JPS6361496B2 - - Google Patents

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JPS6361496B2
JPS6361496B2 JP56049675A JP4967581A JPS6361496B2 JP S6361496 B2 JPS6361496 B2 JP S6361496B2 JP 56049675 A JP56049675 A JP 56049675A JP 4967581 A JP4967581 A JP 4967581A JP S6361496 B2 JPS6361496 B2 JP S6361496B2
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JP
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exhaust passage
exhaust
passage
combustion chamber
turbine
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JP56049675A
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JPS57163121A (en
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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
    • 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
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • 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)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ターボ過給機を備えたエンジンの排
気装置に関するものである。
(従来の技術) 従来より、エンジンの排気通路に介装したター
ビンにより吸気通路に介装したブロアを駆動して
吸気過給するターボ過給機を備えて、エンジンの
出力向上を図るようにすることはよく知られてい
る。
ところで、上記のようなターボ過給機を備えた
エンジンにおいては、従来、例えば特開昭55―
164741号公報に開示されているように、過剰過給
を防止すべく、過給圧が所定値以上のときに排気
ガス流を過給機のタービンを迂回させて流下させ
るバイパス通路、いわゆるウエストゲートを設け
て、過給圧が所定値以上になると過給機のタービ
ン上流側の排圧の上昇を抑えて一定値に保持する
ようになされている。
(発明が解決しようとする課題) しかるに、タービン上流側の排圧は、エンジン
回転数の増加に伴い、タービン自体が排気ガスの
流通抵抗となつて上昇する。このため、このウエ
ストゲート方式で上記バイパス通路の上流開口端
を排気通路の過給機のタービン直上流に開口させ
て排気ガスをバイパスしても、燃焼室近傍の排気
通路内の排圧は高く、そのため排気ガスは排出さ
れにくくなり、一部の排気ガスはそのまま燃焼室
に残留する。その結果、この残留した排気ガスに
より燃焼室温度が高くなり、ノツキングが発生し
易くなるという問題があつた。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、上
記のようなタービン過給機を備えたエンジンにお
いて、上記の如きウエストゲート方式に代わる排
気手段を設けることにより、過給圧が所定値以上
になると、排気ガスを、過給機のタービン上流の
排圧の影響を受けることなく該タービンを迂回し
てスムーズに排出し得るようにし、よつて燃焼室
内の排気ガスの残留を防止してノツキングの発生
を未然に防止しつつ、過剰過給を効果的に防止で
きるようにしたターボ過給機付エンジンの排気装
置を提供せんとするものである。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明の講じた解
決手段は、燃焼室に所定のタイミングで連通する
吸気通路と主排気通路とを設け、該主排気通路に
介装したタービンにより上記吸気通路に介装した
ブロアを駆動して吸気過給するターボ過給機を備
えたエンジンにおいて、一端が上記タービン下流
の主排気通路に連通し他端が上記燃焼室に連通す
る副排気通路を設け、該副排気通路と燃焼室との
連通タイミングを、主排気通路とほぼ同時に開
き、主排気通路とほぼ同時ないしは遅れて閉じる
タイミングに設定するとともに、該副排気通路に
過給圧が所定値以上のときに開作動する制御弁を
設ける構成としたものである。
(作用) 上記の構成により、本発明では、過給圧が所定
値より小さいエンジンの低回転運転時には、副排
気通路は所定のタイミングで燃焼室と連通する
が、制御弁はその閉作動状態により副排気通路を
閉じているため、排気ガスは副排気通路より排出
されることがなく、すべての排気ガスは主排気通
路より過給機のタービンを通つて排出される。よ
つて、この排気ガス流によつてターボは効率良く
回転駆動されて、ブロアによる吸気過給によりエ
ンジンの出力の向上が図られる。
一方、過給圧が所定値以上となるエンジンの高
回転運転時には、制御弁が開作動するため、燃焼
室と主排気通路のタービン下流とは所定のタイミ
ング(所定時間毎の排気行程時)に副排気通路を
介して連通する。このことにより、燃焼室内から
の排気ガスは主排気通路と副排気通路とに分流し
て排出され、主排気通路を流れる排気ガス流が減
量することになる。その結果、主排気通路のター
ビン上流の排圧の上昇を抑えて一定値に保持する
とともに、過給圧を所定値以下に抑えることがで
きる。しかも、その際、副排気通路の一端は主排
気通路のタービン下流に連通し他端は燃焼室内に
開口していることにより、タービン下流の主排気
通路内の排圧は、タービンによる排気ガスの流通
抵抗の影響を受けずに低いため、副排気通路を流
れる排気ガスは、主排気通路のタービン上流の排
圧の影響を全く受けずに、スムーズにタービンを
迂回して排出され、燃焼室内の圧力は副排気通路
によつて容易に低下し、よつて燃焼室内に排気ガ
スが残留するのを防止して排気性能が高められ、
ノツキングの発生を未然にかつ確実に防止するこ
とができる。さらに、副排気弁の閉じるタイミン
グは主排気通路4の閉じるタイミングとほぼ同時
ないし遅れて設定されていることにより、排気行
程終期に上記圧力の低い副排気通路から排気ガス
を導出して残留排気ガスの低減を一層図ることが
でき、上記排気性能をより一層高めることができ
る。
また、一般に、排気行程初期には、燃焼室内の
高圧の燃焼ガスが勢いよく排気通路に導出され、
大きな圧力波と多量の排気ガスが排気通路に放出
され、主にこの排気エネルギーによつてターボ過
給機が回転駆動される。その際、本発明では、副
排気通路の開タイミングを主排気通路とほぼ同時
としたことにより、上記排気エネルギーが副排気
通路に分散されて、タービンの回転を効率良く低
下でき、過剰過給の防止を速やかに行うことがで
きる。尚、この場合、副排気通路の開タイミング
を主排気通路よりも進めると、燃焼による有効膨
張率が下がりエンジン出力が低下してしまう不具
合が生じる。
しかも、従来は、排気行程初期に多量の排気通
路が排気ガスに放出されることを考慮して排気通
路の径が設定されているが、本発明では、上述の
如く副排気通路にも分散されて放出されるため、
主排気通路の径をより細くすることができる。こ
のことにより、主排気通路での排気ガス流速を高
めることができ、エンジン低回転時、この流速増
大により過給機の過給効率を向上させることがで
きる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
図面において、1はエンジンEの燃焼室、2は
ピストン、3および4は該燃焼室1内での燃焼を
繰返し行うように燃焼室1の吸気ポート5および
排気ポート6に配設された吸気弁7および主排気
弁8の開閉により上記燃焼室1に所定のタイミン
グで連通する吸気通路および主排気通路である。
9は該主排気通路4に介装されたタービン9aと
上記吸気通路3に介装されたブロア9bとからな
るターボ過給機であつて、タービン9aとブロア
9bは軸9cで連結され、排気ガス流によつて回
転するタービン9aによりブロア9bが一体とな
つて回転駆動して吸気過給するものである。ま
た、10は吸気通路3に配設された絞弁、11は
絞弁10下流の吸気通路3に配設された燃料噴射
弁である。
そして、12は一端が上記主排気通路4のター
ビン9a下流に連通し他端が上記燃焼室1に開口
する副排気通路であつて、該副排気通路12の燃
焼室1への開口端12aには副排気弁13が配設
され、該副排気弁13の開くタイミングは上記主
排気弁8の開くタイミングとほぼ同時に設定さ
れ、また副排気弁13の閉じるタイミングは吸気
タイミングと小期間のオーバラツプを有する程度
に上記主排気弁8の閉じるタイミングより若干遅
れるように設定されており、よつて上記副排気通
路12を所定のタイミングで燃焼室1に連通せし
めるように構成されている。
さらに、上記副排気通路12には制御弁14が
介設され、該制御弁14は、副排気通路12を開
閉する弁体15と、該弁体15にロツド16を介
して連結されたベローズ17と、該ベローズ17
内に吸気通路3の過給圧を導入する過給圧導入通
路18と、上記弁体15を閉弁方向に付勢するス
プリング19とを備え、吸気通路3の過給圧が設
定値以下のときにはベローズ17は作動せず、ス
プリング19の付勢力により弁体15が閉作動し
て副排気通路12が閉じられている一方、吸気通
路3の過給圧が所定値以上のときにはその過給圧
が過給圧導入通路18を介してベローズ17内に
導入されて該ベローズ17が作動することによ
り、上記弁体15をスプリング19の付勢力に抗
して開作動せしめて副排気通路12を開くように
構成されている。
したがつて、上記実施例においては、過給圧が
所定値より小さいエンジンEの低回転運転時に
は、副排気弁13の所定のタイミングの開閉作動
により副排気通路12は所定のタイミングで燃焼
室1と連通するが、制御弁14はその閉作動状態
により副排気通路12を閉じているため、排気ガ
スは副排気通路12より排出されることがなく、
すべての排気ガスは主排気通路4より過給機9の
タービン9aを通つて排出される。よつて、この
排気ガス流によつてタービン9aは効率良く回転
駆動されて、ブロア9bによる吸気過給によりエ
ンジンEの出力の向上が図られる。
一方、過給圧が所定値以上となるエンジンEの
高回転運転時には、副排気弁13が所定のタイミ
ングで開閉作動を繰返すと共に、制御弁14がベ
ローズ17の作動によりスプリング19の付勢力
に抗して開作動するため、燃焼室1と主排気通路
4のタービン9a下流とは所定のタイミング(所
定時間毎の排気行程時)に副排気通路12を介し
て連通する。このことにより、燃焼室1内からの
排気ガスは主排気通路4と副排気通路12とに分
流して排出され、主排気通路4を流れる排気ガス
流が減量することになり、その結果、主排気通路
4のタービン9a上流の排圧の上昇を抑えて一定
値に保持するとともに、過給圧を所定値以下に抑
えることができる。しかも、その際、副排気通路
12の一端は主排気通路4のタービン9a下流に
連通し他端は燃焼室1内に開口していることによ
り、タービン9a下流の主排気通路4内の排圧
は、タービン9aによる排気ガスの流通抵抗の影
響を受けずに低い。このため、副排気通路12を
流れる排気ガスは、主排気通路4のタービン9a
上流の排圧の影響を全く受けずに、スムーズにタ
ービン9aを迂回して排出され、燃焼室1内の圧
力は副排気通路12によつて容易に低下し、よつ
て燃焼室1内に排気ガスが残留するのを防止して
排気性能が高められ、ノツキングの発生を未然に
かつ確実に防止することができる。さらに、副排
気弁13の閉じるタイミングは主排気弁8の閉じ
るタイミングより若干遅れて設定されていること
により、排気行程終期には上記圧力の低い副排気
通路12から排気ガスが導出されて残留排気ガス
の低減が一層図られ、上記排気性能をより一層高
めることができるとともに、この排気性能の向上
に伴つて排気行程時のピストン2の上昇抵抗を小
さくすることができ、エンジンのポンピングロス
を低減することができる。
また、一般に、排気行程初期には、燃焼室内の
高圧の燃焼ガスが勢いよく排気通路に導出され、
大きな圧力波と多量の排気ガスが排気通路に放出
され、主にこの排気エネルギーによつてターボ過
給機が回転駆動される。その際、本例では、副排
気通路12の開タイミングを主排気通路4とほぼ
同時としたことにより、上記排気エネルギーが副
排気通路12に分散されて、タービン9aの回転
を効率良く低下でき、過剰過給の防止を速やかに
行うことができる。尚、この場合、副排気通路1
2の開タイミングを主排気通路4よりも進める
と、燃焼による有効膨張率が下がりエンジン出力
が低下してしまう不具合が生じる。
しかも、従来は、排気行程初期に多量の排気ガ
ス排気通路に放出されることを考慮して排気通路
の径が設定されているが、本例では、上述の如く
副排気通路12にも分散されて放出されるため、
主排気通路4の径をより細くすることができる。
このことにより、主排気通路4での排気ガス流速
を高めることができ、エンジン低回転時、この流
速増大により過給機9の過給効率を向上させるこ
とができる。
尚、副排気通路12に配設した副排気弁13の
閉じるタイミングは主排気通路4の主排気弁8の
閉じるタイミングと同時に設定してもよいのは勿
論であるが、上記実施例の如く若干遅れるように
設定する方が、排気性能の点でより好ましい。
また、上記実施例ではレシプロエンジンに適用
した場合について説明したが、ロータリピストン
エンジンに対しても適用することができるのは勿
論のことである。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、燃焼室
に所定のタイミングで連通する吸気通路と主排気
通路とを設け、該主排気通路に介装したタービン
により上記吸気通路に介装したブロアを駆動して
吸気過給するターボ過給機を備えたエンジンにお
いて、一端が上記タービン下流の主排気通路に連
通し他端が上記燃焼室に連通する副排気通路を設
け、該副排気通路と燃焼室との連通タイミング
を、主排気通路とほぼ同時に開き、主排気通路と
ほぼ同時ないしは遅れて閉じるタイミングに設定
するとともに、該副排気通路に過給圧が所定値以
上のときに開作動する制御弁を設けたことによ
り、エンジンの高回転運転時における過剰過給の
防止を効率良く行いつつ、燃焼室内の排気ガスの
残留を有効に低減して耐ノツキング性能の向上を
図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を例示する概略構成図で
ある。 1……燃焼室、3……吸気通路、4……主排気
通路、9……ターボ過給機、9a……タービン、
9b……ブロア、12……副排気通路、13……
副排気弁、14……制御弁、15……弁体、16
……ロツド、17……ベローズ、18……過給圧
導入通路、19……スプリング。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃焼室に所定のタイミングで連通する吸気通
    路と主排気通路とを設け、該主排気通路に介装し
    たタービンにより上記吸気通路に介装したブロア
    を駆動して吸気過給するターボ過給機を備えたエ
    ンジンにおいて、一端が上記タービン下流の主排
    気通路に連通し他端が上記燃焼室に連通する副排
    気通路を設け、該副排気通路と燃焼室との連通タ
    イミングを、主排気通路とほぼ同時に開き、主排
    気通路とほぼ同時ないしは遅れて閉じるタイミン
    グに設定するとともに、該副排気通路に過給圧が
    所定値以上のときに開作動する制御弁を設けたこ
    とを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気装
    置。
JP56049675A 1981-04-01 1981-04-01 Exhaust system of engine with turbosupercharger Granted JPS57163121A (en)

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JPS57163121A JPS57163121A (en) 1982-10-07
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ID=12837744

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Families Citing this family (3)

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SE469906B (sv) * 1987-01-14 1993-10-04 Volvo Ab Anordning för styrning av arbetsförloppet i en förbränningskolvmotor
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JPS57146021A (en) * 1981-03-05 1982-09-09 Nissan Motor Co Ltd Engine with turbo charger

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JPS6145296Y2 (ja) * 1980-05-29 1986-12-19

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