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Info
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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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- turbine
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust 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
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
- F01N13/102—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust 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
- F01N13/14—Exhaust 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
- F01N13/141—Double-walled exhaust pipes or housings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Supercharger (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。
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 |
Applications Claiming Priority (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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145422A true JPS60145422A (ja) | 1985-07-31 |
Family
ID=11476656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145422A (ja) |
Cited By (5)
| 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 |
-
1984
- 1984-01-07 JP JP59000543A patent/JPS60145422A/ja active Pending
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
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| FR2644207A1 (fr) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Renault | Collecteur d'echappement pour moteur a combustion interne |
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