JP2010229828A - Engine with supercharger - Google Patents
Engine with supercharger Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010229828A JP2010229828A JP2009075442A JP2009075442A JP2010229828A JP 2010229828 A JP2010229828 A JP 2010229828A JP 2009075442 A JP2009075442 A JP 2009075442A JP 2009075442 A JP2009075442 A JP 2009075442A JP 2010229828 A JP2010229828 A JP 2010229828A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- engine
- exhaust
- cylinder
- cylinders
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排気ターボ過給機を備えるエンジンに関し、特にマニホールドを用いない動圧過給を行うものに関する。 The present invention relates to an engine equipped with an exhaust turbocharger, and more particularly to an engine that performs dynamic pressure supercharging without using a manifold.
前記排気ターボ過給機付きエンジンでは、複数の気筒からの排気を前記マニホールドで集約し、タービンホイールに噴射する静圧過給から、近年、各気筒からの排気を直接前記タービンホイールに噴射することで、該タービンホイールの駆動力を高めるようにした前記動圧過給が主流となっている。 In the engine with an exhaust turbocharger, exhaust from a plurality of cylinders is collected by the manifold, and in recent years, exhaust from each cylinder is directly injected into the turbine wheel from static pressure supercharge that is injected into the turbine wheel. Thus, the dynamic pressure supercharging in which the driving force of the turbine wheel is increased is the mainstream.
たとえば、本件出願人による特許文献1では、相互に隣接し、点火時期が連続しない気筒の排気ポートを互いに接続することで2系統に分け、過給機に対して、相対的に近く排気系の容量が小さい方を該過給機のタービンホイールの外側に、相対的に遠く排気系の容量が大きい方を内側に接続することで、流速の速い排気がタービンホイールの外方に当り、低速域で高い過給性能を得るようにした過給機付きエンジンが提案されている。
For example, in
しかしながら、本願発明者の検討によって、タービンの回転速度をより高められる、すなわちより高い過給圧を得ることができる手法が判明した。 However, the inventors of the present application have clarified a technique that can further increase the rotational speed of the turbine, that is, obtain a higher supercharging pressure.
本発明の目的は、より高い過給圧を得ることができる過給機付きエンジンを提供することである。 The objective of this invention is providing the engine with a supercharger which can obtain a higher supercharging pressure.
本発明の過給機付きエンジンは、タービン側にタービンホイールの回転中心までの距離が相互に異なる2つのタービンスクロールを有するターボ過給機を備え、排気行程途中から吸気行程途中にかけて排気弁および吸気弁が共に開いているオーバーラップ期間となるバルブタイミングを有する過給機付きエンジンにおいて、前記2つのタービンスクロールには、エンジンの少なくとも一部の点火順序が連続する気筒の排気ポートからの気筒配管がそれぞれ接続され、かつ前記2つのタービンスクロールの内、前記点火順序が速い排気ポートに接続される側が、前記点火順序が遅い排気ポートに接続される側よりも、通路抵抗が相対的に小さく形成されることを特徴とする。 An engine with a supercharger according to the present invention includes a turbocharger having two turbine scrolls having different distances to the rotation center of a turbine wheel on the turbine side, and an exhaust valve and an intake air from the middle of an exhaust stroke to the middle of an intake stroke. In an engine with a supercharger having a valve timing that is an overlap period in which both valves are open, the two turbine scrolls have a cylinder pipe from an exhaust port of a cylinder in which at least a part of the ignition sequence continues. The side of the two turbine scrolls that are connected to each other and that is connected to the exhaust port with the fast ignition order is formed with a relatively smaller passage resistance than the side that is connected to the exhaust port with the slow ignition order. It is characterized by that.
上記の構成によれば、タービンにコンプレッサを備えて成るターボ過給機付きのエンジンにおいて、前記ターボ過給機は、タービン側に、タービンホイールの回転中心までの距離が相互に異なる2つのタービンスクロールを設けた構造とし、その2つのタービンスクロールには、エンジンの少なくとも一部の点火順序が連続する気筒の排気ポートからの気筒配管をそれぞれ接続する。たとえば、直列4気筒のエンジンの場合、前記点火順序は、♯1−♯3−♯4−♯2や♯1−♯2−♯4−♯3の順(以降、♯は、気筒番号を表すものとする)であり、♯1−♯3−♯4−♯2の場合、第2および第3の気筒を一方のタービンスクロールに接続し、第1および第4の気筒を他方のタービンスクロールに接続することで、♯4→♯3および♯1→♯2間では540°CAの間隔が開いて前記点火順序は連続しないが、逆の♯3→♯4および♯2→♯1間では180°CAの間隔となり前記点火順序は連続する。
According to the above configuration, in the turbocharged engine in which the turbine is provided with the compressor, the turbocharger includes two turbine scrolls having different distances to the rotation center of the turbine wheel on the turbine side. The two turbine scrolls are connected to cylinder piping from exhaust ports of cylinders in which at least a part of the ignition sequence of the engine continues. For example, in the case of an in-line four-cylinder engine, the ignition order is the order of # 1- # 3- # 4- # 2 or # 1- # 2- # 4- # 3 (hereinafter, # represents the cylinder number). In the case of # 1- # 3- # 4- # 2, the second and third cylinders are connected to one turbine scroll, and the first and fourth cylinders are connected to the other turbine scroll. As a result of the connection, an interval of 540 ° CA is opened between # 4 → # 3 and # 1 → # 2 and the ignition sequence is not continuous, but 180 # between the
したがって、後に点火する気筒からの排気による吸出し効果によって、先に点火して吸気行程にある気筒のオーバーラップによる掃気を促進することができるとともに、先に点火した気筒からの排気によってタービンの回転が立上がった段階で、後に点火する気筒からの排気が与えられ、タービンの回転速度をより高めることができ、より高い過給圧を得ることができる。 Therefore, the suction effect of the exhaust from the cylinder that is ignited later can promote scavenging due to the overlap of the cylinder that is ignited first and in the intake stroke, and the rotation of the turbine is caused by the exhaust from the cylinder that is ignited first. At the stage of rising, exhaust from a cylinder to be ignited later is given, the rotational speed of the turbine can be further increased, and a higher supercharging pressure can be obtained.
また、そのように2つのタービンスクロールに点火順序が連続する気筒の排気ポートをそれぞれ接続するにあたって、前記2つのタービンスクロールの内、前記点火順序が速い排気ポートに接続される側を、前記点火順序が遅い排気ポートに接続される側よりも、通路抵抗が相対的に小さくなるように形成する。具体的には、前記点火順序が速い排気ポートに接続されるタービンスクロール側のノズル(前記タービンホイール入口へ)の取付け角を大きくする(ハイフローポート)ことで、または前記点火順序が遅い排気ポートに接続されるタービンスクロール側のノズルの通路面積を小さくすることで、もしくは前記点火順序が遅い排気ポートに接続されるタービンスクロール側のノズルの絞り比率を大きくすることで、前記点火順序が速い排気ポートに接続されるタービンスクロール側の通路抵抗を相対的に小さく形成する。 Further, when connecting the exhaust ports of the cylinders whose ignition sequence is continuous to the two turbine scrolls, the side of the two turbine scrolls that is connected to the exhaust port having the fast ignition sequence is connected to the ignition sequence. However, the passage resistance is formed to be relatively smaller than that of the side connected to the exhaust port that is slower. Specifically, by increasing the mounting angle (high flow port) of the nozzle on the turbine scroll side (to the turbine wheel inlet) connected to the exhaust port with the fast ignition order, or for the exhaust port with the slow ignition order An exhaust port with a fast ignition order by reducing the passage area of the nozzle on the turbine scroll side to be connected or by increasing the throttle ratio of the nozzle on the turbine scroll side connected to the exhaust port with a slow ignition order The passage resistance on the turbine scroll side connected to is relatively small.
したがって、先に点火する気筒はその排気が他の気筒の掃気に影響を与えることはないので相対的に小さい通路抵抗で円滑に掃気を行うことができ、後に点火する気筒はその通路抵抗が相対的に大きいことからその排気が先に点火した気筒の掃気に与える悪影響を小さくすることができる。こうして、前述のように点火順序が連続する気筒の排気ポートからの気筒配管を2つのタービンスクロールにそれぞれ接続することによる効果を充分に発揮させることができる。 Therefore, since the cylinder that is ignited first does not affect the scavenging of other cylinders, the scavenging can be performed smoothly with a relatively small passage resistance. Therefore, the adverse effect of the exhaust on the scavenging of the previously ignited cylinder can be reduced. Thus, as described above, the effect of connecting the cylinder pipes from the exhaust ports of the cylinders whose ignition sequence is continuous to the two turbine scrolls can be sufficiently exhibited.
また、本発明の過給機付きエンジンでは、前記ターボ過給機において、前記点火順序が遅い排気ポートに接続されるタービンスクロール側が、ウエストゲートの開口面積が相対的に大きく形成されていることを特徴とする。 Further, in the turbocharged engine according to the present invention, in the turbocharger, the turbine scroll side connected to the exhaust port whose ignition order is slow has a relatively large opening area of the wastegate. Features.
上記の構成によれば、上述のように、点火順序が遅い排気ポートに接続されるタービンスクロール側が、相対的に通路抵抗が小さく形成され、チョーキングし易くなっているので、ウエストゲートの開口面積を大きくしておくことで、前記チョーキングを抑制することができる。 According to the above configuration, as described above, the turbine scroll side connected to the exhaust port whose ignition order is slow has a relatively small passage resistance and is easy to choke. By making it large, the choking can be suppressed.
さらにまた、本発明の過給機付きエンジンは、直列4気筒のエンジンであり、前記ターボ過給機は2つ設けられ、第1および第2の気筒が第1のターボ過給機に接続され、第3および第4の気筒が第2のターボ過給機に接続されることを特徴とする。 Furthermore, the supercharged engine according to the present invention is an in-line four-cylinder engine, two turbochargers are provided, and the first and second cylinders are connected to the first turbocharger. The third and fourth cylinders are connected to the second turbocharger.
上記の構成によれば、直列4気筒のエンジンの場合、前記点火順序は、前記♯1−♯3−♯4−♯2や♯1−♯2−♯4−♯3の順であり、前記点火順序が連続している気筒は、♯3−♯4と♯1−♯2とになる。 According to the above configuration, in the case of an in-line four-cylinder engine, the ignition order is the order of # 1- # 3- # 4- # 2 or # 1- # 2- # 4- # 3, and The cylinders in which the ignition order is continuous are # 3- # 4 and # 1- # 2.
したがって、前記ターボ過給機を2つ設け、第1および第2の気筒を第1のターボ過給機に接続し、第3および第4の気筒を第2のターボ過給機に接続することで、相互に隣接している気筒同士を最短経路で同じターボ過給機に接続することになり、該ターボ過給機までの排気通路の容量を小さくすることができる。これによって、排気損失を低減し、過給効果を一層向上することができる。 Therefore, two turbochargers are provided, the first and second cylinders are connected to the first turbocharger, and the third and fourth cylinders are connected to the second turbocharger. Thus, the cylinders adjacent to each other are connected to the same turbocharger through the shortest path, and the capacity of the exhaust passage to the turbocharger can be reduced. Thereby, exhaust loss can be reduced and the supercharging effect can be further improved.
本発明の過給機付きエンジンは、以上のように、タービン側にタービンホイールの回転中心までの距離が相互に異なる2つのタービンスクロールを有するターボ過給機を備えるエンジンにおいて、その2つのタービンスクロールには、エンジンの少なくとも一部の点火順序が連続する気筒の排気ポートからの気筒配管をそれぞれ接続する。 As described above, an engine with a supercharger according to the present invention includes an turbocharger having two turbine scrolls having different turbine distances to the rotation center of the turbine wheel on the turbine side. Are connected to the cylinder piping from the exhaust port of the cylinder in which at least a part of the ignition sequence of the engine continues.
それゆえ、後に点火する気筒からの排気による吸出し効果によって、先に点火して吸気行程にある気筒のオーバーラップによる掃気を促進することができるとともに、先に点火した気筒からの排気によってタービンの回転が立上がった段階で、後に点火する気筒からの排気が与えられ、タービンの回転速度をより高めることができ、より高い過給圧を得ることができる。 Therefore, the scavenging effect due to the overlap of the cylinders that are ignited first and in the intake stroke can be promoted by the suction effect of the exhaust from the cylinders that are ignited later, and the rotation of the turbine by the exhaust from the cylinders that are ignited first. At the stage when the engine rises, exhaust from a cylinder that is ignited later is given, and the rotational speed of the turbine can be further increased, and a higher supercharging pressure can be obtained.
また、そのように2つのタービンスクロールに点火順序が連続する気筒の排気ポートをそれぞれ接続するにあたって、前記2つのタービンスクロールの内、前記点火順序が速い排気ポートに接続される側を、前記点火順序が遅い排気ポートに接続される側よりも、通路抵抗が相対的に小さくなるように形成する。 Further, when connecting the exhaust ports of the cylinders whose ignition sequence is continuous to the two turbine scrolls, the side of the two turbine scrolls that is connected to the exhaust port having the fast ignition sequence is connected to the ignition sequence. However, the passage resistance is formed to be relatively smaller than that of the side connected to the exhaust port that is slower.
それゆえ、先に点火する気筒はその排気が他の気筒の掃気に影響を与えることはないので相対的に小さい通路抵抗で円滑に掃気を行うことができ、後に点火する気筒はその通路抵抗が相対的に大きいことからその排気が先に点火した気筒の掃気に与える悪影響を小さくすることができる。こうして、前述のように点火順序が連続する気筒の排気ポートからの気筒配管を2つのタービンスクロールにそれぞれ接続することによる効果を充分に発揮させることができる。 Therefore, the cylinder that is ignited first does not affect the scavenging of the other cylinders, so that scavenging can be performed smoothly with a relatively small passage resistance. Since it is relatively large, the adverse effect of the exhaust on the scavenging of the previously ignited cylinder can be reduced. Thus, as described above, the effect of connecting the cylinder pipes from the exhaust ports of the cylinders whose ignition sequence is continuous to the two turbine scrolls can be sufficiently exhibited.
図1は、本発明の実施の一形態に係る過給機付きエンジン1の要部の断面図である。この図1では、エンジン1は、シリンダーヘッド2に4つの気筒C1,C2,C3,C4(総称するときは、以下参照符号Cで示す)の排気ポートE11,E12;E21,E22;E31,E32;E41,E42(総称するときは、以下参照符号Eで示す)が直線上に配列されて成る直列4気筒4バルブのエンジンを例示しているが、偶数のさらに多気筒であってもよく、或いはそれぞれのバンクに偶数の気筒を備えるV型等であってもよく、また気筒当り2,3,5バルブなどであってもよい。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a
注目すべきは、このエンジン1では、ターボ過給機を設けるにあたって、前記4つの気筒を、先ず同一位相に配置される端部気筒C1,C4をそれぞれ異なるグループに分割し、さらにその端部気筒C1,C4に点火順序が連続する気筒C2,C3でグループを構成し、それぞれのグループに対応した小型のターボ過給機CH1,CH2を用いるツインターボ構成としたことである。なお、この4気筒のエンジン1は、4サイクルで、前記点火順序を、図7で示す♯1−♯3−♯4−♯2または図8で示す♯1−♯2−♯4−♯3の順とする。すなわち、前記のように端部気筒C1,C4が互いに異なるグループに含まれ、♯1−♯3−♯4−♯2の場合で、それらの気筒C1,C4よりもそれぞれ点火順序が1つ前の気筒C2,C3とグループを構成している。したがって、♯1−♯3−♯4−♯2の場合で、♯4→♯3および♯1→♯2間では540°CAの間隔が開いて前記点火順序は連続しないが、逆の♯3→♯4および♯2→♯1間では180°CAの間隔となり前記のように点火順序は連続する。
It should be noted that in the
そして、グループの気筒C1,C2およびC4,C3の排気ポートE11,E12;E21,E22およびE41,E42;E31,E32は、気筒配管L1,L2およびL4,L3から、前記ターボ過給機CH1,CH2のタービンT1,T2へ導かれ、その燃焼排ガスで駆動されるコンプレッサCP1,CP2によって、吸気通路IN1,IN2から取込まれた吸入空気が圧縮されて前記各気筒C1,C2;C3,C4の図示しない吸気バルブへ供給される。なお、コンプレッサCP1,CP2から吸気バルブの間に、インタークーラーなどが適宜設けられてもよい。 The exhaust ports E11, E12; E21, E22 and E41, E42; E31, E32 of the cylinders C1, C2 and C4, C3 of the group are connected to the turbocharger CH1, from the cylinder pipes L1, L2, and L4, L3. The intake air taken in from the intake passages IN1 and IN2 is compressed by the compressors CP1 and CP2 guided to the turbines T1 and T2 of the CH2 and driven by the combustion exhaust gas, and the cylinders C1, C2; It is supplied to an intake valve (not shown). An intercooler or the like may be provided as appropriate between the compressors CP1 and CP2 and the intake valve.
このように構成することで、希薄(リーン)燃焼で排気温度が下がっても、小さいターボ過給機CH1,CH2を2つ用いて、エンジン1の低回転域で効率良くタービンを回転させる、すなわち充分な過給圧を得ることができる。また、点火順序が連続する気筒C1,C2;C3,C4を同一のターボ過給機CH1,CH2にそれぞれ接続しているので、後に点火する気筒C1,C4からの排気による吸出し効果によって、先に点火して吸気行程にある気筒C2,C3の掃気を促進することができるとともに、先に点火した気筒C2,C3からの排気によってタービンT1,T2の回転が立上がった段階で、後に点火する気筒C1,C4からの排気が与えられ、タービンT1,T2の回転速度をより高めることができる。
By configuring in this way, even if the exhaust gas temperature decreases due to lean combustion, the two turbochargers CH1 and CH2 are used to efficiently rotate the turbine in the low rotation region of the
また、上述の例において、4気筒で、点火順序が、♯1−♯3−♯4−♯2または♯1−♯2−♯4−♯3の場合、♯1−♯3および♯4−♯2も点火順序が連続しているけれども、注目すべきは、相互に隣接している気筒♯3−♯4および♯1−♯2でそれぞれグループを構成していることである。これによって、前記点火順序が連続する2つの気筒♯3−♯4および♯1−♯2同士を最短経路で結ぶことができ、ターボ過給機CH1,CH2までの気筒配管L3,L4およびL1,L2の容量を小さくすることができ、排気損失を低減し、過給効果を一層向上することができる。 In the above example, when the ignition order is # 1- # 3- # 4- # 2 or # 1- # 2- # 4- # 3 with four cylinders, # 1- # 3 and # 4- Although # 2 also has a continuous ignition sequence, it should be noted that cylinders # 3- # 4 and # 1- # 2 adjacent to each other form a group. As a result, the two cylinders # 3- # 4 and # 1- # 2 in which the ignition order is continuous can be connected by the shortest path, and the cylinder pipes L3, L4 and L1, to the turbochargers CH1 and CH2 are connected. The capacity of L2 can be reduced, exhaust loss can be reduced, and the supercharging effect can be further improved.
さらにまた、前記2つのターボ過給機CH1,CH2を設けるにあたって、その配置を、前記シリンダーヘッド2の側方で、それぞれのタービン軸α1,α2が気筒列方向に延びる直線α0と略平行となる同一軸線上となるようにし、さらにタービンT1,T2を内方に、コンプレッサCP1,CP2を外方に、すなわちタービンT1,T2同士を近接させ、コンプレッサCP1,CP2同士は離反させるとともに、前記タービンT1,T2が前記端部気筒C1,C4にそれぞれ近接するように配置している。これによって、前記タービンT1,T2からの排気通路E1,E2は、2つのタービンT1,T2の間の略中央で合流することになり、合流した排気通路E0は、前記軸線α1,α2とは略直交方向に引出される。
Furthermore, when the two turbochargers CH1 and CH2 are provided, the arrangement of the two turbochargers CH1 and CH2 is substantially parallel to a straight line α0 extending in the cylinder row direction on the side of the
このように構成することで、2つのターボ過給機CH1,CH2を並列に配置するにあたって、両過給機CH1,CH2の間に集合部を設ける場合、前記集合部が過給機に近すぎると排気詰まりを起こす可能性があり、また集合部から略90°曲げて排気通路E0を引出すにあたっても、曲率が急になって通路断面を大きくする必要があるのに対して、上記のようにタービンT1,T2が端部気筒C1,C2付近となるように、すなわちエンジン1が縦置きの場合で、フロント側のターボ過給機、たとえばCH1はフロント方向に、リア側のターボ過給機、すなわちCH2はリア方向にオフセット配置することで、両過給機CH1,CH2の間にある程度間隔をあけることができる。これによって、排気通路E1,E2の通路容積を小さくしてターボ過給機CH1,CH2に接続することが可能となり、排気損失を一層低減し、過給効果を上げることができる。
With this configuration, when the two turbochargers CH1 and CH2 are arranged in parallel, when the collecting portion is provided between the two turbochargers CH1 and CH2, the collecting portion is too close to the supercharger. As described above, it is necessary to increase the cross section of the passage because the curvature becomes steep when the exhaust passage E0 is bent by approximately 90 ° from the collecting portion and the exhaust passage E0 is pulled out. When the turbines T1 and T2 are in the vicinity of the end cylinders C1 and C2, that is, when the
そして、エンジン1は、排気行程途中から吸気行程途中にかけて、排気弁および吸気弁が共に開いているオーバーラップ期間を有しており、点火順序が、前記図7で示す♯1−♯3−♯4−♯2の場合の各気筒での行程は、図9で示すようになっている。そこで、上述のように気筒毎に独立している前記気筒配管L1〜L4に排気、特にブローダウンガス(排気弁の開弁直後の勢いの強い排気ガス)が流れると、それらの気筒配管L1,L2;L3,L4が集合しているタービンT1,T2では、排気が流れる気筒配管と他の気筒配管とが連通しているので、前述のように後に点火する気筒C1,C4からの排気による吸出し効果によって、先に点火して吸気行程にある気筒C2,C3の掃気を促進することができる。この効果をより多く得るためには、後に点火する気筒C1,C4のブローダウン時(排気弁の開弁直後)に、先に点火して吸気行程にある気筒C2,C3の排気弁と吸気弁とが共に開いているオーバーラップ期間が重なるようにして、前記吸気行程にある気筒C2,C3内の残留ガスを掃気することが好ましい。ただし、その関係にある気筒C3,C4:C2,C1同士の排気通路は、集合部(本実施の形態では、前記タービンT1,T2が該当)より上流側では互いに独立している必要がある。つまり1番気筒♯1(排気行程)と2番気筒♯2(吸気行程)、3番気筒♯3(排気行程)と1番気筒♯1(吸気行程)、4番気筒♯4(排気行程)と3番気筒♯3(吸気行程)および2番気筒♯2(排気行程)と4番気筒♯4(吸気行程)が、それぞれ掃気効果をより多く得られる関係となる。換言すると、点火順序が連続している気筒同士を独立して集合部まで接続することで、前記効果を得ることができる。
The
したがって、本実施の形態のエンジン1では、1番気筒♯1と2番気筒♯2、および3番気筒♯3(排気行程)と4番気筒♯4の排気がそれぞれタービンT1,T2で集合してターボ過給機CH1,CH2に供給されるので、4番気筒♯4(排気行程)と3番気筒♯3(吸気行程)および1番気筒♯1(排気行程)と2番気筒♯2(吸気行程)がこの関係となり、掃気をより一層促進することができる。
Therefore, in the
図2は、前記ターボ過給機CH1,CH2におけるタービンT1,T2の一構成例であるタービンTa,Tb,Tc,Td(総称するときは、以下参照符号Tで示す)の構造を示す前記軸線α1,α2との直交断面図である。図2(a)で示すタービンTaは、前述の特許文献1の発展型である。これに対して、図2(b)で示すタービンTb、図2(c)で示すタービンTc、図2(d)で示すタービンTdは、本発明の実施の一形態に係るものである。
FIG. 2 shows the axis indicating the structure of the turbines Ta, Tb, Tc, Td (generally referred to as the reference symbol T hereinafter), which is one configuration example of the turbines T1, T2 in the turbochargers CH1, CH2. It is orthogonal sectional drawing with (alpha) 1, (alpha) 2. The turbine Ta shown in FIG. 2A is an advanced type of the above-mentioned
これらのタービンTa,Tb,Tc,Tdは、2つのタービンスクロールV1a,V1b,V1c,V1d;V2a,V2b,V2c,V2d(総称するときは、以下参照符号V1,V2で示す)と、前記タービンスクロールV1,V2内に配置されるタービンホイールHとを備えて構成される。前記タービンスクロールV1は、その排気主流中心から前記タービンホイールHの回転中心(前記軸線α1,α2)までの距離が短く、すなわち内周側に設けられ、もう1つのタービンスクロールV2は、その排気主流中心から前記タービンホイールHの回転中心までの距離が長く、すなわち外周側に設けられている。 These turbines Ta, Tb, Tc, and Td are composed of two turbine scrolls V1a, V1b, V1c, and V1d; And a turbine wheel H disposed in the scrolls V1, V2. The turbine scroll V1 has a short distance from the center of the exhaust main flow to the rotation center of the turbine wheel H (the axes α1, α2), that is, provided on the inner peripheral side, and the other turbine scroll V2 has its main exhaust flow. The distance from the center to the rotation center of the turbine wheel H is long, that is, provided on the outer peripheral side.
図2(a)で示す基本構造のタービンTaは、排気通路W1,W2から2つのタービンスクロールV1a,V2a間の通路抵抗が相互に略等しいのに対して、注目すべきは、本実施の形態のタービンTb,Tc,Tdでは、2つのタービンスクロールV1b,V1c,V1d;V2b,V2c,V2dの内、前記点火順序が速い排気ポートに接続される側が、前記点火順序が遅い排気ポートに接続される側よりも、通路抵抗が相対的に小さく形成されることである。図2において、点火順序を前述の♯1−♯3−♯4−♯2とすると、外周側のタービンスクロールV2b,V2c,V2dは前記点火順序が速い気筒C2,C3の排気ポートE21,E22;E31,E32からの気筒配管L2,L3に接続され、内周側のタービンスクロールV1b,V1c,V1dは前記点火順序が遅い気筒C1,C4の排気ポートE11,E12;E41,E42からの気筒配管L1,L4に接続される。 In the turbine Ta having the basic structure shown in FIG. 2A, the passage resistance between the two turbine scrolls V1a and V2a from the exhaust passages W1 and W2 is substantially equal to each other. In the turbines Tb, Tc, and Td, the side of the two turbine scrolls V1b, V1c, and V1d; V2b, V2c, and V2d that is connected to the exhaust port with the fast ignition order is connected to the exhaust port with the slow ignition order. That is, the passage resistance is formed to be relatively smaller than the other side. In FIG. 2, if the ignition sequence is # 1- # 3- # 4- # 2, the turbine scrolls V2b, V2c, V2d on the outer peripheral side are exhaust ports E21, E22 of the cylinders C2, C3, which have a fast ignition sequence; The turbine scrolls V1b, V1c, V1d connected to the cylinder pipes L2, L3 from E31, E32 are connected to the cylinder pipes L1, from the exhaust ports E11, E12; E41, E42 of the cylinders C1, C4 whose ignition order is slow. , L4.
具体的には、図2(b)で示すタービンTbでは、前記点火順序が速い気筒C2,C3の排気ポートE21,E22;E31,E32からの気筒配管L2,L3に接続されるタービンスクロールV1b側のノズル(前記タービンホイールHの入口へ)の取付け角βを大きく、すなわちハイフローポート化している。図2の例では、図2(a)で示す基本構造のタービンTaは、その流入部のノズル円周方向の角度(ノズル開口角度)θが略180°であるのに対して、図2(b)で示すタービンTbは、前記角度θが略270°となっている。これによって、図3で示すように、参照符号β1で示す通常のポート(図2(a))に比べて、参照符号β2で示す本実施の形態のポート(図2(b))の方が、通気効率が高くなる。 Specifically, in the turbine Tb shown in FIG. 2 (b), the turbine scroll V1b connected to the cylinder pipes L2, L3 from the exhaust ports E21, E22; E31, E32 of the cylinders C2, C3 whose ignition order is fast. The mounting angle β of the nozzle (to the inlet of the turbine wheel H) is large, that is, a high flow port is formed. In the example shown in FIG. 2, the turbine Ta having the basic structure shown in FIG. 2A has a nozzle circumferential angle (nozzle opening angle) θ of the inflow portion of approximately 180 °, whereas FIG. In the turbine Tb shown in b), the angle θ is approximately 270 °. As a result, as shown in FIG. 3, the port (FIG. 2 (b)) of the present embodiment indicated by the reference symbol β2 is more than the normal port (FIG. 2 (a)) indicated by the reference symbol β1. , Ventilation efficiency will be higher.
また、図2(c)で示すタービンTcでは、前記点火順序が遅い気筒C1,C4の排気ポートE11,E12;E41,E42からの気筒配管L1,L4に接続されるタービンスクロールV1c側のノズルNの通路面積Aが小さくされ、図2(d)で示すタービンTdでは、前記点火順序が遅い気筒C1,C4の排気ポートE11,E12;E41,E42からの気筒配管L1,L4に接続されるタービンスクロールV1c側のノズルNの絞り比率γが大きくされている。 Further, in the turbine Tc shown in FIG. 2C, the nozzle N on the turbine scroll V1c side connected to the cylinder pipes L1, L4 from the exhaust ports E11, E12; E41, E42 of the cylinders C1, C4 whose ignition order is slow. 2 (d), the turbine Td shown in FIG. 2 (d) is connected to the cylinder pipes L1, L4 from the exhaust ports E11, E12; E41, E42 of the cylinders C1, C4 whose ignition order is slow. The aperture ratio γ of the nozzle N on the scroll V1c side is increased.
このようにして、点火順序が速い気筒C2,C3の排気ポートE21,E22;E31,E32からの気筒配管L2,L3に接続されるタービンスクロールV2b,V2c,V2d側の通路抵抗を相対的に小さく形成することで、先に点火する気筒C2,C3はその排気が他の気筒の掃気に影響を与えることはないので相対的に小さい通路抵抗で円滑に掃気を行うことができ、後に点火する気筒C1,C4はその通路抵抗が相対的に大きいことからその排気が先に点火した気筒C2,C3の掃気に与える悪影響(前記吸出し効果を打ち消すような排気の回り込みなど)を小さくすることができる。こうして、前述のように点火順序が連続する気筒♯C2→♯C1,♯C3→♯C4の排気ポートE21,E22;E31,E32およびE11,E12;E41,E42からの気筒配管L2,L3およびL1,L4を2つのタービンスクロールV2b,V2c,V2dおよびV1b,V1c,V1dにそれぞれ接続することによる効果を充分に発揮させることができる。 In this way, the passage resistances on the turbine scrolls V2b, V2c, V2d connected to the cylinder pipes L2, L3 from the exhaust ports E21, E22; E31, E32 of the cylinders C2, C3 with a quick ignition order are relatively small. By forming the cylinders C2 and C3 that are ignited first, the exhaust gas does not affect the scavenging of the other cylinders, so that scavenging can be performed smoothly with a relatively small passage resistance, and the cylinders that are ignited later Since the passage resistance of C1 and C4 is relatively large, the adverse effect of the exhaust on the scavenging of the previously ignited cylinders C2 and C3 (such as exhaust wraparound canceling the suction effect) can be reduced. Thus, as described above, the cylinders # C2 → # C1, # C3 → # C4 in which the firing order continues, exhaust ports E21, E22; E31, E32 and E11, E12; cylinder piping L2, L3 and L1 from E41, E42 , L4 can be sufficiently exerted by connecting the two turbine scrolls V2b, V2c, V2d and V1b, V1c, V1d, respectively.
また、注目すべきは、図2(b)〜(d)で示すように、タービンTb,Tc,Tdでは、前記点火順序が遅い気筒C1,C4の排気ポートE11,E12;E41,E42からの気筒配管L1,L4に接続されるタービンスクロールV1b,V1c,V1dの排気通路W1に設けられるウエストゲートG1が、点火順序が速い気筒C2,C3の排気ポートE21,E22;E31,E32からの気筒配管L2,L3に接続されるタービンスクロールV2b,V2c,V2dの排気通路W2に設けられるウエストゲートG2に比べて、その開口面積が相対的に大きく形成されていることである。 Also, it should be noted that, as shown in FIGS. 2B to 2D, in the turbines Tb, Tc, Td, the exhaust ports E11, E12; C41, E42 of the cylinders C1, C4 whose ignition order is slow Cylinder piping from the exhaust ports E21, E22; E31, E32 of the cylinders C2, C3, in which the wastegate G1 provided in the exhaust passage W1 of the turbine scrolls V1b, V1c, V1d connected to the cylinder pipings L1, L4 has a fast ignition order. The opening area is relatively large compared to the wastegate G2 provided in the exhaust passage W2 of the turbine scrolls V2b, V2c, V2d connected to L2, L3.
図4および図5は、前記ウエストゲートG2の構造を示す断面図である。ウエストゲートG2は、タービンスクロールV2b,V2c,V2dに形成されたウエストゲート通路11を閉塞することができるウエストゲートバルブ12と、そのウエストゲートバルブ12を遊端側で支持するアーム13と、前記アーム13の基端側に取付けられ、該ウエストゲートG2の筐体14に回転自在に枢支される軸15と、前記軸15の他端に取付けられるリンク16と、前記リンク16を軸15回りに揺動させるウエストゲートアクチュエータ17とを備えて構成される。
4 and 5 are cross-sectional views showing the structure of the waste gate G2. The wastegate G2 includes a
図6は、前記ウエストゲートアクチュエータ17の断面図である。このウエストゲートアクチュエータ17は、ケーシング18と、そのケーシング18の内部空間を区画するダイヤフラム19と、前記ダイヤフラム19を付勢するばね20と、一端が前記ダイヤフラム19に取付けられ、他端が前記リンク16に取付けられるレバー21とを備えて構成される。前記ケーシング18内で、ダイヤフラム19で区画された空間の一方は、前記コンプレッサCP1,CP2の出口側に連通して過給圧が与えられる。
FIG. 6 is a sectional view of the
したがって、過給圧が小さい、すなわちエンジン1が低回転のときは、ばね20の弾発力によって、レバー21はダイヤフラム19に図6の矢印とは反対方向に引っ張られており、前記ウエストゲートバルブ12はウエストゲート通路11を閉塞して、前記排気ポートE21,E22;E31,E32からの燃焼排ガスは総てタービンホイールHに与えられるようになっている。これによって、大きな過給圧が得られるようになっている。
Therefore, when the supercharging pressure is small, that is, when the
これに対して、過給圧が大きい、すなわちエンジン1が高回転、たとえば3000rpm以上となると、ばね20の弾発力に抗して、レバー21はダイヤフラム19に図6の矢印方向に押し込まれており、前記ウエストゲートバルブ12は前記過給圧に応じた開度で、前記ウエストゲート通路11を開放して、前記排気ポートE21,E22;E31,E32からの燃焼排ガスの一部または多くが、タービンホイールHをバイパスするようになっている。これによって、不所望な回転の上昇によるタービンの焼付き等の破損を防止するようになっている。
On the other hand, when the supercharging pressure is large, that is, when the
ウエストゲートG1も上述のウエストゲートG2と同様に構成され、さらに前述のように、点火順序が遅い気筒C1,C4の排気ポートE11,E12;E41,E42からの気筒配管L1,L4に接続されるタービンスクロールV1b,V1c,V1dに設けられるウエストゲートG1の開口面積を相対的に大きくしておくことで、前述のように相対的に通路抵抗が小さく形成され、チョーキングし易くなっている該タービンスクロールV1b,V1c,V1d側でのチョーキングを抑制することができる。 The wastegate G1 is also configured in the same manner as the wastegate G2 described above, and further connected to the cylinder pipes L1 and L4 from the exhaust ports E11 and E12; E41 and E42 of the cylinders C1 and C4 whose ignition order is slow as described above. By making the opening area of the wastegate G1 provided in the turbine scrolls V1b, V1c, V1d relatively large, the passage resistance is relatively small as described above, and the turbine scroll is easily choked. Choking on the V1b, V1c, and V1d sides can be suppressed.
1 エンジン
2 シリンダーヘッド
11 ウエストゲート通路
12 ウエストゲートバルブ
17 ウエストゲートアクチュエータ
19 ダイヤフラム
20 ばね
21 レバー
C1,C2,C3,C4 気筒
CH1,CH2 ターボ過給機
CP1,CP2 コンプレッサ
E0,E1,E2 排気通路
E11,E12;E21,E22;E31,E32;E41,E42 排気ポート
G1,G2 ウエストゲート
H タービンホイール
IN1,IN2 吸気通路
L1,L2,L3,L4 気筒配管
T1,T2 タービン
V1b,V1c,V1d;V2b,V2c,V2d タービンスクロール
1
Claims (6)
前記2つのタービンスクロールには、エンジンの少なくとも一部の点火順序が連続する気筒の排気ポートからの気筒配管がそれぞれ接続され、かつ前記2つのタービンスクロールの内、前記点火順序が速い排気ポートに接続される側が、前記点火順序が遅い排気ポートに接続される側よりも、通路抵抗が相対的に小さく形成されることを特徴とする過給機付きエンジン。 An overlap period in which a turbocharger having two turbine scrolls with different distances to the center of rotation of the turbine wheel on the turbine side is provided, and both the exhaust valve and the intake valve are open from the middle of the exhaust stroke to the middle of the intake stroke; In a turbocharged engine having a valve timing of
The two turbine scrolls are respectively connected to cylinder pipes from the exhaust ports of cylinders in which at least a part of the ignition sequence of the engine continues, and are connected to the exhaust ports of the two turbine scrolls that have the fast ignition order. The engine with a supercharger is characterized in that a passage resistance is relatively smaller than a side connected to the exhaust port whose ignition order is slow.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009075442A JP5257193B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Turbocharged engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009075442A JP5257193B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Turbocharged engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010229828A true JP2010229828A (en) | 2010-10-14 |
JP5257193B2 JP5257193B2 (en) | 2013-08-07 |
Family
ID=43045893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009075442A Expired - Fee Related JP5257193B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Turbocharged engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5257193B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013524081A (en) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | Internal combustion engine |
US10301952B2 (en) | 2014-05-19 | 2019-05-28 | Borgwarner Inc. | Dual volute turbocharger to optimize pulse energy separation for fuel economy and EGR utilization via asymmetric dual volutes |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59160027A (en) * | 1983-03-02 | 1984-09-10 | Mazda Motor Corp | Turbocharging apparatus for multi-cylinder engine |
JPS63140822A (en) * | 1986-12-02 | 1988-06-13 | Mazda Motor Corp | Valve gear of engine with supercharger |
JP2008031942A (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Mazda Motor Corp | Engine with supercharger |
JP2009013873A (en) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Toyota Motor Corp | Supercharger |
JP2010229827A (en) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Mazda Motor Corp | Engine with supercharger |
-
2009
- 2009-03-26 JP JP2009075442A patent/JP5257193B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59160027A (en) * | 1983-03-02 | 1984-09-10 | Mazda Motor Corp | Turbocharging apparatus for multi-cylinder engine |
JPS63140822A (en) * | 1986-12-02 | 1988-06-13 | Mazda Motor Corp | Valve gear of engine with supercharger |
JP2008031942A (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Mazda Motor Corp | Engine with supercharger |
JP2009013873A (en) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Toyota Motor Corp | Supercharger |
JP2010229827A (en) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Mazda Motor Corp | Engine with supercharger |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013524081A (en) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | Internal combustion engine |
US10301952B2 (en) | 2014-05-19 | 2019-05-28 | Borgwarner Inc. | Dual volute turbocharger to optimize pulse energy separation for fuel economy and EGR utilization via asymmetric dual volutes |
DE112015002367B4 (en) * | 2014-05-19 | 2020-02-13 | Borgwarner Inc. | Double spiral turbocharger to optimize the pulse energy separation for fuel economy and EGR use via asymmetrical double spirals |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5257193B2 (en) | 2013-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4725656B2 (en) | Exhaust passage structure of multi-cylinder engine | |
JP2003065061A5 (en) | ||
JPS618421A (en) | Exhaust bypass device of turbo charger | |
JP4894877B2 (en) | Turbocharged engine | |
JP5375151B2 (en) | Exhaust passage structure of multi-cylinder engine | |
JPH03151519A (en) | Multiple cylinder engine with turbo charger | |
JP4760598B2 (en) | Turbocharged engine | |
JP5326630B2 (en) | Exhaust passage structure of multi-cylinder engine | |
JP5257193B2 (en) | Turbocharged engine | |
JPS63309724A (en) | Exhaust device for multi cylinder engine with supercharger | |
JP5251658B2 (en) | Turbocharged engine | |
US10316738B2 (en) | Turbocharger engine | |
JP2010106810A (en) | V-type internal combustion engine | |
JP2008519931A5 (en) | ||
AU2019383763B2 (en) | Supercharging system | |
JP7405065B2 (en) | Internal combustion engine exhaust passage structure | |
JP2007211606A (en) | Engine with supercharger | |
JP5447094B2 (en) | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine | |
JP5670170B2 (en) | Supercharged multi-cylinder engine | |
JP4499961B2 (en) | Multi-cylinder supercharged engine | |
JP5206869B2 (en) | Multi-cylinder internal combustion engine | |
JP2010084580A (en) | Exhaust system for engine | |
JPH06229249A (en) | Exhaust manifold structure of supercharger engine | |
JP2021055635A (en) | Exhaust recirculation device | |
JPS62101833A (en) | Exhaust turbosupercharger device for engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120123 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130326 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130408 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160502 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5257193 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |