JP2513525Y2 - 過給機付エンジン - Google Patents

過給機付エンジン

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JP2513525Y2
JP2513525Y2 JP2914790U JP2914790U JP2513525Y2 JP 2513525 Y2 JP2513525 Y2 JP 2513525Y2 JP 2914790 U JP2914790 U JP 2914790U JP 2914790 U JP2914790 U JP 2914790U JP 2513525 Y2 JP2513525 Y2 JP 2513525Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、主ターボチャージャと副ターボチャージャ
を有し、低速域では主ターボチャージャのみで過給し、
高速域では両ターボチャージャを作動させて両ターボチ
ャージャで過給する過給機付エンジン、いわゆる2ステ
ージツインターボエンジンに関する。
〔従来の技術〕
エンジン本体に対し、主、副二つのターボチャージャ
を並列に配置し、低速域では主ターボチャージャのみを
作動させて1個ターボチャージャとし、高速域では両タ
ーボチャージャを作動させるようにした、いわゆる2ス
テージターボシステムを採用した過給機付エンジンが知
られている。この種の過給機付エンジンの構成は、たと
えば第5図に示すようになっている。エンジン本体91に
対し、主ターボチャージャ(T/C−1)92と副ターボチ
ャージャ(T/C−2)93が並列に設けられている。副タ
ーボチャージャ93に接続される吸、排気系には、それぞ
れ吸気切替弁94、排気切替弁95が設けられ、副ターボチ
ャージャ93のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス
通路97には、吸気バイパス弁96が設けられている。吸気
切替弁94、排気切替弁95をともに全閉とすることによ
り、主ターボチャージャ92のみを過給作動させ、両切替
弁94、95をともに全開とし、吸気バイパス弁96も閉じる
ことにより、副ターボチャージャ92にも過給作動を行わ
せ、2個ターボチャージャ作動とすることができる。
なお、1個ターボチャージャ作動(主ターボチャージ
ャ92のみ過給作動)から2個ターボチャージャ作動(両
ターボチャージャ92、93過給作動)への切替をよりスム
ーズに行うために、特開昭61−112734号公報開示のシス
テムでは、ターボチャージャ切替時よりも低い過給圧で
排気切替弁を徐々に開いて小開し、切替前に副ターボチ
ャージャの助走回転数を高めるようにしている。
第3図は、副ターボチャージャを助走回転させる機能
を有する過給機付エンジンの一例を示しており、とくに
6気筒エンジンに適用した場合を示している。
第3図において、1はエンジン、2はサージタンク、
3は排気マニホルドを示す。排気マニホルド3は、排気
干渉を伴わない#1〜#3気筒群と#4〜#6気筒群の
2つに集合され、その集合部が連通路によって互いに連
通されている。7、8は、互いに並列に配置された主タ
ーボチャージャ、副ターボチャージャである。ターボチ
ャージャ7、8のそれぞれのタービン7a、8aは排気マニ
ホルド3の集合部に接続され、それぞれのコンプレッサ
7b、8bは、インタクーラ6、スロットル弁4を介してサ
ージタンク2に接続されている。主ターボチャージャ7
はエンジン低速域から高速域まで作動され、副ターボチ
ャージャ8はエンジン低速域で停止される。
双方のターボチャージャ7、8の作動、停止を可能な
らしめるために、副ターボチャージャ8のタービン8aの
下流にはアクチュエータ16によって開閉作動する排気切
替弁17が、コンプレッサ8bの下流には、アクチュエータ
11によって開閉作動する吸気切替弁18が設けられる。
吸、排気切替弁18、17の両方とも全開のときは、両方の
ターボチャージャ7、8が作動される。
低速域で停止される副ターボチャージャ8の吸気通路
には、コンプレッサ8bの上流と下流とを連通する吸気バ
イパス通路13と、吸気バイパス通路13途中に配設される
吸気バイパス弁33が設けられる。吸気バスパス弁33はア
クチュエータ10によって開閉される。
なお、第3図中、14はコンプレッサ出口側の吸気通
路、15はコンプレッサ入口側の吸気通路を示す。吸気通
路15はエアフローメータ24を介してエアクリーナ23に接
続される。排気通路を形成するフロントパイプ20は、排
気ガス触媒21を介して排気マフラー22に接続される。
このように構成された過給機付エンジンにおいては、
低速域でかつ高負荷時には、吸気切替弁18と排気切替弁
17がともに閉じられ、吸気バイパス弁33は開かれる。こ
れによって、1個のターボチャージャ7のみが駆動され
る。低回転域で1個ターボチャージャとするのは、低回
転域では1個ターボチャージャ過給特性が2個ターボチ
ャージャ過給特性より優れているからである。1個ター
ボチャージャとすることにより、過給圧、トルクの立上
りが早くなり、レスポンスが迅速となる。
高速域では、吸気切替弁18と排気切替弁17がともに開
かれ、吸気バイパス弁33が閉じられる。これによって2
個ターボチャージャ7、8が過給作動し、充分な過給空
気量が得られ、出力が向上される。このとき過給圧は、
設定圧を越えないように、ウエストゲートバルブ31で制
御される。
低速域でかつ軽負荷時には、排気切替弁17を閉じたま
ま吸気切替弁18を開弁する。これによって、1個ターボ
チャージャ駆動のまま、吸気通路2個ターボチャージャ
分が開となり、1個ターボチャージャによる吸気抵抗の
増加を除去できる。したがって、低負荷からの加速初期
における過給圧立上り特性、レスポンスをさらに改善で
きる。
低速域から高速域に移行するとき、つまり1個ターボ
チャージャから2個ターボチャージャ作動へ切り替える
ときには、排気切替弁17の小開制御により副ターボチャ
ージャ8の助走回転が高められるので、2個ターボチャ
ージャへの切替時の切替ショックが緩和される。
〔考案が解決しようとする課題〕
第3図の過給機付エンジンでは、副ターボチャージャ
8の助走回転に伴う吸気温度の上昇を防止するため、吸
気バイパス通路13の下流端は、第4図に示すように、主
ターボチャージャ7のコンプレッサ上流側の吸気通路15
aに接続されている。詳しくは、エアフロメータ24を通
過した吸気が主ターボチャージャ7、副ターボチャージ
ャ8に分流した直後の主ターボチャージャ7側の吸気通
路15aの湾曲部の大径壁15b側に、吸気バイパス通路13の
下流端が接続されている。なお、吸気バイパス通路13の
下流端が吸気通路15aの湾曲部に接続されるのは、エン
ジンの車両への搭載上の理由からである。
しかしながら、吸気バイパス通路13の下流端を第4図
のように接続すると、吸気バイパス通路13の下流端開口
部13aが主ターボチャージャ7に向かって流れる吸気の
抵抗となり、吸気通路15a内に渦が発生してしまう。そ
のため、主ターボチャージャ7に向かう吸気の流れが悪
化し、1個ターボチャージャ時の出力低下を招くととも
に、2個ターボチャージャ時においては、各ターボチャ
ージャへの流入空気量が不均一となり、同様に出力低下
を招くという問題が生じる。
なお、1個ターボチャージャ作動時における副ターボ
チャージャのコンプレッサ吐出空気を吸気バイパス通路
を介して主ターボチャージャのコンプレッサ入口に戻す
ようにした装置は、たとえば特開昭60−104718号公報、
特開昭63−246415号公報に開示されている。
本考案は、上記の問題に着目し、吸気バイパス通路の
接続に起因する吸気の流れの悪化を防止し、過給性能を
さらに高めることのできる過給機付エンジンを提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この目的に沿う本考案に係る過給機付エンジンは、主
ターボチャージャおよび副ターボチャージャと、該副タ
ーボチャージャに接続されたエンジンの吸、排気系にそ
れぞれ設けられる吸気切替弁および排気切替弁とを備
え、前記副ターボチャージャが過給作動に至る前に副タ
ーボチャージャを助走回転させるとともに、副ターボチ
ャージャのコンプレッサおよび該コンプレッサと連通可
能な吸気バイパス通路を介して吸気を主ターボチャージ
ャのコンプレッサ入口側に流入させるようにした過給機
付エンジンであって、前記吸気バイパス通路の下流端
を、主ターボチャージャのコンプレッサ上流に位置する
吸気通路の湾曲部の小径壁側に開口させたものから成
る。
〔作用〕
このように構成された過給機付エンジンにおいては、
吸気バイパス通路の下流端が、主ターボチャージャのコ
ンプレッサ上流に位置する吸気通路の湾曲部の小径壁側
に開口しているため、主ターボチャージャに向かって流
れる吸気が吸気バイパス通路の開口部に流入しにくくな
る。すなわち、吸気通路の湾曲部を流れる吸気のうち大
径壁側に沿って流れる吸気の流れよりも、内径壁面側に
沿って流れる吸気の流れのほうが遅く、かつ湾曲部では
吸気は慣性により大径壁側に沿って流れる傾向にあるの
で、吸気バイパス通路の開口部を小径壁側に設けること
により、吸気の流れ抵抗は著しく低減される。そのた
め、吸気通路内には流れ抵抗に起因する渦の発生が減少
し、吸気の流れが向上する。
〔実施例〕
以下に、本考案の係る過給機付エンジンの望ましい実
施例を、図面を参照して説明する。
第1図および第2図は、本考案の一実施例を示してい
る。本実施例が、第3図に示す過給機付エンジンと異な
るところは、吸気バイパス通路と主ターボチャージャの
下流の吸気通路との接続構造であり、その他の部分は第
3図に準じるので、準じる部分に第3図と同一の符号を
付すことにより準じる部分の説明を省略し、異なる部分
についてのみ説明する。
第3図において、図中、13は吸気バイパス通路を示し
ている。吸気バイパス通路13の上流端は、副ターボチャ
ージャ8のコンプレッサ8bの下流側の吸気通路40に接続
されている。吸気バイパス通路13の上流端近傍には、吸
気バイパス通路13を開閉する吸気バイパス弁33が配置さ
れている。
エアフローメータ24の下流側の吸気通路15は、主ター
ボチャージャ7に向う吸気通路15aと、副ターボチャー
ジャ8に向う吸気通路15dとに分岐されている。吸気通
路15の分岐部分は、略Y字状に形成されており、分岐部
分の吸気通路15a、15dは湾曲している。
吸気バイパス通路13の下流端は、分岐された主ターボ
チャージャ側の吸気通路15aの湾曲部の小径壁15c側に接
続されている。すなわち、吸気バイパス通路13の下流端
は、吸気通路15aの曲率の最も小さくなる壁側に開口す
るように接続されている。
つぎに、本実施例における作用について説明する。
低速域では、排気切替弁17と吸気切替弁18とがともに
閉じられ、吸気バイパス弁33は開かれる。これによっ
て、主ターボチャージャ7のみが駆動される。1個ター
ボチャージャ作動にすることにより、過給圧、トルクの
立上がりが早くなり、レスポンスが向上される。ここ
で、吸気バイパス弁33を開弁するのは、主ターボチャー
ジャ8のコンプレッサ8bに吸気を流入させる吸気経路を
2系統とし、吸入抵抗を低減するためである。したがっ
て、1個ターボチャージャ時には、吸気バイパス通路13
の下流端から吸気が分岐された吸気通路15aに流入し、
エアフローメータ24を通過してきた吸気と合流される。
ここで、吸気バイパス通路13の下流側は、吸気通路15
aの湾曲部の小径壁側に開口しているので、エアフロー
メータ24を通過してきた吸気A1は、吸気バイパス通路13
の下流端開口部13aに流入しにくくなり、この吸気バイ
パス通路13の開口部に発生する渦が大幅に減少される。
つまり、吸気通路15aの湾曲部を流れる吸気のうち、大
径壁15bに沿って流れる吸気よりも小径壁15cに沿って流
れる吸気のほうが遅くなり、しかも湾曲部では吸気は慣
性によって大径壁15bに沿って流れる傾向にあるので、
吸気バイパス通路13の下流端開口部13aは、小径壁15c側
に配置したほうが渦の発生を抑制するには有利となる。
このように、吸気バイパス通路13の下流端開口部13a
に発生する渦が大幅に抑制されるため、主ターボチャー
ジャ7に向う吸気の流れの悪化が防止され、1個ターボ
チャージャ時における出力低下が防止される。
高速域では、吸気切替弁18と排気切替弁17がともに開
かれ、吸気バイパス弁33が閉じられる。これによって2
個ターボチャージャ7、8が過給作動し、十分な過給空
気量によって出力が向上される。この場合でも、吸気バ
イパス通路13の下流端開口部13aを吸気通路15aの湾曲部
の小径壁側に設けたことにより、主ターボチャージャ7
側の吸気通路15aの流路抵抗と副ターボチャージャ7側
の吸気通路15dの流路抵抗に近づけることが可能とな
り、主ターボチャージャ7と副ターボチャージャ8へ流
入する空気量が著しく不均一になることは防止される。
したがって、空気量の不均一による主ターボチャージャ
7および副ターボチャージャ8の過給能力の著しいアン
バランスが解消され、出力の向上がはかれる。
〔考案の効果〕 以上説明したように、本考案に係る過給機付エンジン
によるときは、吸気バイパス通路の下流端を、主ターボ
チャージャのコンプレッサ上流に位置する吸気通路の湾
曲部の小径壁側に開口させるようにしたので、主ターボ
チャージャに向う吸気通路の流路抵抗を小さくすること
ができる。したがって、主ターボチャージャのコンプレ
ッサに向う吸気の流れを向上させることができ、1個タ
ーボチャージャ時および2個ターボチャージャ時におけ
る過給性能をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係る過給機付エンジンの系統図、 第2図は第1図の装置の部分拡大図、 第3図は副ターボチャージャを助走回転させる機能を有
する過給機付エンジンの一例を示す系統図、 第4図は第3図の装置の部分拡大図、 第5図は従来の過給機付エンジンの系統図、 である。 1……エンジン 4……スロットル弁 7……主ターボチャージャ 7b……主ターボチャージャのコンプレッサ 8……副ターボチャージャ 13……吸気バイパス通路 13a……吸気バイパス通路の下流端開口部 15a……吸気通路(コンプレッサ上流) 15c……吸気通路の湾曲部の小径壁 17……排気切替弁 18……吸気切替弁

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】主ターボチャージャおよび副ターボチャー
    ジャと、該副ターボチャージャに接続されたエンジンの
    吸、排気系にそれぞれ設けられる吸気切替弁および排気
    切替弁とを備え、前記副ターボチャージャが過給作動に
    至る前に副ターボチャージャを助走回転させるととも
    に、副ターボチャージャのコンプレッサおよび該コンプ
    レッサと連通可能な吸気バイパス通路を介して吸気を主
    ターボチャージャのコンプレッサ入口側に流入させるよ
    うにした過給機付エンジンであって、前記吸気バイパス
    通路の下流端を、主ターボチャージャのコンプレッサ上
    流に位置する吸気通路の湾曲部の小径壁側に開口させた
    ことを特徴とする過給機付エンジン。
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