(57)【要約】【課題】ツインスクロールターボ及びＥＧＲシステムを備えたディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲ率の低下を抑制することができる排気マニホールドを提供する。【解決手段】ディーゼルエンジン１の気筒１０から排出される排ガス１２をそれぞれ導入するヘッダーパイプ１４が同数ずつ集合する互いに区画された第１集合部１５Ａ及び第２集合部１５Ｂと、それらの集合部１５Ａ、１５Ｂから、ツインスクロールターボ２の一対の第１スクロール室１９Ａ及び第２スクロール室１９Ｂへ向けてそれぞれ排ガス１２ａ、１２ｂを排気する第１排気口１７Ａ及び第２排気口１７Ｂと、第１集合部１５ＡからＥＧＲシステム３にＥＧＲガス２２を供給するＥＧＲポート２１とを有する排気マニホールド１３Ａにおいて、第１排気口１７Ａの開口面積を第２排気口１７Ｂの開口面積よりも小さくする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの偶数個の気筒から排出される排ガスをそれぞれ導入する偶数本のヘッダーパイプと、
前記偶数本のヘッダーパイプが同数ずつ集合する互いに区画された一対の集合部と、
前記一対の集合部から、ツインスクロールターボのタービンハウジング内に区画された一対のスクロール室へ向けてそれぞれ前記排ガスを排気する一対の排気口と、
前記集合部の一方からＥＧＲシステムに前記排ガスを供給するＥＧＲポートと、を有する排気マニホールドにおいて、
前記一方の集合部の排気口の開口面積を前記他方の集合部の排気口の開口面積よりも小さくし、及び／又は前記一方の集合部の内容積を前記他方の集合部の内容積よりも小さくすることを特徴とする排気マニホールド。
【請求項２】
前記一方の集合部の排気口の開口面積を前記他方の集合部の排気口の開口面積よりも小さくする場合することを、該一方の集合部の排気口を該他方の集合部の排気口よりも小さくなるように形成することで行う請求項１に記載の排気マニホールド。
【請求項３】
前記一方の集合部の排気口の開口面積を前記他方の集合部の排気口の開口面積よりも小さくすることを、該一方の集合部の排気口の上流側近傍に設置された流量制限手段により行う請求項１に記載の排気マニホールド。
【請求項４】
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数を検出する回転センサと制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記回転センサの検出値と、予め設定されたマップデータとに基づいて、前記流量制限手段を制御する請求項３に記載の排気マニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気マニホールドに関し、更に詳しくは、ツインスクロールターボ及びＥＧＲシステムを備えたディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲ率の低下を抑制することができる排気マニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両の低速域におけるエンジンの過給効率を向上することを目的として、ツインスクロールターボが採用されている。このツインスクロールターボは、タービンハウジング内に区画された一対のスクロール室を有している。そのため、ツインスクロールターボに排ガスを供給する排気マニホールドには、複数の気筒からそれぞれ排出される排ガス間の排気干渉を避けるために、互いに区画された一対の集合部が設けられている。それらの一対の集合部から、ツインスクロールターボにおける一対のスクロール室へ、それぞれ別個に排ガスが供給される。
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジンの排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することを目的として、排ガスの一部を吸気に還流させることで、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの生成を抑制するＥＧＲシステムが広く実用化されている（例えば、特許文献１を参照）。このＥＧＲシステムには、ＮＯｘの生成量を法規制値以下に抑えるために必要なＥＧＲ率を維持することが求められている。
【０００４】
上記のツインスクロールターボを備えたディーゼルエンジンにおいて、このＥＧＲシステムに排ガスを供給するには、エンジンルーム内のレイアウト及び製造コストなどの観点から、排気マニホールドにおける一方の集合部のみにＥＧＲシステムに接続するＥＧＲポートを設けることが適当である。
【０００５】
しかしながら、そのように排気マニホールドにＥＧＲポートを設けると、一方の集合部の排圧が低下するのでＥＧＲシステムに分流する排ガス量が減少してしまい、必要なＥＧＲ率を維持することが困難になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−４１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ツインスクロールターボ及びＥＧＲシステムを備えたディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲ率の低下を抑制することができる排気マニホールドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の排気マニホールドは、ディーゼルエンジンの偶数個の気筒から排出される排ガスをそれぞれ導入する偶数本のヘッダーパイプと、前記偶数本のヘッダーパイプが同数ずつ集合する互いに区画された一対の集合部と、前記一対の集合部から、ツインスクロールターボのタービンハウジング内に区画された一対のスクロール室へ向けてそれぞれ前記排ガスを排気する一対の排気口と、前記集合部の一方からＥＧＲシステムに前記排ガスを供給するＥＧＲポートとを有する排気マニホールドにおいて、前記一方の集合部の排気口の開口面積を前記他方の集合部の排気口の開口面積よりも小さくし、及び／又は前記一方の集合部の内容積を前記他方の集合部の内容積よりも小さくすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の排気マニホールドによれば、ＥＧＲシステムへ排ガスを供給するＥＧＲポートが設けられた集合部の排圧が増加するため、ＥＧＲポートから分流するＥＧＲガスの流量が増加するので、ＥＧＲ率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の排気マニホールドが用いられるディーゼルエンジンの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態からなる排気マニホールドを示す断面図である。
【図３】図２に示すＸ−Ｘ矢視の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態からなる排気マニホールドの別の例を示す断面図である。
【図５】図４の排気マニホールドが用いられるディーゼルエンジンの構成図である。
【図６】マップデータの例を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態からなる排気マニホールドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる排気マニホールドが用いられるディーゼルエンジンを示す。
【００１２】
このディーゼルエンジン１は、車両に搭載されたツインスクロールターボ２と、ＥＧＲシステム３とを備えている。
【００１３】
ディーゼルエンジン１の吸気通路４に吸入された空気Ａは、エアクリーナー（図示せず）を通過してからツインスクロールターボ２のコンプレッサー５により圧縮されて圧縮空気６となり、インタークーラー７で冷却された後に、吸気マニホールド８を通じてシリンダブロック９に形成された６個の気筒１０内にそれぞれ供給される。
【００１４】
気筒１０内に供給された圧縮空気６は、噴射燃料と混合・燃焼して、その熱エネルギーによりクランク軸１１を回転駆動した後に、排ガス１２ａ、１２ｂとなって排気マニホールド１３へ排気される。
【００１５】
排気マニホールド１３の内部は、＃１〜＃３の気筒１０の排気ポートにそれぞれ接続するヘッダーパイプ１４が集合する第１集合部１５Ａと、＃４〜＃６の気筒１０の排気ポートにそれぞれ接続するヘッダーパイプ１４が集合する第２集合部１５Ｂとに区画されている。第１集合部１５Ａから排出された排ガス１２ａ及び第２集合部１５Ｂに排出された排ガス１２ｂは、取付フランジ１６に形成された第１排気口１７Ａ及び第２排気口１７Ｂを通じて、第１排気通路１８Ａ及び第２排気通路１８Ｂにそれぞれ排気される。
【００１６】
なお、この例では気筒数を６個にしているが、これに限るものではなく、偶数個であればよい。気筒数がいずれの偶数であっても、排ガス１２ａ、１２ｂの排気干渉を避けるために、同一行程の気筒１０同士は同じ集合部１５Ａ／１５Ｂに接続される必要がある。
【００１７】
第１排気通路１８Ａへ排気された排ガス１２ａ及び第２排気通路１８Ｂへ排気された排ガス１２ｂは、ツインスクロールターボ２のタービンハウジング内に区画された第１スクロール室１９Ａ及び第２スクロール室１９Ｂへそれぞれ必要に応じて流入してタービン２０を回転駆動させた後に、排ガス浄化装置（図示せず）で浄化されてから排出ガスＧとなって外部へ放出される。
【００１８】
その一方で、第１集合部１５Ａに排気された排ガス１２ａの一部は、ＥＧＲポート２１を通じてＥＧＲシステム３へＥＧＲガス２２となって分流して吸気通路４へ還流される。ＥＧＲシステム３は、ＥＧＲポート２１から吸気通路４へ延びるＥＧＲ通路２３と、そのＥＧＲ通路２３に順に介設されたＥＧＲクーラー２４及びＥＧＲバルブ２５から構成される。
【００１９】
このようなディーゼルエンジン１において用いられる本発明の第１の実施形態に係る排気マニホールド１３は、第１排気口１７Ａの開口面積が第２排気口１７Ｂの開口面積よりも小さくなるように構成されている。
【００２０】
具体的には、図２、３に示す排気マニホールド１３Ａのように、取付フランジ１６に形成された第１排気口１７Ａの大きさが、第２排気口１７Ｂの大きさよりも小さくなるように予め構成する。
【００２１】
あるいは、図４に示す排気マニホールド１３Ｂのように、取付フランジ１６に形成された第１排気口１７Ａの上流側近傍に設置された排ガス１２ａの流量制限手段２６を用いて行うように構成する。この流量制限手段２６としては、特に限定するものではないが、排気マニホールド８Ｂの内壁面に固定されたオリフィスや、絞り弁２７などが例示される。なお、絞り弁２７は手動又は自動のいずれであっても良い。
【００２２】
以上のように排気マニホールド１３Ａ、１３Ｂを構成することにより、第１排気口１７Ａからの排ガス１２ａの排気流量が、第２排気口１７Ｂからの排ガス１２ｂの排気流量よりも小さくなって、第１集合部１５Ａの排圧が増加するため、ＥＧＲポート２１から分流するＥＧＲガス２２の流量が増加するので、ＥＧＲ率の低下を抑制することができる。
【００２３】
排気マニホールド８Ｂが自動の絞り弁２７を有する場合には、図５に示すように、ディーゼルエンジン１のクランク軸１１に設置されたエンジン回転数を検出する回転センサ２８に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続する制御手段であるＥＣＵ２９によって、その開度を制御することが望ましい。
【００２４】
具体的には、ＥＣＵ２９は、回転センサ２８の検出値と予め設定されたマップデータとに基づいて、絞り弁２７の開度を制御することで、第１排気口１７Ａからの排ガス１２ａの排気流量を変化させる。
【００２５】
図６にマップデータの例を示す。このマップデータでは、ディーゼルエンジン１の低回転数域から中回転数域にかけて絞り弁２７の開度を徐々に小さくして、第１排気口１７Ａからの排ガス１２ａの排気流量を制限することにより、ＥＧＲポート２１から分流するＥＧＲガス２２の流量を増加させてＥＢＲ率を増加するようにしている。
【００２６】
このような排気マニホールド８Ｂを用いることにより、ＥＧＲ率の低下を抑制するとともに、適切なＥＧＲ率を得ることができる。
【００２７】
図７は、本発明の第２の実施形態からなる排気マニホールドを示す。この排気マニホールド１３Ｃは、第１集合部１５Ａの内容積が第２集合部１５Ｂの内容積よりも小さくなっている。具体的には、第１集合部１５Ａの内径Ｄａが、第２集合部１５Ｂの内径Ｄｂよりも小さくなるように構成されている。
【００２８】
このように排気マニホールド１３Ｃを構成することにより、第１集合部１５Ａの排圧が増加するため、ＥＧＲポート２１から分流するＥＧＲガス２２の流量が増加するので、ＥＧＲ率の低下を抑制することができる。
【００２９】
なお、第１集合部１５Ａの内容積を第２集合部１５Ｂの内容積よりも小さくする手段は、上記のような内径Ｄａ、Ｄｂの調整（Ｄａ＜Ｄｂ）に限るものではなく、例えば、第１集合部１５Ａ及び第２集合部１５Ｂのそれぞれの長手方向の寸法Ｌａ、Ｌｂの調整（Ｌａ＜Ｌｂ）であっても良い。
【００３０】
上述した第１の実施形態に係る排気マニホールド１３Ａ、１３Ｂおける第１排気口１７Ａの開口面積の減少割合、及び第２の実施形態に係る排気マニホールド１３Ｃにおける第１集合部１５Ａの内径の減少割合は、個々のディーゼルエンジン１に対して予め設定される目標ＥＧＲ率により決定される。
【００３１】
また、第１の実施形態に係る排気マニホールド１３Ａ、１３Ｂの構成と、第２の実施形態に係る排気マニホールド１３Ｃの構成とを適宜組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ディーゼルエンジン
２  ツインスクロールターボ
３  ＥＧＲシステム
１２ａ、１２ｂ  排ガス
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ  排気マニホールド
１５Ａ  第１集合部
１５Ｂ  第２集合部
１７Ａ  第１排気口
１７Ｂ  第２排気口
２１  ＥＧＲポート
２２  ＥＧＲガス
２６  流量制限手段
２７  絞り弁
２８  回転センサ
２９  ＥＣＵ
【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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【図６】
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【図７】
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