JP2009138719A - Multi-turbo system - Google Patents

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Hiroshi Funahashi
博 舟橋
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Hino Motors Ltd
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-turbo system capable of preventing the regeneration of a particulate filter from being obstructed. <P>SOLUTION: This multi-turbo system comprises a large-sized turbo-charger 1 and a small-sized turbo-charger 2, and performs supercharging by selecting the optimum one or both the turbo-chargers according to the operating state of an engine 3. The inlet of each of turbines 1a, 2a is connected to an exhaust manifold 4. A converged portion 5 for converging exhaust gases 7 from outlets of turbines and guiding the converged exhaust gas into an exhaust pipe 16 is connected also to the exhaust manifold 4 through a bypass hole 19. An exhaust changeover valve 20 properly changeable between three normal positions for opening the outlets of one or both the outlets of the turbines 1a, 2a to the exhaust pipe 16 side and holding the bypass hole 19 in a closed state and a regenerative position for opening both outlets of the turbines 1a, 2a and the bypass hole 19 to the exhaust pipe 16 side is installed at the converged portion 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、大型ターボチャージャと小型ターボチャージャとを適切に使い分けて最適な過給を行うマルチターボシステムに関するものである。   The present invention relates to a multi-turbo system that performs optimum supercharging by appropriately using a large turbocharger and a small turbocharger.

近年、大型ターボチャージャと小型ターボチャージャとを二基搭載し、エンジンの運転状態(負荷や回転数)に応じて大型ターボチャージャと小型ターボチャージャとを切り換えて軽負荷から高負荷まで満遍なく高い圧力比を得られるようにしたマルチターボシステムが車両に適用され始めている。   In recent years, two large turbochargers and small turbochargers have been installed, and the pressure ratio is uniformly high from light load to high load by switching between large turbocharger and small turbocharger according to engine operating conditions (load and rotation speed). A multi-turbo system that can achieve the above has begun to be applied to vehicles.

図6は従来のマルチターボシステムの一例を示すもので、ここに図示している例では、大型ターボチャージャ1と小型ターボチャージャ2の各タービン1a,2aの入口がエンジン3の排気マニホールド4に対し個別に接続されており、各タービン1a,2aの出口の合流箇所5に設けられた排気切換弁6により前記各タービン1a,2aの出口の開通状態が調整されるようになっている。   FIG. 6 shows an example of a conventional multi-turbo system. In the example shown here, the inlets of the turbines 1 a and 2 a of the large turbocharger 1 and the small turbocharger 2 are connected to the exhaust manifold 4 of the engine 3. The outlets of the turbines 1a and 2a are adjusted by the exhaust gas switching valve 6 which is connected individually and is provided at the junction 5 at the outlet of the turbines 1a and 2a.

即ち、軽・中負荷時には、排気切換弁6により小型ターボチャージャ2のタービン2aの出口のみを開通して大型ターボチャージャ1のタービン1aの出口を塞ぎ、排気マニホールド4から導いた排気ガス7により小型ターボチャージャ2のみを駆動して効率良く排気エネルギーを回収するようにしている。   That is, at light and medium loads, only the outlet of the turbine 2a of the small turbocharger 2 is opened by the exhaust switching valve 6 to close the outlet of the turbine 1a of the large turbocharger 1, and the exhaust gas 7 guided from the exhaust manifold 4 is small. Only the turbocharger 2 is driven to efficiently recover the exhaust energy.

また、高負荷時には、排気切換弁6を図示の状態から反対側に切り換えることにより、大型ターボチャージャ1のタービン1aの出口のみを開通して小型ターボチャージャ2のタービン2aの出口を塞ぎ、排気マニホールド4から導いた排気ガス7により大型ターボチャージャ1のみを駆動して効率良く排気エネルギーを回収するようにしてある。   Further, when the load is high, the exhaust switching valve 6 is switched from the illustrated state to the opposite side so that only the outlet of the turbine 1a of the large turbocharger 1 is opened and the outlet of the turbine 2a of the small turbocharger 2 is closed. 4, only the large turbocharger 1 is driven by the exhaust gas 7 derived from the exhaust gas 7 to efficiently recover the exhaust energy.

更に、軽・中負荷から高負荷への過渡時には、排気切換弁6を図示の状態から中立位置に切り換えることにより、各タービン1a,2aの出口を両方とも開通させて小型ターボチャージャ2と大型ターボチャージャ1とを併用し、両者の切り換え時における圧力比の一時的な落ち込みを防止するようになっている。   Further, during transition from a light / medium load to a high load, the exhaust switching valve 6 is switched from the illustrated state to the neutral position so that both the outlets of the turbines 1a and 2a are opened and the small turbocharger 2 and the large turbocharger are opened. The charger 1 is used in combination to prevent a temporary drop in the pressure ratio when switching between the two.

一方、軽・中負荷時における吸気8は、駆動していない大型ターボチャージャ1のコンプレッサ1bを経由して小型ターボチャージャ2のコンプレッサ2bに導入されて昇圧された後、インタークーラ9で冷却されて吸気マニホールド10へ導かれるようになっているが、過渡時や高負荷時には、吸気切換弁11が開いて大型ターボチャージャ1のコンプレッサ1bで昇圧された吸気8が小型ターボチャージャ2のタービン2aを迂回して流れるようにもなっている(過渡時には徐々に吸気切換弁11を開操作)。   On the other hand, the intake air 8 at the time of light / medium load is introduced into the compressor 2b of the small turbocharger 2 via the compressor 1b of the large turbocharger 1 that is not driven, and is then cooled by the intercooler 9. The intake manifold 10 is guided to the intake manifold 10, but at the time of transition or high load, the intake switching valve 11 opens and the intake air 8 boosted by the compressor 1b of the large turbocharger 1 bypasses the turbine 2a of the small turbocharger 2. The intake switching valve 11 is gradually opened during the transition.

また、図6中における12は排気マニホールド4から抜き出した排気ガス7の一部を吸気管13に再循環するEGRライン、14は該EGRライン12の途中に装備された水冷式のEGRクーラ、15は前記EGRライン12の流路を開閉するEGRバルブ、16は排気管、17は該排気管16の途中に装備されたパティキュレートフィルタ、18は該パティキュレートフィルタ17の前段に装備された酸化触媒を夫々示している。   In FIG. 6, 12 is an EGR line for recirculating a part of the exhaust gas 7 extracted from the exhaust manifold 4 to the intake pipe 13, 14 is a water-cooled EGR cooler installed in the middle of the EGR line 12, and 15 Is an EGR valve that opens and closes the flow path of the EGR line 12, 16 is an exhaust pipe, 17 is a particulate filter provided in the middle of the exhaust pipe 16, and 18 is an oxidation catalyst provided in the preceding stage of the particulate filter 17. Respectively.

尚、この種のマルチターボシステムに関連する先行技術文献情報としては、本発明と同じ出願人による下記の特許文献1等がある。
特開2006−226156号公報
Incidentally, as prior art document information related to this type of multi-turbo system, there is the following Patent Document 1 by the same applicant as the present invention.
JP 2006-226156 A

しかしながら、斯かる従来のマルチターボシステムにおいては、大型ターボチャージャ1と小型ターボチャージャ2のうちの少なくとも何れか一方を必ず通されて排気エネルギーを回収されてから下流側に導かれることになり、しかも、大型ターボチャージャ1及び小型ターボチャージャ2のうちの最適な一方又は両方が選択されて排気エネルギーが効率良く回収されることになるため、マルチターボシステムから排気管16へ送り出される排気ガス7の温度が低くなりがちであり、ここに図示している如く、排気管16途中にパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタ17が装備されている場合には、該パティキュレートフィルタ17を再生し難いという問題があった。   However, in such a conventional multi-turbo system, at least one of the large turbocharger 1 and the small turbocharger 2 must be passed through to collect exhaust energy and then be led downstream. Since the optimum one or both of the large turbocharger 1 and the small turbocharger 2 are selected and the exhaust energy is efficiently recovered, the temperature of the exhaust gas 7 sent to the exhaust pipe 16 from the multi-turbo system. When the particulate filter 17 for collecting particulates is provided in the middle of the exhaust pipe 16 as shown in the figure, it is difficult to regenerate the particulate filter 17. There was a problem.

即ち、パティキュレートフィルタ17内のパティキュレートを積極的に焼却してパティキュレートフィルタ17の再生を図るためには、エンジン3側でのポスト噴射等により排気ガス7中に燃料を添加し、その添加燃料をパティキュレートフィルタ17の前段の酸化触媒18で酸化反応させ、その反応熱で昇温した排気ガス7の流入により直後のパティキュレートフィルタ17の触媒床温度を上げてパティキュレートを焼却する必要があるが、上流側のマルチターボシステムで排気エネルギーを効率良く回収されて排気温度が低下してしまうと、パティキュレートフィルタ17の触媒床温度が上がり難くなって該パティキュレートフィルタ17の再生に支障をきたす虞れがあった。   That is, in order to actively incinerate the particulates in the particulate filter 17 and regenerate the particulate filter 17, fuel is added to the exhaust gas 7 by post injection on the engine 3 side, and the addition It is necessary to oxidize the fuel with the oxidation catalyst 18 in the preceding stage of the particulate filter 17 and to incinerate the particulates by raising the catalyst bed temperature of the particulate filter 17 immediately after the exhaust gas 7 is heated by the reaction heat. However, if the exhaust energy is efficiently recovered by the multi-turbo system on the upstream side and the exhaust temperature is lowered, the catalyst bed temperature of the particulate filter 17 is difficult to rise, and the regeneration of the particulate filter 17 is hindered. There was a fear of coming.

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートフィルタの再生に支障をきたすことのないマルチターボシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a multi-turbo system that does not hinder the regeneration of the particulate filter.

本発明は、大型ターボチャージャと小型ターボチャージャとを二基搭載し、エンジンの運転状態に応じて大型ターボチャージャ及び小型ターボチャージャのうちの最適な一方又は両方を選択して過給を行うようにしたマルチターボシステムにおいて、エンジンの排気マニホールドに対し大型ターボチャージャ及び小型ターボチャージャの各タービンの入口を個別に接続すると共に、該各タービンの出口からの排気ガスを合流して排気管へ導く合流箇所を排気マニホールドにもバイパス口を介して接続し、前記各タービンの何れか一方又は両方の出口を排気管側に対し開通して前記バイパス口を閉塞状態に保持する三つの通常ポジションと前記各タービンの両方の出口及び前記バイパス口を全て排気管側に対し開通する一つの再生ポジションとを適宜に切り換え得る排気切換弁を前記合流箇所に設けたことを特徴とするものである。   In the present invention, two large turbochargers and two small turbochargers are mounted, and supercharging is performed by selecting one or both of the large turbocharger and the small turbocharger according to the operating state of the engine. In the multi-turbo system, the inlet of each turbine of the large turbocharger and the small turbocharger is individually connected to the exhaust manifold of the engine, and the joining point for joining the exhaust gas from the outlet of each turbine to the exhaust pipe Are connected to the exhaust manifold via a bypass port, and one or both outlets of the respective turbines are opened to the exhaust pipe side to keep the bypass port closed and each turbine. One regeneration position that opens both the outlets and the bypass port to the exhaust pipe side Is an exhaust control valve can appropriately switched to those characterized in that provided in the merging portion.

而して、このようにすれば、軽・中負荷時に排気切換弁により小型ターボチャージャのタービンの出口のみを排気管側に開通して大型ターボチャージャのタービンの出口を塞ぎ、排気マニホールドから導いた排気ガスにより小型ターボチャージャのみを駆動して効率良く排気エネルギーを回収し、また、高負荷時に排気切換弁により大型ターボチャージャのタービンの出口のみを開通して小型ターボチャージャのタービンの出口を塞ぎ、排気マニホールドから導いた排気ガスにより大型ターボチャージャのみを駆動して効率良く排気エネルギーを回収することが可能となる。   Thus, in this way, at the time of light and medium loads, only the turbine outlet of the small turbocharger is opened to the exhaust pipe side by the exhaust switching valve to block the turbine outlet of the large turbocharger and led from the exhaust manifold. Only the small turbocharger is driven by exhaust gas to efficiently collect exhaust energy, and at the time of high load, only the turbine outlet of the large turbocharger is opened by the exhaust switching valve to block the turbine outlet of the small turbocharger. Exhaust gas can be efficiently recovered by driving only the large turbocharger with the exhaust gas introduced from the exhaust manifold.

更に、軽・中負荷から高負荷への過渡時には、排気切換弁により各タービンの出口を両方とも開通させ且つ前記バイパス口を閉塞状態に保持して小型ターボチャージャと大型ターボチャージャとを併用し、両者の切り換え時における圧力比の一時的な落ち込みを防止することが可能となる。   Furthermore, at the time of transition from light / medium load to high load, both the outlet of each turbine is opened by the exhaust switching valve and the bypass port is kept closed, and a small turbocharger and a large turbocharger are used in combination. It is possible to prevent a temporary drop in the pressure ratio when switching between the two.

しかも、排気管途中に装備されたパティキュレートフィルタの再生時に、排気切換弁により各タービンの両方の出口及びバイパス口を全て排気管側に対し開通すると、エンジンから出た直後の高温の排気ガスが最も抵抗の少ないバイパス口に優先的に流れ込んで各タービンの何れも経由することなく排気管へと直接導かれるため、排気エネルギーを回収される前の高い温度状態のまま排気ガスがパティキュレートフィルタへと導かれ、該パティキュレートフィルタの再生を良好に行うことが可能となる。   Moreover, when regenerating the particulate filter installed in the middle of the exhaust pipe, if all the outlets and bypass ports of each turbine are opened to the exhaust pipe side by the exhaust switching valve, the hot exhaust gas immediately after leaving the engine will be Since it flows preferentially to the bypass port with the least resistance and is directly led to the exhaust pipe without passing through any of the turbines, the exhaust gas remains in the high temperature state before the exhaust energy is recovered and enters the particulate filter. Thus, the particulate filter can be regenerated satisfactorily.

この際、各タービンを経由しないことで該各タービン自体に熱を奪われずに済むことや、排気マニホールドから排気管まで極めて短い経路で排気ガスを導けること、排気切換弁を一つだけ通過させるだけで済んで流路切替の構造自体に熱を多く奪われなくて済むこと等も排気温度の低下防止に寄与することになる。   At this time, it is not necessary to take heat away from each turbine by passing through each turbine, to guide exhaust gas through an extremely short path from the exhaust manifold to the exhaust pipe, and to pass only one exhaust switching valve. In other words, the fact that the flow path switching structure itself does not have to be deprived of much heat contributes to the prevention of a decrease in the exhaust temperature.

また、本発明においては、排気切換弁がバタフライ弁を用いて流路を切り換える形式を採用しており、該バタフライ弁に各タービンの両方の出口を排気管側に対し開通し得る回動範囲の一部でバイパス口を閉塞するシャッタ部が備えられていることが好ましい。   Further, in the present invention, the exhaust switching valve adopts a type in which the flow path is switched using a butterfly valve, and the butterfly valve has a rotation range in which both outlets of each turbine can be opened to the exhaust pipe side. It is preferable that a shutter portion that partially closes the bypass port is provided.

このようにすれば、三つの通常ポジションと一つの再生ポジションとを切り換える排気切換弁を構成するにあたり、特に複雑な流路切換機構を採用しなくても済み、バタフライ弁を用いた比較的シンプルで且つコンパクトな構造として構成することが可能となる。   In this way, an exhaust switching valve that switches between three normal positions and one regeneration position does not require a particularly complicated flow path switching mechanism, and is relatively simple using a butterfly valve. And it becomes possible to comprise as a compact structure.

上記した本発明のマルチターボシステムによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。   According to the multi-turbo system 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、マルチターボシステムを採用していても、エンジンから出た排気ガスを排気エネルギーを回収しないで高い温度状態のままパティキュレートフィルタへと導くことができるので、該パティキュレートフィルタの再生を支障なく良好に実施することができる。   (I) According to the invention described in claim 1 of the present invention, even if a multi-turbo system is adopted, the exhaust gas emitted from the engine is converted into the particulate filter while recovering the exhaust energy without being recovered. Therefore, the regeneration of the particulate filter can be favorably performed without any trouble.

(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、三つの通常ポジションと一つの再生ポジションとを切り換える排気切換弁を、特に複雑な流路切換機構を採用しなくても、バタフライ弁を用いた比較的シンプルで且つコンパクトな構造として構成することができ、実施コストの削減と良好な搭載性を実現することができる。   (II) According to the invention described in claim 2 of the present invention, an exhaust gas switching valve that switches between three normal positions and one regeneration position can be used as a butterfly valve without using a particularly complicated flow path switching mechanism. Therefore, it is possible to construct a relatively simple and compact structure using the above, and it is possible to realize a reduction in implementation cost and good mountability.

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と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。   1 to 5 show an example of an embodiment for carrying out the present invention, and portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 6 represent the same items.

図1に示す如く、本形態例においては、前述した図6の従来例の場合と同様に、エンジン3の排気マニホールド4に対し大型ターボチャージャ1及び小型ターボチャージャ2の各タービン1a,2aの入口が個別に接続されているが、該各タービン1a,2aの出口からの排気ガス7を合流して排気管16へ導く合流箇所5が排気マニホールド4にもバイパス口19を介して接続されるようになっており、この合流箇所5には、前記各タービン1a,2aの何れか一方又は両方の出口を排気管16側に対し開通して前記バイパス口19を閉塞状態に保持する三つの通常ポジションと前記各タービン1a,2aの両方の出口及び前記バイパス口19を全て排気管16側に対し開通する一つの再生ポジションとを適宜に切り換え得る排気切換弁20が設けられている。   As shown in FIG. 1, in this embodiment, the inlets of the turbines 1a and 2a of the large turbocharger 1 and the small turbocharger 2 with respect to the exhaust manifold 4 of the engine 3 are the same as in the conventional example of FIG. Are connected individually, but the joining point 5 that joins the exhaust gas 7 from the outlets of the turbines 1a and 2a and leads it to the exhaust pipe 16 is also connected to the exhaust manifold 4 via the bypass port 19. In this merging point 5, there are three normal positions at which one or both of the outlets of the turbines 1 a and 2 a are opened with respect to the exhaust pipe 16 to keep the bypass port 19 closed. And an exhaust switching valve 2 capable of appropriately switching between one regeneration position where both the outlets of the turbines 1a and 2a and the bypass port 19 are opened to the exhaust pipe 16 side. It is provided.

即ち、図2に示す如く、この排気切換弁20は、その両側に各タービン1a,2aの入口を蛇腹部21,22を介して接続されたハウジング23内にバタフライ弁24を回動軸25を介して回動自在に抱持した構造となっており、図2中に実線で示す回動位置では、大型ターボチャージャ1のタービン1aの出口のみが排気管16側に対し開通され、図2中に鎖線で示す回動位置では、小型ターボチャージャ2のタービン2aの出口のみが排気管16側に対し開通されるようになっている。   That is, as shown in FIG. 2, the exhaust gas switching valve 20 has a butterfly valve 24 and a rotary shaft 25 in a housing 23 in which the inlets of the turbines 1a and 2a are connected to the both sides thereof via bellows 21 and 22, respectively. 2, and at the rotational position indicated by the solid line in FIG. 2, only the outlet of the turbine 1 a of the large turbocharger 1 is opened to the exhaust pipe 16 side. Only the outlet of the turbine 2a of the small turbocharger 2 is opened to the exhaust pipe 16 side at the rotation position indicated by a chain line.

ここで、ハウジング23の排気管16側と対峙する位置に開口しているバイパス口19は、バタフライ弁24の一端に形成されて回動方向に延びるシャッタ部26により、図2中に一点鎖線で示す回動位置で閉塞されるようにしてあり、この回動位置は、各タービン1a,2aの両方の出口を排気管16側に対し開通し得る回動範囲内で設定されている。   Here, the bypass port 19 opened to a position facing the exhaust pipe 16 side of the housing 23 is formed by a one-dot chain line in FIG. 2 by a shutter portion 26 formed at one end of the butterfly valve 24 and extending in the rotation direction. The rotation position is set within a rotation range in which both outlets of the turbines 1a and 2a can be opened to the exhaust pipe 16 side.

また、この各タービン1a,2aの両方の出口を排気管16側に対し開通し得る回動範囲内で前記シャッタ部26とバイパス口19とが位置ずれして該バイパス口19が開通する回動位置(図2中に二点鎖線で示す回動位置)では、各タービン1a,2aの両方の出口及び前記バイパス口19が全て排気管16側に対し開通するようになっている。   Further, the shutter 26 and the bypass port 19 are displaced so that the bypass port 19 is opened within a rotation range in which both outlets of the turbines 1a and 2a can be opened to the exhaust pipe 16 side. At the position (rotation position indicated by a two-dot chain line in FIG. 2), both the outlets of the turbines 1a and 2a and the bypass port 19 are all open to the exhaust pipe 16 side.

而して、このようにマルチターボシステムを構成すれば、軽・中負荷時に排気切換弁20のバタフライ弁を図2中の鎖線で示す回動位置に回動することにより、図1に示す如く、小型ターボチャージャ2のタービン2aの出口のみを排気管16側に開通して大型ターボチャージャ1のタービン1aの出口を塞ぎ、排気マニホールド4から導いた排気ガス7により小型ターボチャージャ2のみを駆動して効率良く排気エネルギーを回収することが可能となる。   Thus, when the multi-turbo system is configured as described above, the butterfly valve of the exhaust gas switching valve 20 is rotated to the rotation position indicated by the chain line in FIG. Only the outlet of the turbine 2 a of the small turbocharger 2 is opened to the exhaust pipe 16 side to close the outlet of the turbine 1 a of the large turbocharger 1, and only the small turbocharger 2 is driven by the exhaust gas 7 guided from the exhaust manifold 4. Thus, exhaust energy can be recovered efficiently.

この時、吸気切換弁11は閉じておき、駆動していない大型ターボチャージャ1のコンプレッサ1bを経由させて吸気8の全てを小型ターボチャージャ2のコンプレッサ2bに導入し、該コンプレッサ2bにて吸気を昇圧してからインタークーラ9に導き、ここで冷却した後に吸気マニホールド10へと導く。   At this time, the intake switching valve 11 is closed, and all of the intake air 8 is introduced into the compressor 2b of the small turbocharger 2 via the compressor 1b of the large turbocharger 1 which is not driven, and the intake air is taken in by the compressor 2b. After the pressure is raised, it is led to the intercooler 9, where it is cooled and then led to the intake manifold 10.

また、高負荷時には排気切換弁20のバタフライ弁24を図2中の実線で示す回動位置に回動することにより、図3に示す如く、大型ターボチャージャ1のタービン1aの出口のみを開通して小型ターボチャージャ2のタービン2aの出口を塞ぎ、排気マニホールド4から導いた排気ガス7により大型ターボチャージャ1のみを駆動して効率良く排気エネルギーを回収することが可能となる。   Further, when the load is high, the butterfly valve 24 of the exhaust gas switching valve 20 is rotated to the rotation position indicated by the solid line in FIG. 2, thereby opening only the turbine 1a outlet of the large turbocharger 1 as shown in FIG. Thus, the outlet of the turbine 2a of the small turbocharger 2 is closed, and only the large turbocharger 1 can be driven by the exhaust gas 7 guided from the exhaust manifold 4 to efficiently recover the exhaust energy.

この時、吸気切換弁11は開けておき、吸気8を大型ターボチャージャ1のコンプレッサ1bに導入して昇圧した後、駆動していない小型ターボチャージャ2のコンプレッサ2bを経由させずに最も抵抗の少ない開状態の吸気切換弁11を通してインタークーラ9へ導き、ここで冷却した後に吸気マニホールド10へと導く。   At this time, the intake switching valve 11 is kept open, and after the intake air 8 is introduced into the compressor 1b of the large turbocharger 1 to increase the pressure, the resistance is minimized without passing through the compressor 2b of the small turbocharger 2 that is not driven. It is led to the intercooler 9 through the intake switching valve 11 in the open state, and after cooling here, it is led to the intake manifold 10.

更に、軽・中負荷から高負荷への過渡時には、排気切換弁20のバタフライ弁24を図2中の一点鎖線で示す回動位置に回動することにより、図4に示す如く、各タービン1a,2aの出口を両方とも開通させ且つ前記バイパス口19を閉塞状態に保持して小型ターボチャージャ2と大型ターボチャージャ1とを併用し、両者の切り換え時における圧力比の一時的な落ち込みを防止することが可能となる。尚、吸気切換弁11は負荷上昇に伴い徐々に開け、これにより小型ターボチャージャ2と大型ターボチャージャ1の両方の駆動を円滑に促すようにする。   Further, during a transition from a light / medium load to a high load, the butterfly valve 24 of the exhaust gas switching valve 20 is rotated to a rotation position indicated by a one-dot chain line in FIG. , 2a are both opened, and the bypass port 19 is kept closed, and the small turbocharger 2 and the large turbocharger 1 are used together to prevent a temporary drop in the pressure ratio when switching between the two. It becomes possible. Note that the intake switching valve 11 is gradually opened as the load increases, thereby smoothly driving both the small turbocharger 2 and the large turbocharger 1.

しかも、排気管16途中に装備されたパティキュレートフィルタ17の再生時には、排気切換弁20のバタフライ弁24を図2中の二点鎖線で示す回動位置に回動し、これにより各タービン1a,2aの両方の出口及びバイパス口19を全て排気管16側に対し開通すると、エンジン3から出た直後の高温の排気ガス7が最も抵抗の少ないバイパス口19に優先的に流れ込んで各タービン1a,2aの何れも経由することなく排気管16へと直接導かれるため、排気エネルギーを回収される前の高い温度状態のまま排気ガス7がパティキュレートフィルタ17へと導かれ、該パティキュレートフィルタ17の再生を良好に行うことが可能となる。   In addition, when the particulate filter 17 provided in the middle of the exhaust pipe 16 is regenerated, the butterfly valve 24 of the exhaust switching valve 20 is rotated to the rotational position indicated by the two-dot chain line in FIG. When both the outlets 2a and the bypass port 19 of 2a are opened to the exhaust pipe 16 side, the high-temperature exhaust gas 7 immediately after exiting the engine 3 flows preferentially into the bypass port 19 with the least resistance, and each turbine 1a, 2a, the exhaust gas 7 is directly guided to the exhaust pipe 16 without passing through any of the exhaust gases 7a, so that the exhaust gas 7 is guided to the particulate filter 17 in a high temperature state before the exhaust energy is recovered, and the particulate filter 17 Reproduction can be performed satisfactorily.

この際、各タービン1a,2aを経由しないことで該各タービン1a,2a自体に熱を奪われずに済むことや、排気マニホールド4から排気管16まで極めて短い経路で排気ガス7を導けること、排気切換弁20を一つだけ通過させるだけで済んで流路切替の構造自体に熱を多く奪われなくて済むこと等も排気温度の低下防止に寄与することになる。   At this time, the turbines 1a and 2a are not routed through the turbines 1a and 2a, and the exhaust gas 7 can be guided from the exhaust manifold 4 to the exhaust pipe 16 through an extremely short path. The fact that only one switch valve 20 needs to be passed and the flow path switching structure itself does not lose much heat also contributes to prevention of a decrease in exhaust temperature.

尚、パティキュレートフィルタ17の積極的な再生は、捕集済みパティキュレートの自然着火が期待できない排気温度の低い運転条件で実施されるものであるので、この際には、吸気切換弁11を閉めて小型ターボチャージャ2のコンプレッサ2bへ吸気を優先して導く経路を選択しておく。   Note that the active regeneration of the particulate filter 17 is performed under an operating condition at a low exhaust temperature at which spontaneous ignition of the collected particulates cannot be expected. At this time, the intake switching valve 11 is closed. Then, a route that preferentially guides intake air to the compressor 2b of the small turbocharger 2 is selected.

以上に述べた通り、上記形態例によれば、マルチターボシステムを採用していても、エンジン3から出た排気ガス7を排気エネルギーを回収しないで高い温度状態のままパティキュレートフィルタ17へと導くことができるので、該パティキュレートフィルタ17の再生を支障なく良好に実施することができる。   As described above, according to the above-described embodiment, even when the multi-turbo system is employed, the exhaust gas 7 emitted from the engine 3 is guided to the particulate filter 17 in a high temperature state without collecting exhaust energy. Therefore, the regeneration of the particulate filter 17 can be carried out satisfactorily without any trouble.

また、特に本形態例においては、三つの通常ポジションと一つの再生ポジションとを切り換える排気切換弁20を構成するにあたり、特に複雑な流路切換機構を採用しなくても済み、バタフライ弁24を用いた比較的シンプルで且つコンパクトな構造として構成することができ、実施コストの削減と良好な搭載性を実現することができる。   Further, particularly in this embodiment, it is not necessary to employ a particularly complicated flow path switching mechanism when configuring the exhaust gas switching valve 20 for switching between three normal positions and one regeneration position, and the butterfly valve 24 is used. Therefore, it can be configured as a relatively simple and compact structure, and the implementation cost can be reduced and good mountability can be realized.

尚、本発明のマルチターボシステムは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気切換弁の構成は必ずしも図示の構成に限定されないこと、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。   The multi-turbo system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration of the exhaust gas switching valve is not necessarily limited to the configuration shown in the drawings. In addition, the scope of the present invention is not deviated. Of course, various changes can be made.

本発明を実施する形態の一例を軽・中負荷時の状態で示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the form which implements this invention in the state at the time of light and medium load. 図1の排気切換弁の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the exhaust gas switching valve of FIG. 図1のマルチターボシステムの高負荷時の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state at the time of the high load of the multi-turbo system of FIG. 図1のマルチターボシステムの過渡時の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state at the time of the transition of the multi-turbo system of FIG. 図1のマルチターボシステムのフィルタ再生時の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state at the time of filter reproduction | regeneration of the multi-turbo system of FIG. 従来例を示す概略図である。It is the schematic which shows a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 大型ターボチャージャ
1a タービン
2 小型ターボチャージャ
2a タービン
3 エンジン
4 排気マニホールド
5 合流箇所
7 排気ガス
16 排気管
17 パティキュレートフィルタ
19 バイパス口
20 排気切換弁
24 バタフライ弁
26 シャッタ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Large turbocharger 1a Turbine 2 Small turbocharger 2a Turbine 3 Engine 4 Exhaust manifold 5 Junction location 7 Exhaust gas 16 Exhaust pipe 17 Particulate filter 19 Bypass port 20 Exhaust switching valve 24 Butterfly valve 26 Shutter part

Claims (2)

大型ターボチャージャと小型ターボチャージャとを二基搭載し、エンジンの運転状態に応じて大型ターボチャージャ及び小型ターボチャージャのうちの最適な一方又は両方を選択して過給を行うようにしたマルチターボシステムにおいて、エンジンの排気マニホールドに対し大型ターボチャージャ及び小型ターボチャージャの各タービンの入口を個別に接続すると共に、該各タービンの出口からの排気ガスを合流して排気管へ導く合流箇所を排気マニホールドにもバイパス口を介して接続し、前記各タービンの何れか一方又は両方の出口を排気管側に対し開通して前記バイパス口を閉塞状態に保持する三つの通常ポジションと前記各タービンの両方の出口及び前記バイパス口を全て排気管側に対し開通する一つの再生ポジションとを適宜に切り換え得る排気切換弁を前記合流箇所に設けたことを特徴とするマルチターボシステム。   A multi-turbo system that has two large turbochargers and two small turbochargers, and performs supercharging by selecting one or both of the large turbocharger and the small turbocharger according to the operating state of the engine. In the above, the inlet of each turbine of the large turbocharger and the small turbocharger is individually connected to the exhaust manifold of the engine, and the exhaust manifold from which the exhaust gas from the outlet of each turbine is merged and led to the exhaust pipe is connected to the exhaust manifold. Are connected via a bypass port, and one or both outlets of each turbine are opened to the exhaust pipe side to keep the bypass port closed, and the outlets of both turbines. And one regeneration position that opens all the bypass ports to the exhaust pipe side. Multi turbo system, characterized by comprising an exhaust control valve may instead the merging point. 排気切換弁がバタフライ弁を用いて流路を切り換える形式を採用しており、該バタフライ弁に各タービンの両方の出口を排気管側に対し開通し得る回動範囲の一部でバイパス口を閉塞するシャッタ部が備えられていることを特徴とする請求項1に記載のマルチターボシステム。   The exhaust switching valve uses a butterfly valve to switch the flow path, and the bypass port is blocked by part of the rotation range in which both outlets of each turbine can be opened to the exhaust pipe side. The multi-turbo system according to claim 1, further comprising a shutter unit configured to perform a shutter operation.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT510599A4 (en) * 2010-12-20 2012-05-15 Avl List Gmbh Internal combustion engine
DE102011088019A1 (en) * 2011-12-08 2013-06-13 Continental Automotive Gmbh Internal combustion engine with turbocharger and exhaust gas cooler and method for controlling / regulating the operating temperature of the exhaust gas turbocharger

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT510599A4 (en) * 2010-12-20 2012-05-15 Avl List Gmbh Internal combustion engine
AT510599B1 (en) * 2010-12-20 2012-05-15 Avl List Gmbh Internal combustion engine
DE102011088019A1 (en) * 2011-12-08 2013-06-13 Continental Automotive Gmbh Internal combustion engine with turbocharger and exhaust gas cooler and method for controlling / regulating the operating temperature of the exhaust gas turbocharger
EP2602449A3 (en) * 2011-12-08 2014-01-01 Continental Automotive GmbH Combustion engine with exhaust gas turbocharger and exhaust gas cooler and method for controlling/regulating the working temperature of the exhaust gas turbocharger

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