(57)【要約】【課題】タービンハウジングからの排気ガスの排出口を工夫して、触媒の早期活性化を促進する。【解決手段】排気マニホルド２４Ａ，２４Ｂからの排気ガスは、タービンハウジング２８のスクロール通路へ流入し、タービンホイール３１を回転させ、メイン出口５１から排出される。ここで特に、このメイン出口５１を形成するパイプ５３を、エルボ管４３内部の断面積変化を考慮して、タービンハウジング２８からエルボ管４３の内部まで延長した。また、メイン出口５１を形成するパイプ５３を、下流側の端部５１Ａに向かうにつれて、その断面積が徐々に大きくなる形状とした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールを回転させるための排気ガスの通路であるタービン用通路と、過給圧を調整するための排気ガスの通路であるバイパス用通路とを有するタービンハウジングにおいて、
前記タービンハウジングからの排気ガスの排出に関し、前記タービン用通路からの排気ガスの出口であるメイン出口を形成するパイプを延長することにより、排気通路の断面積の急変を抑えるよう構成されていること
を特徴とするタービンハウジング。
【請求項２】
請求項１に記載のタービンハウジングにおいて、
前記メイン出口を形成するパイプは、下流側の端部へ向かうにつれて、その断面積が徐々に大きくなっていること
を特徴とするタービンハウジング。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のタービンハウジングにおいて、
前記メイン出口を形成するパイプは、下流側排気通路へ排気ガスを導くエルボ管内部まで延長されており、当該エルボ管を利用して排気通路の断面積の急変を抑えるよう構成されていること
を特徴とするタービンハウジング。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のタービンハウジングと、
下流側排気通路へ排気ガスを導くエルボ管と
を備えていることを特徴とするタービンハウジングの排気構造。
【請求項５】
請求項４に記載の排気構造において、
前記メイン出口を形成するパイプと、前記エルボ管とは、直接的に連結するよう成形されていること
を特徴とするタービンハウジングの排気構造。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の排気構造と、
前記タービンホイールに連結されるインペラを有し、吸気マニホルドへの過給を行うコンプレッサハウジングと
を備えていることを特徴とする排気タービン駆動過給機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気タービン駆動過給機（ターボチャージャ）に関し、特に、触媒の早期活性化を図り排気ガスの浄化を促進するタービンハウジングからの排気構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の出力を向上させる機構としてターボチャージャが知られている。ターボチャージャとは、内燃機関から排出される排気ガスを駆動源として吸気マニホルド内に昇圧空気を供給する過給機である。
【０００３】
ターボチャージャは、タービンハウジングとコンプレッサハウジングとを備えている。タービンハウジングには、排気ガスの通路が形成され、この通路の途中に排気ガスにより回転するタービンホイールが設けられる。コンプレッサハウジングには、タービンホイールに連結されて回転するインペラが設けられ、吸入空気を過給する。
【０００４】
このようなターボチャージャを備える内燃機関においては、エアクリーナから吸気通路に流入した空気は、エアフローメータを介してコンプレッサハウジングへ流入する。ここで昇圧された後に、吸気マニホルドを通って内燃機関へ供給される。そして、排気マニホルドからの排気ガスは、タービンハウジングのスクロール通路へ流入し、タービンホイールを回転させ、排気通路へと排出されることになる。このとき、タービンホイールの回転により連結されたインペラが回転し、コンプレッサハウジングにおいて吸気側の空気を昇圧する（例えば特許文献１、参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実公平２−４１３１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３に示すように、タービンハウジング１００には、タービンホイール１０１を回転させた排気ガスを排出するためのメイン出口１０２が設けられている。このメイン出口１０２は、タービン軸線方向（Ｙ−Ｙ方向）に開口している。
【０００７】
さらに、タービンハウジング１００には、メイン出口１０２とは別に、リリーフ出口１０３が設けられる。このリリーフ出口１０３には、スイング式のリリーフ弁１０４が設けられている。このようなリリーフ出口１０３を設けるのは、タービンホイール１０１の回転による過給圧の上昇を軽減するためである。つまり、過給圧の高低によってリリーフ弁１０４を制御し、過給圧が高くなりすぎた場合には、リリーフ出口１０３からも排気ガスを排出して、タービンホイール１０１の回転を抑え過給圧を下げるのである。
【０００８】
さて、ここで説明したメイン出口１０２とリリーフ出口１０３とは、タービン軸線方向（Ｙ−Ｙ方向）に直交する略同一平面上に設けられている。そして、これらの出口１０２，１０３からの排気ガスは、ともにケース１０５内部に排出され、フランジ１０７を介してケース１０５にボルトで固定されたエルボ管１０８によって図示しない排気通路へ導かれる。
【０００９】
しかしながら、メイン出口１０２とリリーフ出口１０３とを略同一平面上に設ける構造であるため、ケース１０５部分のタービン軸線方向に直交する断面を考えると、その断面積が出口１０２，１０３に対して大きくなる。そのため、ケース１０５内部に排出された排気ガスは、急激に拡散されることになり、温度低下を生じ、結果的に触媒の早期活性化を阻害するおそれがあった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、タービンハウジングからの排気ガスの排出口を工夫して触媒の早期活性化を促進することを目的とし、もって排気ガスの適切な浄化を実現する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、タービンホイールを回転させるための排気ガスの通路であるタービン用通路と、過給圧を調整するための排気ガスの通路であるバイパス用通路とを有するタービンハウジングにおいて、前記タービンハウジングからの排気ガスの排出に関し、前記タービン用通路からの排気ガスの出口であるメイン出口を形成するパイプを延長することにより、排気通路の断面積の急変を抑えるよう構成されていることをその要旨としている。
【００１２】
従来は、これらタービン用通路及びバイパス用通路からの排気ガスの排出口が略同一平面上に設けられており、タービンハウジングからケースへ至る排気通路で断面積が急激に大きくなっていたために、拡散による排気ガスの温度低下を招いていた。
【００１３】
これに対し、請求項１に記載の発明によれば、メイン出口を形成するパイプを延長することにより、排気通路の断面積の急変を抑えるよう構成されているため、拡散による排気ガスの温度低下を抑えることができる。その結果、触媒の早期活性化が促進されることになり、排気ガスの適切な浄化に寄与する。また、延長されたパイプは、その内部に流通する排気ガスを下流側へ効率良くガイドする役割も果たす。
【００１４】
そして請求項１に記載の発明のさらなる具体化として、請求項２に示すように、メイン出口を形成するパイプは、下流側の端部へ向かうにつれて、その断面積が徐々に大きくなる構成を採用することが考えられる。これによって、排気通路における急激な断面積の変化を抑えることができ、拡散による排気ガスの温度低下を防止できるため、触媒の早期活性化が促進される。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のタービンハウジングにおいて、前記メイン出口を形成するパイプは、下流側排気通路へ排気ガスを導くエルボ管内部まで延長されており、当該エルボ管を利用して排気通路の断面積の急変を抑えるよう構成されていることをその要旨としている。
【００１６】
ここにある技術思想は、エルボ管内部では場所によって断面積が異なるため、エルボ管内部の適当な場所にメイン出口を配置すれば、排気通路の断面積変化が抑えられるというものである。請求項３に記載の発明によれば、メイン出口を形成するパイプは、エルボ管内部まで延長され、当該エルボ管を利用して断面積の急変を抑えるよう構成されているため、拡散による排気ガスの温度低下を抑えることができ、触媒の早期活性化が促進される。
【００１７】
このようなエルボ管の利用という面を考慮すれば、エルボ管を構成要素とする請求項４に記載のタービンハウジングの排気構造の発明としても実現できる。
【００１８】
すなわち、請求項４に記載の発明においては、請求項１乃至３のいずれかに記載のタービンハウジングと、下流側排気通路へ排気ガスを導くエルボ管とを備えていることをその要旨としている。
【００１９】
請求項４に記載の発明においても同様に、拡散による排気ガスの温度低下を抑えることができ、結果として、触媒の早期活性化が促進されることになり、排気ガスの適切な浄化に寄与する。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の排気構造において、前記メイン出口を形成するパイプと、前記エルボ管とは、直接的に連結するよう成形されていることを要旨としている。
【００２１】
タービンハウジングからの排気ガスの排出側には、ケースと呼ばれる部材が固定され、上述したエルボ管は、フランジを介しケースに対してボルト固定されるのが一般的である。この点、請求項５に記載の発明によれば、メイン出口を形成するパイプと、エルボ管とは直接的に連結するよう成形されているため、ケースやフランジ、ガスケット、そして締結のためのボルト・ナットなどが必要なくなり、上述の効果、すなわち拡散による排気ガスの温度低下を防止できることに加え、タービンハウジングの排気構造が簡素化される。
【００２２】
なお、エルボ管の成形は、プレス加工やハイドロフォームといった技術を用いて行えばよい（以下の手段でも同様）。ハイドロフォームとは、管を金型に入れ、中に水等の液体を満たし圧力をかけて管を膨らませて成形する製法である。
【００２３】
以上は、タービンハウジングの発明、また、タービンハウジングの排気構造の発明として説明してきたが、ターボチャージャの発明として実現することも可能である。請求項６に記載の発明がそれである。
【００２４】
すなわち、請求項４又は５に記載の排気構造と、前記タービンホイールに連結されるインペラを有し、吸気マニホルドへの過給を行うコンプレッサハウジングとを備えていることを特徴とする排気タービン駆動過給機の発明として実現してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を具体化した一実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態では、内燃機関としての６気筒のエンジン１０と、排気タービン駆動過給機としてのターボチャージャ２６とを備えている。
【００２７】
内燃機関としての６気筒のエンジン１０には、吸気マニホルド１２と、排気マニホルド２４Ａ，２４Ｂとが、エンジン１０の各気筒＃１〜＃６と連通するようにして固定されている。吸気マニホルド１２及び排気マニホルド２４Ａ，２４Ｂは、各気筒＃１〜＃６に対応するべく分岐部を有している。
【００２８】
吸気マニホルド１２には、ターボチャージャ２６にて昇圧された空気が流入するよう、吸気パイプ１４，１６を介して、ターボチャージャ２６が連結されている。その途中には、スロットルボディ１８が介在し、このスロットルボディ１８の内部には、スロットル弁１９が配置されている。したがって、ターボチャージャ２６からの昇圧空気は、吸気パイプ１６→スロットルボディ１８→吸気パイプ１４の順に吸気マニホルド１２へ導かれる。
【００２９】
一方、排気側では、一部の気筒＃１〜＃３に対して排気マニホルド２４Ａが設けられ、残りの気筒＃４〜＃６に対して別の排気マニホルド２４Ｂが設けられている。これは６気筒のエンジン１０の各気筒＃１〜＃６の点火順序が＃１→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４という順序であるためであり、排気干渉を防止し、圧力波の有効利用を図るためである。
【００３０】
ターボチャージャ２６は、タービンハウジング２８とコンプレッサハウジング３０とを備えている。
【００３１】
コンプレッサハウジング３０は、コンプレッサ中心部に開口する入口部３０Ａと、コンプレッサ切線方向に開口する出口部３０Ｂとを備えている。入口部３０Ａの上流側にはエアクリーナ２２及びエアフローメータ２０が配置されており、吸気パイプ２１を介して、入口部３０Ａに空気が流入する構造となっている。コンプレッサハウジング３０の内部には、流入した空気を昇圧するインペラ（不図示）が配置され、後述するタービンホイール３１に連結されており、入口部３０Ａより流入する空気を昇圧して出口部３０Ｂから吸気マニホルド１２へ過給する。そのため、出口部３０Ｂには、上述した吸気パイプ１６が接続されている。
【００３２】
タービンハウジング２８は、ＳＵＳ製でスクロール形状をなした単管構造からなり、内部にタービンホイール３１を有している。タービンホイール３１は、上述したコンプレッサハウジング３０のインペラに回転軸３２によって連結されている。これにより、タービンホイール３１が回転させられると、コンプレッサハウジング３０のインペラが回転して、流入する空気が昇圧されることになる。
【００３３】
タービンハウジング２８の内部には、タービンホイール３１を回転させるための排気ガスの通路である「タービン用通路」としてのスクロール通路が形成されている。本実施の形態においては、このスクロール通路は、２つの排気マニホルド２４Ａ，２４Ｂに対応させ、仕切られた２つの通路として形成されている。２つのスクロール通路への入口は、タービン軸線方向（Ｘ−Ｘ方向）に並んで設けられており、それぞれに排気マニホルド２４Ａ，２４Ｂが接続されている。
【００３４】
また、スクロール通路の途中から、タービン軸線方向（Ｘ−Ｘ方向）に、過給圧を調節するための排気ガスの通路であるバイパス用通路が形成されている。このバイパス用通路も、上述した２つのスクロール通路に対応させて、２つの通路として形成されている。
【００３５】
なお、図１においては、煩雑になることを避けるため、スクロール通路及びバイパス用通路の詳細な図示は省略した。
【００３６】
タービンハウジング２８の下流側には、ケース４１が固定されており、このケース４１にフランジ４２を介してエルボ管４３がボルト固定されている。このエルボ管４３を介して排気ガスは下流側排気通路４４へ流入し、マフラ４５へ導かれる。
【００３７】
ここで、上述したスクロール通路からの排気ガスの出口がメイン出口５１である。一方、バイパス用通路からの排気ガスの出口がリリーフ出口５２である。
【００３８】
リリーフ出口５２の開口部には、リリーフ弁６０が設けられている。このリリーフ弁６０は、ダイヤフラムアクチュエータ（不図示）によって制御される。具体的には、コンプレッサハウジング３０の過給圧が所定値よりも高くなるとリリーフ弁６０により、リリーフ出口５２が開放される。一方、過給圧が所定値に満たない場合は、リリーフ弁６０によりリリーフ出口５２が閉鎖される。
【００３９】
そして、本実施の形態では、メイン出口５１を形成するパイプ５３が、エルボ管４３内部の断面積を考慮して、タービンハウジング２８からエルボ管４３の内部まで延長されている。また、パイプ５３は、下流側の端部５１Ａに向かうにつれて、その断面積が徐々に大きくなっている。なお、本実施の形態でいう断面積は、タービン軸線方向（Ｘ−Ｘ方向）に直交する断面における面積をいうものとする。
【００４０】
次に、このように構成されてなる本実施の形態の作用効果について説明する。
【００４１】
エアクリーナ２２からの空気は、エアフローメータ２０を介して、吸気パイプ２１から、コンプレッサハウジング３０へ流入する。ここで昇圧された後に、吸気マニホルド１２を通ってエンジン１０へ供給される。そして、排気マニホルド２４Ａ，２４Ｂからの排気ガスは、タービンハウジング２８のスクロール通路（不図示）へ流入し、タービンホイール３１を回転させ、メイン出口５１から排出されることになる。このとき、タービンホイール３１の回転により連結されたコンプレッサハウジング３０のインペラが回転し、コンプレッサハウジング３０において吸気側の空気が昇圧されて、エンジン１０へのさらなる過給がなされる。なお、過給圧が上昇し過ぎた場合には、リリーフ弁６０によりリリーフ出口５２が開放されて過給圧が抑えられる。
【００４２】
さて、エンジン１０の始動時等においては、下流側排気通路４４に設けられた初期触媒等の温度は比較的低く、初期触媒等における活性は比較的低い。かかる状況下、従来の構成においては、メイン出口とリリーフ出口とが、略同一平面上に配置されていた（図３参照）。そのため、メイン出口からケースの内部へ至る過程で排気通路の断面積が急激に大きくなり、排気ガスが拡散されるために、排気ガスの温度低下を招き、結果的に、初期触媒等の触媒の早期活性化が阻害されるおそれがあった。
【００４３】
これに対し、本実施の形態では、メイン出口５１を形成するパイプ５３の断面積はその下流側の端部５１Ａに向かうにつれて徐々に大きくなっている。したがって、スクロール通路からの排気ガスが急激に拡散されることを防止でき、排気ガスの温度低下を抑えることができる。これによって、触媒の早期活性化が促進され、排気ガスの適切な浄化に寄与する。
【００４４】
また、本実施の形態では、メイン出口５１を形成するパイプ５３がタービンハウジング２８からエルボ管４３の内部まで延長され、メイン出口５１が、エルボ管４３の内部に配置されている。ここで、フランジ４２を介してケース４１に固定されたエルボ管４３の内部の断面積は、ケース４１から離れるほど小さくなっている。したがって、メイン出口５１からエルボ管４３への排気通路においても、断面積の急変を抑えることができ、拡散による排気ガスの温度低下を防止できる。したがって、触媒の早期活性化が促進され、排気ガスの適切な浄化に寄与する。
【００４５】
なお、本発明はこのような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得る。例えば次のように実施してもよい。
【００４６】
（ａ）上記実施の形態では、タービンハウジング２８にケース４１が固定されており、さらにフランジ４２を介してエルボ管４３がボルト固定されている。
【００４７】
これに対して、図２に示すように、メイン出口８１を形成するパイプ８３とエルボ管７３とを直接的に連結するよう成形することも考えられる。このようにすれば、図１に示したケース４１やフランジ４２、また、ガスケットや締結用のボルト・ナットを削減することができ、拡散による排気ガスの温度低下を防止できるのみならず、タービンハウジングの排気構造が簡素になるという点で有利である。結果的に軽量化や製造コスト低減が可能となる。
【００４８】
なお、エルボ管７３の成形は、プレス加工やハイドロフォームといった技術により実現できる。
【００４９】
（ｂ）上記実施の形態においてエルボ管４３は従来からの形状のものをそのまま利用してもよいが、エルボ管４３の成形という観点からは、排気通路の断面積の急変を抑えるように、メイン出口５１に合わせてエルボ管４３を成形してもよい。特に、上記（ａ）の如くメイン出口８１を形成するパイプ８３とエルボ管７３とを直接的に連結するよう成形する場合、メイン出口８１に合わせてエルボ管７３を成形することが考えられる。
【００５０】
このようにすれば、拡散による排気ガスの温度低下を、より確実に抑えることができ、触媒の早期活性化が図られる。
【００５１】
（ｃ）上記実施の形態では、メイン出口５１を形成するパイプ５３の断面積変化と、エルボ管４３の断面積変化（形状）とを共に利用して、拡散による排気ガスの温度低下を防止するものであった。
【００５２】
これに対し、パイプ５３の断面積変化及びエルボ管４３の断面積変化（形状）のうちのいずれか一方を利用して、拡散による排気ガスの温度低下を防止する構造としてもよい。
【００５３】
（ｄ）上記実施の形態では、単管構造のタービンハウジング２８を採用したが、２重管構造（内管と外管との間に空気層や真空層を有する構造）のタービンハウジングを採用してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、拡散による排気ガスの温度低下を抑えることができる。その結果、触媒の早期活性化が促進されることになり、排気ガスの適切な浄化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態のターボチャージャを含む概略構成を示す説明図である。
【図２】別実施形態のターボチャージャにおけるタービンハウジングの排気構造を示す説明図である。
【図３】従来のターボチャージャにおけるタービンハウジングの排気構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…エンジン、１２…吸気マニホルド、２６…排気タービン駆動過給機としてのターボチャージャ、２８…タービンハウジング、３０…コンプレッサハウジング、３１…タービンホイール、４１…ケース、４２…フランジ、４３，７３…エルボ管、４４…下流側排気通路、５１，８１…メイン出口、５１Ａ…端部、５２…リリーフ出口、５３，８３…パイプ。
【図１】
2004144015.tif 000003
【図２】
2004144015.tif 000004
【図３】
2004144015.tif 000005