JP2009061950A - 排気ターボ過給機付き内燃機関における排気ガス管路の支持装置 - Google Patents
排気ターボ過給機付き内燃機関における排気ガス管路の支持装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】内燃機関１の排気マニホールド７に，排気ターボ過給機８の排気タービン９における排気ガス入口９ａを接合する一方，前記排気タービン８における排気ガス出口９ｂに接合した排気ガス管路１１を，前記内燃機関１又はこの内燃機関における出力側端面に接合のミッションケース５に，ブラケット１２を介して連結支持して成る排気管路の支持装置において，前記排気ターボ過給機８の特性が，熱膨張に起因して変化することを回避する。
【解決手段】前記ブラケット１２における内燃機関に対する前後方向Ｘへの剛性，上下方向Ｚへの剛性及び左右方向Ｙへの剛性のうち前後方向Ｘへの剛性を，当該ブラケット１２が前後方向Ｘには上下方向Ｚ及び左右方向Ｙよりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向Ｚ及び左右方向Ｙへの剛性よりも低くする。
【選択図】図１
【解決手段】前記ブラケット１２における内燃機関に対する前後方向Ｘへの剛性，上下方向Ｚへの剛性及び左右方向Ｙへの剛性のうち前後方向Ｘへの剛性を，当該ブラケット１２が前後方向Ｘには上下方向Ｚ及び左右方向Ｙよりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向Ｚ及び左右方向Ｙへの剛性よりも低くする。
【選択図】図１
Description
本発明は，排気ターボ過給機を備えた内燃機関において，前記排気ターボ過給機からの排気ガス管路を支持するための装置に関するものである。
最近，排気ターボ過給機を備えた内燃機関においては，先行技術としての特許文献１等に記載されているように，その長手側面のうち排気マニホールドを接合した部分に，前記排気ターボ過給機をその軸線をクランク軸線と実質的に平行に配設して，この排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス入口を前記排気マニホールドに接合する一方，前記排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス出口に，大気への排気ガス管路を接合し，この排気ガス管路を，前記内燃機関又はこの内燃機関における出力側端面に接合のミッションケースに，ブラケットを介して連結して支持するという構成にしている。
この場合，前記排気ガス管路は，これに各種の排気ガス浄化装置及び／又はＤＰＲフィルタ装置等が設けられることで可成りの重量を有することから，前記先行技術においては，前記ブラケットを，その断面コ字状にすることにより，当該排気ガス管路が内燃機関又はミッションケースに対して上下方向，前後方向及び左右方向のいずれの方向にも高い剛性を有する構成にしている。
特開２００５−１５５４４０号公報
前記したように，排気タービンにおける排気ガス入口を排気マニホールドに接合する一方，前記排気タービンにおける排気ガス出口に接合した排気ガス管路を内燃機関又はミッションケースにブラケットにて支持するという構成した場合に，前記排気ガス管路のうちブラケットによる連結支持の部分から前記排気マニホールドに至るまでの間の部分には，内燃機関に対して前後方向，上下方向及び左右方向の三方向への熱膨張が存在する。
しかし，前記先行技術においては，前記排気ガス管路を内燃機関又はミッションケースに支持するためのブラケットを，断面コ字状にして前記前後方向，上下方向及び左右方向のいずれの方向についても高い剛性を有する構成にしていることにより，前記排気ガス管路のうち前記ブラケットによる連結支持部分は，前記した前後方向，上下方向及び左右方向のいずれの方向についても容易に動くことがないように強固に固定されることになるから，前記排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス入口の部分には，前記三方向への熱膨張のうち前後方向の熱膨張に起因する大きな熱応力が，排気タービンをその軸線回りに捩じるように作用する。
つまり，前記排気タービンは，前記前後方向への熱膨張・収縮に起因する大きい熱応力によって，ブロワー圧縮機に対して，その間の接合箇所において軸芯の回りに相対的に捩れるように変位するから，排気ターボ過給機における特性が変化し，内燃機関における運転状態に適合しない事態を招来するおそれが大きいという問題があった。
本発明は，この問題を解消した排気管路の支持装置を提供することを技術的課題とするものである。
この技術的課題を達成するための本発明の請求項１は，
「内燃機関のうち排気マニホールドを接合した長手側面の部分に，排気ターボ過給機をその軸線をクランク軸線と実質的に平行に配設して，この排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス入口を前記排気マニホールドに接合する一方，前記排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス出口に接合した排気ガス管路を，前記内燃機関又はこの内燃機関における出力側端面に接合のミッションケースに，ブラケットを介して連結支持して成る排気管路の支持装置において，
前記ブラケットにおける内燃機関に対して前後方向への剛性，上下方向への剛性及び左右方向への剛性のうち前後方向への剛性を，当該ブラケットが前後方向には上下方向及び左右方向よりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向及び左右方向への剛性よりも低くする。」
ことを特徴としている。
「内燃機関のうち排気マニホールドを接合した長手側面の部分に，排気ターボ過給機をその軸線をクランク軸線と実質的に平行に配設して，この排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス入口を前記排気マニホールドに接合する一方，前記排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス出口に接合した排気ガス管路を，前記内燃機関又はこの内燃機関における出力側端面に接合のミッションケースに，ブラケットを介して連結支持して成る排気管路の支持装置において，
前記ブラケットにおける内燃機関に対して前後方向への剛性，上下方向への剛性及び左右方向への剛性のうち前後方向への剛性を，当該ブラケットが前後方向には上下方向及び左右方向よりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向及び左右方向への剛性よりも低くする。」
ことを特徴としている。
また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記ブラケットを，内燃機関に対して前後方向を板厚さにし，上下方向を前記板厚さよりも大きい幅寸法にして左右方向に延びるようにした板体に構成した。」
ことを特徴としている。
「前記請求項１の記載において，前記ブラケットを，内燃機関に対して前後方向を板厚さにし，上下方向を前記板厚さよりも大きい幅寸法にして左右方向に延びるようにした板体に構成した。」
ことを特徴としている。
更にまた，本発明の請求項３は，
「前記請求項２の記載において，前記ブラケットの一端部に折り曲げ片を一体に設けて，この折り曲げ片を，前記排気ガス管路に取付けるか，内燃機関又はミッションケースに取付ける一方，前記ブラケットの他端部に補強板を重ねて固着して，この他端部を，前記内燃機関又はミッションケースに取付けるか，前記排気ガス管路に取付ける。」
ことを特徴としている。
「前記請求項２の記載において，前記ブラケットの一端部に折り曲げ片を一体に設けて，この折り曲げ片を，前記排気ガス管路に取付けるか，内燃機関又はミッションケースに取付ける一方，前記ブラケットの他端部に補強板を重ねて固着して，この他端部を，前記内燃機関又はミッションケースに取付けるか，前記排気ガス管路に取付ける。」
ことを特徴としている。
このように，ブラケットにおける三方向への剛性のうち前後方向への剛性を，当該ブラケットが前後方向には上下方向及び左右方向よりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向及び左右方向への剛性よりも低くするという構成にすることにより，前記排気ガス管路のうちブラケットによる連結支持部分は，前後方向には，上下方向及び左右方向よりも容易に変位することができ，この前後方向への変位によって前後方向への熱膨張を許容できるから，前記前後方向への熱膨張に起因して排気タービンにその軸線回りに捩じるように作用する熱応力を，大幅に低減できる。
従って，排気ターボ過給機における排気タービンが，前記排気タービンからの排気ガス管路をブラケットにて支持することに起因して，ブロワー圧縮機に対して相対的に捩れ変位すること，ひいては，排気ターボ過給機における特性が内燃機関の運転状態に適合しない事態を招来することを確実に回避できる。
また，前記ブラケットにおける内燃機関に対して前後方向への剛性，上下方向への剛性及び左右方向への剛性のうち前後方向への剛性を，当該ブラケットが前後方向には上下方向及び左右方向よりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向及び左右方向への剛性よりも低くするように構成することは，請求項２に記載したように，前記ブラケットを，内燃機関に対して前後方向を板厚さで，上下方向を前記板厚さよりも大きい幅寸法にして左右方向に延びるようにした板体にすることによって，簡単な構成で容易に実現できる。
この請求項３の構成においては，請求項２に記載した構成により，前記ブラケットの排気ガス管路に対する取付け，及び前記ブラケットの内燃機関又はミッションケースに対する取付けを強固にできる利点がある。
以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。
図１〜図５は，第１の実施の形態を示す。
これらの図において，符号１は，複数の気筒２をクランク軸線３の方向に並べて設けて成る内燃機関を示し，この内燃機関１におけるクランク軸線３の方向における出力側端面４には，ミッションケース５が接合され，また，一方の長手側面６には，前記各気筒２からの排気マニホールド７が接合されている。
次に，符号８は，排気ターボ過給機を示し，この排気ターボ過給機８は，排気タービン９とブロワー圧縮機１０とを同一軸にして直結して成る構成で，前記一方の長手側面６の部分に，その軸線を前記クランク軸線３と平行又は略平行にし，且つ，前記排気タービン９における排気ガス入口９ａを横向きにして配設されている。
前記排気ターボ過給機８の排気タービン９における排気ガス入口９ａは，前記排気マニホールド７における外側面に，前記各気筒からの排気ガスを当該排気ガス入口９ａに導入するようにフランジにて接続されている。
また，前記排気ターボ過給機８の排気タービン９における排気ガス出口９ｂには，排気ガスを大気に放出するための排気ガス管路１１がフランジにて接続されており，この排気ガス管路１１は，下向きに曲がる構成であり，その曲がりより下流の部分には，図示していないが，各種の排気ガス浄化装置及び／又はＤＰＦフィルタ装置等が設けられている。
そして，符号１２は，前記排気ガス管路１１における途中の部分を，前記ミッションケース５に対して連結して支持するためのブラケットを示す。
このブラケット１２は，前記内燃機関１に対して図に矢印Ｘで示すように前後方向を適宜の板厚さＴにし，前記内燃機関１に対して図に矢印Ｚで示すように上下方向には前記板厚さＴよりも大きい幅寸法Ｓにして，前記内燃機関１に対して図に矢印Ｙで示すように左右方向に延びるようにした板体に構成されている。
このブラケット１２の一端部１２ａには，折り曲げ部１３を一体に設けて，この折り曲げ片１３を，前記排気ガス管路１１に設けられているフランジ等の取付け部１４に，複数本のボルト１５にて着脱可能に取付ける。
一方，前記ブラケット１２の他端部１２ｂには，補強板１６を重ねて固着し，この他端部１２ａを，前記ミッションケース５に設けられている取付け部１７に，複数本のボルト１８にて着脱可能に取付けるという構成にしている。
なお，前記ブラケット１２の他端部１２ｂに補強板１６を重ねて固着するには，図３及び図５に示すように，当該補強板１６を前記ブラケット１２よりも部分的に幅狭に構成して，この幅狭の部分において，ブラケット１２に対して溶接するという方法が採用されており，この方法により，前記ブラケット１２の側面に溶接痕が出現することを回避できる等の利点がある。
また，前記ブラケット１２の他端部１２ｂは，前記ミッションケース５側ではなく，内燃機関１側に設けた取付け部に対して取付けるように構成しても良い。更にまた，前記ブラケット１２の一端部１２ａにおける折り曲げ部１３を，内燃機関１又はミッションケース５側に取付ける一方，ブラケット１２の他端部１２ｂを，排気ガス管路１１側に取付けるように構成しても良い。
前記した構成において，前記ブラケット１２は，内燃機関１に対して前後方向Ｘを板厚さＴにし，上下方向Ｚを前記板厚さＴよりも大きい幅寸法Ｓにして左右方向Ｙに延びるようにした板体であることにより，このブラケット１２における前記前後方向Ｘへの剛性，前記上下方向Ｚへの剛性及び前記左右方向Ｙへの剛性のうち前後方向Ｘへの剛性が，当該ブラケット１２が前後方向Ｘには上下方向Ｚ及び左右方向Ｙよりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向Ｚへの剛性及び左右方向Ｙへの剛性よりも低くするように構成されている。
これにより，前記排気ガス管路１１のうちブラケット１２による連結支持部分を，前後方向Ｘには，上下方向Ｚ及び左右方向Ｙよりも容易に変位することができ，この前後方向Ｘへの変位によって前後方向Ｘへの熱膨張を許容できるから，前記前後方向Ｘへの熱膨張に起因して排気タービン９に軸線回りに捩じるように作用する熱応力を，大幅に低減することができる。
次に，図６及び図７は，第２の実施の形態を示す。
この第２の実施の形態は，前記排気ターボ過給機８の排気タービン９における排気ガス出口９ｂを上向きにして，内燃機関１における一方の長手側面６に取付けた排気マニホールド７の下面に接合する一方，前記排気タービン９における排気ガス出口９ｂに接合した排気ガス管路１１における途中の部分を，前記内燃機関１に対してブラケット１２′を介して支持するという構成にしたものである。
この場合においても，前記ブラケット１２′を，前記第１の実施の形態と同様に，前記内燃機関１に対して図に矢印Ｘで示すように前後方向を適宜の板厚さＴにし，前記内燃機関１に対して図に矢印Ｚで示すように上下方向には前記板厚さＴよりも大きい幅寸法Ｓにして，前記内燃機関１に対して図に矢印Ｙで示すように左右方向に延びるようにした板体に構成して，このブラケット１２′の一端部１２ａ′を前記排気ガス管路１１に設けられているフランジ等の取付け部１４に着脱可能に取付ける一方，前記ブラケット１２′の他端部１２ａを，前記内燃機関１に設けられている取付け部１７′に着脱可能に取付けるという構成にする。
この構成により，前記排気ガス管路１１のうちブラケット１２′による連結支持部分を，前後方向Ｘには，上下方向Ｚ及び左右方向Ｙよりも容易に変位することができ，この前後方向Ｘへの変位によって前後方向Ｘへの熱膨張を許容できるから，前記前後方向Ｘへの熱膨張に起因して排気タービン９にその軸線回りに捩じるように作用する熱応力を，大幅に低減することができる。
また，前記第１の実施の形態において述べた各種の変形例は，当然に，この第２の実施の形態にも適用できることは言うまでもない。
１ 内燃機関
２ 気筒
３ クランク軸線
４ 出力側端面
５ ミッションケース
６ 一方の長手側面
７ 排気マニホールド
８ 排気ターボ過給機
９ 排気タービン
９ａ 排気ガス入口
９ｂ 排気ガス出口
１０ ブロワー圧縮機
１１ 排気ガス管路
１２，１２′ ブラケット
１２ａ，１２ａ′ ブラケットの一端部
１２ｂ，１２ｂ′ ブラケットの他端部
１３ 折り曲げ部
１６ 補強板
１７，１７′ 取付け部
２ 気筒
３ クランク軸線
４ 出力側端面
５ ミッションケース
６ 一方の長手側面
７ 排気マニホールド
８ 排気ターボ過給機
９ 排気タービン
９ａ 排気ガス入口
９ｂ 排気ガス出口
１０ ブロワー圧縮機
１１ 排気ガス管路
１２，１２′ ブラケット
１２ａ，１２ａ′ ブラケットの一端部
１２ｂ，１２ｂ′ ブラケットの他端部
１３ 折り曲げ部
１６ 補強板
１７，１７′ 取付け部
Claims (3)
- 内燃機関のうち排気マニホールドを接合した長手側面の部分に，排気ターボ過給機をその軸線をクランク軸線と実質的に平行に配設して，この排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス入口を前記排気マニホールドに接合する一方，前記排気ターボ過給機の排気タービンにおける排気ガス出口に接合した排気ガス管路を，前記内燃機関又はこの内燃機関における出力側端面に接合のミッションケースに，ブラケットを介して連結支持して成る排気管路の支持装置において，
前記ブラケットにおける内燃機関に対して前後方向への剛性，上下方向への剛性及び左右方向への剛性のうち前後方向への剛性を，当該ブラケットが前後方向には上下方向及び左右方向よりも小さい外力で弾性変形するように，前記上下方向及び左右方向への剛性よりも低くすることを特徴とする排気ターボ過給機付き内燃機関における排気ガス管路の支持装置。 - 前記請求項１の記載において，前記ブラケットを，内燃機関に対して前後方向を板厚さにし，上下方向を前記板厚さよりも大きい幅寸法にして左右方向に延びるようにした板体に構成したことを特徴とする排気ターボ過給機付き内燃機関における排気ガス管路の支持装置。
- 前記請求項２の記載において，前記ブラケットの一端部に折り曲げ片を一体に設けて，この折り曲げ片を，前記排気ガス管路に取付けるか，内燃機関又はミッションケースに取付ける一方，前記ブラケットの他端部に補強板を重ねて固着して，この他端部を，前記内燃機関又はミッションケースに取付けるか，前記排気ガス管路に取付けることを特徴とする排気ターボ過給機付き内燃機関における排気ガス管路の支持装置。
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Cited By (3)
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2007
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