JP2012107519A - V-type engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給気を加圧して供給する過給機を備えるV形エンジンに関する。 The present invention relates to a V-type engine including a supercharger that supplies pressurized air.
従来、左右一対のシリンダ列を備えるV形エンジンは公知となっている。エンジン(内燃機関)においては、軽量化やコンパクト化を満たしつつ高出力化を図るため、給気を加圧して供給する過給機を備えるものがある。過給機は各シリンダ列に対して一つずつ設けられている。 Conventionally, a V-type engine including a pair of left and right cylinder rows has been publicly known. Some engines (internal combustion engines) include a supercharger that pressurizes and supplies air supply in order to achieve high output while satisfying weight reduction and compactness. One supercharger is provided for each cylinder row.
各過給機は、一般的にエンジンのシリンダブロックやシリンダヘッドの外部に取り付けられるものであり、重量のバランス、また、エンジンの外形寸法などを考慮してそれぞれ配設される。特に、機関室が狭くエンジンの設置スペースに対する制約が大きい船舶などに搭載されるエンジンに対しては、外形寸法についての制約が大きく、コンパクト化やローライン化(全高を低くすること)の要請が強いため、こうした要請に応えるべく様々な技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Each supercharger is generally attached to the outside of a cylinder block or cylinder head of an engine, and is arranged in consideration of a balance of weight, an outer dimension of the engine, and the like. In particular, for engines mounted on ships, etc., where the engine room is small and the installation space for the engine is large, there are large restrictions on the outer dimensions, and there is a demand for compactness and low line (reducing the overall height). Since it is strong, various techniques have been disclosed to meet such demands (see, for example, Patent Document 1).
各過給機は燃焼後の排気ガスを排出するための排出管を有する。二本の排出管を設けた場合、エンジン全体の体積が大きくなってしまう。また、二本の排出管を作成するための部品加工時間及びコストが上昇する。加えて、各排出管の端部には、さらに排気を外部に導くための排気管(マフラー)を設ける必要があるため、二本の排気管を作成するための部品加工時間及びコストが上昇する。 Each supercharger has a discharge pipe for discharging exhaust gas after combustion. When two discharge pipes are provided, the volume of the entire engine becomes large. Moreover, the part processing time and cost for producing two discharge pipes increase. In addition, since it is necessary to provide an exhaust pipe (muffler) for guiding exhaust to the outside at the end of each exhaust pipe, parts processing time and cost for creating two exhaust pipes increase. .
そこで、本発明は、コスト低減を可能にし、コンパクトな構成を可能にするV形エンジンを提供する。 Therefore, the present invention provides a V-type engine that enables cost reduction and a compact configuration.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、左右一対のシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの内部に設けられた燃焼室と、前記燃焼室に給気を加圧して供給する二つの過給機と、を備え、前記二つの過給機は、それぞれ排気を排出するための排出管を有し、前記排出管は、それぞれの排出する面がV形エンジンの左右方向内側を向き、互いに対向するように構成され、前記二つの排出管の端部を連結して合流させる合流管を備え、前記合流管はV形エンジンの左右方向略中央に排出口を有するものである。 That is, in claim 1, it comprises a pair of left and right cylinder heads, a combustion chamber provided inside the cylinder head, and two superchargers that supply pressurized air to the combustion chamber, The two superchargers each have a discharge pipe for discharging exhaust gas, and the discharge pipe is configured such that each discharge surface faces the inner side in the left-right direction of the V-shaped engine and faces each other. A merging pipe that joins and joins the ends of the two discharge pipes is provided, and the merging pipe has a discharge port substantially at the center in the left-right direction of the V-shaped engine.
請求項2においては、前記左右一方の排出管と合流管とはベローズを介して連結したものである。 According to a second aspect of the present invention, the left and right discharge pipes and the joining pipe are connected via a bellows.
請求項3においては、前記過給機のタービン軸は前記V形エンジンのクランク軸方向に対して直交方向に配置し、左右のタービン軸は前後方向にずらして配置したものである。 According to a third aspect of the present invention, the turbine shaft of the supercharger is arranged in a direction orthogonal to the crankshaft direction of the V-shaped engine, and the left and right turbine shafts are arranged shifted in the front-rear direction.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、排気を排出する出口が一つになるので、排気管(マフラー)との接続が容易にでき、船舶への装着のコスト及び工数を低減することができる。また、排気を排出する出口を一つにしたことにより、V形エンジンをコンパクトに構成することができる。したがって、コスト低減を可能にし、コンパクトな構成を可能にするV形エンジンを提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, since there is only one outlet for discharging the exhaust gas, connection with the exhaust pipe (muffler) can be facilitated, and the cost and man-hour for mounting on the ship can be reduced. Further, since the outlet for discharging the exhaust gas is made one, the V-type engine can be configured compactly. Therefore, it is possible to provide a V-shaped engine that enables cost reduction and a compact configuration.
請求項2においては、排気熱による膨張をベローズの伸縮によって吸収することができるので、熱膨張を吸収するための余分な箇所を設けることがなくなる。したがって、コスト低減を可能にし、コンパクトな構成を可能にするV形エンジンを提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, the expansion due to the exhaust heat can be absorbed by the expansion and contraction of the bellows, so that an extra portion for absorbing the thermal expansion is not provided. Therefore, it is possible to provide a V-shaped engine that enables cost reduction and a compact configuration.
請求項3においては、左右同一の過給機を使用した場合に、タービン軸を前後方向にずらすことで、一方の過給機の一部のみが前後方向に突出することを防止できる。また、左右のタービン軸を前後方向にずらした場合であっても、合流管が前後方向のずれを吸収するので、前後方向が長くならずコンパクトに配置できる。したがって、コンパクトな構成を可能にするV形エンジンを提供することができる。 In Claim 3, when the right and left superchargers are used, it is possible to prevent only a part of one of the superchargers from protruding in the front-rear direction by shifting the turbine shaft in the front-rear direction. Further, even when the left and right turbine shafts are shifted in the front-rear direction, the joining pipe absorbs the shift in the front-rear direction, so that the front-rear direction is not lengthened and can be arranged compactly. Therefore, it is possible to provide a V-type engine that enables a compact configuration.
次に、発明の実施の形態を説明する。 Next, embodiments of the invention will be described.
先ず、本発明の一実施形態に係るV形エンジン1の全体構成について、図1から図4及び図7を用いて説明する。なお、図1の矢印Fで示す方向を「前方」、矢印Uで示す方向を「上方」、矢印Lで示す方向を「左方」として、以下に述べる各部材の位置や方向等を説明する。 First, the overall configuration of a V-type engine 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and 7. The position and direction of each member described below will be described assuming that the direction indicated by the arrow F in FIG. 1 is “front”, the direction indicated by the arrow U is “upward”, and the direction indicated by the arrow L is “left”. .
本発明の一実施形態にかかるV形エンジン1は、左右一対のシリンダ列を備えるV形エンジンである。V形エンジン1は、図1から図4に示すように、左右のシリンダヘッド2A・2Bの内部にそれぞれ設けられた燃焼室12A・12B(図7参照)と、前記燃焼室12A・12Bに給気を加圧して供給する過給機13A・13Bと、過給機13A・13Bから過給される給気を冷却水によって冷却するインタークーラ14と、インタークーラ14を通過した冷却水を冷却する清水クーラ15とを備える。
A V-type engine 1 according to an embodiment of the present invention is a V-type engine including a pair of left and right cylinder rows. As shown in FIGS. 1 to 4, the V-type engine 1
V形エンジン1は、前後方向に長く延びるシリンダブロック3(図1及び図7参照)を備えている。シリンダブロック3の内部には左右一対のシリンダ9(図7参照)を四つずつ配設している。シリンダブロック3の上端部にはシリンダヘッド2A・2Bが設けられている。シリンダヘッド2A・2Bはシリンダブロック3に沿って設けられており、前後方向に長く形成されている。シリンダブロック3内には、クランク軸6(図4及び図7参照)が前後方向に架設される。
The V-type engine 1 includes a cylinder block 3 (see FIGS. 1 and 7) that extends long in the front-rear direction. In the cylinder block 3, four pairs of left and right cylinders 9 (see FIG. 7) are arranged. Cylinder heads 2 </ b> A and 2 </ b> B are provided at the upper end of the cylinder block 3. The
クランク軸6は、シリンダブロック3に回転可能に軸支される。クランク軸6の後端部には、フライホイール7が取り付けられている。フライホイール7は、シリンダブロック3の後ろ側に固設されるフライホイールハウジング8に覆われている。フライホイールハウジング8の後端面は、V形エンジン1の出力側端面である。
The
図7に示すように、左右一対のシリンダ列には、それぞれ四つのシリンダ9が配置され、シリンダ9内には、ピストン10が摺動可能に設けられる。ピストン10はコネクティングロッド11によってクランク軸6と連結されており、ピストン10の摺動運動がコネクティングロッド11によってクランク軸6の回転運動に変換される。
As shown in FIG. 7, four
また、シリンダブロック3には、ピストン10と対向するようにシリンダヘッド2A・2Bが取り付けられるとともに、シリンダヘッド2A・2Bとピストン10とシリンダ9とで、燃焼室12A・12Bが形成される。
シリンダヘッド2A・2Bには、インジェクタ20が取り付けられ、燃料室12A・12B内に燃料を噴射可能に設けられる。
In addition,
An
前記インジェクタ20は、図示せぬコモンレールに接続されている。前記コモンレールには、燃料が常時高圧状態で蓄えられており、前記コモンレール内の高圧燃料は、インジェクタ20(図7参照)を駆動することにより燃焼室12A・12B内に噴射される。
The
インジェクタ20は、インジェクタ駆動装置(Electronic Driving Unit、以下「EDU」という。)20Aを介して、図2に示すエンジン制御装置(Engine Control Unit、以下「ECU」という。)21と接続されている。
ECU21は、EDU20Aに駆動信号を送信することで、各インジェクタ20を駆動させることができる。ECU21からEDU20Aに駆動信号が送信されると、EDU20Aによって各インジェクタ20が駆動され、インジェクタ20から燃料が噴射される。
The
The
ECU21は、制御ボックス22に収納される。制御ボックス22は、V形エンジン1の前部、具体的には、エンジン内部を循環する清水を冷却する清水クーラ15の前面に配置される。なお、制御ボックス22には、ECU21の他、図示しないヒューズ、リレー、コネクタその他の制御系部品が収納される。
The ECU 21 is housed in the
図3及び図4に示すように、V型エンジン1の後端側であってフライホイールハウジング8と同じ面にはインタークーラ14が配置されている。
インタークーラ14は、いわゆる水冷式のクーラであり、清水クーラ15から冷却水が供給される。インタークーラ14内部では、過給機13A・13Bでの圧縮によって温度が上昇した給気と冷却水との間で熱交換を行っている。
インタークーラ14は給気マニホールド23A・23B(図3参照)と連結されており、給気マニホールド23A・23Bから燃焼室12A・12B内へ給気が圧送される。
As shown in FIGS. 3 and 4, an
The
The
過給機13A・13Bでの圧縮によって温度が上昇した給気は、インタークーラ14の内部に送られる。インタークーラ14の内部において冷却水によって給気が冷却される。
The supply air whose temperature has risen due to compression by the
また、排気マニホールド19A・19B(図3参照)の後端側には過給機13A・13Bが、その回転軸がクランク軸方向と直交するように、言い換えればエンジン左右方向と平行になるように配置されている。
また、過給機13A・13Bとインタークーラ14とは、図4に示す給気通路管27A・27Bにより接続されている。
Further, at the rear end side of the
Further, the
また、シリンダヘッド2A・2Bの前側には、V形エンジン1に供給する清水の冷却水を冷却する清水クーラ15が設けられており、その長手方向をV形エンジン1の左右方向として配置されている。
Further, a
図1及び図2に示すように、清水クーラ15によって冷却された冷却水は冷却水ポンプ16によって第一冷却水通路17を通ってインタークーラ14へ圧送される。インタークーラ14内で排気を冷却したことで温度が上昇した冷却水は第二冷却水通路18を通って清水クーラ15内に戻される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling water cooled by the
次に、過給機13A・13Bについて図4から図6及び図8を用いて説明する。
本実施形態に係るV形エンジン1は、V形エンジン1内に供給される給気を加圧するための一対の過給機13A・13Bを有する、いわゆるツインターボを採用している。二つの過給機13A・13Bは、給気通路管27A・27Bに連結するための給気出口61A・61Bと、排出管63A・63Bと、を備える。
Next, the
The V-type engine 1 according to the present embodiment employs a so-called twin turbo having a pair of
過給機13A及び過給機13Bは同一の部品で形成されており、過給機13A・13Bは、図4及び図5に示すように、それぞれタービン64A・64Bとコンプレッサー65A・65Bとを有しており、タービン64A・64B及びコンプレッサー65A・65Bはそれぞれ同一の回転軸としてタービン軸66A・66Bを有し、該タービン軸66A・66Bは排気マニホールド19A・19Bの前記V形エンジンのクランク軸方向に対して直交方向(左右方向)に設けられている。
The
タービン64A・64Bは、排気マニホールド19A・19Bと連通している。詳しくは、排気入口62A・62Bが排気通路管28A・28Bを介して連通している。排気マニホールド19A・19Bから導入される燃焼後の排気ガスは、タービン64A・64Bを回転させる。余剰排気は、排出管63A・63Bを介して排出される。
The
過給機13Bは、過給機13Aに対して水平方向に180度回転した状態で配置されている。従って、排出管63A・63Bは、それぞれの排出する面がV形エンジン1の左右方向内側を向き、互いに対向するように構成される。排出管63A・63Bは、タービン64A・64Bの軸方向と平行に延びており、タービン64A・64Bよりも小さい直径の円筒状に形成されている。
The
また、過給機13Aの後端と過給機13Bの後端とは前後方向略同一面上に位置するように配置されている。このため、左右の過給機13A・13Bの各部分の配置にずれが生じる。具体的には、給気出口61Aは、タービン軸66Aに対して前方に偏心して配置されるため、水平方向に180度回転した給気出口61Bはタービン軸66Bよりも後方に位置し、結果として給気出口61Aは給気出口61Bよりも前方に配置される。また、排気入口62Aは、排気入口62Bよりも前方に配置される。また、給気出口61A及び排気入口62Aは、タービン軸66Aに対して前方に偏心して配置されるため、過給機13Aの後端と過給機13Bの後端とを略一致させると、排出管63Aは、排出管63Bよりも後方に配置される。
Further, the rear end of the
過給機13A・13Bにより加圧される給気は、図4に示す給気通路管27A・27Bを通ってインタークーラ14へと送られる。給気出口61Aは、給気出口61Bよりも前方に配置されているが、給気通路管27Aが後方に傾斜して設けられることにより、給気通路管27A・27Bのインタークーラ14との接続面において、前後方向のずれは解消されている。
また、排出管63A・63Bの端部同士の間には、排出管63A・63Bの端部同士を連結する合流管71が設けられている。
The supply air pressurized by the
Further, a
合流管71は、二つの排出管63A・63Bの端部を連結して排気を合流させる管であり、右側の排出管63Aと連結する第一通路部72と、左側の排出管63Bと連結する第二通路部73と、中央上部から斜め上後方に突設した排出口75と、を有する。
The
第一通路部72は、第二通路部73よりも後方に位置するように配置されている。右側の過給機13Aの排出管63Aは左側の過給機13Bの排出管63Bよりも後方に配置されているが、排出管63Aと接続する第一通路部72を、排出管63Bと接続する第二通路部73よりも後方に設けることで、一つの部材で排出管63A・63Bを合流させることができる。
The
排出口75は、その後方右側において第一通路部72と連通しており、後方左側において第二通路部73と連通している。第一通路部72と連通している部分は第二通路部と連通している部分よりも後方に位置している。また、排出口75は、円筒状の配管であり、中央には仕切り板が設けられて二つの部屋に区切られており、一方の部屋には第一通路部72からの排気が、他方の部屋には第二通路部73からの排気が流入する。そして出口側端部において、二つの部屋からの排気が合流して排出される。
The
また、右側の排出管63Aと第一通路部72との間にはベローズ76が設けられている。
ベローズ76は、右側の一端が右側の排出管63Aの端部に接続されており、他端が第一通路部72の右側の端部に接続されている。但し、ベローズ76は排出管63Bと第二通路部73の間に配置する構成とすることも可能である。
これにより、排気熱による合流管71の膨張をベローズ76の伸縮によって吸収することができるので、熱膨張を吸収するための余分な箇所を設けることがなくなる。
A bellows 76 is provided between the right discharge pipe 63 </ b> A and the
The bellows 76 has one right end connected to the end of the right discharge pipe 63 </ b> A and the other end connected to the right end of the
As a result, the expansion of the joining
また、排出口75はV形エンジン1の左右方向略中央に設けられている。このように構成することにより、排出口75から更に排気用の配管を施す場合に、船舶へ装着する際のレイアウトを容易に決定しやすくなり、船舶への装着のコスト及び工数を低減することができる。
Further, the
このように構成することにより、図6の点描矢印で示すように、右側の過給機13Aから排出された余剰排気は、排出管63Aから第一通路部72へと流入し、排出口75の一方の部屋へと流入する。また、左側の過給機13Bから排出された余剰排気は、排出管63Bから第二通路部73へと流入し、さらに排出口75の他方の部屋へと流入する。
排出口75に流入した余剰排気は、排出口75の出口端部で合流し、排出口75からさらに図示せぬマフラーなどを介して外部へ排気される(図3の点描矢印参照)。なお、図示せぬ排気管においては、海水等とミキシングすることにより排気の温度を下げることが可能である。
With this configuration, as indicated by the dotted arrows in FIG. 6, the surplus exhaust discharged from the
Excess exhaust gas that has flowed into the
また、コンプレッサー65A・65Bは、過給機13A・13Bの各外側に設けられる外気導入口67A・67B、図示しないエアクリーナを介して外部から清浄化した空気を導入する。また、コンプレッサー65A・65Bは、タービン64A・64Bの回転によりコンプレッサー65A・65Bを回転駆動して外気導入口67A・67Bから吸入した空気を圧縮し、給気出口61A・61Bから給気通路管27A・27Bを介してインタークーラ14へと送り込む。そして、インタークーラ14内で冷却された給気は、前記給気マニホールドから燃焼室12A・12B内へ圧送される(図3の黒色矢印参照)。
Further, the
以上のように、V形エンジン1は、左右一対のシリンダヘッド2A・2Bと、シリンダヘッド2A・2Bの内部に設けられた燃焼室12A・12Bと、前記燃焼室12A・12Bに給気を加圧して供給する二つの過給機13A・13Bと、を備え、二つの過給機13A・13Bは、それぞれ排気を排出するための排出管63A・63Bを有し、排出管63A・63Bは、それぞれの排出する面がV形エンジン1の左右方向内側を向き、互いに対向するように構成され、二つの排出管63A・63Bの端部を連結して合流させる合流管71を備え、合流管71はV形エンジン1の左右方向略中央に排出口75を有するものである。
このように構成することにより、排気を排出する出口が一つになるので、排気管(マフラー)との接続が容易にでき、船舶への装着のコスト及び工数を低減することができる。また、排気を排出する出口を一つにしたことにより、V形エンジン1をコンパクトに構成することができる。したがって、コスト低減を可能にし、コンパクトな構成を可能にするV形エンジン1を提供することができる。
As described above, the V-type engine 1 supplies air to the pair of left and
By comprising in this way, since the exit which discharges exhaust_gas | exhaustion becomes one, a connection with an exhaust pipe (muffler) can be made easy, and the cost and man-hour of mounting to a ship can be reduced. Moreover, the V-type engine 1 can be comprised compactly by having one exit which discharges | emits exhaust. Accordingly, it is possible to provide the V-type engine 1 that enables cost reduction and a compact configuration.
また、排出管63Aと合流管71とはベローズ76を介して連結したものである。
このように構成することにより、排気熱による膨張をベローズ76の伸縮によって吸収することができるので、熱膨張を吸収するための余分な箇所を設けることがなくなる。したがって、コスト低減を可能にし、コンパクトな構成を可能にするV形エンジン1を提供することができる。
Further, the discharge pipe 63 </ b> A and the
With this configuration, the expansion due to the exhaust heat can be absorbed by the expansion and contraction of the
また、過給機13Aのタービン軸はV形エンジン1のクランク軸方向に対して直交方向に配置し、左右のタービン軸は前後方向にずらして配置したものである。
このように構成することにより、左右同一の過給機13A・13Bを使用した場合に、タービン軸を前後方向にずらすことで、一方の過給機13Aの一部のみが前後方向に突出することを防止できる。また、左右のタービン軸を前後方向にずらした場合であっても、合流管71が前後方向のずれを吸収するので、前後方向が長くならずコンパクトに配置できる。したがって、コンパクトな構成を可能にするV形エンジン1を提供することができる。
Further, the turbine shaft of the
By configuring in this way, when the
1 V形エンジン
2A・2B シリンダヘッド
13A・13B 過給機
14 インタークーラ
15 清水クーラ
63A・63B 排出管
71 合流管
75 排出口
76 ベローズ
1 V-
Claims (3)
前記シリンダヘッドの内部に設けられた燃焼室と、
前記燃焼室に給気を加圧して供給する二つの過給機と、
を備え、
前記二つの過給機は、それぞれ排気を排出するための排出管を有し、
前記排出管は、それぞれの排出する面がV形エンジンの左右方向内側を向き、互いに対向するように構成され、
前記二つの排出管の端部を連結して合流させる合流管を備え、
前記合流管はV形エンジンの左右方向略中央に排出口を有する、
V形エンジン。 A pair of left and right cylinder heads;
A combustion chamber provided inside the cylinder head;
Two superchargers that supply pressurized air to the combustion chamber;
With
Each of the two superchargers has a discharge pipe for discharging exhaust gas,
The discharge pipes are configured such that the respective discharge surfaces face the inner side in the left-right direction of the V-shaped engine and face each other
A joining pipe for connecting and joining the ends of the two discharge pipes;
The junction pipe has a discharge port substantially at the center in the left-right direction of the V-shaped engine,
V-shaped engine.
請求項1に記載のV形エンジン。 The left and right discharge pipes and the merging pipe are connected via bellows,
The V-shaped engine according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載のV形エンジン。 The turbocharger turbine shaft is arranged in a direction perpendicular to the crankshaft direction of the V-shaped engine, and the left and right turbine shafts are arranged shifted in the front-rear direction.
The V-shaped engine according to claim 1 or 2.
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