JP2007297982A - Internal combustion engine provided with stay supporting turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガスにより駆動されるターボチャージャおよび該ターボチャージャを機関本体に支持するためのステーを備える内燃機関に関する。 The present invention relates to a turbocharger driven by exhaust gas and an internal combustion engine including a stay for supporting the turbocharger on an engine body.
内燃機関がターボチャージャを機関本体に支持するステーを備え、該ステーが、機関本体に固定される本体側固定部とターボチャージャに固定されるターボ側固定部とを有するものは知られている(例えば特許文献1参照)。
ターボチャージャを支持するステーが、ターボチャージャの回転中心線に平行な方向(軸線方向)に対して直交する方向(以下、「延出方向」という。)にI字状に延出している場合には、機関本体などから伝達される振動に起因してターボチャージャに生じる軸線方向での振動を十分に抑えることができない。特に、ターボチャージャの直下流に排気浄化装置(例えば触媒装置や微粒子捕集フィルタ)が軸線方向で接続される場合には、該排気浄化装置の振動もターボチャージャに軸線方向での振動を起こすように作用することから、ターボチャージャにおける軸線方向での振動を抑制する必要性が一層高まる。
一方、排気管およびターボチャージャの熱膨張に起因してステーの本体側固定部およびターボ側固定部に過大な応力が発生するのを防止するために、ステーとターボチャージャとの間でターボチャージャの熱変形を許容することが求められる。しかしながら、該熱変形を許容するために弾発部材やベローズなどの可撓性部材をステーとターボチャージャとの間に介在させると、ステーによる振動抑制効果が低下する。
When the stay that supports the turbocharger extends in an I-shape in a direction (hereinafter referred to as “extension direction”) perpendicular to the direction (axial direction) parallel to the rotation center line of the turbocharger Cannot sufficiently suppress the vibration in the axial direction that occurs in the turbocharger due to vibration transmitted from the engine body or the like. In particular, when an exhaust purification device (for example, a catalyst device or a particulate collection filter) is connected in the axial direction directly downstream of the turbocharger, the vibration of the exhaust purification device also causes the turbocharger to vibrate in the axial direction. Therefore, the necessity for suppressing the vibration in the axial direction of the turbocharger is further increased.
On the other hand, in order to prevent excessive stress from being generated in the main body side fixing part and the turbo side fixing part of the stay due to the thermal expansion of the exhaust pipe and the turbocharger, the turbocharger is connected between the stay and the turbocharger. It is required to allow thermal deformation. However, if a flexible member such as a resilient member or bellows is interposed between the stay and the turbocharger to allow the thermal deformation, the vibration suppressing effect by the stay is reduced.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項1〜5記載の発明は、ステー自体の構造により、ターボチャージャにおける軸線方向での振動の抑制効果を向上させることを目的とする。そして、請求項2は、さらに、軸線方向での振動の抑制効果を高めながらステーの軽量化を図ることを目的とし、請求項3記載の発明は、さらに、ステーによる振動抑制効果を維持しながらターボチャージャの熱変形を許容することを目的とし、請求項4記載の発明は、さらに、ターボチャージャへの排気ガスの流入方向での熱膨張に起因するステーの曲げ変形を抑制することを目的とし、請求項5記載の発明は、さらに、ステーを利用することで、小型化された遮熱板により、ターボチャージャの輻射熱から周辺部品を保護することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the invention according to
請求項1記載の発明は、排気管に接続されるターボチャージャと、前記ターボチャージャを機関本体に支持するステーとを備える内燃機関であって、前記機関本体から延出しているステーが、前記機関本体に固定される本体側固定部と、前記ターボチャージャに固定されるターボ側固定部とを有する内燃機関において、前記ステーが、その延出方向に直交する軸線方向での前記ターボ側固定部の中央を通り前記軸線方向に直交する仮想平面により第1部分および第2部分に二分されるとき、前記第1部分および前記第2部分のそれぞれにおいて、前記仮想平面からの前記本体側固定部の幅と、前記延出方向で前記本体側固定部から前記ターボ側固定部に至るまでの全範囲における前記仮想平面からの前記ステーの幅とは、前記仮想平面からの前記ターボ側固定部の幅よりも大きい内燃機関である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の内燃機関において、前記ステーは、前記延出方向で前記本体側固定部と前記ターボ側固定部との間で前記軸線方向に二股に分かれて形成された1対の脚部を有し、前記本体側固定部は前記各脚部に設けられるものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の内燃機関において、前記本体側固定部および前記ターボ側固定部は、前記排気管から前記ターボチャージャへの排気ガスの流入方向で、前記本体側固定部および前記ターボ側固定部の順に位置し、前記ステーの弾性変形により前記ターボチャージャの熱変形を許容するものである。
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項記載の内燃機関において、前記ステーは、前記延出方向で前記本体側固定部から前記ターボ側固定部に至るまでの範囲に、前記ターボチャージャへの排気ガスの流入方向および前記軸線方向の双方に直交する方向に延びるリブが設けられるものである。
請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項記載の内燃機関において、前記ステーには、前記ターボチャージャのハウジングの少なくとも一部を覆う遮熱板が設けられるものである。
The invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect, the stay is formed by bifurcating in the axial direction between the main body side fixing portion and the turbo side fixing portion in the extending direction. The main body side fixing portion is provided on each of the leg portions.
According to a third aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first or second aspect, the main body-side fixing portion and the turbo-side fixing portion are in the inflow direction of the exhaust gas from the exhaust pipe to the turbocharger. A side fixing portion and a turbo side fixing portion are positioned in this order, and thermal deformation of the turbocharger is allowed by elastic deformation of the stay.
The invention according to claim 4 is the internal combustion engine according to any one of
According to a fifth aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the stay is provided with a heat shield plate that covers at least a part of the housing of the turbocharger.
請求項1記載の発明によれば、ステーの第1,第2部分のそれぞれにおいて、本体側固定部は、ターボ側固定部よりも軸線方向に広がった位置にあり、しかも延出方向で本体側固定部からターボ側固定部に至るまでの全範囲に渡って、ステーがターボ側固定部よりも軸線方向で広がっていることから、ステーは、ターボチャージャに固定されるターボ側固定部から本体側固定部に反延出方向に向かって広がる形状となって、ターボ側固定部から本体側固定部に至るまでが軸線方向に踏ん張る形状となるので、ステー自体の構造により軸線方向でのステーの剛性が高められ、ターボチャージャにおける軸線方向での振動の抑制効果が向上する。
請求項2記載の事項によれば、脚部に設けられる本体側固定部の、仮想平面からの幅を大きくして、軸線方向でのステーの剛性を高める場合にも、軸線方向で両脚部の間には開口が形成されるので、ステーの重量増が抑制される。この結果、脚部の間隔を軸線方向に大きくすることで剛性を一層高めることにより、軸線方向での振動の抑制効果を高めながら、二股構造になっていない場合に比べてステーを軽量化することができる。
請求項3記載の事項によれば、ターボチャージャに流入する排気ガスが排気入口部で最も高い温度を有するために、流入方向以外の方向での熱膨張よりも大きい流入方向でのターボチャージャの熱膨張による荷重は、ステーの先端寄りに位置するターボ側固定部を通じてステーに作用し、ステーは延出方向に伸長するステー自体の弾性変形によりターボチャージャの熱変形を許容する。このため、ターボチャージャの熱変形がステー自体の弾性変形により許容されるので、ターボチャージャとステーとの間に弾性部材などが介在する場合に比べて、ステーによる振動抑制効果を低下させることなく、ステーの固定部に過大な応力が生じることが防止される。
請求項4記載の事項によれば、リブにより、軸線方向での剛性が高められるので、軸線方向でのターボチャージャの振動の抑制効果が向上すると共に、軸線方向を中心とする曲げに対する剛性が高められるので、ターボチャージャにおいて最も熱膨張が大きい流入方向での熱膨張に起因するステーの曲げ変形が抑制される。
請求項5記載の事項によれば、遮熱板により、ターボチャージャの周辺に配置される周辺部品がターボチャージャの輻射熱から保護されることから、該周辺部品をターボチャージャの近くに配置できるのでコンパクトなレイアウトが可能になる。しかも、遮熱板は機関本体から延出するステーに設けられるので、遮熱板自体を大型化することなく輻射熱から保護すべき周辺部品に対して遮熱板を配置できる。この結果、ターボチャージャに対して周辺部品のコンパクトなレイアウトが可能になると共に、ステーを利用することで、小型化された遮熱板により、ターボチャージャの輻射熱から周辺部品を保護することができる。
According to the first aspect of the present invention, in each of the first and second portions of the stay, the main body side fixing portion is located at a position wider in the axial direction than the turbo side fixing portion, and the main body side in the extending direction. Since the stay is wider in the axial direction than the fixed part on the turbo side over the entire range from the fixed part to the fixed part on the turbo side, the stay is fixed to the main body side from the fixed part on the turbo side. The shape of the stay extends in the anti-extending direction to the fixed part and stretches in the axial direction from the turbo side fixed part to the main body side fixed part. Therefore, the rigidity of the stay in the axial direction depends on the structure of the stay itself. And the effect of suppressing vibration in the axial direction in the turbocharger is improved.
According to the second aspect of the present invention, even when the width of the main body side fixing portion provided on the leg portion is increased from the virtual plane to increase the rigidity of the stay in the axial direction, the both leg portions in the axial direction are also increased. Since an opening is formed between them, an increase in the weight of the stay is suppressed. As a result, by increasing the rigidity of the legs by increasing the spacing between the legs in the axial direction, the stay can be reduced in weight compared to the case of not having a bifurcated structure while enhancing the effect of suppressing vibrations in the axial direction. Can do.
According to the third aspect, since the exhaust gas flowing into the turbocharger has the highest temperature at the exhaust inlet portion, the heat of the turbocharger in the inflow direction larger than the thermal expansion in the direction other than the inflow direction. The load due to the expansion acts on the stay through the turbo-side fixing portion positioned near the tip of the stay, and the stay allows the turbocharger to be thermally deformed by elastic deformation of the stay itself extending in the extending direction. For this reason, since the thermal deformation of the turbocharger is allowed by the elastic deformation of the stay itself, the vibration suppressing effect by the stay is not reduced compared to the case where an elastic member or the like is interposed between the turbocharger and the stay. It is possible to prevent an excessive stress from being generated in the fixing portion of the stay.
According to the fourth aspect of the present invention, since the rigidity in the axial direction is enhanced by the rib, the effect of suppressing the vibration of the turbocharger in the axial direction is improved, and the rigidity against bending around the axial direction is enhanced. Therefore, the bending deformation of the stay due to the thermal expansion in the inflow direction with the largest thermal expansion in the turbocharger is suppressed.
According to the fifth aspect of the present invention, since the peripheral parts arranged around the turbocharger are protected from the radiant heat of the turbocharger by the heat shield plate, the peripheral parts can be arranged near the turbocharger and thus compact. Layout becomes possible. In addition, since the heat shield plate is provided on the stay extending from the engine body, the heat shield plate can be disposed on the peripheral parts to be protected from radiant heat without increasing the size of the heat shield plate itself. As a result, a compact layout of the peripheral parts with respect to the turbocharger becomes possible, and by using the stay, the peripheral parts can be protected from the radiant heat of the turbocharger by the downsized heat shield.
以下、本発明の実施形態を図1〜図6を参照して説明する。
図1〜図4は、第1実施形態を説明するための図である。
図1を参照すると、本発明が適用された内燃機関Eは、圧縮点火式の多気筒4ストローク内燃機関であり、複数のシリンダが直列に配置されて一体成形されたシリンダブロック1と、該シリンダブロック1の上端部に結合されるシリンダヘッド2と、シリンダブロック1の下端部に結合されるロアブロック3とから構成される機関本体Eaを備える。前記各シリンダに嵌合するピストンは、燃焼室での燃焼により発生する燃焼ガスの圧力により駆動されて往復運動を行い、クランク軸を回転駆動する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
1-4 is a figure for demonstrating 1st Embodiment.
Referring to FIG. 1, an internal combustion engine E to which the present invention is applied is a compression ignition type multi-cylinder four-stroke internal combustion engine, a
図2を併せて参照すると、内燃機関Eは、各燃焼室から排出された燃焼ガスである排気ガスが流通する排気管としての排気マニホルド4と、排気マニホルド4から流入する排気ガスにより駆動されるターボチャージャ20と、ターボチャージャ20をシリンダブロック1に支持するステーSと、ターボチャージャ20から流出した排気ガスを浄化する排気浄化装置と、を備える。
前記クランク軸が車幅方向を指向する横置き配置で車両に搭載される内燃機関Eにおいて、ターボチャージャ20は、機関本体Eaに対して車両の前進方向側である前側に、その回転中心線が前記クランク軸の回転中心線に平行となるように配置されて、シリンダヘッド2の前側に取り付けられる排気マニホルド4に接続される。ターボチャージャ20は、排気ガスにより回転駆動されるタービンを収納するタービンハウジング22と、前記タービンにより回転駆動されて吸気を圧縮するコンプレッサを収納するコンプレッサハウジング23とから構成されるハウジング21を備える。タービンハウジング22は、そのほぼ全体がステーSに対して軸線方向で重なるように配置され、コンプレッサハウジング23は、ステーSに対して軸線方向で側方(ここでは左方)に突出して配置される。
Referring also to FIG. 2, the internal combustion engine E is driven by an exhaust manifold 4 serving as an exhaust pipe through which exhaust gas, which is a combustion gas discharged from each combustion chamber, and an exhaust gas flowing from the exhaust manifold 4. A
In the internal combustion engine E that is mounted on a vehicle in a lateral arrangement in which the crankshaft is directed in the vehicle width direction, the
なお、明細書および特許請求の範囲において、軸線方向とは、内燃機関のクランク軸の回転中心線またはターボチャージャの回転中心線に平行な方向である。また、実施形態において、前後、左右および上下は、それぞれ車両に対する前後、左右および上下に一致し、平面視とは上下方向から見ることを意味する。 In the specification and claims, the axial direction is a direction parallel to the rotation center line of the crankshaft of the internal combustion engine or the rotation center line of the turbocharger. In the embodiment, front and rear, left and right, and top and bottom correspond to front and rear, left and right, and top and bottom, respectively, with respect to the vehicle.
タービンハウジング22は、排気マニホルド4に接続される排気入口部22aと、前記タービンを駆動した後の排気ガスが流出する排気出口部22bとを有する。排気ガスは、排気マニホルド4から排気入口部22aに、軸線方向に直交する方向である前方向で、しかもステーSの延出方向(図4(B)参照)にほぼ平行に流入し、排気出口部22bから軸線方向にほぼ平行に流出する。また、コンプレッサハウジング23の吸気吐出部23bは吸気マニホルドに接続される。
The
前記排気浄化装置は、排気ガスの流れにおいて、ターボチャージャ20の直下流に配置される触媒装置としての酸化触媒装置11と、酸化触媒装置11の直下流に配置されて排気ガス中のカーボンなどの微粒子を捕集する微粒子捕集装置としてのDPF12(Diesel Particulate Filter)とから構成される。酸化触媒装置11は、排気出口部22bに軸線方向で接続され、軸線方向からL字状に屈曲して下方に延びている。ステーSに対して軸線方向で側方(ここでは右方)に配置される酸化触媒装置11およびDPF12は、鋳造により形成された金属製の剛性リング13により一体に結合されて一直線状に配置される。DPF12の出口部12aは後方に向かって屈曲し、排気管に接続される。
剛性リング13は1つのステー14によりシリンダブロック1に固定され、出口部12aは2つのステー15,16によりロアブロック3に固定される。ステー14の固定部14aは、タービンハウジング22から酸化触媒装置11を経てDPF12に至る排気ガスの流路において、タービンハウジング22に固定されるステーSの固定部41および各ステー15,16の固定部15a,16aからほぼ等しい距離にある。
The exhaust purification device includes an
The
図1〜図4を参照すると、延出方向(すなわち、軸線方向に直交する方向であり、この実施形態では、ステーSにおけるターボチャージャ20の載置面Scに平行な方向である。)に機関本体Eaから延出しているステーSは、シリンダブロック1に固定される本体側固定部31が設けられる本体側支持部30と、タービンハウジング22の取付部22cに固定されるターボ側固定部41が設けられるターボ側支持部40と、延出方向で本体側支持部30およびターボ側支持部40に渡って連続して延びるリブ50とを有する。ステーSは、金属製、例えばスチール製の板材にプレス加工を施すことにより、両支持部30,40およびリブ50が一体成形された部材である。
1 to 4, the engine is in the extending direction (that is, the direction orthogonal to the axial direction, and in this embodiment, the direction parallel to the mounting surface Sc of the
ステーSは、平面視で、シリンダブロック1から延出方向に、この実施形態では前方にほぼ平行で水平面からやや上方に傾斜して延びている状態で、シリンダブロック1に固定される。それゆえ、本体側固定部31は延出方向で機関本体Ea寄りに位置し、ターボ側固定部41は延出方向で本体側固定部31よりも先端寄りに位置する。
ターボチャージャ20は、ステーSの上面でもある平面状の載置面Scの一部にターボチャージャ20の取付部22cが載置された状態で、ターボ側固定部41に固定される。そして、本体側支持部30およびターボ側支持部40に渡って延びている載置面Scは、タービンハウジング22に上下方向で対向する対向面であり、軸線方向および延出方向にほぼ平行である。
ステーSは、軸線方向でのターボ側固定部41の中央を通り軸線方向に直交する仮想平面P(図3,図4(A)参照)により第1,第2部分Sa,Sbに二分される。
The stay S is fixed to the
The
The stay S is divided into first and second portions Sa and Sb by a virtual plane P (see FIGS. 3 and 4A) that passes through the center of the turbo-
ターボ側固定部41は、軸線方向に離れた1対の締付部からなる第1,第2固定部41a,41bから構成される。第1部分Saに設けられる第1固定部41aおよび第2部分Sbに設けられる第2固定部41bには、それぞれ、固定手段としてのボルト43が挿通される挿通孔42が設けられ、タービンハウジング22の取付部22cにねじ込まれるボルト43により締め付けられる。それゆえ、各固定部41a,41bと取付部22cとの間では、排気マニホルド4およびターボチャージャ20の熱膨張による相対的な移動は実質的に生じない。
軸線方向でターボ側固定部31を二等分する仮想平面Pは、第1固定部41aおよび第2固定部41bから、軸線方向で等距離にあり、第1,第2固定部41a,41bは仮想平面Pに対して面対称となるように設けられる。
The turbo-
The virtual plane P that bisects the turbo-
ターボ側支持部40には、軸線方向で第1,第2固定部41a,41bの間に仮想平面Pと交差する貫通孔44が設けられる。この貫通孔44により、ステーSにおいて延出方向で機関本体Eaから離れた部分であるターボ側支持部40が軽量化されて、ステーSに発生する振動が抑制される。
ターボ側支持部40には、さらに、延出方向でのターボ側支持部40の全幅に渡って、仮想平面Pおよび延出方向に平行に延びる段部である湾曲部45が設けられる。仮想平面Pに面対称である湾曲部45は、載置面Scに対して凹溝状に形成されていて、ターボ側支持部40において、軸線方向を中心とする曲げに対する剛性を高める。
The turbo-
The turbo-
本体側固定部31は、軸線方向で、第1,第2固定部41a,41bの間隔よりも大きい間隔で離れた1対の締付部からなる第1,第2固定部31a,31bから構成される。第1部分Saに設けられる第1固定部31aおよび第2部分Sbに設けられる第2固定部31bには、固定手段としてのボルト33が挿通される挿通孔32が設けられ、シリンダブロック1の取付座1a,1bにねじ込まれるボルト33により締め付けられる。それゆえ、各固定部31a,31bと取付座1a,1bとの間では、排気マニホルド4およびターボチャージャ20の熱膨張による相対的な移動は実質的に生じない。
The main body
本体側支持部30は、ターボ側支持部40から軸線方向に二股に分かれて形成された1対の脚部30a,30bにより構成される。そして、軸線方向で両脚部30a,30bの間には、軸線方向での上下方向に貫通する開口34が形成される。第1,第2固定部31a,31bは、それぞれ1対の脚部30a,30bのシリンダブロック1寄りの端部30a1,30b1に設けられる。各脚部30a,30bの長さは、延出方向でのシリンダブロック1の取付座1a,1bの位置に応じて設定され、この実施形態では第1部分Saの脚部30aと第2部分Sbの脚部30bとは長さが異なり、コンプレッサハウジング23寄りの脚部30bは脚部30aよりも短い。
The main body
第1部分Saにおいて、仮想平面Pからの本体側固定部31の幅としての仮想平面Pからの第1固定部31aの幅W3aは、仮想平面Pからのターボ側固定部41aの幅としての仮想平面Pからの第1固定部41aの幅W4aよりも大きく、幅W3aは幅W4aのほぼ3倍である。さらに、第1部分Saにおいて、延出方向で第1固定部31aから第1固定部41aに至るまでの全範囲における仮想平面PからのステーSの幅Waは幅W4aよりも大きい。
同様に、第2部分Sbにおいて、仮想平面Pからの本体側固定部31の幅としての仮想平面Pからの第2固定部31bの幅W3bは、仮想平面Pからのターボ側固定部41の幅としての仮想平面Pからの第2固定部41bの幅W4bよりも大きく、幅W3bは幅W4bのほぼ2倍である。さらに、第2部分Sbにおいて、延出方向で第2固定部31bから第2固定部41bに至るまでの全範囲における仮想平面PからのステーSの幅Wbは幅W4bよりも大きい。
換言すれば、軸線方向での本体側固定部31の幅W3a,W3bの範囲内に、かつ延出方向で本体側固定部31からターボ側固定部41に至る全範囲でのステーSの幅Wa,Wbの範囲内に、軸線方向でのターボ側固定部41の全体が位置する。
ここで、仮想平面Pからの各固定部31a,31b,41a,41bの幅W3a,W3b,W4a,W4bとは、各固定部31a,31b,41a,41bにおいて仮想平面Pから最も離れている部位までの仮想平面Pからの距離である。
In the first portion Sa, the width W3a of the
Similarly, in the second portion Sb, the width W3b of the
In other words, the width Wa of the stay S in the entire range from the main body
Here, the widths W3a, W3b, W4a, and W4b of the fixed
このため、ステーSの第1,第2部分Sa,Sbのそれぞれにおいて、本体側固定部31は、ターボ側固定部41よりも軸線方向に広がった位置にあり、しかも延出方向で本体側固定部31からターボ側固定部41に至るまでの全範囲に渡って、ステーSがターボ側固定部41よりも軸線方向で広がっていることから、ステーSは、ターボ側固定部41から本体側固定部31に反延出方向(延出方向とは反対方向)に向かって広がる形状、より具体的にはターボ側支持部40において両脚部30a,30bが分岐する部分付近からは反延出方向に向かうにつれて広がる形状となる。したがって、各部分Sa,Sbにおいて、延出方向で本体側固定部31からターボ側固定部41に至る範囲において仮想平面PからのステーSの幅Wa,Wbが仮想平面Pからのターボ側固定部41の幅W4a,W4bよりも小さくなる場合に比べて、軸線方向での振動に対するステーSの剛性が高められる。
For this reason, in each of the first and second portions Sa and Sb of the stay S, the main body
また、排気マニホルド4から排気入口部22aへの排気ガスの流入方向(以下、「流入方向」という。)または延出方向で、本体側固定部31およびターボ側固定部41は、本体側固定部31およびターボ側固定部41の順に位置し、さらに取付部22cがボルト43により固定されている。
Further, the main body
一方で、ターボチャージャ20に流入する排気ガスは排気入口部22aで最も高い温度を有することから、流入方向でのターボチャージャ20の熱膨張は、流入方向以外の方向での熱膨張よりも大きい。そして、流入方向でのターボチャージャ20の熱膨張による荷重は、延出方向でのステーSの先端寄りに位置するターボ側固定部41を通じてステーSに作用し、ステーSは延出方向に伸長するステーS自体の弾性変形によりターボチャージャ20の熱変形を許容する。
On the other hand, since the exhaust gas flowing into the
さらに、延出方向で本体側固定部31からターボ側固定部41に至るまでの全範囲に連続して設けられるリブ50は、流入方向および軸線方向の双方に直交する方向に、この実施形態では上下方向に延びている。リブ50は、各部分Sa,Sbにおいて、延出方向での本体側支持部30からターボ側支持部40に至るまでの全範囲に渡って、ステーSにおいて仮想平面Pから軸線方向に最も離れている外側縁部S1,S2(外側縁部S1は幅Waを、外側縁部S2は幅Wbを規定する部分でもある。)から載置面Scに対して下方に向かって延びている1対の外側リブ51,52と、各脚部30a,30bにおいて、軸線方向で外側リブ51,52よりも仮想平面Pに近い位置にある内側縁部S,S4から載置面Scに対して下方および上方にそれぞれ向かって延びている1対の内側リブ53,54とから構成される。
Further, the
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関Eの運転により発生する振動および車両の走行により車体に発生する振動は、機関本体Ea、排気マニホルド4および吸気マニホルドなどを介してターボチャージャ20に伝達され、さらに酸化触媒装置11の振動および排気浄化装置において重量物であるDPF12の振動がターボチャージャ20に伝達されて、ターボチャージャ20が振動する。
Next, operations and effects of the embodiment configured as described above will be described.
The vibration generated by the operation of the internal combustion engine E and the vibration generated in the vehicle body by traveling of the vehicle are transmitted to the
このようなターボチャージャ20の振動に対して、シリンダブロック1に固定されるステーSの第1,第2部分Sa,Sbのそれぞれにおいて、仮想平面Pからの本体側固定部31の幅W3a,W3bと、延出方向で本体側固定部31からターボ側固定部41に至るまでの全範囲における仮想平面PからのステーSの幅Wa,Wbとは、仮想平面Pからのターボ側固定部41の幅W4a,W4bよりも大きいことにより、各部分Sa,Sbで、本体側固定部31は、ターボ側固定部41よりも軸線方向に広がった位置にあり、しかも延出方向で本体側固定部31からターボ側固定部41に至るまでの全範囲に渡って、ステーSがターボ側固定部41よりも軸線方向で広がっていることから、ステーSは、ターボチャージャ20に固定されるターボ側固定部41から本体側固定部31に反延出方向に向かって広がる形状となって、ターボ側固定部41から本体側固定部31に至るまでが軸線方向に踏ん張る形状となるので、ステーS自体の構造により軸線方向でのステーSの剛性が高められ、ターボチャージャ20における軸線方向での振動の抑制効果が向上する。
With respect to the vibration of the
ステーSは、延出方向でターボ側固定部41と本体側固定部31との間で軸線方向に二股に分かれて形成された1対の脚部30a,30bを有し、本体側固定部31は各脚部30a,30bに設けられることにより、脚部30a,30bに設けられる本体側固定部31a,31bの、仮想平面Pからの幅W3a,W3bを大きくして、軸線方向でのステーSの剛性を高める場合にも、軸線方向で両脚部30a,30bの間には開口34が形成されるので、ステーSの重量増が抑制される。この結果、脚部30a,30bの間隔を軸線方向に大きくすることで剛性を一層高めることにより、軸線方向での振動の抑制効果を高めながら、二股構造になっていない場合に比べてステーSを軽量化することができる。
The stay S has a pair of
本体側固定部31およびターボ側固定部41は、排気マニホルド4からターボチャージャ20への排気ガスの流入方向で、本体側固定部31およびターボ側固定部41の順に位置し、ステーSの弾性変形によりターボチャージャ20の熱変形を許容することにより、流入方向以外の方向での熱膨張よりも大きい流入方向でのターボチャージャ20の熱膨張による荷重は、ステーSの先端寄りに位置するターボ側固定部41を通じてステーSに作用し、ステーSは延出方向に伸長するステーS自体の弾性変形によりターボチャージャ20の熱変形を許容する。このように、ターボチャージャ20の熱変形がステーS自体の弾性変形により許容されるので、ターボチャージャ20とステーSとの間に弾性部材などが介在する場合に比べて、ステーSによる振動抑制効果を低下させることなく、ステーSの固定部31a,31b,41a,41bに過大な応力が生じることが防止される。
The main body
ステーSは、延出方向で本体側固定部31からターボ側固定部41に至るまでの範囲に、ターボチャージャ20への排気ガスの流入方向および軸線方向の双方に直交する方向である上下方向に延びるリブ50が設けられることにより、リブ50により、軸線方向での剛性が高められるので、軸線方向でのターボチャージャ20の振動の抑制効果が向上すると共に、軸線方向を中心とする曲げに対する剛性が高められるので、ターボチャージャ20において最も熱膨張が大きい流入方向での熱膨張に起因するステーSの曲げ変形が抑制される。さらに、リブ50により延出方向を中心とする捩れに対する剛性が高められる。
The stay S extends in the vertical direction, which is a direction orthogonal to both the inflow direction and the axial direction of the exhaust gas into the
1対の脚部30a,30bのうち、軸線方向でコンプレッサハウジング23寄りに位置する脚部30bは、延出方向での長さが他方の脚部30aよりも短いために、その剛性が他方の脚部30aに比べて大きいことにより、オーバーハング状に配置されるコンプレッサハウジング23の振動は短い脚部30bにより効果的に抑制される。
Of the pair of
次に、図5,図6を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。この第2実施形態は、第1実施形態とは、ステーSの構造の一部が相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第1実施形態の部材と同一の部材または対応する部材については、必要に応じて同一の符号を付した。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This second embodiment is different from the first embodiment in a part of the structure of the stay S, and the rest has basically the same configuration. Therefore, description of the same part is omitted or simplified, and different points will be mainly described. In addition, about the member same as the member of 1st Embodiment, or the corresponding member, the same code | symbol was attached | subjected as needed.
ステーSにおいて第1実施形態とは異なり貫通孔44および湾曲部45が設けられていないターボ側支持部40には、延出方向でターボ側支持部40の先端よりも機関本体Eaに対して先に延びる遮熱板60が設けられる。ハウジング21の少なくとも一部としてのタービンハウジング22を下方から覆う遮熱板60は、1対の挿通孔42と整合する挿通孔62が設けられてステーSに取り付けられて固定される取付部61と、軸線方向での両側縁がターボチャージャ20側である上方に折り曲げられて形成されたリブ63,64と、延出方向でステーSよりも突出する部分の中央部に平面視で矩形状の範囲で上方に突出する凸部65とを有する。遮熱板60は、載置面Scに載置された取付部61においてタービンハウジング22の取付部22cにボルト43により共締めされることにより、取付部22cとステーSとに挟持された状態で固定される。遮熱板60は、リブ63,64および凸部65により剛性が高められる。
Unlike the first embodiment, in the stay S, the turbo
遮熱板60およびターボ側支持部40を挟んで、上方にターボチャージャ20が配置され、ターボチャージャ20の周辺に配置される周辺部品としてのサーモスタットケース71および各冷却水ホース72,73,74が配置されることにより、タービンハウジング22の輻射熱により、サーモスタットケース71および各冷却水ホース72〜74が加熱されることが防止される。
The
サーモスタットケース71および各冷却水ホース72〜74は、内燃機関Eの冷却水系統を構成する部品である。そして、下流端でサーモスタットケース71に接続されると共に上流端でラジエータ(図示されず)に接続される冷却水ホース73および上流端でサーモスタットケース71に接続されると共に下流端で冷却水ポンプに接続される冷却水ホース74は、上流端でサーモスタットケース71に接続されると共に下流端でラジエータに接続される冷却水ホース72よりもターボチャージャ20から下方に離れて配置されて、ターボチャージャ20からの輻射熱を受けにくくされている。このため、ラジエータで冷却された低温の冷却水は、ターボチャージャ20からの輻射熱による加熱が抑制された状態で、冷却水ホース74を通じて冷却水ポンプに吸入され、内燃機関Eに供給される。
さらに、1対の脚部30a,30bにより形成される開口34を貫通して、ターボチャージャ20を潤滑した後の潤滑油を機関本体Ea内に戻すための油管75が配置される。該開口34を利用することにより、周辺部品としての油管75がターボチャージャ20の周辺にコンパクトに配置される。
The
Further, an oil pipe 75 is disposed through the
この第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。
ステーSには、ターボチャージャ20のハウジングハウジング22を覆う遮熱板60が設けられることにより、遮熱板60およびステーSのターボ側支持部40により、ターボチャージャ20の周辺に配置されるサーモスタットケース71および冷却水ホース72〜73がターボチャージャ20の輻射熱から保護されることから、該サーモスタットケース71および冷却水ホース72〜74をターボチャージャ20の近くに配置できるのでコンパクトなレイアウトが可能になる。しかも、遮熱板60はシリンダブロック1から延出するステーSに設けられるので、遮熱板60自体を大型化することなく輻射熱から保護すべきサーモスタットケース71および冷却水ホース72〜74に対して遮熱板60を配置できる。この結果、ターボチャージャ20に対してサーモスタットケース71および冷却水ホース72〜74のコンパクトなレイアウトが可能になると共に、ステーSを利用することで、小型化された遮熱板60により、ターボチャージャ20の輻射熱からサーモスタットケース71および冷却水ホース72〜74を保護することができる。
また、ターボ側支持部40には第1実施形態の貫通孔44が設けられていないため、サーモスタットケース71および冷却水ホース72〜74に対して、ステーS自体による遮熱効果が高められる。
According to the second embodiment, the same operations and effects as the first embodiment are exhibited, and the following operations and effects are exhibited.
The stay S is provided with a
Moreover, since the through
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
ステーSは、本体側支持部30は、1対の脚部30a,30bにより構成される二股構造でなく、軸線方向に分岐していない構造であってもよい。
ターボ側固定部41を構成する固定部の数は1または3以上であってもよく、また本体側固定部31を構成する固定部の数は3以上であってもよい。さらに、本体側固定部31またはターボ側固定部41は、軸線方向に離散的に形成されることなく、溶接などの固定手段により軸線方向に連続的に形成されてもよく、その場合には、本体側固定部31が1つの固定部により構成されることもある。
遮熱板60はステーSに一体成形により設けられてもよい。また、遮熱板60は、ターボチャージャ20と周辺部品との間で、周辺部品に対してターボチャージャ20の全体が覆われるように設けられてもよく、これにより遮熱効果が一層高まる。
内燃機関は、火花点火式内燃機関であってもよく、車両以外の機械、例えば鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。
Hereinafter, an embodiment in which a part of the configuration of the above-described embodiment is changed will be described with respect to the changed configuration.
In the stay S, the main body
The number of fixing parts constituting the turbo
The
The internal combustion engine may be a spark ignition internal combustion engine, or may be used in a machine other than a vehicle, for example, a ship propulsion device such as an outboard motor having a crankshaft directed in the vertical direction.
1…シリンダブロック、2…シリンダヘッド、4…排気マニホルド、11…酸化触媒装置、12…DPF、20…ターボチャージャ、22…タービンハウジング、30,40…支持部、31,41…固定部、50…リブ、60…遮熱板、
E…内燃機関、Ea…機関本体、S…ステー、Sa,Sb…部分、幅…W3a,W3b,W4a,W4b,Wa,Wb。
DESCRIPTION OF
E ... internal combustion engine, Ea ... engine body, S ... stay, Sa, Sb ... part, width ... W3a, W3b, W4a, W4b, Wa, Wb.
Claims (5)
前記ステーが、その延出方向に直交する軸線方向での前記ターボ側固定部の中央を通り前記軸線方向に直交する仮想平面により第1部分および第2部分に二分されるとき、前記第1部分および前記第2部分のそれぞれにおいて、前記仮想平面からの前記本体側固定部の幅と、前記延出方向で前記本体側固定部から前記ターボ側固定部に至るまでの全範囲における前記仮想平面からの前記ステーの幅とは、前記仮想平面からの前記ターボ側固定部の幅よりも大きいことを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine comprising a turbocharger connected to an exhaust pipe and a stay that supports the turbocharger on an engine body, wherein a stay extending from the engine body is fixed to the engine body And an internal combustion engine having a turbo-side fixing portion fixed to the turbocharger,
When the stay is bisected into a first part and a second part by a virtual plane passing through the center of the turbo-side fixing part in the axial direction perpendicular to the extending direction and perpendicular to the axial direction, the first part In each of the second portions, the width of the main body side fixing portion from the virtual plane and the virtual plane in the entire range from the main body side fixing portion to the turbo side fixing portion in the extending direction. The width of the stay is greater than the width of the turbo-side fixing portion from the virtual plane.
5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the stay is provided with a heat shield plate that covers at least a part of a housing of the turbocharger.
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