专利名称：车辆用发动机的涡轮增压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆用发动机的涡轮增压装置，特别涉及具有第1涡轮增压器和与该第1涡轮增压器串联配置的第2涡轮增压器的车辆用发动机的涡轮增压装置。
背景技术：
过去，已知在柴油发动机中，能够通过降低压缩冲程的压缩比，减少各轴承部等的机械阻力，达到提高燃油经济性的目的，此外，由于压缩比的下降，能够使燃烧温度降低从而减少排气中所含有的N0X。但是，在如上所述使压缩比降低的情况下，会导致发动机输出功率的降低。于是，作为在降低压缩比的同时改善发动机的输出功率降低这种情况的一种有效手段，利用从发动机排出的排气的动能对进气进行增压的涡轮增压装置被广泛采用。在该涡轮增压装置中存在一种相继涡轮增压装置，该相继涡轮增压装置具有主要是作为在低速低负荷时对进气进行增压的小型涡轮增压器和主要是作为在高速高负荷时对进气进行增压的大型涡轮增压器，该相继涡轮增压装置可以根据发动机的运转状况切换小型涡轮增压器的增压特性。JP2003-239752A的涡轮增压装置在发动机的一个侧壁具有大容量的第1涡轮增压器和在高于该第1涡轮增压器的位置配置的小容量的第2涡轮增压器，在第1增压器压缩机的下游侧配置有第2增压器压缩机，在冷却液冷却器的上游侧且第1增压器压缩机与第2增压器压缩机之间的位置配置有中冷器。由此，使中冷器和第2增压器压缩机之间的进气配管控制得较短，节约了配置空间。由于在柴油发动机中为了净化排气而设有大型的排气过滤装置，例如DPF(柴油颗粒过滤器)，所以有方案提出了一种除小型涡轮增压器及大型涡轮增压器外还含有排气过滤装置的配置布局。JP2006-70878A的涡轮增压装置在发动机的一个侧壁具有小型涡轮增压器、大型涡轮增压器和连接于该大型涡轮增压器涡轮出口的DPF，大型涡轮增压器与小型涡轮增压器错开而配置于其下方，将DPF配置于小型涡轮增压器的下方且位于与大型涡轮增压器基本上同样高度的位置，并且该DPF以其排气导入口朝着大型涡轮增压器涡轮侧开口的方式配置。由此，能够将DPF、小型涡轮增压器及大型涡轮增压器等紧凑地配置于发动机的一个侧壁侧，此外，能够得到排气能量损失小且温度高的排气，提高了增压性能及DPF的再生效率。在JP2003-239752A的涡轮增压装置中，通过将大型的第1涡轮增压器和小型的第 2涡轮增压器进行上下二段的配置，能够达到缩短进气配管的目的。由于在发动机周边安装有DPF等大型零件，所以除了进气配管以外，对排气配管、排气系统零件等的布局性也有要求。但是，JP2003-239752A中没有对DPF等的排气过滤装置、排气配管等排气系统零件的具体布局进行公开。在JP2006-70878A的涡轮增压装置中，在发动机后方形成有配置用空间，能够利用该配置用空间布置增压空气管。但是，由于用于将小型增压器涡轮的排出部到大型增压器涡轮的导入部之间连接起来的涡轮间通路绕过小型增压器涡轮配置在小型增压器涡轮的上方位置，所以涡轮间通路形成为基本上U字状，存在通路长度变长的担心。这样，在涡轮间通路较长的情况下，排气的热能会向外气放出，由于排气动能降低而引起的增压效率降低、DPF再生效率降低、催化剂活性化迟缓等问题令人担忧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆用发动机的涡轮增压装置，在相继涡轮增压器装置中，该车辆用发动机的涡轮增压装置能够抑制排气的热能向外气放出，而且能够在维持向第2增压器涡轮的排气导入性能的同时，使发动机周边的布局紧凑化。根据本发明的一方面，提供一种车辆用发动机的涡轮增压装置，其包括第1涡轮增压器、第2涡轮增压器、用于将所述第1涡轮增压器涡轮的排出部到第2涡轮增压器涡轮的导入部连接的涡轮间通路、用于将所述第1涡轮增压器涡轮的导入通路和涡轮间通路连接的旁通路、可开闭该旁通路的控制阀。所述第1涡轮增压器涡轮轴和第2涡轮增压器涡轮轴被基本上平行地配置。从与所述第1涡轮增压器和所述第2涡轮增压器的涡轮轴平行的方向看去，所述涡轮间通路从所述第1涡轮增压器涡轮的排出部向第2涡轮增压器侧基本上直线延伸，从而以沿第2增压器涡轮的外周部从切线方向与该第2增压器涡轮相连的方式连接于该第2增压器涡轮的外周部。所述涡轮间通路和旁通路以在与所述第一涡轮增压器和所述第2涡轮增压器的涡轮轴平行的方向呈邻接状的方式被配设且被一体地形成。如上所述，由于将所述第1增压器涡轮轴和第2增压器涡轮轴基本上平行地配置， 从与所述第1涡轮增压器和所述第2涡轮增压器的涡轮轴平行的方向看去，所述涡轮间通路从所述第1增压器涡轮的排出部向第2涡轮增压器侧基本上直线延伸，所以能够以短距离的通路长度将所述第1增压器涡轮的排出部到第2增压器涡轮的导入部连接起来。在一实施例中，所述涡轮间通路、旁通路、第1增压器涡轮的导入通路被构成为一体的排气通路单元，所述排气通路单元包括所述第1涡轮增压器侧的第1单元部分和第2 涡轮增压器侧的第2单元部分，在所述第1单元部分设有用于从发动机向第1增压器涡轮输送排气的导入通路和用于从发动机向第2增压器涡轮输送排气的排气通路的一部分。如上所述，由于将第1涡轮增压器和第2涡轮增压器之间的通路单元化，所以发动机能够容易地支承第1、第2涡轮增压器，能够提高维护时的作业效率。在一个实施例中，所述第1增压器涡轮被配置在第2增压器涡轮的下方位置。如上所述，能够沿发动机的侧壁将第1涡轮增压器和第2涡轮增压器进行上下配置，能够在维持发动机周边的布局性的同时，提高发动机支承第1、第2涡轮增压器的强度。在一实施例中，在所述第1单元部分与第2单元部分的连接部分设有所述控制阀。如上所述，能够确保控制阀相对于排气通路单元的装配性和控制阀的维护性。在一实施例中，所述控制阀为蝶阀。如上所述，能够对控制阀的开度调节进行精密控制，能够以良好的精度进行增压调节的控制。在一实施例中，在所述连接部分将所述第1单元部分和第2单元部分通过中间构件连接，在该中间构件形成有旁通路的一部分和涡轮间通路的一部分，所述旁通路的一部分中配置有所述控制阀。如上所述，能够以简单的结构确保控制阀相对于排气通路单元的装配性和控制阀的维护性。在一实施例中，所述第2增压器涡轮侧的涡轮间通路的横截面形状形成为椭圆形，并且该横截面构成为其长轴与所述第2增压器涡轮轴基本上垂直。如上所述，能够提高对第2增压器涡轮的排气导入效率。
图1是从车辆后方观察本发明的车辆用发动机的涡轮增压装置时看到的主视图。
图2是从车辆上方观察发动机时所看到的俯视图。
图3是发动机的右侧视图。
图4是从车辆后方观察进气通路单元和排气通路单元时所看到的主视图。
图5是从右侧方观察进气通路单元和排气通路单元时所看到的侧视图。
图6是排气通路单元的立体图。
图7是第1单元部分和第2单元部分的立体图。
图8是中间构件的立体图。
图9是概略性地表示进气及排气的流动的概略图。
图10是表示各运转模式中阀门开闭状态的表。
图11是运转模式切换用控制映射图。
图12是表示本实施例的润滑油路的立体图。
图13是表示润滑油通路的主视图。
图14是表示润滑油通路的左侧视图。
图15是表示本实施例的冷却水(或冷却流体)通路的立体图。
图16是表示冷却水通路的主视图。
图17是表示冷却水通路的左侧视图。
图18是从车辆上方观察冷却水通路时所看到的俯视图。
具体实施例方式下面，基于实施例，对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在下面的实施例中，以车辆的前后方向作为前后方向，以从车辆后方看到的左右方向作为左右方向进行说明。(实施例1)下面，基于图1 图18对本发明的实施例1进行说明。如图1 图3所示，直列4缸柴油发动机1具有缸体2、配设于该缸体2的上部的缸头3、覆盖该缸头3的上部的缸盖4、配设于缸体2的左侧端部的变速器单元5等。发动机1以曲轴(省略图示)方向为车辆车轴方向的方式横置配置，并且使进气口 3a在车辆前侧，排气口北在车辆后侧的方式进行配置。该发动机1构成为，压缩冲程的压缩比被控制为比通常的柴油发动机压缩比低，例如压缩比为14左右。变速器单元5具有覆盖该单元的分动器(省略图示)，该分动器比发动机1的后侧侧壁更向车辆后方突出。
如图1 图3及图9所示，发动机1的进气系统具有用于去除进气中的灰尘等的空气滤清器6、主要是在低速时对进气进行增压的小容量第1涡轮增压器7的第1增压器压缩机7a、比第1涡轮增压器7的容量更大且主要是在中高速时对进气进行增压的第2涡轮增压器8的第2增压器压缩机8a、对经过加压而变成高温的进气进行冷却的中冷器9、将进气导向发动机1的各进气口 3a的进气歧管10等。如图4、图9所示，第1涡轮增压器7具有第1增压器压缩机7a、第1增压器涡轮 7b、将第1增压器压缩机7a和第1增压器涡轮7b以可同步旋转的方式进行连接的第1增压器涡轮轴7c、覆盖第1增压器压缩机7a的外周的第1压缩机壳体21、覆盖第1增压器涡轮7b的外周的第1涡轮壳体22、对第1增压器涡轮轴7c以可旋转的方式进行轴支承且覆盖第1增压器涡轮轴7c的外周的第1中央壳体23等。第1中央壳体23将第1压缩机壳体21和第1涡轮壳体22连接为一体。如图1所示，第1涡轮增压器7以第1增压器涡轮轴7c与发动机1的曲轴基本上平行的方式被配置于发动机1的后侧。第2涡轮增压器8具有第2增压器压缩机8a、第2增压器涡轮汕、将第2增压器压缩机8a和第2增压器涡轮8b以可同步旋转的方式进行连接的第2增压器涡轮轴Sc、覆盖第2增压器压缩机8a的外周的第2压缩机壳体31、覆盖第2增压器涡轮8b的外周的第 2涡轮壳体32、对第2增压器涡轮轴8c以可旋转的方式进行轴支承且覆盖第2增压器涡轮轴8c的外周的第2中央壳体33等。第2中央壳体33将第2压缩机壳体31和第2涡轮壳体32连接为一体。如图1所示，第2涡轮增压器8被配置于第1涡轮增压器7的铅垂方向上方的位置，并且以第2增压器涡轮轴8c与发动机1的曲轴基本上平行的方式被配置于发动机1的后侧。 如图4、图9所示，第2增压器压缩机8a的导入部连接有从空气滤清器6延伸出来的进气流入通路14。第2增压器压缩机8a的排出部和第1增压器压缩机7a的导入部由压缩机连接通路15连接在一起。从压缩机连接通路15的中途分出进气输送通路16，该进气输送通路16通过中冷器9向进气歧管10输送进气。在进气输送通路16的内部设有进气节流阀17。该进气节流阀17由摆动阀构成，由执行器17a驱动。第1增压器压缩机7a的排出部连接有压缩机下游通路18。该压缩机下游通路18在进气节流阀17的下游侧位置连接于进气输送通路16。如图4所示，由第1压缩机壳体21、第2压缩机壳体31、压缩机连接通路15、进气输送通路16的一部分、压缩机下游通路18的一部分形成了一体的进气通路单元49。进气通路单元49是由高韧性的金属材料，例如铝合金，形成的铸造成型件。此外，根据铸造成型件的性能条件省略热处理也是可以的。如图1 图3及图9所示，发动机1的排气系统具有对从各排气口北排出的排气进行导向使其集中在一处的排气歧管11、由排气能量驱动的第1涡轮增压器7的第1增压器涡轮7b、同样由排气能量驱动的第2涡轮增压器8的第2增压器涡轮Sb、排气控制装置(或排气净化装置)12、用于使排气的一部分向进气歧管10回流的EGR管13等。排气歧管11以在缸头3内部将各排气口北合流的方式形成，排气歧管11的下游端部形成有用于连接第1涡轮增压器7的法兰11a。第1涡轮增压器7和第2涡轮增压器8相对于发动机1而言隔着法兰Ila被配置为上下二段，第1增压器涡轮7b的排出部和第2增压器涡轮8b的排出部被配置在发动机1的曲轴方向右侧。第1涡轮增压器7被配置在缸体2的上部左侧位置且法兰Ila的下侧位置，第2 涡轮增压器8被配置在缸盖4的左侧位置且法兰Ila的上侧位置。第1涡轮增压器7和第 2涡轮增压器8由螺栓固定于从缸头3的后侧侧壁突出的安装部3g(参照图13、图15、图 16)。如图4、图9所示，发动机1的排气系统中设有用于将第1增压器涡轮7b的排出部到第2增压器涡轮8b的导入部连接起来的涡轮间通路41、连接于排气歧管11的法兰Ila 并能将排气导入第1增压器涡轮7b的导入部的导入通路42、用于将该导入通路42和涡轮间通路41连接起来的第1旁通路43、可开闭该第1旁通路43的调节阀44(控制阀)等。 调节阀44由蝶阀构成，由执行器4 驱动。如图5、图6所示，从涡轮轴7c、8c的轴向看去，涡轮间通路41从第1增压器涡轮 7b的排出部(轴线位置)向第2涡轮增压器8侧(上方侧)呈基本上直线状延伸，并且以沿第2增压器涡轮8b的外周部从切线方向与之相连的方式连接于该第2增压器涡轮8b的外周部。由此，能够以短距离的通路长度将第1增压器涡轮7b的排出部到第2增压器涡轮 8b的导入部连接起来，能够在减少排气的通路阻力的同时，抑制排气的热能向外气放出。如图4、图6所示，涡轮间通路41和第1旁通路43以在涡轮轴7c、8c的轴向成邻接状的方式被配设且被一体地形成。如图7、图8所示，第2增压器涡轮8b侧的涡轮间通路41的横截面形状形成为椭圆形，该横截面的长轴与第2增压器涡轮轴8c基本上垂直交叉。涡轮间通路41的横截面形状形成为第2增压器涡轮8b的导入部近旁的短轴比第1增压器涡轮7b的排出部近旁的短轴更短，第2增压器涡轮8b的导入部近旁的长轴比第1增压器涡轮7b的排出部近旁的长轴更长。由此，能够减少排气的通路阻力，能够在使排气的动能不下降的情况下向第2 增压器涡轮8b供给排气。第1旁通路43的横截面形状形成为基本上圆形。如图4 图6所示，由第1涡轮壳体22、第2涡轮壳体32、涡轮间通路41、第1旁通路43、第1增压器涡轮23的导入通路42形成一体的排气通路单元50。排气通路单元50 中设有第1涡轮增压器7侧的第1单元部分51、第2涡轮增压器8侧的第2单元部分52、 夹装在第1单元部分51和第2单元部分52的连接部分的中间构件53。排气通路单元50 作为由热膨胀系数低、温热强度和耐氧化性高的金属材料，例如Si-Mo-Cr系Fe，制成的铸造成型件而形成。如图4 图7所示，在第1单元部分51中一体地形成有第1涡轮壳体22、从发动机1经由第1增压器涡轮7b向第2增压器涡轮8b输送排气的涡轮间通路41的一部分、 从发动机1向第1增压器涡轮7b输送排气的导入通路42、从发动机1向第2增压器涡轮 8b输送排气的第1旁通路43的一部分。如图4所示，在第1单元部分51的前侧形成有在上、下、左、右四处具有螺栓孔的法兰部51a，进气通路单元49和排气通路单元50通过法兰部51a由螺栓安装于缸头3的安装部3g。在第2单元部分52中一体地形成有第2涡轮壳体32、从发动机1经由第1增压器涡轮7b向第2增压器涡轮8b输送排气的涡轮间通路41的一部分、从发动机1向第2增压器涡轮8b输送排气的第1旁通路43的一部分。如图8所示，夹装在第1单元部分51与第2单元部分52的连接部分的中间构件53上可旋转地轴支撑调节阀44，并且形成有第1旁通路43的一部分和涡轮间通路41的一部分。在第1单元部分51、第2单元部分52、中间构件53的外缘部分，分别形成有三处螺栓孔，由螺栓将其作为排气通路单元50 —体地紧固。在第1旁通路43的内周面的一部分上，与调节阀44的枢转轴垂直的调节阀44的外缘部分相对应形成有调节阀44的阀座。由此，能够对调节阀44从全闭状态到打开规定的角度，例如80度为止进行线性开角度调节， 能够由执行器4 对第1旁通路43的排气流量进行精密调节。如图1 图3及图9所示，从第2增压器涡轮8b的排出部向右侧延伸设有与排气控制装置12连接的涡轮下游通路45。在第2增压器涡轮8b的导入部和涡轮下游通路45 之间形成有第2旁通路46。在第2旁通路46的内部设有废气门47。该废气门47由摆动阀构成，并且可由执行器47a驱动。排气控制装置12相对于发动机1的后侧侧壁而言被邻接配置于其右侧位置，即被邻接配置于第1涡轮增压器7和第2涡轮增压器8的右侧位置，并且以排气入口位于与第2 增压器涡轮8b的排出部基本上同样高度的位置、排气出口位于比第1涡轮增压器7更靠下侧的位置的方式被纵置配置。排气控制装置12以绝热体将氧化催化剂1 和配置在氧化催化剂1 的下游侧的DPF(柴油颗粒过滤器)12b覆盖而将其收容为一体。排气控制装置 12的上端部被固定于缸盖4的上支架19所支承，下端部被固定于缸体2的下支架20所支承。另外，DPF12b并不限于仅仅用于去除煤烟的过滤器，载有催化剂的过滤器也是可以的。下面，基于图9 图11，对第1、第2涡轮增压器7、8的控制进行说明。如图11的控制映射图所示，根据车辆的行驶状态，本发动机1被控制为低速模式 Ml、中速模式M2、中高速模式M3、高速模式M4，再加上启动模式MO以5种运行模式MO M4 对发动机1的进气及排气进行控制。发动机1的控制部(省略图示)基于各车载传感器的检测值判断运行模式MO M4，按照如图10所示的表进行进气节流阀17、调节阀44及废气门47的控制。在发动机启动时的启动模式MO下，对进气节流阀17进行闭动作控制，对调节阀44 及废气门47进行开动作控制。如图9所示，发动机1的排气通过排气口 3b、排气歧管11被导向导入通路42。此时，由于调节阀44进行了开动作，所以排气绕过第1增压器涡轮7b而从第1旁通路43通过。由于废气门47进行了开动作，所以绕过了第1增压器涡轮7b后的排气，又绕过第2增压器涡轮8b并被送入排气控制装置12。由此，能够将动能损失少、温度高的排气导入到排气控制装置12。另外，由于第1增压器压缩机7a和第2增压器压缩机8a没有动作，所以进气不被增压。在低速模式Ml下，对进气节流阀17、调节阀44及废气门47进行闭动作控制。由于调节阀44进行了闭动作，所以发动机1的排气使第1增压器涡轮7b和第2增压器涡轮 8b转动后被送入排气控制装置12。进气口 3a被供给由第1增压器压缩机7a和第2增压器压缩机8a进行了增压的进气。由此，即使是低速时的小的排气动能也能获得增压效果。在中速模式M2下，对进气节流阀17及废气门47进行闭动作控制，对调节阀44进行开角度调节控制。调节阀44被进行角度控制，使得发动机速度越高，或者发动机扭矩越高，调节阀44的开度越大。由于调节阀44对应于运行状态被进行角度控制，所以排气的一部分使第1增压器涡轮7b和第2增压器涡轮8b转动，排气的剩余部分绕过第1增压器涡轮7b和第2增压器涡轮8b被送入排气控制装置12。进气口 3a被供给由第1增压器压缩机7a和第2增压器压缩机8a进行了增压的进气。由此，能够兼顾第1增压器压缩机7a的增压效率和减少排气阻力。在中高速模式M3下，对进气节流阀17及调节阀44进行开动作控制，对废气门47 进行闭动作控制。发动机1的排气绕过第1增压器涡轮7b，从第1旁通路43通过而使第2增压器涡轮8b转动之后，被送入排气控制装置12。进气口 3a被供给由第2增压器压缩机8a进行了增压的进气。在高速模式M4下，对进气节流阀17及调节阀44进行开动作控制，对废气门47进行开定时(opening timing)调节控制。发动机速度在规定值以上，或者发动机扭矩在规定值以上时废气门47进行开动作。由于废气门47对应于运行状态受到开定时调节控制，所以绕过第1增压器涡轮7b 的排气的一部分使第2增压器涡轮8b转动，排气的剩余部分绕过第2增压器涡轮8b后被送入排气控制装置12。进气口 3a被供给由第2增压器压缩机8a进行了增压的进气。由此，能够在确保第2增压器压缩机8a的增压效率的同时，减少进排气阻力。下面，基于图1及图12 图14，对本实施例的润滑装置进行说明。如图13所示，在缸头3的内部形成有沿左右方向延伸的油沟3c。发动机1的润滑油通过机油通路从设于缸体2的油泵(省略图示)被供给到各个润滑部位。从油泵被供给到缸头3的润滑油，从油沟3c被供给到各凸轮轴用轴承部等。在第1涡轮增压器7的第1中央壳体23的内部形成有用于在第1增压器涡轮轴 7c和轴承部分之间贮存润滑油的机油贮存部(省略图示)。而且，与第1中央壳体23同样， 在第2涡轮增压器8的第2中央壳体33的内部形成有用于在第2增压器涡轮轴8c和轴承部分之间贮存润滑油的机油贮存部(省略图示)。第1、第2增压器涡轮轴用的润滑油从缸头3通过机油分配器60被供给到第1、第2中央壳体23、33，用过的润滑油回流到形成于缸体2的后侧侧壁中段的左侧位置的机油回流部加。机油分配器60被配置在缸体2的后侧上部的左侧端部的左侧位置上。机油分配器60通过机油供给通路61连接到与缸头3的油沟3c的左侧端部连通的机油取出部3d。 金属制的机油供给通路61从机油取出部3d向下方延伸设置，进而向车辆后方左侧弯曲并连接于机油分配器60。因此，能够使作为发动机侧的连接部的机油取出部3d的数量下降到小于第1、第2涡轮增压器7、8的机油供给通路的数量。第1中央壳体23中设有用于从机油分配器60导入润滑油的第1供给通路M和用于将润滑油从第1中央壳体23排出的第1回油通路25等。第2中央壳体33中设有用于从机油分配器60导入润滑油的第2供给通路34和用于将润滑油排出的第2回油通路35 等。如图1所示，第1回油通路25和第2回油通路35被配置于排气控制装置12的左侧位置。如图12、图13所示，金属管制的第1供给通路M从机油分配器60朝着第1增压器涡轮轴7c方向向右侧延伸，并且在向上方弯曲后连接于第1中央壳体23的底面。金属管制的第1回油通路25形成为直径大于第1供给通路M，在中途部分被分割形成为第1中
10央壳体23侧的第1上游回油通路2 和机油回流部加侧的第1下游回油通路25b。第1上游回油通路25a的上端部连接于第1中央壳体23的底面，该第1上游回油通路2 从该底面向前下方呈倾斜状设置。第1下游回油通路25b的下端部连接于将在后面叙述的合流部62，以与第2回油通路35合流。第1上游回油通路25a的下端部和第1下游回油通路25b的上端部通过耐热合成橡胶制的柔性管63连接在一起。由此，即使在第1上游回油通路25a的下端部和第1下游回油通路25b的上端部产生错位误差，也能由柔性管63将该误差吸收。此外，由于柔性管 63能够随着第1回油通路25的缩短而缩短，所以能够使暴露于高温下的表面积最小化，能够在抑制柔性管63的热损害的同时吸收第1涡轮增压器7和发动机1的振动位移，能够吸收第1、第2涡轮增压器7、8的错位。金属管制的第2供给通路34从机油分配器60朝着第2增压器涡轮轴8c方向向右上侧延伸，并且在向前方弯曲后连接于第2中央壳体33的顶面。金属管制的第2回油通路35形成为直径大于第2供给通路34的，并且被配置于第1回油通路25和排气控制装置 12之间的位置。第2回油通路35从第2中央壳体33的底面向下方延伸，其下端部连接于机油回流部加。在第2回油通路35的下侧部分形成有波纹状的振动吸收部35a。由此，即使用耐热性高的金属形成整个第2回油通路35，也能由波纹状的振动吸收部3 将因第2 涡轮增压器8和发动机1的固有振动不同而产生的振动位移吸收。在第2回油通路35的下端部设有用于与第1下游回油通路2 合流的金属制的合流部62，合流部62的下端部与机油回流部加相连结。从第2中央壳体33到合流部62的第2回油通路35的通路长度比从第1中央壳体23到合流部62的第1回油通路25的通路长度更长。这里，第1回油通路25的通路长度是由第1上游回油通路25a、第1下游回油通路25b、柔性管63形成的通路长度。由此， 能够使机油回流部加的数量下降到比第1、第2涡轮增压器7、8的第1、第2回油通路25、 35的数量更少，能够以小的空间将第1、第2回油通路25、35连接到发动机侧壁，能够增大发动机1周边的布局自由度。而且，由于仅使第2回油通路35连接于发动机侧壁，所以第 1涡轮增压器7相对于发动机1的错位不会对第2回油通路35的连接产生影响，能够将第 2回油通路35的组装误差抑制在最小限度。下面，基于图15 图18，对本实施例的冷却装置进行说明。如图18所示，发动机1的冷却水从设于缸体2的前侧侧壁的水泵70通过冷却水通路被供给到需要冷却的各个部位。从水泵70通过缸体2被供给到缸头3的冷却水在形成于缸头3内部的水套(省略图示)中循环而对需要冷却的部位进行冷却。升温后的冷却水被送到配置于发动机1的前侧位置的散热器71，通过与行驶风进行热交换水温被降低后，回流到水泵70。散热器71具有在冷却水流动的纵向路径上形成有许多散热片的散热芯71a、设于该散热芯71a的上方的上水箱71b、设于散热芯71a的下方的下水箱71c等。缸头3和上水箱71b由抽吸通路(省略图示)连接，下水箱71c和位于水泵70的抽吸侧的冷却水导入部(省略图示)由配送(〒'J 〃 'J )通路(省略图示)连接。上水箱71b被配置于高于第2涡轮增压器8的第2中央壳体33的位置。冷却水导入部中设有根据水温对冷却水的流动进行控制的自动调温器(省略图示)。
在第1涡轮增压器7的第1中央壳体23的内部形成有用于在第1增压器涡轮轴 7c的轴承部分贮存冷却水的冷却水贮存部(省略图示)。而且，与第1中央壳体23同样， 在第2涡轮增压器8的第2中央壳体33的内部形成有用于在第2增压器涡轮轴8c的轴承部分贮存冷却水的冷却水贮存部(省略图示)。第1、第2增压器涡轮轴用的冷却水被从缸头3供给到第1、第2中央壳体23、33，冷却后的冷却水向形成于缸体2的后侧侧壁中段右侧位置的冷却水回流部2b回流。冷却水回流部2b连接有加热器回水配管，第1、第2增压器涡轮轴用的冷却水与从加热器(省略图示)回水的冷却水合流。冷却水回流部2b与位于水泵70的抽吸侧的冷却水导入部连通。第1中央壳体23中设有用于从缸头3导入冷却水的第1供水通路沈和用于将冷却水排出的第1回水通路27等。第2中央壳体33中设有用于从缸头3导入冷却水的第2 供水通路36、用于将冷却水排出的第2回水通路37、蒸汽回气通路73等。金属管制的第1供水通路沈将与缸体2的后侧侧壁相对的第1中央壳体23的中段部分前表面和与缸头3的水套连通的冷却水连接部!Be (发动机主体侧的连接部)连接起来。冷却水连接部!Be在曲轴方向设于发动机1的基本上中央且在垂直方向设于缸头3的中段位置。第1供水通路26先从冷却水连接部3e向下方延伸，然后朝着第1中央壳体23 向左后方延伸设置。由于上述原因，当发动机1在高负荷运转后停止时，第1中央壳体23 内产生的蒸汽从第1供水通路沈通过并被排向缸头3的水套，第1中央壳体23内被供给新的冷却水。在第1供水通路沈的中途部分形成有沿左右方向延伸的波纹状的振动吸收部 26a0因此，能够容易地吸收第1涡轮增压器7和发动机1的组装误差，能够将因第1涡轮增压器7和发动机1的固有振动不同而产生的振动位移吸收。金属管制的第1回水通路27将第1中央壳体23的中段部分后表面与冷却水回流部2b连接起来。第1回水通路27从第1中央壳体23的后表面朝着冷却水回流部2b向右下方延伸设置。由此，能够增大第1回水通路27的布局自由度，并且能够使来自第1涡轮增压器7的蒸汽可靠地向发动机1主体侧释放(逃t)。金属管制的第2供水通路36将与缸盖4的后侧侧壁相对的第2中央壳体33的中段部分前表面和与缸头3的水套连通的冷却水连接部3f (发动机主体侧的连接部)连接起来。冷却水连接部3f设于冷却水连接部!Be的右侧且比连接部!Be更靠下方的位置。第2 供水通路36先从冷却水连接部3f向上方延伸，然后朝着第2中央壳体33向左后方延伸设置。金属管制的第2回水通路37将第2中央壳体33的中段部分后表面和冷却水回流部2b连接起来。第2回水通路37在中途部分被分割形成第2中央壳体33侧的第2上游回水通路37a和冷却水回流部2b侧的第2下游回水通路37b。第2上游回水通路37a的上端部连接于第2中央壳体33的中段部分后表面，第2上游回水通路37a从该后表面向后下方呈曲柄状设置。第2下游回水通路37b朝着冷却水回流部2b向右下方延伸设置。第2 上游回水通路37a的下端部与第2下游回水通路37b的上端部，由沿上下方向延伸的耐热合成树脂制的柔性管72连接在一起。因此，能够容易地吸收第2涡轮增压器8和发动机1的组装误差，能够将因第2涡轮增压器8和发动机1的工作振动不同而产生的振动位移吸收。
蒸汽回气通路73将第2增压器涡轮轴8c的冷却水贮存部的上部与上水箱71b的抽吸侧的部分连接起来。蒸汽回气通路73和第2中央壳体33的连接位置被配置在比第2 中央壳体33和第2供水通路36的连接位置以及第2中央壳体33和第2回水通路37的连接位置更高的位置。由于上述原因，当发动机1在高负荷运转后停止时，第2中央壳体33 内产生的蒸汽从蒸汽回气通路73通过并被排向上水箱71b的抽吸侧的部分，新的冷却水被从第2供水通路36供给到第2中央壳体33内。下面，对实施例1的车辆用发动机的涡轮增压装置的作用、效果进行说明。本车辆用发动机1的涡轮增压装置，在包括第1涡轮增压器7、第2涡轮增压器8、 将第1增压器涡轮7b的排出部到第2增压器涡轮8b的导入部连接起来的涡轮间通路41、 将第1增压器涡轮7b的导入通路42与涡轮间通路41连接起来的第1旁通路43、可开闭该旁通路43的调节阀44的车辆用发动机1的涡轮增压装置中，第1增压器涡轮轴7c与第2 增压器涡轮轴8c基本上平行地配置，从第1、第2增压器涡轮轴7c、8c的轴向看去，涡轮间通路41以从第1增压器涡轮7b的排出部朝着第2涡轮增压器8侧基本上直线延伸，并且以沿第2增压器涡轮8b的外周部从切线方向与之相连的方式连接于该第2增压器涡轮8b 的外周部，涡轮间通路41和第1旁通路43以在第1、第2增压器涡轮轴7c、8c的轴向呈邻接状的方式被配设且被一体地形成。根据本车辆用发动机1的涡轮增压装置，由于将第1增压器涡轮轴7c与第2增压器涡轮轴8c基本上平行地配置，从第1、第2增压器涡轮轴7c、8c的轴向看去涡轮间通路 41从第1增压器涡轮7b的排出部朝着第2增压器8侧基本上呈直线状延伸，所以能够以短距离的通路长度将第1增压器涡轮7b的排出部到第2增压器涡轮8b的导入部连接起来， 能够抑制排气的热能向外气放出。因此，能够达到提高由第2涡轮增压器8进行增压的增压效率、在涡轮增压装置的下游装有DPF12b和催化剂1 等情况下提高DPF12b的再生效率以及使催化剂1 早期活性化的目的。此外，由于涡轮间通路41以沿第2增压器涡轮8b 的外周部从切线方向与之相连的方式连接于该第2增压器涡轮8b的外周部，涡轮间通路41 和第1旁通路43以在第1、第2增压器涡轮轴7c、8c的轴向呈邻接状的方式被配设且被一体地形成，所以能够将向第2增压器涡轮的排气导入性能维持为较高，并且能够缩短第1涡轮增压器7和第2涡轮增压器8之间的通路长度，从而使发动机1周边的布局紧凑化，伴随于此，能够达到轻型化和减少制造成本的目的。涡轮间通路41、第1旁通路43、第1增压器涡轮7b的导入通路42被构成为一体的排气通路单元50，排气通路单元50具有第1涡轮增压器7侧的第1单元部分51和第2涡轮增压器8侧的第2单元部分52，第1单元部分51设有从发动机1向第1增压器涡轮7b 输送排气的导入通路42、从发动机1向第2增压器涡轮8b输送排气的涡轮间通路41、第1 旁通路43的一部分。由此，第1涡轮增压器7和第2涡轮增压器8之间的通路能够被单元化，发动机1能够容易地支承第1、第2涡轮增压器7、8，能够提高维护时的作业效率。由于第1增压器涡轮7b被配置在第2增压器涡轮8b的下方位置，所以能够沿发动机1的后侧侧壁将第1涡轮增压器7和第2涡轮增压器8进行上下配置，能够在维持发动机1周边的布局性的同时，提高发动机1支承第1、第2涡轮增压器7、8的强度。由于在第1单元部分51和第2单元部分52的连接部分设有调节阀44，所以能够确保调节阀44相对于排气通路单元50的装配性和调节阀44的维护性。
由于调节阀44为蝶阀，所以能够对调节阀44的开度调节进行精密控制，能够以良好的精度进行增压调节的控制。由于在第1单元部分51和第2单元部分52的连接部分中，通过中间构件53将第 1单元部分51和第2单元部分52连接在一起，而在该中间构件53形成有配置有调节阀44 的第1旁通路43的一部分和涡轮间通路41的一部分，所以能够以简单的结构确保调节阀 44相对于排气通路单元50的装配性和调节阀44的维护性。由于在第2增压器涡轮8侧的涡轮间通路41的横截面形状形成为椭圆形，并且该横截面的长轴与所述第2增压器涡轮轴8c基本上垂直，所以能够提高对第2增压器涡轮8 的排气导入效率。下面，关于对上述实施例进行了部分变更的变形例进行说明。1)在上述实施例中，对相对于车辆而言横置的柴油发动机的例子做了说明，但是本发明无论何种发动机的配置、种类都能适用，也可以适用于纵置往复式发动机。2)在上述实施例中，对于将小容量的第1涡轮增压器配置在下侧，将大容量的第2 涡轮增压器配置在上侧的上下二段配置的涡轮增压器的例子进行了说明，但是只要是至少将第1涡轮增压器和第2涡轮增压器串联连接的结构即可，将小容量的第1涡轮增压器配置在上侧，大容量的第2涡轮增压器配置在下侧也是可以的，此外，也可以将第1、第2涡轮增压器左右二列配置。3)在上述实施例中，对于缩短涡轮间通路而抑制了放出的热能的例子进行了说明，通过配合使用在进气阀提升时使排气阀提升一个规定量的技术，即通过所谓的排气阀二次开放的阀门系统进行的排气升温技术，能够使排气温度进一步上升，能够达到提高增压效率和DPF的再生效率以及使催化剂早期活性化的目的。4)除此之外，本领域技术人员在不脱离本发明的宗旨的情况下能够以对上述实施例进行了各种变更的方式进行实施，本发明也包括这样的变更方式在内。根据本发明，在具有第1涡轮增压器和相对于与该第1涡轮增压器串联配置的第 2涡轮增压器的车辆用发动机的涡轮增压装置中，通过将第1、第2涡轮增压器间的涡轮间通路和旁通路在涡轮轴的轴向上呈邻接状且一体地形成，能够在抑制向外放出的排气的热能，维持向第2增压器涡轮的排气导入性能的同时，使发动机周边的布局紧凑化。应该理解的是，这里的实施例是示例性的而并非用于限制，本发明的保护范围是通过所附权利要求进行限定的，而不是通过前面的描述进行限定，落入权利要求边界和范围的变化、或该边界和范围的等同物均被视为包含在该权利要求中。
权利要求
1.一种车辆用发动机的涡轮增压装置，包括第1涡轮增压器、第2涡轮增压器、用于将所述第1涡轮增压器涡轮的排出部到第2涡轮增压器涡轮的导入部连接的涡轮间通路、 用于将所述第1涡轮增压器涡轮的导入通路和所述涡轮间通路连接的旁通路、可开闭所述旁通路的控制阀，其特征在于所述第1涡轮增压器涡轮轴和所述第2涡轮增压器涡轮轴被基本上平行地配置，从与所述第1涡轮增压器和所述第2涡轮增压器的涡轮轴平行的方向看去，所述涡轮间通路从所述第1涡轮增压器涡轮的排出部向第2涡轮增压器侧基本上直线延伸，从而以沿第2涡轮增压器涡轮的外周部从切线方向与所述第2涡轮增压器涡轮相连的方式连接于所述第2增压器涡轮的外周部，所述涡轮间通路和所述旁通路以在与所述第一涡轮增压器和所述第2涡轮增压器的涡轮轴平行的方向呈邻接状的方式被配设且被一体地形成。
2.根据权利要求1所述的车辆用发动机的涡轮增压装置，其特征在于所述涡轮间通路、旁通路、第1涡轮增压器涡轮的导入通路被构成为一体的排气通路单元，所述排气通路单元包括所述第1涡轮增压器侧的第1单元部分和第2涡轮增压器侧的第2单元部分，在所述排气通路单元的第1单元部分设有用于从所述发动机向所述第1涡轮增压器涡轮输送排气的所述导入通路和用于从所述发动机向所述第2涡轮增压器涡轮输送排气的排气通路的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用发动机的涡轮增压装置，其特征在于所述第1涡轮增压器涡轮被配置在所述第2涡轮增压器涡轮的下方位置。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的车辆用发动机的涡轮增压装置，其特征在于在所述排气通路单元的所述第1单元部分与所述第2单元部分的连接部分设有所述控制阀。
5.根据权利要求4所述的车辆用发动机的涡轮增压装置，其特征在于所述控制阀为蝶阀。
6.根据权利要求4所述的车辆用发动机的涡轮增压装置，其特征在于于所述连接部分将所述排气通路单元的所述第1单元部分和所述第2单元部分通过中间构件连接，在所述中间构件形成有所述旁通路的一部分和所述涡轮间通路的一部分，所述旁通路的一部分中配置有所述控制阀。
7.根据权利要求5所述的车辆用发动机的涡轮增压装置，其特征在于于所述连接部分将所述排气通路单元的所述第1单元部分和所述第2单元部分通过中间构件连接，在所述中间构件形成有所述旁通路的一部分和所述涡轮间通路的一部分，所述旁通路的一部分中配置有所述控制阀。
8.根据权利要求1 7中的任意一项所述的车辆用发动机的涡轮增压装置，其特征在于所述第2涡轮增压器涡轮侧的所述涡轮间通路的横截面形状形成为椭圆形，并且所述横截面构成为其长轴与所述第2涡轮增压器涡轮轴基本上垂直。
全文摘要
本发明提供一种车辆用发动机的涡轮增压装置，其具有第1涡轮增压器、第2涡轮增压器、用于将第1增压器涡轮的排出部到第2增压器涡轮的导入部连接起来的涡轮间通路、用于将第1增压器涡轮的导入通路和涡轮间通路连接起来的旁通路、可开闭该旁通路的调节阀。第1增压器涡轮轴和第2增压器涡轮轴被基本上平行地配置；从第1、第2增压器涡轮轴的轴向看去，涡轮间通路从第1增压器涡轮的排出部朝着第2涡轮增压器侧基本上直线延伸，从而以沿第2增压器涡轮的外周部从切线方向与之相连的方式连接于该第2增压器涡轮的外周部。
文档编号F02B37/013GK102312721SQ20111017231
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月23日 优先权日2010年6月30日
发明者丹羽靖, 旗生笃宏, 末国荣之介, 西坂聪 申请人:马自达汽车株式会社