(57)【要約】【課題】  過給効率の悪化を抑制でき、部品点数の増加、重量の増加、コストの増加等を招くことなく内燃機関に対する取付けの安定性を確保できる内燃機関用ターボ過給機を提供する。【解決手段】  本発明のターボ過給機１Ａは、タービンロータ１４を収容するタービンハウジング１１と、コンプレッサロータ１５を収容するコンプレッサハウジング１２と、タービンロータ１４とコンプレッサロータ１５とを連結するロータシャフト１６を回転可能に支持するセンタハウジング１３と、を有し、タービンハウジング１１及びコンプレッサハウジング１２が内燃機関１Ａのシリンダヘッド４から露出するように配置され、かつ、センタハウジング１３がシリンダヘッド４の一側面４ａに一体的に設けられている。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータを収容するタービンハウジングと、コンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングと、タービンロータとコンプレッサロータとを連結するロータシャフトを回転可能に支持するセンタハウジングと、を有し、
前記タービンハウジング及び前記コンプレッサハウジングのそれぞれが内燃機関のシリンダヘッドから露出するように配置され、かつ、前記センタハウジングが前記シリンダヘッドの一側面に一体的に設けられることを特徴とする内燃機関用ターボ過給機。
【請求項２】
前記シリンダヘッドは、気筒毎に分岐された排気分岐部を有する排気マニホールド部を備えるとともに、前記排気マニホールド部が前記一側面に開口するようにして構成され、
前記タービンハウジングと前記排気マニホールド部とが前記一側面側で接続されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ターボ過給機。
【請求項３】
前記シリンダヘッドは、気筒毎に分岐された排気分岐部を有する排気マニホールド部と、気筒毎に分岐された吸気分岐部を有する吸気マニホールド部と、前記吸気マニホールド部に隣接し、前記排気マニホールド部と熱交換可能に設けられた冷却水路と、を備えるとともに、前記排気マニホールド部及び前記吸気マニホールド部のそれぞれが前記シリンダヘッドの前記一側面に開口するようにして構成され、
前記タービンハウジングが前記排気マニホールド部に、前記コンプレッサハウジングが前記吸気マニホールド部に、前記一側面側でそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用ターボ過給機。
【請求項４】
タービンロータを収容するタービンハウジングと、コンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングと、タービンロータとコンプレッサロータとを連結するロータシャフトを回転可能に支持するセンタハウジングと、を有し、
前記タービンハウジング及び前記コンプレッサハウジングのそれぞれが内燃機関のシリンダブロックから露出するように配置され、かつ、前記センタハウジングが前記シリンダブロックの一側面に一体的に設けられることを特徴とする内燃機関用ターボ過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気エネルギーを利用して過給する内燃機関用ターボ過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用ターボ過給機として、内燃機関の吸気弁の直上にコンプレッサハウジングを、排気弁の直上にタービンハウジングをそれぞれ位置させて、これらをシリンダヘッド内に一体的に形成したものが知られている（特許文献１）。また、内燃機関のシリンダヘッド内に排気マニホールドとターボ過給機のタービンハウジングとを一体的に設け、センタハウジングとコンプレッサハウジングをタービンハウジングに隣接させてシリンダヘッドの側壁に直接固定したターボ過給機も知られている（特許文献２）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−１７８３２号公報
【特許文献２】特開２００２−３０３１４５号公報
【特許文献３】特開平３−４７４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のターボ過給機は、コンプレッサハウジングがシリンダヘッド内に形成されるため、コンプレッサハウジング内の吸気が昇温され易くなり過給効率が悪化する場合がある。また、特許文献２のターボ過給機は、シリンダヘッドの側壁からセンタハウジングとコンプレッサハウジングとが突出し、これらの重量がセンタハウジングと側壁との取付部に作用する構造なので、取付の安定性を高めるには、ステー等の支持手段を設けてコンプレッサハウジングを支えたり、センタハウジング自体の剛性を高める等の対策が必要となり、部品点数の増加、重量の増加、コストの増加等の問題を生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、過給効率の悪化を抑制でき、部品点数の増加、重量の増加、コストの増加等を招くことなく内燃機関に対する取付けの安定性を確保できる内燃機関用ターボ過給機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関用ターボ過給機は、タービンロータを収容するタービンハウジングと、コンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングと、タービンロータとコンプレッサロータとを連結するロータシャフトを回転可能に支持するセンタハウジングと、を有し、前記タービンハウジング及び前記コンプレッサハウジングのそれぞれが内燃機関のシリンダヘッドから露出するように配置され、かつ、前記センタハウジングが前記シリンダヘッドの一側面に一体的に設けられることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、タービンハウジング及びコンプレッサハウジングのそれぞれがシリンダヘッドから露出するように配置されるので、コンプレッサハウジング内の吸気が昇温され難くなり過給効率の悪化を抑制できる。しかも、ターボ過給機の重心が存在するセンタハウジングにてターボ過給機が支持されるので、ステー等の支持手段を用いることなく内燃機関に対する取付けの安定性を向上できる。更に、ターボ過給機を内燃機関に近接して配置できるので、ターボ過給機を搭載した内燃機関のトータルのサイズを小さくできる。
【０００８】
本発明の内燃機関用ターボ過給機において、前記シリンダヘッドは、気筒毎に分岐された排気分岐部を有する排気マニホールド部を備えるとともに、前記排気マニホールド部が前記一側面に開口するようにして構成され、前記タービンハウジングと前記排気マニホールド部とが前記一側面側で接続されてもよい（請求項２）。この態様によれば、タービンハウジングとシリンダヘッドに内蔵された排気マニホールド部とが、センタハウジングが設けられたシリンダヘッドの一側面にて接続されるので、内燃機関の各気筒からタービンハウジングまでの排気流路の容積を小さくでき、ターボ過給機の応答性が向上する。
【０００９】
本発明の内燃機関用ターボ過給機において、前記シリンダヘッドは、気筒毎に分岐された排気分岐部を有する排気マニホールド部と、気筒毎に分岐された吸気分岐部を有する吸気マニホールド部と、前記吸気マニホールド部に隣接し、前記排気マニホールド部と熱交換可能に設けられた冷却水路と、を備えるとともに、前記排気マニホールド部及び前記吸気マニホールド部のそれぞれが前記シリンダヘッドの前記一側面に開口するようにして構成され、前記タービンハウジングが前記排気マニホールド部に、前記コンプレッサハウジングが前記吸気マニホールド部に、前記一側面側でそれぞれ接続されてもよい（請求項３）。この態様によれば、コンプレッサハウジングを経て吸気マニホールド部に導かれた吸気がシリンダヘッドの冷却水路によって冷却されるので、別部品のインタークーラを設けることなくターボ過給機の過給効率を高めることができる。
【００１０】
本発明の内燃機関用ターボ過給機は、タービンロータを収容するタービンハウジングと、コンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングと、タービンロータとコンプレッサロータとを連結するロータシャフトを回転可能に支持するセンタハウジングと、を有し、前記タービンハウジング及び前記コンプレッサハウジングのそれぞれが内燃機関のシリンダブロックから露出するように配置され、かつ、前記センタハウジングが前記シリンダブロックの一側面に一体的に設けられることにより、上述した課題を解決する（請求項４）。
【００１１】
この発明によれば、タービンハウジング及びコンプレッサハウジングのそれぞれがシリンダブロックから露出するように配置されるので、コンプレッサハウジング内の吸気が昇温され難くなり過給効率の悪化を抑制できる。しかも、ターボ過給機の重心が存在するセンタハウジングにてターボ過給機が支持されるので、ステー等の支持手段を用いることなく内燃機関に対する取付けの安定性を向上できる。更に、ターボ過給機を内燃機関に近接して配置できるので、ターボ過給機を搭載した内燃機関のトータルのサイズを小さくできる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、タービンハウジング及びコンプレッサハウジングのそれぞれが、シリンダヘッド又はシリンダブロックから露出するように配置され、かつ、センタハウジングがシリンダヘッド又はシリンダブロックの一側面に一体的に設けられるので、過給効率の悪化を抑制できるとともに、内燃機関に対する取付けの安定性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のターボ過給機を内燃機関に搭載した実施形態を模式的に示している。内燃機関１Ａは複数の気筒２（図３）が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３にガスケット（不図示）を介在させて接続されるシリンダヘッド４とを備えている。図３に示したように、シリンダヘッド４には、気筒２毎に分岐する排気分岐部５ａを有する排気マニホールド部５が一体的に形成されている。排気マニホールド部５は、排気分岐部５ａが集合する排気集合部５ｂと、排気集合部５ｂと連通する排気開口部５ｃと、を有し、シリンダヘッド４の長手方向側と反対側の一側面４ａに開口している。
【００１４】
図１及び図４に示したように、ターボ過給機１０Ａは、タービンロータ１４を収容するタービンハウジング１１と、コンプレッサロータ１５を収容するコンプレッサハウジング１２と、タービンロータ１４とコンプレッサロータ１５とを連結するロータシャフト１６を収容するセンタハウジング１３と、を備えている。タービンハウジング１１としては、軽量化及び低熱容量化を図るため板金製のものが使用される。また、図１に示したように、タービンハウジング１１と排気マニホールド部５とは、蛇腹管等の可撓性配管１７を介在させて接続され、これによりタービンハウジング１１の熱膨張による熱応力が緩和され、ヒビ、割れ等が防止される。
【００１５】
図４に示したように、センタハウジング１３は、ロータシャフト１６を回転可能に支持する一対の軸受１８、１８を有している。各軸受１８はボールベアリングでもプレーンベアリングでもよい。図２及び図３にも示したように、センタハウジング１３は、シリンダヘッド４と一体的に一側面４ａに設けられている。センタハウジング１３はアルミニウムを主成分とした材料でシリンダヘッド４と一体的に鋳造される。図４に示したように、センタハウジング１３には、シリンダヘッド４に形成された冷却水路と連通する冷却用のターボ冷却水路１３ａと、シリンダヘッド４に形成された潤滑油路と連通する潤滑用のターボ潤滑油路１３ｂとがそれぞれ形成されて、ターボ過給機１０Ａに対する冷却と潤滑がそれぞれ行われる。各軸受１８を潤滑し終えた潤滑油を自然落下させるため、ターボ潤滑油路１３ｂの出口（不図示）は鉛直方向下側に向けられる。各軸受１８を潤滑し終えた潤滑油は所定経路に沿ってオイルパン（不図示）に戻される。
【００１６】
ターボ過給機１０Ａによれば、タービンハウジング１１とシリンダヘッド４に内蔵された排気マニホールド部５とが、センタハウジング１３が設けられたシリンダヘッドの一側面４ａにて接続されるので、内燃機関１Ａの各気筒２からタービンハウジング１１までの排気流路の容積を小さくでき、ターボ過給機の応答性が向上する。また、センタハウジング１３にはターボ過給機１０Ａの重心が存在し、センタハウジング１３にてターボ過給機１０Ａを支持するため、例えば高剛性のステー等の支持手段を設けなくても内燃機関に対する取付けの安定性を確保できる。更に、ターボ過給機１０Ａが内燃機関１Ａに近接して搭載されるので、内燃機関１Ａとターボ過給機１０Ａのトータルのサイズを小さくすることができ、車両への搭載に確保すべきスペースを小さくできる。更にまた、センタハウジング１３がシリンダヘッド４と同一のアルミ材料で構成されているので、鋳鉄等を用いる場合に比べて軽量化でき、内燃機関１Ａとターボ過給機１０Ａとのトータルの重量を軽量化できる。また、主に、センタハウジング１３によってターボ過給機１０Ａが支持されるので、タービンハウジング１１やコンプレッサハウジング１２を軽量化することもできる。
【００１７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図５及び図６を参照して説明する。図２に示したように、この実施形態の内燃機関１Ｂは、第１の実施形態のシリンダヘッド４と構成が相違するシリンダヘッド２４を有している。シリンダヘッド２４には、排気マニホールド部２５と、吸気マニホールド部２６とがそれぞれ形成され、排気マニホールド部２５及び吸気マニホールド部２６がシリンダヘッド２４の長手方向側の一側面２４ａにそれぞれ開口している。
【００１８】
排気マニホールド部２５は、気筒２毎に分岐される排気分岐部２５ａと、排気分岐部２５ａが集合する排気集合部２５ｂと、排気集合部２５ｂに連通する排気開口部２５ｃと、を有し、吸気マニホールド部２６は、気筒２毎に２つずつ分岐された吸気分岐部２６ａと、吸気分岐部２６ａが集合する吸気集合部２６ｂと、吸気集合部２６ｂと連通する吸気開口部２６ｃと、を有している。
【００１９】
また、シリンダヘッド２４は、図６に示したように、冷却用の冷却水路１９が吸気集合部５１ｂに隣接し、かつ吸気集合部２６ｂと熱交換可能に形成されている。
【００２０】
この形態のターボ過給機１０Ｂの構成は、第１の実施形態のターボ過給機１０Ａと略同一である。但し、ターボ過給機１０Ｂのタービンハウジング２１１は排気開口部２５ｃに、コンプレッサハウジング２１２は吸気開口部２６ｃに、一側面２４ａ側でそれぞれ接続されて、更なるコンパクト化が実現されている。また、センタハウジング２１３は、シリンダヘッド２４の一側面２４ａに一体的に設けられる。
【００２１】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏し、更にシリンダヘッド２４の冷却水路１９が図６の如く設けられているので、コンプレッサハウジング２１２を経て吸気集合部２６ｂに導かれた吸気を冷却することができ、別部品としてインタークーラを設けることなくターボ過給機の過給効率を高めることが可能となる。
【００２２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図７〜図９を参照して説明する。これらの図に示したように、本実施形態では、内燃機関１Ｃがシリンダブロック３３及びシリンダヘッド３４を有し、ターボ過給機１０Ｃのセンタハウジング３１３がシリンダブロック３３に一体的に設けられている。センタハウジング３１３は、第１の実施形態の場合と同様に、アルミニウムを主成分とした材料でシリンダブロック３３と一体的に鋳造される。シリンダヘッド３４は、図３の形態と同様に、排気マニホールド部３５を内蔵し、その排気開口部３５ｃが下方、即ち、シリンダブロック３３側に向けられている。排気開口部３５ｃの端部には、シリンダヘッド３４の下端面３４ａと面一になるようにしてフランジ部３５ｄが形成される。その他、排気マニホールド部３５の構成は、排気開口部３５ｃの構成を除き図３と同一なので、図示を省略する。
【００２３】
図９に示したように、タービンハウジング３１１は蛇腹管等の可撓性配管３７を介して排気開口部３５ｃと接続され、フランジ部３５ｄに設けられたボルト３８等の締結手段で固定される。これによりタービンハウジング３１１の熱膨張による熱応力が緩和され、ヒビ、割れ等が防止される。なお、図示を省略したが、センタハウジング３１３は、第１の実施形態と同様に、冷却用のターボ冷却水路と、潤滑用のターボ潤滑油路とを有し、これらによってターボ過給機１０Ｃに対する冷却と潤滑がそれぞれ行われる。
【００２４】
この形態によれば、シリンダヘッド３４の下端面３４ａとフランジ部３５ｄとが面一に設定されているので、フランジ部３５ｄの加工とシリンダヘッド３４の下端面３４ａの加工とを同時に行うことができ、加工コストを削減できる。また、ターボ過給機１０Ｃをシリンダブロック３３（内燃機関１Ｃ）に近接させて搭載できるので、ＮＶ（Ｎｏｉｓｅ  ＆  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）に有利となり、また、車両への搭載に確保すべきスペースを小さくできるので、エンジンルームの設計の自由度が向上する。なお、図示は省略するが、この実施形態において、排気マニホールド部をシリンダヘッドと別体で構成し、排気マニホールド部をシリンダヘッドに取り付ける形態で実現してもよい。
【００２５】
（参考例）
次に、本発明の参考例について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０に示したように、このターボ過給機１０Ｄは、センタハウジング４１３が内燃機関１Ｄのシリンダブロック４３に対してボルト４６等の締結手段にて直付けされる。タービンハウジング４１１、コンプレッサハウジング４１２、等のその他の構成は、上述した形態と同一である。図４１３に示したように、センタハウジング４１３には、内燃機関１Ｄ側の冷却水路と連通するターボ冷却水路４１３ａと、内燃機関１Ｄ側の潤滑油路と連通するターボ潤滑油路４１３ｂとがそれぞれ形成される。また、センタハウジング４１３は、第１取付面４７と第２取付面４８とを有し、第１取付面４７にターボ冷却水路４１３ａの入口部５１及び出口部５２が、第２取付面４８にターボ潤滑油路４１３ｂの入口部５３及び出口部５４が、それぞれ設けられる。このため、一つの取付面に冷却用と潤滑用の出入口が混在する形態に比べ、内燃機関１Ｄ側の受け口の構成をシンプルにできる利点がある。なお、この変形例において、センタハウジング４１４をシリンダヘッド（不図示）に対して締結手段にて直付けし、ターボ過給機１０Ｄを内燃機関１Ｄに取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を内燃機関に搭載した実施形態を模式的に示した図。
【図２】図１のシリンダヘッドを模式的に示した図。
【図３】図１のシリンダヘッドの上面を模式的に示した図。
【図４】図１のターボ過給機の内部構造の概略を示した図。
【図５】本発明の第２の実施形態を示した図。
【図６】図５のシリンダヘッドの構成を模式的に示した側面図。
【図７】本発明の第３の実施形態を示した図。
【図８】図７のシリンダブロックの構成を示した図。
【図９】図８のタービンハウジング及びコンプレッサハウジングを取り外した状態を示した図。
【図１０】参考例に係るターボ過給機を内燃機関のシリンダブロックに取り付けた状態を示した図。
【図１１】参考例に係るターボ過給機のセンタハウジングの詳細図。
【符号の説明】
【００２７】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  内燃機関
２  気筒
３、２３、３３  シリンダブロック
４、２４、３４  シリンダヘッド
４ａ、２４ａ  一側面
５  排気マニホールド部
５ａ  排気分岐部
６  吸気マニホールド部
６ａ  吸気分岐部
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  ターボ過給機
１１、２１１、３１１  タービンハウジング
１２、２１２、３１２  コンプレッサハウジング
１３、２１３、３１３  センタハウジング
１４  タービンロータ
１５  コンプレッサロータ
１６  ロータシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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