JP2017214872A - ターボ過給機付エンジン - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジンを詳細に説明する。先ずは、当該エンジンの概略構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジン1の斜視図、図2は、エンジン1のターボ過給機3の部分を一部破断して示す斜視図である。図1、図2及び他の図面において、前後、左右、上下の方向表示を付している。これは説明の便宜のためであり、実際の方向を必ずしも示すものではない。
図3は、ターボ過給機3の斜視図、図4は、ターボ過給機3の側面図である。大型ターボ部3Aは、前方側に配置された大型タービンケース31Tと、後方側に配置された大型コンプレッサケース31Cとを備える。同様に、小型ターボ部3Bは、前方側に配置された小型タービンケース32Tと、後方側に配置された小型コンプレッサケース32Cとを備える。各々、大型タービンケース31Tの下方に小型タービンケース32Tが、大型コンプレッサケース31Cの下方に小型コンプレッサケース32Cが配置されている。
図5は、ターボ過給機付エンジン1及びその周辺部品の構成と、吸気及び排気のフローとを模式的に示す図である。エンジン1は、エンジン本体10と、エンジン本体10に燃焼用の空気を導入するための吸気通路P1と、エンジン本体10で生成された燃焼ガス(排気)を排出するための排気通路P2と、これら吸気通路P1及び排気通路P2の一部を各々構成する通路を備えたターボ過給機3と、排気通路P2の下流端付近に配置された排気浄化装置70と、吸気通路P1と排気通路P2との間に配置されたEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置80とを備えている。
続いて、本実施形態に係るターボ過給機3の詳細構造について、図3〜図5を参照して説明する。既述の通りターボ過給機3は、中速〜高速回転域動作用の大型ターボ部3Aと低速回転域動作用の小型ターボ部3Bとを備える。大型ターボ部3Aは、大タービン室33及び大コンプレッサ室34を備える。同様に、小型ターボ部3Bは、小タービン室35及び小コンプレッサ室36を備える。大タービン室33及び小タービン室35は排気通路P2に連通しており、大コンプレッサ室34及び小コンプレッサ室36は吸気通路P1に連通している。
ターボ過給機3は、エンジン本体10の低速回転域においては、小型ターボ部3B及び大型ターボ部3Aが協働して吸気を過給し、エンジン本体10の中速から高速回転域においては大型ターボ部3Aが吸気を過給する。
図8は、ターボ過給機付エンジン1の上面図、図9は、該エンジン1の側面図、図10は、図9のX−X線断面図、図11は、図9のXI−XI線断面図である。図8に示されているように、ターボ過給機3の大型コンプレッサケース31Cには、吸気導入管40が接続されている。吸気導入管40は、エアクリーナ41(図5)と、大型コンプレッサケース31Cの後端に設けられた吸気導入口45A(図3、図4)とを接続する管部材である。吸気導入管40は、エンジン本体10の後側面付近に沿って右方から左方に延び、その下流部分は前方に湾曲し、最下流端は吸気導入口45Aに結合されている。図中に矢印F0で示すように、この吸気導入管40を通して、エアクリーナ41によって浄化された吸気が大型コンプレッサケース31Cに供給される。
以上説明した本実施形態に係るターボ過給機付エンジン1によれば、次のような作用効果を奏する。ターボ過給機付エンジン1のターボ過給機3は、中速〜高速回転域動作用の大型ターボ部3Aと、低速回転域動作用の小型ターボ部3Bと、を備える2ステージ型のターボ過給機である。過給機内吸気通路44において、大型ターボ部3Aの大コンプレッサ室34は小型ターボ部3Bの小コンプレッサ室36よりも上流側に配置されている。そして、大ターボ軸L2及び小ターボ軸L3は、大略的にエンジン出力軸L1と同じく前後方向に延びるように、大型ターボ部3A及び小型ターボ部3Bがエンジン本体10に対して配置されている。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図11において、小ターボ軸L3の前端側がエンジン出力軸L1に接近するよう、小ターボ軸L3がエンジン出力軸L1に対して傾斜している例を示した。これに代えて、小ターボ軸L3がエンジン出力軸L1と平行になるよう、小型ターボ部3Bをエンジン本体10に対して配置するようにしても良い。また、大タービン室33内に可変ベーン機構39が配置される例を示したが、大タービン33TもFGTとしても良い。
10 エンジン本体
10R 後側面(気筒列方向の側面)
2 気筒
23 クランク軸(エンジン出力軸)
3 ターボ過給機
3A 大型ターボ部
3B 小型ターボ部
31 大型ターボハウジング
32 小型ターボハウジング
33 大タービン室
33T 大タービン
34 大コンプレッサ室
34B 大コンプレッサ
35 小タービン室
35T 小タービン
36 小コンプレッサ室
36B 小コンプレッサ
37 大タービン軸
38 小タービン軸
P1 吸気通路
P2 排気通路
L1 エンジン出力軸
L2 大ターボ軸
L3 小ターボ軸
Claims (4)
- 気筒及びエンジン出力軸を備えるエンジン本体と、
前記エンジン本体に隣接して配置され、前記エンジン本体から排気が供給される排気通路と前記エンジン本体へ吸気を供給する吸気通路とを有し、前記吸気を過給するターボ過給機と、を備え、
前記ターボ過給機は、
前記排気通路に連通する大タービン内蔵の大タービン室及び前記吸気通路に連通する大コンプレッサ内蔵の大コンプレッサ室と、これら両室間に延びて前記大タービンと前記大コンプレッサとを連結する大タービン軸とを含み、前記エンジン本体の中速から高速回転域で主に動作する大型ターボ部と、
前記排気通路に連通する小タービン内蔵の小タービン室及び前記吸気通路に連通する小コンプレッサ内蔵の小コンプレッサ室と、これら両室間に延びて前記小タービンと前記小コンプレッサとを連結する小タービン軸とを含み、前記エンジン本体の低速回転域で主に動作する小型ターボ部と、を含み、
前記大コンプレッサ室は、前記吸気通路において前記小コンプレッサ室よりも上流側に配置され、前記大タービン軸の軸線である大ターボ軸及び前記小タービン軸の軸線である小ターボ軸は、大略的に前記エンジン出力軸と同方向に延びるように配置されており、
前記気筒の軸方向における平面視において、前記大ターボ軸が前記エンジン出力軸に対して非平行であって、前記大ターボ軸の大コンプレッサ室側の方が前記大タービン室側よりも前記エンジン出力軸に近くなるように、前記大型ターボ部が前記エンジン本体に対して配置されている、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項1に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記平面視において、前記小ターボ軸が、前記大ターボ軸と前記エンジン出力軸との間に位置するように、前記小型ターボ部が配置されている、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項2に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記平面視において、前記小ターボ軸の前記小コンプレッサ室側が、前記大ターボ軸に最も接近するように、前記小型ターボ部が配置されている、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記エンジン本体は、直列に配置された複数の気筒を備え、
前記大コンプレッサ室が、前記エンジン本体の気筒列方向の側面付近に配置されている、ターボ過給機付エンジン。
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