JP2900327B2 - シーケンシャルターボ排気制御バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シーケンシャルターボにおいて、高負荷に
なった時に高負荷用のターボチャージャへ排気を送る排
気制御バルブの構造に関する。

〔従来の技術〕

第５図に従来のシーケンシャルターボの一例を示す。
このシーケンシャルターボは、２つのターボチャージャ
1,2を有し、エンジンが低負荷の時は第１のターボチャ
ージャ１のみを作動させ、高負荷になると第２のターボ
チャージャ２をも作動するようになっている。

高負荷用である第２のターボチャージャ２へ排気を送
る排気制御バルブ３の拡大図を第６図に示す。そして第
６図の作用を第７図〜第９図に示す。

排気制御バルブ３のバルブケース４内には２つのバル
ブ，即ちプリコントロールバルブ５とメインコントロー
ルバルブ６とが設けられる。このうちプリントコントロ
ールバルブ５は、低負荷から高負荷への切換えが行われ
る前に予め高負荷用の第２のターボチャージャ２を予回
転させておき、前記切換時に応答性よくスムーズに切換
えが行われるようにするためのものである（第７図）。
メインコントロールバルブ６は、前記切換えが行われた
際に第２のターボチャージャ２を本回転させるためのも
のである。そして予回転の際には、回転開始に伴うショ
ックを小さくするため、プリコントロールバルブ５はデ
ューティ制御される。メインコントロールバルブ６は、
オン・オフ制御によって開閉される。

このときメインコントロールバルブ６は、閉鎖性をよ
いものとするために排気ガスの流れに対して上流側に開
く構造となっているため、大きい排圧に打勝って開く必
要がある。このために従来、メインコントロールバルブ
６は、大きなバルブ７と、バルブ７に開けられた小さな
孔８を閉じる小さなバルブ９との２つのバルブを有して
いる。そしてまず小さなバルブ９を開いて排圧を下げ
（第８図）、その後大きなバルブ７を開ける（第９図）
ようになっている。なお、このようなシーケンシャルタ
ーボ排気制御バルブは、特開平２−49924号公報，実開
平２−119835号公報に示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来技術によれば、メインコント
ロールバルブ６は大小２つのバルブ7,9の２重構造とな
っているため構造が複雑であり、且つ艤装上もサイズが
大きくなり不利となる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたも
ので、メインコントロールバルブを２重構造にすること
なく、まず排圧を下げ、その後メインコントロールバル
ブを開くことのできるシーケンシャルターボ排気制御バ
ルブ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〕

上記目的を達成するため本発明によるシーケンシャル
ターボ排気制御バルブは、複数のターボチャージャを有
し、エンジン負荷に応じて作動させるターボチャージャ
の数を切換えるシーケンシャルターボに用いられ、高負
荷になった時に高負荷用のターボチャージャに排気を送
る排気制御バルブにおいて、ターボチャージャを予回転
させるためデューティ制御されるプリコントロールバル
ブと、本回転させるためのメインコントロールバルブ
と、前記プリコントロールバルブを開閉するプリアクチ
ュエータと、前記メインコントロールバルブを開閉する
メインアクチュエータとを備え、前記プリアクチュエー
タは、プリコントロールバルブを操作する操作ロッド
と、この操作ロッドを作動させる第1,第２のダイヤフラ
ムと、各ダイヤフラムにより区画された第1,第２の作動
室と、第１の作動室へデューティ制御時にインテークマ
ニホールドの正圧を導くデューティソレノイドバルブ
と、第２の作動室へ前記本回転時にインテークマニホー
ルドの正圧を導く切換ソレノイドバルブとを有する。

〔作用〕

上記の構成に基づいて、デューティ制御時には、デュ
ーティソレノイドバルブが作動してインテークマニホー
ルドの正圧が、プリアクチュエータの各ダイヤフラムに
より区画された第１の作動室へのみ導かれ、弱い力によ
って操作ロッドを動作する。これによりプリコントロー
ルバルブを小さな角度，即ちデューティ制御角度領域に
おいて制御することができる。この時、メインコントロ
ールバルブは閉じている。その後、メインコントロール
バルブを開ける直前になると、切換ソレノイドバルブが
作動してインテークマニホールドの正圧を、第２の作動
室へも導く。これにより操作ロッドは、第1,第２のダイ
ヤフラムから力を受けて大きな力で作動され、大きな角
度，即ち排圧降下角度まで開かれる。これにより排圧が
降下し、メインコントロールバルブが開き易くなる。

〔実 施 例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づ
いて説明する。第１図は本実施例に係るシーケンシャル
ターボ排気制御バルブの全体概略縦断面図、第２図〜第
４図は第１図の動作を説明する図である。またシーケン
シャルターボそのものは従来の第５図と同様のものであ
る。

排気制御バルブ３のバルブケース４内には、従来と同
様に、プリコントロールバルブ５とメインコントロール
バルブ６とが設けられている。プリ，メインコントロー
ル5,6は、共に従来例のような２重構造にはなっていな
い。そしてプリコントロールバルブ５は、プリアクチュ
エータ20によって開閉される。またメインコントロール
バルブ６は、メインアクチュエータ11によって開閉され
る。メインアクチュエータ11は、ダイヤフラム12と、こ
のダイヤフラム12の作動によって上下動する操作ロッド
13と、前記ダイヤフラム12を一方向に付勢するダイヤフ
ラムスプリング14とを有する。ダイヤフラム12によって
区画された作動室15には、メイン切換ソレノイドバルブ
16によりインテークマニホールド45（第５図参照）の正
圧が導かれるようになっている。操作ロッド13は、２本
のリンク部材17a,17bを有するリンク機構17によりメイ
ンコントロールバルブ６を開閉できるようになってい
る。即ち２つのリンク部材17a,17bは共に、てこの原理
により操作ロッド13の上下動を増大してメインコントロ
ールバルブ６に伝えるようになっている。

前記メインアクチュエータ11と異なりプリアクチュエ
ータ20は、第1,第２のダイヤフラム21,22と、各ダイヤ
フラム21,22によって区画された第1,第２の作動室23,24
とを有し、プリコントロールバルブ５を操作する操作ロ
ッド25が、第１のダイヤフラム21に固定されている。こ
の第１のダイヤフラム21は、第１のダイヤフラムスプリ
ング26によって上方に付勢されている。この第１のダイ
ヤフラム21の奥側に第２のダイヤフラム22が設けられて
いる。そして第２のダイヤフラム22には支持部材27が設
けられ、前記第１のダイヤフラム21が所定量上方へ動い
た後の上方への動きを規制する。また第２のダイヤフラ
ム22は、第２のダイヤフラムスプリング28によって上方
向に付勢されている。第２のダイヤフラム22の上方への
動きを所定量許容し、その後の上方への動きを規制する
ストッパ29が、アクチュエータケース30に設けられてい
る。第1,第２のダイヤフラム21,22によって区画された
第１の作動室23は、デューティソレノイドバルブ31を経
てインテークマニホールド45に連通されている。第２の
ダイヤフラム22によって区画された第２の作動室24は、
切換ソレノイドバルブ32によりインテークマニホールド
45に連通されている。

以下、本実施例の作用について説明する。

第５図において、エンジン40からの排気ガスは、排気
管41によって第１及び第２のターボチャージャ1,2へ供
給され、第１及び第２のターボチャージャ1,2を回転さ
せた後に外部へ排出される。この排気管41のうち高負荷
用の第２のターボチャージャ２の上流側に、本実施例に
係る排気制御バルブ３が設けられている。そして吸気管
42を通って導かれた空気65は、回転するターボチャージ
ャ1,2によって圧縮されてエンジン40に送られる。この
とき第２のターボチャージャ２の下流側吸気管42aに
は、吸気制御バルブ43が設けられている。また第２のタ
ーボチャージャ２には、ターボチャージャ２を迂回する
ようにして過給圧リリーフバルブ44が設けられている。

そして低負荷時であって第１のターボチャージャ１
（第５図参照）のみが作動される時は、本実施例に係る
排気制御バルブ３は完全に閉じており、高負荷用の第２
のターボチャージャ２に排気が送られることはない。即
ちプリコントロールバルブ５とメインコントロールバル
ブ６は、共に閉じている。

次に、第２のターボチャージャ２を予回転させる予過
給時には、プリアクチュエータ20のデューティソレノイ
ドバルブ31が図示しないコントロールユニットによりデ
ューティ制御されて開き、インテークマニホールド45
（第５図参照）の正圧が第１の作動室23へ導かれる。こ
れによりプリコントロールバルブ５は、小さな角度，即
ち０度〜５度程度のデューティ制御角度領域において開
かれる（第２図）。このときメインコントロールバルブ
６は閉じている。

更に低負荷状態から高負荷状態に移行して、第１のタ
ーボチャージャ１のみならず第２のターボチャージャ２
（第５図参照）をも作動させる切換時直前には、プリア
クチュエータ20の切換ソレノイドバルブ32が開いてイン
テークマニホールド45（第５図参照）の正圧が、第２の
作動室24へ導かれる。これによりプリアクチュエータ20
の操作ロッド25が、第１のダイヤフラム21のみならず第
２のダイヤフラム22によっても強く作動され、操作ロッ
ド25の大きな動きがプリコントロールバルブ５に伝えら
れ、プリコントロールバルブ５は大きく開かれ、排圧降
下角度となる（第３図）。これにより排圧，即ちメイン
コントロールバルブ６の上流側の圧力が降下する。従っ
て、メインコントロールバルブ６が小さな力で開き易く
なる。この状態で、メインアクチュエータ11のメイン切
換ソレノイドバルブ16が開き、メインアクチュエータ11
の作動室15に、インテークマニホールド45の正圧が導か
れる。この正圧に伴ってダイヤフラム12により作動され
た操作ロッド13の突出動は、２つのリンク部材17a,17b
によって拡大，変換され、メインコントロールバルブ６
に伝えられてメインコントロールバルブ６は大きく開く
（第４図）。

以上のように本実施例によれば、プリアクチュエータ
20に第1,第２の作動室23,24を設けることで、プリコン
トロールバルブ５の回動角度を２通りに制御できる。即
ち小さな角度であるデューティ制御角度領域と、大きな
角度である排圧降下角度とに制御することによって、メ
インコントロールバルブ６の上流側の排圧の降下を行う
ことができる。従って、メインコントロールバルブ６を
従来のように２重構造とせずとも排圧を降下でき、小さ
な力でもメインコントロールバルブ６を開くことが可能
となる。そしてメインコントロールバルブ６を２重構造
とする必要がない分だけ、メインコントロールバルブ６
の構造の簡素化が実現でき、また大きさもコンパクト化
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のシーケンシャルターボ
排気制御バルブによれば、メインコントロールバルブを
２重構造にしなくても、第1,第２の作動室を持つプリア
クチュエータによりプリコントロールバルブを開閉し、
小さな角度，即ちデューティ制御角度領域で制御できる
と共に、大きな角度，即ち排圧降下角度にして、メイン
コントロールバルブを開け易くすることができる。

このように、メインコントロールバルブを２重構造と
しなくてすむことから、メインコントロールバルブの構
造の簡素化が実現でき、またコンパクト化できて艤装上
も有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るシーケンシャルターボ
排気制御バルブの全体縦断面図、第２図〜第４図は第１
図の動作を順に説明する図、第５図は従来のシーケンシ
ャルターボの全体概略図、第６図は第５図の排気制御バ
ルブの拡大縦断面図、第７図〜第９図は第６図の動作を
説明する図である。 １……第１のターボチャージャ、２……第２のターボチ
ャージャ、３……排気制御バルブ、５……プリコントロ
ールバルブ、６……メインコントロールバルブ、11……
メインアクチュエータ、13,25……操作ロッド、20……
プリアクチュエータ、21,22……第1,第２のダイヤフラ
ム、23,24……第1,第２の作動室、31……デューティソ
レノイドバルブ、32……切換ソレノイドバルブ、45……
インテークマニホールド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のターボチャージャを有し、エンジン
   負荷に応じて作動させるターボチャージャの数を切換え
   るシーケンシャルターボに用いられ、高負荷になった時
   に高負荷用のターボチャージャに排気を送る排気制御バ
   ルブにおいて、 ターボチャージャを予回転させるためデューティ制御さ
   れるプリコントロールバルブと、本回転させるためのメ
   インコントロールバルブと、前記プリコントロールバル
   ブを開閉するプリアクチュエータと、前記メインコント
   ロールバルブを開閉するメインアクチュエータとを備
   え、 前記プリアクチュエータは、プリコントロールバルブを
   操作する操作ロッドと、この操作ロッドを作動させる第
   1,第２のダイヤフラムと、各ダイヤフラムにより区画さ
   れた第1,第２の作動室と、第１の作動室へデューティ制
   御時にインテークマニホールドの正圧を導くデューティ
   ソレノイドバルブと、第２の作動室へ前記本回転時にイ
   ンテークマニホールドの正圧を導く切換ソレノイドバル
   ブとを有することを特徴とするシーケンシャルターボ排
   気制御バルブ。