JP2007032394A - V type engine - Google Patents
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Abstract
【課題】V型エンジンにおける排気干渉の問題を解決してタービン効率やEGR分配性の大幅な向上を図る。
【解決手段】左右に振り分けられた気筒列2から排気行程が重複せずに略等間隔で連続するような半数ずつの気筒群が構成されるよう適宜な気筒4を抽出して二つのグループに分け、左右の気筒列2毎に装備された一対のターボチャージャ8のタービン9に対し前記各グループ毎に排気系統をまとめて個別に接続する。
【選択図】図1An object of the present invention is to solve the problem of exhaust interference in a V-type engine and to greatly improve turbine efficiency and EGR distribution.
An appropriate cylinder 4 is extracted from the cylinder row 2 distributed to the left and right so that half of the cylinder groups are configured so that the exhaust strokes do not overlap with each other at substantially equal intervals, and are divided into two groups. The exhaust systems are grouped and connected individually to the turbines 9 of the pair of turbochargers 8 provided for each of the left and right cylinder rows 2.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、V型エンジンに関するものである。 The present invention relates to a V-type engine.
図6は従来のV型エンジンにおける吸気系の構成例を示すもので、図中1は図示しないクランクシャフトを中心に左右にV字型を成すように一対の気筒列2を振り分けたV型エンジン(図6中では#1〜#8で示す如き8つの気筒4から成るV型8気筒エンジンの場合を例示している)を示し、該V型エンジン1の左右の各気筒列2に対しては、該各気筒列2に対応して配設された吸気マニホールド3を介して各気筒4別に吸気5が導入されるようにしてある。
FIG. 6 shows an example of the configuration of an intake system in a conventional V-type engine. In FIG. 6,
そして、各気筒4から排出された排気ガス6は、各気筒列2毎に排気マニホールド7を介し別々のターボチャージャ8のタービン9へ送られて排気エネルギーを回収された後に排気管10を通して車外へ排出されるようになっている。
Then, the
また、ここに図示している例では、前記各ターボチャージャ8のタービン9の入口付近と各吸気マニホールド3との間がEGRパイプ11により夫々接続されており、これらの各EGRパイプ11には、該各EGRパイプ11を適宜に開閉するEGRバルブ12と、再循環される排気ガス6を冷却するためのEGRクーラ13とが夫々装備されている。
Further, in the example shown here, the vicinity of the inlet of the
即ち、この種のEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気ガス再循環)系統を備え、排気側から排気ガス6の一部を抜き出して吸気側へと戻せば、その吸気側に戻された排気ガス6で各気筒4内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げ、これによりNOxの発生を低減することが可能となり、特に再循環される排気ガス6をEGRクーラ13で冷却すると、排気ガス6の温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジン出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にNOxの発生を低減させることが可能となる。
That is, this type of EGR (Exhaust Gas Recirculation) system is provided, and if a part of the
尚、前述のV型エンジンに関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献1等が存在している。
しかしながら、斯かるV型エンジン1においては、左バンクの#1〜#4の気筒4の排気タイミングが図7のようになっており、その4つの気筒4の着火順序は#1→#4→#2→#3となっているが、#4の気筒4と#2の気筒4の排気タイミングが近過ぎて互いの排気行程が重複してしまうため、図7中に斜線部で示す領域で排気干渉が起こり、この排気干渉によりタービン9やEGRパイプ12における排気ガス6の圧力が図8のように落ち込んでタービン効率やEGR分配性(再循環される排気ガス6の吸気5への混合均一性)の低下を招くという問題があった(図7及び図8の横軸はクランク角、図7の縦軸は排気バルブのリフト、図8の縦軸は排気ガスの圧力を示している)。
However, in such a V-
他方、右バンクの#5〜#8の気筒4の排気タイミングは図9のようになっており、その4つの気筒4の着火順序は#6→#5→#8→#7となっているが、こちらでは#6の気筒4と#5の気筒4の排気タイミングが近過ぎて互いの排気行程が重複してしまうため、図9中に斜線部で示す領域で排気干渉が起こり、この排気干渉によりタービン9やEGRパイプ12における排気ガス6の圧力が図10のように落ち込んで左バンク側と同様の問題を招いていた(図9及び図10の横軸はクランク角、図9の縦軸は排気バルブのリフト、図10の縦軸は排気ガスの圧力を示している)。
On the other hand, the exhaust timings of the
尚、本発明にあっては、図7及び図9における排気バルブの閉じ際と別の気筒4の排気バルブの開き始めとの僅かな重複は排気行程の重複とは看做しておらず、実質的な排気干渉が生じ得る程度に排気行程相互の主要領域同士が重複している場合に限り、排気行程が重複しているものと規定するようにしている。
In the present invention, the slight overlap between the closing of the exhaust valve in FIGS. 7 and 9 and the start of opening of the exhaust valve of another
そして、このような排気干渉の問題に関し、図11に示す如く、デュアル型の排気マニホールド7(先の特許文献1参照)を採用し、左バンクの各気筒4を左バンク内で排気行程が重複しない#1,#2と#3,#4の二つのグループに分けて排気系統を二系統化し、各グループ毎に別々に一方のターボチャージャ8のタービン9に導入すると共に、右バンクの各気筒4を右バンク内で排気行程が重複しない#5,#8と#6,#7の二つのグループに分けて排気系統を二系統化し、各グループ毎に別々に他方のターボチャージャ8のタービン9に導入することが既に周知技術として知られている。
As shown in FIG. 11, a dual type exhaust manifold 7 (refer to the above-mentioned patent document 1) is employed to solve such an exhaust interference problem, and each
このようにすれば、タービン9やEGRパイプ12における排気ガス6の圧力の落ち込みが図12(左バンク)及び図13(右バンク)に示すように多少緩和されるが、夫々のタービン9内での排気干渉が避けられず、排気干渉に係る問題の根本的な解決には到っていない。
In this way, the pressure drop of the
即ち、排気系統だけでなく各タービン9の内部も分割して二系統化できるのであれば、排気干渉をほぼ回避できるものと考えられるが、近年におけるEGR系統を備えたターボエンジンにおいては、ターボチャージャ8が可変ノズル式であることが必須であり、このような可変ノズル式のターボチャージャ8では、タービン翼車を取り囲む多数のノズルベーンを隔壁を挟んで二分割した上で該各ノズルベーンを隔壁の両側で角度変更できるようにすることが技術的に困難であるため、可変ノズル式のターボチャージャ8におけるタービン9内部の二系統化は未だ実現していないのが実情である。
In other words, if the interior of each
尚、ターボエンジンで可変ノズル式のターボチャージャ8が必須である理由は、吸気側が過給されているために排気側との圧力差が少なくなって高いEGR率を実現することが難しく、タービン9側で適宜に排気ガス6を絞り込んで排気側の圧力を高めることにより吸気側との圧力差を確保できるようにしなければならないからである。
The reason why the variable
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、V型エンジンにおける排気干渉の問題を解決してタービン効率やEGR分配性の大幅な向上を図ることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the problem of exhaust interference in a V-type engine and to greatly improve turbine efficiency and EGR distribution.
本発明は、左右に振り分けられた気筒列から排気行程が重複せずに略等間隔で連続するような半数ずつの気筒群が構成されるよう適宜な気筒を抽出して二つのグループに分け、左右の気筒列毎に装備された一対のターボチャージャのタービンに対し前記各グループ毎に排気系統をまとめて個別に接続したことを特徴とするV型エンジン、に係るものである。 The present invention extracts appropriate cylinders so that two or more cylinder groups are configured so that the exhaust strokes do not overlap with each other and are continued at substantially equal intervals from the left and right cylinder rows, and are divided into two groups. The present invention relates to a V-type engine characterized in that an exhaust system is individually connected for each group to a pair of turbocharger turbines installed for each left and right cylinder row.
而して、このようにすれば、各ターボチャージャのタービン内部を分割して二系統化しなくても、各タービンに接続される排気系統の夫々で気筒間の排気行程が重複しなくなるので、各ターボチャージャのタービン内での排気干渉が確実に回避され、タービンにおける排気ガスの圧力の落ち込みが起こらなくなり、排気エネルギーが効率良くタービンで回収されてタービン効率の大幅な向上が図られることになる。 Thus, in this way, the exhaust stroke between the cylinders does not overlap in each of the exhaust systems connected to each turbine without dividing the inside of the turbine of each turbocharger into two systems. Exhaust interference in the turbine of the turbocharger is reliably avoided, the pressure of exhaust gas in the turbine does not drop, exhaust energy is efficiently recovered by the turbine, and the turbine efficiency is greatly improved.
また、本発明においては、各グループ毎にまとめた排気系統に排気ガスの一部を吸気側に再循環するEGR系統が個別に備えられていることが好ましく、このようにすれば、排気脈動が効率良くEGR系統に送り込まれて効果的に吸気に混合導入されることになり、従来より効率の良い排気ガス再循環が実現されてEGR分配性の大幅な向上が図られることになる。 Further, in the present invention, it is preferable that an EGR system that recirculates a part of the exhaust gas to the intake side is individually provided in the exhaust system grouped for each group. It is efficiently fed into the EGR system and is effectively mixed and introduced into the intake air, so that exhaust gas recirculation that is more efficient than the conventional one is realized, and the EGR distribution is greatly improved.
上記した本発明のV型エンジンによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the V-type engine of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、各ターボチャージャのタービン内での排気干渉を確実に回避することができるので、排気エネルギーを極力損失させずに効率良くタービンで回収することができ、タービン効率の大幅な向上を図ることができる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、排気脈動を効率良くEGR系統に送り込んで効果的に吸気に混合導入させることができるので、従来より効率の良い排気ガス再循環を実現できてEGR分配性の大幅な向上を図ることができる。
(II) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図5は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図6〜図13と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。 FIGS. 1-5 shows an example of the form which implements this invention, and the part which attached | subjected the code | symbol same as FIGS. 6-13 represents the same thing.
図1に示す如く、本形態例においては、左右のバンクに振り分けられた気筒列2から排気行程が重複せずに略等間隔で連続するような半数ずつの気筒群が構成されるよう適宜な気筒4を抽出して二つのグループに分け、左右の気筒列2毎に装備された一対のターボチャージャ8のタービン9に対し前記各グループ毎に排気系統をまとめて個別に接続するようにしている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, an appropriate number of cylinder groups are configured so that the exhaust strokes are continuous at substantially equal intervals without overlapping each other from the
より具体的には、デュアル型の排気マニホールド7を採用し、左バンクに振り分けられた気筒列2の各気筒4を同バンク内で排気行程が重複せずに連続することになる#1,#4と#2,#3の二つのグループに分けて排気系統を二系統化すると共に、右バンクに振り分けられた気筒列2の各気筒4を同バンク内で排気行程が重複せずに連続することになる#5,#8と#6,#7の二つのグループに分けて排気系統を二系統化し、左右バンクの各気筒列2の相互で排気行程が重複せずに略等間隔で連続するようなグループ同士、即ち、#2,#3と#5,#8のグループ同士(図2参照)と、#1,#4と#6,#7のグループ同士(図3参照)とを夫々組み合わせて排気系統を二系統化し、#2,#3と#5,#8を組み合わせたグループの排気系統を一方のターボチャージャ8のタービン9に接続すると共に、#1,#4と#6,#7を組み合わせたグループの排気系統を他方のターボチャージャ8のタービン9に接続するようにしている。
More specifically, a dual-
而して、このようにすれば、各ターボチャージャ8のタービン9内部を分割して二系統化しなくても、各排気系統の夫々で気筒4間の排気行程が重複しなくなるので、各ターボチャージャ8のタービン9内での排気干渉が確実に回避され、タービン9やEGRパイプ12における排気ガス6の圧力の落ち込みが図4(左バンク)及び図5(右バンク)に示すように起こらなくなり、排気エネルギーが効率良くタービン9で回収されてタービン効率の大幅な向上が図られると共に、排気脈動が効率良くEGR系統を成すEGRパイプ11に送り込まれて効果的に吸気5に混合導入されることになり、従来より効率の良い排気ガス再循環が実現されてEGR分配性の大幅な向上が図られることになる。
Thus, even if the inside of the
従って、上記形態例によれば、各ターボチャージャ8のタービン9内での排気干渉を確実に回避することができるので、排気エネルギーを極力損失させずに効率良くタービン9で回収することができてタービン効率の大幅な向上を図ることができ、しかも、排気脈動を効率良くEGR系統に送り込んで効果的に吸気5に混合導入させることができるので、従来より効率の良い排気ガス再循環を実現できてEGR分配性の大幅な向上を図ることができる。
Therefore, according to the above embodiment, the exhaust interference in the
尚、本発明のV型エンジンは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、EGR系統を持たないV型エンジンに適用することも可能であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the V-type engine of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to a V-type engine having no EGR system, and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various changes can be made within the range.
1 V型エンジン
2 気筒列
4 気筒
6 排気ガス
7 排気マニホールド(排気系統)
8 ターボチャージャ
9 タービン
11 EGRパイプ(EGR系統)
1
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005216107A JP2007032394A (en) | 2005-07-26 | 2005-07-26 | V type engine |
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