JPH0663833U - Exhaust device for sequential turbo engine - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シングルターボモードでの排気制御弁に作用
する排気脈圧を平滑化して、排気制御弁の振動騒音等を
低減する。 【構成】 エンジン本体の左右バンクに等長の排気マニ
ホールドが連通され、これら排気マニホールドが集合
し、且つその集合部から排気管によりプライマリターボ
過給機と排気制御弁を有するセカンダリターボ過給機と
にそれぞれ連通される。そして排気制御弁が閉じるよう
に制御されるシングルターボモードの場合に、左右バン
クと排気制御弁との排気管長を等しくする。 (57) [Summary] [Purpose] To smooth the exhaust pulse pressure acting on the exhaust control valve in the single turbo mode to reduce vibration noise of the exhaust control valve. [Composition] Exhaust manifolds of equal length are communicated with the left and right banks of the engine body, these exhaust manifolds are gathered, and a primary turbocharger and a secondary turbocharger having an exhaust control valve are provided from the gathering portion by an exhaust pipe. Will be connected to each. Then, in the single turbo mode in which the exhaust control valve is controlled to be closed, the left and right banks and the exhaust control valve have the same exhaust pipe length.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、複数のターボ過給機を備える車両用のシーケンシャルターボエンジ ンの排気装置に関し、詳しくは、排気制御弁の騒音対策に関する。 The present invention relates to an exhaust device for a sequential turbo engine for a vehicle including a plurality of turbochargers, and more particularly, to a noise countermeasure for an exhaust control valve.

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

近年、車両用の過給機付エンジンとして、シーケンシャルターボエンジンが提 案されている。このエンジンは、多気筒の排気系にプライマリターボ過給機とセ カンダリターボ過給機が並列的に設けられ、例えば低速域のシングルターボモー ドではプライマリターボ過給機のみを作動し、高速域のツインターボモードにな ると両ターボ過給機を作動して走行状態に応じた最適なエンジン出力特性を得る ことを図っている。このためエンジンの排気装置は、プライマリターボ過給機と セカンダリターボ過給機の一方と両方を良好に作動するように構成することが要 求される。 In recent years, a sequential turbo engine has been proposed as a supercharged engine for vehicles. This engine has a multi-cylinder exhaust system in which a primary turbocharger and a secondary turbocharger are installed in parallel.For example, in a single turbo mode in the low speed range, only the primary turbocharger operates and in the high speed range When in the twin turbo mode, both turbochargers are activated to obtain the optimum engine output characteristics according to the running condition. Therefore, the exhaust system of the engine is required to be configured so that both the primary turbocharger and the secondary turbocharger operate well.

【０００３】 従来、上記シーケンシャルターボエンジンに関しては、例えば実開平１−１４ ８０２８号公報の先行技術がある。この先行技術において、エンジンの排気系に 並列配置される第１の過給機と第２の過給機の排気マニホールド同志を連絡管に より連通し、連絡管と第２の過給機との分岐部に排気切換弁を設ける。そして排 気切換弁により第２の過給機側を閉じて連絡管を開き、エンジンの全ての気筒の 排気を第１の過給機に導入する。また排気切換弁により第２の過給機側を開いて 連絡管を閉じ、左右の気筒の排気を第１と第２の過給機にそれぞれ独立して導入 することが示されている。Conventionally, as for the above-mentioned sequential turbo engine, there is, for example, the prior art of Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-14 8028. In this prior art, the exhaust manifolds of the first supercharger and the second supercharger, which are arranged in parallel to the exhaust system of the engine, are connected to each other by a connecting pipe to connect the connecting pipe and the second supercharger. An exhaust switching valve is provided at the branch. Then, the exhaust gas switching valve closes the second supercharger side and opens the communication pipe, and introduces the exhaust gas of all cylinders of the engine to the first supercharger. Further, it is shown that the exhaust switching valve opens the second supercharger side and closes the communication pipe, and the exhaust gases of the left and right cylinders are independently introduced into the first and second superchargers.

【０００４】[0004]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところで、上記先行技術のものにあっては、第１の過給機と第２の過給機の排 気マニホールド同志を、単に連絡管により連通しただけの構成であるから、第１ の過給機のみを作動するシングルターボモードの場合に、左右の気筒と第１の過 給機または排気切換弁との間の排気管長が不等長になる。このため左側の気筒の 排気の際には、排気切換弁に近いことから大きい排気圧力が作用し、右側の気筒 の排気の際には、排気切換弁から遠いことから排気圧力が減衰してその圧力は小 さくなる。こうして排気切換弁には、大きい排気圧力が断続的に作用して、この 排気脈圧により排気切換弁が振動して騒音を発生したり、破損する等の問題があ る。 By the way, in the above-mentioned prior art, since the exhaust manifolds of the first supercharger and the second supercharger are simply connected by the connecting pipe, the first supercharger is connected. In the single turbo mode in which only the engine is operated, the exhaust pipe length between the left and right cylinders and the first supercharger or the exhaust switching valve becomes unequal length. Therefore, when exhausting the left cylinder, a large exhaust pressure acts because it is close to the exhaust switching valve, and when exhausting the right cylinder, the exhaust pressure attenuates because it is far from the exhaust switching valve. The pressure will be small. Thus, a large exhaust pressure acts intermittently on the exhaust switching valve, and this exhaust pulse pressure causes a problem that the exhaust switching valve vibrates to generate noise or break.

【０００５】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、シングルターボモードでの排気制 御弁に作用する排気脈圧を平滑化して、排気制御弁の振動騒音等を低減すること を目的とする。The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to smooth the exhaust pulse pressure acting on the exhaust control valve in the single turbo mode to reduce vibration noise and the like of the exhaust control valve. And

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため、本考案は、エンジン本体の排気系にプライマリター ボ過給機とセカンダリターボ過給機が並列して配置され、セカンダリターボ過給 機の排気管に排気制御弁が設けられるシーケンシャルターボエンジンにおいて、 左右バンクに等長の排気マニホールドが連通され、これら排気マニホールドが集 合し且つその集合部から排気管によりプライマリターボ過給機とセカンダリター ボ過給機とにそれぞれ連通されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention has a primary turbocharger and a secondary turbocharger arranged in parallel in an exhaust system of an engine body, and an exhaust control valve is provided in an exhaust pipe of the secondary turbocharger. In a sequential turbo engine, equal-length exhaust manifolds are connected to the left and right banks, and these exhaust manifolds are assembled and communicated to the primary turbocharger and the secondary turbocharger through exhaust pipes from the collection part. It is characterized by

【０００７】[0007]

【作用】[Action]

上記構成に基づき、エンジン運転時に左右バンクの気筒から排出する排気は一 旦集合し、その後両ターボ過給機側に流れる。そして例えば低速域で排気制御弁 が閉じると、排気の全てがプライマリターボ過給機に導入してシングルターボモ ードになる。このとき左右バンクは等長な排気マニホールドで集合して排気制御 弁側に連通していることから、左右バンクと排気制御弁との排気管長が等しくな る。このため左右バンクの排気の際の排気圧力が等しく減衰され、排気制御弁に 作用する圧力は均等化して、振動騒音等を生じなくなる。 Based on the above configuration, the exhaust gases discharged from the cylinders of the left and right banks when the engine is operating gather for one day, and then flow to both turbocharger sides. Then, for example, when the exhaust control valve closes in the low speed range, all of the exhaust gas is introduced into the primary turbocharger and becomes single turbo mode. At this time, the left and right banks are gathered by exhaust manifolds of equal length and communicate with the exhaust control valve side, so the exhaust pipe lengths of the left and right banks and the exhaust control valve are equal. For this reason, the exhaust pressure at the time of exhausting the left and right banks is equally attenuated, the pressure acting on the exhaust control valve is equalized, and vibration noise and the like do not occur.

【０００８】[0008]

【実施例】 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、４気筒の水 平対向式シーケンシャルターボエンジンの場合について説明する。エンジン本体 １は、クランクケース２の左右にシリンダヘッドを備えたバンク３，４が水平に 配設され、右バンク４に第１と第３の気筒が左バンク３に第２と第４の気筒が配 置され、＃１→＃３→＃２→＃４の点火順序で運転する。そして左右バンク３， ４の直後に、プライマリターボ過給機５とセカンダリターボ過給機６がそれぞれ 配設されている。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a case of a 4-cylinder horizontal opposed type sequential turbo engine will be described. In the engine body 1, banks 3 and 4 having cylinder heads are horizontally arranged on the left and right of a crankcase 2, and the first and third cylinders are in the right bank 4 and the second and fourth cylinders are in the left bank 3. Is installed and operates in the ignition order of # 1 → # 3 → # 2 → # 4. Immediately after the left and right banks 3 and 4, the primary turbo supercharger 5 and the secondary turbo supercharger 6 are arranged, respectively.

【０００９】 吸気系として、エアクリーナ１９から２つに分岐した吸気管１０，１１がそれ ぞれ両ターボ過給機５，６のブロワ５ｂ，６ｂに連通され、これらブロワ５ｂ， ６ｂからの吸気管１２，１３がインタークーラ１４に連通される。そしてインタ ークーラ１４からスロットル弁１５を介してチャンバ１６に連通され、チャンバ １６から吸気マニホールド１７，１８を介して左右バンク３，４の各気筒に連通 されている。As an intake system, intake pipes 10 and 11 branched from the air cleaner 19 are connected to the blowers 5b and 6b of the turbochargers 5 and 6 respectively, and the intake pipes from the blowers 5b and 6b are connected to each other. 12, 13 are communicated with the intercooler 14. The intercooler 14 communicates with a chamber 16 via a throttle valve 15, and the chamber 16 communicates with each cylinder of the left and right banks 3 and 4 via intake manifolds 17 and 18.

【００１０】 また排気系として、左右バンク３，４に等長の排気マニホールド２０，２１が 連通され、これら排気マニホールド２０，２１が集合する。そして集合部２２か ら排気管２３，２４により両ターボ過給機５，６のタービン５ａ，６ａに連通さ れ、タービン５ａ，６ａからの排気管２５が１つの排気管２６に合流して触媒コ ンバータ２７、マフラ２８に連通される。Further, as an exhaust system, equal-length exhaust manifolds 20 and 21 are connected to the left and right banks 3 and 4, and these exhaust manifolds 20 and 21 gather. Then, the exhaust pipes 23 and 24 from the collecting portion 22 communicate with the turbines 5a and 6a of the turbochargers 5 and 6, respectively, and the exhaust pipes 25 from the turbines 5a and 6a merge into a single exhaust pipe 26 to form a catalyst. It communicates with the converter 27 and the muffler 28.

【００１１】 プライマリターボ過給機５は、常に排気系に連通して過給可能に構成され、タ ービン側にウエイストゲート弁３０が設けられる。セカンダリターボ過給機６は 、タービン入口側の排気管２４に排気制御弁３１が過給圧により開くことが可能 に設けられ、ブロワ６ｂの下流の吸気管１３に吸気制御弁３２が設けられ、ブロ ワ６ｂの上、下流の間に過給圧リリーフ弁３３が設けられる。またタービン側に はウエイストゲート弁３４が各別に設けられる。そして低速域のシングルターボ モードでは、排気制御弁３１と吸気制御弁３２がアクチュエータ３１ａ，３２ａ により閉じ、過給圧リリーフ弁３３がアクチュエータ３３ａにより開き、高速域 のツインターボモードでは、それらの弁３１〜３３の開閉状態が逆になるように 制御される。The primary turbocharger 5 is configured to be always in communication with the exhaust system so that supercharging is possible, and a waste gate valve 30 is provided on the turbine side. In the secondary turbocharger 6, an exhaust control valve 31 is provided in the exhaust pipe 24 on the turbine inlet side so that it can be opened by supercharging pressure, and an intake control valve 32 is provided in the intake pipe 13 downstream of the blower 6b. A supercharging pressure relief valve 33 is provided between above and downstream of the blower 6b. A waste gate valve 34 is separately provided on the turbine side. In the low speed single turbo mode, the exhaust control valve 31 and the intake control valve 32 are closed by the actuators 31a and 32a, and the supercharging pressure relief valve 33 is opened by the actuator 33a. It is controlled so that the open / closed states of ~ 33 are reversed.

【００１２】 次に、この実施例の作用について説明する。先ずエンジン運転時には、左右バ ンク３，４から排出される排気が、排気マニホールド２０，２１により一旦集合 され、集合部２２から排気管２３，２４によりプライマリターボ過給機５とセカ ンダリターボ過給機６にそれぞれ導入するように流れる。そこで低速域では、排 気制御弁３１と吸気制御弁３２が閉じて過給圧リリーフ弁３３が開くように制御 されることで、排気制御弁３１によりセカンダリターボ過給機６への排気の導入 がカットされる。Next, the operation of this embodiment will be described. First, when the engine is in operation, the exhaust gas discharged from the left and right banks 3 and 4 is temporarily collected by the exhaust manifolds 20 and 21, and the primary turbocharger 5 and the secondary turbocharger are collected from the collecting portion 22 by the exhaust pipes 23 and 24. 6 so that they are introduced respectively. Therefore, in the low speed range, the exhaust control valve 31 and the intake control valve 32 are controlled to be closed and the boost pressure relief valve 33 is controlled to be opened, so that the exhaust control valve 31 introduces the exhaust gas to the secondary turbocharger 6. Is cut.

【００１３】 このため左右バンク３，４からの排気の全ては、集合部２２から排気管２３に よりプライマリターボ過給機５にのみ導入するようになり、こうしてプライマリ ターボ過給機５のみが作動するシングルターボモードとなる。そしてプライマリ ターボ過給機５のタービン５ａと共にブロワ５ｂが回転駆動して、空気が圧縮し て吸気管１２以降に供給され、これにより空気の充填効率が向上して低速域の出 力がアップする。Therefore, all the exhaust gas from the left and right banks 3 and 4 is introduced from the collecting portion 22 to the primary turbocharger 5 through the exhaust pipe 23, and thus only the primary turbocharger 5 operates. It becomes the single turbo mode. Then, the blower 5b is rotationally driven together with the turbine 5a of the primary turbocharger 5, and the air is compressed and supplied to the intake pipe 12 and thereafter, whereby the air charging efficiency is improved and the output in the low speed range is increased. .

【００１４】 一方、このエンジン運転時には、水平対向式エンジンであって上述のように点 火順序が決まっているので、右バンク４の第１と第３の気筒で２回続けて排気し 、次いで左バンク３の第２と第４の気筒で２回続けて排気することが繰返される 。そして右バンク４の排気の際には、排気圧力が排気マニホールド２１と排気管 ２４により排気制御弁３１に作用し、左バンク３の排気の際には、排気圧力が排 気マニホールド２０と排気管２４により排気制御弁３１に作用する。On the other hand, when the engine is in operation, since it is a horizontally opposed engine and the firing order is determined as described above, the first and third cylinders of the right bank 4 are continuously exhausted twice, then Exhausting the second and fourth cylinders of the left bank 3 twice in succession is repeated. When the right bank 4 is exhausted, the exhaust pressure acts on the exhaust control valve 31 through the exhaust manifold 21 and the exhaust pipe 24, and when the left bank 3 is exhausted, the exhaust pressure is changed to the exhaust manifold 20 and the exhaust pipe. 24 acts on the exhaust control valve 31.

【００１５】 ここで排気マニホールド２０，２１の長さが等しいため、左右バンク３，４か ら排気制御弁３１に至る排気管長は等長になる。これにより左右バンク３，４か らの排気圧力は等しく減衰され、排気制御弁３１に作用する圧力は、図２のよう に均等化して略一定圧となる。このため排気制御弁３１は、振動やチャタリング 音、排気放射音、排気吐出音を発生しなくなり、アクチュエータ３１ａのスプリ ング荷重の増大も防止される。Since the exhaust manifolds 20 and 21 have the same length, the exhaust pipes from the left and right banks 3 and 4 to the exhaust control valve 31 have the same length. As a result, the exhaust pressures from the left and right banks 3 and 4 are equally attenuated, and the pressure acting on the exhaust control valve 31 is equalized and becomes a substantially constant pressure as shown in FIG. Therefore, the exhaust control valve 31 does not generate vibration, chattering noise, exhaust emission sound, or exhaust discharge sound, and an increase in the spring load of the actuator 31a is prevented.

【００１６】 次いで、中、高速域では排気制御弁３１が開くことで、集合部２２に集合した 排気は再び等しく２分割して排気管２３，２４によりプライマリターボ過給機５ とセカンダリターボ過給機６とにそれぞれ導入して作動し、ツインターボモード となる。そこで両ターボ過給機５，６により吸気系の過給圧を更に増大するよう に過給され、この領域の出力がアップする。Next, in the middle and high speed range, the exhaust control valve 31 opens, so that the exhaust collected in the collecting part 22 is equally divided into two parts, and the exhaust pipes 23 and 24 are used to exhaust the primary turbocharger 5 and the secondary turbocharger. It is installed in the aircraft 6 and operates, respectively, and the twin turbo mode is set. Therefore, both turbochargers 5 and 6 are supercharged so as to further increase the supercharging pressure of the intake system, and the output in this region is increased.

【００１７】 以上、本考案の実施例について説明したが、水平対向式以外のシーケンシャル ターボエンジンにも同様に適応できる。Although the embodiment of the present invention has been described above, the invention can be similarly applied to a sequential turbo engine other than the horizontally opposed type.

【００１８】[0018]

【考案の効果】[Effect of device]

以上説明したように、本考案によれば、複数のターボ過給機を備えたシーケン シャルターボエンジンにおいて、左右バンクから排気制御弁に至る排気管長が等 長に構成されるので、シングルターボモードで排気制御弁が閉じる際にその排気 制御弁に作用する排気圧力が均等化する。このため排気制御弁の振動や種々の騒 音を効果的に低減することができ、排気制御弁自体の損傷も低減できる。また排 気制御弁のアクチュエータのスプリング荷重の増大が防止されるので、そのスプ リング荷重を軽減することができ、信頼性が向上する。 As described above, according to the present invention, in a sequential turbo engine equipped with a plurality of turbochargers, the exhaust pipe lengths from the left and right banks to the exhaust control valve are configured to have the same length. When the exhaust control valve is closed, the exhaust pressure acting on the exhaust control valve is equalized. Therefore, the vibration of the exhaust control valve and various noises can be effectively reduced, and damage to the exhaust control valve itself can be reduced. Further, since the spring load of the actuator of the exhaust control valve is prevented from increasing, the spring load can be reduced and the reliability is improved.

【００１９】 左右バンクの排気系は、等長な排気マニホールドを一旦集合した後分岐するよ うに構成されるので、構造が簡単である。またツインターボモードでの２つのタ ーボ過給機に対する排気量、全ての気筒の残留ガス濃度が均一化して、性能が向 上する。Since the exhaust systems of the left and right banks are configured so that exhaust manifolds of equal length are once assembled and then branched, the structure is simple. Also, in twin-turbo mode, the displacement of the two turbochargers and the residual gas concentration in all cylinders are made uniform, improving performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本考案に係るシーケンシャルターボエンジンの
排気装置の実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an exhaust device for a sequential turbo engine according to the present invention.

【図２】排気制御弁に対する排気圧力の作用状態を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing how the exhaust pressure acts on an exhaust control valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ エンジン本体 ３，４ 左右バンク ５ プライマリターボ過給機 ６ セカンダリターボ過給機 ２０，２１ 排気マニホールド ２２ 集合部 ２３，２４ 排気管 ３１ 排気制御弁 1 Engine Main Body 3,4 Left and Right Banks 5 Primary Turbocharger 6 Secondary Turbocharger 20,21 Exhaust Manifold 22 Collecting Section 23,24 Exhaust Pipe 31 Exhaust Control Valve

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】 エンジン本体の排気系にプライマリター
ボ過給機とセカンダリターボ過給機が並列して配置さ
れ、セカンダリターボ過給機の排気管に排気制御弁が設
けられるシーケンシャルターボエンジンにおいて、左右
バンクに等長の排気マニホールドが連通され、これら排
気マニホールドが集合し且つその集合部から排気管によ
りプライマリターボ過給機とセカンダリターボ過給機と
にそれぞれ連通されることを特徴とするシーケンシャル
ターボエンジンの排気装置。1. A sequential turbo engine in which a primary turbocharger and a secondary turbocharger are arranged in parallel in an exhaust system of an engine body, and an exhaust control valve is provided in an exhaust pipe of the secondary turbocharger. A sequential turbo engine in which equal-length exhaust manifolds are communicated with the bank, the exhaust manifolds are aggregated, and the exhaust pipes communicate with the primary turbocharger and the secondary turbocharger respectively from the aggregated portion. Exhaust system.