JP2010255534A

JP2010255534A - 内燃機関の過給機構造

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Publication number: JP2010255534A
Application number: JP2009107119A
Authority: JP
Inventors: Masuo Kawamoto; 増夫川本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: DE102010016580A1; JP5369870B2; DE102010016580A8

Abstract

【課題】複数の過給機を備える内燃機関にあって、内燃機関全体の体格を小さなものとすることができる。
【解決手段】内燃機関は、コンプレッサホイール、タービンホイール、これらを軸連結するシャフト、及び同シャフトを軸支するベアリングをそれぞれ有する２つの過給機（高圧過給機、低圧過給機）を備える。低圧ベアリングを囲繞する低圧ベアリングハウジング部３１及び高圧ベアリングを囲繞する高圧ベアリングハウジング部３２はベアリングハウジング３０として一体に設けられる。ベアリングハウジング３０には各ベアリングを潤滑する潤滑油が流通する潤滑油通路４０が形成される。また、潤滑油通路４０の入口部４０Ａ及び出口部４０Ｂの双方は単一とされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンプレッサホイール、タービンホイール、これらを軸連結するシャフト、及び同シャフトを軸支するベアリングをそれぞれ有する複数の過給機を備える内燃機関の過給機構造に関する。

従来、この種の内燃機関の過給機構造としては、例えば特許文献１に記載のものがある。図４に、特許文献１に記載の過給機構造も含め、従来一般の内燃機関の過給機構造の概略構成を示す。

同図に示すように、内燃機関の吸気通路には上流側から順に低圧コンプレッサホイールＬＣＷ及び同低圧コンプレッサホイールＬＣＷよりも圧縮比の大きい高圧コンプレッサホイールＨＣＷが設けられている。また、排気通路には上流側から順に高圧タービンホイールＨＴＷ及び同高圧タービンホイールＨＴＷよりも膨張比の小さい低圧タービンホイールＬＴＷが設けられている。また、低圧コンプレッサホイールＬＣＷと低圧タービンホイールＬＴＷとはシャフトＬＳを介して連結されており、高圧コンプレッサホイールＨＣＷと高圧タービンホイールＨＴＷとはシャフトＨＳを介して連結されている。また、各過給機には、シャフトＬＳ，ＨＳを軸支するベアリングＬＢ，ＨＢ、及び同ベアリングＬＢ，ＨＢを囲繞するベアリングハウジング１３１，１３２が設けられている。また、各ベアリングハウジング１３１，１３２には、ベアリングＬＢ，ＨＢを潤滑する潤滑油が流通する潤滑油通路がそれぞれ形成されている。そして、各潤滑油通路の入口部には潤滑油を導入するための導入配管１８１，１８２がそれぞれ接続されるとともに、出口部には潤滑油を排出するための排出配管１８３，１８４がそれぞれ接続されている。また、各ベアリングハウジングには、ベアリングを冷却する冷却水が流通する冷却水通路がそれぞれ形成されている。そして、各冷却水通路の入口部には冷却水を導入するための導入配管１９１，１９２がそれぞれ接続されるとともに、出口部には冷却水を排出するための排出配管１９３，１９４がそれぞれ接続されている。

特開平４―３０２３０号公報

ところで、こうした従来の内燃機関の過給機構造にあっては、過給機毎にベアリングハウジングが設けられることから、潤滑油通路及び同潤滑油通路の入口部及び出口部にそれぞれ接続される各種配管が過給機毎に必要となる。また、冷却水通路及び同冷却水通路の入口部及び出口部にそれぞれ接続される各種配管が過給機毎に必要となる。このため、過給機全体の体格、ひいては内燃機関全体の体格を小さなものとすることができないといった問題が生じる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の過給機を備える内燃機関にあって、内燃機関全体の体格を小さなものとすることのできる内燃機関の過給機構造を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、コンプレッサホイール、タービンホイール、これらを軸連結するシャフト、及び同シャフトを軸支するベアリングをそれぞれ有する複数の過給機を備える内燃機関の過給機構造において、前記複数のベアリングを囲繞するハウジングは一体に設けられるものであり、前記ハウジングには前記複数のベアリングを潤滑する潤滑油が流通する潤滑油通路が形成されるとともに、同潤滑油通路の入口部及び出口部の少なくとも一方は単一とされてなることをその要旨としている。

同構成によれば、複数のベアリングを囲繞するハウジングが、過給機毎に各別に設けられるものではなく、一体に設けられるものとされ、こうしたハウジングに形成される潤滑油通路の入口部及び出口部の少なくとも一方が単一とされる。これにより、潤滑油通路の入口部及び出口部を過給機毎に各別に設ける場合に比べて、入口部及び出口部の少なくとも一方の数を低減することができ、これにともない入口部及び出口部の少なくとも一方に接続されて潤滑油の供給或いは排出を行う配管数を低減することができるようになる。従って、複数の過給機を備える内燃機関にあって、内燃機関全体の体格を小さなものとすることができるようになる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の過給機構造において、前記潤滑油通路は、同通路の前記入口部及び前記出口部の双方が単一とされてなることをその要旨としている。

同構成によれば、ハウジングに形成される潤滑油通路の入口部及び出口部の双方が単一とされることから、潤滑油通路の入口部及び出口部のいずれか一方が単一とされる構成に比べて、入口部或いは出口部の数を更に低減することができ、これにともない入口部或いは出口部に接続されて潤滑油の供給或いは排出を行う配管数を更に低減することができるようになる。従って、複数の過給機を備える内燃機関にあって、内燃機関全体の体格を一層小さなものとすることができるようになる。

（３）請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の過給機構造において、前記ハウジングは一体形成されてなることをその要旨としている。
同構成によれば、ハウジングが一体形成されることから、例えば過給機毎にそれらのベアリングを囲繞するハウジングを設け、これらを組み付けて一体とする構成に比べて、過給機全体の部品点数を低減することができるようになる。また、ハウジングの組み付けに要する時間を省くことができるようになる。

（４）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の過給機構造は、請求項４に記載の発明によるように、前記潤滑油通路の前記出口部は前記ハウジングの鉛直方向下側端部に設けられてなるといった態様をもって具体化することができる。この場合、複数のベアリングを潤滑した後の潤滑油は重力により鉛直方向下側に設けられる出口部を通じてハウジングの外部に排出されるようになる。

（５）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の過給機構造は、請求項５に記載の発明によるように、前記潤滑油通路は、同通路の前記入口部が単一とされるものであって、前記入口部から略直線状に伸びる主通路と、同主通路から分岐して前記複数のシャフトの軸心に向けてそれぞれ伸びる分岐通路とを有してなるといった構成を採用することができる。この場合、潤滑油通路の入口部から導入される潤滑油は、まずは主通路を通じてハウジングの内部に供給され、その後に、分岐通路を通じて各シャフトのベアリングに供給されるようになる。ここで、主通路は略直線状に形成されることから、同主通路を容易に形成することができるようになる。

（６）また、請求項５に記載の内燃機関の過給機構造は、請求項６に記載の発明によるように、前記分岐通路は前記主通路及び前記複数のシャフトのうち対応するシャフトの軸線に対してそれぞれ直交するように形成されてなるといった態様をもって具体化することができる。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関の過給機構造において、前記過給機を２つ備えるものであり、前記２つの過給機の２本のシャフトは互いに平行に設けられるものであり、前記主通路は前記２本のシャフトの軸方向に対して垂直な面において前記２本のシャフトの軸心の間を通るように形成されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、入口部から略直線状に伸びる主通路を備えるとともに、主通路及び対応するシャフトの軸線に対してそれぞれ直交するように形成される分岐通路を備える構成にあって、主通路が、２本のシャフトの軸方向に対して垂直な面においてこれら２本のシャフトの軸心の間を通るように形成される。これにより、主通路が上記垂直な面においてこれら２本のシャフトの軸心の間を通らないように形成される構成に比べて、主通路の形成にともなうベアリングハウジングの大型化を抑制することができるようになる。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関の過給機構造において、前記２つの過給機のうちの一方の過給機を構成するコンプレッサホイール及びタービンホイールをそれぞれ囲繞するコンプレッサハウジング及びタービンハウジングの間に形成される空間に、前記２つの過給機のうちの他方の過給機を構成するコンプレッサホイール及びタービンホイールをそれぞれ囲繞するコンプレッサハウジングの一部及びタービンハウジングの一部が位置してなることをその要旨としている。

同構成によれば、上記空間に、他方の過給機のコンプレッサハウジングの一部及びタービンハウジングの一部が位置しない構成に比べて、互いに平行をなすシャフト間の距離を短くすることができる。これにより、ベアリングハウジングの体格を小さく抑えることができるようになる。しかも、入口部から略直線状に伸びて２本のシャフトの軸方向に対して垂直な面においてこれら２本のシャフトの軸心の間を通るように形成される主通路を備えるとともに、主通路及び対応するシャフトの軸線に対してそれぞれ直交するように形成される分岐通路を備える構成にあって、上記２本のシャフト間の距離が短いものとなることから、分岐通路の長さを短いものとすることができるようになる。

（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の過給機構造において、前記ハウジングには前記複数のベアリングを冷却する冷却水が流通する冷却水通路が形成されるとともに、同冷却水通路の入口部及び出口部の少なくとも一方は単一とされてなることをその要旨としている。

同構成によれば、潤滑通路と同様にして、ハウジングに形成される冷却水通路の入口部及び出口部の少なくとも一方が単一とされる。これにより、冷却水通路の入口部及び出口部を過給機毎に各別に設ける場合に比べて、入口部及び出口部の少なくとも一方の数を低減することができ、これにともない入口部及び出口部の少なくとも一方に接続されて冷却水の供給或いは排出を行う配管数を低減することができるようになる。従って、複数の過給機を備える内燃機関にあって、内燃機関全体の体格を一層小さなものとすることができるようになる。

（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の内燃機関の過給機構造において、前記冷却水通路は、同通路の前記入口部及び前記出口部の双方が単一とされてなることをその要旨としている。

同構成によれば、ハウジングに形成される冷却水通路の入口部及び出口部の双方が単一とされることから、冷却水通路の入口部及び出口部のいずれか一方が単一とされる構成に比べて、入口部或いは出口部の数を更に低減することができ、これにともない入口部或いは出口部に接続されて冷却水の供給或いは排出を行う配管数を更に低減することができるようになる。従って、複数の過給機を備える内燃機関にあって、内燃機関全体の体格をより一層小さなものとすることができるようになる。

（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の内燃機関の過給機構造において、前記複数の過給機として、低圧コンプレッサホイールと低圧タービンホイールとを有する低圧過給機と、前記低圧コンプレッサホイールよりも下流側に設けられるとともに同低圧コンプレッサホイールよりも圧縮比の大きい高圧コンプレッサホイールと前記低圧タービンホイールよりも上流側に設けられるとともに同低圧タービンホイールよりも膨張比の大きい高圧タービンホイールとを有する高圧過給機とを備えるものであり、前記冷却水通路は、前記複数のベアリングのうち前記低圧過給機を構成するベアリング及び前記高圧過給機を構成するベアリングの順に冷却水を流通させる態様にて設けられてなることをその要旨としている。

低圧過給機と高圧過給機とを備える内燃機関にあっては、一般に、機関負荷の低い低負荷時や機関回転速度の低い低回転時には高圧過給機が駆動される一方、高負荷時や高回転時には低圧過給機が駆動される。このため、低圧過給機は高圧過給機に比べてベアリングの温度が高くなる。

この点、上記構成によれば、低圧過給機を構成するシャフト、高圧過給機を構成するシャフトの順に冷却水が流通する態様にて冷却水通路が設けられることから、冷却水通路の入口部及び出口部の双方が単一とされる構成にあって、低圧過給機のベアリングを的確に冷却することができるようになる。

（１２）請求項１２に記載の発明は、コンプレッサホイール、タービンホイール、これらを軸連結するシャフト、及び同シャフトを軸支するベアリングをそれぞれ有する複数の過給機を備える内燃機関の過給機構造において、前記複数のベアリングを囲繞するハウジングは一体に設けられるものであり、前記ハウジングには前記複数のベアリングを冷却する冷却水が流通する冷却水通路が形成されるとともに、同冷却水通路の入口部及び出口部の少なくとも一方は単一とされてなることをその要旨としている。

同構成によれば、複数のベアリングを囲繞するハウジングが、過給機毎に各別に設けられるものではなく、一体に設けられるものとされ、こうしたハウジングに形成される冷却水通路の入口部及び出口部の少なくとも一方が単一とされる。これにより、冷却水通路の入口部及び出口部を過給機毎に各別に設ける場合に比べて、入口部及び出口部の少なくとも一方の数を低減することができ、これにともない入口部及び出口部の少なくとも一方に接続されて冷却水の供給或いは排出を行う配管数を低減することができるようになる。従って、複数の過給機を備える内燃機関にあって、内燃機関全体の体格を小さなものとすることができるようになる。

本発明に係る内燃機関の過給機構造の一実施形態について、内燃機関の概略構成を示すブロック図。同実施形態における過給機の平面構造を示す平面図。図２に示すＡ−Ａ線に沿ったベアリングハウジングの断面構造を示す断面図。従来の内燃機関の過給機構造の概略構成を示す平面図。

以下、図１〜図３を参照して、本発明に係る内燃機関の過給機構造を具体化した一実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る内燃機関１の概略構成を示す。

同図に示すように、内燃機関１の機関本体１Ａには、機関本体１Ａへ吸気を供給するための吸気通路２及び機関本体１Ａから排気を排出するための排気通路３がそれぞれ接続されている。

吸気通路２には、上流側から順に、エアクリーナ２Ａ、遠心式の低圧コンプレッサＬＣ、遠心式の高圧コンプレッサＨＣ、及び吸気マニホルド２Ｂが設けられている。また、吸気通路２において低圧コンプレッサＬＣと高圧コンプレッサＨＣとの間と、高圧コンプレッサＨＣの下流側とを接続して高圧コンプレッサＨＣを迂回する吸気迂回通路２Ｃが設けられており、吸気迂回通路２Ｃにおける上流側端部には吸気迂回弁２Ｄが設けられている。吸気迂回弁２Ｄの開度制御を通じて高圧コンプレッサＨＣへ流入する吸気流量が制御されるようになっている。低圧コンプレッサＬＣは、低圧コンプレッサホイールＬＣＷとこれを囲繞する低圧コンプレッサハウジング部１１とを備えている。また、高圧コンプレッサＨＣは、高圧コンプレッサホイールＨＣＷとこれを囲繞する高圧コンプレッサハウジング部１２とを備えている。

排気通路３には、上流側から順に、排気マニホルド３Ｂ、半径流式の高圧タービンＨＴ、半径流式の低圧タービンＬＴ、及び触媒装置３Ａが設けられている。また、排気通路３において高圧タービンＨＴの上流側と、高圧タービンＨＴと低圧タービンＬＴとの間とを接続して高圧タービンＨＴを迂回する高圧側排気迂回通路３Ｃが設けられており、同通路３Ｃにおける上流側端部には高圧側排気迂回弁３Ｄが設けられている。高圧側排気迂回弁３Ｄの開度制御を通じて高圧タービンＨＴへ流入する排気流量が制御されるようになっている。また、排気通路３において高圧タービンＨＴと低圧タービンＬＴとの間と、低圧タービンＬＴの下流側とを接続して低圧タービンＬＴを迂回する低圧側排気迂回通路３Ｅが設けられており、同通路３Ｅにおける上流側端部には低圧側排気迂回弁３Ｆが設けられている。低圧側排気迂回弁３Ｆの開度制御を通じて低圧タービンＬＴへ流入する排気流量が制御されるようになっている。

低圧タービンＬＴは、低圧タービンホイールＬＴＷとこれを囲繞する低圧タービンハウジング部２１とを備えている。また、高圧タービンＨＴは、高圧タービンホイールＨＴＷとこれを囲繞する高圧タービンハウジング部２２とを備えている。

低圧コンプレッサホイールＬＣＷと低圧タービンホイールＬＴＷとは低圧シャフトＬＳにより連結されている。また、低圧シャフトＬＳは、低圧ベアリングＬＢ（図示略）により軸支されており、同ベアリングＬＢは低圧ベアリングハウジング部３１により囲繞されている。これら低圧コンプレッサＬＣ、低圧タービンＬＴ、低圧シャフトＬＳ、低圧ベアリングＬＢ、及び低圧ベアリングハウジング部３１により排気駆動式の低圧過給機ＬＴＣが構成される。

高圧コンプレッサホイールＨＣＷと高圧タービンホイールＨＴＷとは高圧シャフトＨＳにより連結されている。また、高圧シャフトＨＳは高圧ベアリングＨＢ（図示略）により軸支されており、同ベアリングＨＢは高圧ベアリングハウジング部３２により囲繞されている。これら高圧コンプレッサＨＣ、高圧タービンＨＴ、高圧シャフトＨＳ、高圧ベアリングＨＢ、及び高圧ベアリングハウジング部３２により排気駆動式の高圧過給機ＨＴＣが構成される。また本実施形態では、低圧シャフトＬＳ及び高圧シャフトＨＳは互いに平行に設けられている。

ところで、前述したように、過給機ＬＴＣ，ＨＴＣ毎にベアリングハウジングを設ける構成にあっては、各ベアリングＬＢ，ＨＢを潤滑する潤滑油が流通する潤滑油通路及び同潤滑油通路の入口部及び出口部にそれぞれ接続される各種配管が過給機毎に必要となる。また、各ベアリングＬＢ，ＨＢを冷却する冷却水が流通する冷却水通路及び同冷却水通路の入口部及び出口部にそれぞれ接続される各種配管が過給機毎に必要となる。このため、過給機全体の体格、ひいては内燃機関全体の体格を小さなものとすることができないといった問題が生じる。

そこで、本実施形態では、低圧ベアリングハウジング部３１と高圧ベアリングハウジング部３２とを一体に設けている。そして、潤滑油通路の入口部及び出口部の双方を単一とするとともに、冷却水通路の入口部及び出口部を単一としている。これにより、潤滑油通路の入口部及び出口部に接続されて潤滑油の供給或いは排出を行う配管数を半分に低減するとともに、冷却水通路の入口部及び出口部に接続されて冷却水の供給或いは排出を行う配管数を半分に低減することで、２つの過給機ＬＴＣ，ＨＴＣを備える内燃機関１にあって、内燃機関１全体の体格を小さなものとしている。

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態における過給機構造について説明する。
図２に、本実施形態における過給機の平面構造を示す。
同図に示すように、低圧コンプレッサホイールＬＣＷは高圧コンプレッサホイールＨＣＷに比べて径方向における体格が大きいことから、低圧コンプレッサハウジング部１１は高圧コンプレッサハウジング部１２に比べて径方向における体格が大きい。また、低圧タービンホイールＬＴＷは高圧タービンホイールＨＴＷに比べて径方向における体格が大きいことから、低圧タービンハウジング部２１は高圧タービンハウジング部２２に比べて径方向における体格が大きい。

そこで、本実施形態では、低圧コンプレッサハウジング部１１と低圧タービンハウジング部２１との間に形成される比較的大きな空間に、高圧コンプレッサハウジング部１２の一部と高圧タービンハウジング部２２の一部の双方が位置するようにこれらコンプレッサハウジング部１１，１２及びタービンハウジング部２１，２２を設けている。

低圧コンプレッサハウジング部１１、高圧コンプレッサハウジング部１２、及びこれらコンプレッサハウジング部１１，１２を接続するコンプレッサ接続部１３は一体形成されている（以下、これら全体をコンプレッサハウジング１０と称する）。尚、本実施形態では、コンプレッサハウジング１０を鋳造及び機械加工により形成している。また、実際には、コンプレッサハウジング１０には先の図１にて示した吸気迂回通路２Ｃに対応する部位が形成されているが、ここでは図示を割愛している。

低圧タービンハウジング部２１、高圧タービンハウジング部２２、及びこれらタービンハウジング部２１，２２を接続するタービン接続部２３は一体形成されている（以下、これら全体をタービンハウジング２０と称する）。尚、本実施形態では、タービンハウジング２０を鋳造及び機械加工により形成している。また、実際には、タービンハウジング２０には先の図１にて示した高圧側排気迂回通路３Ｃに対応する部位及び低圧側排気迂回通路３Ｅに対応する部位がそれぞれ形成されているが、ここでは図示を割愛している。

また、低圧ベアリングハウジング部３１と高圧ベアリングハウジング部３２とは一体形成されている（以下、これら全体をベアリングハウジング３０と称する）。尚、本実施形態では、ベアリングハウジング３０を鋳造及び機械加工により形成している。

図３に、図２に示すＡ−Ａ線に沿ったベアリングハウジング３０の断面構造を示す。尚、同図中において上下方向が鉛直方向上下方向に対応している。また、同図中において左方に内燃機関１の機関本体１Ａが位置している。

同図に示すように、ベアリングハウジング３０の内部において左上位置には高圧シャフトＨＳが設けられるとともに、右下位置には低圧シャフトＬＳが設けられている。すなわち、高圧シャフトＨＳは鉛直方向において低圧シャフトＬＳよりも上方に設けられるとともに、水平方向において低圧シャフトＬＳよりも機関本体１Ａ側に設けられている。

ベアリングハウジング３０の内部には、各ベアリングＬＢ，ＨＢを潤滑する潤滑油の流通する潤滑油通路４０が形成されている。潤滑油通路４０の入口部４０Ａは、ベアリングハウジング３０の下側端部に設けられている。具体的には、入口部４０Ａは水平方向において高圧シャフトＨＳの軸心位置と低圧シャフトＬＳの軸心位置との間に設けられている。潤滑油通路４０は、入口部４０Ａから鉛直方向上方に向けて高圧シャフトＨＳの軸心位置まで略直線状に伸びる主潤滑通路４１を有している。すなわち、主潤滑通路４１は、各シャフトＬＳ，ＨＳの軸方向に対して垂直な面において、各シャフトＬＳ，ＨＳの軸心の間を通るように形成されている。また、潤滑油通路４０は、主潤滑通路４１から分岐して各シャフトＬＳ，ＨＳの軸心に向けてそれぞれ伸びる低圧側分岐通路４２及び高圧側分岐通路４３を有している。低圧側分岐通路４２は主潤滑通路４１に直交するとともに、低圧シャフトＬＳの軸線に対して直交するように形成されている。また、高圧側分岐通路４３は主潤滑通路４１に直交するとともに、高圧シャフトＨＳの軸線に対して直交するように形成されている。

ベアリングハウジング３０の内部において低圧シャフトＬＳの下方には、低圧ベアリングＬＢの潤滑に供された後の潤滑油を排出するための低圧側空間４４が形成されている。また、ベアリングハウジング３０の内部において高圧シャフトＨＳの下方には、高圧ベアリングＨＢの潤滑に供された後の潤滑油を排出するための高圧側空間４５が形成されている。また、高圧側空間４５の下側端部と低圧側空間４４の右側端部とは接続通路４６により接続されている。ここで、低圧側空間４４における下側の開口部が潤滑油通路４０の出口部４０Ｂとなっている。

また、ベアリングハウジング３０の下側端部には潤滑用フランジ６０をボルト締結するためのボルト穴３１Ａ，３１Ｂが設けられている。潤滑用フランジ６０には、潤滑油通路４０の入口部４０Ａに接続される導入ポート６２及び潤滑油通路４０の出口部４０Ｂに接続される排出ポート６３がそれぞれ形成されており、潤滑油を導入するための導入配管（図示略）及び潤滑油を排出するための排出配管がそれぞれ接続されるようになっている。また、潤滑用フランジ６０には、ベアリングハウジング３０のボルト穴３１Ａ，３１Ｂに対応してボルト孔６１Ａ，６１Ｂがそれぞれ形成されている。

ベアリングハウジング３０の内部には、各ベアリングＬＢ，ＨＢを冷却する冷却水の流通する冷却水通路５０が形成されている。冷却水通路５０の入口部５０Ａは、ベアリングハウジング３０の右側端部の上部に設けられている。具体的には、入口部５０Ａは鉛直方向において高圧シャフトＨＳの軸心の位置に設けられている。冷却水通路５０は、供給通路５１、低圧側ジャケット５２、接続通路５３、高圧側ジャケット５４、及び排出通路５５を有している。供給通路５１は、入口部５０Ａから水平方向において高圧シャフト側に向けて低圧シャフトＬＳの軸心位置まで伸びるとともに、下方に屈曲して低圧シャフトＬＳの手前まで伸びるように設けられている。また、低圧側ジャケット５２は、供給通路５１の下端部に接続されるとともに低圧シャフトＬＳの上方を取り囲むように設けられている。また、接続通路５３は、低圧側ジャケット５２における高圧シャフトＨＳ側の端部に接続されるとともに鉛直方向上方に伸びるように設けられている。また、高圧側ジャケット５４は、接続通路５３の上側端部に接続されるとともに高圧シャフトＨＳの上方を取り囲むように設けられている。また、排出通路５５は、鉛直方向において供給通路５１よりも上方に位置する通路であって、接続通路５３の上側端部に接続されるとともに水平方向において入口部５０Ａ側に伸びるように設けられている。ここで、排出通路５５における右側の開口部が冷却水通路５０の出口部５０Ｂとなっている。すなわち、冷却水通路は、低圧ベアリングＬＢ及び高圧ベアリングＨＢの順に冷却水を流通させる態様にて設けられている。

また、ベアリングハウジング３０の右側端部の上部には冷却用フランジ７０をボルト締結するためのボルト穴３２Ａ，３２Ｂが設けられている。冷却用フランジ７０には、冷却水通路５０の入口部５０Ａに接続される導入ポート７２及び冷却水通路５０の出口部５０Ｂに接続される排出ポート７３がそれぞれ形成されており、冷却水を導入するための導入配管（図示略）及び潤滑油を排出するための排出配管がそれぞれ接続されるようになっている。また、冷却用フランジ７０には、ベアリングハウジング３０のボルト穴３２Ａ，３２Ｂに対応してボルト孔７１Ａ，７１Ｂがそれぞれ形成されている。

こうした構成において、図示しない潤滑油用のポンプにより吐出される潤滑油は、潤滑用フランジ６０に接続される導入配管から潤滑油通路４０の入口部４０Ａを通じて導入され、まずは主潤滑通路４１を通じてベアリングハウジング３０の内部に供給され、その後に、各分岐通路４２，４３を通じて各シャフトＬＳ，ＨＳの各ベアリングＬＢ，ＨＢにそれぞれ供給される。そして、潤滑に供された後の潤滑油は、低圧側空間４４、或いは高圧側空間４５、接続通路４６、及び低圧側空間４４を通じて出口部４０Ｂから潤滑用フランジ６０に接続される排出配管へと排出される。

また、図示しない冷却水用のポンプにより吐出される冷却水は、冷却用フランジ７０に接続される導入配管から冷却水通路５０の入口部５０Ａを通じて導入され、供給通路５１を通じてベアリングハウジング３０の内部に供給され、まずは低圧側ジャケット５２に供給されて低圧ベアリングＬＢを冷却する。そして次に、高圧側ジャケット５４に供給されて高圧ベアリングＨＢを冷却する。そして冷却に供された後の冷却水は、排出通路５５を通じて出口部５０Ｂから冷却用フランジ７０に接続される排出配管へと排出される。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の過給機構造によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）低圧ベアリングハウジング部３１と高圧ベアリングハウジング部３２とを一体に設け（ベアリングハウジング３０）、ベアリングハウジング３０に形成される潤滑油通路４０の入口部４０Ａ及び出口部４０Ｂの双方を単一とした。これにより、潤滑油通路４０の入口部４０Ａ及び出口部４０Ｂを過給機ＬＴＣ，ＨＴＣ毎に各別に設ける場合に比べて、入口部及び出口部の数をそれぞれ半分に低減することができ、これにともない入口部及び出口部に接続されて潤滑油の供給或いは排出を行う配管数を低減することができる。従って、２つの過給機ＬＴＣ，ＨＴＣを備える内燃機関１にあって、内燃機関１全体の体格を小さなものとすることができるようになる。

（２）ベアリングハウジング３０を一体形成することとした。これにより、例えば過給機ＬＴＣ，ＨＴＣ毎にベアリングハウジングを設け、これらを組み付けて一体とする構成に比べて、過給機ＬＴＣ，ＨＴＣ全体の部品点数を低減することができる。また、ベアリングハウジングの組み付けに要する時間を省くことができる。

（３）潤滑油通路４０は、入口部４０Ａから略直線状に伸びる主潤滑通路４１と、主潤滑通路４１から分岐して２本のシャフトＬＳ，ＨＳの軸心に向けてそれぞれ伸びる２つの分岐通路４２，４３とを有するものとした。これにより、主潤滑通路４１を容易に形成することができる。

（４）各過給機ＬＴＣ，ＨＴＣのシャフトＬＳ，ＨＳを互いに平行に設け、主潤滑通路４１を、各シャフトＬＳ，ＨＳの軸方向に対して垂直な面において各シャフトＬＳ，ＨＳの軸心の間を通るように形成することとした。これにより、主潤滑通路４１が、上記垂直な面において各シャフトＬＳ，ＨＳの軸心の間を通らないように形成される構成に比べて、主潤滑通路４１の形成にともなうベアリングハウジング３０の大型化を抑制することができる。

（５）低圧過給機ＬＴＣを構成する低圧コンプレッサハウジング部１１及び低圧タービンハウジング部２１の間に形成される空間に、高圧過給機ＨＴＣを構成する高圧コンプレッサハウジング部１２の一部及び高圧タービンハウジング部２２の一部が位置するものとした。これにより、上記空間に、高圧過給機ＨＴＣの高圧コンプレッサハウジング部１２の一部及び高圧タービンハウジング部２２の一部が位置しない構成に比べて、互いに平行をなすシャフトＬＳ，ＨＳ間の距離を短くすることができる。これにより、ベアリングハウジング３０の体格、ひいては内燃機関１の体格を小さく抑えることができる。しかも、潤滑油通路４０の入口部４０Ａから略直線状に伸びて各シャフトＬＳ，ＨＳの軸方向に対して垂直な面において各シャフトＬＳ，ＨＳの軸心の間を通るように形成される主潤滑通路４１を備えるとともに、主潤滑通路４１及び対応するシャフトＬＳ（ＨＳ）の軸線に対してそれぞれ直交するように形成される分岐通路４２（４３）を備える構成にあって、上記各シャフトＬＳ，ＨＳ間の距離が短いものとなることから、各分岐通路４２，４３の長さを短いものとすることができる。

（６）ベアリングハウジング３０にはベアリングＬＢ，ＨＢを冷却する冷却水が流通する冷却水通路５０を形成するとともに、冷却水通路５０の入口部５０Ａ及び出口部５０Ｂの双方を単一とした。これにより、冷却水通路の入口部及び出口部を過給機ＬＴＣ，ＨＴＣ毎に各別に設ける場合に比べて、入口部及び出口部の数を半分に低減することができ、これにともない入口部及び出口部に接続されて冷却水の供給或いは排出を行う配管数を低減することができる。従って、２つの過給機ＬＴＣ，ＨＴＣを備える内燃機関１にあって、内燃機関１全体の体格を小さなものとすることができる。

（７）低圧過給機ＬＴＣと高圧過給機ＨＴＣとを備える内燃機関１にあっては、機関負荷の低い低負荷時や機関回転速度の低い低回転時には高圧過給機ＨＴＣが駆動される一方、高負荷時や高回転時には低圧過給機ＬＴＣが駆動されるため、低圧過給機ＬＴＣは高圧過給機ＨＴＣに比べてベアリングＬＢの温度が高くなる。この点、上記実施形態によれば、低圧過給機ＬＴＣを構成するベアリングＬＢ及び高圧過給機ＨＴＣを構成するベアリングＨＢの順に冷却水を流通させる態様にて冷却水通路５０を設けていることから、冷却水通路５０の入口部５０Ａ及び出口部５０Ｂの双方が単一とされる構成にあって、低圧ベアリングＬＢを的確に冷却することができる。

尚、本発明にかかる内燃機関の過給機構造は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態によるように、低圧過給機ＬＴＣを構成するベアリングＬＢ及び高圧過給機ＨＴＣを構成するベアリングＨＢの順に冷却水を流通させる態様にて冷却水通路５０を設けるようにすることが、高負荷高回転時に温度が高くなる低圧過給機ＬＴＣのベアリングＬＢを的確に冷却する上では望ましい。しかしながら、冷却水通路の構造はこれに限られるものではなく、高圧過給機ＨＴＣを構成するベアリングＨＢ、低圧過給機ＬＴＣを構成するベアリングＬＢの順に冷却水を流通させる態様にて冷却水通路を設けるようにすることもできる。

・上記実施形態によるように、冷却水通路５０の入口部５０Ａ及び出口部５０Ｂの双方を単一とすることが、入口部及び出口部に接続されて冷却水の供給或いは排出を行う配管数を低減する上では望ましい。しかしながら、本発明に係る冷却水通路の構成はこれに限られるものではなく、冷却水通路の入口部及び出口部のいずれか一方のみを単一としてもよい。この場合であっても、冷却水通路の入口部及び出口部の双方を過給機毎に設ける構成に比べて、少なくとも、単一とされる入口部或いは出口部に接続される配管を省略することができる。

・上記実施形態では、潤滑油通路及び冷却水通路の双方について、それぞれベアリングハウジングに形成される入口部及び出口部の少なくとも一方を単一としているが、本発明に係る過給機構造はこれに限られるものではなく、冷却水通路については、その入口部及び出口部を過給機ＬＴＣ，ＨＴＣ毎に設けるようにしてもよい。

・上記実施形態によるように、低圧コンプレッサハウジング部１１と低圧タービンハウジング部２１との間に形成される空間に、高圧コンプレッサハウジング部１２の一部及び高圧タービンハウジング部２２の一部が位置するようにすることが、シャフトＬＳ，ＨＳ間の距離を短くしてベアリングハウジング３０の体格、ひいては内燃機関１の体格を小さく抑える上では望ましい。しかしながら、本発明に係る過給機構造はこれに限られるものではなく、低圧コンプレッサハウジング部と低圧タービンハウジング部との間に形成される空間に、高圧コンプレッサハウジング部及び高圧タービンハウジング部が位置しないものとすることもできる。

・上記実施形態によるように、潤滑油通路４０の入口部４０Ａから略直線状に伸びる主潤滑通路４１を備えるとともに、主潤滑通路４１及び対応するシャフトＬＳ，ＨＳの軸線に対してそれぞれ直交するように形成される分岐通路４２，４３を備える構成にあって、各過給機ＬＴＣ，ＨＴＣのシャフトＬＳ，ＨＳを互いに平行に設け、主潤滑通路４１を、各シャフトＬＳ，ＨＳの軸方向に対して垂直な面において各シャフトＬＳ，ＨＳの軸心の間を通るように形成することが、主潤滑通路４１の形成にともなうベアリングハウジング３０の大型化を抑制する上では望ましい。しかしながら、本発明に係る過給機構造はこれに限られるものではなく、主潤滑通路が各シャフトＬＳ，ＨＳの軸心の間を通らないものとすることもできる。

・上記実施形態では、低圧シャフトＬＳと高圧シャフトＨＳとを平行に設けるようにしているが、これをねじれの関係となるように設けるようにすることもできる。
・上記実施形態では、潤滑油通路４０の低圧側分岐通路４２が主潤滑通路４１に直交するとともに低圧シャフトＬＳの軸線に直交するように形成されている。また、高圧側分岐通路４３が主潤滑通路４１に直交するとともに高圧シャフトＨＳの軸線に直交するように形成されている。しかしながら、こうした分岐通路の態様はこれに限られるものではなく、各分岐通路と主潤滑通路４１とのなす角度、各分岐通路と対応するシャフトの軸線とのなす角度を任意の角度に変更することができる。

・上記実施形態によるように、潤滑油通路４０の主潤滑通路４１を入口部４０Ａから略直線状に伸びるものとすることが、主潤滑通路４１の形成を容易なものとする上では望ましい。しかしながら、本発明に係る主通路はこれに限られるものではなく、曲線状に形成されるものであってもよい。

・上記実施形態では、潤滑油通路４０の出口部４０Ｂをベアリングハウジング３０の鉛直方向下側端部に設けることで、各ベアリングＬＢ，ＨＢを潤滑した後の潤滑油が重力により鉛直方向下側に設けられる出口部４０Ｂを通じてベアリングハウジング３０の外部に好適に排出されるようにしている。しかしながら、本発明に係る潤滑油通路の出口部の形成位置はこれに限られるものではなく、同出口部をハウジングの側部や鉛直方向上側端部に設けることもできる。ただしこの場合には、潤滑油の排出が好適に行われないことが考えられることから、潤滑油通路の構成を適宜変更することが望ましい。

・上記実施形態によるように、低圧ベアリングハウジング部３１と高圧ベアリングハウジング部３２とが一体に設けられるベアリングハウジング３０を一体形成することが、過給機ＬＴＣ，ＨＴＣ全体の部品点数の低減や、ベアリングハウジングの組み付けに要する時間の省略を図る上では望ましい。しかしながら、本発明に係る過給機構造はこれに限られるものではなく、これら低圧ベアリングハウジング部と高圧ベアリングハウジング部とを別体にて形成するようにしてもよい。

・上記実施形態によるように、ベアリングハウジングに形成される潤滑油通路の入口部及び出口部の双方を単一とすることが、入口部及び出口部に接続されて潤滑油の供給或いは排出を行う配管数を低減して内燃機関１全体の体格を小さくする上では望ましい。しかしながら、本発明に係る過給機構造はこれに限られるものではなく、潤滑油通路の入口部及び出口部のいずれか一方のみを単一としてもよい。この場合であっても、潤滑油通路の入口部及び出口部の双方を過給機毎に設ける構成に比べて、少なくとも、単一とされる入口部或いは出口部に接続される配管を省略することができる。

要するに、複数のベアリングを囲繞するハウジングは一体に設けられるものであり、ハウジングには複数のベアリングを潤滑する潤滑油が流通する潤滑油通路が形成されるとともに、同潤滑油通路の入口部及び出口部の少なくとも一方は単一とされてなるものであればよい。

・上記実施形態では、潤滑油通路の入口部及び出口部の少なくとも一方が単一とされるものについて例示したが、これに代えて、冷却水通路の入口部及び出口部の少なくとも一方が単一とされるものとしてもよい。すなわち、潤滑油通路についてはその入口部及び出口部を過給機毎に設けるようにしてもよい。

１…内燃機関、１Ａ…機関本体、２…吸気通路、２Ａ…エアクリーナ、２Ｂ…吸気マニホルド、２Ｃ…吸気迂回通路、２Ｄ…吸気迂回弁、３…排気通路、３Ａ…触媒装置、３Ｂ…排気マニホルド、３Ｃ…高圧側排気迂回通路、３Ｄ…高圧側排気迂回弁、３Ｅ…低圧側排気迂回通路、３Ｆ…低圧側排気迂回弁、１０…コンプレッサハウジング、１１…低圧コンプレッサハウジング部、１２…高圧コンプレッサハウジング部、１３…コンプレッサ接続部、２０…タービンハウジング、２１…低圧タービンハウジング部、２２…高圧タービンハウジング部、２３…タービン接続部、３０…ベアリングハウジング、３１…低圧ベアリングハウジング部、３１Ａ，３１Ｂ…ボルト穴、３２…高圧ベアリングハウジング部、３２Ａ，３２Ｂ…ボルト穴、４０…潤滑油通路、４１…主潤滑通路、４０Ａ…入口部、４０Ｂ…出口部、４２…低圧側分岐通路、４３…高圧側分岐通路、４４…低圧側空間、４５…高圧側空間、４６…接続通路、５０…冷却水通路、５０Ａ…入口部、５０Ｂ…出口部、５１…供給通路、５２…低圧側ジャケット、５３…接続通路、５４…高圧側ジャケット、５５…排出通路、６０…潤滑用フランジ、６１Ａ，６１Ｂ…ボルト孔、６２…導入ポート、６３…排出ポート、７０…冷却用フランジ、７１Ａ，７１Ｂ…ボルト孔、７２…導入ポート、７３…排出ポート、１１１…低圧コンプレッサハウジング、１１２…高圧コンプレッサハウジング、１２１…低圧タービンハウジング、１２２…高圧タービンハウジング、１３１…低圧ベアリングハウジング、１３２…高圧ベアリングハウジング、１８１，１８２…導入配管、１８３，１８４…排出配管、１９１，１９２…導入配管、１９３，１９４…排出配管、ＬＣ…低圧コンプレッサ、ＬＣＷ…低圧コンプレッサホイール、ＬＴＷ…低圧タービンホイール、ＬＳ…低圧シャフト、ＬＢ…低圧ベアリング、ＨＣ…高圧コンプレッサ、ＨＣＷ…高圧コンプレッサホイール、ＨＴＷ…高圧タービンホイール、ＨＳ…高圧シャフト、ＨＢ…高圧ベアリング。

Claims

コンプレッサホイール、タービンホイール、これらを軸連結するシャフト、及び同シャフトを軸支するベアリングをそれぞれ有する複数の過給機を備える内燃機関の過給機構造において、
前記複数のベアリングを囲繞するハウジングは一体に設けられるものであり、
前記ハウジングには前記複数のベアリングを潤滑する潤滑油が流通する潤滑油通路が形成されるとともに、同潤滑油通路の入口部及び出口部の少なくとも一方は単一とされてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項１に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記潤滑油通路は、同通路の前記入口部及び前記出口部の双方が単一とされてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記ハウジングは一体形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記潤滑油通路の前記出口部は前記ハウジングの鉛直方向下側端部に設けられてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記潤滑油通路は、同通路の前記入口部が単一とされるものであって、前記入口部から略直線状に伸びる主通路と、同主通路から分岐して前記複数のシャフトの軸心に向けてそれぞれ伸びる分岐通路とを有してなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項５に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記分岐通路は前記主通路及び前記複数のシャフトのうち対応するシャフトの軸線に対してそれぞれ直交するように形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項６に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記過給機を２つ備えるものであり、
前記２つの過給機の２本のシャフトは互いに平行に設けられるものであり、
前記主通路は前記２本のシャフトの軸方向に対して垂直な面において前記２本のシャフトの軸心の間を通るように形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項７に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記２つの過給機のうちの一方の過給機を構成するコンプレッサホイール及びタービンホイールをそれぞれ囲繞するコンプレッサハウジング及びタービンハウジングの間に形成される空間に、前記２つの過給機のうちの他方の過給機を構成するコンプレッサホイール及びタービンホイールをそれぞれ囲繞するコンプレッサハウジングの一部及びタービンハウジングの一部が位置してなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記ハウジングには前記複数のベアリングを冷却する冷却水が流通する冷却水通路が形成されるとともに、同冷却水通路の入口部及び出口部の少なくとも一方は単一とされてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項９に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記冷却水通路は、同通路の前記入口部及び前記出口部の双方が単一とされてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
請求項１０に記載の内燃機関の過給機構造において、
前記複数の過給機として、低圧コンプレッサホイールと低圧タービンホイールとを有する低圧過給機と、前記低圧コンプレッサホイールよりも下流側に設けられるとともに同低圧コンプレッサホイールよりも圧縮比の大きい高圧コンプレッサホイールと前記低圧タービンホイールよりも上流側に設けられるとともに同低圧タービンホイールよりも膨張比の大きい高圧タービンホイールとを有する高圧過給機とを備えるものであり、
前記冷却水通路は、前記複数のベアリングのうち前記低圧過給機を構成するベアリング及び前記高圧過給機を構成するベアリングの順に冷却水を流通させる態様にて設けられてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。
コンプレッサホイール、タービンホイール、これらを軸連結するシャフト、及び同シャフトを軸支するベアリングをそれぞれ有する複数の過給機を備える内燃機関の過給機構造において、
前記複数のベアリングを囲繞するハウジングは一体に設けられるものであり、
前記ハウジングには前記複数のベアリングを冷却する冷却水が流通する冷却水通路が形成されるとともに、同冷却水通路の入口部及び出口部の少なくとも一方は単一とされてなる
ことを特徴とする内燃機関の過給機構造。