JP2018087556A - Internal combustion engine - Google Patents

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雅之 大江
Masayuki Oe
雅之 大江
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make an exhaust gas bypassing to a waste gate passage exactly abut on a catalyst, and to surely raise a temperature of the catalyst in an early stage.SOLUTION: A waste gate passage 21 is formed in a position separated from an exhaust gas main passage 12 for driving a turbine 2, and mostly constituted of a pipe 22. An inlet part 22a of the pipe 22 reaches an L-shaped joint part 13 from an exhaust gas discharge port 11, and an outlet part 22b is opened toward a catalyst 14 in the L-shaped joint part 13. Since the flow-in performance of an exhaust gas to the pipe 22 is excellent, and the exhaust gas flowing in the pipe 22 abuts on an upper face of the catalyst 14 without being diffused, an early rise of a temperature of the catalyst 14 can be promoted.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本願発明は、排気ターボ過給機を備えた内燃機関に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine equipped with an exhaust turbocharger.

自動車用内燃機関を初めてとして、内燃機関に排気ターボ過給機を設けることは広く行われている。排気ターボ過給機は、排気ガスでタービンを駆動し、タービンでコンプレッサを駆動するものであるが、過給の必要性と程度とは内燃機関の負荷等に応じて変化するため、排気ガスをタービンに対してバイパスさせるウエストゲート通路を設けて、ウエストゲート通路に流れる排気ガスの量をウエストゲートバルブで制御している。   For the first time in an automobile internal combustion engine, it is widely practiced to provide an exhaust turbocharger in the internal combustion engine. An exhaust turbocharger drives a turbine with exhaust gas and drives a compressor with the turbine. The necessity and degree of supercharging varies depending on the load of the internal combustion engine. A wastegate passage that bypasses the turbine is provided, and the amount of exhaust gas flowing through the wastegate passage is controlled by a wastegate valve.

他方、特に自動車用内燃機関(ガソリン機関)では、排気ガスを浄化するために、排気通路に触媒方式の浄化装置を設けているが、触媒はある程度の温度に昇温しないと効率が悪い(活性化しない)という問題がある。この場合、触媒を昇温させる熱源は排気ガスしかないので、触媒の早期昇温のためには、できるだけ高温の排気ガスを触媒にダイレクトに当てることが有効である。   On the other hand, in particular, an internal combustion engine (gasoline engine) for automobiles is provided with a catalytic purification device in the exhaust passage in order to purify the exhaust gas. However, the efficiency of the catalyst is poor unless the temperature is raised to a certain level (active) There is a problem that In this case, since the only heat source for raising the temperature of the catalyst is exhaust gas, it is effective to apply exhaust gas as hot as possible directly to the catalyst in order to raise the temperature of the catalyst early.

そこで、特許文献1には、タービンハウジングに形成した排気ガスメイン通路にウエストゲート通路を横穴状に形成した場合において、回動式のウエストゲートバルブを排気ガスの案内部材に兼用して、ウエストゲート通路に流入した排気ガスを触媒ケースに向けて直進させることが開示されている。   Therefore, in Patent Document 1, when a wastegate main passage formed in a turbine housing has a wastegate passage formed in a lateral hole shape, a wastegate gate valve is also used as an exhaust gas guide member, and a wastegate is provided. It is disclosed that the exhaust gas flowing into the passage goes straight toward the catalyst case.

WO2013−145278号公報WO2013-145278

始動時(特に暖機運転時)には過給は必要でない場合が多いため、特許文献1のようにウエストゲート通路に流入した排気ガスを触媒に当てると、従来に比べて触媒の早期昇温に貢献できると云えるが、特許文献1は、3つの問題点により、触媒の早期昇温効果が十分でないと思料される。   When starting (particularly during warm-up operation), there is often no need for supercharging. Therefore, when exhaust gas flowing into the wastegate passage is applied to the catalyst as in Patent Document 1, the temperature of the catalyst rises faster than in the past. However, Patent Document 1 is thought to be insufficient in the effect of rapidly raising the catalyst temperature due to three problems.

第1の問題は、ウエストゲート通路が排気ガス通路から横穴のようにして開口しているため、ウエストゲート通路への排気ガスの流入性が悪くて、このため、触媒の早期昇温効果が十分でないという点である。また、排気ガスが排気ガスメイン通路からウエストゲート通路に方向変換するにおいて流速が低下するが、このときに熱がタービンハウジングに奪われるため、触媒に当たる排気ガスの温度が低下しがちになるという点も、問題であると云える。なお、ウエストゲート通路への排気ガスの流入性は、過給圧の制御の応答性にも影響している。   The first problem is that since the wastegate passage opens from the exhaust gas passage like a horizontal hole, the inflow property of exhaust gas to the wastegate passage is poor, and therefore the effect of rapid temperature rise of the catalyst is sufficient. It is not. In addition, the flow rate decreases when the exhaust gas changes its direction from the exhaust gas main passage to the waste gate passage. At this time, heat is taken away by the turbine housing, so that the temperature of the exhaust gas hitting the catalyst tends to decrease. Is also a problem. In addition, the inflow property of the exhaust gas to the wastegate passage also affects the responsiveness of the supercharging pressure control.

特許文献1の第2の問題点は、ウエストゲートバルブが開いて、排気ガスメイン通路から方向変換してウエストゲート通路に流入したときに、排気ガスがウエストゲートバルブに衝突して拡散するため、触媒に向かう直進性が低下すると共に、熱がタービンハウジングやウエストゲートバルブに奪われて排気ガスの温度が低下してしまい、このため、排気ガスから触媒への熱交換が不十分になって、触媒の早期昇温効果が不十分になりやすいという点である。   The second problem of Patent Document 1 is that when the waste gate valve is opened, the exhaust gas collides with the waste gate valve and diffuses when the direction is changed from the exhaust gas main passage and flows into the waste gate passage. As the straightness toward the catalyst is reduced, the heat is taken away by the turbine housing and the wastegate valve, and the temperature of the exhaust gas is lowered.For this reason, the heat exchange from the exhaust gas to the catalyst becomes insufficient, This is that the effect of early temperature rise of the catalyst tends to be insufficient.

更に、特許文献1の第3の問題点は、ウエストゲートバルブを排気ガスの流れのガイドに利用しているため、ウエストゲートバルブの開度によって排気ガスの流れ方向が変化してしまい、触媒に対する排気ガスの当たり具合が安定せず、結果として、触媒の早期昇温効果が不十分になる虞れがある点である。   Furthermore, the third problem of Patent Document 1 is that the wastegate flow direction changes depending on the opening of the wastegate valve because the wastegate valve is used as a guide for the flow of exhaust gas. The exhaust gas contact condition is not stable, and as a result, there is a possibility that the effect of rapid temperature rise of the catalyst may be insufficient.

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。   The present invention has been made to improve the current situation.

本願発明の内燃機関は、
排気ガスで回転駆動されるタービンが配置されたタービン側スクロール室と、前記タービンで駆動されるコンプレッサと、排気ガスを前記タービン側スクロール室に案内する排気ガスメイン通路と、排気ガスが前記タービン側スクロール室をバイパスして流れるウエストゲート通路と、前記タービン側スクロール室を通過した排気ガス及びウエストゲート通路を通過した排気ガスが流入する排気通路と備えており、前記排気通路には、触媒を内蔵した触媒ケースが介挿されている、という基本構成になっている。
The internal combustion engine of the present invention is
A turbine side scroll chamber in which a turbine driven to rotate by exhaust gas is disposed, a compressor driven by the turbine, an exhaust gas main passage for guiding exhaust gas to the turbine side scroll chamber, and an exhaust gas on the turbine side A waste gate passage that bypasses the scroll chamber and an exhaust passage through which the exhaust gas that has passed through the turbine-side scroll chamber and the exhaust gas that has passed through the waste gate passage flow in, and the exhaust passage incorporates a catalyst The basic structure is such that the catalyst case is inserted.

そして、請求項1の発明は、上記基本構成において、前記ウエストゲート通路は、前記排気ガスメイン通路とは分離した専用通路になっていて少なくとも一部がパイプで構成されており、前記ウエストゲート通路の出口が前記触媒ケースの内部に向けて開口している。   The invention according to claim 1 is the above-described basic configuration, wherein the wastegate passage is a dedicated passage separated from the exhaust gas main passage, and at least a part of the wastegate passage is constituted by a pipe. Is opened toward the inside of the catalyst case.

請求項2の発明は、請求項1において、前記ウエストゲート通路は、少なくとも上流側に寄った部位がパイプで構成されていて、前記パイプよりも上流側に位置した部位にバルブ配置空間が形成されており、前記バルブ配置空間に、回動式のウエストゲートバルブを配置している。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, at least a portion of the wastegate passage that is closer to the upstream side is constituted by a pipe, and a valve arrangement space is formed at a portion that is located upstream of the pipe. In the valve arrangement space, a rotary wastegate valve is arranged.

本願発明では、ウエストゲート通路は排気ガスメイン通路から分離しているため、ウエストゲート通路の始端を排気マニホールドの集合部やシリンダヘッドの出口穴などに開口させて、排気ガスをウエストゲート通路に直進させることができる。従って、ウエストゲート通路への排気ガスの流入性に優れている。しかも、排気ガスは、拡散することなく、パイプよりなるウエストゲート通路の内部を通って触媒に向かうため、高温の排気ガスを触媒に確実に当てることができる。   In the present invention, since the wastegate passage is separated from the exhaust gas main passage, the exhaust gas is allowed to go straight to the wastegate passage by opening the start end of the wastegate passage to the exhaust manifold gathering portion or the outlet hole of the cylinder head. Can be made. Therefore, it is excellent in the inflow property of the exhaust gas to the wastegate passage. In addition, since the exhaust gas does not diffuse and travels toward the catalyst through the inside of the wastegate passage made of a pipe, the high-temperature exhaust gas can be reliably applied to the catalyst.

このように、本願発明では、排気ガスをウエストゲート通路にしっかりと取り込みできると共に、排気ガスを触媒に確実に当てることができるため、触媒の早期昇温効果を向上できる。その結果、排気ガスの浄化性能を向上できる。また、ウエストゲート通路への排気ガスの取り込み性が高いため、過給圧の制御の応答性を向上できる利点もある。   As described above, according to the present invention, exhaust gas can be firmly taken into the wastegate passage and exhaust gas can be reliably applied to the catalyst, so that the early temperature raising effect of the catalyst can be improved. As a result, the exhaust gas purification performance can be improved. Further, since the exhaust gas can be taken into the wastegate passage, there is an advantage that the responsiveness in controlling the supercharging pressure can be improved.

また、ウエストゲート通路のうち少なくとも一部はパイプで構成されているため、鋳造されたハウジングの内部に全体を形成した場合に比べて、ハウジングの製造が容易になると共に、ウエストゲート通路の形状選択の自由性も向上する。また、少なくも下流部をパイプで構成すると、パイプの出口を触媒ケースに近づけることも容易であり、このため、触媒への排気ガスの接触性を一層向上させて、触媒の早期昇温を一層確実化できる。   In addition, since at least a part of the wastegate passage is constituted by a pipe, the housing can be easily manufactured and the shape of the wastegate passage can be selected as compared with the case where the whole is formed inside the cast housing. The freedom is improved. In addition, if at least the downstream portion is formed of a pipe, it is easy to bring the outlet of the pipe closer to the catalyst case. Therefore, the contact of exhaust gas to the catalyst is further improved, and the catalyst can be heated quickly. Can be assured.

ウエストゲート通路の全体又は大部分をパイプで構成することもできる。或いは、上流側の少なく一部をパイプで構成したり、下流側の少なくとも一途をパイプで構成したり、中途部をパイプで構成したりすることも可能である。また、パイプは、その全体をタービンハウジングの外側に露出させることもできるし、少なくとも一部をタービンハウジングに鋳込むこともできる。   The whole or most of the wastegate passage can be constituted by a pipe. Alternatively, at least a part of the upstream side may be constituted by a pipe, at least one part on the downstream side may be constituted by a pipe, and the middle part may be constituted by a pipe. Further, the entire pipe can be exposed to the outside of the turbine housing, or at least a part of the pipe can be cast into the turbine housing.

パイプの全体をタービンハウジングの外に配置すると、パイプの形態は任意に設定できるため、触媒ケースの位置がまちまであっても対応は簡単であり、汎用性・設計の自由性に優れている。他方、パイプの少なくとも一部をタービンハウジングに鋳込むと、取付け強度に優れていると共に、接続の手間も省くことが可能になる。パイプを熱容量が小さい素材で製造すると、放熱を抑制して触媒の早期昇温と機関の早期暖機とに一層貢献できる。   If the entire pipe is arranged outside the turbine housing, the shape of the pipe can be set arbitrarily, so that it is easy to handle even if the position of the catalyst case is varied, and is excellent in versatility and freedom of design. On the other hand, when at least a part of the pipe is cast into the turbine housing, the mounting strength is excellent, and the labor of connection can be saved. If the pipe is made of a material having a small heat capacity, it is possible to further contribute to the early temperature rise of the catalyst and the early warm-up of the engine by suppressing heat dissipation.

請求項2のように、ウエストゲート通路の上流端部にウエストゲートバルブを配置すると、ウエストゲート通路で(パイプ内で)整流された排気ガスを拡散させることなく触媒に当てることが一層確実化するため、触媒の早期昇温をより一層確実化できる。   If the wastegate valve is arranged at the upstream end of the wastegate passage as in claim 2, it is further ensured that exhaust gas rectified (in the pipe) in the wastegate passage is applied to the catalyst without diffusing. Therefore, the early temperature rise of the catalyst can be further ensured.

実施形態の排気ターボ過給機をシリンダヘッドの排気側面と直交した方向から見た一部破断正面図である。It is the partially broken front view which looked at the exhaust turbo supercharger of the embodiment from the direction orthogonal to the exhaust side of the cylinder head. (A)は排気ターボ過給機の平面図、(B)は図1のIIA-IIA 視断面図である。FIG. 2A is a plan view of an exhaust turbocharger, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line IIA-IIA in FIG. 第2実施形態を示す図で、(A)は平面図、(B)は(A)のB−B視断面図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment, (A) is a top view, (B) is BB sectional drawing of (A). ウエストゲートバルブの別例である第3実施形態、第4実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment which is another example of a wastegate valve | bulb, and 4th Embodiment.

(1).第1実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1,2に示す第1実施形態を説明する。
(1). First Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the first embodiment shown in FIGS.

図1に示すように、排気ターボ過給機1は、タービン2が内蔵されたタービンハウジング3と、コンプレッサ4が内蔵されたコンプレッサハウジング5と、両者の間に位置した軸受けハウジング6とを有している。タービン2には回転軸7の一端部が固定されて、回転軸7の他端部にコンプレッサ4が固定されている。軸受けハウジング6では、フローティングメタル8を介して回転軸7が回転自在に保持されている。   As shown in FIG. 1, the exhaust turbocharger 1 has a turbine housing 3 in which a turbine 2 is built, a compressor housing 5 in which a compressor 4 is built, and a bearing housing 6 positioned between the two. ing. One end of the rotating shaft 7 is fixed to the turbine 2, and the compressor 4 is fixed to the other end of the rotating shaft 7. In the bearing housing 6, the rotating shaft 7 is rotatably held via the floating metal 8.

タービンハウジング3には、タービン2を囲うようにタービン側スクロール室9が形成されており、タービン側スクロール室9には、その接線方向に向いた排気ガスメイン通路10(図2(A)参照)と、タービン2の軸心方向に開口した排気ガス排出口11(図1参照)とが連通している。排気ガス排出口11には、触媒ケース12がL形継手部13を介して接続されている。L形継手部13はフランジ13aを有しており、フランジ13aがタービンハウジング3にボルトで固定されている。なお、L形継手部13は、排気通路の一部と見ることも可能である。   A turbine-side scroll chamber 9 is formed in the turbine housing 3 so as to surround the turbine 2, and the turbine-side scroll chamber 9 has an exhaust gas main passage 10 facing the tangential direction thereof (see FIG. 2A). And the exhaust-gas discharge port 11 (refer FIG. 1) opened to the axial center direction of the turbine 2 is connecting. A catalyst case 12 is connected to the exhaust gas discharge port 11 via an L-shaped joint portion 13. The L-shaped joint portion 13 has a flange 13a, and the flange 13a is fixed to the turbine housing 3 with bolts. Note that the L-shaped joint portion 13 can also be regarded as a part of the exhaust passage.

触媒ケース12は、ストレート状部12aの上下に先窄まりのコーン部12bを設けた形態であり、ストレート状部12aの内部に触媒14を配置している。触媒ケース12は、軸線を概ね鉛直姿勢にして配置されている。   The catalyst case 12 has a configuration in which tapered cone portions 12b are provided above and below the straight portion 12a, and the catalyst 14 is disposed inside the straight portion 12a. The catalyst case 12 is arranged with the axis line in a substantially vertical posture.

排気ガスメイン通路10は排気ガス導入筒部15に形成されており、排気ガス導入筒部15の先端に、シリンダヘッド16に固定されるフランジ状のマニホールド部17が一体に設けられている。マニホールド部17には、図1に一部だけを図示しているが、シリンダヘッド16に向けて開口した排気ガス通路18が水平方向に長く形成されており、排気ガス通路18は、シリンダヘッド16の排気側面に開口した排気出口穴19及び排気ガスメイン通路10に連通している。   The exhaust gas main passage 10 is formed in the exhaust gas introduction cylinder portion 15, and a flange-like manifold portion 17 fixed to the cylinder head 16 is integrally provided at the tip of the exhaust gas introduction cylinder portion 15. Although only a part of the manifold portion 17 is illustrated in FIG. 1, an exhaust gas passage 18 that opens toward the cylinder head 16 is formed in the horizontal direction so that the exhaust gas passage 18 is formed in the cylinder head 16. Are connected to an exhaust outlet hole 19 and an exhaust gas main passage 10 which are opened on the exhaust side surface of the exhaust gas.

なお、図では排気出口穴19は1つしか表示していないが、気筒数の数だけ水平方向に並んでいる。また、排気ガス導入筒部15は、シリンダヘッド16の排気側面と直交した正面視方向から見てマニホールド部17の左寄り部位に接続されているが、マニホールド部17の左右中間部や右寄り部位に接続してもよい。   Although only one exhaust outlet hole 19 is shown in the figure, it is arranged in the horizontal direction by the number of cylinders. Further, the exhaust gas introduction cylinder portion 15 is connected to the left side portion of the manifold portion 17 when viewed from the front direction orthogonal to the exhaust side surface of the cylinder head 16, but is connected to the left and right intermediate portion and right side portion of the manifold portion 17. May be.

マニホールド部17の前面のうち、排気ガス導入筒部15を挟んで触媒ケース12の側に、排気ガス導入筒部15と一体に繋がった中空状の補助突部20が形成されており、補助突部20に、ウエストゲート通路21を構成する円形のパイプ22の一端部(入口部)22aが圧入によって接続されている。パイプ22の他端部(出口部)22bは、L形継手部13のコーナー部に上から接続されている。L形継手部13には、パイプ22を保持するためのボス部13bを設けている。   A hollow auxiliary protrusion 20 that is integrally connected to the exhaust gas introduction cylinder 15 is formed on the side of the catalyst case 12 with the exhaust gas introduction cylinder 15 interposed between the front surfaces of the manifold portion 17. One end portion (inlet portion) 22a of a circular pipe 22 constituting the wastegate passage 21 is connected to the portion 20 by press fitting. The other end portion (exit portion) 22 b of the pipe 22 is connected to the corner portion of the L-shaped joint portion 13 from above. The L-shaped joint portion 13 is provided with a boss portion 13 b for holding the pipe 22.

なお、パイプ22は、補助突部20aやL形継手部13に対して、溶接やろう付け、或いはフランジ接合などで接続してもよい。この実施形態では、ウエストゲート通路21は、上流端部を除いた大部分がパイプ22で構成されている。   The pipe 22 may be connected to the auxiliary protrusion 20a and the L-shaped joint 13 by welding, brazing, flange connection, or the like. In this embodiment, most of the wastegate passage 21 excluding the upstream end portion is constituted by the pipe 22.

図1に一点鎖線で示すように、パイプ22の出口部22bは、L形継手部13の内部に入り込まれせることも可能である。この場合、パイプ22の入り込み寸法は任意に設定することができる。出口部22bをコーン部13aまで挿入して、触媒14に近づけることもできる。パイプ22の出口部22bは、下広がりのテーパ状やラッパ状に形成することも可能である。   As shown by a one-dot chain line in FIG. 1, the outlet portion 22 b of the pipe 22 can be inserted into the L-shaped joint portion 13. In this case, the penetration dimension of the pipe 22 can be set arbitrarily. The outlet portion 22b can be inserted to the cone portion 13a to approach the catalyst 14. The outlet 22b of the pipe 22 can also be formed in a downwardly expanding taper shape or a trumpet shape.

図2(B)に示すように、パイプ22の入口部は補助突部20に部分的にしか入り込んでおらず、補助突部20の内部には、パイプ22の上流側に位置したバルブ配置空間23が形成されている。そして、バルブ配置空間23に、バタフライ式のウエストゲートバルブ24が、支軸25を介して回動自在に配置されている。   As shown in FIG. 2B, the inlet portion of the pipe 22 only partially enters the auxiliary protrusion 20, and the valve arrangement space located upstream of the pipe 22 is inside the auxiliary protrusion 20. 23 is formed. A butterfly-type wastegate valve 24 is rotatably arranged in the valve arrangement space 23 via a support shaft 25.

支軸25は略鉛直姿勢であり、補助突部20には、支軸25を安定的に保持する軸受けボス部26を形成している。そして、支軸25の上端は上方に露出しており、この露出部にリンク27を固定し、リンク27に、ダイヤフラム式アクチェータで駆動されるロッド28が相対回動可能に連結されている。図示していないが、アクチェータはコンプレッサハウジング5に取り付けている。支軸25は、電動モータや電磁ソレノイドで駆動することも可能である。   The support shaft 25 has a substantially vertical posture, and a bearing boss portion 26 that stably holds the support shaft 25 is formed on the auxiliary projection 20. The upper end of the support shaft 25 is exposed upward. A link 27 is fixed to the exposed portion, and a rod 28 driven by a diaphragm actuator is connected to the link 27 so as to be relatively rotatable. Although not shown, the actuator is attached to the compressor housing 5. The support shaft 25 can also be driven by an electric motor or an electromagnetic solenoid.

なお、図1において符号29でおおまかに示すのはシリンダブロック、符号30で示すのはヘッドカバーである。   In FIG. 1, a reference numeral 29 generally indicates a cylinder block, and a reference numeral 30 indicates a head cover.

以上の説明から容易に理解できるように、ウエストゲートバルブ24が開くと、その開度に応じた量の排気ガスがパイプ22を介して触媒ケース12に流れ込む。このため、排気ガスメイン通路10に流入する排気ガスの量がウエストゲートバルブ24の開度に応じて変化する。これにより、過給圧を制御することができる。なお、ウエストゲートバルブ24を全開しても、排気ガスメイン通路10には排気ガスは流れ込むが、この状態では、タービン2で発生するトルクは著しく低くなるため、実質的には過給を行っていない状態になる。   As can be easily understood from the above description, when the waste gate valve 24 is opened, an amount of exhaust gas corresponding to the opening degree flows into the catalyst case 12 through the pipe 22. For this reason, the amount of exhaust gas flowing into the exhaust gas main passage 10 changes according to the opening degree of the waste gate valve 24. Thereby, the supercharging pressure can be controlled. Even if the wastegate valve 24 is fully opened, the exhaust gas flows into the exhaust gas main passage 10. However, in this state, the torque generated in the turbine 2 is remarkably reduced, so that supercharging is substantially performed. No state.

そして、ウエストゲート通路21は、排気ガスメイン通路10と同じ方向を向いてマニホールド部17の排気ガス通路18に開口しているため、ウエストゲート通路21には排気ガスが直進性をもって流入する。しかも、パイプ22は曲がってはいても排気ガスは方向性を持って進むため、排気ガスを、高温のままで触媒14にしっかりと当てることができる。これにより、触媒14の早期昇温効果を向上できる。   Since the wastegate passage 21 faces the same direction as the exhaust gas main passage 10 and opens to the exhaust gas passage 18 of the manifold portion 17, the exhaust gas flows straight into the wastegate passage 21. Moreover, even if the pipe 22 is bent, the exhaust gas proceeds in a directional direction, so that the exhaust gas can be firmly applied to the catalyst 14 at a high temperature. Thereby, the early temperature rising effect of the catalyst 14 can be improved.

また、パイプ22は自由に曲げることができるため、触媒ケース12の配置位置の違いなどに的確に対応することができて、汎用性と設計の自由性とに優れている。実施形態のようにウエストゲートバルブ24をウエストゲート通路21の始端部に配置すると、パイプ22で整流された排気ガスが拡散することなく触媒14に当たるため、触媒14の早期昇温効果を一層向上できる。   Moreover, since the pipe 22 can be bent freely, it can cope with the difference in the arrangement position of the catalyst case 12 and the like, and is excellent in versatility and design freedom. When the wastegate valve 24 is arranged at the start end of the wastegate passage 21 as in the embodiment, the exhaust gas rectified by the pipe 22 hits the catalyst 14 without diffusing, so that the early temperature rise effect of the catalyst 14 can be further improved. .

なお、パイプ22を補助突部20に接続する場合、補助突部20は排気ガス導入筒部15から分離して形成してもよい。また、必ずしもマニホールド部17をタービンハウジング3に一体化する必要はないのであり、排気ガス導入筒部15の先端に設けたフランジにウエストゲート通路21の導入部を一体に設けて、フランジを排気マニホールド部の集合部に接続することも可能である。或いは、シリンダヘッドにマニホールド部が内蔵されている場合は、フランジをシリンダヘッドに固定したらよい。   Note that when the pipe 22 is connected to the auxiliary protrusion 20, the auxiliary protrusion 20 may be formed separately from the exhaust gas introduction cylinder portion 15. Further, the manifold portion 17 does not necessarily have to be integrated with the turbine housing 3, and the introduction portion of the wastegate passage 21 is provided integrally with the flange provided at the tip of the exhaust gas introduction cylinder portion 15, so that the flange is connected to the exhaust manifold. It is also possible to connect to a set of parts. Alternatively, when the manifold portion is built in the cylinder head, the flange may be fixed to the cylinder head.

(2).第2実施形態
次に、上記の実施形態はパイプ22の全体をタービンハウジング3の外側に露出させたが、図3に示す第2実施形態では、パイプ22の相当範囲をタービンハウジング3に鋳込んでいる。
(2) Second Embodiment Next, in the above-described embodiment, the entire pipe 22 is exposed to the outside of the turbine housing 3. However, in the second embodiment shown in FIG. 3 is cast.

すなわち、図3の第2実施形態では、タービンハウジング3のうちタービン側スクロール室9を挟んで軸受けハウジング6と反対側の部位にサイド肉部3aを一体に形成して、サイド肉部3aには、タービンハウジング3のうち入口側の相当範囲を鋳込んでいる。そして、パイプ22は、サイド肉部3aから排気ガス排出口11に露出しており、排気ガス排出口11においてL形継手部13の方向に方向を変えており、更に、出口部22bは、L形継手部13の内部において触媒14に向くように下向きに曲げられている。   That is, in 2nd Embodiment of FIG. 3, the side meat | flesh part 3a is integrally formed in the site | part on the opposite side to the bearing housing 6 across the turbine side scroll chamber 9 among the turbine housing 3, A considerable range on the inlet side of the turbine housing 3 is cast. The pipe 22 is exposed to the exhaust gas discharge port 11 from the side meat portion 3a, and the direction of the pipe 22 is changed to the L-shaped joint portion 13 at the exhaust gas discharge port 11. Inside the shape joint portion 13, it is bent downward so as to face the catalyst 14.

この実施形態では、排気ガス排出口11は第1実施形態に比べて長くなっており、排気ガス排出口11の開口縁に設けたフランジ11aに、L形継手部13のフランジ13aがボルトや溶接等で固定されている。   In this embodiment, the exhaust gas discharge port 11 is longer than that in the first embodiment, and the flange 13a of the L-shaped joint portion 13 is connected to a flange 11a provided at the opening edge of the exhaust gas discharge port 11 with a bolt or a weld. It is fixed with etc.

この実施形態では、パイプ22の出口部22bは排気ガス排出口11の外側に露出した状態に製造される。そして、組み付けにおいては、L形継手部13をパイプ22の露出部に嵌め入れてから、L形継手部13を排気ガス排出口11のフランジ11aに固定すると、パイプ22の出口部22bが触媒14の上面を向いた状態になる。従って、パイプ22を触媒ケース12やL形継手部13に接続する作業は不要であり、それだけ組み付けの手間を抑制できる。   In this embodiment, the outlet portion 22b of the pipe 22 is manufactured in a state exposed to the outside of the exhaust gas discharge port 11. In the assembly, when the L-shaped joint portion 13 is fitted into the exposed portion of the pipe 22 and then the L-shaped joint portion 13 is fixed to the flange 11a of the exhaust gas discharge port 11, the outlet portion 22b of the pipe 22 becomes the catalyst 14. It will be in the state which faced the upper surface. Therefore, the work of connecting the pipe 22 to the catalyst case 12 and the L-shaped joint portion 13 is not necessary, and the assembling work can be reduced accordingly.

また、パイプ22はタービンハウジング3に鋳込まれているため、パイプ22の出口部22bが自由端になっていても、パイプ22のうち排気ガス排出口11やL形継手部13に露出した部分が振動等でふらつくことはない。パイプ22のうち排気ガス排出口11に位置した部分よりも上流側の部分は全体をサイド肉部3aに鋳込んでいるが、例えば、サイド肉部3aを前後の2か所に分離して設けて、前後のサイド肉部3aの間でパイプ22を露出させるといったことも可能である。   Further, since the pipe 22 is cast into the turbine housing 3, a portion of the pipe 22 exposed to the exhaust gas discharge port 11 and the L-shaped joint portion 13 even when the outlet 22 b of the pipe 22 is a free end. Does not fluctuate due to vibration or the like. The part upstream of the part located in the exhaust gas discharge port 11 of the pipe 22 is cast into the side meat part 3a. For example, the side meat part 3a is provided separately in two front and rear parts. Thus, the pipe 22 can be exposed between the front and rear side meat portions 3a.

(3).他の実施形態
図4では、ウエストゲートバルブ24の別例を示している。このうち、(A)に示す第3実施形態では、ウエストゲートバルブ24は、一端部を中心にして水平回動する方式を採用しており、制御方式は第1実施形態と同様である。この実施形態では、ウエストゲートバルブ24は面四角形になっており、これに対応して、バルブ配置空間23は断面角形になっている。バルブ配置空間23の開口縁には、ウエストゲートバルブ24の全閉状態を保持する内向きフランジ31を形成している。
(3). Other Embodiments FIG. 4 shows another example of the wastegate valve 24. Among these, in 3rd Embodiment shown to (A), the waste gate valve 24 employ | adopts the system rotated horizontally centering on one end part, and the control system is the same as that of 1st Embodiment. In this embodiment, the wastegate valve 24 has a rectangular shape, and the valve arrangement space 23 has a square cross section corresponding to this. An inward flange 31 that holds the fully closed state of the waste gate valve 24 is formed at the opening edge of the valve arrangement space 23.

図4(B)に示す第4実施形態では、ウエストゲートバルブ24はスイング式に構成されている。すなわち、支軸25に横向きのアーム32を設け、アーム32の先端に弁蓋33を設けている。従って、弁蓋33が支軸25の軸芯を中心にしてスイングする。この実施形態ではアーム32の配置スペースが必要になるため、バルブ配置空間23は、パイプ22の断面積よりも大きくなっている。   In the fourth embodiment shown in FIG. 4B, the wastegate valve 24 is configured in a swing manner. That is, a lateral arm 32 is provided on the support shaft 25, and a valve lid 33 is provided at the tip of the arm 32. Accordingly, the valve lid 33 swings around the axis of the support shaft 25. In this embodiment, an arrangement space for the arm 32 is required, so that the valve arrangement space 23 is larger than the cross-sectional area of the pipe 22.

バルブ配置空間23へのウエストゲートバルブ24の嵌め入れを可能にするため、バルブ配置空間23を前向きに開口させており、これを塞ぐ蓋板34にパイプ22を接続している。蓋板34はボルトで固定してもよいし、溶接で固定してもよい。この実施形態では、支軸25は排気ガスの流れに晒されないため、ウエストゲートバルブ24の動きがスムースであると共に、耐久性にも優れている利点がある。   In order to allow the wastegate valve 24 to be fitted into the valve arrangement space 23, the valve arrangement space 23 is opened forward, and the pipe 22 is connected to a cover plate 34 that closes the valve arrangement space 23. The lid plate 34 may be fixed with bolts or may be fixed by welding. In this embodiment, since the support shaft 25 is not exposed to the flow of exhaust gas, there is an advantage that the movement of the waste gate valve 24 is smooth and the durability is excellent.

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、パイプを外付け方式にする場合、その出口部は、触媒ケースの上コーン部に接続してもよい(上コーン部の内部で下向きに曲がった形状にすることも可能である。)。ウエストゲート通路の全体をパイプで構成することも可能である。また、パイプは、直列に接続された複数本の部材で構成されていてもよい。   While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, when the pipe is externally attached, the outlet portion may be connected to the upper cone portion of the catalyst case (it is also possible to have a shape bent downward in the upper cone portion). It is also possible to configure the entire wastegate passage with a pipe. The pipe may be composed of a plurality of members connected in series.

また、ウエストゲートバルブとして図3(B)のようなスイング式のものを使用して、これをL形継手部又は触媒ケースのコーン部に配置して、パイプの出口端面に当接・離反させる構成も採用可能である。ウエストゲートバルブは、ウエストゲート通路の中途部に配置することも可能である。ウエストゲート通路に占めるパイプの範囲は、必要に応じて任意に設定できる。   Further, a waste type valve as shown in FIG. 3B is used as a wastegate valve, and this is arranged at the L-shaped joint part or the cone part of the catalyst case, and is brought into contact with and separated from the outlet end face of the pipe. A configuration can also be employed. The wastegate valve can be disposed in the middle of the wastegate passage. The range of the pipe occupying the wastegate passage can be arbitrarily set as necessary.

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。   The present invention can be embodied in an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.

1 排気ターボ過給機
2 タービン
3 タービンハウジング
3a サイド肉部
5 コンプレッサハウジング
9 タービン側スクロール室
10 排気ガスメイン通路
11 排気ガス排出口
12 触媒ケース
13 L形継手部
14 触媒
15 排気ガス導入筒部
16 シリンダヘッド
17 マニホールド部
18 排気ガス通路
20 補助突部
21 ウエストゲート通路
22 ウエストゲート通路を構成するパイプ
22a 入口部
22b 出口部
23 バルブ配置空間
24 ウエストゲートバルブ
25 支軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust turbocharger 2 Turbine 3 Turbine housing 3a Side wall part 5 Compressor housing 9 Turbine side scroll chamber 10 Exhaust gas main passage 11 Exhaust gas discharge port 12 Catalyst case 13 L-shaped joint part 14 Catalyst 15 Exhaust gas introduction cylinder part 16 Cylinder head 17 Manifold portion 18 Exhaust gas passage 20 Auxiliary protrusion 21 Wastegate passage 22 Pipe constituting the wastegate passage 22a Inlet portion 22b Outlet portion 23 Valve arrangement space 24 Wastegate valve 25 Support shaft

Claims (2)

排気ガスで回転駆動されるタービンが配置されたタービン側スクロール室と、前記タービンで駆動されるコンプレッサと、排気ガスを前記タービン側スクロール室に案内する排気ガスメイン通路と、排気ガスが前記タービン側スクロール室をバイパスして流れるウエストゲート通路と、前記タービン側スクロール室を通過した排気ガス及びウエストゲート通路を通過した排気ガスが流入する排気通路と備えており、
前記排気通路には、触媒を内蔵した触媒ケースが介挿されている構成であって、
前記ウエストゲート通路は、前記排気ガスメイン通路とは分離した専用通路になっていて少なくとも一部がパイプで構成されており、前記ウエストゲート通路の出口が前記触媒ケースの内部に向けて開口している、
内燃機関。
A turbine side scroll chamber in which a turbine that is rotationally driven by exhaust gas is disposed, a compressor driven by the turbine, an exhaust gas main passage that guides exhaust gas to the turbine side scroll chamber, and an exhaust gas on the turbine side A waste gate passage that bypasses the scroll chamber, and an exhaust passage through which the exhaust gas that has passed through the turbine-side scroll chamber and the exhaust gas that has passed through the waste gate passage flow in,
In the exhaust passage, a catalyst case containing a catalyst is inserted, and
The waste gate passage is a dedicated passage separated from the exhaust gas main passage, and at least a part thereof is constituted by a pipe, and an outlet of the waste gate passage opens toward the inside of the catalyst case. Yes,
Internal combustion engine.
前記ウエストゲート通路は、少なくとも上流側に寄った部位がパイプで構成されていて、前記パイプよりも上流側に位置した部位にバルブ配置空間が形成されており、前記バルブ配置空間に、回動式のウエストゲートバルブを配置している、
請求項1に記載した内燃機関。
In the waste gate passage, at least a portion close to the upstream side is constituted by a pipe, and a valve arrangement space is formed in a portion located on the upstream side of the pipe. The waste gate valve is arranged,
The internal combustion engine according to claim 1.
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