JPH0344208B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はターボ過給機付エンジンに関するもの
である。

（従来技術） ターボ過給機付エンジンにおける問題点の一つ
に、排気ガスの影響で熱的に厳しい環境下にある
ターボ過給機のタービン側軸受部の過熱というこ
とがある。すなわち、従来、上記タービン側軸受
部は潤滑油を循環供給して冷却する方式が多く採
用されているが、エンジン出力向上の要求からタ
ーボ過給機が高速運転されると潤滑油自体の温度
が高くなり、十分な冷却ができず過熱の問題が生
ずる。そして、この過熱対策として、例えば、実
開昭57−28号公報に記載されている如く、上記タ
ービン側軸受部近傍に冷却材のジヤケツトを設
け、エンジン本体と熱交換器との間で冷却材を循
環させるエンジン冷却システム中に上記ジヤケツ
トを接続し、エンジン冷却材でこのタービン側軸
受部を冷却する技術は一般に知られている。

ところで、エンジンの運転を停止せしめてター
ボ過給機の作動を停止せしめた場合、ターボ過給
機の上記ジヤケツトでは冷却材の流れがなくなる
ことから、ターボ過給機のもつ残留熱で冷却材、
つまりは冷却水が沸騰状態となり、軸受部が過熱
により焼付くおそれがある。これに対して、実開
昭59−56334号公報に記載されている如く、エン
ジン停止後にラジエータとターボ過給機との間を
冷却水が対流によつて流れるようにエンジン冷却
水システムを構成することにより、ターボ過給機
の過熱を防止するという提案はある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記提案のにおいては、ターボ過給機
において水温上昇により気泡が発生した場合、こ
の気泡によつて水圧が上昇し、ターボ過給機に悪
影響を与えることになる。

すなわち、本発明の課題は、エンジン停止後、
冷却水の対流を利用してターボ過給機の過熱を防
止するにあたり、このターボ過給機のウオータジ
ヤケツトに気泡が発生することがあつても、水圧
上昇によつてターボ過給機に悪影響を与えないよ
うにし、且つこの気泡を速やかに消滅させること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、このような課題に対して、エンジン
停止後に冷却水が対流によつてターボ過給機のウ
オータジヤケツトを流れるようにしたものにおい
て、この冷却水を上記ウオータジヤケツトから吸
気冷却器に導き、この吸気冷却器を蓄圧室として
利用し、且つこの吸気冷却器によつて気泡の消滅
を図るものである。

そのための具体的な手段は、ベアリングハウジ
ングに冷却用のウオータジヤケツトが設けられた
ターボ過給機と、このターボ過給機により過給さ
れた空気を冷却する吸気冷却器を含むエンジン関
係機器からの冷却水を冷却する熱交換器と、この
熱交換器内の冷却水をウオータポンプと上記エン
ジン関係機器とを順に介して再び熱交換器へ戻す
冷却水循環路と、上記ターボ過給機のウオータジ
ヤケツトの冷却水入口および冷却水出口にそれぞ
れ接続された入水用および出水用の各パイプとを
備えたエンジンにおいて、上記入水用および出水
用の各パイプのうちの一方は、上記熱交換器とウ
オータポンプとの間の冷却水循環路にターボ過給
機のウオータジヤケツトよりも低い位置で連通
し、他方はこのウオータジヤケツトよりも上方へ
延設され、この他方側のパイプ上に上記吸気冷却
器が配設されていることを特徴とするターボ過給
機付エンジンである。

（作用） 上記ターボ過給機付エンジンの場合、エンジン
停止時、つまり、ウオータポンプを停止させてタ
ーボ過給機に冷却水を積極的に送ることを停止し
た際、ターボ過給機の残留熱で加温されたウオー
タジヤケツトの冷却水が上昇するという対流現象
を生じ、これにより、熱交換器からの低温の冷却
水がウオータジヤケツトに導かれ、ターボ過給機
の過熱が防止される。そして、上記ウオータジヤ
ケツトに気泡が発生しても、この気泡は冷却水と
共に吸気冷却器に導かれ、この吸気冷却器が蓄圧
室としての機能を呈するため、ターボ過給機側で
水圧上昇による不具合が生ずることを防止するこ
とができる。また、上記気泡は吸気冷却器におい
て冷却されて消滅する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

実施例 １ 第１図にはターボ過給機付エンジン１の全体構
成が示されている。同エンジン１において、２は
シリンダヘツド２ａ、シリンダブロツク２ｂおよ
びオイルパン２ｃをもつエンジン本体、３は熱交
換器（ラジエータ）、４はエンジンの排気エネル
ギを利用して吸気を予圧しエンジン燃焼室に供給
する水冷式のターボ過給機である。

エンジン本体２と熱交換器３とは、熱交換器３
内の冷却水をエンジン本体２へ矢符Ａで示す如く
導く第１冷却水通路５と、エンジン本体２内の冷
却水を熱交換器３へ矢符Ｂで示す如く導く第２冷
却水通路６とで接続されている。また、第１冷却
水通路５にはウオータポンプ７が介設されてい
る。そして、これらエンジン本体２、熱交換器
３、冷却水通路５，６およびウオータポンプ７で
冷却水循環路が構成されている。この場合、エン
ジン本体２において冷却水はシリンダブロツク２
ｂからシリンダヘツド２ａへ流れる。

そうして、上記ターボ過給機４の後述するベア
リングハウジングにはウオータジヤケツトがあつ
て、このウオータジヤケトの冷却水入口には入水
用パイプ８が、また、冷却水出口には出水用パイ
プ９がそれぞれ接続されている。そして、本例の
場合、入水用パイプ８はターボ過給機４より上方
へ延びて上記冷却水循環路におけるシリンダヘツ
ド２ａのウオータジヤケツトに接続され、出水用
パイプ９はターボ過給機４より下方へ延びて熱交
換器３とウオータポンプ７との間の第１冷却水通
路５に接続されている。入水用パイプ８の冷却水
循環路に対する接続点はターボ過給機４のウオー
タジヤケツトよりも高い位置にあり、出水用パイ
プ９の冷却水循環路に対する接続点は同ジヤケツ
トよりも低い位置にある。また、上記入水用パイ
プ８の上方へ延設部分に、ターボ過給機４によつ
て過給された空気（エンジン１の吸気）を冷却す
る吸気冷却器４２が配設されている。

ターボ過給機４の具体的構造は第２図および第
３図に示されている。

すなわち両端にタービンホイール１５とコンプ
レツサホイール１６とが設けられた回転軸１７が
ベアリングハウジング１８の軸受部１９，２０に
回転可能に支持され、タービンホイール１５はベ
アリングハウジング１８の一端に固定されたター
ビンハウジング２１の排気通路２２に、コンプレ
ツサホイール１６はベアリングハウジング１８の
他端に固定されたコンプレツサハウジング２１の
吸気通路２４にそれぞれ配置されている。

ベアリングハウジング１８には、オイルを導入
するオイル導入路２５、このオイル導入路２５か
ら分岐して各軸受部１９，２０のフロートベアリ
ング（フルフロートメタル）２６，２６にオイル
を供給するオイル供給路２７，２８および各軸受
部１９，２０を経たオイルを回収するオイル回収
路２９からなるオイル通路と、第３図にも示す如
くベアリングハウジング１８の一側の冷却水入口
３０からタービン側軸受部１９を回つて他側の冷
却水出口３１に通じるウオータジヤケツト３２と
が形成されている。

また、ベアリングハウジング１８とタービンハ
ウジング２１の間にはヒートインシユレータ３
３，３３が介設されて、タービンハウジング２１
からベアリングハウジング１８への熱伝導を遮断
する断熱層が形成されている。なお、第２図で３
４はシールリング、３５はメカニカルシールであ
り、それぞれ排気通路２２、吸気通路２４とオイ
ル通路との間をシールしている。

そして、上記冷却水入口３０に入水用パイプ８
が接続され、冷却水出口３１に出水用パイプ９が
接続されていることになる。

上記ターボ過給機付エンジン１において、エン
ジン始動に伴つてウオータポンプ７が作動する
と、冷却水温が第２冷却通路６の上流端近傍に別
途設けられたサーモスタツトの開弁温度になるま
では、冷却水は熱交換器３を迂回するバイパス通
路（図示省略）と通つてエンジン本体２内で循環
する。冷却水温が上記開弁温度を越えると、冷却
水はエンジン本体２と熱交換器３との間で第１お
よび第２の冷却水通路５，６を介して循環する。
また、冷却水はシリンダヘツド２ａのウオータジ
ヤケツトから分流して入水用パイプ８、吸気冷却
器４２、ターボ過給機４のウオータジヤケツト３
２、出水用パイプ９を経てウオータポンプ７の上
流で第１冷却水通路５を流れる冷却水に合流し、
ターボ過給機４の特にタービン側軸受部１９を冷
却する。このときの冷却水の流れは矢符ｃで示さ
れている。

そして、ターボ過給機４を作動していてその
後、エンジンの運転を停止せしめると、この所謂
キーオフ後は、ウオータポンプ７により冷却水の
流れがなくなるため、ターボ過給機４の作動中に
生じた熱がこのターボ過給機４に滞留した状態と
なり、これにより特に高負荷運転直後は、滞留熱
によりウオータジヤケツト３２の冷却水が沸騰状
態となることがある。しかしながら、このとき、
冷却水自体に高温となつた冷却水が上昇する対流
現象を生じ、矢符Ｄで示す如くこの高温の冷却水
がウオータジヤケツト３２の冷却水入口３０から
入水用パイプ８内を上昇するのに伴つて、熱交換
器３からの低温の冷却水が出水用パイプ９を介し
てターボ過給機４のウオータジヤケツト３２に流
入する。これにより、ターボ過給機４はウオータ
ジヤケツト３２での冷却水温の異常上昇が抑制さ
れ、軸受部の焼付や蒸気の発生による水圧上昇、
ひいては水漏れ、パイプの破裂等の事故が防止さ
れる。また、ターボ過給機４で水温上昇により気
泡が発生することがあつても、この気泡は吸気冷
却器４２に導かれ、この吸気冷却器４２が蓄圧室
としての機能を呈し、ターボ過給機４側での水圧
上昇による不具合が解消される。さらに、上記気
泡は吸気冷却器４２において冷却され速やかに消
失する。

実施例 ２ 本例は第４図に示し、エンジン本体２の冷却系
とターボ過給機４の冷却系とを独立せしめたもの
である。なお、実施例１と実質的に同一の構成要
素には同一の符号を付して本実施例を説明する。

すなわち、第４図に示すターボ過給機付エンジ
ン４１において、４２はターボ過給機４から吸気
管４３を通して送られるエンジン関連流体として
の吸気を冷却する吸気冷却器である。エンジン本
体２は第１熱交換器（ラジエータ）４４および第
１ウオータポンプ４５とともに第１冷却水循環路
に組込まれ、ターボ過給機４と吸気冷却器４２と
は第２熱交換器（ラジエータ）４６および第２ウ
オータポンプ４７とともに第２冷却水循環路に組
込まれている。

第２冷却水循環路において、４８は第２熱交換
器４６内の冷却水を吸気冷却器４２へ送る冷却水
通路であり、この冷却水通路４８に第２ウオータ
ポンプ４７が介装されている。ターボ過給機４の
入水用パイプ８は上方へ延びて吸気冷却器４２に
接続され、出水用パイプ９は第２熱交換器４６に
接続されている。そして、出水用パイプ９は連通
パイプ４９を介して冷却水通路４８における第２
熱交換器４６と第２ウオータポンプ４７との間に
連通し、この連通部はターボ過給機４よりも低い
位置にある。

なお、第１冷却水循環路は、実施例１と同様に
第１熱交換器４４内の冷却水をエンジン本体２に
導く第1A冷却水通路５０と、エンジン本体２内
の冷却水を第１熱交換器４４へ導く第1B冷却水
通路５１をもつ。

本実施例において、第１冷却水循環路では、第
１熱交換器４４で冷却された冷却水が第１ウオー
タポンプ４５の作動により矢符Ａで示す如く第
1A冷却水通路５０を通つてエンジン本体２へ流
れ、このエンジン本体２を冷却した冷却水が矢符
Ｂで示す如く第1B冷却水通路５１を通つて第１
熱交換器４４へ戻る。一方、第２冷却水循環路で
は、第２熱交換器４６で冷却された冷却水が第２
ウオータポンプ４７の作動により矢符Ｃで示す如
く冷却水通路４８を通つて吸気冷却器４２へ流
れ、この吸気冷却器４２で吸気を冷却して若干加
温された冷却水が入水用パイプ８を通してターボ
過給機４へ流れ、このターボ過給機４を冷却した
冷却水が出水用パイプ９を通つて第２熱交換器４
６へ戻る。

そうして、キーオフ後は冷却水の対流により、
第２熱交換器４６からの低温の冷却水が矢符Ｄで
示す如く連通パイプ４９を通つてターボ過給機４
に導かれ、ターボ過給機４内での冷却水の温度上
昇を抑制する。

本実施例の場合、ターボ過給機４で水温上昇に
より気泡が発生することがあつても、この気泡は
吸気冷却器４２へ導かれ、この吸気冷却器４２が
蓄圧室としての機能を呈し、ターボ過給機４側で
の水圧上昇による不具合を解消する。

なお、本実施例においては、出水用パイプ９を
鎖線で示す連通パイプ５２の如く第１冷却水循環
路における第１熱交換器４４と第１ウオータポン
プ４５との間に連通せしめ、キーオフ後、第１熱
交換器４４からの冷却水をターボ過給機４へ導く
ようにすることもできる。

また、第２冷却水循環路の冷却水を利用するエ
ンジン関係機器としては、吸気冷却器に加えて、
エンジンオイルを冷却するオイル冷却器やエンジ
ンの吸気系に還流せしめる排気ガスを冷却する排
気還流ガス冷却器などを設けてもよい。

また、以上の実施例１、２はいぜれもターボ過
給機４の出水用パイプを熱交換器とウオータポン
プの間の冷却水通路に連通せしめたが、入水用パ
イプを上記冷却水通路に連通せしめ、出水用パイ
プを上方へ延ばしてもよい。この場合は、ウオー
タポンプを上記各実施例の場合とは逆方向に冷却
水が流れるように配置し、ウオータポンプから吐
出される冷却水を熱交換器側とターボ過給機側と
に分けて送ることになる。

（発明の効果） 従つて、本発明によれば、ターボ過給機のウオ
ータジヤケツトの入水用および出水用の各パイプ
のうちの一方を、上記熱交換器とウオータポンプ
との間の冷却水循環路に上記ウオータジヤケツト
よりも低い位置で連通させ、他方をこのウオータ
ジヤケツトよりも上方へ延設してそこに上記吸気
冷却器を配設したから、エンジン停止後、ターボ
吸給機により加熱された冷却水が対流することを
利用して、熱交換器から低温の冷却水をターボ過
給機のウオータジヤケツトに導いてこのターボ過
給機が過熱状態になることを防止できるととも
に、上記ウオータジヤケツトに気泡が発生して
も、この気泡を吸気冷却器に導いてこの吸気冷却
器を蓄圧室として利用し、ターボ過給機側で水圧
上昇による不具合が生ずることを防止し、さらに
は上記気泡を吸気冷却器において消滅させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示し、第１図は実
施例１のターボ過給機付エンジンの全体構成図、
第２図はターボ過給機の縦断面図、第３図は第２
図の−線での断面図、第４図は実施例２のタ
ーボ過給機付エンジンの全体構成図である。 １，４１……ターボ過給機付エンジン、２……
エンジン本体、３，４４，４６……熱交換器、４
……ターボ過給機、５，６，４８，５０，５１…
…冷却水通路、７，４５，４７……ウオータポン
プ、８……入水用パイプ、９……出水用パイプ、
１８……ベアリングハウジング、３２……ウオー
タジヤケツト、４２……吸気冷却器、４９，５２
……連通パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベアリングハウジングに冷却用のウオータジ
   ヤケツトが設けられたターボ過給機と、このター
   ボ過給機により過給された空気を冷却する吸気冷
   却器を含むエンジン関係機器からの冷却水を冷却
   する熱交換器と、この熱交換器内の冷却水をウオ
   ータポンプと上記エンジン関係機器とを順に介し
   て再び熱交換器へ戻す冷却水循環路と、上記ター
   ボ過給機のウオータジヤケツトの冷却水入口およ
   び冷却水出口にそれぞれ接続された入水用および
   出水用の各パイプとを備えたエンジンにおいて、
   上記入水用および出水用の各パイプのうちの一方
   は、上記熱交換器とウオータポンプとの間の冷却
   水循環路にターボ過給機のウオータジヤケツトよ
   りも低い位置で連通し、他方はこのウオータジヤ
   ケツトよりも上方へ延設され、この他方側のパイ
   プ上に上記吸気冷却器が配設されていることを特
   徴とするターボ過給機付エンジン。