CN113454317A - 排气歧管 - Google Patents

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CN113454317A CN202080015466.2A CN202080015466A CN113454317A CN 113454317 A CN113454317 A CN 113454317A CN 202080015466 A CN202080015466 A CN 202080015466A CN 113454317 A CN113454317 A CN 113454317A
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Abstract

包括：第1导入口(31B)，其导入从引擎(10)排出的排气；第1通路部(31)、(32)、(33)，其从第1导入口(31B)延伸，并且使从第1导入口(31B)取入的排气流通；第1导出口(33B)，其被设置于第1通路部(31)、(32)、(33)的出口部，将在第1通路部(31)、(32)、(33)中流动后的排气导入到其他排气系统装置(60)；第2导入口(36B)，其导入在其他排气系统装置(60)中流动后的排气；第2通路部(35)、(36)、(37)，其从第2导入口(36B)延伸，并且使从第2导入口(36B)取入的排气流通；第2导出口(37B)，其被设置于第2通路部(35)、(36)、(37)的出口部，并导出在第2通路部(35)、(36)、(37)中流动后的排气；以及旁通通路部(38)，其连接第1通路部(32)与第2通路部(36)，使得在第1通路部(31)、(32)、(33)中流动的排气绕过其他排气系统装置(60)。

Description

排气歧管
技术领域
本公开涉及排气歧管，尤其涉及具备增压器的引擎的排气歧管。
背景技术
作为谋求引擎的高输出化的技术，广泛应用一种增压器，其包括由排气驱动的涡轮、以及被与该涡轮同轴地设置并压送进气的压缩机。例如，在专利文献1中，公开了一种二级增压系统，其在排气歧管的侧部，沿铅垂方向的上下配置并安装有高压级增压器及低压级增压器。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2012-12988号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
一般地，关于被安装于引擎的排气歧管或增压器等排气系统装置，从引擎舱内的空间上的制约及提高搭载性的观点出发，期望谋求它们的紧凑化。
在上述专利文献1所记载的结构中，分别单独地构成了排气歧管、高压级增压器及低压级增压器的各壳体。因此，包含这些高压级增压器及低压级增压器的排气系统结构整体上会变大，可能招致对周边部件的干扰或搭载性的恶化。
本公开的目的在于提供一种能够谋求排气系统结构的紧凑化的排气歧管。
用于解决技术问题的技术手段
本公开的排气歧管包括：第1导入口，其导入从引擎排出的排气；第1通路部，其从所述第1导入口延伸，并且使从该第1导入口取入的排气流通；第1导出口，其被设置于所述第1通路部的出口部，将在该第1通路部中流动后的排气导出到其他排气系统装置；第2导入口，其导入在所述其他排气系统装置中流动后的排气；第2通路部，其从所述第2导入口延伸，并且使从该第2导入口取入的排气流通；第2导出口，其被设置于所述第2通路部的出口部，并导出在该第2通路部中流动后的排气；以及旁通通路部，其以在所述第1通路部中流动的排气绕过所述其他排气系统装置的方式，连接所述第1通路部与所述第2通路部。
此外，优选的是，所述第1导出口及所述第2导入口被设置于安装所述其他排气系统装置的凸缘部，所述第1通路部从所述第1导入口朝向所述第1导出口，在所述引擎的相反侧沿横向延伸设置，所述第2通路部的至少一部分从所述第2导入口向所述引擎侧倾斜地延伸设置，所述旁通通路部从所述第1通路部向所述第2通路部倾斜地延伸设置。
此外，优选的是，在所述旁通通路部，设置有可开闭该旁通通路部的流路的阀，使该阀动作的驱动器被配置在比所述旁通通路部靠所述引擎侧处。
此外，优选的是，在所述第2通路部配置有增压器的涡轮，并一体地设置有容纳该涡轮的涡轮壳体。
优选的是，所述其他排气系统装置为高压级增压器，该高压级增压器具有以从所述第1导出口取入的排气进行旋转驱动的高压级涡轮，被设置于所述第2通路部的所述涡轮为低压级增压器的低压级涡轮。
发明效果
根据本公开的排气歧管，能够谋求排气系统结构的紧凑化。
附图说明
图1是表示一实施方式的引擎的进气系统和排气系统的示意性的整体构成图。
图2是表示一实施方式的排气歧管的示意性的立体图。
图3是从排气集合部的长度方向观察在一实施方式的排气歧管的固定凸缘部安装有高压级涡轮壳体的状态的示意性的侧视图。
具体实施方式
以下，基于附图，对一实施方式的排气歧管进行说明。对相同的部件标注相同的附图标记，它们的名称和功能也相同。因此，不重复对它们的详细说明。
[整体构成]
图1是表示本实施方式的引擎10的进气系统和排气系统的示意性的整体构成图。
引擎10具备引擎主体部11，该引擎主体部11主要包括气缸体和设于气缸体的上部的气缸盖CH等。在气缸体中，界定燃烧室的多个气缸C在引擎10的长度方向上直列设置。在气缸盖CH上，设有向气缸C内导入进气的进气口12和从气缸C导出排气的排气口13。此外，引擎10不限定于图示例的直列多缸引擎，也可以是单缸引擎。另外，引擎10也可以是V型引擎或水平对置型引擎。
在气缸盖CH的进气侧的侧部，设有向各进气口12分配进气的进气歧管20。在进气歧管20上，从进气上游侧起依次连接有空气滤清器21、第1进气管22、低压级增压器40的低压级压缩机壳体45、第2进气管23、高压级增压器60的高压级压缩机壳体80、以及第3进气管24。在第3进气管24设有冷却进气的中冷器25。
在气缸盖CH的排气侧的侧部设有排气歧管30。排气歧管30包括：与各排气口13的出口部连结的多个排气导入通路部31(第1通路部的一部分)、排气导入通路部31分别合流的排气集合部32(第1通路部的一部分)以及从排气集合部32导出排气的排气导出通路部33(第1通路部的一部分)。另外，在排气歧管30上一体地设有低压级增压器40的低压级涡轮壳体34。
低压级增压器40包括：低压级涡轮41、低压级压缩机42、将这些低压级涡轮41和低压级压缩机42连结的旋转轴43、以及轴支承旋转轴43的未图示的轴承。低压级涡轮41被容纳于低压级涡轮壳体34内，该低压级涡轮壳体34与排气歧管30一体地形成。低压级压缩机42被容纳于低压级压缩机壳体45内。在这些低压级涡轮壳体34与低压级压缩机壳体45之间，设有容纳轴承的轴承壳体46。此外，低压级增压器40并不限定于图示例的常规型，也可以是具备可变叶片的可变容量型。
在低压级压缩机壳体45上设有在低压级压缩机42的周围沿周向延伸的低压级进气涡旋通路47。另外，在低压级压缩机壳体45上设有向低压级进气涡旋通路47吸入进气的低压级吸入通路部48。进而，在低压级压缩机壳体45上设有从低压级进气涡旋通路47排出进气的低压级排出通路部49。在低压级吸入通路部48上连接有第1进气管22，在低压级排出通路部49上连接有第2进气管23。
在与排气歧管30一体地形成的低压级涡轮壳体34上设有在低压级涡轮41的周围沿周向延伸的低压级排气涡旋通路35(第2通路部的一部分)。另外，在排气歧管30上，设有向低压级排气涡旋通路35导入排气的低压级排气导入通路部36(第2通路部的一部分)。另外，在排气歧管30上，设有从低压级排气涡旋通路35导出排气的低压级排气导出通路部37(第2通路部的一部分)。在低压级排气导出通路部37连接有排气管27，在排气管27上连接有排气净化装置28的外壳29等。在外壳29内，例如容纳有氧化催化剂、微粒过滤器、NOx催化剂等。
进而，在排气歧管30上，设有将排气集合部32和低压级排气涡旋通路35连接的旁通通路部38，以使得从排气集合部32排出的排气绕过高压级增压器60。在旁通通路部38设有能够开闭旁通通路部38的流路的旁通阀90。旁通阀90通过驱动器91(例如，隔膜式或电磁式驱动器)而工作。旁通阀90可以是能够线性地调整开度的阀、或ON/OFF(接通/断开)阀的任意一种。
如上述这样构成的低压级增压器40在从低压级排气导入通路部36和旁通通路部38中的至少任意一方向低压级排气涡旋通路35内导入排气时，低压级涡轮41旋转，由此使低压级压缩机42旋转。在低压级压缩机42旋转驱动时，从第1进气管22经由低压级吸入通路部48向低压级进气涡旋通路47内取入进气，由此将由低压级压缩机42加压后的进气从低压级排出通路部49向第2进气管23压送。
高压级增压器60(其他排气系统装置的一个例子)包括：高压级涡轮61、高压级压缩机62、将这些高压级涡轮61和高压级压缩机62连结的旋转轴63、以及轴支承旋转轴63的未图示的轴承。高压级涡轮61被容纳于高压级涡轮壳体70内。高压级压缩机62被容纳于高压级压缩机壳体80内。在这些高压级涡轮壳体70与高压级压缩机壳体80之间，设有容纳轴承的轴承壳体88。此外，高压级增压器60并不限定于图示例的常规型，也可以是具备可变叶片的可变容量型。
在高压级压缩机壳体80上设有在高压级压缩机62的周围沿周向延伸的高压级进气涡旋通路81。另外，在高压级压缩机壳体80上设有向高压级进气涡旋通路81吸入进气的高压级吸入通路部82。进而，在高压级压缩机壳体80上设有从高压级进气涡旋通路81排出进气的高压级排出通路部83。在高压级吸入通路部82连接有第2进气管23，在高压级排出通路部83连接有第3进气管24。
在高压级涡轮壳体70上设有在高压级涡轮61的周围沿周向延伸的高压级排气涡旋通路71。另外，在高压级涡轮壳体70上设有向高压级排气涡旋通路71导入排气的高压级排气导入通路部72。另外，在高压级涡轮壳体70上设有从高压级排气涡旋通路71导出排气的高压级排气导出通路部73。在高压级排气导入通路部72连接有排气歧管30的排气导出通路部33。在高压级排气导出通路部73连接有排气歧管30的低压级排气导入通路部36。
如以上这样构成的高压级增压器60在从排气导出通路部33经由高压级排气导入通路部72向高压级排气涡旋通路71内导入排气时，高压级涡轮71旋转，由此使高压级压缩机72旋转。在高压级压缩机72旋转驱动时，从第2进气管23经由高压级吸入通路部82向高压级进气涡旋通路81内取入进气，由此将由高压级压缩机62加压后的进气从高压级排出通路部83向第3进气管24压送。
[排气歧管]
图2是表示本实施方式的排气歧管30的示意性的立体图。
如图2所示，排气歧管30一体地包括：多根排气导入通路部31、排气集合部32、排气导出通路部33、在内部形成有低压级排气涡旋通路35(参照图1)的低压级涡轮壳体34、低压级排气导入通路部36、低压级排气导出通路部37以及旁通通路部38。
排气导入通路部31以与引擎10的气缸数相应的根数设置，在与引擎10的气缸排列方向正交的方向(横向)上延伸设置。在各排气导入通路部31的入口端分别设有通过未图示的螺栓等紧固固定于气缸盖CH的侧部的被固定凸缘部31A。另外，在被固定凸缘部31A的凸缘面中分别设有面向气缸盖CH的排气口13(参照图1)地开口的第1排气导入口31B(第1导入口)。
排气集合部32与引擎10的气缸排列方向平行地延伸设置，使各排气导入通路部31的出口端合流。即，构成为：从引擎10的各排气口13(参照图1)分别向排气导入通路部31内导入的排气在排气集合部32内沿长度方向流动从而合流。
排气导出通路部33从排气集合部32分支并在与排气导入通路部31相反侧沿横向延伸设置。在排气导出通路部33的正上方设有低压级涡轮壳体34。另外，在排气导出通路部33的出口端设有用于安装高压级涡轮壳体70(参照图1)的固定凸缘部39。在固定凸缘部39的凸缘面39A中设有面向高压级涡轮壳体70的高压级排气导入通路部72(参照图1)地开口的第1排气导出口33B(第1导出口)。即，构成为：从排气集合部32流入排气导出通路部33内的排气通过第1排气导出口33B而被导入到高压级排气导入通路部72(参照图1)。
在本实施方式中，固定凸缘部39以其凸缘面39A朝向斜下方的方式，相对于排气导出通路部33的轴心以规定的角度倾斜设置。即，相对于比排气导出通路部33靠上方的低压级涡轮壳体34，高压级涡轮壳体70(参照图1)配置于斜下方。在固定凸缘部39的凸缘面39A中，从高压级排气导出通路部73(参照图1)导入排气的第2排气导入口36B(第2导入口)开口形成于比第1排气导出口33B靠上方侧的位置。
低压级排气导入通路部36从固定凸缘部39的第2排气导入口36B朝向低压级涡轮壳体34向斜上方延伸设置。低压级涡轮壳体34的出口端与低压级涡轮壳体34内的低压级排气涡旋通路35(参照图1)合流。另外，在低压级涡轮壳体34上设有从低压级排气涡旋通路35导出排气的低压级排气导出通路部37。在低压级排气导出通路部37的出口端设有固定未图示的排气管等的低压级凸缘部37A，在低压级凸缘部37A的凸缘面中开口形成有第2排气导出口37B(第2导出口)。
即，在排气歧管30上设有：从引擎10直接导入排气的多个第1排气导入口31B、向高压级涡轮壳体70(参照图1)导出排气的第1排气导出口33B、导入使高压级涡轮61(参照图1)旋转驱动的排气的第2排气导入口36B、以及导出使低压级涡轮41(参照图1)旋转驱动的排气的第2排气导出口37B。换言之，在排气歧管30上设有导入从引擎10排出的高温排气的第1排气导入口31B和导入由高压级增压器60降低了温度的排气的第2排气导入口36B这总计2种排气导入口。另外，在排气歧管30上设有导出从引擎10排出的高温排气的第1排气导出口33B和导出由低压级增压器40降低了温度的排气的第2排气导出口37B这总计2种排气导出口。
旁通通路部38从排气集合部32朝向低压级涡轮壳体34，向与低压级排气导入通路部36相反的方向并向斜上方延伸设置。即，在从引擎10的气缸排列方向(排气集合部32的长度方向)侧视观察排气歧管30时，由从排气集合部32向横向延伸的排气导出通路部33、从固定凸缘部39向斜上方延伸的低压级排气导入通路部36、以及从排气集合部32向斜上方延伸的旁通通路部38形成以低压级涡轮壳体34为顶点的呈大致三角形状的排气通路结构。由此，能够通过较短的旁通通路部38将排气集合部32和低压级涡轮壳体34连接，能够实现排气歧管30整体的紧凑化。
在旁通通路部38设有能够开闭旁通通路部38的流路的旁通阀90(参照图1)。在本实施方式中，使旁通阀90工作的驱动器91在比低压级涡轮壳体34靠气缸盖CH侧，设置于排气集合部32的正上方。即，通过将驱动器91容纳于比低压级涡轮壳体34靠气缸盖CH侧，能够有效地防止与引擎室内的周边部件的干扰。
根据以上详细说明的本实施方式的排气歧管30，通过在从排气集合部32沿横向延伸的排气导出通路部33的上方设置低压级涡轮壳体34，并且将低压级排气导入通路部36从排气导出通路部33的出口端的固定凸缘部39朝向低压级涡轮壳体34向斜上方延伸设置，将旁通通路部38从排气集合部32朝向低压级涡轮壳体34向斜上方延伸设置，从而由这些各通路部33、36、38构成呈大致三角形状的排气通路结构。
由此，能够使被安装于固定凸缘部39的高压级涡轮壳体70与低压级涡轮壳体34的距离较短，并且通过较短的旁通通路部38将排气集合部32与低压级涡轮壳体34连接，能够使包括排气歧管30和高压级涡轮壳体70的排气系统结构整体紧凑化。另外，通过实现紧凑化，有效地防止与引擎室内的周边部件的干扰，并且能够可靠地提高搭载性。
另外，通过将旁通通路部38设于比固定凸缘部39靠排气集合部32侧，能够将使旁通阀90工作的驱动器91容纳于比低压级涡轮壳体34靠气缸盖CH侧，能够有效地防止驱动器91与引擎室内的周边部件发生干扰。
另外，通过在排气歧管30上一体地形成低压级涡轮壳体34，从而在组装时能够省略组装低压级涡轮壳体34的工序，能够可靠地提高组装性。
另外，在将排气歧管30组装于气缸盖CH时，由于能够在固定凸缘部39上未安装高压级涡轮壳体70的状态下进行作业，因此能够将螺栓紧固工具等容易地插入到被固定凸缘部31A，也能够可靠地提高组装作业性。
[排气系统结构]
图3是从排气集合部32的长度方向观察在排气歧管30的固定凸缘部39安装有高压级涡轮壳体70的状态的示意性的侧视图。
如图3所示，高压级涡轮壳体70包括在高压级排气导入通路部72的入口端和高压级排气导出通路部73的出口端一体地设置的高压级凸缘部77。通过将高压级凸缘部77安装于排气歧管30的固定凸缘部39，优选在它们之间夹装未图示的垫片并用螺栓紧固，从而安装高压级涡轮壳体70。
在本实施方式中，固定凸缘部39以其凸缘面39A朝向斜下方的方式倾斜地设置，高压级凸缘部77以其凸缘面77A朝向斜上方的方式倾斜地设置。即，这些各凸缘部39、77的接合面M构成为相对于垂直方向以规定的角度倾斜。
高压级排气导入通路部72以与排气导出通路部33在大致相同直线上延伸的方式，从高压级凸缘部77向横向延伸设置。即，构成为：排气导出通路部33的流路轴心X1与各凸缘部39、77的接合面M所成的锐角侧的角度θ，和高压级排气导入通路部72的流路轴心X2与各凸缘部39、77的接合面M所成的锐角侧的角度θ为彼此大致相等的角度。如上所述，通过将排气导出通路部33和高压级排气导入通路部72在大致相同直线上沿横向延伸设置，从而在排气导出通路部33内流动的排气被顺畅地取入到高压级排气导入通路部72内，能够有效地抑制排气的压力损失。
高压级排气导出通路部73以与低压级排气导入通路部36在大致相同直线上延伸的方式，从高压级涡轮壳体70的大致中心部朝向高压级凸缘部77向斜上方延伸设置。即，构成为：高压级排气导出通路部73的流路轴心X3及低压级排气导入通路部36的流路轴心X4与各凸缘部39、77的接合面M大致正交。如上所述，通过将高压级排气导出通路部73和低压级排气导入通路部36在大致同一直线上倾斜地延伸设置，从而从高压级排气涡旋通路71向高压级排气导出通路部73内流出的排气被顺畅地取入到低压级排气导入通路部36内，能够有效地抑制排气的压力损失。
如果将如上述这样构成的高压级涡轮壳体70安装于排气歧管30，则高压级涡轮壳体70相对于排气集合部32配置于与引擎10相反侧的大致横向，且相对于低压级涡轮壳体34配置于斜下方。即，在从排气集合部32的长度方向观察时，这些排气集合部32、高压级涡轮壳体70以及低压级涡轮壳体34构成为配置成以低压级涡轮壳体34为顶点的大致三角形状。
由此，与将高压级涡轮壳体70和低压级涡轮壳体34配置于铅垂方向的上下的结构相比，能够有效地抑制这些各壳体70、34的上下方向的配置高度，能够使排气系统结构整体紧凑化。另外，通过抑制排气系统结构整体的上下方向的高度，在引擎室内有效地防止与相对于各壳体70、34配置于上方或下方的周边部件的干扰，并且也能够可靠地提高搭载性。
另外，通过使各凸缘部39、77的接合面M倾斜，与使这些接合面M朝向铅垂方向的结构相比，换言之，与将各壳体70、34在横向上排列的结构相比，构成为能够有效地抑制高压级涡轮壳体70向横向的突出量。由此，在引擎室内能够有效地防止与相对于高压级涡轮壳体70在横向上配置的周边部件的干扰，在这一点上能够可靠地提高搭载性。
[其他]
此外，本公开并不限定于上述实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行适当变形而实施。
例如，在上述实施方式中，说明了低压级涡轮壳体34相对于高压级涡轮壳体70和排气集合部32配置于斜上方的情况，但也可以构成为相对于高压级涡轮壳体70和排气集合部32配置于斜下方。在这种情况下，只要以使固定凸缘部39朝向斜上方倾斜的方式设置即可。
另外，说明了低压级涡轮壳体34与排气歧管30一体地形成的情况，但它们也可以单独构成。
另外，被安装于排气歧管30的固定凸缘部39的排气系统装置并不限定于高压级增压器60，也可以是排气净化装置、排气制动装置、排气再循环装置等其他排气系统装置。
本申请基于2019年2月20日申请的日本国专利申请(日本特愿2019-028388)，并将其内容作为参照援引于此。
工业可利用性
本公开的排气歧管在能够谋求排气系统结构的紧凑化这样的点上是有用的。
附图标记说明
10 引擎
CH 气缸盖
13 排气口
30 排气歧管
31 排气导入通路部(第1通路部))
31B 第1排气导入口(第1导入口)
32 排气集合部(第1通路部)
33 排气导出通路部(第1通路部)
33B 第1排气导出口(第1导出口)
34 低压级涡轮壳体
35 低压级排气涡旋通路(第2通路部)
36 低压级排气导入通路部(第2通路部)
36B 第2排气导入口(第2导入口)
37 低压级排气导出通路部(第2通路部)
37B 第2排气导出口(第2导出口)
38 旁通通路部
39 固定凸缘部(凸缘部)
40 低压级增压器
41 低压级涡轮
42 低压级压缩机
45 低压级压缩机壳体
47 低压级进气涡旋通路
48 低压级吸入通路部
49 低压级排出通路部
60 高压级增压器(其他排气系统装置)
61 高压级涡轮
62 高压级压缩机
70 高压级涡轮壳体
71 高压级排气涡旋通路
72 高压级排气导入通路部
73 高压级排气导出通路部
80 高压级压缩机壳体
81 高压级进气涡旋通路
82 高压级吸入通路部
83 高压级排出通路部
90 旁通阀(阀)
91 驱动器

Claims (5)

1.一种排气歧管，其特征在于，包括：
第1导入口，其导入从引擎排出的排气，
第1通路部，其从所述第1导入口延伸，并且使从该第1导入口取入的排气流通，
第1导出口，其被设置于所述第1通路部的出口部，将在该第1通路部中流动后的排气导出到其他排气系统装置，
第2导入口，其导入在所述其他排气系统装置中流动后的排气，
第2通路部，其从所述第2导入口延伸，并且使从该第2导入口取入的排气流通，
第2导出口，其被设置于所述第2通路部的出口部，并导出在该第2通路部中流动后的排气，以及
旁通通路部，其以在所述第1通路部中流动的排气绕过所述其他排气系统装置的方式，连接所述第1通路部与所述第2通路部。
2.如权利要求1所述的排气歧管，其中，
所述第1导出口及所述第2导入口被设置于安装所述其他排气系统装置的凸缘部；
所述第1通路部从所述第1导入口朝向所述第1导出口，在所述引擎的相反侧沿横向延伸设置；
所述第2通路部的至少一部分从所述第2导入口向所述引擎侧倾斜地延伸设置；
所述旁通通路部从所述第1通路部向所述第2通路部倾斜地延伸设置。
3.如权利要求2所述的排气歧管，其中，
在所述旁通通路部，设置有可开闭该旁通通路部的流路的阀，使该阀动作的驱动器被配置在比所述旁通通路部靠所述引擎侧处。
4.如权利要求1～3的任何一项所述的排气歧管，其中，
在所述第2通路部配置有增压器的涡轮，并一体地设置有容纳该涡轮的涡轮壳体。
5.如权利要求4所述的排气歧管，其中，
所述其他排气系统装置为高压级增压器，该高压级增压器具有以从所述第1导出口取入的排气进行旋转驱动的高压级涡轮，被设置于所述第2通路部的所述涡轮为低压级增压器的低压级涡轮。
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