JP6613808B2

JP6613808B2 - エンジン及び自動二輪車

Info

Publication number: JP6613808B2
Application number: JP2015210362A
Authority: JP
Inventors: 和弘置田; 貴也鈴木
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: US9964025B2; US20170114713A1; DE102016012765A1; JP2017082637A

Description

本発明は、過給機を備えたエンジン及び自動二輪車に関する。

過給機を備えた自動二輪車においては、エンジンの排気を過給機の駆動源としたものが存在する（例えば、特許文献１−３参照）。特許文献１−３に記載の自動二輪車では、シリンダヘッドに形成される排気口にエキゾーストマニホールドが取り付けられ、エキゾーストマニホールドに過給機（ターボチャージャー）が取り付けられる。

特開昭６０−２４０５２３号公報特開昭６０−２４０５２４号公報特開２０１５−８３４２９号公報

ところで、排気口に取り付けられるエキゾーストマニホールドは、シリンダの数に応じた本数の金属製パイプを曲げて形成される。パイプの先端にはフランジ部が設けられ、当該フランジ部に過給機がボルト締結によって固定される。この場合、パイプを曲げる際の半径を大きく確保する必要があり、過給機の取付位置に制約ができてしまう。この結果、エンジンが全体として大きくなってしまうという問題がある。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、エンジンを大きくすることなく過給機を配置可能なエンジン及び自動二輪車を提供することを目的とする。

本発明に係るエンジンは、シリンダヘッドの排気口に取り付けられるエキゾーストマニホールドと、前記排気口からの排気によって回転されるタービンを収容するタービンハウジングを有する過給機と、クランクケース内の前側に配置されるバランサと、エンジンの前方に配置されるラジエタとを備え、前記エキゾーストマニホールド及び前記タービンハウジングは、一体成型され、前記過給機は、前記バランサの上方に配置され、前記ラジエタは、前記過給機の上方で且つ、前記エキゾーストマニホールドの上方で、シリンダヘッドカバーよりも下方に配置されることを特徴とする。

この構成によれば、エキゾーストマニホールドとタービンハウジングが一体成型されることにより、パイプを曲げる構成に比べて、エキゾーストマニホールドの形状を小さく設計することができる。このため、過給機をエンジン側に近づけて配置することができる。また、エキゾーストマニホールドの形状を小さくした分だけ、過給機の上方でラジエタをエンジン側に近づけて配置することができる。これらにより、ラジエタを備えつつも、エンジン全体の前後幅を小さくすることができる。このように、エキゾーストマニホールド及びタービンハウジングの形状に自由度が得られるため、エキゾーストマニホールドとタービンハウジングとが別々に形成される構成に比べて、エンジンを大きくすることなく過給機を配置することができる。また、部品点数が削減され、組付け作業が簡略化される。更に、エキゾーストマニホールドとシリンダヘッドカバーとの間の限られたスペースにラジエタを配置することができ、スペースを有効活用することができる。

また、本発明に係る上記エンジンにおいて、前記ラジエタには、電動ファンが取り付けられ、前記電動ファンは、前記エキゾーストマニホールドの上方に配置されることが好ましい。この構成によれば、エンジンの前後幅を小さくしつつも、電動ファンについては、発熱するエキゾーストマニホールドに対して離れた位置に配置することができる。このため、電動ファンと過給機との隙間を確保しつつ、電動ファンに対する過給機からの直接的な熱の影響を抑えることができる。

また、本発明に係る上記エンジンにおいて、前記バランサの下方には、オイルクーラ及び／又はオイルフィルタが配置されることが好ましい。この構成によれば、バランサの下方のスペースを有効活用することができる。

また、本発明に係る上記エンジンにおいて、前記エキゾーストマニホールドは、前記タービンハウジングの上方に接続されることが好ましい。この構成によれば、タービンハウジングの下方にスペースを確保することができる。

また、本発明に係る上記エンジンにおいて、前記エキゾーストマニホールドは、前記タービンハウジングの前面より後方に位置することが好ましい。この構成によれば、エキゾーストマニホールドの前後方向の突出量を小さくすることができ、過給機全体をクランクケース側に近づけることができる。よって、エンジン全体の前後幅を小さくすることができる。

また、本発明に係る自動二輪車は、上記エンジンを備えることが好ましい。

本発明によれば、エキゾーストマニホールドとタービンハウジングとを一体成型し、過給機をクランクケースに対して近接配置したことにより、エンジンを大きくすることなく過給機を配置することができる。

本実施の形態に係る自動二輪車のエンジン周辺の概略構成を示す側面図である。図１に示すエンジン周辺の正面図である。本実施の形態に係る過給機の周辺構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係るエンジンを自動二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係るエンジンを、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車、自動四輪車等に適用してもよい。また、方向について、車両前方を矢印ＦＲ、車両後方を矢印ＲＥ、車両左側を矢印Ｌ、車両右側を矢印Ｒでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。

図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る自動二輪車の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動二輪車のエンジン周辺の概略構成を示す側面図である。図２は、図１に示すエンジン周辺の正面図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る自動二輪車は、エンジン１の排気を駆動源とした過給機２、いわゆるターボチャージャーを備えた自動二輪車である。自動二輪車は、車体フレーム３にエンジン１を懸架して構成される。エンジン１は、２気筒の４サイクルエンジンであり、シリンダブロック１０やシリンダヘッド１１で構成されるシリンダアセンブリ１２内にピストン（不図示）等の構成部品を収容し、シリンダアセンブリ１２（シリンダヘッド１１）の上端にシリンダヘッドカバー１３を取り付けて構成される。シリンダアセンブリ１２の後下方には、クランクシャフト（不図示）を収容するクランクケース４が取り付けられている。

クランクケース４は、上下に分割可能に構成され、上側の上ケース４０と下側の下ケース４１とを有している。上ケース４０と下ケース４１とを合わせることにより、クランクケース４内に各種軸を収容する空間が形成される。上ケース４０の前側上部は開口されており、この開口を塞ぐように上ケース４０にはシリンダブロック１０が取り付けられる。下ケース４１は下方に開口されており、この開口を塞ぐように下ケース４１にはオイルパン５が取り付けられる。

また、下ケース４１の前部には、エンジン１内のオイルを冷却するオイルクーラ１４と、汚れたオイルをろ過するオイルフィルタ１５（図１では不図示）が取り付けられている。図２に示すように、下ケース４１の前部において、オイルクーラ１４は右側に設けられ、オイルフィルタ１５は左側に設けられている。

また、下ケース４１内において、エンジン１の前側には、エンジン１の回転振動を軽減するバランサ４２（図２では不図示）が設けられている。バランサ４２は、後述するウォータポンプ１８と同軸のバランサシャフト（不図示）を設けて構成される。本実施の形態では、バランサ４２の下方にオイルクーラ１４及びオイルフィルタ１５が配置されることで、バランサ４２の下方のスペースを有効活用することが可能になっている。

クランクケース４の左右両側には、それぞれ開口が形成されている。左側の開口には、マグネト（不図示）を覆うマグネトカバー１６（図１では不図示）が取り付けられ、右側の開口には、クラッチ（不図示）を覆うクラッチカバー１７が取り付けられている。

また、本実施の形態に係るエンジン１は水冷式のエンジンであり、エンジン１には、冷却水をエンジン１に対して送り込むウォータポンプ１８と、エンジン１によって温められた冷却水を冷却するラジエタユニット６（図２では不図示）とが設けられている。ウォータポンプ１８は、クランクケース４の側面において、クラッチカバー１７の前方に設けられている。ラジエタユニット６は、車両の走行風を受けるようにエンジン１の前方に設けられており、エンジン１の略上半部前方に設けられる第１のラジエタ６０と、エンジン１の略下半部前方に設けられる第２のラジエタ６１とを有している。

各ラジエタ６０、６１は、一対のタンク６２、６３（それぞれ一方側（右側）のみ図示）を車幅方向に対向配置し、一対のタンク６２、６３間にラジエタコア（不図示）を連結して構成される。ラジエタコアは、扁平形状のウォータチューブ（不図示）と冷却フィン（不図示）とを交互に複数積層して構成される。また、第１のラジエタ６０及び第２のラジエタ６１は、上下に並べて配置されており、一方側のタンク６２、６３がパイプ６４で連結される。なお、各ラジエタ６０、６１とエンジン１の本体との位置関係については後述する。

また、第１のラジエタ６０の後方には、ラジエタコアに対向して電動ファン６５が設けられている。電動ファン６５は、図示しないモータの軸に樹脂材料で成形されるファンを取り付けて構成される。電動ファン６５が駆動されることにより、ラジエタコアに風を送り込むことができる。よって、車両が停止した状態であっても、冷却水の冷却効果を高めることができる。

ラジエタユニット６とエンジン１との隙間には、過給機２がクランクケース４の前面に近接（隣接）して配置されている。過給機２は、エキゾーストマニホールド（以下、マニホールド部２１と記す）と、後述するタービンハウジング（以下、ハウジング部２２と記す）とが鋳造により一体成型されたハウジング本体２３を有している。エンジン１の排気口にマニホールド部２１が取り付けられることで、過給機２がエンジン１に固定される。

ハウジング部２２は、車幅（左右）方向を軸方向とした円筒状に形成されており、内部にタービン２４（図３参照）が収容されている。ハウジング部２２の円筒面上側には、マニホールド部２１が接続されている。マニホールド部２１は、ハウジング部２２に対する接続部分から上方に向かって２つに枝分かれした一対のパイプ２１ａを有している。各パイプ２１ａの先端は、シリンダヘッド１１の前側に形成された２つの排気口に接続される。

ハウジング部２２の右端側には、エキゾーストパイプ７（マフラー）が接続されている。ハウジング部２２の左端側には、ターボシャフトのベアリング（共に不図示）を収容するベアリングハウジング２５が設けられている。また、ベアリングハウジング２５の左側には、コンプレッサ（不図示）を収容するコンプレッサハウジング２６が設けられている。

ベアリングハウジング２５の上部には、クランクケース４からオイルを供給するオイル配管２５ａの一端が接続され、ベアリングハウジング２５の下部には、オイルをクランクケース４に戻すオイル配管２５ｂの一端が接続されている。オイル配管２５ａの他端は、上ケース４０に接続されており、オイル配管２５ｂの他端は、下ケース４１に接続されている。クランクケース４内のオイルがベアリングハウジング２５に供給されることにより、ターボシャフト及びベアリングの潤滑がなされる。

ターボシャフトは、ハウジング部２２からコンプレッサハウジング２６との間で車幅方向に延びており、一端（右端）側にタービン２４が固定され、他端（左端）側にコンプレッサが固定されている。これにより、タービン２４及びコンプレッサがターボシャフトを軸として一体回転可能に構成される。

コンプレッサハウジング２６の下方には、ウェイストゲートバルブ２７が設けられている。ウェイストゲートバルブ２７は、タービン２４（ハウジング部２２）に対する排気の流入量を調節する役割を果たす。例えば、過給圧が急激に上がった場合には、ウェイストゲートバルブ２７が作動することでタービン２４に対する排気の流入量が少なくなるように調節される。

コンプレッサハウジング２６の左端には、エアクリーナ８を通過した空気を過給機２に導入するコンプレッサパイプ２６ａが接続されている。また、コンプレッサハウジング２６の上部には、コンプレッサハウジング２６内で圧縮された空気をエンジン１内に導入するインテークパイプ２６ｂが接続されている。

このように構成される過給機２を備えた自動二輪車では、乗員のスロットル操作に応じて、エンジン１からの排気がマニホールド部２１（エキゾーストマニホールド）を介してハウジング部２２（タービンハウジング）内に導入される一方、外の空気がエアクリーナ８及びコンプレッサパイプ２６ａを通じてコンプレッサハウジング２６内に導入される。

ハウジング部２２内では、排気の流れによってタービン２４が高速回転され、排気がエキゾーストパイプ７を通じて外に排出される。コンプレッサハウジング２６内では、タービン２４の回転に応じてコンプレッサが回転することで空気が圧縮される。圧縮された空気は、インテークパイプ２６ｂを通じてエンジン１内に導入される。

このように、過給機２で空気を圧縮することにより、エンジン１の総排気量以上の混合気をエンジン１内に送り込むことができる。この結果、より多くの燃料を燃やしてエンジン１の出力を高めることができる。

ところで、エンジンの排気を利用して吸入空気を圧縮する過給機（ターボチャージャー）は、エキゾーストマニホールドを介してエンジンに取付けられる。エキゾーストマニホールドは、シリンダの数に応じた本数の金属製パイプを曲げて、それぞれのパイプを溶接して製造される。

このように、パイプを曲げてエキゾーストマニホールドを製造する場合、パイプの最小曲げ半径が影響して、パイプの曲げ半径を確保するためのスペースが必要となる。よって、当該スペースの分だけ過給機をエンジンから離して取り付けなくてはならず、過給機をエンジンに近接して配置することが困難であった。

また、過給機は、エンジンの排気を利用して吸入空気を圧縮するため、駆動中は非常に発熱している。特に、エンジンの前方にラジエタ等の部品を設ける場合には、発熱部品である過給機とラジエタとの隙間を十分に確保する必要があるため、車両全体として前後に大きくなってしまうという問題がある。

そこで、本実施の形態では、エキゾーストマニホールド（マニホールド部２１）と過給機２のハウジング部２２とを鋳物で一体成型し、パイプを曲げる場合に比べてエキゾーストマニホールド（ハウジング本体２３）の形状を小さく設計した。これにより、過給機２をエンジン１（クランクケース４）に近接して配置することが可能になった。この結果、パイプを曲げる際の半径を大きく確保する必要が無くなり、エンジン１の前後幅を大きくすることなく過給機２を配置することが可能になった。

すなわち、本実施の形態では、エキゾーストマニホールドとハウジングとが一体型の過給機２を採用することで、マニホールド部２１の曲げ点をエンジン１側に寄せることが可能になっている。これにより、過給機２をエンジン１側に近づけると共にバランサ４２の上方に配置することができる。さらに、マニホールド部２１の曲げ点を小さくしたことでマニホールド部２１の上方にスペースが確保され、当該スペースにラジエタユニット６（第１のラジエタ６０）を配置している。以上により、ラジエタユニット６を備えつつも、エンジン１全体として前後幅を小さくすることが可能になっている。

次に、図２及び図３を参照して、過給機及びエンジン周辺構成のレイアウトについて説明する。図３は、本実施の形態に係る過給機の周辺構成を示す側面図である。

図２及び図３に示すように、本実施の形態では、クランクケース４に対してシリンダアセンブリ１２及びシリンダヘッドカバー１３が前側に傾斜しており、クランクケース４の前面に対してシリンダヘッドカバー１３の前端が前側に位置している。そして、シリンダヘッドカバー１３の前端に対して前方に僅かに隙間を空けてラジエタユニット６が配置されている。ラジエタユニット６は、クランクケース４の下端からシリンダヘッドカバー１３の高さに至るまで略鉛直方向に立ち上がるように配置されている。

このように、エンジン１とラジエタユニット６との隙間、すなわち、クランクケース４の前方、シリンダアセンブリ１２の下方、及びラジエタユニット６との間には、鉛直方向に延びるスペースＳ１が形成される。本実施の形態では、ハウジング本体２３（マニホールド部２１とハウジング部２２）を鋳造で一体成型したことにより、マニホールド部２１の前後幅をできるだけ小さくしてハウジング部２２をクランクケース４側に近接させている。このため、限られたスペースＳ１内で過給機２をクランクケース４に対して隣接配置することができ、エンジン１全体の前後幅を小さくすることが可能になっている。

また、過給機２は、バランサ４２の上方であって、第１のラジエタ６０の下方に配置されている。バランサ４２とラジエタユニット６（特に第１のラジエタ６０）との間に配置されることで、クランクケース４の前方のスペースを有効活用することができる。特に、バランサ４２の上方に過給機２が配置されることで、地面から過給機２までの高さを確保することができる。よって、走行中に車輪（不図示）等によって異物や水が巻き上げられても、過給機２に直接異物や水が付着するのを防止できる。上記したように、過給機２は発熱部品であるため、過給機２に水等が付着することで過給機２が急激に冷やされ、過給機２の構成部品（各種ハウジングやウェイストゲートバルブ２７）が変形するのを防止することができる。また、地面から過給機２までの高さを確保することにより、過給機２が水に浸かり難くなっており、過給機２に対する耐冠水性が向上されている。

また、バランサ４２（下ケース４１）の上方に過給機２が配置されることで、ベアリングハウジング２５に供給されたオイルを下ケース４１に戻す際にオイルの自重を利用することができる。このため、オイルをクランクケース４に戻すのに別途専用のオイルポンプを設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。

また、電動ファン６５がマニホールド部２１の上方に配置されることで、マニホールド部２１に対して電動ファン６５を離すことができる。マニホールド部２１は発熱する部位であるのに対し、電動ファン６５は上記したように樹脂材料で形成されるファンを有しているため、マニホールド部２１と電動ファン６５との隙間が確保されることで、電動ファン６５に対する過給機２からの直接的な熱の影響を抑えることができる。

また、第１のラジエタ６０は、マニホールド部２１の上方で、シリンダヘッドカバー１３よりも下方に配置されている。より具体的には、第１のラジエタ６０の下端が、マニホールド部２１の下端（マニホールド部２１とハウジング部２２との接続部分）より上方に位置しており、第１のラジエタ６０の上端が、シリンダヘッドカバー１３の上端よりも下方に位置している。このため、マニホールド部２１とシリンダヘッドカバー１３との間の限られたスペースに第１のラジエタ６０を配置することができ、スペースを有効活用することができる。特に、エンジン１全体の高さを大きくすることなく、ラジエタユニット６を配置することができる。

また、ハウジング本体２３において、マニホールド部２１は、ハウジング部２２の上方に接続されている。このため、マニホールド部２１を下方に延ばす必要がなく、ハウジング部２２の下方にスペースを確保することができる。この結果、空いたスペースにオイルクーラ１４やオイルフィルタ１５を配置することで、スペースが有効利用されている。

さらに、マニホールド部２１（一対のパイプ２１ａ）は、ハウジング部２２の前面（図３の二点鎖線Ｌ１）より後方に位置している。本実施の形態では、ハウジング本体２３を鋳造で一体成型しているため、パイプを曲げる場合に比べて、パイプ２１ａの長さを短縮することができる。よって、マニホールド部２１の前後方向の突出量を小さくすることができ、マニホールド部２１の下方にハウジング部２２を設けることで、過給機２全体をクランクケース４側に近づけることができる。このため、エンジン１全体の前後幅を小さくすることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、エキゾーストマニホールド（マニホールド部２１）とタービンハウジング（ハウジング部２２）が鋳造で一体成型されることにより、パイプを曲げる構成に比べて、エキゾーストマニホールド（ハウジング本体２３）の形状を小さく設計することができる。このため、過給機２をエンジン１側に近づけて配置することができる。また、エキゾーストマニホールドの形状を小さくした分だけ、過給機２の上方でラジエタユニット６（第１のラジエタ６０）をエンジン１側に近づけて配置することができる。これらにより、ラジエタユニット６を備えつつも、エンジン１全体の前後幅を小さくすることができる。このように、ハウジング本体２３の形状に自由度が得られるため、エキゾーストマニホールドとタービンハウジングとが別々に形成される構成に比べて、エンジン１を大きくすることなく過給機２を配置することができる。また、部品点数が削減され、組付け作業が簡略化される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態においては、２気筒のエンジン１について説明したが、この構成に限定されない。エンジン１は、単気筒でも、３気筒以上のエンジンで構成されてもよい。

また、上記した実施の形態においては、水冷式のエンジン１について説明したが、この構成に限定されない。エンジン１は、空冷式のエンジンで、空冷式のオイルクーラを備える構成でもよい。

また、上記した実施の形態においては、バランサ４２の下に、オイルクーラ１４及びオイルフィルタ１５の両方が設けられる構成としたが、この構成に限定されない。オイルクーラ１４及びオイルフィルタ１５のいずれか一方が設けられる構成としてもよい。

以上説明したように、本発明は、エンジンを大きくすることなく過給機を配置することができるという効果を有し、特に、過給機を備えたエンジン及び自動二輪車に有用である。

１エンジン
１１シリンダヘッド
１３シリンダヘッドカバー
１４オイルクーラ
１５オイルフィルタ
２過給機
２１エキゾーストマニホールド（マニホールド部）
２２タービンハウジング（ハウジング部）
２４タービン
４クランクケース
４２バランサ
６ラジエタユニット（ラジエタ）
６０第１のラジエタ
６１第２のラジエタ
６５電動ファン

Claims

シリンダヘッドの排気口に取り付けられるエキゾーストマニホールドと、
前記排気口からの排気によって回転されるタービンを収容するタービンハウジングを有する過給機と、
クランクケース内の前側に配置されるバランサと、
エンジンの前方に配置されるラジエタとを備え、
前記エキゾーストマニホールド及び前記タービンハウジングは、一体成型され、
前記過給機は、前記バランサの上方に配置され、
前記ラジエタは、前記過給機の上方で且つ、前記エキゾーストマニホールドの上方で、シリンダヘッドカバーよりも下方に配置されることを特徴とするエンジン。
前記ラジエタには、電動ファンが取り付けられ、
前記電動ファンは、前記エキゾーストマニホールドの上方に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記バランサの下方には、オイルクーラ及び／又はオイルフィルタが配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
前記エキゾーストマニホールドは、前記タービンハウジングの上方に接続されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジン。
前記エキゾーストマニホールドは、前記タービンハウジングの前面より後方に位置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジン。
請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンジンを備えることを特徴とする自動二輪車。