JPH037540Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は水冷式の排気ターボ過給機に関し、さ
らに詳しくはこのような排気ターボ過給機の冷却
構造に関するものである。

（従来技術） この種の水冷式排気ターボ過給機の公知例とて
は、例えば、特開昭58−178828号公報に開示され
る如きものがある。

ところで、このような水冷式の排気ターボ過給
機においては、排気ガスに接触するタービンが冷
却水によつて冷却されるところから、排気ガスは
過給機を通過することによつてその温度が低下せ
しめられる。

ところが、一般にエンジンにおいては、軽負荷
運転領域（アイドル運転領域を含む）、いわゆる
エミツシヨン領域においては、排気ガスの温度を
所定温度例えば触媒コンバータの活性温度以上に
維持して排気浄化性能の向上を図るようにするこ
とが得策であり、これに対して、中・高負荷運転
領域においては排気ガスの温度及び量が増大する
ためこの領域においては可及的に過給機の冷却性
能を高めることが望ましい（即ち、エンジンの運
転状態に応じて過給機の冷却性能を変化させるこ
とが望ましい）。

しかるに、上記公知例のものにおいては、上記
の如き技術課題に対する考慮は何らなされておら
ず、従つて、エンジンの排気浄化性能と過給機の
冷却効果の両立という面において問題があつた。

（考案の目的） 本考案は上記従来技術の項で指摘した問題点を
解決しようとするもので、エンジンの排気浄化性
能と過給機に対する冷却性能とを両立させ得るよ
うにした排気ターボ過給機を提供することを目的
とするものである。

（目的を達成するための手段） 本考案は上記の目的を達成するための手段とし
て、低速・低負荷運転領域において排気ガスの一
部を吸気系に還流させる排気還流装置と、該排気
還流装置によつて吸気系に還流せしめられる還流
ガスを水で冷却する還流ガス冷却手段とを備えた
エンジンに付設される排気ターボ過給機におい
て、該過給機のハウジング内にウオータジヤケツ
トを形成するとともに、該ウオータジヤケツトに
前記還流ガス冷却手段を流通した後の水を供給す
るように構成したことを特徴としている。

（作用） 本考案では、上記の手段により、排気還流が行
なわれている運転領域（即ち、排気ガス浄化の要
求が比較的高い領域）においては、還流ガス冷却
手段において還流ガスとの間で熱交換をした後の
高温の水が排気ターボ過給機のウオータジヤケツ
トに導かれ排気ガスの温度が比較的高温に維持さ
れるとともに過給機も十分に冷却され、また排気
還流が行なわれていない運転領域（即ち、排気ガ
ス量が多く冷却要求度が高い領域）においては排
気ターボ過給機のウオータジヤケツトに還流ガス
と熱交換をしていない低温の水が導かれ該排気タ
ーボ過給機が効率的に冷却されるという作用が得
られる。

（実施例） 以下、図面に基いて本考案の好適な実施例を説
明する。

図面には本考案実施例に係る排気ターボ過給機
４を備えた自動車用エンジン１のシステムが示さ
れている。

この排気ターボ過給機（以下の説明においては
単に過給機という）４は、そのブロア側をエンジ
ン１の吸気通路２に、またタービン側をエンジン
１の排気通路３にそれぞれ介設せしめており、エ
ンジン１から排出される排気ガスＧの排気エネル
ギーによつて回転せしめられるタービンの回転力
をブロアに伝達し、該ブロアによつて吸気過給を
行なうようになつている。又、この過給機４は、
タービンとブロアとを連結する、軸の支承部を水
（この実施例においてはエンジン冷却水を利用し
ているが、他の実施例では専用の水を使用しても
よい）で冷却するようにした水冷式過給機であつ
て、そのケーシング内にウオータジヤケツト１９
を形成している。

一方、吸気通路２の前記過給機４取付位置より
吸気上流側にはエアクリーナ５とエアフローメー
タ６が、また過給機４取付位置より吸気下流側に
はスロツトルバルブ７とフユーエルインジエクタ
ー８とが吸気上流側から吸気下流側に向かつて順
次取付けられている。又、排気通路３の前記過給
機４取付位置より排気下流位置には排気浄化用の
触媒コンバータ９が取付けられている。

又、エンジン１のシリンダヘツド及びシリンダ
ブロツク内に設けたウオータジヤケツト（図示省
略）は、冷却水戻り管１５と冷却水供給管１６を
介してラジエータ１０に接続されており、エンジ
ン１は冷却水供給管１６側に取付けたウオータポ
ンプ１１によつて強制的に冷却水系内を循環せし
められる冷却水により冷却される。

一方、吸気通路２の最下流端には、該吸気通路
２と一体的に吸気通路側ウオータジヤケツト２０
と排気還流通路２１とが相隣接して積層状に形成
されている。この吸気通路側ウオータジヤケツト
２０は、その一端をエンジン１内に形成したウオ
ータジヤケツトに、また他端を過給機流入管１７
を介して前記過給機４の前記ウオータジヤケツト
１９の流入口１９ａにそれぞれ接続せしめられて
いる。尚、この過給機４のウオータジヤケツト１
９の流出口１９ｂは、過給機流出管１８を介して
前記冷却水供給管１６のしかも前記ウオータポン
プ１７のサクシヨン側に接続されている。従つ
て、ウオータポンプ１１からエンジン１のウオー
タジヤケツト内に吐出される冷却水の一部は、吸
気通路側ウオータジヤケツト２０から過給機流入
管１７を経て過給機４のウオータジヤケツト１９
内に導入されて該過給機４の軸受部を冷却した
後、過給機流出管１８を通つてウオータジヤケツ
ト１１側に還流せしめられる。

一方、排気還流通路２１は、その一端をエンジ
ン１内に形成した連通路（図示省略）を介して前
記排気通路３側に、また他端を吸気通路２の通路
壁を内外方向に貫通して設けた還流口２３を介し
て該吸気通路２にそれぞれ接続せしめている。こ
の還流口２３には、後述するコンピユータ３０に
よつて作動制御される排気還流弁２２が取付けら
れており、該還流口２３はエンジン１の運転状態
に応じて該排気還流弁２２により開閉され、排気
エミツシヨンが悪化する運転領域即ち、低速・低
負荷運転領域においては吸気通路２内に排気ガス
Ｇを適量づつ還流させる如く作用する。即ち、こ
の実施例においては、排気還流通路２１と排気還
流弁２２によつて実用新案登録請求の範囲でいう
ところの排気還流装置１３が構成されている。

又、この実施例においては、排気還流通路２１
内を流通する高温の排気ガスＧと吸気通路側ウオ
ータジヤケツト２０内を流通する冷却水Ｗとの間
において熱交換が行なわれるように該排気還流通
路２１と吸気通路側ウオータジヤケツト２０とを
相隣接して積層形成し、該排気還流通路２１と吸
気通路側ウオータジヤケツト２０とで実用新案登
録請求の範囲でいうところの還流ガス冷却手段１
２を構成している。尚、この実施例においては、
この還流ガス冷却手段１２の方が前記過給機４よ
りも高所に位置するように両者間の上下方向にお
ける相対取付位置を設定している。

コンピユータ３０は、エンジン１の運転状態に
応じて燃料制御と排気還流量制御とを行なうもの
であつて、前記エアフローメータ６から出力され
る負荷信号（吸気量信号）Ｓ１と、前記スロツト
ルバルブ７に付設したスロツトル開度センサ３１
から出力されるスロツトル開度信号Ｓ２と、エン
ジン１に付設した回転数センサ３２から出力され
る回転数信号Ｓ３とを受けて作動し、前記排気還
流弁２２に弁制御信号Ｓ４を、また前記フユーエ
ルインジエクター８に燃料噴射信号Ｓ５をそれぞ
れ出力するようになつている。

続いて、このエンジン１と過給機４の作動を説
明する。

エンジン１が運転されると、排気ガスＧの排気
エネルギーによつて過給機４が駆動され吸気過給
が行なわれるとともに、ウオータポンプ１１が駆
動され、ラジエータ１０との間を循環する冷却水
Ｗによつてエンジン１が効率的に冷却される。さ
らに、ウオータポンプ１１によつて強制循環され
る冷却水Ｗの一部が吸気通路側ウオータジヤケツ
トから過給機４のウオータジヤケツト１９内に導
入され、該過給機４の軸受部が冷却される。

一方、エンジン１の運転状態が低速低負荷運転
領域（以下、この運転領域をエミツシヨン領域と
いう）にある場合には、排気還流弁２２を開いて
排気ガスＧの一部を還流口２３から吸気通路２内
に導入して混合気の燃焼温度を抑制して排気中の
NOx濃度を低減させる。この際、吸気通路２内
に導入される還流ガスのガス温度が、吸気通路側
ウオータジヤケツト２０内を流通する冷却水Ｗと
の熱交換によつて低下せしめられているため、混
合気の過早着火が防止されノツキングの発生が抑
制される。

さらに、この運転領域においては上述の如く環
流ガスと熱交換をして高温とされた冷却水Ｗが過
給機４のウオータジヤケツト１９内に導入される
ため、触媒コンバータ９に流入する排気ガスＧの
温度が比較的高温に維持される。従つて、触媒コ
ンバータ９の活性が高まり該触媒コンバータ９に
よる排気浄化作用が促進せしめられる。

即ち、エミツシヨン領域においては、還流ガス
Ｇと熱交換した後の冷却水Ｗを過給機４のウオー
タジヤケツト１９に導くことにより、排気還流装
置１３による排気改善作用と触媒コンバータ９に
よる排気浄化作用とがともに促進され、良好な排
気浄化性能が得られることになる。尚、このエミ
ツシヨン領域においては、もともと排気ガス量が
少なく、従つて冷却水Ｗが比較的高温であつても
過給機の冷却要求に十分対処することができるも
のである。

一方、非エミツシヨン領域においては、排気還
流通路２１内を排気ガスＧが還流しないため、吸
気通路側ウオータジヤケツト２０から過給機４の
ウオータジヤケツト１９内に導入される冷却水Ｗ
は低温に維持されており、従つて過給機４はこの
低温の冷却水Ｗによつて効率的に冷却される。

これらに対して、エンジン１が運転状態から停
止された場合には、運転停止直後においては過給
機４の温度が高く、このため該過給機４のウオー
タジヤケツト１９内の冷却水Ｗ中に蒸発泡が発生
し易い。またこの時、排気還流通路２１内を排気
ガスＧが流通していないため、吸気通路側ウオー
タジヤケツト２０側の水温は過給機４側の水温よ
りも低温となつている。従つて、過給機４の冷却
系に矢印Ｆ方向（過給機４側から還流ガス冷却手
段１２側に向う方向）に向けて冷却水の対流が発
生する。このため、過給機４側において発生した
蒸発泡は、この冷却水Ｗの対流作用によつて該過
給機４側から還流ガス冷却手段１２側に移動せし
められ、該還流ガス冷却手段１２側の冷たい冷却
水と接触して凝縮される（即ち、還流ガス冷却手
段１２が一種の凝縮器として作用する）。従つて、
エンジン１を再始動した場合、過給機４の冷却系
内に気泡が含まれていないため該過給機４に対す
る冷却が効率的に行なわれることになる（冷却性
能の向上）。尚、特に図示実施例の如く過給機４
の取付位置を還流ガス冷却手段１２の取付位置よ
りも低位におくと、過給機４側で発生した蒸発泡
が冷却水の対流作用と該蒸発泡自体の浮力の両方
の作用によつてスムーズに還流ガス冷却手段１２
側に移動せしめられるため、過給機４に対する冷
却効果が適正に維持されることになる。

（考案の効果） 本考案のエンジンの排気ターボ過給機は上記の
説明からも明らかなように、該排気ターボ過給機
のケーシングに形成したウオータジヤケツト内
に、排気還流装置によつて吸気系に還流せしめら
れる還流ガスを水で冷却するようにした還流ガス
冷却手段を通過した後の水を導入するようにして
いるため、排気ガス浄化の要求が比較的高い領域
（排気ガス還流領域）においては高温の冷却水が
過給機に導かれることにより排気ガスの温度低下
が防止されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案実施例に係る排気ターボ過給機を
備えたエンジンのシステム図である。 １……エンジン、２……吸気通路、３……排気
通路、４……排気ターボ過給機、５……エアクリ
ーナ、６……エアフローメータ、７……スロツト
ルバルブ、８……フユーエルインジエクター、９
……触媒コンバータ、１０……ラジエータ、１１
……ウオータポンプ、１２……還流ガス冷却手
段、１３……排気還流装置、１５……冷却水戻り
管、１６……冷却水供給管、１７……過給機流入
管、１８……過給機流出管、１９……ウオータジ
ヤケツト、２０……吸気通路側ウオータジヤケツ
ト、２１……排気還流通路、２２……排気還流
弁、２３……還流口、３０……コンピユータ、３
１……スロツトル開度センサ、３２……回転数セ
ンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 低速・低負荷運転領域において排気ガスの一部
   を吸気系に還流させる排気還流装置と、該排気還
   流装置によつて吸気系に還流せしめられる還流ガ
   スを水で冷却する還流ガス冷却手段とを備えたエ
   ンジンに付設される排気ターボ過給機であつて、
   該過給機のハウジング内にウオータジヤケツトを
   形成するとともに、該ウオータジヤケツトに前記
   還流ガス冷却手段を流通した後の水を供給するよ
   うに構成したことを特徴とするエンジンの排気タ
   ーボ過給機。