過給機付内燃機関の冷却構造
【課題】隣り合う分割流路間の冷却の促進を図ることのできる過給機付内燃機関の冷却構造を提供する。
【解決手段】この冷却構造は、過給機４０のタービンホイール４１の外周を囲うタービンハウジング３０と、タービンハウジング３０の排気上流側に配置された排気マニホールド２０とを備え、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内に、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、排気流路が複数の分割流路Ｐ１，Ｐ２に分割された内燃機関１０に適用される。隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間であって、排気マニホールド２０からタービンハウジング３０にかけての領域には、冷却液Ｌの流通するウォータジャケットＷＪが設けられている。
【解決手段】この冷却構造は、過給機４０のタービンホイール４１の外周を囲うタービンハウジング３０と、タービンハウジング３０の排気上流側に配置された排気マニホールド２０とを備え、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内に、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、排気流路が複数の分割流路Ｐ１，Ｐ２に分割された内燃機関１０に適用される。隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間であって、排気マニホールド２０からタービンハウジング３０にかけての領域には、冷却液Ｌの流通するウォータジャケットＷＪが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付内燃機関の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過給機が搭載された内燃機関では、同過給機のタービンホイールの外周が、タービンハウジングの渦巻き状のスクロール部によって囲われる。タービンハウジング（スクロール部）は、その内部に、排気通路の一部をなす渦巻き状の排気流路を有する。この内燃機関では、同内燃機関の運転に伴い生じた排気が排気通路を流れる過程で、タービンハウジング（スクロール部）内の排気流路を通りタービンホイールに吹付けられて、同タービンホイールを回転駆動する。これに伴い、タービンホイールと同軸上のコンプレッサホイールがタービンホイールと一体となって回転して過給が行なわれる。
【０００３】
この過給機付内燃機関では、高温の排気が排気流路を流れることで、タービンハウジングが高温となる。そのため、タービンハウジングを冷却する構造が種々考えられている。その１つとして、タービンハウジングの外壁の外側にウォータジャケットを設け、内燃機関の排気の冷却に用いられた後の冷却液をこのウォータジャケットに導くようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この冷却構造では、冷却液がウォータジャケットを流れることで専らタービンハウジングの外壁が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９０５０３号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記過給機付内燃機関の一形態として、排気流路が隔壁により複数（通常、２つ）の分割流路に分割されたものがある。このタイプの内燃機関では、複数の気筒が複数（通常、２つ）のグループに分けられ、排気が各グループに対応した分割流路を通ってタービンホイールに吹付けられることで、気筒間での排気の干渉が抑制される。
【０００６】
そして、このタイプの内燃機関についても、上記特許文献１に記載の冷却構造を採用することが考えられる。この場合には、ウォータジャケットを流れる冷却液によりタービンハウジングの外壁については冷却することができる。しかしながら、タービンハウジング内の隣り合う分割流路間（隔壁）を充分低い温度にまで冷却することは難しい。これは、隣り合う分割流路間（隔壁）は、両側の分割流路を流れる排気から熱が伝わるため、受熱量が多く特に高温になりやすいが、外壁の外側のウォータジャケットから遠ざかっているため、冷却液の冷却効果が隣り合う分割流路間（隔壁）にまで及びにくいことによる。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、隣り合う分割流路間の冷却の促進を図ることのできる過給機付内燃機関の冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、過給機のタービンホイールの外周を囲うタービンハウジングと、前記タービンハウジングの排気上流側に配置された排気マニホールドとを備え、前記排気マニホールド内及び前記タービンハウジング内には、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、前記排気流路が複数の分割流路に分割された内燃機関に適用され、隣り合う前記分割流路間であって、前記排気マニホールドから前記タービンハウジングにかけての領域には、冷却液の流通するウォータジャケットが設けられていることを要旨とする。
【０００９】
上記の構成によれば、内燃機関の排気は、排気通路を流れる過程で、排気マニホールド内及びタービンハウジング内の排気流路を構成する複数の分割流路を流れる。隣り合う分割流路間は、両分割流路を流れる排気の熱を両側から受けるため高温となりやすい。
【００１０】
しかし、請求項１に記載の発明では、隣り合う分割流路間であって、排気マニホールドからタービンハウジングにかけての領域にウォータジャケットが設けられていて、ここを冷却液が流通する。この流通の過程で冷却液と排気との間で熱交換が行なわれることで、隣り合う分割流路間の冷却が促進される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ウォータジャケットに前記冷却液を導入するための導入口が前記ウォータジャケットの下方部に設けられ、前記ウォータジャケットから前記冷却液を排出するための排出口が、前記ウォータジャケットの前記導入口よりも上方側に設けられていることを要旨とする。
【００１２】
冷却液は、ウォータジャケットの下方部に設けられた導入口からそのウォータジャケットに導入される。この冷却液は、ウォータジャケット内を上方に向けて流れた後、上記導入口よりも上方側に設けられた排出口からウォータジャケットの外部へ排出される。
【００１３】
ここで、排気の熱によりウォータジャケット内の冷却液が加熱（沸騰）されて気泡が発生した場合には、冷却液はこの気泡を伴ってウォータジャケット内を上方に向けて流れる。この際、気泡が浮かび上がろうとするため、同気泡は排出口からウォータジャケットの外部へ速やかに排出される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記排気マニホールドは前記タービンハウジングよりも上方に配置されており、前記導入口は前記タービンハウジングに設けられ、前記排出口は前記排気マニホールドに設けられていることを要旨とする。
【００１５】
隣り合う分割流路間の排気からの受熱量は、タービンホイールの周りのタービンハウジングにおいて排気マニホールドよりも多く、同タービンハウジング内の隣り合う分割流路間がより高温になりやすいと考えられる。
【００１６】
この点、請求項３に記載の発明では、タービンハウジングに設けられた導入口から、受熱前で温度の低い冷却液がウォータジャケット内に導入される。そのため、より高温となりやすいタービンハウジング内の分割流路間が排気マニホールド内の分割流路間に優先して冷却される。そして、ウォータジャケット内を流れる過程で受熱して温度の上昇した冷却液は、排気マニホールド内の隣り合う分割流路間の冷却に供された後、同排気マニホールドに設けられた排出口からウォータジャケットの外部へ排出される。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記ウォータジャケットには、前記内燃機関に設けられて、前記内燃機関の排気を冷却液にて冷却する排気冷却装置が接続されており、前記排気冷却装置にて前記排気の冷却に用いられた後の前記冷却液が前記ウォータジャケットに導入されることを要旨とする。
【００１８】
上記の構成によれば、ウォータジャケットに対しては、排気冷却装置によって内燃機関の排気の冷却に用いられた後の冷却液がウォータジャケットに導入される。この排気冷却装置も、排気マニホールド及びタービンハウジングも、内燃機関に設けられるものであって互いに接近している。そのため、排気冷却装置からウォータジャケットに冷却液を導くための管路が短くてすみ、配管が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を具体化した一実施形態において、冷却構造が適用される排気マニホールド及びタービンハウジングの斜視図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図。
【図５】図２のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の過給機付内燃機関の冷却構造を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図２の二点鎖線は、内燃機関１０の主要部をなし、かつ４つの気筒♯１，♯２，♯３，♯４を有する内燃機関本体１１を示している。この内燃機関本体１１では、各気筒♯１〜♯４の燃焼室（図示略）において、燃料及び空気の混合気が燃焼される。燃焼は、例えば気筒♯１→気筒♯３→気筒♯４→気筒♯２又は気筒♯１→気筒♯２→気筒♯４→気筒♯３の順に行なわれる。この燃焼に伴い生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストンが往復動され、機関出力軸（ともに図示略）が回転されて、内燃機関１０の駆動力（トルク）が得られる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、燃焼ガスを排気として内燃機関本体１１の外部に排出するための排気通路の一部は、排気マニホールド２０と過給機４０のタービンハウジング３０のそれぞれに設けられた排気流路によって構成されている。なお、本実施形態では、これらの排気マニホールド２０とタービンハウジング３０とが一体に形成されており、排気マニホールド２０の排気の流れ方向についての上流部（排気上流部）に設けられたフランジ部２４において、ボルト、ナット等により内燃機関本体１１に締結される。
【００２２】
図３は、排気マニホールド２０において排気の流れ方向についての下流部（排気下流部）の断面構造を示している。図２及び図３に示すように、排気マニホールド２０は、内燃機関本体１１の各気筒♯１〜♯４から排出された排気が流れる排気流路を有している。気筒♯１と気筒♯４とからそれぞれ排出された排気が流れる２つの排気流路は、排気マニホールド２０において排気の流れ方向についての下流部で合流されて１つの流路（ポート２１）となっている。気筒♯２と気筒♯３とからそれぞれ排出された排気が流れる２つの排気流路は、排気マニホールド２０において排気の流れ方向についての下流部で合流されて１つの流路（ポート２２）となっている。両ポート２１，２２は、排気マニホールド２０の上記下流部では、隔壁２３を介して隣り合っている。表現を変えると、排気マニホールド２０の上記下流部では、排気流路は隔壁２３によって２つのポート２１，２２に分割されている。
【００２３】
図１及び図２に示すように、タービンハウジング３０は、過給機４０の一部を構成するものであり、上記排気マニホールド２０よりも排気の流れ方向についての下流側（排気下流側）に配置されている。上下方向でいうと、タービンハウジング３０は排気マニホールド２０の下方に配置されている（図５参照）。タービンハウジング３０は、過給機４０のタービンホイール４１（図５参照）の外周を囲う渦巻き状のスクロール部３１を備えている。
【００２４】
図４は、タービンハウジング３０におけるスクロール部３１の断面構造を示している。図２及び図４に示すように、スクロール部３１内の排気流路は、上記ポート２１，２２と同様、隔壁３２により２つのスクロール流路３３，３４に分割されている。
【００２５】
一方のスクロール流路３３は上記ポート２１に繋がっており、気筒♯１及び気筒♯４から排出された排気がポート２１を通じて同スクロール流路３３に流入される。他方のスクロール流路３４は上記ポート２２に繋がっており、気筒♯２及び気筒♯３から排出された排気がポート２２を通じて同スクロール流路３４に流入される。両スクロール流路３３，３４は、隔壁３２を介して隣り合っている。また、各スクロール流路３３，３４は、その内周部においてタービンホイール４１に向けて開口している。
【００２６】
このように、本実施形態では、４つの気筒♯１〜♯４が、排気行程が隣り合わない気筒の２グループに分けられ、排気がグループ毎に独立して過給機４０のタービンホイール４１近くまで導かれることで、気筒♯１〜♯４間での排気の干渉が抑制されるようになっている。
【００２７】
各スクロール流路３３，３４を流れる排気は、各スクロール流路３３，３４の開口部分を通じてタービンホイール４１に吹付けられる。そして、この吹付けにより、タービンホイール４１が回転駆動される。この回転駆動に伴い、タービンホイール４１に対しシャフトを介して一体回転可能に取付けられたコンプレッサホイール（ともに図示略）が回転し、過給を行なう。
【００２８】
本実施形態では、上記ポート２１及びスクロール流路３３によって、タービンホイール４１を囲う渦巻き状の分割流路Ｐ１が構成されている。また、上記ポート２２及びスクロール流路３４によって、上記分割流路Ｐ１から独立した状態でタービンホイール４１を囲う渦巻き状の分割流路Ｐ２が構成されている。このように、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内の排気流路は、隔壁２３，３２によって２つの分割流路Ｐ１，Ｐ２に分割されている。
【００２９】
さらに、本実施形態では、図３〜図５に示すように、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間の隔壁２３，３２内であって、排気マニホールド２０の排気上流部からタービンハウジング３０の排気下流部にかけての領域に、冷却液Ｌの流通するウォータジャケットＷＪが設けられている。図５では、このウォータジャケットＷＪが二点鎖線で図示されている。ウォータジャケットＷＪは、タービンハウジング３０のスクロール部３１内ではタービンホイール４１を取り囲んでいる。
【００３０】
なお、本実施形態では、このウォータジャケットＷＪの形成のために、隔壁２３，３２の厚みを大きくする等の対策は特に講じられていない。また、ウォータジャケットＷＪの形成に伴い、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０の各外形形状が特に大きくなっていることはなく、各外形形状はウォータジャケットＷＪの設けられていない場合の外形形状と略同じである。スクロール部３１の外壁の外側にはウォータジャケットは設けられていない。
【００３１】
図５に示すように、ウォータジャケットＷＪの下方部には、同ウォータジャケットＷＪに冷却液Ｌを導入するための導入口３５が設けられている。タービンハウジング３０が排気マニホールド２０の下方側に配置されている本実施形態では、導入口３５は、スクロール部３１の側面であってタービンホイール４１の下方となる箇所（本実施形態では、ウォータジャケットＷＪの最下部）に設けられている。
【００３２】
上記導入口３５には、内燃機関１０に設けられて、同内燃機関１０の排気を冷却液Ｌにて冷却する排気冷却装置５０が管路５１を介して接続されている。そして、排気冷却装置５０によって排気の冷却に用いられた後の冷却液Ｌが管路５１及び導入口３５を通じてウォータジャケットＷＪに導入されるようになっている。排気冷却装置５０としては、例えば、排気通路に排出された排気の一部であってＥＧＲ（排気再循環装置）により内燃機関１０の吸気系に戻される還流ガスを、冷却液Ｌを用いて冷却するＥＧＲクーラが挙げられる。このＥＧＲクーラは、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０に近い箇所に位置している。
【００３３】
これに対し、ウォータジャケットＷＪの上記導入口３５よりも上方側には、同ウォータジャケットＷＪから冷却液Ｌを排出するための排出口３６が設けられている。排気マニホールド２０がタービンハウジング３０の上方側に配置されている本実施形態では、排出口３６は、排気マニホールド２０の上面において開口している（図１及び図２参照）。
【００３４】
次に、上記のように構成された本実施形態の冷却構造の作用について説明する。
内燃機関１０の排気は、その排気通路を流れる過程で、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内の複数の分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる。これらの分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる排気の熱により、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０において各分割流路Ｐ１，Ｐ２を取り囲んでいる外壁の温度が上昇する。しかし、この外壁は、同外壁に対し外側から接している外気によって冷却される。
【００３５】
また、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）は、両分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる排気の熱を両側から受けるため、上記外壁よりも高温となりやすい。
しかし、本実施形態では、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）であって、排気マニホールド２０からタービンハウジング３０にかけての領域に設けられたウォータジャケットＷＪを冷却液Ｌが流通する。詳しくは、排気冷却装置５０において排気の冷却に用いられた後の温度の比較的低い冷却液Ｌは、管路５１を流れ、ウォータジャケットＷＪの最下部に設けられた導入口３５からタービンハウジング３０内のウォータジャケットＷＪに導入される。冷却液Ｌは、図５において二点鎖線の矢印で示すように、導入口３５を通過した後、互いに反対方向に２つに別れ、それぞれタービンホイール４１を取り囲むように上方へ向けて流れ、その後、タービンホイール４１の上方近傍で合流して１つになる。上記合流後、冷却液Ｌは排気マニホールド２０内のウォータジャケットＷＪを排出口３６に向けて流れる。導入口３５及び排出口３６間でウォータジャケットＷＪ内を流れる過程で、冷却液Ｌと排気との間で熱交換が行なわれることで、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間の冷却が促進されて、隔壁２３，３２の温度が低くなる。
【００３６】
ここで、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の排気からの受熱量は、タービンホイール４１の周りのタービンハウジング３０（スクロール部３１）において排気マニホールド２０よりも多く、同タービンハウジング３０（スクロール部３１）内の隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁３２）がより高温となりやすいと考えられる。
【００３７】
この点、本実施形態では、タービンハウジング３０（スクロール部３１）に設けられた導入口３５から、受熱前で温度の比較的低い冷却液ＬがウォータジャケットＷＪ内に導入される。そのため、より高温となりやすいタービンハウジング３０内の分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁３２）が、排気マニホールド２０内の分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３）に優先して冷却される。
【００３８】
そして、上記のようにウォータジャケットＷＪ内を上方に向けて流れる過程で受熱して温度の上昇した冷却液Ｌは、排気マニホールド２０において上記導入口３５よりも上方側に設けられた排出口３６からウォータジャケットＷＪの外部へ排出される。
【００３９】
ここで、仮に、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にウォータジャケットＷＪを設ける冷却構造が採用された場合には、ウォータジャケットＷＪの設けられる領域が広いため、冷却液Ｌの流速が遅くなり、冷却効率の低下が懸念される。
【００４０】
この点、ウォータジャケットＷＪが、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）に設けられている本実施形態では、そのウォータジャケットＷＪの設けられる範囲が、上述したものよりも小さくなり、冷却液Ｌの流速が速くなる。
【００４１】
また、排気の熱によりウォータジャケットＷＪ内の冷却液Ｌが暖められ（沸騰され）て気泡が発生した場合には、冷却液Ｌはこの気泡を伴ってウォータジャケットＷＪ内を上方に向けて流れる。この際、気泡が浮かび上がろうとするため、同気泡は冷却液Ｌの流れに乗って速く移動し、排出口３６から速やかに排出される。
【００４２】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）であって、排気マニホールド２０からタービンハウジング３０にかけての領域には、冷却液Ｌの流通するウォータジャケットＷＪを設けている。
【００４３】
従って、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）は、両分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる排気の熱を両側から受けるため高温となりやすいが、ウォータジャケットＷＪ内を流通する冷却液Ｌによって、分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の冷却を促進することができる。
【００４４】
また、ウォータジャケットＷＪの設けられる範囲を、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にウォータジャケットを設ける場合に比べて小さくでき、冷却液Ｌの流速を速めて熱交換量を多くし、冷却効率を高めることができる。
【００４５】
さらに、隔壁２３，３２の両側の分割流路Ｐ１，Ｐ２の排気を、ウォータジャケットＷＪを流れる冷却液Ｌによって冷却することになるため、大きな冷却面積を確保し、冷却効率を高めることができる。
【００４６】
これらのことから、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）における熱応力の集中を抑制することができる。その結果、耐熱性のより低い材料であっても排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０を形成することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【００４７】
（２）仮に、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にウォータジャケットＷＪを形成するために、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０を別の外壁によって覆う構成を採用した場合には、ウォータジャケットＷＪの形成範囲が大きくなり、冷却液Ｌの流速が低く、冷却液Ｌが淀んで沸騰するおそれがある。
【００４８】
この点、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）にウォータジャケットＷＪを設けた本実施形態では、上述したように冷却液Ｌの流速を速めることができるため、冷却液Ｌを淀みにくくし、沸騰を抑制することができる。
【００４９】
（３）ウォータジャケットＷＪをタービンハウジング３０内の隔壁３２のみならず排気マニホールド２０内の隔壁２３にも設けて、ウォータジャケットＷＪを長くしている。
そのため、ウォータジャケットＷＪがタービンハウジング３０内の隔壁３２にのみ設けられる場合に比べ、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の冷却をより促進することができる。
【００５０】
（４）仮に、冷却構造として、上記（２）と同様の構成を採用した場合には、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側に、ウォータジャケットＷＪを形成するための外壁がさらに設けられることとなり、その分、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外形形状が大きくなるおそれがある。
【００５１】
しかし、本実施形態では、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間の隔壁２３，３２の内部にのみウォータジャケットＷＪを設けている。タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にはウォータジャケットＷＪを設けていない。そのため、ウォータジャケットＷＪの追加に伴うタービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の大型化を抑制し、全体をコンパクトに構成することができる。その結果、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の内燃機関１０への搭載性を向上させることができる。
【００５２】
（５）ウォータジャケットＷＪの下方部に冷却液Ｌの導入口３５を設け、同ウォータジャケットＷＪの導入口３５よりも上方側に冷却液Ｌの排出口３６を設けている。
そのため、排気の熱によりウォータジャケットＷＪ内の冷却液Ｌの温度が上昇して気泡が発生しても、その気泡をウォータジャケットＷＪの外部へ速やかに排出することができる。
【００５３】
（６）導入口３５をタービンハウジング３０に設け、そのタービンハウジング３０よりも上側の排気マニホールド２０に排出口３６を設けている。
そのため、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）について、排気マニホールド２０よりも排気からの受熱量が多く、高温となりやすいと考えられるタービンハウジング３０（スクロール部３１）における、分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）を、受熱前で温度の低い冷却液Ｌによって優先して冷却することができる。
【００５４】
なお、冷却液Ｌは、ウォータジャケットＷＪを流れる過程で受熱するため、導入口３５から離れるに従い温度が高くなる。しかし、排気マニホールド２０ではタービンハウジング３０（スクロール部３１）よりも、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の温度が低い。そのため、受熱により多少温度が高くなった冷却液Ｌであっても、この排気マニホールド２０内の隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）を良好に冷却することができる。
【００５５】
（７）内燃機関１０の排気を冷却液Ｌにて冷却する排気冷却装置５０を、管路５１を介してウォータジャケットＷＪの導入口３５に接続し、同排気冷却装置５０にて排気の冷却に用いられた後の冷却液ＬをウォータジャケットＷＪに導入するようにしている。
【００５６】
この排気冷却装置５０も、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０も、内燃機関１０に設けられるものであって互いに接近している。そのため、排気冷却装置５０からウォータジャケットＷＪに冷却液Ｌを導くための管路５１が短くてすみ、配管が容易となる。
【００５７】
なお、本発明は、次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド２０と過給機４０のタービンハウジング３０とが別々に形成されていて、両者がガスケット等を介して連結される場合にも適用可能である。
【００５８】
・本発明の冷却構造は、４気筒とは異なる数の気筒、例えば５気筒、６気筒、８気筒等の複数の気筒を有する内燃機関にも適用可能である。
・過給機４０のシャフトを回転可能に支持するベアリングハウジングに冷却液通路が設けられている場合には、その冷却液通路とウォータジャケットとを管路によって繋ぐ。そして、冷却液通路を通過して冷却に供された後の冷却液を、上記管路及び導入口３５を通じてウォータジャケットＷＪ内に導くようにしてもよい。この場合には、追加する管路が上記実施形態よりも短くてすむ。
【００５９】
・ウォータジャケットＷＪ内を流れる冷却液としては、内燃機関本体１１を冷却するための冷却液を用いてもよいし、それとは異なる冷却液を用いてもよい。例えば、専用の冷却液を用いることも可能である。
【００６０】
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内の排気流路が、３つ以上の分割流路に分割された内燃機関にも適用可能である。この場合にも、隣り合う分割流路間にウォータジャケットＷＪを設ける。
【００６１】
・排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０の大きさがさほど問題とならない場合には、ウォータジャケットＷＪを、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）に加え、それらの分割流路Ｐ１，Ｐ２の外側に設けてもよい。この場合、ウォータジャケットＷＪを設ける対象としては、分割流路Ｐ１，Ｐ２を取り囲む外壁の内部であってもよいし、この外壁の外側であってもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、導入口３５をウォータジャケットＷＪの最下部に設けたが、この最下部よりも高い箇所に設けてもよい。
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０が上記実施形態（排気マニホールド２０が上側、タービンハウジング３０が下側）とは異なる位置関係をもって配置されたものにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…内燃機関、２０…排気マニホールド、３０…タービンハウジング、３５…導入口、３６…排出口、４０…過給機、４１…タービンホイール、５０…排気冷却装置、Ｌ…冷却液、Ｐ１，Ｐ２…分割流路、ＷＪ…ウォータジャケット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付内燃機関の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過給機が搭載された内燃機関では、同過給機のタービンホイールの外周が、タービンハウジングの渦巻き状のスクロール部によって囲われる。タービンハウジング（スクロール部）は、その内部に、排気通路の一部をなす渦巻き状の排気流路を有する。この内燃機関では、同内燃機関の運転に伴い生じた排気が排気通路を流れる過程で、タービンハウジング（スクロール部）内の排気流路を通りタービンホイールに吹付けられて、同タービンホイールを回転駆動する。これに伴い、タービンホイールと同軸上のコンプレッサホイールがタービンホイールと一体となって回転して過給が行なわれる。
【０００３】
この過給機付内燃機関では、高温の排気が排気流路を流れることで、タービンハウジングが高温となる。そのため、タービンハウジングを冷却する構造が種々考えられている。その１つとして、タービンハウジングの外壁の外側にウォータジャケットを設け、内燃機関の排気の冷却に用いられた後の冷却液をこのウォータジャケットに導くようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この冷却構造では、冷却液がウォータジャケットを流れることで専らタービンハウジングの外壁が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９０５０３号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記過給機付内燃機関の一形態として、排気流路が隔壁により複数（通常、２つ）の分割流路に分割されたものがある。このタイプの内燃機関では、複数の気筒が複数（通常、２つ）のグループに分けられ、排気が各グループに対応した分割流路を通ってタービンホイールに吹付けられることで、気筒間での排気の干渉が抑制される。
【０００６】
そして、このタイプの内燃機関についても、上記特許文献１に記載の冷却構造を採用することが考えられる。この場合には、ウォータジャケットを流れる冷却液によりタービンハウジングの外壁については冷却することができる。しかしながら、タービンハウジング内の隣り合う分割流路間（隔壁）を充分低い温度にまで冷却することは難しい。これは、隣り合う分割流路間（隔壁）は、両側の分割流路を流れる排気から熱が伝わるため、受熱量が多く特に高温になりやすいが、外壁の外側のウォータジャケットから遠ざかっているため、冷却液の冷却効果が隣り合う分割流路間（隔壁）にまで及びにくいことによる。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、隣り合う分割流路間の冷却の促進を図ることのできる過給機付内燃機関の冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、過給機のタービンホイールの外周を囲うタービンハウジングと、前記タービンハウジングの排気上流側に配置された排気マニホールドとを備え、前記排気マニホールド内及び前記タービンハウジング内には、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、前記排気流路が複数の分割流路に分割された内燃機関に適用され、隣り合う前記分割流路間であって、前記排気マニホールドから前記タービンハウジングにかけての領域には、冷却液の流通するウォータジャケットが設けられていることを要旨とする。
【０００９】
上記の構成によれば、内燃機関の排気は、排気通路を流れる過程で、排気マニホールド内及びタービンハウジング内の排気流路を構成する複数の分割流路を流れる。隣り合う分割流路間は、両分割流路を流れる排気の熱を両側から受けるため高温となりやすい。
【００１０】
しかし、請求項１に記載の発明では、隣り合う分割流路間であって、排気マニホールドからタービンハウジングにかけての領域にウォータジャケットが設けられていて、ここを冷却液が流通する。この流通の過程で冷却液と排気との間で熱交換が行なわれることで、隣り合う分割流路間の冷却が促進される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ウォータジャケットに前記冷却液を導入するための導入口が前記ウォータジャケットの下方部に設けられ、前記ウォータジャケットから前記冷却液を排出するための排出口が、前記ウォータジャケットの前記導入口よりも上方側に設けられていることを要旨とする。
【００１２】
冷却液は、ウォータジャケットの下方部に設けられた導入口からそのウォータジャケットに導入される。この冷却液は、ウォータジャケット内を上方に向けて流れた後、上記導入口よりも上方側に設けられた排出口からウォータジャケットの外部へ排出される。
【００１３】
ここで、排気の熱によりウォータジャケット内の冷却液が加熱（沸騰）されて気泡が発生した場合には、冷却液はこの気泡を伴ってウォータジャケット内を上方に向けて流れる。この際、気泡が浮かび上がろうとするため、同気泡は排出口からウォータジャケットの外部へ速やかに排出される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記排気マニホールドは前記タービンハウジングよりも上方に配置されており、前記導入口は前記タービンハウジングに設けられ、前記排出口は前記排気マニホールドに設けられていることを要旨とする。
【００１５】
隣り合う分割流路間の排気からの受熱量は、タービンホイールの周りのタービンハウジングにおいて排気マニホールドよりも多く、同タービンハウジング内の隣り合う分割流路間がより高温になりやすいと考えられる。
【００１６】
この点、請求項３に記載の発明では、タービンハウジングに設けられた導入口から、受熱前で温度の低い冷却液がウォータジャケット内に導入される。そのため、より高温となりやすいタービンハウジング内の分割流路間が排気マニホールド内の分割流路間に優先して冷却される。そして、ウォータジャケット内を流れる過程で受熱して温度の上昇した冷却液は、排気マニホールド内の隣り合う分割流路間の冷却に供された後、同排気マニホールドに設けられた排出口からウォータジャケットの外部へ排出される。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記ウォータジャケットには、前記内燃機関に設けられて、前記内燃機関の排気を冷却液にて冷却する排気冷却装置が接続されており、前記排気冷却装置にて前記排気の冷却に用いられた後の前記冷却液が前記ウォータジャケットに導入されることを要旨とする。
【００１８】
上記の構成によれば、ウォータジャケットに対しては、排気冷却装置によって内燃機関の排気の冷却に用いられた後の冷却液がウォータジャケットに導入される。この排気冷却装置も、排気マニホールド及びタービンハウジングも、内燃機関に設けられるものであって互いに接近している。そのため、排気冷却装置からウォータジャケットに冷却液を導くための管路が短くてすみ、配管が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を具体化した一実施形態において、冷却構造が適用される排気マニホールド及びタービンハウジングの斜視図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図。
【図５】図２のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の過給機付内燃機関の冷却構造を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図２の二点鎖線は、内燃機関１０の主要部をなし、かつ４つの気筒♯１，♯２，♯３，♯４を有する内燃機関本体１１を示している。この内燃機関本体１１では、各気筒♯１〜♯４の燃焼室（図示略）において、燃料及び空気の混合気が燃焼される。燃焼は、例えば気筒♯１→気筒♯３→気筒♯４→気筒♯２又は気筒♯１→気筒♯２→気筒♯４→気筒♯３の順に行なわれる。この燃焼に伴い生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストンが往復動され、機関出力軸（ともに図示略）が回転されて、内燃機関１０の駆動力（トルク）が得られる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、燃焼ガスを排気として内燃機関本体１１の外部に排出するための排気通路の一部は、排気マニホールド２０と過給機４０のタービンハウジング３０のそれぞれに設けられた排気流路によって構成されている。なお、本実施形態では、これらの排気マニホールド２０とタービンハウジング３０とが一体に形成されており、排気マニホールド２０の排気の流れ方向についての上流部（排気上流部）に設けられたフランジ部２４において、ボルト、ナット等により内燃機関本体１１に締結される。
【００２２】
図３は、排気マニホールド２０において排気の流れ方向についての下流部（排気下流部）の断面構造を示している。図２及び図３に示すように、排気マニホールド２０は、内燃機関本体１１の各気筒♯１〜♯４から排出された排気が流れる排気流路を有している。気筒♯１と気筒♯４とからそれぞれ排出された排気が流れる２つの排気流路は、排気マニホールド２０において排気の流れ方向についての下流部で合流されて１つの流路（ポート２１）となっている。気筒♯２と気筒♯３とからそれぞれ排出された排気が流れる２つの排気流路は、排気マニホールド２０において排気の流れ方向についての下流部で合流されて１つの流路（ポート２２）となっている。両ポート２１，２２は、排気マニホールド２０の上記下流部では、隔壁２３を介して隣り合っている。表現を変えると、排気マニホールド２０の上記下流部では、排気流路は隔壁２３によって２つのポート２１，２２に分割されている。
【００２３】
図１及び図２に示すように、タービンハウジング３０は、過給機４０の一部を構成するものであり、上記排気マニホールド２０よりも排気の流れ方向についての下流側（排気下流側）に配置されている。上下方向でいうと、タービンハウジング３０は排気マニホールド２０の下方に配置されている（図５参照）。タービンハウジング３０は、過給機４０のタービンホイール４１（図５参照）の外周を囲う渦巻き状のスクロール部３１を備えている。
【００２４】
図４は、タービンハウジング３０におけるスクロール部３１の断面構造を示している。図２及び図４に示すように、スクロール部３１内の排気流路は、上記ポート２１，２２と同様、隔壁３２により２つのスクロール流路３３，３４に分割されている。
【００２５】
一方のスクロール流路３３は上記ポート２１に繋がっており、気筒♯１及び気筒♯４から排出された排気がポート２１を通じて同スクロール流路３３に流入される。他方のスクロール流路３４は上記ポート２２に繋がっており、気筒♯２及び気筒♯３から排出された排気がポート２２を通じて同スクロール流路３４に流入される。両スクロール流路３３，３４は、隔壁３２を介して隣り合っている。また、各スクロール流路３３，３４は、その内周部においてタービンホイール４１に向けて開口している。
【００２６】
このように、本実施形態では、４つの気筒♯１〜♯４が、排気行程が隣り合わない気筒の２グループに分けられ、排気がグループ毎に独立して過給機４０のタービンホイール４１近くまで導かれることで、気筒♯１〜♯４間での排気の干渉が抑制されるようになっている。
【００２７】
各スクロール流路３３，３４を流れる排気は、各スクロール流路３３，３４の開口部分を通じてタービンホイール４１に吹付けられる。そして、この吹付けにより、タービンホイール４１が回転駆動される。この回転駆動に伴い、タービンホイール４１に対しシャフトを介して一体回転可能に取付けられたコンプレッサホイール（ともに図示略）が回転し、過給を行なう。
【００２８】
本実施形態では、上記ポート２１及びスクロール流路３３によって、タービンホイール４１を囲う渦巻き状の分割流路Ｐ１が構成されている。また、上記ポート２２及びスクロール流路３４によって、上記分割流路Ｐ１から独立した状態でタービンホイール４１を囲う渦巻き状の分割流路Ｐ２が構成されている。このように、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内の排気流路は、隔壁２３，３２によって２つの分割流路Ｐ１，Ｐ２に分割されている。
【００２９】
さらに、本実施形態では、図３〜図５に示すように、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間の隔壁２３，３２内であって、排気マニホールド２０の排気上流部からタービンハウジング３０の排気下流部にかけての領域に、冷却液Ｌの流通するウォータジャケットＷＪが設けられている。図５では、このウォータジャケットＷＪが二点鎖線で図示されている。ウォータジャケットＷＪは、タービンハウジング３０のスクロール部３１内ではタービンホイール４１を取り囲んでいる。
【００３０】
なお、本実施形態では、このウォータジャケットＷＪの形成のために、隔壁２３，３２の厚みを大きくする等の対策は特に講じられていない。また、ウォータジャケットＷＪの形成に伴い、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０の各外形形状が特に大きくなっていることはなく、各外形形状はウォータジャケットＷＪの設けられていない場合の外形形状と略同じである。スクロール部３１の外壁の外側にはウォータジャケットは設けられていない。
【００３１】
図５に示すように、ウォータジャケットＷＪの下方部には、同ウォータジャケットＷＪに冷却液Ｌを導入するための導入口３５が設けられている。タービンハウジング３０が排気マニホールド２０の下方側に配置されている本実施形態では、導入口３５は、スクロール部３１の側面であってタービンホイール４１の下方となる箇所（本実施形態では、ウォータジャケットＷＪの最下部）に設けられている。
【００３２】
上記導入口３５には、内燃機関１０に設けられて、同内燃機関１０の排気を冷却液Ｌにて冷却する排気冷却装置５０が管路５１を介して接続されている。そして、排気冷却装置５０によって排気の冷却に用いられた後の冷却液Ｌが管路５１及び導入口３５を通じてウォータジャケットＷＪに導入されるようになっている。排気冷却装置５０としては、例えば、排気通路に排出された排気の一部であってＥＧＲ（排気再循環装置）により内燃機関１０の吸気系に戻される還流ガスを、冷却液Ｌを用いて冷却するＥＧＲクーラが挙げられる。このＥＧＲクーラは、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０に近い箇所に位置している。
【００３３】
これに対し、ウォータジャケットＷＪの上記導入口３５よりも上方側には、同ウォータジャケットＷＪから冷却液Ｌを排出するための排出口３６が設けられている。排気マニホールド２０がタービンハウジング３０の上方側に配置されている本実施形態では、排出口３６は、排気マニホールド２０の上面において開口している（図１及び図２参照）。
【００３４】
次に、上記のように構成された本実施形態の冷却構造の作用について説明する。
内燃機関１０の排気は、その排気通路を流れる過程で、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内の複数の分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる。これらの分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる排気の熱により、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０において各分割流路Ｐ１，Ｐ２を取り囲んでいる外壁の温度が上昇する。しかし、この外壁は、同外壁に対し外側から接している外気によって冷却される。
【００３５】
また、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）は、両分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる排気の熱を両側から受けるため、上記外壁よりも高温となりやすい。
しかし、本実施形態では、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）であって、排気マニホールド２０からタービンハウジング３０にかけての領域に設けられたウォータジャケットＷＪを冷却液Ｌが流通する。詳しくは、排気冷却装置５０において排気の冷却に用いられた後の温度の比較的低い冷却液Ｌは、管路５１を流れ、ウォータジャケットＷＪの最下部に設けられた導入口３５からタービンハウジング３０内のウォータジャケットＷＪに導入される。冷却液Ｌは、図５において二点鎖線の矢印で示すように、導入口３５を通過した後、互いに反対方向に２つに別れ、それぞれタービンホイール４１を取り囲むように上方へ向けて流れ、その後、タービンホイール４１の上方近傍で合流して１つになる。上記合流後、冷却液Ｌは排気マニホールド２０内のウォータジャケットＷＪを排出口３６に向けて流れる。導入口３５及び排出口３６間でウォータジャケットＷＪ内を流れる過程で、冷却液Ｌと排気との間で熱交換が行なわれることで、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間の冷却が促進されて、隔壁２３，３２の温度が低くなる。
【００３６】
ここで、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の排気からの受熱量は、タービンホイール４１の周りのタービンハウジング３０（スクロール部３１）において排気マニホールド２０よりも多く、同タービンハウジング３０（スクロール部３１）内の隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁３２）がより高温となりやすいと考えられる。
【００３７】
この点、本実施形態では、タービンハウジング３０（スクロール部３１）に設けられた導入口３５から、受熱前で温度の比較的低い冷却液ＬがウォータジャケットＷＪ内に導入される。そのため、より高温となりやすいタービンハウジング３０内の分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁３２）が、排気マニホールド２０内の分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３）に優先して冷却される。
【００３８】
そして、上記のようにウォータジャケットＷＪ内を上方に向けて流れる過程で受熱して温度の上昇した冷却液Ｌは、排気マニホールド２０において上記導入口３５よりも上方側に設けられた排出口３６からウォータジャケットＷＪの外部へ排出される。
【００３９】
ここで、仮に、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にウォータジャケットＷＪを設ける冷却構造が採用された場合には、ウォータジャケットＷＪの設けられる領域が広いため、冷却液Ｌの流速が遅くなり、冷却効率の低下が懸念される。
【００４０】
この点、ウォータジャケットＷＪが、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）に設けられている本実施形態では、そのウォータジャケットＷＪの設けられる範囲が、上述したものよりも小さくなり、冷却液Ｌの流速が速くなる。
【００４１】
また、排気の熱によりウォータジャケットＷＪ内の冷却液Ｌが暖められ（沸騰され）て気泡が発生した場合には、冷却液Ｌはこの気泡を伴ってウォータジャケットＷＪ内を上方に向けて流れる。この際、気泡が浮かび上がろうとするため、同気泡は冷却液Ｌの流れに乗って速く移動し、排出口３６から速やかに排出される。
【００４２】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）であって、排気マニホールド２０からタービンハウジング３０にかけての領域には、冷却液Ｌの流通するウォータジャケットＷＪを設けている。
【００４３】
従って、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）は、両分割流路Ｐ１，Ｐ２を流れる排気の熱を両側から受けるため高温となりやすいが、ウォータジャケットＷＪ内を流通する冷却液Ｌによって、分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の冷却を促進することができる。
【００４４】
また、ウォータジャケットＷＪの設けられる範囲を、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にウォータジャケットを設ける場合に比べて小さくでき、冷却液Ｌの流速を速めて熱交換量を多くし、冷却効率を高めることができる。
【００４５】
さらに、隔壁２３，３２の両側の分割流路Ｐ１，Ｐ２の排気を、ウォータジャケットＷＪを流れる冷却液Ｌによって冷却することになるため、大きな冷却面積を確保し、冷却効率を高めることができる。
【００４６】
これらのことから、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）における熱応力の集中を抑制することができる。その結果、耐熱性のより低い材料であっても排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０を形成することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【００４７】
（２）仮に、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にウォータジャケットＷＪを形成するために、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０を別の外壁によって覆う構成を採用した場合には、ウォータジャケットＷＪの形成範囲が大きくなり、冷却液Ｌの流速が低く、冷却液Ｌが淀んで沸騰するおそれがある。
【００４８】
この点、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）にウォータジャケットＷＪを設けた本実施形態では、上述したように冷却液Ｌの流速を速めることができるため、冷却液Ｌを淀みにくくし、沸騰を抑制することができる。
【００４９】
（３）ウォータジャケットＷＪをタービンハウジング３０内の隔壁３２のみならず排気マニホールド２０内の隔壁２３にも設けて、ウォータジャケットＷＪを長くしている。
そのため、ウォータジャケットＷＪがタービンハウジング３０内の隔壁３２にのみ設けられる場合に比べ、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の冷却をより促進することができる。
【００５０】
（４）仮に、冷却構造として、上記（２）と同様の構成を採用した場合には、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側に、ウォータジャケットＷＪを形成するための外壁がさらに設けられることとなり、その分、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外形形状が大きくなるおそれがある。
【００５１】
しかし、本実施形態では、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間の隔壁２３，３２の内部にのみウォータジャケットＷＪを設けている。タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の各外壁の外側にはウォータジャケットＷＪを設けていない。そのため、ウォータジャケットＷＪの追加に伴うタービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の大型化を抑制し、全体をコンパクトに構成することができる。その結果、タービンハウジング３０及び排気マニホールド２０の内燃機関１０への搭載性を向上させることができる。
【００５２】
（５）ウォータジャケットＷＪの下方部に冷却液Ｌの導入口３５を設け、同ウォータジャケットＷＪの導入口３５よりも上方側に冷却液Ｌの排出口３６を設けている。
そのため、排気の熱によりウォータジャケットＷＪ内の冷却液Ｌの温度が上昇して気泡が発生しても、その気泡をウォータジャケットＷＪの外部へ速やかに排出することができる。
【００５３】
（６）導入口３５をタービンハウジング３０に設け、そのタービンハウジング３０よりも上側の排気マニホールド２０に排出口３６を設けている。
そのため、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）について、排気マニホールド２０よりも排気からの受熱量が多く、高温となりやすいと考えられるタービンハウジング３０（スクロール部３１）における、分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）を、受熱前で温度の低い冷却液Ｌによって優先して冷却することができる。
【００５４】
なお、冷却液Ｌは、ウォータジャケットＷＪを流れる過程で受熱するため、導入口３５から離れるに従い温度が高くなる。しかし、排気マニホールド２０ではタービンハウジング３０（スクロール部３１）よりも、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）の温度が低い。そのため、受熱により多少温度が高くなった冷却液Ｌであっても、この排気マニホールド２０内の隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）を良好に冷却することができる。
【００５５】
（７）内燃機関１０の排気を冷却液Ｌにて冷却する排気冷却装置５０を、管路５１を介してウォータジャケットＷＪの導入口３５に接続し、同排気冷却装置５０にて排気の冷却に用いられた後の冷却液ＬをウォータジャケットＷＪに導入するようにしている。
【００５６】
この排気冷却装置５０も、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０も、内燃機関１０に設けられるものであって互いに接近している。そのため、排気冷却装置５０からウォータジャケットＷＪに冷却液Ｌを導くための管路５１が短くてすみ、配管が容易となる。
【００５７】
なお、本発明は、次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド２０と過給機４０のタービンハウジング３０とが別々に形成されていて、両者がガスケット等を介して連結される場合にも適用可能である。
【００５８】
・本発明の冷却構造は、４気筒とは異なる数の気筒、例えば５気筒、６気筒、８気筒等の複数の気筒を有する内燃機関にも適用可能である。
・過給機４０のシャフトを回転可能に支持するベアリングハウジングに冷却液通路が設けられている場合には、その冷却液通路とウォータジャケットとを管路によって繋ぐ。そして、冷却液通路を通過して冷却に供された後の冷却液を、上記管路及び導入口３５を通じてウォータジャケットＷＪ内に導くようにしてもよい。この場合には、追加する管路が上記実施形態よりも短くてすむ。
【００５９】
・ウォータジャケットＷＪ内を流れる冷却液としては、内燃機関本体１１を冷却するための冷却液を用いてもよいし、それとは異なる冷却液を用いてもよい。例えば、専用の冷却液を用いることも可能である。
【００６０】
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド２０内及びタービンハウジング３０内の排気流路が、３つ以上の分割流路に分割された内燃機関にも適用可能である。この場合にも、隣り合う分割流路間にウォータジャケットＷＪを設ける。
【００６１】
・排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０の大きさがさほど問題とならない場合には、ウォータジャケットＷＪを、隣り合う分割流路Ｐ１，Ｐ２間（隔壁２３，３２）に加え、それらの分割流路Ｐ１，Ｐ２の外側に設けてもよい。この場合、ウォータジャケットＷＪを設ける対象としては、分割流路Ｐ１，Ｐ２を取り囲む外壁の内部であってもよいし、この外壁の外側であってもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、導入口３５をウォータジャケットＷＪの最下部に設けたが、この最下部よりも高い箇所に設けてもよい。
・本発明の冷却構造は、排気マニホールド２０及びタービンハウジング３０が上記実施形態（排気マニホールド２０が上側、タービンハウジング３０が下側）とは異なる位置関係をもって配置されたものにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…内燃機関、２０…排気マニホールド、３０…タービンハウジング、３５…導入口、３６…排出口、４０…過給機、４１…タービンホイール、５０…排気冷却装置、Ｌ…冷却液、Ｐ１，Ｐ２…分割流路、ＷＪ…ウォータジャケット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機のタービンホイールの外周を囲うタービンハウジングと、前記タービンハウジングの排気上流側に配置された排気マニホールドとを備え、前記排気マニホールド内及び前記タービンハウジング内には、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、前記排気流路が複数の分割流路に分割された内燃機関に適用され、
隣り合う前記分割流路間であって、前記排気マニホールドから前記タービンハウジングにかけての領域には、冷却液の流通するウォータジャケットが設けられていることを特徴とする過給機付内燃機関の冷却構造。
【請求項２】
前記ウォータジャケットに前記冷却液を導入するための導入口が前記ウォータジャケットの下方部に設けられ、前記ウォータジャケットから前記冷却液を排出するための排出口が、前記ウォータジャケットの前記導入口よりも上方側に設けられている請求項１に記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
【請求項３】
前記排気マニホールドは前記タービンハウジングよりも上方に配置されており、前記導入口は前記タービンハウジングに設けられ、前記排出口は前記排気マニホールドに設けられている請求項２に記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
【請求項４】
前記ウォータジャケットには、前記内燃機関に設けられて、前記内燃機関の排気を冷却液にて冷却する排気冷却装置が接続されており、前記排気冷却装置にて前記排気の冷却に用いられた後の前記冷却液が前記ウォータジャケットに導入される請求項１〜３のいずれか１つに記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
【請求項１】
過給機のタービンホイールの外周を囲うタービンハウジングと、前記タービンハウジングの排気上流側に配置された排気マニホールドとを備え、前記排気マニホールド内及び前記タービンハウジング内には、排気通路の一部をなす排気流路が設けられ、さらに、前記排気流路が複数の分割流路に分割された内燃機関に適用され、
隣り合う前記分割流路間であって、前記排気マニホールドから前記タービンハウジングにかけての領域には、冷却液の流通するウォータジャケットが設けられていることを特徴とする過給機付内燃機関の冷却構造。
【請求項２】
前記ウォータジャケットに前記冷却液を導入するための導入口が前記ウォータジャケットの下方部に設けられ、前記ウォータジャケットから前記冷却液を排出するための排出口が、前記ウォータジャケットの前記導入口よりも上方側に設けられている請求項１に記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
【請求項３】
前記排気マニホールドは前記タービンハウジングよりも上方に配置されており、前記導入口は前記タービンハウジングに設けられ、前記排出口は前記排気マニホールドに設けられている請求項２に記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
【請求項４】
前記ウォータジャケットには、前記内燃機関に設けられて、前記内燃機関の排気を冷却液にて冷却する排気冷却装置が接続されており、前記排気冷却装置にて前記排気の冷却に用いられた後の前記冷却液が前記ウォータジャケットに導入される請求項１〜３のいずれか１つに記載の過給機付内燃機関の冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２３６１（Ｐ２０１３−２３６１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４３１１（Ｐ２０１１−１３４３１１）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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