JPH0563616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの排気ガスにより駆動され
るタービンによつて吸気通路に介設したブロアを
駆動して吸気を加圧供給（過給）するようにした
エンジンの排気ターボ過給装置に関するものであ
る。

［従来技術］ 一般に、この種の排気ターボ過給装置におい
て、排気ガス量そのものが少なく、かつ排圧の低
いエンジンの低速運転時に十分なタービン出力を
得ることが困難であることが認識されており、こ
の対策として、点火順序が連続しない気筒の排気
通路群に区分して、各群を排気集合通路に集合さ
せて所謂デユアルの排気マニホールドを形成し、
各排気集合通路をタービンの各スクロールに連通
させ、排気脈動を減少させることなしにタービン
に導いて、特に低速運転時におけるタービン出力
の向上を図るようにしたものが知られている。

この方式により、確かに低速時におけるタービ
ン出力は向上させることができるが、逆に高速時
には排気ガス量が増大してタービン出力が過度に
上昇し、ブロアによつて生成される過給圧の過度
の上昇はエンジンの信頼性にとつて好ましくない
結果を招来する。

このため、実開昭59−148427号公報には、相互
に独立した排気集合通路を連通させる連通手段を
設け、高速運転時には両方の排気集合通路を連通
させ、この連通により排気脈動を相互に干渉させ
て弱め、タービン出力の過度の上昇を防止するよ
うにしたものが提案されている。

しかしながら、エンジンの高負荷高速運転時に
は、排気ガス量の増加もあつて、上記のように排
気脈動を干渉させるだけでは依然として過給圧が
過大となる問題があつた。

以上のように、エンジンの低速運転から高速運
転までの広い運転範囲にわたつて過不足なしに過
給を行なうことは仲々に困難な問題がある。

また、エンジンの排気通路にタービンをバイパ
スするウエストゲート通路を設け、タービン上流
の排圧が設定圧を越えて上昇しようとしたときに
ウエストゲートバルブを開作動させて、排気ガス
の一部をタービン下流の排気通路に直接に導くよ
うにしたものが従来よりよく知られている。

しかしながら、２つの独立した排気集合通路を
有する排気マニホールドを備え、各排気集合通路
をタービンの各スクロール室に連通させた排気タ
ーボ過給装置に上記ウエストゲート方式を単に適
用した場合には、２つのウエストゲート構造を設
ける必要が生ずるうえ、ウエストゲートバルスの
開作動によりバイパスされる排気ガスのエネルギ
ーは有効に利用されないものであり、エンジンの
運転状態に応じて効率良く過給圧を得ることは、
上記と同様なかなかに困難であつた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、簡単な構造でもつて、エンジ
ンの低速から高速までの広い運転範囲にわたつ
て、各運転状態に応じて効率の良い過給圧を得る
ことができるエンジンの排気ターボ過給装置を提
供することである。

［発明の構成］ このため、本発明は各気筒からの排気通路を２
群に分けて、各群の排気通路を排気集合通路に集
合させ、各排気集合通路の排気ガスを夫々独立に
タービンに導入するようにしたエンジンの排気タ
ーボ過給装置において、上記両排気集合通路を相
互に連通させる連通手段と、一方の排気集合通路
からタービンをバイパスさせて排気ガスを下流に
流す排気バイパス手段とを設け、エンジンが低速
から高速に移行するにつれ、連通手段を排気バイ
パス手段に先立つて動作させ、連通手段によつて
両排気集合通路を連通させ、その連通状態でさら
に排圧が上昇しようとしたときに排気バイパス手
段を開作動させるようにして構成したものであ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、簡単な構造でもつて、エンジ
ンの低速、中速、高速といつた多段の運転状態に
応じてタービンに流入する排気ガスを最適に制御
することができ、広い運転範囲にわたつて効率的
な過給を行なうことができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して
具体的に説明する。

第１図に示すように、４つの気筒＃１〜＃４を
備えたエンジンＥはターボ過給機１を備えてい
る。よく知られているように、ターボ過給機１
は、エンジンＥの排気ガスによつて駆動されるタ
ービン２と、タービン２の出力軸に連結されたブ
ロア３とからなり、吸気通路４に介設されたブロ
ア３によつて加圧された吸気はスロツトル弁５を
介してサージタンク６に流入し、サージタンク６
から独立に伸びる各独立吸気通路７，７，…を通
して各気筒に供給（過給）される。

上記の４気筒エンジンＥでは、よく知られてい
るように、＃１，＃３，＃４，＃２気筒の順で点
火されるが、この実施例では４つの気筒を点火順
序の連続しない２つの組G1（＃１，＃４）、G2
（＃２，＃３）に分け、各組G1、G2ごとにそれ
に属する各気筒の排気通路８を集合させて２つの
排気集合通路９，１０を形成し、２つの排気集合
通路９，１０は隔壁１１で相互に独立に仕切つた
うえで、各排気集合通路９，１０をタービン２内
に形成した２つのスクロール２ａ，２ｂに夫々連
通させている。

また、上記２つの排気集合通路９，１０は、タ
ービン２上流において連通路１２により相互に連
通させ、この連通路１２の途中には、該連通路１
２を開閉する連通バルブ１３を設けて、本発明に
いう連通手段を構成する。

また、＃２と＃３の気筒の排気通路８を集合さ
せた排気集合通路１０には、その途中からタービ
ン２をバイパスして下流の排気通路１４に至るウ
エストゲート通路１５を設け、このウエストゲー
ト通路１５の入口をウエストゲートバルブ１６に
よつて開閉するようにして、本発明にいう排気バ
イパス手段を構成する。

上記の構成について、連通バルブ１３およびウ
エストゲートバルブ１６の作動制御方式を第６図
に従つて説明する。

(イ) エンジンＥの低速運転時 エンジンＥが低速運転されている間は連通バ
ルブ１３およびウエストゲートバルブ１６はい
ずれも閉状態に保持されている。この状態で
は、各排気集合通路９，１０に集合される排気
ガスは、干渉による脈動の減少なしにタービン
２の各スクロール２ａ，２ｂに夫々導入され、
排気脈動によつてタービン２を効率的に駆動す
ることができ、過給圧を低速運転時においても
早期に立上らせることができる。

(ロ) エンジンＥの中速運転時 いま、上記(イ)の低速運転範囲で過給圧Ｐが予
め設定した最高過給圧Pmaxに達するときのエ
ンジン回転数をRaとし、この設定回転数Raを
越えた運転状態を仮に中速運転というと、この
中速運転時には連通バルブ１３をエンジン回転
数の上昇に伴なつてその開度が大きくなるよう
に開作動させるがウエストゲートバルブ１６は
閉じたままに維持する。

連通バルブ１３が開作動されると、連通路１
２によつて両排気集合通路９，１０は相互に連
通される。そのため、各排気集合通路９，１０
の排気脈動は位相が互いに逆位相となるため、
相互に干渉し合つて緩和されるようになる。こ
の干渉の度合を、排気ガス量の増加に見合つて
調整するように連通バルブ１３を開作動させて
ゆけば、過給圧Ｐを最高過給圧Pmaxにフイツ
クスした状態に制御できるようになる。

また、この状態では、排気ガスの全量がター
ビンに導かれるため、ウエストゲートバルブを
開くことによつて排気ガスの一部をバイパスさ
せる場合に比して、排気ガスのエネルギーを有
効に利用することができる。

(ハ) エンジンＥの高速運転時 エンジン回転数が前記(ロ)で設定される設定回
転数Raを越えた中速運転時からさらに増加し
て、設定回転数Raよりさらに高速側に予め設
定した高速側設定回転数Rbを越えると、この
時点では連通バルブ１３が全開されると同時に
ウエストゲートバルブ１６が開き始められる。

つまり、この運転時は連通路１２を全開して
両排気集合通路９，１０の排気脈動を最大限干
渉させて脈動を低下させると同時に、ウエスト
ゲートバルブ１６を開くことによつて排気ガス
の一部をタービン２をバイパスさせて下流の排
気通路１４に流下させる。

この場合、ウエストゲート通路１５が設けら
れていない排気集合通路９の排気ガスの一部
も、連通路１２を通していま一つの排気集合通
路１０側に導かれるため、排気集合通路９側に
排気バイパス手段を設ける必要はなく、両排気
集合通路９，１０で排気バイパス手段を共用す
ることができる。

そして、エンジン回転数が上昇したときに
は、それに応じてウエストゲートバルブ１６を
大きく開いていき、バイパス量を増大して、過
給圧Ｐを最高過給圧Pmaxに保持するようにす
ることができる。

第２図に示す実施例は、＃１，＃２気筒の排
気通路８，８を排気集合通路９に、＃３，＃４
気筒の排気通路８，８をいま一つの排気集合通
路１０に集合させたものであつて、他の点は第
１図の実施例と同様である。

また第３図に示す例は、＃１〜＃６の計６気
筒のエンジンＥに本発明を適用したものであ
る。一軸の６気筒エンジンでは、点火順序は
＃１−＃５−＃３−＃６−＃２−＃４と設定さ
れるから、この実施例では点火順序が連続する
気筒の組（＃１，＃５，＃３）、（＃６，＃２，
＃４）どうしに組分けされて、各組ごとに排気
通路８が、排気集合通路９，１０に各々集合さ
れている。他の構造は、第１図や第２図に説明
したものと同じであるから、同一番号を付して
重複した説明を省略する。

また、第４図に示す６気筒エンジンの実施例
では、２つのター過給機１，１′を各排気集合
通路９，１０に対応して設け、各排気集合通路
９，１０を各タービン２，２′に夫々連通させ
た点が第３図の実施例と異なる。

この場合も、両排気集合通路９，１０は連通
バルブ１３を介設した連通路１２により連通可
能であり、一つの排気集合通路９にウエストゲ
ート通路１５とウエストゲートバルブ１６とを
設けることは第３図の場合と同様である。

さらに、第５図に示す実施例は、Ｖ型エンジ
ンVEに本発明を適用したものである。

Ｖ型エンジンVEでの点火順序は左右バンク
で交互になるように、したがつて気筒順に＃１
−＃２−＃３−＃４−＃５−＃６に設定される
ことから、この実施例では＃１，＃２，＃３気
筒を排気集合通路９で＃４，＃５，＃６気筒を
排気集合通路１０で夫々集合させた排気通路構
造を採用している。この実施例も他の点は前述
した実施例と同じであるので同一番号を付して
説明を省略する。

なお、６気筒エンジンでは、点火順序が連続
する気筒からの排気ガスの脈動は逆位相とはな
らず連続した正圧を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、タービンに流
入する排気ガスの流量や脈動状態を３段階的に制
御することができるので、有効な過給圧を低速か
ら高速までの広い運転範囲にわたつて確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は夫々４気筒エンジンについて
の実施例を示す概略説明図、第３図、第４図、第
５図は各々６気筒エンジンについて本発明を適用
した場合の実施例を示す概略説明図、第６図は連
通バルブ、ウエストゲートバルブの制御方式と過
給圧との関係を示すグラフである。 １……ターボ過給機、２，２′……タービン、
３……ブロア、８……排気通路、９，１０……排
気集合通路、１２……連通路、１３……連通バル
ブ、１５……ウエストゲート通路、１６……ウエ
ストゲートバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各気筒からの排気通路を２群に分けて、各群
   を排気集合通路に集合させ、これら２つの排気集
   合通路を夫々独立にタービンに導入するようにし
   たエンジンの排気ターボ過給装置であつて、２つ
   の排気集合通路を相互に連通させる連通手段と、
   一方の排気集合通路からタービンをバイパスさせ
   て排気ガスを下流に流す排気バイパス手段を設
   け、この排気バイパス手段の作動点を連通手段の
   連通開始点より高速側に設定したことを特徴とす
   るエンジンの排気ターボ過給装置。