JP2013002361A - 過給機付内燃機関の冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この冷却構造は、過給機40のタービンホイール41の外周を囲うタービンハウジング30と、タービンハウジング30の排気上流側に配置された排気マニホールド20とを備え、排気マニホールド20内及びタービンハウジング30内に、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、排気流路が複数の分割流路P1,P2に分割された内燃機関10に適用される。隣り合う分割流路P1,P2間であって、排気マニホールド20からタービンハウジング30にかけての領域には、冷却液Lの流通するウォータジャケットWJが設けられている。
【選択図】図5
Description
請求項1に記載の発明は、過給機のタービンホイールの外周を囲うタービンハウジングと、前記タービンハウジングの排気上流側に配置された排気マニホールドとを備え、前記排気マニホールド内及び前記タービンハウジング内には、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、前記排気流路が複数の分割流路に分割された内燃機関に適用され、隣り合う前記分割流路間であって、前記排気マニホールドから前記タービンハウジングにかけての領域には、冷却液の流通するウォータジャケットが設けられていることを要旨とする。
図2の二点鎖線は、内燃機関10の主要部をなし、かつ4つの気筒♯1,♯2,♯3,♯4を有する内燃機関本体11を示している。この内燃機関本体11では、各気筒♯1〜♯4の燃焼室(図示略)において、燃料及び空気の混合気が燃焼される。燃焼は、例えば気筒♯1→気筒♯3→気筒♯4→気筒♯2又は気筒♯1→気筒♯2→気筒♯4→気筒♯3の順に行なわれる。この燃焼に伴い生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストンが往復動され、機関出力軸(ともに図示略)が回転されて、内燃機関10の駆動力(トルク)が得られる。
内燃機関10の排気は、その排気通路を流れる過程で、排気マニホールド20内及びタービンハウジング30内の複数の分割流路P1,P2を流れる。これらの分割流路P1,P2を流れる排気の熱により、排気マニホールド20及びタービンハウジング30において各分割流路P1,P2を取り囲んでいる外壁の温度が上昇する。しかし、この外壁は、同外壁に対し外側から接している外気によって冷却される。
しかし、本実施形態では、隣り合う分割流路P1,P2間(隔壁23,32)であって、排気マニホールド20からタービンハウジング30にかけての領域に設けられたウォータジャケットWJを冷却液Lが流通する。詳しくは、排気冷却装置50において排気の冷却に用いられた後の温度の比較的低い冷却液Lは、管路51を流れ、ウォータジャケットWJの最下部に設けられた導入口35からタービンハウジング30内のウォータジャケットWJに導入される。冷却液Lは、図5において二点鎖線の矢印で示すように、導入口35を通過した後、互いに反対方向に2つに別れ、それぞれタービンホイール41を取り囲むように上方へ向けて流れ、その後、タービンホイール41の上方近傍で合流して1つになる。上記合流後、冷却液Lは排気マニホールド20内のウォータジャケットWJを排出口36に向けて流れる。導入口35及び排出口36間でウォータジャケットWJ内を流れる過程で、冷却液Lと排気との間で熱交換が行なわれることで、隣り合う分割流路P1,P2間の冷却が促進されて、隔壁23,32の温度が低くなる。
(1)隣り合う分割流路P1,P2間(隔壁23,32)であって、排気マニホールド20からタービンハウジング30にかけての領域には、冷却液Lの流通するウォータジャケットWJを設けている。
そのため、ウォータジャケットWJがタービンハウジング30内の隔壁32にのみ設けられる場合に比べ、隣り合う分割流路P1,P2間(隔壁23,32)の冷却をより促進することができる。
そのため、排気の熱によりウォータジャケットWJ内の冷却液Lの温度が上昇して気泡が発生しても、その気泡をウォータジャケットWJの外部へ速やかに排出することができる。
そのため、隣り合う分割流路P1,P2間(隔壁23,32)について、排気マニホールド20よりも排気からの受熱量が多く、高温となりやすいと考えられるタービンハウジング30(スクロール部31)における、分割流路P1,P2間(隔壁23,32)を、受熱前で温度の低い冷却液Lによって優先して冷却することができる。
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド20と過給機40のタービンハウジング30とが別々に形成されていて、両者がガスケット等を介して連結される場合にも適用可能である。
・過給機40のシャフトを回転可能に支持するベアリングハウジングに冷却液通路が設けられている場合には、その冷却液通路とウォータジャケットとを管路によって繋ぐ。そして、冷却液通路を通過して冷却に供された後の冷却液を、上記管路及び導入口35を通じてウォータジャケットWJ内に導くようにしてもよい。この場合には、追加する管路が上記実施形態よりも短くてすむ。
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド20及びタービンハウジング30が上記実施形態(排気マニホールド20が上側、タービンハウジング30が下側)とは異なる位置関係をもって配置されたものにも適用可能である。
Claims (4)
- 過給機のタービンホイールの外周を囲うタービンハウジングと、前記タービンハウジングの排気上流側に配置された排気マニホールドとを備え、前記排気マニホールド内及び前記タービンハウジング内には、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、前記排気流路が複数の分割流路に分割された内燃機関に適用され、
隣り合う前記分割流路間であって、前記排気マニホールドから前記タービンハウジングにかけての領域には、冷却液の流通するウォータジャケットが設けられていることを特徴とする過給機付内燃機関の冷却構造。 - 前記ウォータジャケットに前記冷却液を導入するための導入口が前記ウォータジャケットの下方部に設けられ、前記ウォータジャケットから前記冷却液を排出するための排出口が、前記ウォータジャケットの前記導入口よりも上方側に設けられている請求項1に記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
- 前記排気マニホールドは前記タービンハウジングよりも上方に配置されており、前記導入口は前記タービンハウジングに設けられ、前記排出口は前記排気マニホールドに設けられている請求項2に記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
- 前記ウォータジャケットには、前記内燃機関に設けられて、前記内燃機関の排気を冷却液にて冷却する排気冷却装置が接続されており、前記排気冷却装置にて前記排気の冷却に用いられた後の前記冷却液が前記ウォータジャケットに導入される請求項1〜3のいずれか1つに記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
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