JP2522359B2 - 二段タ―ボエンジンの過給制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二基のターボチャージャを備え二段に亘っ
て過給を行わせるようにした二段ターボエンジンの過給
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

出力及び燃費向上が益々要求される車両用エンジン等
にあっては、ターボチャージャを付設することにより燃
焼条件の改善が図れそして極めて効果があることから、
更に高過給を低速域から高速域までの広範囲に亘って得
るために二基のターボチャージャを直列に接続して過給
を行う二段ターボエンジンが実用化されている。

しかしながら、単にターボチャージャを組み合わせた
だけでは運転状況の変化等によって相互に悪影響を及ぼ
し合う場合があるため、低速域では小容量の高圧段ター
ボチャージャと大容量の低圧段ターボチャージャとを共
に作動させ、高速域では大容量の低圧段ターボチャージ
ャのみ作動させるように、夫々のターボチャージャの特
性を考慮して適切に使い分けることによりかかる不都合
の改善を図っている（特開昭50−129815号、特開昭59−
82526号公報参照）。

ところで、この二段過給から一段過給への切り替え
は、小容量の高圧段ターボチャージャの排気タービンを
迂回するバイパス通路に、この高圧段ターボチャージャ
のコンプレッサ出口側の過給圧に応動する排気バイパス
弁を設け、これを全開することにより行うのが一般的で
ある。また、応動性に優れると共に安価であり且つ簡易
である等という車両搭載上の様々な要求からこの排気バ
イパス弁はばねを内蔵した圧力作動式のアクチュエータ
により開閉駆動されるのが一般的であり、従ってこの駆
動系のばね定数で一元的に定まるリニアな開弁特性を有
することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来の二段ターボエンジンにおいて
は、低圧段コンプレッサ出口側の過給圧が目標過給圧と
なったときに二段過給から一段過給に切り替わる、すな
わち排気バイパス弁が全開となるように、上記のリニア
な開弁特性を有する駆動アクチュエータを所定に設定す
ると、このリニアな特性によって第７図に破線で示すよ
うにインタセプト点（Ａ′）が下がり過給圧が全般的に
低下してしまうという問題がある。

一方、インタセプト点がこれより高くなるように設定
すると過給切り替え前の低速域における過給圧を全体的
に上昇させることはできるものの、中・高速域における
過給切替時（Ｂ点）において排気バイパス弁が確実に全
開状態とならないために高圧段ターボチャージャがその
有効作動範囲を越えてなおも回転し続けその後に過給が
切り替わるという事態となってしまう。このため高圧段
ターボチャージャの耐用寿命の点から、そしてこの高圧
段ターボチャージャの余分な回転に起因する背圧上昇に
より低圧段のターボチャージャに無用の負荷を与えると
いう点から好ましくない。

以上の点に鑑み本発明においては、インタセプト点を
高く設定でき、従って低速域でも全般的に高い過給効率
を維持できると共に、二段過給状態から一段過給状態へ
の切り替えが円滑且つ確実に行われそしてターボチャー
ジャ相互に無用の負荷を及ぼすことがない、従って出力
性能及び燃費等の向上が図れる二段ターボエンジンの過
給制御装置を提供すことを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明によれば、吸入空気
を過給する低圧段ターボチャージャと、該低圧段ターボ
チャージャで過給された空気を更に過給してエンジンに
送る高圧段ターボチャージャとを有する二段ターボエン
ジンにおいて、上記高圧段ターボチャージャの排気ター
ビンを迂回する排気バイパス通路に、上記高圧段及び低
圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側のそれぞれ
の過給圧に応動し多段に開閉し得る排気バイパス弁を設
け、上記排気バイパス弁は上記低圧段ターボチャージャ
のコンプレッサ出口側の過給圧が所定値以下のときは上
記高圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側の過給
圧のみに応動して開弁し、上記低圧段ターボチャージャ
のコンプレッサ出口側の過給圧が所定圧に達したときに
は直ちに全開するようにしたことを構成上の特徴とする
二段ターボエンジンの過給制御装置が提供される。

〔作 用〕

低圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側の過給
圧が所定圧に達すると、高圧段ターボチャージャの排気
タービンを迂回する排気バイパス通路に設けた排気バイ
パス弁が直ちに全開する。これにより排気ガスはこの排
気バイパス通路を流れ高圧段の排気タービンを迂回する
ため高圧段ターボチャージャが非過給状態となる、すな
わち二段過給状態から一段過給状態への切り替えが円滑
かつ確実に行われる。

〔実施例〕

以下、図示実施例に基づき本発明を説明する。

第１図は本発明に係る二段ターボエンジンの過給制御
装置の一実施例の全体概略構成図であり、エンジン１の
排気通路２には直列に低圧段の大容量タービン３及び高
圧段の小容量タービン４が設けられ、これらのタービン
3,4により夫々駆動される低圧段の大容量コンプレッサ
５及び高圧段の小容量コンプレッサ６が吸気通路７に介
装される。８は昇温した過給気を冷却するためのインタ
ークーラである。また、低圧段及び高圧段のタービン3,
4を夫々迂回する排気バイパス通路13,14が設けられる。
高圧段側の排気バイパス通路13には第１圧力作動室33a
が大気に開放され第２圧力作動室33bが提案段コンプレ
ッサ５の出口側に連通されたアクチュエータ33により駆
動されるいわゆるウエイストゲートバルブ23が配設され
る。高圧段側の排気バイパス通路14には本発明の要部を
成す排気バイパス弁駆動装置34により駆動される排気バ
イパス弁24が配設される。この駆動装置34についての詳
細は後述する。

一方、コンプレッサ側には高圧段コンプレッサ６を迂
回する吸気バイパス通路16が設けられ、このバイパス通
路16には吸気バイパス弁26が配設される。吸気バイパス
弁26は切頭円錐状のプラグ26aとこのプラグ26aの斜面と
係合する孔26bが形成された仕切部26cとを有し、このプ
ラグ26aはアクチュエータ36によりバイパス流れ方向に
往復移動自在である。アクチュエータ36は第１及び第２
圧力作動室36a,36bを有する。

アクチュエータ36の第１圧力作動室36aと低圧段コン
プレッサ５の出口側とを連通する第１の通路９には電磁
式の三方弁17が介装される。三方弁17は励磁されていな
いときには例えば白抜きのポート位置をとるように設定
でき、このとき第１圧力作動室36aは大気に開放される
かあるいは負圧源（例えば、吸気マニホルドまたは吸気
管の吸気負圧領域あるいはバキュームポンプ）に連通さ
れ、他方励磁されているときには黒塗りのポート位置を
とり第１圧力作動室36aは低圧段コンプレッサ５の出口
側に連通される。

また、アクチュエータ36の第２圧力作動室36bは第２
の通路10を介して高圧段コンプレッサ６の出口側に連通
され、この通路10には電磁式の三方弁18が介装される。
三方弁18は励磁されていないときには例えば白抜きのポ
ート位置をとるように設定でき、このとき第２圧力作動
室36bは大気に開放され、他方励磁されているときには
黒塗りのポート位置をとり第２圧力作動室36bは高圧段
コンプレッサ６の出口側に連通される。

さらに、低圧段コンプレッサ５の出口側の過給圧P₅と
高圧段コンプレッサ６の出口側の過給圧P₆との圧力の大
小を検出するために例えば圧力平衡式の差圧計41が設け
られ、差圧計41からは過給圧P₅及びP₆が一致あるいはい
ずれが大（または小）であるか等の信号S_inが出力さ
れ、この信号S_inは制御コンピュータ51に入力される。
ここで、差圧計41に代えて、過給圧P₅及びP₆の絶対値を
測定する別個の例えば圧電式の圧力計（図示せず）を設
け、それからのアナログ信号に基づきA/Dコンバータ
（図示せず）を介して制御コンピュータ51内で比較・演
算処理する形式でも一向に差しつかえない。なお、前述
した三方弁17及び18は制御コンピュータ51からの出力制
御信号S₁及びS₂により夫々別個に制御される。

ここで先に触れた本発明の要部を成す排気バイパス弁
24を駆動する装置について詳細に説明すると、第２図は
この排気バイパス弁駆動装置34の第一の実施例の縦断面
図である。第１の圧力作動室61は通路11を介して高圧段
コンプレッサ６の出口側に連通されており、従ってこの
過給圧P₆に応じてフランジ62ひいてはこのフランジ62に
連結されたロッド63が圧縮ばね64の付勢力に打ち勝ちな
がら図では左方向に変位する。このとき耐熱性のある例
えば金属製のダイヤフラム65等により第１圧力作動室61
から気密的に隔離されたダイヤフラム室66内の空気は、
その大部分がロッド63とこれが貫通する胴部67の穴との
隙間、そして胴部67のこの穴に形成した内周溝68及びこ
の内周溝から外部に延びる通路69を介して大気に開放さ
れる。

本駆動装置34は、このような第１の駆動構造に加え
て、さらに次のような第２の駆動構造を有する。すなわ
ち、第２の圧力作動室71が設けられ、この第２圧力作動
室71は通路12を介して低圧段コンプレッサ52の出口側に
連通される。この通路12内には電磁式の三方弁19（第１
図参照）が介装され、例えば三方弁19の非励磁時には第
２圧力作動室71を大気開放し、励磁時には第２圧力作動
室71に低圧段コンプレッサ５出口側の過給圧P₅が作用し
得るようになっている。

従って、第１圧力作動室61内に所定の過給圧P₆が作用
しロッド63が変位してロッド63上に設けた突起部63aが
例えば図示破線位置Ａに移動している場合に、三方弁19
が切り替わり第２圧力作動室71に過給圧P₅が作用する
と、耐熱性の例えば金属製のダイヤフラム75と共にダイ
ヤフラム室76を第２圧力作動室71から気密的に隔離する
フランジ72はロッド63上を摺動する。そして破線位置Ａ
にあるロッド63の突起部63aと斜面係合しさらに突起部6
3aを図示破線位置Ｂまで移動させる、すなわちロッド63
が移動することになる。このときダイヤフラム室76内の
空気はロッド63とこれが貫通するキャップ77の穴の隙間
から大気に開放される。なお、第２圧力作動室71内の正
圧空気はその極く一部がロッド63とこれが貫通する胴部
67の穴との隙間から漏出するが、それらはロッド63を戻
し方向に作用させるダイヤフラム室66に流入する前に内
周溝68及び通路69を介して大気開放されるため特に不都
合は生じない。

以上のように、本実施例の駆動構造によれば、第１圧
力作動室61内に高圧段コンプレッサ６出口側過給圧P₆を
作用させることにより、この圧力に応じてロッド63をリ
ニアに移動させることができ、従ってこのロッド63によ
り図示しないリンク機構を介して排気バイパス弁24の開
度が一元的に制御される。そして、三方弁19を介して第
２圧力作動室71に正圧、例えば低圧段コンプレッサ５出
口側過給圧P₅を作用させることにより排気バイパス弁24
の開度を二元的に制御できる。すなわち、低圧段コンプ
レッサ５出口側過給圧P₅が所定圧に達する前までは高圧
段コンプレッサ６の出口側過給圧P₆に応動して排気バイ
パス弁24の開度を制御し、過給圧P₅が所定圧に達した時
点では急速に排気バイパス弁24を全開させる、というよ
うな二段階的な弁制御が可能となる。

次に、排気バイパス弁24を駆動する装置の第二の実施
例について説明する。第３図を参照すると、第１の圧力
作動室81及び第２の圧力作動室91は通路11及び12を介し
てそれぞれ高圧段コンプレッサ６出口側及び低圧段コン
プレッサ５出口側に連通され、通路12内に三方弁19が介
装されるのは前記第一実施例と同様である（第１図参
照）。

耐熱性のベローズ85,95により第１圧力作動室81及び
第２圧力作動室91からそれぞれ気密的に隔離されたベロ
ーズ室86,96内には圧縮ばね84,94がそれぞれ配置され、
ベローズ85,95を図では右方向に付勢している。ベロー
ズ85フランジ82等と共にピストンロッド83に一体移動自
在に連結され、同様にベローズ95はフランジ92と共にロ
ッド93に一体移動自在に連結される。このロッド93は図
示しないリンク機構を介して排気バイパス弁24に連結さ
れている。

従って、第１圧力作動室81内に所定の高圧段コンプレ
ッサ６出口側の過給圧P₆が作用しピストンロッド83が移
動すると、このピストンロッド83の先端部が第２圧力作
動室91内のフランジ92に当接しこれを押圧するためロッ
ド93も同様に移動することとなる。このときばね84,94
を共に圧縮させるため（ばね84,94のばね定数をそれぞ
れk₁,k₂とすると、共に圧縮させる場合、（k₁＋k₂）の
ばね定数を有するばねを圧縮するのに等しい）、排気バ
イパス弁24を開閉させるには相当なる過給圧P₆が必要で
ある。また、このときベローズ室86内の空気はピストン
ロッド83とこれが貫通する基部87の穴との隙間から第２
圧力作動室91を通って大気開放される。同様に、ベロー
ズ室96内の空気はロッド93とこれが貫通する支持部97の
穴との隙間から大気開放される。

このように所定の高圧段コンプレッサ出口側の過給圧
P₆が第１圧力作動室81に作用し、ピストンロッド83ひい
てはロッド93が所定量移動している場合に、三方弁19が
切り替わり第２圧力作動室91に過給圧P₅が作用すると、
フランジ92、ベローズ95そしてロッド93がさらに前進す
ることになる。このとき実質的に圧縮するのはばね定数
k₂のばね94のみである。また、このときフランジ82、ベ
ローズ85、そしてピストンロッド83はロッド93の前進に
対し追従して前進するが、第２圧力作動室91内の正圧の
空気がピストンロッド83とこれが貫通する基部87の穴と
の隙間からベローズ室86内に流入してピストンロッド83
の戻り方向に作用するためピストンロッド83は後退する
ようになる。しかしながら、この動きはロッド93ひいて
は排気バイパス弁24の作動に影響するものではなく、特
に不都合はない。

以上のように、本実施例の駆動構造によれば第１圧力
作動室81内に高圧段コンプレッサ６出口側過給圧P₆を作
用させることにより、この圧力に応じてピストンロッド
83ひいてはロッド93をリニアに移動させることができ
（このときの駆動系のばね定数は（k₁＋k₂）である）、
従って排気バイパス弁24の開度が一元的に制御される。
そして、三方弁19を介して第２圧力作動室91に正圧、例
えば低圧段コンプレッサ５出口側過給圧P₅を作用させる
ことにより、ピストンロッド83の動きに左右されずにロ
ッド93をより迅速に移動させることができる（このとき
の駆動系のばね定数はk₂となる）。すなわち、例えばば
ね94のばね定数k₂を予めばね84よりも比較的小さく設定
しておくことにより、低圧段コンプレッサ５の出口側過
給圧P₅が所定値に達する前までは高圧段コンプレッサ６
出口側過給圧P₆に応動して排気バイパス24の開度を制御
し、過給圧P₅が所定圧に達した時点では急速に排気バイ
パス弁24を全開させる、というように前記第１実施例の
駆動構造と同様な二段階的な弁制御が可能となる。

次に、排気バイパス弁24を駆動する装置の第三の実施
例について説明する。第４図を参照するに、本実施例に
おいては前記第１及び第２実施例の複動的構造とは異な
り一般的な単動のアクチュエータを用いこれをいわゆる
デューティ制御することにより前記実施例と同様に排気
バイパス弁24を多段階的に開弁制御しようとするもので
ある。すなわち、アクチュエータ44の第１圧力作動室44
aを通路21を介して高圧段コンプレッサ６出口側に連通
し、この通路21内に三方弁29を介装し、非励磁時には白
抜きのポート位置、励磁時には黒塗りのポート位置をと
るように設定する。アクチュエータ44の第２圧力作動室
44bは大気開放され、その内部には圧縮ばね44eが配置さ
れる。従って、三方弁29の非励磁時にはばね44eの付勢
力によりアクチュエータ44のロッドそして図示しないリ
ンク機構を介して排気バイパス弁24が全閉され、一方励
磁時にはこのばね44eの付勢力とアクチュエータ44の第
１圧力作動室44aに作用する高圧段コンプレッサ６出口
側の過給圧P₆の大小に基づく駆動力とに応じて排気バイ
パス弁24が開弁される。この励磁を断続的に行い弁開度
を制御することを一般にデューティ制御と呼んでおり、
三方弁29には第５図に示す矩形状の駆動パルスt_dが供給
される。この駆動パルスt_dは一定の周期t₀で発生せしめ
られ、以下t_d/t₀を駆動パルスのデューティ比と称す
る。駆動パルスt_dが発生すると三方弁29の切換作用によ
りアクチュエータ44の第１圧力作動室44aは高圧段コン
プレッサ６出口側に接続され、駆動パルスt_dの発生が停
止すると今度は大気に開放される。従って駆動パルスt_d
の発生している時間が長くなるほど、即ちデューティ比
が大きくなるほど第１圧力作動室44aが高圧段コンプレ
ッサ６出口側に接続されている時間が長くなるために第
１圧力作動室44a内に作用する正圧（過給圧P₆）は大き
くなり、従って排気バイパス弁24の開度が大きくなる。
これに対してデューティ比が小さくなると第１圧力作動
室44aが大気に開放されている時間が長くなるために第
１圧力作動室44a内の正圧は小さくなり、従って排気バ
イパス弁24の開度が小さくなる。なお、排気バイパス弁
を急速に全開させる必要上、ばね44eを（ばね定数の小
さい）弱めに設定しておく。

従って、本実施例の駆動形式によれば前記第１及び第
２実施例の駆動構造と同様に、低圧段コンプレッサ５出
口側過給圧P₅が所定値に達する前までは高圧段コンプレ
ッ６の出口側過給圧P₆に応動して排気バイパス弁24の開
度を制御し、過給圧P₅が所定値に達した時点では急速に
排気バイパス弁24を全開させる、というような多段階的
な弁制御が可能である。さらに、本実施例によればアク
チュエータを小型化することもできる。

以上説明した本発明の要部を成す排気バイパス弁24を
駆動する３つの実施例の装置を用い得る本発明に係る二
段ターボエンジンの過給制御装置の作動について第１図
を参照して説明する。

先ずエンジン１の低速域においては排気ガス量が全体
的に少なく、従ってこの少ない量の排気ガスのエネルギ
を有効に利用するには容量の小さい高圧段タービン４を
回転させこれと一体回転する高圧段コンプレッサ６によ
り過給を行うのが最も効果的である。この過給は排気バ
イパス弁24が高圧段コンプレッサ６出口側の過給圧P₆に
応動しこの圧力が低いために閉弁方向にあり、従って全
量の排気ガスが高圧段タービン４に供給されるという一
連の動きにより達成される。このとき低圧段の大容量タ
ービン３及びコンプレッサ５は一応作動しているが低速
域であり排気ガス量が少ないことから未だ十分な過給を
行っていない。

次いで、低速から中・高速域にかけては排気ガス量が
増加し大容量の低圧段タービン３及びコンプレッサ５が
本体の過給を徐々に行い始める。従って、前述の如く高
圧段のターボチャージャをいつ不作動状態とする、すな
わち二段過給状態から一段過給状態とするかが問題であ
るが、前述した様々の実施例の排気バイパス弁24を駆動
する装置を用いることにより、低圧段コンプレッサ５出
口側の過給圧P₅が目標過給圧に達した時点で排気バイパ
ス弁24を一気に全開状態にさせることができる。これに
よりエンジン１から排出された排気ガスは高圧段タービ
ン４を迂回して排気バイパス通路14を流れるために高圧
段タービン４は実質的に非作動状態となる。とこのき略
同時に吸気バイパス通路16内の吸気バイパス弁26を同様
に全開させる。これにより高圧段のターボチャージャは
完全に非過給状態となり、すなわち二段過給から一段過
給への切り替えが完璧に行われたことになる。このよう
に切り替えることにより、低速域における高速段コンプ
レッサ６による過給効率を何ら犠牲にすることなく、す
なわちインタセプト点を高く設定できる。しかも低圧段
コンプレッサ５出口側過給圧P₅が所定過給圧となる運転
状態のときに排気バイパス弁24を全開にでき、従って高
圧段ターボチャージャを迅速・確実に非過給状態にする
ことが一気にできるため、高圧段ターボチャージャの有
効作動範囲を越えた作動に起因する背圧の上昇による過
給効率の低下ひいては燃費の悪化等という一連の不都合
をなくすことができる。

また、過給切り替え時において高圧段ターボチャージ
ャを適切なタイミングで非過給状態にし得るということ
を他面から見れば、これは高圧段ターボチャージャの過
回転が防止されることを意味し、従って高圧段ターボチ
ャージャの耐用寿命を向上させることができる。

なお、吸気バイパス通路16に設けた吸気バイパス弁26
は排気バイパス弁24と略同時に全開するように制御され
るが、その全開前においては洩れ等がないような全閉状
態にしておく必要がある。これは次の様に行う。すなわ
ち、低速域においては、吸気バイパス弁26を開閉駆動す
るアクチュエータ36の第１圧力作動室36aは三方弁17を
介して大気に開放（または負圧源に連通）され、第２圧
力作動室36bは三方弁18を介して高圧段コンプレッサ６
の出口側に連通されて内部に過給圧P₆が作用する。この
ため、吸気バイパス弁26の締め切り圧（過給気のバイパ
ス流れを阻止する圧力）を極めて大きく維持でき、従っ
て吸気バイパス弁26からの過給気の漏れを殆どなくすこ
とができる。このとき、締め切り圧を増加させる観点か
ら第１圧力作動室36aは三方弁17を介して負圧源に連通
されるようになっている方が好ましい。

そして、中・高速域において吸気バイパス弁26を全開
するときには前述の三方弁17,18を略同時に切り換え
る。アクチュエータ36の第１圧力作動室36aは低圧段コ
ンプレッサ５の出口側に連通されて内部に過給圧P₅が作
用し、第２圧力作動室36bは大気に開放される。このた
め、アクチュエータ36の第１圧力作動室36a内の圧力が
第２圧力作動室36b内部のばね36eによる付勢力に勝るよ
うに、過給圧P₅ばね36eの力との関係を予め所定に設定
しておくことで、吸気バイパス弁26の開閉の切り換えを
極めて迅速且つ円滑にでき、しかも吸気バイパス弁26が
開く直前まで高い締め切り圧を維持しながら一気に開く
ことができ漏れを生じにくい応動性の優れた吸気バイパ
ス弁26開閉制御が可能である。なお、第２圧力作動室36
Bは三方弁18を介してエンジン１下流の所定の正圧力を
有する排気通路２に連通されてもよい。

また、以上説明した本発明に係る過給制御装置の実施
例の構成に、以下に簡単に説明する構成を加えることに
より実質的に過給を行っていない始動時あるいは軽負荷
状態から高負荷状態までのエンジン運転状態全般に亘っ
て出力性能及び燃費の向上が達成できる。

すなわち、第６図を参照すると、低圧段及び高圧段コ
ンプレッサ5,6を迂回する吸気バイパス通路15とこの吸
気バイパス通路15に介装された吸気バイパス弁25とを設
ける。吸気バイパス弁25は、高圧段コンプレッサ６の出
口側に通路（図示せず）を介して連通した第１圧力作動
室25aと内部に圧縮ばね25eを具えて大気開放された第２
圧力作動室25bとを有し、第１圧力作動室25a内の圧力
（高圧段コンプレッサ６の過給圧P₆に略等しい）による
力とばね25eの付勢力との大小により開閉制御される。

以上の構成により、エンジン運転状態が例えば軽負荷
時、従って二基のターボチャージャがいずれも実質的に
過給を行っていない状態にあっては高圧段コンプレッサ
６の過給圧P₆が低く、従って第２圧力作動室26b内のば
ね25eの付勢力により吸気バイパス弁25は開いたままと
なる。このため、低圧段及び高圧段コンプレッサ５及び
６を通る給気の流れに加えて、流路抵抗の極めて小さい
吸気バイパス通路15を十分な量の空気が流れエンジン１
に供給される結果、エンジンの立ち上がりが極めて円滑
となる。すなわち従来、軽負荷時には排気ガス量が絶対
的に少ないためコンプレッサ5,6による過給が殆ど行わ
れないかあるいは僅かであるため却ってコンプレッサ5,
6自体が流路抵抗となりエンジン１への十分な給気が阻
止されがちであったが、吸気バイパス通路15を設けるこ
とでエンジン１には十分な量の給気が無理なく供給され
る。

そして、エンジン運転状態が徐々に活発化し、過給が
進み高圧段コンプレッサ６出口の過給圧P₆が所定値を越
えると、吸気バイパス弁25の第１圧力作動室25aに作用
しばね25eの付勢力に打ち勝つ結果、吸気バイパス弁25
が閉じる。以後、過給圧P₆が前記所定値以上であれば吸
気バイパス弁25は閉じたままとなり、本発明に係る過給
制御装置の前記実施例と実質的同一の作用を有すること
になる。

以上のように、軽負荷時には吸気バイパス通路15を介
していわゆる自然給気を行い得ると共に、所定以上の負
荷時には吸気バイパス通路15を閉じ、本発明に係る過給
制御装置の前記実施例と同様に過給バランスの調和維持
を図り得ることから、軽負荷から高負荷のエンジン運転
状態全般に亘って極めて効果的に出力性能及び燃費の向
上が達成できる。

なお、排気バイパス弁24を駆動する装置34として３つ
の図示実施例を揚げて説明したが、本発明の思想はこれ
らの実施例の駆動形式に何ら限定されるものではなく、
広く他の形式例えば負圧作動式、ステッピングモータ等
の駆動形式を採用することができることは言うまでもな
い。同様に、排気バイパス弁24も図示の如くバタフライ
バルブに限定されるものではなく、ポペットタイプやス
プールタイプ等の他の多くの形式のものとすることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば、低速域での過給効率を
高く維持することができると共に、過給切替時には高圧
段のターボチャージャを円滑且つ確実に非過給状態にす
ることができるため、低速域から中・高速域のエンジン
の過給運転状態全般に亘って出力性能及び燃費の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二段ターボエンジンの過給制御装
置の一実施例の全体概略構成図、 第２図は本発明の要部を成す排気バイパス弁を駆動する
装置の第一の実施例を示す縦断面図、 第３図は本発明の要部を成す排気バイパス弁を駆動する
装置の第二の実施例を示す縦断面図、 第４図は本発明の要部を成す排気バイパス弁を駆動する
装置の第三の実施例を示す概略構成図、 第５図はデューティ制御を説明するための図、 第６図は二基のターボチャージャを迂回する吸気バイパ
ス通路を設けた二段ターボエンジンの過給制御装置の要
部概略構成図、 第７図は低圧段及び高圧段コンプレッサ出口側の過給圧
P₅,P₆の関係を示す図である。 １……エンジン、２……排気通路、 ３……低圧段タービン、４……高圧段タービン、 ５……低圧段コンプレッサ、 ６……高圧段コンプレッサ、 ７……吸気通路、 13,14……排気バイパス通路、 16……吸気バイパス通路、 23……ウエイストゲートバルブ、 24……排気バイパス弁、26……吸気バイパス弁、 34……排気バイパス弁駆動装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入空気を過給する低圧段ターボチャージ
   ャと、該低圧段ターボチャージャで過給された空気を更
   に過給してエンジンに送る高圧段ターボチャージャとを
   有する二段ターボエンジンにおいて、上記高圧段ターボ
   チャージャの排気タービンを迂回する排気バイパス通路
   に、上記高圧段及び低圧段ターボチャージャのコンプレ
   ッサ出口側のそれぞれの過給圧に応動し多段に開閉し得
   る排気バイパス弁を設け、上記排気バイパス弁は上記低
   圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側の過給圧が
   所定値以下のときは上記高圧段ターボチャージャのコン
   プレッサ出口側の過給圧のみに応動して開弁し、上記低
   圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側の過給圧が
   所定圧に達したときには直ちに全開するようにしたこと
   を特徴とする二段ターボエンジンの過給制御装置。