JP2006063851A - Turbocharger built-in cylinder head - Google Patents
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Abstract
【課題】 ターボチャージャが搭載されたエンジンの体格の縮小化を図ることを可能にするターボチャージャ組み込み型シリンダヘッドを提供することを課題とする。
【解決手段】 第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yとを分割面Aで組み合わせることで形成されるシリンダヘッド本体1の排気ポート13にタービンホイール21を配設すると共に、タービンホイール21とコンプレッサホイール23との連結部材22を気筒の配列方向βと平行に配設し、第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yとを分割面Aで接合して構成したことを特徴とする。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylinder head with a built-in turbocharger capable of reducing the size of an engine equipped with a turbocharger.
A turbine wheel 21 is disposed in an exhaust port 13 of a cylinder head main body 1 formed by combining a first cylinder head member 1X and a second cylinder head member 1Y at a dividing surface A. And the compressor wheel 23 are arranged in parallel with the cylinder arrangement direction β, and the first cylinder head member 1X and the second cylinder head member 1Y are joined at the dividing plane A. To do.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、ターボチャージャをエンジンのシリンダヘッドに組み込んだターボチャージャ組み込み型シリンダヘッドに関する。 The present invention relates to a turbocharger built-in cylinder head in which a turbocharger is built into a cylinder head of an engine.
一般に、ターボチャージャでは、タービンハウジングに収容されるタービンホイールとコンプレッサハウジングに収容されるコンプレッサホイールとが、連結部材としてのシャフトによって連結されて一体となって回転するように構成されている。そして、エンジンの排気ガスによるタービンホイールの回転エネルギを、シャフトを通じてコンプレッサホイールに伝達してコンプレッサホイールを回転させることで吸気を圧縮し、この圧縮した吸気をエンジンの燃焼室へと強制的に送り込むようにしている。ターボチャージャでは、こうして排気ガスの持つエネルギを利用して吸気を過給することで、エンジンの出力の向上を図っている。 In general, a turbocharger is configured such that a turbine wheel housed in a turbine housing and a compressor wheel housed in a compressor housing are connected together by a shaft as a connecting member and rotate together. Then, the rotational energy of the turbine wheel due to the exhaust gas of the engine is transmitted to the compressor wheel through the shaft and the compressor wheel is rotated to compress the intake air, and the compressed intake air is forced into the engine combustion chamber. I have to. In the turbocharger, the output of the engine is improved by supercharging the intake air by using the energy of the exhaust gas.
このようなターボチャージャを備えたエンジンは、例えば特許文献1に開示されている。これは、各気筒の排気ポートに排気マニホールドが接続され、そして排気マニホールドに接続された排気管の途中にターボチャージャのタービンが配置されると共に、吸気ポートに吸気マニホールドが接続され、そして吸気マニホールドに接続された吸気管の途中にターボチャージャのコンプレッサが配置されている、いわゆるターボチャージャ外付けのエンジンである。
An engine equipped with such a turbocharger is disclosed in
ところで、上記特許文献1に記載されたようなターボチャージャ外付けのエンジンにあっては、タービンハウジングは、その排気ガスの入口側の端部が排気マニホールドにおけるその排気ガスの出口側の端部に、必要に応じて他の排気管を経由して接続されている。すなわち、燃焼室から排出された排気ガスは、シリンダヘッドの排気ポート及び排気マニホールドなどの排気流路を通過してタービンハウジング内に流入する。そのため、エンジンの燃焼室からタービンハウジングまでの排気流路の長さや容積が大きいことに起因して、ターボチャージャが搭載されるとエンジン全体としての体格が大きくならざるを得ないという問題がある。
By the way, in an engine externally attached to a turbocharger as described in the above-mentioned
そこで、本発明は、上記問題を解消し、ターボチャージャが搭載されたエンジンの体格の縮小化を図ることを可能にするターボチャージャ組み込み型シリンダヘッドを提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a cylinder head with a built-in turbocharger that solves the above problems and makes it possible to reduce the size of an engine equipped with a turbocharger.
上記課題を解決するために、本発明の一形態に係るターボチャージャ組み込み型シリンダヘッドは、第一シリンダヘッド部材と第二シリンダヘッド部材とを分割面で組み合わせることで形成されるシリンダヘッド本体の排気ポートにタービンホイールを配設すると共に、タービンホイールとコンプレッサホイールとの連結部材を気筒の配列方向と平行に配設し、第一シリンダヘッド部材と第二シリンダヘッド部材とを分割面で接合して構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a turbocharger built-in cylinder head according to one aspect of the present invention is an exhaust of a cylinder head body formed by combining a first cylinder head member and a second cylinder head member with divided surfaces. A turbine wheel is disposed at the port, a connecting member between the turbine wheel and the compressor wheel is disposed in parallel with the arrangement direction of the cylinders, and the first cylinder head member and the second cylinder head member are joined at the dividing surface. It is characterized by comprising.
また、本発明の他の形態は、上記一形態において、複数の排気ポートを合流させる合流部の下流側にタービンホイールを配設し、且つタービンホイールへの流入排気ガスの排出方向がタービンホイールの軸線方向になるように排気ポートを形成したことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, in the above-described aspect, a turbine wheel is disposed on a downstream side of a joining portion that joins a plurality of exhaust ports, and a discharge direction of the exhaust gas flowing into the turbine wheel is the direction of the turbine wheel. The exhaust port is formed so as to be in the axial direction.
本発明の一形態によれば、シリンダヘッド本体そのものをタービンハウジングとしてシリンダヘッドにターボチャージャが組み込まれるので、燃焼室からタービンホイールまでの排気流路の長さや容積が小さくなり、ターボチャージャが搭載されても、エンジンの体格の縮小化を図ることが可能になる。 According to one aspect of the present invention, since the turbocharger is incorporated in the cylinder head using the cylinder head body itself as a turbine housing, the length and volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the turbine wheel are reduced, and the turbocharger is mounted. However, it is possible to reduce the size of the engine.
また、本発明の他の形態によれば、複数の排気ポートを合流させる合流部の下流側にタービンホイールが配設されるので、複数の排気ポートからの排気ガスが一のタービンホイールへ流れるようにされて部品点数の削減を図ることが出来ると共に、排気ポートへの排気のタイミングの影響を無視することが可能になる。さらに、タービンホイールへの流入排気ガスの排出方向が、タービンホイールの軸線方向にされるので、従来から用いられているタービンホイールの翼形状を適用して排気ガスを効率よく受け流すことが可能になる。 Further, according to another aspect of the present invention, the turbine wheel is disposed downstream of the joining portion that joins the plurality of exhaust ports, so that the exhaust gas from the plurality of exhaust ports flows to one turbine wheel. Therefore, the number of parts can be reduced and the influence of the timing of exhaust to the exhaust port can be ignored. Furthermore, since the exhaust direction of the exhaust gas flowing into the turbine wheel is set to the axial direction of the turbine wheel, the exhaust gas can be efficiently received by applying the blade shape of the conventionally used turbine wheel. .
以下、添付図面を参照して本発明に係るターボチャージャ組み込み型シリンダヘッドの好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a cylinder head incorporating a turbocharger according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、本発明に係るターボチャージャ組み込み型シリンダヘッドを直列3気筒の4バルブエンジンに適用した第一の実施形態を図1および図2に基づいて説明する。ここで、図1は本発明に係る第一の実施形態のターボチャージャ組み込み型シリンダヘッド100の透視的概念図であり、図2はそのシリンダヘッド100の一の気筒に関する横断面図である。但し、図1および図2共に、理解の容易化のために吸気バルブや排気バルブを省略して簡略化して示している。尚、本発明は気筒の数およびバルブの数を限定するものではない。
First, a first embodiment in which a turbocharger built-in cylinder head according to the present invention is applied to an in-line three-cylinder four-valve engine will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a perspective conceptual view of a turbocharger built-in
本第一の実施形態のターボチャージャ組み込み型シリンダヘッド100は、シリンダヘッド本体1を有し、後述する如く、その内部にタービンホイール21と、タービン軸22と、コンプレッサホイール23とが配設されて構成される。以下、これらを配設する構成およびその方法に関して説明するが、各気筒に対応する吸排気ポートはそれぞれ同じ構成であるので、共通する構成については一の気筒に関する吸排気ポートについて代表して説明する。
The turbocharger built-in
シリンダヘッド本体1には、不図示の吸気バルブおよび排気バルブの数に対応してそれぞれ二股に分かれて燃焼室12に連通されるべく吸気ポート11と排気ポート13とが形成されている。一の気筒の吸気ポート11には、燃焼室12とは反対側の端部に吸気マニホールド3が接続され、一方、排気ポート13には燃焼室12とは反対側の端部に不図示の排気マニホールドが接続可能にされている。
An
排気ポート13において、燃焼室12に連通されて二股に分岐されている流路が合流される合流部13aのすぐ下流側において、排気ポート13は連通路13bによって互いに連通され、この連通路13bはさらにシリンダヘッド本体1の長手方向端部に形成されたウエストゲートポート14に連通されている。このウエストゲートポート14は、ウエストゲートバルブ14aを有し、直列に配設されている三つの気筒の内、長手方向の一の端部に位置する気筒の排気ポート13に平行に隣接し、連通路13bに直交するように形成されている。また、合流部13aよりも下流側には、後で詳述するように、タービンホイール21が配設されるタービン収容部13cが形成されている。一方、シリンダヘッド本体1のウエストゲートポート14が形成された一の端部と長手方向に逆の端部には、コンプレッサホイール23が配設されるコンプレッサ収容部16aを有するコンプレッサハウジング部16がシリンダヘッド本体1に一体に形成されている。なお、本実施形態においては、各気筒の排気ポート13毎にタービンホイール21が配設され、タービンホイール21の数と気筒の数が1対1で対応するようにされている。
In the
ここで、上述したタービン収容部13cの構成およびそれに関連するタービン軸収容部15およびコンプレッサ収容部16aの構成について、図2をも参照して説明する。なお、図2は一の気筒に関するシリンダヘッド本体1の断面図であり、これは図1における一点鎖線B―Bによりシリンダヘッド本体1を切断した断面図である。各タービンホイール21を各タービン収容部13cに、また各タービン軸22を各タービン軸収容部15に、さらにコンプレッサホイール23をコンプレッサ収容部16aに収容するべく、シリンダヘッド本体1は第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yとから分割形成されている。
Here, the configuration of the
図2に示すように、これら第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yは、排気ポート13の中心軸より下方であって、排気ポート13の内部である中空部分を長手方向に縦断して、この排気ポート13の軸線方向にシリンダヘッド本体1を分割する分割面A(図2中点線で示されている。)を有している。また、この分割面Aは排気ポート13の内壁面がそれぞれ第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yの表面になるようにシリンダヘッド本体1を分割する面でもあり、分割面Aは排気ポート13内に仮想の面の部分を含むものである。すなわち、分割面Aを当接させて第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yを組み合わせることによりシリンダヘッド本体1に排気ポート13が形成されるようにされている。排気ポート13のタービン収容部13cは、タービンホイール21の略上半分が排気ポート13の流路内に位置し、略下半分が第一シリンダヘッド部材1Xに回動可能に埋没されるように断面が半円形状の凹部とされて、形成されている。
As shown in FIG. 2, the first
これに対して、タービン軸収容部15は、図2には示されていないが、第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yの分割面A沿いに、共に断面が半円形状の凹部として形成されている。換言すると、これらを組み合わせることにより断面円形の中空部となるように分割形成されている。さらに、コンプレッサホイール23が配設されるコンプレッサ収容部16aを有するコンプレッサハウジング部16も分割面Aを境界として上下等しく分割形成されていて、コンプレッサホイール23がコンプレッサ収容部16a内で吸気を圧縮すべく回動可能に収められる形状とされている。
On the other hand, the turbine
これらのタービン収容部13c、タービン軸収容部15およびコンプレッサ収容部16aは連続して設けられていて、このタービン軸収容部15は三つのタービンホイール21とコンプレッサホイール23とをタービン軸22を介して一体として回転可能にすべく、三つ設けられている。これらタービン軸収容部15は、タービンホイール21とコンプレッサホイール23とを連結する連結部材であるタービン軸22が気筒の配列方向βと平行な関係になるように、すなわちその軸線方向αが気筒の配列方向βと平行な関係になるように位置付けられている。
The
加えて、詳細な図示は省略するが、シリンダヘッド本体1の上記タービン軸収容部15の両端にはタービン軸22を軸支するブッシング15cが配設されている。そして、それらへの潤滑油の供給を可能とすべく、潤滑油供給口15aと潤滑油排出口15bが形成されている。この潤滑油供給口15aにはカムシャフト等の潤滑のために供給された潤滑油が供給されるように、シリンダヘッド本体1内に不図示の潤滑油通路が形成されている。一方、潤滑油排出口15bは、シリンダブロックに形成された潤滑油通路に連通される。なお、潤滑油の排気ポート13やタービン収容部13cなどへの漏出の防止は、タービン軸22を軸支するブッシング15cにより可能であるが、さらにパッキンを設けることにより封止しても良い。
In addition, although not shown in detail, bushings 15 c that support the
また、図2に示すように、排気ポート13は、燃焼室12との接続箇所である上流部13Xで大きな径とされていて、タービン収容部13cが設けられている中流部13Yで最も径が小さくなるように、排気ポート13の内径は上流部13Xから中流部13Yに至るに従って小さくなるようにされている。これに対して、中流部13Yから下流部13Zに至るに従っては、排気ポート13の内径は大きくなるようにされている。
Further, as shown in FIG. 2, the
さらに、上記構成であるシリンダヘッド本体1、すなわち第一シリンダヘッド部材1Xおよび第二シリンダヘッド部材1Yは、熱伝導性、すなわち放熱性の観点から、アルミニウム合金により作製される。また、タービンホイール21、タービン軸22、コンプレッサホイール23もアルミニウム合金で作製される。尚、これは、タービンホイール21、タービン軸22、コンプレッサホイール23が、アルミニウム合金により作製されずに、鋳鉄などにより作製されることを排除するものではない。また、さらにシリンダヘッド100の冷却を十分に行うべく、ヘッドウォータージャケット(不図示)によりシリンダヘッド100は冷却可能にされている。
Furthermore, the cylinder head
次に、シリンダヘッド本体1へのターボチャージャ2の組み込みを含めた製造方法について時間の流れに従って説明する。まず、上述の第一シリンダヘッド部材1Xおよび第二シリンダヘッド部材1Yがそれぞれ通常の鋳込み成形により作製される。そして、上記の第一シリンダヘッド部材1Xの排気ポート13の各タービン収容部13cにそれぞれタービンホイール21が、また各タービン軸収容部15の両端にブッシング15cを伴ってそれぞれタービン軸22が、さらにコンプレッサ収容部16aにコンプレッサホイール23が、タービン軸22の回転軸線αが気筒の配列方向βに対して平行となるように配設される。その状態のもと、第一シリンダヘッド部材1Xに第二シリンダヘッド部材1Yを組み合わせる、すなわち第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yを分割面Aで当接させる。そして、この当接している分割面Aで第一シリンダヘッド部材1Xと第二シリンダヘッド部材1Yとを接合することが行われる。具体的には、拡散接合が行われる。これによりシリンダヘッド本体1をハウジングとして、シリンダヘッド本体1にターボチャージャ2が組み込まれることになる。
Next, a manufacturing method including the incorporation of the
このような構成のシリンダヘッド100を備えたエンジンでは、各気筒の燃焼室12から排気ポート13へ排気ガスが排出されると、その排気ガスはこの排気ポート13の合流部13aを通過してタービン収容部13cを経由して排気マニホールドへ排出される。そして、排気ガスが各タービン収容部13cを通過する際に各タービンホイール21がそれぞれ回転される。このようにタービンホイール21が回転されると、その回転がタービン軸22を介してコンプレッサホイール23にも伝達され、このコンプレッサホイール23が回転されるようになる。一方、こうしてコンプレッサホイール23が回転されると、コンプレッサ収容部16aに流入した吸気が加圧されて吸気管4および吸気マニホールド3を介して各気筒の燃焼室12へ過給される。なお、吸気量は、不図示のアクチュエータを制御して、シリンダヘッド本体1と吸気マニホールド3を連通させるように接続された吸気管4のスロットルバルブ41の開度をコントロールすることなどにより調節可能にされている。また、ウエストゲートバルブ14aの開閉を不図示のアクチュエータなどにより制御し、排気ガスをバイパスさせてタービンホイール21の回転速度を制御することによりコンプレッサホイール23の吐出圧力が制御可能にされている。
In the engine having the
上記したようにシリンダヘッド本体1にターボチャージャ2を組み込んでシリンダヘッド100とすることで、次の効果が生じる。まず、ターボチャージャ2がシリンダヘッド本体1に組み込まれることにより、従来技術のようにターボチャージャを外付けにしてシリンダヘッドの排気ポート及び排気マニホールドなどを通過してタービンハウジング内に排気ガスが流入する場合に比して、燃焼室12からタービンホイール21までの排気流路の長さや容積が小さくなり、ターボチャージャ2を含めたエンジンの体格の縮小化が図られることになる。また、外付けのターボチャージャを備える場合に比して、排気ポート13の大きさに適した大きさまでタービンホイール21が縮小されてその慣性質量が低減されるので、排気ガスを受けてこのタービンホイール21が回転するその応答性の向上を図ることが可能である。さらに、シリンダヘッド本体1がアルミニウム合金により作製されることはタービンハウジングがアルミニウム合金で作製されることであり、これにより従来タービンハウジングが鋳鉄により製造されていた場合に比して、タービンハウジングの質量(熱容量)軽減が可能となり、これによって例えばさらに下流のNOx除去などのために設けられる触媒に、より大きな熱量を供給することが可能であり、触媒暖機が効率よく行われるようになる。さらに、例えば排気ポート13内の合流部13aで排気ガスが流れる流路が狭まることに加えて、排気ポート13をタービンホイール21手前で絞ってタービンホイール21出口で広がる形状にすることにより、各排気ポート13を流れる排気ガスからターボチャージャ2は効率的にエネルギを取り出すことが可能になる。さらに、シリンダヘッド本体1がターボチャージャ2のハウジングとされることにより、部品点数の削減を図ることが可能になる。
As described above, incorporating the
次に、本発明に係るターボチャージャ組み込み型シリンダヘッド100の第二の実施形態について、図3に基づいて説明する。なお、この第二の実施形態が上記第一の実施形態と異なる点は、主として二点ある。第一に、タービンホイール21が一つのみであり、全ての排気ポート13の合流部13pの下流側に当該タービンホイール21が配設されることである。また第二に、一のタービンホイール21に流入する排気ガスが、タービンホイール21の軸線方向に流出することである。以下、上記第一の実施形態と同一箇所の重複説明は避けて、これらの相違点を説明する。なお、この合流部13pは複数の排気ポートを一の排気ポートとするために形成するものであり、前述の二股を一つにする合流部13aとは異なる合流部であるので、第二の実施形態では合流部13pを第二合流部と、そして前述の第一の実施形態の合流部13aを第一合流部と称する。
Next, a second embodiment of the turbocharger built-in
3つの排気ポート13は各第一合流部13aの下流側の第二合流部13pで一つにまとまるようにされていて、その第二合流部13pで排気ガスが合流して流れるようにされている。一のタービンホイール21は、第二合流部13p端部の送出口13qの下流側に形成されるタービン収容部13cに配設されている。なお、この送出口13qはシリンダヘッド本体1の端部に配置される燃焼室12の下流に位置されている。換言すると、このタービンホイール21は、3つの気筒の内、最もコンプレッサホイール23に近接され且つ端部にある気筒の排気ポート13の下流側に配設されている。そして、各気筒の各排気ポート13からの排気ガスが第二合流部13pで合流されてタービンホイール21の軸線方向と直交する方向γからタービンホイール21に流入し、タービンホイール21の軸線方向に平行な方向δへ流出するべく、排気ポート13がタービン収容部13cで90度折れ曲がるように形成されている。また、ウエストゲートポート14は、合流部13pからそれに直交するように設けられていて、3つの気筒の内、中央の気筒の排気ポート13に真っ直ぐに連通するようにされている。なお、シリンダヘッド本体1の排気ポート13にあればタービンホイール21はいずれにあっても良い。
The three
以上、第二の実施形態によれば、上記第一の実施形態と同じく、ターボチャージャ2がシリンダヘッド本体1に組み込まれるのでターボチャージャ2を搭載したエンジンの体格の縮小化を図ることが可能になる。排気ポート13の合流部13pの下流側にタービンホイール21が配設されるので、複数の排気ポート13からの排気ガスが一のタービンホイール21へ流れるようにされて部品点数の削減を図ることが出来ると共に、排気ポート13への排気のタイミングの影響を無視することが可能になる。タービンホイール21への流入排気ガスの排出方向δが、タービンホイール21の軸線方向にされるので、従来から用いられているタービンホイール21の翼形状を適用して排気ガスを効率よく受け流すことが可能になる。
As described above, according to the second embodiment, the
以上、本発明に係るターボチャージャ組み込み型シリンダヘッドを、上記第一の実施形態および上記第二の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。具体的には、エンジンの気筒の数を3つとしたが、4つでも、6つでも、8つでもその他いくつであっても良い。また、気筒の数に関わらず、タービンホイールの数を設定することとしても良い。また、上記シリンダヘッド本体は、第一シリンダヘッド部材と第二シリンダヘッド部材とから分割形成されるとしたが、排気ポートにタービンホイールを備えてターボチャージャをシリンダヘッドに組み込むことが出来るように排気ポートに分割面を有するのであれば、さらに複数の部材に分割されても良い。さらに、その分割面は、タービンホイールを備える箇所が排気ポートに位置するようにされていればよく、そのような箇所以外の分割面は排気ポートを通らなくても良い。また、そのような少なくとも排気ポートの一部をその軸線方向に分割する分割面には、排気ポートの中心軸が含まれても良い。さらに、コンプレッサホイールをシリンダヘッド本体の端部から露出するように配設するようにしても良い。この場合には、コンプレッサホイールのコンプレッサハウジングが、シリンダヘッド本体にコンプレッサホイールを覆うように直接固定され、実質的にシリンダヘッド本体にターボチャージャの全てが組み込まれるのが良い。また、上記第一および第二の実施形態では、シリンダヘッド本体を介在する吸気マニホールドおよび吸気管をシリンダヘッドと別個独立したものとして述べたが、シリンダヘッド本体にそれらを組み込んで一体としても良い。 The turbocharger built-in cylinder head according to the present invention has been described based on the first embodiment and the second embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment. Specifically, the number of cylinders of the engine is three, but it may be four, six, eight, or any other number. Further, the number of turbine wheels may be set regardless of the number of cylinders. The cylinder head body is divided and formed from the first cylinder head member and the second cylinder head member, but the exhaust port is provided with a turbine wheel so that the turbocharger can be incorporated into the cylinder head. If the port has a dividing surface, it may be further divided into a plurality of members. Furthermore, the division | segmentation surface should just be made so that the location provided with a turbine wheel may be located in an exhaust port, and division surfaces other than such a location do not need to pass an exhaust port. In addition, the split surface that divides at least a part of the exhaust port in the axial direction thereof may include the central axis of the exhaust port. Further, the compressor wheel may be disposed so as to be exposed from the end of the cylinder head body. In this case, it is preferable that the compressor housing of the compressor wheel is directly fixed to the cylinder head body so as to cover the compressor wheel, and substantially all of the turbocharger is incorporated in the cylinder head body. In the first and second embodiments, the intake manifold and the intake pipe that interpose the cylinder head body are described as being independent of the cylinder head. However, they may be integrated into the cylinder head body.
1 シリンダヘッド本体
1X 第一シリンダヘッド部材
1Y 第二シリンダヘッド部材
13 排気ポート
2 ターボチャージャ
21 タービンホイール
22 タービン軸
23 コンプレッサホイール
α タービン軸の回転軸線
β 気筒の配列方向
1
Claims (2)
The turbine wheel is disposed on the downstream side of a joining portion that joins a plurality of the exhaust ports, and the exhaust port is formed so that the exhaust gas flowing into the turbine wheel is discharged in the axial direction of the turbine wheel. The turbocharger built-in cylinder head according to claim 1.
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190503A (en) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | Cylinder head of internal combustion engine |
| JP2009121287A (en) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Yanmar Co Ltd | Cylinder head in internal combustion engine with supercharger |
| EP2143923A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | Ford Global Technologies, LLC | Charged internal combustion engine |
| CN101825035A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-08 | 福特环球技术公司 | Cylinder head and operation with turbine have the method for the explosive motor of described type cylinder head |
| EP2241734A1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-20 | Ford Global Technologies, LLC | Cylinder head with two turbines arranged in parallel and method to operate an internal combustion engine equipped with such a cylinder head |
| ITTO20100498A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-12 | Crf Societa Consortile | MOTOR WITH INTERNAL COMBUSTION OVERHEADED |
| US20120085299A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine with liquid cooling |
| DE102010062749A1 (en) * | 2010-12-09 | 2012-06-14 | Continental Automotive Gmbh | Turbocharger integrated in the cylinder head of an engine. |
| US20120288367A1 (en) * | 2009-11-13 | 2012-11-15 | Continental Automotive Gmbh | Turbocharger housing and tool device for machining the turbocharger housing |
| US20130247566A1 (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Honeywell International Inc. | Turbocharger and Engine Cylinder Head Assembly |
| JP2015124690A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharger |
| USRE46074E1 (en) | 2010-06-11 | 2016-07-19 | C.R.F. Societa Consortile Per Azioni | Supercharged internal combustion engine |
| JP2016160927A (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | マツダ株式会社 | Exhaust passage structure of engine |
| US10316741B2 (en) | 2010-10-14 | 2019-06-11 | Ford Global Technologies, Llc | Turbocharged combustion system |
| EP3730758A4 (en) * | 2018-01-29 | 2020-11-04 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Internal combustion engine with supercharger |
| US11555439B2 (en) | 2019-05-02 | 2023-01-17 | Fca Us Llc | Cylinder head with integrated turbocharger |
| US12078078B2 (en) | 2015-11-09 | 2024-09-03 | Fca Us Llc | Cylinder head with integrated turbocharger |
-
2004
- 2004-08-25 JP JP2004245904A patent/JP2006063851A/en active Pending
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8209980B2 (en) | 2007-02-07 | 2012-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cylinder head of internal-combustion engine |
| JP2008190503A (en) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | Cylinder head of internal combustion engine |
| JP2009121287A (en) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Yanmar Co Ltd | Cylinder head in internal combustion engine with supercharger |
| EP2143923A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | Ford Global Technologies, LLC | Charged internal combustion engine |
| CN101825035A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-08 | 福特环球技术公司 | Cylinder head and operation with turbine have the method for the explosive motor of described type cylinder head |
| EP2241734A1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-20 | Ford Global Technologies, LLC | Cylinder head with two turbines arranged in parallel and method to operate an internal combustion engine equipped with such a cylinder head |
| US9133857B2 (en) * | 2009-11-13 | 2015-09-15 | Continental Automotive Gmbh | Turbocharger housing and tool device for machining the turbocharger housing |
| US20120288367A1 (en) * | 2009-11-13 | 2012-11-15 | Continental Automotive Gmbh | Turbocharger housing and tool device for machining the turbocharger housing |
| US8572963B2 (en) | 2010-06-11 | 2013-11-05 | C.R.F. Società Consortile Per Azioni | Supercharged internal combustion engine |
| USRE46074E1 (en) | 2010-06-11 | 2016-07-19 | C.R.F. Societa Consortile Per Azioni | Supercharged internal combustion engine |
| ITTO20100498A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-12 | Crf Societa Consortile | MOTOR WITH INTERNAL COMBUSTION OVERHEADED |
| EP2402577A1 (en) * | 2010-06-11 | 2012-01-04 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Supercharged internal combustion engine |
| WO2011154874A2 (en) | 2010-06-11 | 2011-12-15 | C.R.F. Società Consortile Per Azioni | Supercharged internal combustion engine |
| US20110302920A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | C.R.F. Societa Consortile Per Azioni | Supercharged internal combustion engine |
| US20120085299A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine with liquid cooling |
| US8857386B2 (en) * | 2010-10-08 | 2014-10-14 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine with liquid cooling |
| US9464560B2 (en) | 2010-10-08 | 2016-10-11 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine with liquid cooling |
| US10316741B2 (en) | 2010-10-14 | 2019-06-11 | Ford Global Technologies, Llc | Turbocharged combustion system |
| US9683482B2 (en) | 2010-12-09 | 2017-06-20 | Continental Automotive Gmbh | Turbocharger which is integrated into the cylinder head of an engine |
| DE102010062749A1 (en) * | 2010-12-09 | 2012-06-14 | Continental Automotive Gmbh | Turbocharger integrated in the cylinder head of an engine. |
| US9091200B2 (en) * | 2012-03-21 | 2015-07-28 | Honeywell International Inc. | Turbocharger and engine cylinder head assembly |
| US20130247566A1 (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Honeywell International Inc. | Turbocharger and Engine Cylinder Head Assembly |
| US10082071B2 (en) | 2013-12-26 | 2018-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbocharger with improved bypass valve sealing having a positioning bolt |
| JP2015124690A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharger |
| JP2016160927A (en) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | マツダ株式会社 | Exhaust passage structure of engine |
| US12078078B2 (en) | 2015-11-09 | 2024-09-03 | Fca Us Llc | Cylinder head with integrated turbocharger |
| EP3730758A4 (en) * | 2018-01-29 | 2020-11-04 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Internal combustion engine with supercharger |
| US11680539B2 (en) | 2018-01-29 | 2023-06-20 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Internal combustion engine with turbocharger |
| US11555439B2 (en) | 2019-05-02 | 2023-01-17 | Fca Us Llc | Cylinder head with integrated turbocharger |
| US12104520B2 (en) | 2019-05-02 | 2024-10-01 | Fca Us Llc | Cylinder head with integrated turbocharger |
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