JPS62107230A

JPS62107230A - エンジンの排気装置

Info

Publication number: JPS62107230A
Application number: JP24545685A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hitomi; 光夫人見; Toshimasu Tanaka; 田中　稔益; Fumio Hitase; 日當瀬　文雄; Kazuaki Umezono; 和明梅園
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-05-18
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH0747933B2

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、排気ターボ過給機を備えたエンジンの排気装
置に関するしのである。

し従来技術］エンジンの排気ガスが有するエネルギーを利用して、エ
ンジン出力の向上を図るため、エンジンの排気通路にタ
ービンを介設して、このタービンを排気ガスで駆動する
ようにするとともに、このタービンによって駆動される
ブロアを吸気通路に介設し、ブロアで加圧した吸気を各
気筒に充填するようにした排気ターボ過給機は、一般に
よく知られている。

ところで、自動車用エンジンのように、低速から高速に
至る広い運転範囲を有するエンジンでは、排気ガスｍら
広い範囲で変動する。このような広い運転範囲にわたっ
て、排気ターボ過給機の過給効率を良好に維持すること
は実際上極めて困難であり、とりわけ排気ガス量の少な
い低速運転時に有効な過給を行なうことが困難であると
いう問題がある。

かかる問題を改善すべく、タービンに２つの独立したス
クロール室を形成し、排気ガスか少ない低速運転時には
、全ての気筒の排気ガスを一方のスクロール室に集中さ
せるようにしたものや、全ての気筒を点火順序が連続し
ない２つの気筒群に分け、各気筒群の排気通路を集合さ
せたうえで、各スクロール室に相互に独立して連通させ
るようにしたものが提案されている（例えば、実開昭５
５−８８０１８号公報）。

前者の方式は、排気ガスを集中してタービンに作用させ
るので排気ガス量を確保しうる利点があるが、各気筒か
ら排出される排気ガスの脈動が相互に干渉し合って脈動
が弱められるため、実際にはさほど高い効率を得ること
はできない。

この点、□後者の方式は、点火順序が連続しない警部の
排気通路を集合しているので・排気通路の脈動が弱め合
うようには干渉しないの、で、排気ガスの正圧をそのま
まタービンに作用させることができる点で有利であると
考えられている。

いま、かかる方式を採用した４気筒エンジンについて考
えると、この場合の点火順序は、＃１゜＃３．＃４．＃
２の順であるから、点火順序の連続しない（＃Ｉ、＃４
）、（＃３．＃２）の２つの群に分けられて、各群の排
気通路がタービンの各スクロールに連通されることにな
る。

この場合、（＃Ｉ、＃４）の組について考えると、例え
ば、＃４気筒の排気行程が終了した時点から＃Ｉ気筒の
排気行程が開始されるまでには、ある程度のタイムラグ
があるため、＃４気筒から排出された排気ガスの膨張が
終了して圧力が低下した段階で、＃Ｉ気筒の排気ガスが
排出されることになり、＃Ｉ気筒の排気ガスは、低い圧
力中に放出されることに′なり、膨張分だけ動的エネル
ギーが消費されるたあ、タービンの駆動上不利となる。

また、排気ガスが気筒から放出されてからタービンに流
入するまでに排気ガスは膨張し、その膨張分だけタービ
ンに対する排気ガスの仕事量は減少する。

したがって、排気ガスの膨張をできるだけ抑制すること
ができれば、排気ガスのタービンに対する仕事量を増加
させることができる。

［発明の目的］本発明の目的は、排気ガスの膨張を最大限抑制すること
ができ、したがって、低速運転時のタービン効率をアッ
プすることができるエンジンの排気装置を提供すること
である。

［発明の構成］このため、本発明は、排気通路を常時排気ガスが流れろ
一次側排気通路と、高速時にのみ排気ガスが流れる二次
側排気通路とに分割するとと乙に、一次側排気通路を排
気行程が隣り合う気筒群ごとに各々独立して設け、各々
独立した一次側排気通路を独立させたままタービンケー
シングのタービンノズル部まで導く構成とし、一次側排
気通路のみを使用することによって、υ１気通路の容積
を絞り込んで排気ガスの膨張を最小限に抑えるととらに
、排気行程の連続する気筒の一次側排気通路を集合さｌ
ることによって、前の気筒の排気行程で一次側排気通路
の圧力が高い間に後の気筒の排気ガスを放出さＵて、排
気ガスの膨張をさらに抑え込んで、高圧の排気ガスをタ
ービンに作用させるようにしたものである。

［発明の効果］本発明によれば、一つの気筒が排気を行なうときのター
ビンまでの容積を減少させることができ、低速運転時に
おけるタービンに対する仕事量が増加し、低速運転域か
ら高い過給圧を得ることができる。

［実施例］以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して具体的に
説明する。

第１図に示すように、エンジンＥを構成する＃ｌ〜＃４
気筒は、夫々一次側、二次側２つの排気ボートｌｐ、Ｉ
ｓが形成され、これら一次側、二次側排気ボー）１ｐ、
Ｉ−ｓには、比較的小径に形成した一次側排気通路２ｐ
と比較的大径に形成された二次側υｌ−ｌ通気２ｓ（区
別しやすいように、図中では実線で示している。第２図
においても同じ。）が夫々独立に接続されている。

これら一次側、二次側排気通路２ｐ、２ｓのうち、一次
側排気通路２ｐは、点火順序が連続する＃ｌ。

＃２気筒と、＃３．＃４気筒とに組分けして、＃ｌ、＃
２気筒の一次側排気通路２ｐを集合させて第１排気集合
部３を形成し、１．＃４気筒の一次側排気通路２ｐを集
合させて第２排気集合部４を構成する。

そして、これら第１．第２υＦ気集合部３．４は、排気
ターボ過給機５のタービン６に形成された２つのスクロ
ール６ａ、６ｂに夫々独立に接続されている。

また、二次側排気通路２ｓは、＃１〜＃４気筒の全ての
二次側排気通路２Ｓが共通の排気通路７によって集合さ
れ、この共通の排気通路７は、２１１ＡＪ所において連
通路８，９により、第１．第２集合部３．４に連通され
ている。これら各連通路８゜９には、連通開閉弁１０．
ＩＩを夫々介設する。

これら連通開閉弁１０．ＩＩは、エンジンＥの低速運転
時には閉じられ、高速運転時には開作動されるようにな
っている。したがって、低速運転時には、二次側排気通
路２ｓは使用されず、一次側排気通路２ｐのみが排気ガ
スの排出に関与する。

一方、連通開閉弁１０．ＩＩが開かれる高速域では、各
気筒の排気ガスがタービン６の両方のスクロール６ａ、
（５ｂに導びかれることにより、タービン６の入口にお
けるチョークを防止することかできる。

さらに、第１．第２排気集合部３．４には、タービン６
をバイパスしてタービン６下流の排気通路２に至るウェ
ストゲート通路１２．１３が夫々連通され、各ウェスト
ゲート通路１２．１３には、ウェストゲートバルブ１４
．１５が設けられている。これらウェストゲートバルブ
Ｉ／Ｉ、＋５は、上記連通開閉弁１０．ＩＩの開閉と関
連して開閉駆動することか好ましい。

第３図（１）、　（ＩＩ）には、連通開閉弁１０，１１
とウェストゲートバルブ１４．１５の開閉制御方式を夫
々図示する。

第３図（１）に示す開閉制御方式は、エンジン回転数が
所定の回転数Ｒａに達した時点以降、エンジン回転数の
増加に応じて連通開閉弁１０，１１を徐々に開き、より
高い設定回転数ｎｂに達したときに全開するようにする
一方、ウェストゲートバルブ１４．１５は、設定回転数
Ｒｂを越えた時点以降、エンジン回転数の増加にともな
って徐々に開度を増大さＵるようにしだらのである。

この場合、連通開閉弁１０．ＩＩが閉じられている低速
運転時において、ターボ過給機５により得られる過給圧
Ｐは、早期に立上って最高過給圧Ｐｍａｘにλｊする。

連通開閉弁１０，１１を最初から開いた場合の過給圧Ｐ
′　と比較すれば明らかなように、一次側排気通路２ｐ
のみを用いた場合の過給圧Ｐは、その立上りが格段に改
善される。これは、第１に一次側排気通路２ｐのみを使
用することによって、各気筒からタービン６の各スクロ
ール６ａ、６ｂに至る排気通路容積を小さくできること
、第２に排気行程が連続する一次側排気通路２ｐを集合
させることにより、例えば、＃２気筒の排気行程の終期
に＃ｌ気筒から高い圧力を何ずろ排気ガスを放出させる
ことにより、排気ガス圧を相乗さＵた状聾で夕〜ヒン６
の各スクロール６ａ。

６ｂに作用さ口ることがてきろことによる。

第３図（ＩＩ）に示す制御方式は、エンジン回転数か設
定回転数ｒｔａに達した段階で、まずウェストゲニドバ
ルブ１４．１５を開き始め、次いで、より高い設定回転
数Ｒｂに達したときに、連通開閉弁１０．ＩＩを一挙に
全開ケる。これに呼応して、ウェストゲートバルブ１４
．１５の開度は一段下げ、その後、エンジン回転数の増
加に応じてウェストゲートバルブ１４．’１５の開度を
漸増していく。

この方式の場合に６、第３図（１）の場合と同様、過給
圧Ｐを早期に最高過給圧Ｐ　ｍａｘまて」二昇させるこ
とができる。

第２図に示す実施例は、第１図と比較すれば明らかなよ
うに、二次側排気通路２Ｓを、＃１．＃２気筒と、＃３
．＃４気筒とに組分けして二次側第１７第２排気集合通
路２０．２１により夫々集合させたうえで、二次側第１
排気集合通路２０は、一次側第２排気集合部４に、二次
側第２排気集合通路２１は、一次側第１排気集合通路３
に、夫々連通さＵ−１かっ、二次側第１．第２υＩ気集
合通路２０．２１の下流に連通開閉弁２２．２３を夫々
介設した乙のである。

この場合には、連通開閉弁２２．２３が開かれるエンジ
ンＥの高速運転時には、＃Ｉ、＃２気筒から放出される
排気ガスの一部が、＃３．＃４気筒の一次側第２排気集
合部４に流れる構造となるため、タービン６をバイパス
するウェストゲート通路２４を一次側の第２排気集合部
４側にのみ設ければよく、ウェストゲートバルブ２５を
開作動させることにより、全ての気筒の排気ガスの一部
をタービン６に対してバイパスさせることができる。つ
まり、第１図の実施例のように、第１．第２排気集合部
３．４の両方にウェストゲート通路を設ける必要がなく
なる。

この実施例の場合にも、連通開閉弁２２．２３とウェス
トゲートバルブ２５の開閉を第３図（■）。

（１１）に示すように制御することによって、過給圧を
早期に最高過給圧Ｐ　ｍａｘまで上昇させることができ
る。

以上の実施例では、排気ボートを２ボートとして、各ボ
ートを一次側、二次側排気通路２ｐ、２ｓに接続するよ
うにしたが、排気ボートはｌボートとする代りに、各気
筒の排気通路を途中で一次側。

二次側排気通路に分岐し、二次側排気通路の分岐部近傍
に、低速時閉じ、高速時開かれる開閉弁を設けた排気通
路構造にも本発明を適用することができる。

また、気筒数は４気筒に限定されるものでないことはい
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は夫々本発明の実施例を示すエンジンの
排気系の概略説明図、第３図（１）、　（ＩＩ）は連通
開閉弁とウェストゲートバルブの開閉制御方式と過給圧
の変化を夫々示すグラフである。２ｐ・・・一次側排気通路、２ｓ−・・・二次側排気通路、３．４・・・第１．第２排気集合部、５・・・ターボ過給機、６・・・タービン、６ａ、６ｂ・・・スクロール。特　許　出　願　人　　マツダ株式会社代　理　人　弁
理士　青白　葆ほか２名第１　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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エンジンに
おいて、上記排気通路を、常時排気ガスが流れる一次側排気通路
と、高速時のみ排気ガスが流れる二次側排気通路とに分
割するとともに、この一次側排気通路を、排気行程が隣り合う気筒群ごと
に各々独立して設け、この各々独立した一次側排気通路を独立させたまま、タ
ービンケーシングのタービンノズル部まで導くことを特
徴とするエンジンの排気装置。