JPH0456133B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静圧過給方式で過給される、即ち排ガ
スの運動エネルギを圧力に変換してからタービン
を作動させる多気筒内燃機関の排ガス系統であつ
て、排ガスターボ過給器又は過給器グループのタ
ービンの入口部分に排ガス集合導管が接続されて
おり、この排ガス集合導管内に、機関のシリンダ
ヘツド側の排ガス出口から導出される複数の接続
管が接続している形式のものに関する。

上記のような静圧過給方式で過給される内燃機
関の排ガス系統においては、排ガスの速度エネル
ギをできるだけ高い効率で圧力エネルギに変換す
ることが特に重要である。接続された排ガスター
ボ過給器の効率は、圧力変動が少ない程又は速度
エネルギから圧力エネルギへの変換が良好な程高
くなる。静圧過給方式で過給される筒内燃機関の
公知の排ガス系統においては、機関のシリンダヘ
ツド側の排ガス出口から導出される接続管が、そ
の排ガス集合導管への開口部に向かつて横断面を
拡大されてデイフユーザを形成している。このよ
うな形状の接続管は円筒状のものに比べて既にあ
る程度上記のエネルギ変換の点で有利にはなつて
いるが、この接続管を通過する排ガスの速度エネ
ルギは特に機関の部分負荷時には所望の高さの効
率を以つて圧力エネルギに変換されない。た特に
シリンダ数の多い機関においてはその除去し難い
圧力脈動による不利な影響が生じる。

従つて本発明の課題は冒頭に述べた形式の排ガ
ス系統において、排ガスの速度エネルギから圧力
エネルギへの変換ができるだけ良好に行われ、か
つその際に圧力エネルギに変換されずに残されて
いる運動エネルギを、該エネルギの大部分が直接
にタービンに作用するようにタービンに向かつて
方向ずけられるようにし、しかも各シリンダから
排ガス集合導管へ集められてタービンへ供給され
る排ガス流が互いに全く又は僅かな程度しか妨げ
合わないようにすることである。

上記の課題は本発明によれば、はじめに述べた
形式の排ガス系統において、排ガス集合導管に各
接続管が接続している範囲が、排ガスのもつ運動
エネルギを圧力エネルギに変換するために断面積
を次第に広くした短いデイフユーザとして形成さ
れており、各接続管が排ガス集合導管に開口する
開口部の範囲に前記デイフユーザの１部分とし
て、ほぼ円錐体の形状を有するそらせ板が配置さ
れていることによつて解決されている。本発明の
有利な実施態様は特許請求の範囲第２項乃至第３
０項に記載したとおりである。

本発明による排ガス系統は公知の排ガス系統に
比べて多くの利点を有する。例えば接続管を通過
する排ガスの速度エネルギを圧力エネルギに十分
に変換することができると共に、変換されずに残
されている排ガスの運動エネルギの大部分を排ガ
スタービンの方向へ方向付けタービンに作用させ
ることができる。特に機関の部分負荷範囲内では
それ自体僅かである排ガスの運動エネルギでも比
較的大きな圧力エネルギを生ぜしめることがで
き、それによつて従来の過給器によるよりも良好
な過給の効率が得られる。本発明による排ガス系
統によつて得られる、排ガスタービンの方向へ方
向付けられた排ガスの流れによつて更に、個々の
機関シリンダからの排ガス流が、公知の排ガス系
統における場合ほどひどく影響し合わない。この
効果は特に、本発明による排ガス系統において
は、他のリンダからの排ガスの排出によつて生じ
る排ガス流の運動エネルギは排ガス集合導管内へ
の接続導管の開口部のところで実際に圧力衝撃を
生じることはなく、むしろ接続管から排ガス流を
ある程度吸引する作用を生じるということに起因
する。更に接続管の開口部範囲内に配置されたそ
らせ板が排ガス流をスムーズに通過させるように
形成されていることによつて、排ガス集合導管内
での排ガス流は排ガスタービンへの運動路上で、
接続管内へ逆に圧力波を伝えることく、案内され
る。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

各図面には、静圧過給方式で過給される多気筒
内燃機関の排ガス系統の、シリンダヘツド側の排
ガス排気口から排ガスターボ過給機又は過給機グ
ループの排ガスタービンへ接続する、本発明に関
係する部分のみが示されている。排ガスタービン
への入口には図面上で符号１を付された排ガス集
合導管が接続されており、該排ガス集合導管１に
は少なくとも、内燃機関のシリンダ列のシリンダ
ヘツド側排ガス排気口から案内されて来ているそ
れぞれの接続管（図面には全体を符号２で示し
た）が接続している。

排ガス系統の排ガス系統によれば、排ガス集合
導管１への接続管２の接続部分がそれぞれ短いデ
イフユーザとして形成されている。更に各接続管
２の開口部の範囲には、前記のような短いデイフ
ユーザの１部分として、ほぼ円錐形状を有するそ
らせ板３が配置されている。そらせ板３はそれぞ
れ、所属の接続管２の接続開口の少なくとも大部
分をおおうような大きさに形成されており、更に
各そらせ板３の円錐部分が所属の接続管２内に部
分的に突入しており、又有利には各そらせ板３の
円錐部分の、丸味付けされた頂部４によつて形成
された先端が所属の接続管２の開口部の範囲内に
適当に突入して配置されていることによつて、タ
ービン側でより大きな横断面幅を有するリング状
のガス通過ギヤツプ５が形成されている。これに
よつて、ここを通過する排ガスの少くとも大部分
に、排ガスターボ過給機のタービンに向かう運動
成分（第２図、４図、６図、８図に矢印６で示さ
れた）が与えられる。ガス通過ギヤツプ５の種々
異なる横断面幅はそらせ板３を所属の接続管２の
開口部平面に関して傾斜させて配置することによ
つて形成される。更に各そらせ板３の背面７は、
所属の接続管２の開口部の範囲を通過してタービ
ン側と反対の側からタービン側へ排ガス流を案内
する。このことは第２図、４図、６図、８図から
良く分かるように、そらせ板３の背面７が傾斜さ
せて配置されていることによつて保証されてい
る。

更に各接続管２は短いデイフユーザを形成する
ために、排ガス集合導管１の開口に向かつて広が
つた横断面を有する管部分８を備えている。この
デイフユーザ形に拡大された管部分８から排ガス
集合導管１への移行部分には丸味が付されて流れ
易くなつており、通過する排ガス流に渦流ができ
るだけ生じないようになつている。

各そらせ板３を固定しかつ排ガス系統内での所
定の位置に確保するために、各図面で全体を符号
９で示されたホルダが配置されている。

第１図乃至第６図に示された実施例ではそらせ
板３のためのホルダ９がそれぞれ、該そらせ板３
の背面７と排ガス集合導管１の、所属の接続管２
の接続開口に向い合つた部分との間に配置されて
いる。このホルダ９は、円形又はだ円形の適切な
寸法の横断面を有し中実材料か又は内側中空状
の、例えば管等によつて形成され得る。第１図及
び第２図の実施例によれば、各そらせ板３はホル
ダと共に排ガス集合導管１と解離不能に結合され
ている。第１図及び第２図に示された鋳造構造体
においては、そらせ板３と該そらせ板のホルダ９
と排ガス集合導管１又は該導管１の区分と接続管
２又は該接続管２の部分とが一体的に形成され鋳
造によつて製造されている。しかし第１図及び第
２図に示された実施例は互いに溶接された複数の
部材から製造されてもよい。

第３図と第４図に示された実施例ではホルダ９
が、円形又はだ円形横断面を有しかつ内部中空な
ロツド９１よつて形成されており、該ロツド９１
の、そらせ板３と反対側の端部は取付けフランジ
９２に移行している。このように形成されたホル
ダ９は排ガス集合導管１に形成された保持リング
１０にねじによつて解離可能に固定されている。
この保持リング１０は、そらせ板３が貫通可能な
大きさの横断面開口を有している。第３図及び第
４図に示された実施例では、各そらせ板３がロツ
ド９１と取付けフランジ９２と共に一体的なユニ
ツトを形成しており、該ユニツトは鋳造によつて
又は各単一部材の溶接によつて製造されている。

第５図及び第６図に示された実施例ではホルダ
９が横方向で分割された中空のロツド９１によつ
て形成されている。この両方の分割部分の一方そ
らせ板３の背面に、そして他方の部分は排ガス集
合導管１に配設されている、即ちこの一方の管状
部分はそらせ板３と、又これと異なり他方の管状
部分は排ガス集合導管１と解離不能に一体形成さ
れている。そらせ板３はねじ１１によつて保持さ
れており、即ちねじ１１のシヤフト１２が一方の
管状部分を貫通し、またねじ１１のらじ山付ヘツ
ド１３がそらせ板３に配置された管状部分の雌ね
じにかみ合つている。

前述の各実施例と異ならせてそらせ板３を、該
そらせ板３の円錐部と接続管２の管部分８の、開
口範囲内に位置する壁部との間に位置するホルダ
によつて保持せしめてもよい。例えば第７図及び
第８図に示されたホルダ９は平らな保持リブから
形成されている。この例でもそらせ板３はホルダ
である保持リブ９と排ガス集合導管１又は該導管
の１部分と接続管２の少なくとも１部分と共に一
体的なユニツトを形成し、該ユニツトは鋳造又は
個々の部材の溶接組立てによつて実現されてい
る。

次に、接続管２から排ガス集合導管１へ流入す
る排ガス流の運動エネルギを圧力エネルギに変換
すると共に、排ガス流をタービンの方向に方向付
ける点で有利なそらせ板３の構造と配置に関する
詳細を示す。そらせ板３の頂部４から出発する円
錐外套面、第２図、第４図、第６図、第８図から
良く分かるように、少なくともタービンに面した
側がおう状に湾曲している。そらせ板３の背面７
は大部分は平坦か又は僅かにとつ状に湾曲してい
る。そらせ板３の背面７から円錐外套面への移行
部は丸味付けして形成されている。さらに、そら
せ板３の頂部４が所属の接続管２の開口部の範囲
内に偏心的に配置され、更にそらせ板３の背面７
が排ガス集合導管１の縦軸線に対して斜めに位置
しかつ横方向で接続管２の開口部平面に対してほ
ぼ平行に延びている。更にそらせ板３は中空に形
成されて回りを同じ厚さの壁部で制限されている
と、特に下記の冷却の点で有利である。

そらせ板３及び場合によつては該そらせ板３を
保持するホルダ９は、その内側を冷却可能なよう
に形成することができる。この目的のためにそら
せ板３及び場合によつては該そらせ板３を保持す
るホルダ９がその内部を中空にしかし外部に対し
て閉じて形成され、しかもそのように形成された
各中空室内には、固形又は流体状又は加熱によつ
てその物理的状態が変化する冷却媒体がそう入さ
れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複数の実施例を示すものであつ
て、第１図は本発明の第１実施例による排ガス系
統の横断面図、第２図は第１図に示された排ガス
系統の縦断面図、第３図は本発明の第２実施例に
よる排ガス系統の横断面図、第４図は第３図の排
ガス系統の縦断面図、第５図は本発明の第２実施
例による排ガス系統の横断面図、第６図は第５図
の排ガス系統の縦断面図、第７図は本発明の第４
実施例による排ガス系統の横断面図、第８図は第
７図の排ガス系統の縦断面図である。 １…排ガス集合導管、２…接続管、３…そらせ
板、４…円錐頂部、５…ガス通過ギヤツプ、６…
矢印、７…背面、８…管部分、９…ホルダ、１０
…保持リング、１１…ねじ、１２…シヤフト、１
３…ねじ山付ヘツド、９１…ロツド、９２…取付
フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静圧過給方式で過給される多気筒内燃機関の
   排ガス系統であつて、排ガスターボ過給器又は過
   給器グループのタービンの入口部分に排ガス集合
   導管が接続されており、この排ガス集合導管内
   に、機関のシリンダヘツド側の排ガス出口から導
   出される複数の接続管が接続している形式のもの
   において、排ガス集合導管１に各接続管２が接続
   している範囲が、排ガスのもつ運動エネルギを圧
   力エネルギに変換するために断面積を次第に広く
   した短いデイフユーザとして形成されており、各
   接続管２が排ガス集合導管１に開口する開口部の
   範囲に前記デイフユーザの１部分として、ほぼ円
   錐体の形状を有するそらせ板３が配置されている
   ことを特徴とする、静圧過給方式で過給される多
   気筒内燃機関の排ガス系統。 ２ 各接続管２が、上記デイフユーザを形成する
   管部分８を備えている、特許請求の範囲第１項記
   載の排ガス系統。 ３ 各そらせ板３が所属の接続管２の開口部の少
   なくとも大部分をおおいかつ該そらせ板３の円錐
   部が接続管２内に部分的に突入している、特許請
   求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ４ 各そらせ板３の円錐状の頂部４が、タービン
   側で大きな横断面幅を有する環状のガス通過ギヤ
   ツプ５を形成するように、所属の接続管２の開口
   部の範囲内に突入していて、該ガス通過ギヤツプ
   ５を通る排ガスの大部分がタービンの方向に向つ
   て流れるように案内される、特許請求の範囲第１
   項記載の排ガス系統。 ５ タービン側で大きな横断面幅を有する環状の
   ガス通過ギヤツプ５を形成するように、各そらせ
   板３が所属の接続管２の開口部平面に対して斜め
   に配置されて、通過する排ガスの大部分がタービ
   ンの方向に向かつて流れるように案内される、特
   許請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ６ 各そらせ板３の背面７が、排ガス集合導管１
   内においてタービン側とは反対の側からタービン
   側へ流れる排ガスが所属の接続管２の開口部の範
   囲を通過する際に、通過する排ガスの少なくとも
   大部分にタービン側へ方向付けられた運動成分を
   与えるように、形成されている、特許請求の範囲
   第１項記載の排ガス系統。 ７ 各そらせ板３が、ホルダ９によつて所定の位
   置に保持されている、特許請求の範囲第１項記載
   の排ガス系統。 ８ 各そらせ板３用のホルダ９が該そらせ板３の
   背面７と排ガス集合導管１の、所属の接続管２の
   開口部に向い合つた壁部との間に配属されてい
   る、特許請求の範囲第７項記載の排ガス系統。 ９ ホルダ９が円形又はだ円形の横断面を有する
   ロツド９１によつて形成されている、特許請求の
   範囲第８項記載の排ガス系統。 １０ ホルダ９を形成するロツド９１が内部を中
   空にして管状に形成されている、特許請求の範囲
   第９項記載の排ガス系統。 １１ そらせ板３が自らのホルダ９と排ガス集合
   導管１と共に解離不能な１つのユニツトを形成し
   ている、特許請求の範囲第１項記載の排ガス系
   統。 １２ 各そらせ板３が自らのホルダ９と、排ガス
   集合導管１又該導管１の部分と、接続管２又は該
   接続管の部分と共に一体的に形成されている、特
   許請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 １３ 各そらせ板３と、ホルダ９と、排ガス集合
   導管１又は該導管１の一部と、接続管２又は該接
   続管２の一部とが、唯１回の鋳造工程における鋳
   造よつて一体的に又は個々の部材を溶接組立てす
   ることによつて製造されている、特許請求の範囲
   第１２項記載の排ガス系統。 １４ そらせ板３を所定の位置に確保するために
   そらせ板３の背面７に一体に又は別体に結合した
   ホルダ９が設けられていて、該ホルダ９が、円形
   又はだ円形の横断面を有しかつそらせ板３側とは
   反対側の端部に取付けフランジ９２を備えたロツ
   ド９１につて形成されておりかつ、上記取付けフ
   ランジ９２のところで排ガス集合導管１に形成さ
   れた保持ホルダ１０に解離可能にねじ留めされて
   いる、特許請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 １５ そらせ板がホルダ９；９１，９２と一体的
   に形成されている、特許請求の範囲第１４項記載
   の排ガス系統。 １６ ホルダ９を形成する管状のロツド９１が横
   方向に分割されており、一方の分割部分がそらせ
   板３の背面７に又他方の分割部分が排ガス集合導
   管１に配置されており、この両部分がねじ１１に
   よつて互いに結合されている、特許請求の範囲第
   １項記載の排ガス系統。 １７ 各そらせ板３がホルダ９で保持されてお
   り、該ホルダ９がそらせ板３の円錐部分と、接続
   管２の管部分８の、開口部範囲内に位置する壁部
   分との間に配置されている、特許請求の範囲第７
   項記載の排ガス系統。 １８ ホルダ９が平らな保持リブによつて形成さ
   れている、特許請求の範囲第１７項記載の排ガス
   系統。 １９ そらせ板３が前記保持リブと排ガス集合導
   管１又は該導管の部分と接続管２の少なくとも１
   部分と共に一体的に形成され、鋳造又は個々の部
   材の溶接組立てによつて製造されている、特許請
   求の範囲第１８項記載の排ガス系統。 ２０ 各そらせ板３の先端が丸味付けされた頂部
   ４によつて形成されている、特許請求の範囲第１
   項記載の排ガス系統。 ２１ 各そらせ板３の頂部４が自らの背面７に対
   して偏心して配置されている、特許請求の範囲第
   １項記載の排ガス系統。 ２２ そらせ板３の頂部４から出発する円錐外套
   面の、少なくともタービン側に面した側がおう状
   に湾曲している、特許請求の範囲第１項記載の排
   ガス系統。 ２３ そらせ板３の頂部４が所属の接続管２の開
   口部範囲に偏心的に配置されている、特許請求の
   範囲第１項記載の排ガス系統。 ２４ そらせ板３の背面７の大部分が平坦に又は
   僅かにとつ状に湾曲させて形成されている、特許
   請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ２５ そらせ板３の、背面７から円錐外套面への
   移行部分が丸み付けして形成されている、特許請
   求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ２６ そらせ板３の背面７が排ガス集合導管１の
   縦軸線に対して傾斜して、かつ横方向では所属の
   接続管２の開口部平面に対してほぼ平行に延びて
   いる、特許請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ２７ 各そらせ板３が中空に形成されかつどこで
   も一様な厚さの壁で囲りを制限されている、特許
   請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ２８ 各そらせ板３と該そらせ板３を保持するホ
   ルダ９とが、内側を冷却可能なように形成されて
   いる、特許請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ２９ 各そらせ板３と該そらせ板３を保持するホ
   ルダ９とが内部を中空にかつ外に対しては閉じて
   形成されており、そのようにして形成された各中
   空室内に固形又は流体状又は加熱によつて物理的
   状態が変化する冷却媒体がそう入されている、特
   許請求の範囲第１項記載の排ガス系統。 ３０ 接続管２から排ガス集合導管１への移行部
   分が丸味付けして形成されている、特許請求の範
   囲第１項記載の排ガス系統。