特許 7374409 エンジンの冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-27

(45)【発行日】2023-11-07

(54)【発明の名称】エンジンの冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F01P 3/12 20060101AFI20231030BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20231030BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20231030BHJP

   F02M 26/22 20160101ALI20231030BHJP

【ＦＩ】

F01P3/12

F01P3/20 H

F01P3/20 L

F02B37/00 302D

F02M26/22

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020042699

(22)【出願日】2020-03-12

(65)【公開番号】P2021143626

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089004

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】西坂 聡

(72)【発明者】

【氏名】砂田 知宏

(72)【発明者】

【氏名】檜垣 周治

(72)【発明者】

【氏名】渡部 晋治

(72)【発明者】

【氏名】中杉 龍郎

【審査官】北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】実開平０２－０８７９３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－０８６７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１９２１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００２７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３４９２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３１９７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｐ ３／１２

Ｆ０１Ｐ ３／２０

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｍ ２６／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターボ過給機と、ウォータポンプから前記ターボ過給機に冷却水を供給する第１冷却水供給管と前記ターボ過給機から前記ウォータポンプに冷却水を還流する第１冷却水還流管とを有する第１冷却回路と、前記ターボ過給機以外の熱交換対象部材と熱交換するための冷却水配管とを備えたエンジンの冷却装置において、
前記冷却水配管の一部が前記ターボ過給機よりも下方に配設され、
前記第１冷却水供給管と前記冷却水配管とを接続する接続管であって、前記第１冷却水供給管よりも内径が小さい接続管を設け、
前記冷却水配管は、前記ウォータポンプから前記熱交換対象部材に冷却水を供給する第２冷却水供給管と前記熱交換対象部材から前記ウォータポンプに冷却水を還流する第２冷却水還流管とを有する第２冷却回路の一部を構成し、
前記接続管は、前記第１冷却水供給管と前記第２冷却水還流管とを接続することを特徴とするエンジンの冷却装置。

【請求項2】

前記接続管の内径は、前記第１冷却水供給管の内径の６０％以下に設定されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。

【請求項3】

ターボ過給機と、ウォータポンプから前記ターボ過給機に冷却水を供給する第１冷却水供給管と前記ターボ過給機から前記ウォータポンプに冷却水を還流する第１冷却水還流管とを有する第１冷却回路と、前記ターボ過給機以外の熱交換対象部材と熱交換するための冷却水配管とを備えたエンジンの冷却装置において、
前記冷却水配管の一部が前記ターボ過給機よりも下方に配設され、
前記第１冷却水供給管と前記冷却水配管とを接続する接続管であって、前記第１冷却水供給管よりも内径が小さい接続管を設け、
エンジンの吸気側に配置されたＥＧＲクーラを有し、
前記ターボ過給機がエンジンの排気側に配置され、
前記ＥＧＲクーラは、前記第１冷却水供給管から冷却水を供給するために第１冷却水供給管の途中部に配設されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。

【請求項4】

前記ＥＧＲクーラと第１冷却水供給管の接続部は、前記ターボ過給機と第１冷却水供給管の接続部よりも高い位置に配設されたことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの冷却装置。

【請求項5】

前記熱交換対象部材が、車内暖房用のヒータであることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のエンジンの冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの冷却装置に関し、特に、ウォータポンプからターボ過給機に冷却水を供給する冷却回路と、ターボ過給機以外の熱交換対象部材と熱交換するための冷却水配管とを備えたエンジンの冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ターボ過給機のタービンシャフトは、油潤滑式シャフト軸受部によりセンタハウジング内に回転自在に軸受けされている。排気ガスの運動エネルギにより回転駆動されるタービンは、２００，０００ｒｐｍを超える高速回転で駆動されるため、シャフト軸受部は極めて熱負荷が高く、シャフト軸受部に供給される潤滑油の熱劣化を招く。
そこで、エンジン運転時、エンジン内部を冷却するための冷却水をセンタハウジング内に形成されたウォータジャケットに強制循環させることにより、シャフト軸受部の冷却を図る水冷式ターボ過給機が存在している。

【0003】

特許文献１の内燃機関の冷却水通路構造は、エンジン本体に結合され且つエンジン本体の本体ウォータジャケットに接続された分岐通路を形成する通路形成部材と、この通路形成部材に配設された水温センサとを有し、分岐通路は、本体ウォータジャケットの出口に接続する入口端からラジエータの入口側に接続する出口端に延びる主供給通路と、この主供給通路から分岐し且つターボ過給機の過給機ウォータジャケットの出口側に接続する過給機戻り通路とを含み、水温センサは、主供給通路における過給機戻り通路の接続部よりも入口端側に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１３１９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の内燃機関の冷却水通路構造は、水温センサがターボ過給機を通過した冷却水の影響を受け難くなるため、エンジン本体の本体ウォータジャケットを通過した冷却水の温度を水温センサによって正確に検出することが可能になる。
しかし、特許文献１の技術では、水温センサの検出精度を高くすることはできるものの、エンジン停止時、シャフト軸受部の冷却能力が不足し、タービンシャフトやシャフト軸受部等に対する熱害を十分に回避できない虞がある。

【0006】

エンジンを停止した場合、エンジンに回転駆動されるウォータポンプも一緒に停止するため、冷却水通路を流れる冷却水の流れが停止することになる。このエンジン停止時が、高負荷運転の直後であれば、ターボ過給機は高温状態になっており、ターボ過給機、所謂センタハウジングに形成された過給機ウォータジャケット内に残留した冷却水が熱によって水蒸気（気泡）になる。気化によって発生した水蒸気が過給機ウォータジャケットのシャフト軸受部近傍に滞在している場合、残留する水蒸気がターボ過給機外部への放熱を阻害するため、シャフト軸受部に存在する潤滑油を熱劣化させ、場合によっては、タービンシャフトの回転を軸支するベアリングの焼付きを招くことが懸念される。
即ち、水冷式ターボ過給機の冷却性能には、未だ改善の余地が残されている。

【0007】

本発明の目的は、エンジンの運転状態に拘らず水冷式ターボ過給機の冷却性能を向上可能なエンジンの冷却装置等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１のエンジンの冷却装置は、ターボ過給機と、ウォータポンプから前記ターボ過給機に冷却水を供給する第１冷却水供給管と前記ターボ過給機から前記ウォータポンプに冷却水を還流する第１冷却水還流管とを有する第１冷却回路と、前記ターボ過給機以外の熱交換対象部材と熱交換するための冷却水配管とを備えたエンジンの冷却装置において、前記冷却水配管の一部が前記ターボ過給機よりも下方に配設され、前記第１冷却水供給管と前記冷却水配管とを接続する接続管であって、前記第１冷却水供給管よりも内径が小さい接続管を設け、前記冷却水配管は、前記ウォータポンプから前記熱交換対象部材に冷却水を供給する第２冷却水供給管と前記熱交換対象部材から前記ウォータポンプに冷却水を還流する第２冷却水還流管とを有する第２冷却回路の一部を構成し、前記接続管は、前記第１冷却水供給管と前記第２冷却水還流管とを接続することを特徴としている。

【0009】

このエンジンの冷却装置では、前記冷却水配管の一部が前記ターボ過給機よりも下方に配設されたため、ターボ過給機のウォータジャケット内に発生した水蒸気が冷却水配管に流入することを回避することができ、また、他所からの流入により冷却水配管内に残留する水蒸気を冷却水配管よりも上方の配管に積極的に流出させることができる。
前記第１冷却水供給管と前記冷却水配管とを接続する接続管を設けたため、エンジン停止時、冷却水の流動が停止しているにも拘らず、冷却水貯留部としての冷却水配管からターボ過給機のウォータジャケット内に水蒸気が混入していない冷却水を補填することができ、ターボ過給機のウォータジャケット内に残留する水蒸気をウォータジャケットから他所に流出させることができる。しかも、接続管は、前記第１冷却水供給管よりも内径が小さいため、エンジン運転時、第１冷却水供給管と接続管との流路抵抗に差を設けることにより、ターボ過給機に供給される冷却水量を接続管を介してターボ過給機を迂回する冷却水量よりも多くすることができ、エンジン運転時のターボ過給機の冷却性能を維持することができる。

【0010】

そして、前記冷却水配管は、前記ウォータポンプから前記熱交換対象部材に冷却水を供給する第２冷却水供給管と前記熱交換対象部材から前記ウォータポンプに冷却水を還流する第２冷却水還流管とを有する第２冷却回路の一部を構成するため、第１冷却回路とは独立した第２冷却回路を用いて熱交換対象部材に冷却水を供給することができ、第１冷却回路とは独立して熱交換対象部材による熱交換後の冷却水をウォータポンプに還流することができる。

【0011】

更に、前記接続管は、前記第１冷却水供給管と前記第２冷却水還流管とを接続するため、第２冷却回路の熱交換性に影響を与えることなくターボ過給機よりも下方に配設された第２冷却水還流管をエンジン停止時の冷却水貯留部として用いることができる。

【0012】

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記接続管の内径は、前記第１冷却水供給管の内径の６０％以下に設定されたことを特徴としている。この構成によれば、複雑な制御装置を用いることなく管径の設定のみで、エンジン運転時に冷却に必要なターボ過給機の冷却水量とエンジン停止時に冷却に必要なターボ過給機の冷却水量を確実に調節することができる。

【0013】

請求項３のエンジンの冷却装置は、ターボ過給機と、ウォータポンプから前記ターボ過給機に冷却水を供給する第１冷却水供給管と前記ターボ過給機から前記ウォータポンプに冷却水を還流する第１冷却水還流管とを有する第１冷却回路と、前記ターボ過給機以外の熱交換対象部材と熱交換するための冷却水配管とを備えたエンジンの冷却装置において、前記冷却水配管の一部が前記ターボ過給機よりも下方に配設され、前記第１冷却水供給管と前記冷却水配管とを接続する接続管であって、前記第１冷却水供給管よりも内径が小さい接続管を設け、エンジンの吸気側に配置されたＥＧＲクーラを有し、前記ターボ過給機がエンジンの排気側に配置され、前記ＥＧＲクーラは、前記第１冷却水供給管から冷却水を供給するために第１冷却水供給管の途中部に配設されたことを特徴としている。この構成によれば、段落［０００９］と同様の作用、効果を奏する上、ターボ過給機を冷却するための第１冷却回路の一部をＥＧＲクーラの冷却回路に兼用することができる。

【0014】

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記ＥＧＲクーラと第１冷却水供給管の接続部は、前記ターボ過給機と第１冷却水供給管の接続部よりも高い位置に配設されたことを特徴としている。この構成によれば、ＥＧＲクーラよりも低い位置に配設されたターボ過給機において、エンジンの運転状態に拘らず冷却性能を向上することができる。

【0015】

請求項５の発明は、請求項１～４の何れか１項の発明において、前記熱交換対象部材が、車内暖房用のヒータであることを特徴としている。この構成によれば、車内暖房用ヒータの冷却水還流管を、エンジン停止時にターボ過給機へ冷却水を補填するための冷却水貯留部として用いることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明のエンジンの冷却装置によれば、熱交換対象部材を熱交換させるための冷却水配管をエンジン停止時の冷却水貯留部として用いることにより、エンジンの運転状態に拘らず水冷式ターボ過給機の冷却性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施例１に係るエンジンの概略構成図である。

【図2】冷却水回路図である。

【図3】エンジンの右側側面図である。

【図4】右側前方から視たエンジンの斜視図である。

【図5】右側後方から視たエンジンの斜視図である。

【図6】排気系部品周辺のエンジンの要部拡大図である。

【図7】ラジエータとエンジンの要部側面図である。

【図8】ラジエータとエンジンの要部斜視図である。

【図9】ターボ過給機と各冷却水配管との位置関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両用エンジンに適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

【実施例1】

【0019】

以下、本発明の実施例１について図１～図９に基づいて説明する。
まず、本発明に係るエンジン１の概略構成について、図１に基づき説明する。
エンジン１は、４輪の車両に搭載されたガソリンエンジン（特に、４ストローク式内燃機関）である。このエンジン１は、列状に配置された６つのシリンダ２１を備え、これらのシリンダ２１が車体前後方向に沿って並んだ直列６気筒縦置きエンジンである。

【0020】

図１に示すように、エンジン１は、エンジン本体２と、吸気装置３と、排気装置４と、ターボ過給機５と、燃料供給装置６と、冷却システムＳ（図２参照）等を備えている。
吸気装置３は、エンジン本体２の一側、例えば、左側に形成された吸気ポートに接続された吸気通路３１を有している。吸気通路３１の上流端には、エアクリーナ３２が設けられ、新気は、エアクリーナ３２を介して吸気通路３１に吸入される。吸気通路３１には、ターボ過給機５のコンプレッサ５１と、スロットルバルブ３３と、インタクーラ３４と、サージタンク３５等が介設されている。

【0021】

吸気通路３１を流れてきた吸気は、コンプレッサ５１によって過給され、スロットルバルブ３３を通過してインタクーラ３４に送られる。インタクーラ３４では、コンプレッサ５１の圧縮作用により上昇した吸気温度の冷却を行っている。
スロットルバルブ３３は、エンジン１の運転中、基本的に全開若しくはこれに近い開度に維持されている。そして、エンジン１の停止時等必要なときのみ閉弁される。
合成樹脂製のサージタンク３５は、吸気ポートと吸気通路３１との接続部分近傍領域に所定の容積室を形成するように設けられ、各気筒の燃焼室に供給される吸気量の平準化を図っている。

【0022】

図１に示すように、排気装置４は、エンジン本体２の他側、例えば、右側に形成された排気マニホールド４０に上流端が接続された排気通路４１と、第１ＥＧＲ通路４２と、第２ＥＧＲ通路４３と、ブローバイガス通路４４等を有している。
排気マニホールド４０は、シリンダヘッド２ａに形成された前側３気筒の排気ポートと後側３気筒の排気ポートを夫々集合すると共に、各々の集合排気ガスを１つに集合する集合部４０ａ（図９参照）を備えている。

【0023】

排気通路４１の途中部には、排気系部品として、ターボ過給機５と、触媒コンバータ４５と、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）４６等が夫々介設されている。
ターボ過給機５は、タービン５２が集合部４０ａに対向するように排気マニホールド４０に対して接続される。触媒コンバータ４５は、三元触媒を含んで構成され、ＧＰＦ４６は、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去可能に構成されている。

【0024】

第１ＥＧＲは、吸気系に比較的高温のＥＧＲガスを供給し、着火性を高めると共にポンピングロスを低減している。第１ＥＧＲ通路４２は、エンジン本体２のシリンダヘッド２ａと吸気通路３１の下流側領域を接続し、途中部に第１ＥＧＲバルブ４７、第１ＥＧＲクーラ４７ａを備えている。第２ＥＧＲは、吸気系に比較的低温のＥＧＲガスを供給し、燃焼温度の低下によりＮＯｘ発生量を低減している。第２ＥＧＲ通路４３は、排気通路４１と吸気通路３１の上流側領域を接続し、途中部に第２ＥＧＲバルブ４８と、第２ＥＧＲクーラ４８ａを備えている。ブローバイガス通路４４は、エンジン本体２内で発生したブローバイガスを吸気通路３１に戻すため、エンジン本体２のヘッドカバー内と吸気通路３１（コンプレッサ５１よりも上流側領域）とを接続している。

【0025】

ターボ過給機５は、水冷式ＶＧ（Variable Geometry）ターボ過給機であり、角度変更可能な複数の可動ベーン（図示略）を備え、タービン５２に流入する排気ガスの流速を調整して過給状態を制御している。図１に示すように、ターボ過給機５は、コンプレッサ５１と、タービン５２とを備えている。コンプレッサ５１とタービン５２とは、シャフト５３で連結されている。シャフト５３は、後述するセンタハウジング５６にベアリング（図示略）を介して回転可能に軸支されている。センタハウジング５６には、冷却水が流動可能な中空状のウォータジャケット５６ａ（図２参照）が形成されている。

【0026】

図１に示すように、燃料供給装置６は、車体後部に搭載された燃料タンク６１と、燃料配管６４を介して燃料タンク６１に接続された高圧燃料ポンプ６２と、この燃料ポンプ６２により加圧された燃料を各気筒の燃焼室に分配する燃料レール６３（燃料供給管）等を備えている。

【0027】

次に、冷却システムＳについて説明する。
図２に示すように、冷却システムＳは、エンジン本体２に冷却水を循環させる主冷却回路７０と、ターボ過給機５のウォータジャケット５６ａに冷却水を循環させる第１冷却回路８０と、空調の車内暖房用ヒータ１３（ヒータコア）に冷却水を循環させる第２冷却回路９０等を主な構成要素としている。熱交換対象部材であるヒータ１３は、エンジン本体２で暖められた冷却水と車内空気とを熱交換させている。

【0028】

主冷却回路７０は、冷却水をウォータポンプ２２から車体前部に配設されたラジエータ１１の上流側タンクに相当するアッパタンク１１ａに供給する主冷却水供給管７１と、外気と熱交換された冷却水をラジエータ１１の下流側タンクに相当するロアタンク１１ｂからウォータポンプ２２に還流させる主冷却水還流管７２を備えている。主冷却水供給管７１と主冷却水還流管７２は、ゴムホースによって構成されている。尚、ラジエータ１１は、サイドフロータイプのラジエータである。

【0029】

ウォータポンプ２２によって加圧された冷却水は、エンジン本体２のシリンダブロック内に形成されたウォータジャケット（図示略）を流れた後、シリンダヘッド２ａ内に形成されたウォータジャケット（図示略）に送られる。シリンダヘッド２ａで熱交換を行った冷却水は、サーモスタット（図示略）により流量が制御される。冷却水の温度が所定温度以上のとき、冷却水は、主冷却水供給管７１を介してラジエータ１１に供給され、冷却水の温度が所定温度未満のとき、冷却水は、ラジエータ１１を経由することなくウォータポンプ２２にリターンされる。

【0030】

図２に示すように、第１冷却回路８０は、冷却水をウォータポンプ２２からターボ過給機５のセンタハウジング５６に形成されたウォータジャケット５６ａに供給する第１冷却水供給管８１ａ～８１ｃと、センタハウジング５６で熱交換を行った冷却水をウォータジャケット５６ａからウォータポンプ２２に還流させる第１冷却水還流管８２ａ～８２ｃを備えている。

【0031】

前半部分の第１冷却水供給管８１ａは、ウォータポンプ２２によって加圧された冷却水を第１ＥＧＲクーラ４７ａに供給している。中間部分の第１冷却水供給管８１ｂは、第１ＥＧＲクーラ４７ａで熱交換を行った冷却水を分岐部Ｂに供給している。後半部分の第１冷却水供給管８１ｃは、冷却水を分岐部Ｂからセンタハウジング５６に供給している。
第１冷却水還流管８２ａ，８２ｃは、センタハウジング５６で熱交換を行った冷却水をシリンダヘッド２ａを介してウォータポンプ２２に還流している。

【0032】

また、冷却水温度が極端に上昇して冷却水が気化した状態（ヒートソーク状態）のとき、沸騰蒸気は、第１冷却水還流管８２ａから第１冷却水還流管８２ｂを介してラジエータ１１のキャップ部１１ｃに供給される。キャップ部１１ｃは、冷却水の気体成分を分離可能な気水分離機能を備えている。気水分離された冷却水は、主冷却水還流管７２を介してウォータポンプ２２に還流される。

【0033】

図２に示すように、第２冷却回路９０は、冷却水をウォータポンプ２２からヒータ１３に供給する第２冷却水供給管９１ａ～９１ｃと、ヒータ１３で熱交換を行った冷却水をヒータ１３からウォータポンプ２２に還流させる第２冷却水還流管９２を備えている。
前半部分の第２冷却水供給管９１ａは、第１冷却水供給管８１ａと兼用され、中間部分の第２冷却水供給管９１ｂは、第１冷却水供給管８１ｂと兼用されている。後半部分の第２冷却水供給管９１ｃは、冷却水を分岐部Ｂからヒータ１３に供給している。第２冷却水還流管９２には、第２冷却水還流管９２の途中部と分岐部Ｂとを接続（連通）する接続管９３が設けられている。これにより、第２冷却水還流管９２の途中部は、接続管９３及び第１冷却水供給管８１ｃを介してウォータジャケット５６ａに連通されている。

【0034】

次に、エンジン本体２の外観構成について説明する。
図３～図８に示すように、エンジン本体２は、側壁部の左側領域に、インタクーラ３４のサブタンク１４と直方体状の第１ＥＧＲクーラ４７ａ等が配設され、側壁部の右側領域に、ターボ過給機５、触媒コンバータ４５、及びＧＰＦ４６等が配設されている。
尚、図３～図５，図７，図８では、説明の便宜上、触媒コンバータ４５及びＧＰＦ４６を省略している。以下、図において、矢印Ｆ方向を車体前後方向前方とし、矢印Ｌ方向を車幅方向左方とし、矢印Ｕ方向を車体上下方向上方として説明する。

【0035】

エンジン本体２の左側前方に設けられた吸気ダクト（図示略）から導入された吸気は、エンジン本体２の前端左方且つ上段位置に設置されたエアクリーナ３２に送られる。図示を省略しているが、吸気通路３１は、エンジン本体２の上段左側近傍領域を後方に向けて延設される。そして、吸気通路３１は、エンジン本体２の後方且つ変速機（図示略）の上方に回り込んで、エンジン本体２の後方からエンジン本体２の右側近傍領域に延び、ターボ過給機５（コンプレッサ５１）に後側から接続されている。

【0036】

図３～図５，図７，図８に示すように、吸気通路３１は、ターボ過給機５のコンプレッサ５１からエンジン本体２の上側を通ってエンジン本体２の左側近傍領域まで延設されている。コンプレッサ５１の圧縮作用によって高密度にされた吸気は、エンジン本体２の左方に配置されたインタクーラ３４に送られる。インタクーラ３４では、ウォータポンプ２２から冷却水通路（図示略）を介して供給された冷却水と高温吸気とを熱交換させることにより、コンプレッサ５１の圧縮により温度上昇した吸気の冷却が行われている。

【0037】

図３～図５に示すように、ターボ過給機５は、エンジン本体２の右側壁部において、前後方向中間部で且つシリンダヘッド２ａに対応した上段部に配設されている。このターボ過給機５は、コンプレッサ５１を収容するコンプレッサハウジング５４と、このコンプレッサハウジング５４の前方に形成されてタービン５２を収容するタービンハウジング５５と、前後に水平状に延びるシャフト５３をベアリングを介して軸支するセンタハウジング５６を有している。センタハウジング５６内に形成されたウォータジャケット５６ａは、シャフト５３を囲繞するように断面略Ｃ字状に形成されている。

【0038】

シャフト５３の潤滑油は、右側壁部の中段部後側部分から上方に延びるオイル供給管５７を介してセンタハウジング５６上部に供給され、センタハウジング５６下部から後側下方に延びるオイル排出管５８により還流されている。図９に示すように、排気マニホールド４０の集合部４０ａは、タービンハウジング５５の左側壁部の後端部分に接続され、タービン５２を回転駆動した排気ガスは、タービンハウジング５５の前端部から排出される。

【0039】

図３，図４，図６～図９に示すように、タービンハウジング５５は、前端部に排気ガスの排出口５５ａ（接合部）が形成されている。図６に示すように、筒状の触媒コンバータ４５は、ターボ過給機５の前側に直列状に配置され、その導入口がタービンハウジング５５の排出口５５ａに連結されている。タービンハウジング５５と触媒コンバータ４５は、連結部に相当する排出口５５ａで所定の締結部材を介して着脱可能に構成されている。

【0040】

触媒コンバータ４５は、軸心が上下に延びるように下方に向けて屈曲配置されている。これにより、触媒コンバータ４５の前端部をエンジン本体２の前端部に揃えている。
ＧＰＦ４６は、筒状に形成され、その前端上部が触媒コンバータ４５の排出口に接続されている。ＧＰＦ４６は、後方に延びるように配置され、その後端部がタービンハウジング５５の下方に位置するように配設されている。

【0041】

図６に示すように、触媒コンバータ４５及びＧＰＦ４６は、一体形成された共通のハウジングに収容され、側面視にて略Ｊ字状に構成されている。これら触媒コンバータ４５及びＧＰＦ４６は、エンジン本体２の右側壁部から所定距離離隔して配置され、右側壁部にブラケット４９ａ～４９ｃを介して取り付けられている。ブラケット４９ａは、触媒コンバータ４５の前側上端部、ブラケット４９ｂは、ＧＰＦ４６の前側下端部、ブラケット４９ｃは、ＧＰＦ４６の後端部に夫々設けられている。

【0042】

ターボ過給機５の前半部及び触媒コンバータ４５の上半部とエンジン本体２の右側壁部との間に、アルミメッキ鋼板製インシュレータ１５が介設されている。このインシュレータ１５は、シリンダヘッド２ａの右側領域に対応すると共にコンプレッサハウジング５４の前側部分よりも前方に延設されている。これにより、車両前方から導入され且つインシュレータ１５の右方領域、つまり、タービンハウジング５５及び触媒コンバータ４５の近傍領域を前後方向に流れる走行風の抵抗を低減し、走行風の流速を高めている。

【0043】

図４，図６に示すように、エンジン本体２の前側壁部には、中段部右側部分にウォータポンプ２２が設けられている。ウォータポンプ２２は、ベルト及びプーリを含む伝達機構によりクランクシャフトに連結されている。鋼管製第１冷却水供給管８１ａ（第２冷却水供給管９１ａ）は、ウォータポンプ２２の左側（昇圧部）対応部位から左側上方に傾斜状に延設され、エンジン本体２の左方において第１ＥＧＲクーラ４７ａの前側下部に接続されている。

【0044】

図３，図５に示すように、鋼管製第１冷却水供給管８１ｂ（第２冷却水供給管９１ｂ）は、第１ＥＧＲクーラ４７ａの後側下部から略水平方向後方に延設されると共にエンジン本体２の後端部において一旦下降した後、略水平方向右方に延設されている。第１冷却水供給管８１ｂの下流端部に相当する分岐部Ｂは、エンジン本体２の右側壁部後端近傍部分に配置されている。

【0045】

図３～図５，図７～図９に示すように、弾性体、例えばゴム製の第１冷却水供給管８１ｃは、分岐部Ｂの上部から前側上方に延設され、センタハウジング５６の左側部分に連結されている。即ち、第１ＥＧＲクーラ４７ａと第１冷却水供給管８１ｂの接続部は、センタハウジング５６と第１冷却水供給管８１ｃの接続部よりも高い位置に形成されているものの、冷却水はセンタハウジング５６のウォータジャケット５６ａに対して下方から供給される。

【0046】

第１冷却水還流管８２ａは、第１冷却水供給管８１ｃとセンタハウジング５６の左側部分との接続部よりも高い位置から水平方向前方に延設されている。第１冷却水還流管８２ｃは、第１冷却水還流管８２ａの下流端部に接続されると共に、鉛直下方に延びた後、前側下方に延びてウォータポンプ２２の上側対応部位に連結されている。

【0047】

図４，図８，図９に示すように、第１冷却水還流管８２ａは、前後に分割可能に形成されている。分割部には前後１対のフランジ部８２ｆが夫々設けられ、これらのフランジ部８２ｆは、タービンハウジング５５と触媒コンバータ４５の接合部である排出口５５ａの左側近傍位置に配設されている。分割された第１冷却水還流管８２ａを連結する際には、前後各々のフランジ部８２ｆを前後に重ね合わせた後、各々のフランジ部８２ｆを締結部材を用いて前方から締結する。尚、第１冷却水還流管８２ａを分割する場合、前方から締結部材を取り外す。

【0048】

弾性体、例えばゴム製の第１冷却水還流管８２ｂは、第１冷却水還流管８２ａの下流端部から水平方向前方に延設され、ラジエータ１１の近傍位置において左方に湾曲している。この第１冷却水還流管８２ｂの下流端部は、連通管１２を介してターボ過給機５の前方で且つ上方に配置されたラジエータ１１のキャップ部１１ｃに連結されている。

【0049】

第１冷却水還流管８２ａと第１冷却水還流管８２ｂは、センタハウジング５６とラジエータ１１のキャップ部１１ｃとの間を連通する所謂冷却水還流管を形成している。この冷却水還流管は、インシュレータ１５と触媒コンバータ４５との間相当領域において水平且つ前後に延びるように略直線状に構成され、ラジエータ１１に接近する程高さ位置が高くなるように構成されている。

【0050】

図７～図９に示すように、第１冷却水還流管８２ａ，８２ｂの接続部は、ブラケット８３によってエンジン本体２の右側壁部に固定されている。ブラケット８３は、第１冷却水還流管８２ｃを避けつつ第１冷却水還流管８２ａの前端部及び第１冷却水還流管８２ｂの後端部を下方から受ける受け部材と、受け部材と協働して第１冷却水還流管８２ａの前端部及び第１冷却水還流管８２ｂの後端部を挟み込む閉じ部材とから構成され、閉じ部材は受け部材に対して締結部材を用いて上方から締結される。

【0051】

図３，図４，図７に示すように、第２冷却水還流管９２は、エンジン本体２の右側壁部後端から中段部、具体的には、ターボ過給機５よりも下方であるシリンダヘッド２ａとシリンダブロックとの合わせ面付近を水平方向前方に延びてウォータポンプ２２に連結されている。エンジン本体２の右側壁部の中段部（シリンダブロック）には、インシュレータ１５とは別のインシュレータが配設されている。第２冷却水還流管９２の水平部分は、インシュレータとＧＰＦ４６との間に延設されている。

【0052】

接続管９３は、第２冷却水還流管９２の水平部分後端部から後側上方に延設され、第１冷却水供給管８１ｃの接続部と向かい合うように分岐部Ｂの下部に連結されている。接続管９３は、弾性体、例えば、ゴムホースで構成され、その内径が、第１冷却水供給管８１ｂ，８１ｃの内径の６０％以下に設定されている。これにより、エンジン運転時、ターボ過給機５に供給される冷却水量を確保している。また、接続管９３は、エンジン停止時の冷却性を確保するため、内径が３ｍｍ以上に設定されている。

【0053】

次に、本発明の実施形態によるエンジンの冷却装置の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、第２冷却水還流管９２がターボ過給機５よりも下方に配設されたため、ターボ過給機５のウォータジャケット５６ａ内に発生した水蒸気が第２冷却水還流管９２に流入することを回避することができ、また、他所からの流入により第２冷却水還流管９２内に残留する水蒸気を第２冷却水還流管９２よりも上方の配管に積極的に流出させることができる。第１冷却水供給管８１ａ～８１ｃと第２冷却水還流管９２とを接続する接続管９３を設けたため、エンジン停止時、冷却水の流動が停止しているにも拘らず、冷却水貯留部としての第２冷却水還流管９２からターボ過給機５のウォータジャケット５６ａ内に水蒸気が混入していない冷却水を補填することができ、ターボ過給機５のウォータジャケット５６ａ内に残留する水蒸気をウォータジャケット５６ａから他所に流出させることができる。しかも、接続管９３は、第１冷却水供給管８１ｂ，８１ｃよりも内径が小さいため、エンジン運転時、第１冷却水供給管８１ｂ，８１ｃと接続管９３との流路抵抗に差を設けることにより、ターボ過給機５に供給される冷却水量を接続管９３を介してターボ過給機５を迂回する冷却水量よりも多くすることができ、エンジン運転時のターボ過給機５の冷却性能を維持することができる。

【0054】

第２冷却水還流管９２は、ウォータポンプ２２からヒータ１３に冷却水を供給する第２冷却水供給管９１ａ～９１ｃとヒータ１３からウォータポンプ２２に冷却水を還流する第２冷却水還流管９２とを有する第２冷却回路９０の一部を構成するため、第１冷却回路８０とは独立した第２冷却回路９０を用いてヒータ１３に冷却水を供給することができ、第１冷却回路８０とは独立してヒータ１３による熱交換後の冷却水をウォータポンプ２２に還流することができる。

【0055】

接続管９３は、第１冷却水供給管８１ａ～８１ｃと第２冷却水還流管９２とを接続するため、第２冷却回路９０の熱交換性に影響を与えることなくターボ過給機５よりも下方に配設された第２冷却水還流管９２をエンジン停止時の冷却水貯留部として用いることができる。

【0056】

接続管９３の内径は、第１冷却水供給管８１ｂ，８１ｃの内径の６０％以下に設定されたため、複雑な制御装置を用いることなく管径の設定のみで、エンジン運転時に冷却に必要なターボ過給機５の冷却水量とエンジン停止時に冷却に必要なターボ過給機５の冷却水量を確実に調節することができる。

【0057】

エンジン本体２の吸気側に配置された第１ＥＧＲクーラ４７ａを有し、ターボ過給機５がエンジン本体２の排気側に配置され、第１ＥＧＲクーラ４７ａは、第１冷却水供給管８１ａ～８１ｃから冷却水を供給するために第１冷却水供給管８１ａ，８１ｂの途中部に配設されたため、ターボ過給機５を冷却するための第１冷却回路８０の一部を第１ＥＧＲクーラ４７ａの冷却回路に兼用することができる。

【0058】

第１ＥＧＲクーラ４７ａと第１冷却水供給管８１ｂの接続部は、ターボ過給機５のセンタハウジング５６と第１冷却水供給管８１ｃの接続部よりも高い位置に配設されたため、第１ＥＧＲクーラ４７ａよりも低い位置に配設されたターボ過給機５において、エンジン１の運転状態に拘らず冷却性能を向上することができる。

【0059】

熱交換対象部材が、車内暖房用のヒータ１３であるため、車内暖房用ヒータ１３の冷却水還流管９２を、エンジン停止時にターボ過給機５へ冷却水を補填するための冷却水貯留部として用いることができる。

【0060】

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、６気筒の縦置きガソリンエンジンの例について説明したが、少なくとも縦置きエンジンであれば良く、エンジン種類、気筒数、型式、配置形態等は任意に設定することが可能であり、例えば、４気筒ディーゼルエンジンであっても良い。

【0061】

２〕前記実施形態においては、熱交換対象部材としてヒータ１３の例について説明したが、
少なくとも、熱交換対象部材の冷却水配管がターボ過給機５よりも低く配置されていれば良い。それ故、所定の機構のクーラの冷却水配管等任意の部材に適用可能である。

【0062】

３〕前記実施形態においては、第１冷却回路８０と第２冷却回路９０の供給管の一部が兼用された例について説明したが、完全に独立された回路同士であっても良い。この場合、接続管は、第２冷却回路のターボ過給機５よりも低い部位と第１冷却回路の供給管とを接続する。第１冷却回路の供給管と接続管との接続位置は、ターボ過給機５に近い程冷却性能を高めることが可能である。

【0063】

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

【符号の説明】

【0064】

１ エンジン
２ エンジン本体
５ ターボ過給機
１３ ヒータ
２２ ウォータポンプ
４７ａ 第１ＥＧＲクーラ
８０ 第１冷却回路
８１ａ～８１ｃ 第１冷却水供給管
８２ａ～８２ｃ 第１冷却水還流管
９０ 第２冷却回路
９１ａ～９１ｃ 第２冷却水供給管
９２ 第２冷却水還流管
９３ 接続管
Ｓ 冷却システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】