JPS6321328A - エンジンの排気装置 - 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） 本発明は排気ターボ過給機を備えたエンジンの排気装置
に関し、さらに詳しくは排気ターボ過給機への排気ガス
の流動を制御するウェストゲート弁とこれを駆動させる
ためのアクチュエータの配置構造に関するものである。

（従来技術） 通常、排気ターボ過給機を備えたエンジンにおいては、
エンジンのシリンダヘッド側端部に締着固定される排気
マニホールドを下方に向けて湾曲形成するとともに、そ
の排気下流端に排気ターボ過給機のタービンを接続し、
さらにタービンの排気導入部近傍にはウェストゲート弁
を配置するようになっている（例えば実開昭６０−７２
９１３号公報参照）。

ところで、このウェストケート弁及びアクチュエータは
長期間高温下に晒されろと、例えばウェストゲート弁に
おいては熱変形により全閉時におけろシール性が損なわ
れ、またアクチコエ　タにおいては例えばこれをグイヤ
フラム式アクチコエ−夕で構成した場合にはダイヤフラ
ムが熱劣化により機能低下してその作動特性か変化する
等の熱害か発生ずるおそれがある。

ところか、」−記公知例のものにおいて（」、アクチュ
エータを排気通路の高熱側聞ら、エンジンの気筒からエ
ンツノ側方に向か−・て吹き出される排気ガスの１ｉｉ
ｊ方に位置し排気カスが沿って流れる湾曲方向外側壁面
側に設（Ｊているため、該アクチュエータに対する排気
系からの熱負荷が甚大であると煮えられ、該アクチュエ
ータの熱害防止の観点からはなお改善の余地があると思
われろ。

（発明の目的） 本発明は−に記従来技術の項で指摘した問題点に鑑み、
下方に向けて湾曲形成された排気マニホールドの排気下
流端に排気ターボ過給機のタービンを接続するとともに
、該タービンにウエストケ−１・弁を取イ；］けたエン
ジンの排気装置において、上記ウェストケート弁及びこ
れを駆動させろためのアクチュエータに対する熱負荷を
軽減し、もってウェストゲート弁機能の信頼性の向」−
延いては」−ンジンの信頼性の向上を図ることを「１的
としてなされたちのである。

（目的を達成ずろための手段） 本発明は」―記の目的を達成するための手段として、エ
ンジン本体のシリンダヘッド側端面に締着固定される排
気マニホールドを下方に向けて湾曲させるとともに、該
排気マニホールドの排気出口端面に排気ターボ過給機の
タービンの排気入口端面を衝合固定し、さらに上記ター
ビンのタービンプレートより上流側位置にアクチュエー
タにより開閉駆動されろウェストゲート弁を設けたエン
ジンの排気装置において、」−記ウエストゲート弁を上
記タービン側壁のしかも上記排気マニホールドの湾曲方
向内側通路壁に対応する位置に設けるとともに−に記ア
クチコエータを」二足排気マニホールドの湾曲方向内側
でしかも］１記タービンと」−記エンジン本体との間に
配置したものである。

（作　用） 本発明では」二足の手段により、 （＋）　　ウェストゲート弁は、排気通路のうち、排気
ガスか直接接触して流れる度合の大きい湾曲方向外側壁
面ではなく排気ガスの接触の度合の比較的少ない湾曲方
向内側壁面に設けられているため、排気系から熱伝導及
び熱輻射によって受ける熱量が比較的少なくその熱負荷
が可及的に軽減される、 （２）アクチュエータは、これが連結される上記ウェス
トゲ−Ｉ・弁が排気通路の熱影響が比較的少ない部位に
設けられているところから該ウェストゲート弁を介して
の伝導熱により受ける熱影響が少なく、またアクチュエ
ータそのものが排気系周辺スペースの内でも特に排気系
からの輻射熱の影響の少ない部分に配置されているとこ
ろから排気系の輻射熱により受ける熱負荷も少なく、こ
れらの相乗効果によりその熱害発生が可及的に防止され
る、 等の作用が得られる。

（実施例） 以下、第１図ないし第３図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。

第１図及び第２図には本発明の実施例に係る４気筒自動
車用排気ターボ過給機付きエンジンの排気装置が示され
ており、同図において符号Ｉはシリンダブロック５１及
びシリンダヘッド５２を有するエンジン本体、２はエン
ジン本体１のシリンダヘッド５２の側端面５２ａに締着
固定される排気マニホールド、３は該排気マニホールド
２の排気出口端２ａに装着される排気ターボ過給機であ
る。

排気マニホールド２は、エンジン本体１の４つの気筒の
うち、気筒配列方向−刃側に位置する２つの気筒からの
排気をその下流側において集合させてなる第１の通路部
１５と、他方側に位置する２つの気筒からの排気をその
下流側において集合させてなる第２の通路部１６とを排
気下流端部において相互に非連通状態を保持したまま略
Ｖ字状に集合させ（第１図参照）且つこれを下方に向け
て略「形に湾曲させて（第２図参照）構成されている。

排気ターボ過給機３は、タービン４とプロア５を備えて
いる。このタービン４は、タービンプレ−１’　６を収
容したターヒンケーノング１９内を整流壁Ｉ４によって
タービン軸方向に区画し、その−刃側を第１のスクロー
ル部１７とし他方側を第２のスクロール部１８としたい
わゆる２スクロールタイプタービンで構成されている。

この排気マニホールド２と排気ターボ過給機３のタービ
ン４とは、該排気マニホールド２の排気出口端面３９と
タービン４の排気入口端面４０とをその間にカスケラト
４１を介在せしめた状態て衝合させこれを締結ボルト（
図示省略）で締結することにより一体的に結合固定され
る。この排気マニホールド２とタービン４との結合状聾
においては、該排気マニホールド２の第１の通路部と第
２の通路部１６とがタービン４の第１のスクロール部Ｉ
７と第２のスクロール部１８にそれぞれ重合連通し、そ
れぞれ第１の排気通路ＩＩと第２の排気通路１２を構成
している。

従って、エンジンの運転に伴なって各気筒から排出され
る排気ガスは、それぞれ対応する排気通路１１．１２を
通ってタービン４のタービンブレード６側に導入され、
該タービンプレート６を回転させて吸気過給を行なう如
く作用する。

この排気ターボ過給機３による吸気の過過給を防止して
エンジンの信頼性を確保するために、上記タービン４の
タービンブレード６上流側に位置する排気導入部８に、
」二足２つの排気通路Ｉ＋。

１２に臨んでそれぞれ開口する２つのウェストゲ−ト３
１．３２を形成している。この２つのウェストケート３
監、３２は、各排気通路１１．１２のエンジン本体１側
（換言すれば、排気マニホールド２の湾曲方向内側）に
位置する内側通路壁９」二にしかも排気通路方向に直交
する方向（略水平方向）に並んで形成されている。また
、この２つのウェストゲ−１−３１，３２ｆ」それぞれ
後述するウェストゲート弁２０によって同時開閉される
ものであるか、その口径寸法は、第１のウェストゲート
３１の方が第２のウェストゲート３２よりも大径となる
ように設定されている。この第１のウェストゲ−１・３
１と第２のウェストゲート３２の口＝７− 径寸法の比率は、後述する如くウェストゲート弁２０の
構成上の理由から規定されろものである。

ウェストゲート弁２０は、第１図ないし第３図に示すよ
うに、」−記第１のウエストケ−１・３１と第２のウェ
ストゲート３２を同時に閉塞し得ろような大きさをもっ
た横長の略矩形板材で構成されている。このウェストゲ
ート弁は、上記第１のウェストケート３Ｉの側方に上下
方向に向けて配置した弁軸２２によって該第１のウェス
トゲート３１側の一端が固定されており、該弁軸２２を
その軸端部に取り付けたレバー２３及びこれに連結され
た作動杆２４を介してアクチュエータ２５で回転させる
ことにより該弁軸２２を中心として揺回動され、上記第
１のウェストゲ−１・３１と第２のウェストゲート３２
を同時開閉ずろ如く作用する。

この場合、ウェストゲ−１・弁２０は第１のウェストゲ
−１・３１及び第２のウェストゲート３２に対して傾斜
状態で開閉弁するため、弁軸２２に近い第１のつＪ−ス
トゲート３１と弁軸２２から遠い第２のウェスＩ・ゲー
ト３２とではウェストゲ−１・弁＝８− ２０に対する離間寸法が異なることになる。従って、こ
の第１のウェストゲート３１と第２のウェストゲート３
２を同径とした場合には該第１のウェストケートと第２
のウェストケート３２の実質的な通路面積が異なり、各
排気通路１１．１２相互間における排気ガスの圧力及び
流量がアンバランスとなり、タービン効率を損ねる一因
となる。

このため、この実施例においては、第１のウェストゲー
ト３１と第２のウェストゲート３２の１］径比率をそれ
ぞれ弁軸２２からの距離に反比例するように設定し、該
第１のウェストゲート３１と第２のウェストゲート３２
の実質的な通路面積を同一となるようにしている（等価
通路面積の確保）。

従ってこれにより２つの排気通路１１．１２相互間にお
ける排気ガスの圧力バランス及び流量バランスが好適に
維持され、タービン効率が向」ニすることになる。

このように、ウェストゲート弁２０を弁軸２２を中心と
して水平方向に開閉ずろ構成としたことにより、アクチ
ュエータ２５をタービン４とエンジン本体ｌとの間にし
かも水平方向に軸心を向けた状態で配置することが可能
となっている。

ところで、このように略「形に湾曲した排気マニホール
ド２を備えた排気装置においては、第２図において破線
矢印Ｇで示すように、エンジンの各気筒から排出される
排気ガスは排気マニホールド２内に略水平方向の方向性
をもって流入した後、該排気マニホールド２の外側湾曲
壁面２ｂにより下方へ偏向せしめられ該外側湾曲壁面２
ｂに沿ってタービン４側に流下する。従って、タービン
４側においては、排気流の接触度合の大きい外側通路壁
ｌＯは排気ガスからの多量の放熱により高温とされるが
、排気流との接触度合の少ない内側通路壁９は上記外側
通路壁ＩＯ側に比して低温とされる。このため、この実
施例においては本発明を適用して、この比較的低温の内
側通路壁９側にウェストゲート弁２０を取り付け、これ
によりウェストゲート弁２０の熱害、例えばウェストゲ
ート弁２０の熱変形に起因する全閉状態下でのシール性
不良の発生を未然に防止するとともに、該ウェストゲー
ト弁２０に連結されるアクチュエータを外側通路壁ｌＯ
の外側部分よりも低温雰囲気とされる内側通路壁９の内
側部分に配置し、これにより該アクチュエータ２５の熱
害、例えば該アクチュエータ２５をダイヤフラム式アク
ヂュエータで構成した場合におけるダイヤフラムの熱劣
化による破損及びその作動不良を未然に防止するように
している。従って、長期に亘ってウェストゲート弁２０
とアクチュエータ２５の作動が良好に維持され、ウェス
トゲート機構の信頼性が向上することになる。

（発明の効果） 本発明は、エンジン本体のノリンダヘッド側端面に締着
固定される排気マニホールドを下方に向けて湾曲させる
とともに、該排気マニホールドの排気出口端面に排気タ
ーボ過給機のタービンの排気入口端面を衝合固定し、さ
らに上記タービンのタービンブレードより上流側位置に
アクチュエータにより開閉駆動されるウェストゲート弁
を設けたエンジンの排気装置において、上記ウェストゲ
一ト弁を上記タービン側壁のしかも上記排気マニホール
ドの湾曲方向内側通路壁に対応する位置に設けるととも
に、上記アクチュエータを上記排気マニホールドの湾曲
方向内側でしかも上記タービンと上記エンジン本体との
間に配置したことを特徴とするものである。

従って、本発明よれば、 （１）　　ウェストゲート弁は、排気通路のうち、排気
ガスが直接接触して流れる度合の大きい湾曲方向外側壁
面ではなく排気ガスの接触の度合の比較的少ない湾曲方
向内側壁面に設けられているため、排気系から熱伝導及
び熱輻射によって受ける熱量が比較的少なくその熱負荷
が可及的に軽減される、 （２）アクチュエータは、これが連結される上記ウェス
トゲート弁が排気通路の熱影響が比較的少ない部位に設
けられているところから該ウェストゲート弁を介しての
伝導熱により受ける熱影響が少なく、またアクチュエー
タそのものが排気系周辺スペースの内でも特に排気系か
らの輻射熱の影＝１２− 響の少ない部分に配置されているところから排気系の輻
射熱により受ける熱負荷も少なく、これらの相乗効果に
よりその熱害発生が可及的に防止される、 等のことから、ウェストゲート機構の信頼性、延いては
エンジンの信頼性が向上す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エンジンの排気装置の要
部縦断面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３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−ルド ３　・・・・・排気ターボ過給機 ４　・・・・・タービン ５　・・・・・ブロア ６　・・・・・タービンブレード ９　・・・・・内側通路壁 １０・・・・・外側通路壁 １１・・・・・第１の排気通路 １２・・・・・第２の排気通路 ２０・・・・・ウェストゲート弁 ２５・・・・・アクチュエータ ３１・・・・・第１のウェストゲート ３２・・・・・第２のウェストゲート 区 ｅつ 派

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジン本体のシリンダヘッド側端面に締着固定さ
   れる排気マニホールドを下方に向けて湾曲させるととも
   に、該排気マニホールドの排気出口端面に排気ターボ過
   給機のタービンの排気入口端面を衝合固定し、さらに上
   記タービンのタービンブレードより上流側位置にアクチ
   ュエータにより開閉駆動されるウェストゲート弁を設け
   たエンジンの排気装置であって、上記ウェストゲート弁
   が上記タービン側壁のしかも上記排気マニホールドの湾
   曲方向内側通路壁に対応する位置に設けられ、さらに上
   記アクチュエータが上記排気マニホールドの湾曲方向内
   側でしかも上記タービンと上記エンジン本体との間に配
   置されていることを特徴とするエンジンの排気装置。