JP2640859B2 - ツインターボ切換システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、ツインターボの各排気ターボ過給機への
排気の供給を使用速度域に応じて切換える切換システム
に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 複数気筒を２群に分割し、各気筒群に排気ターボ過給
機を設けたツインターボにおいて、各タービンに排気を
供給する方式としては、いわゆるMTU方式、ボルボ方式
が知られている。しかしながらMTU方式では、静圧過給
方式であるために、負荷の低いところで、２本の排気通
路を流れる排気の脈動パルスが相互に干渉し合う、いわ
ゆる排気干渉が生じ、脈動パルスが低下して過給効率が
悪化する。また機関から排出される排気の色も悪くな
る。

またボルボ方式では第22図に示すように、排気干渉の
防止にパルスコンバータ81を用いているが、排気干渉を
完全には防止できない。また最大出力付近では中型、小
型の排気ターボ過給機82、83の両方を用いているが、過
給機は小さいほど過給効率が悪くなるため、従来の１つ
の大型の排気ターボ過給機でマッチングした場合の性能
より定格出力付近の性能が悪くなる。

（発明の目的） 本願発明の主たる目的は、最大出力付近の性能を悪化
させることなく、機関回転の略全域における出力の向上
を図ることができ、燃費や、機関から排出される排気の
色も改善することができるツインターボ切換システムを
提供することである。

（発明の構成） 本願の第１の発明は、複数気筒を２群に分割し、各気
筒群に排気ターボ過給機を設けたツインターボにおい
て、排気ターボ過給機への排気の供給を使用速度域に応
じて切換える切換システムであって、両方の排気ターボ
過給機にツインスクロールタービンを用いるとともに各
排気ターボ過給機の容量を異ならせ、大容量タービンに
通じる第１排気通路と小容量タービンに通じる第２排気
通路との間に両通路を連通する連絡管を設け、連絡管は
第１、第２排気通路の排気上流側に連通する第１連通路
と排気下流側に連通する第２連通路とからなり、第１排
気通路はタービン側から排気上流側に向けて連絡管開口
付近まで延びた隔壁により連絡管開口側の第１通路とそ
れとは反対側の第２通路とに分割されており、第１排気
通路と連絡管との連通では第２連通路が第１通路のみと
連通し第１連通路が第２通路のみと連通しており、第２
排気通路はタービン側から排気上流側に向けて延びた隔
壁により連絡管開口付近まで連絡管開口側の第３通路と
それとは反対側の第４通路とに分割されており、第２排
気通路の隔壁の空気上流端に、第１の使用速度域では第
３通路と第１連通路との連通を確保しながら第３通路を
閉塞し、第２の使用速度域では第３、第４通路を共に閉
塞することなく、第３の使用速度域では第４通路を閉塞
するように切換わる第１切換弁を設け、第２連通路の第
３通路への開口に、第１、第２の使用速度域では開口を
閉塞し、第３の使用速度域では第２連通路と第２排気通
路の排気上流側との連通を確保しながら第３通路を閉塞
するよう切換わる第２切換弁を設け、第１連通路の第２
通路への開口に、第１の使用速度域では第１連通路と第
１排気通路の排気上流側との連通を確保しながら第２通
路を閉塞し、第２、第３の使用速度域では開口を閉塞す
るよう切換わる第３切換弁を設け、第１の使用速度域を
低速域、又は低速及び中速域とし、第２の使用速度域を
中速域とし、第３の使用速度域を高速域としたことを特
徴とするツインターボ切換システムであり、更には上記
小容量の排気ターボ過給機より更に小容量の排気ターボ
過給機を設け、その排気ターボ過給機はツインスクロー
ルタービンを有しており、そのタービンに通じる第３排
気通路を上記第２排気通路の上記第１、第２切換弁より
排気下流側に連通して設け、第３排気通路は２つの並列
な通路からなり、その通路の一方は上記第３通路のみに
連通し他方は上記第４通路のみに連通しており、第３排
気通路の各通路の上記第３、第４通路への開口に、アイ
ドリング時及び機関始動時には上記第３、第４通路を閉
塞し、それ以外の時には第３排気通路の各通路の上記第
３、第４通路への開口を閉塞するよう切換わる切換弁を
設け、更には排気ターボ過給機への排気の流れを遮って
排気ターボ過給機を休止させる切換弁に、排気が漏れて
通過する貫通孔を設け、貫通孔を、切換弁の略中央に、
切換弁の面積に対し所定の割合の断面積を有するよう、
且つ切換弁が排気通路を閉塞した際に各通路における排
気の流路方向と平行となるよう形成したものである。

また本願の第２の発明は、複数気筒を２群に分割し、
各気筒群に排気ターボ過給機を設けたツインターボにお
いて、排気ターボ過給機への排気の供給を使用速度域に
応じて切換える切換システムであって、両方の排気ター
ボ過給機にツインスクロールタービンを用いるとともに
各排気ターボ過給機の容量を異ならせ、大容量タービン
に通じる第１排気通路と小容量タービンに通じる第２排
気通路との間に両通路を連通する連絡管を設け、連絡管
は第１、第２排気通路の排気上流側に連通する第１連通
路と排気下流側に連通する第２連通路とからなり、第１
排気通路はタービン側から排気上流側に向けて延びた隔
壁により連絡管開口付近まで連絡管開口側の第１通路と
それとは反対側の第２通路とに分割されており、第２排
気通路はタービン側から排気上流側に向けて延びた隔壁
により連絡管開口付近まで連絡管開口側の第３通路とそ
れとは反対側の第４通路とに分割されており、使用速度
域を低速側から順次第１から第６の域に区分し、第２排
気通路の隔壁の排気上流端に、第１、第３、第５の使用
速度域では第４通路を閉塞し、第４、第６の使用速度域
では第３、第４通路を共に閉塞することなく、第２の使
用速度域では第３通路と第１連通路との連通を確保しな
がら第３通路を閉塞するよう切換わる第１切換弁を設
け、第２連通路の第３通路への開口に、第１、第２、第
３、第４、第６の使用速度域では開口を閉塞し、第５の
使用速度域では第２連通路と第２排気通路の排気上流側
との連通を確保しながら第３通路を閉塞するよう切換わ
る第２切換弁を設け、第１連通路の第２通路への開口
に、第１、第２の使用速度域では第１連通路と第１排気
通路の排気上流側との連通を確保しながら第２通路を閉
塞し、第３、第４、第５、第６の使用速度域では開口を
閉塞するよう切換わる第３切換弁を設け、第１排気通路
の隔壁の排気上流端に、第６の使用速度域では第１、第
２通路を共に閉塞することなく、第１、第２、第３、第
４、第５の使用速度域では第１通路と第２連通路との連
通を確保しながら第１通路を閉塞するよう切換わる第４
切換弁を設けたことを特徴とするツインターボ切換シス
テムであり、更には上記小容量の排気ターボ過給機より
更に小容量の排気ターボ過給機を設け、その排気ターボ
過給機はツインスクロールタービンを有しており、その
タービンに通じる第３排気通路を上記第２排気通路の上
記第１、第２切換弁より排気下流側に連通して設け、第
３排気通路は２つの並列な通路からなり、その通路の一
方は上記第３通路のみに連通し他方は上記第４通路のみ
に連通しており、第３排気通路の各通路の上記第３、第
４通路への開口に、アイドリング時及び機関始動時には
上記第３、第４通路を閉塞し、それ以外の時には第３排
気通路の各通路の上記第３、第４通路への開口を閉塞す
るよう切換わる切換弁を設け、更には排気ターボ過給機
への排気の流れを遮って排気ターボ過給機を休止させる
切換弁に、排気が漏れて通過する貫通孔を設け、貫通孔
を、切換弁の略中央に、切換弁の面積に対し所定の割合
の断面積を有するよう、且つ切換弁が排気通路を閉塞し
た際に各通路における排気の流路方向と平行となるよう
形成したものである。

（実施例） 以下、本願発明の実施例を図に基づいて説明する。ま
ず本願の第１の発明の第１実施例について説明する。第
１図は本実施例の切換システムを採用したツインターボ
の構成略図である。図において、10は機関本体であり、
６気筒のシリンダ（図示せず）を有している。シリンダ
の排気マニホールド11は３気筒分ずつ集合しており、排
気マニホールド11aは第１排気通路12に、排気マニホー
ルド11bは第２排気通路13に繋がっている。

第１排気通路12は排気ターボ過給機14に接続し、第２
排気通路13は排気ターボ過給機15に接続している。排気
ターボ過給機14は通常用いられるものと同容量である
が、排気ターボ過給機15の容量は排気ターボ過給機14よ
り小さく、例えば半分の容量である。排気ターボ過給機
14、15はそれぞれツインスクロールタービン16、17を有
している。排気ターボ過給機14、15のコンプレッサー1
8、19は給気管20a、20b、及び給気管20を介して機関本
体10の給気マニホールド21に連通している。給気管20
a、20bにはそれぞれ逆止弁22a、22bが介装されており、
給気管20には給気冷却器24が介装されている。

第１排気通路12と第２排気通路13との間には連絡管30
が両通路12、13に連通して設けてある。連絡管30は流路
断面を略２分する隔壁30aにより第１連通路31と第２連
通路32とに分割されている。第１連通路31は第２連通路
32に対して第１、第２排気通路12、13の排気上流側に連
通している。第１排気通路12は、タービン16側から排気
上流側に向けて延びて隔壁30aに繋がった隔壁12aによ
り、連絡管30の開口側の第１通路41とそれとは反対側の
第２通路42とに分割されている。即ち第１通路41は第２
連通路32のみと連通しており、第２通路42は第１連通路
31のみと連通している。なお隔壁12aは第１排気通路12
の流路断面を略２分するよう設けられている。第２排気
通路13は、タービン17側から排気上流側に向けて延びた
隔壁13aにより、連絡管30の開口側の第３通路43とそれ
とは反対側の第４通路44とに分割されている。隔壁13a
は第２排気通路13の流路断面を略２分して隔壁30aの第
２排気通路13側の端部に対向する位置まで延びている。

第２排気通路13の隔壁13aの排気上流端には第１切換
弁51が、第２連通路32の第３通路43への開口45には第２
切換弁52が、第１連通路31の第２通路42への開口46には
第３切換弁53が、それぞれ設けてある。これらの切換弁
51、52、53は、第２図ないし第４図に示すように相互に
連動して作動するよう設けられている。第２図ないし第
４図は各使用速度域での切換システムの作動状態を示し
ており、第２図は低速域、第３図は中速域、第４図は高
速域での状態を示している。

第１切換弁51は、低速域では第３通路43と第１連通路
31との連通を確保しながら第３通路43を閉塞し、中速域
では第３、第４通路43、44を共に閉塞することなく、高
速域では第４通路44を閉塞するよう切換わるようになっ
ており、第２切換弁52は、低速域及び中速域では開口45
を閉塞し、高速域では第２連通路32と第２排気通路13の
排気上流側との連通を確保しながら第３通路43を閉塞す
るよう切換わるようになっており、第３切換弁53は、低
速域では第１連通路31と第１排気通路12の排気上流側と
の連通を確保しながら第２通路42を閉塞し、中速域及び
高速域では開口46を閉塞するよう切換わるようになって
いる。

また第２、第３切換弁52、53には中央に貫通孔52a、5
3aが形成されている。貫通孔52aは、第２切換弁52が第
４図に示すように第３通路43を閉塞した際にタービン17
に向かう流路方向と平行となるよう形成されており、貫
通孔53aは、第３切換弁53が第２図に示すように第２通
路42を閉塞した際にタービン16に向かう流路方向と平行
となるよう形成されている。また貫通孔52a、53aはその
断面積が切換弁52、53の面積の0.5〜1.0％の間となるよ
う形成されている。

また各切換弁51、52、53の切換機構は第５図に示すよ
うになっている。即ち各切換弁51、52、53の基端部には
アーム101a、101b、101cの一端が基端部を支点として回
動自在に連結されており、アーム101a、101b、101cの他
端部には油圧シリンダー102a、102b、102cのロッド103
a、103b、103cの先端が回動自在に連結されている。な
おアーム101a、101b、101cは排気通路の外方に突出して
いる。油圧シリンダー102a、102b、102cには油圧ポンプ
104からの配管がそれぞれ電磁式制御弁105a、105b、105
cを介して連結されている。電磁式制御弁105a、105b、1
05cはロッド103a、103b、103cを伸長、短縮させるため
の油圧供給を制御するものである。制御装置106は機関
本体10の回転数を検知するセンサー107からの信号を入
力として機関の運転状態を判別し、各切換弁51、52、53
が、低速時には第２図のように、中速時には第３図のよ
うに、高速時には第４図のように切換わるよう、電磁式
制御弁105a、105b、105cを制御する。なお油圧シリンダ
ーの代わりにエアシリンダー等の他のアクチュエーター
を用いてもよい。

以上の構成では、低速域においては第２図に矢印で示
すように、排気マニホールド11aからの排気は第１連通
路31、第３通路43を通って、また排気マニホールド11b
からの排気は第４通路44を通って共にタービン17に供給
される。即ち低速域では、排気ターボ過給機15が両スク
ロールで作動し、排気ターボ過給機14は休止している。
中速域においては第３図に矢印で示すように、排気マニ
ホールド11aからの排気は第２通路42を通ってタービン1
6に供給され、排気マニホールド11bからの排気は第３、
第４通路43、44を通ってタービン17に供給される。即ち
中速域では、排気ターボ過給機15が両スクロールで、及
び排気ターボ過給機14が片スクロールで作動する。高速
域においては第４図に矢印で示すように、排気マニホー
ルド11aからの排気は第２通路42を通って、また排気マ
ニホールド11bからの排気は第２連通路32、第１通路41
を通って共にタービン16に供給される。即ち高速域で
は、排気ターボ過給機14が両スクロールで作動し、排気
ターボ過給機15は休止している。なお逆止弁22a、22b
は、給気の逆流を防止するために設けてあり、排気ター
ボ過給機14、15のコンプレッサー18、19の一方のみが作
動している時は作動側が開き、停止側は閉じている。

また排気マニホールド11a、11bからの排気は、第２図
の作動状態では隔壁13a、第１切換弁51により隔てられ
たままタービン17に供給され、第３図の作動状態では隔
壁12a、第２切換弁52、第３切換弁53により隔てられた
ままそれぞれタービン16、17に供給され、第４図の作動
状態では隔壁12a、第３切換弁53により隔てられたまま
タービン16に供給される。従って排気マニホールド11
a、11bからの排気の脈動パルスが相互に干渉することは
なく、高い脈動パルスにより排気ターボ過給機14、15の
過給効果は向上する。

第６図は機関の回転数と出力との関係を示す図であ
る。横軸は回転数（％）を、縦軸は出力を示す。本実施
例では回転数０〜50％を低速域、50〜70％を中速域、70
〜100％を高速域としている。上述の第２図ないし第４
図に示すように作動することによって、本実施例では特
性X1が発揮される。即ち従来のボルボ方式の例による特
性X2に比して、低速域では領域W1分だけ、また中速域で
は領域W2分だけ出力が向上しており、燃費や、機関本体
10からの排気の色も改善される。

一方、排気ターボ過給機が休止している時にタービン
が完全に停止していると、タービンの潤滑が不十分とな
り、再始動時に負担がかかり排気ターボ過給機の耐久性
を損なうおそれがある。ところが本実施例では、第２切
換弁52に貫通孔52aが形成されているので、第４図の作
動状態のように排気ターボ過給機15が休止している時で
も、排気マニホールド11bからの排気は僅かな量が第２
切換弁52の貫通孔52aを通り、第３通路43を通ってター
ビン17に供給され、タービン17は完全には停止しない。
また第３切換弁53には貫通孔53aが形成されているの
で、第２図の作動状態のように排気ターボ過給機14が休
止している時でも、排気マニホールド11aからの排気は
僅な量が第３切換弁53の貫通孔53aを通り、第２通路42
を通ってタービン16に供給され、タービン16は完全には
停止しない。従って排気ターボ過給機14、15の耐久性が
損なわれることはない。なお貫通孔からの排気の漏れが
大きいと、作動している排気ターボ過給機のブースト圧
が不十分となり、機関性能が悪化するおそれがあるが、
貫通孔52a、53aの断面積を第７図に基づいてそれぞれ第
２、第３切換弁52、53の面積の0.5〜1.0％としているの
で、機関性能が悪化することもない。なお第２切換弁52
の代わりに第１切換弁51に貫通孔を設けてもよく、或は
両方51、52に設けてもよい。

なお上記実施例では、使用速度域を３段階に区分して
いるが、２段階に区分するようにしてもよい。即ち例え
ば上記実施例の第２図に示す低速域の作動状態により中
速域をも作動させるようにし、第３図に示す中速域の作
動状態を省略してもよい。この例では、第８図に示すよ
うに従来例の特性X2に比して領域W3分だけ低速域及び中
速域の出力が向上した特性X3が発揮される。なおこの特
性X3は上記実施例の特性X1に比して低速域の出力がやや
小さくなっている。

次に本願の第１の発明の第２実施例について説明す
る。第９図は本実施例の切換システムを採用したツイン
ターボの構成略図である。図において、第１図と同一符
号は同じものを示す。本実施例は上記第１実施例の構成
に加え、排気ターボ過給機60、第３排気通路61、第５、
第６切換弁62、63を設けたものである。排気ターボ過給
機60は排気ターボ過給機15より更に容量の小さいもので
あり、ツインスクロールタービン64を有している。また
コンプレッサー65は給気管20cを介して給気管20に接続
しており、給気管20cには逆止弁22cが介装されている。
第３排気通路61は２つの分割通路、即ち第５通路66と第
６通路67とがらなっており、第５通路66は第３通路43
に、第６通路67は第４通路44に、それぞれ第１、第２切
換弁51、52より排気下流側にて連通している。第10図は
第３排気通路61と第２排気通路13との連通部分を拡大し
て示す断面図であり、第９図の矢印Ｘ方向から見たもの
である。第５通路66の第３通路43への開口68には第５切
換弁62が、及び第６通路67の第４通路44への開口69には
第６切換弁63が設けてあり、両切換弁62、63とも、アイ
ドリング時及び機関始動時には第３、第４通路43、44を
閉塞し、それ以外の作動状態においては開口68、69を閉
塞するよう切換わるように設けられている。また切換弁
62、63にはその中央に貫通孔62a、63aが形成されてい
る。各貫通孔62a、63aは、各切換弁62、63が第３、第４
通路43、44を閉塞した際にタービン17に向かう流路方向
と平行となるよう形成されており、各貫通孔62a、63aは
その断面積が各切換弁62、63の面積の0.5〜1.0％の間と
なるよう形成されている。

以上の構成では、アイドリング時及び極めて低速な区
域では第９図に矢印で示すように、排気マニホールド11
aからの排気は第１連通路31、第３通路43、第５通路66
を通って、また排気マニホールド11bからの排気は第４
通路44、第６通路67を通って共にタービン64に供給さ
れ、排気ターボ過給機60のみが両スクロールで作動し、
排気ターボ過給機14、15は休止している。また第５、第
６通路66、67は独立しているので、排気マニホールド11
a、11bからの排気の脈動パルスが相互に干渉することは
なく、高い脈動パルスにより排気ターボ過給機60の過給
効果は向上する。

従って本実施例によれば第11図に示すような特性X4が
発揮される。即ち上記第１実施例の特性X1に比して極め
て低速な区域（図中Ａ部分）における出力が領域W4分だ
け向上しており、またアイドリング時の過給圧が確保さ
れ、排気が青白色となるのが防止される。

なお第５、第６切換弁62、63には貫通孔62a、63aが形
成されているので、第５、第６切換弁62、63により第
３、第４通路43、44が閉塞されている時でも僅な量の排
気がタービン17側に漏れていく。従って排気ターボ過給
機15は休止していてもタービン17は完全には停止してい
ないので、タービン17の潤滑が不十分になることはな
く、排気ターボ過給機15の耐久性が損なわれることはな
い。他の作動については上記第１実施例と同様である。

次に本願の第２の発明の第１実施例について説明す
る。第12図は本実施例の切換システムを採用したツイン
ターボの構成略図である。図において、第１図の実施例
と同一符号は同じものを示す。本実施例の構成が第１図
の実施例の構成と異なる点は、第１排気通路12の隔壁12
aが連絡管30の隔壁30aに繋がっておらず、即ち隔壁12a
は連絡管30の開口の排気下流側の付近まで延びているだ
けであり、隔壁12aの排気上流端に第４切換弁54が設け
られている点である。

そして第１ないし第４切換弁51ないし54は第13図ない
し第18図に示すように相互に連動して作動するよう設け
られている。第13図ないし第18図は各使用速度域での切
換システムの作動状態を示しており、第13図は最も低速
な第１速度域を示し、順次高速となり、第18図は最も高
速な第６速度域を示している。

第１切換弁51は、第１、第３、第５速度域では第４通
路44を閉塞し、第４、第６速度域では第３、第４通路4
3、44を共に閉塞することなく、第２速度域では第３通
路43と第１連通路31との連通を確保しながら第３通路43
を閉塞するよう切換わるようになっており、第２切換弁
52は、第１、第２、第３、第４、第６速度域では開口45
を閉塞し、第５速度域では第２連通路32と第２排気通路
13の排気上流側との連通を確保しながら第３通路43を閉
塞するよう切換わるようになっており、第３切換弁53
は、第１、第２速度域では第１連通路31と第１排気通路
12の排気上流側との連通を確保しながら第２通路42を閉
塞し、第３、第４、第５、第６速度域では開口46を閉塞
するよう切換わるようになっており、第４切換弁54は、
第６速度域では第１、第２通路41、42を共に閉塞するこ
となく、第１、第２、第３、第４、第５速度域では第１
通路41と第２連通路32との連通を確保しながら第１通路
41を閉塞するよう切換わるようになっている。

また第１図の実施例と異なり、第２切換弁52の代わり
に第１切換弁51の中央に貫通孔51aが形成されている。
貫通孔51aは、第１切換弁51が第４通路44を閉塞した際
にタービン17に向かう流路方向と平行となるよう形成さ
れており、またその断面積が第１切換弁51の面積の0.5
〜1.0％の間となるよう形成されている。

また各切換弁51、52、53、54の切換機構は第１図の実
施例と同様、即ち第５図に示す機構と同様になってい
る。

以上の構成では、最も低速な第１速度域においては第
13図に矢印で示すように、排気マニホールド11aからの
排気は第１連通路31、第３通路43を通って、また排気マ
ニホールド11bからの排気は第３通路43を通って共にタ
ービン17に供給される。即ち第１速度域では、排気ター
ボ過給機15が片スクロールで作動し、排気ターボ過給機
14は休止している。第２速度域においては第14図に矢印
で示すように、排気マニホールド11aからの排気は第１
連通路31、第３通路43を通って、また排気マニホールド
11bからの排気は第４通路44を通って共にタービン17に
供給される。即ち第２速度域では、排気ターボ過給機15
が両スクロールで作動し、排気ターボ過給機14は休止し
ている。第３速度域においては第15図に矢印で示すよう
に、排気マニホールド11aからの排気は第２通路42を通
ってタービン16に供給され、排気マニホールド11bから
の排気は第３通路43を通ってタービン17に供給される。
即ち第３速度域では、排気ターボ過給機14、15とも片ス
クロールで作動する。第４速度域においては第16図に矢
印で示すように、排気マニホールド11aからの排気は第
２通路42を通ってタービン16に供給され、排気マニホー
ルド11bからの排気は第３、第４通路43、44を通ってタ
ービン17に供給される。即ち第４速度域では、排気ター
ボ過給機14が片スクロールで作動し、排気ターボ過給機
15が両スクロールで作動する。第５速度域においては第
17図に矢印で示すように、排気マニホールド11aからの
排気は第２通路42を通って、また排気マニホールド11b
からの排気は第２連通路32、第１通路41を通って共にタ
ービン16に供給される。即ち第５速度域では、排気ター
ボ過給機14が両スクロールで作動し、排気ターボ過給機
15は休止している。第６速度域においては第18図に矢印
で示すように、排気マニホールド11aからの排気は第
１、第２通路41、42を通ってタービン16に供給され、排
気マニホールド11bからの排気は第３、第４通路43、44
を通ってタービン17に供給される。即ち第６速度域で
は、排気ターボ過給機14、15とも両スクロールで作動す
る。

また排気マニホールド11a、11bからの排気は、第13図
の作動状態では両者の脈動パルスが相互に干渉してしま
うが、第14図の作動状態では隔壁13a、第１切換弁51に
より隔てられたままタービン17に供給され、第15図、第
16図の作動状態では隔壁12a、第２、第３、第４切換弁5
2、53、54により隔てられたままそれぞれタービン16、1
7に供給され、第17図の作動状態では隔壁12a、第３、第
４切換弁53、54により隔てられたままタービン16に供給
され、第18図の作動状態では第２、第３切換弁52、53に
より隔てられたままそれぞれタービン16、17に供給され
る。従って排気マニホールド11a、11bからの排気の脈動
パルスが相互に干渉することはなく、高い脈動パルスに
より排気ターボ過給機14、15の過給効果は向上する。

第19図は第６図と同様に機関の回転数と出力との関係
を示す図である。本実施例では回転数０〜100％を略等
分に６つに区分し、低速側から第１、第２、…第６速度
域としている。上述の第13図ないし第18図に示すように
作動することによって、本実施例では特性X5が発揮され
る。即ち従来例の特性X2に比して領域W5分だけ各速度域
における出力が向上しており、燃費や、機関本体10から
の排気の色も改善される。

また第１、第３切換弁51、53に貫通孔51a、53aが所定
の大きさで形成されているので、第１図の実施例と同
様、排気ターボ過給機14、15が休止している時でもター
ビン16、17は完全には停止することはなく、従って排気
ターボ過給機14、15の耐久性が損なわれたり、機関性能
が悪化したりすることはない。なお第１切換弁51の代わ
りに第２切換弁52に貫通孔を設けてもよく、或は両方5
1、52に設けてもよい。

次に本願の第２の発明の第２実施例について説明す
る。第20図は本実施例の切換システムを採用したツイン
ターボを示す構成略図である。本実施例は第12図の実施
例の構成に加え、第９図の実施例と同じ排気ターボ過給
機60、第３排気通路61、第５、第６切換弁62、63を同様
に設けたものである。

この構成では、アイドリング時及び極めて低速な区域
では第20図に矢印で示すように、排気マニホールド11a
からの排気は第１連通路31、第３通路43、第５通路66を
通って、また排気マニホールド11bからの排気は第３通
路43、第５通路66を通って共にタービン64に供給され、
排気ターボ過給機60のみが片スクロールで作動し、排気
ターボ過給機14、15は休止している。

従って本実施例によれば第21図に示すような特性X6が
発揮される。即ち上記第１実施例の特性X5（第19図）に
比して極めて低速な区域（図中Ａ部分）における出力が
領域W6分だけ向上しており、またアイドリング時の過給
圧が確保され、排気が青白色となるのが防止される。

なお第５切換弁62には貫通孔62aが形成されているの
で、第５切換弁62により第３通路43が閉塞されていても
僅な量の排気がタービン17側に漏れていく。従って排気
ターボ過給機15は休止していてもタービン17は完全には
停止していないので、タービン17の潤滑が不十分になる
ことはなく、排気ターボ過給機15の耐久性が損なわれる
ことはない。また同様に、第５通路66が第５切換弁62で
閉塞されていても僅な量の排気がタービン64側に漏れて
いく。従って排気ターボ過給機60の耐久性も損なわれる
ことはない。他の動作については上記第１実施例と同様
である。

（発明の効果） 以上のように本願の第１の発明によれば、排気ターボ
過給機14、15に、連絡管30で連通した第１、第２排気通
路12、13が接続されたツインターボにおいて、使用速度
域に応じて排気の流れを切換える第１、第２、第３切換
弁51、52、53を設けたので、最大出力付近の性能を悪化
させることなく、低速域及び中即域の出力を従来例に比
して向上させることができ、燃費や排気の色を改善する
ことができる。

更に排気ターボ過給機60、第３排気通路61、第５、第
６切換弁62、63を設けることにより、極めて低速な区域
（第９図中Ａ部分）の出力を向上させることができ、ま
たアイドリング時の過給圧を確保でき、排気が青白色と
なるのを防止できる。

更に第１、第２切換弁51、52の少なくとも一方に、及
び第３切換弁53に所定の大きさの貫通孔を形成すること
により、機関性能を悪化させることなく、排気ターボ過
給機14、15の耐久性が損なわれるのを防止できる。

また本願の第２の発明によれば、排気ターボ過給機1
4、15に、連絡管30で連通した第１、第２排気通路12、1
3が接続されたツインターボにおいて、６段階に区分さ
れた使用速度域に応じて排気の流れを切換える第１、第
２、第３、第４切換弁51、52、53、54を設けたので、最
大出力付近の性能を悪化させることなく、各速度域にお
ける出力を従来例に比して向上させることができ、燃費
や排気の色を改善することができる。

更に排気ターボ過給機60、第３排気通路61、第５、第
６切換弁62、63を設けることにより、極めて低速な区域
（第21図中Ａ部分）の出力を向上させることができ、ま
たアイドリング時の過給圧を確保でき、排気が青白色と
なるのを防止できる。

更に第１、第２切換弁51、52の少なくとも一方に、及
び第３、第５切換弁53、62に所定の大きさの貫通孔を形
成することにより、機関性能を悪化させることなく、排
気ターボ過給機14、15の耐久性が損なわれるのを防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明の第１実施例の切換システム
を採用したツインターボの構成略図、第２図ないし第４
図は第１図の実施例の低速域、中速域、高速域での作動
状態を示す図、第５図は第１図の実施例の第１、第２、
第３切換弁の切換機構の構成略図、第６図は第１図の実
施例の回転数−出力特性を示す図、第７図は第１図の実
施例の第１、第２、第３切換弁に形成する貫通孔の大き
さを定めるための図、第８図は第１図の実施例を２段階
切換で用いた場合の回転数−出力特性を示す図、第９図
は本願の第１の発明の第２実施例の切換システムを採用
したツインターボの構成略図、第10図は第９図の部分拡
大断面図、第11図は第９図の実施例の回転数−出力特性
を示す図、第12図は本願の第２の発明の第１実施例の切
換システムを採用したツインターボの構成略図、第13図
ないし第18図は第12図の実施例の第１ないし第６速度域
での作動状態を示す図、第19図は第12図の実施例の回転
数−出力特性を示す図、第20図は本願の第２の発明の第
２実施例の切換システムを採用したツインターボの構成
略図、第21図は第20図の実施例の回転数−出力特性を示
す図、第22図は従来のボルボ方式の切換システムを採用
したツインターボの構成略図である。 12、13、61……第１、第２、第３排気通路、12a、13a…
…隔壁、14、15、60……排気ターボ過給機、16、17、64
……ツインスクロールタービン、30……連絡管、31、32
……第１、第２連通路、41、42、43、44、66、67……第
１、第２、第３、第４、第５、第６通路、45、46、68、
69……開口、51、52、53、54、62、63……第１、第２、
第３、第４、第５、第６切換弁、51a、52a、53a、62a…
…貫通孔

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−68521（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−190920（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−193024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−99125（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−190921（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−7937（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−63033（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−178329（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−692（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−45492（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数気筒を２群に分割し、各気筒群に排気
   ターボ過給機を設けたツインターボにおいて、排気ター
   ボ過給機への排気の供給を使用速度域に応じて切換える
   切換システムであって、両方の排気ターボ過給機にツイ
   ンスクロールタービンを用いるとともに各排気ターボ過
   給機の容量を異ならせ、大容量タービンに通じる第１排
   気通路と小容量タービンに通じる第２排気通路との間に
   両通路を連通する連絡管を設け、連絡管は第１、第２排
   気通路の排気上流側に連通する第１連通路と排気下流側
   に連通する第２連通路とからなり、第１排気通路はター
   ビン側から排気上流側に向けて連絡管開口付近まで延び
   た隔壁により連絡管開口側の第１通路とそれとは反対側
   の第２通路とに分割されており、第１排気通路と連絡管
   との連通では第２連通路が第１通路のみと連通し第１連
   通路が第２通路のみと連通しており、第２排気通路はタ
   ービン側から排気上流側に向けて延びた隔壁により連絡
   管開口付近まで連絡管開口側の第３通路とそれとは反対
   側の第４通路とに分割されており、第２排気通路の隔壁
   の排気上流端に、第１の使用速度域では第３通路と第１
   連通路との連通を確保しながら第３通路を閉塞し、第２
   の使用速度域では第３、第４通路を共に閉塞することな
   く、第３の使用速度域では第４通路を閉塞するよう切換
   わる第１切換弁を設け、第２連通路の第３通路への開口
   に、第１、第２の使用速度域では開口を閉塞し、第３の
   使用速度域では第２連通路と第２排気通路の排気上流側
   との連通を確保しながら第３通路を閉塞するよう切換わ
   る第２切換弁を設け、第１連通路の第２通路への開口
   に、第１の使用速度域では第１連通路と第１排気通路の
   排気上流側との連通を確保しながら第２通路を閉塞し、
   第２、第３の使用速度域では開口を閉塞するよう切換わ
   る第３切換弁を設け、第１の使用速度域を低速域、又は
   低速及び中速域とし、第２の使用速度域を中速域とし、
   第３の使用速度域を高速域としたことを特徴とするツイ
   ンターボ切換システム。
2. 【請求項２】複数気筒を２群に分割し、各気筒群に排気
   ターボ過給機を設けたツインターボにおいて、排気ター
   ボ過給機への排気の供給を使用速度域に応じて切換える
   切換システムであって、両方の排気ターボ過給機にツイ
   ンスクロールタービンを用いるとともに各排気ターボ過
   給機の容量を異ならせ、大容量タービンに通じる第１排
   気通路と小容量タービンに通じる第２排気通路との間に
   両通路を連通する連絡管を設け、連絡管は第１、第２排
   気通路の排気上流側に連通する第１連通路と排気下流側
   に連通する第２連通路とからなり、第１排気通路はター
   ビン側から排気上流側に向けて延びた隔壁により連絡管
   開口付近まで連絡管開口側の第１通路とそれとは反対側
   の第２通路とに分割されており、第２排気通路はタービ
   ン側から排気上流側に向けて延びた隔壁により連絡管開
   口付近まで連絡管開口側の第３通路とそれとは反対側の
   第４通路とに分割されており、使用速度域を低速側から
   順次第１から第６の域に区分し、第２排気通路の隔壁の
   排気上流端に、第１、第３、第５の使用速度域では第４
   通路を閉塞し、第４、第６の使用速度域では第３、第４
   通路を共に閉塞することなく、第２の使用速度域では第
   ３通路と第１連通路との連通を確保しながら第３通路を
   閉塞するよう切換わる第１切換弁を設け、第２連通路の
   第３通路への開口に、第１、第２、第３、第４、第６の
   使用速度域では開口を閉塞し、第５の使用速度域では第
   ２連通路と第２排気通路の排気上流側との連通を確保し
   ながら第３通路を閉塞するよう切換わる第２切換弁を設
   け、第１連通路の第２通路への開口に、第１、第２の使
   用速度域では第１連通路と第１排気通路の排気上流側と
   の連通を確保しながら第２通路を閉塞し、第３、第４、
   第５、第６の使用速度域では開口を閉塞するよう切換わ
   る第３切換弁を設け、第１排気通路の隔壁の排気上流端
   に、第６の使用速度域では第１、第２通路を共に閉塞す
   ることなく、第１、第２、第３、第４、第５の使用速度
   域では第１通路と第２連通路との連通を確保しながら第
   １通路を閉塞するよう切換わる第４切換弁を設けたこと
   を特徴とするツインターボ切換システム。
3. 【請求項３】上記小容量の排気ターボ過給機より更に小
   容量の排気ターボ過給機を設け、その排気ターボ過給機
   はツインスクロールタービンを有しており、そのタービ
   ンに通じる第３排気通路を上記第２排気通路の上記第
   １、第２切換弁より排気下流側に連通して設け、第３排
   気通路は２つの並列な通路からなり、その通路の一方は
   上記第３通路のみに連通し他方は上記第４通路のみに連
   通しており、第３排気通路の各通路の上記第３、第４通
   路への開口に、アイドリング時及び機関始動時には上記
   第３、第４通路を閉塞し、それ以外の時には第３排気通
   路の各通路の上記第３、第４通路への開口を閉塞するよ
   う切換わる切換弁を設けた特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載のツインターボ切換システム。
4. 【請求項４】排気ターボ過給機への排気の流れを遮って
   排気ターボ過給機を休止させる切換弁に、排気が漏れて
   通過する貫通孔が設けられており、貫通孔は、切換弁の
   略中央に、切換弁の面積に対し所定の割合の断面積を有
   するよう形成されており、貫通孔は、切換弁が排気通路
   を閉塞した際に各通路における排気の流路方向と平行と
   なるよう形成されている特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載のツインターボ切換システム。