DE102017000709A1

DE102017000709A1 - Aufladevorrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE102017000709A1
Application number: DE102017000709.8A
Authority: DE
Inventors: Hidenari KONDO; Manabu Sugimoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2017-08-17
Also published as: JP6323471B2; JP2017141784A; US20170234209A1; US10132232B2

Abstract

Eine Aufladevorrichtung für einen Motor beinhaltet einen elektrischen Auflader, der an Einlassluft ein Aufladen vornimmt, einen Zwischenkühler, der von dem elektrischen Auflader abgegebene Einlassluft kühlt; und ein Einlassrohrsystem, das im Wesentlichen horizontal angeordnet und dafür ausgestaltet ist, zwischen einem stromabwärtigen Ende des Zwischenkühlers in Einlassluftströmungsrichtung und Einlassanschlüssen zu kommunizieren. Das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers ist an einem unteren Ende des Zwischenkühlers befindlich. Das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers ist im Wesentlichen auf derselben Höhe wie ein stromaufwärtiges Ende der Einlassanschlüsse angeordnet. Der elektrische Auflader ist unter dem Zwischenkühler entlang einer Oberfläche des Motors auf einer Einlassseite, wo die Einlassanschlüsse geöffnet sind, angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufladevorrichtung für einen Motor, die den Schutz eines elektrischen Aufladers vor Abgaswärme ermöglicht und dabei die Ablagerung von kondensiertem Wasser im Inneren eines Zwischenkühlers verhindert und die um den Motor herum auf kompakte Weise montierbar ist.
Hintergrund
Es gibt Fortschritte bei der Entwicklung eines Motors mit einem elektrischen Auflader, der einen Motor, einen Turbolader, der an Einlassluft unter Verwendung von Abgasenergie des Motors ein Aufladen vornimmt, und einen elektrischen Auflader, der die Aufladefähigkeit des Turboladers ausgleicht, wenn der Motor in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich ist, beinhaltet. Die Veröffentlichung des ungeprüften japanischen Patentes Nr. 2006-220124 (nachstehend als Patentdruckschrift bezeichnet) offenbart ein Beispiel für die vorbeschriebene Ausgestaltung.
Ein Motor mit einem elektrischen Auflader beinhaltet, wie in 5 der Patentdruckschrift dargestellt ist, einen Motor; einen Einlassdurchlass, der Einlassluft in den Motor einführt; einen Auslassdurchlass, der Auslassluft bzw. Abgas von dem Motor abgibt; einen Turbolader, der eine Turbine mit Anordnung an dem Auslassdurchlass und einen Kompressor mit Anordnung an dem Einlassdurchlass beinhaltet; einen Zwischenkühler (intercooler), der auf der stromabwärtigen Seite des Kompressors an dem Einlassdurchlass angeordnet ist; einen Überbrückungsdurchlass, der zwischen dem Zwischenkühler und dem Kompressor an dem Einlassdurchlass kommuniziert; und einen elektrischen Auflader, der an dem Überbrückungsdurchlass angeordnet ist.
Wird Einlassluft, deren Temperatur infolge einer Kompression durch einen Kompressor erhöht ist, von einem Zwischenkühler gekühlt, so kann im Inneren des Zwischenkühlers eine Wasserkondensation auftreten. Obwohl die Positionsbeziehung zwischen einem Zwischenkühler und einem Einlassanschluss eines Motors in Aufwärts-Abwärts-Richtung aus der Beschreibung der Patentdruckschrift nicht eindeutig hervorgeht, kann, wenn der Zwischenkühler auf der unteren Seite in Bezug auf den Einlassanschluss befindlich ist, das nachfolgende Problem auftreten. Insbesondere wenn ein Zustand, in dem die Motorgeschwindigkeit niedrig ist (beispielsweise ein Leerlaufzustand) lange Zeit anhält, werden Wassertröpfchen infolge einer Wasserkondensation gegebenenfalls nicht in den Motor gesaugt, und es lagert sich gegebenenfalls kondensiertes Wasser im Inneren des Zwischenkühlers ab. Nimmt die Motorgeschwindigkeit in diesem Zustand schnell zu, so wird eine große Menge von kondensiertem Wasser gegebenenfalls zusammen mit der Luft in den Motor gesaugt, und es kann eine Flüssigkeitskompression innerhalb des Motors auftreten.
Um den vorbeschriebenen Nachteil zu überwinden, geht ein Lösungsansatz beispielsweise dahin, einen Zwischenkühler auf der oberen Seite in Bezug auf einen Zylinderkopf eines Motors anzuordnen. Ist der Zwischenkühler auf vorbeschriebene Weise angeordnet, so werden durch Wasserkondensation erzeugte Wassertröpfchen unmittelbar nach der Erzeugung des kondensierten Wassers in den Motor gesaugt. Hierdurch wird es gegebenenfalls schwierig, eine Ablagerung des kondensierten Wassers im Inneren des Zwischenkühlers zu bewirken, was eine Flüssigkeitskompression verhindern kann. Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist die Position des oberen Endes des Zwischenkühlers jedoch hoch gewählt. Dies kann die Höhe der Motorhaube vergrößern.
Obwohl die Position eines elektrischen Aufladers in Bezug auf einen Motor aus der Beschreibung der Patentdruckschrift nicht eindeutig hervorgeht, kann, wenn der elektrische Auflader auf der Auslassseite des Motors angeordnet ist, der elektrische Auflader einen Betriebsdefekt durch Abgaswärme verursachen, da die Wärmebeständigkeit des Motors in dem elektrischen Auflader niedrig ist.
Des Weiteren entstand in den vergangenen Jahren bei Familienfahrzeugen vermehrt Bedarf an einem Downsizing, das heißt einer Verringerung von Größe und Gewicht des Fahrzeuges, während gleichzeitig eine hohe Ausgabeleistung bei kompaktem Motor zur Verbesserung der Kraftstoffsparsamkeit sichergestellt sein soll. Es besteht daher Bedarf an einer Verkleinerung eines Motors mit einem elektrischen Auflader.
Zusammenfassung der Erfindung
Eingedenk des Vorbeschriebenen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Aufladevorrichtung für einen Motor, die den Schutz eines elektrischen Aufladers vor Abgas ermöglicht und dabei eine Ablagerung von kondensiertem Wasser im Inneren eines Zwischenkühlers verhindert und die zudem um den Motor herum auf kompakte Weise montierbar ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Lade- bzw. Aufladevorrichtung für einen Motor, der einen Zylinderkopf. mit Einlassanschlüssen beinhaltet. Die Aufladevorrichtung beinhaltet einen elektrischen Auflader, der an Einlassluft für den Motor ein Aufladen vornimmt; einen Zwischenkühler, der von dem elektrischen Auflader abgegebene Einlassluft kühlt; und ein Einlassrohrsystem, das im Wesentlichen horizontal angeordnet und dafür ausgestaltet ist, zwischen einem stromabwärtigen Ende des Zwischenkühlers in Einlassluftströmungsrichtung und den Einlassanschlüssen zu kommunizieren. Das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers ist an einem unteren Ende des Zwischenkühlers befindlich, und das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers ist im Wesentlichen auf einer selben Höhe wie ein stromaufwärtiges Ende der Einlassanschlüsse angeordnet. Der elektrische Auflader ist unter dem Zwischenkühler entlang einer Oberfläche des Motors auf einer Einlassseite, wo die Einlassanschlüsse geöffnet sind, angeordnet.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich besser beim Studium der nachfolgenden Detailbeschreibung und der begleitenden Zeichnung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Gesamtstruktur eines Motors, der mit einer Aufladevorrichtung versehen ist, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Motors.
3 ist eine Seitenansicht des Motors bei Betrachtung von der Einlassseite her.
4 ist eine Planansicht zur Darstellung des Motors.
5 ist eine Seitenansicht eines Einlassrohrsystems und eines Zwischenkühlers bei Betrachtung in Zylinderfeldanordnungsrichtung.
6 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Einlassrohrsystems und eines Vorratstanks des Zwischenkühlers.
7 ist eine Planansicht zur Darstellung des Einlassrohrsystems und des Vorratstanks des Zwischenkühlers.
8 ist eine Seitenansicht zur Darstellung des Einlassrohrsystems und des Vorratstanks des Zwischenkühlers bei Betrachtung aus einer Richtung senkrecht zur Zylinderfeldanordnungsrichtung.
9 ist eine Seitenansicht des Einlassrohrsystems bei Betrachtung von der Motorseite her.
10 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Zwischenkühlerkerns.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben.
Ausgestaltung des Motors
Ein Motor 1 (siehe 1 bis 3), bei dem eine Lade- bzw. Aufladevorrichtung (englisch: supercharging device) entsprechend einer Ausführungsform Verwendung findet, ist ein Fahrzeugmotor für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen. Der Motor 1 ist ein längsläufig montierter, vier Zylinder in einer Reihe aufweisender Dieselmotor, der derart ausgestaltet ist, dass die Zylinderfeldanordnungsrichtung mit der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung innerhalb eines Motorraumes eines Fahrzeugvorderabschnittes ausgerichtet ist. Der Motor 1 beinhaltet Einlassanschlüsse 3 auf der dem Fahrzeug zu eigenen linken Seite und Auslassanschlüsse 4 auf der dem Fahrzeug zu eigenen rechten Seite. Man beachte, dass 1 nur einen Zylinder 2 von vier Zylindern 2, das heißt von den ersten bis vierten Zylindern 2, die von einer Seite zur anderen Seite in Zylinderfeldanordnungsrichtung ausgerichtet sind, darstellt.
Wie in 2 dargestellt ist, beinhaltet der Motor 1 einen Zylinderblock 1a, einen Zylinderkopf 1b, der auf der oberen Seite des Zylinderblocks 1a angeordnet ist, eine Zylinderkopfabdeckung 1c, die auf der oberen Seite des Zylinderkopfes 1b angeordnet ist, einen Leistungsübertragungsmechanismus (nicht dargestellt), der an einem Ende des Zylinderblocks 1a und des Zylinderkopfes 1b in Zylinderfeldanordnungsrichtung angeordnet und dafür ausgestaltet ist, eine Drehkraft einer Kurbelwelle auf eine Einlassventilantriebswelle und eine Auslassventilantriebswelle zu übertragen, und ein Abdeckungselement 71, das den Leistungsübertragungsmechanismus abdeckt. Ein Getriebe 70, das die Drehzahl des Motors 1 in eine geeignete Drehzahl umwandelt, ist unter dem Abdeckungselement 71 montiert.
Der Leistungsübertragungsmechanismus beinhaltet ein Kurbelzahnrad, das an der Kurbelwelle montiert ist, ein Einlasszahnrad, das an der Einlassventilantriebswelle montiert ist, ein Auslasszahnrad, das an der Auslassventilantriebswelle montiert ist, eine Taktungskette, die um das Kurbelzahnrad, das Einlasszahnrad und das Auslasszahnrad gewunden ist, und einen Taktungsmechanismus für das variable Auslassventil (nachstehend als Auslass-VVT bezeichnet), der die Öffnungs- und Schließtaktungen bzw. Zeitpunkte eines Auslassventils ändert.
Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet das Abdeckungselement 71 einen Auslass-VVT-Abdeckungsabschnitt 71a, der den Auslass-VVT bedeckt, und einen Kettenabdeckungsabschnitt 71b, der die Taktungskette und dergleichen bedeckt. Der Auslass-VVT-Abdeckungsabschnitt 71a steht zu einer Seite des Motors 1 in Zylinderfeldanordnungsrichtung, nämlich zur rückwärtigen Seite des Motors 1 in Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung, von dem Kettenabdeckungsabschnitt 71b, vor.
Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Brennkammer 2a in jedem der Zylinder 2 des Motors 1 ausgebildet. Der Einlassanschluss 3 und der Auslassanschluss 4 sind in jeder der Brennkammern 2a geöffnet. Ein Einlassventil 5 ist für jeden der Einlassanschlüsse 3 vorgesehen, während ein Auslassventil 6 für jeden der Auslassanschlüsse 4 vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein Kraftstoffeinspritzventil 7 an einem oberen Abschnitt einer jeden der Brennkammern 2a vorgesehen.
Wie in 4 dargestellt ist, erstreckt sich eine Trennwand 74 in Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung innerhalb des Motorraumes zum Trennen des Inneren des Motorraumes in einen Bereich R1, wo der Motor 1 und eine Aufladevorrichtung angeordnet sind, und einen Bereich R2, wo eine fahrzeugmontierte elektrische Komponente 75, so beispielsweise ein BCM (Körpersteuer- bzw. Regelmodul) oder eine Batterie, angeordnet sind.
Ausgestaltung der Aufladevorrichtung
Eine Aufladevorrichtung entsprechend der Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Verwendung mit dem Motor 1. Vorgesehen ist die Aufladevorrichtung in einem Einlassdurchlass 12, der Frischluft (Einlassluft) für jeden der Zylinder 2 des Motors 1 bereitstellt, und in einem Auslassdurchlass 30, der Auslassgas bzw. Abgas aus jedem der Zylinder 2 abgibt.
Die Aufladevorrichtung entsprechend der Ausführungsform beinhaltet schematisch erste und zweite Auslassturbolader 11 und 15, die durch Abgasenergie des Motors 1 angetrieben werden, einen elektrischen Auflader 18, der von elektrischer Energie angetrieben wird, einen Zwischenkühler 16, der von den ersten und zweiten Auslassturboladern 11 und 15 und dem elektrischen Auflader 18 abgegebene Einlassluft kühlt, und ein Einlassrohrsystem 10, das zwischen dem stromabwärtigen Ende des Zwischenkühlers 16 in Einlassluftströmungsrichtung und den Einlassanschlüssen 3 des Motors 1 kommuniziert.
Im Folgenden werden die konstituierenden Elemente eines Motorsystems, das den Motor 1, den Einlassdurchlass 12, den Auslassdurchlass 30 und die Aufladevorrichtung beinhaltet, detailliert beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet die Einlassvorrichtung 12 das Einlassrohrsystem 10, das mit jedem der Einlassanschlüsse 3 verbunden werden soll, und einen gemeinsamen Einlassdurchlass 13, der auf der stromaufwärtigen Seite des Einlassrohrsystems 10 in Einlassluftströmungsrichtung ausgebildet ist. Der Zwischenkühler 16 ist zwischen dem Einlassrohrsystem 10 und dem gemeinsamen Einlassdurchlass 13 angeordnet.
Wie in 5 dargestellt ist, erstreckt sich das Einlassrohrsystem 10 im Wesentlichen horizontal und kommuniziert zwischen dem stromabwärtigen Ende des Zwischenkühlers 16 und den Einlassanschlüssen 3. Wie in 5 bis 9 dargestellt ist, beinhaltet das Einlassrohrsystem 10 einen Rohrsystemkörper 10a, der Einlassluft zu den Einlassanschlüssen 3 leitet, und einen Montierflansch 10b, der am stromabwärtigen Ende des Rohrsystemkörpers 10a ausgebildet und an einer Oberfläche des Zylinderkopfes 1a auf der Einlassseite montiert ist.
Bei dem in 5 bis 9 dargestellten Beispiel ist der Einlassrohrsystemkörper 10a ein hohles Element mit Trapezform bei Planansicht. Insbesondere ist der Einlassrohrsystemkörper 10a derart ausgestaltet, dass dessen Breite in Zylinderfeldanordnungsrichtung von dem stromaufwärtigen Ende hiervon zu dem stromabwärtigen Ende hiervon bei Planansicht allmählich zunimmt. Der Einlassrohrsystemkörper 10a beinhaltet einen trapezförmigen oberen Wandabschnitt 10a1, einen trapezförmigen unteren Wandabschnitt 10a2, der von dem oberen Wandabschnitt 10a1 in Aufwärts-Abwärts-Richtung beabstandet und zu dem oberen Wandabschnitt 10a1 orientiert ist, einen ersten Seitenwandabschnitt 10a3, der zwischen einer Schrägpassage des oberen Wandabschnittes 10a1 und einer Schrägpassage des unteren Wandabschnittes 10a2 in Aufwärts-Abwärts-Richtung angeschlossen ist, einen zweiten Seitenwandabschnitt 10a4, der zwischen einer weiteren Schrägpassage des oberen Wandabschnittes 10a1 und einer weiteren Schrägpassage des unteren Wandabschnittes 10a2 in Aufwärts-Abwärts-Richtung angeschlossen ist, und einen Endwandabschnitt 10a5, der an dem stromabwärtigen Ende (Ende des Einlassrohrsystemkörpers 10a auf der Motorseite) ausgebildet ist.
Wie in 9 dargestellt ist, beinhaltet der Endwandabschnitt 10a5 einen ersten Öffnungsabschnitt 10c1, der mit dem stromaufwärtigen Ende des Einlassanschlusses 3 eines jeden von dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder kommuniziert, und einen zweiten Öffnungsabschnitt 10c2, der mit dem stromaufwärtigen Ende des Einlassanschlusses 3 eines jeden von dem dritten Zylinder und dem vierten Zylinder kommuniziert.
Der Montierflansch 10b beinhaltet zwei obere Flansche 10b, die nach oben von der oberen Oberfläche des stromabwärtigen Endes (Endwandabschnitt 10a5) des Rohrsystemkörpers 10a vorstehen, und drei untere Flansche 10b, von denen jeder nach unten von der unteren Oberfläche des stromabwärtigen Endes (Endwandabschnitt 10a5) des Rohrsystemkörpers 10a vorsteht. Ein Bolzeneinführungsloch (nicht dargestellt) ist in jedem der Flansche 10b ausgebildet.
Wie in 5 und in 10 dargestellt ist, ist der Zwischenkühler 16 ein mit Wasser kühlender Zwischenkühler. Der Zwischenkühler 16 beinhaltet einen Zwischenkühlerkern 16a, einen stromaufwärtigen Tank 16b, der auf der oberen Seite des Zwischenkühlerkerns 16a ausgebildet ist, und einen stromabwärtigen Tank 16c, der auf der unteren Seite des Zwischenkühlerkerns 16a ausgebildet ist.
Der Zwischenkühlerkern 16a beinhaltet einen Zwischenkühlerkernkörper 16a1 mit einem Gehäuse 16d und einem Wärmetauscher 16f (siehe 1), der innerhalb des Gehäuses 16d angeordnet ist, und einen Kernseitenflansch 16a2, der am unteren Ende des Zwischenkühlerkernkörpers 16a1 ausgebildet ist.
Das Gehäuse 16d des Zwischenkühlerkernkörpers 16a1 wird von einer Seitenwand in Form eines rechteckigen Prismas gebildet. Ein oberes Ende und ein unteres Ende des Gehäuses 16d sind geöffnet. Der Kernseitenflansch 16a2 erstreckt sich von dem unteren Ende des Gehäuses 16d aus nach außen.
Der Wärmetauscher 16f des Zwischenkühlerkernkörpers 16a1 beinhaltet eine Mehrzahl von Trennwänden, die das Innere des Gehäuses 16d in Wasserdurchlaufbereiche und Einlassluftdurchlaufbereiche trennen (unterteilen), die abwechselnd in Zylinderfeldanordnungsrichtung ausgebildet sind; und ein Kühlwasserrohr 16e, das den Wasserdurchlaufbereichen das Kühlwasser zuleitet und Kühlwasser von den Wasserdurchlaufbereichen abgibt. Einlassluft wird per Wärmetausch zwischen der Einlassluft und dem Kühlwasser durch die Trennwände gekühlt.
Das Kühlwasserrohr 16e verläuft durch das Gehäuse 16d von außerhalb des Gehäuses 16d her. Insbesondere verläuft das Kühlwasserrohr 16e durch den unteren Abschnitt und den oberen Abschnitt einer Seitenwand des Gehäuses 16d. Das Kühlwasserrohr 16e, das durch den unteren Abschnitt der Seitenwand verläuft, und das Kühlwasserrohr 16e, das durch den oberen Abschnitt der Seitenwand verläuft, erstrecken sich jeweils in Zylinderfeldanordnungsrichtung. Spitzenenden der Kühlwasserrohre 16e sind zu einer U-Form innerhalb des Gehäuses 16d zusammengefügt. 10 zeigt einen Abschnitt des Kühlwasserrohres 16e mit Anordnung außerhalb des Gehäuses 16d. Das Kühlwasserrohr 16e ist mit einem Radiator (nicht gezeigt) für einen Auflader verbunden. Das Kühlwasser, das von dem Radiator gekühlt wird, wird den Wasserdurchlaufbereichen durch das Kühlwasserrohr 16e zugeleitet. Das Kühlwasser, das innerhalb der Wasserdurchlaufbereiche erwärmt wird, wird durch das Kühlwasserrohr 16e dem Radiator wieder zugeführt.
Die Einlassluftdurchlaufbereiche des Wärmetauschers 16f kommunizieren mit dem gemeinsamen Einlassdurchlass 13 über den stromauwärtigen Tank 16b und kommunizieren mit dem Einlassrohrsystem 10 über den stromabwärtigen Tank 16c. Entsprechend dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass Einlassluft von dem stromaufwärtigen Tank 16b in die Einlassluftdurchlaufbereiche strömt. Einlassluft, die in die Einlassluftdurchlaufbereiche strömt, wird an den stromabwärtigen Tank 16c abgegeben.
Der stromabwärtige Tank 16b ist ein Element, das Einlassluft, die von dem gemeinsamen Einlassdurchlass 13 her strömt, verteilt und die Einlassluft dem Zwischenkühlerkern 16a zuleitet. Die Schnittfläche der Einlassluftdurchlaufbereiche nimmt von dem stromaufwärtigen Ende des stromaufwärtigen Tanks 16b hin zu dem stromabwärtigen Ende des stromaufwärtigen Tanks 16b allmählich zu.
Der stromabwärtige Tank 16c ist ein Element, das von dem Zwischenkühlerkern 16c gekühlte Einlassluft sammelt und die Einlassluft dem Einlassrohrsystem 10 zuleitet. Bei diesem Beispiel ist der stromabwärtige Tank 16c integral mit dem Einlassrohrsystem 10 ausgebildet.
Der stromabwärtige Tank 16c beinhaltet einen stromabwärtigen Tankkörper 16c1 und einen Tankseitenflansch 16g, der am stromaufwärtigen Ende des stromabwärtigen Tankkörpers 16c1 ausgebildet und durch einen Bolzen mit dem Kernseitenflansch 16a2 in Eingriff ist.
Der stromabwärtige Tankkörper 16c1 ist derart ausgestaltet, dass dessen stromaufwärtiges Ende (das heißt das Ende des stromabwärtigen Tankkörpers 16c1 auf der dem Tankseitenflansch 16g zu eigenen Seite) nach oben hin zu dem Zwischenkühlerkernkörper 16a1 geöffnet ist, und dessen stromabwärtiges Ende horizontal geöffnet ist und mit dem Einlassrohrsystem 10 kommuniziert. Insbesondere beinhaltet der stromabwärtige Tankkörper 16c1 einen Bodenplattenabschnitt 16c2, der mit dem unteren Wandabschnitt 10a2 des Einlassrohrsystems 10 kommuniziert und sich schräg nach oben von einem Ende des Zwischenkühlers 16 auf der dem Einlassrohrsystem zu eigenen Seite hin zu einem Ende hiervon auf der Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem Einlassrohrsystem 10 erstreckt; einen ersten Seitenwandabschnitt 16c3, der sich von einem Ende des Bodenplattenabschnittes 16c2 aus in Zylinderfeldanordnungsrichtung erhebt und mit dem ersten Seitenwandabschnitt 10a3 des Einlassrohrsystems 10 kommuniziert; und einen zweiten Seitenwandabschnitt 16c4, der sich nach oben von dem anderen Ende des Bodenplattenabschnittes 16c2 in Zylinderfeldanordnungsrichtung erhebt und mit dem zweiten Seitenwandabschnitt 10a4 des Einlassrohrsystems 10 kommuniziert. Das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers 16 ist im Wesentlichen auf derselben Höhe wie das stromaufwärtige Ende der Einlassanschlüsse 3 angeordnet. Insbesondere ist die Höhe des unteren Endes des Bodenplattenabschnittes 16c2 des Zwischenkühlers 16 (das Ende des Bodenplattenabschnittes 16c2 auf der dem Einlassrohrsystem zu eigenen Seite) im Wesentlichen gleich der Höhe des unteren Wandabschnittes 10a2 des Einlassrohrsystemkörpers 10a und der Höhe des unteren Endes des stromabwärtigen Endes der Einlassanschlüsse 3 (siehe 5) gewählt.
Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet der gemeinsame Einlassdurchlass 13 in dieser Reihenfolge von der stromauwärtigen Seite in Einlassluftströmungsrichtung einen Luftreiniger 14, ein Kompressorrad 43 (nachstehend als erster Kompressor 43 bezeichnet) des ersten Auslassturboladers 11, ein Kompressorrad 44 (nachstehend als zweiter Kompressor 44 bezeichnet) des zweiten Auslassturboladers 15 und ein erstes Strömungsratenregulatorventil (Drosselventil) 17. Der erste Auslassturbolader 11 und der zweite Auslassturbolader 15 entsprechen dem Turbolader der vorliegenden Erfindung. Der erste Kompressor 43 und der zweite Kompressor 44 entsprechen dem Kompressor der vorliegenden Erfindung. Ein Abschnitt des gemeinsamen Einlassdurchlasses 13 zwischen dem ersten Kompressor 43 und dem Zwischenkühler 16 entspricht dem Haupteinlassrohr der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Beschreibung wird der vorbeschriebene Abschnitt des gemeinsamen Einlassdurchlasses 13 als Haupteinlassrohr 13c bezeichnet.
Das Haupteinlassrohr 13c erstreckt sich von dem ersten Kompressor 43 des ersten Auslassturboladers 11, passiert den zweiten Kompressor 44 des zweiten Auslassturboladers 15 und erstreckt sich, wie in 2 und in 4 dargestellt ist, zu einer Oberfläche eines Endes des Motors 1 in Zylinderfeldanordnungsrichtung (rückwärtiges Ende des Motors 1 in Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung). Insbesondere erstreckt sich das Haupteinlassrohr 13c von der Auslassseite des Motors 1 hin zur Einlassseite entlang des Kettenabdeckungsabschnittes 71b an einer Position unter dem Auslass-VVT-Abdeckungsabschnitt 71a und erstreckt sich weiter hin zu dem Zwischenkühler 16 entlang einer Oberfläche 25 des Motors 1 auf der Einlassseite. Wie in 2 und in 3 dargestellt ist, erstreckt sich das Haupteinlassrohr 13c von der Auslassseite des Motors 1 hin zur Einlassseite des Motors 1 nach oben hin zu dem Zwischenkühler 16.
Wie in 1 dargestellt ist, ist das erste Strömungsratenregulatorventil 17 zum Regulieren der Strömungsrate von Einlassluft zur Einleitung in die Einlassanschlüsse 3 durch das Haupteinlassrohr 13c auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Kompressors 44 an dem Haupteinlassrohr 13c angeordnet. Des Weiteren ist ein dem elektrischen Auflader zugeordneter Überbrückungsdurchlass 21, der das erste Strömungsratenregulatorventil 17 überbrückt, mit dem stromabwärtigen Abschnitt des zweiten Kompressors 44 verbunden. Der dem elektrischen Auflader zugeordnete Überbrückungsdurchlass 21 entspricht dem Abzweigungseinlassrohr der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere ist der dem elektrischen Auflader zugeordnete Überbrückungsdurchlass 21 ein Durchlass, der parallel zu dem gemeinsamen Einlassdurchlass 13 auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Kompressors 44 ausgebildet ist, und ist ein Durchlass, der zwischen einer ersten Position 13a und einer zweiten Position 13b des gemeinsamen Einlassdurchlasses 13 beabstandet voneinander in Einlassluftströmungsrichtung kommuniziert. Die zweite Position 13b ist auf der stromabwärtigen Seite der ersten Position 13a befindlich. Wie in 2 und in 3 dargestellt ist, ist der dem elektrischen Auflader zugeordnete Überbrückungsdurchlass 21 nach unten von der ersten Position 13a in der Mitte des Haupteinlassrohres 13a abgezweigt und entlang einer Oberfläche des Motors 1 auf der Einlassseite angeordnet.
Der elektrische Auflader 18 und ein zweites Strömungsratenregulatorventil 19 zum Regulieren der Strömungsrate von Einlassluft zur Einleitung in die Einlassanschlüsse 3 durch den dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlass 21 sind an dem dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlass 21 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite her in Einlassluftströmungsrichtung angeordnet. Bei diesem Beispiel ist die erste Position 13a in der Umgebung des Endes des Motors 1 in Zylinderfeldanordnungsrichtung (rückwärtiges Ende des Motors 1 in Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung) an dem Haupteinlassrohr 13c gewählt. Insbesondere ist die erste Position 13a an einem Abschnitt des Haupteinlassrohres 13c mit Erstreckung nach oben von dem Ende des Motors 1 in Zylinderfeldanordnungsrichtung hin zu dem Zwischenkühler 16 gewählt. Des Weiteren ist das erste Strömungsratenregulatorventil 17 an einer Position zwischen der ersten Position 13a und der zweiten Position 13b angeordnet. Das erste Strömungsratenregulatorventil 17 und das zweite Strömungsratenregulatorventil 19 werden durch eine ECU (elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit) 100, die nachstehend noch beschrieben wird, steuer- bzw. regelbar geöffnet und geschlossen.
Man beachte, dass das in 1 bis 3 auftretende Bezugszeichen 21a den stromaufwärtigen Abschnitt des dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlasseses 21 in Bezug auf den elektrischen Auflader 18 bezeichnet, während das Bezugszeichen 21b den stromabwärtigen Abschnitt des dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlasses 21 in Bezug auf den elektrischen Auflader 18 bezeichnet.
Der elektrische Auflader 18 beinhaltet einen Elektromotor 18a und ein Antriebsrad 18b, das von dem Elektromotor 18a direkt angetrieben wird. Der elektrische Auflader 18 wird von dem Elektromotor 18a angetrieben. Daher weist der elektrische Auflader 18 eine hohe Reaktionsempfindlichkeit auf und kann den Aufladedruck schnell erhöhen. Des Weiteren kann der elektrische Auflader 18 den Aufladedruck ohne Beeinflussung durch den Betriebszustand des Motors 1 (beispielsweise der Motorgeschwindigkeit) erhöhen. Unter Nutzung der Vorteile der vorbeschriebenen Eigenschaften wird der elektrische Auflader 18 dafür betrieben, den Aufladebetrieb auszugleichen, bis die Aufladerdrücke der ersten und zweiten Auslassturbolader 11 und 15 unter der Bedingung, dass der Motor 1 in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich ist, oder unter der Bedingung, dass die ersten und zweiten Auslassturbolader 11 und 15 keinen Aufladebetrieb infolge einer Turboladeverzögerung (turbo lag), bei der der Aufladebetrieb verzögert ist, durchführen können, angestiegen sind.
Wie in 3 dargestellt ist, ist der elektrische Auflader 18 unter dem Einlassrohrsystem 10 und dem Zwischenkühler 16 entlang einer Oberfläche 25 des Motors 1, wo die Einlassanschlüsse 3 (siehe 1) ausgebildet sind, angeordnet. Des Weiteren ist das zweite Strömungsratenregulatorventil 19 an dem dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlass 21 an einer Position über dem elektrischen Auflader 18 und unter dem Zwischenkühler 16 angeordnet. Man beachte, dass der Betrieb des elektrischen Aufladers 18 durch die ECU 100 gesteuert bzw. geregelt wird.
Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet der Auslassdurchlass 30 ein Auslassrohrsystem 31 und einen gemeinsamen Auslassdurchlass 33.
Das Auslassrohrsystem 31 beinhaltet vier unabhängige Auslassdurchlässe zur Verbindung mit den Auslassanschlüssen 4 der Zylinder 2 und einen Sammeldurchlass, der durch Zusammenführen der stromabwärtigen Enden der unabhängigen Auslassdurchlässe gebildet ist. Das stromaufwärtige Ende des gemeinsamen Auslassdurchlasses 33 ist mit dem stromabwärtigen Ende des Sammeldurchlasses in Auslassluftströmungsrichtung verbunden.
Ein Turbinenrad 41 (nachstehend als zweite Turbine 41 bezeichnet) des zweiten Auslassturboladers 15, ein Turbinenrad 40 (nachstehend als erste Turbine 40 bezeichnet) des ersten Auslassturboladers 11, eine Abgasreinigungsvorrichtung 34 und ein Auslassverschlussventil 37 sind in dieser Reihenfolge an dem gemeinsamen Auslassdurchlass 33 von der stromaufwärtigen Seite her in Auslassluftströmungsrichtung angeordnet. Das Auslassverschlussventil 37 wird von der ECU 100 steuer- bzw. regelbar geöffnet und geschlossen.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 34 verfügt über eine katalytische Funktion sowie eine Funktion des Einfangens von Abgasteilchen (PM) von Dieselrauch. Insbesondere beinhaltet die Abgasreinigungsvorrichtung 34 einen Oxidationskatalysator 35 und einen Dieselteilchenfilter (DPF) 36, der auf der stromabwärtigen Seite des Oxidationskatalysators 35 angeordnet ist.
Wie in 1 dargestellt ist, sind der erste Auslassturbolader 11 und der zweite Auslassturbolader 15 zwischen dem gemeinsamen Einlassdurchlass 13 und dem gemeinsamen Auslassdurchlass 33 angeordnet. Es wird ein Zwei-Phasen-Aufladen von dem ersten Auslassturbolader 11 und dem zweiten Auslassturbolader 15 durchgeführt. Man beachte, dass dann, wenn der elektrische Auflader 18 angetrieben wird, insgesamt ein Drei-Phasen-Aufladen durchgeführt wird.
Der erste Auslassturbolader 11 beinhaltet die erste Turbine 40, die durch die Energie des Auslassgases bzw. Abgases zur Drehung angetrieben wird, und den ersten Kompressor 34, der mit der ersten Turbine 40 über eine Welle 42 verbunden ist. Der erste Auslassturbolader 11 nimmt ein Aufladen an der Einlassluft durch die Drehung des ersten Kompressors 43, die mit der Drehung der ersten Turbine 40 zusammenhängt, vor.
Der zweite Auslassturbolader 15 beinhaltet die zweite Turbine 41, die durch die Energie des Auslassgases bzw. Abgases zur Drehung angetrieben wird, und den zweiten Kompressor 44, der mit der zweiten Turbine 41 über eine Welle 45 verbunden ist. Der zweite Auslassturbolader 15 nimmt ein Aufladen an der Einlassluft durch die Drehung des zweiten Kompressors 44, die mit der Drehung der zweiten Turbine 41 zusammenhängt, vor.
Des Weiteren sind, wie in 1 dargestellt ist, ein Niedrigdruck-EGR-Durchlass (LP-EGR-Durchlass) 50 und ein Hochdruck-EGR-Durchlass (HP-EGR-Durchlass) 60 zwischen dem Einlassdurchlass 12 und dem Auslassluft- bzw. Abgasdurchlass 30 ausgebildet.
Der LP-EGR-Durchlass 50 kommuniziert zwischen dem stromabwärtigen Abschnitt des gemeinsamen Auslassdurchlasses 33 in Bezug auf die Abgasreinigungsvorrichtung 34 in Auslassluftströmungsrichtung und dem stromaufwärtigen Abschnitt des gemeinsamen Einlassdurchlasses 13 in Bezug auf den ersten Kompressor 43 in Einlassluftströmungsrichtung und leitet einen Teil des vergleichsweise niedrigen Druck aufweisenden Auslassgases bzw. Abgases, das man erhält, nachdem die erste Turbine 40 und die zweite Turbine 41 angetrieben sind, zu dem Einlassdurchlass 12 zurück. Ein LP-EGR-Ventil 51 ist an dem LP-EGR-Durchlass 50 angeordnet. Das Öffnen und Schließen des LP-EGR-Ventils 51 wird durch den ECU 100 gesteuert bzw. geregelt. Des Weiteren ist ein LP-EGR-Kühler 52 auf der stromaufwärtigen Seite des LP-EGR-Ventils 51 in Auslassluftströmungsrichtung angeordnet.
Der HP-EGR-Durchlass 60 kommuniziert zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt des gemeinsamen Auslassdurchlasses 33 in Bezug auf die zweite Turbine 41 in Auslassluftströmungsrichtung und einem Vorratstank 9 und leitet einen Teil des vergleichsweise hohe Temperatur und vergleichsweise hohen Druck aufweisenden Auslassgases bzw. Abgases, das man erhält, bevor die erste Turbine 40 und die zweite Turbine 41 angetrieben werden, zu dem Einlassdurchlass 12 zurück. Ein HP-EGR-Ventil 61 ist an dem HP-EGR-Durchlass 60 angeordnet. Das Öffnen und Schließen des HP-EGR-Ventils 61 wird von der ECU 100 gesteuert bzw. geregelt. Des Weiteren ist ein HP-EGR-Kühler 62 auf der stromaufwärtigen Seite des HP-EGR-Ventils 61 in Auslassluftströmungsrichtung angeordnet. Zudem ist ein EGR-Überbrückungsdurchlass 20, der das HP-EGR-Ventil 61 und den HP-EGR-Kühler 62 überbrückt, mit dem HP-EGR-Durchlass 60 verbunden. Ein EGR-Überbrückungsventil 22 ist an dem EGR-Überbrückungsdurchlass 20 angeordnet. Das Öffnen und Schließen des EGR-Überbrückungsventils 22 wird von der ECU 100 gesteuert bzw. geregelt.
Die ECU 100 ist ein Mikrocomputer, der von einer CPU, einem RAM und einem ROM gebildet wird. Die ECU 100 ist dafür ausgestaltet, Komponenten zur Steuerung bzw. Regelung durch Steuer- bzw. Regelsignale mit Erzeugung durch ein Programm, das vorab in dem ROM gespeichert ist, zu steuern bzw. zu regeln.
Die ECU ist mit einer Mehrzahl von Sensoren verbunden, die Betriebszustände eines Fahrzeuges, darunter einen Kurbelwinkel und einen Betätigungsgrad eines Beschleuniger- bzw. Gaspedals, über eine Kommunikationsleitung detektieren. Die ECU 100 empfängt ein Signal zur Angabe eines Betriebszustandes eines Fahrzeuges von jedem der Sensoren durch die Kommunikationsleitung. Die ECU 100 erzeugt ein Steuer- bzw. Regelsignal zum Steuern bzw. Regeln des ersten Strömungsratenregulatorventils 17, des zweiten Strömungsratenregulatorventils 19, des elektrischen Aufladers 18, des EGR-Überbrückungsventils 22, des Auslassverschlussventils 37, des HP-EGR-Ventils 61, des LP-EGR-Ventils 51 und dergleichen auf Grundlage von Eingabesignalen. Die ECU 100 ist mit dem ersten Strömungsratenregulatorventil 17, dem zweiten Strömungsratenregulatorventil 19, dem elektrischen Auflader 18, dem EGR-Überbrückungsventil 22, dem Auslassverschlussventil 37, dem HP-EGR-Ventil 61, dem LP-EGR-Ventil 51 und dergleichen über eine Kommunikationsleitung verbunden. Die ECU 100 überträgt Steuer- bzw. Regelsignale an diese Komponenten zur Steuerung bzw. Regelung durch die Kommunikationsleitung (siehe Pfeile in gestrichelten Linien in 1).
Es ist möglich, den Öffnungswinkel eines jeden von dem ersten Strömungsratenregulatorventil 17 und dem zweiten Strömungsratenregulatorventil 19, das geöffnet ist, entsprechend einem Betätigungsgrad des Beschleuniger- bzw. Gaspedals oder dergleichen zu ändern. Mit anderen Worten, das erste Strömungsratenregulatorventil 17 nimmt eine Funktion des Schließens des Einlassdurchlasses 12 und eine Funktion als Drosselventil wahr, das die Menge der Einlassluft durch Ändern der Durchlassfläche für die Einlassluft steuert bzw. regelt. Auf gleiche Weise nimmt das zweite Strömungsratenregulatorventil 19 eine Funktion des Schließens des dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlasses 21 und eine Funktion als Drosselventil wahr, das die Menge von Einlassluft durch Ändern der Durchlassfläche für die Einlassluft steuert bzw. regelt.
Vorteilhafte Wirkungen der Ausführungsform
Entsprechend der Ausführungsform ist, wie in 5 dargestellt ist, das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers 16 in Einlassluftströmungsrichtung am unteren Ende des Zwischenkühlers 16 befindlich. Das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers 16 ist im Wesentlichen auf derselben Höhe wie das stromauwärtige Ende der Einlassanschlüsse 3 angeordnet. Des Weiteren sind die stromaufwärtigen Enden der Einlassanschlüsse 3 und das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers 16 über das Einlassrohrsystem 10, das im Wesentlichen horizontal angeordnet ist, kommunizierend verbunden. Entsprechend dieser Ausgestaltung werden sogar dann, wenn Wassertröpfchen im Inneren des Zwischenkühlers 16 durch Wasserkondensation in der hohe Temperatur aufweisenden kühlenden Einlassluft mit Abgabe von dem elektrischen Auflader 18 durch den Zwischenkühler 16 erzeugt werden und die Wassertröpfchen auf das untere Ende (Bodenplattenabschnitt 16c2) des Zwischenkühlers 16 fallen, die Wassertröpfchen glatt bzw. stetig in die Einlassanschlüsse 13 durch das Einlassrohrsystem 10 unmittelbar nach dem Fallen gesaugt. Hierdurch wird es möglich, eine Ablagerung von kondensiertem Wasser im Inneren des Zwischenkühlers 16 zu verhindern. Dergestalt wird es möglich zu verhindern, dass das abgelagerte kondensierte Wasser instantan in die Einlassanschlüsse 3 gesaugt wird, wenn die Motorgeschwindigkeit zunimmt, was den Motor nachteilig beeinflussen würde.
Des Weiteren ist das untere Ende des Zwischenkühlers 16 im Wesentlichen auf derselben Höhe wie das stromaufwärtige Ende der Einlassanschlüsse 3 angeordnet. Hierdurch wird es möglich, den Zwischenkühler 16 auf einer vergleichsweise niedrigen Position anzuordnen. Dies ist beim Verringern der Höhe einer Motorhaube 72 (siehe 5) auf eine vergleichsweise niedrige Höhe von Vorteil.
Des Weiteren ist der elektrische Auflader 18 unter dem Zwischenkühler 16 entlang der Oberfläche 25 des Motors 1 auf der Einlassseite angeordnet. Hierdurch wird es möglich, den elektrischen Auflader 18 um den Motor 1 herum auf kompakte Weise dadurch zu montieren, dass der Raum unter dem Zwischenkühler 16 effektiv genutzt wird, während gleichzeitig dem Einfluss von Auslasswärme auf den elektrischen Auflader 18 entgegengewirkt wird.
Des Weiteren erstreckt sich entsprechend der Ausführungsform das Haupteinlassrohr 13c von dem Kompressor 43 des ersten Auslassturboladers 11 aus, erstreckt sich von der Auslassseite des Motors 1 hin zur Einlassseite des Motors 1 entlang eines Endes des Motors 1 in Zylinderfeldanordnungsrichtung (rückwärtiges Ende des Motors 1 in Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung) und erstreckt sich des Weiteren hin zu dem Zwischenkühler 16 entlang der Oberfläche 25 des Motors auf der Einlassseite. Hierdurch wird es möglich, das Haupteinlassrohr 13c in einer vergleichsweise niedrigen Position anzuordnen, während eine störende Wechselwirkung des Haupteinlassrohres 13c mit einer Komponente, die von der oberen Oberfläche des Motors 1 vorsteht, so beispielsweise dem rückwärtigen Ende eines Einspritzers, vermieden wird. Dies ist beim Verringern der Höhe der Motorhaube 72 auf eine vergleichsweise niedrige Höhe von Vorteil. Des Weiteren ist der dem elektrischen Auflader zugeordnete Überbrückungsdurchlass 21, der von der ersten Position 13a in der Mitte des Haupteinlassrohres 13c abzweigt, den elektrischen Auflader 18 passiert und mit der zweiten Position 13b in der Mitte des Haupteinlassrohres 13c verbunden ist, entlang der Oberfläche 25 des Motors 1 auf der Einlassseite angeordnet. Hierdurch wird es möglich, den dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlass 21 zusammen mit dem elektrischen Auflader 18 um den Motor 1 herum auf kompakte Weise anzuordnen.
Des Weiteren erstreckt sich entsprechend der Ausführungsform das Haupteinlassrohr 13c von der Auslassseite des Motors 1 hin zur Einlassseite des Motors 1 nach oben hin zu dem Zwischenkühler 16. Die erste Position 13a, an der der dem elektrischen Auflader zugeordnete Überbrückungsdurchlass 21 abgezweigt ist, ist an einem Abschnitt des Haupteinlassrohres 13c mit Erstreckung nach oben von dem Ende des Motors 1 in Zylinderfeldanordnungsrichtung (rückwärtiges Ende des Motors 1 in Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung) gewählt. Entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung wird es möglich, den dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlass 21 (21a) vergleichsweise moderat von dem Haupteinlassrohr 31c abzuzweigen und zudem zu bewirken, dass Einlassluft stetig bzw. glatt von dem Haupteinlassrohr 13c zu dem dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsdurchlass 21 strömt.
Des Weiteren ist entsprechend der Ausführungsform das erste Strömungsratenregulatorventil 17 an dem Haupteinlassrohr 13c zwischen der ersten Position 13a und der zweiten Position 13b angeordnet. Hierdurch wird es möglich, das erste Strömungsratenregulatorventil 17 anzuordnen und dabei einen vergleichsweise großen Raum zwischen der ersten Position 13a und der zweiten Position 13b sicherzustellen.
Des Weiteren ist entsprechend der Ausführungsform das zweite Strömungsratenregulatorventil 19 an dem dem elektrischen Auflader zugeordneten Überbrückungsventil 21 an einer Position über dem elektrischen Auflader 18 und unter dem Zwischenkühler 16 angeordnet. Hierdurch wird es möglich, das zweite Strömungsratenregulatorventil 19 zusammen mit dem elektrischen Auflader 18 um den Motor 1 herum auf kompakte Weise durch effektive Nutzung des Raumes unter dem Zwischenkühler 16 anzuordnen.
Des Weiteren erstreckt sich entsprechend der Ausführungsform der Bodenplattenabschnitt 16c2 des Zwischenkühlers 16 und insbesondere die untere Oberfläche des Zwischenkühlers 16 schräg nach oben von einem Ende des Zwischenkühlers 16 auf der dem Einlassrohrsystem zu eigenen Seite hin zu einem Ende des Zwischenkühlers 16 auf der Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem Einlassrohrsystem. Dies ist beim Sicherstellen eines großen Raumes unter dem Zwischenkühler 16 und bei der Erleichterung der Montage des elektrischen Aufladers 18 und dergleichen von Vorteil.
Des Weiteren ist entsprechend der Ausführungsform das Innere des Motorraumes in den Bereich R1, wo der Motor 1 und die Aufladevorrichtung angeordnet sind, und den Bereich R2, wo die fahrzeugmontierte elektrische Komponente 75, so beispielsweise das BCM oder die Batterie angeordnet sind, durch die Trennwand 74 getrennt. Hierdurch wird es möglich zu verhindern, dass in dem Motor 1 erzeugte Wärme die fahrzeugmontierte elektrische Komponente 75 nachteilig beeinflusst, und den Aufwärmbetrieb des Motors 1 beim Start des Motors 1 durch Unterdrücken der Ableitung der in dem Motor 1 erzeugten Wärme zu fördern.
Man beachte, dass die Ausführungsform folgendermaßen abgewandelt werden kann. Es kann beispielsweise einer von dem ersten Auslassturbolader 11 und dem zweiten Auslassturbolader 15 weggelassen werden.
Des Weiteren kann die Anzahl der Zylinder des Motors 1 zu einer Anzahl, die nicht die vorgenannte ist, geändert werden. Des Weiteren wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einem Dieselmotor angewendet. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Benzinmotor angewendet werden.
Es folgt eine Zusammenfassung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Um die vorbeschriebenen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Aufladevorrichtung für einen Motor, der einen Zylinderkopf mit Einlassanschlüssen beinhaltet, bereit. Die Aufladevorrichtung beinhaltet einen elektrischen Auflader, der an Einlassluft für den Motor ein Aufladen vornimmt; einen Zwischenkühler, der von dem elektrischen Auflader abgegebene Einlassluft kühlt; und ein Einlassrohrsystem, das im Wesentlichen horizontal angeordnet und dafür ausgestaltet ist, zwischen einem stromabwärtigen Ende des Zwischenkühlers in Einlassluftströmungsrichtung und den Einlassanschlüssen zu kommunizieren. Das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers ist an einem unteren Ende des Zwischenkühlers befindlich, und das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers ist im Wesentlichen auf derselben Höhe wie das stromaufwärtige Ende der Einlassanschlüsse angeordnet. Der elektrische Auflader ist unter dem Zwischenkühler entlang einer Oberfläche des Motors auf einer Einlassseite, wo die Einlassanschlüsse geöffnet sind, angeordnet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers an einem unteren Ende des Zwischenkühlers befindlich. Das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers ist im Wesentlichen auf derselben Höhe wie das stromaufwärtige Ende der Einlassanschlüsse angeordnet. Des Weiteren kommunizieren die Einlassanschlüsse und das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers miteinander durch das im Wesentlichen horizontal angeordnete Einlassrohrsystem. Entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung werden sogar dann, wenn Wassertröpfchen im Inneren des Zwischenkühlers durch Wasserkondensation der hohe Temperatur aufweisenden kühlenden Einlassluft mit Abgabe von dem elektrischen Auflader durch den Zwischenkühler erzeugt werden und die Wassertröpfchen auf das untere Ende des Zwischenkühlers fallen, die Wassertröpfchen stetig bzw. glatt in die Einlassanschlüsse durch das Einlassrohrsystem unmittelbar nach dem Fallen gesaugt. Hierdurch wird es möglich, eine Ablagerung von kondensiertem Wasser im Inneren des Zwischenkühlers zu verhindern. Des Weiteren wird es möglich zu verhindern, dass das abgelagerte kondensierte Wasser instantan in die Einlassanschlüsse gesaugt wird, wenn die Motorgeschwindigkeit erhöht wird, was den Motor nachteilig beeinflussen würde.
Des Weiteren ist das untere Ende des Zwischenkühlers im Wesentlichen auf derselben Höhe wie das stromaufwärtige Ende der Einlassanschlüsse angeordnet. Hierdurch wird es möglich, den Zwischenkühler auf einer vergleichsweise niedrigen Position anzuordnen. Dies ist beim Verringern der Höhe einer Motorhaube auf eine niedrige Höhe von Vorteil.
Des Weiteren ist der elektrische Auflader unter dem Zwischenkühler entlang der Oberfläche des Motors auf der Einlassseite angeordnet. Daher ist es möglich, den elektrischen Auflader um den Motor herum auf kompakte Weise unter effektiver Nutzung des Raumes unter dem Zwischenkühler anzuordnen und dem Einfluss von Abgaswärme auf den elektrischen Auflader entgegenzuwirken.
Beinhalten kann bei der vorliegenden Erfindung die Aufladevorrichtung vorzugsweise des Weiteren einen Turbolader, der entlang einer Oberfläche des Motors auf einer Auslassseite angeordnet und dafür ausgestaltet ist, von Auslassgas bzw. Abgas des Motors angetrieben zu werden; ein Haupteinlassrohr, das sich von einem Kompressor des Turboladers aus erstreckt, sich von der Auslassseite des Motors hin zur Einlassseite des Motors entlang eines Endes des Motors in Zylinderfeldanordnungsrichtung erstreckt und sich des Weiteren hin zu dem Zwischenkühler entlang der Oberfläche des Motors auf der Einlassseite erstreckt; und ein Abzweigungseinlassrohr, das nach unten von einer ersten Position in der Mitte des Haupteinlassrohres abgezweigt ist, den elektrischen Auflader passiert und entlang der Oberfläche des Motors auf der Einlassseite angeordnet ist, wobei ein stromabwärtiges Ende des Abzweigungseinlassrohres mit einer zweiten Position des Haupteinlassrohres auf einer stromabwärtigen Seite in Bezug auf die erste Position verbunden ist.
Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung erstreckt sich das Haupteinlassrohr von dem Kompressor des Turboladers aus, erstreckt sich von der Auslassseite des Motors hin zur Einlassseite des Motors entlang des Endes des Motors in Zylinderfeldanordnungsrichtung und erstreckt sich des Weiteren hin zu dem Zwischenkühler entlang der Oberfläche des Motors auf der Einlassseite. Hierdurch wird es möglich, das Haupteinlassrohr an einer vergleichsweise niedrigen Position anzuordnen und dabei eine störende Wechselwirkung des Haupteinlassrohres mit einer Komponente, die von der oberen Oberfläche des Motors vorsteht, beispielsweise einem rückwärtigen Ende eines Einspritzers, zu verhindern. Dies ist beim Verringern der Höhe der Motorhaube auf eine vergleichsweise niedrige Höhe von Vorteil. Des Weiteren ist das Abzweigungseinlassrohr, das von der ersten Position in der Mitte des Haupteinlassrohres abgezweigt ist, den elektrischen Auflader passiert und mit der zweiten Position in der Mitte des Haupteinlassrohres verbunden ist, entlang der Oberfläche des Motors auf der Einlassseite angeordnet. Hierdurch wird es möglich, das Abzweigungseinlassrohr zusammen mit dem elektrischen Auflader um den Motor herum auf kompakte Weise anzuordnen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann sich das Haupteinlassrohr vorzugsweise von der Auslassseite des Motors hin zur Einlassseite des Motors nach oben hin zu dem Zwischenkühler erstrecken, und es kann die erste Position an einem Abschnitt des Haupteinlassrohres mit Erstreckung nach oben von dem Ende des Motors in Zylinderfeldanordnungsrichtung befindlich sein.
Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist es möglich, das Abzweigungseinlassrohr relativ moderat von dem Haupteinlassrohr abzuzweigen und zu bewirken, dass die Einlassluft glatt bzw. stetig aus dem Haupteinlassrohr zu dem Abzweigungseinlassrohr strömt.
Beinhalten kann bei der vorliegenden Erfindung die Aufladevorrichtung vorzugsweise des Weiteren ein erstes Strömungsratenregulatorventil, das an dem Haupteinlassrohr zwischen der ersten Position und der zweiten Position angeordnet und dafür ausgestaltet ist, eine Strömungsrate von Einlassluft zur Einleitung in die Einlassanschlüsse durch das Haupteinlassrohr zu regulieren.
Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist es möglich, das erste Strömungsratenregulatorventil anzuordnen und dabei einen vergleichsweise großen Raum zwischen der ersten Position und der zweiten Position sicherzustellen.
Beinhalten kann bei der vorliegenden Erfindung die Aufladevorrichtung des Weiteren ein zweites Strömungsratenregulatorventil, das an dem Abzweigungseinlassrohr an einer Position über dem elektrischen Auflader und unter dem Zwischenkühler angeordnet und dafür ausgestaltet ist, die Strömungsrate der Einlassluft zur Einleitung in die Einlassanschlüsse durch das Abzweigungseinlassrohr zu regulieren.
Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist es möglich, das zweite Strömungsratenregulatorventil zusammen mit dem elektrischen Auflader um den Motor herum auf kompakte Weise unter effektiver Nutzung des Raumes unter dem Zwischenkühler anzuordnen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann sich eine untere Oberfläche des Zwischenkühlers vorzugsweise schräg nach oben von einem Ende des Zwischenkühlers auf einer dem Einlassrohrsystem zu eigenen Seite hin zu einem Ende des Zwischenkühlers auf einer Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem Einlassrohrsystem erstrecken.
Die vorbeschriebene Ausgestaltung ist beim Sicherstellen eines großen Raumes unter dem Zwischenkühler und beim Erleichtern des Montierens eines elektrischen Aufladers oder dergleichen von Vorteil.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der Motor vorzugsweise ein längsläufig montierter Motor sein, der derart angeordnet ist, dass die Zylinderfeldanordnungsrichtung mit der Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung ausgerichtet ist, und es kann die Aufladevorrichtung des Weiteren eine Trennwand beinhalten, die das innere eines Motorraumes in einen Bereich, wo der Motor und die Aufladevorrichtung angeordnet sind, und einen Bereich, wo eine fahrzeugmontierte elektrische Komponente angeordnet ist, trennt.
Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist das Innere des Motorraumes in den Bereich, wo der Motor und die Aufladevorrichtung angeordnet sind, und den Bereich, wo die fahrzeugmontierte elektrische Komponente angeordnet ist, durch die Trennwand getrennt. Hierdurch wird es möglich zu verhindern, dass in dem Motor erzeugte Wärme die fahrzeugmontierte elektrische Komponente nachteilig beeinflusst, und einen Erwärmungsbetrieb des Motors beim Start des Motors durch Unterdrücken der Ableitung der in dem Motor erzeugten Wärme zu fördern.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der am 12. Februar 2016 beim Japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-024868 , deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben worden ist, sollte einsichtig sein, dass sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet verschiedene Änderungen und Abwandlungen erschließen. Abgesehen von dem Fall, in dem diese Änderungen und Abwandlungen vom Umfang der nachstehend definierten vorliegenden Erfindung abweichen, sollen sie als darin enthalten betrachtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006-220124 [0002]
JP 2016-024868 [0095]

Claims

Aufladevorrichtung für einen Motor (1), der einen Zylinderkopf (1b) mit Einlassanschlüssen (3) beinhaltet, umfassend: einen elektrischen Auflader (18), der an Einlassluft für den Motor (1) ein Aufladen vornimmt; einen Zwischenkühler (16), der von dem elektrischen Auflader (18) abgegebene Einlassluft kühlt; und ein Einlassrohrsystem (10), das im Wesentlichen horizontal angeordnet und dafür ausgestaltet ist, zwischen einem stromabwärtigen Ende des Zwischenkühlers (16) in Einlassluftströmungsrichtung und den Einlassanschlüssen (3) zu kommunizieren, wobei: das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers (16) an einem unteren Ende des Zwischenkühlers (16) befindlich ist und das stromabwärtige Ende des Zwischenkühlers (16) im Wesentlichen auf einer selben Höhe wie ein stromaufwärtiges Ende der Einlassanschlüsse (3) angeordnet ist, und der elektrische Auflader (18) unter dem Zwischenkühler (16) entlang einer Oberfläche des Motors (1) auf einer Einlassseite, wo die Einlassanschlüsse (3) geöffnet sind, angeordnet ist.
Aufladevorrichtung für einen Motor (1) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen Turbolader (11, 15), der entlang einer Oberfläche des Motors (1) auf einer Auslassseite angeordnet und dafür ausgestaltet ist, von Auslassgas bzw. Abgas des Motors (1) angetrieben zu werden; ein Haupteinlassrohr (13c), das sich von einem Kompressor (43, 44) des Turboladers (11, 15) aus erstreckt, sich von der Auslassseite des Motors (1) hin zu der Einlassseite des Motors (1) entlang eines Endes des Motors (1) in Zylinderfeldanordnungsrichtung erstreckt und sich des Weiteren hin zu dem Zwischenkühler (16) entlang der Oberfläche (25) des Motors (1) auf der Einlassseite erstreckt; und ein Abzweigungseinlassrohr (21), das nach unten von einer ersten Position (13a) in einer Mitte des Haupteinlassrohres (13c) abgezweigt ist, den elektrischen Auflader (18) passiert und entlang der Oberfläche (25) des Motors (1) auf der Einlassseite angeordnet ist, wobei ein stromabwärtiges Ende des Abzweigungseinlassrohres (21) mit einer zweiten Position (13b) des Haupteinlassrohres (13c) auf einer stromabwärtigen Seite in Bezug auf die erste Position (13a) verbunden ist.
Aufladevorrichtung für einen Motor (1) nach Anspruch 2, wobei: das Haupteinlassrohr (13c) sich von der Auslassseite des Motors (1) hin zu der Einlassseite des Motors (1) nach oben hin zu dem Zwischenkühler (16) erstreckt, und die erste Position (13a) an einem Abschnitt des Haupteinlassrohres (13c) mit Erstreckung nach oben von dem Ende des Motors (1) in Zylinderfeldanordnungsrichtung befindlich ist.
Aufladevorrichtung für einen Motor (1) nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: ein erstes Strömungsratenregulatorventil (17), das an dem Haupteinlassrohr (13c) zwischen der ersten Position (13a) und der zweiten Position (13b) angeordnet und dafür ausgestaltet ist, eine Strömungsrate von Einlassluft zur Einleitung in die Einlassanschlüsse (3) durch das Haupteinlassrohr (13c) zu regulieren.
Aufladevorrichtung für einen Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, des Weiteren umfassend: ein zweites Strömungsratenregulatorventil (19), das an dem Abzweigungseinlassrohr (21) an einer Position über dem elektrischen Auflader (18) und unter dem Zwischenkühler (16) angeordnet und dafür ausgestaltet ist, eine Strömungsrate von Einlassluft zur Einleitung in die Einlassanschlüsse (3) durch das Abzweigungseinlassrohr (21) zu regulieren.
Aufladevorrichtung für einen Motor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: eine untere Oberfläche des Zwischenkühlers (16) sich schräg nach oben von einem Ende des Zwischenkühlers (16) auf einer dem Einlassrohrsystem zu eigenen Seite hin zu einem Ende des Zwischenkühlers (16) auf einer Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem Einlassrohrsystem (10) erstreckt.
Aufladevorrichtung für einen Motor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der Motor (1) ein längsläufig montierter Motor ist, der derart angeordnet ist, dass die Zylinderfeldanordnungsrichtung mit einer Fahrzeug-Vorne-Hinten-Richtung ausgerichtet ist, und die Aufladevorrichtung des Weiteren eine Trennwand (74) beinhaltet, die das Innere eines Motorraumes in einen Bereich (R1), wo der Motor (1) und die Aufladevorrichtung angeordnet sind, und einen Bereich (R2), wo eine motormontierte elektrische Komponente (75) angeordnet ist, trennt.