JP2824266B2

JP2824266B2 - 多気筒内燃エンジン

Info

Publication number: JP2824266B2
Application number: JP1019893A
Authority: JP
Inventors: 孝弘名倉
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH02201026A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ターボ過給機を備える多気筒内燃エンジン
に関する。

（従来の技術）ターボ過給機は、エンジンの排気エネルギーを利用し
て吸気を加圧し、この加圧された吸気をシリンダ燃焼室
に導いてエンジンの出力の向上を図るものであり、多気
筒内燃エンジンにおいては、これは複数のシリンダから
排出された排気ガスを１箇所に集める排気管（排気マニ
ホールド）に取り付けられている（例えば、特開昭58−
185932号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題）従って、シリンダ燃焼室からターボ過給機までの長さ
が長くなり、ターボ過給機のアクセル応答性が悪くな
る。このアクセル応答性を改善するためには、例えば、
排気管を急に曲げてシリンダ燃焼室からターボ過給機ま
での長さを短くすればよい。

ところが、上記のように排気管を急に曲げると、排気
抵抗が増えてエンジン出力が低下するという別の問題が
生ずる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、エンジン
出力の低下を招くことなく、ターボ過給機のアクセル応
答性を高めることをその目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、複数の排気通路
を２群に分け、これら２群に分けられた排気通路の各集
合端にターボ過給機を各々取り付け、両ターボ過給機の
間に排気集合部を設けて成る多気筒内燃エンジンにおい
て、シリンダ群を構成する各シリンダに一端が接続され
る一方、他端がエンジン側方に向かって開口する複数の
排気通路をシリンダヘッドに形成し、該排気通路をシリ
ンダ群毎に平面視でクランク軸方向略中央に向かって徐
々に集めてその集合端に前記ターボ過給機を取り付ける
とともに、シリンダヘッド側壁に設けた排気通路の開口
部と前記ターボ過給機の排気ガス入口部とを直接対向せ
しめ、前記排気集合部の上方に吸気口を配置してその両
側方へ吸入管を分けてこれらを各ターボ過給機に接続
し、各ターボ過給機によって昇圧された吸気をサージタ
ンクに導くとともに、各ターボ過給機から導出する吐出
管を前記排気集合部の上方に配したことを特徴とする。

（作用）本発明によれば、シリンダヘッド内で複数の排気通路
が互いに徐々に集めるため、シリンダ燃焼室からこれら
排気通路の集合部までの長さが短くなり、従って、シリ
ンダ燃焼室からターボ過給機までの長さも短くなって該
ターボ過給機のアクセル応答性が高められる。しかも、
シリンダヘッド側壁に設けた排気通路の開口部にターボ
過給機の排気ガス入口部を直接対向せしめたため、排気
ガスがスムーズにターボ過給機に流入し、ターボ過給機
のアクセル応答性が一段と高められる。

又、上記のようにシリンダ燃焼室からターボ過給機ま
での長さを短縮するに際して排気通路（シリンダヘッド
に接続される排気管を含む）を急に曲げる必要がないた
め、排気通路を流れる排気ガスの流動抵抗が低減され、
エンジン出力の低下が防がれる。

更に、本発明によれば、両ターボ過給機の間に設けら
れた排気集合部の上方に吸気口や吸入管等によって構成
される吸気系が配置されるため、該吸気系がコンパクト
に構成される。

又、本発明によれば、各ターボ過給機から導出する吐
出管を排気集合部の上方に配したため、排気系の構成が
単純化するとともに、排気熱の吸気への影響を小さく抑
えることができる。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例に係る多気筒内燃エンジ
ンの平面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図
は同エンジンのターボ過給機周りの破断平面図、第４図
は第３図の矢視Ａ方向の図である。

図示のエンジン１は４サイクル６気筒の24バルブDOHC
エンジンであり、第３図に示すようにそのシリンダボデ
ィ２には６つのシリンダ３…が図中、上下方向に並設さ
れている。そして、シリンダボディ２の上部に被着され
るシリンダヘッド４には各シリンダ３毎に２つの吸気ポ
ート5,5（第２図参照）と２つの排気ポート6,6が燃焼室
Ｓに臨んで開口しており、これら吸気ポート5,5、排気
ポート6,6はそれぞれ吸気弁7,7、排気弁8,8によって適
当なタイミングで開閉される。

又、上記シリンダヘッド４には前記各吸気ポート5,5
に接続される吸気通路９が計６つ形成されており、同様
に前記各排気ポート6,6に接続される排気通路10が計６
つ形成されている。

一方、シリンダヘッド４の吸気側（第１図及び第２図
中、左側）の斜め上方には、第１図及び第２図に示すよ
うにシリンダ３…の並設方向（クランク軸方向）に長い
サージタンク11が設置されており、該サージタンク11か
ら導出する６本の吸気マニホールド12…はＵ字状に屈曲
してシリンダヘッド４方向に向かい、各吸気マニホール
ド12はスペーサ13を介して前記各吸気通路９に接続され
ている。尚、スペーサ13は吸気マニホールド12…とシリ
ンダヘッド４との間に介設されており、これには各吸気
マニホールド12と吸気通路９とを連通せしめる吸気通路
14が計６つ形成されている。又、このスペーサ13の上部
には、各吸気通路14毎に燃料噴射弁15が斜めに計６個取
り付けられている。又、第１図に示すように前記サージ
タンク11は吸気（空気）を冷却するインタークーラー16
に接続されている。

ところで、前記６つの排気通路10…は第３図に示すよ
うに３つずつの排気通路10−１…と排気通路10−２…と
の２群に分けられ、これら２群に分けられた排気通路10
−１…,10−２…の各々は、平面視でクランク軸方向
（シリンダ３…の並設方向）略中央に向かってその出口
側が徐々に集められており、これらにはそれぞれ排気マ
ニホールド17−1,17−２が接続されている。そして、排
気マニホールド17−1,17−２の各集合端にはターボ過給
機20−1,20−２がそれぞれ取り付けられている。

上記ターボ過給機20−1,20−２は、各々タービン21−
1,21−２とコンプレッサー22−1,22−２を同軸で連結し
て構成され、これらターボ過給機20−１、20−２はター
ビン21−１とタービン21−２とが相対向する向きに取り
付けられており、第２図に示すように各タービン21−1,
21−２の渦室（吸入スクロール）23−1,23−２の排気ガ
ス入口部は前記排気マニホールド17−1,17−２の各集合
端の開口部に直接対向している。又、コンプレッサー22
−1,22−２の外端面には吸入口（図示せず）が各々開口
しており、これら吸入口には第１図及び第４図に示すよ
うにパイプ24から２つに分岐する吸入管25−1,25−２が
軸方向に接続されている。尚、パイプ24は不図示のエア
クリーナーに接続されている。そして、第１図及び第４
図に示すように同コンプレッサー22−1,22−２の吐出側
からはそれぞれ吐出管26−1,26−２が導出しており、こ
れら吐出管26−1,26−２は集合した後、第１図に示す前
記インタークーラー16に接続されている。

更に、各タービン21−１（21−２）内端面には、他方
のタービン21−2,（21−１）に向かって開口する排気口
（図示せず）が設けられており、これら排気口には、第
３図及び第４図に示すように両過給機20−１、20−２
（タービン21−1,21−２）の間に介設される排気集合管
27の分岐部27a−１、27a−２が接続されている。この排
気集合管27は前記分岐部27a−1,27a−２と、これら分岐
部27a−1,27a−２を集合せしめる集合部27bとで構成さ
れ、その分岐部27a−1,27b−２の軸心m₁,m₂は図示のよ
うに平面視及び側面視において（つまり、三次元的に）
互いにずらされている。そして、この排気集合管27には
不図示のマフラーが接続されている。

尚、第１図及び第２図中、18はシリンダヘッドカバ
ー、第３図中、19−1,19−２は不図示のウェストゲート
バルブを駆動するためのアクチュエーターである。

次に、本６気筒エンジン１の作用を説明する。

該エンジン１の作動中において、各シリンダ燃焼室Ｓ
での混合気の燃焼によって生じた高温、高圧の排気ガス
は排気弁8,8が開くと、各排気通路10、各排気マニホー
ルド17−1,17−２を経て各ターボ過給機20−1,20−２に
導入され、タービン21−1,21−２を回転駆動した後、タ
ービン21−1,21−２の排気口から排気集合管27へ導出
し、該排気集合管27及び不図示のマフラーを経て大気中
に排出される。

而して、上記タービン21−1,21−２の回転によってこ
れらに連結されたコンプレッサー22−1,22−２が回転駆
動せしめられ、これによって新気（空気）が不図示のエ
アクリーナーから吸引され、この新気はパイプ24から吸
入管25−1,25−２を経てコンプレッサー22−1,22−２に
導入される。そして、この新気はコンプレッサー22−1,
22−２にて昇圧された後、吐出管26−1,26−２へ吐出さ
れ、これら吐出管26−1,26−２を経て合流せしめられて
インタークーラー16へ導かれ、このインタークーラー16
で冷却される。インタークーラー16で冷却された圧力の
高い新気はサージタンク11へ導入され、ここから各吸気
マニホールド12に分配されて該吸気マニホールド12、ス
ペーサ13の吸気通路14を流れるが、この吸気通路14が流
れる新気には適当なタイミングで燃料噴射弁15から適量
の燃料が噴射せしめられて混合気が形成され、この混合
気は吸気弁7,7が開くと吸気通路９から燃焼室Ｓへ導入
され、ここで着火、燃焼せしめられる。このように、シ
リンダ燃焼室Ｓには加圧された混合気が充填せしめられ
るため、燃焼室Ｓへの混合気の充填量が増し、当該エン
ジン１の出力向上が図られる。尚、燃焼室Ｓの混合気の
燃焼によって生じた高温、高圧の排気ガスは前述のよう
にターボ過給機20−1,20−２に導かれ、以後は以上に述
べたと同様の作用が繰り返される。

ところで、本実施例によれば、前述のようにシリンダ
ヘッド４において複数の排気通路10−１…,10−２…が
シリンダ群毎に平面視でクランク軸方向略中央に向かっ
て徐々に集められているため、各シリンダ燃焼室Ｓから
排気マニホールド17−1,17−２の集合部までの長さが短
くなり、従って、各シリンダ燃焼室Ｓからターボ過給機
20−1,20−２までの長さも短くなってターボ過給機20−
1,20−２のアクセル応答性が高められる。しかも、シリ
ンダヘッド４の側壁に設けた排気通路10−1,10−２の開
口部にターボ過給機20−1,20−２の排気ガス入口部が直
接対向せしめられているため、排気ガスがスムーズにタ
ーボ過給機20−1,20−２に流入し、これらターボ過給機
20−1,20−２のアクセル応答性が一段と高められる。

又、上述のように各シリンダ燃焼室Ｓからターボ過給
機20−1,20−２までの長さが短縮されることに加え、こ
の長さを短縮するに際して排気通路10…及び排気マニホ
ールド17−1,17−２を急に曲げる必要がないため、排気
通路10…及び排気マニホールド17−1,17−２を流れる排
気ガスの流動抵抗が低減され、エンジン１の出力低下が
防がれる。

更に、本実施例によれば、両ターボ過給機20−1,20−
２の間に設けられた排気集合管27の上方にパイプ24や吸
入管25−1,25−２等によって構成される吸気系が配置さ
れるため、該吸気系をコンパクトに構成することができ
る。

又、本実施例によれば、各ターボ過給機20−1,20−２
から導出する吐出管26−1,26−２を排気集合管27の上方
に配したため、排気系の構成が単純化するとともに、排
気熱の吸気への影響を小さく抑えることができる。

次に、本発明の第２実施例を第５図に基づいて説明す
る。

第５図は本発明の第２実施例に係る第２図と同様の図
であり、本実施例においては、ターボ過給機20−1,20−
２のタービン21−1,21−２の各中心軸O₁,O₂を図示のよ
うに排気通路10…の中心線の延長線ｌの上下に振り分
け、これらタービン21−1,21−２の各渦室23−1,23−２
の中心線を延長線ｌ上に位置せしめており、他の構成に
ついては前記第１実施例のそれと同様である。

従って、本実施例においても前記第１実施例にて得ら
れたと同様の効果が得られるが、特に本実施例において
は排気通路10…から排気マニホールド17−1,17−２を経
てタービン21−1,21−２の渦室23−1,23−２に至る通路
が略ストレートに構成されるため、これらの通路を流れ
る排気ガスの抵抗がより一層低く抑えられるという効果
が得られる。

又、第６図に本発明の第３実施例として気筒数が偶数
のエンジンの場合を示す。

第６図は本発明の第３実施例を示す第３図と同様の図
であり、本実施例に係るエンジン１は４気筒エンジンで
あって、４つのシリンダ３…を並設して構成されてお
り、各シリンダ３にその一端が開口する４つの排気通路
10…は前記第１実施例と同様に平面視でクランク軸方向
略中央に向かってその出口側が徐々に集められており、
これら排気通路10…は中央の２つのシリンダ3,3の間を
通る中心線上で集合している。そして、これら排気通路
10…には排気マニホールド17が接続され、該排気マニホ
ールド17の集合端にはターボ過給機20が取り付けられて
いる。

次に、本発明の第４実施例を第７図及び第８図に示
す。

第７図は本発明の第４実施例に係る６気筒エンジンの
排気通路部周りの破断平面図、第８図は第７図のVIII−
VIII線断面図であり、本実施例においては排気通路10−
１…がシリンダヘッド４内で既に集合せしめられている
が、これら排気通路10−１の内壁には断熱用のライナー
28が鋳込まれている。

ところで、シリンダヘッド４の排気通路10−１…周辺
には冷却水を通すためのウォータージャケット29…が形
成されており、これらウォータージャケット29…を流れ
る冷却水によってシリンダヘッド４が冷却され、これの
熱変形が防止される。然るに、排気通路10−１…を流れ
る排気ガスも同時に冷却されると、該排気ガスが保有す
る熱エネルギーが不図示のターボ過給機を駆動する前に
失われる。そこで、本実施例においては前述のように排
気通路10−１…の内壁がライナー28によってライニング
されているため、排気ガス温度の低下が防がれ、排気ガ
スが保有する熱エネルギーがそのまま有効にターボ過給
機の駆動に費やされる。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように、本発明によれば、複数
の排気通路を２群に分け、これら２群に分けられた排気
通路の各集合端にターボ過給機を各々取り付け、両ター
ボ過給機の間に排気集合部を設けて成る多気筒内燃エン
ジンにおいて、シリンダ群を構成する各シリンダに一端
が接続される一方、他端がエンジン側方に向かって開口
する複数の排気通路をシリンダヘッドに形成し、該排気
通路をシリンダ群毎に平面視でクランク軸方向略中央に
向かって徐々に集めてその集合端に前記ターボ過給機を
取り付けるとともに、シリンダヘッド側壁に設けた排気
通路の開口部と前記ターボ過給機の排気ガス入口部とを
直接対向せしめ、前記排気集合部の上方に吸気口を配置
してその両側方へ吸入管を分けてこれらを各ターボ過給
機に接続し、各ターボ過給機によって昇圧された吸気を
サージタンクに導くとともに、各ターボ過給機から導出
する吐出管を前記排気集合部の上方に配したため、エン
ジンの出力低下を招くことなくターボ過給機のアクセル
応答性を高めることができるとともに、吸気系及び排気
系をコンパクトに構成し、排気熱の吸気への影響を小さ
く抑えることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る多気筒内燃エンジン
の平面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は
同エンジンのターボ過給機周りの破断平面図、第４図は
第３図の矢視Ａ方向の図、第５図は本発明の第２実施例
を示す第２図と同様の図、第６図は本発明の第３実施例
を示す第３図と同様の図、第７図は本発明の第４実施例
にに係るエンジンの部分破断平面図、第８図は第７図の
VIII−VIII線断面図である。１……多気筒内燃エンジン、３……シリンダ、４……シ
リンダヘッド、10,10−1,10−２……排気通路、17,17−
1,17−２……排気マニホールド、20,20−1,20−２……
ターボ過給機。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の排気通路を２群に分け、これら２群
に分けられた排気通路の各集合端にターボ過給機を各々
取り付け、両ターボ過給機の間に排気集合部を設けて成
る多気筒内燃エンジンにおいて、シリンダ群を構成する各シリンダに一端が接続される一
方、他端がエンジン側方に向かって開口する複数の排気
通路をシリンダヘッドに形成し、該排気通路をシリンダ
群毎に平面視でクランク軸方向略中央に向かって徐々に
集めてその集合端に前記ターボ過給機を取り付けるとと
もに、シリンダヘッド側壁に設けた排気通路の開口部と
前記ターボ過給機の排気ガス入口部とを直接対向せし
め、前記排気集合部の上方に吸気口を配置してその両側
方へ吸入管を分けてこれらを各ターボ過給機に接続し、
各ターボ過給機によって昇圧された吸気をサージタンク
に導くとともに、各ターボ過給機から導出する吐出管を
前記排気集合部の上方に配したことを特徴とする多気筒
内燃エンジン。