CN102312714A - 车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其包括：第1、第2供水通道(26、36)，将冷却水从发动机(1)分别供应到第1、第2涡轮增压器(7、8)；第1、第2返回通道(27、37)，使冷却水分别从第1、第2涡轮增压器回流到发动机；其中，第1供水通道与发动机的连接部分即冷却水连接部(3e)设置在高于第2供水通道与发动机的连接部分即冷却水连接部(3f)的位置，在设置在比第2涡轮增压器的第2返回通道的连接部更高位置的散热器(71)的上箱(71b)与第2涡轮增压器之间设置有蒸气逸出通道(73)。由此，能够提高从第1、第2涡轮增压器逸出蒸气的逸出性能，并且能够扩大发动机周边的布局自由度。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，尤其涉及在发动机的一侧壁具备第1涡轮增压器和设置在比该第1涡轮增压器更高位置的第2涡轮增压器的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置。
背景技术
一直以来，已知有利用从发动机排出的排气的运动能量来对进气进行增压的涡轮增压装置。作为该涡轮增压装置，存在顺序型涡轮增压装置。该顺序型涡轮增压装置具备主要在低速低负载时对进气进行增压的小型涡轮增压器和主要在高速高负载时对进气进行增压的大型涡轮增压器。该装置中，对应于发动机的运转状态来切换涡轮增压器的增压特性。
美国专利申请公开公报2003/150408号的涡轮增压装置在发动机的一侧壁具备大容量的第1涡轮增压器和设置在比该第1涡轮增压器更高位置的小容量的第2涡轮增压器。在该装置中，第2增压器压缩机设置在第1增压器压缩机的下游侧。此外，该装置具备设置在冷却用冷却器的上游侧且第1增压器压缩机与第2增压器压缩机之间位置的中间冷却器。
日本专利公开公报特开2006-70878号的涡轮增压装置具备小型涡轮增压器、大型涡轮增压器及与该大型涡轮增压器涡轮出口连接的DPF(柴油机微粒过滤器)。所述大型涡轮增压器在比所述小型涡轮增压器更下方偏移设置。所述DPF设置在所述小型涡轮增压器的下方且与所述大型涡轮增压器大致相同的高度位置。所述DPF的排气导入口朝向所述大型涡轮增压器涡轮侧开口。
此处，涡轮增压装置的涡轮轴通过油润滑式轴承部旋转自如地轴支撑在中心外壳内。借助排气的运动能量而转动的增压器涡轮以超过200,000rpm的高转速旋转。因此，轴承部的热负荷高，用于冷却轴承部的冷却水被强制循环到中心外壳。
使冷却水强制循环的水泵，在构造上，与发动机的停止而同时停止。因此，当在高负荷运转后停止发动机时，冷却水沸腾，会在中心外壳内产生蒸气，从而造成包括轴承部在内的中心外壳的温度急剧上升。这会招致轴承部的热损伤或润滑油的劣化等。对此，可将中心外壳内产生的蒸气逸出到与发动机分开设置的冷却水收容部例如散热器等。
日本专利公开公报特开2008-31865号的装置具备涡轮增压器、第1冷却水通道及第2冷却水通道等。所述第1冷却水通道将散热器的上箱71b和涡轮增压器予以连接，作为蒸气逸出通道发挥作用。所述第2冷却水通道将涡轮增压器和设置在水泵的抽吸侧的加热器返回通道予以连接。
上述日本专利公开公报特开2008-31865号所公开装置中，当在高负荷运转后停止发动机时，在中心外壳内产生的蒸气，经由所述第1冷却水通道而流向上箱。于是，与流向上箱的冷却水同分量的冷却水重新从所述第2冷却水通道被供给。
这样，日本专利公开公报特开2008-31865号的装置中，在中心外壳内产生的蒸气，经由冷却水通道从中心外壳内被排出到外部。然而，当在发动机的侧壁安装两个涡轮增压器的情况下，会产生如下所述的需要重新解决的问题。
第一，为了在各涡轮增压器中确保蒸气逸出性能，需要将中心外壳与蒸气逸出通道连接的连接部分和蒸气所流入的冷却水收容部与蒸气逸出通道连接的连接部分的高低差设定为所定高度以上。然而，当与两个涡轮增压器分别对应地设置的蒸气逸出通道在不同的高度位置分别连接于同一冷却水收容部时，从较低一侧的蒸气逸出通道流出的蒸气会流入较高一侧的蒸气逸出通道内，从而有可能阻碍蒸气从较高一侧的蒸气逸出通道的流出。
第二，由于在发动机的侧壁上安装有两个涡轮增压器，因此，除了连接两个涡轮增压器之间的排气用连接通道之外，每一个涡轮增压器还需要外壳、油供给用通道、回油用通道、冷却水供给用通道、回水用通道等，造成发动机周边的布局性变得严峻。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高从第1、第2涡轮增压器逸出蒸气的逸出性能，并且能够扩大发动机周边的布局自由度的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置。
为达到上述目的，本发明以如下结构为特征。
本发明是一种车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，所述发动机的涡轮增压装置在该发动机的一侧壁具备第1涡轮增压器和设置在比该第1涡轮增压器更高位置的第2涡轮增压器，所述涡轮增压装置的冷却装置包括：第1供水通道，将冷却水从所述发动机供应到所述第1涡轮增压器的轴承部；第2供水通道，将冷却水从所述发动机供应到所述第2涡轮增压器的轴承部；第1返回通道，使冷却水从所述第1涡轮增压器回流到所述发动机；第2返回通道，使冷却水从所述第2涡轮增压器回流到所述发动机；冷却水收容部，与发动机分开设置，并且设置在比所述第2涡轮增压器与所述第2返回通道的连接部分更高位置；蒸气逸出通道，将所述冷却水收容部与所述第2涡轮增压器连接；其中，所述第1供水通道与所述发动机的连接位置高于所述第2供水通道与所述发动机的连接位置。
该冷却装置中，蒸气逸出通道将设置在比所述第2涡轮增压器与所述第2返回通道的连接部分更高位置的冷却水收容部和第2涡轮增压器予以连接。因此，来自第2涡轮增压器的蒸气不会流入到第2返回通道，而从蒸气逸出通道顺利地逸出到第2涡轮增压器外。
另外，来自第1涡轮增压器的蒸气逸出到发动机内，而来自第2涡轮增压器的蒸气逸出到与发动机分开设置的冷却水收容部。因此，可以避免从一者的涡轮增压器流出的蒸气阻碍从另一者的涡轮增压器中的蒸气流出。这样能够提高从第1涡轮增压器、第2涡轮增压器逸出蒸气的逸出性能。
尤其，尽管第1涡轮增压器、第2涡轮增压器的设置位置如此，但第1涡轮增压器、和第1供水通道与发动机的连接部分之间的高低差，以及第2涡轮增压器和冷却水收容部之间的高低差得以确保。该高低差的确保进一部提高蒸气逸出性能。
此外，连接所述第1涡轮增压器与所述冷却水收容部的通道被省略。因此，能够提高发动机周边的布局自由度。
本发明中较为理想的是，所述第1返回通道设置在低于所述第1涡轮增压器的位置，所述第2返回通道设置在低于所述第2涡轮增压器的位置。
据此，能够提高第1返回通道、第2返回通道的布局自由度，并且来自第1涡轮增压器的蒸气能够确实地经由第1供水通道逸出到发动机侧，而且来自第2涡轮增压器的蒸气能够确实地逸出到所述冷却水收容部。
本发明中较为理想的是，所述第2返回通道的中途部分上安装有具有挠性的软管。
据此，软管能够吸收第2涡轮增压器与发动机的组装误差及振动位移。
本发明中较为理想的是，所述第1返回通道及所述第2返回通道连接于发动机主体上所设的水泵的吸引侧。
据此，水泵能够将冷却水从第1涡轮增压器、第2涡轮增压器强制回流。这样能够提高冷却水回流性能。
本发明中较为理想的是：位于所述发动机外部的所述冷却水收容部是散热器的上箱。
据此，能够确保第2涡轮增压器与冷却水收容部的高低差和压力差，从而提高蒸气逸出性能。
附图说明
图1是本发明所涉及的车辆用发动机的涡轮增压装置的从车辆后方观察时的正视图。
图2是发动机的从车辆上方观察时的俯视图。
图3是发动机的右侧视图。
图4是进气通道单元和排气通道单元的从车辆后方观察时的正视图。
图5是进气通道单元和排气通道单元的从右侧方观察时的侧视图。
图6是排气通道单元的立体图。
图7是第1单元部和第2单元部的立体图。
图8是中间部件的立体图。
图9是概略表示进气及排气的流动的概略图。
图10是运转模式切换用控制图。
图11是表示各运转模式下的阀开闭状态的图。
图12是表示本实施例所涉及的润滑油通道的立体图。
图13是表示润滑油通道的正视图。
图14是表示润滑油通道的左侧视图。
图15是表示本实施例所涉及的冷却水通道的立体图。
图16是表示冷却水通道的正视图。
图17是表示冷却水通道的左侧视图。
图18是冷却水通道的从车辆上方观察时的俯视图。
具体实施方式
以下，基于具体实施例来说明用于实施本发明的形态。
在以下的实施例中，将车辆的前后方向作为前后方向，车宽方向作为左右方向来进行说明。而且，将从车辆后方观察时的左侧(图1的左侧)作为左侧，右侧(图1的右侧)作为右侧来进行说明。
以下，基于图1～图18来说明本发明的实施例。
如图1～图3所示，直列四缸柴油发动机1具备气缸体2、气缸盖3、气缸盖罩4及变速器单元5等。所述气缸盖3设置在所述气缸体2的上部。所述气缸盖罩4覆盖所述气缸盖3的上部。所述变速器单元5设置在气缸体2的左侧端部。
发动机1以曲轴(图略)方向为车辆的车轴向(车宽方向)即左右方向的方式而横置设置。在该设置状态下，发动机1的进气口3a位于发动机1的车辆前侧部分，排气口3b位于发动机1的车辆后侧部分。该发动机1的压缩行程的压缩比低于通常的柴油发动机的压缩比，例如压缩比被控制在14左右。所述变速器单元5具备覆盖单元的变压器壳体(图略)。该变压器壳体相对于发动机1的后侧侧壁向车辆后方突出。
在发动机1中设有第1涡轮增压器7及第2涡轮增压器8。所述第1涡轮增压器7主要在低速时对进气进行增压。所述第2涡轮增压器8主要在中高速时对进气进行增压。该第2涡轮增压器8的容量大于第1涡轮增压器7。
如图9所示，发动机1的进气系统具备空气过滤器6、所述第1涡轮增压器7的第1增压器压缩机7a、所述第2涡轮增压器8的第2增压器压缩机8a、中间冷却器9及进气岐管10等。
所述空气过滤器6去除进气中的灰尘等。所述中间冷却器9对经增压器加压而成为高温的进气进行冷却。所述进气岐管10将进气导向发动机1的各进气口3a。
如图4、图9所示，所述第1涡轮增压器7除了所述第1增压器压缩机7a以外，还具备第1增压器涡轮7b、第1增压器涡轮轴7c、第1压缩机外壳21、第1涡轮外壳22及第1中心外壳23(轴承部)等。
所述第1增压器涡轮轴7c将第1增压器压缩机7a与第1增压器涡轮7b可同步旋转地予以连结。所述第1压缩机外壳21覆盖所述第1增压器压缩机7a的外周。所述第1涡轮外壳22覆盖所述第1增压器涡轮7b的外周。所述第1中心外壳23将所述第1增压器涡轮轴7c旋转自如地予以支撑。而且，该第1中心外壳23覆盖所述第1增压器涡轮轴7c的外周。
所述第1中心外壳23一体地连结所述第1压缩机外壳21与所述第1涡轮外壳22。如图1所示，所述第1涡轮增压器7以所述第1增压器涡轮轴7c大致平行于发动机1的曲轴的方式设置于发动机1的后侧。即，所述第1增压器涡轮轴7c沿左右方向(车宽方向)延伸。
所述第2涡轮增压器8除了所述第2增压器压缩机8a以外，还具备第2增压器涡轮8b、第2增压器涡轮轴8c、第2压缩机外壳31、第2涡轮外壳32及第2中心外壳33(轴承部)等。
所述第2增压器涡轮轴8c将所述第2增压器压缩机8a与所述第2增压器涡轮8b可同步旋转地予以连结。所述第2压缩机外壳31覆盖所述第2增压器压缩机8a的外周。所述第2涡轮外壳32覆盖所述第2增压器涡轮8b的外周。所述第2中心外壳33将所述第2增压器涡轮轴8c旋转自如地予以支撑。而且，该第2中心外壳33覆盖所述第2增压器涡轮轴8c的外周。
所述第2中心外壳33一体地连结所述第2压缩机外壳31与所述第2涡轮外壳32。如图1所示，所述第2涡轮增压器8设置在所述第1涡轮增压器7的铅垂上方位置。并且，该第2涡轮增压器8以所述第2增压器涡轮轴8c大致平行于发动机1的曲轴的方式设置于发动机1的后侧。即，所述第2增压器涡轮轴8c沿左右方向(车宽方向)延伸。并且，该第2增压器涡轮轴8c与所述第1增压器涡轮轴7c彼此大致平行。
如图4、图9所示，在所述第2增压器压缩机8a的导入部上，连接有从所述空气过滤器6开始延伸的进气流入通道14。所述第2增压器压缩机8a的排出部与所述第1增压器压缩机7a的导入部通过压缩机连接通道15而连接。进气输送通道16从所述压缩机连接通道15的中途部分支。该进气输送通道16经由所述中间冷却器9向进气岐管10输送进气。在该进气输送通道16的内部，设有截气阀17。该截气阀17由摆动阀构成，并由致动器17a驱动。在所述第1增压器压缩机7a的排出部上，连接有压缩机下游通道18。该压缩机下游通道18连接于进气输送通道16中的截气阀17下游侧的部分。
如图4所示，由所述第1压缩机外壳21、所述第2压缩机外壳31、所述压缩机连接通道15、所述进气输送通道16的一部分及所述压缩机下游通道18的一部分来形成一体的进气通道单元49。该进气通道单元49是韧性高的金属材料，例如铝合金的铸造成型品。另外，也可视性能条件省略铸造成型品的热处理。
如图1～图3、图9所示，发动机1的排气系统具备排气岐管11、所述第1涡轮增压器7的第1增压器涡轮7b、所述第2涡轮增压器8的第2增压器涡轮8b、排气净化装置12及EGR管13等。
所述排气岐管11从各排气口3b导出排气并集合于一处。所述第1增压器涡轮7b与第2增压器涡轮8b由排气能量所驱动。所述EGR管13使排气的一部分回流到进气岐管10。
所述排气岐管11在所述气缸盖3的内部以使各排气口3b汇合的方式而形成。在该排气岐管11的下游端部，形成有凸缘11a。所述第1涡轮增压器7与该凸缘11a连接。
所述第1涡轮增压器7与所述第2涡轮增压器8以所述凸缘11a位于它们之间的方式设置为上下两级。
所述第1涡轮增压器7设置在所述气缸体2上部的左侧部分的后方且所述凸缘11a的下方。所述第2涡轮增压器8设置在所述气缸盖罩4的左侧部分的后方且所述凸缘11a的上方。这些第1涡轮增压器7与第2涡轮增压器8利用螺栓固定在从所述气缸盖3的后侧侧壁突出的安装部3g上(参照图13、图15、图16)。
所述第1涡轮增压器7与第2涡轮增压器8以其第1增压器涡轮7b的排出部与所述第2增压器涡轮8b的排出部分别位于右侧，第1增压器涡轮7b的导入部与所述第2增压器涡轮8b的导入部分别位于左侧的姿势而固定。
如图4、图9所示，在发动机1的排气系统中，设有涡轮间通道41、导入通道42、第1旁通通道43及调节阀44(控制阀)等。
所述涡轮间通道41连接所述第1增压器涡轮7b的排出部与所述第2增压器涡轮8b的导入部。所述导入通道42与所述排气岐管11的凸缘11a连接。该导入通道42将排气导入所述第1增压器涡轮7b的导入部。所述第1旁通通道43连接所述导入通道42与所述涡轮间通道41。所述调节阀44可开闭所述第1旁通通道43。所述调节阀44由蝶形阀构成，并由致动器44a驱动。
如图5、图6所示，所述涡轮间通道41从所述第1增压器涡轮7b的排出部(与涡轮轴7c的轴心对应的位置)朝向所述第2涡轮增压器8，向上方呈大致直线状延伸。该涡轮间通道41以沿所述第2增压器涡轮8b的外周部的切线方向延伸的姿势连接于该外周部。此结构缩短了从所述第1增压器涡轮7b的排出部到所述第2增压器涡轮8b的导入部为止的通道长度，降低排气的通道阻力，并且抑制向外部大气散发的排气的热能量。
如图4、图6所示，所述涡轮间通道41与所述第1旁通通道43邻接于所述涡轮轴7c、8c的轴向即左右方向。这些涡轮间通道41与第1旁通通道43是一体地形成。
如图7、图8所示，所述涡轮间通道41中的所述第2增压器涡轮8侧部分的横剖面形状为扁平状。而且，该部分具有其剖面的长轴与所述第2增压器涡轮轴8c大致正交的形状。
所述涡轮间通道41中的所述第2增压器涡轮8b的导入部附近的横剖面的短轴比涡轮间通道41中的所述第1增压器涡轮7b的排出部附近的横剖面的短轴要短。所述涡轮间通道41中的所述第2增压器涡轮8b的导入部附近的横剖面的长轴比所述涡轮间通道41中的所述第1增压器涡轮7b的排出部附近的横剖面的长轴要长。
此结构降低了排气的通道阻力，避免排气的运动能量的减少。这样，可以实现运动能量高的排气向所述第2增压器涡轮8b的供应。
所述第1旁通通道43呈大致圆状。
如图4～图6所示，由所述第1涡轮外壳22、所述第2涡轮外壳32、所述涡轮间通道41、所述第1旁通通道43及所述导入通道42来形成一体的排气通道单元50。
该排气通道单元50具备所述第1涡轮增压器7侧的第1单元部51、所述第2涡轮增压器8侧的第2单元部52及中间部件53。该中间部件53安装于所述第1单元部51与所述第2单元部52之间。所述排气通道单元50是热膨胀率低且耐温力和耐氧化性高的金属材料，例如是Si-Mo-Cr系Fe的铸造成型品。
如图4～图7所示，所述第1单元部51包括彼此一体地形成的所述第1涡轮外壳22、所述涡轮间通道41的一部分、所述导入通道42及所述第1旁通通道43的一部分。
如前所述，所述涡轮间通道41连接所述第1增压器涡轮7b的排出部与所述第2增压器涡轮8b的导入部，并将从发动机1经由所述第1增压器涡轮7b的排气输送到所述第2增压器涡轮8b。如前所述，所述导入通道42可将排气导入所述第1增压器涡轮7b的导入部，从发动机1向所述第1增压器涡轮7b输送排气。如前所述，所述第1旁通通道43连接所述导入通道42与所述涡轮间通道41，从发动机1向所述第2增压器涡轮8b输送排气。
如图4所示，在所述第1单元部51的前侧部分，形成有凸缘部51a。该凸缘部51a在上下左右的四处具有螺栓孔。所述进气通道单元49与所述排气通道单元50经由该凸缘部51a并通过螺栓安装在所述气缸盖3的安装部3g上。
所述第2单元部52包括彼此一体地形成的所述第2涡轮外壳32、所述涡轮间通道41的一部分及所述第1旁通通道43的一部分。
如图8所示，调节阀44旋转自如地支撑于所述中间部件53。而且，该中间部件53包括所述第1旁通通道43的一部分及所述涡轮间通道41的一部分。
如图6及图7所示，在所述第1单元部51、所述第2单元部52及所述中间部件53的外缘部，分别形成有三处螺栓孔。这些第1单元部51、所述第2单元部52及所述中间部件53的外缘部通过三根螺栓而一体地紧固固定为排气通道单元50。在所述第1旁通通道43的一部分内周面上，形成有与所述调节阀44的外周部对应的所述调节阀44的就座部。所述调节阀44的开度从全闭状态线性变更至指定开角度(例如80度)。所述致动器44a变更该调节阀44的开度，从而细微地调整所述第1旁通通道43的排气流量。
如图1～图3、图9所示，在所述第2增压器涡轮8b与所述排气净化装置12之间，设有涡轮下游通道45。该涡轮下游通道45从所述第2增压器涡轮8b的排出部向右侧延伸。在所述第2增压器涡轮8b的导入部与所述涡轮下游通道45之间，形成有第2旁通通道46。在该第2旁通通道46的内部设有排气旁通阀47。该排气旁通阀47由摆动阀构成，并由致动器47a驱动。
如图1及图3所示，所述排气净化装置12设置于发动机1的后侧侧壁的右侧部分。即，该排气净化装置12设置于所述第1涡轮增压器7及所述第2涡轮增压器8的右邻。该排气净化装置12呈纵置。具体而言，该排气净化装置12的排气入口处于与所述第2增压器涡轮8b的排出部大致相同的高度位置。该排气净化装置12的排气出口位于所述第1涡轮增压器7更下方。
如图9所示，该排气净化装置12一体地收容有氧化催化剂12a及DPF(柴油机微粒过滤器)12b。DPF设置在所述氧化催化剂12a的下游，并且由绝热体所包覆。该排气净化装置12的上端部由固定在所述气缸盖罩4上的上支架所支撑。该排气净化装置12的下端部由固定在所述气缸体2上的下支架所支撑。另外，所述DPF12b并不限于是单纯地去除煤的过滤器，也可是担载有催化剂的过滤器。
接下来，根据图9～图11，对所述第1涡轮增压器7及第2涡轮增压器7、8的控制进行说明。
如图10的控制图所示，本发动机1根据车辆的行驶状态被控制于低速模式M1、中速模式M2、中高速模式M3、高速模式M4中的任一种。而且，本发动机1的进气及排气系统被控制成这四种模式和起动时模式M0共计五种运转模式M0～M4中的任一种。发动机1的控制部(图略)根据各车载传感器的检测值，判定当前的运转状态对应于运转模式M0～M4中的哪一种，并根据图11所示的图来控制截气阀17、调节阀44及排气旁通阀47。
在发动机起动时的起动时模式M0下，所述截气阀17执行闭(闭合)动作，所述调节阀44及所述排气旁通阀47执行开(打开)动作。
如图9所示，从发动机1排出的排气在通过所述排气口3b和所述排气岐管11之后，流入所述导入通道42。
在所述起动时模式M0下，所述调节阀44执行开动作。因此，排气通过所述第1旁通通道43而绕过所述第1增压器涡轮7b。而且，在该起动时模式M0下，所述排气旁通阀47执行开动作。因此，绕过所述第1增压器涡轮7b的排气绕过所述第2增压器涡轮8b，流入所述排气净化装置12。由此，运动能量的损失被抑制得较少而温度维持得较高的排气流入所述排气净化装置12。另外，在该起动时模式M0下，所述第1增压器压缩机7a与所述第2增压器压缩机8a不运作，进气不被增压。
在所述低速模式M1下，所述截气阀17、所述调节阀44及所述排气旁通阀47执行闭动作。
这样，在低速模式M1下，所述调节阀44及排气旁通阀47执行闭动作。因此，从发动机1排出的排气在使所述第1增压器涡轮7b与第2增压器涡轮8b转动之后，流入所述排气净化装置12。并且，经所述第1增压器压缩机7a和所述第2增压器压缩机7b增压后的进气被供应至所述进气口3a。这样，在该低速模式M1下，排气的运动能量小，但由于经两个压缩机7a、7b增压，因此能够获得充分的增压效果。
在所述中速模式M2下，所述截气阀17及所述排气旁通阀47执行闭动作，所述调节阀44被调整控制。所述调节阀44的开度以下述方式受到角度控制，即，发动机速度越高，或发动机扭矩越高，则开度越大。
这样，在该中速模式M2下，所述排气旁通阀47执行闭动作，且所述调节阀44根据运转状态而受到角度控制。因此，从发动机1排出的一部分排气使所述第1增压器涡轮7b与所述第2增压器涡轮8b转动，剩余的排气绕过所述第1增压器涡轮7b和所述第2增压器涡轮8b而流入所述排气净化装置12。并且，经所述第1增压器压缩机7a和所述第2增压器压缩机8a增压的进气被供应至所述进气口3a。这样，在该中速模式M2下，既能确保所述第1增压器压缩机7a的增压效率，又能降低排气阻力。
在所述中高速模式M3下，所述截气阀17及所述调节阀44执行开动作，所述排气旁通阀47执行闭动作。
通过这样的各阀的动作，在所述中高速模式M3下，从发动机1排出的排气绕过所述第1增压器涡轮7b，并通过所述第1旁通通道43而使所述第2增压器涡轮8b转动之后，流入所述排气净化装置12。并且，经所述第2增压器压缩机8a增压的进气被供应至所述进气口3a。
在所述高速模式M4下，所述截气阀17及所述调节阀44执行开动作，所述排气旁通阀47被调整控制。所述排气旁通阀47在发动机速度为指定值以上，或发动机扭矩为指定值以上时执行开动作。
在所述高速模式M4下，所述调节阀44如此般执行闭动作，且所述排气旁通阀47根据运转状态而受到调整控制。因此，从发动机1排出的排气绕过所述第1增压器涡轮7b。并且，该绕过的一部分排气使所述第2增压器涡轮8b转动，剩余的排气绕过所述第2增压器涡轮8b而流入所述排气净化装置12。并且，经所述第2增压器压缩机8a增压的进气被供应至所述进气口3a。由此，在该高速模式M4下，既能确保所述第2增压器压缩机8a的增压效率，又能降低进排气阻力。
接下来，根据图1、图12～图14，对本实施例所涉及的润滑装置进行说明。
如图13所示，在气缸盖3的内部，形成有沿左右方向延伸的油道3c。发动机1的润滑油从设在气缸体2中的机油泵(图略)经由机油通道而供应至各润滑部位。从该机油泵供应至气缸盖3的润滑油流入所述油道3c内。该油道3c内的润滑油被供应至各凸轮轴用的轴承部等。
在所述第1涡轮增压器7的第1中心外壳23的内部，形成有贮存润滑油的机油贮存部(图略)。该机油贮存部形成在所述第1中心外壳23中所述第1增压器涡轮轴7c与该轴的轴承部(轴承部)之间。贮存在该机油贮存部中的润滑油对所述第1增压器涡轮轴7c的轴承部进行润滑。
另外，与所述第1中心外壳23同样地，在所述第2涡轮增压器8的第2中心外壳33的内部，形成有贮存润滑油的机油贮存部(图略)。该机油贮存部形成在所述第2中心外壳33中所述第2增压器涡轮轴8c与该轴的轴承部(轴承部)之间。贮存在该机油贮存部中的润滑油对所述第2增压器涡轮轴8c的轴承部进行润滑。
这些第1、第2增压器涡轮轴用的润滑油从所述气缸盖3经由油分配器60被供应至所述第1、第2中心外壳23、33。润滑后的润滑油回流到油回流部2a。该油回流部2a形成在所述气缸体2的后侧侧壁的中段且该侧壁的左侧部分。
所述油分配器60设置在比所述气缸体2更后方。详细而言，该油分配器60的高度位置处于与所述气缸体2的上部相同的高度位置。而且，该油分配器60位于气缸体2的左侧端部的左侧。
所述油分配器60连接于机油导出部3d。该机油导出部3d连接于所述发动机1，并与所述油道3c的左侧端部连通。所述油分配器60与所述机油导出部3d通过金属制的机油供应通道61而连接。
所述机油供应通道61从所述机油导出部3d向下方延伸之后，向车辆后方且左侧弯曲。
在所述第1中心外壳23上，连接有第1供应通道24和第1返回通道25等。所述第1供应通道24从所述油分配器60向第1中心外壳23内导入润滑油。所述第1返回通道25从所述第1中心外壳23将润滑油排出到外部。
在所述第2中心外壳33上，连接有第2供应通道34和第2返回通道35等。所述第2供应通道34从所述油分配器60向第2中心外壳33内导入润滑油。所述第2返回通道35从所述第2中心外壳33将润滑油排出到外部。
如图1所示，所述第1返回通道25和所述第2返回通道35位于所述排气净化装置12的左侧。
所述第1供应通道24为金属管制。如图12、图13所示，所述第1供应通道24从所述油分配器60向右侧延伸且向上方弯曲之后，连接至所述第1中心外壳23的下表面。
所述第1返回通道25为金属管制。该第1返回通道25的直径大于所述第1供应通道24。该第1返回通道25分割形成为所述第1中心外壳23侧的第1上游返回通道25a与所述油回流部2a侧的第1下游返回通道25b。
所述第1上游返回通道25a的上端部连接至所述第1中心外壳23的下表面。该第1上游返回通道25a从该第1中心外壳23的下表面以越往下方越靠向前方的方式倾斜。所述第1下游返回通道25b的下端部连接于后述的汇合部62，并在该汇合部62中与所述第2返回通道35汇合。
所述第1上游返回通道25a的下端部与所述第1下游返回通道25b的上端部通过耐热性合成橡胶制的软管63而连接。该软管63吸收这些第1上游返回通道25a的下端部与第1下游返回通道25b的上端部的位置偏移。进而，该软管63吸收连接于所述第1上游返回通道25的所述第1涡轮增压器7、与如后所述般经由所述汇合部62和第2返回通道35连接于所述第1下游返回通道25b的第2涡轮增压器8之间的位置偏移。
所述第2供应通道34为金属管制。该第2供应通道34在从所述油分配器60向右侧且上侧延伸并且向前方弯曲之后，连接至所述第2中心外壳33的上表面。
所述第2返回通道35为金属管制。该第2返回通道35的直径大于所述第2供应通道34。该第2返回通道35位于所述第1返回通道25与所述排气净化装置12之间。
这样，所述第2返回通道35位于所述第1返回通道25与所述排气净化装置12之间，设在该第1返回通道25中的软管63远离排气净化装置12。因此，可将从排气净化装置12对软管63造成的热损伤抑制得较小。
所述第2返回通道35从所述第2中心外壳33的下表面向下方延伸。该第2返回通道35的下端部连接于所述油回流部2a。在该第2返回通道35的下侧部分，形成有波纹状的振动吸收部35a。该波纹状的振动吸收部35a吸收所述第2返回通道35的振动。此处，所述第2返回通道35整体由耐热性高的金属形成。因此，随着第2涡轮增压器8的固有振动与发动机的固有振动的差异，第2返回通道35产生较大的振动位移。对此，在本结构中，所述振动吸收部35a吸收该振动位移。
在所述第2返回通道35的下端部，设有金属制的汇合部62。该汇合部62使该第2返回通道35与所述第1下游返回通道25b汇合。在该汇合部62的下端部，连结有所述油回流部2a。
从所述第2中心外壳33到所述汇合部62的所述第2返回通道35的通道长度比从所述第1中心外壳23到汇合部62的第1返回通道25的通道长度要长。此处，所述第1返回通道25的通道长度是由所述第1上游返回通道25a、所述第1下游返回通道25b及所述软管63形成的通道的通道长度。
这样，所述第1返回通道25的长度相对较短，设在该第1返回通道25上的所述软管63也较短。因此，可将曝露于高温下的软管63的表面积抑制得较小。这样可以抑制对软管63造成的热损伤，实现软管63对第1涡轮增压器7与发动机1间的振动位移的确实吸收及对第1、第2涡轮增压器7、8的位置偏移的确实吸收。
如上所述，作为向所述第1涡轮增压器7供应润滑油的机油供应通道发挥功能的所述第1供应通道24、与作为向所述第2涡轮增压器8供应润滑油的机油供应通道发挥功能的所述第2供应通道34均连接于油分配器60。并且，该油分配器60经由所述机油供应通道61及所述机油导出部3d连接于所述发动机1。因此，与分别对各涡轮增压器7、8供应机油的两条供应通道24、34分别连接于发动机1的情况相比，可将该连接部(发动机侧连接部)的数量即所述机油导出部3d的数量抑制得较少。
另外，使润滑油从所述第1涡轮增压器7回流到所述油回流部2a的第1返回通道25在所述汇合部62中与所述第2返回通道35汇合，只有该第2返回通道35连接于所述油回流部2a。因此，与将所述第1返回通道25及第2返回通道35分别连接于发动机1的情况相比，可将该连接部的数量即所述油回流部2a的数量抑制得较少。这样可将用于将所述第1、第2返回通道25、35连接于发动机侧壁的空间抑制得较小，扩大发动机1周边的布局自由度。并且，由于只有所述第2返回通道35连接于所述发动机侧壁上形成的所述油回流部2a，因此，可将所述第1涡轮增压器7相对于发动机1的位置偏移对所述第2返回通道35的连接所造成的影响抑制得较小。这样可以将第2返回通道35的组装误差抑制到最小限度。
接下来，根据图15～图18，对本实施例所涉及的冷却装置进行说明。
如图18所示，发动机1的冷却水从水泵70经由冷却水通道供应至需要冷却的各部位。所述水泵70设在所述气缸体2的前侧侧壁上。
从所述水泵70经由所述气缸体2供应至所述气缸盖3的冷却水在所述气缸盖3内部形成的水套(图略)内循环，对需要冷却的部位进行冷却。升温后的冷却水被送往设置在发动机1的前侧位置的散热器71。然后，该冷却水在通过借助所述冷散热器71与行驶风进行热交换而降低温度之后，回流到所述水泵70。
如图17所示，所述散热器71具备芯部71a、上箱(冷却水收容部)71b及下箱71c等。在所述芯部71a中，在冷却水流动的纵向路径上形成有多个散热片。所述上箱71b设在该芯部71a的上方。所述下箱71c设在所述芯部71a的下方。
所述气缸盖3与所述上箱71b通过抽吸通道(图略)而连接。所述水泵70中的所述抽吸通道侧的部分即冷却水导入部(图略)与所述下箱71c通过输送通道(图略)而连接。所述上箱71b设置在比所述第2涡轮增压器8的第2中心外壳33高的位置处。在所述冷却水导入部中，设有对应于水温来控制冷却水的流通的节温器(图略)。
在所述第1涡轮增压器7的第1中心外壳23的内部，形成有贮存冷却水的冷却水贮存部(图略)。该冷却水贮存部形成在所述第1中心外壳23中所述第1增压器涡轮轴7c的轴承部(轴承部)上。贮存在该冷却水贮存部中的冷却水对所述第1增压器涡轮轴7c的轴承部进行冷却。
与所述第1中心外壳23同样地，在所述第2涡轮增压器8的第2中心外壳33的内部，形成有贮存冷却水的冷却水贮存部(图略)。该冷却水贮存部形成在所述第2中心外壳33中的所述第2增压器涡轮轴8c的轴承部(轴承部)上。贮存在该冷却水贮存部中的冷却水对所述第2增压器涡轮轴8c的轴承部进行冷却。
这些第1、第2增压器涡轮轴用的冷却水从所述气缸盖3被供应至所述第1、第2中心外壳23、33。对这些第1、第2增压器涡轮轴进行冷却后的冷却水回流到冷却水回流部2b。所述冷却水回流部2b形成在所述气缸体2的后侧侧壁的中段且右侧部分。在该冷却水回流部2b上，连接有加热器返回配管。在该冷却水回流部2b中，所述第1、第2增压器涡轮轴用的冷却水与通过所述加热器返回配管从加热器(图略)返回的冷却水汇合。所述冷却水回流部2b连通于所述水泵70的所述抽吸通道侧的部分即冷却水导入部。因此，冷却了所述第1、第2增压器涡轮轴后的冷却水，通过该水泵70的吸引力被强制回流。这能够使冷却所述第1、第2涡轮增压器涡轮轴后的冷却水确实地回流。
如图15等所示，在所述第1中心外壳23上，设有第1供水通道26和第1返回通道27等。所述第1供水通道26从气缸盖3向所述第1中心外壳23导入冷却水。所述第1返回通道27从第1中心外壳23向外部排出冷却水。
在所述第2中心外壳33上，设有第2供水通道36、第2返回通道37及蒸气返回通道73等。所述第2供水通道36从气缸盖3导入冷却水。所述第2返回通道37从第2中心外壳33向外部排出冷却水。
所述第1供水通道26为金属管制。该第1供水通道26将与所述气缸体2的后侧侧壁相向的第1中心外壳23的中段部的前表面和所述气缸盖3的冷却水连接部3e(发动机主体侧连接部)予以连接。该冷却水连接部3e与所述水套连通。该冷却水连接部3e设在气缸盖3的左右方向(曲轴方向)大致中央且中段部分。所述第1供水通道26在从该冷却水连接部3e向下方延伸之后，朝向所述第1中心外壳23向左后方延伸。即，形成在所述气缸盖3上的冷却水连接部3e位于比第1中心外壳23更上方，所述第1供水通道26从第1中心外壳23向上方延伸。因此，当高负荷运转后发动机1停止时，所述第1中心外壳23中产生的蒸气通过所述第1供水通道26及所述冷却水连接部3e向所述气缸盖3的水套排出。并且，新的冷却水被供应到第1中心外壳23内。
在所述第1供水通道26的中途部分，形成有向左右方向延伸以吸收该第1供水通道26的振动的波纹状的振动吸收部26a。该振动吸收部26a通过吸收所述第1供水通道26的振动，来吸收第1涡轮增压器7与发动机1的固有振动的差异而产生的振动位移。另外，该振动吸收部26a吸收所述第1涡轮增压器7与发动机1的组装差异。
所述第1返回通道27为金属管制。该第1返回通道27将所述第1中心外壳23的中段部后表面与所述冷却水回流部2b予以连接。该第1返回通道27从所述第1中心外壳23的后表面朝向所述冷却水回流部2b向右下方延伸。这样，第1返回通道27便设置在比第1涡轮增压器7更下方。排气歧管11、第2涡轮增压器8等便设置在第1涡轮增压器7的上方空间。因此，第1返回通道27的布局自由度高。
如图17所示，所述第1返回通道27与第1中心外壳23的连接位置，比所述第1供水通道26与第1中心外壳23的连接位置要低。因此，所述第1涡轮增压器7中产生的蒸气不回流入所述第1返回通道27内，而确实地通过所述第1供水通道26而逸出到气缸盖3内。
所述第2供水通道36为金属管制。该第2供水通道36将与所述气缸盖罩4的后侧侧壁相向的第2中心外壳33的中段部的前表面和冷却水连接部3f(发动机主体侧连接部)予以连接。该冷却水连接部3f与所述气缸盖3的水套连通。该冷却水连接部3f位于与所述第1供水通道26连接的冷却水连接部3e的右侧且下方。所述第2供水通道36在从该冷却水连接部3f向上方延伸之后，朝向所述第2中心外壳33向左后方延伸。
所述第2返回通道37为金属管制。该第2返回通道37将所述第2中心外壳33的中段部后表面与所述冷却水回流部2b予以连接。该第2返回通道37分割形成为所述第2中心外壳33侧的第2上游返回通道37a与所述冷却水回流部2b侧的第2下游返回通道37b。所述第2上游返回通道37a的上端部连接于所述第2中心外壳23的中段部后表面。该第2上游返回通道37a具有从该第2中心外壳23的后表面朝向后方且下方弯折的曲柄状。所述第2下游返回通道37b朝向所述冷却水回流部2b向右侧且下方延伸。这样，第2返回通道37设置在比第2涡轮增压器8更下方。因此，第2返回通道37的布局自由度高。
所述第2上游返回通道37a的下端部与所述第2下游返回通道37b的上端部通过具有挠性且沿上下方向延伸的耐热合成树脂制的软管72而连接。
所述软管72吸收所述第2涡轮增压器8与发动机1的组装误差，并且吸收第2涡轮增压器8与发动机1的运作振动的差异而产生的振动位移。
所述蒸气返回通道73将所述第2增压器涡轮轴8c的冷却水贮存部的上部与所述上箱71b的抽吸通道侧部分予以连接。如图17所示，该蒸气返回通道73与第2中心外壳33的连接位置比所述第2中心外壳33与所述第2供水通道36的连接位置以及所述第2中心外壳33与所述第2返回通道37的连接位置要高。因此，当高负荷运转后发动机1停止时，所述第2中心外壳33中产生的蒸气不流入所述第2供水通道36及第2返回通道37，而流入所述蒸气返回通道73，通过该蒸气返回通道73向所述上箱71b的抽吸侧部分排出。并且，新的冷却水从所述第2供水通道36被供应到所述第2中心外壳33内。
接下来，对实施例所涉及的车辆用发动机1的涡轮增压装置的冷却装置的作用、效果进行说明。
如上所述，本发明的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置包括：第1供水通道26，将冷却水从所述发动机1供应到所述第1涡轮增压器7的轴承部；第2供水通道36，将冷却水从所述发动机1供应到所述第2涡轮增压器8的轴承部；第1返回通道27，使冷却水从所述第1涡轮增压器7回流到所述发动机1；第2返回通道37，使冷却水从所述第2涡轮增压器8回流到所述发动机1；冷却水收容部亦即散热器71的上箱71b，与发动机1分开设置，并且设置在比所述第2涡轮增压器8与所述第2返回通道37的连接部分更高位置；蒸气逸出通道73，将所述上箱71b与所述第2涡轮增压器8连接；其中，所述第1供水通道26与发动机1的连接部分亦即冷却水连接部3e的位置高于所述第2供水通道36与发动机1的连接部分亦即冷却水连接部3f的位置。
该冷却装置中，来自第1涡轮增压器7的蒸气通过所述第1供水通道26逸出到气缸盖3，而来自第2涡轮增压器8的蒸气通过所述蒸气逸出通道73逸出到与发动机1分开设置的散热器71的上箱71b。因此，可以避免从一者的涡轮增压器流出的蒸气阻碍从另一者的涡轮增压器中的蒸气流出。这样能够提高从第1涡轮增压器7、第2涡轮增压器8逸出蒸气的逸出性能。另外，尽管第1涡轮增压器7、第2涡轮增压器8的设置位置如此，但由于第1涡轮增压器7和冷却水连接部3e之间的高低差，以及第2涡轮增压器8和上箱71b之间的高低差得以确保，因此，能够提高蒸气逸出性能。
此外，连接第1涡轮增压器7与所述上箱71b的蒸气逸出通道被省略，因此，能够提高发动机周边的布局自由度。
尤其，所述第1返回通道27设置在低于所述第1涡轮增压器7的位置，所述第2返回通道37设置在低于所述第2涡轮增压器8的位置。因此，能够提高第1返回通道27、第2返回通道37的布局自由度，并且来自第1涡轮增压器7的蒸气能够确实地逸出到气缸盖3，来自第2涡轮增压器8的蒸气能够确实地逸出到所述上箱71b。
另外，该冷却装置中，第2返回通道37分割形成为第2上游返回通道37a与第2下游返回通道37b，并且在它们之间安装有具有软管72。
据此，通过软管72能够容易地吸收第2涡轮增压器8与发动机1的组装误差及振动位移。
另外，该冷却装置中，所述第1返回通道27及所述第2返回通道37连接于发动机1主体上所设的水泵70的吸引侧。
据此，通过水泵的吸引力，冷却水被强制回流。这样能够提高冷却水回流性能。
另外，蒸气逸出通道73连接于散热器71的上箱71b。因此，基于第2涡轮增压器8与上箱71b的高低差以及压力差，蒸气更切实地从第2涡轮增压器8逸出到外部。
在所述实施例中，对相对于车辆横置的柴油发动机的例子进行了说明，但本发明是可以不限于发动机的设置或种类而得以应用的，其也可适用于纵立往复式发动机。
另外，在所述实施例中，就小容量的第1涡轮增压器设置在下侧，大容量的第2涡轮增压器以直列状设置在上侧的上下两级配置的涡轮增压装置的例子进行了说明，但只要至少使第1涡轮增压器与第2涡轮增压器成上下两级设置即可，也可将小容量的第1涡轮增压器设置在上侧，将大容量的第2涡轮增压器设置在下侧。此时，可以由蒸气逸出通道将小容量的第1涡轮增压器和位于发动机主体外部的冷却水收容部连接。
此外，只要是本领域技术人员，是可在不脱离本发明的主旨的范围内，在对所述实施例附加了各种变更的形态下实施本发明的，本发明也包含此类变更形态。
Claims (8)
1.一种车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
所述发动机的涡轮增压装置在该发动机的一侧壁具备第1涡轮增压器和设置在比该第1涡轮增压器更高位置的第2涡轮增压器，
所述涡轮增压装置的冷却装置包括：
第1供水通道，将冷却水从所述发动机供应到所述第1涡轮增压器的轴承部；
第2供水通道，将冷却水从所述发动机供应到所述第2涡轮增压器的轴承部；
第1返回通道，使冷却水从所述第1涡轮增压器回流到所述发动机；
第2返回通道，使冷却水从所述第2涡轮增压器回流到所述发动机；
冷却水收容部，与发动机分开设置，并且设置在比所述第2涡轮增压器与所述第2返回通道的连接部分更高位置；
蒸气逸出通道，将所述冷却水收容部与所述第2涡轮增压器连接；其中，
所述第1供水通道与所述发动机的连接位置高于所述第2供水通道与所述发动机的连接位置。
2.根据权利要求1所述的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
所述第1返回通道设置在低于所述第1涡轮增压器的位置，
所述第2返回通道设置在低于所述第2涡轮增压器的位置。
3.根据权利要求1所述的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
所述第2返回通道的中途部分上安装有具有挠性的软管。
4.根据权利要求2所述的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
所述第2返回通道的中途部分上安装有具有挠性的软管。
5.根据权利要求1所述的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
所述第1返回通道及所述第2返回通道连接于发动机主体上所设的水泵的吸引侧。
6.根据权利要求2所述的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
所述第1返回通道及所述第2返回通道连接于发动机主体上所设的水泵的吸引侧。
7.根据权利要求3所述的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
所述第1返回通道及所述第2返回通道连接于发动机主体上所设的水泵的吸引侧。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆用发动机的涡轮增压装置的冷却装置，其特征在于：
位于所述发动机外部的所述冷却水收容部是散热器的上箱。
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