JPH0577531U - ターボ過給機付エンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーケンシャルターボ式過給機付エンジンに
おいて、触媒コンバータを含む排気ガス浄化手段を簡素
化して、常に適切に排気ガス浄化する。 【構成】 プライマリターボ過給機２０とセカンダリタ
ーボ過給機１０からの排気管１４，２４を、変速機後方
で１本の排気管１７に集合して、集合部下流に単一の触
媒コンバータ１８を設置する。またプライマリターボ過
給機２０のみが作動する場合のエンジン本体１から触媒
コンバータ１８に至る排気管１３，２３，２４、連通管
１６の一部または全部を断熱構造にして、この運転状態
での排気温度を保温し、触媒コンバータ１８での排気ガ
ス浄化を可能にする。

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の排気装置に関し、詳しくは、触 媒コンバータを含む排気ガス浄化対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、車両用のターボ過給機付エンジンとして、多気筒の排気系にプライマリ とセカンダリのターボ過給機を並列的に装備し、このターボ過給機をシーケンシ ャルターボ式に作動するものが提案されている。このシーケンシャルターボシス テムでは、プライマリターボ過給機を常に作動するように構成し、セカンダリタ ーボ過給機に吸気制御弁、リリーフ弁、排気制御弁等を設ける。そして低中速域 でのシングルターボモードではプライマリターボ過給機のみを作動し、高速域の ツインターボモードでプライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機を共に 作動するように構成される。

【０００３】 従って、このようなシーケンシャルターボシステムでは、排気系が２系統にな るので、触媒により排気ガス浄化する場合に、各ターボモードで適確に浄化する ように考慮することが要求される。また特にシングルターボモードではプライマ リターボ過給機を作動した排気の温度低下が大きいため、触媒を迅速に活性化し て効率良く浄化するように考慮する必要がある。

【０００４】 従来、上記シーケンシャルターボ式過給機付エンジンの排気ガス浄化に関して は、例えば実公昭６３−４９５４５号公報の先行技術がある。ここで、低負荷用 ターボ過給機と高負荷用ターボ過給機のタービン下流の２系統の排気通路を集合 して、この集合部下流に第１触媒を設置し、低負荷用排気通路には第１触媒より 容量の小さい第２触媒を設置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、低負荷用と高負荷用の２個の触媒を 設置するので、触媒の個数が増大して配置スペース、コスト、触媒の熱害対策等 の点で不利になる。またエンジン房内はエンジン本体以外に種々の補機類、２個 のターボ過給機、これに対する吸、排気通路等が配設されて非常に煩雑であり、 このため更に２個の触媒やその熱害対策手段を配設することは、非常に難しい等 の問題がある。

【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過給機付 エンジンにおいて、触媒コンバータを含む排気ガス浄化手段を簡素化して、常に 適切に排気ガス浄化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、エンジン本体の吸、排気系にプライマリ ターボ過給機とセカンダリターボ過給機を並列的に配置して、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おいて、プライマリターボ過給機と セカンダリターボ過給機からの排気管を集合して、集合部下流に単一の触媒コン バータを設置し、プライマリターボ過給機のみが作動する場合のエンジン本体か ら触媒コンバータに至る排気経路の少なくとも一部を断熱構造にするものである 。

【０００８】

【作用】

上記構成に基づき、エンジン運転時の例えば低中速域ではプライマリターボ過 給機のみが作動して、このときエンジン本体からの排気は、断熱構造の排気経路 により保温して単一の触媒コンバータに導かれ、こうしてこの運転状態において も、触媒が活性化して排気ガス浄化される。また高速域でプライマリターボ過給 機とセカンダリターボ過給機が作動すると、両ターボ過給機からの排気が迅速に 単一の触媒コンバータに流入して、同様に排気ガス浄化されるようになる。

【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と図２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気筒エンジンのエンジン本体１は、クランクケース２の 左右にバンク３，４が水平に配設され、右バンク４に第１と第３の気筒が、左バ ンク３に第２と第４の気筒が配置され、＃１→＃３→＃２→＃４の点火順序で運 転する。従って、左右バンク３，４の２つの気筒は、点火順序のつながるもの同 志になっている。そしてこのエンジン本体１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。

【００１０】 ターボ過給機の配置と排気系について説明する。先ずエンジン本体１の右バン ク４の直後にセカンダリターボ過給機１０が、左バンク３の直後にプライマリタ ーボ過給機２０がそれぞれ配置されている。右バンク４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のタービンに連通される。また左バンク３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のタービンに 連通される。

【００１１】 左右の排気マニホールド１２，２２は、いずれもターボ過給機側に湾曲して形 成され、左右バンク３，４からの排気をそれぞれ通路抵抗の小さい状態で各ター ボ過給機１０，２０に導入するように構成される。また両排気管１３，２３の間 には連通管１６が、エンジン本体１の前方下部に引回して接続され、シングルタ ーボモードで排気制御弁１５を閉じた際に右バンク４の排気もプライマリターボ 過給機２０に導入することが可能になっている。

【００１２】 更に両ターボ過給機１０，２０のタービン下流の排気系と排気ガス浄化手段に ついて説明する。先ず両ターボ過給機１０，２０からの排気管１４，２４は共に 変速機５に沿って後方に延長され、変速機５の後方で１本の排気管１７に集合す るように連設される。そしてこの集合部下流の排気管１７に１個の触媒コンバー タ１８が設置されて、いずれのターボモードでも排気を導入して排気ガス浄化す るようになっている。また低中速域のシングルターボモードでの触媒の活性化を 促進するため、このターボモードで排気が流れる領域、即ちセカンダリ側の排気 管１３から連通管１６、プライマリ側の排気管２３を介して触媒コンバータ１８ に至る通路の一部または全域が、断熱構造になっている。

【００１３】 図３において、上記断熱構造について説明すると、例えば排気管２４の全周を カバー３０で覆い、両者の間にグラスウール等の断熱材３１を充填して構成され る。

【００１４】 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の低中速域で は、シングルターボモードになって排気制御弁１５を閉じる。そこでエンジン本 体１において右バンク４に配置されるセカンダリターボ過給機１０は、排気が排 気制御弁１５でカットされることで不作動になる。このため右バンク４の排気ポ ート１１から排出される排気は、連通管１６の側に導かれて、左バンク３の排気 ポート２１から排出される排気に合流してプライマリターボ過給機２０に導入す る。こうしてこの排気エネルギの小さい条件では、プライマリターボ過給機２０ のみが左右バンク３，４の排気で効率良く作動して過給作用し、この運転域の出 力をアップする。

【００１５】 このとき左右バンク３，４からの排気は、プライマリターボ過給機２０を作動 した後に全てが排気管２４により触媒コンバータ１８に導かれる。ここでこれら の排気の通過する領域が断熱構造になっているため、排気はプライマリターボ過 給機２０の作動で少し温度が低下しても、断熱材３１により比較的高い温度に保 温して触媒コンバータ１８に流入するようになる。そこで触媒コンバータ１８は この運転状態でも早期に活性化し、これにより触媒を通過する排気が充分に浄化 される。

【００１６】 次いで、高速域の排気エネルギの大きい条件では、ツインターボモードになっ て排気制御弁１５を開くように制御される。このためエンジン本体１の右バンク ４の排気は、排気管１３によりセカンダリターボ過給機１０に、左バンク３の排 気は排気管２３によりプライマリターボ過給機２０にそれぞれ各別に導入する。 これにより両ターボ過給機１０，２０がそれぞれ独立して効率良く作動して、吸 気系の全体の過給圧を上昇作用するようになり、更に高い出力特性になる。

【００１７】 この場合は、両ターボ過給機１０，２０からの多量の排気が、それぞれ排気管 １４，２４により触媒コンバータ１８に流入される。このとき既に触媒コンバー タ１８は活性化しており、セカンダリ側の排気管１４は保温されないが、短いこ とから高温状態で触媒コンバータ１８に流入して、両ターボ過給機１０，２０の 排気がまとめて充分に浄化される。

【００１８】 尚、排気系の断熱構造は、図４（ａ）に示すように排気管２４の周囲に他の排 気管３２を二重に被せて、両者の間に空気等の断熱層３３を設けても良い。また 同図（ｂ）に示すように、排気管２４とカバー３０との間に断熱材３１と空気断 熱層３３を設けても良い。

【００１９】 以上、本考案の実施例について説明したが、水平対向式エンジン以外にも同様 に適応することができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、シーケンシャルターボ式過給機エンジ ンにおいて、低中速域でプライマリターボ過給機のみが作動する場合は、その排 気が流れる経路が断熱構造に構成されるので、排気温度が保温されて、エンジン 本体から離れて配置される触媒コンバータでも充分に排気ガス浄化することがで きる。触媒コンバータを変速機の後部に１個だけ配設した構成であるから、配置 スペース、コストの点で有利になる。またエンジン房外であるから、設置が容易 になり、周辺補機に対する熱害の心配もない。触媒コンバータが両ターボ過給機 の後方に離れて配置されているので、排気の流れがスムースになり、エンジン背 圧が低下して出力向上になり、コンバータの騒音も低減する。排気経路の断熱構 造は、断熱材や断熱層により充分に排気温度を保温することができる。

【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排気装
置の実施例を示す平面図である。

【図２】同実施例の側面図である。

【図３】排気経路の断面構造を示す断面図である。

【図４】断面構造の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 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 １３，１４，１７，２３，２４ 排気管 １６ 連通管 １８ 触媒コンバータ ３１ 断熱材

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体の吸、排気系にプライマリ
   ターボ過給機とセカンダリターボ過給機を並列的に配置
   して、シーケンシャルターボ式に作動するターボ過給機
   付エンジンにおいて、プライマリターボ過給機とセカン
   ダリターボ過給機からの排気管を集合して、集合部下流
   に単一の触媒コンバータを設置し、プライマリターボ過
   給機のみが作動する場合のエンジン本体から触媒コンバ
   ータに至る排気経路の少なくとも一部を断熱構造にする
   ことを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装置。
2. 【請求項２】 上記触媒コンバータは、両ターボ過給機
   からの排気管を変速機後方で集合して、変速機の後部に
   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
   機付エンジンの排気装置。
3. 【請求項３】 上記断熱構造は、排気管の周囲に断熱材
   と断熱層の一方または両方を設けて構成されることを特
   徴とする請求項１記載のターボ過給機付エンジンの排気
   装置。