JPH09222024A - ターボ過給式エンジンの排気バイパス装置 - Google Patents

ターボ過給式エンジンの排気バイパス装置

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Publication number
JPH09222024A
JPH09222024A JP8028085A JP2808596A JPH09222024A JP H09222024 A JPH09222024 A JP H09222024A JP 8028085 A JP8028085 A JP 8028085A JP 2808596 A JP2808596 A JP 2808596A JP H09222024 A JPH09222024 A JP H09222024A
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JP
Japan
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exhaust
passages
passage
bypass
outlets
Prior art date
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Pending
Application number
JP8028085A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriyuki Yamada
敬之 山田
Nobuyuki Iketani
信之 池谷
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.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP8028085A priority Critical patent/JPH09222024A/ja
Publication of JPH09222024A publication Critical patent/JPH09222024A/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
    • F02B37/025Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • 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

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

(57)【要約】 【課題】 過給圧制御に際しての排気干渉を防止する。 【解決手段】 本発明に係るターボ過給式エンジンの排
気バイパス装置は、多気筒エンジン1の排気ポートのう
ち、所定気筒の排気ポートの出口を集合させる第1の排
気通路22と、残りの排気ポートの出口を集合させる第
2の排気通路23とを設け、これら排気通路22,23
の出口をそれぞれタービン羽根車13の排気入口14に
臨ませると共に、そのタービン羽根車13の排気出口1
8に臨ませて排気出口通路21を設け、上記第1及び第
2の排気通路22,23から分岐させて第1及び第2の
バイパス通路39,40をそれぞれ設け、これら第1及
び第2のバイパス通路39,40の出口を上記排気出口
通路21に接続し、上記第1及び第2のバイパス通路3
9,40に第1及び第2の開閉弁29,30をそれぞれ
設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にツインエント
リターボ過給機を備えたエンジンの排気バイパス装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】ターボ過給機にあって、2系統のスクロ
ール室から別々に排気を送出し、タービン羽根車を回転
駆動するツインエントリ式のものが知られている。これ
は特に多気筒エンジンにおいて、気筒グループ間の排気
の干渉を防止して排気脈動を積極的に利用し、動圧過給
によって例えば排気流量が少ない低回転域においても、
入力エネルギを増大し、タービン回転の立ち上がりを向
上できるようにするものである。
【0003】このターボ過給機が組み合わされるエンジ
ンにおいては、排気マニホールドもデュアル構造となっ
ており、即ち排気マニホールドは排気ポート出口を所定
気筒ずつ集合させるよう、内部が仕切られるか或いは完
全な分割構造とされている。そしてこれら排気マニホー
ルドから各スクロール室に個別に排気が送られ、これに
よってタービン羽根車の上流側での排気干渉が防止され
る訳である。
【0004】ところで、ターボ過給機の過給圧制御に際
して、排気の一部をバイパスさせてタービン羽根車の上
流側から下流側に送ることにより、タービン羽根車に送
る排気流量を減じ、過給圧を下げることが知られてい
る。
【0005】図4はこれを行う従来の排気バイパス装置
を示し、図示するように排気マニホールドaは内部が仕
切られて二分割され、各出口b,cから各スクロール室
に個別に排気を送るようになっている。排気マニホール
ドaには排気取出部dが形成され、これに2つの通路
e,fが形成されて、共通の開閉弁gで通路e,fを開
閉し、その下流側の1本の通路hで排気を合流させ、タ
ービン羽根車の下流側にバイパスさせるようになってい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成だと、過給圧が上昇して開閉弁gが開かれた際に、通
路e,fが連通されて排気マニホールドaの各内部室の
排気が合流してしまい、これによってタービン羽根車の
上流側で排気の干渉が生じ、脈動が減衰されてターボ過
給機の効率が低下する欠点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るターボ過給
式エンジンの排気バイパス装置は、多気筒エンジンの排
気ポートのうち、所定気筒の排気ポートの出口を集合さ
せる第1の排気通路と、残りの排気ポートの出口を集合
させる第2の排気通路とを設け、これら排気通路の出口
をそれぞれタービン羽根車の排気入口に臨ませると共
に、そのタービン羽根車の排気出口に臨ませて排気出口
通路を設け、上記第1及び第2の排気通路から分岐させ
て第1及び第2のバイパス通路をそれぞれ設け、これら
第1及び第2のバイパス通路の出口を上記排気出口通路
に接続し、上記第1及び第2のバイパス通路に第1及び
第2の開閉弁をそれぞれ設けたものである。
【0008】この構成においては、バイパス通路がそれ
ぞれ独立となっており、且つこれらバイパス通路を個別
の開閉弁で開閉するようにしている。よって、開閉弁を
開としてもバイパス通路同士は連通されず、これによっ
てタービン羽根車の上流側での排気干渉が防止され、排
気脈動を十分利用できるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて詳述する。
【0010】図2は、本発明に係る排気バイパス装置が
適用されたエンジンの全体を示す平面図である。
【0011】図示するように、このエンジン1は直列6
気筒であり、タイミングプーリ2側(右側)から順に#
1…#6シリンダ31 …36 を有している。各シリンダ
1 …にはそれぞれに対応させて#1…#6排気ポート
(図示せず)が連通される。そしてこれら排気ポートに
連通して、シリンダヘッドには排気マニホールド4が取
り付けられている。
【0012】排気マニホールド4は、内部中央に隔壁5
を有してその内部室を2室に分割している。具体的に
は、第1室6が#1…#3排気ポートの出口を集合さ
せ、第2室7が#4…#6排気ポートの出口を集合させ
る。そして排気マニホールド4にはターボ過給機8のタ
ービンハウジング9が接続される。
【0013】図3はターボ過給機8のタービン部分を示
し、図示するようにこのターボ過給機8はツインエント
リ式の構成が採られている。タービンハウジング9の内
部には、隔壁10で仕切られる2つのスクロール室1
1,12が独立して並列に形成され、スクロール室1
1,12はそれぞれ、タービン羽根車13に排気を導入
するための第1及び第2の排気導入路を形成する。第1
のスクロール室11は前述の第1室6に、第2のスクロ
ール室12は前述の第2室7にそれぞれ連通される。そ
して各スクロール室11,12の径方向内方の出口は、
タービン羽根車13の径方向外方の排気入口14に臨ん
で開口される。
【0014】タービン羽根車13はタービンシャフト1
5の一端に一体的に取り付けられ、タービンシャフト1
5の他端には図示しないコンプレッサホイールが取り付
けられる。タービンシャフト15はセンターケーシング
16の軸受部17に回転可能に支持される。
【0015】タービン羽根車13は軸方向の先端部分に
排気出口18を有し、タービンハウジング9はその排気
出口18を囲繞する排気出口部19を有する。この排気
出口部19に排気管20(図2に示す)が接続され、こ
れら排気出口部19及び排気管20によって、タービン
羽根車13の排気出口18に臨む排気出口通路21が区
画形成される。
【0016】同様に、前述の第1室6及び第1のスクロ
ール室11と、第2室7及び第2のスクロール室12と
は、タービン羽根車13の排気入口14にそれぞれ臨む
第1の排気通路22と第2の排気通路23とをそれぞれ
区画形成する(図2参照)。図2に示すように、タービ
ン羽根車13が排気で駆動されると、コンプレッサハウ
ジング24内のコンプレッサホイールは回転して吸気を
過給状態で各シリンダ31 …に送り込む。特に、#1…
#3シリンダ31 …33 の排気は、第1の排気通路22
で集合されてタービン羽根車13に送られ、一方これと
は別系統で、#4…#6シリンダ34 …36 の排気が第
2の排気通路23で集合されてタービン羽根車13に送
り込まれる。このように排気が別系統でタービン羽根車
13に送られるので、互いの排気干渉が防止されて排気
脈動の積極的利用を図れ、高効率な動圧過給を達成する
ことができる。
【0017】ところで、この過給圧の制御に際してはタ
ービン羽根車13を避けて排気をバイパスさせる必要が
あり、これを行う装置に関して以下詳述することとす
る。
【0018】図1に示すように、排気マニホールド4に
は、第1室6及び第2室7を第1及び第2のスクロール
室11,12にそれぞれ連通させる排気出口ポート6
a,7aが形成される。一方、排気マニホールド4には
排気取出部25が形成され、これには第1室6及び第2
室7にそれぞれ連通する第1及び第2の排気取出通路2
6,27が形成される。これら通路26,27は排気取
出部25の上端面28で開放され、特にその上端面28
は第1及び第2の開閉弁29,30のための弁座を形成
する。
【0019】第1及び第2の開閉弁29,30は、スイ
ング弁の構成がなされ、ここでは共通のシャフト31に
第1及び第2のステー32,33を介して連結されて、
シャフト31の軸回りの回動により、第1及び第2の排
気取出通路26,27の出口をそれぞれ個別に同期開閉
するようになっている。そしてシャフト31は、その端
部にレバー34を一体的に有し、このレバー34がダッ
シュポット35(アクチュエータ)で押し引きされるこ
とにより、軸回りを回動するようになっている。ダッシ
ュポット35には吸気管36(図2に示す)からの吸気
が導入され、この吸気圧が設定過給圧以上となったと
き、ダッシュポット35は圧力に応じてレバー34を押
し、第1及び第2の開閉弁29,30を同時に適宜量開
放させる。
【0020】そして、排気取出部25には第1及び第2
のバイパス配管37,38が接続され、これら配管3
7,38は第1及び第2の排気取出通路26,27にそ
れぞれ個別に連通される。さらにこれらバイパス配管3
7,38の排気出口端は、図2に示すように排気管20
に接続される。
【0021】このように、第1の排気取出通路26及び
第1のバイパス配管37と、第2の排気取出通路27及
び第2のバイパス配管38とは、第1及び第2の排気通
路22,23からそれぞれ分岐され、排気を別系統でバ
イパスさせるための第1のバイパス通路39と第2のバ
イパス通路40とをそれぞれ形成する。そしてこれら通
路の開閉を、第1及び第2の開閉弁29,30が個別に
行うこととなる。
【0022】さて、このような構成によると、第1及び
第2の開閉弁29,30が開放された場合に、第1室6
及び第2室7の排気は、第1及び第2のバイパス通路3
9,40を通じて排気出口通路21に送られる。つま
り、タービン羽根車13の上流側から下流側へと排気が
別系統の通路を通じてバイパスされる。そして開閉弁2
9,30は、それぞれの通路を別々に開閉するため、開
放時に互いの通路を連通させることなく、よって排気を
合流させることもない。
【0023】従って、タービン羽根車13の上流側にお
ける排気の干渉は防止され、これによって排気脈動の減
衰を防止し、その排気脈動をタービンの駆動に十分利用
できるようになる。そして過給圧制御を行うような運転
領域においても、ターボ過給機の性能を落とさずに済
み、高効率の維持が可能となる。
【0024】なお、別系統でバイパスされた排気は排気
管20内で合流するが、この位置がタービン羽根車13
の下流側であり、上流側までは通路分の距離が十分保た
れていることから、これによる影響はなく、動圧過給の
利点は損なうことがない。
【0025】以上本発明の好適な実施の形態について説
明したが、本発明は上記形態に限定されず他の形態を採
ることも可能である。例えば、排気をタービンハウジン
グ9から取り出してバイパスさせたり、開閉弁29,3
0を連動とせず個別のアクチュエータで別々に作動させ
たりすることもできる。また、開閉弁29,30をサー
ボ弁としたり、2本のバイパス配管37,38を1本に
して内部に仕切りを設けたりすることも可能である。さ
らにエンジン1に関しても、6気筒以外の気筒数とする
ことが可能である。
【0026】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0027】(1) 過給圧制御に際して、タービン羽
根車の上流側での排気干渉を防止でき、排気脈動を十分
利用できて効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排気バイパス装置を示す正面図で
ある。
【図2】本発明に係る排気バイパス装置が適用されたエ
ンジンの全体を示す平面図である。
【図3】ターボ過給機を示す縦断面図である。
【図4】従来の排気バイパス装置を示す正面図である。
【符号の説明】
1 エンジン 13 タービン羽根車 14 排気入口 18 排気出口 21 排気出口通路 22 第1の排気通路 23 第2の排気通路 29 第1の開閉弁 30 第2の開閉弁 39 第1のバイパス通路 40 第2のバイパス通路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多気筒エンジンの排気ポートのうち、所
    定気筒の排気ポートの出口を集合させる第1の排気通路
    と、残りの排気ポートの出口を集合させる第2の排気通
    路とを設け、これら排気通路の出口をそれぞれタービン
    羽根車の排気入口に臨ませると共に、該タービン羽根車
    の排気出口に臨ませて排気出口通路を設け、上記第1及
    び第2の排気通路から分岐させて第1及び第2のバイパ
    ス通路をそれぞれ設け、該第1及び第2のバイパス通路
    の出口を上記排気出口通路に接続し、上記第1及び第2
    のバイパス通路に第1及び第2の開閉弁をそれぞれ設け
    たことを特徴とするターボ過給式エンジンの排気バイパ
    ス装置。
JP8028085A 1996-02-15 1996-02-15 ターボ過給式エンジンの排気バイパス装置 Pending JPH09222024A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020029681A (ko) * 2000-10-13 2002-04-19 이계안 개별 바이패스 회로를 갖춘 터보차저 시스템
JP2007205340A (ja) * 2006-02-06 2007-08-16 Nissan Diesel Motor Co Ltd 多気筒エンジン
WO2011111118A1 (ja) * 2010-03-12 2011-09-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
WO2011137004A3 (en) * 2010-04-30 2012-03-01 Honeywell International Inc. Turbocharger with turbine nozzle vanes and an annular rotary bypass valve
CN103422980A (zh) * 2012-05-21 2013-12-04 株式会社电装 涡轮增压器

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