(57)【要約】【課題】シングルスクロールタイプにおいて排気の動圧の干渉を減少させてターボ特性を向上できるエンジンの排気装置を提供する。【解決手段】４気筒のエンジン３０の排気マニフォルドを、排気干渉が生じない２つの排気マニフォルド４０、４１に分けて形成すると共に両排気口４３、４４が分割された集合管４２で集合させ、集合管４２を、シングルスクロールターボチャージャ５０のシングルスクロール５７の入口管５５に連結し、入口管５５に、２つの排気マニフォルド４０、４１からの排気を分けてタービンブレード５３に導入すると共に動圧に応じて変形する仕切板１０を設けたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４気筒のエンジンの排気マニフォルドを、排気干渉が生じない２つの排気マニフォルドに分けて形成すると共に両排気口が分割された集合管で集合させ、該集合管を、シングルスクロールターボチャージャのシングルスクロールの入口管に連結し、該入口管に、前記２つの排気マニフォルドからの排気を分けてタービンブレードに導入すると共に動圧に応じて変形する仕切板を設けたことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
前記シングルスクロールのタービンブレードの外周には、可変ノズルベーンが設けられる請求項１に記載のエンジンの排気装置。
【請求項３】
前記仕切板は、２つの排気マニフォルドの集合管と前記シングルスクロールの入口管を接続するフランジ間に取付られる仕切板フランジに取り付けられる請求項１又は２記載のエンジンの排気装置。
【請求項４】
前記仕切板は、厚さ０．１〜０．２ｍｍのステンレス板からなる請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸排気系にターボチャージャを接続したエンジンの排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸排気系に接続されるターボチャージャには、排気側がシングルスクロールを有するシングルスクロールターボチャージャと、ツインスクロールとなるツインスクロールターボチャージャがある。
【０００３】
シングルスクロールターボチャージャは作動する回転領域が狭く、ツインスクロールターボチャージャはスクロールをツインにすることで低回転から高回転域まで作動するメリットがある。
【０００４】
通常ターボチャージャを低回転域より作動させるためには、タービンハウジングのＡ／Ｒ比を小さくして排ガスの流路面積を狭くする必要があり、高回転域では、逆に排ガスが流れにくくなり、エンジンの出力の頭打ちが早くなる。
【０００５】
ツインスクロールターボチャージャは、スクロールがツインであるものの、タービンは一つであり、可変ノズルターボのように排気を制御する機能を備えるため、低回転領域以外では特性はシングルスクロールターボチャージャと変わらない。
【０００６】
ツインスクロールターボチャージャを用いる場合には、４気筒エンジンでは、各気筒の干渉を避けるため、４−２排気マニフォルドが用いられる。
【０００７】
図５は４−２排気マニフォルドを持つ４気筒エンジン１００と、ツインスクロールターボチャージャ１１０のツインスクロール１５４、１５５を組み合わせた模式図を示したものである。
【０００８】
４気筒エンジン１００の場合、１番排気ポート１０１，２番排気ポート１０２，３番排気ポート１０３，４番排気ポート１０４のうち、１番排気ポート１０１と４番排気ポート１０４からの排気を集合させた第１排気マニフォルド１０５と、２番排気ポート１０２と３番排気ポート１０３とを集合させた第２排気マニフォルド１０６とに分け、この第１排気マニフォルド１０５を一方のツインスクロール１５４に接続し、第２排気マニフォルド１０６を他方のツインスクロール１５５に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−０８４５７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ディーゼルエンジンの場合、広い負荷範囲で運転されることと、低速トルクを上げたいことにより、タービン入口に可変ノズルを用いた可変容量ターボチャージャがある。
【００１１】
そこで、図５に示したツインスクロールのタービン１５３の外周に可変のノズルベーンを設けることが考えられるが、排気マニフォルドが２つに分けられているため、片持ち支持された可変のノズルベーンの耐久性上ノズルベーンを設けることは不可能であり、また逆に、可変容量ターボチャージャをツインスクロールすることも不可能である。
【００１２】
従って、低速トルクを上げるためにノズルベーンを設ける場合の排気マニフォルドは４−１排気マニフォルドにせざるを得ず、排気干渉により動圧効果が減じられ、低速トルクをさらに向上させることはできない問題がある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、シングルスクロールタイプにおいて排気の動圧の干渉を減少させてターボ特性を向上できるエンジンの排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、４気筒のエンジンの排気マニフォルドを、排気干渉が生じない２つの排気マニフォルドに分けて形成すると共に両排気口が分割された集合管で集合させ、該集合管を、シングルスクロールターボチャージャのシングルスクロールの入口管に連結し、該入口管に、前記２つの排気マニフォルドからの排気を分けてタービンブレードに導入すると共に動圧に応じて変形する仕切板を設けたことを特徴とするエンジンの排気装置である。
【００１５】
前記シングルスクロールのタービンブレードの外周には、可変ノズルベーンが設けられるのが好ましい。
【００１６】
前記仕切板は、２つの排気マニフォルドの集合管と前記シングルスクロールの入口管を接続するフランジ間に取付られる仕切板フランジに取り付けられるのが好ましい。
【００１７】
前記仕切板は、厚さ０．１〜０．２ｍｍのステンレス板からなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、排気干渉を避けるべく排気マニフォルドを２系統に分割した状態で、シングルスクロールターボチャージャのシングルスクロールに接続し、そのシングルスクロールの入口管を２仕切板で２系統に分けることで、排気の動圧の干渉を防止しつつターボ特性の向上を図ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態を示すエンジンの排気装置の一部断面を含む模式図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）は、本発明のエンジンの排気装置を用いた仕切板の外観斜視図である。
【図３】本発明のエンジンの排気装置を用いた排気ターボ過給機の一部破断側面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明のエンジンの排気装置の仕切板の作動を説明する図である。
【図５】従来の排気装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１は、エンジンの排気装置の一部断面を含む模式図である。
【００２２】
図１に示すように、４気筒のエンジン３０の排気系は、シングルスクロールターボチャージャ５０のシングルスクロール５７に接続されてエンジンの排気装置が構成される。
【００２３】
エンジン３０は、１番シリンダ３１，２番シリンダ３２，３番シリンダ３３，４番シリンダ３４を有する。
【００２４】
排気マニフォルドは、図５で説明したように排気干渉を防ぐため、２系統の排気マニフォルド４０、４１に分割形成されている。図示の例では、１番シリンダ３１と４番シリンダ３４の排気ポートが一方の排気マニフォルド４０に集合され、２番シリンダ３２と３番シリンダ３３の排気ポートが、他方の排気マニフォルド４１に集合される。
【００２５】
排気マニフォルド４０、４１の排気口４３、４４が分割された状態で集合管４２で集合される。
【００２６】
シングルスクロールターボチャージャ５０のシングルスクロール５７には、タービンブレード５３が設けられ、シングルスクロール５７の接線方向に排気を導入する入口管５５が設けられ、タービンブレード５３の軸方向には、排気出口５４が設けられる。
【００２７】
図１、図３に示すようにノズルベーン５６は、ガイドリング５８を介してタービンブレード５３の外周に取り付けられており、アクチュエータ５９によってタービンブレード５３の角度を可変できるようになっている。
【００２８】
２つの排気マニフォルド４０、４１の集合管４２と、シングルスクロール５７の入口管５５とは、断面四角形状に形成されると共に、フランジ６０、６１で接合され、そのフランジ６０、６１の接合で、シングルスクロール５７の入口管５５内を流れる排ガスを２系統に仕切る仕切板１０が設けられる。
【００２９】
図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は、本発明の排気構造を用いた仕切板の外観斜視図である。
【００３０】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、仕切板１０は、集合管４２と入口管５５のフランジ６０、６１の形状に合わせて四角枠状に形成された仕切板フランジ１１に一体に形成されている。
【００３１】
仕切板１０は、弾性を有し、例えば０．１ｍｍから０．２ｍｍの厚さのステンレス板で形成される。
【００３２】
仕切板１０の取付は、図３に示すようにシングルスクロール５７の入口管５５のフランジ６１と集合管４２のフランジ６０を接合する前に、仕切板１０を入口管５５内の直線部に挿入した後、仕切板フランジ１１をフランジ６０、６１で挟んで接合固定する。
【００３３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３４】
先ず、エンジン３０の駆動され、その各シリンダの排気ポートから排ガスが排出される。
【００３５】
この際、排ガスは排気干渉が生じない２系統の排気マニフォルド４０、４１に排気され、集合管４２からシングルスクロール５７の入口管５５に流れるが、入口管５５も仕切板１０で仕切られているため、シングルスクロール５７内のタービンブレード５３に流入する近傍まで排気干渉を受けることなくタービンブレード５３を駆動することができる。
【００３６】
仕切板１０は、弾性を有するため、図４（ａ）、図４（ｂ）に示したように排気の動圧Ｐで変形して流路、動圧Ｐをタービンブレード５３までスムーズに導くことができる。
【００３７】
またエンジン３０が低回転域のときでも、入口管５５は仕切板１０で仕切られるため、排気マニフォルド４０、４１から入口管５５に流入する排ガスの流速が下がることなく、またノズルベーン５６の翼角を絞ることでさらに特性を向上させるこおとができる。
【００３８】
この際、仕切板１０の先端では、シングルスクロール５７内の排ガスは合流乃至拡散してノズルベーン５６に均一に排ガスが当たるため、ノズルベーン５６が片持ち支持でも不具合を起こすことがない。
【００３９】
このように、本発明は、排気マニフォルドを２系統に分け、シングルスクロールターボチャージャのシングルスクロールの入口管に仕切板を設けること、排気の動圧の干渉を減少させつつターボ特性を向上させることができる。
【００４０】
なお、集合管４２と入口管５５は、動圧で変形する仕切板１０の移動を妨げないように断面四角形に形成する例を示しているが、仕切板１０で完全に流路を２つに仕切る必要はなく、集合管４２と入口管５５を円形とし、仕切板１０の幅を小さくして、円形の入口管５５内で移動できるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０  仕切板
１１  仕切板フランジ（フランジ）
３０  エンジン
４０、４１  排気マニフォルド
４２  集合管
４３、４４  排気口
５０  シングルスクロールターボチャージャ
５３  タービンブレード
５５  入口管
５７  シングルスクロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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