JPH0447126A - ターボ過給エンジン - Google Patents

ターボ過給エンジン

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Publication number
JPH0447126A
JPH0447126A JP2154298A JP15429890A JPH0447126A JP H0447126 A JPH0447126 A JP H0447126A JP 2154298 A JP2154298 A JP 2154298A JP 15429890 A JP15429890 A JP 15429890A JP H0447126 A JPH0447126 A JP H0447126A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
turbine
turbocharger
cylinder
port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2154298A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuji Eguchi
江口 展司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP2154298A priority Critical patent/JPH0447126A/ja
Publication of JPH0447126A publication Critical patent/JPH0447126A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
に産業上の利用分野】 本発明はターボ過給エンジンに係り、とくに排気タービ
ンによってコンプレッサを駆動して吸気を圧縮すること
により過給を行なうようにしたり−ボ過給エンジンに関
する。 に発明の概要】 各シリンダにそれぞれ2個ずつの排気ポートを設けるよ
うにし、各シリンダの第1の排気ポートを排気タービン
に直接接続するとともに、各シリンダの第2の排気ポー
トをウェストゲートを介して排気タービンに接続するよ
うにし、エンジンの回転数が所定の回転数を越えたらウ
ェストゲートを開いて第2の排気ポートからの排気ガス
をバイパスさせるようにするか、第1および第2の排気
ポートをそれぞれ対応するターボチャージャの排気ター
ビンと接続することによって、一対の小型のターボチャ
ージャによる過給を行なうようにしたものである。 K従来の技術】 ディーゼルエンジンは排気ガス中に窒素酸化物やパティ
キュレート等を含み、このような排気ガスをそのまま大
気中に排出すると、大気汚染の原因になる。そこで燃料
の噴射の時期をUらせるタイミングリタード等の対策を
とるようにしており、これによって燃焼温度を下げ、窒
素酸化物の生成量を抑えるようにしている。
【発明が解決しようとする問題点】
このように排気ガス改善のためにタイミングリタード等
の対策をとると、エンジンのトルクの低下が問題になり
、実車での発進性や加速性に大きく影響することになる
。トルクの低下を補うための方法として、ターボチャー
ジャを装備することが考察されるが、従来のターボチャ
ージャはエンジンの回転数が低い領域においては大きな
効果を発揮することがなく、このために発進性や加速性
の改善を行なうことができないという問題があった。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、ターボチャージャによる低’?2bXのトルクの向
上を図り、実車での発進性や加速性を改善するようにし
たターボ過給エンジンを提供することを目的とするもの
である。 K問題点を解決するための手段】 第1の発明は、排気タービンによってコンプレッサを駆
動して吸気を圧縮することにより過給を行なうようにし
たエンジンにおいて、各シリンダにそれぞれ2個ずつ排
気ポートを設け、各シリンダの第1の排気ポートを前記
排気タービンに接続するとともに、各シリンダの第2の
排気ポートをウェストゲートを介して前記排気タービン
に接続し、エンジンの回転数が所定の回転数を超えたら
前記ウェストゲートを開いて前記第2の排気ポートから
の排気ガスをバイパスさせるようにしたものである。 また第2の発明は、排気タービンによってコンプレッサ
を駆動して吸気を圧縮することにより過給を行なうよう
にしたエンジンにおいて、各シリンダにそれぞれ2個ず
つ排気ポートと吸気ボートとを設けるとともに、第1お
よび第2のターボチャージャを配し、各シリンダの第1
の排気ポートを第1のターボチャージャの排気タービン
と接続するとともに、第1のターボチャージャのコンプ
レッサを各シリンダの第1の吸気ポートと接続し、各シ
リンダの第2の排気ポートを第2のターボチャージャの
排気タービンと接続するとともに、第2のターボチャー
ジャのコンプレッサを各シリンダの第2の吸気ポートと
接続するようにしたものである。
【作用】
第1の発明によれば、エンジンの回転数が所定の回転数
以下の場合には第1の排気ポートと第2の排気ポートか
ら排出される排気ガスが共に排気タービンに供給される
ようになり、所定の回転数を超えたら、ウェストゲート
から開かれて第1の排気ポートからの排気ガスのみが排
気タービンに供給されることになる。 また第2の発明によれば、各シリンダの第1の排気ポー
トから排出された排気ガスによって第1のターボチャー
ジャが駆動され、そのコンブレッサによって圧縮された
吸気が第1の吸気ボートに供給されるとともに、各シリ
ンダの第2の排気ポートから排出された排気ガスによっ
て第2のターボチャージャが駆動され、そのコンプレッ
サによって圧縮された吸気は第2の吸気ポートに供給さ
れるようになる。
【実施例】
第1図は本発明の第1の実施例に係るターボ過給エンジ
ンを示すものであって、ディーゼルエンジンのシリンダ
ヘッド10には各シリンダに対応して第1の排気ポート
11と第2の排気ポート12とが設けられている。さら
に各シリンダには第1の吸気ポート13と第2の吸気ポ
ート14とが設けられている。そして各シリンダの第1
の排気ポート11は排気管15を通してターボチャジャ
16のタービン17に直接接続されている。なおタービ
ン17の排出側は排気管18に接続されるとともに、こ
の排気管18の途中の部分には、マフラ19が接続され
ている。 また上記各シリンダの第2の排気ポート12は排気管2
0を介してターボチャジャ16のタービン17に接続さ
れている。しかもこの排気管20にはターボチャージャ
16のタービン17の入口の手前にウェストゲート21
が接続されている。 そしてこのウェストゲート21にはバイパス管路22が
接続されるようになっている。 ターボチャージャ16のコンプレッサ25は吸気管26
を介してエアクリーナ27に接続されている。しかもこ
のコンプレッサ25は吸気管26を介してインタクーラ
28と接続されている。そしてインタクーラ28の下流
側は吸気管29を介して各シリンダの第1の吸気ポート
13に接続されるとともに、分岐する吸気管30によっ
て各シリンダの第2の吸気ポート14と接続されるよう
になっている。 以上のような構成において、エンジンの回転数が中速域
よりも低い領域においては、ウェストゲート21が閉じ
られる。従って第1の排気ポート11からの排気ガスの
みならず第2の排気ポート12からの排気ガスがターボ
チャージャ16の排気タービン17に供給されるように
なっており、このタービン17を駆動することになる。 これに対してエンジンの回転数が所定の回転数を超える
と、ウェストゲート21が開かれるようになる。従って
第1の排気ポート11からの排気ガスはターボチャージ
ャ16の排気タービン17に供給されるが、第2の排気
ポート12からの排気ガスはウェストゲート21および
バイパス管路22を通して排気管18側に流れるように
なり、ターボチャージャ16の排気タービン17には供
給されなくなる。 ターボチャージャ16のブースト圧は第2図に示される
ようになっており、ウェストゲート21が閉じられてい
る流量の低い領域におけるブースト圧が改善されるとと
もに、流量が大きくなる高速の領域におけるブースト圧
の過剰な上昇を抑えるようにしている。また第3図はこ
のようなターボチャージャ16を備えたエンジンの出力
トルクの変化を示すものであって、ターボチャージャ1
6のコンプレッサ25の効率マツプに沿った作動線にな
り、全体的に燃費が向上することになる。 般に従来のターボチャージャは、排気ポートの数によっ
て、その動的パルスエネルギを利用することに制限があ
った。本実施例のエンジンにおいては、ターボチャージ
ャ16のタービン17を2工ントリ方式から4工ントリ
方式に変更して、低速側の高ブースト圧化を達成するよ
うにしており、低速側での吸気のブースト圧を増加させ
るとともに、高速側ではウェストゲート21を開くこと
によって、最大燃焼圧を抑えるようにしている。 従ってコンプレッサ25の効率曲線上において第3図に
示すようにエンジンに作動曲線が沿うようになり、等燃
費が向上することになる。 次に第2の実施例を第4図によって説明する。 この実施例においても、各シリンダには一対の排気ポー
ト11.12と一対の吸気ポート13.14とが設けら
ている。そして各シリンダの第1の排気ポート11は第
1のターボチャージャ16のタービン17と排気管15
を介して接続されている。これに対して第2の排気ポー
ト12は第2ターボチヤージヤ33のタービン34と排
気管20を介して接続されるようになっている。 第1の排気ポート11から排出される排気ガスによって
駆動されるターボチャージャ16のコンプレッサ25は
その入口側が吸気管26を介してエアクリーナ27に接
続されている。またコンプレッサ25の出口側はインタ
ークーラ28を介して吸気管29に接続されている。そ
してこの吸気管29の先端側が各シリンダの第1の吸気
ボート13に接続されている。また第2の排気ポート1
2から排出される排気ガスによって駆動される排気ター
ビン34を備えるターボチャージャ33のコンプレッサ
35の入口側が吸気管38を介してエアクリーナ39に
接続されている。またこのターボチャージャ33のコン
プレッサ35の出口側はインタークー528および吸気
管30を介して各シリンダの第2の吸気ボート14に接
続されるようになっている。 従ってこのエンジンの運転によって、第1の排気ポート
11から排出される排気ガスによってターボチャージャ
16の排気タービン17が駆動されるようになり、この
タービン17と直結されているコンプレッサ25が吸気
を圧縮する。この吸気がインタークーラ28によって冷
却され、吸気管29を通して第1の吸気ポート13に供
給されるようになる。また第2の排気ポート12から排
出される排気ガスが第2のターボチャージャ33の排気
タービン34を駆動する。従ってこのターボチャージャ
33のコンプレッサ35によって圧縮された吸気は吸気
管38を通してインタクーラ28に供給され、このイン
タクーラ28によって冷却された後に吸気管30を通し
て第2の吸気ポート14に供給されるようになる。 このように本実施例に係るターボ過給エンジンは、吸排
気4バルブ機関において、排気エネルギの有効利用のた
めに、排気側2バルブのそれぞれの排気系を独立に第5
図に示す特性を有する2つのターボチャージャ16.3
3の排気タービン17.34に接続するようにしている
。これによって単一のターボチャージャによるエネルギ
の回収による効率の低さを改善し、第6図に示すように
エンジンの熱効率の向上を図ることが可能になる。 一対の排気ポート11.12と一対の吸気ポート13.
14とを有するエンジンに一対のターボチャージャ16
.33を組合せることによって、対の排気ポート11.
12から出る熱エネルギを互に気筒干渉をなくしながら
エネルギの回収を図ることが可能になり、徹底した動圧
パルスエネルギの利用が可能になる。また2個の小型タ
ーボチャージv16.34を用いるようにしているため
に、加速レスポンスの向上をも図ることが可能になる。 K発明の効果】 第1の発明は、各シリンダにそれぞれ2個ずつ排気ポー
トを設け、各シリンダの第1の排気ポートを排気タービ
ンに接続するとともに、各シリンダの第2の排気ポート
をウェストゲートを介して排気タービンに接続し、エン
ジンの回転数が所定の回転数を超えたらウェストゲート
を開いて第2の排気ボート側の排気ガスをバイパスさせ
るようにしたものである。従って一対の排気ポートを有
効に利用して低速側で吸気のブースト圧の増加を図ると
ともに、高速側での最大燃焼圧を抑えることが可能にな
り、低速トルクを改善して燃費の向上を図ることが可能
になる。 また第2の発明は、各シリンダにそれぞれ2個ずつ排気
ポートと吸気ボートとを設けるとともに、第1および第
2のターボチャージャを配し、各シリンダの第1の排気
ポートを第1の排気タービンと接続するとともに、第1
のターボチャージャのコンプレッサを各シリンダの第1
の吸気ボートと接続し、各シリンダの第2の排気ポート
を第2のターボチャージャの排気タービンと接続すると
ともに、第2のターボチャージャのコンプレッサを各シ
リンダの第2の吸気ボートと接続するようにしたもので
ある。従って吸排気4バルブエンジンと一対のターボチ
ャージャとの組合せによって、排気エネルギをより効果
的に回収することが可能になるとともに、それぞれのタ
ーボチャージャを小型化することによって、加速レスポ
ンス性の改善を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例に係るエンジンの平面図
、第2図は同ターボチャージャの特性を示すグラフ、第
3図はエンジンのトルク特性を示すグラフ、第4図は第
2の実施例のエンジンの平面図、第5図はこのエンジン
と組合わされて用いられるターボチャージャの特性を示
すグラフ、第6図はエンジンのトルクと排煙量とを示す
グラフである。 また図面中の主要な部分の名称は次の通りである。 ・第1の排気ポート ・第2の排気ポート ・第1の吸気ポート ・第2の吸気ポート ・ターボチャージャ 17 ・ ・ 21 ・ ・ 22 ・ ・ 25 ・ ・ 28 ・ ・ 33 ・ ・ 34 ・ ・ 35 ・ ・ ・タービン ・ウェストゲート ・バイパス管路 ・コンプレッサ ・インタクーラ ・ターボチャージャ ・タービン ・コンプレッサ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、排気タービンによつてコンプレッサを駆動して吸気
    を圧縮することにより過給を行なうようにしたエンジン
    において、 各シリンダにそれぞれ2個ずつ排気ポートを設け、 各シリンダの第1の排気ポートを前記排気タービンに接
    続するとともに、 各シリンダの第2の排気ポートをウェストゲートを介し
    て前記排気タービンに接続し、 エンジンの回転数が所定の回転数を超えたら前記ウェス
    トゲートを開いて前記第2の排気ポートからの排気ガス
    をバイパスさせるようにしたことを特徴ととするターボ
    過給エンジン。 2、排気タービンによってコンプレッサを駆動して吸気
    を圧縮することにより過給を行なうようにしたエンジン
    において、 各シリンダにそれぞれ2個ずつ排気ポートと吸気ポート
    とを設けるとともに、 第1および第2のターボチャージャを配し、各シリンダ
    の第1の排気ポートを第1のターボチャージャの排気タ
    ービンと接続するとともに、第1のターボチャージャの
    コンプレッサを各シリンダの第1の吸気ポートと接続し
    、 各シリンダの第2の排気ポートを第2のターボチャージ
    ャの排気タービンと接続するとともに、第2のターボチ
    ャージャのコンプレッサを各シリンダの第2の吸気ポー
    トと接続するようにしたことを特徴とするターボ過給エ
    ンジン。
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