JP5845627B2 - Turbocharged internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、排気マニホールドから排気流を導入してタービンホイールを回転させるタービンと、タービンホイールの回転力により吸気を圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャーを備えた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine including a turbocharger having a turbine that introduces an exhaust flow from an exhaust manifold and rotates a turbine wheel, and a compressor that compresses intake air by the rotational force of the turbine wheel.

ターボチャージャー付内燃機関の排気系を構成する部材に対して冷却水を供給して各部材の熱害を防止する構成が知られている(例えば特許文献1〜4参照)。
特許文献1では、排気冷却用アダプタ、ターボハウジング、ウエイストゲートバルブにそれぞれ冷却水を供給して各部材の熱害を防止している。
A configuration is known in which cooling water is supplied to members constituting an exhaust system of an internal combustion engine with a turbocharger to prevent thermal damage of each member (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
In Patent Document 1, cooling water is supplied to an exhaust cooling adapter, a turbo housing, and a waste gate valve, respectively, to prevent thermal damage of each member.

特許文献2では、ウエイストゲートバルブ用アクチュエータの切換弁に排気を供給するための排気通路を冷却水にて冷却することにより、切換弁の熱害を防止している。
特許文献3では、シリンダヘッドから冷却水をタービンハウジングに導入してタービンの熱害を防止している。
In Patent Document 2, the exhaust passage for supplying exhaust gas to the switching valve of the waste gate valve actuator is cooled with cooling water to prevent heat damage to the switching valve.
In Patent Document 3, cooling water is introduced from a cylinder head into a turbine housing to prevent thermal damage to the turbine.

特許文献4では、タービンをシリンダヘッドに内蔵し、タービンがシリンダヘッド内を流れる冷却水により冷却されることで、コンプレッサの昇温を抑制している。
上述したごとく冷却水による冷却の代わりにウエイストゲートバルブのアクチュエータをタービンに対して他所よりも低温雰囲気にある場所に配置することで、熱害を防止する構成が知られている(例えば特許文献5参照)。
In Patent Document 4, a turbine is built in a cylinder head, and the turbine is cooled by cooling water flowing in the cylinder head, thereby suppressing the temperature rise of the compressor.
As described above, a configuration is known in which a heat damage is prevented by disposing the actuator of the waste gate valve in a place in a lower temperature atmosphere than the other place instead of cooling with cooling water (for example, Patent Document 5). reference).

実開昭64−15718号全文公報(第14〜17頁、図3)Japanese Utility Model Publication No. 64-15718 (pages 14-17, FIG. 3) 特開昭62−131921号公報(第4頁、図4)Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-131922 (page 4, FIG. 4) 特開2008−190503号公報(第6〜9頁、図3〜4)JP 2008-190503 A (pages 6-9, FIGS. 3-4) 特開2002−303145号公報(第4〜5頁、図2〜3)JP 2002-303145 A (pages 4-5, FIGS. 2-3) 特開昭63−21328号公報(第4頁、図1〜2)Japanese Patent Laid-Open No. 63-21328 (page 4, FIGS. 1-2)

しかし特許文献1の構成では、アクチュエータが載置されたウエイストゲートバルブを冷却するための冷却水配管や冷却水還流配管などの配管が複雑に配置されており、内燃機関が大型化したり、生産効率が低下するおそれがある。   However, in the configuration of Patent Document 1, piping such as cooling water piping and cooling water recirculation piping for cooling the waste gate valve on which the actuator is mounted is arranged in a complicated manner, so that the internal combustion engine is increased in size and production efficiency is increased. May decrease.

特許文献2ではアクチュエータについては冷却されておらず熱害を防止できない。
特許文献3,4ではアクチュエータはシリンダヘッドに配置されていることにより、シリンダヘッドの構成が大型化したり、複雑化して生産効率が低下するおそれがある。
In Patent Document 2, the actuator is not cooled and heat damage cannot be prevented.
In Patent Documents 3 and 4, since the actuator is arranged in the cylinder head, the configuration of the cylinder head may be enlarged or complicated, and production efficiency may be reduced.

特許文献5では、アクチュエータを積極的に冷却していないので熱害防止が不十分となるおそれがある。
本発明は、簡易な構成にてウエイストゲートバルブ用アクチュエータなどのターボチャージャーを制御するアクチュエータの熱害を十分に防止することができるターボチャージャー付内燃機関の提供を目的とするものである。
In Patent Document 5, since the actuator is not actively cooled, there is a fear that the heat damage prevention is insufficient.
An object of the present invention is to provide an internal combustion engine with a turbocharger that can sufficiently prevent thermal damage to an actuator that controls a turbocharger such as an actuator for a waste gate valve with a simple configuration.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用・効果について記載する。
請求項1及び2に記載のターボチャージャー付内燃機関は、排気マニホールドから排気流を導入してタービンホイールを回転させるタービンと、タービンホイールの回転力により吸気を圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャーを備えた内燃機関であって、排気マニホールドからタービンハウジングにかけて壁部内に冷却水流路が形成されていると共に、この冷却水流路が形成されている壁部の外面側に、ターボチャージャーを制御するアクチュエータを取り付けたことを特徴とする。
In the following, means for achieving the above-mentioned purpose, and its operation and effect are described.
An internal combustion engine with a turbocharger according to claim 1 and 2 includes a turbocharger having a turbine that introduces an exhaust flow from an exhaust manifold and rotates a turbine wheel, and a compressor that compresses intake air by the rotational force of the turbine wheel. A cooling water flow path is formed in the wall portion from the exhaust manifold to the turbine housing, and an actuator for controlling the turbocharger is attached to the outer surface side of the wall portion where the cooling water flow path is formed. It is characterized by that.

このように排気マニホールドからタービンハウジングにかけて壁部内に冷却水流路が形成されることで、排気系の冷却がなされている構成に対して、アクチュエータは、冷却水流路が形成されている壁部の外面側に取り付けられている。   In this way, the cooling water flow path is formed in the wall portion from the exhaust manifold to the turbine housing, so that the actuator has an outer surface of the wall portion on which the cooling water flow path is formed, in contrast to the configuration in which the exhaust system is cooled. Is attached to the side.

このようにアクチュエータは冷却水により冷却されている壁部に取り付けられるため、排気からの伝熱により加熱されることがない。このことからアクチュエータに冷却水を配管にて供給する必要がない。しかも該当する壁部の外面側に取り付けるだけで良い。   Thus, since the actuator is attached to the wall part cooled by the cooling water, it is not heated by the heat transfer from the exhaust. Therefore, it is not necessary to supply cooling water to the actuator by piping. Moreover, it is only necessary to attach to the outer surface side of the corresponding wall portion.

このようにして簡易な構成にてターボチャージャーを制御するアクチュエータの熱害を十分に防止することができる。
請求項に記載のターボチャージャー付内燃機関では、さらに、前記アクチュエータの一部又は全部のハウジングは、前記冷却水流路が形成されている壁部の外面に一体成形されているものであることを特徴とする。
In this way, the heat damage of the actuator that controls the turbocharger can be sufficiently prevented with a simple configuration.
In the turbocharged internal combustion engine according to claim 1 , further, a part or all of the housing of the actuator is integrally formed on an outer surface of a wall portion where the cooling water flow path is formed. Features.

このようにアクチュエータの一部又は全部のハウジングが、冷却水により冷却されている壁部の外面に一体成形されていることにより、締結部品などの部品点数が少なくなって更に簡易な構成となる。しかも伝熱性が向上して、アクチュエータの冷却効果が高まる。   As described above, a part or all of the housing of the actuator is integrally formed on the outer surface of the wall portion cooled by the cooling water, so that the number of parts such as fastening parts is reduced and the structure is further simplified. In addition, the heat transfer is improved and the cooling effect of the actuator is enhanced.

また請求項に記載のターボチャージャー付内燃機関では、さらに、前記アクチュエータの基台部が、前記冷却水流路が形成されている壁部の外面に一体成形されているものであることを特徴とする。 In the turbocharged internal combustion engine according to claim 2 , the base portion of the actuator is further integrally formed on an outer surface of a wall portion where the cooling water flow path is formed. To do.

このようにアクチュエータの基台部が、冷却水により冷却されている壁部の外面に一体成形されていることにより、締結部品などの部品点数が少なくなって更に簡易な構成となる。しかも基台部を介することによりアクチュエータから冷却水流路側への放熱性が向上して、アクチュエータの冷却効果が高まる。   As described above, since the base portion of the actuator is integrally formed on the outer surface of the wall portion that is cooled by the cooling water, the number of parts such as fastening parts is reduced and the configuration is further simplified. Moreover, the heat dissipation from the actuator to the cooling water flow path side is improved by passing through the base portion, and the cooling effect of the actuator is enhanced.

請求項に記載のターボチャージャー付内燃機関では、請求項1又は2に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記排気マニホールドと前記タービンハウジングとが一体成形されていることを特徴とする。 A turbocharged internal combustion engine according to a third aspect is characterized in that in the internal combustion engine with a turbocharger according to the first or second aspect , the exhaust manifold and the turbine housing are integrally formed.

排気マニホールドとタービンハウジングとは一体成形されたものでも良い。このように構成すると、排気マニホールドとタービンハウジングとの接続部のシールが不要となり、排気漏れに対する信頼性も向上する。   The exhaust manifold and the turbine housing may be integrally formed. If comprised in this way, the seal | sticker of the connection part of an exhaust manifold and a turbine housing will become unnecessary, and the reliability with respect to exhaust leakage will also improve.

請求項に記載のターボチャージャー付内燃機関では、請求項1〜のいずれか一項に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記アクチュエータは、前記タービンホイールに対する排気流の迂回により過給圧を内燃機関運転状態に応じて調節するウエイストゲートバルブを駆動するアクチュエータであることを特徴とする。 The turbocharged internal combustion engine according to claim 4 , wherein the actuator is configured to increase a supercharging pressure by bypassing an exhaust flow with respect to the turbine wheel according to any one of claims 1 to 3. It is an actuator that drives a waste gate valve that is adjusted according to the operating state of the internal combustion engine.

アクチュエータとしてはウエイストゲートバルブを駆動するものが挙げられる。このアクチュエータの熱害を防止することにより、高精度な過給圧制御を長期にわたって継続することができる。   An actuator that drives a waste gate valve can be used. By preventing the heat damage of the actuator, highly accurate supercharging pressure control can be continued over a long period of time.

請求項に記載のターボチャージャー付内燃機関では、請求項1〜のいずれか一項に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記アクチュエータは、ノズルベーンの角度調節によりタービンホイールに吹き付けられる排気流の流速を変化さることで過給圧を内燃機関運転状態に応じて調節するアクチュエータであることを特徴とする。 The turbocharged internal combustion engine according to claim 5 , wherein in the turbocharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , the actuator is configured to control an exhaust flow sprayed on a turbine wheel by adjusting an angle of a nozzle vane. characterized in that the boost pressure in Rukoto changing the flow rate as an actuator to adjust in accordance with the engine operating condition.

アクチュエータとしてはノズルベーンの角度調節するものが挙げられる。このアクチュエータの熱害を防止することにより、高精度な過給圧制御を長期にわたって継続することができる。   An actuator that adjusts the angle of the nozzle vane can be used. By preventing the heat damage of the actuator, highly accurate supercharging pressure control can be continued over a long period of time.

請求項に記載のターボチャージャー付内燃機関では、請求項1〜のいずれか一項に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記アクチュエータは、電動アクチュエータであることを特徴とする。 A turbocharged internal combustion engine according to claim 6 , wherein the actuator is an electric actuator in the turbocharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 .

特に電動アクチュエータでは、機械式のアクチュエータに比較して熱劣化が進行しやすいが、前述のごとく高温化が十分に抑制できることから、電動アクチュエータについても、簡易な構成にて熱害を十分に防止することができる。   In particular, electric actuators are more susceptible to thermal degradation than mechanical actuators. However, as described above, high temperatures can be sufficiently suppressed, so that electric actuators can sufficiently prevent thermal damage with a simple configuration. be able to.

実施の形態1の内燃機関における排気系の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an exhaust system in the internal combustion engine of the first embodiment. 実施の形態1における排気マニホールドとタービンハウジングとの一体物の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of an integrated body of an exhaust manifold and a turbine housing in the first embodiment. 実施の形態1の内燃機関における排気系の要部断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the exhaust system in the internal combustion engine of the first embodiment. 実施の形態2の内燃機関における排気系の要部断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust system in the internal combustion engine of the second embodiment. 実施の形態3の内燃機関における排気系の要部断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust system in an internal combustion engine according to a third embodiment. 実施の形態4の内燃機関における排気系の要部断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust system in the internal combustion engine of the fourth embodiment.

[実施の形態1]
〈構成〉図1は、上述した発明が適用された内燃機関2の排気系を示している。内燃機関2は直列4気筒の内燃機関であり、そのシリンダヘッド4の排気ポート6側には排気マニホールド8が接続されている。この排気マニホールド8はターボチャージャー10のタービンハウジング12と共に一体成形されたものである。図2は、鋳造にて一体形成された排気マニホールド8とタービンハウジング12との一体物14を示している。
[Embodiment 1]
<Configuration> FIG. 1 shows an exhaust system of an internal combustion engine 2 to which the above-described invention is applied. The internal combustion engine 2 is an in-line four-cylinder internal combustion engine, and an exhaust manifold 8 is connected to the exhaust port 6 side of the cylinder head 4. The exhaust manifold 8 is integrally formed with the turbine housing 12 of the turbocharger 10. FIG. 2 shows an integrated body 14 of the exhaust manifold 8 and the turbine housing 12 integrally formed by casting.

尚、図1,2では、ターボチャージャー10はタービンハウジング12のみ示している。実際にはターボチャージャー10は、タービンハウジング12の内部にタービンホイールが配置された状態でコンプレッサと組み合わされている。   1 and 2, only the turbine housing 12 is shown for the turbocharger 10. In practice, the turbocharger 10 is combined with a compressor with a turbine wheel disposed inside the turbine housing 12.

ターボチャージャー10内に配置されたタービンホイールは、排気マニホールド8内の排気通路8aから流れ込む排気流により回転される。
タービンホイールを回転させた排気流は、タービンフランジ12aに接続した排気管側へ排出される。このことにより排気流はターボチャージャー10から排出されて、排気浄化触媒側へ流れる。
The turbine wheel disposed in the turbocharger 10 is rotated by the exhaust flow flowing from the exhaust passage 8 a in the exhaust manifold 8.
The exhaust flow obtained by rotating the turbine wheel is discharged to the exhaust pipe connected to the turbine flange 12a. As a result, the exhaust flow is discharged from the turbocharger 10 and flows to the exhaust purification catalyst side.

タービンフランジ12aと反対側にはコンプレッサハウジング接続部12bが形成されており、コンプレッサハウジング接続部12bにコンプレッサハウジングが接続される。コンプレッサハウジング内にはタービンホイールと一体回転するコンプレッサブレードが配置され、エアクリーナを介して吸い込まれた吸気を圧縮する。圧縮された吸気は、インタークーラやスロットルバルブを介して、吸気ポート16から各気筒の燃焼室18内へ供給されて燃焼に用いられる。   A compressor housing connection portion 12b is formed on the side opposite to the turbine flange 12a, and the compressor housing is connected to the compressor housing connection portion 12b. A compressor blade that rotates integrally with the turbine wheel is disposed in the compressor housing, and compresses the intake air sucked through the air cleaner. The compressed intake air is supplied to the combustion chamber 18 of each cylinder from the intake port 16 via an intercooler and a throttle valve and used for combustion.

ここで排気マニホールド8は水冷式であり、図3に示すごとく、排気通路8aの周囲に冷却水流路8bが設けられている。排気マニホールド8と共に一体成形されているタービンハウジング12にも排気冷却用の冷却水流路12cが設けられている。これら排気マニホールド8側の冷却水流路8bとタービンハウジング12側の冷却水流路12cとは連続して形成されている。   Here, the exhaust manifold 8 is of a water cooling type, and as shown in FIG. 3, a cooling water flow path 8b is provided around the exhaust passage 8a. The turbine housing 12 formed integrally with the exhaust manifold 8 is also provided with a cooling water flow path 12c for exhaust cooling. The cooling water flow path 8b on the exhaust manifold 8 side and the cooling water flow path 12c on the turbine housing 12 side are formed continuously.

シリンダブロックやシリンダヘッド4へ供給されてくる冷却水の一部を分流させた冷却水、あるいはシリンダブロックやシリンダヘッド4を冷却した後の冷却水が、排気マニホールド8側の導入口8cから供給される。この冷却水は排気マニホールド8側の冷却水流路8bを流れて、タービンハウジング12側の冷却水流路12c内へ流れ込む。そしてタービンハウジング12側に設けられた排出口12dから排出される。排出口12dから排出された冷却水は高温化しているので、ラジエータにて熱交換して冷却した後に、ウォータポンプにより再度、循環が行われる。   Cooling water obtained by diverting a part of the cooling water supplied to the cylinder block or cylinder head 4 or cooling water after cooling the cylinder block or cylinder head 4 is supplied from the inlet 8c on the exhaust manifold 8 side. The This cooling water flows through the cooling water flow path 8b on the exhaust manifold 8 side and flows into the cooling water flow path 12c on the turbine housing 12 side. And it discharges | emits from the discharge port 12d provided in the turbine housing 12 side. Since the cooling water discharged from the discharge port 12d has a high temperature, the water is cooled by exchanging heat with the radiator, and then circulated again by the water pump.

排気マニホールド8とタービンハウジング12との一体物14には、外面側にアクチュエータ20が取り付けられている。このアクチュエータ20はウエイストゲートバルブ22を開閉駆動するために設けられている。   An actuator 20 is attached to the outer surface of the integrated body 14 of the exhaust manifold 8 and the turbine housing 12. The actuator 20 is provided to open and close the waste gate valve 22.

内燃機関2にはアクチュエータ20を制御するための電子回路が設けられており、内燃機関2の運転状態に応じて、ターボチャージャー10のコンプレッサによる過給圧が過剰にならないようにウエイストゲートバルブ22の開閉状態を調節している。   The internal combustion engine 2 is provided with an electronic circuit for controlling the actuator 20, and the waste gate valve 22 is controlled so that the supercharging pressure by the compressor of the turbocharger 10 does not become excessive according to the operating state of the internal combustion engine 2. The open / close state is adjusted.

アクチュエータ20は、ここでは電動モータを主体とするものであり、ギヤ機構を介してコントロールシャフト20aを回転させる。コントロールシャフト20aは一体物14の壁部14aを介してタービンハウジング12内のウエイストゲートバルブ22に接続し、軸回りに回転することでウエイストゲートバルブ22を開閉駆動する。   The actuator 20 is mainly composed of an electric motor here, and rotates the control shaft 20a via a gear mechanism. The control shaft 20a is connected to the waste gate valve 22 in the turbine housing 12 through the wall portion 14a of the integral body 14, and rotates around the axis to open and close the waste gate valve 22.

ウエイストゲートバルブ22が閉じられていると排気マニホールド8から供給される排気流はそのままタービンホイールを回転させるので、コンプレッサにて十分に過給圧を上昇できる。ウエイストゲートバルブ22が開けられると排気マニホールド8から供給される排気流はウエイストゲートバルブ22を通過して排気流はタービンホイールを迂回するので過給圧を抑制できる。   When the waste gate valve 22 is closed, the exhaust flow supplied from the exhaust manifold 8 directly rotates the turbine wheel, so that the boost pressure can be sufficiently increased by the compressor. When the waste gate valve 22 is opened, the exhaust flow supplied from the exhaust manifold 8 passes through the waste gate valve 22 and the exhaust flow bypasses the turbine wheel, so that the supercharging pressure can be suppressed.

図3に示したごとくアクチュエータ20が配置されている一体物14の外面は、ここでは排気マニホールド8において冷却水流路8bが形成されている部分の壁部14aの外面に相当する。
〈作用〉アクチュエータ20と排気通路8aとの間には冷却水流路8bが存在するため、排気通路8aに高温の排気が流れても排気からアクチュエータ20への伝熱が阻止され、かつ、アクチュエータ20についても冷却水にて冷却されることから、アクチュエータ20は高温化することはない。
〈効果〉(1)上述したごとく排気マニホールド8からタービンハウジング12にかけて壁部14a内に冷却水流路8b,12cが形成されている。電動モータを主体とするアクチュエータ20は、排気マニホールド8側の冷却水流路8bが形成されている壁部14aの外面側に取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the outer surface of the integrated body 14 on which the actuator 20 is disposed corresponds to the outer surface of the wall portion 14 a of the exhaust manifold 8 where the cooling water flow path 8 b is formed.
<Operation> Since the cooling water flow path 8b exists between the actuator 20 and the exhaust passage 8a, heat transfer from the exhaust to the actuator 20 is prevented even when high-temperature exhaust flows through the exhaust passage 8a. Since the actuator 20 is also cooled by the cooling water, the actuator 20 does not increase in temperature.
<Effect> (1) As described above, the cooling water flow paths 8b and 12c are formed in the wall portion 14a from the exhaust manifold 8 to the turbine housing 12. The actuator 20 mainly composed of an electric motor is attached to the outer surface side of the wall portion 14a where the cooling water flow path 8b on the exhaust manifold 8 side is formed.

壁部14aは冷却水流路8b内の冷却水により冷却されているので、アクチュエータ20は排気通路8a内の排気流からの伝熱によって加熱されることはない。このことからアクチュエータ20に冷却水を配管にて供給する必要がない。しかも壁部14aの外面側に取り付けるだけで良い。このため取り付け構成も簡易である。   Since the wall portion 14a is cooled by the cooling water in the cooling water flow path 8b, the actuator 20 is not heated by heat transfer from the exhaust flow in the exhaust passage 8a. For this reason, it is not necessary to supply cooling water to the actuator 20 by piping. Moreover, it is only necessary to attach to the outer surface side of the wall portion 14a. For this reason, the mounting configuration is also simple.

このようにして簡易な構成にてウエイストゲートバルブ22を駆動するアクチュエータ20の熱害を十分に防止することができる。
(2)特にアクチュエータ20は電動アクチュエータである。ここでは電動モータを主体としている。このような電動アクチュエータではダイヤフラムなどによる機械式のアクチュエータに比較して熱劣化が進行しやすいが、上述した構成とすることにより高温化が十分に抑制され、簡易な構成にても十分に熱害を防止することができる。このことにより高精度な過給圧制御を長期にわたって継続することができる。
Thus, the heat damage of the actuator 20 that drives the waste gate valve 22 can be sufficiently prevented with a simple configuration.
(2) In particular, the actuator 20 is an electric actuator. Here, an electric motor is mainly used. Such an electric actuator is more susceptible to thermal degradation than a mechanical actuator such as a diaphragm. However, the above-described configuration sufficiently suppresses the increase in temperature, and even a simple configuration can provide sufficient heat damage. Can be prevented. Thus, highly accurate supercharging pressure control can be continued over a long period of time.

(3)排気マニホールド8とタービンハウジング12とは一体成形されて一体物14となっている。このように一体物14とすることにより、排気マニホールド8とタービンハウジング12との接続部のシールが不要となり、排気漏れに対する信頼性も向上する。   (3) The exhaust manifold 8 and the turbine housing 12 are integrally formed to be an integrated object 14. By using the integrated body 14 in this way, it is not necessary to seal the connection portion between the exhaust manifold 8 and the turbine housing 12, and the reliability against exhaust leakage is improved.

[実施の形態2]
〈構成〉本実施の形態の内燃機関102における排気系の構成を図4に示す。ここで排気マニホールド108とタービンハウジング112との一体物114の外面側に取り付けられているアクチュエータ120は、その基台部120aが一体物114の壁部114aの外面に鋳造により一体成形されている。アクチュエータ120は、基台部120aの上で、樹脂製カバー120bに覆われた状態で取り付けられている。他の構成は前記実施の形態1と同じである。
〈作用〉アクチュエータ120の基台部120aが、このような壁部114aの外面側に一体成形されていることにより、締結部品などの部品点数が少なくなり構成が一層簡易となる。しかも基台部120aを介することで、アクチュエータ120から冷却水流路108b側への放熱性も向上する。
〈効果〉(1)前記実施の形態1の効果が生じると共に、より構成が簡易となり、壁部114a内の冷却水流路108bによるアクチュエータ120の冷却効果が高まる。
[Embodiment 2]
<Configuration> FIG. 4 shows the configuration of the exhaust system in the internal combustion engine 102 of the present embodiment. Here, the actuator 120 attached to the outer surface side of the integral member 114 of the exhaust manifold 108 and the turbine housing 112 has a base portion 120a integrally formed on the outer surface of the wall portion 114a of the integral member 114 by casting. The actuator 120 is mounted on the base portion 120a so as to be covered with the resin cover 120b. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
<Operation> Since the base 120a of the actuator 120 is integrally formed on the outer surface side of the wall 114a, the number of parts such as fastening parts is reduced and the configuration is further simplified. Moreover, heat dissipation from the actuator 120 toward the cooling water flow path 108b is also improved by using the base 120a.
<Effect> (1) While the effect of the first embodiment is produced, the configuration is further simplified, and the cooling effect of the actuator 120 by the cooling water flow path 108b in the wall 114a is enhanced.

(2)冷却水流路108b内の冷却水により冷却されている基台部120aを覆うためには、高い耐熱性は不要であることから、金属製でない樹脂製カバー120bで内部のアクチュエータ120を覆っている。このため材料の軽量化や低コスト化に貢献できる。   (2) In order to cover the base 120a that is cooled by the cooling water in the cooling water flow path 108b, high heat resistance is not required, so the internal actuator 120 is covered with a resin cover 120b that is not made of metal. ing. For this reason, it can contribute to the weight reduction and cost reduction of a material.

[実施の形態3]
〈構成〉本実施の形態の内燃機関202における排気系の構成を図5に示す。ここで排気マニホールド208とタービンハウジング212との一体物214の外面側に取り付けられているアクチュエータ220は、排気マニホールド208側でなく、タービンハウジング212側において一体物214の外面側に取り付けられている。
[Embodiment 3]
<Configuration> FIG. 5 shows the configuration of the exhaust system in the internal combustion engine 202 of the present embodiment. Here, the actuator 220 attached to the outer surface side of the integrated member 214 of the exhaust manifold 208 and the turbine housing 212 is attached not to the exhaust manifold 208 side but to the outer surface side of the integrated member 214 on the turbine housing 212 side.

アクチュエータ220が取り付けられている部分の壁部214aには、冷却水流路212cが形成されている。他の構成は前記実施の形態1と同じである。
〈作用〉このようにアクチュエータ220を、一体物214のタービンハウジング212側に配置した構成とした場合も、冷却水流路212cがアクチュエータ220と排気通路212aとの間に存在している構成となっている。このため冷却水流路212c内の冷却水の冷却作用により、排気通路212a内を高温の排気が流れても、アクチュエータ220は高温化することはない。
〈効果〉(1)前記実施の形態1の効果が生じると共に、特にアクチュエータ220がウエイストゲートバルブ222の近くに配置できるので、コントロールシャフト220aが短くでき、内燃機関202が軽量化できる。更にコントロールシャフト220aを駆動するためのアクチュエータ220における消費電気エネルギーも少なくて済む。
A cooling water flow path 212c is formed in the wall 214a where the actuator 220 is attached. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
<Operation> Even when the actuator 220 is arranged on the turbine housing 212 side of the one-piece 214 as described above, the cooling water flow path 212c exists between the actuator 220 and the exhaust passage 212a. Yes. Therefore, due to the cooling action of the cooling water in the cooling water passage 212c, the actuator 220 does not reach a high temperature even when high-temperature exhaust flows in the exhaust passage 212a.
<Effect> (1) In addition to the effects of the first embodiment, the actuator 220 can be disposed near the waste gate valve 222, so that the control shaft 220a can be shortened and the internal combustion engine 202 can be reduced in weight. Furthermore, less electric energy is consumed in the actuator 220 for driving the control shaft 220a.

[実施の形態4]
〈構成〉本実施の形態の内燃機関302における排気系の構成を図6に示す。
ここでタービンハウジング312側では、ウエイストゲートバルブは設けられておらず、この代わりにタービンにノズルベーン角度調節機構322が設けられている。
[Embodiment 4]
<Configuration> FIG. 6 shows the configuration of the exhaust system in the internal combustion engine 302 of the present embodiment.
Here, on the turbine housing 312 side, a waste gate valve is not provided, but a nozzle vane angle adjusting mechanism 322 is provided in the turbine instead.

タービンハウジング312内に配置されているタービンには、ノズルベーンが回動可能に設けられており、ノズルベーン角度調節機構322は、このノズルベーンを回動してその向きを調整するものである。   The turbine arranged in the turbine housing 312 is provided with a rotatable nozzle vane, and the nozzle vane angle adjusting mechanism 322 rotates the nozzle vane to adjust its direction.

そして電動モータからなるアクチュエータ320はコントロールシャフト320aの軸回転あるいは軸方向移動により、ノズルベーン角度調節機構322を駆動してノズルベーンの角度を調節するものである。   The actuator 320, which is an electric motor, adjusts the nozzle vane angle by driving the nozzle vane angle adjusting mechanism 322 by the axial rotation or axial movement of the control shaft 320a.

このノズルベーンの角度調節により、タービンを作動させる排気流を調整することができ、排気圧力の変化に伴ったターボチャージャー310から内燃機関302に供給される吸気量の低下を抑制することができる。   By adjusting the angle of the nozzle vanes, the exhaust flow for operating the turbine can be adjusted, and a reduction in the amount of intake air supplied from the turbocharger 310 to the internal combustion engine 302 due to a change in exhaust pressure can be suppressed.

アクチュエータ320は、前記実施の形態1と同様に、排気マニホールド308とタービンハウジング312との一体物314において、排気マニホールド308側の冷却水流路308bが形成されている壁部314aの外面側に取り付けられている。その他の構成についても前記実施の形態1と同じである。
〈作用〉このようにターボチャージャー制御用のアクチュエータとして、ノズルベーン角度調節機構322を駆動するアクチュエータ320を用いた場合にも前記実施の形態1と同様の作用を生じる。
〈効果〉(1)ノズルベーン角度調節機構322用のアクチュエータ320についても前記実施の形態1と同様な効果が生じる。
As in the first embodiment, the actuator 320 is attached to the outer surface side of the wall portion 314a in which the cooling water flow path 308b on the exhaust manifold 308 side is formed in the integrated body 314 of the exhaust manifold 308 and the turbine housing 312. ing. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
<Operation> As described above, when the actuator 320 for driving the nozzle vane angle adjusting mechanism 322 is used as the turbocharger control actuator, the same operation as in the first embodiment is produced.
<Effect> (1) The effect similar to that of the first embodiment is also produced in the actuator 320 for the nozzle vane angle adjusting mechanism 322.

[その他の実施の形態]
・前記実施の形態2のアクチュエータ120は基台部120aが、排気マニホールド108とタービンハウジング112との一体物114に一体成形されていたが、アクチュエータ120のハウジングについてもその一部あるいは全部が一体物114と一体成形されたものでも良い。他の実施の形態についても同様である。
[Other embodiments]
In the actuator 120 of the second embodiment, the base portion 120a is integrally formed with the integrated body 114 of the exhaust manifold 108 and the turbine housing 112, but part or all of the housing of the actuator 120 is also integrated. It may be integrally formed with 114. The same applies to other embodiments.

・前記実施の形態3のアクチュエータ220についても前記実施の形態2のごとく基台部が一体物214に一体成形されていても良く、あるいはアクチュエータ220のハウジングの一部又は全部が一体物214と一体成形されていても良い。このことは前記実施の形態4におけるノズルベーン角度調節機構322を駆動するアクチュエータ320についても同じである。   As for the actuator 220 of the third embodiment, the base portion may be integrally formed with the integrated body 214 as in the second embodiment, or a part or all of the housing of the actuator 220 is integrated with the integrated body 214. It may be molded. The same applies to the actuator 320 that drives the nozzle vane angle adjusting mechanism 322 in the fourth embodiment.

・前記各実施の形態において、ウエイストゲートバルブやノズルベーン角度調節機構を駆動するアクチュエータは電動モータであったが、ソレノイドなどの電動アクチュエータでも良い。   In each of the above embodiments, the actuator that drives the waste gate valve and the nozzle vane angle adjustment mechanism is an electric motor, but an electric actuator such as a solenoid may be used.

又、ダイヤフラムなどによる機械式アクチュエータであっても良い。このように機械式であっても熱害による作動不良を防止できる。
・前記各実施の形態では、排気マニホールドとタービンハウジングとは一体成形されたものであったが、排気マニホールドとタービンハウジングとは別体に成形して機械的に接続するものであっても良い。
Further, a mechanical actuator using a diaphragm or the like may be used. Thus, even if it is a mechanical type, the malfunctioning by heat damage can be prevented.
In each of the above embodiments, the exhaust manifold and the turbine housing are integrally formed. However, the exhaust manifold and the turbine housing may be formed separately and mechanically connected.

2…内燃機関、4…シリンダヘッド、6…排気ポート、8…排気マニホールド、8a…排気通路、8b…冷却水流路、8c…導入口、10…ターボチャージャー、12…タービンハウジング、12a…タービンフランジ、12b…コンプレッサハウジング接続部、12c…冷却水流路、12d…排出口、14…一体物、14a…壁部、16…吸気ポート、18…燃焼室、20…アクチュエータ、20a…コントロールシャフト、22…ウエイストゲートバルブ、102…内燃機関、108…排気マニホールド、108b…冷却水流路、112…タービンハウジング、114…一体物、114a…壁部、120…アクチュエータ、120a…基台部、120b…樹脂製カバー、202…内燃機関、208…排気マニホールド、212…タービンハウジング、212a…排気通路、212c…冷却水流路、214…一体物、214a…壁部、220…アクチュエータ、220a…コントロールシャフト、222…ウエイストゲートバルブ、302…内燃機関、308…排気マニホールド、308b…冷却水流路、310…ターボチャージャー、312…タービンハウジング、314…一体物、314a…壁部、320…アクチュエータ、320a…コントロールシャフト、322…ノズルベーン角度調節機構。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Internal combustion engine, 4 ... Cylinder head, 6 ... Exhaust port, 8 ... Exhaust manifold, 8a ... Exhaust passage, 8b ... Cooling water flow path, 8c ... Inlet, 10 ... Turbocharger, 12 ... Turbine housing, 12a ... Turbine flange , 12b ... compressor housing connection part, 12c ... cooling water flow path, 12d ... discharge port, 14 ... integral, 14a ... wall part, 16 ... intake port, 18 ... combustion chamber, 20 ... actuator, 20a ... control shaft, 22 ... Wastegate valve, 102 ... Internal combustion engine, 108 ... Exhaust manifold, 108b ... Cooling water flow path, 112 ... Turbine housing, 114 ... Monolith, 114a ... Wall, 120 ... Actuator, 120a ... Base, 120b ... Resin cover 202 ... Internal combustion engine 208 ... Exhaust manifold 212 ... Turbine Using, 212a ... exhaust passage, 212c ... cooling water flow path, 214 ... integral, 214a ... wall, 220 ... actuator, 220a ... control shaft, 222 ... wastegate valve, 302 ... internal combustion engine, 308 ... exhaust manifold, 308b ... Cooling water flow path, 310 ... turbocharger, 312 ... turbine housing, 314 ... integral, 314a ... wall, 320 ... actuator, 320a ... control shaft, 322 ... nozzle vane angle adjustment mechanism.

Claims (6)

排気マニホールドから排気流を導入してタービンホイールを回転させるタービンと、タービンホイールの回転力により吸気を圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャーを備えた内燃機関であって、
排気マニホールドからタービンハウジングにかけて壁部内に冷却水流路が形成されていると共に、この冷却水流路が形成されている壁部の外面側に、ターボチャージャーを制御するアクチュエータを取り付け
前記アクチュエータの一部又は全部のハウジングは、前記冷却水流路が形成されている壁部の外面に一体成形されているものであることを特徴とするターボチャージャー付内燃機関。
An internal combustion engine including a turbocharger having a turbine that rotates an turbine flow by introducing an exhaust flow from an exhaust manifold, and a compressor that compresses intake air by the rotational force of the turbine wheel,
A cooling water passage is formed in the wall portion from the exhaust manifold to the turbine housing, and an actuator for controlling the turbocharger is attached to the outer surface side of the wall portion where the cooling water passage is formed ,
An internal combustion engine with a turbocharger , wherein a part or all of the housing of the actuator is integrally formed on an outer surface of a wall portion where the cooling water flow path is formed .
排気マニホールドから排気流を導入してタービンホイールを回転させるタービンと、タービンホイールの回転力により吸気を圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャーを備えた内燃機関であって、
排気マニホールドからタービンハウジングにかけて壁部内に冷却水流路が形成されていると共に、この冷却水流路が形成されている壁部の外面側に、ターボチャージャーを制御するアクチュエータを取り付け
前記アクチュエータの基台部が、前記冷却水流路が形成されている壁部の外面に一体成形されているものであることを特徴とするターボチャージャー付内燃機関。
An internal combustion engine including a turbocharger having a turbine that rotates an turbine flow by introducing an exhaust flow from an exhaust manifold, and a compressor that compresses intake air by the rotational force of the turbine wheel,
A cooling water passage is formed in the wall portion from the exhaust manifold to the turbine housing, and an actuator for controlling the turbocharger is attached to the outer surface side of the wall portion where the cooling water passage is formed ,
An internal combustion engine with a turbocharger , wherein a base portion of the actuator is integrally formed on an outer surface of a wall portion where the cooling water flow path is formed .
請求項1又は2に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記排気マニホールドと前記タービンハウジングとが一体成形されていることを特徴とするターボチャージャー付内燃機関。 The internal combustion engine with a turbocharger according to claim 1 or 2 , wherein the exhaust manifold and the turbine housing are integrally formed. 請求項1〜のいずれか一項に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記アクチュエータは、前記タービンホイールに対する排気流の迂回により過給圧を内燃機関運転状態に応じて調節するウエイストゲートバルブを駆動するアクチュエータであることを特徴とするターボチャージャー付内燃機関。 The turbocharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the actuator includes a waste gate valve that adjusts a supercharging pressure according to an operating state of the internal combustion engine by bypassing an exhaust flow with respect to the turbine wheel. An internal combustion engine with a turbocharger, characterized by being an actuator for driving. 請求項1〜のいずれか一項に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記アクチュエータは、ノズルベーンの角度調節によりタービンホイールに吹き付けられる排気流の流速を変化さることで過給圧を内燃機関運転状態に応じて調節するアクチュエータであることを特徴とするターボチャージャー付内燃機関。 In turbocharged internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the actuator is an internal combustion boost pressure in Rukoto changing the flow velocity of the exhaust stream blown to the turbine wheel by angle adjustment of the nozzle vanes An internal combustion engine with a turbocharger, characterized in that the actuator is adjusted according to the engine operating state. 請求項1〜のいずれか一項に記載のターボチャージャー付内燃機関において、前記アクチュエータは、電動アクチュエータであることを特徴とするターボチャージャー付内燃機関。 The internal combustion engine with a turbocharger according to any one of claims 1 to 5 , wherein the actuator is an electric actuator.
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