JP6462351B2 - 内燃機関 - Google Patents
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Description
シリンダと前記シリンダ内で往復動可能なピストンとによって画定される燃焼室を含むエンジン本体と、
前記燃焼室から排出される排気ガスが導入される筒状の排気静圧管と、
前記排気静圧管から供給される前記排気ガスによって駆動するように構成された第1過給機であって、前記排気ガスによって回転するタービンホイール、前記燃焼室に供給する給気を圧縮するコンプレッサホイール、前記タービンホイールと前記コンプレッサホイールとを連結する回転軸、前記タービンホイールを収容するタービンハウジング、及び前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジング、を含む第1過給機と、
前記排気静圧管の軸方向の一端面と、前記タービンハウジングとを接続するように構成される第1排気導入管と、
前記コンプレッサホイールで圧縮された給気を冷却するためのエアクーラと、
前記コンプレッサハウジングと前記エアクーラとを接続するように構成される第1給気導入管であって、前記コンプレッサハウジングから前記エアクーラに向かって流路断面が拡大する拡大部を有する第1給気導入管と、を備え、
前記排気静圧管の前記一端面を通過し、前記排気静圧管の軸方向と直交する方向に延伸する第1ラインに対して、前記排気静圧管が位置する側と反対側の領域を第1領域と定義した場合に、
前記第1過給機は前記第1領域に配置され、
前記エアクーラは前記第1領域以外の領域に配置される。
したがって、上述した実施形態の内燃機関にあっては、拡大部のダクト長を長く確保することで、過給機とエアクーラとが近接して配置されていた従来の内燃機関と比べて、流路形状圧損を大幅に小さくすることが出来る。これにより、第1給気導入管を流れる給気の圧損合計も小さくすることが出来るようになっている。
なお、本明細書において「水平方向」とは、重力の作用方向と直交する方向を意味するものとする。
なお、本明細書において「上面視」とは、水平方向に沿うように配置されている排気静圧管を上方から水平方向と直交する方向に視認した場合を意味するものとする。
よって、上記(8)に記載の実施形態によれば、第1排気導入管は、排気静圧管の一端面からタービンハウジングに向かって流路断面が縮小するように形成されるため、第1排気導入管における流路形状圧損を小さくすることが出来る。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
また、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する場合がある。
図6は、本発明の一実施形態に係る内燃機関を示した上面図である。図7は、図6に示した内燃機関を正面側(排気静圧管側)から視認した正面図である。図8は、図6に示した内燃機関を左側面側(出力軸側)より視認した左側面図である。図9は、図6に示した内燃機関を右側面側(自由端側)より視認した右側面図である。図10は、図6に示した内燃機関の斜視図である。
なお、図5及び図10に示す内燃機関の斜視図において、視認性を良くするために、エンジン本体の上側部分(シリンダより上側の部分)の作図は省略している。
図示した実施形態では、エンジン本体2は、下方に位置する台板21、台板21の上に設けられた架構22、及び架構22の上に設けられた複数のシリンダ23(23A〜23F)を有している。ピストン231は、ピストン棒232と連結されている。ピストン棒232は、不図示のクロスヘッド及び連接棒を介してクランクシャフト25と連結されている。これにより、クランクシャフト25の回転に伴って、ピストン231がシリンダ23内を上下方向に往復動するように構成されている。
また、シリンダ23の上部には、排気弁233によって開閉される排気ポートが開口している。そして、燃焼室24から排出された排気ガスは、排気管26を介して、排気静圧管3に導入されるようになっている。
図示した実施形態では、排気静圧管3は円筒状に形成されているが、排気静圧管3の断面形状は真円形状には限定されず、楕円形状、多角形状などの無端形状であればよい。
図示した実施形態では、排気静圧管3の一端面3aは内燃機関1の出力軸側に位置しており、他端面3bは自由端側に位置している。
図示した実施形態では、エアクーラ6の流出側には空気導管11が接続されている。空気導管11には、エアクーラ6で冷却された給気から水滴を除去するための水滴分離器111が設けられている。水滴分離器111で水滴が除去された給気は、掃気トランク室112からシリンダ23の内部に形成されている不図示の掃気ポートを介して、燃焼室24に供給される。
図2に示す実施形態では、第1給気導入管7は、コンプレッサハウジング45の出口45aからエアクーラ6に向かって流路断面が漸次拡大する拡大部71と、拡大部71の下流端71aとエアクーラ6の入口6aとを接続する湾曲部72とを有する。また、図7に示す実施形態では、第1給気導入管7は、コンプレッサハウジング45の出口45aからエアクーラ6に向かって流路断面が漸次拡大する拡大部71と、拡大部71を流れる圧縮給気と、後述する第2給気導入管9を流れる圧縮給気とが合流する合流部73とを有する。
幾つかの実施形態では、図11(a)〜(e)に示すように、第1排気導入管5は、排気静圧管3の一端面3aからタービンハウジング44に向かって流路断面が縮小するように形成される。
よって、このような実施形態によれば、第1排気導入管5は、排気静圧管3の一端面3aからタービンハウジング44の入口側ケーシング441に向かって流路断面が縮小するように形成されるため、第1排気導入管5における流路形状圧損を小さくすることが出来る。
このような実施形態によれば、排気静圧管3から第1排気導入管5に排気ガスが流入する際の圧損を小さくすることで、第1排気導入管5における流路形状圧損を小さくすることが出来る。
このような実施形態によれば、第1排気導入管5を流れる排気ガスが円滑に流れ、第1排気導入管5における流路形状圧損を小さくすることが出来る。
このような実施形態によれば、第1排気導入管5が、損失係数の小さいベルマウス形状に形成されているため、第1排気導入管5における流路形状圧損を小さくすることが出来る。
このような実施形態によれば、排気静圧管3から第1排気導入管5に排気ガスが流入する際の圧損を小さくすることが出来る。
このような実施形態によれば、合流部73における合流に伴う圧損を小さくすることが出来る。
このような実施形態によれば、第2過給機8を排気静圧管3の側方に当る第2領域A2に配置することで、第2過給機8を排気静圧管3の近傍に配置することが出来、内燃機関1全体のレイアウトをコンパクトにすることが可能となる。
幾つかの実施形態では、図12に示したように、第2ラインL2に対して、排気静圧管3が位置する側の反対側の領域を第4領域A4と定義した場合に、第2過給機8は、第4領域A4に配置される。また、第2排気導入管10は、排気静圧管3の軸方向の他端面3bと、第2過給機8のタービンハウジング84の入口側ケーシング841とを接続するように構成されている。そして、第1過給機4は第1領域A1に配置され、エアクーラ6は第2領域A2に配置される。
2 エンジン本体
21 台板
22 架構
23 シリンダ
231 ピストン
232 ピストン棒
233 排気弁
24 燃焼室
25 クランクシャフト
26 排気管
3 排気静圧管
3a 一端面
3b 他端面
3c 排気側周面
3t 頂辺
3u 底辺
4 第1過給機
41 タービンホイール
42 コンプレッサホイール
43 回転軸
44 タービンハウジング
441 入口側ケーシング
442 出口側ケーシング
45 コンプレッサハウジング
46 サイレンサ
5 第1排気導入管
5a 上流端
5b 下流端
6 エアクーラ
7 第1給気導入管
71 拡大部
72 湾曲部
73 合流部
8 第2過給機
81 タービンホイール
82 コンプレッサホイール
83 回転軸
84 タービンハウジング
841 入口側ケーシング
842 出口側ケーシング
85 コンプレッサハウジング
86 サイレンサ
9 第2給気導入管
91 拡大部
10 第2排気導入管
11 空気導管
111 水滴分離器
112 掃気トランク室
12 支持架台
121 支持台
122 支持脚
13A 上部プラットフォーム
13B 下部プラットフォーム
14 支持架台
141 支持台
142 支持脚
Claims (13)
- シリンダと前記シリンダ内で往復動可能なピストンとによって画定される燃焼室を含むエンジン本体と、
前記燃焼室から排出される排気ガスが導入される筒状の排気静圧管と、
前記排気静圧管から供給される前記排気ガスによって駆動するように構成された第1過給機であって、前記排気ガスによって回転するタービンホイール、前記燃焼室に供給する給気を圧縮するコンプレッサホイール、前記タービンホイールと前記コンプレッサホイールとを連結する回転軸、前記タービンホイールを収容するタービンハウジング、及び前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジング、を含む第1過給機と、
前記排気静圧管の軸方向の一端面と、前記タービンハウジングとを接続するように構成される第1排気導入管と、
前記コンプレッサホイールで圧縮された給気を冷却するためのエアクーラと、
前記コンプレッサハウジングと前記エアクーラとを接続するように構成される第1給気導入管であって、前記コンプレッサハウジングから前記エアクーラに向かって流路断面が拡大する拡大部を有する第1給気導入管と、を備え、
前記排気静圧管の前記一端面を通過し、前記排気静圧管の軸方向と直交する方向に延伸する第1ラインに対して、前記排気静圧管が位置する側と反対側の領域を第1領域と定義し、
前記第1ラインと、前記排気静圧管の軸方向の他端面を通過し且つ前記排気静圧管の軸方向と直交する方向に延伸する第2ラインとの間に画定される領域を第2領域と定義した場合に、
前記第1過給機は前記第1領域に配置され、
前記エアクーラは前記第2領域に配置され、
前記コンプレッサハウジングおよび前記エアクーラは、前記排気静圧管の軸方向に沿った中心線に対して、前記エンジン本体が配置される領域とは反対側の領域に配置され、
前記第1給気導入管は、前記コンプレッサハウジングとの接続位置から前記エアクーラとの接続位置までに亘って、上面視における前記第1給気導入管の軸方向が前記排気静圧管の軸方向と平行な方向に沿うように、配置される
内燃機関。 - 前記第2ラインと、
前記排気静圧管の前記一端面と前記他端面との間の中心位置を通過し、前記排気静圧管の軸方向と直交する方向に延伸する第3ラインと、の間に画定される領域であって、前記第2領域の一部をなす領域を第3領域と定義したときに、
前記エアクーラは前記第3領域に配置される
請求項1に記載の内燃機関。 - 前記排気静圧管は、前記排気静圧管の軸方向が水平方向に沿うように配置され、
前記第1給気導入管は、前記第1過給機の前記コンプレッサハウジングから斜め下方に向かって延在する
請求項1又は2に記載の内燃機関。 - 前記排気静圧管は、前記排気静圧管の軸方向が水平方向に沿うように配置され、
前記第1過給機は、前記回転軸の軸方向が水平方向に沿うように配置されるとともに、前記回転軸の軸心の高さが、前記排気静圧管の頂辺および底辺の間に位置し、
前記エアクーラは、前記第1過給機の下方側に位置する
請求項1から3の何れか一項に記載の内燃機関。 - 前記第1排気導入管は、上面視における前記第1排気導入管の軸方向が前記排気静圧管の軸方向の延伸方向と一致するか、又は上面視における前記第1排気導入管の軸方向が前記排気静圧管の軸方向と平行な方向に沿うように、配置される
請求項4に記載の内燃機関。 - 前記第1排気導入管は、前記排気静圧管の前記一端面から前記タービンハウジングに向かって流路断面が縮小するように形成される
請求項4又は5に記載の内燃機関。 - 前記第1過給機は、前記回転軸の軸方向が前記排気静圧管の軸方向に対して直交する方向に沿うように、配置される
請求項4から6の何れか一項に記載の内燃機関。 - 前記第1過給機は、前記エンジン本体に固定されている支持架台によって支持される
請求項1から7の何れか一項に記載の内燃機関。 - シリンダと前記シリンダ内で往復動可能なピストンとによって画定される燃焼室を含むエンジン本体と、
前記燃焼室から排出される排気ガスが導入される筒状の排気静圧管と、
前記排気静圧管から供給される前記排気ガスによって駆動するように構成された第1過給機であって、前記排気ガスによって回転するタービンホイール、前記燃焼室に供給する給気を圧縮するコンプレッサホイール、前記タービンホイールと前記コンプレッサホイールとを連結する回転軸、前記タービンホイールを収容するタービンハウジング、及び前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジング、を含む第1過給機と、
前記排気静圧管の軸方向の一端面と、前記タービンハウジングとを接続するように構成される第1排気導入管と、
前記コンプレッサホイールで圧縮された給気を冷却するためのエアクーラと、
前記コンプレッサハウジングと前記エアクーラとを接続するように構成される第1給気導入管であって、前記コンプレッサハウジングから前記エアクーラに向かって流路断面が拡大する拡大部を有する第1給気導入管と、を備え、
前記排気静圧管の前記一端面を通過し、前記排気静圧管の軸方向と直交する方向に延伸する第1ラインに対して、前記排気静圧管が位置する側と反対側の領域を第1領域と定義し、
前記第1ラインと、前記排気静圧管の軸方向の他端面を通過し且つ前記排気静圧管の軸方向と直交する方向に延伸する第2ラインとの間に画定される領域を第2領域と定義したときに、
前記第1過給機は前記第1領域に配置され、
前記エアクーラは前記第2領域に配置され、
前記排気静圧管は、前記排気静圧管の軸方向が水平方向に沿うように配置され、
前記第1給気導入管は、前記第1過給機の前記コンプレッサハウジングから斜め下方に向かって延在し、
前記排気静圧管から供給される前記排気ガスによって駆動するように構成された第2過給機であって、前記排気ガスによって回転するタービンホイール、前記燃焼室に供給する給気を圧縮するコンプレッサホイール、前記タービンホイールと前記コンプレッサホイールとを連結する回転軸、前記タービンホイールを収容するタービンハウジング、及び前記コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジング、を含む、前記第1過給機と同容量もしくは小容量に構成された第2過給機と、
前記第2過給機の前記コンプレッサハウジングと、前記エアクーラとを接続するように構成される第2給気導入管であって、前記第2過給機の前記コンプレッサハウジングから前記エアクーラに向かって流路断面が拡大する拡大部を有する第2給気導入管と、をさらに備え、
前記第2過給機は、前記第1領域以外の領域に配置され、
前記第2給気導入管は、前記第2過給機の前記コンプレッサハウジングから斜め下方に向かって延在する
内燃機関。 - 前記第2過給機は、前記第2領域に配置される
請求項9に記載の内燃機関。 - 前記第2過給機は、前記第2過給機の前記回転軸の軸方向が水平な方向に沿うように、且つ、上面視における前記第2過給機の前記回転軸の軸方向が前記排気静圧管の軸方向と平行な方向に沿うように、配置される
請求項10に記載の内燃機関。 - 前記第2過給機の前記回転軸の軸心の高さが、前記排気静圧管の頂辺および底辺の間に位置し、
前記エアクーラは、前記第2過給機の下方側に位置する
請求項11に記載の内燃機関。 - 前記第2過給機は、前記エンジン本体に固定されている支持架台によって支持される
請求項9から12の何れか一項に記載の内燃機関。
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