JP2016079927A - Exhaust device of engine with turbosupercharger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress degradation of supercharging efficiency of a turbosupercharger, in an engine with the turbosupercharger.SOLUTION: An exhaust passage 13 has a collective passage 132 connected to at least one of a plurality of exhaust ports 10 in each cylinder 31 of an engine, collected among the different cylinders, and connected to a turbine 51 of the turbosupercharger 5, and an independent passage 131 connected to the other exhaust port in each cylinder and connected to the turbine without collected among the different cylinders. An EGR passage 91 is connected to the collective passage.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

ここに開示する技術は、ターボ過給機付きエンジンの排気装置に関する。   The technology disclosed herein relates to an exhaust device for an engine with a turbocharger.

特許文献1には、ターボ過給機付きレシプロエンジンの排気装置として、複数の気筒それぞれに接続される排気マニホールドの独立通路の下流端部をノズル状にすると共に、その下流側に独立通路が集合する集合部を設ける構成が記載されている。この構成の排気装置では、エゼクタ効果によって集合部に負圧が発生し、各気筒からの排出ガス(ブローダウンガス)が、他の気筒の独立通路に回り込むことを防止して、排気干渉を抑制すると共に、エゼクタ効果によって、他の気筒の残留排気ガスを吸い出すことが可能になって、掃気性の向上と共に、タービンに供給する排気エネルギが高まる。   In Patent Document 1, as an exhaust device of a reciprocating engine with a turbocharger, a downstream end portion of an independent passage of an exhaust manifold connected to each of a plurality of cylinders is formed in a nozzle shape, and an independent passage is assembled on the downstream side thereof The structure which provides the assembly part which performs is described. In the exhaust system of this configuration, negative pressure is generated in the collecting part due to the ejector effect, and exhaust gas (blowdown gas) from each cylinder is prevented from flowing into the independent passages of other cylinders, thereby suppressing exhaust interference At the same time, the exhaust effect of the other cylinders can be sucked out by the ejector effect, and the scavenging performance is improved and the exhaust energy supplied to the turbine is increased.

特許文献2には、ターボ過給機付きロータリピストンエンジンの排気装置として、トロコイド内周面を有するロータハウジングに排気ポートを設け、2つの気筒の排気ポートを排気通路によって集合させた上でターボ過給機のタービン上流に接続する一方で、2つのロータの間に配設されるインターミディエイトハウジングに、2つのロータ収容室の排気行程にある作動室を互いに連通するよう厚み方向に貫通する連通路を設けると共に、その連通路にタービンをバイパスするバイパス路を接続する構成が記載されている。バイパス路には、開閉弁が介設されており、この排気装置では、ロータリピストンエンジンの運転状態が高回転高負荷の領域以外では開閉弁を閉じることで、排気ポートを通じて各気筒から排出された排気ガスを、排気通路によって集合させた上でターボ過給機のタービンに供給するようにしている。   In Patent Document 2, as an exhaust device for a rotary piston engine with a turbocharger, an exhaust port is provided in a rotor housing having a trochoid inner peripheral surface, and the exhaust ports of two cylinders are assembled by an exhaust passage, and then the turbocharger is assembled. A communication passage which penetrates in the thickness direction so as to communicate with the intermediate chamber disposed between the two rotors in the exhaust stroke of the two rotor accommodating chambers while being connected to the turbine upstream of the feeder. And a configuration in which a bypass path for bypassing the turbine is connected to the communication path is described. An open / close valve is interposed in the bypass passage. In this exhaust system, the rotary piston engine is discharged from each cylinder through the exhaust port by closing the open / close valve except in the high-rotation high-load region. The exhaust gas is collected by the exhaust passage and then supplied to the turbine of the turbocharger.

特開2009−114991号公報JP 2009-114991 A 特公平6−47942号公報Japanese Patent Publication No. 6-47942

ところで、特許文献1にも記載されているように、排気ガスの一部をエンジンの吸気側に還流させるEGR通路は、排気通路においてターボ過給機の上流側に接続されることが一般的である。このため、排気ガスの還流を行う場合には、タービンに供給される排気エネルギはその分低下し、ターボ過給機の過給効率が低下してしまうという不都合がある。   Incidentally, as described in Patent Document 1, an EGR passage that recirculates a part of the exhaust gas to the intake side of the engine is generally connected to the upstream side of the turbocharger in the exhaust passage. is there. For this reason, when the exhaust gas is recirculated, the exhaust energy supplied to the turbine is reduced correspondingly, and the turbocharging efficiency of the turbocharger is lowered.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ターボ過給機付きエンジンにおいて、ターボ過給機の過給効率の低下を抑制することにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to suppress a decrease in supercharging efficiency of a turbocharger in an engine with a turbocharger.

ここに開示する技術は、ターボ過給機付きエンジンの排気装置に係り、この排気装置は、複数の気筒を有するエンジンに設けられかつ、各気筒内の排気ガスを排出するよう、気筒毎に複数設けられた排気ポートと、前記排気ポートのそれぞれにつながるよう構成された排気通路と、前記排気通路に配設されかつ、前記排気ガスのエネルギによって駆動をするよう構成されたターボ過給機のタービンと、前記排気通路に連通しかつ、前記排気ガスの一部をエンジンの吸気側に還流させるよう構成されたEGR通路と、を備える。   The technology disclosed herein relates to an exhaust device for an engine with a turbocharger. The exhaust device is provided in an engine having a plurality of cylinders, and a plurality of exhaust devices are provided for each cylinder so as to discharge exhaust gas in each cylinder. An exhaust port provided, an exhaust passage configured to connect to each of the exhaust ports, and a turbocharger turbine disposed in the exhaust passage and configured to be driven by energy of the exhaust gas And an EGR passage configured to communicate with the exhaust passage and to recirculate a part of the exhaust gas to the intake side of the engine.

そして、前記排気通路は、各気筒において、複数の排気ポートの少なくとも一つに接続されると共に、異なる気筒間で集合した上で前記タービンに接続される集合通路と、前記各気筒における他の排気ポートに接続されると共に、異なる気筒間で集合せずに前記タービンに接続される独立通路と、を有し、前記EGR通路は、前記集合通路に接続されている。   The exhaust passage is connected to at least one of a plurality of exhaust ports in each cylinder, and is gathered between different cylinders and then connected to the turbine, and another exhaust in each cylinder. And an independent passage connected to the turbine without being collected between different cylinders, and the EGR passage is connected to the collecting passage.

この構成によると、エンジンの排気ポートとターボ過給機のタービンとを互いに接続する排気通路は、集合通路と、独立通路との2種類の通路を有しており、この内、集合通路は、異なる気筒間で集合した上で、タービンに接続される。集合通路は、排気干渉を生じ得るため、タービンへ供給される排気エネルギは、低下する可能性がある。   According to this configuration, the exhaust passage that connects the exhaust port of the engine and the turbine of the turbocharger has two types of passages, that is, a collecting passage and an independent passage. After gathering between different cylinders, it is connected to the turbine. Since the collecting passage can cause exhaust interference, the exhaust energy supplied to the turbine can be reduced.

これに対し、独立通路は、異なる気筒間で集合せずに、タービンに接続される。これにより、独立通路では、排気干渉が生じない。ここで、各通路をそれぞれタービンのスクロールに接続する上で、そのスクロールの直上流で、複数の独立通路が実質的に合流する構成は、「異なる気筒間で集合せずに前記タービンに接続される」ことに含まれる。この構成であれば、実質的に排気干渉が生じないためである。こうして、実質的に排気干渉が生じない独立通路は、比較的高い排気エネルギをタービンに供給することが可能になる。   On the other hand, the independent passage is connected to the turbine without being assembled between different cylinders. Thereby, exhaust interference does not occur in the independent passage. Here, when each passage is connected to the scroll of the turbine, a configuration in which a plurality of independent passages substantially merge immediately upstream of the scroll is “connected to the turbine without being assembled between different cylinders”. Included. This is because there is substantially no exhaust interference with this configuration. In this way, the independent passages that are substantially free of exhaust interference can provide relatively high exhaust energy to the turbine.

そして、排気ガスの一部をエンジンの吸気側に還流させるEGR通路は、排気干渉が生じ得る集合通路に接続されている。これにより、高い排気エネルギが確保可能な独立通路は、EGRガスの還流による排気エネルギの低下がない。従って、エンジンの運転状態が、EGRガスの還流を行う状態にあるときでも、ターボ過給機の過給効率を高く維持することが可能になる。   The EGR passage that recirculates a part of the exhaust gas to the intake side of the engine is connected to a collecting passage that may cause exhaust interference. Thereby, the independent passage in which high exhaust energy can be secured does not cause a decrease in exhaust energy due to the recirculation of EGR gas. Therefore, even when the operating state of the engine is in a state where the EGR gas is recirculated, the turbocharging efficiency of the turbocharger can be maintained high.

また、EGR通路を集合通路に接続することにより、排気ガスを複数の気筒から均等に取り出すことが可能になる。集合通路もタービンに接続されていて、各気筒から順次排出される排気ガスが、集合通路を通過してタービンに流入するが、EGR通路が複数の気筒から均等に排気ガスを取り出すことにより、タービンに送られる排気脈動の均質化が図られる。   Further, by connecting the EGR passage to the collecting passage, the exhaust gas can be evenly taken out from the plurality of cylinders. The collecting passage is also connected to the turbine, and exhaust gas sequentially discharged from each cylinder passes through the collecting passage and flows into the turbine. The EGR passage takes out the exhaust gas evenly from a plurality of cylinders, thereby Homogenization of exhaust pulsation sent to

前記集合通路は、複数の気筒のそれぞれに接続される通路が独立状態のままで、前記排気ガスを噴出するように先細り状に形成されたノズル部と、前記ノズル部よりも下流側で複数の前記通路が集合すると共に、エゼクタ効果により負圧が発生する領域が形成される集合部と、を有している、としてもよい。   The collective passage includes a nozzle portion that is tapered so as to eject the exhaust gas while a passage connected to each of a plurality of cylinders remains in an independent state, and a plurality of downstream portions from the nozzle portion. It is good also as having the gathering part in which the area where the above-mentioned passage gathers and a negative pressure occurs by the ejector effect is formed.

ここで、「エゼクタ効果」は、先細り状のノズル部によって排気ガスの流速を高め、ノズル部よりも下流の、複数の通路が集合する集合部において排気ガスが噴出することで、その集合部において負圧が発生することを意味する。   Here, the “ejector effect” is achieved by increasing the flow rate of the exhaust gas by the tapered nozzle portion, and exhausting the exhaust gas at the collecting portion where a plurality of passages are gathered downstream from the nozzle portion. It means that negative pressure is generated.

前記の構成によると、集合通路がノズル部と集合物とを有し、エゼクタ効果により集合部に負圧が発生することで、ある気筒から排出された排気ガスが、他の気筒の方に回り込んで流れてしまうことが抑制される。つまり、集合通路における排気干渉が抑制される。排気干渉の抑制により、集合通路からタービンへ供給される排気エネルギが高くなり、ターボ過給機の過給効率がさらに向上し得る。   According to the above configuration, the collective passage has the nozzle part and the aggregate, and the negative pressure is generated in the collective part due to the ejector effect, so that the exhaust gas discharged from one cylinder rotates toward the other cylinder. It is suppressed that it flows. That is, exhaust interference in the collecting passage is suppressed. By suppressing the exhaust interference, the exhaust energy supplied from the collecting passage to the turbine is increased, and the supercharging efficiency of the turbocharger can be further improved.

また、エゼクタ効果によって、排気ポートが開いている他の気筒から残留排気ガスの吸い出しが行われ、掃気性が向上すると共に、タービンに供給する排気エネルギを、吸い出した排気ガスの分だけ高めることが可能になる。このこともまた、ターボ過給機の過給効率を高める。   In addition, the ejector effect sucks residual exhaust gas from other cylinders with open exhaust ports, improving scavenging performance and increasing the exhaust energy supplied to the turbine by the amount of exhaust gas that has been sucked out. It becomes possible. This also increases the turbocharging efficiency of the turbocharger.

前記集合通路は、前記集合部よりも上流側で、前記複数の気筒のそれぞれに接続される、独立状態の前記通路が、仕切り壁によって互いに仕切られながら、平行に延びて配設される平行部をさらに有している、としてもよい。   The collecting passage is connected to each of the plurality of cylinders on the upstream side of the collecting portion, and the independent passages are arranged to extend in parallel while being partitioned from each other by a partition wall. It is good also as having.

この構成により、複数の気筒のそれぞれに接続されている通路が集合するときの角度が浅くなり、エゼクタ効果がより一層強まる。これは、排気干渉の抑制効果を高めると共に、残留排気ガスの吸い出し効果を高める結果、集合通路からタービンへ供給される排気エネルギが高まる。   With this configuration, the angle when the passages connected to each of the plurality of cylinders gather is shallow, and the ejector effect is further enhanced. This enhances the effect of suppressing the exhaust interference and enhances the effect of sucking out the residual exhaust gas. As a result, the exhaust energy supplied from the collecting passage to the turbine is increased.

前記ノズル部の最小断面積に相当する真円の径aと、前記集合部の下流端における断面積に相当する真円の径Dとの比a/Dは、0.5以上1未満に設定されている、としてもよい。   The ratio a / D between the diameter a of the perfect circle corresponding to the minimum cross-sectional area of the nozzle portion and the diameter D of the perfect circle corresponding to the cross-sectional area at the downstream end of the collecting portion is set to 0.5 or more and less than 1. It is good as it is.

本願発明者等の知見から、a/Dが0.5未満のときには、集合部における負圧領域を形成することができなくなり、a/Dが1に近づくほど(言い換えると、ノズル部の最小断面積aと集合部の下流端の断面積とは近づくほど)、負圧の発生には有利になる。しかしながら、a/Dが1以上になると、集合部において集合する複数の通路の内の1つの通路の断面積が、集合後の通路の断面積と同じがそれよりも大きくなるため、他の気筒から残留排気ガスを吸い出す吸い出し効果を得ることができない。従って、集合通路における排気干渉を抑制しかつ、ターボ過給機の過給効率を高めるために、a/Dは、0.5以上1未満に設定することが好ましい。   From the knowledge of the inventors of the present application, when a / D is less than 0.5, it becomes impossible to form a negative pressure region in the gathering portion, and as a / D approaches 1 (in other words, minimum disconnection of the nozzle portion). The closer the area a and the cross-sectional area of the downstream end of the gathering portion), the more advantageous for the generation of negative pressure. However, when a / D is equal to or greater than 1, the cross-sectional area of one of the plurality of passages gathering at the gathering portion is the same as the cross-sectional area of the passage after gathering, which is larger than that. It is not possible to obtain the suction effect of sucking out the residual exhaust gas. Therefore, in order to suppress the exhaust interference in the collecting passage and to increase the turbocharging efficiency of the turbocharger, it is preferable to set a / D to 0.5 or more and less than 1.

前記EGR通路には、前記吸気側への前記排気ガスの還流量を調整するよう構成されたEGR弁が配設されており、前記EGR通路は、前記集合部における負圧が発生する領域に連通し、前記EGR弁は、エンジンの運転状態が低回転低負荷の所定領域にあるときに開弁する一方、前記所定領域よりも負荷の高い低回転高負荷の領域にあるときに閉弁する、としてもよい。   The EGR passage is provided with an EGR valve configured to adjust the recirculation amount of the exhaust gas to the intake side, and the EGR passage communicates with a region where negative pressure is generated in the collecting portion. The EGR valve opens when the engine operating state is in a predetermined region of low rotation and low load, and closes when the engine is in a low rotation and high load region where the load is higher than the predetermined region. It is good.

EGR通路を、集合通路における負圧発生領域に開口させることで、EGR通路を閉じているときに、排気ガスが、EGR通路の方に流れていくことが抑制される。これは、排気ポートとタービンとを接続する集合通路の容積が小さくなることと等価である。結果として、集合通路を通じてタービンに供給される排気エネルギが高まる。これは、エンジンがEGRガスの還流を行わないときに、ターボ過給機の過給効率を高める上で、特に有効となる。   By opening the EGR passage to the negative pressure generation region in the collecting passage, the exhaust gas is suppressed from flowing toward the EGR passage when the EGR passage is closed. This is equivalent to a reduction in the volume of the collecting passage connecting the exhaust port and the turbine. As a result, the exhaust energy supplied to the turbine through the collecting passage is increased. This is particularly effective in increasing the turbocharging efficiency of the turbocharger when the engine does not recirculate EGR gas.

エンジンの運転状態が低回転低負荷の所定領域にあるときには、燃料量が少なくかつ、気筒に導入する新気量も少なくなるため、EGRガスを吸気側に還流することで、ポンプ損失が低減する。つまり、エンジンの運転状態が低回転低負荷の所定領域にあるときには、EGR弁を開弁することで、燃費の向上が図られる。   When the engine operating state is within a predetermined range of low rotation and low load, the amount of fuel is small and the amount of fresh air introduced into the cylinder is also small. Therefore, the pump loss is reduced by recirculating EGR gas to the intake side. . That is, when the operating state of the engine is in a predetermined range of low rotation and low load, the fuel efficiency is improved by opening the EGR valve.

所定領域よりも負荷の高い低回転高負荷の領域にあるときには、燃料量が増えるため、EGRガスの還流は不要になり、EGR弁を閉じることになる。一方、低回転高負荷の領域にあるときには、過給効率の向上が求められるが、エンジンの運転状態が低回転域にあるときには、排気エネルギが相対的に低くなる。このときに、EGR通路を、集合通路における負圧発生領域に開口させる構成は、前述したように、排気ガスが、EGR通路の方に流れていくことを抑制して、集合通路を通じてタービンに供給される排気エネルギを高めることができる。その結果、EGRガスの還流を行わない低回転高負荷の領域におけるエンジントルクの向上に有利になる。   When the load is in the low rotation and high load region where the load is higher than the predetermined region, the amount of fuel increases, so that the EGR gas does not need to be recirculated and the EGR valve is closed. On the other hand, when the engine is in a low rotation and high load region, an improvement in supercharging efficiency is required. However, when the engine is operating in a low rotation region, the exhaust energy is relatively low. At this time, the configuration in which the EGR passage is opened to the negative pressure generation region in the collecting passage, as described above, suppresses the exhaust gas from flowing toward the EGR passage, and supplies the exhaust gas to the turbine through the collecting passage. Exhaust energy can be increased. As a result, it is advantageous for improving the engine torque in a low rotation and high load region where the EGR gas is not recirculated.

前記EGR通路には、前記吸気側への前記排気ガスの還流量を調整するよう構成されたEGR弁と、前記吸気側へ還流する前記排気ガスを冷却するよう構成されたEGRクーラーと、が配設されており、前記EGR通路は、前記集合部における負圧が発生する領域よりも下流側に連通し、前記EGR弁は、エンジンの運転状態が高回転高負荷の領域にあるときに開弁する、としてもよい。   An EGR valve configured to adjust the recirculation amount of the exhaust gas to the intake side and an EGR cooler configured to cool the exhaust gas recirculated to the intake side are arranged in the EGR passage. The EGR passage communicates with the downstream side of the region where the negative pressure is generated in the collecting portion, and the EGR valve is opened when the engine operating state is in a high rotation / high load region. You may do it.

前記の構成とは異なり、EGR通路を、集合通路における負圧発生領域の下流側に開口させることで、EGR通路を開いて排気ガスの一部を取り出すときに、負圧発生領域の負圧を強めることが可能になる。その結果、排気干渉の抑制効果が高まると共に、他の気筒の残留排気ガスの吸い出し効果が高まる。これは、エンジンがEGRガスの還流を行っているときに、ターボ過給機の過給効率を高める上で、特に有効となる。   Unlike the above configuration, by opening the EGR passage downstream of the negative pressure generation region in the collecting passage, the negative pressure in the negative pressure generation region is reduced when the EGR passage is opened and a part of the exhaust gas is taken out. It becomes possible to strengthen. As a result, the effect of suppressing exhaust interference is enhanced, and the effect of sucking out residual exhaust gas from other cylinders is enhanced. This is particularly effective in increasing the supercharging efficiency of the turbocharger when the engine is recirculating EGR gas.

エンジンの運転状態が高回転高負荷の領域にあるときには、エンジンの背圧が高くなるため、集合部において負圧が発生し難くなる。一方で、エンジンの運転状態が高回転高負荷の領域にあるときに、排気ガスを、EGRクーラーによって冷却した上で吸気側に還流することは、排気ガス温度の低減を可能にする。   When the operating state of the engine is in the region of high rotation and high load, the back pressure of the engine becomes high, so that it is difficult for negative pressure to be generated in the collecting portion. On the other hand, when the operating state of the engine is in the region of high rotation and high load, exhaust gas is cooled by the EGR cooler and then recirculated to the intake side, thereby reducing the exhaust gas temperature.

従って、EGR通路を、集合通路における負圧発生領域の下流側に開口させる構成は、排気ガス温度の低減を目的としてEGRガスの還流を行う高回転高負荷の領域において、負圧発生領域の負圧を強めて、排気干渉の抑制効果及び残留排気ガスの吸い出し効果を高めることができるから、エンジンの背圧が高くなる高回転高負荷の領域において、ターボ過給機の過給効率が高まる。つまり、高回転高負荷の領域におけるトルクの向上に有利になる。   Therefore, the configuration in which the EGR passage is opened to the downstream side of the negative pressure generation region in the collecting passage has the negative pressure generation region in the high rotation and high load region where the EGR gas is recirculated for the purpose of reducing the exhaust gas temperature. Since the pressure can be increased and the effect of suppressing exhaust interference and the effect of sucking out residual exhaust gas can be enhanced, the turbocharging efficiency of the turbocharger is increased in the high rotation and high load region where the back pressure of the engine is high. That is, it is advantageous for improving the torque in the region of high rotation and high load.

以上説明したように、前記のターボ過給機付きエンジンの排気装置によると、エンジンの排気ポートとターボ過給機のタービンとを互いに接続する排気通路を、異なる気筒間で集合をする集合通路と、集合をしない独立通路との2種類の通路に分けると共に、EGR通路を集合通路に接続することで、排気干渉が生じない独立通路を通じて高い排気エネルギをタービンに供給して、ターボ過給機の過給効率を高く維持することができる。   As described above, according to the exhaust system for an engine with a turbocharger, the exhaust passage that connects the exhaust port of the engine and the turbine of the turbocharger to each other is a collection passage that collects between different cylinders. In addition to being divided into two types of passages, an independent passage that does not collect, and connecting the EGR passage to the collection passage, high exhaust energy is supplied to the turbine through an independent passage that does not cause exhaust interference. The supercharging efficiency can be kept high.

ロータリピストンエンジンの構成を示す断面説明図である。It is a section explanatory view showing the composition of a rotary piston engine. ターボ過給機付きロータリピストンエンジンの排気装置の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the exhaust apparatus of the rotary piston engine with a turbocharger. (a)ロータリピストンエンジンのターボ過給機の特性、(b)レシプロエンジンのターボ過給機の特性の例示である。(A) The characteristic of the turbocharger of a rotary piston engine, (b) The illustration of the characteristic of the turbocharger of a reciprocating engine. ロータリピストンエンジンの排気ポートの開口面積の変化と、レシプロエンジンの排気ポートのリフト量の変化とを比較する図である。It is a figure which compares the change of the opening area of the exhaust port of a rotary piston engine, and the change of the lift amount of the exhaust port of a reciprocating engine. 集合通路におけるノズル部及び集合部付近の構成を拡大して示す概念図である。It is a conceptual diagram which expands and shows the structure of the nozzle part in a gathering path, and the gathering part vicinity. 図5とは異なる構成の、集合通路におけるノズル部及び集合部付近の構成を拡大して示す概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram showing an enlarged configuration of a nozzle portion and a vicinity of a collecting portion in a collecting passage having a configuration different from that of FIG. エンジンのトルクカーブを例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the torque curve of an engine.

以下、図面を参照しながらターボ過給機付きエンジンの排気装置を説明する。尚、以下の説明は、例示である。図1は、ロータリピストンエンジン1(以下、単にロータリエンジン1ともいう)の構造を示している。ロータリエンジン1は、図2に示すように、2つのロータ2を備えた2ロータタイプであり、前側(便宜上、図2における紙面左側)及び後側(便宜上、図2における紙面右側)の2つのロータハウジング3、3が、インターミディエイトハウジング(つまり、サイドハウジング)4をその間に挟んだ状態で、これらの両側からさらに2つのサイドハウジング41、41で挟み込むようにして一体化されることによって構成されている。尚、ロータ2の個数(気筒数)はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, an exhaust system for an engine with a turbocharger will be described with reference to the drawings. The following description is an example. FIG. 1 shows the structure of a rotary piston engine 1 (hereinafter also simply referred to as a rotary engine 1). As shown in FIG. 2, the rotary engine 1 is a two-rotor type including two rotors 2, and includes a front side (for convenience, the left side in FIG. 2) and a rear side (for convenience, the right side in FIG. 2). The rotor housings 3 and 3 are integrated by being sandwiched by two side housings 41 and 41 from both sides of the intermediate housing (that is, the side housing) 4 sandwiched therebetween. ing. The number of rotors 2 (the number of cylinders) is not limited to this.

ロータハウジング3の、平行トロコイド曲線で描かれるトロコイド内周面3aと、これらロータハウジング3を両側から挟むサイドハウジング41の内側面と、インターミディエイトハウジング4の両側の内側面4aとによって、回転軸Xの一方側から回転軸Xに沿う方向にロータリピストンエンジン1を見たときに、繭のような略楕円形状をしたロータ収容室31が、前側及び後側の2つ横並びに区画されており、これらロータ収容室31にロータ2が1つずつ収容されている。各ロータ収容室31は、インターミディエイトハウジング4に対して対称に配置されており、ロータ2の位置及び位相が異なっている点を除けば構成は同じであるため、以下、1つのロータ収容室31について説明する。   A rotation axis X is defined by a trochoid inner peripheral surface 3 a drawn by a parallel trochoid curve of the rotor housing 3, an inner surface of a side housing 41 sandwiching the rotor housing 3 from both sides, and an inner surface 4 a on both sides of the intermediate housing 4. When the rotary piston engine 1 is viewed in a direction along the rotation axis X from one side of the rotor, the rotor housing chamber 31 having a substantially elliptical shape like a bag is divided into two sides, a front side and a rear side, One rotor 2 is housed in each of the rotor housing chambers 31. Since each rotor accommodating chamber 31 is arranged symmetrically with respect to the intermediate housing 4 and has the same configuration except that the position and phase of the rotor 2 are different, hereinafter, one rotor accommodating chamber 31 is provided. Will be described.

ロータ2は、回転軸Xの方向から見て各辺の中央部が膨出する略三角形状をしたブロック体からなり、その外周に、各頂部間に3つの略長方形をしたフランク面2a、2a、2aを備えている。   The rotor 2 is composed of a substantially triangular block body in which the central portion of each side bulges when viewed from the direction of the rotation axis X, and has three substantially rectangular flank surfaces 2a, 2a on the outer periphery thereof. 2a.

ロータ2は、各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング3のトロコイド内周面3aに摺接しており、このロータハウジング3のトロコイド内周面3aと、インターミディエイトハウジング4の内側面4aと、サイドハウジング41の内側面と、ロータ2のフランク面2aとで、ロータ収容室31の内部に、3つの作動室8、8、8がそれぞれ区画形成されている。従ってこのエンジン1は、車両前後方向の前側に第1〜第3の3つの作動室8と、後側に第4〜第6の3つの作動室8の、合計6個の作動室を有している。   The rotor 2 has apex seals (not shown) at the respective tops, and these apex seals are in sliding contact with the trochoid inner peripheral surface 3 a of the rotor housing 3, and the trochoid inner peripheral surface 3 a of the rotor housing 3 and the intermediate housing 4. Three working chambers 8, 8, 8 are defined in the rotor accommodating chamber 31 by the inner surface 4 a, the inner surface of the side housing 41, and the flank surface 2 a of the rotor 2. Accordingly, the engine 1 has a total of six working chambers, that is, the first to third working chambers 8 on the front side in the vehicle front-rear direction and the fourth to sixth working chambers 8 on the rear side. ing.

ロータ2の内側には位相ギアが設けられている(図示せず)。すなわち、ロータ2の内側の内歯車(ロータギア)とサイドハウジング41側の外歯車(固定ギア)とが噛合するとともに、ロータ2は、インターミディエイトハウジング4及びサイドハウジング41を貫通しかつ、出力軸Xを構成するエキセントリックシャフト6に対して、遊星回転運動をするように支持されている。尚、符号21は、ロータ2の側面に設けられたオイルシールであり、余分な潤滑オイルが作動室8内に流入することを防止する。   A phase gear is provided inside the rotor 2 (not shown). That is, the inner gear (rotor gear) on the inner side of the rotor 2 and the outer gear (fixed gear) on the side housing 41 mesh with each other, and the rotor 2 passes through the intermediate housing 4 and the side housing 41, and the output shaft X Is supported so as to make a planetary rotational movement. Reference numeral 21 denotes an oil seal provided on the side surface of the rotor 2 and prevents excess lubricating oil from flowing into the working chamber 8.

ロータ2の回転運動は内歯車と外歯車との噛み合いによって規定され、ロータ2は、3つのシール部が各々ロータハウジング3のトロコイド内周面3aに摺接しつつ、エキセントリックシャフト6の偏心輪(偏心軸)6aの周りを自転しながら、回転軸Xの周りに自転と同方向に公転する(この自転及び公転を含め、広い意味で単にロータの回転という)。そして、ロータ2が1回転する間に3つの作動室8、8、8が周方向に移動し、それぞれで吸気、圧縮、膨張(燃焼)及び排気の各行程が行われて、これにより発生する回転力がロータ2を介してエキセントリックシャフト6から出力される。   The rotational motion of the rotor 2 is defined by the meshing of the internal gear and the external gear. The rotor 2 has an eccentric ring (eccentric ring) of the eccentric shaft 6 while the three seal portions are in sliding contact with the trochoid inner peripheral surface 3a of the rotor housing 3, respectively. While rotating around the axis 6a, it revolves around the rotation axis X in the same direction as the rotation (inclusive of this rotation and revolution, it simply refers to the rotation of the rotor). The three working chambers 8, 8, and 8 move in the circumferential direction while the rotor 2 makes one rotation, and intake, compression, expansion (combustion), and exhaust strokes are performed in each of them, and are generated thereby. A rotational force is output from the eccentric shaft 6 via the rotor 2.

より具体的に、ロータ2は矢印で示すように、時計回りに回転し、回転軸Xを通るロータ収容室31の長軸Yを境に分けられるロータ収容室31の右側が概ね吸気及び排気行程の領域となり、左側が概ね圧縮及び膨張行程の領域となっている。   More specifically, the rotor 2 rotates clockwise as indicated by an arrow, and the right side of the rotor housing chamber 31 that is divided by the long axis Y of the rotor housing chamber 31 passing through the rotation axis X is generally the intake and exhaust strokes. The left side is generally the compression and expansion stroke area.

これに対し、従来構成のロータリピストンエンジンは、長軸Yを境に分けられるロータ収容室31の左側が概ね吸気及び排気行程の領域となり、右側が概ね圧縮及び膨張行程の領域となっている。つまり、本構成のロータリピストンエンジンは、従来構成のロータリピストンエンジンを、回転軸Xを中心として180°回転させたような状態で車両に搭載している。   On the other hand, in the rotary piston engine of the conventional configuration, the left side of the rotor housing chamber 31 that is divided by the long axis Y is a region for intake and exhaust strokes, and the right side is a region for compression and expansion strokes. That is, the rotary piston engine of this configuration is mounted on the vehicle in a state where the rotary piston engine of the conventional configuration is rotated 180 ° about the rotation axis X.

図1における右下の作動室8に着目すると、これは吸気と噴射された燃料とによって混合気を形成する吸気行程を示しており、この作動室8がロータ2の回転につれて圧縮行程に移行すると、その内部にて混合気が圧縮される。その後、図1の左側に示す作動室8のように圧縮行程の終盤から膨張行程にかけて所定のタイミングにて点火プラグ82、83により点火されて、燃焼・膨張行程が行われる。そして、最後に図1の右上の作動室8のような排気行程に至ると、燃焼ガスが排気ポート10から排気された後、再び吸気行程に戻って各行程が繰り返されるようになっている。   Focusing on the lower right working chamber 8 in FIG. 1, this shows an intake stroke in which an air-fuel mixture is formed by intake air and injected fuel, and when this working chamber 8 shifts to a compression stroke as the rotor 2 rotates. The air-fuel mixture is compressed inside. Thereafter, as in the working chamber 8 shown on the left side of FIG. 1, the ignition plugs 82 and 83 are ignited at a predetermined timing from the final stage of the compression stroke to the expansion stroke, and the combustion / expansion stroke is performed. When the exhaust stroke such as the working chamber 8 in the upper right of FIG. 1 is finally reached, the combustion gas is exhausted from the exhaust port 10 and then returns to the intake stroke to repeat each stroke.

吸気行程の状態にある作動室8には、吸気ポート11が連通している。吸気ポート11は、より詳細には、吸気行程の状態にある作動室8に面するインターミディエイトハウジング4の内側面4aに、ロータ収容室31の外周側の、回転軸Xを通るロータ収容室31の短軸Z寄りで開口すると共に、インターミディエイトハウジング4内を、ほぼ水平方向に延びて、エンジン1の側面に開口する。また、図示は省略するが、吸気行程の状態にある作動室8に面するサイドハウジング41の内側面にも、吸気ポート11に対向するように、別の吸気ポートが開口しており、この吸気ポートも、サイドハウジング41内を、ほぼ水平方向に延びて、エンジン1の側面に開口する。エンジン1の側面には、吸気ポート11に連通する吸気マニホールド12が取り付けられる。   An intake port 11 communicates with the working chamber 8 in the intake stroke state. More specifically, the intake port 11 is formed on the inner side surface 4a of the intermediate housing 4 facing the working chamber 8 in the intake stroke state, on the outer peripheral side of the rotor storage chamber 31, and on the rotor storage chamber 31 passing through the rotation axis X. Of the intermediate housing 4 extends in a substantially horizontal direction and opens in the side surface of the engine 1. Although not shown, another intake port is opened on the inner surface of the side housing 41 facing the working chamber 8 in the intake stroke state so as to face the intake port 11. The port also extends in the side housing 41 in a substantially horizontal direction and opens on the side surface of the engine 1. An intake manifold 12 communicating with the intake port 11 is attached to the side surface of the engine 1.

排気行程の状態にある作動室8には、排気ポート10が連通している。排気ポート10は、より詳細には、排気行程の状態にある作動室8に面するインターミディエイトハウジング4の内側面4aに、ロータ収容室31の外周側の短軸Z寄りで開口すると共に、インターミディエイトハウジング4内を、斜め上方に向かって延びて、エンジン1の上面と側面との角部付近に開口する。また、図2に示すように、排気行程の状態にある作動室8に面するサイドハウジング41の内側面にも、前記排気ポート10に対向して別の排気ポート10が開口している。サイドハウジング41に形成された排気ポートも、サイドハウジング41内を、斜め上方に向かって延びて、エンジン1の上面と側面との角部付近に開口する。このエンジン1では、いわゆるサイド排気方式が採用されており、この排気ポート10の開口位置及び開口形状は、吸気のオープンタイミングと排気のオープンタイミングとがオーバーラップしないように設定されている。これによって、次行程に持ち込まれる残留排ガスを低減している。また、サイドハウジング41の排気ポート10の開口と、インターミディエイトハウジング4の排気ポート10の開口とは、互いに同じ形状を有しており,これにより、両排気ポート10の開くタイミングは互いに同じでありかつ、両排気ポート10の閉じるタイミングも互いに同じである。尚、以下においては、サイドハウジング41に形成された排気ポート10は、プライマリポート10aと呼び、インターミディエイトハウジング4に形成された排気ポートは、セカンダリポート10bと呼び、それらの排気ポートを総称するときには、単に排気ポート10と呼ぶ場合がある。エンジン1には、排気ポート10に連通する排気通路13が接続される。排気通路13の構成についての詳細は、後述する。   An exhaust port 10 communicates with the working chamber 8 in the exhaust stroke state. In more detail, the exhaust port 10 opens to the inner side surface 4a of the intermediate housing 4 facing the working chamber 8 in the exhaust stroke state, near the short axis Z on the outer peripheral side of the rotor accommodating chamber 31, and It extends obliquely upward in the light housing 4 and opens near the corner between the upper surface and the side surface of the engine 1. As shown in FIG. 2, another exhaust port 10 is opened on the inner surface of the side housing 41 facing the working chamber 8 in the exhaust stroke state so as to face the exhaust port 10. The exhaust port formed in the side housing 41 also extends obliquely upward in the side housing 41 and opens near the corner between the upper surface and the side surface of the engine 1. This engine 1 employs a so-called side exhaust system, and the opening position and shape of the exhaust port 10 are set so that the intake open timing and the exhaust open timing do not overlap. As a result, residual exhaust gas brought into the next process is reduced. Further, the opening of the exhaust port 10 of the side housing 41 and the opening of the exhaust port 10 of the intermediate housing 4 have the same shape, so that the opening timing of both the exhaust ports 10 is the same. And the closing timing of both exhaust ports 10 is also the same. In the following, the exhaust port 10 formed in the side housing 41 will be referred to as a primary port 10a, and the exhaust port formed in the intermediate housing 4 will be referred to as a secondary port 10b. May be simply referred to as the exhaust port 10. An exhaust passage 13 that communicates with the exhaust port 10 is connected to the engine 1. Details of the configuration of the exhaust passage 13 will be described later.

尚、図1における符号103は、排気通路13内に二次エアを供給するための二次エア通路である。   A reference numeral 103 in FIG. 1 is a secondary air passage for supplying secondary air into the exhaust passage 13.

作動室8内に燃料を供給するためのインジェクタ81は、インターミディエイトハウジング4に取り付けられており、このインターミディエイトハウジング4に設けた吸気ポート11内に燃料を噴射する。   An injector 81 for supplying fuel into the working chamber 8 is attached to the intermediate housing 4 and injects fuel into an intake port 11 provided in the intermediate housing 4.

ロータハウジング3の側部における、短軸Zを挟んだロータ回転方向のトレーリング側(遅れ側)位置と、リーディング側(進み側)位置とにはそれぞれ、T側点火プラグ82とL側点火プラグ83とが取り付けられている。これら2つの点火プラグ82、83は、圧縮・膨張状態にある作動室8に臨んでおり、作動室8内の混合気に、同時に点火、又は位相差を持って順に点火をする。   A T-side spark plug 82 and an L-side spark plug are respectively provided at a trailing side (lag side) position and a leading side (lead side) position in the rotor rotation direction across the short axis Z at the side of the rotor housing 3. 83 is attached. These two spark plugs 82 and 83 face the working chamber 8 in a compressed / expanded state, and ignite the air-fuel mixture in the working chamber 8 simultaneously or sequentially with a phase difference.

図2は、ターボ過給機付きロータリエンジン1の排気装置の構成を概念的に示している。図2は、排気装置に含まれる要素と要素との間の接続関係を概念的に示す図であり、各通路の接続位置、合流位置、及び分岐位置や、通路形状等を、必ずしも、具体的に表すものではない。   FIG. 2 conceptually shows the configuration of the exhaust device of the rotary engine 1 with a turbocharger. FIG. 2 is a diagram conceptually showing the connection relationship between elements included in the exhaust system, and the connection position, merging position, branching position, passage shape, etc. of each passage are not necessarily specific. It does not represent

排気装置は、ターボ過給機5のタービン51と、その下流側の触媒装置100と、排気ガスの一部を吸気側に還流させるEGRシステム9と、を備えている。触媒装置100は、例えば三元触媒を備えて構成される。   The exhaust device includes a turbine 51 of the turbocharger 5, a catalyst device 100 on the downstream side thereof, and an EGR system 9 that recirculates a part of the exhaust gas to the intake side. The catalyst device 100 includes a three-way catalyst, for example.

前述したように、2ロータタイプのロータリエンジン1において、各気筒(つまり、ロータ2を収容するロータ収容室31であり、以下、説明の便宜上、図2における左側の気筒を前側気筒31aと呼び、図2における右側の気筒を後側気筒31bと呼ぶ)には、サイドハウジング41に開口するプライマリポート10aと、インターミディエイトハウジングに開口するセカンダリポート10bと、が設けられている。この排気装置では、各気筒31のプライマリポート10aと、セカンダリポート10bとは、互いに別の排気通路13に接続されている。具体的に、プライマリポート10aは、独立通路131に接続され、セカンダリポート10bは、集合通路132に接続されている。   As described above, in the rotary engine 1 of the two-rotor type, each cylinder (that is, the rotor accommodating chamber 31 that accommodates the rotor 2 is referred to as a front cylinder 31a. The right cylinder in FIG. 2 is referred to as a rear cylinder 31b), and a primary port 10a that opens to the side housing 41 and a secondary port 10b that opens to the intermediate housing are provided. In this exhaust system, the primary port 10 a and the secondary port 10 b of each cylinder 31 are connected to different exhaust passages 13. Specifically, the primary port 10 a is connected to the independent passage 131, and the secondary port 10 b is connected to the collective passage 132.

独立通路131は、前側気筒31aのプライマリポート10aと、後側気筒31bのプライマリポート10aとを、集合させずにタービン51に接続させるよう構成されている。従って、独立通路131は、前側気筒31aのプライマリポート10aに接続される通路と、後側気筒31bのプライマリポート10aに接続される通路との2つからなる。2つの通路が集合しないため、各プライマリポート10aから排出される排気ガスは排気干渉を生じない。こうすることで、各独立通路131は、排気エネルギを、タービン51に対しロス無く供給することが可能になる。具体的には、前側気筒31aのプライマリポート10aに接続される独立通路131と、後側気筒31bのプライマリポート10aに接続される独立通路131とは、タービン51の直上流までは、互いに独立しており、そのタービン51の直上流において、2つの独立通路131及び集合通路132が合流しタービン51に接続される。尚、前側気筒31aのプライマリポート10aに接続される独立通路131と、後側気筒31bのプライマリポート10aに接続される独立通路131とは、適宜の箇所で合流させることが可能である。   The independent passage 131 is configured to connect the primary port 10a of the front cylinder 31a and the primary port 10a of the rear cylinder 31b to the turbine 51 without being assembled. Therefore, the independent passage 131 is composed of two passages: a passage connected to the primary port 10a of the front cylinder 31a and a passage connected to the primary port 10a of the rear cylinder 31b. Since the two passages do not gather, the exhaust gas discharged from each primary port 10a does not cause exhaust interference. In this way, each independent passage 131 can supply exhaust energy to the turbine 51 without loss. Specifically, the independent passage 131 connected to the primary port 10a of the front cylinder 31a and the independent passage 131 connected to the primary port 10a of the rear cylinder 31b are independent from each other until just upstream of the turbine 51. The two independent passages 131 and the collective passage 132 are merged and connected to the turbine 51 immediately upstream of the turbine 51. Note that the independent passage 131 connected to the primary port 10a of the front cylinder 31a and the independent passage 131 connected to the primary port 10a of the rear cylinder 31b can be joined at an appropriate location.

集合通路132は、前側気筒31aのセカンダリポート10bと、後側気筒31bのセカンダリポート10bとを、集合させた上で、タービン51に接続される通路である。集合通路132は、独立通路131とは異なり、排気干渉を生じ得る。前側気筒31aのセカンダリポート10bと、後側気筒31bのセカンダリポート10bとは、インターミディエイトハウジング4の外側面において隣り合って開口している。集合通路132は、その2つ並んだセカンダリポート10bの開口の両方に接続されるよう構成されている。また、集合通路132は、インターミディエイトハウジング4の外側面から、集合通路の途中まで延びるように配設される仕切り壁1321を有している。仕切り壁1321は、前側気筒31aのセカンダリポート10bに接続される通路と、後側気筒31bのセカンダリポート10bに接続される通路とが、互いに独立状態のままで平行に延びるように構成されている。この仕切り壁1321の下流側において、2つの通路は集合するようになる。 集合通路132の下流側は、図2に示すように、2つの独立通路131と集合した上で、タービン51に接続される。集合通路132の構成の詳細は、後述する。   The collective passage 132 is a passage connected to the turbine 51 after collecting the secondary port 10b of the front cylinder 31a and the secondary port 10b of the rear cylinder 31b. Unlike the independent passage 131, the collecting passage 132 can cause exhaust interference. The secondary port 10b of the front cylinder 31a and the secondary port 10b of the rear cylinder 31b are opened adjacent to each other on the outer surface of the intermediate housing 4. The collecting passage 132 is configured to be connected to both of the openings of the two secondary ports 10b arranged side by side. The collective passage 132 has a partition wall 1321 disposed so as to extend from the outer surface of the intermediate housing 4 to the middle of the collective passage. The partition wall 1321 is configured such that a passage connected to the secondary port 10b of the front cylinder 31a and a passage connected to the secondary port 10b of the rear cylinder 31b extend in parallel while being independent of each other. . On the downstream side of the partition wall 1321, the two passages gather. As shown in FIG. 2, the downstream side of the collecting passage 132 gathers with two independent passages 131 and is connected to the turbine 51. Details of the configuration of the collecting passage 132 will be described later.

ターボ過給機5は、排気通路13上に配設されたタービン51と、図示を省略する吸気通路上に配設されたコンプレッサ52とを有している。排気ガス流によってタービン51が回転し、このタービン51の回転によって、タービン51に連結されたコンプレッサ52が作動をすることで、所望の過給圧を得る。タービン51の下流側は、第1通路133を介して、触媒装置100に接続される。ターボ過給機5はまた、タービン51をバイパスして触媒装置100に接続される第2通路134を有しており、この第2通路134上には、ウェストゲートバルブ1341が介設している。ウェストゲートバルブ1341を開弁したときには、排気ガスはタービン51をバイパスして流れるようになる。これにより、ターボ過給機5の過過給を防止する。   The turbocharger 5 has a turbine 51 disposed on the exhaust passage 13 and a compressor 52 disposed on an intake passage (not shown). The turbine 51 is rotated by the exhaust gas flow, and the compressor 52 connected to the turbine 51 is operated by the rotation of the turbine 51, thereby obtaining a desired supercharging pressure. The downstream side of the turbine 51 is connected to the catalyst device 100 via the first passage 133. The turbocharger 5 also has a second passage 134 that bypasses the turbine 51 and is connected to the catalyst device 100, and a wastegate valve 1341 is interposed on the second passage 134. . When the wastegate valve 1341 is opened, the exhaust gas bypasses the turbine 51 and flows. Thereby, the supercharging of the turbocharger 5 is prevented.

ここで、ロータリエンジンに取り付けられたターボ過給機の特性について説明をする。図3(a)は、ロータリエンジンに取り付けられたターボ過給機の特性を示し、図3(b)は、同じターボ過給機を、レシプロエンジンに取り付けたときの特性を示している。先ず、図3(b)の一点鎖線は、ウェストゲートバルブを開くインターセプトポイントを示しており、レシプロエンジンにおいて、インターセプトポイント以下の低回転域では、ウェストゲートバルブが閉じていると共に、同図に実線で示す過給圧の方が、同図に破線で示すタービン前背圧よりも高くなる。一方、インターセプトポイントを超える中回転域から高回転域では、ウェストゲートバルブが開いて過給圧を制限することに伴い、タービン前背圧の方が過給圧よりも高くなる。ウェストゲートバルブを開けることで、タービン前背圧は低下するものの、それ以上に過給圧の低下が大きい。   Here, the characteristics of the turbocharger attached to the rotary engine will be described. FIG. 3A shows the characteristics of the turbocharger attached to the rotary engine, and FIG. 3B shows the characteristics when the same turbocharger is attached to the reciprocating engine. First, the alternate long and short dash line in FIG. 3 (b) indicates the intercept point at which the waste gate valve is opened. In the reciprocating engine, the waste gate valve is closed in the low rotation range below the intercept point. Is higher than the turbine front back pressure indicated by a broken line in FIG. On the other hand, in the middle rotation range to the high rotation range exceeding the intercept point, the turbine front back pressure becomes higher than the boost pressure as the wastegate valve opens to limit the boost pressure. By opening the wastegate valve, the turbine front back pressure decreases, but the supercharging pressure decreases more than that.

ロータリエンジンに取り付けられたターボ過給機では、図3(a)に示すように、ウェストゲートバルブを閉じるインターセプトポイント以下の低回転域では、同図に実線で示す過給圧の方が、同図に破線で示すタービン前背圧よりも高くなる。これは、レシプロエンジンと同じである。一方、インターセプトポイントを超える中回転域から高回転域では、ウェストゲートバルブを開いて過給圧を制限するものの、過給圧の方がタービン前背圧よりも高い状態が維持される。これは以下に述べるように、排気ポートの開弁特性が相違するためと考えられる。   In the turbocharger attached to the rotary engine, as shown in FIG. 3 (a), the supercharging pressure indicated by the solid line in the figure is lower in the low rotation range below the intercept point at which the wastegate valve is closed. It becomes higher than the turbine front back pressure indicated by the broken line in the figure. This is the same as a reciprocating engine. On the other hand, in the middle to high rotation range exceeding the intercept point, although the wastegate valve is opened to limit the supercharging pressure, the supercharging pressure is maintained higher than the turbine front back pressure. This is considered to be because the valve opening characteristics of the exhaust port are different as described below.

図4は、ロータリエンジンにおける排気ポートの開口面積の角度変化(エキセントリックシャフト6のエキセン角変化)と、レシプロエンジンにおいて排気ポートを開閉するポペット弁のリフト量の角度変化(クランク角変化)とを比較している。図4は、角度の進行に対する排気ポートの開口状態の変化特性を比較する図であり、縦軸のスケールは、ロータリエンジンとレシプロエンジンとで同じではなく、横軸のスケールもまた、ロータリエンジンとレシプロエンジンとで必ずしも同じではない。先ず、排気ポートをポペット弁の上下動によって開閉するレシプロエンジンにおいては、排気ポートの開弁時に、そのリフト量が徐々に大きくなる。これに対し、ロータリエンジンでは、図1からも明らかなように、サイドハウジング41及びインターミディエイトハウジング4の側面に開口する排気ポート10が、ロータ2の回転に伴い開閉する構造であるため、排気ポート10の開弁時に、その開口面積が急激に拡大するようになる。このように、排気ポートの開弁時の開口状態の変化特性が、ロータリエンジン1とレシプロエンジンとでは、大きく相違する。排気ポートの開弁時には、ブローダウンにより、排気ガスが高い圧力で排気通路に噴出するが、ロータリエンジン1は、排気ポートの開弁時に開口面積が急拡大する特性に起因して、レシプロエンジンよりも高いブローダウンエネルギをタービンに供給することができる。このことが、図3に示すような、ターボ過給機の特性の相違を生むと考えられる。尚、図3(a)において、流量が増大する高回転域では、過給圧よりもタービン前背圧が高くなるが、これは、コンプレッサ効率の低下によるものである。   FIG. 4 compares the angle change of the opening area of the exhaust port in the rotary engine (change in the eccentric angle of the eccentric shaft 6) and the angle change of the lift amount of the poppet valve that opens and closes the exhaust port in the reciprocating engine (change in the crank angle). doing. FIG. 4 is a diagram for comparing the change characteristics of the opening state of the exhaust port with respect to the progress of the angle. The scale of the vertical axis is not the same between the rotary engine and the reciprocating engine, and the scale of the horizontal axis is also different from that of the rotary engine. It is not necessarily the same as the reciprocating engine. First, in a reciprocating engine that opens and closes an exhaust port by a vertical movement of a poppet valve, the lift amount gradually increases when the exhaust port is opened. On the other hand, in the rotary engine, as is apparent from FIG. 1, the exhaust port 10 that opens on the side surfaces of the side housing 41 and the intermediate housing 4 opens and closes as the rotor 2 rotates. When the valve 10 is opened, the opening area suddenly increases. As described above, the change characteristics of the opening state when the exhaust port is opened are greatly different between the rotary engine 1 and the reciprocating engine. When the exhaust port is opened, the exhaust gas is jetted into the exhaust passage at a high pressure by blowdown. However, the rotary engine 1 is more than the reciprocating engine due to the characteristic that the opening area is rapidly expanded when the exhaust port is opened. High blowdown energy can be supplied to the turbine. This is considered to cause a difference in characteristics of the turbocharger as shown in FIG. In FIG. 3 (a), the turbine front back pressure becomes higher than the supercharging pressure in a high rotation range where the flow rate increases, and this is due to a decrease in compressor efficiency.

図2の排気装置に戻り、EGRシステム9は、集合通路132に連通するEGR通路91と、EGR通路91の途中に介設されたEGRクーラー92と、EGRクーラー92の下流側に配設されたEGR弁93とを備えている。EGR通路91は、前側気筒31a及び後側気筒31bのそれぞれに連通する集合通路132に接続されることで、前側気筒31aからの排気ガス、及び、後側気筒31bからの排気ガスを均等に取り出すことが可能である。EGRクーラー92は、エンジン冷却水によって排気ガスを冷却するように構成されている。吸気側には、冷却した低温の排気ガスが還流する。EGR弁93は、吸気側に還流させる排気ガス量の調整を行う流量調整弁である。   Returning to the exhaust system of FIG. 2, the EGR system 9 is disposed on the downstream side of the EGR cooler 92, the EGR passage 91 communicating with the collecting passage 132, the EGR cooler 92 interposed in the middle of the EGR passage 91. EGR valve 93 is provided. The EGR passage 91 is connected to a collecting passage 132 communicating with each of the front cylinder 31a and the rear cylinder 31b, so that exhaust gas from the front cylinder 31a and exhaust gas from the rear cylinder 31b are evenly extracted. It is possible. The EGR cooler 92 is configured to cool the exhaust gas with engine coolant. Cooled low temperature exhaust gas recirculates on the intake side. The EGR valve 93 is a flow rate adjustment valve that adjusts the amount of exhaust gas recirculated to the intake side.

このように、EGR通路91を集合通路132に接続し、独立通路131からは、EGRガスの取り出しを行わないことで、独立通路131を通じてターボ過給機5のタービン51に供給される排気エネルギは、独立通路131においては排気干渉が生じないこととも関係して、高くなる。特にロータリエンジン1では、前述の通り、高いブローダウンエネルギを得ることができるため、集合通路132からEGRガスの取り出しを行っても、独立通路131によって高いブローダウンエネルギをタービン51に供給することで、ターボ過給機5の過給効率を高めることが可能になる。   Thus, by connecting the EGR passage 91 to the collecting passage 132 and not taking out the EGR gas from the independent passage 131, the exhaust energy supplied to the turbine 51 of the turbocharger 5 through the independent passage 131 is In the independent passage 131, it becomes high in relation to the fact that no exhaust interference occurs. In particular, since the rotary engine 1 can obtain high blowdown energy as described above, even if the EGR gas is taken out from the collecting passage 132, the high blowdown energy is supplied to the turbine 51 through the independent passage 131. The turbocharging efficiency of the turbocharger 5 can be increased.

一方、集合通路132は、前側の気筒31aと後側の気筒31bとのそれぞれに連通し、前述したように、各気筒31から排出された排気ガスを均等に取り出すことが可能になる。集合通路132もまた、タービン51に接続されていて、残余の排気ガスをタービン51に供給することになるが、各気筒31から排出された排気ガスを均等に取り出すことにより、タービン51に送られる排気ガスの脈動を均質化することが可能になる。このこともまた、ターボ過給機5の過給効率の向上に有利になる。また、前側及び後側の両気筒31a、31bに連通する集合通路132において、EGRガスを取り出すことに伴い、排気干渉を抑制することも可能になる。   On the other hand, the collecting passage 132 communicates with each of the front cylinder 31a and the rear cylinder 31b, and as described above, the exhaust gas discharged from each cylinder 31 can be taken out evenly. The collecting passage 132 is also connected to the turbine 51, and the remaining exhaust gas is supplied to the turbine 51. The exhaust gas discharged from each cylinder 31 is evenly taken out and is sent to the turbine 51. It becomes possible to homogenize the pulsation of the exhaust gas. This is also advantageous in improving the supercharging efficiency of the turbocharger 5. Further, exhaust gas interference can be suppressed by taking out the EGR gas in the collecting passage 132 communicating with both the front and rear cylinders 31a and 31b.

排気装置はさらに、EGRクーラー92の下流側においてEGR通路91から分岐すると共に、触媒装置100の上流側で第2通路134に接続される第3通路135を備えている。第3通路135には、当該第3通路135を流れる排気ガスの流量を調整する流量調整弁136が介設されている。   The exhaust device further includes a third passage 135 branched from the EGR passage 91 on the downstream side of the EGR cooler 92 and connected to the second passage 134 on the upstream side of the catalyst device 100. A flow rate adjustment valve 136 that adjusts the flow rate of exhaust gas flowing through the third passage 135 is interposed in the third passage 135.

ECU20は、ロータリエンジン1の運転を制御する。図2に示す排気装置に関しては、ウェストゲートバルブ1341の開度、EGR弁93の開度、及び、第3通路135の流量調整弁136の開度をそれぞれ調整制御する。   The ECU 20 controls the operation of the rotary engine 1. 2, the opening degree of the wastegate valve 1341, the opening degree of the EGR valve 93, and the opening degree of the flow rate adjustment valve 136 in the third passage 135 are respectively adjusted and controlled.

具体的にECU20は、ロータリエンジン1の運転状態に応じて、過給圧が所定の過給圧となるように、ウェストゲートバルブ1341の開度調整を行う。   Specifically, the ECU 20 adjusts the opening degree of the waste gate valve 1341 so that the supercharging pressure becomes a predetermined supercharging pressure according to the operating state of the rotary engine 1.

また、ECU20は、ロータリエンジン1の運転状態に応じてEGR弁93の開度を調整する。これにより、所望の量の排気ガスが、集合通路132から取り出されると共に、EGRクーラー92を通過して冷却された後に、吸気側へと還流される。   Further, the ECU 20 adjusts the opening degree of the EGR valve 93 according to the operating state of the rotary engine 1. As a result, a desired amount of exhaust gas is taken out from the collecting passage 132, and after passing through the EGR cooler 92, is cooled and then returned to the intake side.

触媒装置100には、タービン51を通過後の比較的低温の排気ガスと、ウェストゲートバルブ1341が開いているときには、第2通路134によってタービン51をバイパスした比較的高温の排気ガスとがそれぞれ流入する。触媒装置100を流れる排気ガスの温度は、適宜の温度となる。   A relatively low temperature exhaust gas that has passed through the turbine 51 and a relatively high temperature exhaust gas that bypasses the turbine 51 by the second passage 134 flow into the catalyst device 100 when the waste gate valve 1341 is open. To do. The temperature of the exhaust gas flowing through the catalyst device 100 is an appropriate temperature.

ロータリエンジン1の運転状態が高回転及び/又は高負荷領域にあるときには、触媒装置100の温度が高くなり易い。ECU20は、触媒装置100の温度に応じて、その温度が高くなるときには、第3通路135の流量調整弁136を開いて、集合通路132から取り出しかつ、EGRクーラー92によって冷却した排気ガスを、触媒装置100の上流側で第2通路134に導入する。これにより、触媒装置100に流入する排気ガスの温度が低くなるため、触媒装置100の温度が高くなりすぎることが回避される。これは、触媒装置100の信頼性向上と共に、触媒装置100の耐久性を向上する。   When the operating state of the rotary engine 1 is in a high rotation and / or high load region, the temperature of the catalyst device 100 tends to increase. When the temperature of the ECU 20 increases according to the temperature of the catalyst device 100, the ECU 20 opens the flow rate adjustment valve 136 of the third passage 135, removes the exhaust gas cooled from the collecting passage 132 and cooled by the EGR cooler 92, It is introduced into the second passage 134 upstream of the device 100. Thereby, since the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst device 100 is lowered, it is avoided that the temperature of the catalyst device 100 becomes too high. This improves the durability of the catalyst device 100 as well as the reliability of the catalyst device 100.

尚、触媒装置100の温度が高くなる運転状態では、EGRガスの還流量は少ないため、EGRクーラー92を通過した排気ガスを、吸気側に流さずに、触媒装置100に流しても、EGRガスが不足することにはならない。   In the operation state where the temperature of the catalyst device 100 becomes high, the amount of recirculation of the EGR gas is small. Therefore, even if the exhaust gas that has passed through the EGR cooler 92 flows to the catalyst device 100 without flowing to the intake side, the EGR gas There is no shortage.

次に、図5を参照しながら、集合通路132の構成についてさらに詳細に説明をする。図5は、集合通路132における2つの通路の集合箇所の付近を拡大して、それを概念的に示している。   Next, the configuration of the collecting passage 132 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 5 conceptually shows an enlarged view of the vicinity of the collection point of the two passages in the collection passage 132.

前述したように、集合通路132は、仕切り壁1321を有しており、集合通路132の上流側(つまり、図5における紙面左側)では、その仕切り壁1321によって、前側気筒31aのセカンダリポート10bに接続される通路と、後側気筒31bのセカンダリポート10bに接続される通路との2つの通路が、互いに独立状態のままで平行に延びる平行部1322を構成する。図5では示していないが、平行部1322は、ロータリエンジン1のインターミディエイトハウジング4の外側面に接続される。   As described above, the collecting passage 132 has the partition wall 1321, and on the upstream side of the collecting passage 132 (that is, the left side in FIG. 5), the partition wall 1321 causes the secondary port 10 b of the front cylinder 31 a to be connected. The two passages of the connected passage and the passage connected to the secondary port 10b of the rear cylinder 31b constitute a parallel portion 1322 that extends in parallel while remaining independent from each other. Although not shown in FIG. 5, the parallel portion 1322 is connected to the outer surface of the intermediate housing 4 of the rotary engine 1.

この平行部1322の下流側は、仕切り壁1321によって2つの通路は独立状態のままである一方で、各通路の断面積が次第に縮小するように、通路が先細り状に形成されたノズル部1323を構成する。ノズル部1323は、平行部1322の一部を構成する、ということもできる。このノズル部1323を通過する際に、排気ガスの流速が高まる。ノズル部1323の最小断面積(これは、ノズル部1323の下流端の断面積に相当する)は、後述するように、所定の断面積Sに設定される。 On the downstream side of the parallel portion 1322, the two passages remain independent by the partition wall 1321, while the nozzle portion 1323 having a tapered passage is formed so that the cross-sectional area of each passage gradually decreases. Configure. It can also be said that the nozzle portion 1323 constitutes a part of the parallel portion 1322. When passing through the nozzle portion 1323, the flow rate of the exhaust gas increases. (This corresponds to the cross-sectional area of the downstream end of the nozzle portion 1323) minimum cross-sectional area of the nozzle portion 1323, as described later, is set to a predetermined cross-sectional area S 1.

ノズル部1323の下流側は、仕切り壁1321が無くなって2つの通路が集合する集合部1324を構成する。集合部1324の下流端は、後述するように、所定の断面積Sとなるように構成される。前述したノズル部1323において排気ガスの流速が高まった状態で、集合部1324に排気ガスが噴出する結果、集合部1324において、負圧が発生するようになる(つまり、エゼクタ効果)。このエゼクタ効果によって、前側気筒31a及び後側気筒31bのいずれか一方から排出された排気ガス(特にブローダウンガス)が、他の気筒の方に回り込んでしまうことが抑制されると共に、前側気筒31a及び後側気筒31bのいずれか一方からブローダウンガスが排出されたときに、排気行程にある他方の気筒の残留排気ガスを吸い出すことが可能になる。尚、図1、2に示す2ロータタイプのロータリエンジン1においては、前側気筒31aと後側気筒31bとの位相差はエキセン角で180°に設定されると共に、各気筒31aにおいて、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の各工程は、エキセン角で270°に設定されるため、前側気筒31aの排気行程と、後側気筒31aの排気行程とはその一部が重なり合うことになる。 On the downstream side of the nozzle portion 1323, the partition wall 1321 is eliminated and a collecting portion 1324 where two passages gather is configured. The downstream end of the collecting portion 1324, as described later, configured to have a predetermined cross-sectional area S 2. As a result of the exhaust gas being ejected to the collecting portion 1324 with the exhaust gas flow rate being increased in the nozzle portion 1323 described above, negative pressure is generated in the collecting portion 1324 (that is, ejector effect). Due to this ejector effect, the exhaust gas (particularly blowdown gas) discharged from either the front cylinder 31a or the rear cylinder 31b is prevented from flowing into the other cylinders, and the front cylinder When blowdown gas is discharged from either one of 31a and the rear cylinder 31b, the remaining exhaust gas of the other cylinder in the exhaust stroke can be sucked out. In the two-rotor type rotary engine 1 shown in FIGS. 1 and 2, the phase difference between the front cylinder 31a and the rear cylinder 31b is set to 180 ° as an eccentric angle, and in each cylinder 31a, the intake stroke, Since each step of the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke is set to 270 ° in terms of exhaust angle, the exhaust stroke of the front cylinder 31a and the exhaust stroke of the rear cylinder 31a partially overlap each other.

集合部1324の下流側が、前述したように、2つの独立通路131と集合した上で、タービン51に接続される。   The downstream side of the collecting portion 1324 is connected to the turbine 51 after gathering with the two independent passages 131 as described above.

ここで、ノズル部1323の最小断面積Sは、その断面積に相当する真円の径をaとしたときに、S=π(a/2)で表され、集合部1324の下流端の断面積Sは、その断面積に相当する真円の径をDとしたときに、S=π(D/2)で表される。そして、この集合通路132では、径aと径Dとの関係が、0.5≦a/D<1となるように構成されている。これは、a/Dの値が小さくなるほど、集合部1324において負圧が発生し難くなり、a/Dの値が0.5未満のときには、集合部1324において負圧の発生が不可能になるためである。一方、a/Dが1に近づくほど、集合部1324における負圧の発生には有利になるが、a/Dが1以上になると、集合部1324において集合する各通路のノズル部1323の断面積が、集合後の通路の断面積と同じがそれよりも大きくなるため、他方の気筒から残留排気ガスを吸い出す吸い出し効果を得ることができなくなる。従って、集合通路132における排気干渉を抑制しかつ、ターボ過給機5の過給効率を高めるために、a/Dは、0.5以上1未満に設定することが好ましい。 Here, the minimum cross-sectional area S 1 of the nozzle portion 1323 is expressed by S 1 = π (a / 2) 2 where a diameter of a perfect circle corresponding to the cross-sectional area is a, and is downstream of the collecting portion 1324. The cross-sectional area S 2 at the end is represented by S 2 = π (D / 2) 2 where D is the diameter of a perfect circle corresponding to the cross-sectional area. The collecting passage 132 is configured such that the relationship between the diameter a and the diameter D satisfies 0.5 ≦ a / D <1. This is because as the value of a / D becomes smaller, negative pressure is less likely to be generated in the collective portion 1324, and when the value of a / D is less than 0.5, it is impossible to generate negative pressure in the collective portion 1324. Because. On the other hand, the closer a / D is to 1, the more advantageous is the generation of negative pressure in the collecting portion 1324. However, when a / D is 1 or more, the cross-sectional area of the nozzle portion 1323 of each passage gathering in the collecting portion 1324 However, since the same as the cross-sectional area of the passage after the assembly becomes larger than that, it becomes impossible to obtain the suction effect of sucking the residual exhaust gas from the other cylinder. Therefore, in order to suppress the exhaust interference in the collecting passage 132 and increase the supercharging efficiency of the turbocharger 5, it is preferable to set a / D to 0.5 or more and less than 1.

前側気筒31a及び後側気筒31bのそれぞれに連通する集合通路132では、エゼクタ効果により、排気干渉を抑制すると共に、吸い出し効果を得ることで、集合通路132からターボ過給機5のタービン51の供給する排気エネルギを、可能な限り高めることが可能になる。   In the collecting passage 132 communicating with each of the front cylinder 31a and the rear cylinder 31b, the exhaust gas interference is suppressed by the ejector effect and the suction effect is obtained, so that the turbine 51 of the turbocharger 5 is supplied from the collecting passage 132. The exhaust energy to be increased can be increased as much as possible.

集合通路132はまた、集合部1324に対して、上流側の2つの通路は、仕切り壁1321によって互いに平行に配設されて構成されるため、2つの通路が集合するときの角度が浅い。これは、エゼクタ効果を強め、前述した排気干渉の抑制効果を高めると共に、吸い出し効果の向上が図られる。   The collecting passage 132 is also configured such that the two passages on the upstream side with respect to the collecting portion 1324 are arranged in parallel to each other by the partition wall 1321, and therefore the angle when the two passages gather is shallow. This enhances the ejector effect, enhances the exhaust interference suppression effect described above, and improves the suction effect.

こうして、複数の気筒間で集合をしない独立通路131を設けて、ターボ過給機5のタービンに高い排気エネルギを供給することと、前述した集合通路132の構成によって、集合通路132における排気干渉を抑制することとが組み合わさって、ターボ過給機5の過給効率の向上が図られる。   Thus, the independent passage 131 that does not collect between the plurality of cylinders is provided to supply high exhaust energy to the turbine of the turbocharger 5, and the exhaust interference in the collecting passage 132 is prevented by the configuration of the collecting passage 132 described above. In combination with the suppression, the supercharging efficiency of the turbocharger 5 is improved.

この集合通路132に接続されるEGR通路91は、図5に示す構成例では、集合部1324における負圧の発生領域内に接続されている。この構成は、EGR弁93を閉じて、EGR通路91を通じた排気ガスの還流を行わないときに、タービン51へ供給する排気エネルギを高める上で有利になる。つまり、EGR通路91を、負圧の発生領域に接続した構成では、EGR弁93を閉弁してEGR通路91内の流動を無くした状態において、EGR通路91における集合通路132との接続箇所付近を負圧状態にすることができる。このため、前側の気筒31a又は後側の気筒31bから排気ガス(特に、ブローダウンガス)が排出されたときに、そのブローダウンガスがEGR通路91の側に流れていくことを抑制することが可能になる。つまり、EGR通路91において、集合通路132との接続部分の近傍に閉弁状態の開閉弁を取り付けた構成と同様になり、EGR通路91によるデッドボリュームを無くして、集合通路132の容積を小さくすることと等価になる。こうして、タービン51に供給する排気エネルギが高まることになる。   In the configuration example shown in FIG. 5, the EGR passage 91 connected to the collecting passage 132 is connected to a negative pressure generation region in the collecting portion 1324. This configuration is advantageous in increasing the exhaust energy supplied to the turbine 51 when the EGR valve 93 is closed and the exhaust gas is not recirculated through the EGR passage 91. That is, in the configuration in which the EGR passage 91 is connected to the negative pressure generation region, in the state where the EGR valve 93 is closed and the flow in the EGR passage 91 is eliminated, in the vicinity of the connection portion with the collecting passage 132 in the EGR passage 91 Can be in a negative pressure state. For this reason, when exhaust gas (especially blowdown gas) is discharged from the front cylinder 31a or the rear cylinder 31b, the blowdown gas is prevented from flowing to the EGR passage 91 side. It becomes possible. That is, the EGR passage 91 is similar to the configuration in which the valve opening and closing valve is attached in the vicinity of the connection portion with the collecting passage 132, and the dead volume due to the EGR passage 91 is eliminated and the volume of the collecting passage 132 is reduced. Is equivalent to that. Thus, the exhaust energy supplied to the turbine 51 is increased.

図7は、エンジンのトルクカーブを示している。図7に破線で囲った「EGR領域1」は、エンジンの負荷が低く(例えば負荷領域を低負荷域と高負荷域とに二等分したときのおおよそ低負荷域に相当する領域)かつ、回転数が低い(例えば回転領域を低回転域と高回転域とに二等分したときのおおよそ低回転域に相当する領域)領域に相当し、このEGR領域1では、燃料量、ひいては気筒内に導入する新気量が少なくなるため、ポンプ損失を低減する観点から、EGR弁93を開いてEGRガスを吸気に導入する。このEGR領域1に対して負荷の高い領域では、燃料量、ひいては気筒内に導入する新気量が増えるため、EGRガスの導入を行わない。つまり、EGR弁93を閉弁する。   FIG. 7 shows the torque curve of the engine. “EGR region 1” surrounded by a broken line in FIG. 7 has a low engine load (for example, a region approximately corresponding to a low load region when the load region is equally divided into a low load region and a high load region), and The EGR region 1 corresponds to a region where the rotational speed is low (for example, a region approximately corresponding to a low rotational region when the rotational region is divided into a low rotational region and a high rotational region). Therefore, from the viewpoint of reducing pump loss, the EGR valve 93 is opened to introduce EGR gas into the intake air. In a region where the load is higher than the EGR region 1, the amount of fuel, and hence the amount of fresh air introduced into the cylinder, increases, so that EGR gas is not introduced. That is, the EGR valve 93 is closed.

こうして、エンジンの運転状態が、EGRガスの還流を行わない低回転高負荷の領域にあるときには、図5に示すように、EGR通路91を、集合部1324における負圧の発生領域に接続することで、前述したように、ターボ過給機5のタービン51に供給する排気エネルギを高めることが可能になる。これは、ターボ過給機5の高い過給効率が要求される低回転高負荷の領域において有利であり、結果として、図7に一点鎖線で示すように、低回転領域におけるトルクが高まる。   Thus, when the operating state of the engine is in the low rotation and high load region where EGR gas is not recirculated, the EGR passage 91 is connected to the negative pressure generation region in the collecting portion 1324 as shown in FIG. As described above, the exhaust energy supplied to the turbine 51 of the turbocharger 5 can be increased. This is advantageous in a low-rotation and high-load region where high turbocharging efficiency of the turbocharger 5 is required. As a result, as shown by a one-dot chain line in FIG.

図6は、図5とは異なる構成例を示している。具体的に図5の構成例と、図6の構成例とは、EGR通路91の接続位置が相違する。それ以外の集合通路132の構成は、図5の構成例と図6の構成例とで同じであるため、同じ構成について同じ符号を付す。図6に示すように、EGR通路91は、集合部1324において負圧が発生する領域よりも下流側に接続されている。この構成は、集合通路132を流れる排気ガスの一部を取り出して、EGR通路91を通じてEGRガスの還流を行っているときに、集合部1324における負圧の発生を促進することが可能になる。   FIG. 6 shows a configuration example different from FIG. Specifically, the connection position of the EGR passage 91 is different between the configuration example of FIG. 5 and the configuration example of FIG. 6. The other configuration of the collecting passage 132 is the same in the configuration example of FIG. 5 and the configuration example of FIG. As shown in FIG. 6, the EGR passage 91 is connected to the downstream side of the region where the negative pressure is generated in the collecting portion 1324. This configuration makes it possible to promote the generation of negative pressure in the collecting portion 1324 when part of the exhaust gas flowing through the collecting passage 132 is taken out and the EGR gas is recirculated through the EGR passage 91.

この構成は特に、エンジンの運転状態が、図7に破線で囲った「EGR領域2」にあるときに、ターボ過給機5のタービン51に供給される排気エネルギを高める上で有効になる。つまり、「EGR領域2」は、エンジン負荷が高く(例えば負荷領域を低負荷域と高負荷域とに二等分したときのおおよそ高負荷域に相当する領域)かつ、回転数が高い(例えば回転領域を低回転域と高回転域とに二等分したときのおおよそ高回転域に相当する領域)領域に相当し、このEGR領域2では、排気ガス温度を低減させる観点から、EGRクーラー92によって冷却したEGRガスを吸気に導入する。   This configuration is particularly effective in increasing the exhaust energy supplied to the turbine 51 of the turbocharger 5 when the engine operating state is in the “EGR region 2” surrounded by a broken line in FIG. In other words, the “EGR region 2” has a high engine load (for example, a region approximately corresponding to a high load region when the load region is equally divided into a low load region and a high load region) and a high rotational speed (for example, The EGR region 2 is an EGR cooler 92 from the viewpoint of reducing the exhaust gas temperature. The EGR region 2 corresponds to a region corresponding to a high rotation region when the rotation region is equally divided into a low rotation region and a high rotation region. The EGR gas cooled by the above is introduced into the intake air.

一方で、エンジンの運転状態が高回転高負荷の領域にあるときには、エンジンの背圧が高まって、集合通路132における集合部1324で負圧が発生し難くなる。このときに、図6に示すように、EGR通路91を、集合部1324における負圧の発生領域の下流側に接続することで、前述したように、EGRガスの取り出しに伴い集合部1324における負圧の発生を促進することが可能になる。こうして、高回転高負荷の領域にあるときに、エゼクタ効果を確実に確保して、排気干渉の抑制及び残留排気ガスの吸い出しが可能になる。それにより、ターボ過給機5のタービン51に供給する排気エネルギを高めることが可能になり、図7に一点鎖線で示すように、高回転領域におけるトルクの向上が実現する。   On the other hand, when the operating state of the engine is in a region of high rotation and high load, the back pressure of the engine is increased and it is difficult for negative pressure to be generated at the collecting portion 1324 in the collecting passage 132. At this time, as shown in FIG. 6, by connecting the EGR passage 91 to the downstream side of the negative pressure generation region in the collecting portion 1324, as described above, as the EGR gas is taken out, the negative pressure in the collecting portion 1324 is obtained. It becomes possible to promote the generation of pressure. In this way, the ejector effect can be reliably ensured when in the region of high rotation and high load, and exhaust interference can be suppressed and residual exhaust gas can be sucked out. As a result, the exhaust energy supplied to the turbine 51 of the turbocharger 5 can be increased, and as shown by the one-dot chain line in FIG.

尚、図6に仮想的に示すように、EGR通路91における集合通路132との接続箇所付近に、EGR弁93とは別の、開閉弁94を介設するようにしてもよい。この開閉弁94は、開弁したときには、EGR通路91を通じた排気ガスの還流が可能になるから、前述したように、高回転高負荷の領域において、トルクの向上に有利になる。一方の開閉弁94を、閉弁したときには、EGR通路91を通じた排気ガスの還流が禁止される。この状態では、EGR通路91によるデッドボリュームが無くなると共に、排気ガスの取り出しが無くなるから、図5に示す構成例と同様に、低回転域における過給効率の向上効果を得ることができる。つまり、図6に仮想的に示す開閉弁94を介設する構成は、図5に示す構成例と同様に、低回転域でのトルクの向上と、図6に示す構成例と同じ、高回転域でのトルクの向上とを発揮することが可能である。   As virtually shown in FIG. 6, an opening / closing valve 94, which is different from the EGR valve 93, may be provided in the vicinity of the connection portion of the EGR passage 91 with the collecting passage 132. When the on-off valve 94 is opened, the exhaust gas can be recirculated through the EGR passage 91, and as described above, it is advantageous in improving torque in the region of high rotation and high load. When one on-off valve 94 is closed, the recirculation of exhaust gas through the EGR passage 91 is prohibited. In this state, dead volume due to the EGR passage 91 is eliminated, and exhaust gas is not taken out. Therefore, as in the configuration example shown in FIG. 5, the effect of improving the supercharging efficiency in the low rotation range can be obtained. That is, the configuration in which the on-off valve 94 virtually shown in FIG. 6 is provided is similar to the configuration example shown in FIG. It is possible to improve the torque in the region.

尚、ここに開示する技術は、ロータリエンジン1に適用することに限らず、多気筒のレシプロエンジンの排気装置に適用することも可能である。レシプロエンジンの構成は、特に限定はなく、直列エンジン、V型エンジン及び水平対向エンジンのいずれであってもよい。また、レシプロエンジンは、ガソリンエンジン(つまり、火花点火式エンジン)及びディーゼルエンジンのいずれであってもよい。   The technology disclosed herein is not limited to being applied to the rotary engine 1 but can also be applied to an exhaust device of a multi-cylinder reciprocating engine. The configuration of the reciprocating engine is not particularly limited, and may be any of an inline engine, a V-type engine, and a horizontally opposed engine. The reciprocating engine may be either a gasoline engine (that is, a spark ignition engine) or a diesel engine.

1 ロータリピストンエンジン(エンジン)
10 排気ポート
10a プライマリポート(排気ポート)
10b セカンダリポート(排気ポート)
13 排気通路
131 独立通路
132 集合通路
1321 仕切り壁
1322 平行部
1323 ノズル部
1324 集合部
31 ロータ収容室(気筒)
31a 前側気筒
31b 後側気筒
5 ターボ過給機
51 タービン
91 EGR通路
92 EGRクーラー
93 EGR弁
1 Rotary piston engine (engine)
10 Exhaust port 10a Primary port (exhaust port)
10b Secondary port (exhaust port)
13 Exhaust passage 131 Independent passage 132 Collecting passage 1321 Partition wall 1322 Parallel portion 1323 Nozzle portion 1324 Collecting portion 31 Rotor housing chamber (cylinder)
31a Front cylinder 31b Rear cylinder 5 Turbocharger 51 Turbine 91 EGR passage 92 EGR cooler 93 EGR valve

Claims (6)

複数の気筒を有するエンジンに設けられかつ、各気筒内の排気ガスを排出するよう、気筒毎に複数設けられた排気ポートと、
前記排気ポートのそれぞれにつながるよう構成された排気通路と、
前記排気通路に配設されかつ、前記排気ガスのエネルギによって駆動をするよう構成されたターボ過給機のタービンと、
前記排気通路に連通しかつ、前記排気ガスの一部をエンジンの吸気側に還流させるよう構成されたEGR通路と、を備え、
前記排気通路は、
各気筒において、複数の排気ポートの少なくとも一つに接続されると共に、異なる気筒間で集合した上で前記タービンに接続される集合通路と、
前記各気筒における他の排気ポートに接続されると共に、異なる気筒間で集合せずに前記タービンに接続される独立通路と、を有し、
前記EGR通路は、前記集合通路に接続されているターボ過給機付きエンジンの排気装置。
An exhaust port that is provided in an engine having a plurality of cylinders and is provided for each cylinder so as to discharge exhaust gas in each cylinder;
An exhaust passage configured to connect to each of the exhaust ports;
A turbocharger turbine disposed in the exhaust passage and configured to be driven by energy of the exhaust gas;
An EGR passage configured to communicate with the exhaust passage and to recirculate a part of the exhaust gas to the intake side of the engine,
The exhaust passage is
In each cylinder, it is connected to at least one of a plurality of exhaust ports, and is assembled between different cylinders and is then connected to the turbine,
An independent passage that is connected to the other exhaust port in each cylinder and connected to the turbine without being assembled between different cylinders,
The EGR passage is an exhaust system for an engine with a turbocharger connected to the collecting passage.
請求項1に記載のターボ過給機付きエンジンの排気装置において、
前記集合通路は、複数の気筒のそれぞれに接続される通路が独立状態のままで、前記排気ガスを噴出するように先細り状に形成されたノズル部と、前記ノズル部よりも下流側で複数の前記通路が集合すると共に、エゼクタ効果により負圧が発生する領域が形成される集合部と、を有しているターボ過給機付きエンジンの排気装置。
The exhaust system for an engine with a turbocharger according to claim 1,
The collective passage includes a nozzle portion that is tapered so as to eject the exhaust gas while a passage connected to each of a plurality of cylinders remains in an independent state, and a plurality of downstream portions from the nozzle portion. An exhaust system for an engine with a turbocharger, wherein the exhaust passage has a collecting portion in which a region where the passage is gathered and a negative pressure is generated by an ejector effect is formed.
請求項2に記載のターボ過給機付きエンジンの排気装置において、
前記集合通路は、前記集合部よりも上流側で、前記複数の気筒のそれぞれに接続される、独立状態の前記通路が、仕切り壁によって互いに仕切られながら、平行に延びて配設される平行部をさらに有しているターボ過給機付きエンジンの排気装置。
The exhaust system for an engine with a turbocharger according to claim 2,
The collecting passage is connected to each of the plurality of cylinders on the upstream side of the collecting portion, and the independent passages are arranged to extend in parallel while being partitioned from each other by a partition wall. An exhaust system for an engine with a turbocharger further comprising:
請求項2又は3に記載のターボ過給機付きエンジンの排気装置において、
前記ノズル部の最小断面積に相当する真円の径aと、前記集合部の下流端における断面積に相当する真円の径Dとの比a/Dは、0.5以上1未満に設定されているターボ過給機付きエンジンの排気装置。
The exhaust system for an engine with a turbocharger according to claim 2 or 3,
The ratio a / D between the diameter a of the perfect circle corresponding to the minimum cross-sectional area of the nozzle portion and the diameter D of the perfect circle corresponding to the cross-sectional area at the downstream end of the collecting portion is set to 0.5 or more and less than 1. Exhaust system for turbocharged engines.
請求項2〜4のいずれか1項に記載のターボ過給機付きエンジンの排気装置において、
前記EGR通路には、前記吸気側への前記排気ガスの還流量を調整するよう構成されたEGR弁が配設されており、
前記EGR通路は、前記集合部における負圧が発生する領域に連通し、
前記EGR弁は、エンジンの運転状態が低回転低負荷の所定領域にあるときに開弁する一方、前記所定領域よりも負荷の高い低回転高負荷の領域にあるときに閉弁するターボ過給機付きエンジンの排気装置。
The exhaust system for an engine with a turbocharger according to any one of claims 2 to 4,
The EGR passage is provided with an EGR valve configured to adjust a recirculation amount of the exhaust gas to the intake side,
The EGR passage communicates with a region where negative pressure is generated in the collecting portion,
The EGR valve opens when the engine operating state is in a predetermined region of low rotation and low load, and is turbocharged that closes when the engine is in a low rotation and high load region where the load is higher than the predetermined region. Exhaust system for aircraft engine.
請求項2〜4のいずれか1項に記載のターボ過給機付きエンジンの排気装置において、
前記EGR通路には、前記吸気側への前記排気ガスの還流量を調整するよう構成されたEGR弁と、前記吸気側へ還流する前記排気ガスを冷却するよう構成されたEGRクーラーと、が配設されており、
前記EGR通路は、前記集合部における負圧が発生する領域よりも下流側に連通し、
前記EGR弁は、エンジンの運転状態が高回転高負荷の領域にあるときに開弁するターボ過給機付きエンジンの排気装置。
The exhaust system for an engine with a turbocharger according to any one of claims 2 to 4,
An EGR valve configured to adjust the recirculation amount of the exhaust gas to the intake side and an EGR cooler configured to cool the exhaust gas recirculated to the intake side are arranged in the EGR passage. Has been established,
The EGR passage communicates with the downstream side of the region where the negative pressure is generated in the collecting portion,
The EGR valve is an exhaust system for an engine with a turbocharger that opens when the operating state of the engine is in a region of high rotation and high load.
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