JP3783904B2 - 過給機付エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は過給機付エンジンの冷却装置に係り、特にエンジンソーク時の過給機の焼き付きを確実に防止し得る過給機付エンジンの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンにおいては、過給機（「ターボチャージャ」あるいは単に「ターボ」ともいう）が配設されているものがある。過給機は、エンジンの排気ガスによってタービンを回転させ、このタービンに同軸に配設させるコンプレッサによってエンジンに吸気を加圧供給している。
【０００３】
また、前記エンジンには、エンジンを冷却するメイン冷却系が設けられているとともに、例えば過給機を冷却するサブ冷却系が前記メイン冷却系に対して並設されている。
【０００４】
前記過給機付エンジンの冷却装置としては、特公平２−５２０９１号公報に開示されるものがある。この公報に開示されるターボチャージャ付内燃機関の冷却装置は、エンジン停止後においてもベアリング部の冷却を可能にするとともに、ターボチャージャの設置位置の自由度を上昇し、エンジン冷却系への冷却水の補給を容易にし、またターボチャージャ暖機性の促進及び冷却ポンプの負荷の低減を図っている。
【０００５】
また、特公平６−３１４３号公報に開示されるものがある。この公報に開示されるターボチャージャ付内燃機関の冷却装置は、エンジンのウォータポンプと、エンジンに形成されたウォータジャケットと、ラジエータとの間においてエンジン冷却水循環回路を形成するとともに、ウォータジャケットから分岐して連通されたターボチャージャのウォータジャケットと、ターボチャージャより高い位置で、且つラジエータ上部のエアー抜き部より高い位置に水面が設定された注水タンクと、ウォータポンプとの間においてターボチャージャ冷却水循環回路を形成した冷却装置において、注水タンク内の上部に空気室を設け、ターボチャージャのウォータジャケットの冷却水出口に接続される冷却水出口管の先端を、空気室に連通させるとともに、注水タンクの底部で水面下に開口する冷却水出口とウォータポンプの吸入側との間を冷却水戻り管によって連通させ、注水タンクの水面より上で開口するエアー抜き通路の出口開口部に、タンク内方向のみに開口する一方向弁を備え、一方向弁を介してエアー抜き通路に、ラジエータ頂部のエアー抜き部に接続されているエアー抜き管を連通し、エンジン停止時にターボチャージャのウォータジャケットで発生した水蒸気の移動をスムーズとするとともに、発生水蒸気によってターボチャージャ冷却水循環回路における冷却水の循環を促進させている。
【０００６】
更に、実公平８−２４３４号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関用過給機の冷却装置は、過給機の軸受部を覆うハウジングを、ラジエータの冷却水液面よりも高位置に配設し、ハウジング内の冷却水通路に冷却水を導いて軸受部を冷却するようにした内燃機関用過給機の冷却装置において、ハウジング内の冷却水通路とウォータポンプの吐出側若しくはシリンダブロックとを冷却水供給通路により連通させるとともに、冷却水通路とウォータポンプの吸込側若しくはラジエータとをリターン通路により連通させ、過給機の冷却水通路に連通する過給機用リザーブタンクをハウジングより高位置に配設して介装し、且つ過給機用リザーブタンクとラジエータ用リザーブタンクとを過給機用キャップを介して連通させ、過給機用キャップに、過給機用リザーブタンク内圧力が所定値以上になると過給機用リザーブタンク内の圧力をラジエータ用リザーブタンクに逃がす弁と、過給機用リザーブタンク内圧力が所定値以下になるとラジエータ用リザーブタンクから過給機用リザーブタンクに冷却水を導く弁とを設け、過給機のハウジングがラジエータの冷却水液面よりも高い位置にあるときにもハウジング内に冷却水を導入できるとともに、冷却効率を向上させている。
【０００７】
更にまた、実開平６−７６６２２号公報に開示されるものがある。この公報に開示される内燃機関用過給機の冷却装置は、過給機の軸受部を覆うセンタハウジングを、ラジエータの冷却水面よりも高位置に配設し、ラジエータが介装された機関冷却水循環系を循環する冷却水の一部をセンタハウジング内の冷却水通路に導いて軸受部を冷却水ようにし、センタハウジング内の冷却水通路と連通するリザーバタンクをセンタハウジングより高位置に配置して設け、リザーバタンクと加圧キャップを介してラジエータに連通するとともに、リザーバタンクを機関冷却水循環系のウォータポンプ吸込口と連通させ、加圧キャップには、リザーバタンク内圧力が所定圧力以上になると開弁してリザーバタンク内圧力をラジエータ側に逃がす弁を設けてなる内燃機関用過給機の冷却装置において、加圧キャップの弁の開弁圧力を０．７ｋｇ／ｃｍ2 以下とし、機関停止直後の過給機のセンタハウジング内の温度上昇を抑制している。
【０００８】
なお、過給機付エンジンの冷却装置に関する公報としては、実開平６−３７５３１号公報や実開平７−４８４１号公報に開示されるものもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の過給機付エンジンの冷却装置においては、図１１及び図１２に示す如く、エンジン１０２のシリンダヘッド１０６に装着されるサーモケース１１８と過給機１１２とを１本のホース１２６にて連絡するものがある。
【００１０】
そしてこのとき、ホース１２６は、図１１に示す如く、排気マニホルド１１４の前側部位に配設されており、最短距離で配管できるとともに、高低差も生じないという利点があるが、この配管においては、レイアウト上、排気マニホルド１１４の前側部位に障害物が何もないことが大前提条件となっている。
【００１１】
しかし、一般的には、排気マニホルド１１４の前側部位に障害物があるため、排気マニホルド１１４の前側部位にホース１２６を配設できないものであり、改善が望まれていた。
【００１２】
上述の不具合を解消する方策として、図１３及び図１４に示す如く、エンジン２０２のシリンダヘッド２０６に装着されるサーモケース２１８と過給機２１２とを連絡するホース２２６途中に中間パイプ２４２を組み込んだものがある。
【００１３】
そして、図１３に示す如く、この中間パイプ２４２によって排気マニホルド２１４の上方を迂回する配管構造としている。
【００１４】
このとき、配管上、高低差が生ずることとなり、エンジンソーク時に過給機２１２内にてエア（水蒸気）が発生し、このエア（水蒸気）が前記中間パイプ２４２に溜まる。
【００１５】
この結果、過給機用サブ冷却系において、エアロックが惹起されることとなり、過給機内に冷却水が十分に供給されなくなって、過給機の焼き付きが発生するという不都合がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、過給機付エンジンを冷却するメイン冷却系とこのメイン冷却系に並設した過給機用サブ冷却系とを有し、サブ冷却系に過給機を冷却する冷却配管を設け、この冷却配管を介してシリンダヘッドの側方に装着したサーモケースとシリンダヘッドの前面に配設される排気マニホルドの下部に配設される過給機とこの過給機より下方に配設されるオイルクーラとウォータポンプとを連絡し、前記冷却配管途中の最上方位置には冷却水を一時的に貯留するタンクを設けた過給機付エンジンの冷却装置において、前記タンクはタンク本体部とこのタンク本体部と前記サーモケースとを連絡する入口側パイプと前記タンク本体部と前記過給機とを連絡する出口側パイプとを備え、前記タンク本体部を排気マニホルド上側部位であってシリンダヘッドカバーの前面部位に配設し、前記タンク本体部にエア抜き用の開口部とこの開口部を閉塞するドレインボルトを設け、前記出口側パイプを前記排気マニホルドの前方に配設したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、エンジンソーク時には、過給機にて発生したエア（水蒸気）がタンク内の冷却水を過給機側に押し出し、過給機の焼き付きを確実に防止している。
【００１８】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１〜図７はこの発明の実施例を示すものである。図１において、２は過給機付エンジン（以下、単に「エンジン」という）である。
【００２０】
このエンジン２は、シリンダブロック４と、このシリンダブロック４の上面に装着されるシリンダヘッド６と、シリンダヘッド６の上面に装着されるシリンダヘッドカバー８と、前記シリンダブロック４の下面に装着されるオイルパン１０とを有している。
【００２１】
そして、前記エンジン２には過給機（「ターボチャージャ」あるいは単に「ターボ」ともいう）１２が配設されている。
【００２２】
このとき、過給機１２は、図１に示す如く、前記エンジン２の前面において、排気マニホルド１４の下部に配設される。
【００２３】
また、前記エンジン２には、このエンジン２を冷却する図示しないメイン冷却系が設けられているとともに、このメイン冷却系に対して過給機用サブ冷却系が並設されている。
【００２４】
過給機用サブ冷却系には、前記過給機１２を冷却する冷却配管１６が設けられている。この冷却配管１６を介して、図１及び図２に示す如く、シリンダヘッド６の側方に装着したサーモケース１８と、シリンダヘッド６の前面に配設される排気マニホルド１４の下部に配設される過給機１２と、この過給機１２より下方に配設されるオイルクーラ２０と、ウォータポンプ２２とを連絡している。
【００２５】
このとき、前記サーモケース１８と過給機１２とは冷却水通路２４の一部を形成するホース２６によって連絡されている。
【００２６】
前記サーモケース１８は、図５に示す如く、内部にサーモスタット２８を有し、このサーモスタット２８の開弁時にサーモケース１８内の冷却水を図示しないラジエータ側に流している。
【００２７】
そしてこのとき、前記過給機１２の取付位置よりも上方に位置する前記冷却配管１６途中の最上方位置には、冷却水を一時的に貯留するタンク３０を設け、前記タンク３０はタンク本体部３０−１とこのタンク本体部３０−１と前記サーモケース１８とを連絡する入口側パイプである入口側第１パイプ３０−２と前記タンク本体部３０−１と前記過給機１２とを連絡する出口側パイプである出口側第２パイプ３０−３とを備え、前記タンク本体部３０−１を排気マニホルド１４上側部位であってシリンダヘッドカバー８の前面部位に配設し、前記タンク本体部３０−１にエア抜き用の開口部３２とこの開口部３２を閉塞するドレインボルト３４を設け、前記出口側パイプである出口側第２パイプ３０−３を前記排気マニホルド１４の前方に配設した構成とする。
【００２８】
詳述すれば、前記サーモケース１８と過給機１２とは、冷却配管１６の一部を構成するホース２６によって連絡されており、図１及び図４に示す如く、このホース２６途中において、過給機１２の取付位置よりも上方に位置する部位に前記タンク３０を設ける。
【００２９】
このとき、前記ホース２６を、図４に示す如く、サーモケース１８側に連絡する上流側第１ホース２６−１と、過給機１２側に連絡する下流側第２ホース２６−２とに分割し、これらの第１、第２ホース２６−１、２６−２間に前記タンク３０を位置させる。
【００３０】
また、前記タンク３０は、最終的には冷却配管１６の最上方位置に配設されることとなるとともに、前記タンク本体部３０−１にエア抜き用の開口部３２を有している。
【００３１】
そして、前記タンク３０は、約４０ｃｃの冷却水を貯留可能で且つ円筒部材の両端を閉塞した中空円柱状のタンク本体部３０−１と、このタンク本体部３０−１に連結される前記冷却配管１６の一部を構成する入口側パイプである入口側第１パイプ３０−２と、前記タンク本体部３０−１に連結される冷却配管１６の一部を構成する出口側パイプである出口側第２パイプ３０−３とを有するとともに、過給機１２側に位置する出口側第２パイプ３０−３を前記タンク本体部３０−１の最下方位置に連絡して設ける。
【００３２】
つまり、前記タンク３０のタンク本体部３０−１において、図３に示す如く、上部にエア抜き用の前記開口部３２を形成し、この開口部３２をドレンボルト３４にて閉塞する。
【００３３】
また、前記タンク３０は、タンク本体部３０−１の入口側端部（図３において右側）の上部位置に連絡すべく入口側第１パイプ３０−２を装着するとともに、タンク本体部３０−１の出口側端部（図３において左側）の下部位置に連絡すべく出口側第２パイプ３０−３を装着している。
【００３４】
なお、符号３６は、前記タンク３０をシリンダヘッドカバー８に取り付けるために、タンク本体部３０−１に装着される取付腕部である。
【００３５】
次に作用について説明する。
【００３６】
前記タンク３０内に予め４０ｃｃ程の冷却水を貯留させておき、図５に示す如く、エンジン２を作動させる。
【００３７】
そして、エンジン停止後のエンジンソーク時（エア発生中）に、図６に示す如く、過給機１２内で発生したエア（水蒸気）が、下流側第２ホース２６−２と出口側第２パイプ３０−３とを介して、タンク３０内に押し出され、このエア（水蒸気）によってタンク３０のタンク本体部３０−１内の冷却水が過給機１２側に押し出され、冷却水が過給機１２に供給される。
【００３８】
このとき、前記タンク３０のタンク本体部３０−１内の冷却水がエア（水蒸気）によって過給機１２に供給されることとなり、過給機１２の焼き付きが防止される。
【００３９】
また、エンジンソーク時（エア発生終了）には、図６に示す如く、タンク３０のタンク本体部３０−１内にエア（水蒸気）が溜められる。
【００４０】
更に、前記タンク３０のタンク本体部３０−１内に溜められたエア（水蒸気）は、エンジン２が始動して冷却水が循環することとなると、図示しないラジエータキャップやリザーバタンクから排出される。
【００４１】
更にまた、前記タンク３０のタンク本体部３０−１上部に設けたエア抜き用の開口部３２及びドレンボルト３４は、冷却水の交換作業を行う場合に使用されるものであり、このドレンボルト３４を緩めることにより、タンク３０のタンク本体部３０−１内にエアが溜まるのを回避し、規定量の冷却水が入るようにしている。
【００４２】
これにより、エンジンソーク時に、過給機１２にて発生したエア（水蒸気）がタンク３０のタンク本体部３０−１内の冷却水を過給機１２側に押し出すこととなり、過給機１２の焼き付きを確実に防止し得て、実用上有利である。
【００４３】
また、前記タンク３０を冷却配管１６の最上方位置に配設するとともに、前記タンク本体部３０−１にエア抜き用の開口部３２を有していることにより、タンク３０のエア抜きを確実且つ容易に行うことができ、規定量の冷却水を入れることができるとともに、構成が簡略であり、製作も容易で、コストを低廉に維持し得る。
【００４４】
更に、前記タンク３０のタンク本体部３０−１に連絡する入口側第１パイプ３０−２と出口側第２パイプ３０−３とにおいて、過給機１２側に位置する出口側第２パイプ３０−３をタンク本体部３０−１の最下方位置に連絡して設けたことにより、タンク３０内の冷却水が過給機１２へ効率良く流れることとなり、タンク３０内に貯留される約４０ｃｃの冷却水を余すことなく、効率的に使用できるものである。
【００４５】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００４６】
例えば、この発明の実施例においては、過給機１２の取付位置よりも上方に位置する冷却配管１６途中に、冷却水を一時的に貯留するタンク３０を設けるとともに、このタンク３０のタンク本体部３０−１を約４０ｃｃの冷却水を貯留可能な円筒部材の両端を閉塞した中空円柱状に構成したが、図８に示す如く、タンク４２上面の上流側の高さ位置を大とするとともに、上流側から下流側に向かってタンク４２上面の高さ位置を漸次小とする形状のタンク本体部４２−１を設け、高さ位置の大なる上流側部位にエア抜き用の開口部４４を設ける構成（ＳＧ１）とすることもできる。
【００４７】
さすれば、タンク４２の貯留量を増加させることができ、多量の冷却水を過給機側に供給することができ、過給機の焼き付きを確実に防止し得るとともに、高さ位置の大なる上流側部位にエア抜き用の開口部４４が設けられており、タンク４２のエア抜きをより一層確実且つ容易に行うことができるものである。しかも、エンジンソーク時に、過給機にて発生したエア（水蒸気）がタンク４２の上流側部位に集められることとなり、エアが出口用第２パイプ３０−３から離間し、エアによって円滑に冷却水が押し出されることとなり、実用上有利である。
【００４８】
また、この発明の実施例においては、唯一のタンクを設ける構成としたが、複数個、例えば２個の第１、第２タンク５２、５４を設ける構成（ＳＧ２）とすることもできる。
【００４９】
すなわち、冷却配管１６途中に所定容量の第１、第２タンク５２、５４を配設する際に、図９に示す如く、第１タンク５２の上流側に入口側第１パイプ３０−２を接続し、この第１タンク５２よりも高さ位置を小とした第２タンク５４を第１タンク５２よりも下流側に配設し、第１タンク５２の最下方位置と第２タンク５４の上流側とを接続パイプ５６によって接続して設け、第２タンク５４の下流側且つ最下方位置には出口用第２パイプ３０−３を接続して設けるものである。
【００５０】
さすれば、第１、第２タンク５２、５４に一時的に貯留される冷却水を過給機側に供給することができ、過給機の焼き付きを確実に防止し得るとともに、所定容量のタンクの個数によって冷却水の貯留量を容易に増減させることができ、過給機付エンジンの大きさに応じて任意に設定変更が可能であり、実用上有利である。
【００５１】
更に、この発明の実施例においては、冷却配管途中にタンクを配設する際に水平状態に配設しているが、図１０に示す如く、下流側の高さ位置よりも上流側の高さ位置を大とすべく所定角度αだけ傾斜させてタンク６２を配設する構成（ＳＧ３）とすることも可能である。
【００５２】
さすれば、エンジンソーク時に、過給機にて発生したエア（水蒸気）がタンク６２の上流側部位に集められることとなり、エアが出口用第２パイプ３０−３から離間し、エアによって円滑に冷却水が過給機側へ押し出されることとなり、過給機の焼き付き防止に寄与し得る。また、タンクを傾斜させて配設するのみであることにより、設定変更等が不要であり、容易に実現し得るものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、過給機付エンジンを冷却するメイン冷却系とこのメイン冷却系に並設した過給機用サブ冷却系とを有し、サブ冷却系に過給機を冷却する冷却配管を設け、この冷却配管を介してシリンダヘッドの側方に装着したサーモケースとシリンダヘッドの前面に配設される排気マニホルドの下部に配設される過給機とこの過給機より下方に配設されるオイルクーラとウォータポンプとを連絡し、冷却配管途中の最上方位置には冷却水を一時的に貯留するタンクを設けた過給機付エンジンの冷却装置において、タンクはタンク本体部とこのタンク本体部とサーモケースとを連絡する入口側パイプとタンク本体部と過給機とを連絡する出口側パイプとを備え、タンク本体部を排気マニホルド上側部位であってシリンダヘッドカバーの前面部位に配設し、タンク本体部にエア抜き用の開口部とこの開口部を閉塞するドレインボルトを設け、出口側パイプを排気マニホルドの前方に配設したので、エンジンソーク時に、過給機にて発生したエア（水蒸気）がタンク内の冷却水を過給機側に押し出すこととなり、過給機の焼き付きを確実に防止し得て、実用上有利である。また、前記タンクを冷却配管の最上方位置に配設するとともに、前記タンク本体部にエア抜き用の開口部を有していることにより、タンクのエア抜き時に確実且つ容易に行うことができ、しかも規定量の冷却水を入れることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例を示す過給機付エンジンの正面図である。
【図２】 エンジン作動時の冷却水の流れ方向を示す過給機付エンジンの概略正面図である。
【図３】 タンクの拡大図である。
【図４】 冷却配管の概略組付斜視図である。
【図５】 エンジン作動時のタンク内部の冷却水の状態を示す過給機付エンジンの概略拡大正面図である。
【図６】 エンジンソーク時（エア発生中）のタンク内部の冷却水の状態を示す過給機付エンジンの概略拡大正面図である。
【図７】 エンジンソーク時（エア発生終了）のタンク内部の冷却水の状態を示す過給機付エンジンの概略拡大正面図である。
【図８】 この発明の他の第１実施例を示すタンクの拡大図である。
【図９】 この発明の他の第２実施例を示すタンクの拡大図である。
【図１０】 この発明の他の第３実施例を示すタンクの拡大図である。
【図１１】 この発明の第１の従来技術を示す過給機付エンジンの正面図である。
【図１２】 冷却配管の概略組付斜視図である。
【図１３】 この発明の第２の従来技術を示す過給機付エンジンの正面図である。
【図１４】 冷却配管の概略組付斜視図である。
【符号の説明】
２ 過給機付エンジン
４ シリンダブロック
６ シリンダヘッド
８ シリンダヘッドカバー
１０ オイルパン
１２ 過給機
１４ 排気マニホルド
１６ 冷却配管
１８ サーモケース
２０ オイルクーラ
２２ ウォータポンプ
２４ 冷却水通路
２６ ホース
２６−１ 上流側第１ホース
２６−２ 下流側第２ホース
２８ サーモスタット
３０ タンク
３０−１ タンク本体部
３０−２ 入口側第１パイプ
３０−３ 出口側第２パイプ
３２ エア抜き用の開口部
３４ ドレンボルト
３６ 取付腕部

Claims (2)

1. 過給機付エンジンを冷却するメイン冷却系とこのメイン冷却系に並設した過給機用サブ冷却系とを有し、サブ冷却系に過給機を冷却する冷却配管を設け、この冷却配管を介してシリンダヘッドの側方に装着したサーモケースとシリンダヘッドの前面に配設される排気マニホルドの下部に配設される過給機とこの過給機より下方に配設されるオイルクーラとウォータポンプとを連絡し、前記冷却配管途中の最上方位置には冷却水を一時的に貯留するタンクを設けた過給機付エンジンの冷却装置において、前記タンクはタンク本体部とこのタンク本体部と前記サーモケースとを連絡する入口側パイプと前記タンク本体部と前記過給機とを連絡する出口側パイプとを備え、前記タンク本体部を排気マニホルド上側部位であってシリンダヘッドカバーの前面部位に配設し、前記タンク本体部にエア抜き用の開口部とこの開口部を閉塞するドレインボルトを設け、前記出口側パイプを前記排気マニホルドの前方に配設したことを特徴とする過給機付エンジンの冷却装置。
2. 前記入口側パイプを前記タンクのタンク本体部の入口側端部の上部位置に連絡するとともに、前記出口側パイプを前記タンクのタンク本体部の出口側端部の下部位置に連絡した請求項１に記載の過給機付エンジンの冷却装置。

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