JP2019100224A - 車両用内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ターボ過給機のタービンハウジングをインシュレータで覆っている内燃機関において、ウエストゲートバルブの駆動部が雨水で悪影響を受けることを防止しつつ、タービンハウジング等の冷却性能を高める。【解決手段】インシュレータ２４のうちタービンハウジング５の箇所に、導風穴２６が開口している。導風穴２６は、タービンの軸心Ｏよりも上で、ウエストゲートバルブ１６を駆動するためのリンク１９よりは下の部位に形成されており、少なくとも上縁に、内向きの庇片２８を折り曲げ形成している。タービンハウジング５が走行風３１で冷却されるが、雨水が導風穴２６に進入しても、雨水はリンク１９の方向に舞い上がることなく下方に排出される。従って、リンク１９やロッド２０が錆び付くようなことはなくて、ウエストゲートバルブ１６の動きを確保することができる。【選択図】図４

Description

本願発明は、排気ターボ過給機を備えた車両用内燃機関に関するものである。

車両用の内燃機関において、出力向上等のために排気ターボ過給機を設けることは広く行われている。この排気ターボ過給機において、タービンハウジングは排気ガスが通過するため高温になっており、そこで、他の部材を熱害から保護するために、排気ターボ過給機のタービンハウジングをインシュレータで覆うことが行われている（一般には、排気ターボ過給機のタービンハウジングと共に、排気マニホールドや触媒ケースを一緒に覆うことが多い。）。

その例が特許文献１に開示されている。また、インシュレータの内部に走行風を取り入れて排気マニホールド等の冷却を促進することも提案されており、その例として特許文献２には、インシュレータに外気導入口を形成することが開示されている。

実開昭６２−７６２４０号のマイクロフィルム 実開平０２−７８７１８号のマイクロフィルム

さて、排気ターボ過給機には、排気ガスをタービンよりも下流側に逃がしてタービンの駆動トルクを制御するウエストゲートバルブが内蔵されており、このウエストゲートバルブは、一般に、ダイヤフラム式等のアクチュエータで駆動されている。すなわち、ウエストゲートバルブは回転軸に固定されていて、回転軸の一端部はタービンハウジングの外側に露出しており、回転軸の一端部に固定されたリンクに、アクチュエータで駆動されるロッドの先端をピンで連結し、ロッドの前後動によってリンクを回動させることにより、ウエストゲートバルブの開度を調節している。

そして、排気ターボ過給機のタービンハウジングやその周辺部をインシュレータで覆うにおいて、特許文献２のように外気導入口を設けて走行風を取り入れることは、タービンハウジング等の冷却性には優れている利点があるが、雨天時走行において雨水がリンクの部分に当たると、リンクやロッドが錆びついてウエストゲートバルブが動かなくなったり、動きが悪くなったりする不具合が懸念される。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明は、車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関に係るものであり、この内燃機関は、
「車両の前進方向を向いた側に、タービンハウジングにウエストゲートバルブが内蔵された排気ターボ過給機と、少なくとも前記排気ターボ過給機におけるタービンハウジングの全部又は一部を覆うインシュレータとが配置されており、前記ウエストゲートバルブの回転軸は一端部が前記タービンハウジングの外側に露出しており、前記回転軸の一端部に、当該回転軸の軸心と交差した方向に延びるリンクを設け、前記リンクに、アクチュエータで駆動されるロッドを連結している」
という基本構成である。

そして、請求項１では、上記基本構成において、前記インシュレータのうち前記リンクよりも下方の部位に、走行風を取り入れる導風穴が空いており、前記導風穴の少なくとも上縁に、内向きの庇片を折り曲げ形成している。

本願発明は、様々に具体化できる。その例として請求項２では、前記庇片は、走行風の流れ方向に向けて低くなるように下向きに傾斜している。

また、請求項３では、請求項１又は２において、前記リンクは、タービンの回転軸心よりも前方に配置されており、前記リンクを下方から覆うように前記庇片が配置されている。

請求項４では、請求項１〜３のうちのいずれかにおいて、前記導風穴は、前記リンクよりも下方で前記タービンの回転軸心よりも上の部位に形成されている。

請求項５では、請求項１〜４のうちのいずれかにおいて、前記導風穴は、前記タービンの回転軸心方向に長い長穴になっており、前記導風穴の上下両縁に前記庇片を折り曲げ形成している。

本願発明では、導風穴から走行風をインシュレータの内部に取り入れて、タービンハウジング等の冷却性を高めることができる。そして、走行風と一緒に雨水が導風穴に入り込んでも、庇片の存在により、水がウエストゲートバルブ駆動用リンクにかかることを防止できるため、リンクやロッド、或いは両者を連結しているピンが錆び付くことを防止できる。

従って、ウエストゲートバルブの駆動機能を損なったり、ウエストゲートバルブの駆動機構の寿命低下を招来したりすることなく、タービンハウジング等の冷却性能を向上できる。また、庇片はインシュレータに折り曲げ形成したものであるため、コストが大きく嵩むこともなくて経済的である。なお、洗浄水が導風穴に入ることも想定されるが、この場合も、水がリンク等にかかることを防止できる。

請求項２の構成を採用すると、導風穴に進入した雨水等は下方にガイドされるため、リンク等への水かかり防止機能を向上できる。従って、リンク等の連動部材の錆び付き防止手段として、特に有益である。

排気ターボ過給機には様々な構造（或いは使用態様）があり、リンクやロッドをタービンハウジングの手前に配置することがある。この場合は、リンクがインシュレータの近くに寄ることになるが、請求項３では、このような態様でも、リンクやピンなどに水がかかることをしっかりと防止できる。従って、本願発明は、排気ターボ過給機のバリエーションの対応性に優れていると云える。

排気ターボ過給機において、排気ガスはタービンの回転軸心方向に開口した排気ガス排出通路から排出されるが、熱は上に逃げる性質があるため、タービンハウジングのうち排出口の上方の部分は特に高温に昇温する傾向を呈しており、かつ、リンクは、最も昇温する部分の近くに配置されてしまう。

しかるに、本願請求項４の構成では、タービンハウジングのうち高温になる部分に走行風を当てることができるため、リンク等の錆び付き・腐食を防止しつつ、タービンハウジングの冷却性能を向上させることができる。

インシュレータを打ち抜いて導風穴を形成しただけの場合、走行風が導風穴に入り込むにおいて、開口縁の箇所で乱流・渦流が発生して、この乱流・渦流に乗って微細なウォータミストが上方に舞い上がることがあり得るが、本願請求項５の構成を採用すると、走行風は上下の庇片にガイドされて後ろにスムースに流れるため、開口縁に乱流・渦流が発生することを防止できる。従って、インシュレータの内部でウォータミストが舞い上がる現象を防止して、リンク等の錆び付き防止を確実化することができる。

実施形態の正面図である。 （Ａ）は図１の要部拡大図、（Ｂ）はインシュレータのみの側面図である。 排気ターボ過給機と触媒ケースとの分離斜視図である。 （Ａ）は図２（Ａ）の IV-IV視面図、（Ｂ）は別例を示す図である。

(1).基本構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、方向を特定するため前後・左右の文言や正面図といった問題を使用するが、これらの文言は車両の向きを基準にしている。すなわち、車両の前進方向を前として定義している。

内燃機関は、クランク軸が車両の左右方向に延びる横置き姿勢で車両のエンジンルームに配置されている。内燃機関については、一般に、クランク軸線方向を前後方向として、タイミングチェーンが配置されている部分を前と称しているが、本実施形態の内燃機関は上記のとおり横置きであるため、前後や左右の方向は、内燃機関に関して一般に使用されている方向とは相違している。

図１は内燃機関を正面図であり、内燃機関は、機関本体の構成要素として、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２、及び、これらの前面に固定されたフロントカバー３とを備えている。そして、排気側面を前向きにした姿勢で、車両のエンジンルームに配置されている。

機関本体の手前側に、排気ターボ過給機４が配置されている。排気ターボ過給機４は、排気ガスが流れるタービンハウジング５と、吸気が流れるコンプレッサハウジング６と、両者の間に介在したセンターハウジング７とを有している。本実施形態のシリンダヘッド２は排気集合部を内蔵した方式であり、シリンダヘッド２に形成された１つの排気出口に、タービンハウジング５に設けた排気ガス導入通路８（図４（Ａ）参照）が接続されている。

排気ターボ過給機４の内部には、水平姿勢の回転軸が配置されており、回転軸の一端部に、タービンハウジング５に内蔵されたターピン翼が固定されて、回転軸の他端部に、コンプレッサハウジング６に内蔵されたコンプレッサ翼が固定されている。

タービンハウジング５において、排気ガス導入通路８はタービンの回転軸心Ｏと交差した方向に開口しており、排気ガス排出通路９は、タービンの回転軸心Ｏの方向に開口している。そして、排気ガス排出通路９の終端には出口フランジ１０を設けており、この出口フランジ１０に触媒ケース１１が接続されている。触媒ケース１１は、その軸心を略上下方向に向けた姿勢で配置されており、上端部に、入口フランジ１２を有するＬ形の継手部１３が一体に形成されている。入口フランジ１２は、タービンハウジング５の出口フランジ１０にガスケット１４を介して接続されている。

タービンハウジング５のうちセンターハウジング７と反対側の部位に、バイパス通路１５（図４（Ａ）参照）を有する横向き膨出部５ａが形成されており、横向き膨出部５ａの内部に、バイパス通路１５を開閉する円板状のウエストゲートバルブ１６が配置されている。ウエストゲートバルブ１６は略水平姿勢のアーム１７を有しており、アームの先端に、略略鉛直姿勢の回転軸１８が固定されている。回転軸１８は横向き膨出部５ａを貫通して上方に露出しており、露出部にリンク１９が固定されている。

そして、排気ターボ過給機４のコンプレッサハウジング６に、吸気圧の変動によってロッド２０を前後動させるダイヤフラム式のアクチュエータ２１が設けられており、ロッド２０の先端とリンク１９とが、軸心を上下方向の姿勢にしたピン２２で連結されている。従って、ロッド２０が前後動すると、リンク１９を介して回転軸１８が回転してウエストゲートバルブ１６が水平回動し（ウエストゲートバルブ１６は、紙面と直交した方向に動く）、これにより、バイパス通路１５の開度が変化して、タービンによる駆動トルクが調節される。

図３のとおり、本実施形態では、タービンハウジング５の出口フランジ１０は横向き膨出部５ａと一体化しており、回転軸１８は出口フランジ１０の上面から露出している。

(2).インシュレータ
排気ターボ過給機４におけるタービンハウジング５のうちの排気ガス排出通路９と横向き横向き膨出部５ａ、及び、触媒ケース１１の略全体とは、１枚の金属板製インシュレータ２４で手前から覆われている。触媒ケース１１は、インシュレータ２４によって手前と左右両側から囲われており、また、排気ターボ過給機４におけるタービンハウジング５の横向き膨出部５ａは、手前と上側から囲われている。インシュレータ２４は、触媒ケース１１に設けた複数の受け座２５（図３参照）にビスで固定されている。

触媒ケース１１の継手部１３は排気ターボ過給機４の側に寄っているため、インシュレータ２４の上部は、排気ターボ過給機４と反対側の部分が切かきれている。

そして、インシュレータ２４のうち、排気ターボ過給機４におけるタービンハウジング５の排気ガス排出通路９の手前の部位に、左右横長の導風穴２６が形成されている。図４（Ａ）に明示するように、導風穴２６は、排気ターボ過給機４におけるタービンの回転軸心Ｏよりも上で、リンク１９よりは下方の部位に形成されており、上縁には上庇片２８を内向きに（後ろ向き）に折り曲げ形成し、下縁には下庇片２９を内向きに折り曲げ形成している。

上下の庇片２８，２９は、後ろに向けて（先端に向けて）低くなるように水平に対して傾斜しており、また、上庇片２８の突出寸法が下庇片２９の突出寸法よりも遥かに大きくなっている。従って、導風穴２６に流入した走行風３１は、殆どが下方に流れるようにガイドされる。従って、雨水が導風穴２６に進入しても、雨水は、インシュレータ２４の内部で舞い上がるようなことはなくて、下方に流れていき、リンク１９やロッド２０、ピン２２に雨水が当たることはない。よって、リンク１９やロッド２０、ピン２２が錆び付いてウエストゲートバルブ１６が動かなくなったり、腐食によって寿命が低下したりするようなことはない。

また、タービンハウジング５のうち排気ガス排出通路９の箇所や、触媒ケース１１の継手部１３は排気ガスに晒されて高温になるが、これらの部位には走行風３１が当たるため、昇温を抑制してインシュレータ２４による防護機能を向上させることができる。なお、図４（Ａ）では走行風３１が下向きに流れる状態を表示しているが、走行風３１は左右方向（図４（Ａ）の紙面と直交した方向）にも流れる。

導風穴２６の上下縁に庇片２８，２９を形成しているため、走行風３１は、高い直進性を持つようにガイドされる。このため、走行風３１に雨粒が含まれていても、雨粒はタービンハウジング５や継手部１３に衝突して微細にミスト化して下方に流れていく（雨水はミスト化しても質量は空気よりも大きいため、上方に舞い上がることは殆ど無くて、下方に流れていく。）。従って、雨水がリンク１９やロッド２０、ピン２２に触れることを防止できる。

図４（Ｂ）に示す別例では、ウエストゲートバルブ１６の回転軸１８は略水平姿勢になっていて、前端部がタービンハウジング５の手前に露出している。従って、リンク１９とロッド２０、ピン２２も、タービンハウジング５の手前に配置されている。ピン２１は水平姿勢になっている。

排気ターボ過給機４がこのような構造である場合、インシュレータ２４の導風穴２６が打ち抜きによって形成されているに過ぎない場合は、導風穴２６に進入した雨水リンク１９が上向きに流れてリンク１９等に触れやすくなるが、本願発明では、リンク１９やピン２２，ロッド２０が上庇片２８によって下方からカバーされているため、リンク１９等をタービンハウジング５の手前に配置した態様であっても、リンク１９等が雨水による害を受けることなく、タービンハウジング５を冷却することができる。

上記の実施形態では導風穴２６は１つのみ形成しているが、複数個形成して左右に並べるなどしてもよい。また、図の導風穴２６は小判形になっているが、角形や円形などの形態も採用可能である。更に、インシュレータでタービンハウジングの全体を覆うことも可能である。上下の庇片は、先端に向けて間隔が狭まったり広がったりするように、傾斜角度を異ならせることも可能である。

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
４ 排気ターボ過給機
５ タービンハウジング
５ａ 横向き膨出部
６ コンプレッサハウジング
８ 排気ガス導入通路
９ 排気ガス排出通路
１０ 出口フランジ
１５ バイパス通路
１６ ウエストゲートバルブ
１７ アーム
１８ 回転軸
１９ リンク
２０ ロッド
２１ アクチュエータ
２２ ピン
２４ インシュレータ
２６ 導風穴
２８ 上庇片
２９ 下庇片

Claims (5)

1. 車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関であって、
   車両の前進方向を向いた側に、タービンハウジングにウエストゲートバルブが内蔵された排気ターボ過給機と、少なくとも前記排気ターボ過給機におけるタービンハウジングの全部又は一部を覆うインシュレータとが配置されており、前記ウエストゲートバルブの回転軸は一端部が前記タービンハウジングの外側に露出しており、前記回転軸の一端部に、当該回転軸の軸心と交差した方向に延びるリンクを設け、前記リンクに、アクチュエータで駆動されるロッドを連結している構成において、
   前記インシュレータのうち前記リンクよりも下方の部位に、走行風を取り入れる導風穴が空いており、前記導風穴の少なくとも上縁に、内向きの庇片を折り曲げ形成している、
   車両用内燃機関。
2. 前記庇片は、走行風の流れ方向に向けて低くなるように下向きに傾斜している、
   請求項１に記載した車両用内燃機関。
3. 前記リンクは、タービンの回転軸心よりも前方に配置されており、前記リンクを下方から覆うように前記庇片が配置されている、
   請求項１又は２に記載した車両用内燃機関。
4. 前記導風穴は、前記リンクよりも下方で前記タービンの回転軸心よりも上の部位に形成されている、
   請求項１〜３のうちのいずれかに記載した車両用内燃機関。
5. 前記導風穴は、前記タービンの回転軸心方向に長い長穴になっており、前記導風穴の上下両縁に前記庇片を折り曲げ形成している、
   請求項１〜４のうちのいずれかに記載した車両用内燃機関。

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