JPS60145422A - 排気タ−ボ過給機付内燃機関の排気通路装置 - Google Patents

排気タ−ボ過給機付内燃機関の排気通路装置

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JPS60145422A
JPS60145422A JP59000543A JP54384A JPS60145422A JP S60145422 A JPS60145422 A JP S60145422A JP 59000543 A JP59000543 A JP 59000543A JP 54384 A JP54384 A JP 54384A JP S60145422 A JPS60145422 A JP S60145422A
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JP
Japan
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exhaust
turbine
low
combustion engine
temperature
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Pending
Application number
JP59000543A
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English (en)
Inventor
Takeshi Yamane
健 山根
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/102Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N13/14Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having thermal insulation
    • F01N13/141Double-walled exhaust pipes or housings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は排気ターボ過給機付内燃機関の排気通路装置の
改善に関する。
〈従来技術〉 従来の排気ターボ過給機付内燃機関として第1図に示す
ものがある。
これについて説明すると、周知のように排気ターボ過給
機1は排気マニホールド2の排気出口2aに接続され、
排気流によって回転駆動される排気タービンと、該排気
タービンと同一の回転軸に連結されて連動回転し、吸気
を圧縮して吸気マニホールド3から機関4の各シリンダ
5へ過給スる吸気コンプレッサとを備えて構成される。
ところで、排気マニホールド2は高温排気の通路であシ
、また、構造上排気ターボ過給機1を支え得る強度も要
求される為、耐熱耐久強度性を有する鋳鉄等で製作され
るのが一般的である。尚、排気マニホールド2周辺の各
部への熱影響を防止する為に排気マニホールド2の一部
分又は大部分を遮熱板で榎うようにしたものもある。
しかしながら、このような従来の排気ターボ過給機付内
燃機関にあっては、機関4から排出された高温の排気が
直接熱容量の大きな厚肉の排気マニホールド2壁に接触
する構造となっていたため、排気タービンを駆動するの
に必要かつ有効な排気の熱エネルギの多くが排気マニホ
ールド2壁を伝わって外方へ放散してしまい、排気ター
ビン駆動効率、即ち、過給効率を低下させる要因となっ
ていた。
また、特に、排気温度の低い低速・低負荷運転状態から
の急加速時には、加速によって燃焼排気の温度が上昇す
る割には低温の排気マニホールド2への伝熱量が太きい
ため、排気タービンに供給される排気の温度上昇が小さ
く、以って、過給圧の上昇遅れによシ加速応答性が悪化
するという問題があった。
〈発明の目的〉 本発明はこのような従来の問題点に鑑み為されたもので
、排気タービン上流の排気通路からの放熱を抑制して前
記問題点を解決した排気ターボ過給機付内燃機関の排気
通路装置を提供することを目的とする。
〈発明の構成〉 このため本発明は、排気ターボ過給機を備えた内燃機関
の排気ボート出口と排気タービンの排気入口とを接続す
る排気通路を、熱容量の小さな薄肉構造の内筒と、該内
筒の外側に空間を隔てて配設され排気通路としての強度
を有した外筒と、からなる二重壁構造とすることによυ
前記目的を達成するようにしたものである。
〈実施例〉 以下に第2図〜第6図に示す実施例を説明する。
尚、従来例と同一要素については第1図と同一符号を附
して説明を省略する。
第2図は第1の実施例を示しておシ、機関4の排気ボー
ト6出口と排気タービンの排気人ロアとを接続する排気
通路を形成する排気マニホールド8は、熱容量の小さガ
薄肉の内筒8Aと、排気ターボ過給機1及びその出口側
に接続される排気管9等を支持するのに十分な強度を有
する排気マニホールド8本体としての外筒8Bと、を両
者の間に空間10を隔てて配設した二重壁構造に形成さ
れている。
かかる構成において、機関4の排気弁11より排出され
た排気は、前記排気マニホールド8の内筒8A内を経由
して排気タービンに供給され、該排気タービンを回転駆
動させる。
ここで、本発明では排気が排気マニホールド8内を通過
する際に熱エネルギの一部が排気マニホールド8の内筒
8Aに伝達されるが、内筒8人の熱容量は小さいため伝
熱量は小さく、また、内筒8Aと外筒8Bとの間に形成
された空間10が断熱層として効果的な保温機能を有す
るため、外筒8Bから外方への放熱量は少なく、従って
、全体として排気マニホールド8からの放熱量は少なく
排気タービンに至るまでの排気温度の低下は小さく保た
れる。
このようにして、機関4から排出された直後の温度に近
い高温状態に保たれた排気が排気タービンに供給される
ので、従来に比較して高い排気タービン駆動エネルギが
得られ、以って、排気圧力、即ち、機関背圧を高めるこ
と々く高い過給圧力を得ることができ、機関4のトルク
、効率共に向上させることができる。
さらに、排気が直接接触する内筒8Aを熱容量の小さい
材質で形成したため、排気温度の低い低速・低負荷運転
状態からの急加速時、内筒8Aの温度上昇に消費される
熱量が小さく、従って、排気タービンに供給される排気
の温度上昇も十分早められ、排気ターボ過給機1の加速
応答性も向上するという大きな特長が得られる。
第3図〜第6図は他の実施例を示しておシ、タービン翼
、タービンハウジング、排気マニホールドの内筒等に強
度上温度制限があυ、排気温度がその制限温度を越える
可能性のある場合に対処したものでおる。
即ち、第3図に示す第2の実施例では、外筒8Bの一端
に送風口8aを形成し、この送風口8aに送風機21を
配設しである。送風機21は、排気マニホールド8に取
付けた排気温度センサ22からの信号に基づいてコント
ロールユニット23からの出力信号によシ後述するよう
に制御される電動モータ24によって駆動される。
外筒8Bの他端には吐出口8bが形成されてお9、前記
送風口8!L内と吐出口8b内とには夫々排気の低温時
にこれらからの放熱を防止するための逆止弁25,26
が設けられている。
そして、排気温度が所定値以上に達すると排気温度セン
サ22からの信号を入力したコントロールユニット23
からの出力信号によシミ動モータ24が作動して送風機
21が駆動され、内筒8Aと外筒8Bとの間に形成され
た空間10に空気が送風されて内筒8Aから奪った熱を
効果的に排出することによシ排気を強制的に冷却する。
これにより、排気温度が所定値以下になると、コントロ
ールユニット23の出力がOFFとされて送風機21が
停止し逆止弁25.26が閉じ、密閉された空間10内
での空気の流れがなくなって断熱層としての機能を回復
し、第1の実施例と同様の排気温度低下抑制による過給
効率向上効果が得られる。
第4図は前記第2の実施例の変形態様を示し、外筒8B
の一端に形成した送風口8aを電磁開閉弁31を介装し
たバイパス通路32により吸気マニホールド3に連通さ
せている。その他、後述するコントロールユニット23
の機能以外は第2の実施例と同様である。
そして、排気温度センサ22からの信号を入力したコン
トロールユニット23からの出力信号によシミ磁開閉弁
31の開閉制御を行ない、排気温度の過昇時は排気ター
ボ過給機1の吸気コンプレッサによシ加圧された高圧空
気の一部をバイパス通路32を介して空間10に供給す
るととによυ排気温度を一定に保つようにしたものであ
る。即ち、第2の実施例における送風機21の代わυに
吸気コンプレッサの吐出空気を利用して送風を行なうよ
うにしたものである。
第5図は第2の実施例の別の変形態様を示し、第2の実
施例と同様に配設された送風機21駆動用のt勤モータ
24の駆動軸41に膨張タービン42を取付け、排気マ
ニホールド8の外筒8Bに形成した吐出口8bから吐出
された空気を空気導入管43を介して膨張タービン42
に導く構成としたものである。
このようにすれば、送風機21によって空間10内に送
風され内筒8Aから排気熱を奪って加熱された高温・高
圧の空気が膨張タービン42に供給されて回転駆動力を
与えるため、いわゆるプレイトンサイクルが形成されて
膨張タービン42を送風様21の補助動力源として利用
することができ、省エネルギ化を図れる。
尚、送風機21の主動力源は第2の実施例同様コントロ
ールユニット23によって制御される電動モータ24で
あシ、また、常時は膨張タービン42によって空気導入
管43を閉塞しているため、吐出口8b側の逆止弁は省
略できる。
第6図は第2の実施例のさらに別の変形態様を示し、電
動モータ24の駆動軸41端部にポンプ51及びベーパ
タービン52を直列に連結すると共に外筒8Bの吐出口
8bに蒸発器53、機関4の外部に凝縮器54を設け、
これら蒸発器53、ベーパタービン52、凝縮器54、
ポンプ51をこの順で冷媒配管55によシ循環接続した
構成とする。
このようにすれは、電動モータ24によって駆動される
ポンプ51により圧送された冷媒が蒸発器53において
吐出口8bから吐出される高温の空気と熱交換して加熱
され、高温・高圧の蒸気となってベーパタービン52に
至シ、該ベーパタービン52を回転駆動し、ここで膨張
冷却された後、凝縮器54によシ凝縮された液状冷媒が
ポンプ51に環流されるといういわゆるランキンサイク
ルが形成される。
これによυ前記膨張タービン42と同様ベーパタービン
52を送風機21の補助動力源として利用でき省エネル
ギ化を図れる。
尚、第3図、第5図、第6図に示した第2の実施例及び
その変形態様例において、送風機21の主動力源として
は電動モータ24の他、油圧モータ、空気圧モータ、成
るいは、機関4のクランク軸動力等としても良い。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、排気タービン上流
の排気通路を、熱容量の小さな薄肉構造の内筒と、排気
通路としての強度を有した外筒と、を空間を隔てて配設
した二重壁構造としたため、機関から排出された直後の
温度に近い高温状態で排気が排気タービンに供給され、
以って、排気ターボ過給機の効率が向上し、また、低速
・低負荷運転状態からの急加速時の加速応答性が向上す
る等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の排気ターボ過給機付内燃機関の排気通路
装置を示す一部断面平面図、第2区内は本発明の第1の
実施例を示す縦断面図、第2図(Blは同上実施例の一
部断面平面図、第3図は本発明の第2の実施例を示す横
断面図、第4図は同上実施例の変形態様を示す横断面図
、第5図は同じく別の変形態様を示す横断面図、第6図
は同じくさ7・・・排気人口 8・・・排気マニホール
ド 8A・・・内筒 8B・・・外筒 10・・・空間
特許用 願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 笹 島 富二雄 (11) 第1図 第3図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 排気ターボ過給機を備えた内燃機関の排気ボート出口と
    排気タービンの排気入口とを接続する排気通路を、熱容
    量の小さな薄肉構造の内筒と、該内筒の外側に空間を隔
    てて配設され排気通路としての強度を有した外筒と、か
    らなる二重壁構造としたことを%微とする排気ターボ過
    給機付内燃機関の排気通路装置。
JP59000543A 1984-01-07 1984-01-07 排気タ−ボ過給機付内燃機関の排気通路装置 Pending JPS60145422A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59000543A JPS60145422A (ja) 1984-01-07 1984-01-07 排気タ−ボ過給機付内燃機関の排気通路装置

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JP59000543A JPS60145422A (ja) 1984-01-07 1984-01-07 排気タ−ボ過給機付内燃機関の排気通路装置

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JPS60145422A true JPS60145422A (ja) 1985-07-31

Family

ID=11476656

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JP59000543A Pending JPS60145422A (ja) 1984-01-07 1984-01-07 排気タ−ボ過給機付内燃機関の排気通路装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63280811A (ja) * 1987-05-13 1988-11-17 Isuzu Motors Ltd 静圧形排気管
FR2644207A1 (fr) * 1989-03-07 1990-09-14 Renault Collecteur d'echappement pour moteur a combustion interne
EP0999351A1 (de) * 1998-11-05 2000-05-10 Zeuna-Stärker Gmbh & Co Kg Doppelwandiger Abgaskrümmer eines Mehrzylinder-Dieselmotors
JP2011169311A (ja) * 2010-01-25 2011-09-01 Toyota Motor Corp エキゾーストマニホールド
US20180023461A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with exhaust-gas turbocharging arrangement

Cited By (6)

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