JPS6321326A - タ−ボ過給エンジンの排気マニホ−ルド - Google Patents

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） 本発明はターボ過給エンジンの排気マニホールドに関す
るものである。

（従来技術） 従来より自動車用ターボ過給エンジンにおいては、エン
ジンの複数の気筒のうち気筒配列方向−方側に位置する
気筒群からの排気を導出する第１の排気通路と他方側に
位置する気筒群からの排気を導出する第２の排気通路と
を気筒配列方向中央部において略Ｖ字状に集合させてな
る排気マニホールドと、タービン軸方向に２つのスクロ
ールを列設するとともにその一方のスクロールの排気導
入口を切換弁により開閉するようにした２スクロールタ
イプタービンを備えたターホ過給機とを組み合わせ、排
気流量の多いエンジンの高負荷運転領域においては上記
切換弁を開いて」１記排気マニホールドからの排気をタ
ービンの２つのスクロールにそれぞれ分流させて導入し
、また排気流量の少ないエンジンの低負荷運転領域にお
いては−に記切換弁を閉じて上記排気マニボールドから
の排気をタービンの一方のスクロール側へ集中的に導入
し、もってエンジンの低負荷運転領域から高負荷運転領
域までのより広い運転領域において過給効果が得られろ
ようにしたものが知られている（例えば実開昭５６−５
０７３５号公報）。

ところで、上記公知例においては切換弁を弁座に対して
垂直方向に接離する持」１弁で構成しているか、このよ
うにした場合にはその開弁状態においても該切換弁が排
気通路中に位置するため排気抵抗となるという問題があ
り、これを解決するために切換弁を揺回動するスイング
弁で構成しその開弁時に該弁か排気の流通抵抗となるの
を可及的に抑えろようにしている（第１図参照、符号６
）。

ところが、切換弁を」二連のようにスイング弁て構成し
た場合、排気マニホールドの集合通路部に上記切換弁を
開弁状態で格納オろための容積拡大部（第１図参照、符
号１５）を形成する必要があるか、この、にうに容積拡
大部を形成するとそれだ（Ｊ排気マニホールドの集合通
路部の容積か増大し、それに伴って該排気マニホールド
の左右−・対の排気通路から集合通路部に向って略Ｖ字
状に流入する排気流かこの部分において拡散してその流
速が低下し、その結果、排気の運動エネルギーの減少に
よりタービン駆動力が低下するとか、一方の排気通路側
からの排気が集合通路部を介して他方の排気通路側に逆
流して相互干渉を起こし円滑な排気流通を阻害する等の
問題が発生ずることになる。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決しよ
うとするもので、左右一対の排気通路が気筒配列方向中
央部において略Ｖ字状に合流せしめられた型式のターボ
過給エンジンの排気マニホールドにおいて、υＩ気マニ
ホールドからターボ過給機側に導入される排気の流速を
維持するとともにその円滑な流通を確保し、もって高水
準の過給効果を実現することを目的とするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段として、エン
ジン本体の複数の気筒のうち気筒配列方向−刃側に位置
する気筒群からの排気を気筒配列方向中央部に向ＩＪて
導出する第１の排気通路と、他方側に位置する気筒群か
らの排気を気筒配列方向中央部に向けて導出する第２の
排気通路と、これら２つの排気通路を気筒配列方向中央
部において略Ｖ字状に集合させるとともにその側部に適
宜大きさの容積拡大部を形成した集合通路部とを備えた
排気マニホールドの排気出口端面に、タービンとブロア
とを備えしかも上記タービンの排気導入端部に通路切換
用の切換弁を該排気導入端部より排気上流側に突出させ
た状態で取付１プてなる排気ターボ過給機の」１記ター
ビンの排気導入端部が、上記切換弁を上記排気マニボー
ルドの容積拡大部内に進入させた状態で締着されるター
ボ過給エンジンにおいて、上記排気マニホールトの一１
−記第１の排気通路と第２の排気通路をそれぞれ排気に
流側から−１−記集合通路部にかけてその通路面積が次
第に漸減する如く絞ったしのである。

（作　用） 本発明では」二記の手段により、排気マニホールドの集
合通路部に向って略Ｖ字状に流入４−ろ左右一対の排気
通路がそれぞれその排気」１流側から上記集合通路部に
かけて次第にその通路面積が漸減する如く絞られている
ため、該各排気通路内を集合通路部に向って流下する排
気の流速が高められ、その結果、 （１）排気ガスの運動エネルギーの増大によりタービン
駆動力が増大せしめられる、 （２）排気流が強い指向性を持つこととなり、−方の排
気通路から他方の排気通路への排気の逆流あるいはそれ
に伴う排気波の相互干渉か未然に防止され排気ガスの円
滑な流通が担保されろ、等の作用が得られる。

（実施例） 以下、第１図及び第２図を参照して本発明の好適な実施
例を説明する。

第１図には本発明の実施例に係る排気マニホールド２を
備えた４気筒自動車用ターボ過給エンジンの排気系のシ
ステム図が示されており、同図において符号３はタービ
ン４とブロア５を備えたターボ過給機である。

排気マニホールド２は、エンノン本体１の４つの気筒の
うち、気筒配列方向一方側に位置する２つの気筒に連通
ずる排気ボート８Ａ、８１３にそれぞれ接続せしめられ
る２つの排気人口ボート１４Ａ、１４Ｂを有しこれら各
気筒からの排気を集合させて気筒配列方向中央部へ導出
させる第１の排気通路１１と、気筒配列方向他方側に位
置する２つの気筒に連通ずる排気ポート８　Ｃ，８Ｄに
それぞれ接続せしめられる２つの排気入口ボート１４Ｃ
１Ｉ／ＩＤを有しこれら各気筒からの排気を集合させて
気筒配列方向中央部へ導出させる第２の排気通路１２と
、上記第１の排気通路１１と第２の排気通路１２を気筒
配列方向中央部において略Ｖ字状に集合させる集合通路
部１３とををしている。

ごの第１の排気通路１１と第２の排気通路１２は、本発
明を適用して、第１図及び第２図に示すようにその通路
面積が排気上流側から集合通路部１３にかＩＪて次第に
漸減するように絞られている。

また、集合通路部Ｉ３の上記第２の排気通路１２側の側
部には、第１図及び第２図に示すように後述するターボ
過給機３側の切換弁６の格納保持スペースとなる容積拡
大部１５が側方に向けて膨出形成されている。さらに、
集合通路部１３の上部において円弧状に湾曲する集合壁
部１３ｂには、該集合壁部１３ｂから集合通路部１３の
開口側に向って整流壁１６が突出形成されている。この
整流壁１６の両側面１６ａ、１６ｂはそれぞれ上記第１
の排気通路１１及び第２の排気通路１２に臨む円弧面と
されており、しかもその曲率半径は第１の排気ａ路１１
に臨む第１の側面＋６ａの方が第２の排気通路１２に臨
む第２の側面＋６ｂよりら小さく設定されている。これ
は常開の第１のスクロール２１に排気カスの流れをそろ
えろためである。

ターボ過給機３は、タービン４とブロア５を有しており
、該タービン４の排気導入端面４ａを」１記排気マニホ
ールド２の集合通路部１３の排気下流側端面１３ａに衝
合固定することにより該排気マニホールド２側に連結さ
れる。このターボ過給機３のタービン４は、そのタービ
ンケーシング２６のスクロール部２７を、仕切壁２３に
よってタービン軸方向に区画し、その一方側を第１のス
クロール２１、他方側を第２のスクロール２２としてい
る。そして、この第２のスクロール２２の目端面部分を
、上記タービン４の排気導入端面４ａに対向して開口す
る弁座７とし、この弁座７に切換弁６の弁体６ａを着座
させるようにしている。

尚、この切換弁６は、その弁体６ａを上記弁座７に対し
て水平方向外方にオフセットして配置された弁軸２５に
取付けており、該弁軸２５を適宜のアクチュエータによ
って回動させることにより上記第２のスクロール２２を
開閉する如く作用する。

尚、この実施例においては、エンジンの低負荷運転領域
においてはこの切換弁６を閉弁保持し、高負荷運転領域
においては開弁保持するようにアクチュエータの作動特
性を設定している。

また、この切換弁６は、第１図において実線図示ずろよ
うにその開弁状態時においてはυ１気通路壁に沿う如く
倒立保持され且つその一部（Ｊ′シタ−ン４の排気導入
端面４ａよりも上方に突出し、−ヒ記排気マニボールド
２の集合通路部１３の容積拡大部１５内に進入せしめら
れている。この状態において、切換弁６の弁体６ａは、
少なくとち−１−記排気マニホールド２の第２の排気通
路１２の下側通路壁１２ａの延長線Ｕより上方（即ち、
第２の排気通路ＩＨＩＩＩ）に突出しないようにその相
対的な取付位置が設定されている。

このように構成された排気マニホールｌ’　２及びター
ボ過給機３を儒えたターボ過給エンジン７こおいては、
エンジンの高負荷運転領域（即ち、排気流量の多い運転
領域）では切換弁６が開弁保持されているため、排気マ
ニホールド２の第１の排気通路ＩＩと第２の排気通路１
２の両方からそれぞれ排出される排気は集合通路部１３
において集合したのち２方向に分かれてタービン４の第
１のスクロール２１と第２のスクロール２２にそれぞれ
導入される。従って、この場合には条虫の排気流により
高水準の吸気過給が実現される。

これに対して、エンジンの低負荷運転領域（即ち、排気
流量の少ない運転領域）では、切換弁６が閉弁保持され
ているため、第１の排気通路１１と第２の排気通路１２
の両方から集合通路部１３側に排出される排気ガスは、
ともにタービン４の第１のスクロール２１側に高速で導
入され、高水準の吸気過給を実現する。

ところで、この実施例においては、本発明を適用して第
１の排気通路１１と第２の排気通路１２の通路面積を集
合通路部１３側において絞っているため、該第１の排気
通路１１及び第２の排気通路１２から集合通路部１３側
に導入される排気ガスは、該集合通路部１３に近づくに
従って次第に増速され、該集合通路部１３内に高速でし
かも強い指向性をもって流入する。従って、集合通路部
１３のボリュームが容積拡大部１５を形成したことによ
り大きくなっている（即ち、排気流速を低下させる作用
がある）にもかかわらず集合通路部１３内に流入する排
気ガスは依然として速い流速を維持し且つ下方への強い
ト向性をもつことになる。このため、排気ガスの運動エ
ネルギーの低下によって排気ガスによるタービン駆動力
が低下するとか、あるいは第１の排気通路ｌｌ側の排気
ガスと第２の排気通路１２側の排気ガスとか相互に他方
の排気通路側に逆流して排気波の干渉を招くとかの不具
合の発生が未然に防止されることになる。

尚、この排気ガスの指向性の強化と排気波の相互干渉の
防止効果は、上記の如く主として第１の排気通路１１と
第２の排気通路１２の通路面積を絞ったことによりもた
らせるものであるが、この他にこの実施例の如く上記整
流壁１６を形成することによりその効果がより一層増進
される。即ち、この実施例においては、整流壁１６の両
端面１６ａ、１６ａをそれぞれ円弧面とし且つその曲率
半径を、タービン４の第１のスクロール２１側に位置す
る第１の側面＋６ａの曲率半径が第２のスクロール２２
側に位置する第２の側面＋６ｂの曲率半径よりも小さく
なるようにしているため、第１の排気通路１１側から集
合通路部１３側に流入する排気ガスは第１図において矢
印ａで示すように下方向きへの指向性が強められ、これ
に対して第２の排気通路１２側から集合通路部１３側に
流入する排気ガスは矢印すで示すように斜下方、即ち、
第１のスクロール２Ｉ側に向かう指向性が強められる。

このため、両排気通路相互間における排気ガスの逆流及
び排気波の相互干渉がより一層防止されるとともに、特
に排気流量が少ないためにその流通抵抗を可及的に低減
させる必要のあるエンジンの低負荷運転領域においては
、第１の排気通路１１と第２の排気通路１２からの排気
ガスがともに第１のスクロール２１側に向けて排出され
るためその運動エネルギーの流通抵抗による損失が少な
く、過給効率の向上という面において有利である。

さらに、この実施例においては、切換弁６の開弁状態時
においても該切換弁６の弁体６ａが第２の排気通路１２
の下側通路壁１２ａの延長線球より上方に突出しないよ
うにしているたぬ、該切換弁６により排気の流通が阻害
されるということがほとんどなく、排気抵抗の低減とい
う点において有利である。

（発明の効果） 本発明は、エンジン本体の複数の気筒のうち気筒配列方
向−刃側に位置する気筒群からの排気を気筒配列方向中
央部に向けて導出する第１の排気通路と、他方側に位置
する気筒群からの排気を気筒配列方向中央部に向けて導
出する第２の排気通路と、これら２つの排気通路を気筒
配列方向中央部において略■字状に集合させるとともに
その側部に適宜大きさの容積拡大部を形成した集合通路
部とを備えた排気マニホールドの排気出口端面に、ター
ビンとブロアとを備えしかも上記タービンの排気導入端
部に通路切換用の切換弁を該排気導入端部より排気上流
側に突出させた状態で取付けてなる排気ターボ過給機の
上記タービンの排気導入端部が、上記切換弁を上記排気
マニホールドの容積拡大部内に進入させた状態で締着さ
れるターボ過給エンジンにおいて、上記排気マニホール
ドの第１の排気通路と第２の排気通路をそれぞれ排気上
流側から上記集合通路部にかけてその通路面積が次第に
漸減する如く絞ったことを特徴とするものである。

従って、本発明のターボ過給エンジンの排気マニホール
ドによれば、排気マニホールドの集合通路部に向って略
■字状に流入する左右一対の排気通路がそれぞれその排
気上流側から上記集合通路部にかけて次第にその通路面
積が漸減する如く絞られているため、該各排気通路内を
集合通路部に向って流下する排気の流速が高められ、そ
の結果、 （１）排気ガスの運動エネルギーの増大によりタービン
駆動力が増大せしめられる、 （２）排気流が強い指向性を持つこととなり、−方の排
気通路から他方の排気通路への排気の逆流あるいはそれ
に伴う排気波の相互干渉が未然に防止され排気ガスの円
滑な流通か担保される、等のことから高水亭の過給効果
が実現されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る排気マニホールドを備え
たターボ過給エンジンの排気系の要部縦断面図、第２図
は第１図の■−■横断面図である。 ｌ・・・・・エンジン本体 ２・・・・・排気マニホールド ３・・・・・ターボ過給機 ４・・・・・タービン ５・・・・・ブロア ６・・・・・切換弁 １１・・・・第１の排気通路 １２・・・・第２の排気通路 １３・・・・集合通路部 １５・・・・容積拡大部 １６・・・・整流壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジン本体の複数の気筒のうち気筒配列方向一方
   側に位置する気筒群からの排気を気筒配列方向中央部に
   向けて導出する第１の排気通路と、他方側に位置する気
   筒群からの排気を気筒配列方向中央部に向けて導出する
   第２の排気通路と、これら２つの排気通路を気筒配列方
   向中央部において略Ｖ字状に集合させるとともにその側
   部に適宜大きさの容積拡大部を形成した集合通路部とを
   備えた排気マニホールドの排気出口端面に、タービンと
   ブロアとを備えしかも上記タービンの排気導入端部に通
   路切換用の切換弁を該排気導入端部より排気上流側に突
   出させた状態で取付けてなる排気ターボ過給機の上記タ
   ービンの排気導入端部が、上記切換弁を上記排気マニホ
   ールドの容積拡大部内に進入させた状態で締着されるタ
   ーボ過給エンジンにおいて、上記排気マニホールドはそ
   の上記第１の排気通路と第２の排気通路がそれぞれ排気
   上流側から上記集合通路部にかけてその通路面積が次第
   に漸減する如く絞られていることを特徴とするターボ過
   給エンジンの排気マニホールド。