JP4760598B2 - Turbocharged engine - Google Patents
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Description
本発明は、排気ターボ過給機を備えた過給機付きエンジンに関するものである。 The present invention relates to a supercharged engine equipped with an exhaust turbocharger.
従来から、エンジントルクの増大を図る手段として、排気ガスのエネルギーを利用して吸気を過給する排気ターボ過給機が知られている。この排気ターボ過給機を備えたエンジンとして、例えば特許文献1には、4気筒エンジンに、燃焼順序が連続しない気筒に接続される排気通路をグループ化した第1の排気系と、残余の気筒に接続される排気通路をグループ化した第2の排気系とを設け、各排気系をツインスクロール式の排気ターボ過給機に接続している。また、開閉弁の開動作によって両排気系を連通する連通管が設けられており、運転領域に応じて連通管の開閉弁を制御することにより、当該エンジンに設けられたEGRガスによる排気性能の向上とポンプ損失の低減とを図っている。
ところで、過給領域を拡げるためには、エンジンの回転領域に応じて過給特性を調整することが好ましい。例えば、エンジンの低速運転領域では、排気エネルギーを高めて、タービンを駆動するとともに、高速運転領域では、排気エネルギーを抑制してタービン等の耐熱限界内で過給することが好ましい。 By the way, in order to expand the supercharging region, it is preferable to adjust the supercharging characteristic in accordance with the rotation region of the engine. For example, it is preferable that the exhaust energy is increased to drive the turbine in the low speed operation region of the engine, and the exhaust energy is suppressed in the high speed operation region to supercharge within the heat resistance limit of the turbine or the like.
そこで、エンジンの回転領域に応じて過給特性を調整するために、可動容量式過給機(VGT)や、シーケンシャルターボを採用することも考えられるが、コストや信頼性の点で問題がある。 Therefore, in order to adjust the supercharging characteristics according to the engine rotation range, it is possible to adopt a movable displacement supercharger (VGT) or a sequential turbo, but there are problems in terms of cost and reliability. .
また、特許文献1の構成では、低速側と高速側の何れにおいても、EGRガスによる性能向上を図ることができるものの、排気ターボ過給機をツインスクロール式のものにしなければならない制約があり、コスト面で不利である。
In addition, in the configuration of
本発明は上記の事情に鑑み、可及的に過給領域を拡大し、各領域にわたり高い過給性能を持たせることができる低廉な過給機付きエンジンを提供することを課題としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a low-priced engine with a supercharger capable of expanding the supercharging region as much as possible and providing high supercharging performance over each region.
上記課題を解決するために本発明は、多気筒エンジンのエンジン本体に互いに隣接して配置され、且つ点火時期が連続しない気筒の排気ポートに接続される排気通路をグループ化した第1の排気系と、この第1の排気系よりも容積が大きく設定され、残余の気筒に接続される排気通路をグループ化した第2の排気系と、両排気系に接続される排気ターボ過給機とを備えた過給機付きエンジンにおいて、前記第1の排気系の各排気通路のうち前記排気ポートから前記排気ターボ過給機までの部分の容積が、それぞれ、前記第2の排気系の各排気通路のうち前記排気ポートから前記排気ターボ過給機までの部分の容積よりも小さくされ、前記排気ターボ過給機は、両排気系に接続されるタービンスクロールと、前記タービンスクロール内に配置され、両排気系から吐出される排気ガスによって駆動されるタービンホイールとを有し、前記第1の排気系から排出された排気ガス流れのうち流速が最速となる流速最速ラインから前記タービンホイールの回転中心までの距離が、前記第2の排気系から排出された排気ガス流れのうち流速が最速となる流速最速ラインから前記タービンホイールの回転中心までの距離よりも長くなるように、前記第1の排気系が前記タービンホイールの外周側に、前記第2の排気系が前記タービンホイールの内周側に、それぞれ接続されており、前記タービンスクロールには、前記第1の排気系から排出された排気ガスが当該タービンスクロールの全周にわたって周回可能な流路が形成されており、当該流路は、エンジンの回転速度が所定値未満の低速領域において、前記第1の排気系から排出された排気ガスがこの流路に沿ってタービンスクロールの全周にわたって周回可能である一方、エンジンの回転速度が所定値以上の高速領域において、前記第1の排気系から排出された排気ガスがこの流路に沿ってタービンスクロールの全周にわたって周回するのを、前記第2排気系から排出された排気ガスが規制するように、前記タービンスクロールのうち前記第1の排気系よりもタービンホイールに近い位置に配置された前記第2の排気系が開口する部分近傍とつながっていることを特徴とする過給機付きエンジンである。
この態様では、タービンホイールまでの排気通路容積が小さいほど、排気ガスの流速低下(エネルギーダウン)が小さいため、容積の小さい第1の排気系から、比較的高い流速を得ることができるとともに、この高い流速を出力する第1の排気系をタービンホイールの径方向外方にレイアウトしているので、エンジンの低速運転領域において、高い過給性能を発揮することが可能になる。また、複数の排気系をタービンホイールの外周側と内周側とに配置しているので、コンベンショナルで廉価な排気ターボ過給機をそのまま採用しても、低速運転領域で、高い排気性能を発揮することが可能になる。
しかも、この態様では、エンジンの低速運転時においては、第1の排気系から排出された排気ガスの主流が流速を損なうことなくタービンホイールの内周側に回り込みつつ全周を巡るので、低速運転時においては、排気ガスの下流端がタービンホイールを接線方向に沿って駆動する。この結果、タービンホイールは、第1の排気系の容積が第2の排気系の容積よりも小さいことに相俟って、比較的高いエネルギーで駆動されることになる。次に、エンジンの回転速度が高速域に移行すると、第2の排気系からの主流も強くなるため、タービンホイールの外周を回り込もうとする第1の排気系の主流は、第2の排気系の主流によって、タービンホイールの周回を規制される結果、タービンホイールのトルクが過度に高まるのを抑制される。従って、耐熱限界に至ることなく、高速運転領域の過給領域を拡げることが可能になる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first exhaust system in which exhaust passages arranged adjacent to each other in an engine body of a multi-cylinder engine and connected to an exhaust port of a cylinder whose ignition timing is not continuous are grouped. A second exhaust system having a volume larger than that of the first exhaust system and grouping exhaust passages connected to the remaining cylinders, and an exhaust turbocharger connected to both exhaust systems. In the engine with a supercharger provided , each exhaust passage of the first exhaust system has a volume of a portion from the exhaust port to the exhaust turbo supercharger. the set smaller than the volume of the portion from the exhaust port to the exhaust turbocharger, the exhaust turbocharger, a turbine scroll which is connected to both the exhaust system, is disposed in the turbine scroll of , And a turbine wheel driven by exhaust gas discharged from both the exhaust system, the rotation from the first flow rate of the exhaust gas stream discharged from the exhaust system is the fastest flow rate fastest line of the turbine wheel The first distance is such that the distance to the center is longer than the distance from the flow velocity fastest line at which the flow velocity is the fastest in the exhaust gas flow discharged from the second exhaust system to the rotation center of the turbine wheel. An exhaust system is connected to the outer peripheral side of the turbine wheel, and the second exhaust system is connected to the inner peripheral side of the turbine wheel, and the turbine scroll has exhaust gas discharged from the first exhaust system. A flow path that allows gas to circulate around the entire circumference of the turbine scroll is formed. The exhaust gas discharged from the first exhaust system can circulate along the flow path over the entire circumference of the turbine scroll. On the other hand, in the high speed region where the rotational speed of the engine is not less than a predetermined value, the first The exhaust gas discharged from the exhaust system circulates around the entire circumference of the turbine scroll along this flow path so that the exhaust gas discharged from the second exhaust system regulates the first of the turbine scrolls. An engine with a supercharger, characterized in that the second exhaust system disposed nearer to the turbine wheel than the one exhaust system is connected to the vicinity of the opening .
In this aspect, the smaller the exhaust passage volume to the turbine wheel, the smaller the flow rate decrease (energy down) of the exhaust gas, so that a relatively high flow rate can be obtained from the first exhaust system having a small volume. Since the first exhaust system that outputs a high flow velocity is laid out radially outward of the turbine wheel, high supercharging performance can be exhibited in the low-speed operation region of the engine. In addition, since multiple exhaust systems are arranged on the outer peripheral side and inner peripheral side of the turbine wheel, even if a conventional and inexpensive exhaust turbocharger is used as it is, high exhaust performance is demonstrated in the low-speed operation range. It becomes possible to do.
In addition, in this aspect, during the low speed operation of the engine, the main flow of the exhaust gas discharged from the first exhaust system goes around the entire circumference of the turbine wheel without damaging the flow velocity, so the low speed operation Sometimes, the downstream end of the exhaust gas drives the turbine wheel along the tangential direction. As a result, the turbine wheel is driven with relatively high energy in combination with the volume of the first exhaust system being smaller than the volume of the second exhaust system. Next, when the rotational speed of the engine shifts to a high speed region, the main flow from the second exhaust system also becomes stronger, so the main flow of the first exhaust system that tries to go around the outer periphery of the turbine wheel is the second exhaust. As a result of restricting the circulation of the turbine wheel by the mainstream of the system, excessive increase in torque of the turbine wheel is suppressed. Therefore, it is possible to expand the supercharging region in the high speed operation region without reaching the heat resistance limit.
好ましい態様において、前記排気ターボ過給機の過給圧を所定の圧力以下に制御するウェイストゲートバルブを設け、このウェイストゲートバルブのリリーフ口は、当該ウェイストゲートバルブの開弁時に前記第1の排気系からの排気圧力を低減する位置に形成されている。この態様では、エンジンの回転速度が上昇すると、それに伴ってウェイストゲートバルブがリリーフ口を開き、タービンホイールに導入される排気ガスをリリーフする。すなわち、排気ガスがタービンホイールをバイパスして、下流側の排気通路へ排出される。ここで、ウェイストゲートバルブのリリーフ口は、当該ウェイストゲートバルブの開弁時に前記第1の排気系からの排気圧力を低減する位置に形成されているので、エンジンの高速側では、第1の排気系からの排気圧力が低減し、第2の排気系からの排気圧力によって過給が継続されることになる。ここで、第2の排気系は、第1の排気系に比べて容積が大きく、しかも、当該第2の排気系の排気主流中心からタービンホイールの回転中心までの距離が、第1の排気系に比べて相対的に短くなっているので、高速側でも比較的低い流速で、排気ガスがタービンホイールを駆動することになる。従って、エンジンの高速運転領域においても、耐熱限界に至ることなく、好適な過給圧を得ることが可能になる。 In a preferred aspect, a waste gate valve for controlling a supercharging pressure of the exhaust turbocharger to a predetermined pressure or less is provided, and the relief gate of the waste gate valve is provided with the first exhaust gas when the waste gate valve is opened. It is formed at a position where the exhaust pressure from the system is reduced. In this aspect, when the rotational speed of the engine increases, the waste gate valve opens the relief port accordingly, and the exhaust gas introduced into the turbine wheel is relieved. That is, the exhaust gas bypasses the turbine wheel and is discharged to the downstream exhaust passage. Here, the relief port of the waste gate valve is formed at a position where the exhaust pressure from the first exhaust system is reduced when the waste gate valve is opened. The exhaust pressure from the system is reduced, and supercharging is continued by the exhaust pressure from the second exhaust system. Here, the second exhaust system has a larger volume than the first exhaust system, and the distance from the exhaust main flow center of the second exhaust system to the rotation center of the turbine wheel is the first exhaust system. Therefore, the exhaust gas drives the turbine wheel at a relatively low flow rate even on the high speed side. Accordingly, it is possible to obtain a suitable supercharging pressure without reaching the heat resistance limit even in the high-speed operation region of the engine.
以上説明したように、本発明は、少なくともエンジンの低速運転領域において、高い過給性能を発揮することが可能になり、低廉な構成で可及的に過給領域を拡大することができるという顕著な効果を奏する。 As described above, the present invention makes it possible to exhibit high supercharging performance at least in the low-speed operation region of the engine, and to significantly increase the supercharging region as much as possible with a low-cost configuration. Has an effect.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の一形態による過給機付きエンジンの全体構成を示す概略図であり、図2は、図1の実施形態に係るエンジンの側面図である。 FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of a supercharged engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the engine according to the embodiment of FIG.
図1および図2を参照して、各図に示すエンジンはガソリンエンジンであり、そのエンジン本体1には複数の気筒(図示の例では4気筒)1a〜1dが設けられている。各気筒1a〜1dには、燃焼室2が形成されている。各燃焼室2には、吸気ポート及び排気ポートが開口し、これらのポートに吸気弁3および排気弁4が設けられている。さらに各燃焼室2に対して点火プラグ5及び燃料噴射弁6が装備されている。本実施形態において、各気筒1a〜1dを仮に1番気筒1a〜4番気筒1dと定義すると、その燃焼順序は、1番気筒1a、3番気筒1c、4番気筒1d、2番気筒1bの順となっている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the engine shown in each figure is a gasoline engine, and
上記エンジン本体1には、各気筒1a〜1dに新気を供給する吸気通路10と、各気筒1a〜1dからの排気ガスを導出する排気通路15とが接続されている。
The
吸気通路10は、各気筒1a〜1dの吸気ポートに接続される気筒別の吸気通路11を有する吸気マニホールド12と、その上流の共通吸気通路13とを備えている。この共通吸気通路13には、吸入空気量を調節するスロットル弁14が設けられている。また、排気通路15は、各気筒1a〜1dの排気ポートに接続される気筒別の排気通路16a〜16dを有する排気マニホールド17と、その下流の共通排気通路18とを備えている。
The
本実施形態において、排気マニホールド17には、互いに隣接して配置され、点火時期が連続しない気筒(図示の例では2番気筒1bと3番気筒1c)に接続される排気通路16b、16cをグループ化した第1の排気系161と、この第1の排気系161よりも容積が大きく設定され、残余の気筒に(図示の例では1番気筒1aと4番気筒1d)接続される排気通路16a、16dをグループ化した第2の排気系162とが形成されている。
In the present embodiment, the
図2を参照して、各排気系161、162の経路長L1、L2は、レイアウト上、第1の排気系161の経路長L1の方が第2の排気系162の経路長L2よりも短くなっており、これに伴って、第1の排気系161の容積の方が第2の排気系162の容積よりも小さくなっている。各排気系161、162は、排気ターボ過給機20を介して共通排気通路18に接続されている。
Referring to FIG. 2, the path lengths L1 and L2 of the
図1に示すように、排気ターボ過給機20は、排気ガスのエネルギーで駆動されて回転するタービン21と、このタービン21にシャフト22を介して連結されたコンプレッサ23とを備え、タービン21の回転に連動したコンプレッサ23の回転により吸気を過給するようになっている。この排気ターボ過給機20としては、比較的大型であって、高速域で高い過給性能を有する高速型の過給機が用いられる。
As shown in FIG. 1, the
上記タービン21は共通排気通路18に介設されている。なお、24はタービン21をバイパスするウェイストゲート通路、25はこの通路24に設けられたウェイストゲートバルブである。
The
上記コンプレッサ23は、共通吸気通路13に介設されている。共通吸気通路13におけるコンプレッサ23より下流には、過給された空気を冷却するためのインタークーラ26が設けられている。
The
図3は、図1の実施形態に係る排気ターボ過給機20の断面部分略図である。
FIG. 3 is a partial schematic cross-sectional view of the
まず、図3を参照して、排気ターボ過給機20のタービン21は、第1および第2の排気系161、162と接続されるタービンスクロール211と、タービンスクロール211に内蔵され、シャフト22を駆動するタービンホイール212とを有している。
First, referring to FIG. 3, the
タービンスクロール211は、各排気系161、162が接続された接続部211aと、この接続部211aと連通して内部にタービンホイール212を囲繞する囲繞部211bとを一体に有する蝸牛形状の筐体である。
The
本実施形態においては、第1の排気系161の排気主流中心からタービンホイール212の回転中心までの距離R1が、前記第2の排気系162の排気主流中心からタービンホイール212の回転中心までの距離R2よりも長くなるように両排気系161、162がタービンスクロール211の接続部211aに接続されている。また、本実施形態において、両排気系161、162による流れの断面積A1、A2は、それぞれ概ね等しく設定されている。この結果、第1の排気系161の容積が第2の排気系162よりも小さいことと相俟って、比較的流速F1の速い第1の排気系161からの主流が、囲繞部211b内に導入されることになる。
In the present embodiment, the distance R1 from the exhaust main flow center of the
囲繞部211bは、タービンホイール212との間で、略環状の流路を形成しており、接続部211aから導入された排気ガスをタービンホイール212の外周を約330°〜約350°程度周回させて、内周側に形成された通気孔211cから下流の共通排気通路18に排出するように構成されている。
The surrounding
接続部211aと囲繞部211bとの間には、過給圧を所定の圧力以下に制御するウェイストゲートバルブ25のリリーフ口25aが形成されている。
A
図4は、図1の実施形態に係る排気ターボ過給機20の断面部分略図であり、図5は、同排気ターボ過給機20に採用されているウェイストゲートバルブの駆動機構を示す断面略図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the
図2〜図5を参照して、ウェイストゲートバルブ25は、リリーフ口25aを開閉する弁体25bと、弁体25bに取り付けられたリンクアーム25cと、リンクアーム25cを片持ち状に担持し、弁体25bがリリーフ口25aを開く開ポジションとリリーフ口25aを閉じる閉ポジションとの間で駆動するリンク機構25dとリンク機構25dを駆動するアクチュエータ25eとを備えている。図5に示すように、アクチュエータ25eには、ダイアフラム25fが設けられており、リンク機構25dは、このダイアフラム25fに連結されている。ダイアフラム25fは、チューブ25g(図5のみ図示)によって過給された排気ガスの一部が導入される過給室25hを間仕切っている。他方、ダイアフラム25fは、過給室25hの反対側に配置されたリターンスプリング25iによって、弁体25bが閉ポジションを取るようにリンク機構25dを付勢している。そして、過給圧が上昇すると、このリターンスプリング25iの付勢力に抗してリンク機構25dが弁体25bを開ポジションに駆動するように構成されている。これにより、弁体25bは、リリーフ口25aを低速側では閉じ、高速側では次第に開いて、所定のインターセプトポイントで全開になるように構成されている。
2-5, the
ここで、本実施形態においては、図2および図3に示すように、リリーフ口25aの開口位置を、第1の排気系161からの排気流がタービンスクロール211内に導入される位置に設定されている。このため、エンジンの回転速度が高速になるに連れて、第1の排気系161からの排気流が弱くなるように構成されている。
Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the opening position of the
以上説明したように、本実施形態では、第1の排気系161の排気主流中心からタービンホイール212の回転中心までの距離R1が、前記第2の排気系162の排気主流中心からタービンホイール212の回転中心までの距離R2よりも長くなるように両排気系161、162がタービンスクロール211の接続部211aに接続されている。ここで、タービンホイール121までの排気通路容積が小さいほど、排気ガスの流速低下(エネルギーダウン)が小さいことため、容積の小さい第1の排気系161から、比較的高い流速F1を得ることができる。また、この高い流速F1を出力する第1の排気系161をタービンホイール212の径方向外方にレイアウトしているので、エンジンの低速運転領域において、高い過給性能を発揮することが可能になる。また、複数の排気系161、162をタービンホイール212の外周側と内周側とに配置しているので、コンベンショナルで廉価な排気ターボ過給機20をそのまま採用しても、低速運転領域で、高い排気性能を発揮することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the distance R1 from the exhaust main flow center of the
また、本実施形態では、両排気系161、162による流れの断面積A1、A2は、それぞれ概ね等しく設定されている。このため本実施形態では、第1の排気系161によるタービン駆動エネルギーが常に大きくなる。すなわち、排気系のタービンホイール212を駆動するためのモーメントは、排気系の排気主流中心から前記タービンホイール212の回転中心までの距離をR、排気系の排気主流の断面積A1、A2をAとすると、A/Rに反比例することが知られている。本実施形態では、第1の排気系161の距離R1が、前記第2の排気系162の距離R2よりも長くなるように両排気系161、162がタービンスクロールに接続されているので、A/Rは常に第1の排気系161の方が小さくなり、エネルギーは第1の排気系161の方が大きくなるからである。このため、第1の排気系161の容積が第2の排気系162の容積よりも小さいことに相俟って、第1の排気系161は、より低速運転領域でもタービンホイール212を駆動するために必要なエネルギーを出力することが可能になる。
In the present embodiment, the cross-sectional areas A1 and A2 of the flows by the two
また、本実施形態では、前記排気ターボ過給機20の過給圧を所定の圧力以下に制御するウェイストゲートバルブ25を設け、このウェイストゲートバルブ25のリリーフ口25aは、当該ウェイストゲートバルブ25の開弁時に前記第1の排気系161からの排気圧力を低減する位置に形成されている。このため本実施形態では、エンジンの回転速度が上昇すると、それに伴ってウェイストゲートバルブ25がリリーフ口25aを開き、タービンホイール212に導入される排気ガスをリリーフする。すなわち、排気ガスが、タービンホイール212をバイパスして下流側の共通排気通路18へ排出される。ここで、ウェイストゲートバルブ25のリリーフ口25aは、当該ウェイストゲートバルブ25の開弁時に前記第1の排気系161からの排気圧力を低減する位置に形成されているので、エンジンの高速側では、第1の排気系161からの排気圧力が低減し、第2の排気系162からの排気圧力によって過給が継続されることになる。ここで、第2の排気系162は、第1の排気系161に比べて容積が大きく、しかも、当該第2の排気系162の排気主流中心からタービンホイール212の回転中心までの距離R2が、第1の排気系161に比べて相対的に短くなっているので、高速側でも比較的低い流速F2で、排気ガスがタービンホイール212を駆動することになる。従って、エンジンの高速運転領域においても、耐熱限界に至ることなく、好適な過給圧を得ることが可能になる。
Further, in the present embodiment, a
このように本実施形態によれば、エンジンの低速運転領域においても、高速運転領域においても、高い過給性能を発揮することが可能になり、低廉な構成で可及的に過給領域を拡大することができるという顕著な効果を奏する。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to exhibit high supercharging performance in both the low-speed operation region and the high-speed operation region of the engine, and the supercharging region is expanded as much as possible with an inexpensive configuration. There is a remarkable effect that it can be done.
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。 The above-described embodiments are merely preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.
図6は、本発明の別の実施形態に係る排気ターボ過給機20の要部を示す断面略図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an
図6を参照して、この実施形態におけるタービンスクロール211は、第1の排気系161から排出された排気ガスの主流が、当該タービンホイール212の全周にわたって周回可能な流路2110を、第2の排気系162が排気ガスをタービンスクロール212に吐出する流路の上流近傍に形成しているものである。還元すれば、図3の形状に相当する内壁の一部を破線で示すようにカットしている。このため本実施形態では、エンジンの低速運転時においては、第1の排気系161から排出された排気ガスの主流が、矢印AW1で示すように、流速F1を損なうことなくタービンホイール212の内周側に回り込みつつ全周を巡るので、低速運転時においては、排気ガスの下流端がタービンホイール212を接線方向に沿って駆動する。この結果、タービンホイール212は、第1の排気系161の容積が第2の排気系162の容積よりも小さいことに相俟って、比較的高いエネルギーで駆動されることになる。次に、エンジンの回転速度が高速域に移行すると、第2の排気系162からの主流も強くなるため、タービンホイール212の外周を回り込もうとする第1の排気系161の主流は、第2の排気系162の主流によって、タービンホイール212の周回を規制される結果、実質的に流路2110が閉塞され、タービンホイール212のトルクが過度に高まるのを抑制される。従って、耐熱限界に至ることなく、高速運転領域の過給領域を拡げることが可能になる。
Referring to FIG. 6, the
このように、図6に示す実施形態においても、エンジンの低速運転領域においても、高速運転領域においても、高い過給性能を発揮することが可能になり、低廉な構成で可及的に過給領域を拡大することができるという顕著な効果を奏する。 As described above, in the embodiment shown in FIG. 6 as well, it becomes possible to exhibit high supercharging performance in both the low speed operation region and the high speed operation region of the engine, and supercharge as much as possible with an inexpensive configuration. There is a remarkable effect that the area can be expanded.
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1 エンジン本体
1a 1番気筒
1b 2番気筒
1c 3番気筒
1d 4番気筒
10 吸気通路
11 吸気通路
12 吸気マニホールド
13 共通吸気通路
14 スロットル弁
15 排気通路
16a 排気通路
16b 排気通路
16c 排気通路
16d 排気通路
17 排気マニホールド
18 共通排気通路
20 排気ターボ過給機
21 タービン
25 ウェイストゲートバルブ
25a リリーフ口
161 第1の排気系
162 第2の排気系
211 タービンスクロール
212 タービンホイール
2120 流路
A1 断面積
A2 断面積
R1 距離
R2 距離
DESCRIPTION OF
Claims (2)
残余の気筒に接続される排気通路をグループ化した第2の排気系と、
両排気系に接続される排気ターボ過給機と
を備えた過給機付きエンジンにおいて、
前記第1の排気系の各排気通路のうち前記排気ポートから前記排気ターボ過給機までの部分の容積が、それぞれ、前記第2の排気系の各排気通路のうち前記排気ポートから前記排気ターボ過給機までの部分の容積よりも小さくされ、
前記排気ターボ過給機は、両排気系に接続されるタービンスクロールと、前記タービンスクロール内に配置され、両排気系から吐出される排気ガスによって駆動されるタービンホイールとを有し、
前記第1の排気系から排出された排気ガス流れのうち流速が最速となる流速最速ラインから前記タービンホイールの回転中心までの距離が、前記第2の排気系から排出された排気ガス流れのうち流速が最速となる流速最速ラインから前記タービンホイールの回転中心までの距離よりも長くなるように、前記第1の排気系が前記タービンホイールの外周側に、前記第2の排気系が前記タービンホイールの内周側に、それぞれ接続されており、
前記タービンスクロールには、前記第1の排気系から排出された排気ガスが当該タービンスクロールの全周にわたって周回可能な流路が形成されており、
当該流路は、エンジンの回転速度が所定値未満の低速領域において、前記第1の排気系から排出された排気ガスがこの流路に沿ってタービンスクロールの全周にわたって周回可能である一方、エンジンの回転速度が所定値以上の高速領域において、前記第1の排気系から排出された排気ガスがこの流路に沿ってタービンスクロールの全周にわたって周回するのを、前記第2排気系から排出された排気ガスが規制するように、前記タービンスクロールのうち前記第1の排気系よりもタービンホイールに近い位置に配置された前記第2の排気系が開口する部分近傍とつながっている
ことを特徴とする過給機付きエンジン。 A first exhaust system that is arranged adjacent to each other in an engine body of a multi-cylinder engine and that groups exhaust passages connected to exhaust ports of cylinders that do not have ignition timings continuous;
A second exhaust system a grouping of the exhaust passage connected to the Balance cylinders,
In an engine with a supercharger equipped with an exhaust turbocharger connected to both exhaust systems,
Of the exhaust passages of the first exhaust system, the volume of the portion from the exhaust port to the exhaust turbo supercharger is set to be different from the exhaust port of the second exhaust system to the exhaust turbo. It is smaller than the volume of the part up to the turbocharger,
The exhaust turbocharger has a turbine scroll connected to both exhaust systems, and a turbine wheel disposed in the turbine scroll and driven by exhaust gas discharged from both exhaust systems,
Of the exhaust gas flow discharged from the first exhaust system, the distance from the highest flow velocity line at which the flow velocity is the fastest to the rotation center of the turbine wheel is the exhaust gas flow discharged from the second exhaust system. The first exhaust system is on the outer peripheral side of the turbine wheel and the second exhaust system is the turbine wheel so as to be longer than the distance from the flow velocity fastest line at which the flow velocity is the fastest to the rotation center of the turbine wheel. the inner peripheral side of, are respectively connected,
The turbine scroll is formed with a flow path in which the exhaust gas discharged from the first exhaust system can circulate around the entire circumference of the turbine scroll,
The flow path is configured so that the exhaust gas discharged from the first exhaust system can circulate along the flow path over the entire circumference of the turbine scroll in a low speed region where the rotational speed of the engine is less than a predetermined value. In the high speed region where the rotational speed of the engine is higher than a predetermined value, the exhaust gas exhausted from the first exhaust system circulates around the entire circumference of the turbine scroll along this flow path and is exhausted from the second exhaust system. The second exhaust system, which is disposed at a position closer to the turbine wheel than the first exhaust system in the turbine scroll, is connected to the vicinity of the opening of the turbine scroll so that the exhaust gas is regulated. A turbocharged engine.
前記排気ターボ過給機の過給圧を所定の圧力以下に制御するウェイストゲートバルブを設け、このウェイストゲートバルブのリリーフ口は、当該ウェイストゲートバルブの開弁時に前記第1の排気系からの排気圧力を低減する位置に形成されている
ことを特徴とする過給機付きエンジン。 The supercharged engine according to claim 1 ,
A waste gate valve for controlling the supercharging pressure of the exhaust turbocharger to a predetermined pressure or less is provided, and a relief port of the waste gate valve is an exhaust from the first exhaust system when the waste gate valve is opened. An engine with a supercharger, wherein the engine is formed at a position where pressure is reduced .
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