JP5494294B2 - 車両用エンジンのターボ過給機の冷却装置 - Google Patents
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Description
冷却水を強制循環させるウォータポンプは、その構造上、エンジンの停止と同時に停止される。それ故、高負荷運転後にエンジンを停止したときには、冷却水が沸騰してセンタハウジング内に蒸気が発生し、シャフト軸受部を含めてセンタハウジングの温度が急激に上昇するため、シャフト軸受部の熱的損傷や潤滑油の劣化を招く。そこで、センタハウジング内の蒸気をエンジン本体外部の冷却水収容部、例えばラジエータ等へ逃がすことが行われている。
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記第2リターン通路は途中部分にフレキシブルホースが装着されていることを特徴としている。
請求項5の発明は、請求項1〜4の何れか1項の発明において、前記エンジン本体外部の冷却水収容部はラジエータのアッパータンクであることを特徴としている。
第1ターボ過給機とエンジン本体外部の冷却水収容部を接続する蒸気逃し通路を省略できるため、エンジン周辺のレイアウトの自由度を高くすることができる。
請求項3の発明によれば、第2ターボ過給機とエンジンの組付け誤差及び振動変位を容易に吸収することができる。
請求項5の発明によれば、第2ターボ過給機に対して高低差と圧力差を確保でき、蒸気逃し性能を高くすることができる。
尚、以下の実施例において、車両の前後方向を前後方向とし、車両後方から視て左右方向を左右方向として説明する。
図1〜図3に示すように、直列4気筒ディーゼルエンジン1は、シリンダブロック2と、このシリンダブロック2の上部に配設されるシリンダヘッド3と、このシリンダヘッド3の上部を覆うシリンダヘッドカバー4と、シリンダブロック2の左側端部に配設される変速機ユニット5等を備えている。
第1ターボ過給機7は、シリンダブロック2の上部における左側位置且つフランジ11aの下側位置に配置され、第2ターボ過給機8は、シリンダヘッドカバー4における左側位置且つフランジ11aの上側位置に配置されている。第1ターボ過給機7と第2ターボ過給機8は、シリンダヘッド3の後側側壁から突出した取付部3g(図13,図15,図16参照)にボルト固定されている。
図7,図8に示すように、第2過給機タービン8側におけるタービン間通路41の横断面形状は扁平状に形成され、この断面の長軸が第2過給機タービンシャフト8cと略直交するように形成されている。タービン間通路41の横断面形状は、第1過給機タービン7bの排出部近傍の短軸より第2過給機タービン8bの導入部近傍の短軸が短く、第1過給機タービン7bの排出部近傍の長軸より第2過給機タービン8bの導入部近傍の長軸が長くなるよう形成されている。これにより、排気の通路抵抗を低減でき、排気の運動エネルギーを減少することなく第2過給機タービン8bへ排気を供給することができる。第1バイパス通路43は略円状に形成されている。
図10の制御マップに示すように、本エンジン1は、車両の走行状態に応じて、低速モードM1、中速モードM2、中高速モードM3、高速モードM4に制御され、始動時モードM0を加えて5つの運転モードM0〜M4によりエンジン1に対する吸気及び排気を制御している。エンジン1の制御部(図示略)が各車載センサの検出値に基づき運転モードM0〜M4を判定し、図11に示す表により吸気カットバルブ17、レギュレートバルブ44及びウエストゲートバルブ47を制御している。
図9に示すように、エンジン1の排気は、排気ポート3b、排気マニホールド11を通過し、導入通路42へ導かれる。このとき、レギュレートバルブ44が開作動しているため、排気は第1バイパス通路43を通過し、第1過給機タービン7bをバイパスする。第1過給機タービン7bをバイパスした排気は、ウエストゲートバルブ47が開作動しているため、第2過給機タービン8bをバイパスして排気浄化装置12へ送り込まれる。これにより、運動エネルギーの損失が少なく温度の高い排気を排気浄化装置12に導入することができる。尚、第1過給機コンプレッサ7aと第2過給機コンプレッサ8aが作動していないため、吸気は過給されない。
レギュレートバルブ44が運転状態に応じて角度制御されているため、排気の一部が第1過給機タービン7bと第2過給機タービン8bを回動し、排気の残部が第1過給機タービン7bと第2過給機タービン8bをバイパスして排気浄化装置12へ送り込まれる。吸気ポート3aには、第1過給機コンプレッサ7aと第2過給機コンプレッサ8aにより過給された吸気が供給される。これにより、第1過給機コンプレッサ7aの過給効率と排気抵抗の低減とを両立することができる。
エンジン1の排気は、第1過給機タービン7bをバイパスし、第1バイパス通路43を通過して第2過給機タービン8bを回動した後、排気浄化装置12へ送り込まれる。吸気ポート3aには、第2過給機コンプレッサ8aにより過給された吸気が供給される。
ウエストゲートバルブ47が運転状態に応じて調整制御されているため、第1過給機タービン7bをバイパスした排気の一部が第2過給機タービン8bを回動し、排気の残部が第2過給機タービン8bをバイパスして排気浄化装置12へ送り込まれる。吸気ポート3aには、第2過給機コンプレッサ7bにより過給された吸気が供給される。これにより、第2過給機コンプレッサ8aの過給効率を確保しつつ、吸排気抵抗を低減することができる。
図13に示すように、シリンダヘッド3の内部には、左右方向に延びるオイルギャラリ3cが形成されている。エンジン1の潤滑油は、シリンダブロック2に設けられたオイルポンプ(図示略)から夫々の潤滑部位にオイル通路を介して供給される。オイルポンプからシリンダヘッド3に供給された潤滑油は、オイルギャラリ3cから各カムシャフト用軸受部等に供給されている。
第1上流リターン通路25aの下端部と第1下流リターン通路25bの上端部は、耐熱性合成ゴム製のフレキシブルホース63によって接続されている。これにより、第1上流リターン通路25aの下端部と第1下流リターン通路25bの上端部に位置ずれ誤差が生じてもフレキシブルホース63により吸収することができる。また、第1リターン通路25の短縮化に伴いフレキシブルホース63が短縮化できるため、高温に晒される表面積を最小化でき、フレキシブルホース63の熱害を抑えつつ第1ターボ過給機7とエンジン1の振動変位を吸収でき、第1,第2ターボ過給機7,8の位置ずれを吸収することができる。
第2センタハウジング33から合流部62までの第2リターン通路35の通路長は、第1センタハウジング23から合流部62までの第1リターン通路25の通路長よりも長く形成されている。ここで、第1リターン通路25の通路長は、第1上流リターン通路25aと第1下流リターン通路25bとフレキシブルホース63によって形成された通路長である。これにより、第1,第2ターボ過給機7,8の第1,第2リターン通路25,35の数よりオイル還流部2aの数を減少させることができ、小さなスペースで第1,第2リターン通路25,35をエンジン側壁に接続することができ、エンジン1周辺のレイアウト自由度を拡大することができる。しかも、第2リターン通路35のみをエンジン側壁に接続させるため、第1ターボ過給機7のエンジン1に対する位置ずれが第2リターン通路35の接続に影響を与えることなく、第2リターン通路35の組付け誤差を最小限に抑えることができる。
図18に示すように、エンジン1の冷却水は、シリンダブロック2の前側側壁に設けられたウォータポンプ70から冷却が必要な夫々の部位に冷却水通路を介して供給される。ウォータポンプ70からシリンダブロック2を介してシリンダヘッド3に供給された冷却水は、シリンダヘッド3内部に形成されたウォータジャケット(図示略)を循環して冷却が必要な部位を冷却する。昇温された冷却水は、エンジン1の前側位置に配置されたラジエータ71(冷却水収容部)に送られ、走行風と熱交換することにより水温が低下された後、ウォータポンプ70に還流される。
それ故、第2ターボ過給機8とエンジン1の組付け誤差を容易に吸収することができ、第2ターボ過給機8とエンジン1の作動振動の相違に起因する振動変位を吸収することができる。
本車両用エンジン1のターボ過給機の冷却装置は、第1ターボ過給機7と、この第1ターボ過給機7より高い位置に配置された第2ターボ過給機8をエンジン1の後側側壁に備えた車両用エンジン1のターボ過給機の冷却装置において、エンジン1から第1,第2ターボ過給機7,8の第1,第2センタハウジング23,33へ冷却水を夫々独立して供給する第1,第2給水通路26,36と、第1,第2ターボ過給機7,8からエンジン1へ冷却水を夫々還流する第1,第2リターン27,37通路を備え、第1給水通路26の冷却水接続部3eを第2給水通路37の冷却水接続部3fよりも高い位置で且つ第1ターボ過給機7よりも高い位置に設け、第2ターボ過給機8の第2リターン通路8の接続部よりも高い位置に配置されたエンジン本体外部のアッパータンク71bと第2ターボ過給機8との間に蒸気逃し通路73を形成している。
しかも、第1ターボ過給機7とエンジン本体外部のアッパータンク71bを接続する蒸気逃し通路を省略できるため、エンジン1周辺のレイアウトの自由度を高くすることができる。
第2リターン通路37は第2上流リターン通路37aと第2下流リターン通路37bとに分割形成されると共に途中部分にフレキシブルホース72が装着されているため、第2ターボ過給機8とエンジン1の組付け誤差及び振動変位を容易に吸収することができる。
エンジン本体外部の冷却水収容部はラジエータ71のアッパータンク71bであるため、第2ターボ過給機8に対して高低差と圧力差を確保でき、蒸気逃し性能を高くすることができる。
1〕前記実施例においては、車両に対して横置きディーゼルエンジンの例を説明したが、本発明はエンジンの配置や種類に拘わらず適用可能であり、縦起きレシプロエンジンに適用しても良い。
2 シリンダブロック
2b 冷却水還流部
3 シリンダヘッド
3e 冷却水接続部
3f 冷却水接続部
7 第1ターボ過給機
7c 第1過給機タービンシャフト
8 第2ターボ過給機
8c 第2過給機タービンシャフト
23 第1センタハウジング
26 第1給水通路
27 第1リターン通路
33 第2センタハウジング
36 第2給水通路
37 第2リターン通路
37a 第2上流リターン通路
37b 第2下流リターン通路
70 ウォータポンプ
71 ラジエータ
71b (ラジエータ)アッパータンク
72 フレキシブルホース
73 蒸気逃し通路
Claims (5)
- 第1ターボ過給機と、この第1ターボ過給機より高い位置に配置された第2ターボ過給機をエンジンの一側壁に備えた車両用エンジンのターボ過給機の冷却装置において、
エンジンから前記第1,第2ターボ過給機のシャフト軸受部へ冷却水を夫々独立して供給する第1,第2給水通路と、前記第1,第2ターボ過給機からエンジンへ冷却水を夫々還流する第1,第2リターン通路を備え、
前記第1給水通路のエンジン本体側接続部を前記第2給水通路のエンジン本体側接続部よりも高い位置で且つ前記第1ターボ過給機よりも高い位置に設け、
前記第2ターボ過給機の第2リターン通路の接続部よりも高い位置に配置されたエンジン本体外部の冷却水収容部と第2ターボ過給機との間に蒸気逃し通路を形成したことを特徴とする車両用エンジンのターボ過給機の冷却装置。 - 前記第1,第2リターン通路は、前記第1,第2ターボ過給機よりも低い位置に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用エンジンのターボ過給機の冷却装置。
- 前記第2リターン通路は途中部分にフレキシブルホースが装着されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用エンジンのターボ過給機の冷却装置。
- 前記第1,第2リターン通路は、エンジン本体に設けられたウォータポンプのサクション側に接続されたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用エンジンのターボ過給機の冷却装置。
- 前記エンジン本体外部の冷却水収容部はラジエータのアッパータンクであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の車両用エンジンのターボ過給機の冷却装置。
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