JPH0370818A - 過給機付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、エンジンからの排気ガスをシーケンシャル制
御が行われる少なくとも２個の過給機が並設されて成る
過給機部を通じて外部に導出する、過給機付エンジンの
排気装置に関する。

（従来の技術） 車両に搭載されるエンジンであって、吸入空気の充填効
率をより効果的に向上させるべく、排気ガスを利用して
吸入空気を過給するターボ過給機が複数個配設されたも
のが知られている。斯かる複数個のターボ過給機が備え
られたエンジンは、例えば、実開昭６０−１７８３２９
号公報及び特開昭６０−２１６０３０号公報に示される
如くの、エンジン本体から伸びる分岐排気通路形成部の
下流部側が、並設配置された２個のターボ過給機の夫々
における排気ガス導入部に接続されるとともに、各ター
ボ過給機の排気ガス排出部側を連結する連結部が設けら
れ、その連結部から、各ターボ過給機を通じた排気ガス
を外部に導出する出口側排気通路形成部が伸びる構成が
とられるものとされる。

このようにエンジン本体に対して並設された２個のター
ボ過給機が、シーケンシャル制御が行われるものとされ
る場合には、それらのうちの一方が、エンジン本体の作
動時にその作動状態の如何にかかわらず排気ガスが導入
される１次側過給機とされるとともに、他方が、エンジ
ン本体が所定の作動状態、例えば、比較的高い回転数を
もって作動する状態をとるものとされるときのみ排気ガ
スが導入される２次側過給機とされ、従って、エンジン
本体の作動状態に応して１次側過給機のみが作動する状
態と１次側過給機及び２次側過給機の両者が作動する状
態とがとられ、エンジン本体に対する吸入空気の過給が
、エンジン本体側の要求に応じて効率よく行われるよう
にされる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如くのシーケンシャル制御が行われる１次側及び
２次側過給機にあっては、夫々の作動に伴って温度が上
昇することになるが、吸気過給効率を良好に維持する観
点からは、それらの吸気導入部から加圧吸気送出部に到
る部分の温度上昇が抑制されるようになされることが望
まれ、特に、エンジン本体の作動時に常時排気ガスが導
入される１次側過給機については、その吸気導入部から
加圧吸気送出部に到る部分の温度上昇の抑制が強く望ま
れるところとなる。斯かるもとで、１次側及び２次側過
給機の夫々における排気ガス排出部に連結部を介して接
続される出口側排気通路形成部は、高温の排気ガスが流
通するものとされて高温とされることになるので、出口
側排気通路形成部の熱影響が、特に、１次側過給機に対
してできるだけ及ぼされないようにされることが要求さ
れる。

しかしながら、シーケンシャル制御が行われる１次側及
び２次側過給機が備えられたエンジンにあっては、１次
側及び２次側過給機の夫々の吸気導入部から加圧吸気送
出部に到る部分を含む吸気系が、複雑化されるとともに
占有容積を大とするものとなる傾向にあり、その結果、
従来においては、各構成部分の配置が全体の容積を制約
することのみに重点が置かれたものとされており、全体
の容積を制約するに加えて、上述の要求に充分に答える
ものとされた各構成部分の配置は見当たらない。

斯かる点に鑑み、本発明は、一方がエンジン本体の作動
時にその作動状態の如何にかかわらず排気ガスが導入さ
れる１次側過給機とされるとともに、他方がエンジン本
体が所定の作動状態をとるものとされるときのみ排気ガ
スが導入される２次側過給機とされる２個の過給機が備
えられたエンジンに適用され、１次側及び２次側過給機
の夫々における吸気導入部から加圧吸気送出部に到る部
分を含む吸気系全体の大型化をまねくことなく、しかも
、■次側及び２次側過給機を通過した排気ガスを、１次
側及び２次側過給機の夫々における排気ガス排出部に連
結された出口側排気通路形成部を通じ、特に工次側過給
機に対して熱影響を実質的に及ぼすことなく外部に導出
できるようにされた、過給機付エンジンの排気装置を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく、本発明に係る過給機付エンジ
ンの排気装置は、上流側端部がエンジン本体に接続され
た分岐排気通路形成部の下流側端部が、エンジン本体の
作動時にその運転状態の如何にかかわらず排気ガスが導
入されるものとされた第１の過給機の排気ガス導入部、
及び、エンジン本体が所定の運転状態にあるときのみ排
気ガスが導入されるものとされた第２の過給機の排気ガ
ス導入部の夫々に接続されるとともに、第１の過給機の
排気ガス排出部と第２の過給機の排気ガス排出部とが連
結排気通路形成部によって連結され、上流側端部が連結
排気通路形成部に接続された出口側排気通路形成部が、
連結排気通路形成部から下方に伸びて第２の過給機側に
屈曲せしめられて成り、第１及び第２の過給機の少なく
とも一方から排出された排気ガスを外部に導出するもの
とされて、構成される。

（作　用） 上述の如くの構成がとられる本発明に係る過給機付エン
ジンの排気装置においては、第１及び第２の過給機の少
なくとも一方から排出された排気ガスを外部に導出する
出口側排気通路形成部が、第１の過給機の排気ガス排出
部と第２の過給機の排気ガス排出部とを連結する連結排
気通路形成部から下方に伸びて第２の過給機側に屈曲せ
しめられるものとされることにより、第１及び第２の過
給機の夫々における吸気導入部から加圧吸気送出部に到
る部分を含む吸気系全体の大型化をまねくことなく配さ
れることになり、しかも、第１の過給機もしくは第１及
び第２の過給機の両者を通過した排気ガスが、連結排気
通路形成部から下方に伸びて第２の過給機側に屈曲せし
められた出口側排気通路形成部を通じて外部に導出され
るので、特に第１の過給機に対して熱影響を実質的に及
ぼさないものとされ、その結果、第１の過給機の吸気過
給効率が良好に維持される。

（実施例） 第１図及び第２図は、本発明に係る過給機付エンジンの
排気装置の一例を、それが適用されたロータリーピスト
ンエンジンの主要部と共に示す。

第１図及び第２図において、エンジン本体１０は、３個
のロータハウジング１２と、３個のロータハウジング１
２の夫々を挟んで配置された４個のサイドハウジング１
３とを有して構成され、−方の側面部に排気マニホール
ド８が取り付けられたものとされている。そして、エン
ジン本体１０における一方の端部に位置するサイドハウ
ジング１３の外方には、冷却用ファン１４が配されてい
る。ロータハウジング１２の夫々の内部には、ロータの
回転に応じて作動室が形成され、ロータハウジング１２
に設けられて作動室に通じるもめどされた排気ポートに
、排気マニホールド８内に形成された排気通路１５．１
６及び１７の上流側端部が夫々接続され、また、ロータ
ハウジング１２に設けられて作動室に通じるものとされ
た吸気ボートに、吸気マニホールド１１内に形成された
複数の吸気通路の下流側端部が夫々接続されている。

排気マニホールド８においては、第３図Ａ及びＢに示さ
れる如く、排気通路１５〜１７の夫々の上流側端部に、
排気導入孔１８が形成されたフランジ部１５ａ、１６ａ
及び１７ａが設けられており、排気マニホールド８は、
フランジ部１５ａ。

１６ａ及び１７ａをエンジン本体１０に当接させ、フラ
ンジ部１５ａ、１６ａ及び１７ａを貫通するボルトによ
り固着されている。そして、フランジ部１５ａとフラン
ジ部１６ａとの間に位置する通路形成部２５の厚みが比
較的大なるものとされるとともに、フランジ部１６ａと
フランジ部１７ａとの間に位置する通路形成部２６の厚
みは比較的小なるものとされている。

また、排気通路１６の下流側部分は分岐部１６Ａ及び１
６Ｂとに分岐せしめられており、排気通路１５の下流側
部分と分岐部１６Ａとにより合流部１９が形成されると
ともに、排気通路１７の下流側部分と分岐部１６Ｂとに
より合流部２１が形成されている。合流部Ｉ９の下流側
端部には開口形成部２０が設けられており、開口形成部
２０における冷却用ファン１４側への突出部には２つの
取付孔部２４が設けられるとともに、合流部１９におけ
る冷却用ファン１４側の部分には取付孔部２７が設けら
れている。一方、合流部２１の下流側端部にはエンジン
本体１０側に伸びて形成されたリブ２９を挟んで開口形
成部２２、及び、開口形成部２２により形成される開口
よりその径が大とされた開口を形成する開口形成部２３
が設けられており、開口形成部２３の近傍に位置する部
分には取付孔部２８が設けられている。

上述の如くの構成とされた排気マニホールド８は、第１
図に示される如くに、合流部Ｉ９に設けられた開口形成
部２０、及び、合流部２１に設けられた開口形成部２２
及び２３及びリブ２９が、夫々、１次側過給機３０のケ
ーシングに形成されたタービン室３０Ａに通じる排気ガ
ス導入部を構成するフランジ部３１、及び、２次側過給
機３５のケーシングに形成されたタービン室３５Ａに通
じる排気ガス導入部を構成するフランジ部３６に当接せ
しめられて固定されており、開口形成部２０により形成
される開口とフランジ部３１に形成された排気ガス導入
口３１ａとが連通せしめられ、また、開口形成部２２及
びリブ２９により形成された開口とフランジ部３６に形
成された排気ガス導入口３６ａとが連通せしめられると
ともに、開口形成部２３及びリブ２９により形成された
開口とフランジ部３６に形成された排気ガス導入口３６
ｂとが連通せしめられる。なお、排気マニホールド８に
設けられた取付孔部２７には、合流部１９を通過する排
気ガスの酸素濃度を検出するための０２センサ３３が配
設されている。

一方、タービン室３５Ａにおけるフランジ部３６の上部
には、排気ガス導入口３６ａ及び３６ｂを覆ってそれら
を連通させるカバー３７が設けられており、フランジ部
３６における排気ガス導入口３６ａは、フランジ部３６
に回動可能に取り付けられるとともにアクチュエータに
よって動作制御される排気洩らし弁３８により開状態も
しくは閉状態とされるものとされ、また、フランジ部３
６に設けられた排気ガス導入口３６ｂは、開口形成部２
３に設けられた取付孔部２８により支持される軸に回動
可能に取り付けられ、アクチュエータ４０によって動作
制御される排気カット弁３９によって、開状態もしくは
閉状態とされるものとされている。アクチュエータ４０
は、排気マニホールド８における冷却用ファン１４側に
設けられた取付孔部２４に取り付けられたブラケット４
５により支持されている。

１次側過給機３０及び２次側過給機３５はシーケンシャ
ル制御が行われるものとされており、１次側過給機３０
が、エンジン本体１０の作動時にその作動状態にかかわ
らず、そのタービン室３０Ａに、排気マニホールド８の
開口形成部２０に形成された開口及びフランジ部３１に
形成された排気ガス導入口３１ａを通じて排気ガスが導
入されるものとされ、それによりタービン室３０Ａ内の
タービンが駆動されて作動状態をとり、また、２次側過
給機３５が、エンジン本体１０が所定の動作状態をとる
とき、例えば、回転数が所定値以上となるとき、あるい
は、回転数は所定値に達していないが、吸入空気量が所
定値以上となるとき、そのタービン室３５Ａに、排気マ
ニホールド８の開口形成部２２に形成された開口及び排
気洩らし弁３８により開状態とされた排気ガス導入口３
６ａを通じて、タービン予回転用の比較的少量の排気ガ
スが導入された後、排気マニホールド８の開口形成部２
３に形成された開口及び排気カット弁３９により開状態
とされた排気ガス導入口３６ｂを通じて、排気ガスが本
格的に導入されるものとされ、それによりタービン室３
５Ａ内のタービンが駆動されて作動状態をとる。このよ
うに、排気洩らし弁３８により開状態とされた排気ガス
導入口３６ａを通じてタービン予回転用の比較的少量の
排気ガスがタービン室３５Ａ内に導入された後、排気カ
ット弁３９により開状態とされた排気ガス導入口３６ｂ
を通じてタービン室３５Ａ内に本格的に排気ガスが導入
されるようにされることにより、２次側過給機３５が作
動せしめられるとき発生するシボツクが抑制される。

１次側過給機３０に備えられたブロワを収容したコンプ
レッサー室３０Ｂは、吸気導入部３０ａを介して吸気導
入通路４１に接続されており、また、２次側過給機３５
に備えられたブロワを収容したコンプレッサー室３５Ｂ
は、吸気導入部３５ａを介して吸気導入通路４２に接続
されている。

吸気導入通路４１及び４２は、夫々、エアフィルター等
が備えられた吸気通路に接続されている。

また、コンプレッサー室３０Ｂに設けられた加圧吸気送
出部３０ｂ及びコンプレッサー室３５Ｂに設けられた加
圧吸気送出部３５ｂは、図示が省略された共通の加圧吸
気通路に接続されており、その加圧吸気通路の下流側部
分が、吸気マニホールド１１に設けられた各分岐吸気通
路の上流側端部により形成される合流部に接続されてい
る。そして、１次側過給機３０のタービン室３０Ａ及び
コンプレッサー室３０Ｂは、タービンとブロワとを連結
する連結軸が貫通するものとされた連結軸室３０Ｇを介
して連結され、また、２次側過給機３５のタービン室３
５Ａ及びコンプレッサー室３５Ｂは、タービンとブロワ
とを連結する連結軸が貫通ずるものとされた連結軸室３
５Ｃを介して連結されている。

上述の如くの１次側及び２次側過給機３０及び３５は、
夫々のタービン室３０Ａ及び３５Ａに設けられて相対向
するものとされた排気ガス排出部３０ｃ及び３５ｃが、
１次側及び２次側過給機３０及び３５とは別体に形成さ
れた連結排気通路形成部４６の両端部に、夫々ガスケッ
ト４７及び４日を介してボルト締めされて、連結排気通
路形成部４６により連結されたものとされ、エンジン本
体１０に対して並設配置されている。連結排気通路形成
部４６は、その熱膨張率が排気マニホールド８の熱膨張
率より大となる材質で形成されており、また、１次側過
給機３０側のガスケット４７の厚みが２次側過給機３５
例のガスケット４日の厚みより大とされている。さらに
、タービン室３０Ａ及び３５Ａから排出され、連結排気
通路形成部４６を通じた排気ガスを外部に導く出口側排
気通路形成部５０が、その上流側端部５０ａが連結排気
通路形成部４６にガスケット４９を介してボルト締めさ
れることにより連結されている。出口側排気通路形成部
５０は、第１図及び第２図に示される如く、連結排気通
路形成部４６から所定の距離だけ斜め下方に伸びて、２
次側過給機３５側に屈曲せしめられたものとされている
。

上述の如くの構成をとるものとされる本発明に係る排気
装置の一例においては、以下の如くの利点が得られる。

（１）出口側排気通路形成部５０が、連結排気通路形成
部４６から所定の距離だけ斜め下方に伸びて、２次側過
給機３５側に屈曲せしめられたものとされていることに
より、吸気系全体の小型化が図られるとともに、高温に
なり易い１次側過給機３０に、出口側排気通路形成部５
０を通じる排気ガスの熱影響が実質的に及ぼされないよ
うにされて、１次側過給機３０による吸気過給効率の低
下が回避される。

（２）出口側排気通路形成部５０が連結排気通路形成部
４６とは別体に形成されたものとされていることにより
、１次側過給機３０のケーシングと２次側過給機３５の
ケーシングとの間に生じた熱膨張差の影響が、出口側排
気通路形成部５０と連結排気通路形成部４６との間の接
続部分によっても緩和され、連結排気通路形成部４６に
生じる歪みや変形等が一層低減せしめられることになる
。

（３）排気マニホールド８における通路形成部２５の厚
みが比較的大なるものとされるとともに、通路形成部２
６の厚みが比較的小なるものとされ、さらに、０２セン
サ３３が合流部１９に配設されていることにより、２次
側過給機３５における排気ガス導入口３６ａ及び３．６
ｂが排気洩らし弁３８及び排気カット弁３９により閉状
態とされ、エンジン本体１０からの排気ガスの殆どが１
次側過給機３０における排気ガス導入口３１ａを通じて
タービン室３０Ａに導入されて、１次側過給機３０のみ
が作動状態とされるとき、排気ガスのタービン室３０Ａ
側への流れが良好なものとされ、それにより、エンジン
本体１０の始動時に、０□センサ３３の予熱が迅速に行
われて・早期に正常動作状態にされ、また、排気ガスの
熱による通路形成部２５の変形等の不都合が生じること
が防止されるとともに、通路形成部２６による排気熱の
吸収が比較的小なるものとされて、排気浄化への貢献が
図られる。一方、２次側過給機３５における排気ガス導
入口３６ｂが排気カット弁３９により開状態とされ、エ
ンジン本体ｌＯからの排気ガスが１次側過給機３０にお
ける排気ガス導入口３１ａを通じてタービン室３０Ａに
導入されるとともに２次側過給機３５における排気ガス
導入口３６ｂを通してタービン室３５Ａに導入され、１
次側及び２次側過給機３０及び３５の両者が作動状態と
されて、排気ガスの流速が大なるものとされるときにお
いても、０２センサ３３による排気抵抗の増大が回避さ
れる。

（４）連結排気通路形成部４６が、１次側及び２次側過
給機３０及び３５の夫々とは別体に形成されたものとさ
れていることにより、１次側過給機３０の排気ガス導入
部を形成するフランジ部３１及び排気ガス排出部３０ｃ
が設けられるケーシングと２次側過給機３５の排気ガス
導入部を形成するフランジ部３６及び排気ガス排出部３
５ｃが設けられるケーシングとが顕著な温度差を有する
ものとされて、■次側過給機３０のケーシングと２次側
過給機３５のケーシングとの間に熱膨張差が生じた場合
にも、その熱膨張差が、１次側過給機３０の排気ガス排
出部３０ｃと連結排気通路形成部４６との間の接続部分
、及び、２次側過給機３５の排気ガス排出部３５ｃと連
結排気通路形成部４６との間の接続部分によって吸収さ
れ、連結排気通路形成部４６に生じる歪みや変形等が低
減せしめられる。

（５）排気マニホールド８における開口形成部２２と開
口形成部２３との間に設けられたリブ２９により、排気
マニホールド８全体の剛性が高められるとともに、リブ
２９が排気洩らし弁３日に作用する排気脈動に対して緩
衝部材の役目を果たすことになり、排気洩らし弁３８の
耐久性が向上せしめられる。

（６）　　アクチュエータ４０は、排気マニホールド８
における、排気カット弁３９から比較的離隔した、冷却
用ファン１４の近傍に配置されているが、斯かる配設位
置がとられることにより、アクチュエータ４０のストロ
ーク長が比較的大なるものとされて、アクチュエータ４
０の小型化を図ることが可能とされるとともに、アクチ
ュエータ４０が冷却用ファン１４により効率良く冷却さ
れて、１次側過給機３０の熱影響が及ぼされ難いものと
される。

（７）エンジン本体１０からの高温の排気ガスを直接的
に受ける排気マニホールド８の熱膨張率より、１次側過
給機３０もしくは１次側及び２次側過給機３０及び３５
の両者を経て温度が低下せしめられた排気ガスを受ける
連結排気通路形成部４６の熱膨張率の方が大とされてい
ることにより、排気マニホールド８の熱膨張と連結排気
通路形成部４６の熱膨張とが略同程度とされ、排気マニ
ホールド８と連結排気通路形成部４６との両者に接続さ
れた１次側及び２次側過給機３０及び３５の夫々に、排
気マニホールド８及び連結排気通路形成部４６の夫々の
熱膨張に起因して生じる歪みが低減される。

（８）■次側過給機３０の排気ガス排出部３０ｃと連結
排気通路形成部４６との間に介在されたガスケット４７
の厚みが、２次側過給機３５の排気ガス排出部３５ｃと
連結排気通路形成部４６との間に介在されたガスケット
４８の厚みより大とされていることにより、ガスケット
４８により吸収される２次側過給機３５からの熱影響に
比してガスケット４７により吸収される１次側過給機３
０からの熱影響の方が大とされて、連結排気通路形成部
４６に及ぼされる１次側過給機３０及び２次側過給機３
５の夫々からの熱影響の差が小とされ、連結排気通路形
成部４６に生じる歪みや変形が低減される。

なお、上述の例においては、アクチュエータ４０が排気
マニホールド８における冷却用ファン１４側への突出部
に取り付けられたブラケット４５により支持される構成
がとられているが、１次側過給機３０のケーシングの一
部が冷却用ファン１４側への突出部とされ、その突出部
に取り付けられたブラケット４５にアクチュエータ４０
が支持される構成がとられてもよく、さらに、アクチュ
エータ４０は、１次側過給機３０の熱影響が小とされる
ことになる２次側過給機３５に近接した位置をとるもの
とされてもよい。

また、上述の例においては、出口側排気通路形成部５０
と連結排気通路形成部４６とが別体に形成された構成が
とられているが、本発明に係る過給機付エンジンの排気
装置は、出口側排気通路形成部５０と連結排気通路形成
部４６とが一体に形成された構成がとられるようにされ
てもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る過給機付エ
ンジンの排気装置によれば、エンジン本体の作動時にそ
の作動状態の如何にかかわらず排気ガスが導入される第
１の過給機と、他方がエンジン本体が所定の作動状態を
とるものとされるときのみ排気ガスが導入される第２の
過給機とのうちの、少なくとも一方から排出された排気
ガスを外部に導出する出口側排気通路形成部が、第１の
過給機の排気ガス排出部と第２の過給機の排気ガス排出
部とを連結する連結排気通路形成部から下方に伸びて第
２の過給機側に屈曲せしめられるものとされるので、出
口側排気通路形成部を、１次側及び２次側過給機の夫々
における吸気導入部から加圧吸気送出部に到る部分を含
む吸気系全体の大型化をまねくことなく配置することが
でき、しかも、第１の過給機もしくは第１及び第２の過
給機の両者を通過した排気ガスが、連結排気通路形成部
から下方に伸びて第２の過給機側に屈曲せしめられた出
口側排気通路形成部を通じて外部に導出されるので、特
に第１の過給機を、排気ガスの熱影響が実質的に及ぼさ
れないものとなすことができて、その結果、第１の過給
機の吸気過給効率を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る過給機付エンジンの排
気装置の一例をそれが適用されたロータτＪ−ピストン
エンジンの主要部と共に示す概略平面図及び側面図、第
３図Ａ及びＢは排気マニホールドの側面図及び正面図で
ある。 図中、８は排気マニホールド、１０はエンジン本体、１
５〜１７は排気通路、３０は１次側過給機、３０ｃ及び
３５ｃは排気ガス排出部、３１及び３６はフランジ部、
３５は２次側過給機、４６は連結排気通路形成部、５０
は出口側排気通路形成部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上流側端部がエンジン本体に接続されるとともに、下流
   側端部が、上記エンジン本体の作動時にその運転状態の
   如何にかかわらず排気ガスが導入されるものとされた第
   １の過給機の排気ガス導入部、及び、上記エンジン本体
   が所定の運転状態にあるときのみ排気ガスが導入される
   ものとされた第２の過給機の排気ガス導入部の夫々に接
   続された分岐排気通路形成部と、 上記第１の過給機の排気ガス排出部と上記第２の過給機
   の排気ガス排出部とに接続されて両排気ガス排出部を連
   結する連結排気通路形成部と、上流側端部が上記連結排
   気通路形成部に接続され、該連結排気通路形成部から下
   方に伸びて上記第２の過給機側に屈曲せしめられて成り
   、上記第１及び第２の過給機の少なくとも一方から排出
   された排気ガスを外部に導出する出口側排気通路形成部
   と、 を備えて構成される過給機付エンジンの排気装置。