JP2009138720A - Multi-turbo system - Google Patents

Multi-turbo system Download PDF

Info

Publication number
JP2009138720A
JP2009138720A JP2007319189A JP2007319189A JP2009138720A JP 2009138720 A JP2009138720 A JP 2009138720A JP 2007319189 A JP2007319189 A JP 2007319189A JP 2007319189 A JP2007319189 A JP 2007319189A JP 2009138720 A JP2009138720 A JP 2009138720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
turbocharger
turbines
inlets
exhaust manifold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007319189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Funahashi
博 舟橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP2007319189A priority Critical patent/JP2009138720A/en
Publication of JP2009138720A publication Critical patent/JP2009138720A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

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 large-sized and small-sized turbo-chargers 1, 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 through a branched portion 21. A converged portion 5 for converging the exhaust gases 7 from outlets of the turbines and guiding the converged exhaust gas into an exhaust pipe 16 is connected also to the branched portion 21 through a bypass hole 19. An exhaust changeover valve 20 properly changeable between three normal positions for opening inlets of one or both of the outlets of the turbines 1a, 2a to the exhaust manifold 4 side and holding the bypass hole 19 in a closed state and a regenerative position for opening both inlets of the turbines 1a, 2a and the bypass hole 19 to the exhaust manifold 4 side is installed at the branched portion 21. <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7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. 7 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7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. 7, 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単一の分岐箇所を介して接続すると共に、前記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前記分岐箇所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入口を排気マニホールド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入口及び前記バイパス口を全て排気マニホールド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分岐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 connected to the exhaust manifold of the engine via a single branch point, and the exhaust gas from the outlet of each turbine is joined. A junction point leading to the exhaust pipe is connected to the branch point via a bypass port, and one or both inlets of each turbine are opened to the exhaust manifold side to keep the bypass port closed. One normal position and both inlets and bypass ports of each turbine are all on the exhaust manifold side One of the playback position as appropriate to the exhaust switching valve may switch the to opened is characterized in that provided in the bifurcation.

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入口のみを排気マニホールド側に開通して大型ターボチャージャのタービンの入口を塞ぎ、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入口のみを開通して小型ターボチャージャのタービンの入口を塞ぎ、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, only the small turbocharger turbine inlet is opened to the exhaust manifold side by the exhaust switching valve during light and medium loads, and the large turbocharger turbine inlet is blocked 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 inlet of the large turbocharger is opened by the exhaust switching valve to block the turbine inlet 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入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 inlet 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入口及びバイパス口を全て排気マニホールド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。   In addition, when the particulate filter installed in the middle of the exhaust pipe is regenerated, if both the inlet and bypass ports of each turbine are opened to the exhaust manifold side by the exhaust switching valve, the hot exhaust gas immediately after leaving the engine will be exhausted. 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替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入口を排気マニホールド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 a rotation range in which both inlets of each turbine can be opened to the exhaust manifold side to the butterfly valve. 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.

更に、本発明においては、バイパス口に排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理し得る酸化触媒が内装されていることが好ましく、このようにすれば、エンジンを出た直後の未だ管路放熱による温度低下が少ない排気ガスを酸化触媒に導入し、該酸化触媒を効率良く昇温して触媒活性を高めることが可能となる。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that an oxidation catalyst capable of oxidizing unburned fuel in the exhaust gas is built in the bypass port. It is possible to increase the catalytic activity by introducing exhaust gas having a small temperature drop due to the above to the oxidation catalyst and efficiently raising the temperature of the oxidation catalyst.

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.

(III)本発明の請求項3に記載の発明によれば、エンジンを出た直後の未だ管路放熱による温度低下が少ない排気ガスを酸化触媒に導入し、該酸化触媒を効率良く昇温して触媒活性を高めることができるので、従来よりも排気温度の低い運転条件からでもエンジン側でのポスト噴射等による燃料添加を開始してパティキュレートフィルタの効果的な再生を図ることができる。   (III) According to the invention described in claim 3 of the present invention, exhaust gas which has not yet undergone a temperature drop due to heat radiation from the pipe immediately after leaving the engine is introduced into the oxidation catalyst, and the oxidation catalyst is efficiently heated. Thus, the catalyst activity can be increased, so that the fuel filter can be effectively regenerated by starting fuel addition by post injection or the like on the engine side even under operating conditions where the exhaust temperature is lower than in the past.

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7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. 7 represent the same items.

図1に示す如く、本形態例においては、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の入口が単一の分岐箇所21を介して接続されていると共に、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が前記分岐箇所21にもバイパス口19を介して接続されるようになっている。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, 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 via a single branch point 21. At the same time, the joining location 5 that joins the exhaust gas 7 from the outlets of the turbines 1 a and 2 a and leads it to the exhaust pipe 16 is also connected to the branch location 21 via the bypass port 19.

そして、前記分岐箇所21には、前記各タービン1a,2aの何れか一方又は両方の入口を排気マニホールド4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の両方の入口及び前記バイパス口19を全て排気マニホールド4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。   The branch portion 21 has three normal positions for opening one or both of the inlets of the turbines 1a and 2a with respect to the exhaust manifold 4 side and holding the bypass port 19 in the closed state. There is provided an exhaust switching valve 20 capable of appropriately switching between one regeneration position in which both the inlets of the turbines 1a and 2a and the bypass port 19 are opened to the exhaust manifold 4 side.

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の入口を接続されたハウジング22内にバタフライ弁23を回動軸24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、小型ターボチャージャ2のタービン2aの入口のみが排気マニホールド4側に対し開通され、図2中に鎖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の入口のみが排気マニホールド4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 23 rotatably held via a rotary shaft 24 in a housing 22 connected to the inlets of the turbines 1a and 2a on both sides thereof. 2, only the inlet of the turbine 2a of the small turbocharger 2 is opened to the exhaust manifold 4 side at the rotation position indicated by the solid line in FIG. 2, and at the rotation position indicated by the chain line in FIG. Only the inlet of the turbine 1a of the large turbocharger 1 is opened to the exhaust manifold 4 side.

ここで、ハウジング22の排気マニホールド4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23の一端に形成されて回動方向に延びるシャッタ部25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の両方の入口を排気マニホールド4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 at a position facing the exhaust manifold 4 side of the housing 22 is formed by a one-dot chain line in FIG. 2 by a shutter portion 25 formed at one end of the butterfly valve 23 and extending in the rotation direction. The rotation position is set within a rotation range in which both inlets of the turbines 1a and 2a can be opened to the exhaust manifold 4 side.

また、この各タービン1a,2aの両方の入口を排気マニホールド4側に対し開通し得る回動範囲内で前記シャッタ部25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の両方の入口及び前記バイパス口19が全て排気マニホールド4側に対し開通するようになっている。   Further, the shutter 25 and the bypass port 19 are displaced so that the bypass port 19 is opened within a rotation range in which both inlets of the turbines 1a and 2a can be opened to the exhaust manifold 4 side. At the position (rotation position indicated by a two-dot chain line in FIG. 2), both the inlets of the turbines 1a and 2a and the bypass port 19 are all open to the exhaust manifold 4 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中の実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の入口のみを排気マニホールド4側に開通して大型ターボチャージャ1のタービン1aの入口を塞ぎ、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 solid line in FIG. Only the inlet of the turbine 2 a of the small turbocharger 2 is opened to the exhaust manifold 4 side to close the inlet 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23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3に示す如く、大型ターボチャージャ1のタービン1aの入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の入口を塞ぎ、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 23 of the exhaust gas switching valve 20 is rotated to the rotation position indicated by the chain line in FIG. 2, thereby opening only the inlet of the turbine 1a of the large turbocharger 1 as shown in FIG. Thus, the inlet 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 introduced 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23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の入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, at the time of transition from light / medium load to high load, the butterfly valve 23 of the exhaust gas switching valve 20 is rotated to the rotation position indicated by the 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23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の両方の入口及びバイパス口19を全て排気マニホールド4側に対し開通すると、図5に示す如く、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 23 of the exhaust switching valve 20 is rotated to a rotational position indicated by a two-dot chain line in FIG. When both the inlets 2a and the bypass port 19 of 2a are opened to the exhaust manifold 4 side, the high-temperature exhaust gas 7 immediately after exiting the engine 3 is preferentially given to the bypass port 19 with the least resistance as shown in FIG. Since it flows in and is directly guided to the exhaust pipe 16 without passing through any of the turbines 1a and 2a, the exhaust gas 7 is guided to the particulate filter 17 in a high temperature state before the exhaust energy is recovered, The particulate filter 17 can be regenerated 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23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 23 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.

図6は本発明の別の形態例を示すもので、ここに図示している例では、合流箇所5と分岐箇所21との間を接続するバイパス口19に、排気ガス7中の未燃燃料分を酸化処理し得る酸化触媒26を内装するようにしており、このようにすれば、エンジン3を出た直後の未だ管路放熱による温度低下が少ない排気ガス7を酸化触媒26に導入し、該酸化触媒26を効率良く昇温して触媒活性を高めることができるので、従来よりも排気温度の低い運転条件からでもエンジン3側でのポスト噴射等による燃料添加を開始してパティキュレートフィルタ17の効果的な再生を図ることができる。   FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. In the example shown here, unburned fuel in the exhaust gas 7 is connected to the bypass port 19 connecting the junction 5 and the branch 21. An oxidation catalyst 26 that can oxidize the gas is provided in the interior, and in this way, exhaust gas 7 is introduced into the oxidation catalyst 26 with little temperature drop due to pipe heat dissipation immediately after leaving the engine 3, Since the oxidation catalyst 26 can be efficiently heated to increase the catalyst activity, the particulate filter 17 is started by starting fuel addition by post-injection or the like on the engine 3 side even under operating conditions where the exhaust temperature is lower than before. Can be effectively reproduced.

即ち、一般的にパティキュレートフィルタ17の前段に装備されている酸化触媒18は、エンジン3から長く距離を隔てることになるため、酸化触媒18に到達するまでに排気温度が管路放熱により低下してしまい、酸化触媒18の十分な活性が得られないことを理由として燃料添加を開始できない運転領域があったが、エンジン3を出た直後の排気ガス7を酸化触媒26に導入できれば、このような運転領域が少なくなって従来よりも排気温度の低い運転条件から燃料添加が開始できることになる。   That is, the oxidation catalyst 18 that is generally provided in the front stage of the particulate filter 17 is far away from the engine 3, so that the exhaust temperature decreases due to pipe heat dissipation before reaching the oxidation catalyst 18. Therefore, there is an operation region in which fuel addition cannot be started because sufficient activity of the oxidation catalyst 18 cannot be obtained. However, if the exhaust gas 7 immediately after exiting the engine 3 can be introduced into the oxidation catalyst 26, this is the case. Therefore, the addition of fuel can be started from operating conditions where the exhaust temperature is lower than in the prior art.

この際、パティキュレートフィルタ17の前段に装備されている酸化触媒18は、酸化触媒26の排気昇温効果に応じて適宜に省略することが可能であるが、ここに図示している通り併用するようにしても良い。   At this time, the oxidation catalyst 18 provided in the preceding stage of the particulate filter 17 can be omitted as appropriate according to the exhaust gas temperature raising effect of the oxidation catalyst 26, but is used together as shown here. You may do it.

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. 本発明の別の形態例を示す概略図である。It is the schematic which shows another form example of this invention. 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
19 バイパス口
20 排気切換弁
21 分岐箇所
23 バタフライ弁
25 シャッタ部
26 酸化触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Large turbocharger 1a Turbine 2 Small turbocharger 2a Turbine 3 Engine 4 Exhaust manifold 5 Merge location 7 Exhaust gas 16 Exhaust pipe 19 Bypass port 20 Exhaust switching valve 21 Branch location 23 Butterfly valve 25 Shutter part 26 Oxidation catalyst

Claims (3)

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単一の分岐箇所を介して接続すると共に、前記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前記分岐箇所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入口を排気マニホールド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入口及び前記バイパス口を全て排気マニホールド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分岐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 inlets of the turbines of the large turbocharger and the small turbocharger are connected to the exhaust manifold of the engine via a single branch point, and exhaust gases from the outlets of the turbines are merged and led to the exhaust pipe. Three normal positions for connecting a junction point to the branch point through a bypass port, and opening one or both inlets of each turbine to the exhaust manifold side to hold the bypass port closed. Open both inlets and bypass ports of each turbine to the exhaust manifold side. Multi turbo system, characterized in that the exhaust control valve may suitably switched and one reproduction position provided in the bifurcation. 排気切換弁がバタフライ弁を用いて流路を切り替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入口を排気マニホールド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 a part of the rotation range in which both inlets of each turbine can be opened to the exhaust manifold side. The multi-turbo system according to claim 1, further comprising a shutter unit configured to perform a shutter operation. バイパス口に排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理し得る酸化触媒が内装されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチターボシステム。   The multi-turbo system according to claim 1 or 2, wherein an oxidation catalyst capable of oxidizing unburned fuel in the exhaust gas is built in the bypass port.
JP2007319189A 2007-12-11 2007-12-11 Multi-turbo system Withdrawn JP2009138720A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007319189A JP2009138720A (en) 2007-12-11 2007-12-11 Multi-turbo system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007319189A JP2009138720A (en) 2007-12-11 2007-12-11 Multi-turbo system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009138720A true JP2009138720A (en) 2009-06-25

Family

ID=40869565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007319189A Withdrawn JP2009138720A (en) 2007-12-11 2007-12-11 Multi-turbo system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009138720A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010143734A1 (en) 2009-06-09 2010-12-16 国立大学法人 岡山大学 Nitro group-containing ether compound and method for producing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010143734A1 (en) 2009-06-09 2010-12-16 国立大学法人 岡山大学 Nitro group-containing ether compound and method for producing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5293941B2 (en) Regeneration method of dust collection filter
JP4432685B2 (en) Engine intake / exhaust system structure
JP4858278B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
JP4654973B2 (en) Exhaust device for internal combustion engine
US20070220885A1 (en) EGR energy recovery system
JP2006291739A (en) Egr device
JP4802992B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
JP2013108479A (en) Diesel engine
JP6375808B2 (en) Intake / exhaust device for internal combustion engine
JP2009138719A (en) Multi-turbo system
JP2009191668A (en) Supercharging device and supercharging engine system
JP4882688B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
JP2007138798A (en) Multiple stage supercharging system
JP2009138720A (en) Multi-turbo system
JP2009270468A (en) Cooling system of turbosupercharger
JP2015535044A (en) Exhaust gas system with thermoelectric generator
JP2007192153A (en) Egr device
JP2008151006A (en) Control device of turbocharger
JP2006348856A (en) Heat insulation combined gas flow path structure
JP6375680B2 (en) HYBRID SYSTEM, HYBRID SYSTEM VEHICLE, AND EGR METHOD FOR HYBRID SYSTEM
JP2018112074A (en) EGR system
JP4400194B2 (en) Diesel engine exhaust purification system
JP2010007634A (en) Exhaust emission control device for an internal combustion engine
JP2005042672A (en) Control device of internal combustion engine
JP2009174402A (en) Multi-turbo system

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20110301