JP6882039B2 - Exhaust turbocharger - Google Patents

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JP6882039B2 JP2017072655A JP2017072655A JP6882039B2 JP 6882039 B2 JP6882039 B2 JP 6882039B2 JP 2017072655 A JP2017072655 A JP 2017072655A JP 2017072655 A JP2017072655 A JP 2017072655A JP 6882039 B2 JP6882039 B2 JP 6882039B2
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Description

本願発明は、内燃機関に使用する排気ターボ過給機に関するものである。 The present invention relates to an exhaust turbocharger used in an internal combustion engine.

内燃機関に使用する排気ターボ過給機では、タービンが配置されているタービンハウジングが高温の排気ガスに晒される。そこで、タービンハウジングに冷却水ジャケットを形成して水冷式とすることが提案されており、その例が特許文献1〜3に開示されている。 In an exhaust turbocharger used for an internal combustion engine, the turbine housing in which the turbine is arranged is exposed to high-temperature exhaust gas. Therefore, it has been proposed to form a cooling water jacket on the turbine housing to make it a water-cooled type, and an example thereof is disclosed in Patent Documents 1 to 3.

排気ターボ過給機は、タービンが配置されたタービンハウジングと、コンプレッサ翼が配置されたコンプレッサハウジングと、両者の間に位置した中間ハウジングを有しているが、特許文献1は、これら3つのハウジングをアルミで一体に鋳造して、各ハウジングに冷却水ジャケットを形成している。 The exhaust turbocharger has a turbine housing in which a turbine is arranged, a compressor housing in which a compressor blade is arranged, and an intermediate housing located between the two. Patent Document 1 describes these three housings. Is integrally cast with aluminum to form a cooling water jacket in each housing.

他方、特許文献2では、冷却水ジャケットはタービンハウジングのみに形成されており、冷却水ジャケットは、スクロール室の外側の部位と、スクロール室に排気ガスを送り込む入口通路の周囲とに、一体に連続した状態で、又は互いに分離した状態で形成されている。この特許文献2でも、タービンハウジングをアルミ製とすることが開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2, the cooling water jacket is formed only in the turbine housing, and the cooling water jacket is integrally continuous with the outer part of the scroll chamber and the periphery of the inlet passage for sending the exhaust gas to the scroll chamber. It is formed in a state of being separated from each other or in a state of being separated from each other. This Patent Document 2 also discloses that the turbine housing is made of aluminum.

冷却水ジャケットには冷却水入口と冷却水出口とを設ける必要があり、特許文献1では、タービンハウジングにおいては、スクロール室を挟んだ左右の内周部のうち、排気出口の側の内周部に冷却水入口を設けて、中間ハウジングの側の内周部に冷却水出口を設けている。他方、特許文献2では、図4,5,15に冷却水の入口又は出口と思えるポートが表示されいるが、実際に冷却水がどのように流れるのかは不明である。 It is necessary to provide a cooling water inlet and a cooling water outlet in the cooling water jacket. In Patent Document 1, in the turbine housing, of the left and right inner peripheral portions sandwiching the scroll chamber, the inner peripheral portion on the exhaust outlet side. Is provided with a cooling water inlet, and a cooling water outlet is provided on the inner peripheral portion on the side of the intermediate housing. On the other hand, Patent Document 2, although ports seems the inlet or outlet of the cooling water in FIG 4,5,15 is displayed, in fact do coolant how flows of unknown.

国際公開WO2014/103570号公報International Publication WO2014 / 103570 特開2016−75287号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-75287

冷却水ジャケットにおいて、その構造は冷却性能と密接に関連している。例えば、タービンハウジングにはウエストゲート通路が形成されているのが普通であるが、ウエストゲート通路は排気ガスに晒されるため、タービンハウジングのうちウエストゲート通路を設けている側が強く冷却されるような構造を設計すべきである。また、冷却水入口や冷却水出口は、冷却水が淀みなくスムースに流れるように配置を検討すべきである。 In the cooling water jacket, its structure is closely related to the cooling performance. For example, a waistgate passage is usually formed in a turbine housing, but since the waistgate passage is exposed to exhaust gas, the side of the turbine housing where the waistgate passage is provided is strongly cooled. The structure should be designed. In addition, the cooling water inlet and the cooling water outlet should be arranged so that the cooling water flows smoothly without stagnation.

しかるに、特許文献1,2は、単に冷却水ジャケットを開示しているに過ぎず、場所による受熱量の違いに対応した冷却水ジャケットの構造は見出し難い。特に、ウエストゲート通路に起因して高温になる部分をどのようにして的確に冷却するかは重要であるが、この点について有益な開示は見出せない。 However, Patent Documents 1 and 2 merely disclose the cooling water jacket, and it is difficult to find the structure of the cooling water jacket corresponding to the difference in the amount of heat received depending on the location. In particular, how to properly cool the part that becomes hot due to the Westgate passage is important, but no useful disclosure can be found in this regard.

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、冷却性能に優れて現実性が高い排気ターボ過給機を提供せんとするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an exhaust turbocharger having excellent cooling performance and high reality.

本願発明の排気ターボ過給機は、「タービンハウジングに、排気ガスにてタービンを回転駆動するスクロール室と、前記スクロール室に排気ガスを送り込む入口通路と、前記スクロール室及び入口通路を囲う冷却水ジャケットとを形成しており、前記冷却水ジャケットには、前記スクロール室及び入口通路よりも下方に位置した下端部に冷却水入口を設けて、前記スクロール室及び入口通路よりも上に位置した上端部に冷却水出口を設けている」という基本構成である。 The exhaust turbo supercharger of the present invention has "a scroll chamber for rotationally driving a turbine with exhaust gas in a turbine housing, an inlet passage for sending exhaust gas to the scroll chamber, and cooling water surrounding the scroll chamber and the inlet passage. A jacket is formed, and the cooling water jacket is provided with a cooling water inlet at the lower end located below the scroll chamber and the entrance passage, and the upper end located above the scroll chamber and the entrance passage. The basic configuration is that a cooling water outlet is provided in the section.

そして、請求項1の発明は、上記基本構成において、
「前記入口通路からウエストゲート通路が分岐していて、前記冷却水ジャケットは、前記ウエストゲート通路を少なくとも上下両側から囲うように広がっており、前記冷却水入口は前記スクロール室の下方に位置して、前記冷却水出口は、前記ウエストゲート通路に寄った部位でかつ、前記入口通路を通る排気ガスの流れ方向である前後方向からみて前記冷却水入口よりも手前にずれた位置に設けられており、
かつ、前記前後方向からみて前記スクロール室を挟んだ前後両側に、前記冷却水ジャケットを上下に分ける横長隔壁が形成されている」
という特徴を備えている。
The invention of claim 1 is based on the above basic configuration.
"The waistgate passage branches off from the inlet passage, and the cooling water jacket extends so as to surround the waistgate passage from at least both the upper and lower sides, and the cooling water inlet is located below the scroll chamber. The cooling water outlet is provided at a position near the waistgate passage and at a position shifted toward the front of the cooling water inlet when viewed from the front-rear direction, which is the flow direction of exhaust gas passing through the inlet passage. ,
In addition, horizontally long partition walls that divide the cooling water jacket into upper and lower parts are formed on both front and rear sides of the scroll chamber when viewed from the front-rear direction. "
It has the feature.

本願発明によると、上向き突出部は冷却水が集まるタンクとして機能し、冷却水ジャケットを流れた冷却水は、上向き突出部に集められてから冷却水出口より排出される。従って、冷却水に流れの方向性を付与して、冷却水をスムースに流すことができる。その結果、冷却性能を向上できる。更に述べると、熱は上に逃げる性質があるため、本願発明のように上向き突出部を設けると、受熱した冷却水が上向き突出部を介して冷却水出口に排出されて、熱の籠もりが生じることはないであり、これにより、高い冷却性能を確保できる。 According to the present invention , the upward protrusion functions as a tank for collecting cooling water, and the cooling water flowing through the cooling water jacket is collected at the upward protrusion and then discharged from the cooling water outlet. Therefore, it is possible to impart a flow direction to the cooling water so that the cooling water can flow smoothly. As a result, the cooling performance can be improved. Furthermore, since heat has the property of escaping upward, if an upward protrusion is provided as in the present invention, the received cooling water is discharged to the cooling water outlet via the upward protrusion, and heat is trapped. It does not occur, which ensures high cooling performance.

特に、上向き突出部を、タービン側スクロール室とウエストゲート通路と入口通路との三者に跨がって広がるように形成すると、排気ガスの熱を強く受ける部分を通って昇温して冷却水が速やかに排出されるため、排気ガスの熱を受ける部分を適切に冷却して、高い耐久性・信頼性を確保することができる。従って、アルミ製タービンハウジングの実用化にも大きく貢献できるといえる。 In particular, if the upward protrusion is formed so as to spread across the turbine side scroll chamber, the waist gate passage, and the inlet passage, the temperature rises through the portion that strongly receives the heat of the exhaust gas and the cooling water is cooled. Is discharged quickly, so that the part that receives the heat of the exhaust gas can be appropriately cooled to ensure high durability and reliability. Therefore, it can be said that it can greatly contribute to the practical use of the aluminum turbine housing.

更に、本願発明では、冷却水入口はスクロール室(タービン側スクロール室)の下方(真下かその近傍が好ましい)に配置されているため、冷却水はスクロール室を挟んだ両側に分かれて流れる。従って、冷却水を冷却水ジャケットの全体に行き渡らせることができる。そして、冷却水出口はウエストゲート通路に寄った部位に設けているため、ウエストゲート通路を設けている部分を通過した冷却水は、伝熱されてから速やかに排出される。従って、熱の籠もりを防止して高い冷却性能を確保できる。 Further, in the present invention , since the cooling water inlet is arranged below the scroll chamber (turbine side scroll chamber) (preferably directly below or in the vicinity thereof), the cooling water flows separately on both sides of the scroll chamber. Therefore, the cooling water can be distributed throughout the cooling water jacket. Since the cooling water outlet is provided at a portion close to the waist gate passage, the cooling water that has passed through the portion where the waist gate passage is provided is quickly discharged after heat transfer. Therefore, it is possible to ensure a high cooling performance by preventing heat cage forest.

実施形態に係る排気ターボ過給機の全体図であり、(A)は吸気入口の方向から見た斜視図、(B)は排気ガスの入口方向から見た斜視図である。It is an overall view of the exhaust turbocharger according to the embodiment, (A) is a perspective view seen from the direction of an intake inlet, and (B) is a perspective view seen from the direction of an exhaust gas inlet. (A)は排気ターボ過給機の平面図、(B)の正面図である。(A) is a plan view of the exhaust turbocharger, and (B) is a front view. 図2(A)のIII-III 視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2 (A). (A)はタービンハウジングの平面図、(B)は冷却水ジャケットを実線で表示してタービンハウジングの外形を一点鎖線で表示した平面図、(C)は排気ガス通路を実線で表示してタービンハウジングの外形を一点鎖線で表示した平面図である。(A) is a plan view of the turbine housing, (B) is a plan view of the cooling water jacket displayed by a solid line and the outer shape of the turbine housing is displayed by a chain line, and (C) is a solid line of the exhaust gas passage of the turbine. It is a top view which showed the outer shape of the housing by the alternate long and short dash line. (A)はタービンハウジングの正面図、(B)は冷却水ジャケットを実線で表示してタービンハウジングの外形を一点鎖線で表示した正面図である。(A) is a front view of the turbine housing, and (B) is a front view of the cooling water jacket displayed by a solid line and the outer shape of the turbine housing displayed by a chain line. (A)はタービンハウジングの右側面図、(B)は冷却水ジャケットを実線で表示してタービンハウジングの外形を一点鎖線で表示した右側面図である。(A) is a right side view of the turbine housing, and (B) is a right side view of the cooling water jacket displayed by a solid line and the outer shape of the turbine housing displayed by a chain line. (A)はタービンハウジングの底面図、(B)は図4(A)の VIIB-VIIB視左断面図、(C)は冷却水ジャケットの左側面図である。(A) is a bottom view of the turbine housing, (B) is a left sectional view of VIIB-VIIB of FIG. 4 (A), and (C) is a left side view of the cooling water jacket. (A)は図4(A)及び図5(A)の VIIIA-VIIIA視断面図、(B)は(A)のB−B視断面図で図5(A)の VIIIB-VIIIB視断面図、(C)は図4(A)及び図6(A)並びに図7(B)の VIIIC-VIIIC視概略断面図である。(A) is a sectional view taken along line VIIIA-VIIIA of FIGS. 4 (A) and 5 (A), (B) is a sectional view taken along line BB of FIG. , (C) are schematic cross-sectional views taken along the line VIIIC-VIIIC of FIGS. 4 (A), 6 (A) and 7 (B). (A)は図4(A)及び図7(B)のIX-IX 視断面図、(B)は図6(A)及び図8(A)のIXB-IXB 視断面図である。(A) is an IX-IX sectional view taken along the line 4 (A) and FIG. 7 (B), and FIG. 6B is an IXB-IXB sectional view taken along the line 6 (A) and FIG. 8 (A).

(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1〜3を参照して概要を説明する。本実施形態では、方向を明確にするため前後・左右・上下の文言を使用するが、回転軸の長手方向を左右方向として、これと直交すると共にシリンダヘッドの排気側面と直交した方向を前後方向として、シリンダヘッドから向いた方向を前としている。上下方向は鉛直方向である。念のため、図1,2等に方向を明示している。
(1). Outline Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an outline will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the present embodiment, the words front-back, left-right, and up-down are used to clarify the direction, but the longitudinal direction of the rotation axis is the left-right direction, and the direction orthogonal to this is the front-back direction. The direction facing from the cylinder head is the front. The vertical direction is the vertical direction. Just in case, the direction is clearly shown in Figures 1 and 2.

図3に示すように、排気ターボ過給機は、ブレード式のタービン1及びコンプレッサ翼2を備えており、両者は、水平姿勢の回転軸3の一端部と他端部とに固定されている。また、排気ターボ過給機は、タービンハウジング4とコンプレッサハウジング5、及び、両者の間に位置した中間ハウジング6とを有しており、タービンハウジング4と中間ハウジング6とは、アルミの鋳造品として一体に製造されている。コンプレッサハウジング5は、アルミのダイキャスト品又は鋳造品である。 As shown in FIG. 3, the exhaust turbocharger includes a blade-type turbine 1 and a compressor blade 2, both of which are fixed to one end and the other end of a rotating shaft 3 in a horizontal posture. .. Further, the exhaust turbocharger has a turbine housing 4, a compressor housing 5, and an intermediate housing 6 located between the two, and the turbine housing 4 and the intermediate housing 6 are made of cast aluminum. Manufactured integrally. The compressor housing 5 is a die-cast or cast aluminum product.

タービンハウジング4には、タービン1が回転自在に配置されたタービン室7と、タービン室7の外周部に連通したタービン側スクロール室8とが形成されている。タービン側スクロール室8は、タービン1の回転軸心からの距離が始端から終端に向けて徐々に小さくなる渦巻き形状になっており、その始端(上端)に、図1(B)に示す入口通路9が連通している。 The turbine housing 4 is formed with a turbine chamber 7 in which the turbine 1 is rotatably arranged, and a turbine-side scroll chamber 8 communicating with the outer peripheral portion of the turbine chamber 7. The turbine-side scroll chamber 8 has a spiral shape in which the distance from the rotation axis of the turbine 1 gradually decreases from the start end to the end end, and the inlet passage shown in FIG. 1 (B) is at the start end (upper end). 9 is in communication.

従って、タービンハウジング4は、タービン側スクロール室8が形成された円形状部4aと、入口通路9が形成された入口筒部4bとを有しており、かつ、中間ハウジング6と反対側に突出したサイド張り出し部4cが、円形状部4a及び入口筒部4bと一体に繋がった状態で形成されている。入口筒部4bの後端には、シリンダヘッド(又は排気マニホールドの集合部)にボルトで固定される入口側フランジ12が形成されている。 Therefore, the turbine housing 4 has a circular portion 4a in which the turbine-side scroll chamber 8 is formed and an inlet cylinder portion 4b in which the inlet passage 9 is formed, and protrudes to the opposite side to the intermediate housing 6. The side overhanging portion 4c is formed in a state of being integrally connected to the circular portion 4a and the inlet cylinder portion 4b. At the rear end of the inlet cylinder portion 4b, an inlet side flange 12 that is bolted to the cylinder head (or the gathering portion of the exhaust manifold) is formed.

また、図3から理解できるように、サイド張り出し部4cには、タービン室7から排出された排気ガスが流れる出口通路13と、入口通路9と出口通路13とを繋ぐウエストゲート通路14とが形成されており、ウエストゲート通路14は、回動式のウエストゲートバルブ15で開閉される。出口通路13には、タービン側スクロール室8の内周部を構成するためのシュラウドピース13aを装着している。ウエストゲートバルブ15は、図1に示すダイヤフラム式のアクチュェータ16によって駆動される。アクチュェータ16はロッド17を有しており、ロッド17が前後動すると、外リンク18と支軸19と内リンク20とを介して、ウエストゲートバルブ15が支軸19の軸心回りに回動する。 Further, as can be understood from FIG. 3, an outlet passage 13 through which the exhaust gas discharged from the turbine chamber 7 flows and a waist gate passage 14 connecting the inlet passage 9 and the outlet passage 13 are formed in the side overhanging portion 4c. The waist gate passage 14 is opened and closed by a rotary waist gate valve 15. A shroud piece 13a for forming an inner peripheral portion of the turbine-side scroll chamber 8 is mounted on the outlet passage 13. The wastegate valve 15 is driven by the diaphragm type actuator 16 shown in FIG. The actuator 16 has a rod 17, and when the rod 17 moves back and forth, the waist gate valve 15 rotates around the axis of the support shaft 19 via the outer link 18, the support shaft 19, and the inner link 20. ..

サイド張り出し部4cには出口側フランジ21が形成されており、図示は省略するが、この出口側フランジ21に触媒ケースが固定される(排気管を固定してもよい。)。出口通路13及びウエストゲート通路14に連通して排気ガスが排出される出口13bは、斜め下向きに開口している。 An outlet side flange 21 is formed on the side overhanging portion 4c, and although not shown, the catalyst case is fixed to the outlet side flange 21 (the exhaust pipe may be fixed). Outlet 13b of the exhaust gas is discharged by communicating with the outlet passage 13 and wastegate passage 14 is opened diagonally downward.

図3に示すように、コンプレッサハウジング5には、吸気入口22と、コンプレッサ翼2の外側に位置したコンプレッサ側スクロール室23とが形成されており、コンプレッサ側スクロール室23で加圧された吸気は、排出口24から吸気系に排出される。コンプレッサハウジング5は、C形又は2つ割り状のリング25を介して中間ハウジング6と連結されている。 As shown in FIG. 3, the compressor housing 5 is formed with an intake inlet 22 and a compressor-side scroll chamber 23 located outside the compressor blade 2, and the intake air pressurized by the compressor-side scroll chamber 23 is formed. , It is discharged to the intake system from the discharge port 24. The compressor housing 5 is connected to the intermediate housing 6 via a C-shaped or halved ring 25.

中間ハウジング6には、フローティングメタル26を介して回転軸3を回転自在に保持する軸受け部27が形成されている。軸受け部27には、上向きに開口したオイル供給穴28と、下向きに開口したオイル排出穴29とが形成されている。回転軸3のシール構造は、本願発明との関係はないので説明は省略する。 The intermediate housing 6 is formed with a bearing portion 27 that rotatably holds the rotating shaft 3 via the floating metal 26. The bearing portion 27 is formed with an oil supply hole 28 opened upward and an oil discharge hole 29 opened downward. Since the seal structure of the rotating shaft 3 has nothing to do with the present invention, the description thereof will be omitted.

(2).タービンハウジングの冷却構造
タービンハウジング4には、冷却水が流れる冷却水ジャケットを形成している。この点を、図4以下の図面を参照して説明する。図7(C)及び図8に示すように、冷却水ジャケット31は、基本的には、タービンハウジング4の円形状部4aと入口筒部4bとを全体的に覆う形態である。
(2). Cooling structure of the turbine housing The turbine housing 4 is formed with a cooling water jacket through which cooling water flows. This point will be described with reference to the drawings of FIG. 4 and below. As shown in FIGS. 7 (C) and 8 (C), the cooling water jacket 31 basically covers the circular portion 4a and the inlet cylinder portion 4b of the turbine housing 4 as a whole.

そして、冷却水ジャケット31は、スクロール室8を挟んで手前側の部位を前部横長隔壁32aで上下に仕切ると共に、スクロール室8を挟んで後ろ側の部位を、左右の後部横長隔壁32bで上下に仕切っている。図9(A)に示すように、ウエストゲート通路14は、上下の冷却水ジャケット33,34で挟まれている。前部横長隔壁32aは、スクロール室8を左右の手前から囲うように平面視で略U形の形態を成しており、大まかには、前後の横長隔壁32a,32bは、入口筒部4bの軸心方向である前後方向に長く延びる形態になっている。 Then, in the cooling water jacket 31, the front part of the scroll chamber 8 is partitioned up and down by the front horizontally long partition wall 32a, and the rear part of the scroll chamber 8 is vertically separated by the left and right rear horizontally long partition walls 32b. It is divided into. As shown in FIG. 9A, the waist gate passage 14 is sandwiched between the upper and lower cooling water jackets 33 and 34. The front horizontally long partition wall 32a has a substantially U-shaped shape in a plan view so as to surround the scroll chamber 8 from the front left and right. It has a form that extends long in the front-rear direction, which is the axial direction.

従って、冷却水ジャケット31は、横長隔壁32a,32bにより、上部ジャケット33と下部ジャケット34に区分されている。そして、上下ジャケット33,34は、1つのフロント連通部35と、左右2つのリア連通部36によって連通している。下部ジャケット34には冷却水入口37が連通して、上部ジャケット33には冷却水出口38が連通している。冷却水入口37及び冷却水出口38はボス部に形成されており、図8,9に示すように、継手筒37a,38aを介してホースに接続されている。 Therefore, the cooling water jacket 31 is divided into an upper jacket 33 and a lower jacket 34 by the horizontally long partition walls 32a and 32b. The upper and lower jackets 33 and 34 are communicated with each other by one front communication portion 35 and two left and right rear communication portions 36. A cooling water inlet 37 communicates with the lower jacket 34, and a cooling water outlet 38 communicates with the upper jacket 33. The cooling water inlet 37 and the cooling water outlet 38 are formed in the boss portion, and are connected to the hose via the joint cylinders 37a and 38a as shown in FIGS. 8 and 9.

連通部35,36は前後に分かれているので、冷却水は、上下ジャケット33,34の全体をまんべんなく流れて冷却水出口38から排出される。従って、タービンハウジング4の全体をできるだけ均等に冷却して、熱ひずみの発生を大幅に抑制できる。 Since the communication portions 35 and 36 are divided into front and rear parts, the cooling water flows evenly through the upper and lower jackets 33 and 34 and is discharged from the cooling water outlet 38. Therefore, the entire turbine housing 4 can be cooled as evenly as possible, and the occurrence of thermal strain can be significantly suppressed.

図3,5,7(A)(B)などに示すように、サイド張り出し部4cは、円形状部4a及び入口筒部4bよりも上に突出した山形になっており、最も高い部位に出口ボス39を形成して、これに冷却水出口38を形成している。このため、上部ジャケット33にも、上向き突出部33aが形成されており、上部ジャケット33aの上端に冷却水出口38が形成されている。従って、冷却水ジャケット31は、側面視及び正面視で上向きに窄まった漏斗状になっており、下から送られた冷却水は、途中で淀むようなことはなくて、冷却水出口38に集められて確実に排出される。 As shown in FIGS. 3, 5, 7 (A), (B) and the like, the side overhanging portion 4c has a chevron shape protruding above the circular portion 4a and the inlet cylinder portion 4b, and exits to the highest portion. A boss 39 is formed, and a cooling water outlet 38 is formed therein. Therefore, the upper jacket 33 also has an upward protruding portion 33a, and a cooling water outlet 38 is formed at the upper end of the upper jacket 33a. Therefore, the cooling water jacket 31 has a funnel shape that is narrowed upward in the side view and the front view, and the cooling water sent from below does not stagnate in the middle and reaches the cooling water outlet 38. It is collected and surely discharged.

また、例えば図5に明示するように、冷却水ジャケット31の冷却水入口37はタービン室7の真下に位置して筒状の形態になっている一方、冷却水出口38は、出口通路13及びウエストゲート通路14の側に偏っており、両者は左右方向と前後方向とに離れている(オフセットされている)。すなわち、図4(B)に示すように、冷却水出口38は、冷却水入口37に対して後ろ側にL1だけずれて、中間ハウジング6は反対側にL2だけずれており、図3及び図9から理解できるように、冷却水出口38は、ウエストゲート通路14よりもやや外側に配置されている(サイド張り出し部4cの上に位置している。)。 Further, for example, as clearly shown in FIG. 5, the cooling water inlet 37 of the cooling water jacket 31 is located directly below the turbine chamber 7 and has a tubular shape, while the cooling water outlet 38 has the outlet passage 13 and the outlet passage 13. It is biased toward the Westgate passage 14, and both are separated (offset) in the left-right direction and the front-back direction. That is, as shown in FIG. 4 (B), the cooling water outlet 38 is displaced rearward by L1 with respect to the cooling water inlet 37, and the intermediate housing 6 is displaced by L2 to the opposite side. As can be understood from 9, the cooling water outlet 38 is arranged slightly outside the waistgate passage 14 (located above the side overhang 4c).

また、例えば図9(A)から容易に理解できるように、上下冷却水ジャケット33,34の両方とも、中間ハウジング6の側よりも出口通路13及びウエストゲート通路14の側(サイド張り出し部4cの側)において、体積(容積)が遥かに大きくなっている。このため、高温に晒されて熱害を受けやすい部位(特に、排気ガス通路で囲まれた部位)を強く冷却して、異常に昇温することを防止できると共に、熱ひずみも大幅に抑制できる。 Further, for example, as can be easily understood from FIG. 9A, both the upper and lower cooling water jackets 33 and 34 are closer to the outlet passage 13 and the waist gate passage 14 (side overhanging portion 4c) than the side of the intermediate housing 6. On the side), the volume is much larger. Therefore, it is possible to strongly cool the part exposed to high temperature and susceptible to heat damage (particularly the part surrounded by the exhaust gas passage) to prevent the temperature from rising abnormally, and it is also possible to significantly suppress the thermal strain. ..

連通穴35,36は、外向きに開口した空洞部40にねじ式のプラグ41を嵌め込むことによって形成されている。すなわち、プラグ41を空洞部40の途中までねじ込むことにより、空洞部40の一部を連通穴35,36と成している。 The communication holes 35 and 36 are formed by fitting a screw-type plug 41 into a cavity 40 that opens outward. That is, by screwing the plug 41 halfway through the cavity 40, a part of the cavity 40 is formed into communication holes 35 and 36.

図4(B)や図8(A)、図9(B)から理解できるように、円形状部4aには、上部ジャケット33と下部ジャケット34とを左右に二分する上下の縦長リブ42,43が形成されている。従って、円形状部4aの箇所においては、冷却水ジャケット31で区分された内外の部分は、前部横長隔壁32aと上下の縦長リブ42,43とによって繋がっており、これら前部横長隔壁32aと上下の縦長リブ42,43とは、正面視で十文字状の形態を成している。 As can be understood from FIGS. 4 (B), 8 (A), and 9 (B), the circular portion 4a has upper and lower vertically elongated ribs 42, 43 that divide the upper jacket 33 and the lower jacket 34 into left and right. Is formed. Therefore, at the portion of the circular portion 4a, the inner and outer portions separated by the cooling water jacket 31 are connected by the front horizontally long partition wall 32a and the upper and lower vertically long ribs 42 and 43, and are connected to the front horizontally long partition wall 32a. The upper and lower vertically elongated ribs 42 and 43 form a cross-shaped shape when viewed from the front.

上下の縦長リブ42,43には、水流を左右に分ける整流機能も保持させ得るため、冷却水の流れのスムース化にも貢献できる。更に、縦長リブ42,43は放熱の機能も発揮するため、熱の籠もりを抑制できる利点もある。図8(A)から理解できるように、上部縦長リブ42は、概ね円形状部4aの前半分程度に形成されており、上縦長リブ42の後ろにおいて上部ジャケット33は左右が一体に連続している。従って、冷却水は冷却水出口38にスムースに集められる。 Since the upper and lower vertically elongated ribs 42 and 43 can also hold a rectifying function that divides the water flow into left and right, it can also contribute to smoothing the flow of cooling water. Further, since the vertically long ribs 42 and 43 also exhibit a function of heat dissipation, there is an advantage that heat retention can be suppressed. As can be understood from FIG. 8A, the upper vertically elongated rib 42 is formed approximately in the front half of the circular portion 4a, and behind the upper vertically elongated rib 42, the upper jacket 33 is integrally continuous on the left and right sides. There is. Therefore, the cooling water is smoothly collected at the cooling water outlet 38.

他方、下部縦長リブ43は、冷却水入口37を挟んで前後両側に形成されている。従って、下部ジャケット34は、円形状部4aの箇所では、前後の下部縦長リブ43と、冷却水入口37を形成しているボス部とによって左右に分離しており、手前の下部縦長リブ43で左右に分離された水流は、フロント連通部35に集合して上部ジャケット33に流れて、後ろの下部縦長リブ43で左右に分離された水流は、入口筒部4bの箇所において下部ジャケット34に集合して、左右のリア連通部36に分かれて上部ジャケット33に流れていく。 On the other hand, the lower vertically elongated ribs 43 are formed on both front and rear sides of the cooling water inlet 37. Therefore, the lower jacket 34 is separated to the left and right by the front and rear lower vertically elongated ribs 43 and the boss portion forming the cooling water inlet 37 at the portion of the circular portion 4a. The water flow separated to the left and right gathers at the front communication portion 35 and flows to the upper jacket 33, and the water flow separated to the left and right by the lower vertical rib 43 at the rear gathers at the lower jacket 34 at the inlet cylinder portion 4b. Then, it is divided into left and right rear communication portions 36 and flows to the upper jacket 33.

図7(B)に示すように、入口筒部4bは、その後端から前端に向けて高さが少し高くなるように傾斜している。このため、図7(C)に示すように、冷却水ジャケット31のうち入口筒部4bの箇所に位置した部分も、手前に向けて高くなるように側面視でやや傾斜している。この冷却水ジャケット31の形態に対応して、後部横長隔壁32bは、いったん立ち上がってから水平状の姿勢で後ろに向かい、それから後ろに向けて低くなるように傾斜しており、このため、下部ジャケット34の上面は、概ね側面視で山形の形態を成している。 As shown in FIG. 7B, the inlet cylinder portion 4b is inclined so that the height is slightly higher from the rear end to the front end. Therefore, as shown in FIG. 7C, the portion of the cooling water jacket 31 located at the inlet cylinder portion 4b is also slightly inclined in the side view so as to be higher toward the front. Corresponding to the form of the cooling water jacket 31, the rear horizontal partition wall 32b is inclined so as to stand up, move backward in a horizontal posture, and then lower toward the rear. Therefore, the lower jacket The upper surface of the 34 has a chevron shape in a lateral view.

そこで、下部ジャケット34の上端部に気泡が溜まることを確実に阻止すべく、後部横長隔壁32bのうち高さが高い部分に、図9(A)に示すように連通穴44を形成している。このため、冷却水に気泡が含まれていたり、冷却水が沸騰して気泡が発生したりしても、気泡を速やかに排除できる。このため、高い冷却性を確保できる。連通穴44はドルリ加工で形成されているため、タービンハウジング4には連通穴44と同心のドリル穴45が空いているが、このドリル穴45は図示しないプラグで塞がれている。 Therefore, in order to surely prevent air bubbles from accumulating at the upper end of the lower jacket 34, a communication hole 44 is formed in a portion of the rear horizontally long partition wall 32b having a high height as shown in FIG. 9A. .. Therefore, even if the cooling water contains air bubbles or the cooling water boils to generate air bubbles, the air bubbles can be quickly eliminated. Therefore, high cooling performance can be ensured. Since the communication hole 44 is formed by drilling, the turbine housing 4 has a drill hole 45 concentric with the communication hole 44, but the drill hole 45 is closed by a plug (not shown).

図8に示すように、タービン側スクロール室8は渦巻き状になっているため、タービン側スクロール室8の始端部は入口通路9の終端部とで挟まれた部分は、先端に向けて厚さが薄くなった舌部46になっている。このため、舌部46はタービンハウジング4で最も過酷な熱環境に晒されるが、本実施形態では、概ね舌部46の横に後部横長隔壁32bの前端部が位置しており、後部横長隔壁32bのうち舌部46の横に位置した部位に連通穴44が空いている。 As shown in FIG. 8, since the turbine-side scroll chamber 8 has a spiral shape, the portion of the turbine-side scroll chamber 8 sandwiched between the start end and the end of the inlet passage 9 has a thickness toward the tip. Is a thinned tongue 46. Therefore, the tongue portion 46 is exposed to the harshest thermal environment in the turbine housing 4, but in the present embodiment, the front end portion of the rear laterally elongated partition wall 32b is located substantially beside the tongue portion 46, and the rear horizontally elongated partition wall 32b is located. A communication hole 44 is formed in a portion of the tongue portion 46 located next to the tongue portion 46.

そして、連通穴44を冷却水が流れることにより、後部横長隔壁32bから冷却水への熱交換が著しく促進されるため、舌部46の熱も後部横長隔壁32bを介して冷却水に旺盛に放熱される。その結果、舌部46が過剰に昇温することを防止して、高い品質を確保できる。図9に示すように、入口通路9とウエストゲート通路14とは左右に並んでおり、両者の間に後部横長隔壁32bの片側が位置しているが、後部横長隔壁32bに連通穴44を空けると、ウエストゲート通路14の箇所からの伝熱も抑制できるため、舌部46の保護手段として一層有益である。 Since the cooling water flows through the communication hole 44, the heat exchange from the rear horizontally long partition wall 32b to the cooling water is remarkably promoted, so that the heat of the tongue 46 is also vigorously dissipated to the cooling water through the rear horizontally long partition wall 32b. Will be done. As a result, it is possible to prevent the tongue portion 46 from being excessively heated, and to ensure high quality. As shown in FIG. 9, the entrance passage 9 and the waist gate passage 14 are arranged side by side, and one side of the rear horizontal partition wall 32b is located between them, but a communication hole 44 is formed in the rear horizontal partition wall 32b. Since heat transfer from the waist gate passage 14 can be suppressed, it is more useful as a protective means for the tongue portion 46.

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、冷却水ジャケットの形態は、タービンハウジングの形状等に応じて適宜設定できる。中間ハウジングとタービンハウジングとは別体であってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, the shape of the cooling water jacket can be appropriately set according to the shape of the turbine housing and the like. The intermediate housing and the turbine housing may be separate bodies.

本願発明は、実際に排気ターボ過給機に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The invention of the present application can be actually embodied in an exhaust turbocharger. Therefore, it can be used industrially.

1 回転軸
2 タービン
4 タービンハウジング
4a 円形状部
4b 入口筒部
4c サイド張り出し部
7 タービン室
8 タービン側スクロール室
9 入口通路
31 冷却水ジャケット
32a,32b 横長隔壁
33 上部ジャケット
34 下部ジャケット
35,36 連通部
37 冷却水入口
39 冷却水出口
1 Rotating shaft 2 Turbine 4 Turbine housing 4a Circular part 4b Inlet cylinder part 4c Side overhang 7 Turbine room 8 Turbine side scroll room 9 Inlet passage 31 Cooling water jacket 32a, 32b Horizontal partition 33 Upper jacket 34 Lower jacket 35, 36 Part 37 Cooling water inlet 39 Cooling water outlet

Claims (1)

タービンハウジングに、排気ガスにてタービンを回転駆動するスクロール室と、前記スクロール室に排気ガスを下向きに送り込む入口通路と、前記スクロール室及び入口通路を囲う冷却水ジャケットとを形成しており、前記冷却水ジャケットには、前記スクロール室及び入口通路よりも下方に位置した下端部に冷却水入口を設けて、前記スクロール室及び入口通路よりも上に位置した上端部に、前記冷却水ジャケットに形成された上向き突出部の上端に位置した冷却水出口を設けている構成であって、
前記入口通路からウエストゲート通路が分岐していて、前記冷却水ジャケットは、前記ウエストゲート通路を少なくとも上下両側から囲うように広がっており、前記冷却水入口は前記スクロール室の下方に位置して、前記冷却水出口は、前記ウエストゲート通路に寄った部位でかつ、前記入口通路を通る排気ガスの流れ方向である前後方向からみて前記冷却水入口よりも手前にずれた位置に設けられており、
かつ、前記前後方向からみて前記スクロール室を挟んだ前後両側に、前記冷却水ジャケットを上下に分ける横長隔壁が形成されている、
排気ターボ過給機。
The turbine housing is formed with a scroll chamber for rotationally driving the turbine with exhaust gas, an inlet passage for sending exhaust gas downward to the scroll chamber, and a cooling water jacket surrounding the scroll chamber and the inlet passage. The cooling water jacket is provided with a cooling water inlet at the lower end located below the scroll chamber and the inlet passage, and is formed on the cooling water jacket at the upper end located above the scroll chamber and the inlet passage. It has a configuration in which a cooling water outlet located at the upper end of the upward protrusion is provided.
The waistgate passage branches off from the inlet passage, and the cooling water jacket extends so as to surround the waistgate passage from at least both the upper and lower sides, and the cooling water inlet is located below the scroll chamber. The cooling water outlet is provided at a position close to the waist gate passage and at a position deviated from the cooling water inlet when viewed from the front-rear direction, which is the flow direction of exhaust gas passing through the inlet passage.
Further, horizontally long partition walls that divide the cooling water jacket into upper and lower parts are formed on both front and rear sides of the scroll chamber when viewed from the front and rear direction.
Exhaust turbocharger.
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