JPS595774B2 - 過給機付多気筒エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気ターボ過給機を備えるとともにウェスト
ゲートを備えた多気筒エンジンの排気装置に関するもの
である。

従来より、エンジンの排出通路に介装されたタービンに
より吸気通路に介装されたブロアを駆動して吸気過給す
る排気ターボ過給機な備えて、エンジンの出力の向上を
図るようにすることはよく知られている。

また、このような過給機付エンジンにおいて、過給圧が
設定値以上になると排気ガスを過給機のタービンより迂
回させるバイパス通路、いわゆるウェストゲートを設け
て、過剰過給を防止するようにすることも知られている
。

ところで、多気筒エンジンの排気装置においては、通常
各気筒間の排気干渉を防止すべく各気筒の排気通路の長
さをほぼ同じに設定するのが好ましいが、ターボ過給機
を備えた多気筒エンジンの各気筒の排気通路の長さを同
一にした場合には、例えば第３図に示すように２気筒エ
ンジンにおいて第１気筒の排気通路には破線で示す排気
脈動が、第２気筒の排気通路には実線で示す排気脈動が
それぞれ生じるため、過給機のタービンには両排気脈動
が平滑化されて、仮想線で示す如き静圧の排気エネルギ
が作用することになり、この静圧過給のためにタービン
効率が悪いとい５問題がある。

また、かかる過給機付多気筒エンジンにおいて、過剰過
給時に排気ガスをタービンより迂回させるバイパス通路
の上流開口端を各気筒の排気通路に開口させていると、
各気筒からの排気ガスが単にバイパス通路を経てタービ
ン下流の排気通路に流下して、タービンにはやはり静圧
の排気エネルギが作用することになるため、一定の過給
圧を保持するには多量の排気ガスをタービンより迂回さ
せることができず、その結果、エンジンとタービンとの
間の排圧が上昇して全体的に過給効率を欠くといった問
題がある。

そこで、本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、ウ
ェストゲートの作動如何に拘らず、エンジンの運転全域
に亘って過給機のタービンに動圧過給を作用せしめるよ
うにすることにより、つまりウェストゲートの不作動時
（エンジンの低回転域時）には各気筒間の排気脈動を増
長させてタービンに作用せしめるようにすることにより
、タービン効率を著しく向上させるとともに、ウェスト
ゲートの作動時（エンジンの高回転域時）には特定の気
筒の排気ガスをバイパス通路に流下させずに残してその
気筒の排気脈動をタービンに作用せしめるようにするこ
とにより、タービン効率の向上を図りつつ、動圧過給に
よるバイパス量の増大により排圧を効果的に低下させる
ようにし、よってその分過給機の小型化並びにエンジン
の耐久性の向上を図ることができる過給機付多気筒エン
ジンの排気装置を提供せんとするものである。

すなわち、本発明は、排気通路に介装されたタービンに
より吸気通路に介装されたブロアを駆動して吸気過給す
る排気ターボ過給機を備えるとともに、過給圧が設定値
以上になると排気ガスを上記タービンより迂回させるバ
イパス通路を設けた過給機付多気筒エンジンの排気装置
において、複数の気筒を２つ以上のグループに分け、少
なくとも一つのグループの気筒とタービンとの間の排気
通路を他のグループの気筒とタービンとの間の排気通路
と異なる長さに形成するとともに、各グループうち排気
通路が短く形式されたグループの気筒の排気通路に対し
て上記バイパス通路の上流開口端を開口させたことを特
徴とするものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図において、１は第１気筒１ａと第２気筒１ｂとを
有する２気筒エンジン、２は排気通路３に介装されたタ
ービン２ａと吸気通路４に介装されたブロア２ｂとから
なる排気ターボ過給機であって、タービン２ａとブロア
２ｂとは軸２ｃで連結され、排気ガス流によって回転す
るタービン２ａによりブロア２ｂが一体となって回転駆
動して吸気過給するものである。

５は排気通路３に対し過給機２のタービン２ａを迂回す
るように並設されたバイパス通路であって、該バイパス
通路５には制御弁６が介設され、該制御弁６には吸気通
路４内の過給圧（図では絞弁Ｔ下流の吸気通路４の過給
圧）が設定値以上になった際に作動して制御弁６を開作
動せしめるダイヤフラム装置８が連結されており、過給
圧が設定値以上になると排気ガスをバイパス通路５に迂
回させる、いわゆるウェストゲートが構成されている。

そして、上記２つの気筒１ ａ ｔ １ ｂは第１グル
ープに属する第１気筒１ａと第２グループに属する第２
気筒１ｂとの２つのグループに分けられ、第１気筒１ａ
の排気通路３ａと第２気節１ｂの排気通路３ｂとはター
ビン２ａの直上流において、共通の排気通路３に連通し
、各気筒１ ａ 、１ ｂの排気通路３ａ、３ｂの排気
ガスを集合させてタービン２ａに流下させるように設け
られているとともに、第１グループの第１気筒１ａとタ
ービン２ａとの間の排気通路３ａと第２グループの第２
気筒１ｂとタービン２ａとの間の排気通路３ｂとは異な
る長さに設けられ、第１気筒１ａの排気通路３ａの長さ
は第２気筒１ｂの排気通路３ｂの長さよりも、両気筒１
ａ、ｌｂからの排気脈動がタービン２ａ直上流で重合し
て増長されるような距離差をもって長く設定されている
。

さらに、上記通路長の長い第１気筒１ａの排気通路３ａ
を除いて通路長の短い第２気筒１ｂの排気通路３ｂには
上記バイパス通路５の上流開口端５ａが開口しており、
ウェストゲートの作動時、すなわち制御弁６の開作動時
に第２気ｍｌｂの排気通路３ｂの排気ガスのみをバイパ
ス通路５に流下させ、第１気筒１ａの排気通路３ａの排
気ガスはタービン２ａへ流下させるように構成されてい
る。

したがって、上記実施例においては、過給圧が設定値よ
り小さいエンジン１の低回転運転時には、ダイヤフラム
装置８の不作動によりバイパス通路５は制御弁６によっ
て閉塞されているため、第１気筒１ａの排気通路３ａの
排気ガスおよび第２気筒１ｂの排気通路３ｂの排気ガス
は共に過給機２のタービン２ａに流下する。

その際、各気筒１ａ。１ｂ間の排気脈動が増長されるよ
うに第１気筒１ａの排気通路３ａを第２気ｍｌｂの排気
通路３ｂよりも長く形成しているため、上記タービン２
ａに対しては、第２図に示すように破線で示す第１気筒
１ａの排気脈動と実線で示す第２気筒１ｂの排気脈動と
が重合されて、仮想線で示すような大きな振幅を有する
動圧の排気エネルギが作用スることになり、との動圧過
給によりタービン効率が著しく向上することになる。

一方、過給圧が設定値以上になるエンジン１の高回転運
転時には、ダイヤフラム装置８の作動による制御弁６の
開作動、すなわちウェストゲートの作動によりバイパス
通路５が開放されるため、該バイパス通路５の上流開口
端５ａが開口する第２気ｍｌｂの排気通路３ｂの排気ガ
スはタービン２ａへ流れずバイパス通路５へ流下するの
で、その分タービン２ａへの排気ガス流量が減少して過
給圧の上昇を抑えて過給量を適正に制御するとともに、
第１気筒１ａの排気通路３ａの排気ガスは上記の場合と
同様にタービン２ａに流下し、該タービン２ａに対して
第２図破線で示すような排気脈動が作用するので、低回
転運転時と同様に動圧過給によりタービン効率が向上す
ることになる。

しかも、この動圧過給によって上記バイパス通路５への
排気ガスのバイパス量を増大させることができるため、
エンジン１とタービン２ａとの間の排圧を効果的（（低
減させることができ、エンジン１のｆ％を人件の向上お
よびダイリューションガスの低減化を図ることができる
。

特に、上記実施例では、バイパス通路５の上流開口端５
ａを通路長の短かい第２気筒１ｂの排気通路３ｂに開口
させ、通路長の長い第１気筒１ａの排気通路３ａの排気
脈動をタービン２ａに作用せしめていることにより、第
２図に示す如く排気通路が長い程排気脈動の圧力振幅が
例えば２ΔＰだけ大きいことから、大きな動圧過給が得
られ、上記ウェストゲート作動時ノターヒン効率の向上
と共にバイパス量の増大による排出の低減化をより一層
図ることかできる。

尚、バイパス通路５の上流開口端５ａを第１気筒１ａの
排気通路３ａと第２気１１ｂの排気通路３ｂとが集合す
る排気通路３に開口させることも考えられるが、この場
合、ウェストゲート作動時に排気脈動の高い部分、すな
わち山の部分がバイパス通路５を流下することになり、
結局、排気脈動が平滑化されるため、動圧過給を維持で
きなくなるので好ましくない。

さらに、上記実施例では２気筒エンジンに適用した場合
について述べたが、本発明はその他３気箇、４気筒等多
気筒のエンジンに対しても適用できるのは勿論のことで
あり、要は複数の気筒を２つ以上のグループに分け、少
なくとも一つのグループの気筒とタービンとの間の排気
通路を他のグループの気筒とタービンとの間の排気通路
と異なる長さに形成するとともに、各グループのうち排
気通路が短く形成されたグループの気筒の排気通路に対
してバイパス通路の上流開口端を開口させればよい。

以上説明したように、本発明によれば、排気ターボ過給
機を備えるとともにウェストゲートを備えた過給機付多
気筒エンジンの排気装置において、複数の気筒を２つ以
上のグループに分け、少なくとも一つのグループの気筒
とタービンとの間の排気通路を他のグループの気筒とタ
ービンとの間の排気通路と異なる長さに形成するととも
に、各グループのうち排気通路が短く形成されたグルー
プの気筒の排気通路に対してバイパス通路の上流開口端
を開口させたことにより、ウェストゲートの作動如何に
拘らず運転全域に亘って動圧過給を行うことができるの
で、タービン効率を著しく向上させることができるとと
もに、ウェストゲートが作動する高回転域時では排気ガ
スのバイパス量の増大により排圧を効果的に低減させる
ことができ、よって過給機の小型化並びにエンジンの耐
久性の向上等を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を例示する概略構成図、第２
図は本発明による過給機のタービンに作用する圧力特性
を示す図、第３図は従来例による過給機のタービンに作
用する圧力特性を示す図である。 １・・・・・・エンジン、１ａ・・・・・・第１気筒、
１ｂ・川・・第２気筒、２・・・・・・排気ターボ過給
機、２ａ・・・・・・タービン、２ｂ・・・・・・プロ
ア、２ｃ・・・・・・軸、３・・・・・・排気通路、３
ａ・・・・・・第１気筒の排気通路、３ｂ・・・・・・
第２気筒の排気通路、４・・・・・・吸気通路、５・・
・・・・バイパス通路、５ａ・・・・・・上流開口端、
６・・・・・・制御弁、７・・・・・・絞弁、８・・・
・・・ダイヤフラム装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気通路に介装されたタービルにより吸気通路に介
   装されたプロアを駆動して吸気過給する排気ターボ過給
   機を備えるとともに、過給圧が設定値以上になると排気
   カスを上記タービンより迂回させるバイパス通路を設け
   た過給機付多気筒エンジンの排気装置において、複数の
   気筒を２つ以上のグループに分け、少なくとも一つのグ
   ループの気筒とタービンとの間の排気通路を他のグルー
   プの気筒とタービンとの間の排気通路と異なる長さに形
   成するとともに、各グループのうち排気通路が短く形成
   されたグループの気筒の排気通路に対して上記バイパス
   通路の上流開口端を開口させたことを特徴とする過給機
   付多気筒エンジンの排気装置。