JP3283291B2 - 過給機付エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用のエンジンに複
数のターボ過給機を装備して、シーケンシャルターボ式
に作動する過給機付エンジンの排気装置に関し、詳しく
は、水平対向式エンジン等において左右バンクの排気ポ
ートから、左右のプライマリターボ過給機とセカンダリ
ターボ過給機にそれぞれ連通構成される場合の排気レイ
アウトに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば水平対向式４気筒エンジンにシー
ケンシャルターボ式過給機のシステムを適応する場合
に、この種のエンジンでは右バンクに第１と第３の気筒
が、左バンクに第２と第４の気筒がそれぞれ配置されて
いるため、右バンク側にセカンダリターボ過給機を、左
バンク側にプライマリターボ過給機を配置する。そして
右バンクの排気ポートはまとめてセカンダリターボ過給
機に連通し、左バンクの排気ポートも同様にまとめてプ
ライマリターボ過給機に連通し、且つ左右バンクの排気
系を連通管により相互に連通して排気レイアウトを構成
することが提案されている。

【０００３】ところで水平対向式４気筒エンジンでは、
エンジン運転時の点火順序が＃１→＃３→＃２→＃４で
あり、右バンクで２回続けて点火し、次いで左バンクで
も同様に２回続けて点火する。従って、左右バンクの排
気マニホールドにおいて２つの排気ポートから集合部ま
での距離が短い場合は、排気干渉を生じるおそれがあ
り、この点を考慮して充分な排気管長を確保することが
必要である。またツインターボモードでは２気筒で各タ
ーボ過給機を作動する構成であるから、排気の流れが悪
い場合は、過給ハンチングを生じ易い。このため上述の
ように排気マニホールドの管長が長い場合にも、排気を
整流化してスムーズにターボ過給機に導入するように形
成することが要求される。

【０００４】従来、上記シーケンシャルターボ式過給機
を備えたエンジンの排気装置に関しては、例えば特開昭
５０−１１８１１７号公報の先行技術があり、全ての気
筒の排気系をまとめて２台の過給機に連通し、１つの過
給機に設けた制御弁によりその過給機を不作動または作
動してシーケンシャルターボ式に作用することが示され
ている

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、全ての気筒を２台の過給機にまと
めて連通構成した方式であるから、水平対向式４気筒エ
ンジンの場合には適応できない。またこの方式では、２
台の過給機の作動時に各過給機に導入される排気が、排
気干渉や各過給機の作動状態により影響され、このため
両過給機を効率良く作動して出力アップすることが非常
に難しい。

【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、シーケンシャルターボ式過給機付エンジンとして、
左右バンクからの排気系をプライマリとセカンダリのタ
ーボ過給機にそれぞれ分割して連通する方式において、
左右バンクからの排気を、干渉すること無くスムーズに
ターボ過給機に導入するように構成することを目的とす
る。

【０００７】

【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、エンジン本体の左右バンクからの排気
が、排気マニホールド、排気管を介してプライマリター
ボ過給機とセカンダリターボ過給機にそれぞれ各別に導
入され、前記セカンダリターボ過給機側に排気制御弁等
が設けられ、前記排気マニホールド相互の間に連通管が
連結されて、シーケンシャルターボ式に過給作用する過
給機付エンジンの排気装置において、前記プライマリと
セカンダリ側の排気マニホールドが、接続管に複数本の
分岐管を集合連結して構成され、その複数本の分岐管が
上下、左右及び前後の方向に三次元的に屈曲され、かつ
車体前方が凸になるように略Ｕ字形に屈曲して、所定の
管長を確保すると共に各ターボ過給機に排気をスムーズ
に導くように形成されることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成に基づき、エンジン運転時の例えば低
中速域のシングルターボモードでは、排気制御弁等が閉
じてセカンダリターボ過給機は不作動し、このとき左右
バンクからの排気は連通管によりプライマリターボ過給
機のみに導入して作動する。そして高速域でツインター
ボモードになると排気制御弁等が開くことで、左右バン
クからの排気がそれぞれ排気マニホールド、排気管を介
してプライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機
に各別に導入して作動するようになり、このとき排気マ
ニホールドの複数本の分岐管により、排気は干渉するこ
となくスムーズにターボ過給機に導入して、有効に過給
作用するようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１と図２において、水平対向式４気筒エンジン
にシーケンシャルターボ式過給機を装備した場合につい
て説明する。エンジン本体１は、クランクケース２の左
右バンクＬ，Ｒにシリンダヘッド３，４が水平に結合さ
れ、右バンクＲに第１と第３の気筒が、左バンクＬに第
２と第４の気筒が配置され、＃１→＃３→＃２→＃４の
点火順序で運転するように構成される。また左バンクＬ
のシリンダヘッド３に対し右バンクＲのシリンダヘッド
４が車体前方にずれてバンクオフセットされ、このエン
ジン本体１の後部に変速機５を連結して、車体前後方向
に縦置き配置して搭載される。

【００１０】上記シリンダヘッド３，４において上部に
吸気ポート６Ｌ，６Ｒが、下部に排気ポート７Ｌ，７Ｒ
がそれぞれ設けられる。そこで吸気系の吸気マニホール
ド８がエンジン本体１の上部で左右のシリンダヘッド
３，４の間に水平に橋渡しして連結され、この吸気マニ
ホールド８の中間のチャンバ９がスロットルボデー１０
を介して、エンジン本体１の直後に水平に設置されるイ
ンタークーラ１１に連結される。

【００１１】排気系について説明すると、エンジン本体
１の左バンクＬの直後にプライマリターボ過給機２０
が、右バンクＲの直後にセカンダリターボ過給機３０が
それぞれ平行に配置されている。また左バンクＬにおい
てシリンダヘッド３の下部には、第２と第４の気筒の排
気ポート７Ｌと連通する排気マニホールド２１が連結さ
れている。この排気マニホールド２１は、湾曲した接続
管２１ａの後部に２本の分岐管２１ｂ，２１ｃを集合連
結して構成され、分岐管２１ｂ，２１ｃの端部がシリン
ダヘッド３に連結され、接続管２１ａの後端が１本の排
気管２２に連結され、この排気管２２の後端がプライマ
リターボ過給機２０のタービンハウジング２０ａの下部
に連結される。

【００１２】排気マニホールド２１の２本の分岐管２１
ｂ，２１ｃは上下、左右及び前後の方向に三次元的に屈
曲して形成され、このような屈曲によりポート側端部か
ら集合部ａまで、排気干渉を生じないような長い管長
ｂ，ｃを確保している。また分岐管２１ｂ，２１ｃは車
体前方が凸になるようにＵ字形に屈曲して形成され、後
方のプライマリターボ過給機２０に排気を整流化してス
ムーズに流すことが可能になっている。

【００１３】また右バンクＲにおいてもシリンダヘッド
４の下部に、第１と第３の気筒の排気ポート７Ｒと連通
する排気マニホールド３１が連結されている。この排気
マニホールド３１は、湾曲した接続管３１ａの後部に２
本の分岐管３１ｂ，３１ｃを集合連結して構成され、分
岐管３１ｂ，３１ｃの端部がシリンダヘッド４に連結さ
れ、接続管３１ａの後端が１本の排気管３２に連結さ
れ、この排気管３２の後端が排気制御弁３５を有してセ
カンダリターボ過給機３０のタービンハウジング３０ａ
の下部に連結される。

【００１４】排気マニホールド３１の２本の分岐管３１
ｂ，３１ｃは同様に上下、左右及び前後の方向に三次元
的に屈曲して形成され、このような屈曲によりポート側
端部から集合部まで、排気干渉を生じないような長い管
長を確保している。また分岐管３１ｂ，３１ｃは車体前
方が凸になるようにＵ字形に屈曲して形成され、ツイン
ターボモードにおいて後方のセカンダリターボ過給機３
０に排気を整流化してスムーズに流すことが可能になっ
ている。

【００１５】また、左右の排気マニホールド２１，３１
の接続管２１ａ，３１ａ相互の間には、エンジン本体１
の前方下部に引回した連通管２５が連結される。更にプ
ライマリターボ過給機２０とセカンダリターボ過給機３
０のタービンハウジング２０ａ，３０ａの後部からの排
気管２３，３３は、１本の排気管２６に集合してマフラ
ー側に連結される。こうして左右バンクＬ，Ｒの排気ポ
ート７Ｌ，７Ｒは、それぞれ排気マニホールド２１，３
１、排気管２２，３２を介して各ターボ過給機２０，３
０に連通し、且つ左右バンクＬ，Ｒ相互が連通管２５に
より連通して構成される。尚、両ターボ過給機２０，３
０のタービンハウジング２０ａ，３０ａには、それぞれ
ウエイストゲート弁２４，３４が過給圧制御するように
設けられている。

【００１６】次に、この実施例の作用について説明す
る。エンジン運転時の低中速域では、シングルターボモ
ードとなって排気制御弁３５等が閉じる。そこで右バン
クＲに配置されるセカンダリターボ過給機３０は、排気
が排気制御弁３５でカットされることで不作動になる。
このとき左バンクＬの排気ポート７Ｌから排出される排
気は、排気マニホールド２１の分岐管２１ｂ，２１ｃに
より排気干渉することなく後方に整流化して導かれ、更
に排気管２２により案内してスムーズにプライマリター
ボ過給機２０のタービンハウジング２０ａに導入する。
一方、右バンクＲの排気ポート７Ｒからも同様に排気マ
ニホールド３１を介して排気が排出されるが、排気制御
弁３５が閉じているためこの排気は排気マニホールド３
１でＵターンして連通管２５に流入し、この連通管２５
により左バンクＬの排気マニホールド２１に合流して、
プライマリターボ過給機２０に導入するようになる。

【００１７】こうして低中速域の排気エネルギの小さい
条件ではプライマリターボ過給機２０のみが、左右バン
クＬ，Ｒの排気で効率良く作動して過給作用する。そし
てこのプライマリターボ過給機２０のブロワ側で加圧さ
れた空気は、インタークーラ１１により冷却され、スロ
ットルボデー１０で流量調節してチャンバ９、吸気マニ
ホールド８を介して左右バンクＬ，Ｒに供給される。

【００１８】一方、高速域の排気エネルギの大きい条件
では、排気制御弁３５等が開いてツインターボモードに
なる。このため左バンクＬの排気ポート７Ｌから排出す
る排気は、上述と同様に排気マニホールド２１、排気管
２２によりスムーズにプライマリターボ過給機２０に導
入する。また右バンクＲの排気ポート７Ｒから排出され
る排気も、排気マニホールド３１の分岐管３１ｂ，３１
ｃにより排気干渉することなく後方に整流化して導か
れ、更に排気管３２により案内してスムーズにセカンダ
リターボ過給機３０のタービンハウジング３０ａに導入
するようになる。これにより両ターボ過給機２０，３０
は、それぞれ左右バンクＬ，Ｒの排気により独立して作
動し、且つ排気エネルギを有効に活用して効率良く過給
作用するようになり、これにより吸気系の全体の過給圧
が増大制御され、高い出力特性を得ることが可能にな
る。

【００１９】以上、本発明の実施例について説明した
が、Ｖ型エンジン等にも同様に適応することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
平対向式４気筒エンジン等のエンジンにシーケンシャル
ターボ式過給機を装備し、左右バンクからそれぞれ排気
マニホールド、排気管を介して車体左右に配置されるプ
ライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機に連通
される構成において、排気マニホールドの分岐管がＵ字
形に屈曲して形成され、集合部までの管長が長く確保さ
れるので、排気の干渉を防止することができる。また排
気を整流化して後方のターボ過給機にスムーズに流すこ
とができるので、過給効率が増大して、過給ハンチング
を生じなくなる。排気マニホールドは接続管に複数本の
分岐管を集合連結して構成されるので、組付性等が良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る過給機付エンジンの排気装置の実
施例を示す平面図である。

【図２】同実施例の側面図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 Ｌ 右バンク Ｒ 左バンク ２０ プライマリターボ過給機 ３０ セカンダリターボ過給機 ２１，３１ 排気マニホールド ２１ａ，３１ａ 接続管 ２１ｂ，２１ｃ，３１ｂ，３１ｃ 分岐管 ２２，３２ 排気管 ２５ 連通管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 37/00 F02B 37/02 F02B 67/00 F02B 75/24 F01N 7/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体の左右バンクからの排気
   が、排気マニホールド、排気管を介してプライマリター
   ボ過給機とセカンダリターボ過給機にそれぞれ各別に導
   入され、前記セカンダリターボ過給機側に排気制御弁等
   が設けられ、前記排気マニホールド相互の間に連通管が
   連結されて、シーケンシャルターボ式に過給作用する過
   給機付エンジンの排気装置において、前記 プライマリ側とセカンダリ側の排気マニホールド
   が、接続管に複数本の分岐管を集合連結して構成され、
   その複数本の分岐管が上下、左右及び前後の方向に三次
   元的に屈曲され、かつ車体前方が凸になるように略Ｕ字
   形に屈曲して、所定の管長を確保すると共に各ターボ過
   給機に排気をスムーズに導くように形成されることを特
   徴とする過給機付エンジンの排気装置。