JP6206433B2

JP6206433B2 - エンジンの排気装置

Info

Publication number: JP6206433B2
Application number: JP2015052391A
Authority: JP
Inventors: 拓倉増; 智宣西田; 亮太城谷; 臣児玉
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2035-03-16
Also published as: JP2016173041A

Description

ここに開示された技術は、エンジンの排気装置に関するものである。

従来より、過給機を備えたエンジンが知られている。このようなエンジンの排気装置には、タービンホイールを収容するタービンハウジングと、タービンホイールをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備えたものがある。

例えば、特許文献１に開示された排気装置では、排気ガスの流れ方向において、タービンハウジングの下流側に触媒が配置され、タービンハウジングと触媒との間に排気センサが設けられている。そして、バイパス通路を通る排気ガスを、排気センサに直接当たるように指向させている。さらに、バイパス通路を通る排気ガスが、タービンホイールを通過した排気ガスと混ざり難くするための仕切板が排気通路に設けられている。

特開２０１２−２４１５４５号公報

ところで、タービンハウジングの下流側に触媒が配置されている構成では、タービンハウジングからの排気ガスを触媒まで適切に案内することが求められる。例えば、排気ガスを触媒まで適切に案内できなければ、排気抵抗が増大する場合があり得る。また、排気ガスを適切に案内できなければ、排気ガスが触媒の偏った部分にのみ流入し、触媒を効率良く使用できない虞もある。

それに加えて、タービンホイールを通過した排気ガスとバイパス通路を通る排気ガスとをスムーズに合流させることが求められる。タービンホイールを通過した排気ガスとバイパス通路を通る排気ガスとをスムーズに合流させることができないと、排気抵抗が増大してしまう。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タービンハウジングからの排気ガスを触媒まで適切に案内すると共に、タービンホイールを通過した排気ガスとバイパス通路を通る排気ガスとをスムーズに合流させることにある。

ここに開示された技術は、エンジンの排気装置である。このエンジンの排気装置は、エンジンの排気通路に設けられた、ターボ過給機のタービンハウジングと、前記タービンハウジングに収容されたタービンホイールと、前記排気通路において前記タービンハウジングの下流側に設けられた触媒と、前記タービンハウジングと前記触媒とを湾曲しながら連結する連結通路と、前記タービンホイールをバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備え、前記タービンハウジングには、前記タービンホイールを通過した第１排気ガスが排出される第１排出口と、前記バイパス通路を通過した第２排気ガスが排出される第２排出口とが設けられており、前記タービンホイールの軸心方向を向いて見たときに、前記第１排出口よりも、前記第２排出口の方が前記触媒の近くに配置されており、前記連結通路は、前記第１排気ガスを前記触媒の方へ案内するように延び通路内側から通路外側へ窪んだ窪み部と、前記第２排気ガスを該窪み部を流通する第１排気ガスに合流させるように案内するガイド壁とを有して、前記ガイド壁は、前記第２排気ガスの流れの先に位置しかつ前記軸心方向の前記通路外側へ向かって前記窪み部側に傾斜して延びており、排気ガスを旋回させながら前記タービンハウジングに導くスクロール通路をさらに備え、前記タービンハウジングは、前記第１排気ガスを、前記スクロール通路の旋回方向に対応する旋回方向に旋回させながら、前記第１排出口から排出し、前記ガイド壁は、前記第２排気ガスを前記連結通路内における前記第１排気ガスの旋回方向に沿うように案内する。

この構成によれば、タービンハウジングから排出される排気ガスは、湾曲する連結通路を通って触媒へ流通する。ここで、タービンハウジングにはタービンホイールを通過した第１排気ガスが排出される第１排出口とバイパス通路を通過した第２排気ガスが排出される第２排出口とが設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブが開いているときには、タービンハウジングから第１排気ガスと第２排気ガスとの両方が排出され、両者が連結通路において合流することになる。

このとき、第２排気ガスが第１排気ガスにスムーズに合流しない場合、排気抵抗が増大してしまうと共に、連結通路内での排気の流れが乱れ、排気ガスを触媒に適切に導くことが難しくなる。特に、前記の構成においては、タービンホイールの軸心方向を向いて見たときに、第１排出口よりも、第２排出口の方が触媒の近くに配置されている。これにより、第２排気ガスは、連結通路に沿って湾曲しながら流れる第１排気ガスに対して、湾曲の内側から合流し易くなっている。すなわち、湾曲しながら流れる第１排気ガスの、曲率半径が小さい側から第２排気ガスが合流する傾向にある。そのため、第１排気ガス及び第２排気ガスの流れ方向によっては、第１排気ガスと第２排気ガスとが衝突し合う虞がある。

それに対し、前記の構成では、第１排気ガスは、連結通路に設けられた窪み部に沿って流れ、触媒の方へ案内される一方、第２排気ガスは、ガイド壁によって案内され、窪み部を流通する第１排気ガスに合流する。窪み部は触媒の方に向かって延びているので、第１排気ガスは概ね触媒の方へ向かっており、第２排気ガスと対向する方向に流れてしまうことを抑制することができる。これにより、第２排気ガスを第１排気ガスにスムーズに合流させることができる。その結果、排気抵抗が減少すると共に、第１排気ガス及び第２排気ガスを触媒に向かって適切に案内することができる。

また、タービンハウジングが、第１排気ガスを、スクロール通路の旋回方向に対応する旋回方向に旋回させながら、第１排出口から排出するため、連結通路を流通する第１排気ガスは、多少なりとも旋回しつつ、全体としては窪み部に沿って触媒の方へ流れる。そして、ガイド壁は、第２排気ガスを第１排ガスの旋回方向に沿うように案内する。そのため、第２排気ガスを第１排気ガスによりスムーズに合流させることができる。

また、前記窪み部は、前記窪み部の底に向かって窪み幅が狭くなるような形状をしていてもよい。

この構成によれば、第１排気ガスをより溝に沿った流れとしやすくなる。その結果、第１排気ガスが第２排気ガスと対向する方向に流れてしまうことをより一層、抑制することができる。

また、エンジンの排気装置は、前記連結通路における、前記窪み部の下流側に設けられた排気ガスセンサをさらに備えていてもよい。

この構成によれば、第１排気ガスを排気ガスセンサへ適切に導くことができる。第１排気ガスは、第２排気ガスに比べて流量が多い。つまり、より流量が多い第１排気ガスを排気ガスセンサに導くことによって、排気ガスの成分を精度良く検出することができる。

さらに、ここに開示されたエンジンの排気装置の別の態様では、エンジンの排気通路に設けられた、ターボ過給機のタービンハウジングと、前記タービンハウジングに収容されたタービンホイールと、前記排気通路において前記タービンハウジングの下流側に設けられた触媒と、前記タービンハウジングと前記触媒とを湾曲しながら連結する連結通路と、前記タービンホイールをバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備え、前記タービンハウジングには、前記タービンホイールを通過した第１排気ガスが排出される第１排出口と、前記バイパス通路を通過した第２排気ガスが排出される第２排出口とが設けられており、前記タービンホイールの軸心方向を向いて見たときに、前記第１排出口よりも、前記第２排出口の方が前記触媒の近くに配置されており、前記連結通路は、前記第１排気ガスを前記触媒の方へ案内するように延び通路内側から通路外側へ窪んだ窪み部と、前記第２排気ガスを該窪み部を流通する第１排気ガスに合流させるように案内するガイド壁とを有していて、前記ガイド壁は、前記第２排気ガスの流れの先に位置しかつ前記軸心方向の前記通路外側へ向かって前記窪み部側に傾斜して延びており、前記窪み部は、前記触媒の筒状ケースの筒軸と平行に広がる平面で前記連結通路を切断した断面を側方から見たときに、前記窪み部における下流側の端から前記触媒に向かって延ばした接線が、前記触媒の筒状ケースの筒軸に沿って、該触媒の略中央に向かって延びるように構成されている。

この構成によると、窪み部に沿って案内された第１排気ガス及び第２排気ガスは、触媒の略中央に向かって流れていくため、触媒を有効につかって排気ガスを浄化することができる。

前記エンジンの排気装置によれば、タービンハウジングからの排気ガスを触媒まで適切に案内すると共に、タービンホイールを通過した排気ガスとバイパス通路を通る排気ガスとをスムーズに合流させることができる。

エンジンの概略的な断面図である。排気装置の概略図である。タービンハウジングを排出部側から見た概略図である。連結通路の側面図である。連結通路の正面図である。連結通路の平面図である。図５のVII−VII線における連結通路の断面図である。図４のVIII−VIII線における連結通路の断面図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に、エンジン１００の概略的な断面図を示し、図２に、排気装置３の概略図を示し、図３に、タービンハウジング４３を排出部側から見た概略図を示す。

エンジン１００は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２に取り付けられるシリンダヘッド１と、排気装置３とを備えている。エンジン１００は、複数の気筒（例えば、４つの気筒）が直列に配列されている。尚、本明細書においては、説明の便宜上、気筒の軸心方向を上下方向と称し、シリンダヘッド１の側を上側、シリンダブロック２の側を下側とする。

シリンダブロック２には、気筒２１が形成され、気筒２１内には、ピストン２２が挿嵌されている。気筒２１、ピストン２２及びシリンダヘッド１によって燃焼室２３が区画される。

シリンダヘッド１には、各気筒２１ごとに２つの吸気ポート１１と２つの排気ポート１２とが設けられている（図１では、吸気ポート１１と排気ポート１２とを１つずつ図示）。吸気ポート１１の、燃焼室２３側の開口には、吸気弁が設けられ、排気ポート１２の、燃焼室２３側の開口には、排気弁が設けられている。図１では、吸気弁及び排気弁の図示を省略している。また、吸気ポート１１及び排気ポート１２は、シリンダヘッド１の別々の側面に開口している。

シリンダヘッド１のうち、排気ポート１２が開口する側面には、排気マニホールド１３が取り付けられている。排気マニホールド１３には、各気筒２１に連通する複数の分岐通路１３ａと、分岐通路１３ａの下流側において分岐通路１３ａを合流させる合流部１３ｂとを有している。排気マニホールド１３は、エンジン１００の排気通路１４の上流端を形成している。

排気装置３は、図２に示すように、排気通路１４に設けられている。具体的には、排気装置３は、排気通路１４に設けられたターボ過給機４と、排気通路１４においてターボ過給機４の下流側に設けられた触媒６と、ターボ過給機４と触媒６とを湾曲しながら連結する連結通路５と、連結通路５に設けられたＯ_２センサ７とを有している。

ターボ過給機４は、図１に示すように、排気マニホールド１３に取り付けられている。ターボ過給機４は、吸気通路に配置されたコンプレッサホイール（図示省略）と、コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジング４１（図２参照）と、排気通路１４に設けられたタービンハウジング４３（図１参照）と、タービンハウジング４３に収容されたタービンホイール４２（図１，３参照）と、コンプレッサホイールとタービンホイール４２とを連結するシャフト４４（図１参照）と、シャフト４４を回転自在に支持する軸受部４５（図２参照）と、排気マニホールド１３とタービンハウジング４３とを連通させるスクロール通路４６（図１参照）と、タービンホイール４２をバイパスするバイパス通路４８（図１参照）と、バイパス通路４８を開閉するウェイストゲートバルブ４９（図３参照）とを有している。タービンホイール４２の軸心（以下、「タービン軸心」という）Ａは、コンプレッサホイールの軸心及びシャフト４４の軸心と一致している。

スクロール通路４６は、排気マニホールド１３から、シリンダヘッド１の側方へ延びつつ上方へ湾曲し、タービン軸心Ａ回りに旋回し、タービンハウジング４３に繋がっている。そのため、タービンハウジング４３は、スクロール通路４６の上流側部分に対して上方に位置している。スクロール通路４６は、排気ガスを旋回させながらタービンハウジング４３に導く。スクロール通路４６には、バイパス通路４８の上流端が接続されている。バイパス通路４８は、スクロール通路４６のうちタービン軸心Ａよりも下方の部分に接続されている。

タービンハウジング４３は、図３に示すように、排気ガスを排出する排出部４３ａを有している。排出部４３ａには、タービンホイール４２を通過した排気ガス（以下、「第１排気ガス」という）が排出される第１排出口４３ｂと、バイパス通路４８を通過した排気ガス（以下、「第２排気ガス」という）が排出される第２排出口４３ｃとが設けられている。つまり、バイパス通路４８は、タービンホイール４２をバイパスして、スクロール通路４６と排出部４３ａとを接続し、その下流端が第２排出口４３ｃとなっている。タービン軸心Ａの方向（即ち、タービンホイール４２の軸心方向）を向いて見たときに、第１排出口４３ｂよりも、第２排出口４３ｃの方が触媒６の近くに（即ち、図３において第１排出口４３ｂよりも第２排出口４３ｃの方が下方に）配置されている。また、排出部４３ａには、連結通路５が取り付けられるフランジ４３ｄが設けられている。

ウェイストゲートバルブ４９は、排出部４３ａに設けられ、第２排出口４３ｃを開閉する。ウェイストゲートバルブ４９は、第２排出口４３ｃを塞ぐ形状をした弁体４９ａと、弁体４９ａを所定の回転軸Ｂ回りに回転駆動するアクチュエータ４９ｂとを有している。ウェイストゲートバルブ４９は、弁体４９ａで第２排出口４３ｃを閉じた閉状態（図３の状態）と、弁体４９ａが第２排出口４３ｃを開放した開状態とで切り替え可能に構成されている。弁体４９ａによる第２排出口４３ｃの開度は、調整可能となっている。ウェイストゲートバルブ４９は、第２排出口４３ｃの開度を調整することによって、第２排気ガスの流量、即ち、バイパス量を調整することができる。

図４に、連結通路５の側面図を示し、図５に、連結通路５の正面図を示し、図６に、連結通路５の平面図を示す。尚、図４，５においては、触媒６を図示している一方、図６では、触媒６を省略している。また、図７に、図５のVII−VII線における連結通路５の断面図を示し、図８に、図４のVIII−VIII線における連結通路５の断面図を示す。

連結通路５は、ターボ過給機４から概ねタービン軸心Ａの方向に排出される排気ガスを湾曲させて触媒６の方へ向かわせる湾曲部５１と、触媒６に向かって断面積がしだいに大きくなる拡径部５３と、湾曲部５１と拡径部５３とを接続する接続部５２とを有している。湾曲部５１には、フランジ５４が設けられている。図２に示すように、フランジ５４とフランジ４３ｄとがボルト締結されることによって、連結通路５がターボ過給機４に取り付けられている。拡径部５３の下端部に、触媒６が取り付けられる。

湾曲部５１は、図７に示すように、その内部に形成された流路の向きを略９０°変えるように湾曲している。湾曲部５１の上流端は、概ねタービン軸心Ａの方向を向いている一方、湾曲部５１の下流端は、概ねタービン軸心Ａと直交する方向を向いている。湾曲部５１のうち曲率半径が大きい部分には、図４〜６に示すように、湾曲部５１の流れ方向に沿って延び通路内側から通路外側に窪んだ窪み部５７が形成されている。窪み部５７は、図５に示すように、湾曲部５１の上流から下流に向かって、即ち、フランジ５４の近傍から接続部５２まで延びている。窪み部５７は、図４に示すように、上流から下流に向かって、ターボ過給機４から離れる側へ凸状に湾曲している。窪み部５７のうち下流端よりも少し上流側の部分が、タービン軸心Ａの方向において、ターボ過給機４から最も離れている。

より詳しくは、図６，８に示すように、湾曲部５１は、タービン軸心Ａに対して傾斜した第１壁５５と、タービン軸心Ａに対して傾斜すると共に該第１壁５５と交わる第２壁５６とを有し、第１壁５５と第２壁５６とが交わる部分に窪み部５７が形成されている。流れ方向に直交する平面で切断した湾曲部５１の断面は、窪み部５７において外方へ凸状に膨出した形状となっている。窪み部５７は、溝の底に向かって溝幅が狭くなっており、断面略Ｖ字状に形成されている。尚、窪み部５７の底は、Ｒ形状をしている。タービン軸心Ａに対する第１壁５５の傾斜角は、タービン軸心Ａに対する第２壁５６の傾斜角よりも大きくなっている。また、タービン軸心Ａの方向を向いて見たときに、第１壁５５の投影面積は、第２壁５６の投影面積よりも大きくなっている。第１壁５５は、ガイド壁の一例である。

接続部５２は、連結通路５の中で断面積が比較的小さな部分であり、連結通路５は、接続部５２の部分でくびれた形状をしている。接続部５２には、Ｏ_２センサ７が設けられている（図４，７に図示）。詳しくは、接続部５２には、Ｏ_２センサ７を取り付けるためのボス部５２ａが形成されている。Ｏ_２センサ７は、そのセンシング部分が連結通路５の内部に臨むようにボス部５２ａに取り付けられる。Ｏ_２センサ７は、窪み部５７の下流側であって、窪み部５７の延長線上に配置されている。

拡径部５３は、接続部５２から触媒６に向かって断面積が大きくなるような略円錐形状をしている。

このように構成された排気装置３においては、スクロール通路４６を通ってタービンハウジング４３に導入された排気ガスが、タービンホイール４２に回転エネルギを付与する。タービンホイール４２の回転によりコンプレッサホイールも回転し、吸気を過給する。タービンホイール４２を通過した排気ガスは、第１排気ガスとして第１排出口４３ｂから排出される。図７，８に示すように、第１排気ガスＦ１は、第１排出口４３ｂから排出される際に、スクロール通路４６の旋回方向に対応する旋回方向に旋回している。第１排気ガスＦ１は、旋回しているものの、全体的にはタービン軸心Ａの方向へ排出される。第１排気ガスは、旋回の勢いがしだいに弱まるものの多少は旋回しながら、連結通路５に案内されて、触媒６へ導かれる。

このとき、第１排気ガスＦ１は、主に第１壁５５、第２壁５６及び窪み部５７に案内される。第１壁５５及び第２壁５６は、タービン軸心Ａに対して傾斜し、窪み部５７で交わっているので、窪み部５７に集まり易くなっている。また、第１排気ガスは、湾曲部５１に沿って湾曲しながら流れる際に遠心力により湾曲の外側、即ち、曲率半径が大きい側に偏って流れる傾向にある。湾曲部５１のうち曲率半径が大きい部分には、窪み部５７が配置されている。このことによっても、第１排気ガスＦ１は、窪み部５７に集まり易くなっている。こうして、第１排気ガスＦ１は、窪み部５７に沿って流れる。

そして、窪み部５７の下流側であって且つ窪み部５７の延長線上には、Ｏ_２センサ７が配置されている。そのため、窪み部５７に沿って流れる第１排気ガスＦ１は、Ｏ_２センサ７を通過するように案内される。この構成によれば、第２排気ガスのみが流通する場所にＯ_２センサを配置する構成と比べ、より多くの排気ガスをＯ_２センサ７に導くことができるので、排気ガスの酸素濃度をより精度良く検出することができる。

一方、エンジン１００の運転状態によっては、排気ガスの少なくとも一部は、タービンホイール４２をバイパスして、バイパス通路４８を通過する。バイパス通路４８を通過した排気ガスは、第２排気ガスとして第２排出口４３ｃから排出される。第２排気ガスの流量は、ウェイストゲートバルブ４９によって調整される。第２排出口４３ｃの軸心方向には、連結通路５の第１壁５５が位置しており、第２排気ガスは、第１壁５５に案内される。

ただし、ウェイストゲートバルブ４９の開度が比較的小さいときには、第２排気ガスは、ウェイストゲートバルブ４９の構造上、第２排出口４３ｃの軸心方向に対して傾斜した方向に流出する。詳しくは、図３に示すように、ウェイストゲートバルブ４９のアクチュエータ４９ｂの回転軸Ｂは、第１排出口４３ｂの中心と第２排出口４３ｃの中心とを結ぶ直線Ｃに対してオフセットした位置において、該直線Ｃと概ね平行に延びている。弁体４９ａは、このように配置された回転軸Ｂ回りに傾動する。そのため、弁体４９ａの開度が小さいときには、弁体４９ａのうち直線Ｂから離れた部分の開度が相対的に大きく、弁体４９ａのうち直線Ｂに近い部分の開度が相対的に小さくなる。このような状態で第２排気ガスが排出されると、第２排気ガスは、第２排出口４３ｃの軸心に対して、弁体４９ａの開度が大きい側へ傾斜した方向へ排出される。これにより、第２排気ガスは、湾曲部５１の上流端の開口においては、中央よりも外側にオフセットした位置から流入する。このように、第２排気ガスが湾曲部５１に対して中央よりもオフセットした位置から流入したとしても、図８に示すように、第２排気ガスＦ２の流れの先には第１壁５５が拡がっているので、第２排気ガスＦ２は、第１壁５５に沿って案内される。

こうして、第１壁５５に案内される第２排気ガスＦ２は、窪み部５７へ導かれる。そして、第２排気ガスＦ２は、窪み部５７に沿って流通する第１排気ガスＦ１に合流する。

まず、第１排気ガスＦ１の全体的な流れについては、図７，８に示すように、窪み部５７に沿った流れとなっている。仮に窪み部５７が無ければ、第１排気ガスＦ１が、第２排気ガスＦ２と対向する向きに流れる場合もあり得る。それに対し、第１排気ガスＦ１が窪み部５７に沿って案内されているので、第１排気ガスＦ１が第２排気ガスＦ２と対向する向きに流れることが抑制される。

次に、第１排気ガスＦ１の旋回流については、スクロール通路４６により形成された排気ガスの旋回流は、排出部４３ａから、図３において時計回りの旋回流として排出される。そして、湾曲部５１に流入した第１排気ガスＦ１は、湾曲部５１の流れ方向において上流側から下流側を向いて見たときに、反時計回りに旋回している。このように旋回する第１排気ガスは、第１壁５５及び第２壁５６の近傍においては、第１壁５５に沿って窪み部５７の方へ流れ、第２壁５６に沿って窪み部５７から離れる方へ流れる。つまり、前述の第１壁５５に案内される第２排気ガスの流れの方向は、旋回する第１排気ガスが第１壁５５に沿って流れる方向と一致する。仮に、ウェイストゲートバルブ４９のアクチュエータ４９ｂのオフセット方向が逆の場合、即ち、第１排出口４３ｂの中心と第２排出口４３ｃの中心とを結ぶ直線Ｃに対するアクチュエータ４９ｂの回転軸Ｂのオフセット方向が図３と逆の場合、第２排気ガスＦ２は、第２壁５６に向かって排出され、第２壁５６に沿って窪み部５７へ案内される。この場合、第１排気ガスと第２排気ガスとが衝突し、排気抵抗が増大してしまう。それに対し、第１排気ガスＦ１が窪み部５７に向かって流れている第１壁５５へ第２排気ガスＦ２を向かわせることによって、第２排気ガスＦ２を第１排気ガスＦ１にスムーズに合流させることができる。

こうして合流した第１排気ガス及び第２排気ガスは、窪み部５７に沿って触媒６の方へ流れていく。ここで、窪み部５７の下流端の接線Ｄは、触媒６の略中央に向かって延びている。前述のように湾曲部５１内を湾曲しながら流れる第１排気ガス及び第２排気ガスは、遠心力により曲率半径が大きい側を流れる傾向にある。そのため、窪み部５７が触媒６の周壁にそのまま連結されていると、第１排気ガス及び第２排気ガスは、触媒６の周縁部のみに流入することになる。それに対し、窪み部５７の下流端の接線Ｄが触媒６の略中央に向かって延びているので、窪み部５７に沿って案内された第１排気ガス及び第２排気ガスは、触媒６の略中央に向かっていく。さらに、第１排気ガス及び第２排気ガスは、拡径部５３において拡散し、その後、触媒６に分散して流入する。これにより、触媒６を有効に使って、排気ガスを浄化することができる。

以上のように、排気装置３は、エンジン１００の排気通路１４に設けられた、ターボ過給機４のタービンハウジン４３と、タービンハウジング４３に収容されたタービンホイール４２と、排気通路１４においてタービンハウジング４３の下流側に設けられた触媒６と、タービンハウジング４３と触媒６とを湾曲しながら連結する連結通路５と、タービンホイール４２をバイパスするバイパス通路４８と、バイパス通路４８を開閉するウェイストゲートバルブ４９とを備えている。タービンハウジング４３には、タービンホイール４２を通過した第１排気ガスが排出される第１排出口４３ｂと、バイパス通路４８を通過した第２排気ガスが排出される第２排出口４３ｃとが設けられている。タービンホイール４２の軸心方向を向いて見たときに、第１排出口４３ｂよりも、第２排出口４３ｃの方が触媒６の近くに配置されている。連結通路５は、第１排気ガスを触媒の方へ案内するように延びる窪み部５７と、第２排気ガスを窪み部５７を流通する第１排気ガスに合流させるように案内する第１壁５５とを有している。

この構成によれば、タービン軸心Ａの方向を向いて見たときに、第１排出口４３ｂよりも、第２排出口４３ｃの方が触媒６の近くに配置されている。これにより、第２排気ガスは、連結通路５に沿って湾曲しながら流れる第１排気ガスに対して、湾曲の内側から合流し易くなっている。それに対し、第１排気ガスは、連結通路５に設けられた窪み部５７に沿って触媒６の方へ案内される一方、第２排気ガスは、第１壁５５によって案内され、窪み部５７を流通する第１排気ガスに合流する。窪み部５７は触媒の方に向かって延びているので、第１排気ガスは概ね触媒６の方へ向かっており、第２排気ガスと対向する方向に流れてしまうことが抑制される。これにより、第２排気ガスを第１排気ガスにスムーズに合流させることができる。その結果、排気抵抗を低減することができる。また、このような構成により、第２排気ガスを第１排気ガスにスムーズに合流させることができるので、連結通路５を長くする必要はなく、排気装置３をコンパクトにすることができる。

また、第１排気ガス及び第２排気ガスを窪み部５７によって触媒６に向かって適切に案内することができる。そのため、窪み部５７の下流端の向きを適宜設定することによって、排気ガスを触媒６の適切な位置へ案内することができる。例えば、窪み部５７の下流端の接線Ｄの方向を触媒６の略中央に向けることによって、排気ガスが触媒６の周縁部に偏ってしまうことを防止することができる。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

以上説明したように、ここに開示された技術は、エンジンの排気装置について有用である。

１００エンジン
３排気装置
４ターボ過給機
４２タービンホイール
４３タービンハウジング
４３ｂ第１排出口
４３ｃ第２排出口
４６スクロール通路
４８バイパス通路
４９ウェイストゲートバルブ
５連結通路
５５第１壁（ガイド壁）
５７窪み部

Claims

エンジンの排気通路に設けられた、ターボ過給機のタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに収容されたタービンホイールと、
前記排気通路において前記タービンハウジングの下流側に設けられた触媒と、
前記タービンハウジングと前記触媒とを湾曲しながら連結する連結通路と、
前記タービンホイールをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備え、
前記タービンハウジングには、前記タービンホイールを通過した第１排気ガスが排出される第１排出口と、前記バイパス通路を通過した第２排気ガスが排出される第２排出口とが設けられており、
前記タービンホイールの軸心方向を向いて見たときに、前記第１排出口よりも、前記第２排出口の方が前記触媒の近くに配置されており、
前記連結通路は、前記第１排気ガスを前記触媒の方へ案内するように延び通路内側から通路外側へ窪んだ窪み部と、前記第２排気ガスを該窪み部を流通する第１排気ガスに合流させるように案内するガイド壁とを有していて、
前記ガイド壁は、前記第２排気ガスの流れの先に位置しかつ前記軸心方向の前記通路外側へ向かって前記窪み部側に傾斜して延びており、
前記排気通路において、排気ガスを旋回させながら前記タービンハウジングに導くスクロール通路をさらに備え、
前記タービンハウジングは、前記第１排気ガスを、前記スクロール通路の旋回方向に対応する旋回方向に旋回させながら、前記第１排出口から排出し、
前記ガイド壁は、前記第２排気ガスを前記連結通路内における前記第１排気ガスの旋回方向に沿うように案内することを特徴とするエンジンの排気装置。
請求項１に記載のエンジンの排気装置において、
前記窪み部は、前記窪み部の底に向かって窪み幅が狭くなるような形状をしていることを特徴とするエンジンの排気装置。
請求項１又は２に記載のエンジンの排気装置において、
前記連結通路における、前記窪み部の下流側に設けられた排気ガスセンサをさらに備えていることを特徴とするエンジンの排気装置。
エンジンの排気通路に設けられた、ターボ過給機のタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに収容されたタービンホイールと、
前記排気通路において前記タービンハウジングの下流側に設けられた触媒と、
前記タービンハウジングと前記触媒とを湾曲しながら連結する連結通路と、
前記タービンホイールをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備え、
前記タービンハウジングには、前記タービンホイールを通過した第１排気ガスが排出される第１排出口と、前記バイパス通路を通過した第２排気ガスが排出される第２排出口とが設けられており、
前記タービンホイールの軸心方向を向いて見たときに、前記第１排出口よりも、前記第２排出口の方が前記触媒の近くに配置されており、
前記連結通路は、前記第１排気ガスを前記触媒の方へ案内するように延び通路内側から通路外側へ窪んだ窪み部と、前記第２排気ガスを該窪み部を流通する第１排気ガスに合流させるように案内するガイド壁とを有していて、
前記ガイド壁は、前記第２排気ガスの流れの先に位置しかつ前記軸心方向の前記通路外側へ向かって前記窪み部側に傾斜して延びており、
前記窪み部は、前記触媒の筒状ケースの筒軸と平行に広がる平面で前記連結通路を切断した断面を側方から見たときに、前記窪み部における下流側の端から前記触媒に向かって延ばした接線が、前記触媒の筒状ケースの筒軸に沿って、該触媒の略中央に向かって延びるように構成されていることを特徴とするエンジンの排気装置。