(57)【要約】【課題】排気ターボ過給機を高い位置に配置してもそのウォータジャケットに冷却水が充満されるように注水できる内燃機関を提供する。【解決手段】ヘッドカバー３に、キャップ２０で開閉される注水口２１を有する冷却水タンク１９が形成されている。過給機戻り通路３２とラジエータ送り通路３５とが冷却水タンク１９に接続されており、冷却水タンク１９が冷却水の制御部として機能している。ヘッドカバー３は機関本体で最も高い位置にあるため、注水すると、排気ターボ過給機が高い位置に配置されていても、そのウォータジャケットを冷却水で充満させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの上面に固定されたヘッドカバーと、水冷方式の排気ターボ過給機と、冷却水を冷却するラジエータとを備えており、
前記ヘッドカバーに、キャップで開閉される注水口を有する冷却水タンクが形成されていて、前記冷却水タンクに、少なくとも、前記排気ターボ過給機のウォータジャケットの冷却水戻り通路又は送り通路と、前記ラジエータへの送り通路とが接続されており、
前記排気ターボ過給機は前記冷却水タンクの上端よりも低い位置に配置されている、
自動車用内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、排気ターボ過給機を備えた自動車用内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車用内燃機関では、排気ターボ過給機を搭載することが一般化している。この排気ターボ過給機の排気ガス入り口は、シリンダヘッド又は排気マニホールドに接続されており、排気ガス出口には、一般に、触媒を内蔵した触媒ケースが接続されている。そして、近年の排気ガス規制の強化に伴って触媒ケースが大型化する傾向にあり、すると、触媒ケースの配置スペースを確保するために、排気ターボ過給機を、タービンスクロール室が排気ガス流入通路の上に位置した上巻きの態様で配置しなければならない場合が生じてくる。
【０００３】
この態様が、特許文献１に開示されている。そして、特許文献１では、排気ターボ過給機は水冷式になっており、排気ターボ過給機のウォータジャケットには、エンジンのウォータジャケットから冷却水が送られており、排気ターボ過給機のウォータジャケットを通過した冷却水は、気水分離タンクを経由してラジエータのサブタンクに送られるようになっている。
【０００４】
また、特許文献１では、エンジンのウォータジャケットを通過した冷却水は、ラジエータを通過してウォータポンプに流れる基本態様において、ラジエータ戻り通路にサーモ弁を設けて、暖機運転中でサーモ弁が閉じている状態では、エンジンのウォータジャケットを通過した冷却水はバイパス通路を経由してウォータポンプに戻るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５６３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１を初めとして従来の内燃機関は、シリンダヘッドの一端部に冷却水の分配制御部を設けて、この分配制御部からラジエータやヒータコアなどに送水するようになっていることが多い。しかし、この構造では、排気ターボ過給機を上巻き態様で配置すると、冷却水の分配制御部が排気ターボ過給機よりも低くなるため、冷却水の注水口はシリンダヘッドよりも高い位置に配置せねばならない（そうでないと、冷却系統に十分な量の冷却水を注水できない。）。
【０００７】
従って、排気ターボ過給機を上巻き方式にして配置した場合は、注水口がキャップ（ラジエータキャップ）で塞がれた注水用タンクを排気ターボ過給機よりも高い位置に配置して、注水用タンクと排気ターボ過給機のウォータジャケットを接続しているが、これでは部品点数が多くなってコストが嵩むみならず、配管が複雑化して設計も面倒になるという問題があった。
【０００８】
本願発明はこのような現状を契機に成されたものであり、部材点数を抑制して軽量化やコスト抑制を図りつつ、排気ターボ過給機やラジエータ等を有する冷却系への注水を確実化せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の内燃機関は、
「シリンダヘッドの上面に固定されたヘッドカバーと、水冷方式の排気ターボ過給機と、冷却水を冷却するラジエータとを備えており、
前記ヘッドカバーに、キャップで開閉される注水口を有する冷却水タンクが形成されていて、前記冷却水タンクに、少なくとも、前記排気ターボ過給機のウォータジャケットの冷却水戻り通路又は送り通路と、前記ラジエータへの送り通路とが接続されており、
前記排気ターボ過給機は前記冷却水タンクの上端よりも低い位置に配置されている」
という構成になっている。
【００１０】
送り通路又は戻り通路を冷却水タンクに接続し得る機器類としては、排気ターボ過給機とラジエータの他に、ヒータコアやＣＶＴウォーマ、スロットルウォーマ、ＥＧＲクーラ、オイルクーラ、インタークーラなどが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明では、ヘッドカバーに設けた冷却水タンクが、冷却水を分配する制御部としての機能と、冷却水を注水するに際しての受け容器としての機能とを発揮する。従って、部材点数を抑制してコストを抑制することができる。また、ヘッドカバーに冷却水通路を形成できるため、配管をシンプル化して設計の自由性も向上できる。
【００１２】
そして、ヘッドカバーは機関本体の最も高い位置に配置されており、冷却水が流れる部材・器具はヘッドカバーよりも低い位置に配置されていることが普通であるため、排気ターボ過給機を上巻き方式に構成した場合であっても、排気ターボ過給機のウォータジャケットに冷却水が充満するように、必要な量の冷却水を注水できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の背面図（後面図）である
【図２】図１のII-II 視側面図である。
【図３】（Ａ）は部分的な正面図、（Ｂ）は部分的な平面図である。
【図４】排気ターボ過給機を簡略表示した状態での図１の IV-IV視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
(1).基本構成
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、方向を特定にするため前後・左右の文言を使用するが、この前後・左右の方向は、クランク軸心方向を前後方向として、これと直交した水平方向を左右方向としている。
【００１５】
図１に示すように、内燃機関は、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２、シリンダヘッド２の上面に固定されたヘッドカバー３を備えている。また、図４に示すように、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１の前面に固定されたフロントカバー４を備えており、これらは機関本体の主要部材を構成している。ヘッドカバー３は、樹脂の成型品又はアルミダイキャスト品若しくはアルミ鋳造品である。
【００１６】
図２，３に示すように、内燃機関は排気ターボ過給機５を備えている。排気ターボ過給機５は、シリンダヘッド２の排気側面にフランジ６を介して固定されたタービンハウジング７と、タービンハウジング７の後面に一体に形成された軸受ハウジング８と、軸受ハウジング８の後面に固定されたコンプレッサハウジング９とを有している。タービンハウジング７の前面には排気ガス出口１０が開口しており、タービンハウジング７の前面フランジ１１に、触媒ケース１２が接続されている。
【００１７】
また、図示していないが、タービンハウジング７の内部には、タービンスクロール室や排気ガス流入通路などを冷却するウォータジャケットが形成されており、タービンハウジング７の下端には、ウォータジャケットに冷却水を送る冷却水入口ポート１３が形成されて、タービンハウジング７の上端部には、ウォータジャケットを通過した冷却水を排出するエルボタイプの冷却水出口ポート１４が形成されている。なお、図３（Ａ）において符号１５で示すのはウエストゲート通路であり、図２において符号１６で示すのは、ウエストゲートバルブに固定された弁軸が回転自在に嵌まる弁保持穴である。
【００１８】
敢えて述べるまでもないが、タービンハウジング７の内部には排気ガスで駆動されるタービン翼が配置されて、コンプレッサハウジング９の内部にはコンプレッサ翼が配置されており、両者は回転軸で一体に連結されている。コンプレッサハウジング９では、吸気は軸方向から流入して周方向（接線方向）に排出される。
【００１９】
本実施形態では、排気ターボ過給機５は、排気ガスが上方に流れる上巻き方式に配置されている。従って、触媒ケース１２の上端はシリンダヘッド２の横に位置している。
【００２０】
(2).冷却構造
図４に示すように、ヘッドカバー３の後端部でかつ、吸気側に寄った部位に、冷却水タンク１９が形成されており、冷却水タンク１９の上面に、キャップ２０で開閉される注水口２１を上向きに突設している。なお、冷却水タンク１９は、ヘッドカバー３の左右中間部に配置したり、排気側に寄せて配置したりすることも可能である。
【００２１】
シリンダヘッド２の内部にはカム軸２２がカムキャップ２３を介して回転自在に保持されているが、冷却水タンク１９は、当然ながら、カム軸２２やカムキャップ２３に当たらない高さに配置されている。冷却水タンク１９はある程度の高さがあるので、冷却水タンク１９の箇所のみを、ヘッドカバー３の他の部位から上向きに突出させることも可能である。
【００２２】
図４のとおり、シリンダヘッド２にはウォータジャケット２４が形成されており、シリンダヘッド２のウォータジャケット２４には、シリンダブロック１に形成したウォータジャケット２５から連通穴２６を介して冷却水が流入する。そして、シリンダヘッド２の後端壁２７とヘッドカバー３の後端壁２８とに、シリンダヘッド２のウォータジャケット２４及び冷却水タンク１９に連通した中継通路２９を形成している。中継通路２９は、シリンダヘッド２及びヘッドカバー３の後端壁２７，２８に内向き突設したボス部に形成している。すなわち、後端壁２７，２８を部分的に厚くして中継通路２９を形成している。
【００２３】
図１に示すように、冷却水タンク１９には、排気ターボ過給機５の冷却水出口ポート１４が、ホース３０及びパイプ３１を介して接続されており、ホース３０及びパイプ３１よって過給機戻り通路３２が形成されている。パイプ３１は、ヘッドカバー３とは別体に形成してこれをヘッドカバー３に嵌着してもよいし、ヘッドカバー３を射出成型等で製造するにおいて、スライドピンを利用して一体に形成してもよい。図４に示すように、排気ターボ過給機５に冷却水を送る過給機送り通路３３は、シリンダヘッド２におけるウォータジャケット２４の後端部（下流部）に接続されている。
【００２４】
また、図１に模式的に示すように、自動車のエンジンルームには、内燃機関の付属装置としてラジエータ３４が搭載されており、ラジエータ３４に冷却水を送るラジエータ送り通路３５が冷却水タンク１９に接続されている。
【００２５】
図４に示すように、機関本体の前部には、クランク軸で駆動されるウォータポンプ３６を配置しており、冷却水は、ウォータポンプ３６の吐出口３７からシリンダブロック１のウォータジャケット２５に圧送されている。また、ウォータポンプ３６の流入口にはメイン戻り通路３８が接続されており、ラジエータ戻り通路３９はメイン戻り通路３８に接続されている。
【００２６】
ラジエータ３４への送水は、図示しないサーモ弁によって制御される。サーモ弁は、ラジエータ送り通路３５に接続してもよいし、ラジエータ戻り通路３９に接続してもよい。冷却水タンク１９にサーモ弁を設けて、サーモ弁を介してラジエータ送り通路３５を接続すると、スペースを有効利用できて好適である。
【００２７】
冷却水タンク１９とメイン戻り通路３８とは、差圧弁４０を有するバイパス通路４１によって接続されている。サーモ弁が閉じている状態では、差圧弁４０が開いて、各部位で冷却の仕事をした冷却水は、バイパス通路４１を経由してウォータポンプ３６に吸引される。図では差圧弁４０を冷却水タンク１９から離した状態に描いているが、差圧弁４０は冷却水タンク１９に組み込むのが合理的である。
【００２８】
図４に模式的に示すように、自動車は車内暖房用のヒータコア４２を備えており、ヒータ送り通路４３は、シリンダヘッド２のウォータジャケット２４又は中継通路２９に接続されており、ヒータ戻り通路４４は冷却水タンク１９に接続されている。冷却水タンク１９には、他に、ＣＶＴウォーマ戻り通路や、インタークーラ戻り通路なども接続できる。
【００２９】
以上の構成において、冷却水タンク１９は機関本体の上端を構成するヘッドカバー３に設けているため、冷却水タンク１９は、冷却水が通過する機器・装置類よりも高い位置に配置できる。従って、冷却水を冷却水タンク１９に注水すると、各機器・装置類や冷却水通路を冷却水で満たすことができる。従って、触媒ケース１２の大型化に伴って排気ターボ過給機５の高さを高くしても、排気ターボ過給機５のウォータジャケットを冷却水で満たすことができる。
【００３０】
そして、冷却水タンク１９は冷却水の分配機能を有しており、シリンダヘッド２に設けることが多かった冷却水制御部の機能を有しているため、注水口の高さを高くすることだけを目的としてタンクを設ける場合に比べて、全体としての構造を簡単化できる。
【００３１】
また、シリンダヘッド２に冷却水制御部を設ける場合、配置場所はスペースの関係からシリンダヘッド２の後部に限れらており、他の部位に配置する選択枝はないと云えるが、本願発明では、冷却水タンク１９をヘッドカバー３のどの部位に設けるかの選択枝は広いため、設計の自由性も向上できる。
【００３２】
図示の実施形態では、冷却水タンク１９に過給機戻り通路３２を接続したが、過給機送り通路３３を冷却水タンク１９に接続して、過給機戻り通路３２はバイパス通路４１又はメイン戻り通路３８に接続してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
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。
【符号の説明】
【００３４】
１  シリンダブロック
２  シリンダヘッド
３  ヘッドカバー
５  排気ターボ過給機
１２  触媒ケース
１９  冷却水タンク
２０  キャップ
２１  注水口
２４  シリンダヘッドのウォータジャケット
２５  シリンダブロックのウォータジャケット
３２  過給機戻り通路
３３  過給機送り通路
３４  ラジエータ
３５  ラジエータ送り通路
３６  ウォータポンプ
３８  メイン戻り通路
３９  ラジエータ戻り通路
４１  バイパス通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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