JPH0558842U - ターボ過給機付エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーケンシャルターボ式４気筒エンジンにお
いて、２つの過給機を独立して効率良く作動し、且つ排
気系を適正に連通構成する。 【構成】 ４気筒エンジンの点火順序のつながる気筒同
士を纏めた２つの気筒群２，３から、それぞれ排気制御
弁１５を有するセカンダリターボ過給機１０と、プライ
マリターボ過給機２０に連通され、これらの２系統の排
気系の間に連通管１６は、排気制御弁１５が閉じる場合
は排気を導き、排気制御弁１５が開く場合は爆発排気圧
力をセカンダリとプライマリの相互に伝達し、２つの過
給機１０，２０を排気と爆発排気圧力とにより独立して
効率良く作動するように連通される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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ターボ過給機付エンジンに関し、詳しくは、４気筒エンジ ンに適応した場合に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に多気筒エンジンのシーケンシャルターボシステムでは、全気筒が２つの 気筒群に分割され、一方の気筒群が排気制御弁を有するセカンダリターボ過給機 に連通され、他方の気筒群がプライマリターボ過給機に連通される。そして中， 高速域で排気制御弁が開くと、各気筒群の排気により２つの過給機を独立して作 動するように構成されている。そこで例えば６気筒エンジンの場合には、２つの 過給機を３気筒ずつの気筒群で作動することになり、点火間隔がクランク軸１２ ０度毎であるから、過給機を作動する排気間隔はその点火間隔の２倍のクランク 軸２４０度毎になる。従ってこのような排気間隔では、過給機を効率良く作動す ることが可能になり、気筒数が更に多くなる程排気間隔が短くなることから有利 になる。

【０００３】 一方、４気筒エンジンの場合には、点火間隔がクランク軸１８０度毎であるか ら、過給機を作動する排気の間隔はクランク軸３６０度毎と長くなり、タービン 効率が悪化して通常は成立しない。ここで水平対向式の４気筒エンジンの場合は 、第１と第３の気筒の右バンク、第２と第４の気筒の左バンクにそれぞれ過給機 が配置され、この場合の点火順序は＃１→＃３→＃２→＃４である。このため過 給機は、クランク軸１８０度の間隔の排気で作動し、その後クランク軸５４０度 の間は休む状態になる。従って、左右バンクの排気自体でその過給機をそれぞれ 直接的に作動することが可能になるが、排気を生じないで休むクランク軸５４０ 度の期間において過給機をいかにして作動状態に保つかが重要な課題になる。

【０００４】 従来、上記シーケンシャルターボ式４気筒エンジンに関しては、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纏めて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】

【考案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台の過給機に纏め て連通構成した方式であるから、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】 本考案は、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４気筒エ ンジンにおいて、２つの過給機を独立して効率良く作動し、且つ排気系を適正に 連通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、本考案は、４気筒エンジンが２つの気筒群に分割さ れ、各気筒群の排気ポートにそれぞれ排気マニホールドを介して排気管が連通さ れ、一方の排気管に排気制御弁を有するセカンダリターボ過給機が連通され、他 方の排気管にプライマリターボ過給機が連通され、過給機上流側の両排気管の間 に連通管が連通されるものである。

【０００８】

【作用】

上記構成に基づき、エンジン運転時の例えば低速域で排気制御弁が閉じると、 ２つの気筒群の排気が直接または連通管を介してプライマリターボ過給機に流入 し、プライマリターボ過給機のみが全気筒の排気で効率良く作動する。また中， 高速域で排気制御弁が開くと、点火している気筒群の排気がその過給機に流入し て作動し、且つこの場合の爆発排気圧力が連通管を介して点火していない気筒群 の過給機に伝達して作動状態に保つようになり、こうして２つの過給機はクラン ク軸１８０度毎に排気と爆発排気圧力が作用して、共に効率良く作動するように なる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、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。符号１ はエンジン本体であり、第１ないし第４の気筒を有し、点火順序は＃１→＃３→ ＃２→＃４気筒である。そこで点火順序のつながる気筒同士として、第１と第３ の気筒の気筒群２と、第２と第４の気筒の気筒群３とに２分され、一方の気筒群 ２の排気ポート１１が排気マニホールド１２を介して排気管１３に連通され、他 方の気筒群３も排気ポート２１が排気マニホールド２２を介して排気管２３に連 通される。そして一方の排気管１３は、排気制御弁１５を有してセカンダリター ボ過給機１０に連通され、他方の排気管２３はそのままプライマリターボ過給機 ２０に連通され、こうして２つの過給機１０，２０が並列接続される。また両過 給機１０，２０の流出側の排気管１４，２４は、１本の排気管１７に集合して触 媒コンバータ１８やマフラー１９に連通されている。

【００１０】 一方、両過給機１０，２０の上流側の排気管１３，２３の間には連通管１６が 連通されて、排気制御弁１５を閉じた際に気筒群２の排気Ａもプライマリ側に導 入するようになっている。またこの連通管１６により１つの気筒の燃焼時の爆発 排気圧力Ｐを、セカンダリとプライマリの両方に作用することが可能になること から、２本の排気管１３，２３と連通管１６が同等のサイズに設定され、爆発排 気圧力Ｐをセカンダリとプライマリに等しく作用するように構成される。

【００１１】 次に、この実施例の作用について説明する。先ずエンジン運転時には、気筒群 ３の排気Ａが常に排気管２３によりプライマリターボ過給機２０に流入して作動 することが可能になる。そこで例えば低速域で排気制御弁１５を閉じると、セカ ンダリターボ過給機１０は排気がカットされて不作動する。このとき気筒群２の 排気Ａは連通管１６によりプライマリターボ過給機２０に導かれ、こうして全気 筒によりプライマリターボ過給機２０が効率良く作動して過給作用され、低速域 の出力をアップする。

【００１２】 中，高速域で排気制御弁１５を開くと、気筒群２の排気Ａが排気管１３により セカンダリターボ過給機１０に流入して作動し、こうして２つの過給機１０，２ ０が各気筒群２，３の排気Ａで独立して作動するようになる。このとき一方の気 筒群２が点火順序によりクランク軸１８０度の間隔で２回続けて点火すると、そ の排気Ａがセカンダリターボ過給機１０に流入して作動するが、この場合に他方 の気筒群３からは排気が無い。ところで排気管１３，２３と連通管１６のサイズ が同一であるため、気筒群２の燃焼時の爆発排気圧力Ｐがプライマリターボ過給 機２０にも等しく伝達され、これにより排気の無いプライマリターボ過給機２０ もその排気圧力Ｐにより作動状態に保持される。

【００１３】 また他方の気筒群３が点火する場合も、同様に排気の無いセカンダリターボ過 給機１０に爆発排気圧力Ｐが伝達して、作動状態に保持される。こうして両過給 機１０，２０は、図２のようにクランク軸１８０度毎に排気Ａと爆発排気圧力Ｐ によりタービン入口圧力が高くなって、連続的に効率良く作動することになり、 これにより過給圧を上昇して出力特性が更に向上する。

【００１４】 図３と図４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。水平対向式４気筒エンジン３０は、クラ ンクケース３１の左右にバンク３２，３３が水平に配設され、右バンク３３に第 １と第３の気筒が、左バンク３２に第２と第４の気筒が配置され、＃１→＃３→ ＃２→＃４気筒の点火順序で運転する。従って、左右バンク３２，３３の２つの 気筒は、点火順序のつながるもの同士になっている。そしてこのエンジン３０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。

【００１５】 過給機の配置と排気系について説明する。先ずエンジン３０の右バンク３３の 付近にセカンダリターボ過給機１０が、左バンク３２の付近にプライマリターボ 過給機２０がそれぞれ配置されている。右バンク３３の第１と第３の気筒の排気 ポート１１は、排気マニホールド１２を介して両端を開口した排気管１３に連通 され、この排気管１３の後端が排気制御弁１５を有してセカンダリターボ過給機 １０に連通される。また左バンク３２の第２と第４の気筒の排気ポート２１も、 同様に排気マニホールド２２を介して両端を開口した排気管２３に連通され、排 気管２３の後端がそのままプライマリターボ過給機２０に連通される。そして両 過給機１０，２０の下流側の排気管１４，２４は、１本の排気管１７に集合して 触媒コンバータ１８等に連通される。

【００１６】 また両排気管１３，２３において、排気マニホールド接続部より上流の前端で 相互に連通管１６が連通される。そしてこの連通管１６は、エンジン３０の前方 下部に引回して滑らかに接続するように設置される。更に左右の排気マニホール ド１２，２２は、いずれも過給機側に湾曲して形成され、排気Ａを通路抵抗の小 さい状態で各過給機１０，２０に流入するように構成される。

【００１７】 そこでこの実施例においても、中，高速域で排気制御弁１５が開くと、右バン ク３３の排気Ａが排気管１３を介してセカンダリターボ過給機１０に流入して作 動し、同時に左バンク３２の排気Ａも排気管２３を介してプライマリターボ過給 機２０に流入して作動する。このとき例えば右バンク３３の排気管１３は、両端 が開口して形成されているので、排気ポート１１から排気マニホールド１２を介 して排気管１３に排気Ａが爆発排気圧力Ｐを伴って排出すると、排気Ａと爆発排 気圧力Ｐとが直ちに前後に分割される。そして排気Ａは、円滑にセカンダリター ボ過給機側に導かれ、同時に爆発排気圧力Ｐは、連通管１６を介してプライマリ ターボ過給機側に伝達する。左バンク３２のにおいても全く同様にして、排気管 ２３から排気Ａと爆発排気圧力Ｐとが同時に分離して過給機側とセカンダリター ボ過給機側に導かれるようになり、こうして２つの過給機が共に効率良く作動す る。

【００１８】 以上、本考案の実施例について説明したが、これのみに限定されない。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、４気筒エンジンにシーケンシャルター ボ式過給機を適応した場合に、点火順序のつながる気筒同士の２つの気筒群の排 気系にそれぞれプライマリとセカンダリの過給機が連通され、両者の間に連通管 が連通されて、２つの過給機にクランク軸１８０度毎に排気と爆発排気圧力を作 用するように構成されるので、２つの過給機のタービンが連続して滑らかに回転 して、共に効率良く作動することができ、中，高速域の出力性能を向上すること が可能になる。このためＶ型や水平対向式エンジンの場合は、左右バンクの気筒 配置をそのまま利用して、容易にシーケンシャルターボ化することができ、その 効果が大きい。

【００２０】 排気マニホールドと接続する排気管の一端から過給機に、その他端から連通管 にそれぞれ連通されるので、排気と爆発排気圧力を適確に分離してプライマリ側 とセカンダリ側に導くことができる。連通管はエンジンの前方下部に配設されて いるので、エンジン、変速機またはクロスメンバの下を横断しなくなって接地の おそれが無く、スペース的にも有利になる。また連通管は前輪より前方になるの で、チッピングが無く、防錆耐久性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るターボ過給機付エンジンの実施例
を示す構成図

【図２】２つの過給機が作動する際のタービン入口圧力
を示す図

【図３】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実施例を示す平面図

【図４】同実施例の側面図

【符号の説明】

１ ４気筒エンジンのエンジン本体 ２，３ 気筒群 １０ セカンダリターボ過給機 ２０ プライマリターボ過給機 １１，２１ 排気ポート １２，２２ 排気マニホールド １３，１４，２３，２４ 排気管 １５ 排気制御弁 １６ 連通管

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４気筒エンジンが２つの気筒群に分割さ
   れ、各気筒群の排気ポートにそれぞれ排気マニホールド
   を介して排気管が連通され、一方の排気管に排気制御弁
   を有するセカンダリターボ過給機が連通され、他方の排
   気管にプライマリターボ過給機が連通され、過給機上流
   側の両排気管の間に連通管が連通されることを特徴とす
   るターボ過給機付エンジン。
2. 【請求項２】 上記排気マニホールドは、両端を開口し
   た排気管の途中に接続して、その排気管の一端から過給
   機に、他端から連通管にそれぞれ連通され、且つこの連
   通管がエンジンの前方下部に引回して設置されることを
   特徴とする請求項１記載のターボ過給機付エンジン。
3. 【請求項３】 上記排気管と連通管は、同等のサイズで
   あることを特徴とする請求項１記載のターボ過給機付エ
   ンジン。