JP2017180386A - ターボ過給機付エンジン - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジンを詳細に説明する。先ずは、当該エンジンの概略構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジン1の斜視図、図2は、エンジン1のターボ過給機3の部分を一部破断して示す斜視図である。図1、図2及び他の図面において、前後、左右、上下の方向表示を付している。これは説明の便宜のためであり、実際の方向を必ずしも示すものではない。
図3は、ターボ過給機付エンジン1及びその周辺部品の構成と、吸気及び排気のフローとを模式的に示す図である。エンジン1は、エンジン本体10と、エンジン本体10に燃焼用の空気を導入するための吸気通路P1と、エンジン本体10で生成された燃焼ガス(排気)を排出するための排気通路P2と、これら吸気通路P1及び排気通路P2の一部を各々構成する通路を備えたターボ過給機3と、排気通路P2の下流端付近に配置された排気浄化装置70と、吸気通路P1と排気通路P2との間に配置されたEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置80とを備えている。
続いて、本実施形態に係るターボ過給機3の内部構造について、上掲の図3と、ターボ過給機3の概略断面を示す図4とを参照して説明する。既述の通りターボ過給機3は、中速〜高速回転域動作用の大型ターボ部3Aと低速回転域動作用の小型ターボ部3Bとを備える。大型ターボ部3Aは、大タービン室33及び大コンプレッサ室34を備える。同様に、小型ターボ部3Bは、小タービン室35及び小コンプレッサ室36を備える。大タービン室33及び小タービン室35は排気通路P2に連通しており、大コンプレッサ室34及び小コンプレッサ室36は吸気通路P1に連通している。
続いて、主に図4を参照して、ターボ過給機3内における過給機内排気通路50の具体的な配置関係、通路の形状当について詳述する。まず、排気導入通路51は、上述の導入フランジ部321の端面に開口を有し、左方に延びる通路である。この排気導入通路51は、大型ターボ部3Aと小型ターボ部3Bとの間に配置されている。詳しくは、大型ターボ部3Aと小型ターボ部3Bとは上下方向に配置され、排気導入通路51はこれらターボ部3A、3Bの間の中間の高さ位置に配置されている。
次に、図5〜図7をさらに参照して、ターボ過給機3内における排気のフローを、排気バイパス弁6の動作状態と関連付けて説明する。図5は、排気バイパス弁6の一例を示す斜視図である。排気バイパス弁6は、弁本体61、保持片62及び回動軸63を備えている。弁本体61は、既述の通り排気バイパス通路57を開閉するものであり、排気バイパス通路57を閉じことが可能な形状、つまり排気バイパス通路57の下流端の開口サイズよりも大きいサイズを有している。保持片62は、弁本体61の背面に配置される矩形状の部材であり、その一端側で弁本体61を保持している。回動軸63は、大タービン軸37と略平行な方向(前後方向)に延び、保持片62の他端側に結合されている。回動軸63は、バルブアクチュエータ6Aによって、その軸回りに回動可能である。
以上説明した本実施形態に係るターボ過給機付エンジン1によれば、次のような作用効果を奏する。ターボ過給機付エンジン1は、小スクロール通路53のスクロール始点となる上流部53Uが、小タービン軸38よりもエンジン本体10に対して遠い側に配置され、また、大スクロール通路55のスクロール始点となる上流部55Uが、大タービン軸37よりもエンジン本体10に対して遠い側に配置される構造を有する。このため、排気導入通路51から各上流部53U、55Uまでの排気通路(連絡通路52、ターボ間通路54)のレイアウトに余裕を持たせることができ、これら排気通路を極端に湾曲させずに済む。従って、排気通路中における排気の流れをスムーズにすることができ、大きな排気運動エネルギーを各タービン33T、35Tに与えることが可能となる。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記実施形態では、第1ターボ部及び第2ターボ部が大型ターボ部3A及び小型ターボ部3Bである例を示した。これに代えて、第1、第2ターボ部が同じタービン容量を持つターボ部としても良い。また、上記実施形態では、小型ターボ部3Bの下流に大型ターボ部3Aが直列に配置される例を示した。第1、第2ターボ部は、排気導入通路51にパラレルに接続されるものであっても良い。
10 エンジン本体
3 ターボ過給機
3A 大型ターボ部(第1ターボ部)
3B 小型ターボ部(第2ターボ部)
31 大型ターボハウジング
32 小型ターボハウジング
33T 大タービン(第1タービン)
35T 小タービン(第2タービン)
37 大タービン軸(第1タービン軸)
38 小タービン軸(第2タービン軸)
50 過給機内排気通路
51 排気導入通路(導入通路)
52 連絡通路
53 小スクロール通路(第2スクロール通路)
53U 上流部(第2上流部)
53UA 上流側通路
54 ターボ間通路
55 大スクロール通路(第1スクロール通路)
55U 上流部(第1上流部)
55UA 上流側通路
56 排出通路
57 排気バイパス通路
6 排気バイパス弁
P1 吸気通路
P2 排気通路
Claims (6)
- エンジン本体と、
前記エンジン本体に隣接して配置され、前記エンジン本体から排気が供給される排気通路を有し、前記エンジン本体へ導入される吸気を過給するターボ過給機と、を備え、
前記ターボ過給機は、第1タービン軸を有する第1タービンを含む第1ターボ部と、第2タービン軸を有する第2タービンを含む第2ターボ部とを含み、
前記排気通路は、
前記エンジン本体側から排気を受け入れる導入通路と、
前記導入通路に連通する第1上流部を備え、前記第1タービンへ向けて排気を導く第1スクロール通路と、
前記導入通路に連通する第2上流部を備え、前記第2タービンへ向けて排気を導く第2スクロール通路と、を含み、
前記第1、第2スクロール通路は、前記第1、第2上流部が、それぞれ前記エンジン本体に対して前記第1、第2タービン軸よりも遠い側に配置され、前記第1、第2上流部の下流側が、それぞれ前記エンジン本体に対して前記第1、第2タービン軸よりも近い側に向かうようにスクロールした通路であり、
前記第1タービンは前記第1タービン軸回りに所定の第1回転方向へ回転する一方、前記第2タービンは前記第2タービン軸回りに前記第1回転方向とは反対の第2回転方向へ回転する、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項1に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記第1上流部及び前記第2上流部に連なる上流側通路は、直線状乃至は緩やかな湾曲状の排気通路である、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項2に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記第2ターボ部が、前記排気通路において前記第1ターボ部の上流側に配置され、
前記排気通路は、さらに、前記導入通路と前記第2スクロール通路の第2上流部とを繋ぐ連絡通路と、前記第2タービンと前記第1スクロール通路の第1上流部とを繋ぐターボ間通路と、を含み、
前記連絡通路の少なくとも前記第2上流部から上流側に延びる部分、及び、前記ターボ間通路の少なくとも前記第1上流部から上流側に延びる部分が、前記第2上流部及び前記第1上流部に連なる前記上流側通路である、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項1〜3いずれかに記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記導入通路は、前記第1ターボ部と前記第2ターボ部との間に配置されている、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項4に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記第1ターボ部と前記第2ターボ部とは上下方向に配置され、
前記導入通路は、前記第1ターボ部と前記第2ターボ部との間の高さ位置に配置されている、ターボ過給機付エンジン。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記第1ターボ部は、前記エンジン本体の中速から高速回転域で主に動作する大型ターボ過給部であり、
前記第2ターボ部は、前記エンジン本体の低速回転域で主に動作する小型ターボ過給部である、ターボ過給機付エンジン。
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US20070169479A1 (en) * | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Nicolle Frederic F | Two-stage turbocharger system with integrated exhaust manifold and bypass assembly |
JP2010281282A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Toyota Motor Corp | 過給装置及びこれを備える内燃機関 |
JP2015206330A (ja) * | 2014-04-23 | 2015-11-19 | 日野自動車株式会社 | 二段過給システム |
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- 2016-03-31 JP JP2016071481A patent/JP6460028B2/ja active Active
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