JP7082037B2 - Internal combustion engine for automobiles - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to an internal combustion engine for an automobile provided with an exhaust turbocharger.
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。 In recent years, it has become common to install an exhaust turbocharger in an internal combustion engine for an automobile. The exhaust gas inlet of the exhaust turbocharger is connected to the cylinder head or the exhaust manifold, and the exhaust gas outlet is generally connected to a catalyst case containing a catalyst. The catalyst case tends to become larger due to the tightening of exhaust gas regulations in recent years. Then, in order to secure the space for arranging the catalyst case, the exhaust turbocharger and the turbine scroll chamber are used for the exhaust gas inflow passage. In some cases, it may have to be placed in the form of an upper winding located on top of it.
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。
This aspect is disclosed in
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。
Further, in
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。)。
In many conventional internal combustion engines such as
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。 Therefore, when the exhaust turbocharger is arranged in the upper winding system, the water injection tank whose water injection port is closed with a cap (radiator cap) is arranged at a position higher than the exhaust turbocharger to inject water. The tank and the water jacket of the exhaust turbocharger are connected, but this has the problem that the number of parts increases, the cost does not increase, the piping becomes complicated, and the design becomes troublesome.
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。 The invention of the present application was made in the wake of such a situation, and while reducing the number of members to reduce weight and cost, ensuring water injection into a cooling system having an exhaust turbocharger, a radiator, or the like. It is an invention.
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。
The internal combustion engine of the present invention is
"It is equipped with a head cover fixed to the upper surface of the cylinder head, a water-cooled exhaust turbocharger, and a radiator that cools the cooling water.
The head cover is formed with a cooling water tank having a water injection port that is opened and closed by a cap, and the cooling water tank has at least a cooling water return passage or a feed passage of the water jacket of the exhaust turbocharger. It is connected to the feed passage to the radiator,
The exhaust turbocharger is located below the upper end of the cooling water tank. "
It is configured as.
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。 Equipment that can connect the feed passage or the return passage to the cooling water tank includes a heater core, a CVT warmer, a throttle warmer, an EGR cooler, an oil cooler, an intercooler, and the like, in addition to the exhaust turbocharger and the radiator.
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。 In the present invention, the cooling water tank provided on the head cover functions as a control unit for distributing the cooling water and as a receiving container for injecting the cooling water. Therefore, the number of members can be suppressed and the cost can be suppressed. In addition, since the cooling water passage can be formed in the head cover, the piping can be simplified and the freedom of design can be improved.
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。 The head cover is placed at the highest position of the engine body, and the members and appliances through which the cooling water flows are usually placed at a position lower than the head cover. Even in the case of the above configuration, the required amount of cooling water can be injected so that the water jacket of the exhaust turbocharger is filled with the cooling water.
(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。
(1). Basic configuration Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the front-back and left-right directions are used to specify the direction, but the front-back and left-right directions are the front-back direction and the horizontal direction orthogonal to the crank axis direction as the left-right direction.
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。
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine includes a
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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the internal combustion engine includes an
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。
Although not shown, a water jacket for cooling the turbine scroll chamber, the exhaust gas inflow passage, and the like is formed inside the
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。
Needless to say, a turbine blade driven by exhaust gas is arranged inside the
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。
In the present embodiment, the
(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。
(2). Cooling structure As shown in FIG. 4, a
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。
The
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。
As shown in FIG. 4, a
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。
As shown in FIG. 1, the cooling
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。
Further, as schematically shown in FIG. 1, a
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。
As shown in FIG. 4, a
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。
The water supply to the
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。
The cooling
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。
As schematically shown in FIG. 4, the automobile is provided with a
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。
In the above configuration, since the cooling
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。
Since the cooling
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。
Further, when the cooling water control unit is provided on the
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。
In the illustrated embodiment, the
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。 The invention of the present application can be embodied in an internal combustion engine equipped with an exhaust turbocharger. 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
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
1
Claims (1)
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。 It is equipped with a head cover fixed to the upper surface of the cylinder head, a water-cooled exhaust turbocharger, and a radiator that cools the cooling water.
The head cover is formed with a cooling water tank having a water injection port that is opened and closed by a cap, and the cooling water tank has at least a cooling water return passage or a feed passage of the water jacket of the exhaust turbocharger. It is connected to the feed passage to the radiator,
The exhaust turbocharger is located below the upper end of the cooling water tank.
Internal combustion engine for automobiles.
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