JP2010053788A - Sequential turbo system - Google Patents

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裕樹 松井
Takashi Shimura
貴史 志村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cost and save space in a sequential turbo system. <P>SOLUTION: A rotary valve 15 is used as a flow rate control valve for exhaust of an internal combustion engine 10 supplied to a turbine 4B of a primary turbocharger 4 and a turbine 5B of a secondary turbocharger 5. A flow rate control of exhaust to first and second ports 16, 17 and a wastegate port 18 as well as a changeover of a turbocharger to be used are performed according to a rotation opening of the rotary valve 15. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1および第2のターボチャージャへ供給される内燃機関の排気の流量制御弁としてロータリ弁が用いられるシーケンシャルターボシステムに関する。   The present invention relates to a sequential turbo system in which a rotary valve is used as a flow control valve for exhaust gas of an internal combustion engine supplied to first and second turbochargers.

一般に、シーケンシャルターボシステムには、パラレルシーケンシャルターボシステムとシリーズシーケンシャルターボシステムとがある。   Generally, the sequential turbo system includes a parallel sequential turbo system and a series sequential turbo system.

パラレルシーケンシャルターボシステムでは、プライマリターボチャージャとセカンダリターボチャージャとが並列に配置され、これらプライマリターボチャージャおよびセカンダリターボチャージャに対して、シングルターボモードとツインターボモードとを切り替える制御が行なわれる。   In the parallel sequential turbo system, a primary turbocharger and a secondary turbocharger are arranged in parallel, and control for switching between the single turbo mode and the twin turbo mode is performed for the primary turbocharger and the secondary turbocharger.

シリーズシーケンシャルターボシステムでは、互いに最大容量の異なる高圧段ターボチャージャと低圧段ターボチャージャとが直列に配置され、これら高圧段ターボチャージャと低圧段ターボチャージャとを適宜に使い分けることができるように構成されている。   In a series sequential turbo system, a high-pressure stage turbocharger and a low-pressure stage turbocharger having different maximum capacities are arranged in series, and the high-pressure stage turbocharger and the low-pressure stage turbocharger can be properly used. Yes.

上記パラレルシーケンシャルターボシステムの典型的な例としては、特許文献1および2で提案されているものを挙げることができる。   Typical examples of the parallel sequential turbo system include those proposed in Patent Documents 1 and 2.

特許文献1にて提案されたパラレルシーケンシャルターボシステムは、機関低速回転域にて単独運転されるターボチャージャを可変ノズル型とし、機関低速回転域における過給効率を可変ノズルの開度調節により高めるとともに、シングルターボモードよりツインターボモードへの切替時に可変ノズルを一旦絞って機関背圧と過給圧の急低下を防止するようになっている。   The parallel sequential turbo system proposed in Patent Document 1 uses a variable nozzle type turbocharger that operates independently in the engine low-speed rotation region, and increases the supercharging efficiency in the engine low-speed rotation region by adjusting the opening of the variable nozzle. When switching from the single turbo mode to the twin turbo mode, the variable nozzle is once throttled to prevent a sudden drop in the engine back pressure and the boost pressure.

また、特許文献2にて提案されたパラレルシーケンシャルターボシステムは、吸気通路および排気通路に並列に配置されたプライマリターボチャージャおよびセカンダリターボチャージャに対して、シングルターボモードとツインターボモードとを切り替える制御を行なう際に、運転状態に基づいてシングルターボモードにおける目標過給圧およびツインターボモードにおける目標過給圧を演算し、これらの目標過給圧に基づいてモードの切り替えを判断することにより、切り替えの判断に要する時間を短縮することができるとともに、適切に切り替えを判断することによってトルクショックの発生を抑制するようになっている。   In addition, the parallel sequential turbo system proposed in Patent Document 2 controls the switching between the single turbo mode and the twin turbo mode for the primary turbocharger and the secondary turbocharger arranged in parallel in the intake passage and the exhaust passage. When performing, the target supercharging pressure in the single turbo mode and the target supercharging pressure in the twin turbo mode are calculated based on the operating state, and the mode switching is determined based on these target supercharging pressures. The time required for the determination can be shortened, and the occurrence of torque shock is suppressed by appropriately determining the switching.

他方、上記シリーズシーケンシャルターボシステムの典型的な例としては、特許文献3〜5で提案されているものを挙げることができる。   On the other hand, typical examples of the series sequential turbo system include those proposed in Patent Documents 3 to 5.

特許文献3にて提案されたシリーズシーケンシャルターボシステムは、高圧段ターボチャージャのタービンおよび低圧段ターボチャージャのタービンの少なくとも1つを迂回し、排気通路に設けられたバイパス通路と、このバイパス通路に流れる排気ガスの流量を調整する排気バイパス弁とを備え、目標となる過給圧が得られるように、高圧段ターボチャージャの可動ベーンの開度、低圧段ターボチャージャの可動ベーンの開度、および排気バイパス弁の開度をそれぞれ制御するようになっている。   The series sequential turbo system proposed in Patent Document 3 bypasses at least one of the turbine of the high-pressure stage turbocharger and the turbine of the low-pressure stage turbocharger, and flows through the bypass passage provided in the exhaust passage. An exhaust bypass valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas, and the movable vane opening of the high-pressure stage turbocharger, the opening degree of the movable vane of the low-pressure stage turbocharger, and the exhaust so as to obtain a target supercharging pressure Each opening degree of the bypass valve is controlled.

また、特許文献4にて提案されたシリーズシーケンシャルターボシステムは、2つの隣接する段のコンプレッサの間にインタークーラを設けることなく被加圧媒体を直に送るようになっている。   Further, the series sequential turbo system proposed in Patent Document 4 is configured to directly send a pressurized medium without providing an intercooler between two adjacent stage compressors.

さらに、特許文献5にて提案されたシリーズシーケンシャルターボシステムは、排気通路に、高圧段タービンから排出された排気ガスを、低圧段タービンをバイパスさせて排気浄化装置へと供給するバイパス流路を設け、このバイパス流路を、高圧段タービンの出口から排気浄化装置の入口まで直線状に形成している。
特開2005−155356号公報 特開2008−128129号公報 特開2005−315163号公報 特開2005−23903号公報 特開2007−263033号公報
Furthermore, the series sequential turbo system proposed in Patent Document 5 is provided with a bypass passage in the exhaust passage for supplying exhaust gas discharged from the high-pressure turbine to the exhaust purification device by bypassing the low-pressure turbine. The bypass passage is formed in a straight line from the outlet of the high-pressure stage turbine to the inlet of the exhaust purification device.
JP 2005-155356 A JP 2008-128129 A JP 2005-315163 A JP 2005-23903 A JP 2007-263033 A

ところで、一般的なシーケンシャルターボシステムでは、ガスの流れの分配を3方向以上に切り替える弁がなかったため、ターボチャージャの作動状態切替用の弁、ウエイストゲートおよび排気絞りが、それぞれ、独立して設置されている。その結果、コスト的に高くなるばかりか、省スペース化が図れないのが実情である。   By the way, in a general sequential turbo system, there is no valve for switching the gas flow distribution in three or more directions, so a valve for switching the operating state of the turbocharger, a waste gate and an exhaust throttle are installed independently. ing. As a result, the situation is not only high in cost but also unable to save space.

本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、低コスト化および省スペース化を実現できるシーケンシャルターボシステムの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a sequential turbo system capable of realizing cost reduction and space saving.

上記目的を達成するため、本発明にかかるシーケンシャルターボシステムは、第1および第2のターボチャージャへ供給される内燃機関の排気の流量制御弁としてロータリ弁が用いられるシーケンシャルターボシステムであって、前記ロータリ弁は、円柱形状をなすボディーと、ボディーを軸方向に貫通するように形成された第1、第2および第3のゲート室と、ボディーの一端面であって第1、第2および第3のゲート室が開口する制御面上で軸線周りに回転自在に支持された回転体とを備え、前記第1のゲート室は、前記第1のターボチャージャとつながる第1のポートに接続され、前記第2のゲート室は、前記第2のターボチャージャとつながる第2のポートに接続され、前記第3のゲート室は、触媒につながるウエイストゲートポートに接続され、前記第1、第2および第3のゲート室は、前記回転体が当該第1、第2および第3のゲート室の各開口を開成する回転方向に沿ってこの順で配置され、前記回転体の回転開度に応じて、前記第1および第2のポートならびにウエイストゲートポートへの前記排気の流量制御と、使用ターボチャージャの切替とが行なわれる。   In order to achieve the above object, a sequential turbo system according to the present invention is a sequential turbo system in which a rotary valve is used as a flow control valve for exhaust gas of an internal combustion engine supplied to first and second turbochargers. The rotary valve includes a cylindrical body, first, second, and third gate chambers that are formed so as to penetrate the body in the axial direction, and first, second, and second end surfaces of the body. A rotating body supported rotatably around an axis on a control surface in which the gate chamber of 3 is opened, and the first gate chamber is connected to a first port connected to the first turbocharger, The second gate chamber is connected to a second port connected to the second turbocharger, and the third gate chamber is connected to a waste gate port connected to a catalyst. And the first, second, and third gate chambers are arranged in this order along a rotation direction in which the rotating body opens each opening of the first, second, and third gate chambers. The exhaust gas flow rate control to the first and second ports and the waste gate port, and the used turbocharger are switched in accordance with the rotational opening of the rotating body.

上記構成によれば、ロータリ弁の回転体の回転開度に応じて、第1および第2のポートならびにウエイストゲートポートへの排気の流量制御と、使用ターボチャージャの切替とが行なわれるので、シーケンシャルターボシステムの低コスト化および省スペース化を実現できる。   According to the above configuration, the flow rate control of the exhaust gas to the first and second ports and the waste gate port and the switching of the used turbocharger are performed according to the rotational opening of the rotary body of the rotary valve. The cost and space saving of the turbo system can be realized.

ところで、ロータリ弁の回転体の回転開度をいきなり上げると、過給圧が落ちてしまうため、第1および第2のポートならびにウエイストゲートポートへの排気の流量制御と、使用ターボの切替とが行なわれる際に、助走がつくように回転体の回転開度を徐々に上げていく必要がある。   By the way, if the rotational opening degree of the rotary body of the rotary valve is suddenly increased, the supercharging pressure will drop. Therefore, the flow control of the exhaust gas to the first and second ports and the waste gate port and the switching of the turbo used are required. When this is done, it is necessary to gradually increase the rotational opening of the rotating body so that the run-up can be achieved.

そこで、上記シーケンシャルターボシステムにおいて、前記第1、第2および第3のゲート室は、断面積変化をゆるやかにした形状をなしている。   Therefore, in the sequential turbo system, the first, second, and third gate chambers have a shape in which a change in cross-sectional area is moderated.

なお、上記シーケンシャルターボシステムにおいて、前記回転体の駆動源は、モータである。   In the sequential turbo system, the driving source of the rotating body is a motor.

本発明によると、シーケンシャルターボシステムの低コスト化および省スペース化が実現される。   According to the present invention, cost reduction and space saving of a sequential turbo system can be realized.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[第1の実施の形態]
<全体構成>
図1は本発明の第1の実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムの構成を簡略化して示す図である。
[First embodiment]
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a simplified configuration of a sequential turbo system according to a first embodiment of the present invention.

図1を参照して、本実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステム1は、パラレルシーケンシャルターボシステムであって、主として、エアクリーナ2、吸気通路3、プライマリターボチャージャ4、セカンダリターボチャージャ5、吸気切替弁6、吸気バイパス通路7、吸気バイパス弁8、インタークーラ9、内燃機関(以下、「エンジン」と称することもある。)10、排気通路11、EGR通路12、EGR弁13、EGRクーラ14およびロータリ弁15ならびに図3に示すECU(電子制御ユニット)30を備えている。なお、本システム1では、プライマリターボチャージャ4とセカンダリターボチャージャ5は、並列に配置されている。   Referring to FIG. 1, a sequential turbo system 1 according to the present embodiment is a parallel sequential turbo system, and mainly includes an air cleaner 2, an intake passage 3, a primary turbocharger 4, a secondary turbocharger 5, and an intake air switching valve 6. , Intake bypass passage 7, intake bypass valve 8, intercooler 9, internal combustion engine (hereinafter also referred to as “engine”) 10, exhaust passage 11, EGR passage 12, EGR valve 13, EGR cooler 14, and rotary valve 15 and an ECU (electronic control unit) 30 shown in FIG. In the present system 1, the primary turbocharger 4 and the secondary turbocharger 5 are arranged in parallel.

エアクリーナ2は、外部から取得された空気(吸気)を浄化して、吸気通路3に供給する。   The air cleaner 2 purifies air (intake air) acquired from the outside and supplies it to the intake passage 3.

吸気通路3は、途中で第1の吸気通路部3Aおよび第2の吸気通路部3Bの2系統に分岐されてインタークーラ9に接続されており、このインタークーラ9から1系統の第3の吸気通路部3Cとして内燃機関10に接続されている。   The intake passage 3 is branched into two systems of a first intake passage portion 3A and a second intake passage portion 3B on the way and connected to an intercooler 9, and the third intake air of one system from the intercooler 9 is connected. The passage portion 3C is connected to the internal combustion engine 10.

第1の吸気通路部3Aには、プライマリターボチャージャ4のコンプレッサ4Aが配設される一方、第2の吸気通路部3Bには、セカンダリターボチャージャ5のコンプレッサ5Aが配設されている。   A compressor 4A of the primary turbocharger 4 is disposed in the first intake passage portion 3A, while a compressor 5A of the secondary turbocharger 5 is disposed in the second intake passage portion 3B.

プライマリターボチャージャ4のコンプレッサ4Aは、第1の吸気通路3を通過する吸気を圧縮する一方、セカンダリターボチャージャ5のコンプレッサ5Aは、第2の吸気通路部3Bを通過する吸気を圧縮する。   The compressor 4A of the primary turbocharger 4 compresses intake air that passes through the first intake passage 3, while the compressor 5A of the secondary turbocharger 5 compresses intake air that passes through the second intake passage portion 3B.

また、第2の吸気通路3中には、吸気切替弁6が設けられている。この吸気切替弁6は、ECU30から供給される制御信号によって開閉が制御され、第2の吸気通路部3Bを通過する吸気の流量を調整可能に構成されている。たとえば、吸気切替弁6を開閉させることにより、第2の吸気通路部3Bにおける吸気の流通/遮断を切り替えることができる。   An intake switching valve 6 is provided in the second intake passage 3. The intake air switching valve 6 is controlled to be opened and closed by a control signal supplied from the ECU 30, and is configured to be able to adjust the flow rate of the intake air passing through the second intake passage portion 3B. For example, by opening and closing the intake air switching valve 6, it is possible to switch the flow / blocking of the intake air in the second intake passage portion 3B.

さらに、第2の吸気通路部3B中には、吸気バイパス通路7が設けられている。この吸気バイパス通路7は、一端が上記2系統に分岐する前の吸気通路3に接続されており、他端がセカンダリターボチャージャ5のコンプレッサ5Aと吸気切替弁6との間において第2の吸気通路部3Bに接続されている。   Further, an intake bypass passage 7 is provided in the second intake passage portion 3B. One end of the intake bypass passage 7 is connected to the intake passage 3 before branching into the two systems, and the other end is connected to the second intake passage between the compressor 5A of the secondary turbocharger 5 and the intake air switching valve 6. It is connected to the part 3B.

吸気バイパス通路7中には、吸気バイパス弁8が設けられている。この吸気バイパス弁8は、リード弁であって、吸気バイパス弁8を挟んだ上流側および下流側の吸気バイパス通路7中の差圧が所定以上となった際に開弁するように構成されている。   An intake bypass valve 8 is provided in the intake bypass passage 7. The intake bypass valve 8 is a reed valve, and is configured to open when the differential pressure in the intake bypass passage 7 on the upstream side and the downstream side across the intake bypass valve 8 exceeds a predetermined value. Yes.

内燃機関10は、4気筒エンジンであって、第3の吸気通路部3C(吸気通路3)より供給される吸気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する。この内燃機関10、たとえば、ガソリンエンジンやデーゼルエンジンなどによって構成される。そして、内燃機関10内における燃焼により発生した排気ガスは、排気通路11に排出される。なお、内燃機関10を4気筒で構成することに限定はされない。   The internal combustion engine 10 is a four-cylinder engine, and generates power by burning an air-fuel mixture of intake air and fuel supplied from the third intake passage portion 3C (intake passage 3). The internal combustion engine 10 is constituted by, for example, a gasoline engine or a diesel engine. The exhaust gas generated by the combustion in the internal combustion engine 10 is discharged to the exhaust passage 11. The internal combustion engine 10 is not limited to being configured with four cylinders.

排気通路11中には、EGR通路12が設けられている。このEGR通路12は、一端が排気通路11に接続されており、他端が第3の吸気通路部3Cに接続されている。   An EGR passage 12 is provided in the exhaust passage 11. The EGR passage 12 has one end connected to the exhaust passage 11 and the other end connected to the third intake passage portion 3C.

EGR通路12は、排気ガス(EGRガス)を吸気系に還流するための通路である。それゆえ、EGR通路12には、EGRクーラ14およびEGR弁13が設けられている。   The EGR passage 12 is a passage for returning exhaust gas (EGR gas) to the intake system. Therefore, the EGR passage 12 is provided with an EGR cooler 14 and an EGR valve 13.

EGRクーラ14は、EGRガスを冷却する装置である。一方、EGR弁13は、EGR通路12を通過するEGRガスの流量を調節する弁、換言すると吸気系に還流させるEGRガスの量を調節する(すなわち、EGR率を調節する)弁である。このEGR弁13は、ECU30から供給される制御信号によって開度が制御される。   The EGR cooler 14 is a device that cools the EGR gas. On the other hand, the EGR valve 13 is a valve that adjusts the flow rate of the EGR gas that passes through the EGR passage 12, in other words, a valve that adjusts the amount of EGR gas recirculated to the intake system (that is, adjusts the EGR rate). The opening degree of the EGR valve 13 is controlled by a control signal supplied from the ECU 30.

排気通路11は、途中で第1の排気通路部11Aおよび第2の排気通路部11Bの2系統に分岐されている。第1の排気通路部11Aには、プライマリターボチャージャ4のタービン4Bが配設される一方、第2の排気通路部11Bには、セカンダリターボチャージャ5のタービン5Bが配設されている。   The exhaust passage 11 is branched into two systems, a first exhaust passage portion 11A and a second exhaust passage portion 11B. The turbine 4B of the primary turbocharger 4 is disposed in the first exhaust passage portion 11A, while the turbine 5B of the secondary turbocharger 5 is disposed in the second exhaust passage portion 11B.

プライマリターボチャージャ4のタービン4Bは、第1の排気通路部11Aを通過する排気ガスによって回転される一方、セカンダリターボチャージャ5のタービン5Bは、第2の排気通路部11Bを通過する排気ガスによって回転される。このようなタービン4A,5Bの回転トルクが、プライマリターボチャージャ4内のコンプレッサ4Aおよびセカンダリターボチャージャ5内のコンプレッサ5Aに伝達されて回転することによって、吸気が圧縮される(すなわち、過給される)こととなる。   The turbine 4B of the primary turbocharger 4 is rotated by the exhaust gas passing through the first exhaust passage portion 11A, while the turbine 5B of the secondary turbocharger 5 is rotated by the exhaust gas passing through the second exhaust passage portion 11B. Is done. Such rotational torque of the turbines 4A and 5B is transmitted to the compressor 4A in the primary turbocharger 4 and the compressor 5A in the secondary turbocharger 5 to rotate, whereby the intake air is compressed (that is, supercharged). )

排気通路11が第1の排気通路部11Aおよび第2の排気通路部11Bとに分岐する分岐部には、ロータリ弁15が設けられている。このロータリ弁15は、プライマリターボチャージャ4のタービン4Bおよびセカンダリターボチャージャ5のタービン5Bへ供給される内燃機関10の排気ガスの流量制御弁として機能するものであって、後述する回転体26の回転角度(以下、「回転開度」という。)に応じて、第1の排気通路部11Aを介してプライマリターボチャージャ4のタービン4Bにつながる第1のポート16、および第2の排気通路部11Bを介してセカンダリターボチャージャ5のタービン5Bにつながる第2のポート17、ならびに連通路19を介して触媒につながるウエイストゲートポート18への上記排気ガスの流量制御と、使用ターボチャージャの切替とが行なわれる。   A rotary valve 15 is provided at a branch portion where the exhaust passage 11 branches into the first exhaust passage portion 11A and the second exhaust passage portion 11B. The rotary valve 15 functions as a flow control valve for the exhaust gas of the internal combustion engine 10 supplied to the turbine 4B of the primary turbocharger 4 and the turbine 5B of the secondary turbocharger 5, and rotates the rotating body 26 described later. Depending on the angle (hereinafter referred to as “rotational opening”), the first port 16 connected to the turbine 4B of the primary turbocharger 4 via the first exhaust passage portion 11A and the second exhaust passage portion 11B The exhaust gas flow rate is controlled to the second port 17 connected to the turbine 5B of the secondary turbocharger 5 through the waste gate port 18 connected to the catalyst through the communication passage 19 and the used turbocharger is switched. .

<ロータリ弁>
図2はロータリ弁の構成を示す平面図である。
<Rotary valve>
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the rotary valve.

図2を参照して、ロータリ弁15は、円柱形状をなすボディー20と、ボディー20を軸方向に貫通するように形成された第1、第2および第3のゲート室21,22,23と、ボディー20の上端面であって第1、第2および第3のゲート室21,22,23が開口する制御面24上で軸25周りに回転自在に支持された回転体26とを備えている。   Referring to FIG. 2, the rotary valve 15 includes a cylindrical body 20, first, second and third gate chambers 21, 22, 23 formed so as to penetrate the body 20 in the axial direction. And a rotating body 26 rotatably supported around an axis 25 on a control surface 24 which is an upper end surface of the body 20 and opens the first, second and third gate chambers 21, 22, and 23. Yes.

第1のゲート室21は、プライマリターボチャージャ4のタービン4Bとつながる第1のポート16に接続され、第2のゲート室22は、セカンダリターボチャージャ5とつながる第2のポート17に接続され、第3のゲート室23は、触媒につながるウエイストゲートポート18に接続されている。これら第1、第2および第3のゲート室21,22,23は、回転体26が第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口を開成する回転方向(本実施の形態においては時計周り方向)に沿ってこの順で隣接して配置されている。   The first gate chamber 21 is connected to the first port 16 connected to the turbine 4B of the primary turbocharger 4, and the second gate chamber 22 is connected to the second port 17 connected to the secondary turbocharger 5, The third gate chamber 23 is connected to a waste gate port 18 connected to the catalyst. The first, second and third gate chambers 21, 22, and 23 are arranged in the rotational direction in which the rotating body 26 opens the respective openings of the first, second and third gate chambers 21, 22, and 23 (this embodiment). Are arranged adjacently in this order along the clockwise direction).

また、第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口の形状は、ボディー20と同心のほぼ扇形形状をなしている。第1および第2のゲート室21,22の開口面積は、ほぼ同じであり、第3のゲート室23の開口面積は、第1および第2のゲート室21,22の開口面積よりも小に設定されている。そして、第1、第2および第3のゲート室21,22,23の開口形成領域は、軸25を中心として180度の範囲に設定されている。   The openings of the first, second, and third gate chambers 21, 22, and 23 are substantially fan-shaped and concentric with the body 20. The opening areas of the first and second gate chambers 21 and 22 are substantially the same, and the opening area of the third gate chamber 23 is smaller than the opening areas of the first and second gate chambers 21 and 22. Is set. The opening forming regions of the first, second, and third gate chambers 21, 22, and 23 are set in a range of 180 degrees with the axis 25 as the center.

回転体26は、第1、第2および第3のゲート室21,22,23の開口を全閉および全開できるように、半円形状の板状部材とされている。この回転体26の駆動源は、出力軸が軸25に結合されたステッピングモータ37(図3参照)である。このステッピングモータ37は、ECU30から供給される制御信号により駆動が制御される。   The rotating body 26 is a semicircular plate-like member so that the openings of the first, second and third gate chambers 21, 22, and 23 can be fully closed and fully opened. The driving source of the rotating body 26 is a stepping motor 37 (see FIG. 3) whose output shaft is coupled to the shaft 25. The driving of the stepping motor 37 is controlled by a control signal supplied from the ECU 30.

<電気的構成>
図3はシーケンシャルターボシステムの電気的構成を示す図である。
<Electrical configuration>
FIG. 3 is a diagram showing an electrical configuration of the sequential turbo system.

本シーケンシャルターボシステム1は、上述したように、ECU30を含む。このECU30は、内部にCPU、ROM、RAMおよびバックアップRAMなどを備えている。CPUは、ECU30の制御中枢を司るものであって、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ROMには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。さらに、RAMは、CPUでの演算結果や後述する各センサ31,32,33,34から入力されたデータなどを一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMは、内燃機関10の停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性メモリである。   The sequential turbo system 1 includes the ECU 30 as described above. The ECU 30 includes a CPU, ROM, RAM, backup RAM, and the like. The CPU governs the control center of the ECU 30, and executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM. The ROM stores various control programs and maps that are referred to when the various control programs are executed. Further, the RAM is a memory for temporarily storing calculation results in the CPU and data input from sensors 31, 32, 33, and 34 described later, and the backup RAM is stored when the internal combustion engine 10 is stopped. This is a non-volatile memory for storing data to be stored.

ECU30には、エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ(エアフローメータ)34からの各検出信号が与えられ、これら各検出信号に基づいて、ECU30は、吸気切替弁6、EGR弁13およびロータリ弁15の駆動を制御する。   The ECU 30 is supplied with detection signals from an engine speed sensor 31, an accelerator opening sensor 32, a gear position sensor 33, and an intake pressure sensor (air flow meter) 34. Based on these detection signals, the ECU 30 The drive of the switching valve 6, the EGR valve 13, and the rotary valve 15 is controlled.

特に、ECU30は、VSV(バキュームスイッチング弁)35により駆動されるアクチュエータ36を制御することによって、吸気切替弁6を開閉させる。また、ECU30は、上述したロータリ弁15の軸25の出力軸が結合されたステッピングモータ37の駆動を制御することによってロータリ弁15の回転体26の回転開度を調整する。   In particular, the ECU 30 opens and closes the intake air switching valve 6 by controlling an actuator 36 driven by a VSV (vacuum switching valve) 35. Further, the ECU 30 adjusts the rotational opening degree of the rotary body 26 of the rotary valve 15 by controlling the driving of the stepping motor 37 to which the output shaft of the shaft 25 of the rotary valve 15 described above is coupled.

<マップ>
図4はシーケンシャルターボシステムのモード切替マップの構成を示す図である。
<Map>
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the mode switching map of the sequential turbo system.

図4を参照して、エンジン10の挙動状態が第1の切替ライン41で区画される領域(1)にあるときには、モードは、冷間時のターボバイパスモードおよび排気絞りモードとされる。ここに、「排気絞りモード」とは、排気ガスの通路を絞って背圧を上げ、それによってEGRを入れやすくしたり、触媒の早期暖機を行なったりするモードである。   Referring to FIG. 4, when the behavior state of engine 10 is in a region (1) defined by first switching line 41, the mode is a cold turbo bypass mode and an exhaust throttle mode. Here, the “exhaust throttle mode” is a mode in which the exhaust gas passage is throttled to increase the back pressure, thereby facilitating the introduction of EGR, or early catalyst warm-up.

エンジン10の挙動状態が第1の切替ライン41と第2の切替ライン42とで区画される領域(2)にあるときには、モードは、シングルターボモードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (2) defined by the first switching line 41 and the second switching line 42, the mode is set to the single turbo mode.

エンジン10の挙動状態が第2の切替ライン42と第3の切替ライン43とで区画される領域(3)にあるときには、モードは、使用するターボチャージャを切り替える切替モードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (3) defined by the second switching line 42 and the third switching line 43, the mode is a switching mode for switching the turbocharger to be used.

エンジン10の挙動状態が第3の切替ライン43と第4の切替ライン44とで区画される領域(4)にあるときには、モードは、ツインターボモードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (4) defined by the third switching line 43 and the fourth switching line 44, the mode is set to the twin turbo mode.

エンジン10の挙動状態が第4の切替ライン44と第5の切替ライン45とで区画される領域(5)にあるときには、ツインターボモードおよびウエイストゲートオープンモードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (5) defined by the fourth switching line 44 and the fifth switching line 45, the twin turbo mode and the waste gate open mode are set.

<モード切替動作>
ここでは、モードが、冷間時のターボバイパスモードおよび排気絞りモード→シングルターボモード→使用するターボチャージャをプライマリターボチャージャ4からプライマリターボチャージャ4およびセカンダリターボチャージャ5の両者に切り替える切替モード→ツインターボモード→ツインターボモードおよびウエイストゲートオープンモードの順で切り替えられるものとして説明する。
<Mode switching operation>
Here, the mode is a switching mode for switching the turbocharger from the primary turbocharger 4 to the primary turbocharger 4 and the secondary turbocharger 5 from the primary turbocharger 4 to the twin turbo mode. It is assumed that the mode can be switched in the order of twin turbo mode and waste gate open mode.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図4に示す領域(1)にある、すなわちアイドル回転でギアポジションがニュートラルポジションであるとECU30が判断したときには、ECU30は、図5に示すように、ロータリ弁15の回転体26の回転開度を第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口を閉成する全閉状態とする。これにより、モードは、冷間時のターボバイパスモードおよび排気絞りモードとされる。   By reading the detection signals from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33 and the intake pressure sensor 34, the behavior state of the engine 10 is in the region (1) shown in FIG. When the ECU 30 determines that the gear position is the neutral position, the ECU 30 determines the rotational opening degree of the rotary body 26 of the rotary valve 15 to the first, second, and third gate chambers 21, as shown in FIG. A fully closed state in which the openings 22 and 23 are closed is assumed. Thereby, the mode is set to the turbo bypass mode and the exhaust throttle mode when cold.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図4に示す領域(2)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図6に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図5の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1のゲート室21の開口を開成するとともに第2および第3のゲート室22,23の各開口を閉成する状態とする。これにより、プライマリターボチャージャ4のタービン4Bに排気ガスが第1のゲート室21、第1のポート16および第1の排気通路部11Aを通じて供給され、当該タービン4Bが第1の排気通路部11Aを通過する排気ガスによって回転する。その結果、モードはシングルターボモードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (2) shown in FIG. 4 by reading each detection signal from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. In this case, as shown in FIG. 6, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 by a predetermined angle in the clockwise direction from the state of FIG. 5, thereby setting the rotational opening of the rotary body 26 to the first gate chamber. 21 is opened, and the openings of the second and third gate chambers 22 and 23 are closed. Thereby, the exhaust gas is supplied to the turbine 4B of the primary turbocharger 4 through the first gate chamber 21, the first port 16, and the first exhaust passage portion 11A, and the turbine 4B passes through the first exhaust passage portion 11A. Rotates by passing exhaust gas. As a result, the mode is a single turbo mode.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図4に示す領域(3)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図7に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図6の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1のゲート室21の開口および第2のゲート室22の開口の一部領域を開成するとともに第2のゲート室22の開口の残りの領域および第3のゲート室23の開口を閉成する状態とする。これにより、上記プライマリターボチャージャ4のタービン4Bへの排気ガスの供給に加えて、センカンダリターボチャージャ5のタービン5Bに第2のゲート室22の開口の開成面積に応じた量の排気ガスが第2のポート17および第2の排気通路部11Bを通じて供給され、当該タービン5Bも第2の排気通路部11Bを通過する排気ガスによって回転する。その結果、モードは、使用ターボチャージャをプライマリターボチャージャ4からプライマリターボチャージャ4およびセカンダリターボチャージャ5の両者に切り替える切替モードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (3) shown in FIG. 4 by reading each detection signal from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. In this case, as shown in FIG. 7, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 from the state of FIG. 6 by a predetermined angle in the clockwise direction, thereby setting the rotational opening of the rotary body 26 to the first gate chamber. 21 and a part of the opening of the second gate chamber 22 are opened, and the remaining area of the opening of the second gate chamber 22 and the opening of the third gate chamber 23 are closed. Thereby, in addition to the supply of the exhaust gas to the turbine 4B of the primary turbocharger 4, an amount of exhaust gas corresponding to the opening area of the opening of the second gate chamber 22 is supplied to the turbine 5B of the secondary turbocharger 5 2 and the second exhaust passage portion 11B, the turbine 5B is also rotated by the exhaust gas passing through the second exhaust passage portion 11B. As a result, the mode is a switching mode in which the used turbocharger is switched from the primary turbocharger 4 to both the primary turbocharger 4 and the secondary turbocharger 5.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図4に示す領域(4)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図8に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図7の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1および第2のゲート室21,22の各開口を開成するとともに第3のゲート室23の開口を閉成する状態とする。これにより、プライマリターボチャージャ4のタービン4Bに排気ガスが第1のゲート室21、第1のポート16および第1の排気通路部11Aを通じて供給され、当該タービン4Bが第1の排気通路部11Aを通過する排気ガスによって回転する。これと同時に、セカンダリターボチャージャ5のタービン5Bに排気ガスが第2のゲート室22、第2のポート17および第2の排気通路部11Bを通じて供給され、当該タービン5Bが第2の排気通路部11Bを通過する排気ガスによって回転する。その結果、モードはツインターボモードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (4) shown in FIG. 4 by reading each detection signal from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. In this case, as shown in FIG. 8, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 by a predetermined angle in the clockwise direction from the state shown in FIG. The respective openings of the gate chambers 21 and 22 are opened, and the opening of the third gate chamber 23 is closed. Thereby, the exhaust gas is supplied to the turbine 4B of the primary turbocharger 4 through the first gate chamber 21, the first port 16, and the first exhaust passage portion 11A, and the turbine 4B passes through the first exhaust passage portion 11A. Rotates by passing exhaust gas. At the same time, the exhaust gas is supplied to the turbine 5B of the secondary turbocharger 5 through the second gate chamber 22, the second port 17, and the second exhaust passage portion 11B, and the turbine 5B is connected to the second exhaust passage portion 11B. It is rotated by the exhaust gas passing through. As a result, the mode is a twin turbo mode.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図4に示す領域(5)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図9に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図8の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口を開成する全開またはほぼ全開状態とする。これにより、上記プライマリターボチャージャ4のタービン4Bおよびセカンダリターボチャージャ5のタービン5Bへの排気ガスの供給に加えて、第3のゲート室23、ウエイストゲートポート18および連通路19を通じて触媒に排気ガスが供給される。その結果、モードは、ツインターボモードおよびウエイストゲートオープンモードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (5) shown in FIG. 4 by reading each detection signal from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. In this case, as shown in FIG. 9, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 by a predetermined angle in the clockwise direction from the state shown in FIG. The third gate chambers 21, 22, and 23 are fully opened or almost fully opened. Thereby, in addition to the supply of exhaust gas to the turbine 4B of the primary turbocharger 4 and the turbine 5B of the secondary turbocharger 5, exhaust gas is supplied to the catalyst through the third gate chamber 23, the waste gate port 18 and the communication passage 19. Supplied. As a result, the modes are a twin turbo mode and a waste gate open mode.

特に、上記シングルターボ時、ならびに使用ターボチャージャをプライマリターボチャージャ4からプライマリターボチャージャ4およびセカンダリターボチャージャ5の両者に切り替える切替モード時においては、吸気切替弁6は閉弁状態にあるので、吸気バイパス弁8を挟んだ上流側および下流側の吸気バイパス通路7中の差圧が所定以上となり吸気バイパス弁8が開弁し、吸気が第2の吸気通路部3Bおよび吸気バイパス通路7間で循環する。これにより、セカンダリターボチャージャ5のコンプレッサ5Aの焼きつきが防止される。   In particular, in the single turbo mode and in the switching mode in which the used turbocharger is switched from the primary turbocharger 4 to both the primary turbocharger 4 and the secondary turbocharger 5, the intake air switching valve 6 is in the closed state, so that the intake air bypass The differential pressure in the upstream and downstream intake bypass passages 7 across the valve 8 becomes a predetermined pressure or more, and the intake bypass valve 8 is opened, and the intake air circulates between the second intake passage portion 3B and the intake bypass passage 7. . Thereby, the burn-in of the compressor 5A of the secondary turbocharger 5 is prevented.

また、上記ツインターボ時においては、吸気切替弁6が開弁するので、吸気バイパス弁8を挟んだ上流側および下流側の吸気バイパス通路7中の差圧が所定以下となり吸気バイパス弁8が閉じる。そのため、吸気は、第2の吸気通路部3Bと通じてインタークーラ9に供給される。   In the twin turbo mode, since the intake switching valve 6 is opened, the differential pressure in the upstream and downstream intake bypass passages 7 sandwiching the intake bypass valve 8 becomes equal to or lower than a predetermined value, and the intake bypass valve 8 is closed. . Therefore, the intake air is supplied to the intercooler 9 through the second intake passage portion 3B.

以上の説明から明らかな通り、本実施の形態によると、プライマリターボチャージャ4のタービン4Bおよびセカンダリターボチャージャ5のタービン5Bへ供給される内燃機関10の排気の流量制御弁としてロータリ弁15を使用して、ロータリ弁15の回転体26の回転開度に応じて、第1および第2のポート16,17ならびにウエイストゲートポート18への排気の流量制御と、使用ターボチャージャの切替とが行なわれるようにしているので、パラレルシーケンシャルターボシステムの低コスト化および省スペース化を実現できる。   As is apparent from the above description, according to the present embodiment, the rotary valve 15 is used as a flow control valve for the exhaust gas of the internal combustion engine 10 supplied to the turbine 4B of the primary turbocharger 4 and the turbine 5B of the secondary turbocharger 5. Thus, the flow rate control of the exhaust gas to the first and second ports 16 and 17 and the waste gate port 18 and the switching of the used turbocharger are performed according to the rotational opening of the rotary body 26 of the rotary valve 15. Therefore, the cost and space saving of the parallel sequential turbo system can be realized.

[第2の実施の形態]
図10は本発明の第2の実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムに適用されるロータリ弁の構成を示す平面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a rotary valve applied to the sequential turbo system according to the second embodiment of the present invention.

図10を参照して、本実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムの特徴は、ロータリ弁15の第1、第2および第3のゲート室21,22,23が、断面積変化をゆるやかにした形状をなしている点にあり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。   Referring to FIG. 10, the sequential turbo system according to the present embodiment is characterized in that the first, second and third gate chambers 21, 22 and 23 of the rotary valve 15 have a shape in which the cross-sectional area change is moderated. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

図10に示す例では、第1、第2および第3のゲート室23の各開口部は、軸25と同心のほぼ扇形形状なす主要領域51,52,53の左側縁の上端部から反時計周り方向にバーズビーク状(鳥の嘴状)に突出した突出領域54,55,56を有する形状をなしている。第2のゲート室22の開口部の突出領域55は、第1のゲート室21の開口部の右側縁の上端部にオーバーラップしており、第3のゲート室23の開口部の突出領域56は、第2のゲート室22の開口部の右側縁の上端部にオーバーラップしている。なお、第1および第2のゲート室21,22の各開口部の主要領域54,55を、第2および第3のゲート室22,23の開口部の突出部55,56がオーバーラップしない形状とし、第1、第2および第3のゲート室21,22,23の断面積変化がゆるやかなるようにしてもかまわない。   In the example shown in FIG. 10, each opening of the first, second and third gate chambers 23 is counterclockwise from the upper end of the left edge of the substantially sector-shaped main regions 51, 52 and 53 concentric with the shaft 25. It has a shape having projecting regions 54, 55, and 56 projecting in a bird's beak shape (bird cage shape) in the circumferential direction. The protruding region 55 of the opening of the second gate chamber 22 overlaps the upper end of the right edge of the opening of the first gate chamber 21, and the protruding region 56 of the opening of the third gate chamber 23. Is overlapped with the upper end of the right edge of the opening of the second gate chamber 22. The main regions 54 and 55 of the openings of the first and second gate chambers 21 and 22 are shaped so that the protrusions 55 and 56 of the openings of the second and third gate chambers 22 and 23 do not overlap. The change in the cross-sectional area of the first, second and third gate chambers 21, 22, and 23 may be moderate.

本実施の形態では、ロータリ弁15の回転体26の回転開度をいきなり上げると、過給圧が落ちてしまうが、第1、第2および第3のゲート室23の各開口部に、軸25と同心のほぼ扇形形状なす主要領域51,52,53と、主要領域51,52,53の左側縁の上端部から反時計周り方向にバーズビーク状に突出した突出領域54,55,56とを設けることにより、ロータリ弁15の第1、第2および第3のゲート室21,22,23が断面積変化をゆるやかにした形状とされているので、第1および第2のポート16,17ならびにウエイストゲートポート18への排気ガスの流量制御と、使用ターボの切替とが行なわれる際に、助走がつくように回転体26の回転開度を徐々に上げていくことができる。その結果、排気絞りモードからシングルターボモードへの助走、使用ターボ切替時の助走、およびウエイストゲートポート18へのガス導入の制御がスムーズとなる。   In the present embodiment, when the rotational opening degree of the rotary body 26 of the rotary valve 15 is suddenly increased, the supercharging pressure is reduced. However, the shafts are provided in the openings of the first, second and third gate chambers 23. Main areas 51, 52, 53 concentric with 25 and projecting areas 54, 55, 56 projecting in a bird's beak shape counterclockwise from the upper end of the left edge of the main areas 51, 52, 53. Since the first, second, and third gate chambers 21, 22, and 23 of the rotary valve 15 are provided with a shape in which the cross-sectional area change is moderated, the first and second ports 16, 17 and When the exhaust gas flow rate control to the waste gate port 18 and the switching of the turbo used are performed, the rotational opening degree of the rotating body 26 can be gradually increased so that the run-up is performed. As a result, the run-up from the exhaust throttle mode to the single turbo mode, the run-up when the used turbo is switched, and the control of gas introduction to the waste gate port 18 become smooth.

[第3の実施の形態]
<全体構成>
図11は本発明の第3の実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムの構成を簡略化して示す図である。
[Third embodiment]
<Overall configuration>
FIG. 11 is a diagram showing a simplified configuration of a sequential turbo system according to the third embodiment of the present invention.

図11を参照して、本実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステム1は、シリーズシーケンシャルターボシステムであって、上記のエアクリーナ2、吸気通路3、インタークーラ9、エンジン10、排気通路11、EGR通路12、EGR弁13、EGRクーラ14およびロータリ弁15に加えて、低圧段ターボチャージャ60、高圧段ターボチャージャ61、高圧段コンプレッサバイパス通路62および高圧段コンプレッサバイパス弁63を備えている。このシステム1では、低圧段ターボチャージャ60と高圧段ターボチャージャ61は、直列に配置されている。   Referring to FIG. 11, the sequential turbo system 1 according to the present embodiment is a series sequential turbo system, and includes the air cleaner 2, the intake passage 3, the intercooler 9, the engine 10, the exhaust passage 11, and the EGR passage 12. In addition to the EGR valve 13, the EGR cooler 14, and the rotary valve 15, a low-pressure stage turbocharger 60, a high-pressure stage turbocharger 61, a high-pressure stage compressor bypass passage 62, and a high-pressure stage compressor bypass valve 63 are provided. In this system 1, the low-pressure stage turbocharger 60 and the high-pressure stage turbocharger 61 are arranged in series.

吸気通路3は、第1の実施の形態のように途中で分岐することなく、インタークーラ9を介してエンジン10に接続されている。この吸気通路3には、低圧段ターボチャージャ60のコンプレッサ60Aおよび高圧段ターボチャージャ61のコンプレッサ60Bが吸気流路に関して上流側から下流側に向かってこの順で配設されている。   The intake passage 3 is connected to the engine 10 via the intercooler 9 without branching in the middle as in the first embodiment. In the intake passage 3, a compressor 60A of the low-pressure stage turbocharger 60 and a compressor 60B of the high-pressure stage turbocharger 61 are arranged in this order from the upstream side to the downstream side with respect to the intake passage.

また、吸気通路3中には、高圧段コンプレッサバイパス通路62が設けられている。この高圧段コンプレッサバイパス通路62は、一端が低圧段ターボチャージャ60のコンプレッサ60Aと高圧段ターボチャージャ61のコンプレッサ60Bとの間において吸気通路3に接続されており、他端が高圧段ターボチャージャ61のコンプレッサ60Bとインタークーラ9との間において吸気通路3に接続されている。   Further, a high-pressure compressor bypass passage 62 is provided in the intake passage 3. One end of the high-pressure stage compressor bypass passage 62 is connected to the intake passage 3 between the compressor 60 A of the low-pressure stage turbocharger 60 and the compressor 60 B of the high-pressure stage turbocharger 61, and the other end of the high-pressure stage turbocharger 61. It is connected to the intake passage 3 between the compressor 60B and the intercooler 9.

高圧段コンプレッサバイパス通路62中には、高圧段コンプレッサバイパス弁63が接続されている。この高圧段コンプレッサバイパス弁63は、図13に示すECU30から供給される制御信号によって開閉が制御される。   A high pressure compressor bypass valve 63 is connected in the high pressure compressor bypass passage 62. The opening and closing of the high-pressure compressor bypass valve 63 is controlled by a control signal supplied from the ECU 30 shown in FIG.

排気通路11中には、EGR通路12が接続されている。このEGR通路12は、一端が排気通路11に接続されており、他端が吸気通路3に接続されている。   An EGR passage 12 is connected in the exhaust passage 11. The EGR passage 12 has one end connected to the exhaust passage 11 and the other end connected to the intake passage 3.

また、排気通路11は、第1の実施の形態と同様に、途中で第1の排気通路部11Aおよび第2の排気通路部11Bの2系統に分岐されている。第1の排気通路部11Aには、高圧段ターボチャージャ61のタービン61Aが配設される一方、第2の排気通路部11Bには、低圧段ターボチャージャ60のタービン60Aが配設されている。   Similarly to the first embodiment, the exhaust passage 11 is branched into two systems of a first exhaust passage portion 11A and a second exhaust passage portion 11B in the middle. A turbine 61A of a high-pressure stage turbocharger 61 is disposed in the first exhaust passage portion 11A, while a turbine 60A of a low-pressure stage turbocharger 60 is disposed in the second exhaust passage portion 11B.

高圧段ターボチャージャ61のタービン61Aは、第1の排気通路部11Aを通過する排気ガスによって回転される一方、低圧段ターボチャージャ60のタービン60Bは、第2の排気通路部11Bを通過する排気ガスによって回転される。このようなタービン60B,61Aの回転トルクが、低圧段ターボチャージャ60内のコンプレッサ60Aおよび高圧段ターボチャージャ61内のコンプレッサ60Bに伝達されて回転することによって過給されることとなる。   The turbine 61A of the high-pressure stage turbocharger 61 is rotated by the exhaust gas passing through the first exhaust passage portion 11A, while the turbine 60B of the low-pressure stage turbocharger 60 is exhausted gas passing through the second exhaust passage portion 11B. Is rotated by. Such rotational torques of the turbines 60B and 61A are transmitted to the compressor 60A in the low-pressure stage turbocharger 60 and the compressor 60B in the high-pressure stage turbocharger 61 so as to be supercharged.

排気通路11が第1の排気通路部11Aおよび第2の排気通路部11Bとに分岐する分岐部には、ロータリ弁15が設けられている。このロータリ弁15は、高圧段ターボチャージャ61のタービン61Bおよび低圧段ターボチャージャ60のタービン60Bへ供給されるエンジン10の排気ガスの流量制御弁として機能するものであって、図12に示す回転体26の回転角度(回転開度)に応じて、第1の排気通路部11Aを介して高圧段ターボチャージャ61のタービン61Bにつながる第1のポート16、および第2の排気通路部11Bを介して低圧段ターボチャージャ60のタービン60Bにつながる第2のポート17、ならびに連通路19を介して触媒につながるウエイストゲートポート18への上記排気ガスの流量制御と、使用ターボチャージャの切替とが行なわれる。   A rotary valve 15 is provided at a branch portion where the exhaust passage 11 branches into the first exhaust passage portion 11A and the second exhaust passage portion 11B. The rotary valve 15 functions as a flow control valve for the exhaust gas of the engine 10 supplied to the turbine 61B of the high-pressure stage turbocharger 61 and the turbine 60B of the low-pressure stage turbocharger 60. The rotary body shown in FIG. 26 through the first port 16 connected to the turbine 61B of the high-pressure turbocharger 61 via the first exhaust passage portion 11A and the second exhaust passage portion 11B. The flow rate control of the exhaust gas to the second port 17 connected to the turbine 60B of the low-pressure stage turbocharger 60 and the waste gate port 18 connected to the catalyst via the communication path 19 and switching of the used turbocharger are performed.

<ロータリ弁>
図12はロータリ弁の構成を示す平面図である。
<Rotary valve>
FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the rotary valve.

図12を参照して、ロータリ弁15は、第1のゲート室21が第2のゲート室22から離間して配置されるとともに第3のゲート室23が第2のゲート室22に隣接して配置されている。これら第1、第2および第3のゲート室21,22,23の開口形成領域は、軸25を中心として180度以上の範囲に設定されている。これに対応して、回転体26は、第1、第2および第3のゲート室21,22,23の開口を全閉および全開できるように、180度以上のカバー面を有する板状部材とされている。その他の構成は、第2の実施の形態で示したロータリ弁と同様の構成を有している。すなわち、このロータリ弁15の第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口部は、主要領域51,52,53および突出領域54,55,56を備えることによって、その断面積変化がゆるやかとなる形状をなしている。   Referring to FIG. 12, the rotary valve 15 includes a first gate chamber 21 spaced from the second gate chamber 22 and a third gate chamber 23 adjacent to the second gate chamber 22. Has been placed. The opening forming regions of the first, second and third gate chambers 21, 22 and 23 are set in a range of 180 degrees or more around the axis 25. Correspondingly, the rotating body 26 includes a plate-like member having a cover surface of 180 degrees or more so that the openings of the first, second, and third gate chambers 21, 22, and 23 can be fully closed and fully opened. Has been. Other configurations are the same as those of the rotary valve shown in the second embodiment. That is, each opening of the first, second and third gate chambers 21, 22, 23 of the rotary valve 15 is provided with main regions 51, 52, 53 and projecting regions 54, 55, 56. It has a shape with a gradual change in cross-sectional area.

<電気的構成>
図13はシーケンシャルターボシステムの電気的構成を示す図である。
<Electrical configuration>
FIG. 13 is a diagram showing an electrical configuration of the sequential turbo system.

本シーケンシャルターボシステム1は、第1の実施の形態と同様に、内部にCPU、ROM、RAMおよびバックアップRAMなどを備えたECU30を含む。このECU30は、エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号が与えられ、これら各検出信号に基づいて、ECU30は、EGR弁13、ロータリ弁15および高圧段コンプレッサバイパス弁63の駆動を制御する。   Similar to the first embodiment, the sequential turbo system 1 includes an ECU 30 that includes a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like. The ECU 30 is supplied with detection signals from an engine speed sensor 31, an accelerator opening sensor 32, a gear position sensor 33, and an intake pressure sensor 34. Based on these detection signals, the ECU 30 The drive of the valve 15 and the high pressure compressor bypass valve 63 is controlled.

特に、ECU30は、VSV71により駆動されるアクチュエータ72を制御することによって、高圧段コンプレッサバイパス弁63を開閉させる。   In particular, the ECU 30 controls the actuator 72 driven by the VSV 71 to open and close the high-pressure compressor bypass valve 63.

<マップ>
図14はシーケンシャルターボシステムのモード切替マップの構成を示す図である。なお、このマップはECU30内のROMに記憶されている。
<Map>
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the mode switching map of the sequential turbo system. This map is stored in the ROM in the ECU 30.

図14を参照して、エンジン10の挙動状態が第1の切替ライン81で区画される領域(11)にあるときには、モードは、冷間時のターボバイパスモードおよび排気絞りモードとされる。   Referring to FIG. 14, when the behavior state of engine 10 is in a region (11) defined by first switching line 81, the mode is a cold turbo bypass mode and an exhaust throttle mode.

エンジン10の挙動状態が第1の切替ライン81と第2の切替ライン82とで区画される領域(12)にあるときには、モードは、高圧段ターボモードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (12) defined by the first switching line 81 and the second switching line 82, the mode is set to the high-pressure stage turbo mode.

エンジン10の挙動状態が第2の切替ライン82と第3の切替ライン83とで区画される領域(13)にあるときには、モードは、使用するターボチャージャを切り替える切替モードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (13) defined by the second switching line 82 and the third switching line 83, the mode is a switching mode for switching the turbocharger to be used.

エンジン10の挙動状態が第3の切替ライン83と第4の切替ライン84とで区画される領域(14)にあるときには、モードは、低圧段ターボモードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (14) defined by the third switching line 83 and the fourth switching line 84, the mode is set to the low pressure turbo mode.

エンジン10の挙動状態が第4の切替ライン84と第5の切替ライン85とで区画される領域(15)にあるときには、低圧段ターボモードおよびウエイストゲートオープンモードとされる。   When the behavior state of the engine 10 is in the region (15) defined by the fourth switching line 84 and the fifth switching line 85, the low-pressure stage turbo mode and the waste gate open mode are set.

<モード切替動作>
ここでは、モードが、冷間時のターボバイパスモードおよび排気絞りモード→高圧段ターボモード→使用するターボチャージャを高圧段ターボチャージャ61から低圧段ターボチャージャ60に切り替える切替モード→低圧段ターボモード→低圧段ターボモードおよびウエイストゲートオープンモードの順で切り替えられるものとして説明する。
<Mode switching operation>
Here, the mode is a cold turbo bypass mode and an exhaust throttle mode → high pressure stage turbo mode → switching mode in which the turbocharger to be used is switched from the high pressure stage turbocharger 61 to the low pressure stage turbocharger 60 → low pressure stage turbo mode → low pressure The description will be made assuming that the switching can be performed in the order of the stage turbo mode and the wastegate open mode.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図14に示す領域(1)にある、すなわちアイドル回転でギアポジションがニュートラルポジションであるとECU30が判断したときには、ECU30は、図15に示すように、ロータリ弁15の回転体26の回転開度を第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口を閉成する全閉状態とする。これにより、モードは、冷間時のターボバイパスモードおよび排気絞りモードとされる。   By reading the detection signals from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34, the behavior state of the engine 10 is in the region (1) shown in FIG. When the ECU 30 determines that the gear position is the neutral position, the ECU 30 determines the rotational opening degree of the rotary body 26 of the rotary valve 15 as shown in FIG. A fully closed state in which the openings 22 and 23 are closed is assumed. Thereby, the mode is set to the turbo bypass mode and the exhaust throttle mode when cold.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図14に示す領域(12)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図16に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図15の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1のゲート室21の開口を開成するとともに第2および第3のゲート室22,23の各開口を閉成する状態とする。これにより、高圧段ターボチャージャ61のタービン61Aに排気ガスが第1のゲート室21、第1のポート16および第1の排気通路部11Aを通じて供給され、当該タービン61Aが第1の排気通路部11Aを通過する排気ガスによって回転する。その結果、モードは低圧段ターボモードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (12) shown in FIG. 14 by reading detection signals from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. When this is done, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 by a predetermined angle in the clockwise direction from the state shown in FIG. 15, thereby changing the rotational opening of the rotary body 26 to the first gate chamber. 21 is opened, and the openings of the second and third gate chambers 22 and 23 are closed. Thereby, the exhaust gas is supplied to the turbine 61A of the high-pressure stage turbocharger 61 through the first gate chamber 21, the first port 16, and the first exhaust passage portion 11A, and the turbine 61A is supplied to the first exhaust passage portion 11A. It is rotated by the exhaust gas passing through. As a result, the mode is a low-pressure turbo mode.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図14に示す領域(13)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図17に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図16の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1のゲート室21の開口および第2のゲート室22の開口の一部領域を開成するとともに第2のゲート室22の開口の残りの領域および第3のゲート室23の開口を閉成する状態とする。これにより、上記高圧段ターボチャージャ61のタービン61Aへの排気ガスの供給に加えて、低圧段ターボチャージャ60のタービン60Bに第2のゲート室22の開口の開成面積に応じた量の排気ガスが第2のポート17および第2の排気通路部11Bを通じて供給され、当該タービン60Bも第2の排気通路部11Bを通過する排気ガスによって回転する。このとき、高圧段コンプレッサバイパス通路62中の高圧段コンプレッサバイパス弁63は、ECU30によって開弁される。その結果、モードは、使用ターボチャージャを高圧段ターボチャージャ61から低圧段ターボチャージャ60に切り替える切替モードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (13) shown in FIG. 14 by reading the detection signals from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. When this is done, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 by a predetermined angle in the clockwise direction from the state shown in FIG. 16, thereby changing the rotational opening of the rotary body 26 to the first gate chamber. 21 and a part of the opening of the second gate chamber 22 are opened, and the remaining area of the opening of the second gate chamber 22 and the opening of the third gate chamber 23 are closed. Thereby, in addition to the supply of the exhaust gas to the turbine 61A of the high-pressure stage turbocharger 61, an amount of exhaust gas corresponding to the opening area of the opening of the second gate chamber 22 is supplied to the turbine 60B of the low-pressure stage turbocharger 60. Supplyed through the second port 17 and the second exhaust passage portion 11B, the turbine 60B is also rotated by the exhaust gas passing through the second exhaust passage portion 11B. At this time, the high pressure compressor bypass valve 63 in the high pressure compressor bypass passage 62 is opened by the ECU 30. As a result, the mode is a switching mode in which the used turbocharger is switched from the high-pressure stage turbocharger 61 to the low-pressure stage turbocharger 60.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図14に示す領域(14)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図18に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図17の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1および第3のゲート室21,23の各開口を閉成するとともに第2のゲート室22の開口を開成する状態とする。これにより、低圧段ターボチャージャ60のタービン60Bに排気ガスが第2のゲート室22、第2のポート17および第2の排気通路部11Bを通じて供給され、当該タービン60Bが第2の排気通路部11Bを通過する排気ガスによって回転する。その結果、モードは低圧段ターボモードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (14) shown in FIG. 14 by reading detection signals from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. In this case, as shown in FIG. 18, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 by a predetermined angle in the clockwise direction from the state shown in FIG. 17, thereby setting the rotational opening of the rotary body 26 to the first and third. The respective openings of the gate chambers 21 and 23 are closed and the opening of the second gate chamber 22 is opened. Thereby, the exhaust gas is supplied to the turbine 60B of the low-pressure stage turbocharger 60 through the second gate chamber 22, the second port 17, and the second exhaust passage portion 11B, and the turbine 60B is supplied to the second exhaust passage portion 11B. It is rotated by the exhaust gas passing through. As a result, the mode is a low-pressure turbo mode.

エンジン回転数センサ31、アクセル開度センサ32、ギアポジションセンサ33および吸気圧センサ34からの各検出信号の読み込みにより、エンジン10の挙動状態が図14に示す領域(15)にあるとECU30が判断したときには、ECU30は、図19に示すように、ロータリ弁15の回転体26を図18の状態から時計周り方向に所定角度回転させ、それによって回転体26の回転開度を第1のゲート室21を閉成するとともに第2および第3のゲート室22,23の各開口を開成する状態とする。これにより、上記低圧段ターボチャージャ60のタービン60Bへの排気ガスの供給に加えて、第3のゲート室23、ウエイストゲートポート18および連通路19を通じて触媒に排気ガスが供給される。その結果、モードは、低圧段ターボモードおよびウエイストゲートオープンモードとなる。   The ECU 30 determines that the behavior state of the engine 10 is in the region (15) shown in FIG. 14 by reading each detection signal from the engine speed sensor 31, the accelerator opening sensor 32, the gear position sensor 33, and the intake pressure sensor 34. When this is done, the ECU 30 rotates the rotary body 26 of the rotary valve 15 by a predetermined angle in the clockwise direction from the state shown in FIG. 18, thereby changing the rotational opening of the rotary body 26 to the first gate chamber. 21 is closed and each opening of the second and third gate chambers 22 and 23 is opened. Thereby, in addition to the supply of the exhaust gas to the turbine 60B of the low-pressure stage turbocharger 60, the exhaust gas is supplied to the catalyst through the third gate chamber 23, the waste gate port 18 and the communication passage 19. As a result, the modes are the low-pressure stage turbo mode and the wastegate open mode.

以上の説明から明らかな通り、本実施の形態によると、プライマリターボチャージャ4のタービン4Bおよびセカンダリターボチャージャ5のタービン5Bへ供給される内燃機関10の排気の流量制御弁としてロータリ弁15を使用して、ロータリ弁15の回転体26の回転開度に応じて、第1および第2のポート16,17ならびにウエイストゲートポート18への排気の流量制御と、使用ターボチャージャの切替とが行なわれるようにしているので、シリーズシーケンシャルターボシステムの低コスト化および省スペース化を実現できる。   As is apparent from the above description, according to the present embodiment, the rotary valve 15 is used as a flow control valve for the exhaust gas of the internal combustion engine 10 supplied to the turbine 4B of the primary turbocharger 4 and the turbine 5B of the secondary turbocharger 5. Thus, the flow rate control of the exhaust gas to the first and second ports 16 and 17 and the waste gate port 18 and the switching of the used turbocharger are performed according to the rotational opening of the rotary body 26 of the rotary valve 15. Therefore, it is possible to reduce the cost and space of the series sequential turbo system.

また、ロータリ弁15の回転体26の回転開度をいきなり上げると、過給圧が落ちてしまうが、第1、第2および第3のゲート室23の各開口部に主要領域51,52,53および突出領域54,55,56を設けることにより、ロータリ弁15の第1、第2および第3のゲート室21,22,23が断面積変化をゆるやかにした形状とされているので、第1および第2のポート16,17ならびにウエイストゲートポート18への排気ガスの流量制御と、使用ターボの切替とが行なわれる際に、助走がつくように回転体26の回転開度を徐々に上げていくことができる。その結果、排気絞りモードから高圧段ターボモードへの助走、使用ターボ切替時の助走、およびウエイストゲートポート18へのガス導入の制御がスムーズとなる。   Further, when the rotational opening degree of the rotary body 26 of the rotary valve 15 is suddenly increased, the supercharging pressure is reduced. However, the main regions 51, 52, 53 and the projecting regions 54, 55, 56 are provided so that the first, second, and third gate chambers 21, 22, 23 of the rotary valve 15 have a shape in which the cross-sectional area change is moderated. When the exhaust gas flow rate control to the first and second ports 16 and 17 and the waste gate port 18 and the switching of the turbo used are performed, the rotational opening of the rotating body 26 is gradually increased so that the running is performed. Can continue. As a result, the run-up from the exhaust throttle mode to the high-pressure turbo mode, the run-up at the time of switching to the used turbo, and the control of gas introduction to the waste gate port 18 become smooth.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

たとえば、第1の実施の形態においては、ロータリ弁15の第1、第2および第3のゲート室21,22,23の開口形成領域を、軸25を中心として180度の範囲に設定し、回転体26を、第1、第2および第3のゲート室21,22,23の開口を全閉および全開できるように、半円形状の板状部材とした例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。図20に示すように、軸25を中心として180度以下の範囲に設定し、回転体26を、第1、第2および第3のゲート室21,22,23の開口を全閉および全開できるように、180度以上のカバー面を有する板状部材としても、本発明の目的は十分に達成し得る。   For example, in the first embodiment, the opening formation regions of the first, second, and third gate chambers 21, 22, and 23 of the rotary valve 15 are set to a range of 180 degrees around the axis 25, An example has been described in which the rotating body 26 is a semicircular plate-like member so that the openings of the first, second, and third gate chambers 21, 22, and 23 can be fully closed and fully opened. However, the present invention is not limited to such a configuration. As shown in FIG. 20, the range of 180 degrees or less is set around the shaft 25, and the opening of the first, second and third gate chambers 21, 22, and 23 can be fully closed and fully opened. Thus, even if it is a plate-shaped member having a cover surface of 180 degrees or more, the object of the present invention can be sufficiently achieved.

また、第3の実施の形態においては、ロータリ弁15の第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口部に主要領域51,52,53および突出領域54,55,56を設けることによって、第1、第2および第3のゲート室21,22,23が断面積変化をゆるやかにした形状とされている例について記載した。しかし、本発明はそのような構成に限定されない。ロータリ弁15の第1、第2および第3のゲート室21,22,23の各開口部に突出領域54,55,56を設けないで、第1、第2および第3のゲート室21,22,23が断面積変化をゆるやかにしない形状をなす構成としてもかまわない。   In the third embodiment, the main regions 51, 52, 53 and the projecting regions 54, 55, and the opening regions of the first, second, and third gate chambers 21, 22, 23 of the rotary valve 15 are provided. The example in which the first, second, and third gate chambers 21, 22, and 23 have a shape in which the cross-sectional area change is moderated by providing 56 is described. However, the present invention is not limited to such a configuration. Without providing the projecting regions 54, 55, 56 at the openings of the first, second, and third gate chambers 21, 22, 23 of the rotary valve 15, the first, second, and third gate chambers 21, The configuration may be such that the shapes 22 and 23 do not gently change the cross-sectional area.

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。   It goes without saying that various design changes and modifications can be made within the scope of the claims attached to this specification.

本発明の第1の実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムの構成を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows the structure of the sequential turbo system concerning the 1st Embodiment of this invention. ロータリ弁の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a rotary valve. 同シーケンシャルターボシステムの電気的構成を示す図である。It is a figure which shows the electric constitution of the sequential turbo system. 同シーケンシャルターボシステムのモード切替マップの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mode switching map of the sequential turbo system. ターボバイパスモードおよび排気絞りモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of turbo bypass mode and exhaust throttling mode. シングルターボモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of single turbo mode. 使用ターボチャージャ切替時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of use turbocharger switching. ツインターボモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of twin turbo mode. ツインターボモードおよびウエイストゲートオープンモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of a twin turbo mode and a waste gate open mode. 本発明の第2の実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムに適用されるロータリ弁の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the rotary valve applied to the sequential turbo system concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムの構成を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows the structure of the sequential turbo system concerning the 3rd Embodiment of this invention. ロータリ弁の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a rotary valve. 同シーケンシャルターボシステムの電気的構成を示す図である。It is a figure which shows the electric constitution of the sequential turbo system. 同シーケンシャルターボシステムのモード切替マップの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mode switching map of the sequential turbo system. ターボバイパスモードおよび排気絞りモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of turbo bypass mode and exhaust throttling mode. 高圧段ターボモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of a high pressure stage turbo mode. 使用ターボ切替時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of use turbo switching. 低圧段ターボモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of low pressure stage turbo mode. 低圧段ターボモードおよびウエイストゲートオープンモード時のロータリ弁の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the rotary valve at the time of low pressure turbo mode and wastegate open mode. 本発明の第1の実施の形態にかかるシーケンシャルターボシステムに適用されるロータリ弁の変形例の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the modification of the rotary valve applied to the sequential turbo system concerning the 1st Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シーケンシャルターボシステム
4 プライマリターボチャージャ
5 セカンダリターボチャージャ
10 内燃機関(エンジン)
15 ロータリ弁
16 第1のポート
17 第2のポート
18 ウエイストゲートポート
21 第1のゲート室
22 第2のゲート室
23 第3のゲート室
60 低圧段ターボチャージャ
61 高圧段ターボチャージャ
1 Sequential Turbo System 4 Primary Turbocharger 5 Secondary Turbocharger 10 Internal Combustion Engine (Engine)
15 Rotary valve 16 1st port 17 2nd port 18 Waste gate port 21 1st gate chamber 22 2nd gate chamber 23 3rd gate chamber 60 Low pressure stage turbocharger 61 High pressure stage turbocharger

Claims (3)

第1および第2のターボチャージャへ供給される内燃機関の排気の流量制御弁としてロータリ弁が用いられるシーケンシャルターボシステムであって、
前記ロータリ弁は、
円柱形状をなすボディーと、
ボディーを軸方向に貫通するように形成された第1、第2および第3のゲート室と、
ボディーの一端面であって第1、第2および第3のゲート室が開口する制御面上で軸線周りに回転自在に支持された回転体とを備え、
前記第1のゲート室は、前記第1のターボチャージャとつながる第1のポートに接続され、
前記第2のゲート室は、前記第2のターボチャージャとつながる第2のポートに接続され、
前記第3のゲート室は、触媒につながるウエイストゲートポートに接続され、
前記第1、第2および第3のゲート室は、前記回転体が当該第1、第2および第3のゲート室の各開口を開成する回転方向に沿ってこの順で配置され、
前記回転体の回転開度に応じて、前記第1および第2のポートならびにウエイストゲートポートへの前記排気の流量制御と、使用ターボチャージャの切替とが行なわれることを特徴とするシーケンシャルターボシステム。
A sequential turbo system in which a rotary valve is used as a flow control valve for exhaust gas of an internal combustion engine supplied to the first and second turbochargers,
The rotary valve is
A cylindrical body,
First, second and third gate chambers formed to penetrate the body in the axial direction;
A rotating body that is rotatably supported around an axis on a control surface that is an end surface of the body and on which the first, second, and third gate chambers are open,
The first gate chamber is connected to a first port connected to the first turbocharger;
The second gate chamber is connected to a second port connected to the second turbocharger;
The third gate chamber is connected to a waste gate port leading to the catalyst;
The first, second and third gate chambers are arranged in this order along the rotation direction in which the rotating body opens each opening of the first, second and third gate chambers,
A sequential turbo system characterized in that the flow rate control of the exhaust gas to the first and second ports and the waste gate port and the switching of the used turbocharger are performed in accordance with the rotational opening of the rotating body.
請求項1に記載のシーケンシャルターボシステムにおいて、
前記第1、第2および第3のゲート室は、断面積変化をゆるやかにした形状をなしていることを特徴とするシーケンシャルターボシステム。
The sequential turbo system according to claim 1,
The sequential turbo system according to claim 1, wherein the first, second and third gate chambers have a shape in which a change in cross-sectional area is moderated.
請求項1または2に記載のシーケンシャルターボシステムにおいて、
前記回転体の駆動源は、モータであることを特徴とするシーケンシャルターボシステム。
In the sequential turbo system according to claim 1 or 2,
The sequential turbo system characterized in that a driving source of the rotating body is a motor.
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