(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ型のバンクを有するエンジンブロックを備えたエンジン本体と、過給機とを含んで構成されるエンジンの前記過給機を冷却および／または潤滑するための過給機用流路構造であって、
前記エンジン本体に設けられるとともに、冷却液が流れる冷却液流路および／または潤滑油が流れる潤滑油流路と、
前記冷却液流路と前記過給機の冷却必要部位とを連通する冷却用流路および／または前記潤滑油流路と前記過給機の潤滑必要部位とを連通する潤滑用流路とを備え、
前記冷却液流路は、前記エンジンブロックにおける前記バンク間に形成された溝部であり、
前記溝部内にはオイルクーラが収納され、
前記過給機の近傍にブラケットが前記溝部を塞いで前記エンジンブロックに取り付けられ、
このブラケット内に、前記冷却用流路および／または潤滑用流路の一部が設けられ、前記溝部と前記冷却用流路とが接続されていることを特徴とする過給機用流路構造。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機用流路構造において、
前記過給機の前記冷却必要部位は、軸受け部であることを特徴とする過給機用流路構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機用流路構造に係り、エンジンブロック等を含むエンジン本体と、過給機とを含んで構成されるエンジンの過給機を冷却および／または潤滑するための過給機用流路構造に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、たとえば車両等のエンジンにおいて、吸入する空気を高圧にして燃焼室に送り込むために、過給機を設けることが知られている。このような過給機の形式として、駆動力を利用して圧縮する機械駆動式と、排気を利用してタービンを回して圧縮する排気タービン式とがある。
排気タービン式過給機は、タービンと、コンプレッサと、これらタービンとコンプレッサとを連結する軸部材とを備えており、排気ガスによりタービンが回転されることで軸部材を介してコンプレッサが回転され、このコンプレッサにより、吸入空気を圧縮している。
なお、機械駆動式過給機では、排気タービン式過給機とは異なり、モータ等の機械的手段により軸部材を回すことで、コンプレッサを回転させて吸入空気を圧縮している。
【０００３】
このような過給機では、その過給効率を高めるために、軸部材およびこの軸部材を回転自在に支持する軸受けが潤滑油で潤滑されており、過給機には、その潤滑必要部位（軸部材および軸受け等）に潤滑油を供給するための潤滑用配管が接続されている。
しかしながら、特に、排気タービン式過給機においては、上述したように、燃焼室から排出される高温の排気ガスでタービンを回しているので、エンジン作動時では過給機のタービン側は高温にさらされた状態にある。このため、エンジン停止直後、タービンの回転が止まると潤滑油が炭化してしまう可能性がある。そして、エンジンを再始動させる際、軸部材等に炭化した潤滑油が付着していると、軸部材等に負荷がかかり、過給効率が悪くなるとともに潤滑条件が悪くなり、軸受けや軸が異常摩耗を起こしやすくなる。
このような問題を回避するため、過給機には、その冷却必要部位（過給機のタービン側に形成されたウォータジャケット等）に冷却液を供給するための冷却用配管が接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の過給機に接続された冷却用配管は、過給機の冷却必要部位と、たとえばエンジンのラジエータ（冷却液クーラ）とを連通しているため、ラジエータが過給機から離れた位置に配置されている場合には、それらを連通する各配管が長くなってしまう。また、過給機に潤滑油を供給する潤滑用配管は、過給機の潤滑必要部位と、たとえばオイルクーラとを連通しており、冷却用配管と同様に、オイルクーラが過給機から離れた位置に配置されている場合には、それらを連通する各配管が長くなってしまう。
さらに、潤滑用配管および冷却用配管を、エンジンの他の構成部品と干渉しないように配置するために折曲したりしなければならないから、配管のつなぎ部も多くなって、配管構造が複雑になるという問題がある。特に、大型エンジンにおいては、気筒数が多くなるのにともなって、過給機の数も多くなって潤滑用および冷却用配管の本数も多くなるので、配管構造がより複雑になる。
また、配管のつなぎ部が多くなると、エンジン動作時の振動等によって、つなぎ部がゆるんで漏れが生じる等の不具合も生じやすくなる。
【０００５】
本発明の目的は、複雑な配管構造をなくすことができる過給機用流路構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の過給機用流路構造は、上記目的を達成するために、以下の構成を備える。
請求項１に記載の発明は、Ｖ型のバンクを有するエンジンブロックを備えたエンジン本体と、過給機とを含んで構成されるエンジンの前記過給機を冷却および／または潤滑するための過給機用流路構造であって、前記エンジン本体に設けられるとともに、冷却液が流れる冷却液流路および／または潤滑油が流れる潤滑油流路と、前記冷却液流路と前記過給機の冷却必要部位とを連通する冷却用流路および／または前記潤滑油流路と前記過給機の潤滑必要部位とを連通する潤滑用流路とを備え、前記冷却液流路は、前記エンジンブロックにおける前記バンク間に形成された溝部であり、前記溝部内にはオイルクーラが収納され、前記過給機の近傍にブラケットが前記溝部を塞いで前記エンジンブロックに取り付けられ、このブラケット内に、前記冷却用流路および／または潤滑用流路の一部が設けられ、前記溝部と前記冷却用流路とが接続されていることを特徴とするものである。
【０００７】
この発明において、冷却用流路および潤滑用流路の両方をブラケット内に設けてもよく、また、冷却用流路および潤滑用流路のうちのいずれか一方のみをブラケット内に設けてもよい。
たとえば、冷却用流路をブラケット内に設けた場合、エンジン本体の冷却液流路を流れた冷却液は、ブラケット内の冷却用流路を通って過給機の冷却必要部位に導かれる。冷却用流路をブラケット内に設けたので、その分、冷却液を過給機の冷却必要部位に導く配管を少なくでき、また、当該ブラケットを過給機近傍に配置したので、配管やブラケット内の流路を短くでき、これにより、配管構造を簡単にできる。また、ブラケットとエンジンブロックとの取付部分において、ブラケットの冷却用流路とエンジンブロックの冷却液流路とが接続されているから、各流路同士を接続する際にパイプを用いる必要がなく、配管長さを最小限にでき、エンジン本体と過給機との間の配管構造を一層コンパクトにできる。
一方、潤滑用流路をブラケット内に設けた場合、エンジン本体の潤滑油流路を流れた潤滑油は、ブラケット内の潤滑用流路を通って過給機の潤滑必要部位に導かれる。このような場合においても、冷却用流路をブラケット内に設けたときと略同様な効果を得ることができる。つまり、過給機近傍に配置されたブラケットの内部に潤滑用流路を設けたので、潤滑油を過給機の潤滑必要部位に導く配管を少なくできるとともに、配管やブラケット内の流路を短くでき、配管構造を簡単にできる。
さらに、ブラケット内に複数の流路や、折曲する流路を設けることで、配管の本数や、配管同士のつなぎ部をより少なくでき、配管構造をさらに簡単にできる。
そして、配管同士のつなぎ部の数を少なくできるので、漏れ等の不具合が生じる確率も低減できる。
加えて、エンジンブロックのバンク間に冷却液流路としての溝部を形成して、この溝部内にオイルクーラを収納しているため、省スペース化を図ることができる。
なお、冷却用流路および潤滑用流路は、冷却液および潤滑油を過給機の冷却必要部位および潤滑必要部位から冷却液流路および潤滑油流路にそれぞれ戻すものであってもよく、このような場合も上述したような効果を得ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の過給機用流路構造において、前記過給機の前記冷却必要部位は、軸受け部であることを特徴とするものである。
この発明によれば、高熱を発しやすい過給機の軸受け部に冷却液を導いているので、過給機の軸受けの耐久性を向上させることができるとともに、潤滑油の高温による劣化を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るエンジン１が示されている。
このエンジン１は、エンジン本体２と、このエンジン本体２に対して給気および排気を行う給排気系統３とを備えている。このうち、給排気系統３は、直列配置された第１過給機５１および第２過給機５２を備え、これら第１および第２過給機５１，５２によって２段過給が行えるものである。
エンジン本体２は、内部に燃焼室（図示せず）がＶ型に配列された上部ブロック１１１および内部にクランクシャフト（図示せず）が収納された下部ブロック１１２を一体に含むエンジンブロック１１と、このエンジンブロック１１の上部ブロック１１１にそれぞれ取り付けられて燃焼室の頂壁を形成するシリンダヘッド１２と、このシリンダヘッド１２上に設けられたヘッドカバー１３とを含んで構成されている。
シリンダヘッド１２には、給排気系統３を構成する給気マニホールド６０および排気マニホールド７０がそれぞれ接続され、給気マニホールド６０は給気管６１を介して第１過給機５１のコンプレッサ側に接続され、排気マニホールド７０は第１過給機５１のタービン入口５１１Ａに接続されている。
【００１０】
エンジンブロック１１は、紙面と直交する方向に長く形成されており、上部ブロック１１１には、燃焼室が紙面直交方向に複数配列され、エンジンブロック１１の下部ブロック１１２の下部には、オイルパン２０が取り付けられている。
上部ブロック１１１において、Ｖ型の左右のバンク１１１Ｃ間に位置する頂部１１１Ａには、上方へ開口した冷却液流路としての溝部１１１Ｂがエンジンブロック１１の長手方向（図１の紙面直交方向）に沿って形成され、この溝部１１１Ｂにまたがって、側面略Ｉ字状のブラケット３１が設置されている。
【００１１】
ブラケット３１は、溝部１１１Ｂにまたがって設置された底部３１Ａと、この底部３１Ａ上に立設された立上部３１Ｂとを有し、立上部３１Ｂ上には、フレームブラケット３３が設置され、このフレームブラケット３３には、給排気系統３の第２過給機５２が取り付けられている。
また、溝部１１１Ｂには、図２に示すように、ブラケット３１の他に、矩形状のプレート３２がまたがって配置されている。
ブラケット３１およびプレート３２は、図２では１つずつしか図示しないが、実際は溝部１１１Ｂの長手方向に渡って複数配列され、これらブラケット３１の底部３１Ａおよびプレート３２によって溝部１１１Ｂの開口が塞がれて溝部１１１Ｂ内が密閉空間となっている。
【００１２】
図１に戻って、ブラケット３１の底部３１Ａ下面には、オイルクーラ２１が取り付けられ、これによりオイルクーラ２１が溝部１１１Ｂ内に吊り下げられている。
オイルクーラ２１の下部には、エンジンブロック１１内に設けられた第１オイル流路２２および第２オイル流路２３がそれぞれ接続されており、潤滑油は、第１オイル流路２２からオイルクーラ２１内に流入し、第２オイル流路２３からオイルクーラ２１外に流出するようになっている。
第１オイル流路２２の先端はオイルパン２０内まで達しているとともに、この先端にはストレーナ２４が設けられ、第１オイル流路２２の途中にはオイルパン２０から潤滑油を汲み上げるオイルポンプ２５が設けられている。
第２オイル流路２３は、図示は省略するが、その先でエンジン１の複数の潤滑必要部位へそれぞれ接続されている。ここで、潤滑必要部位としては、たとえば、給排気系統３の第１および第２過給機５１，５２や、図示しないクランクシャフト、カムシャフト、タイミングギヤ、ピストン等が挙げられる。
【００１３】
また、溝部１１１Ｂには、エンジンブロック１１内に設けられた給水流路４１が接続され、この給水流路４１の途中にはウォータポンプ４１Ａが設けられ、このウォータポンプ４１Ａによって、図示しないラジエータから溝部１１１Ｂ内に冷却水が供給されるようになっている。これにより、溝部１１１Ｂに収納されたオイルクーラ２１が冷却される。
なお、図示は省略するが、ウォータポンプ４１Ａは、溝部１１１Ｂへだけでなく、エンジン１の他の冷却必要部位にも冷却水を供給している。ここで、冷却必要部位としては、たとえば、給排気系統３の第１過給機５１、エンジンブロック１１に形成されたウォータジャケット（図示せず）、シリンダヘッド１２等が挙げられる。
【００１４】
給排気系統３は、エンジンブロック１１の長手方向を挟んで略対称に構成されており、エンジンブロック１１のＶ型の各バンク１１１Ｃの両外側に配置された給気系統３Ａと、エンジンブロック１１の各バンク１１１Ｃの内側にブラケット３１を挟んで配置された排気系統３Ｂとを備えている。
給気系統３Ａにおいて、図示しないエアクリーナから導入された給気ガス（空気）は、第２過給機５２のコンプレッサ（ブロワ）側の吸入口５２３Ａに導かれ、この第２過給機５２のコンプレッサ側の吐出口５２３Ｂは、図示しない配管によって、第１過給機５１のコンプレッサ側の吸入口５１３Ａに接続され、第１過給機５１のコンプレッサ側の吐出口５１３Ｂは、給気管６１を介して給気マニホールド６０の吸入口６０Ａに接続されている。給気マニホールド６０の複数に分岐した吐出口６０Ｂには、それぞれシリンダヘッド１２が接続され、シリンダヘッド１２に設けられた図示しない給気弁を介して給気ガスが燃焼室内に供給されるようになっている。
なお、給気マニホールド６０と給気管６１との間には、アフタークーラ６２が設けられ、これにより、エンジンブロック１１の燃焼室内に給気ガスが供給される前に冷却される。
【００１５】
排気系統３Ｂにおいて、エンジンブロック１１の燃焼室からシリンダヘッド１２の図示しない排気弁を介して排出された排気ガスは、排気マニホールド７０へ導かれる。この排気マニホールド７０は、分岐した吸入口７０Ａがシリンダヘッド１２に接続され、吐出口７０Ｂが第１過給機５１のタービン側の吸入口５１１Ａに接続されている。そして、この第１過給機５１のタービン側の吐出口には、第２過給機５２のタービン入口（図示せず）が接続され、この第２過給機５２のタービン側の吐出口５２１Ｂは、その先で図示しない排気マフラに接続されている。
【００１６】
図３において、第１過給機５１の構造について詳述する。ここで、第２過給機５２は第１過給機５１と略同様な構造を有しているので、その説明を省略する。第１過給機５１は、排気マニホールド７０に接続されたタービンハウジング５１１と、このタービンハウジング５１１に取り付けられたセンタハウジング５１２と、このセンタハウジング５１２に取り付けられたコンプレッサハウジング５１３（ブロワハウジング５１３）とを備えている。
センタハウジング５１２内には、ベアリング５１４を介して軸部材５１５が回転自在に設けられ、この軸部材５１５の両端は、それぞれタービンハウジング５１１内およびコンプレッサハウジング５１３内に達している。軸部材５１５のタービンハウジング５１１側の端部にはタービンブレード５１６が設けられ、コンプレッサハウジング５１３側の端部にはコンプレッサーブレード５１７が設けられている。
このような構成において、タービンハウジング５１１の図示しない入口から入った排気ガスは、タービンブレード５１６を回して吐出口５１１Ｂから放出される。排気ガスによって、タービンブレード５１６が回転され、軸部材５１５およびコンプレッサーブレード５１７が回転されると、コンプレッサハウジング５１３の吸入口５１３Ａから入った給気ガスは、コンプレッサーブレード５１７によって圧縮されて吐出口５１３Ｂから放出される。
【００１７】
ここで、第１過給機５１を潤滑するための流路構造について説明する。
センタハウジング５１２の上部には、ベアリング５１４まで潤滑油を導く潤滑用流路５１２Ａが形成され、下部には、潤滑油が流れ出るオイル流出口５１２Ｂが形成されている。潤滑用流路５１２Ａは、図示しない配管を介してオイルクーラ２１に接続され、オイル流出口５１２Ｂは、図示しない配管を介してオイルパン２０へ導かれている。
【００１８】
次に、第１過給機５１を冷却するための流路構造について説明する。
センタハウジング５１２のタービンハウジング５１１側の部分には、ウォータジャケット５１２Ｃが形成され、このウォータジャケット５１２Ｃは、軸部材５１５のタービン側の端部を取り囲むようにして円環状に形成され、このようなウォータジャケット５１２Ｃに冷却水を供給することで過給機５１のタービン側のベアリング５１４および軸部材５１５を冷却できるようになっている。
ここで、第１過給機５１について詳述すると、ウォータジャケット５１２Ｃに、図２に示す過給機用給水管４２および過給機用排水管４３がそれぞれ接続されている。
過給機用給水管４２は、ブラケット３１の内部に形成された冷却用流路３１１（図４）を介して、エンジンブロック１１の溝部１１１Ｂに接続されている。
ブラケット３１の冷却用流路３１１は、折曲されており、その流入口３１１Ａは、ブラケット３１の底部３１Ａに形成され、下方へ開口してエンジンブロック１１の溝部１１１Ｂへ面している。冷却用流路３１１の流出口３１１Ｂは、ブラケット３１の立上部３１Ｂの側端部に形成されて側方へ開口しているとともに、過給機用給水管４２が接続されている。ここで、ブラケット３１は、エンジンブロック１１と第１過給機５１との間に配置されているため、ブラケット３１の冷却用流路３１１および過給機用給水管４２の長さを最小限にできるようになっている。
なお、図４では、流出口３１１Ｂには、継ぎ手４４を介して、２本の過給機用給水管４２が接続されており、これら２本の過給機用給水管４２は、近接する２つの第１過給機５１にそれぞれ接続されて冷却水を供給している。
一方、過給機用排水管４３は、その先がたとえばラジエータ等に接続されている。
【００１９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
まず、給気および排気の流れを説明する。
エアクリーナ（図示せず）から吸入された給気ガス（空気）は、第２過給機５２および第１過給機５１を順に通って２段階で過給され、アフタークーラ６２で冷却される。アフタークーラ６２で冷却された給気ガスは、給気マニホールド６０を通り、シリンダヘッド１２を介して燃焼室に送り込まれる。
燃焼室から排出された排気ガスは、シリンダヘッド１２および排気マニホールド７０を介して第１過給機５１、第２過給機５２を順に通って、各過給機５１，５２のタービンブレード５１６を回し、排気マフラ（図示せず）から外へ排出される。
【００２０】
次に、潤滑油の流れを説明する。
オイルパン２０に収容されている潤滑油は、オイルポンプ２５によって汲み上げられてオイルクーラ２１で冷却された後、エンジン１の潤滑必要部位に送られる。
ここで、第１過給機５１の潤滑について詳述すると、オイルクーラ２１で冷却された潤滑油は、センタハウジング５１２の潤滑用流路５１２Ａまで導かれ、ベアリング５１４および軸部材５１５を潤滑し、この潤滑後、センタハウジング５１２の流出口５１２Ｂから流れ出て、オイルパン２０へ戻る。
【００２１】
次に、冷却水の流れを説明する。
冷却水は、ウォータポンプ４１Ａによって、図示しないラジエータから、エンジン１の冷却必要部位に送られる。ここで、冷却必要部位とは、エンジンブロック１１のウォータジャケットおよび溝部１１１Ｂ（オイルクーラ２１）、第１および第２過給機５１，５２等である。
ここで、第１過給機５１の冷却について詳述すると、ラジエータからウォータポンプ４１Ａによって溝部１１１Ｂへ送られた冷却水は、オイルクーラ２１を冷却した後、ウォータポンプ４１Ａの圧力によって、ブラケット３１内の冷却用流路３１１および過給機用給水管４２を順に通って、第１過給機５１のセンタハウジング５１２のウォータジャケット５１２Ｃに達し、第１過給機５１を冷却する。この冷却後、冷却水は、過給機用排水管４３を通ってラジエータに戻る。
【００２２】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(１)第１過給機５１のウォータジャケット５１２Ｃに冷却水を導く冷却用流路３１１が、ブラケット３１の内部に設けられているので、冷却水を第１過給機５１の冷却必要部位（ウォータジャケット５１２Ｃ）に導くための配管を少なくでき、また、ブラケット３１をエンジンブロック１１と第１過給機５１との間に配置したので、過給機用給水管４２やブラケット３１内の冷却用流路３１１の長さを最小限にでき、これにより、配管構造を簡単にできる。
【００２３】
(２)エンジンブロック１１の溝部１１１Ｂの開口を、ブラケット３１の底部３１Ａで塞ぎ、このようなブラケット３１とエンジンブロック１１との取付部分において、ブラケット３１の冷却用流路３１１の流入口３１１Ａが溝部１１１Ｂに面することで冷却用流路３１１と溝部１１１Ｂとが接続されているから、エンジンブロック１１と第１過給機５１との間の配管構造をコンパクトにできる。
また、冷却用流路３１１と溝部１１１Ｂとの接続において、つなぎ部を要さないので、流路間のつなぎ部の数を少なくでき、漏れ等の不具合が生じる確率も低減できる。
【００２４】
(３)フレームブラケット３３を支持するブラケット３１内に冷却用流路３１１を形成したので、新たな部品等を用いる必要がない。
【００２５】
(４)エンジンブロック１１のＶ型のバンク１１１Ｃ間に溝部１１１Ｂを形成して、この溝部１１１Ｂ内にオイルクーラ２１を収納しているため、省スペース化を図ることができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、第１過給機５１の冷却必要部位として、タービン側のベアリング５１４および軸部材５１５を挙げたが、本発明に係る冷却必要部位はこれに限定されるものではなく、たとえばタービンハウジング５１１であってもよく、第１過給機５１の冷却を必要とする部分であればよい。
【００２７】
前記実施形態では、ブラケット３１内に、第１過給機５１に冷却水を供給するための冷却用流路３１１を設けたが、冷却水を第１過給機５１から排出するための冷却用流路を設けてもよい。
また、冷却用流路３１１でなく、第１過給機５１に潤滑油を導くあるいは第１過給機５１から潤滑油を排出するための潤滑用流路をブラケット３１内に設けてもよい。このような場合、ブラケット３１内の潤滑用流路によって、たとえばオイルクーラ２１と第１過給機５１の過給機潤滑用流路５１２Ａとを連通、あるいはオイルパン２０と第１過給機５１のオイル流出口５１２Ｂとを連通することで、上述した前記実施形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏することができる。
さらに、ブラケット内に冷却用流路および潤滑用流路の両方を設けてもよく、このような場合も本発明に含まれる。
【００２８】
前記実施形態では、ブラケット３１内に設けた冷却用流路３１１によって、第１過給機５１に冷却液を供給しているが、第２過給機５２に冷却液を供給してもよく、また、第１および第２過給機５１，５２の両方に冷却液を供給してもよく、このような場合も本発明に含まれる。なお、ブラケット内に潤滑用流路を設けた場合も同様である。
【００２９】
前記実施形態では、排気タービン式過給機に本発明に係る過給機用流路構造を適用したが、機械駆動式過給機に適用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却用流路および潤滑用流路を、ブラケットの内部に設けたので、その分、冷却液および潤滑油を過給機の冷却必要部位および潤滑必要部位に導く配管を少なくでき、また、当該ブラケットをエンジン本体と過給機との間に配置したので、配管やブラケット内の流路を短くでき、これにより、配管構造を簡単にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンを模式的に示す図である。
【図２】前記実施形態における要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】前記実施形態における第１過給機を示す断面図である。
【図４】前記実施形態におけるブラケットを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  エンジン本体
１１  エンジンブロック
３１  ブラケット
５１  過給機である第１過給機
１１１Ｂ  冷却液流路である溝部
３１１  冷却用流路
【図１】
0004261758.tif 000002
【図２】
0004261758.tif 000003
【図３】
0004261758.tif 000004
【図４】
0004261758.tif 000005