JP6747762B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本願発明は内燃機関に関するものであり、排気ターボ過給機の熱害からヘッド部を保護する構造に特徴を有している。 The present invention relates to an internal combustion engine, and is characterized by a structure that protects a head portion from heat damage of an exhaust turbocharger.
内燃機関において、排気ターボ過給機を設けることは広く行われているが、排気ターボ過給機のハウジング部(特にタービンハウジング)は排気ガスによって高温になる。そこで、排気ターボ過給機で発生した熱によって他の部材が熱害を受けることを防止すべく、遮熱板(ヒートインシュレータ)を設けることが行われている。 It is widely practiced to provide an exhaust turbocharger in an internal combustion engine, but the housing portion of the exhaust turbocharger (particularly the turbine housing) becomes hot due to exhaust gas. Therefore, in order to prevent other members from being damaged by heat generated by the exhaust turbocharger, a heat shield plate (heat insulator) is provided.
その例として、特許文献1には、排気ターボ過給機の回転軸を潤滑するためのオイル用配管を利用して遮熱板を固定し、遮熱板で触媒ケースをカバーすることが開示されている。他方、特許文献2には、排気ターボ過給機のハウジング部にタービンインシュレータを取り付けることが開示されている。
As an example,
さて、特許文献1のように、排気ターボ過給機には触媒ケースを接続していることが多い。そして、従来は、特許文献1に開示されているように、排気ターボ過給機は、排気ガスがタービン室に上から流入して下に流れる下巻き構造になっており、従って、縦型内燃機関の場合は、排気ターボ過給機のハウジング部は、おおまかにはシリンダブロックの横に位置しており、従って、触媒ケースもシリンダブロックの横に配置されている。
Now, as in
他方、排気ガスの規制強化に伴って触媒ケースが大型化する傾向にあり、触媒ケースの配置高さを高くしないと、排気管の配置等に支障をきたす等の問題が生じる場合がある。触媒ケースの配置高さを高くするには、排気ターボ過給機を、排気ガスが下から上に向かって流れる上巻き構造にしたらよいと云えるが、排気ターボ過給機を上巻き構造にすると、ハウジング部の熱がシリンダヘッドの上部やヘッドカバーの方向に向かうため、ヘッドカバーや、ヘッド部の上部に配置しているケーブルなどが熱害を受けやすくなる。特に、ヘッドカバーが樹脂製であると熱害が顕著に現れて、ヘッドカバーの変形や劣化、イグニッション装置への悪影響などが懸念される。 On the other hand, the size of the catalyst case tends to increase with the tightening of exhaust gas regulations, and if the height of the catalyst case is not increased, problems such as hindering the arrangement of the exhaust pipe may occur. It can be said that the exhaust turbocharger should have an upper winding structure in which exhaust gas flows from the bottom to the top in order to increase the height of the catalyst case. Then, the heat of the housing portion is directed toward the upper portion of the cylinder head and the head cover, so that the head cover and the cables arranged on the upper portion of the head portion are easily damaged by heat. In particular, if the head cover is made of resin, heat damage remarkably appears, and there is concern that the head cover may be deformed or deteriorated, or the ignition device may be adversely affected.
この点については、特許文献2のように、排気ターボ過給機のハウジング部に、ヘッドカバーの側からハウジング部を覆う遮熱板(インシュレータ)を固定したらよいと考えられるが、排気ターボ過給機のハウジング部は耐熱性等が要求されることから高価な材料(ニレジストやステンレス鋳鋼)などで構成されているため、遮熱板を設けるボス部を設けると、材料費や加工コストが嵩むという問題がある。
Regarding this point, it is conceivable to fix a heat shield plate (insulator) covering the housing part from the head cover side to the housing part of the exhaust turbo supercharger as in
本願発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。 An object of the present invention is to improve such a current situation.
本願発明は、
「シリンダヘッドとその上面に固定されたヘッドカバーとを有しており、前記シリンダヘッドの排気側面に、水冷式の排気ターボ過給機が、直接に又は排気マニホールドを介して取付けられており、
前記排気ターボ過給機は、前記シリンダヘッド又は排気マニホールドに取付けられた排気ガス流入部と、前記排気ガス流入部から流入した排気ガスで駆動される回転軸が内蔵されたハウジング部とを備えており、前記ハウジング部に、冷却水流入管と冷却水流出管とが高さを変えて接続されている」
という基本構成である。
The present invention is
“Having a cylinder head and a head cover fixed to the upper surface of the cylinder head, a water-cooled exhaust turbocharger is attached to the exhaust side surface of the cylinder head directly or through an exhaust manifold,
The exhaust turbocharger includes an exhaust gas inflow portion attached to the cylinder head or the exhaust manifold, and a housing portion having a built-in rotary shaft driven by the exhaust gas inflowing from the exhaust gas inflow portion. The cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe are connected to the housing portion at different heights ."
That is the basic configuration.
そして、上記基本構成において、
「前記排気ターボ過給機は、前記ハウジング部が排気ガス流入部よりも高い位置になった上巻き状態で配置されている一方、
前記冷却水流入管及び冷却水流出管に、前記ハウジング部と前記シリンダヘッド又はヘッドカバーとの間に位置してクランク軸線方向に長い姿勢の回り込み部が、互いに高さを異ならせた状態で形成されており、前記冷却水流入管及び冷却水流出管の回り込み部に、前記ハウジング部からヘッドカバー又はシリンダヘッドへの伝熱を抑制する遮熱板が、前記冷却水流入管及び冷却水流出管の回り込み部に跨がった状態で固定されている」
という特徴を備えている。
And in the above basic configuration,
"In the exhaust turbocharger, while the housing portion is arranged in an upper winding state in which the housing portion is higher than the exhaust gas inflow portion ,
In the cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe, wraparound portions that are located between the housing portion and the cylinder head or the head cover and have a long posture in the crank axis direction are formed in different heights. A heat shield plate that suppresses heat transfer from the housing portion to the head cover or the cylinder head is provided in the wraparound portion of the cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe, and extends over the wraparound portion of the cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe. It is fixed in a raised state . "
It has the feature.
排気ターボ過給機に触媒ケースを接続している場合、遮熱板により、触媒ケースの上部から放射される熱を遮熱板で遮って、ヘッドカバーやシリンダヘッドを保護することも可能である。 If you are connecting the catalyst case the exhaust turbocharger, the heat shield plate, interrupting a thermal shield plate and heat radiated from the top of the catalyst case, it is possible to protect the head cover and the cylinder head ..
本願発明によると、排気ターボ過給機を上巻き構造にしたことによってヘッドカバーやシリンダヘッドやケーブルなどが熱害を受けることを、遮熱板によって防止又は著しく抑制できる。そして、遮熱板は排気ターボ過給機のハウジング部に固定するものではなく、冷却水用の配管に固定するものであるため、高価な材料からなるハウジング部には特段の加工を施す必要はなく、コストアップを防止できる。 According to the present invention, the heat shield can prevent or remarkably prevent the head cover, the cylinder head, the cable, and the like from being damaged by the heat due to the upper structure of the exhaust turbocharger. Since the heat shield plate is not fixed to the housing part of the exhaust turbocharger but to the pipe for cooling water, it is not necessary to perform special processing on the housing part made of an expensive material. No cost increase can be prevented.
また、冷却水用の配管は任意の形状に曲げることができるため、遮熱板の位置も任意に設定することができる。更に、遮熱板は冷却水を流れる冷却水によって冷却されるため、ハウジング部に固定した場合に比べて遮熱効果も向上できる。また、機関の振動が遮熱板に伝わることを冷却水用配管で吸収し得るため、遮熱板の振動抑制にも貢献できる。 Further, since the cooling water pipe can be bent into an arbitrary shape, the position of the heat shield plate can be set arbitrarily. Further, since the heat shield plate is cooled by the cooling water flowing through the cooling water, the heat shield effect can be improved as compared with the case where the heat shield plate is fixed to the housing portion. Further, since the vibration of the engine is transmitted to the heat shield plate by the cooling water pipe, the vibration of the heat shield plate can be suppressed.
更に、遮熱板を冷却水流入管と冷却水流出管とに跨がった状態で固定しているため、遮熱板が冷却水流入管と冷却水流出管とを繋ぐ補強板の役割を果して、冷却水流入管及び冷却水流出管の振動抑制にも貢献できる。 Further, the heat shield plate for securing by straddled wants state and cooling water inlet pipe and a cooling water outlet pipe, to play a role of reinforcing plate heat shield plate connecting the cooling water inlet pipe and a cooling water outlet pipe As a result, vibration of the cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe can be suppressed.
(1).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。内燃機関は、シリンダブロック1とその上面に固定したシリンダヘッド2、及び、シリンダヘッド2の上面に固定したヘッドカバー3を有している。シリンダヘッド2は、排気マニホールド部を内蔵して排気側面4に1つの排気出口5を開口させた方式であり、シリンダヘッド2の排気側面4に、排気ターボ過給機6が直接固定されている。
(1). Basic Structure Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine has a
ターボ過給機6は、シリンダヘッド2に固定された排気ガス流入部7と、排気ガス流入部7から流入した排気ガスで駆動される回転軸8(図2参照)が内蔵されたハウジング部9とを有している。ハウジング部9は、タービンを内蔵したタービンハウジング9aと、コンプレッサ(図示せず)が内蔵されたコンプレッサハウジング9bと、両者の間に位置した軸受けハウジング9cとから成っている。なお、各ハウジング9a,9b,9cは別体に構成されて固定されているが、タービンハウジング9aと軸受けハウジング9cとを一体化することは可能である。
The
タービンハウジング9aにはタービンスクロール通路10が形成されており、また、既述のとおり、図示しないタービンが回転軸8を介して回転自在に保持されている。また、タービンハウジング9aには、排気ガスが排出される排気ガス出口11が回転軸8の軸心方向に開口するように形成されており、排気ガス出口11に触媒ケース12が接続されている。また、タービンハウジング9aには、ウエストゲート通路部13が横向き(回転軸8の軸心方向)に膨出するように形成されており、ウエストゲート通路部13の内部に、排気ガスを排気ガス出口11にバイパスさせるウエストゲート通路(図示せず)が形成されている。
A
コンプレッサハウジング9bには、吸気入り口14が回転軸8の軸心方向に開口しており、吸気入り口14に流入した吸気は、圧縮スクロール通路15で加圧されて、吸気出口16から排出される。軸受けハウジング9cの内部には、回転軸(図示せず)を回転自在に保持するセミフローティング軸受けが形成されている。このため、軸受けハウジング9cの上面にオイル流入管17が接続されて、軸受けハウジング9cの下面にはオイル排出管18が接続されている。
An
タービンハウジング9aの排気ガス流入部7には、シリンダヘッド2に固定するためのフランジ19を形成している。
A
そして、ターボ過給機6は、ハウジング部9(各ハウジング9a〜9c)が排気ガス流入部7よりも高い位置に配置された上巻き構造になっている。従って、排気ガス出口11も排気ガス流入部7よりも高くなっていて、触媒ケース12の高さは従来に比べて相当に高くなっている。このため、排気ガスの規制強化をクリアすべく長さが長くなった触媒ケース12であっても、特段の問題を生じることなく取り付けることができる。
The
(2).水冷構造・遮熱板
そして、ターボ過給機6は、軸受けハウジング9cに冷却水通路が形成された水冷方式であり、そこで、軸受けハウジング9cのうちシリンダヘッド2の側を向いた背面に、冷却水流入管20と冷却水流出管21とが接続されている。冷却水流入管20が下に位置して、冷却水流出管21が上に位置している。従って、冷却水は、軸受けハウジング9cの冷却水通路を下から上に向けて流れる。
(2). Water-cooling structure/heat shield plate The
冷却水流入管20及び冷却水流出管21とも、軸受けハウジング9cから後ろに向いてから上向きに姿勢を変え、次いで、排気ガス流入部7の上に向うようなクランク軸線方向に長い水平姿勢になっており、従って、両管20,21は、ハウジング部9よりもヘッドカバー3の側に位置した水平状の回り込み部20a,21aを有している。
Both the cooling
両管20,21の回り込み部20a,21aは、冷却水流入管21の回り込み部21aが下で冷却水流出管20の回り込み部20aが上に位置するように高さが相違しており、これら回り込み部20a,21aの背面に、両者に跨がった状態の遮熱板22がろう付けで固定されている。遮熱板22は、シリンダヘッド2の上部とヘッドカバー3の全体を覆う高さであり、また、クランク軸線方向の長さは、軸受けハウジング9cのタービンハウジング9aと触媒ケース12のL形継手部12aとを後ろから覆うような長さになっている。但し、遮熱板22の大きさや形状は、必要に応じて適宜設定できる。遮熱板22の上部をハウジング部9の方に曲げることも可能である。
The
このように、遮熱板22を配置しているため、ターボ過給機6から放射された熱や、触媒ケース12の継手部12aから放射された熱がシリンダヘッド2の上部やヘッドカバー3に及ぶことを、著しく抑制することができる。このため、例えばヘッドカバー3が樹脂製であっても、熱で変形したり劣化が促進したりすることを防止できる。ケーブルやチューブ類の保護もできる。
As described above, since the heat shield plate 22 is arranged, the heat radiated from the
上記の実施形態では、軸受けハウジング9cに冷却水通路を設けたが、タービンハウジング9aに冷却水通路を設けて、タービンハウジング9aを水冷することも可能である。この場合は、冷却水流入管20及び冷却水流出管21をタービンハウジング9aの背面に接続したらよい。ターボ過給機6が上巻き方式であることにより、ターボ過給機6はその背面がシリンダヘッド2及びヘッドカバー3の側を向くため、背面への冷却水流入管20及び冷却水流出管21の接続もしごく容易になる。
Although the cooling water passage is provided in the bearing
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、冷却水流入管を軸受けハウジング又はタービンハウジングの下面に接続して、冷却水流出管を軸受けハウジング又はタービンハウジングの上面に接続し、両管をシリンダヘッド(又はヘッドカバー)の側に曲げて回り込み部を形成することも可能である。 The present invention can be variously embodied in addition to the above-described embodiments. For example, the cooling water inflow pipe is connected to the lower surface of the bearing housing or the turbine housing, the cooling water outflow pipe is connected to the upper surface of the bearing housing or the turbine housing, and both pipes are bent toward the cylinder head (or head cover) side. Can also be formed.
本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be actually embodied in an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
1 シリンダブロック
2 シリンダヘッド
3 ヘッドカバー
4 排気側面
5 シリンダヘッドの排気出口
6 ターボ過給機
7 排気ガス流入部
8 回転軸
9 ハウジング部
9a ハウジングの一部を構成するタービンハウジング
9b ハウジングの一部を構成するコンプレッサハウジング
9c ハウジングの一部を構成する軸受けハウジング
10 タービンスクロール通路
11 排気ガス出口
12 触媒ケース
20 冷却水流入管
20a 冷却水流入管の回り込み部
21 冷却水流出管
21a 冷却水流出管の回り込み部
22 遮熱板
1
Claims (1)
前記排気ターボ過給機は、前記シリンダヘッド又は排気マニホールドに接続されたた排気ガス流入部と、前記排気ガス流入部から流入した排気ガスで駆動される回転軸が内蔵されたハウジング部とを備えており、前記ハウジング部に、冷却水流入管と冷却水流出管とが高さを変えて接続されている構成であって、
前記排気ターボ過給機は、前記ハウジング部が排気ガス流入部よりも高い位置になった上巻き状態で配置されている一方、
前記冷却水流入管及び冷却水流出管に、前記ハウジング部と前記シリンダヘッド又はヘッドカバーとの間に位置してクランク軸線方向に長い姿勢の回り込み部が、互いに高さを異ならせた状態で形成されており、前記冷却水流入管及び冷却水流出管の回り込み部に、前記ハウジング部からヘッドカバー又はシリンダヘッドへの伝熱を抑制する遮熱板が、前記冷却水流入管及び冷却水流出管の回り込み部に跨がった状態で固定されている、
内燃機関。 It has a cylinder head and a head cover fixed to its upper surface, and on the exhaust side surface of the cylinder head, a water-cooled exhaust turbocharger is attached directly or via an exhaust manifold,
The exhaust turbocharger includes an exhaust gas inflow portion connected to the cylinder head or the exhaust manifold, and a housing portion having a built-in rotary shaft driven by the exhaust gas flowing from the exhaust gas inflow portion. In the housing portion, a cooling water inflow pipe and a cooling water outflow pipe are connected at different heights ,
The exhaust turbocharger, while the housing portion is arranged in a state of upper winding in a position higher than the exhaust gas inflow portion ,
In the cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe, wraparound portions that are located between the housing portion and the cylinder head or the head cover and have a long posture in the crank axis direction are formed in different heights. A heat shield plate that suppresses heat transfer from the housing portion to the head cover or the cylinder head is provided in the wraparound portion of the cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe, and extends over the wraparound portion of the cooling water inflow pipe and the cooling water outflow pipe. It is fixed in a raised state ,
Internal combustion engine.
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