JP7128101B2

JP7128101B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP7128101B2
Application number: JP2018224044A
Authority: JP
Inventors: 真人澤下
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: JP2020084942A

Description

本願発明は、排気ターボ過給機を備えた内燃機関に関するものである。

排気ターボ過給機は、排気ガスで回転駆動されるタービン翼と、吸気を圧縮するコンプレッサ翼とを備えており、タービン翼とコンプレッサ翼とは回転軸に固定されている。そして、回転軸は、一般に、オイルが送り通路から連続的に供給されるセミフローティング方式の軸受部によって回転自在に保持されている。

軸受部は、軸受ハウジングに形成された下向き開口の空洞部に配置されており、空洞部の下端にオイル排出通路が接続されている。一方、空洞部のうち軸受部を挟んだ両側の部位は、回転軸を囲うように抉られた拡張空間になっており、軸受部の両端から流出したオイルは、遠心力によって拡張空間に飛散するようになっている。これにより、オイルがコンプレッサスクロール室やタービンスクロール室に漏洩することを防止している（例えば特許文献１）。

再公表２０１７／０６９０２５号公報

さて、排気ターボ過給機において、潤滑用のオイルがオイル排出通路によって速やかに排出されている場合は問題ないが、オイルの量が多かったり、何らかの理由によってオイルの排出が不十分になったりすると、オイルが空洞部に溜まって、空洞部に多量のオイルミストが浮遊することが有り得る。

すると、コンプレッサスクロール室は負圧状態になっているため、軸受ハウジングの空洞部で発生したオイルミストが逃げ場を失ってコンプレッサスクロール室に流入して、オイルの消費量を増大させたり、排気ガスの成分を悪化させたりするおそれがある。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明の内燃機関は、
「気液分離室（オイルセパレータ室）を中途部に介在させているＰＣＶ通路と、オイルが連続的に供給される軸受部で回転軸を保持している排気ターボ過給機とを備えていて、
前記排気ターボ過給機の軸受部は、ハウジングに形成された下向き開口の空洞部に配置されており、前記空洞部の上端は前記軸受部よりも上に位置して、前記排気ターボ過給機の下端にはオイル排出通路が接続されている」
という基本構成において、
「前記空洞部の上部と、前記ＰＣＶ通路のうち前記気液分離室よりも上流側の部位又は前記気液分離室とが、連通路で接続されている」
という構成になっている。

本願発明では、排気ターボ過給機の空洞部からのオイルの排出が不完全になって空洞部にオイルミストが充満しても、空洞部とＰＣＶ通路とが連通しているため、空洞部に発生したオイルミストをＰＣＶ通路に逃がすことができる。従って、空洞部の内圧が高くなってオイルミストがコンプレッサスクロール室に流入する現象を防止できる。

そして、ＰＣＶ通路に流れたオイルミストは、気液分離室で補集してオイルパンに戻すことができるため、オイルの消費が増大したり、排気ガスの成分を悪化させたりすることを防止できる。

機関本体と排気ターボ過給機とを組み合わせて表示した側面図である。排気ターボ過給機の縦断正面図とヘッドカバーの平面図とを組み合わせた図である。（Ａ）は排気ターボ過給機の平面図、（Ｂ）は要部の拡大縦断正面図である。別例を示す要部の縦断正面図である。

(1).排気ターボ過給機の基本構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、この前後・左右の文言は、回転軸の長手方向を左右方向として、これと直交した水平方向を前後方向としている。まず、図１～３に示す実施形態を説明する。

図２に示すように、排気ターボ過給機は、排気ガスで回転駆動されるタービン翼１を備えており、タービン翼１は、回転軸２の一端部に強制嵌合によって固定されている。回転軸２の他端部には、コンプレッサ翼３がナットで固定されている。

タービン翼１は、タービンハウジング４に形成されたタービンスクロール室５に配置されており、他方、回転軸２は、軸受ハウジング６に形成された軸受部７に、フローティングメタル８を介して回転自在に保持されている。本実施形態では、タービンハウジング４と軸受ハウジング６とは、アルミの鋳造によって一体に製造されている。

タービンハウジング４には、タービンスクロール室５の始端に連通した排気ガス流入通路９が形成されており、タービンスクロール室５や排気ガス流入通路９を囲うように、冷却水ジャケット１０が形成されている。冷却水は、タービンハウジング４の下部に設けた冷却水流入ポート１１から冷却水ジャケット１０に流入し、タービンハウジング４の上部に設けた冷却水排出ポート１２から排出される。

排気ガス流入通路９には、図２の状態で紙面と直交した奥側から排気ガスが流入して、タービン翼１を駆動した排気ガスは、タービン翼１の回転軸心方向に排出される。従って、タービンハウジング４には、排気出口１３が開口している。排気出口１３の端面部に、触媒ケースや排気管が接続される。排気出口１３には、タービンスクロール室５の内周部を構成するシュラウドピース１４が装着されている。排気ガス流入通路９からはウエイストゲート通路１５が分岐しており、ウエイストゲート通路１５は排気出口１３に開口している。

図３に明示するように、タービンハウジング４には、シリンダヘッド１６の排気側面に固定されるフランジ１７が形成されている。なお、図３に表示した符号１８は、ウエストゲートバルブが取り付いた弁軸を保持する弁穴である。

軸受部７の上部には、上下方向に貫通したオイル入口２０が形成されている。また、軸受部７は、軸受ハウジング６に形成した空洞部２１の内部に配置されており、空洞部２１は、軸受部７を挟んでタービン翼１の側に広がる第１拡張空間２１ａと、軸受部７を挟んでコンプレッサ翼３の側に広がる第２拡張空間２１ｂとを有している。また、空洞部２１の下端は下方に開口しており、この開口部に、図３（Ｂ）に示すオイル排出通路２２が接続されている。

軸受ハウジング６には、タービンハウジング４と反対側からコンプレッサハウジング２３が重なっており、両者は、Ｃ型等のストッパーリング２４によって固定されている。そして、コンプレッサハウジング２３と軸受ハウジング６との合わせ面にコンプレッサスクロール室２５が形成されており、その中心部にコンプレッサ翼３が配置されている。

吸気は、コンプレッサハウジング２３に軸方向から流入して、コンプレッサスクロール室２５の外周方向（接線方向）に排出される。コンプレッサスクロール室２５の終端には、図２に示す吸気出口２６が連通している。

図３に示すように、回転軸２のうち、コンプレッサスクロール室２５と軸受部７との間にはオイルシール２７が嵌まっており、オイルシール２７は、軸受ハウジング６に装着したリテーナリング２８によって保持されている。

(2).要部の説明
空洞部２１の第１拡張空間２１ａと第２拡張空間２１ｂとは、軸受部７の端部から溢れたオイルを回転軸２の遠心力によって振り切ることが許容されるように、回転軸２の軸心回りに広がっており、本実施形態では、図３（Ｂ）に明示するように、第１拡張空間２１ａが第２拡張空間２１ｂよりも上まで広がっている。

他方、図１及び図２に示すように、シリンダヘッド１６の上面にはヘッドカバー３１が固定されている。図示のヘッドカバー３１は４気筒用のものであり、ヘッドカバー３１に、４つのイグニッション装置３２がクランク軸線方向に並べて配置されている。

そして、ヘッドカバー３１の内部には、図示しないバッフルプレートを配置することにより、ＰＣＶ通路の一部として、ブローバイガスを流しつつオイルミストを補集する気液分離室が形成されており、気液分離室を通過してオイルミストが除去されたブローバイガスは、ヘッドカバー３１の一端部に設けたＰＣＶバルブ３３（図２参照）を経由してから、ＰＣＶホース３４を介して吸気系（サージタンクや吸気マニホールド）に送られる。

そして、軸受ハウジング６に形成した空洞部２１の第１拡張空間２１ａと、ヘッドカバー３１のうち気液分離室の入り口部の箇所に設けた流入ポート３５とが、ホース（チューブ）より成る連通路３６によって接続されている。

空洞部２１には、回転軸２の回転によってオイルミストが発生しているため、オイルが軸受部７に過剰に供給されるなどしてオイル排出通路２２からのオイルの排出が不十分になった場合、なんらの対策を講じていないと、空洞部２１に充満したオイルミストが逃げ場を失ってコンプレッサスクロール室２５に吸引されるおそれがあるが、本実施形態では、第１拡張空間２１ａとヘッドカバー３１の気液分離室とが連通路３６によって接続されているため、オイル排出通路２２からのオイルの排出が不十分になっても、オイルミストが混入した空気をヘッドカバー３１の気液分離室に導くことができる。

従って、オイルミストがコンプレッサスクロール室２５に吸引されることを防止でき、かつ、オイルミストはヘッドカバー３１の気液分離室で補集されてオイルパンに戻される。従って、オイルの消費が増大することを防止できる。

(3).他の実施形態・その他
図４に示す実施形態では、排気ターボ過給機にウォータジャケットは備えておらず、タービンハウジング４と軸受ハウジング６とは別体に構成されて、かしめリング３７で連結されている。タービンスクロール室５の一部は、タービンハウジング４と軸受ハウジング６との合わせ面に形成されている。

そして、この実施形態では、空洞部２１の第１拡張空間２１ａと第２拡張空間２１ｂとは、第１拡張空間２１ａよりも第２拡張空間２１ｂの上端が高くなるように形成されており、そこで、第２拡張空間２１ｂに連通路３６を接続している。第１拡張空間２１ａと第２拡張空間２１ｂとの両方に排出ポートを形成して、両方の拡張空間２１ａからオイルミストを排出することも可能である。

また、図示の実施形態では、連通路３６をヘッドカバー３１の気液分離室に接続したが、連通路３６は、動弁室に開口するようにヘッドカバー３１又はシリンダヘッド１６に接続してもよい。また、ＰＣＶ通路の態様は様々であり、ヘッドカバー３１には形成せずに、シリンダブロックに気液分離室を形成することも行われているが、この場合は、連通路３６は、シリンダブロックの気液分離室に接続したらよい。なお、図４では、軸受ハウジング６のオイル入口２０は省略している。

本願発明は、排気ターボ過給機を備えた内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１タービン翼
２回転軸
３コンプレッサ翼
４タービンハウジング
５タービンスクロール室
６軸受ハウジング
７軸受部
８フローティングメタル
２１空洞部
２１ａ，２１ｂ拡張空間
２２オイル排出通路
２３コンプレッサハウジング
２５コンプレッサスクロール室
３１ヘッドカバー
３３ＰＣＶバルブ
３５流入ポート
３６連通路

Claims

気液分離室を中途部に介在させているＰＣＶ通路と、オイルが連続的に供給される軸受部で回転軸を保持している排気ターボ過給機とを備えていて、
前記排気ターボ過給機の軸受部は、ハウジングに形成された下向き開口の空洞部に配置されており、前記空洞部の上端は前記軸受部よりも上に位置して、前記排気ターボ過給機の下端にはオイル排出通路が接続されている構成であって、
前記空洞部の上部と、前記ＰＣＶ通路のうち前記気液分離室よりも上流側の部位又は前記気液分離室とが、連通路で接続されている、
内燃機関。