】
吸気通路Ｐ１には、吸気のフローの上流側から順に、エアクリーナ４１、ターボ過給機３のコンプレッサ部（大コンプレッサ室３４及び小コンプレッサ室３６）、インタークーラ４２及びスロットルバルブ４３が設けられている。吸気通路Ｐ１の下流端は、前記吸気マニホールドを介して吸気ポート２４に接続されている。エアクリーナ４１は、吸気通路Ｐ１に取り入れる空気を浄化する。インタークーラ４２は、吸気ポート２４を通して燃焼室２２に送る吸気を冷却する。スロットルバルブ４３は、燃焼室２２に送る吸気の量を調整するバルブである。なお、吸気通路Ｐ１においてターボ過給機３の上流側には、ブローバイガスを燃焼室２２に送るブローバイ還流路４１１が接続されている。吸気は、後記で詳述するターボ過給機３の前記コンプレッサ部を通過する際に過給される。
【００３９】
排気通路Ｐ２の上流端は、排気マニホールド１４を介して、排気ポート２５に接続されている。排気通路Ｐ２には、排気のフローの上流側から順に、ターボ過給機３のタービン部（小タービン室３５及び大タービン室３３）、排気浄化装置７０が設けられている。排気浄化装置７０は、排気中のＮＯｘを一時的に吸蔵し後に還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む触媒装置７１と、排気中の粒子状物質を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）７２とからなる。排気が有する運動エネルギーは、当該排気がターボ過給機３の前記タービン部を通過する際に回収される。
【００４０】
ＥＧＲ装置８０は、エンジン本体１０から排出された排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気に還流させるための装置である。ＥＧＲ装置８０は、排気通路Ｐ２と吸気通路Ｐ１とをそれぞれ連通させる第１ＥＧＲ通路８１及び第２ＥＧＲ通路８４と、これら通路８１、８４を各々開閉する第１ＥＧＲバルブ８２及び第２ＥＧＲバルブ８５とを有する。第１ＥＧＲ通路８１には、ＥＧＲクーラ８３が設けられている。ＥＧＲガスは、第１ＥＧＲ通路８１の通過途中にＥＧＲクーラ８３により冷却されて、その後、吸気通路Ｐ１に流入する。一方、第２ＥＧＲ通路８４にはＥＧＲクーラは設けられておらず、ＥＧＲガスは高温のまま吸気通路Ｐ１に流入可能である。第１、第２ＥＧＲ通路８１、８４は、排気通路Ｐ２のターボ過給機３よりも上流側の部分と、吸気通路Ｐ１のスロットルバルブ４３よりも下流側の部分とを連通している。従って、ターボ過給機３の前記タービン部へ導入される前の排気が、吸気と共に吸気ポート２４に供給される。
【００４１】
［ターボ過給機の詳細］
続いて、本実施形態に係るターボ過給機３の詳細構造について、図３〜図５を参照して説明する。既述の通りターボ過給機３は、中速〜高速回転域動作用の大型ターボ部３Ａと低速回転域動作用の小型ターボ部３Ｂとを備える。大型ターボ部３Ａは、大タービン室３３及び大コンプレッサ室３４を備える。同様に、小型ターボ部３Ｂは、小タービン室３５及び小コンプレッサ室３６を備える。大タービン室３３及び小タービン室３５は排気通路Ｐ２に連通しており、大コンプレッサ室３４及び小コンプレッサ室３６は吸気通路Ｐ１に連通している。
【００４２】
大タービン室３３には大タービン３３Ｔが、大コンプレッサ室３４には大コンプレッサ３４Ｂ（コンプレッサ）が、各々内蔵されている。大タービン３３Ｔと大コンプレッサ３４Ｂとは、大タービン軸３７（タービン軸）で連結されている。大タービン軸３７は、大タービン室３３と大コンプレッサ室３４との間に延び、大タービン軸３７の一端に大タービン３３Ｔが取り付けられ、他端に大コンプレッサ３４Ｂが取り付けられている。大タービン３３Ｔは、排気のフロー（運動エネルギー）を受け取り、大タービン軸３７の軸回り回転する。大コンプレッサ３４Ｂは、同じく大タービン軸３７の軸回りに回転して吸気を圧縮（過給）する。大タービン３３Ｔが排気の運動エネルギーを受けて回転すると、大コンプレッサ３４Ｂも大タービン軸３７の軸回りに一体回転する。
【００４３】
本実施形態では、大コンプレッサ３４Ｂに対向する位置に回転センサ９１が配置されている。回転センサ９１は、大タービン軸３７の回転数に応じた電気信号を発生するセンサである。本実施形態では、回転センサ９１は、大タービン軸３７に直結された大コンプレッサ３４Ｂの扇車の動きを電気的に検出するセンサであり、該回転センサ９１の出力電気信号に基づいて大タービン軸３７の回転数が求められる。回転センサ９１の配置及びその周辺機器装置等については、図８に基づき、後記で詳述する。
【００４４】
大タービン３３Ｔとしては、複数の翼を有しこれら翼に排気が衝突することで大タービン軸３７の軸回りに回転するインペラを用いることができる。この大タービン３３Ｔは、排気の流速（タービン容量）を変更する可変ベーン機構３９が付設されたＶＧＴ（Variable Geometry Turbocharger）仕様とされている。可変ベーン機構３９は、大タービン３３Ｔの外周部に配置され、角度変更が可能な複数のノズルベーンを含む。前記ノズルベーンの角度が調整されることによって、大タービン３３Ｔに流入する排気の流路面積が変更され、これにより排気の流速が調整される。前記ノズルベーンの角度は、ＶＧＴアクチュエータ３９Ａによって調整される。
【００４５】
小タービン室３５には小タービン３５Ｔが、小コンプレッサ室３６には小コンプレッサ３６Ｂが、各々内蔵されている。小タービン３５Ｔと小コンプレッサ３６Ｂとは、小タービン軸３８で連結されている。小タービン軸３８は、小タービン室３５と小コンプレッサ室３６との間に延び、小タービン軸３８の一端に小タービン３５Ｔが取り付けられ、他端に小コンプレッサ３６Ｂが取り付けられている。小タービン３５Ｔは、排気の運動エネルギーを受け取り、小タービン軸３８の軸回り回転する。小コンプレッサ３６Ｂは、同じく小タービン軸３８の軸回りに回転して吸気を圧縮（過給）する。小タービン３５Ｔが排気の運動エネルギーを受けて回転すると、小コンプレッサ３６Ｂも小タービン軸３８の軸回りに一体回転する。本実施形態では、小タービン３５Ｔとして、流入する排気の流速を変更不能な、いわゆるＦＧＴ（Fixed Geometry Turbocharger）が用いられている。
【００４６】
大タービン３３Ｔの容量は小タービン３５Ｔの容量よりも大きく、また、大コンプレッサ３４Ｂの容量は小コンプレッサ３６Ｂの容量よりも大きく設定されている。これにより、大型ターボ部３Ａは、小型ターボ部３Ｂよりも大きな流量の排気によって大タービン３３Ｔを回転させ、大コンプレッサ３４Ｂの回転によってより大きな流量の吸気を過給することが可能である。
【００４７】
ターボ過給機３には、その機内において吸気通路Ｐ１の一部を担う通路として、過給機内吸気通路４４が備えられている。過給機内吸気通路４４は、吸気導入通路４５、コンプレッサ間通路４６、下流通路４７、出口通路４８及び吸気バイパス通路４９を含む。吸気導入通路４５は、ターボ過給機３内において最も上流側の吸気通路であり、大タービン軸３７の軸方向から大コンプレッサ室３４内の大コンプレッサ３４Ｂに向かう通路である。コンプレッサ間通路４６は、大コンプレッサ３４Ｂの外周のスクロール部（大スクロール部３１５）から、小コンプレッサ室３６内の小コンプレッサ３６Ｂの軸心へ向けて吸気を案内する通路である。上述の第１カップリング部３１６、第２カップリング部３２３及びコールドデカップラ３１７は、コンプレッサ間通路４６の一部を形成している。
【００４８】
下流通路４７は、小コンプレッサ３６Ｂの外周のスクロール部（小スクロール部３２４）から、出口通路４８に向かう通路である。出口通路４８は、ターボ過給機３内において最も下流の吸気通路であり、インタークーラ４２に接続される通路である。このように、吸気のフローにおいて、大コンプレッサ３４Ｂが小コンプレッサ３６Ｂの上流側に配置されている。
【００４９】
吸気バイパス通路４９は、小コンプレッサ室３６をバイパスする通路、すなわち、小コンプレッサ３６Ｂに吸気を与えることなく、吸気を下流に導く通路である。具体的には吸気バイパス通路４９は、大コンプレッサ室３４と小コンプレッサ室３６とを繋ぐコンプレッサ間通路４６の途中から分岐し、下流通路４７と共に出口通路４８に合流している。吸気バイパス通路４９には、該通路４９を開閉する吸気バイパス弁４９１が配置されている。上述の下流ハウジング３２５は、下流通路４７及び吸気バイパス通路４９を主に区画するハウジングである。
【００５０】
吸気バイパス弁４９１が全閉となり吸気バイパス通路４９を閉鎖している状態では、吸気の全量が小コンプレッサ室３６に流入する。一方、吸気バイパス弁４９１が開弁している状態では、吸気の多くは小コンプレッサ室３６をバイパスし、吸気バイパス通路４９を通して下流側に流れる。すなわち、小コンプレッサ室３６に収容されている小コンプレッサ３６Ｂは、吸気のフローに対して抵抗となるため、吸気バイパス弁４９１が開弁している状態では、吸気の多くはより抵抗の小さい吸気バイパス通路４９に流入する。吸気バイパス弁４９１は、負圧式のバルブアクチュエータ４９２により開閉される。
【００５１】
ターボ過給機３には、その機内において排気通路Ｐ２の一部を担う通路として、過給機内排気通路５０が備えられている。過給機内排気通路５０は、排気導入通路５１、連絡通路５２、小スクロール通路５３、ターボ間通路５４、大スクロール通路５５、排出通路５６及び排気バイパス通路５７を含む。排気導入通路５１、連絡通路５２及び小スクロール通路５３は小型タービンケース３２Ｔ内に形成される通路、大スクロール通路５５及び排出通路５６は大型タービンケース３１Ｔ内に形成される通路、ターボ間通路５４及び排気バイパス通路５７は両ケース３１、３２に跨って形成される通路である。本実施形態では、小タービン３５Ｔ（即ち小タービン室３５）が、排気通路Ｐ２において大タービン３３Ｔ（即ち大タービン室３３）の上流側に配置されている。
【００５２】
排気導入通路５１は、ターボ過給機３内において最も上流側の排気通路であり、エンジン本体１０側から排気を受け入れる通路である。連絡通路５２は、排気導入通路５１の下流に連なり、排気を小タービン室３５に向けて導く通路である。小スクロール通路５３は、小タービン室３５の一部を形成しており、小タービン３５Ｔへ向けて排気を導く通路である。連絡通路５２の下流端は、小スクロール通路５３の上流部に連なっている。小スクロール通路５３は、小タービン３５Ｔの外周を周回するように配置された渦巻き状の通路であり、下流に向けて流路幅が徐々に狭くなっている。排気は、小スクロール通路５３から小タービン３５Ｔの径方向中心に向けて流入し、小タービン３５Ｔを小タービン軸３８の軸回りに回転させる。
【００５３】
ターボ間通路５４は、小タービン３５Ｔと大スクロール通路５５の上流部とを繋ぐ通路である。ターボ間通路５４の上流部分は、小タービン室３５から小タービン３５Ｔの軸方向に延び出す部分であり、下流部分は、大スクロール通路５５の上流部に連なる部分である。小タービン３５Ｔの外周から径方向内側に流入し小タービン３５Ｔに対して膨張仕事を為した排気は、ターボ間通路５４から取り出され、大タービン３３Ｔに向かうことになる。
【００５４】
大スクロール通路５５は、大タービン室３３の一部を形成しており、大タービン３３Ｔへ向けて排気を導く通路である。大スクロール通路５５は、大タービン３３Ｔの外周を周回するように配置された渦巻き状の通路であり、下流に向けて流路幅が徐々に狭くなっている。排気は、大スクロール通路５５から大タービン３３Ｔの径方向中心に向けて流入し、大タービン３３Ｔを大タービン軸３７の軸回りに回転させる。排出通路５６は、ターボ過給機３内において最も下流の排気通路であり、大タービン室３３から大タービン３３Ｔの軸方向に延び出している。大タービン３３Ｔの外周から径方向内側に流入し大タービン３３Ｔに対して膨張仕事を為した排気は、排出通路５６から取り出される。排出通路５６の下流端は、排気側フランジ部３１３に設けられた開口であり、下流の排気浄化装置７０に至る排気通路に接続される。
【００５５】
排気バイパス通路５７は、小タービン室３５をバイパスする通路、すなわち、小タービン３５Ｔに排気を作用させることなく、排気を下流（大タービン３３Ｔ）に導く通路である。具体的には排気バイパス通路５７は、排気導入通路５１と連絡通路５２との間から分岐し、大スクロール通路５５の上流部に合流しており、小スクロール通路５３及びターボ間通路５４をバイパスしている。排気バイパス通路５７には、該通路５７を開閉する排気バイパス弁６が配置されている。排気バイパス弁６は、実際に排気バイパス通路５７を開閉する弁本体６１と、弁本体６１を動作させるバルブアクチュエータ６Ａとを含む。
【００５６】
排気バイパス弁６（弁本体６１）が全閉となり排気バイパス通路５７を閉鎖している状態では、排気の全量が小タービン室３５に流入する。なお、ＥＧＲ装置８０が作動して、ＥＧＲガスの還流が実施されている場合は、エンジン本体１０から排出された排気から前記ＥＧＲガスを除いたガスの全量が、小タービン室３５に流入する。一方、排気バイパス弁６が開弁している状態では、排気の多くは小タービン室３５をバイパスして下流側の大タービン室３３（大スクロール通路５５）に流れ込む。すなわち、小タービン室３５に収容されている小タービン３５Ｔは、排気のフローに対して抵抗となるため、排気バイパス弁６が開弁している状態では、排気の多くはより抵抗の小さい排気バイパス通路５７に流入する。つまり、排気は、小タービン３５Ｔを通過せずに下流側に流れる。
【００５７】
換言すると、排気バイパス弁６が如何に動作しようとも、排気は必ず大タービン室３３の大タービン３３Ｔを通過する。つまり、常に大型ターボ部３Ａが動作して吸気の過給を行わせることができるので、ターボ過給機３による吸気の過給圧を高くし、エンジンシステム全体でのエネルギー効率を高めることができる。
【００５８】
［ターボ過給機の動作］
ターボ過給機３は、エンジン本体１０の低速回転域においては、小型ターボ部３Ｂ及び大型ターボ部３Ａが協働して吸気を過給し、エンジン本体１０の中速から高速回転域においては大型ターボ部３Ａが吸気を過給する。
【００５９】
排気バイパス弁６は、エンジン本体１０が低速回転域で動作している場合には全閉とされ、連絡通路５２及び小スクロール通路５３を通して小タービン３５Ｔに排気が供給される。小タービン３５Ｔはイナーシャが小さいため、たとえ排気流量が小さくても早期に回転数が上昇し、小コンプレッサ３６Ｂによる過給力を高めることができる。その後、排気は、ターボ間通路５４及び大スクロール通路５５を通過し、大タービン３３Ｔに供給される。すなわち、低速回転域では大タービン３３Ｔ及び小タービン３５Ｔの双方が回転し、これに伴い大コンプレッサ３４Ｂ及び小コンプレッサ３６Ｂも回転する。従って、大型ターボ部３Ａ及び小型ターボ部３Ｂの双方が動作して、吸気を過給することができる。
【００６０】
この際、大タービン３３Ｔに付設されている可変ベーン機構３９のノズルベーン開度は小さく設定される。すなわち、図略の制御装置は、ＶＧＴアクチュエータ３９Ａが図略のノズルベーンを所定角度だけ回動させ、排気の流路面積が小さくなるように制御する。これにより、大タービン３３Ｔに流入する排気の流速が高められ、低速回転域における大コンプレッサ３４Ｂによる過給力を高めることができる。
【００６１】
一方、エンジン本体１０が中速〜高速回転域で動作している場合に、排気バイパス弁６は全開とされ、排気は排気バイパス通路５７を通して専ら大タービン３３Ｔに供給される。つまり、排気のフロー抵抗を極力抑えて、大タービン３３Ｔに排気を供給することができるので、エネルギー効率を高めることができる。この際、可変ベーン機構３９のノズルベーン開度は、予め設定された所定の過給圧を得るための基本ベーン開度とされる。
【００６２】
バルブアクチュエータ６Ａは、電動式のアクチュエータ装置からなり、弁本体６１を単純に開閉させるだけでなく、全閉から全開の間で弁本体６１の開度を調整することが可能である。弁本体６１の開度は、運転条件毎に、過給圧が目標の圧力になるように設定される。目標の過給圧及び弁本体６１の開度は、エンジン回転数とエンジン負荷とによって予め設定されている。バルブアクチュエータ６Ａは、その設定に従い、弁本体６１の開度を制御する。
【００６３】
次に、吸気のフローについて説明する。図６は、低速回転域におけるターボ過給機３内の吸気フローを、図７は、中速から高速回転域におけるターボ過給機３内の吸気フローを各々示した、ターボ過給機３の側面図である。低速回転域では、図６において矢印Ｆ０で示すように、吸気は吸気導入口４５Ａを通して大型コンプレッサケース３１Ｃ（大コンプレッサ室３４）内に入る。このときの吸気のフロー方向は、大コンプレッサ３４Ｂの回転軸（大タービン軸３７）に向かう方向である。
【００６４】
大タービン３３Ｔに連動して大コンプレッサ３４Ｂが軸回りに回転している場合、吸気は過給される。吸気は、矢印Ｆ１で示すように、大コンプレッサ３４Ｂの外周をスクロールした後に下方に向かい、コールドデカップラ３１７を通して小型コンプレッサケース３２Ｃに流れ込む。その後、矢印Ｆ２１で示すように、吸気は小コンプレッサ３６Ｂの回転軸（小タービン軸３８）に向かうように小コンプレッサ室３６に入り、小コンプレッサ３６Ｂによって過給される。続いて吸気は、小コンプレッサ３６Ｂの外周の小スクロール部３２４を経て、下流ハウジング３２５に向かう。そして、矢印Ｆ３で示す通り、吸気は吸気吐出フランジ部３２６の吸気吐出口４８Ａを通して、ターボ過給機３の外部に吐出される。
【００６５】
中速から高速回転域では、吸気バイパス弁４９１が全閉となり吸気バイパス通路４９を閉鎖するので、吸気のフロー経路は、小コンプレッサ室３６に入った後の経路が低速回転域とは異なるものとなる。すなわち、図７において、矢印Ｆ０及び矢印Ｆ１の経路は、図６と同じである。しかし、小型コンプレッサケース３２Ｃに入り込んだ後、矢印Ｆ２２で示すように、吸気は小コンプレッサ室３６へは向かわず、下流ハウジング３２５内の吸気バイパス通路４９を通過する。そして、矢印Ｆ３で示す通り、吸気は吸気吐出口４８Ａを通してターボ過給機３の外部に吐出される。
【００６６】
［回転センサ及びその周辺機器の詳細］
図８は、回転センサ９１及びその周辺機器を示し、且つ回転センサ９１の大型コンプレッサケース３１Ｃへの取り付け状態を示す断面図である。ターボ過給機付エンジン１は、大タービン軸３７の回転数を検出するために、回転センサ９１と、回転センサ９１が出力する電気信号を増幅するアンプ９２と、アンプ９２が出力する電気信号に基づいて大タービン軸３７の回転数を導出するＥＣＵ（Engine Control Unit）９３とを備える。回転センサ９１とアンプ９２とは、シールドケーブル９４によって電気的に接続されている。アンプ９２とＥＣＵ９３とは、信号ケーブル９５によって電気的に接続されている。
【００６７】
回転センサ９１は、大タービン軸３７の回転数を検出するセンサである。大タービン軸３７の回転数を回転センサ９１によってモニターすることによって、オーバーシュートによるタービンの破損等が未然に防止される。また、回転数のモニターにより、オーバーシュートを回避する安全マージンを小さくでき、ターボ過給機３が保有する能力を最大限に生かして過給性能を高めることができる。
【００６８】
本実施形態では、回転センサ９１として渦電流式変位センサが用いられている。一般に、大コンプレッサ３４Ｂの扇車３４１は、金属製の複数枚（例えば８枚）の扇車羽根を備えている。回転センサ９１は、これら扇車羽根に高周波磁界を作用させて渦電流を発生させることにより、前記扇車羽根の回転移動を検知する。
【００６９】
既述の通り、大型コンプレッサケース３１Ｃは大コンプレッサ室３４を区画しており、大コンプレッサ室３４には大タービン軸３７の一端に連結された大コンプレッサ３４Ｂが収容されている。大コンプレッサ３４Ｂに対して、大タービン軸３７の軸方向に延びる吸気導入通路４５より吸気が供給される。本実施形態では、大型コンプレッサケース３１Ｃの適所に、ケース表面の座部３１Ｊから大コンプレッサ室３４へ貫通する検知孔３１Ｈが穿孔されている。穿孔位置は、扇車３４１に対向する位置である。この検知孔３１Ｈに回転センサ９１が取り付けられる。
【００７０】
回転センサ９１は、基部９１１と、基部９１１から一方向に延びるセンサロッド９１２と、センサロッド９１２の突出端に位置する先端感応部９１３とを備える。基部９１１は、座部３１Ｊに載置される部分であり、固定ネジ９１４によって大型コンプレッサケース３１Ｃに固定されている。センサロッド９１２は、基部９１１に保持された状態で検知孔３１Ｈに挿通される部分であり、検知孔３１Ｈと略同じ長さを備えている。先端感応部９１３の内部には、高周波電流が流されるセンサコイルが内蔵されている。先端感応部９１３は、扇車３４１の最突出部分に対して所定の微小ギャップを介して対向している。前記最突出部分は、前記扇車羽根の一部である。
【００７１】
先端感応部９１３のセンサコイルに高周波電流が通電されると、その周囲には高周波磁界が発生する。大コンプレッサ３４Ｂの回転によって、前記高周波磁界に一の扇車羽根が接近すると、前記扇車羽根には渦電流が発生し前記センサコイルのインピーダンスが変化する。回転センサ９１は、このインピーダンス変化に相当する微弱なパルス（電気信号）を出力する。扇車３４１が８枚の扇車羽根を備えている場合、大コンプレッサ３４Ｂの１回転当たり、回転センサ９１は８個のパルスを出力する。従って、回転センサ９１が出力するパルス数を計測することにより、大タービン軸３７の回転数を知見することができる。
【００７２】
なお、回転センサ９１は、大タービン軸３７よりも上方側において、大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられることが望ましい。図８に示す通り、吸気導入通路４５にはブローバイ還流路４１１が合流している。ブローバイ還流路４１１から吸気通路に導入されるブローバイガスは、水分を含むことがある。このため、大コンプレッサ室３４の大タービン軸３７よりも下方側の内壁面には、重力によって水分が表出することが起こり得る。このため、仮に検知孔３１Ｈを、大タービン軸３７よりも下方側において大型コンプレッサケース３１Ｃに穿孔すると、当該検知孔３１Ｈに水分が滞留し、回転センサ９１の検知精度を低下させる懸念がある。従って図８に示す通り、回転センサ９１は、大コンプレッサ３４Ｂの上方側に対向するように配置することが望ましい。
【００７３】
アンプ９２は、回転センサ９１が出力するパルスを増幅すると共に分周する機能を備えている。回転センサ９１の出力パルスは、上述の通り微弱であると共に、大タービン軸３７の回転数（十数万ｒｐｍ程度）に応じた周波数のパルスとなる。このため、前記出力パルスは、そのままではノイズの影響を受け易く、あまりに周波数が高すぎてＥＣＵ９３での処理用には適合しない。この点に鑑み、アンプ９２は、前記出力パルスを１／１００〜１／５００程度の周波数に分周すると共に、所定の信号強度に増幅する。アンプ９２は、前記分周及び前記増幅のための電気回路を構成する電子部品等が、半田付けにて搭載されたプリント基板を備えている。
【００７４】
ＥＣＵ９３は、エンジン１から離間した位置に配置されたマイクロコンピュータ等からなり、アンプ９２から出力される電気信号を受信する。ＥＣＵ９３は、前記電気信号に基づき所定の演算処理を行い、大タービン軸３７の回転数を導出する。
【００７５】
シールドケーブル９４は、信号線や高周波給電線の撚線体の周囲に、半導電層や金属箔の巻回層等からなるノイズシールド層を備えたケーブルである。回転センサ９１とアンプ９２との間においては、微弱な出力パルスを伝送させる必要があるので、該出力パルスが外来ノイズの混入によって影響を受けないよう、ノイズを遮蔽する必要がある。このため、回転センサ９１とアンプ９２との間は、シールドケーブル９４にて前記出力パルスの伝送が行われる。
【００７６】
信号ケーブル９５は、信号伝送用の信号線を含む一方で、ノイズシールド層を具備しないケーブルである。アンプ９２とＥＣＵ９３との間は、アンプ９２によって分周され且つ増幅されたパルスが伝送される。このようなパルスは、耐ノイズ性に優れる。従って、アンプ９２とＥＣＵ９３との間は、ノイズ遮蔽の要さずパルス伝送が行えるので、信号ケーブル９５が用いられる。
【００７７】
［回転センサ及びアンプの配置位置について］
続いて、回転センサ９１及びアンプ９２のターボ過給機３における配置位置について説明する。図９は、大、小タービン軸３７、３８の配置関係を示す模式的な上面図、図１０は、ターボ過給機３及び排気浄化装置７０の左後方からの斜視図、図１１は、ターボ過給機３を、コンプレッサ室側から見た側面図である。
【００７８】
図９に示されているように、ターボ過給機３の大型ターボ部３Ａには、吸気導入管４０が接続されている。吸気導入管４０は、エアクリーナ４１（図５）と大型ターボ部３Ａの吸気導入口４５Ａとを接続する管部材である。図中に矢印で示すように、この吸気導入管４０を通して、エアクリーナ４１によって浄化された吸気が大型ターボ部３Ａの大コンプレッサ室３４に供給される。
【００７９】
エンジン本体１０において直列に配置された４つの気筒２の配列方向は、エンジン本体１０前後方向であって、エンジン出力軸（クランク軸２３）も前後方向に延びている。図９には、前記エンジン出力軸の延在方向に相当する直線Ｌ１（以下、エンジン出力軸Ｌ１という）が示されている。エンジン本体１０は、上面視で大略的に前後方向に長い矩形の形状を有している。ターボ過給機３は、エンジン本体１０の左側面１０Ｌに隣接して配置されている。
【００８０】
図９では、大型ターボ部３Ａの大タービン室３３及び大コンプレッサ室３４と、これら両室間に延びる大タービン軸３７、また、小型ターボ部３Ｂの小タービン室３５及び小コンプレッサ室３６と、これら両室間に延びる小タービン軸３８が模式的に描かれている。さらに、大タービン軸３７の軸線に相当する直線Ｌ２と、小タービン軸３８の軸線に相当する直線Ｌ３とが各々描かれている（以下、大ターボ軸Ｌ２、小ターボ軸Ｌ３という）。大ターボ軸Ｌ２及び小ターボ軸Ｌ３は、大略的にエンジン出力軸Ｌ１と同じく前後方向に延びように配置されている。
【００８１】
本実施形態では、気筒２の軸方向における平面視において、大ターボ軸Ｌ２及び小ターボ軸Ｌ３とは、互いに平行であって、いずれもエンジン出力軸Ｌ１と平行となるように、大型、小型ターボ部３Ａ、３Ｂがエンジン本体１０に対して組み付けられている。また、エンジン出力軸Ｌ１に対して大タービン軸３７が小タービン軸３８よりも遠い側に配置されている。図９に模式的に示す通り、回転センサ９１及びアンプ９２は、エンジン本体１０（エンジン出力軸Ｌ１）に対して大タービン軸３７よりもさらに遠い位置において、大コンプレッサ室３４を区画する大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられている。
【００８２】
なお、大ターボ軸Ｌ２及び小ターボ軸Ｌ３のいずれか又は双方が、大略的には前後方向に延びつつも、エンジン出力軸Ｌ１に対して所定の傾きを持つような配置としても良い。例えば、大ターボ軸Ｌ２と小ターボ軸Ｌ３が、大、小タービン軸３７、３８の軸範囲内において、若しくは、軸範囲外において、大、小コンプレッサ室３４、３６側で交差する態様としても良い。
【００８３】
図１０及び図１１には、回転センサ９１及びアンプ９２の具体的な配置例が示されている。吸気が導入される大型コンプレッサケース３１Ｃは、高温の排気が導入される大型タービンケース３１Ｔ（図１０では、ターボインシュレータ１７で覆われているため表出していない）に比べて低温である。回転センサ９１及びアンプ９２は、このような大型コンプレッサケース３１Ｃの外表面に、概ね同じ高さ位置において左右方向（水平方向）に並ぶように取り付けられている。アンプ９２は、エンジン本体１０に対して回転センサ９１よりも遠い側に配置されている。両者を繋ぐシールドケーブル９４は、上方に凸となるように湾曲された状態で、回転センサ９１の出力端とアンプ９２の入力端とを接続している。
【００８４】
図１０には、回転センサ９１及びアンプ９２と排気浄化装置７０との配置関係が示されている。排気浄化装置７０の触媒装置７１及びＤＰＦ７２にも高温の排気が流通し、これらは高温の熱を発する。本実施形態では、排気浄化装置７０は大型タービンケース３１Ｔの前方側に配置され、大型コンプレッサケース３１Ｃとは離間している。従って、大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられる回転センサ９１及びアンプ９２は、排気浄化装置７０からの熱の影響を受け難い。
【００８５】
図１１には、大タービン軸３７を通り、気筒２の軸方向に延びる仮想線Ｗが示されている。回転センサ９１及びアンプ９２は、エンジン本体１０に対して仮想線Ｗよりも遠い側に配置されている。仮想線Ｗよりもエンジン本体１０に近い側は、エンジン本体１０又は排気マニホールド１４が発する熱の影響を受け易い領域である。回転センサ９１及びアンプ９２は、このような領域を避けて、エンジン本体１０に対して仮想線Ｗよりも遠い側であってＶＧＴアクチュエータ３９Ａの上方位置において、大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられている。
【００８６】
［アンプの取り付け構造の詳細］
図１１に示されているように、アンプ９２は、ブラケット９６を介して大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられている。図１２及び図１３は、回転センサ９１及びアンプ９２の取り付け部分の拡大斜視図である。これらの図を参照して、アンプ９２の取り付け構造について詳述する。
【００８７】
アンプ９２は、電子部品等が搭載されたプリント基板を内蔵するアンプ本体９２１と、アンプ本体９２１の側方に突設された固定片９２２と、アンプ本体９２１の一端側及び他端側に各々取り付けられた入力ポート９２３及び出力ポート９２４とを備える。シールドケーブル９４は、入力ポート９２３（入力端）と回転センサ９１の基部９１１に連なるコネクタ部９１５（出力端）とを接続している。信号ケーブル９５は、出力ポート９２４から延び出している。
【００８８】
ブラケット９６は、大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられ、アンプ９２を支持するための部材である。ブラケット９６は、大型コンプレッサケース３１Ｃの表面に対して固定される固定部９６１と、該固定部９６１から延び出す支持部９６２とを有する。ブラケット９６は矩形平板状の板金部材からなり、その板金部材の一端側が固定部９６１、他端側が支持部９６２であって、両者間に設けられる曲げ部９６Ａで前記板金部材が折曲されることによって、固定部９６１と支持部９６２とに区分されている。
【００８９】
ブラケット９６は、前記一端側の固定部９６１において大型コンプレッサケース３１Ｃの表面と接触し、前記他端側の支持部９６２と大型コンプレッサケース３１Ｃの表面との間には空間Ｇ（図１３）が形成される、片持ち支持型のブラケットである。固定部９６１は、大型コンプレッサケース３１Ｃに設けられたネジ孔を有するボス部３１ＣＡに位置合わせされ、第１ネジ９６３によって当該ボス部３１ＣＡに締結固定されている。支持部９６２は、このように固定された固定部９６１から、上記の空間Ｇを背面側に有する状態で、エンジン本体１０から遠ざかる方向に延び出している。
【００９０】
アンプ９２は、支持部９６２の表面側に搭載されている。詳しくは、アンプ本体９２１の一部及び固定片９２２が支持部９６２の表面に接するように配置されている。固定片９２２はアンプ本体９２１と一体の舌片である。固定片９２２にはネジ孔が備えられ、支持部９６２の適所にもネジ孔が穿孔されている。固定片９２２と支持部９６２に対して、第２ネジ９６４で締結固定されている。
【００９１】
［作用効果］
以上説明した本実施形態に係るターボ過給機付エンジン１によれば、次のような作用効果を奏する。ターボ過給機付エンジン１は、エンジン本体１０と、吸気を過給するターボ過給機３と、大タービン軸３７の回転数に応じた電気信号を発生する回転センサ９１と、前記電気信号を増幅するアンプ９２と、回転センサ９１とアンプ９２とを電気的に接続するシールドケーブル９４とを備える。ここで、回転センサ９１は比較的熱に強いものの、アンプ９２は、プリント基板に半田付けされた電子部品を含み、高熱に曝されると半田が溶融するため、熱害に対する対策が必要となる。アンプ９２を当該エンジン１から離間させた位置に配置できれば、前記熱害は防止できる。しかし、アンプ９２と回転センサ９１とは、ノイズ対策のため高価なシールドケーブル９４で接続する必要があり、両者間を離間させると該ケーブル９４の長さが前記離間の分だけ長尺となってしまい、コストアップを招来する。従って、アンプ９２と回転センサ９１とを近接させた状態で、アンプ９２の熱害対策を施すことが求められる。
【００９２】
上記実施形態では、この要請に対応するため、回転センサ９１及びアンプ９２が、ターボ過給機３において大型タービンケース３１Ｔに比べて高温にはならない大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられている。また、回転センサ９１及びアンプ９２は、エンジン本体１０に対して、大タービン軸３７よりも遠い位置において大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられている。従って、エンジン本体１０とターボ過給機３との間に配置され高熱を発する排気マニホールド１４や、大型タービンケース３１Ｔに隣接する排気浄化装置７０からアンプ９２を離間させることができ、アンプ９２への熱害を抑止することができる。
【００９３】
さらに、アンプ９２への熱害が抑止されているので、回転センサ９１に対してアンプ９２を接近させて配置することが可能となる。このため、両者を電気的に接続するシールドケーブル９４のケーブル長を短くすることが可能となる。シールドケーブル９４は、単位長あたりの価格が高価なケーブルであるが、その使用長を短くすることでコストダウンを図ることができる。若しくは、回転センサ９１とアンプ９２とが近接させることで、両者を繋ぐケーブル経路長が短くなり、当該ケーブルがノイズを拾い難くなることが期待できる。従って、回転センサ９１とアンプ９２とを接続する電気ケーブルとして、ノイズシールド層を具備しない安価なケーブルを用いることが可能となる。
【００９４】
アンプ９２は、ブラケット９６を介して大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられる。ブラケット９６は、大型コンプレッサケース３１Ｃの表面に対して固定される固定部９６１と、該固定部９６１から延び出す支持部９６２とを有する。アンプ９２は、支持部９６２に搭載されて大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられている。このように、アンプ９２を大型コンプレッサケース３１Ｃに直接的に取り付けるのではなく、ブラケット９６を介して取り付けるようにすることで、より熱の影響を受けない位置へアンプ９２を配置し易くなる利点がある。
【００９５】
また、ブラケット９６は、固定部９６１において大型コンプレッサケース３１Ｃの表面と接触し、支持部９６２と大型コンプレッサケース３１Ｃの表面との間には空間Ｇが形成される片持ち支持型のブラケットである。このような片持ち支持型のブラケット９６によって、アンプ９２を大型コンプレッサケース３１Ｃの表面から浮かして支持させることができるので、アンプ９２がより熱害を受け難くすることができる。
【００９６】
回転センサ９１は、大コンプレッサ３４Ｂに対向する位置に配置され、アンプ９２は、エンジン本体１０に対して回転センサ９１よりも遠い側に配置されている。そして、アンプ９２は、エンジン本体１０から遠ざかる方向に固定部９６１から延び出している支持部９６２に支持されている。これにより、アンプ９２を、高熱を発する排気マニホールド１４の上方位置からより離間して配置することができる。
【００９７】
さらに、回転センサ９１とアンプ９２とは、略同じ高さ位置において水平方向に並ぶように大型コンプレッサケース３１Ｃに取り付けられている。シールドケーブル９４は、回転センサ９１のコネクタ部９１５（出力端）とアンプ９２の入力ポート９２３（入力端）とを接続するよう、Ｕ字型に湾曲されて配置されている。この構成によれば、回転センサ９１とアンプ９２とを熱的に離間しつつ、シールドケーブル９４を最短の長さとすることが可能となり、コスト面やノイズ抑制の点で有利である。
【００９８】
以上説明した通り、本発明によれば、回転センサ９１及びアンプ９２を備えたターボ過給機３が付設されたエンジン１において、アンプ９２への熱害を防止しつつ、回転センサ９１の出力電気信号に対してコストアップを招来しないノイズ対策を施したターボ過給機付エンジンを提供することができる。
【００９９】
［変形実施形態の説明］
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ターボ過給機として、大型ターボ部３Ａと小型ターボ部３Ｂとを備える２ステージ型のターボ過給機３を例示した。これに代えて、ターボ過給機はシングルステージ型のターボ過給機としても良い。また、上記実施形態では、大型ターボ部３Ａの大タービン軸３７の回転数を検出するようにしたが、小型ターボ部３Ｂの小タービン軸３８の回転数を検出するべく、回転センサ９１及びアンプ９２を小型コンプレッサケース３２Ｃに取り付けるようにしても良い。
【符号の説明】
【０１００】
１  ターボ過給機付エンジン
１０  エンジン本体
３  ターボ過給機
３Ａ  大型ターボ部
３Ｂ  小型ターボ部
３１Ｔ  大型タービンケース（タービンケース）
３１Ｃ  大型コンプレッサケース（コンプレッサケース）
３３  大タービン室（タービン室）
３４  大コンプレッサ室（コンプレッサ室）
３４Ｂ  大コンプレッサ（コンプレッサ）
３７  大タービン軸（タービン軸）
９１  回転センサ
９１５  コネクタ部（出力端）
９２  アンプ
９２３  入力ポート（入力端）
９４  シールドケーブル（電気ケーブル）
９５  信号ケーブル
９６  ブラケット
９６１  固定部
９６２  支持部
Ｐ１  吸気通路
Ｐ２  排気通路
Ｌ１  エンジン出力軸
Ｌ２  大ターボ軸
Ｌ３  小ターボ軸
【図１】
0006409823.tif 000002
【図２】
0006409823.tif 000003
【図３】
0006409823.tif 000004
【図４】
0006409823.tif 000005
【図５】
0006409823.tif 000006
【図６】
0006409823.tif 000007
【図７】
0006409823.tif 000008
【図８】
0006409823.tif 000009
【図９】
0006409823.tif 000010
【図１０】
0006409823.tif 000011
【図１１】
0006409823.tif 000012
【図１２】
0006409823.tif 000013
【図１３】
0006409823.tif 000014