JPS6119938A - 排気タ−ボ過給機付エンジン - Google Patents

排気タ−ボ過給機付エンジン

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JPS6119938A
JPS6119938A JP59140275A JP14027584A JPS6119938A JP S6119938 A JPS6119938 A JP S6119938A JP 59140275 A JP59140275 A JP 59140275A JP 14027584 A JP14027584 A JP 14027584A JP S6119938 A JPS6119938 A JP S6119938A
Authority
JP
Japan
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exhaust
engine
turbine
valve
valves
Prior art date
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Pending
Application number
JP59140275A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuo Hitomi
光夫 人見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP59140275A priority Critical patent/JPS6119938A/ja
Publication of JPS6119938A publication Critical patent/JPS6119938A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、各気筒毎に2つの排気ポートを有するととも
に排気を利用して過給を行なうターボ過給機を有するエ
ンジンに関するものである。
(従来技術) エンジンの吸排気通路の面積は大ぎい程、高速での吸入
効率を高くでき高出力を得ることができるということか
ら、吸排気弁を各気筒毎に2個ずつ設けた4バルブタイ
プのエンジンが提案されている。4バルブタイプのエン
ジンの例としては特開昭57−102506号、特開昭
57−105534号に開示されているエンジン等があ
る。
一方、出力増大および燃料消費率の向上等を目的として
エンジンに排気を利用して過給を行なうターボ過給機を
備えることもよく行なわれる。自動車用エンジンのよう
に使用回転領域の広いエンジンにターボ過給機を用いた
場合、低速でのuF気ガス量不足によるタービン効率の
低下や、高速で過給圧が上がりすぎるという問題が生じ
、このため排気通路中に燃焼器を設は低速時の排気ガス
量不足を補ったり、ウェイストゲートバルブにより高速
時の過給圧を防止することなどが行なわれる。
この゛ように、広い運転領域において高い過給効果を得
るための簡易な方法として、例えば特開昭53−717
11号に開示されているように過給機のタービンハウジ
ングにタービン羽根車のほぼ全周にわたってガスの流れ
る方向に並行に2つの通路を形成りることにより、排気
ガスのタービン羽根方向の流速を上昇させ、低速時の過
給・圧の低下防止及び高速時の過給圧の上がりすぎの防
止を図ったものが提案されている。
このように、ターごンハウジングに平行に2つの通路を
形成したターボ過給機(以下、ツインエントリー型ター
ボ過給機と称す)を前記排気ポートを2個有するエンジ
ンに使用することも考えられる。この場合に、各気筒毎
の2つの排気ポートの開放タイミングを若干異ならせる
と、早く開放する側の排気ポートからシリンダ室内の高
エネルギーを有する排気の高圧力波を得ることができ、
両ボートを同時に開放する場合に比べ高速高圧の排気を
得ることができるので、この排気を利用すればタービン
効率を高めることができると考えられる。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑み、排気2ポートタイプの
エンジンにおいて先に開放したバルブ側から出る排気ポ
ート開放直後の高エネルギ排気を利用してタービン効率
の向上を図り、低速でのトルク増大および過渡応答性の
向上を図ることのできる排気ターボ過給機付エンジンを
提供することを目的とするものである。
(発明の構成) 本発明のエンジンは、排気導入口が2つあるツインエン
トリー型ターボ過給機を礒えるとともに、各気筒毎に第
1および第2の排気ポートを有し−Cなり、 この各気筒の第1の排気ポートと第2の排気ポートをそ
れぞれ別に集合さ■、ターボ過給機の各排気導入口にそ
れぞれ導くとともに、第1の排気ポートの開時期を第2
の排気ポートの開時期より早めるようにしたことを特徴
とするものである。
(実 施 例) 以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図は本発明のエンジンの吸・排気系を示す模式図で
、第2図は本発明のエンジンおよびターボ過給機の断面
図およびこれらの排気の流れを模式的に示ザ図である。
以下、両図を並用して説明する。
シリンダブロック1とシリンダヘッド8により囲まれて
各シリンダ室2が形成され、このシリンダ室2内をピス
トン(図示せず)が往復動する。
シリンダヘッド8には、各シリンダ室2毎に2個の吸気
バルブ3,3と2個の排気バルブ5a、 5bが設(プ
られていて、ピストンの動きに応じて開閉作動りるこれ
らのバルブの作動によりシリンダ室2の吸・排気が行な
われる。吸気は、吸気通路4および分岐通路4a、 4
b、 4c、 4dを介して行なわれるが、吸気通路4
の上流側はターボ過給機20のコンプレッサ22につな
がり、エアクリーナ(図示せず)等を介して導かれた外
気がコンプレッサ22で加圧された後、吸気通路内に送
り込まれるようになっている(矢印AおよびA′で承り
流れ)。この吸気は燃料と混合されて各シリンダ2内に
入り、ここで燃焼してピストンに駆動ツノを伝える。こ
の後、燃焼ガスはピストンの動きに応じて排気バルブ5
a。
5bを介して各排気分岐通路68〜・6d、 7a〜7
d1.:排気ガスとして排出される。なお、排気バルブ
5a、 5bは各気筒毎に開時期が若干異なっており、
第1の排気バルブ5aと、これより若干遅れて開く第2
の排気バルブ5bとからなり、各気筒の第1の排気バル
ブ5aと連通する各排気分岐通路68〜6dは下流側で
合流して第1の合流排気通路6を形成し、第2の排気バ
ルブ5bと連通ずる各排気分岐通路78〜7dは下流側
で合流して、第2の合流1フ1気通路7を形成する。
一方、ターボ過給機20は、上述の如く外気を加圧して
吸気通路4へ送り出すためのコンプレッサ22と、排気
により回転駆動されるタービン21とからなる。コンプ
レッサ22とタービン21は第2図にその断面を示すよ
うに一体に構成され、ターどン21内には排気により回
転されるタービンホイール21aが回転自在に配され、
コンプレッサ22内にはタービンホイール21aとシャ
フト23を介して連結されるコンプレッサインペラ22
aが回転自在に配される。タービンホイール21aの外
周に沿って並行な2つのタービン通路21b 、 21
cが形成され、このタービン通路21b 、 21cは
それぞれ第1および第2の排気合流通路6.7と連通し
ている。このため、各排気分岐通路6a〜6d、 7a
〜7dおよび第1、第2の排気合流通路6.7を介して
排気がタービン通路21b 、 21Cに入り込み、タ
ービンホイール21aを回転させた後、出口21dを通
って排出される(矢印BおよびB′で示す流れ)。この
タービンホイール21aの回転はシャフト23を介して
コンプレッサインペラ22aに伝えられ、このコンプレ
ッサインペラ22aの回転により、外気を入口22bか
ら吸い込んでこれを吸気通路4と連通する出口22cへ
送り出す(矢印AおよびA′で示す流れ)。
以上のように構成したターボ過給機20付のエンジンに
おいて第1および第2の排気バルブ5a、 5bの開閉
タイミングについて説明する。この排気バルブ5a、 
5bの開閉タイミングを示すのが第3図のグラフで、図
中実線(P)が第1の排気バルブ5aの作動を、破線(
S)が第2の排気バルブ5bの作動を示す。ピストンの
下死点(図中BDCで示4点)より少し手前の時点で、
まず第1の排気バルブ5alfi開き始め(EOI)で
示す点)、次いでΔ【時間遅れて第2の排気バルブ5b
が開き始める(1三〇Sで示す点)。そして、上死点(
TDCで示す点)を少し過ぎた時点で両排気バルブ5a
、 5bが同時に閉じるようになっている。なお、吸気
バルブ3は上死点の少し手前で開き始める(10で示1
点で、吸気バルブ3の動きは鎖線Iで示す)。上記排気
バルブ5aと5bの開時期の差は、例えば第2図に示す
ように、排気バルブ5a、 5bを作動させるカム9の
カム曲線を9a、 9bで示すように異ならせることに
よって得ている。
このように、第1の排気バルブ5aを第2の排気バルブ
5bより先に開くようにすると、第1の排気バルブ5a
の開放直後のシリン“ダ室2内の高エネルギを有する排
気ガスを排気分岐通路6a〜6dJ3よび排気合流通路
6を介して排気タービン通路21bのみに導くことがで
きるので、排気流速を弱めることなくタービンホイール
21aに排気ガスを送り込むことになりタービン効率を
増大させることができる。すなわち、第1および第2の
排気バルブ5a。
5bを同時に開放したのでは排気の通路面積が大きいた
め排気の流速が低下しタービン効率が低下するのに対し
、第1の排気バルブ5aをΔを時間先に開放することに
より、バルブ開放直後の高エネルギを持った排気を弱め
ることなく利用できタービン効率を上げることができる
のである。これにより、エンジンの低速時のトルクを増
大させ、さらには過渡応答特性も向上させることができ
る。
なお、上記排気エネルギを弱めることなく利用するため
、第1の排気バルブ5aと連通する分岐排気通路6a〜
6dおよび第1の排気合流通路6の通路面積を、第2の
排気バルブ5bと連通ずる分岐排気通路78〜7dおよ
び第2の排気合流通路7の通路面積より小さくするのが
好ましい。
また、上記実施例ではタービンホイールの外周に沿って
軸方向に2列に並んだタービン通路を設ける例を示した
が、ターごン通路は1つであるが、第1および第2の集
合排気通路をタービン通路に対し、円周方向外側と内側
から連通させることも考えられるが、この時には先に開
く8e1の排気バルブと連通する第1の集合排気通路を
外側に配づるのが望ましい。
さらに、エンジンの低中速域での燃料消費率、応答性の
改善およびタービン効率の向上のため、第1もしくはM
2の排気バルブとつながる分岐す1気通路中にシャッタ
ーバルブを設け、低中域においては一方の排気バルブに
つながる排気通路を閉じるようにすることがある。この
時には、シャッターバルブの設けられていない排気通路
につながる排気バルブの開時期を他方より早めるのが好
ましく、且つ開時期は他方より若干遅くするのがシ!ま
しい。閉時期を送らせる理由としては、シャツターバル
ブが閉じられているとシャッターバルブと排気バルブと
の間の排気通路内のデッドボリュームに入り込んだ排気
の逆流によりダイリューションの生じる恐れがあるため
、シャッターバルブと連通する側の排気バルブを先に閉
じてダイリューションを少なくするためである。
以上においては、排気2バルブタイプの例を示したが、
ロータリーエンジンのようにバルブのないものでは排気
ポートの面時期を調整することにより同様の効果が得ら
れる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば各気筒毎に2つの
排気ポートを設け、且つこのポートの一方を他方より早
く開くようにし、各気筒の早く開くポートと遅く聞くポ
ートをそれぞれ集合させ、これをツインエントリー型タ
ーボ過給機の各排気尋人口に連通させているので、早く
開くポートを集合させた側にのみ排気ポート開口直後の
高いエネルギを有する排気ガスを導くことができるので
ターボ過給機のタービン効率を向上させ、これによりエ
ンジンの低速時のトルク増大および過渡応答特性の向上
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のエンジンの吸排気系を示づ模式図、 第2図は本発明のエンジンおよびターボ過給機の断面を
示しこれらの排気の流れを示づ模式図、第3図は排気バ
ルブの開閉タイミングを示づグラフである。 1・・・シリンダブロック 3・・・吸気バルブ5a、
 5b・・・排気バルブ  8・・・シリンダヘッド2
0・・・ターボ過給機   21・・・タービン22・
・・コンプレッサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2つの排気導入口を有するツインエントリー型ターボ過
    給機を備え、各気筒毎に第1および第2の2つの排気ポ
    ートを有するエンジンにおいて、各気筒の前記第1の排
    気ポートと前記第2の排気ポートをそれぞれ別に集合さ
    せて前記ターボ過給機の各排気導入口にそれぞれ導き、
    且つ前記第1の排気ポートの開時期を前記第2の排気ポ
    ートの開時期より早めるようにしたことを特徴とする排
    気ターボ過給機付エンジン。
JP59140275A 1984-07-06 1984-07-06 排気タ−ボ過給機付エンジン Pending JPS6119938A (ja)

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JP59140275A JPS6119938A (ja) 1984-07-06 1984-07-06 排気タ−ボ過給機付エンジン

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57154526U (ja) * 1981-03-26 1982-09-28
JP2012092682A (ja) * 2010-10-25 2012-05-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気構造
DE102010060110B4 (de) 2010-10-21 2022-01-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine

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