JPH11117754A - ターボチャージャーの配管構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のターボチャージャーの配管構造では、
排気マニホルド、ターボチャージャー、及び、給気管等
が熱膨張して寸法変化した際には、お互いに熱膨張率が
異なり、また、これらの部材はお互いに固定的に連結さ
れているので、ターボチャージャー等に応力がかかって
変形し、故障する場合があった。 【解決手段】 複数のターボチャージャー３を同軸上に
配置して機関へ搭載した構成において、各ターボチャー
ジャー３の排気出口１２と排気側配管５とを摺動自在に
嵌合し、ターボチャージャー３の給気出口１４と給気側
配管６とを可撓性部材で連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関から排出され
る排気ガスを用いてタービンを回転させ、これにより過
給機を作動させて過給するターボチャージャーを、同軸
上に複数配置して機関へ搭載した構成におけるターボチ
ャージャーの配管構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数のターボチャージャーを
同軸上に配置して機関へ搭載した構成は知られている。
この構成における複数のターボチャージャーは、それぞ
れ機関のクランク軸と平行な同軸線上に配置され、排気
マニホルドを介して該機関のシリンダヘッドに固設され
ていた。該ターボチャージャーの排気出口と、排気側配
管であり排気ガスを該排気出口から排気管まで案内する
案内管とは、フランジ等を用いて固定的に連結され、ま
た、該ターボチャージャーの給気出口と給気管とが、フ
ランジ等を用いて固定的に連結されていた。そして、各
シリンダーからの排気ガスをターボチャージャー内へ取
り込んで、該ターボチャージャー内のタービンを回転さ
せ、該タービンと一体的に駆動される過給機により圧縮
空気を給気管へ圧送するように構成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の場合において、
各シリンダから排出される排気ガス、及び、ターボチャ
ージャーから圧送される圧縮空気は非常に高温な状態と
なっているため、排気マニホルド、ターボチャージャ
ー、及び、給気管等は高温に熱される。これにより、排
気マニホルド、ターボチャージャー、及び、給気管等は
熱膨張して寸法が変化する。しかし、ターボチャージャ
ーの本体や排気マニホルドは主に鋳鉄で形成され、給気
管は主にアルミニウム部材で形成されているので、お互
いに熱膨張率が異なり、熱膨張により変化する寸法が違
う。しかし、これらの部材はお互いに固定的に連結され
ているので、ターボチャージャー等に応力がかかって変
形し、該ターボチャージャー内のインペラ等が故障する
場合があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。即ち、複数のターボチャージャーを
同軸上に配置して機関へ搭載した構成において、各ター
ボチャージャーの排気出口と排気側配管とを摺動自在に
嵌合し、ターボチャージャーの給気出口と給気側配管と
を可撓性部材で連結したことである。

【０００５】また、複数のターボチャージャーを同軸上
に配置して機関へ搭載した構成において、各ターボチャ
ージャーの該排気出口に接続した排気側配管を、各ター
ボチャージャー毎に分割して形成し、ターボチャージャ
ーの給気出口と給気側配管とを可撓性部材で連結したこ
とである。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明のターボチャージャーの配管構造を
示す平面図、図２は同じく側面図、図３はターボチャー
ジャーの排気出口と案内管との連結部を示す平面図、図
４はターボチャージャーの配管構造の別実施例を示す平
面図、図５は同じく側面図、図６は案内管と排気管との
連結部を示す側面図である。

【０００７】本発明のターボチャージャーの配管構造に
ついて説明する。図１、図２において、機関のシリンダ
ーブロック１の上方にシリンダーヘッド２が配設されて
いる。シリンダーブロック１内には、図示しないクラン
ク軸が図１、図２における左右方向に横設され、複数の
シリンダーが同じく左右方向に並設されている。シリン
ダーヘッド２には排気マニホルド４・４が固設され、該
排気マニホルド４とターボチャージャー３の排気入口１
１とが接続されて、複数のシリンダから排出される排気
ガスをまとめてターボチャージャー３のタービン部１７
へ送出するように構成している。ターボチャージャー３
において、タービン部１７へ送出された排気ガスは該タ
ービン部１７を回転駆動し、タービン部１７の駆動に伴
って、該タービン部１７と回転軸１０にて連結された過
給機部１８が駆動する。そして、駆動された過給機部１
８は、エアフィルタ７を介して外部から空気を吸入し、
給気出口１４から圧縮空気を圧送するように構成してい
る。

【０００８】シリンダーヘッド２には二つのターボチャ
ージャー３・３がそれぞれ排気マニホルド４・４を介し
て取付られ、該ターボチャージャー３・３は、タービン
の回転軸１０・１０が機関のクランク軸と平行となるよ
うに、且つ、該ターボチャージャー３・３の排気出口１
２・１２がお互いに向かい合うように配置されている。

【０００９】タービン部１７の排気出口１２・１２は、
排気側配管である排気案内管５と摺動自在に連結されて
いる。該排気案内管５は排気管８と連結され、該排気案
内管５における排気管８側と反対側は２股に分かれて排
気案内枝管９・９を形成している。そして、該排気案内
枝管９・９の排気入口部１５・１５が前記排気出口１２
・１２へ摺動自在に嵌入しているのである。

【００１０】また、過給機部１８・１８の給気出口１４
・１４は、給気側配管である給気管６・６とゴムホース
等の可撓性部材１６・１６を介して接続されている。こ
れにより、該過給機部１８・１８から送出される圧縮空
気が、該給気管６・６を通じて圧縮空気を冷却するイン
タークーラーへ案内されるのである。

【００１１】図３に示すように、排気案内枝管９の排気
入口部１５には、複数のシールリング１９・１９・・・
が嵌装され、該排気入口部１５はタービン部１７の排気
出口１２と摺動自在に嵌合している。排気案内枝管９の
排気入口部１５と排気出口１２との嵌合部においては、
前記シールリング１９・１９・・・が排気出口１２の内
周面に密着して、嵌合部から排気ガスが漏れないように
構成している。

【００１２】このように機関へ取り付けられ、配管され
たターボチャージャー３・３においては、各シリンダか
ら排出される排気ガスが排気マニホルド４・４を通じて
タービン部１７・１７へ送出され、送出された排気ガス
は該タービン部１７・１７を回転駆動させた後、排気案
内枝管９・９を通じて排気管８へ排出される。一方、タ
ーボチャージャー３・３の過給機部１８・１８は、ター
ビン部１７・１７と一体的に回転駆動され、エアフィル
タ７を介して外部から空気を吸入し、吸入した空気を圧
縮して給気出口１４・１４から給気管６・６へ圧送す
る。

【００１３】この場合、各シリンダから排出される排気
ガスは非常に高温な状態となっており、この排気ガスが
通過する排気マニホルド４・４、ターボチャージャー３
・３、及び、排気案内管５は高温に加熱されて、熱膨張
することとなる。また、過給機部１８・１８で圧縮され
た圧縮空気も高温状態となり、この圧縮空気が通過する
給気管６・６が高温に加熱され、熱膨張するのである。

【００１４】そして、排気マニホルド４、ターボチャー
ジャー３、及び、排気案内管５は主に鋳鉄で形成され、
給気管６は主にアルミニウム部材で形成されているので
それぞれ熱膨張率が異なり、また、これらの部材はそれ
ぞれ加熱される温度や形状が異なるので、熱膨張による
寸法変化の値は各部材間で異なる。

【００１５】しかし、ターボチャージャー３・３の排気
出口１２・１２と、排気側配管である排気案内枝管９と
は摺動自在に連結され、該ターボチャージャー３・３の
給気出口１４・１４と、給気側配管である給気管６・６
とは可撓性を有する可撓性部材１６・１６で連結されて
いるため、各部材の寸法変化の値が異なっても、これら
の連結部で各部材間の寸法変化値の差が吸収されるの
で、ターボチャージャー３・３等の部材には応力がかか
ることがない。

【００１６】これにより、ターボチャージャー３自身
や、該ターボチャージャー３の排気系である排気マニホ
ルド４及び排気案内管５等、また、給気系である給気管
６等が高温に加熱された場合でも、該ターボチャージャ
ー３が故障したり、破損したりすることを防止できる。

【００１７】次に、ターボチャージャーの配管構造の別
実施例について説明する。図４、図５において、機関の
シリンダーブロック１の上方にシリンダーヘッド２が配
設されている。シリンダーブロック１内には、図示しな
いクランク軸が図４、図５における左右方向に横設さ
れ、複数のシリンダーが同じく左右方向に並設されてい
る。

【００１８】シリンダーヘッド２には排気マニホルド４
・４が固設され、該排気マニホルド４とターボチャージ
ャー２３の排気入口３１とが接続されて、複数のシリン
ダから排出される排気ガスをまとめてターボチャージャ
ー２３のタービン部３７へ送出するように構成してい
る。ターボチャージャー２３において、タービン部３７
へ送出された排気ガスは該タービン部３７を回転駆動
し、タービン部３７の駆動に伴って、該タービン部３７
と回転軸３０にて連結された過給機部３８が駆動する。
そして、駆動された過給機部３８は、エアフィルタ７を
介して外部から空気を吸入し、給気出口３４から圧縮空
気を圧送するように構成している。

【００１９】シリンダーヘッド２には二つのターボチャ
ージャー２３・２３がそれぞれ排気マニホルド４・４を
介して取付られ、該ターボチャージャー２３・２３は、
タービンの回転軸３０・３０が機関のクランク軸と平行
となるように、且つ、該ターボチャージャー２３・２３
の排気出口３２・３２がお互いに向かい合うように配置
されている。

【００２０】そして、タービン部３７の排気出口３２・
３２は、それぞれ排気側配管である排気案内管２９・２
９の排気入口部３５・３５と接続され、該排気案内管２
９・２９の他端部は、フランジ２５を介して排気管８と
接続されている。また、過給機部３８・３８の給気出口
３４・３４は、給気系配管である給気管６・６とゴムホ
ース等の可撓性部材１６・１６を介して接続されてい
る。これにより、該過給機部３８・３８から送出される
圧縮空気が、該給気管６・６を通じて圧縮空気を冷却す
るインタークーラーへ案内されるのである。

【００２１】図６に示すように、排気案内管２９はベン
ド管等で構成され、該排気案内管２９・２９の排気入口
部３５・３５とタービン部３７・３７の排気出口３２・
３２とは、両者間にシール部材を介装して、排気ガスが
漏れ出さないように接続されている。排気案内管２９・
２９の他端部は平面視において略半円形状に形成されて
おり、フランジ２５の下面は排気案内管２９・２９の他
端部の形状に対応して形成され、該排気案内管２９・２
９の他端部と、上面に排気管８を接続したフランジ２５
の下面とが、排気ガスが漏れないように接続されてい
る。即ち、排気案内管２９・２９は、前記実施例におけ
る排気案内枝管９・９の排気管８との接続側である他端
部を二分割して、一方の排気案内管２９の位置がずれた
りした場合に、他方の排気案内管２９が影響を受けない
ように構成しているのである。

【００２２】このように機関へ取り付けられ、配管され
たターボチャージャー２３・２３においては、各シリン
ダから排出される排気ガスが排気マニホルド４・４を通
じてタービン部３７・３７へ送出され、送出された排気
ガスは該タービン部３７・３７を回転駆動させた後、排
気案内管２９・２９を通じて排気管８へ排出される。一
方、ターボチャージャー２３・２３の過給機部３８・３
８は、タービン部３７・３７と一体的に回転駆動され、
エアフィルタ７を介して外部から空気を吸入し、吸入し
た空気を圧縮して給気出口３４・３４から給気管６・６
へ圧送する。

【００２３】この場合、各シリンダから排出される排気
ガスは非常に高温な状態となっており、この排気ガスが
通過する排気マニホルド４・４、ターボチャージャー２
３・２３、及び、排気案内管２９・２９は高温に加熱さ
れて、熱膨張することとなる。また、過給機部３８・３
８で圧縮された圧縮空気も高温状態となり、この圧縮空
気が通過する給気管６・６が高温に加熱され、熱膨張す
るのである。

【００２４】そして、排気マニホルド４、ターボチャー
ジャー２３、及び、排気案内管２９・２９は主に鋳鉄で
形成され、給気管６は主にアルミニウム部材で形成され
ているのでそれぞれ熱膨張率が異なり、また、これらの
部材はそれぞれ加熱される温度や形状が異なるので、熱
膨張による寸法変化の値は各部材間で異なる。

【００２５】しかし、ターボチャージャー２３・２３の
排気出口３２・３２は、他端部がお互いに分離して別体
に形成された排気側配管である排気案内管２９・２９の
排気入口部３５・３５に接続されて、該排気案内管２９
・２９の他端部はフランジ２５を介して排気管８と接続
されているため、また、該ターボチャージャー２３・２
３の給気出口３４・３４と、給気側配管である給気管６
・６とは可撓性を有する可撓性部材１６・１６で連結さ
れているため、各部材間での寸法変化の値が異なって
も、これらの連結部で各部材間の寸法変化値の差が吸収
されるので、ターボチャージャー２３・２３等の部材に
は応力がかかることがない。

【００２６】これにより、ターボチャージャー２３自身
や、該ターボチャージャー２３の排気系である排気マニ
ホルド４及び排気案内管２９・２９等、また、給気系で
ある給気管６等が高温に加熱された場合でも、該ターボ
チャージャー２３が故障したり、破損したりすることを
防止できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如
く、複数のターボチャージャーを同軸上に配置して機関
へ搭載した構成において、各ターボチャージャーの排気
出口と排気側配管とを摺動自在に嵌合し、ターボチャー
ジャーの給気出口と給気側配管とを可撓性部材で連結し
たので、ターボチャージャー、該ターボチャージャーの
排気系である排気マニホルド・排気案内管等、及び、吸
気系である給気管等が高温に加熱されて、熱膨張して
も、ターボチャージャーと排気側配管及び給気側配管と
の連結部で各部材の寸法変化値の差が吸収されるので、
ターボチャージャー等の部材に応力がかかることを防止
することができた。これにより、ターボチャージャー自
身や、該ターボチャージャーの排気系である排気マニホ
ルド及び排気案内管等、また、給気系である給気管等が
高温に加熱された場合でも、該ターボチャージャーが故
障したり、破損したりすることを防止することができ
た。

【００２８】更に、請求項２記載の如く、複数のターボ
チャージャーを同軸上に配置して機関へ搭載した構成に
おいて、各ターボチャージャーの該排気出口に接続した
排気側配管を、各ターボチャージャー毎に分割して形成
し、ターボチャージャーの給気出口と給気側配管とを可
撓性部材で連結したので、ターボチャージャー、該ター
ボチャージャーの排気系である排気マニホルド・排気案
内管等、及び、吸気系である給気管等が高温に加熱され
て熱膨張しても、それぞれのターボチャージャーに接続
した排気側配管と排気管との連結部、及び、ターボチャ
ージャーと給気側配管との連結部で、各部材の寸法変化
値の差が吸収されるので、ターボチャージャー等の部材
に応力がかかることを防止することができた。これによ
り、ターボチャージャー自身や、該ターボチャージャー
の排気系である排気マニホルド及び排気案内管等、ま
た、給気系である給気管等が高温に加熱された場合で
も、該ターボチャージャーが故障したり、破損したりす
ることを防止することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のターボチャージャーの配管構造を示す
平面図である。

【図２】同じく側面図である。

【図３】ターボチャージャーの排気出口と案内管との連
結部を示す平面図である。

【図４】ターボチャージャーの配管構造の別実施例を示
す平面図である。

【図５】同じく側面図である。

【図６】案内管と排気管との連結部を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

３ ターボチャージャー ５ 排気案内管 ６ 給気管 ８ 排気管 ９ 排気案内枝管 １１ 排気入口 １２ 排気出口 １４ 給気出口 １５ 排気入口部 １６ 可撓性部材 １７ タービン部 １８ 過給機部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のターボチャージャーを同軸上に配
   置して機関へ搭載した構成において、各ターボチャージ
   ャーの排気出口と排気側配管とを摺動自在に嵌合し、タ
   ーボチャージャーの給気出口と給気側配管とを可撓性部
   材で連結したことを特徴とするターボチャージャーの配
   管構造。
2. 【請求項２】 複数のターボチャージャーを同軸上に配
   置して機関へ搭載した構成において、各ターボチャージ
   ャーの該排気出口に接続した排気側配管を、各ターボチ
   ャージャー毎に分割して形成し、ターボチャージャーの
   給気出口と給気側配管とを可撓性部材で連結したことを
   特徴とするターボチャージャーの配管構造。