JP6399042B2 - Turbocharged engine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジン本体に、2つの独立したターボ部を有するターボ過給機が付設されたターボ過給機付エンジンに関する。 The present invention relates to a turbocharged engine in which a turbocharger having two independent turbo parts is attached to an engine body.
ターボ過給機付エンジンでは、エンジンの排気エネルギーを利用して吸気を過給するターボ過給機が、エンジン本体の一側壁に隣接して取り付けられる。ターボ過給機のハウジング内には排気通路及び吸気通路が備えられ、前記排気通路にはタービンを収容するタービン室が連通され、前記吸気通路にはコンプレッサ扇車を収容するコンプレッサ室が連通される。前記排気通路にはエンジン本体から排気が供給され、前記吸気通路にはエンジン本体に供給する吸気が流通する。排気によって前記タービンはタービン軸回りに回転し、前記タービン軸に連結されたコンプレッサ室のコンプレッサ扇車を回転させ、吸気を過給する。 In an engine with a turbocharger, a turbocharger that supercharges intake air using the exhaust energy of the engine is attached adjacent to one side wall of the engine body. An exhaust passage and an intake passage are provided in a housing of the turbocharger, and a turbine chamber for accommodating a turbine is communicated with the exhaust passage, and a compressor chamber for accommodating a compressor fan is communicated with the intake passage. . Exhaust gas is supplied from the engine body to the exhaust passage, and intake air supplied to the engine body flows through the intake passage. The exhaust rotates the turbine around the turbine shaft, rotates the compressor fan in the compressor chamber connected to the turbine shaft, and supercharges the intake air.
従来、2つの独立したターボ部を、前記排気経路に直列状に配置してなるターボ過給機が知られている。例えば特許文献1には、主としてエンジンの中速から高速回転域で動作する大型ターボ部と、主として低速回転域で動作する小型ターボ部とを備えた2ステージ型のターボ過給機が開示されている。これら大型及び小型ターボ部は、各々タービン室及びコンプレッサ室と、これら両室間に延びるタービン軸とを備えている。 Conventionally, a turbocharger in which two independent turbo units are arranged in series in the exhaust path is known. For example, Patent Document 1 discloses a two-stage turbocharger that includes a large turbo unit that mainly operates in a medium to high speed rotation region of an engine and a small turbo unit that mainly operates in a low speed rotation region. Yes. Each of these large and small turbo units includes a turbine chamber and a compressor chamber, and a turbine shaft extending between the two chambers.
ターボ過給機においては、過給効率を向上させるため、吸気のフローになるべく抵抗(吸気抵抗)を生じさせないようにして、コンプレッサ室に吸気を供給することが求められる。しかし、2ステージ型のターボ過給機を備えるエンジンの場合、吸気通路のルートが複雑化する一方で装置のコンパクトも求められることから、吸気抵抗の低減が難しい場合がある。とりわけ、吸気通路において、上流側に配置されるコンプレッサ室と下流側に配置されるコンプレッサ室との間のコンプレッサ間通路が、レイアウトの制限等で大きく湾曲せざるを得ず、吸気抵抗が大きくなる傾向がある。 In the turbocharger, in order to improve the supercharging efficiency, it is required to supply intake air to the compressor chamber without generating resistance (intake resistance) as much as possible in the flow of intake air. However, in the case of an engine equipped with a two-stage turbocharger, it is difficult to reduce the intake resistance because the route of the intake passage is complicated and the compactness of the apparatus is also required. In particular, in the intake passage, the inter-compressor passage between the compressor chamber arranged on the upstream side and the compressor chamber arranged on the downstream side must be greatly curved due to layout restrictions and the intake resistance increases. Tend.
本発明の目的は、2つの独立したターボ部が排気及び吸気経路に直列的に配置されてなるターボ過給機が付設されたエンジンにおいて、吸気抵抗を低減し過給効率を向上させることが可能なターボ過給機付エンジンを提供することにある。 An object of the present invention is to reduce intake resistance and improve supercharging efficiency in an engine equipped with a turbocharger in which two independent turbo units are arranged in series in an exhaust and intake passage. Is to provide a turbocharged engine.
本発明の一局面に係るターボ過給機付エンジンは、気筒及びエンジン出力軸を備えるエンジン本体と、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と前記エンジン本体へ吸気を供給する吸気通路とを有し、前記吸気を過給するターボ過給機を備え、前記ターボ過給機は、前記排気通路に連通する第1タービン内蔵の第1タービン室及び前記吸気通路に連通する第1コンプレッサ内蔵の第1コンプレッサ室と、これら両室間に延びて前記第1タービンと前記第1コンプレッサとを連結する第1タービン軸とを含む第1ターボ部と、前記排気通路に連通する第2タービン内蔵の第2タービン室及び前記吸気通路に連通する第2コンプレッサ内蔵の第2コンプレッサ室と、これら両室間に延びて前記第2タービンと前記第2コンプレッサとを連結する第2タービン軸とを含む第2ターボ部と、を有し、前記第1コンプレッサ室の入口は、前記第1タービン軸の軸上に配置され、前記第2コンプレッサ室は、前記吸気通路において前記第1コンプレッサ室よりも上流側に配置され、前記第2コンプレッサの周囲に渦巻き状の吸気通路を形成するスクロール部を有し、前記第1タービン軸及び前記第2タービン軸は、大略的に前記エンジン出力軸と同方向に延びるように配置されており、前記気筒の軸方向における平面視において、前記エンジン出力軸に対して前記第2タービン軸が前記第1タービン軸よりも遠い側に配置されたターボ過給機付エンジンにおいて、前記第1、第2タービン軸を前記第1、第2コンプレッサ室側から見た側面視において、前記スクロール部の上流側は、左右方向において前記エンジン本体に対して前記第2タービン軸よりも遠い側から、前記第1コンプレッサ室に対して離間する方向であって次第に前記エンジン本体に接近する方向にスクロールし、前記スクロール部の下流側は、前記エンジン本体に接近しつつ、左右方向において前記エンジン本体に対して前記第2タービン軸よりも近い側に配置された前記第1タービン軸に向かう方向にスクロールしており、前記スクロール部の下流端部が前記第2コンプレッサ室の出口であり、当該出口は、前記第2タービン軸と直交する方向であって、前記第1タービン軸を向く方向に開口し、前記第2コンプレッサ室の出口から前記第1コンプレッサ室の入口に至るコンプレッサ間通路は、前記第2タービン軸よりも前記エンジン本体側に配置されており、前記第2コンプレッサ室の出口から、前記スクロール部の下流端部の接線方向へ延び出して、前記第1タービン軸を向く方向に延びていることを特徴とする。 An engine with a turbocharger according to one aspect of the present invention includes an engine body including a cylinder and an engine output shaft, an exhaust passage that is disposed adjacent to the engine body, and is supplied with exhaust from the engine body, and the engine A turbocharger that supercharges the intake air, the turbocharger including a first turbine chamber with a built-in first turbine that communicates with the exhaust passage; A first turbo section including a first compressor chamber having a built-in first compressor communicating with an intake passage, and a first turbine shaft extending between the two chambers and connecting the first turbine and the first compressor; A second turbine chamber with a built-in second turbine that communicates with the exhaust passage, a second compressor chamber with a built-in second compressor that communicates with the intake passage, and the second turbine chamber that extends between these two chambers. And a second turbo unit and a second turbine shaft for connecting the second compressor and turbine, the inlet of the first compressor chamber is arranged on the axis of said first turbine shaft, the first The two compressor chambers are disposed upstream of the first compressor chamber in the intake passage, and have a scroll portion that forms a spiral intake passage around the second compressor, and the first turbine shaft and the The second turbine shaft is disposed so as to extend substantially in the same direction as the engine output shaft, and in plan view in the axial direction of the cylinder, the second turbine shaft is the first turbine shaft relative to the engine output shaft. in turbocharged engine located on the side farther from the first turbine shaft, said first, said second turbine shaft first, you the side view seen from the second compressor chamber side Te, upstream of the scroll portion is accessible from the side farther from the second turbine shaft with respect to the engine body in the lateral direction, the first gradually the engine body in a direction of separating from the compressor chamber The first turbine shaft disposed on the side closer to the engine main body in the left-right direction is closer to the engine main body while moving closer to the engine main body. The scroll portion is scrolled in the downstream direction, and the downstream end portion of the scroll portion is an outlet of the second compressor chamber, and the outlet is in a direction perpendicular to the second turbine shaft and faces the first turbine shaft. An inter-compressor passage that opens in the direction from the outlet of the second compressor chamber to the inlet of the first compressor chamber is connected to the second turbine shaft. It is arranged on the engine body side, extends from the outlet of the second compressor chamber in the tangential direction of the downstream end of the scroll portion, and extends in the direction toward the first turbine shaft. Features.
このターボ過給機付エンジンによれば、第2コンプレッサ室は、吸気通路において第1コンプレッサ室よりも上流側に配置されている。このため、コンプレッサ間通路は、第2タービン軸の周囲(スクロール出口)に存在することになる第2コンプレッサ室の出口と、第1タービン軸の軸方向に開口することになる第1コンプレッサ室の入口とを繋ぐ。また、エンジン出力軸に対して第2タービン軸が第1タービン軸よりも遠い側に配置されているので、前記側面視によれば、第1タービン軸は第2タービン軸の左側にシフトした位置に存在する。そして、前記第2タービン軸は反時計方向に回転するので、第2コンプレッサ室の出口の位置を、左右方向において第1コンプレッサ室の入口の位置に一致させ易くなる。その上で、コンプレッサ間通路が第2タービン軸よりもエンジン本体側に配置されるので、当該コンプレッサ間通路は、前記側面視において、自ずと殆ど湾曲を要さない通路とすることができる。従って、前記コンプレッサ間通路を流通する吸気の吸気抵抗を低いレベルに抑制することができる。 According to this turbocharged engine, the second compressor chamber is disposed upstream of the first compressor chamber in the intake passage. For this reason, the passage between the compressors is provided at the outlet of the second compressor chamber that will be present around the second turbine shaft (scroll outlet), and at the first compressor chamber that opens in the axial direction of the first turbine shaft. Connect the entrance. In addition, since the second turbine shaft is disposed farther than the first turbine shaft with respect to the engine output shaft, according to the side view, the first turbine shaft is shifted to the left side of the second turbine shaft. Exists. And since the said 2nd turbine shaft rotates counterclockwise, it becomes easy to make the position of the exit of a 2nd compressor chamber correspond with the position of the entrance of a 1st compressor chamber in the left-right direction. In addition, since the inter-compressor passage is disposed closer to the engine body than the second turbine shaft, the inter-compressor passage can be a passage that hardly needs to be naturally curved in the side view. Therefore, the intake resistance of the intake air flowing through the compressor passage can be suppressed to a low level.
上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記側面視において、前記第1タービン軸と前記第2タービン軸との左右方向の軸心間距離Aは、前記第2コンプレッサの外径をBとするとき、
B/2≦A≦B
の範囲に設定されていることが望ましい。
In the above turbocharged engine, in the side view, the distance A between the center of the first turbine shaft and the second turbine shaft in the left-right direction is when the outer diameter of the second compressor is B. ,
B / 2 ≦ A ≦ B
It is desirable to be set within the range.
このターボ過給機付エンジンによれば、第1、第2タービン軸の左右方向における軸心間距離Aが上式の範囲に設定されるので、第1コンプレッサ室の入口が第2タービン軸から左右方向に離間しすぎることはない。従って、前記コンプレッサ間通路を、前記側面視において一層湾曲の少ない通路とすることが可能となる。 According to this turbocharged engine, since the center-to-axis distance A in the left-right direction of the first and second turbine shafts is set in the above range, the inlet of the first compressor chamber is connected to the second turbine shaft. It is not too far apart in the left-right direction. Therefore, the passage between the compressors can be a passage with less curvature in the side view.
上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記側面視において、前記コンプレッサ間通路は、前記第2コンプレッサ室のスクロール部の下流端から直線状に延び出すストレート部と、前記ストレート部の下流端と、前記第1コンプレッサ室の前記第1タービン軸に沿った入口部とを繋ぐ曲げ部と、を備える構成とすることができる。 In the above turbocharged engine, in the side view, the inter-compressor passage includes a straight portion extending linearly from a downstream end of the scroll portion of the second compressor chamber, a downstream end of the straight portion, And a bending portion that connects the inlet portion of the first compressor chamber along the first turbine axis.
このターボ過給機付エンジンによれば、第1コンプレッサ室の入口部付近の曲げ部を除いて、前記コンプレッサ間通路をストレート部によって形成することができるので、当該コンプレッサ間通路における吸気抵抗を低く抑えることができる。 According to the turbocharged engine, since the intercompressor passage can be formed by the straight portion except for the bent portion near the inlet portion of the first compressor chamber, the intake resistance in the intercompressor passage is reduced. Can be suppressed.
或いは、前記側面視において、前記コンプレッサ間通路は、前記第2コンプレッサ室のスクロール部の下流端と、前記第1コンプレッサ室の前記第1タービン軸に沿った入口部とを繋ぐ、弓形の湾曲通路である構成とすることができる。 Alternatively, in the side view, the passage between the compressors is an arcuate curved passage that connects a downstream end of the scroll portion of the second compressor chamber and an inlet portion along the first turbine axis of the first compressor chamber. It can be set as the structure which is.
このターボ過給機付エンジンによれば、前記コンプレッサ間通路が弓形の湾曲通路、つまり全体的に緩やかに湾曲した通路とすることができるので、当該コンプレッサ間通路における吸気抵抗を低く抑えることができる。 According to this turbocharged engine, since the intercompressor passage can be an arcuate curved passage, that is, a generally gently curved passage, the intake resistance in the intercompressor passage can be kept low. .
上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記吸気通路において前記第2コンプレッサ室よりも上流側には、ブローバイガスを前記吸気通路に合流させるブローバイ還流路が接続されている構成とすることができる。 In the engine with a turbocharger, a blow-by recirculation path that joins blow-by gas to the intake passage may be connected upstream of the second compressor chamber in the intake passage.
ブローバイ還流路が第2コンプレッサ室の上流側に接続されている場合、ブローバイ還流路よりも下流側の吸気通路において吸気の流れが乱れる(吸気抵抗が高い)部分が存在すると、当該部分にブローバイの油分が堆積してしまうことがある。上記のターボ過給機付エンジンによれば、ブローバイ還流路よりも下流側に配置されるコンプレッサ間通路の吸気の流れが乱れないので、前記油分の堆積を未然に防止することができる。 When the blow-by return path is connected to the upstream side of the second compressor chamber, if there is a portion where the flow of intake air is disturbed (intake resistance is high) in the intake passage downstream of the blow-by return path, Oil may accumulate. According to the above turbocharged engine, the flow of intake air in the intercompressor passage disposed downstream of the blow-by recirculation passage is not disturbed, so that the accumulation of oil can be prevented in advance.
本発明によれば、2つの独立したターボ部が排気及び吸気経路に直列的に配置されてなるターボ過給機が付設されたエンジンにおいて、吸気抵抗を低減し過給効率を向上させることが可能なターボ過給機付エンジンを提供することができる。 According to the present invention, in an engine equipped with a turbocharger in which two independent turbo units are arranged in series in the exhaust and intake paths, it is possible to reduce intake resistance and improve supercharging efficiency. A turbocharged engine can be provided.
[エンジンの概略構成]
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。
[Schematic configuration of the engine]
Hereinafter, an engine with a turbocharger according to an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. First, a schematic configuration of the engine will be described. FIG. 1 is a perspective view of a turbocharger-equipped engine 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a part of the turbocharger 3 of the engine 1 with a part broken away. In FIG. 1, FIG. 2 and other drawings, front / rear, left / right and up / down direction indications are attached. This is for convenience of explanation and does not necessarily indicate the actual direction.
ターボ過給機付エンジン1は、多気筒型のエンジン本体10と、エンジン本体10の左側面に連結された排気マニホールド14と、図略の吸気マニホールドと、エンジン本体10の左方に隣接して配置されたターボ過給機3とを含む。図1では除去した状態を示しているが、排気マニホールド14の周囲はマニホールドインシュレータ15で囲まれ、エンジン本体10の左側面はエンジン本体インシュレータ16で覆われ、ターボ過給機3の周囲はターボインシュレータ17で覆われている。 The turbocharged engine 1 includes a multi-cylinder engine main body 10, an exhaust manifold 14 connected to the left side surface of the engine main body 10, an unillustrated intake manifold, and a left side of the engine main body 10. And a turbocharger 3 arranged. 1, the exhaust manifold 14 is surrounded by a manifold insulator 15, the left side surface of the engine body 10 is covered by an engine body insulator 16, and the turbocharger 3 is surrounded by a turbo insulator. 17 is covered.
エンジン本体10は、直列四気筒のディーゼルエンジンであり、シリンダブロック11と、シリンダブロック11の上面に取り付けられたシリンダヘッド12と、シリンダヘッド12の上方に配置されたシリンダヘッドカバー13とを備えている。シリンダブロック11は、燃料の燃焼室を形成する4つの気筒2(図9参照)を備えている。 The engine body 10 is an in-line four-cylinder diesel engine, and includes a cylinder block 11, a cylinder head 12 attached to the upper surface of the cylinder block 11, and a cylinder head cover 13 disposed above the cylinder head 12. . The cylinder block 11 includes four cylinders 2 (see FIG. 9) that form fuel combustion chambers.
排気マニホールド14は、各気筒2の排気ポート25(図5)から排出される排気ガスを一つの流路に集合させるマニホールド通路を内部に備えている。排気マニホールド14の入気側はシリンダヘッド12に連結され、出気側はターボ過給機3に接続されている。前記吸気マニホールドは、一つの吸気通路から各気筒2の吸気ポート24に吸気を供給するマニホールド通路を内部に備えている。 The exhaust manifold 14 includes therein a manifold passage that collects exhaust gas discharged from the exhaust port 25 (FIG. 5) of each cylinder 2 into one flow path. The inlet side of the exhaust manifold 14 is connected to the cylinder head 12, and the outlet side is connected to the turbocharger 3. The intake manifold includes a manifold passage for supplying intake air from one intake passage to the intake port 24 of each cylinder 2.
ターボ過給機3は、エンジン本体10の左後方の側部に隣接して配置され、エンジン本体10から排出される排気エネルギーを利用して、エンジン本体10へ導入される吸気を過給する装置である。ターボ過給機3は、エンジン本体10の全回転域において動作して吸気を過給する大型ターボ部3A(第2ターボ部)と、低速回転域で主に動作して吸気を過給する小型ターボ部3B(第1ターボ部)とを備えている。 The turbocharger 3 is disposed adjacent to the left rear side of the engine body 10 and supercharges intake air introduced into the engine body 10 using exhaust energy discharged from the engine body 10. It is. The turbocharger 3 is a large turbo unit 3A (second turbo unit) that operates in the entire rotation region of the engine body 10 and supercharges intake air, and a small size that operates mainly in the low speed rotation region and supercharges intake air. A turbo unit 3B (first turbo unit).
本実施形態では、大型ターボ部3Aの下方に小型ターボ部3Bが連設されている。大型ターボ部3A及び小型ターボ部3Bは各々、前方側に配置されるタービン室と、後方側に配置されるコンプレッサ室とを備える。ターボ過給機3内には、前記各タービン室を経由し、エンジン本体10から排気が供給される排気通路と、前記各コンプレッサ室を経由し、エンジン本体10へ供給される吸気が流通する吸気通路とが備えられている。つまり、前記各タービン室はエンジン本体10の排気経路に、前記各コンプレッサ室はエンジン本体10の吸気経路に、各々組み込まれている。 In the present embodiment, a small turbo unit 3B is continuously provided below the large turbo unit 3A. Each of the large turbo unit 3A and the small turbo unit 3B includes a turbine chamber disposed on the front side and a compressor chamber disposed on the rear side. In the turbocharger 3, an intake passage through which the exhaust gas is supplied from the engine main body 10 through the turbine chambers, and an intake air through which the intake air supplied to the engine main body 10 through the compressor chambers circulates. And a passage. That is, the turbine chambers are incorporated in the exhaust passage of the engine body 10, and the compressor chambers are incorporated in the intake passage of the engine body 10.
マニホールドインシュレータ15は、高温の排気が流通する排気マニホールド14から発せられる熱によって周辺部品が熱害を受けないよう遮熱するインシュレータである。エンジン本体インシュレータ16は、排気マニホールド14及びターボ過給機3から発せられる熱から、シリンダヘッドカバー13、ハーネス、センサ類を保護する。ターボインシュレータ17は、同じく高温の排気が流通するターボ過給機3のタービン室の周囲を覆い、周辺部品の熱害を抑止するインシュレータである。 The manifold insulator 15 is an insulator that shields peripheral components from being damaged by heat generated by the exhaust manifold 14 through which high-temperature exhaust flows. The engine body insulator 16 protects the cylinder head cover 13, the harness, and the sensors from the heat generated from the exhaust manifold 14 and the turbocharger 3. The turbo insulator 17 is an insulator that covers the periphery of the turbine chamber of the turbocharger 3 through which high-temperature exhaust gas circulates and suppresses thermal damage to peripheral components.
[ターボ過給機の外観構成]
図3は、ターボ過給機3の斜視図、図4は、ターボ過給機3の側面図である。大型ターボ部3Aは、前方側に配置された大型タービンケース31Tと、後方側に配置された大型コンプレッサケース31Cとを備える。同様に、小型ターボ部3Bは、前方側に配置された小型タービンケース32Tと、後方側に配置された小型コンプレッサケース32Cとを備える。各々、大型タービンケース31Tの下方に小型タービンケース32Tが、大型コンプレッサケース31Cの下方に小型コンプレッサケース32Cが配置されている。
[External structure of turbocharger]
FIG. 3 is a perspective view of the turbocharger 3, and FIG. 4 is a side view of the turbocharger 3. The large turbo unit 3A includes a large turbine case 31T disposed on the front side and a large compressor case 31C disposed on the rear side. Similarly, the small turbo unit 3B includes a small turbine case 32T disposed on the front side and a small compressor case 32C disposed on the rear side. A small turbine case 32T is disposed below the large turbine case 31T, and a small compressor case 32C is disposed below the large compressor case 31C.
大型タービンケース31Tは、排気通路に連通する大タービン室33(図5)を区画する。大型タービンケース31Tは、板金製のケースからなる板金ハウジング311と、板金ハウジング311の下端を支持する上フランジ部312と、ターボ過給機3からの排気の出口となる排気口を備えた排気側フランジ部313とを含む。排気側フランジ部313には、排気通路の下流側配管が接続される。 The large turbine case 31T defines a large turbine chamber 33 (FIG. 5) communicating with the exhaust passage. The large turbine case 31T includes a sheet metal housing 311 made of a sheet metal case, an upper flange portion 312 that supports the lower end of the sheet metal housing 311, and an exhaust side having an exhaust port that serves as an outlet for exhaust from the turbocharger 3. A flange portion 313. A downstream pipe of the exhaust passage is connected to the exhaust side flange portion 313.
小型タービンケース32Tは、排気通路に連通する小タービン室35(図5)を区画する。小型タービンケース32Tは、鋳鉄性のケースからなるハウジングであり、排気通路の上流側には排気導入フランジ部321が、下流側には下フランジ部322が一体的に備えられている。排気導入フランジ部321は、排気マニホールド14との連結を行うためのフランジ部であり、ターボ過給機3への排気の入口となる排気導入口51Aが形成されている。下フランジ部322は、大型タービンケース31Tとの連結を行うためのフランジ部である。 The small turbine case 32T defines a small turbine chamber 35 (FIG. 5) communicating with the exhaust passage. The small turbine case 32T is a housing made of a cast iron case, and is integrally provided with an exhaust introduction flange portion 321 on the upstream side of the exhaust passage and a lower flange portion 322 on the downstream side. The exhaust introduction flange portion 321 is a flange portion for connecting to the exhaust manifold 14, and an exhaust introduction port 51 </ b> A that serves as an inlet for exhaust gas to the turbocharger 3 is formed. The lower flange portion 322 is a flange portion for connecting to the large turbine case 31T.
大型タービンケース31Tの上フランジ部312の下面からは、フランジスタッド312Aが下方に向けて突設されている。一方、小型タービンケース32Tの下フランジ部322には、フランジスタッド312Aを受容する貫通孔が備えられている。下フランジ部322の上に上フランジ部312が載置され、フランジスタッド312Aを利用して両者がボルト締結されることによって、大型タービンケース31Tと小型タービンケース32T(大型ターボ部3Aと小型ターボ部3B)とが一体化されている。 A flange stud 312A protrudes downward from the lower surface of the upper flange portion 312 of the large turbine case 31T. On the other hand, the lower flange portion 322 of the small turbine case 32T is provided with a through hole that receives the flange stud 312A. The upper flange portion 312 is placed on the lower flange portion 322, and both are bolted using the flange stud 312A, whereby the large turbine case 31T and the small turbine case 32T (the large turbo portion 3A and the small turbo portion). 3B) are integrated.
大型コンプレッサケース31Cは、吸気通路に連通する大コンプレッサ室34(図5)を区画する。大型コンプレッサケース31Cは、例えばアルミニウム製のケースからなり、吸気導入フランジ部314、大スクロール部315及び第1カップリング部316を含む。吸気導入フランジ部314は、ターボ過給機3への吸気の入口となる吸気導入口45Aが形成されたフランジ部である。大スクロール部315は、大コンプレッサ室34の一部を形成し、大コンプレッサ34B(図5)の周囲に渦巻き状の吸気通路を形成する部分である。第1カップリング部316は、大スクロール部315の下流端に位置し、その内径が大スクロール部315の上流部分よりも拡径された円筒型の部分である。第1カップリング部316は、下方に向けて開口しており、大型コンプレッサケース31Cからの吸気の出口となる。 The large compressor case 31C defines a large compressor chamber 34 (FIG. 5) communicating with the intake passage. The large compressor case 31C is made of, for example, an aluminum case, and includes an intake air introducing flange portion 314, a large scroll portion 315, and a first coupling portion 316. The intake air introduction flange portion 314 is a flange portion in which an intake air introduction port 45 </ b> A serving as an intake air inlet to the turbocharger 3 is formed. The large scroll portion 315 forms a part of the large compressor chamber 34, and forms a spiral intake passage around the large compressor 34B (FIG. 5). The first coupling part 316 is a cylindrical part located at the downstream end of the large scroll part 315 and having an inner diameter larger than that of the upstream part of the large scroll part 315. The first coupling portion 316 is open downward and serves as an outlet for intake air from the large compressor case 31C.
小型コンプレッサケース32Cは、吸気通路に連通する小コンプレッサ室36(図5)を区画する。上記の大コンプレッサ室34は、吸気通路においてこの小コンプレッサ室36よりも上流側に配置されている。小型コンプレッサケース32Cは、例えばアルミニウム製のケースからなり、第2カップリング部323、小スクロール部324、下流ハウジング325及び吸気吐出フランジ部326を含む。 The small compressor case 32C defines a small compressor chamber 36 (FIG. 5) communicating with the intake passage. The large compressor chamber 34 is disposed upstream of the small compressor chamber 36 in the intake passage. The small compressor case 32C is made of, for example, an aluminum case, and includes a second coupling portion 323, a small scroll portion 324, a downstream housing 325, and an intake discharge flange portion 326.
第2カップリング部323は、小型コンプレッサケース32Cへの吸気の入口となる円筒型の部分であり、上方に向けて開口している。第2カップリング部323は、第1カップリング部316と同じ内径を有する円筒体であり、両カップリング部316、323は、両者の開口が上下方向に正対するように配置されている。第2カップリング部323の下流側は、小コンプレッサ室36の入口に連通している。 The second coupling portion 323 is a cylindrical portion that serves as an inlet for intake air into the small compressor case 32C, and is open upward. The second coupling part 323 is a cylindrical body having the same inner diameter as that of the first coupling part 316, and both the coupling parts 316 and 323 are arranged so that the openings of the both faces in the vertical direction. The downstream side of the second coupling portion 323 communicates with the inlet of the small compressor chamber 36.
両カップリング部316、323間は、円筒管からなるコールドデカップラ317が介在されている。コールドデカップラ317は、可撓性を有する円筒管の外周面にフッ素ゴム等のシール層を有するカップリングパイプである。コールドデカップラ317の上端部分は、第1カップリング部316に気密に内挿され、下端部分は第2カップリング部323に気密に内挿され、中間部分は外部に露出している。 A cold decoupler 317 made of a cylindrical tube is interposed between the coupling portions 316 and 323. The cold decoupler 317 is a coupling pipe having a sealing layer made of fluorine rubber or the like on the outer peripheral surface of a flexible cylindrical tube. An upper end portion of the cold decoupler 317 is inserted into the first coupling portion 316 in an airtight manner, a lower end portion is inserted into the second coupling portion 323 in an airtight manner, and an intermediate portion is exposed to the outside.
小スクロール部324は、小コンプレッサ室36の一部を形成し、小コンプレッサ36B(図5)の周囲に渦巻き状の吸気通路を形成する部分である。下流ハウジング325は、小スクロール部324の下流側の吸気通路や小コンプレッサ室36をバイパスする吸気通路(吸気バイパス通路49)を形成している。吸気吐出フランジ部326は、ターボ過給機3への吸気の出口となる吸気吐出口48Aが形成されているフランジ部である。 The small scroll portion 324 forms a part of the small compressor chamber 36, and forms a spiral intake passage around the small compressor 36B (FIG. 5). The downstream housing 325 forms an intake passage (intake bypass passage 49) that bypasses the intake passage on the downstream side of the small scroll portion 324 and the small compressor chamber 36. The intake / discharge flange portion 326 is a flange portion in which an intake / discharge port 48 </ b> A serving as an outlet for intake air to the turbocharger 3 is formed.
[エンジンの内部的構成]
図5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。
[Internal structure of engine]
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the turbocharged engine 1 and its peripheral components, and the flow of intake and exhaust. The engine 1 includes an engine body 10, an intake passage P1 for introducing combustion air into the engine body 10, an exhaust passage P2 for discharging combustion gas (exhaust gas) generated in the engine body 10, and the like. A turbocharger 3 having passages that respectively constitute part of the intake passage P1 and the exhaust passage P2, an exhaust purification device 70 disposed near the downstream end of the exhaust passage P2, an intake passage P1 and an exhaust passage P2. EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 80 disposed between the two.
エンジン本体10の各気筒2には、ピストン21、燃焼室22、クランク軸23、吸気ポート24、排気ポート25、吸気弁26及び排気弁27が備えられている。図5では、1つの気筒2が示されている。ピストン21は、気筒2内に往復運動可能に収容されている。燃焼室22は、気筒2内においてピストン21の上方に形成されている。燃焼室22には、図略のインジェクタからディーゼル燃料が噴射される。前記インジェクタから噴射された燃料は、吸気通路P1から供給される空気と混合して燃焼室22内で自着火する。ピストン21は、この燃焼による膨張力で押し下げられて上下方向に往復運動する。 Each cylinder 2 of the engine body 10 is provided with a piston 21, a combustion chamber 22, a crankshaft 23, an intake port 24, an exhaust port 25, an intake valve 26 and an exhaust valve 27. In FIG. 5, one cylinder 2 is shown. The piston 21 is accommodated in the cylinder 2 so as to be able to reciprocate. The combustion chamber 22 is formed above the piston 21 in the cylinder 2. Diesel fuel is injected into the combustion chamber 22 from an unillustrated injector. The fuel injected from the injector is mixed with the air supplied from the intake passage P <b> 1 and self-ignited in the combustion chamber 22. The piston 21 is pushed down by the expansion force due to the combustion and reciprocates in the vertical direction.
クランク軸23は、エンジン本体10の出力軸であり、ピストン21の下方に配設されている。ピストン21とクランク軸23とは、コネクティングロッドを介して互いに連結されている。クランク軸23は、ピストン21の往復運動に応じて、その中心軸回りに回転する。吸気ポート24は、吸気通路P1から供給される空気(吸気)を気筒2に導入する開口である。排気ポート25は、気筒2内での燃料の燃焼によって生成された排気を排気通路P2に導出するための開口である。吸気弁26は、吸気ポート24を開閉する弁であり、排気弁27は排気ポート25を開閉する弁である。 The crankshaft 23 is an output shaft of the engine body 10 and is disposed below the piston 21. The piston 21 and the crankshaft 23 are connected to each other via a connecting rod. The crankshaft 23 rotates around its central axis according to the reciprocating motion of the piston 21. The intake port 24 is an opening through which air (intake air) supplied from the intake passage P <b> 1 is introduced into the cylinder 2. The exhaust port 25 is an opening for leading exhaust generated by the combustion of fuel in the cylinder 2 to the exhaust passage P2. The intake valve 26 is a valve that opens and closes the intake port 24, and the exhaust valve 27 is a valve that opens and closes the exhaust port 25.
吸気通路P1には、吸気のフローの上流側から順に、エアクリーナ41、ターボ過給機3のコンプレッサ部(大コンプレッサ室34及び小コンプレッサ室36)、インタークーラ42及びスロットルバルブ43が設けられている。吸気通路P1の下流端は、吸気マニホールド18(図8)を介して吸気ポート24に接続されている。エアクリーナ41は、吸気通路P1に取り入れる空気を浄化する。インタークーラ42は、吸気ポート24を通して燃焼室22に送る吸気を冷却する。スロットルバルブ43は、燃焼室22に送る吸気の量を調整するバルブである。なお、吸気通路P1においてターボ過給機3の上流側には、ブローバイガスを燃焼室22に送るブローバイ還流路411が接続されている。吸気は、後記で詳述するターボ過給機3の前記コンプレッサ部を通過する際に過給される。 In the intake passage P1, an air cleaner 41, a compressor section (a large compressor chamber 34 and a small compressor chamber 36) of the turbocharger 3, an intercooler 42, and a throttle valve 43 are provided in this order from the upstream side of the intake flow. . The downstream end of the intake passage P1 is connected to the intake port 24 via the intake manifold 18 (FIG. 8). The air cleaner 41 purifies the air taken into the intake passage P1. The intercooler 42 cools the intake air sent to the combustion chamber 22 through the intake port 24. The throttle valve 43 is a valve that adjusts the amount of intake air sent to the combustion chamber 22. A blow-by recirculation passage 411 for sending blow-by gas to the combustion chamber 22 is connected to the upstream side of the turbocharger 3 in the intake passage P1. The intake air is supercharged when passing through the compressor section of the turbocharger 3 described in detail later.
排気通路P2の上流端は、排気マニホールド14を介して、排気ポート25に接続されている。排気通路P2には、排気のフローの上流側から順に、ターボ過給機3のタービン部(小タービン室35及び大タービン室33)、排気浄化装置70が設けられている。排気浄化装置70は、排気中のNOxを一時的に吸蔵し後に還元するNOx吸蔵還元触媒を含む触媒装置71と、排気中の粒子状物質を捕集するDPF(Diesel Particulate Filter)72とからなる。排気が有する運動エネルギーは、当該排気がターボ過給機3の前記タービン部を通過する際に回収される。 The upstream end of the exhaust passage P <b> 2 is connected to the exhaust port 25 via the exhaust manifold 14. The exhaust passage P2 is provided with the turbine section (the small turbine chamber 35 and the large turbine chamber 33) of the turbocharger 3 and the exhaust purification device 70 in order from the upstream side of the exhaust flow. The exhaust purification device 70 includes a catalyst device 71 including a NOx storage reduction catalyst that temporarily stores NOx in the exhaust and then reduces the NOx, and a DPF (Diesel Particulate Filter) 72 that collects particulate matter in the exhaust. . The kinetic energy of the exhaust gas is recovered when the exhaust gas passes through the turbine section of the turbocharger 3.
EGR装置80は、エンジン本体10から排出された排気の一部(EGRガス)を吸気に還流させるための装置である。EGR装置80は、排気通路P2と吸気通路P1とをそれぞれ連通させる第1EGR通路81及び第2EGR通路84と、これら通路81、84を各々開閉する第1EGRバルブ82及び第2EGRバルブ85とを有する。第1EGR通路81には、EGRクーラ83が設けられている。EGRガスは、第1EGR通路81の通過途中にEGRクーラ83により冷却されて、その後、吸気通路P1に流入する。一方、第2EGR通路84にはEGRクーラは設けられておらず、EGRガスは高温のまま吸気通路P1に流入可能である。第1、第2EGR通路81、84は、排気通路P2のターボ過給機3よりも上流側の部分と、吸気通路P1のスロットルバルブ43よりも下流側の部分とを連通している。従って、ターボ過給機3の前記タービン部へ導入される前の排気が、吸気と共に吸気ポート24に供給される。 The EGR device 80 is a device for recirculating a part of exhaust gas (EGR gas) discharged from the engine body 10 to intake air. The EGR device 80 includes a first EGR passage 81 and a second EGR passage 84 that allow the exhaust passage P2 and the intake passage P1 to communicate with each other, and a first EGR valve 82 and a second EGR valve 85 that open and close the passages 81 and 84, respectively. An EGR cooler 83 is provided in the first EGR passage 81. The EGR gas is cooled by the EGR cooler 83 while passing through the first EGR passage 81 and then flows into the intake passage P1. On the other hand, the EGR cooler is not provided in the second EGR passage 84, and the EGR gas can flow into the intake passage P1 at a high temperature. The first and second EGR passages 81 and 84 communicate a portion of the exhaust passage P2 upstream of the turbocharger 3 and a portion of the intake passage P1 downstream of the throttle valve 43. Therefore, the exhaust before being introduced into the turbine part of the turbocharger 3 is supplied to the intake port 24 together with the intake air.
[ターボ過給機の詳細]
続いて、本実施形態に係るターボ過給機3の詳細構造について、図3〜図5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(第2タービン室)及び大コンプレッサ室34(第2コンプレッサ室)を備える。同様に、小型ターボ部3Bは、小タービン室35(第1タービン室)及び小コンプレッサ室36(第1コンプレッサ室)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。
[Details of turbocharger]
Next, the detailed structure of the turbocharger 3 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. As described above, the turbocharger 3 includes the large turbo unit 3A for medium speed to high speed rotation region operation and the small turbo unit 3B for low speed rotation region operation. The large turbo unit 3A includes a large turbine chamber 33 (second turbine chamber) and a large compressor chamber 34 (second compressor chamber). Similarly, the small turbo unit 3B includes a small turbine chamber 35 (first turbine chamber) and a small compressor chamber 36 (first compressor chamber). The large turbine chamber 33 and the small turbine chamber 35 communicate with the exhaust passage P2, and the large compressor chamber 34 and the small compressor chamber 36 communicate with the intake passage P1.
大タービン室33には大タービン33T(第2タービン)が、大コンプレッサ室34には大コンプレッサ34B(第2コンプレッサ)が、各々内蔵されている。大タービン33Tと大コンプレッサ34Bとは、大タービン軸37(第2タービン軸)で連結されている。大タービン軸37は、大タービン室33と大コンプレッサ室34との間に延び、大タービン軸37の一端に大タービン33Tが取り付けられ、他端に大コンプレッサ34Bが取り付けられている。大タービン33Tは、排気のフロー(運動エネルギー)を受け取り、大タービン軸37の軸回り回転する。大コンプレッサ34Bは、同じく大タービン軸37の軸回りに回転して吸気を圧縮(過給)する。大タービン33Tが排気の運動エネルギーを受けて回転すると、大コンプレッサ34Bも大タービン軸37の軸回りに一体回転する。 The large turbine chamber 33 includes a large turbine 33T (second turbine), and the large compressor chamber 34 includes a large compressor 34B (second compressor). The large turbine 33T and the large compressor 34B are connected by a large turbine shaft 37 (second turbine shaft). The large turbine shaft 37 extends between the large turbine chamber 33 and the large compressor chamber 34, the large turbine 33T is attached to one end of the large turbine shaft 37, and the large compressor 34B is attached to the other end. The large turbine 33 </ b> T receives the exhaust flow (kinetic energy) and rotates around the large turbine shaft 37. The large compressor 34B also rotates around the axis of the large turbine shaft 37 to compress (supercharge) the intake air. When the large turbine 33T rotates upon receiving the kinetic energy of the exhaust, the large compressor 34B also rotates integrally around the axis of the large turbine shaft 37.
大タービン33Tとしては、複数の翼を有しこれら翼に排気が衝突することで大タービン軸37の軸回りに回転するインペラを用いることができる。この大タービン33Tは、排気の流速(タービン容量)を変更する可変ベーン機構39が付設されたVGT(Variable Geometry Turbocharger)仕様とされている。可変ベーン機構39は、大タービン33Tの外周部に配置され、角度変更が可能な複数のノズルベーンを含む。前記ノズルベーンの角度が調整されることによって、大タービン33Tに流入する排気の流路面積が変更され、これにより排気の流速が調整される。前記ノズルベーンの角度は、VGTアクチュエータ39Aによって調整される。この可変ベーン機構39の搭載される分、大タービン室33(大型タービンケース31T)は大型化を要する。 As the large turbine 33T, an impeller that has a plurality of blades and rotates around the large turbine shaft 37 when exhaust collides with the blades can be used. The large turbine 33T has a VGT (Variable Geometry Turbocharger) specification to which a variable vane mechanism 39 for changing the exhaust flow velocity (turbine capacity) is attached. The variable vane mechanism 39 includes a plurality of nozzle vanes that are disposed on the outer peripheral portion of the large turbine 33T and capable of changing the angle. By adjusting the angle of the nozzle vanes, the flow area of the exhaust gas flowing into the large turbine 33T is changed, thereby adjusting the flow velocity of the exhaust gas. The nozzle vane angle is adjusted by the VGT actuator 39A. Since the variable vane mechanism 39 is mounted, the large turbine chamber 33 (large turbine case 31T) needs to be enlarged.
小タービン室35には小タービン35T(第1タービン)が、小コンプレッサ室36には小コンプレッサ36B(第1コンプレッサ)が、各々内蔵されている。小タービン35Tと小コンプレッサ36Bとは、小タービン軸38(第1タービン軸)で連結されている。小タービン軸38は、小タービン室35と小コンプレッサ室36との間に延び、小タービン軸38の一端に小タービン35Tが取り付けられ、他端に小コンプレッサ36Bが取り付けられている。小タービン35Tは、排気の運動エネルギーを受け取り、小タービン軸38の軸回り回転する。小コンプレッサ36Bは、同じく小タービン軸38の軸回りに回転して吸気を圧縮(過給)する。小タービン35Tが排気の運動エネルギーを受けて回転すると、小コンプレッサ36Bも小タービン軸38の軸回りに一体回転する。本実施形態では、小タービン35Tとして、流入する排気の流速を変更不能な、いわゆるFGT(Fixed Geometry Turbocharger)が用いられている。 The small turbine chamber 35 includes a small turbine 35T (first turbine), and the small compressor chamber 36 includes a small compressor 36B (first compressor). The small turbine 35T and the small compressor 36B are connected by a small turbine shaft 38 (first turbine shaft). The small turbine shaft 38 extends between the small turbine chamber 35 and the small compressor chamber 36, and the small turbine 35T is attached to one end of the small turbine shaft 38, and the small compressor 36B is attached to the other end. The small turbine 35T receives the kinetic energy of the exhaust and rotates around the small turbine shaft 38. The small compressor 36B also rotates around the small turbine shaft 38 to compress (supercharge) the intake air. When the small turbine 35T rotates upon receiving the kinetic energy of the exhaust, the small compressor 36B also rotates integrally around the small turbine shaft 38. In the present embodiment, a so-called FGT (Fixed Geometry Turbocharger) in which the flow rate of the inflowing exhaust gas cannot be changed is used as the small turbine 35T.
大タービン33Tの容量は小タービン35Tの容量よりも大きく、また、大コンプレッサ34Bの容量は小コンプレッサ36Bの容量よりも大きく設定されている。これにより、大型ターボ部3Aは、小型ターボ部3Bよりも大きな流量の排気によって大タービン33Tを回転させ、大コンプレッサ34Bの回転によってより大きな流量の吸気を過給することが可能である。 The capacity of the large turbine 33T is larger than the capacity of the small turbine 35T, and the capacity of the large compressor 34B is set larger than the capacity of the small compressor 36B. As a result, the large turbo unit 3A can rotate the large turbine 33T by exhaust gas having a larger flow rate than the small turbo unit 3B, and can supercharge intake air having a larger flow rate by rotation of the large compressor 34B.
ターボ過給機3には、その機内において吸気通路P1の一部を担う通路として、過給機内吸気通路44が備えられている。過給機内吸気通路44は、吸気導入通路45、コンプレッサ間通路46、下流通路47、出口通路48及び吸気バイパス通路49を含む。吸気導入通路45は、ターボ過給機3内において最も上流側の吸気通路であり、大タービン軸37の軸方向から大コンプレッサ室34内の大コンプレッサ34Bに向かう通路である。 The turbocharger 3 is provided with a supercharger intake passage 44 as a passage that serves as a part of the intake passage P1 within the turbocharger 3. The supercharger intake passage 44 includes an intake introduction passage 45, an inter-compressor passage 46, a downstream passage 47, an outlet passage 48, and an intake bypass passage 49. The intake intake passage 45 is the most upstream intake passage in the turbocharger 3 and is a passage from the axial direction of the large turbine shaft 37 toward the large compressor 34 </ b> B in the large compressor chamber 34.
ブローバイガスを吸気通路P1に合流させるブローバイ還流路411は、吸気導入通路45に対して接続されている。すなわち、ブローバイ還流路411は、吸気通路P1において大コンプレッサ室34よりも上流側に接続されている。このため、本実施形態では、ブローバイ還流路411よりも下流側の吸気通路P1において吸気の流れが乱れる部分が存在すると、当該部分にブローバイの油分が堆積する可能性がある。 A blow-by recirculation passage 411 that joins the blow-by gas to the intake passage P <b> 1 is connected to the intake introduction passage 45. That is, the blow-by recirculation path 411 is connected to the upstream side of the large compressor chamber 34 in the intake passage P1. For this reason, in the present embodiment, if there is a portion where the flow of the intake air is disturbed in the intake passage P1 on the downstream side of the blow-by return passage 411, there is a possibility that the oil component of blow-by accumulates in the portion.
コンプレッサ間通路46は、大コンプレッサ34Bの外周のスクロール部(大スクロール部315)から、小コンプレッサ室36内の小コンプレッサ36Bの軸心へ向けて吸気を案内する通路である。上述の第1カップリング部316、第2カップリング部323及びコールドデカップラ317は、コンプレッサ間通路46の一部を形成している。 The inter-compressor passage 46 is a passage that guides intake air from the scroll portion (large scroll portion 315) on the outer periphery of the large compressor 34B toward the axis of the small compressor 36B in the small compressor chamber 36. The first coupling portion 316, the second coupling portion 323, and the cold decoupler 317 described above form a part of the intercompressor passage 46.
下流通路47は、小コンプレッサ36Bの外周のスクロール部(小スクロール部324)から、出口通路48に向かう通路である。出口通路48は、ターボ過給機3内において最も下流の吸気通路であり、インタークーラ42に接続される通路である。このように、吸気通路P1において、大コンプレッサ34B(大コンプレッサ室34)が小コンプレッサ36B(小コンプレッサ室36)よりも上流側に配置されている。 The downstream passage 47 is a passage from the scroll portion (small scroll portion 324) on the outer periphery of the small compressor 36B toward the outlet passage 48. The outlet passage 48 is the most downstream intake passage in the turbocharger 3 and is a passage connected to the intercooler 42. As described above, in the intake passage P1, the large compressor 34B (large compressor chamber 34) is arranged on the upstream side of the small compressor 36B (small compressor chamber 36).
吸気バイパス通路49は、小コンプレッサ室36をバイパスする通路、すなわち、小コンプレッサ36Bに吸気を与えることなく、吸気を下流に導く通路である。具体的には吸気バイパス通路49は、大コンプレッサ室34と小コンプレッサ室36とを繋ぐコンプレッサ間通路46の途中から分岐し、下流通路47と共に出口通路48に合流している。吸気バイパス通路49には、該通路49を開閉する吸気バイパス弁491が配置されている。上述の下流ハウジング325は、下流通路47及び吸気バイパス通路49を主に区画するハウジングである。 The intake bypass passage 49 is a passage that bypasses the small compressor chamber 36, that is, a passage that guides intake air downstream without supplying intake air to the small compressor 36B. Specifically, the intake bypass passage 49 branches from the middle of the intercompressor passage 46 connecting the large compressor chamber 34 and the small compressor chamber 36, and merges with the outlet passage 48 together with the downstream passage 47. An intake bypass valve 491 that opens and closes the passage 49 is disposed in the intake bypass passage 49. The downstream housing 325 described above is a housing that mainly partitions the downstream passage 47 and the intake bypass passage 49.
吸気バイパス弁491が全閉となり吸気バイパス通路49を閉鎖している状態では、吸気の全量が小コンプレッサ室36に流入する。一方、吸気バイパス弁491が開弁している状態では、吸気の多くは小コンプレッサ室36をバイパスし、吸気バイパス通路49を通して下流側に流れる。すなわち、小コンプレッサ室36に収容されている小コンプレッサ36Bは、吸気のフローに対して抵抗となるため、吸気バイパス弁491が開弁している状態では、吸気の多くはより抵抗の小さい吸気バイパス通路49に流入する。吸気バイパス弁491は、負圧式のバルブアクチュエータ492により開閉される。 In a state where the intake bypass valve 491 is fully closed and the intake bypass passage 49 is closed, the entire amount of intake air flows into the small compressor chamber 36. On the other hand, when the intake bypass valve 491 is open, most of the intake air bypasses the small compressor chamber 36 and flows downstream through the intake bypass passage 49. That is, since the small compressor 36B accommodated in the small compressor chamber 36 becomes resistant to the flow of intake air, most of the intake air has a smaller resistance when the intake bypass valve 491 is open. It flows into the passage 49. The intake bypass valve 491 is opened and closed by a negative pressure type valve actuator 492.
ターボ過給機3には、その機内において排気通路P2の一部を担う通路として、過給機内排気通路50が備えられている。過給機内排気通路50は、排気導入通路51、連絡通路52、小スクロール通路53、ターボ間通路54、大スクロール通路55、排出通路56及び排気バイパス通路57を含む。排気導入通路51、連絡通路52及び小スクロール通路53は小型タービンケース32T内に形成される通路、大スクロール通路55及び排出通路56は大型タービンケース31T内に形成される通路、ターボ間通路54及び排気バイパス通路57は両ケース31T、32Tに跨って形成される通路である。本実施形態では、小タービン35T(即ち小タービン室35)が、排気通路P2において大タービン33T(即ち大タービン室33)の上流側に配置されている。 The turbocharger 3 is provided with a supercharger exhaust passage 50 as a passage serving as a part of the exhaust passage P2 in the turbocharger 3. The supercharger exhaust passage 50 includes an exhaust introduction passage 51, a communication passage 52, a small scroll passage 53, an inter-turbo passage 54, a large scroll passage 55, a discharge passage 56 and an exhaust bypass passage 57. The exhaust introduction passage 51, the communication passage 52 and the small scroll passage 53 are passages formed in the small turbine case 32T, the large scroll passage 55 and the discharge passage 56 are passages formed in the large turbine case 31T, the inter-turbo passage 54 and The exhaust bypass passage 57 is a passage formed across both cases 31T and 32T. In the present embodiment, the small turbine 35T (that is, the small turbine chamber 35) is disposed on the upstream side of the large turbine 33T (that is, the large turbine chamber 33) in the exhaust passage P2.
排気導入通路51は、ターボ過給機3内において最も上流側の排気通路であり、エンジン本体10側から排気を受け入れる通路である。連絡通路52は、排気導入通路51の下流に連なり、排気を小タービン室35に向けて導く通路である。小スクロール通路53は、小タービン室35の一部を形成しており、小タービン35Tへ向けて排気を導く通路である。連絡通路52の下流端は、小スクロール通路53の上流部に連なっている。小スクロール通路53は、小タービン35Tの外周を周回するように配置された渦巻き状の通路であり、下流に向けて流路幅が徐々に狭くなっている。排気は、小スクロール通路53から小タービン35Tの径方向中心に向けて流入し、小タービン35Tを小タービン軸38の軸回りに回転させる。 The exhaust introduction passage 51 is the most upstream exhaust passage in the turbocharger 3 and is a passage that receives exhaust from the engine body 10 side. The communication passage 52 is a passage that continues downstream of the exhaust introduction passage 51 and guides the exhaust toward the small turbine chamber 35. The small scroll passage 53 forms a part of the small turbine chamber 35, and is a passage that guides exhaust toward the small turbine 35T. The downstream end of the communication passage 52 is connected to the upstream portion of the small scroll passage 53. The small scroll passage 53 is a spiral passage disposed so as to circulate around the outer periphery of the small turbine 35T, and the flow path width gradually decreases toward the downstream. The exhaust gas flows from the small scroll passage 53 toward the radial center of the small turbine 35T, and rotates the small turbine 35T around the small turbine shaft 38.
ターボ間通路54は、小タービン35Tと大スクロール通路55の上流部とを繋ぐ通路である。ターボ間通路54の上流部分は、小タービン室35から小タービン35Tの軸方向に延び出す部分であり、下流部分は、大スクロール通路55の上流部に連なる部分である。小タービン35Tの外周から径方向内側に流入し小タービン35Tに対して膨張仕事を為した排気は、ターボ間通路54から取り出され、大タービン33Tに向かうことになる。 The inter-turbo passage 54 is a passage connecting the small turbine 35 </ b> T and the upstream portion of the large scroll passage 55. The upstream portion of the inter-turbo passage 54 is a portion that extends from the small turbine chamber 35 in the axial direction of the small turbine 35 </ b> T, and the downstream portion is a portion that continues to the upstream portion of the large scroll passage 55. Exhaust gas that has flowed radially inward from the outer periphery of the small turbine 35T and has performed expansion work on the small turbine 35T is taken out from the inter-turbo passage 54 and travels toward the large turbine 33T.
大スクロール通路55は、大タービン室33の一部を形成しており、大タービン33Tへ向けて排気を導く通路である。大スクロール通路55は、大タービン33Tの外周を周回するように配置された渦巻き状の通路であり、下流に向けて流路幅が徐々に狭くなっている。排気は、大スクロール通路55から大タービン33Tの径方向中心に向けて流入し、大タービン33Tを大タービン軸37の軸回りに回転させる。排出通路56は、ターボ過給機3内において最も下流の排気通路であり、大タービン室33から大タービン33Tの軸方向に延び出している。大タービン33Tの外周から径方向内側に流入し大タービン33Tに対して膨張仕事を為した排気は、排出通路56から取り出される。排出通路56の下流端は、排気側フランジ部313に設けられた開口であり、下流の排気浄化装置70に至る排気通路に接続される。 The large scroll passage 55 forms a part of the large turbine chamber 33, and is a passage that guides exhaust toward the large turbine 33T. The large scroll passage 55 is a spiral passage disposed so as to go around the outer periphery of the large turbine 33T, and the flow passage width gradually narrows toward the downstream. The exhaust gas flows from the large scroll passage 55 toward the radial center of the large turbine 33T, and rotates the large turbine 33T around the large turbine shaft 37. The exhaust passage 56 is the most downstream exhaust passage in the turbocharger 3, and extends from the large turbine chamber 33 in the axial direction of the large turbine 33T. Exhaust gas that has flowed radially inward from the outer periphery of the large turbine 33T and has performed expansion work on the large turbine 33T is taken out from the discharge passage 56. The downstream end of the discharge passage 56 is an opening provided in the exhaust-side flange portion 313 and is connected to the exhaust passage that reaches the exhaust purification device 70 downstream.
排気バイパス通路57は、小タービン室35をバイパスする通路、すなわち、小タービン35Tに排気を作用させることなく、排気を下流(大タービン33T)に導く通路である。具体的には排気バイパス通路57は、排気導入通路51と連絡通路52との間から分岐し、大スクロール通路55の上流部に合流しており、小スクロール通路53及びターボ間通路54をバイパスしている。排気バイパス通路57には、該通路57を開閉する排気バイパス弁6が配置されている。排気バイパス弁6は、実際に排気バイパス通路57を開閉する弁本体61と、弁本体61を動作させるバルブアクチュエータ6Aとを含む。 The exhaust bypass passage 57 is a passage that bypasses the small turbine chamber 35, that is, a passage that guides exhaust gas downstream (large turbine 33T) without causing exhaust to act on the small turbine 35T. Specifically, the exhaust bypass passage 57 branches from between the exhaust introduction passage 51 and the communication passage 52 and joins the upstream portion of the large scroll passage 55 to bypass the small scroll passage 53 and the inter-turbo passage 54. ing. An exhaust bypass valve 6 that opens and closes the passage 57 is disposed in the exhaust bypass passage 57. The exhaust bypass valve 6 includes a valve body 61 that actually opens and closes the exhaust bypass passage 57, and a valve actuator 6A that operates the valve body 61.
排気バイパス弁6(弁本体61)が全閉となり排気バイパス通路57を閉鎖している状態では、排気の全量が小タービン室35に流入する。なお、EGR装置80が作動して、EGRガスの還流が実施されている場合は、エンジン本体10から排出された排気から前記EGRガスを除いたガスの全量が、小タービン室35に流入する。一方、排気バイパス弁6が開弁している状態では、排気の多くは小タービン室35をバイパスして下流側の大タービン室33(大スクロール通路55)に流れ込む。すなわち、小タービン室35に収容されている小タービン35Tは、排気のフローに対して抵抗となるため、排気バイパス弁6が開弁している状態では、排気の多くはより抵抗の小さい排気バイパス通路57に流入する。つまり、排気は、小タービン35Tを通過せずに下流側に流れる。 When the exhaust bypass valve 6 (valve body 61) is fully closed and the exhaust bypass passage 57 is closed, the entire amount of exhaust gas flows into the small turbine chamber 35. When the EGR device 80 is operated and the EGR gas is recirculated, the entire amount of the gas excluding the EGR gas from the exhaust discharged from the engine body 10 flows into the small turbine chamber 35. On the other hand, in a state where the exhaust bypass valve 6 is open, most of the exhaust gas bypasses the small turbine chamber 35 and flows into the large turbine chamber 33 (large scroll passage 55) on the downstream side. That is, since the small turbine 35T accommodated in the small turbine chamber 35 becomes resistant to the flow of exhaust, in the state where the exhaust bypass valve 6 is open, most of the exhaust is an exhaust bypass having a smaller resistance. It flows into the passage 57. That is, the exhaust gas flows downstream without passing through the small turbine 35T.
換言すると、排気バイパス弁6が如何に動作しようとも、排気は必ず大タービン室33の大タービン33Tを通過する。つまり、常に大型ターボ部3Aが動作して吸気の過給を行わせることができるので、ターボ過給機3による吸気の過給圧を高くし、エンジンシステム全体でのエネルギー効率を高めることができる。 In other words, no matter how the exhaust bypass valve 6 operates, the exhaust always passes through the large turbine 33T of the large turbine chamber 33. That is, since the large turbo unit 3A can always operate to perform supercharging of intake air, the supercharging pressure of intake air by the turbo supercharger 3 can be increased, and the energy efficiency of the entire engine system can be increased. .
[ターボ過給機の動作]
ターボ過給機3は、エンジン本体10の低速回転域においては、小型ターボ部3B及び大型ターボ部3Aが協働して吸気を過給し、エンジン本体10の中速から高速回転域においては大型ターボ部3Aが吸気を過給する。
[Operation of turbocharger]
The turbocharger 3 supercharges intake air in cooperation with the small turbo unit 3B and the large turbo unit 3A in the low speed rotation region of the engine body 10, and large in the medium to high speed rotation region of the engine body 10. The turbo unit 3A supercharges intake air.
排気バイパス弁6は、エンジン本体10が低速回転域で動作している場合には全閉とされ、連絡通路52及び小スクロール通路53を通して小タービン35Tに排気が供給される。小タービン35Tはイナーシャが小さいため、たとえ排気流量が小さくても早期に回転数が上昇し、小コンプレッサ36Bによる過給力を高めることができる。その後、排気は、ターボ間通路54及び大スクロール通路55を通過し、大タービン33Tに供給される。すなわち、低速回転域では大タービン33T及び小タービン35Tの双方が回転し、これに伴い大コンプレッサ34B及び小コンプレッサ36Bも回転する。従って、大型ターボ部3A及び小型ターボ部3Bの双方が動作して、吸気を過給することができる。 The exhaust bypass valve 6 is fully closed when the engine body 10 is operating in the low speed rotation region, and exhaust is supplied to the small turbine 35T through the communication passage 52 and the small scroll passage 53. Since the inertia of the small turbine 35T is small, even if the exhaust gas flow rate is small, the rotational speed increases early, and the supercharging force by the small compressor 36B can be increased. Thereafter, the exhaust gas passes through the inter-turbo passage 54 and the large scroll passage 55 and is supplied to the large turbine 33T. That is, both the large turbine 33T and the small turbine 35T rotate in the low-speed rotation region, and accordingly, the large compressor 34B and the small compressor 36B also rotate. Accordingly, both the large turbo unit 3A and the small turbo unit 3B operate and can supercharge intake air.
この際、大タービン33Tに付設されている可変ベーン機構39の開度は小さく設定される。すなわち、図略の制御装置は、VGTアクチュエータ39Aが図略のノズルベーンを所定角度だけ回動させ、排気の流路面積が小さくなるように制御する。これにより、大タービン33Tに流入する排気の流速が高められ、低速回転域における大コンプレッサ34Bによる過給力を高めることができる。 At this time, the opening degree of the variable vane mechanism 39 attached to the large turbine 33T is set small. That is, the control device (not shown) controls the VGT actuator 39A to rotate the nozzle vane (not shown) by a predetermined angle so that the exhaust passage area is reduced. Thereby, the flow velocity of the exhaust gas flowing into the large turbine 33T is increased, and the supercharging force by the large compressor 34B in the low speed rotation region can be increased.
一方、エンジン本体10が中速〜高速回転域で動作している場合に、排気バイパス弁6は全開とされ、排気は排気バイパス通路57を通して専ら大タービン33Tに供給される。つまり、排気のフロー抵抗を極力抑えて、大タービン33Tに排気を供給することができるので、エネルギー効率を高めることができる。この際、可変ベーン機構39のノズルベーン開度は、予め設定された所定の過給圧を得るための基本ベーン開度とされる。 On the other hand, when the engine body 10 is operating in the medium speed to high speed rotation region, the exhaust bypass valve 6 is fully opened, and the exhaust is supplied exclusively to the large turbine 33T through the exhaust bypass passage 57. That is, since the exhaust flow resistance can be suppressed as much as possible and exhaust can be supplied to the large turbine 33T, energy efficiency can be improved. At this time, the nozzle vane opening degree of the variable vane mechanism 39 is a basic vane opening degree for obtaining a predetermined supercharging pressure set in advance.
バルブアクチュエータ6Aは、電動式のアクチュエータ装置からなり、弁本体61を単純に開閉させるだけでなく、全閉から全開の間で弁本体61の開度を調整することが可能である。弁本体61の開度は、運転条件毎に、過給圧が目標の圧力になるように設定される。目標の過給圧及び弁本体61の開度は、エンジン回転数とエンジン負荷とによって予め設定されている。バルブアクチュエータ6Aは、その設定に従い、弁本体61の開度を制御する。 The valve actuator 6A is composed of an electric actuator device. The valve actuator 6A can not only simply open and close the valve body 61 but also adjust the opening degree of the valve body 61 between fully closed and fully opened. The opening degree of the valve body 61 is set so that the supercharging pressure becomes a target pressure for each operating condition. The target boost pressure and the opening degree of the valve body 61 are set in advance by the engine speed and the engine load. The valve actuator 6A controls the opening degree of the valve body 61 according to the setting.
次に、吸気のフローについて説明する。図6は、低速回転域におけるターボ過給機3内の吸気フローを、図7は、中速から高速回転域におけるターボ過給機3内の吸気フローを各々示した、ターボ過給機3の斜視図である。低速回転域では、図6において矢印F0で示すように、吸気は吸気導入口45Aを通して大型コンプレッサケース31C(大コンプレッサ室34)内に入る。このときの吸気のフロー方向は、大コンプレッサ34Bの回転軸(大タービン軸37)に向かう方向である。 Next, the flow of intake air will be described. 6 shows the intake air flow in the turbocharger 3 in the low speed rotation region, and FIG. 7 shows the intake air flow in the turbocharger 3 in the medium to high speed rotation region. It is a perspective view. In the low speed rotation region, as indicated by the arrow F0 in FIG. 6, the intake air enters the large compressor case 31C (large compressor chamber 34) through the intake inlet 45A. The flow direction of the intake air at this time is a direction toward the rotating shaft (large turbine shaft 37) of the large compressor 34B.
大タービン33Tに連動して大コンプレッサ34Bが軸回りに回転している場合、吸気は過給される。吸気は、矢印F1で示すように、大スクロール部315において大コンプレッサ34Bの外周をスクロールした後に下方に向かい、コールドデカップラ317を通して小型コンプレッサケース32Cに流れ込む。その後、矢印F21で示すように、吸気は小コンプレッサ36Bの回転軸(小タービン軸38)に向かうように小コンプレッサ室36に入り、小コンプレッサ36Bによって過給される。続いて吸気は、小コンプレッサ36Bの外周の小スクロール部324を経て、下流ハウジング325に向かう。そして、矢印F3で示す通り、吸気は吸気吐出フランジ部326の吸気吐出口48Aを通して、ターボ過給機3の外部に吐出される。 When the large compressor 34B rotates around the axis in conjunction with the large turbine 33T, the intake air is supercharged. As indicated by the arrow F1, the intake air scrolls around the outer periphery of the large compressor 34B in the large scroll portion 315 and then flows downward and flows into the small compressor case 32C through the cold decoupler 317. Thereafter, as indicated by an arrow F21, the intake air enters the small compressor chamber 36 toward the rotation shaft (small turbine shaft 38) of the small compressor 36B, and is supercharged by the small compressor 36B. Subsequently, the intake air passes through the small scroll portion 324 on the outer periphery of the small compressor 36 </ b> B and travels toward the downstream housing 325. Then, as indicated by an arrow F3, the intake air is discharged to the outside of the turbocharger 3 through the intake discharge port 48A of the intake discharge flange portion 326.
中速から高速回転域では、吸気バイパス弁491が全閉となり吸気バイパス通路49を閉鎖するので、吸気のフロー経路は、小コンプレッサ室36に入った後の経路が低速回転域とは異なるものとなる。すなわち、図7において、矢印F0及び矢印F1の経路は、図6と同じである。しかし、小型コンプレッサケース32Cに入り込んだ後、矢印F22で示すように、吸気は小コンプレッサ室36へは向かわず、下流ハウジング325内の吸気バイパス通路49を通過する。そして、矢印F3で示す通り、吸気は吸気吐出口48Aを通してターボ過給機3の外部に吐出される。 In the medium to high speed range, the intake bypass valve 491 is fully closed and the intake bypass passage 49 is closed, so that the intake flow path is different from the low speed rotation range after entering the small compressor chamber 36. Become. That is, in FIG. 7, the paths indicated by arrows F0 and F1 are the same as those in FIG. However, after entering the small compressor case 32C, as indicated by an arrow F22, the intake air does not go to the small compressor chamber 36 but passes through the intake bypass passage 49 in the downstream housing 325. And as shown by the arrow F3, intake air is discharged outside the turbocharger 3 through the intake discharge port 48A.
[タービン軸及びコンプレッサ間通路の配置について]
図8は、本実施形態に係るターボ過給機3を、大型、小型コンプレッサケース31C、32C(大、小コンプレッサ室34、36)側から見た側面図、図9は、ターボ過給機付エンジン1の概略的な上面図(気筒2の軸方向における平面視の図)である。図8に示されているように、吸気通路において上流側の大コンプレッサ室34を区画する大型コンプレッサケース31Cは、下流側の小コンプレッサ室36を区画する小型コンプレッサケース32Cの上方に配置されている。コンプレッサ間通路46は、当該側面視において上下方向に概ね直線状に延びている。図8に示す通り、コンプレッサケース側からの側面視では、エンジン本体10は、ターボ過給機3(大型ターボ部3A)の左側に位置する。なお、図8に付されている左右の方向表示は、コンプレッサケース側からの側面視における左右方向を示しており、図1の方向表示とは左右方向が逆に表示されている。
[Arrangement of passage between turbine shaft and compressor]
FIG. 8 is a side view of the turbocharger 3 according to this embodiment as viewed from the large and small compressor cases 31C and 32C (large and small compressor chambers 34 and 36), and FIG. 9 is equipped with a turbocharger. 1 is a schematic top view of an engine 1 (plan view in the axial direction of a cylinder 2). As shown in FIG. 8, the large compressor case 31C that defines the upstream large compressor chamber 34 in the intake passage is disposed above the small compressor case 32C that defines the downstream small compressor chamber 36. . The inter-compressor passage 46 extends substantially linearly in the vertical direction in the side view. As shown in FIG. 8, the engine body 10 is located on the left side of the turbocharger 3 (large turbo part 3 </ b> A) in a side view from the compressor case side. In addition, the left-right direction display attached | subjected to FIG. 8 has shown the left-right direction in the side view from the compressor case side, and the left-right direction is displayed contrary to the direction display of FIG.
図9に示されているように、ターボ過給機3の大型コンプレッサケース31Cには、吸気導入管40が接続されている。吸気導入管40は、エアクリーナ41(図5)と、大型コンプレッサケース31Cの後端に設けられた吸気導入口45A(図3、図4)とを接続する管部材である。吸気導入管40は、エンジン本体10の後側面付近に沿って右方から左方に延び、その下流部分は前方に湾曲し、最下流端は吸気導入口45Aに結合されている。図中に矢印F0で示すように、この吸気導入管40を通して、エアクリーナ41によって浄化された吸気が大型コンプレッサケース31Cに供給される。 As shown in FIG. 9, an intake air intake pipe 40 is connected to the large compressor case 31 </ b> C of the turbocharger 3. The intake air intake pipe 40 is a pipe member that connects an air cleaner 41 (FIG. 5) and an intake air inlet 45A (FIGS. 3 and 4) provided at the rear end of the large compressor case 31C. The intake intake pipe 40 extends from right to left along the vicinity of the rear side of the engine body 10, a downstream portion thereof is curved forward, and a most downstream end is coupled to the intake introduction port 45 </ b> A. As indicated by an arrow F0 in the figure, the intake air purified by the air cleaner 41 is supplied to the large compressor case 31C through the intake air introduction pipe 40.
エンジン本体10において直列に配置された4つの気筒2の配列方向は、エンジン本体10前後方向であって、エンジン出力軸(クランク軸23)も前後方向に延びている。図9には、前記エンジン出力軸の延在方向に相当する直線L1(以下、エンジン出力軸L1という)が示されている。エンジン本体10は、上面視で大略的に前後方向に長い矩形の形状を有している。ターボ過給機3の配置位置は、エンジン本体10の左側面10Lに隣接し、後側面10B付近の位置である。 The arrangement direction of the four cylinders 2 arranged in series in the engine body 10 is the front-rear direction of the engine body 10, and the engine output shaft (crankshaft 23) also extends in the front-rear direction. FIG. 9 shows a straight line L1 (hereinafter referred to as the engine output shaft L1) corresponding to the extending direction of the engine output shaft. The engine body 10 has a rectangular shape that is generally long in the front-rear direction when viewed from above. The arrangement position of the turbocharger 3 is a position adjacent to the left side surface 10L of the engine body 10 and in the vicinity of the rear side surface 10B.
図9では、大型ターボ部3Aの大タービン室33及び大コンプレッサ室34と、これら両室間に延びる大タービン軸37、また、小型ターボ部3Bの小タービン室35及び小コンプレッサ室36と、これら両室間に延びる小タービン軸38が模式的に描かれている。さらに、大タービン軸37の軸線に相当する直線L2と、小タービン軸38の軸線に相当する直線L3とが各々描かれている(以下、大ターボ軸L2、小ターボ軸L3という)。大ターボ軸L2及び小ターボ軸L3は、大略的にエンジン出力軸L1と同じく前後方向に延びている。なお、図9では大ターボ軸L2及び小ターボ軸L3がエンジン出力軸L1と平行である例を示しているが、大、小ターボ軸L2、L3の少なくとも一方がエンジン出力軸L1に対して傾くような配置、或いは大、小ターボ軸L2、L3が大、小タービン軸37、38の軸範囲内又は軸範囲外で交差する配置等であっても良い。 In FIG. 9, the large turbine chamber 33 and the large compressor chamber 34 of the large turbo unit 3A, the large turbine shaft 37 extending between these chambers, the small turbine chamber 35 and the small compressor chamber 36 of the small turbo unit 3B, A small turbine shaft 38 extending between the two chambers is schematically depicted. Furthermore, a straight line L2 corresponding to the axis line of the large turbine shaft 37 and a straight line L3 corresponding to the axis line of the small turbine shaft 38 are respectively drawn (hereinafter referred to as the large turbo shaft L2 and the small turbo shaft L3). The large turbo shaft L2 and the small turbo shaft L3 extend in the front-rear direction in the same manner as the engine output shaft L1. FIG. 9 shows an example in which the large turbo shaft L2 and the small turbo shaft L3 are parallel to the engine output shaft L1, but at least one of the large and small turbo shafts L2, L3 is inclined with respect to the engine output shaft L1. Such an arrangement, or an arrangement in which the large and small turbo shafts L2 and L3 intersect within the large and small turbine shafts 37 and 38 or outside the axial range may be used.
大タービン軸37及び小タービン軸38とエンジン出力軸L1との位置関係において、気筒2の軸方向における平面視では、エンジン出力軸L1に対して大タービン軸37が小タービン軸38よりも遠い側に配置されている。図8を参照して換言すると、エンジン本体10の左側面10Lに近い側に小タービン軸38が配置され、大タービン軸37は小タービン軸38よりも右方に離れている。大タービン軸37の軸心の大ターボ軸L2と、小タービン軸38の軸心の小ターボ軸L3とは、上下方向に離間していると共に、左右方向にも所定距離だけ離間している。このような大タービン軸37及び小タービン軸38の位置関係が満たされるように、大型ターボ部3A及び小型ターボ部3Bがエンジン本体10に対して配置されている。 In the positional relationship between the large turbine shaft 37 and the small turbine shaft 38 and the engine output shaft L1, in the plan view in the axial direction of the cylinder 2, the large turbine shaft 37 is farther from the engine output shaft L1 than the small turbine shaft 38. Is arranged. In other words, referring to FIG. 8, the small turbine shaft 38 is disposed on the side close to the left side surface 10 </ b> L of the engine body 10, and the large turbine shaft 37 is separated to the right from the small turbine shaft 38. The large turboshaft L2 that is the center of the large turbine shaft 37 and the small turboshaft L3 that is the center of the small turbine shaft 38 are spaced apart from each other in the vertical direction, and are also separated from each other by a predetermined distance in the left-right direction. The large turbo part 3 </ b> A and the small turbo part 3 </ b> B are arranged with respect to the engine body 10 so that the positional relationship between the large turbine shaft 37 and the small turbine shaft 38 is satisfied.
図8の側面視において、大タービン軸37は、その軸回りに反時計方向(図中の矢印a)に回転する。このことは、大スクロール部315の上流から下流に向かうスクロール方向も、反時計方向であることを意味する。大スクロール部315の下流端315E(第2コンプレッサ室の出口)は、大タービン軸37の左方側において下向けに開口している。一方、小コンプレッサ室36への入口部324A(第1コンプレッサ室の入口)は、小ターボ軸L3の軸上に配置されている。下流端315Eと入口部324Aとは、小ターボ軸L3に対して大ターボ軸L2が右方にシフトしている分だけ、概ね上下方向に直線状に並ぶ位置関係となっている。 In the side view of FIG. 8, the large turbine shaft 37 rotates counterclockwise (arrow a in the figure) around the axis. This means that the scroll direction from upstream to downstream of the large scroll portion 315 is also counterclockwise. A downstream end 315E (exit of the second compressor chamber) of the large scroll portion 315 opens downward on the left side of the large turbine shaft 37. On the other hand, the inlet 324A (the inlet of the first compressor chamber) to the small compressor chamber 36 is arranged on the small turbo shaft L3. The downstream end 315E and the inlet 324A have a positional relationship that is linearly aligned in the vertical direction by the amount that the large turbo shaft L2 is shifted to the right with respect to the small turbo shaft L3.
コンプレッサ間通路46は、大コンプレッサ室34の出口である下流端315Eから小コンプレッサ室36の入口部324Aへ至る吸気通路である。コンプレッサ間通路46は、下流端315Eから直線状に下方へ延び出すストレート部461と、このストレート部461の下流端と入口部324Aとを繋ぐ曲げ部462とを含む。ストレート部461は、上述の第1カップリング部316、第2カップリング部323及びコールドデカップラ317と、第1カップリング部316と下流端315Eとを繋ぐ第1連結部316Sと、第2カップリング部323と曲げ部462とを繋ぐ第2連結部323Sとからなる。 The inter-compressor passage 46 is an intake passage from the downstream end 315 </ b> E that is the outlet of the large compressor chamber 34 to the inlet 324 </ b> A of the small compressor chamber 36. The inter-compressor passage 46 includes a straight portion 461 extending linearly downward from the downstream end 315E, and a bent portion 462 connecting the downstream end of the straight portion 461 and the inlet portion 324A. The straight portion 461 includes the first coupling portion 316, the second coupling portion 323, and the cold decoupler 317, the first coupling portion 316S that connects the first coupling portion 316 and the downstream end 315E, and the second cup. It consists of the 2nd connection part 323S which connects the ring part 323 and the bending part 462. FIG.
第1連結部316Sは、図3に示されているように、前後方向には緩くカーブした通路であるが、図8に示す側面視では、第1カップリング部316の鉛直上方に位置している。第1カップリング部316、第2カップリング部323、コールドデカップラ317及び第2連結部323Sも、鉛直方向に並んでいる。つまり、ストレート部461は、エンジン1がスラントして取り付けられていなければ、前記側面視では概ね鉛直方向に延びる直線的な通路である。曲げ部462は、上下方向に延びるストレート部461から小ターボ軸L3が延びる水平方向へ吸気通路の方向を変更するように三次元に湾曲した通路であり、小コンプレッサ36Bの直ぐ上流に位置している。 As shown in FIG. 3, the first connecting portion 316 </ b> S is a path that is gently curved in the front-rear direction, but is located vertically above the first coupling portion 316 in the side view shown in FIG. 8. Yes. The first coupling unit 316, the second coupling unit 323, the cold decoupler 317, and the second coupling unit 323S are also arranged in the vertical direction. That is, the straight portion 461 is a straight passage that extends in a substantially vertical direction in the side view unless the engine 1 is slanted. The bent portion 462 is a passage curved in three dimensions so as to change the direction of the intake passage from the straight portion 461 extending in the vertical direction to the horizontal direction in which the small turbo shaft L3 extends, and is positioned immediately upstream of the small compressor 36B. Yes.
このようなコンプレッサ間通路46は、図8に示す側面視において、大タービン軸37よりもエンジン本体10側に配置されている。つまりコンプレッサ間通路46は、左右方向においてエンジン本体10の左側面10Lと大タービン軸37との間に配置され、直線的に大型コンプレッサケース31Cと小型コンプレッサケース32Cとを繋いでいる。 Such an intercompressor passage 46 is disposed closer to the engine body 10 than the large turbine shaft 37 in a side view shown in FIG. That is, the inter-compressor passage 46 is disposed between the left side surface 10L of the engine body 10 and the large turbine shaft 37 in the left-right direction, and linearly connects the large compressor case 31C and the small compressor case 32C.
[ターボ軸の軸心間距離]
続いて、図8の側面視において、大タービン軸37の軸心の大ターボ軸L2と小タービン軸38の軸心の第1ターボ軸との左右方向における好ましい軸心間距離について説明する。図10及び図11は、大、小ターボ軸L2、L3の配置関係を示す模式図であり、図8と同方向の側面視で大、小タービン軸37、38(大、小ターボ軸L2、L3)を示している。
[Turbo shaft center distance]
Next, in the side view of FIG. 8, a preferable distance between the shaft centers in the left-right direction between the large turbo shaft L2 of the large turbine shaft 37 and the first turbo shaft of the small turbine shaft 38 will be described. 10 and 11 are schematic views showing the arrangement relationship between the large and small turbo shafts L2 and L3, and the large and small turbine shafts 37 and 38 (large and small turbo shafts L2,. L3).
ターボ過給機3のコンパクト化を図り、コンプレッサ間通路46の直線性を確保する観点から、大、小ターボ軸L2、L3の軸心間距離Aは、大コンプレッサ34B(第2コンプレッサ)の外径をBとするとき、
B/2≦A≦B ・・・(1)
の範囲に設定されることが好ましい。
From the viewpoint of downsizing the turbocharger 3 and ensuring the linearity of the passage 46 between the compressors, the distance A between the shaft centers of the large and small turbo shafts L2 and L3 is outside the large compressor 34B (second compressor). When the diameter is B,
B / 2 ≦ A ≦ B (1)
It is preferable to set in the range.
図10は、軸心間距離A=B/2に設定された場合、すなわち大コンプレッサ34Bの半径の長さ分だけ小ターボ軸Lが大ターボ軸L2に対して左方にシフトした場合の、コンプレッサ間通路46の一態様を示している。この場合のコンプレッサ間通路46は、図8の例とほぼ同様に、下流端315Eから下方に延びる大部分を上下方向に直線状の通路(ストレート部461)とし、入口部324Aの付近において湾曲(曲げ部462)させた通路とすることができる。なお、軸心間距離AがB/2よりも小さくなると、曲げ部462において左右方向の湾曲度合いを大きくする必要が生じ、好ましくない。 FIG. 10 shows a case where the distance between the shaft centers A = B / 2, that is, when the small turbo shaft L is shifted to the left with respect to the large turbo shaft L2 by the length of the radius of the large compressor 34B. An embodiment of the intercompressor passage 46 is shown. As in the example of FIG. 8, the inter-compressor passage 46 in this case has a large portion extending downward from the downstream end 315E as a straight passage (straight portion 461) in the vertical direction, and is curved in the vicinity of the inlet portion 324A ( A bent passage 462) can be formed. If the distance A between the axes is smaller than B / 2, it is necessary to increase the degree of bending in the left-right direction at the bent portion 462, which is not preferable.
図11は、軸心間距離A=Bに設定された場合、すなわち大コンプレッサ34Bの直径の長さ分だけ小ターボ軸Lが大ターボ軸L2に対して左方にシフトした場合の、コンプレッサ間通路46の一態様を示している。この場合、コンプレッサ間通路46は、例えば下流端315Eからの延び出し部分に当たる上流部分で緩く左右方向へカーブさせ、下流部分で上下方向に直線状とし、曲げ部462に繋ぐ通路とすることができる。なお、軸心間距離AがBよりも大きくなると、例えばコンプレッサ間通路46の上流部分において左右方向の湾曲度合いを大きくする必要が生じ、好ましくない。 FIG. 11 shows the distance between the compressors when the distance between the shaft centers is set to A = B, that is, when the small turboshaft L is shifted to the left with respect to the large turboshaft L2 by the length of the diameter of the large compressor 34B. One aspect of the passage 46 is shown. In this case, for example, the inter-compressor passage 46 can be a passage that gently curves in the left-right direction at the upstream portion corresponding to the extended portion from the downstream end 315E, is linear in the up-down direction at the downstream portion, and is connected to the bending portion 462. . If the distance A between the axes is greater than B, for example, it is necessary to increase the degree of bending in the left-right direction at the upstream portion of the intercompressor passage 46, which is not preferable.
[作用効果]
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3は、大型ターボ部3Aと小型ターボ部3Bとを備える2ステージ型のターボ過給機である。大型ターボ部3Aの大コンプレッサ室34は、吸気通路P1において小型ターボ部3Bの小コンプレッサ室36よりも上流側に配置されている。このため、コンプレッサ間通路46は、大タービン軸37の周囲に存在する大スクロール部315の下流端315E(大コンプレッサ室34の出口)と、小タービン軸38の軸方向に開口することになる小コンプレッサ室36の入口部324Aとを繋ぐ。また、エンジン出力軸L1に対して大タービン軸37が小タービン軸38よりも遠い側に配置されているので、大、小コンプレッサ室34、36側から見る側面視によれば、小タービン軸38は大タービン軸37の左側にシフトした位置に存在する。
[Function and effect]
The turbocharged engine 1 according to this embodiment described above has the following operational effects. The turbocharger 3 is a two-stage turbocharger including a large turbo part 3A and a small turbo part 3B. The large compressor chamber 34 of the large turbo unit 3A is disposed upstream of the small compressor chamber 36 of the small turbo unit 3B in the intake passage P1. For this reason, the inter-compressor passage 46 opens in the axial direction of the small turbine shaft 38 and the downstream end 315E (exit of the large compressor chamber 34) of the large scroll portion 315 existing around the large turbine shaft 37. The inlet 324A of the compressor chamber 36 is connected. Further, since the large turbine shaft 37 is disposed on the side farther than the small turbine shaft 38 with respect to the engine output shaft L1, according to a side view viewed from the large and small compressor chambers 34 and 36, the small turbine shaft 38 is provided. Exists at a position shifted to the left side of the large turbine shaft 37.
上記の構成を前提として、大タービン軸37はその軸周りに反時計方向に回転するので、大スクロール部315の下流端315Eの位置を、左右方向において小コンプレッサ室36の入口部324Aの位置に一致させ易くなる。すなわち、下流端315Eと入口部324Aとが、概ね上下方向に直線状に並ぶ位置関係とし易くなる。 Assuming the above configuration, the large turbine shaft 37 rotates counterclockwise around its axis, so the position of the downstream end 315E of the large scroll portion 315 is set to the position of the inlet portion 324A of the small compressor chamber 36 in the left-right direction. It becomes easy to match. That is, the downstream end 315E and the inlet portion 324A are likely to be in a positional relationship that is substantially linearly aligned in the vertical direction.
その上で、コンプレッサ間通路46が大タービン軸37よりもエンジン本体10側に配置されるので、当該コンプレッサ間通路46は、前記側面視において、自ずと殆ど湾曲を要さない通路とすることができる。このため、コンプレッサ間通路46をシンプル且つコンパクトな通路とすることができる。また、コンプレッサ間通路46の入口部324A付近の部分においては、上下方向に延びる通路を小タービン軸38が延びる水平方向へ向かうよう吸気通路を三次元的に湾曲させる必要がある。本実施形態では、この通路の湾曲を、十分に余裕のある曲げRをもって設定し易い。従って、コンプレッサ間通路46を流通する吸気に偏在流等が生じず、吸気抵抗を低いレベルに抑制することができ、過給効率を高めることができる。 In addition, since the compressor-to-compressor passage 46 is disposed closer to the engine body 10 than the large turbine shaft 37, the compressor-to-compressor passage 46 can be a passage that does not naturally need to be curved in the side view. . For this reason, the compressor passage 46 can be a simple and compact passage. Further, in the portion near the inlet portion 324A of the intercompressor passage 46, the intake passage needs to be curved three-dimensionally so that the passage extending in the vertical direction is directed in the horizontal direction in which the small turbine shaft 38 extends. In this embodiment, it is easy to set the curve of the passage with a sufficiently large bend R. Therefore, unevenly distributed flow or the like does not occur in the intake air flowing through the intercompressor passage 46, and the intake resistance can be suppressed to a low level, and the supercharging efficiency can be increased.
また、大、小タービン軸37、38(大、小ターボ軸L2、L3)の左右方向における軸心間距離Aが上記(1)式の範囲に設定されるので、小コンプレッサ室36の入口部324Aが大タービン軸37から左右方向に離間しすぎることはない。従って、コンプレッサ間通路46を、前記側面視において一層湾曲の少ない通路とすることができる。 Further, since the distance A between the axial centers of the large and small turbine shafts 37 and 38 (large and small turbo shafts L2 and L3) in the left-right direction is set in the range of the above expression (1), the inlet portion of the small compressor chamber 36 324A is not too far away from the large turbine shaft 37 in the left-right direction. Accordingly, the inter-compressor passage 46 can be a passage with less curvature in the side view.
さらに、前記側面視において、コンプレッサ間通路46は、大スクロール部315の下流端315Eから直線状に延び出すストレート部461と、ストレート部461の下流端と、小コンプレッサ室36の入口部324Aとを繋ぐ曲げ部462とを備える。これにより、入口部324A付近の曲げ部462を除いて、コンプレッサ間通路46をストレート部461によって形成することができる。また、曲げ部462を、吸気抵抗が大きくなるような無理な湾曲形状にせずとも済む。従って、コンプレッサ間通路46における吸気抵抗を低く抑えることができる。 Further, in the side view, the intercompressor passage 46 includes a straight portion 461 extending linearly from the downstream end 315E of the large scroll portion 315, a downstream end of the straight portion 461, and an inlet portion 324A of the small compressor chamber 36. And a bending portion 462 to be connected. Accordingly, the intercompressor passage 46 can be formed by the straight portion 461 except for the bent portion 462 in the vicinity of the inlet portion 324A. Further, the bending portion 462 does not have to be an excessively curved shape that increases the intake resistance. Accordingly, the intake resistance in the intercompressor passage 46 can be kept low.
本実施形態では、ブローバイ還流路411は、吸気通路P1において大コンプレッサ室34よりも上流側に接続されている。このため、吸気通路P1においてブローバイの油分が堆積する可能性がある。例えば、大スクロール部315から吐出された吸気は旋回流を形成しながらコンプレッサ間通路46を通過するが、該通路内に吸気抵抗が大きい部分が存在すると該部分に旋回流が吹き当たり、ブローバイ油分の堆積を引き起こす。しかし、本実施形態では、ブローバイ還流路411よりも下流側に配置されるコンプレッサ間通路46の吸気抵抗が低いので、前記油分の堆積を未然に防止することができる。 In the present embodiment, the blow-by return path 411 is connected to the upstream side of the large compressor chamber 34 in the intake passage P1. For this reason, blow-by oil may accumulate in the intake passage P1. For example, the intake air discharged from the large scroll part 315 passes through the inter-compressor passage 46 while forming a swirl flow. Cause deposition. However, in this embodiment, since the intake resistance of the inter-compressor passage 46 disposed on the downstream side of the blow-by recirculation passage 411 is low, it is possible to prevent the oil from being accumulated.
以上説明した通り、本発明によれば、大型、小型ターボ部3A、3Bを有する2ステージ型のターボ過給機3が付設されたエンジン1において、ターボ過給機3のコンプレッサ間通路46における吸気フローの抵抗を低減することができる。これにより、吸気の圧力損失が抑制され、ターボ過給機3の過給効率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, in the engine 1 provided with the two-stage turbocharger 3 having the large and small turbo parts 3A and 3B, the intake air in the intercompressor passage 46 of the turbocharger 3 is provided. Flow resistance can be reduced. Thereby, the pressure loss of the intake air is suppressed, and the supercharging efficiency of the turbocharger 3 can be improved.
[変形実施形態の説明]
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。上記実施形態では、コンプレッサ間通路46がストレート部461と曲げ部462とを具備する例を示した。これに代えて、コンプレッサ間通路46を、例えば全体的に弓なりに緩く湾曲した通路とすることができる。
[Description of Modified Embodiment]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. In the above-described embodiment, the example in which the inter-compressor passage 46 includes the straight portion 461 and the bent portion 462 is shown. Alternatively, the inter-compressor passage 46 may be a passage that is loosely curved, for example, generally bowed.
図12は、変形実施形態に係るターボ過給機30を、コンプレッサ室側から見た側面図である。ターボ過給機30が備えるコンプレッサ間通路46Aは、大スクロール部315の下流端315Eと小コンプレッサ室36の入口部324Aとを繋ぐ弓形の湾曲通路である。コンプレッサ間通路46Aは、下流端315Eと入口部324Aとの間において、左方に緩く湾曲しており、その上下方向の中間付近において最もエンジン本体10に接近している。このように、コンプレッサ間通路46Aが弓形の湾曲通路、つまり全体的に緩やかに湾曲した通路とすることによっても、当該コンプレッサ間通路46Aにおける吸気抵抗を低く抑えることができる。 FIG. 12 is a side view of the turbocharger 30 according to the modified embodiment as viewed from the compressor chamber side. The intercompressor passage 46A provided in the turbocharger 30 is an arcuate curved passage that connects the downstream end 315E of the large scroll portion 315 and the inlet portion 324A of the small compressor chamber 36. The inter-compressor passage 46A is gently curved leftward between the downstream end 315E and the inlet 324A, and is closest to the engine body 10 in the vicinity of the middle in the vertical direction. In this way, the intake resistance in the inter-compressor passage 46A can be kept low even if the inter-compressor passage 46A is an arcuate curved passage, that is, a generally gently curved passage.
この他、小タービン軸38の回転方向については、図8、図12では大タービン軸37と同様に反時計方向としている例を示しているが、大タービン軸37とは反対の時計方向に回転させるようにしても良い。また、2ステージ型のターボ過給機として、大型ターボ部3Aと小型ターボ部3Bとを備えるターボ過給機3を例示した。これに代えて、2つのターボ部が、同じ過給能力を具備する2ステージ型のターボ過給機としても良い。 In addition, the rotation direction of the small turbine shaft 38 is shown in FIGS. 8 and 12 as being counterclockwise as in the case of the large turbine shaft 37, but is rotated in the clockwise direction opposite to the large turbine shaft 37. You may make it let it. Moreover, the turbocharger 3 provided with the large turbo part 3A and the small turbo part 3B was illustrated as a two-stage turbocharger. Alternatively, the two turbo units may be a two-stage turbocharger having the same supercharging capability.
1 ターボ過給機付エンジン
10 エンジン本体
2 気筒
23 クランク軸(エンジン出力軸)
3 ターボ過給機
3A 大型ターボ部(第2ターボ部)
3B 小型ターボ部(第1ターボ部)
33 大タービン室(第2タービン室)
33T 大タービン(第2タービン)
34 大コンプレッサ室(第2コンプレッサ室)
34B 大コンプレッサ(第2コンプレッサ)
35 小タービン室(第1タービン室)
35T 小タービン(第1タービン)
36 小コンプレッサ室(第1コンプレッサ室)
36B 小コンプレッサ(第1コンプレッサ)
37 大タービン軸
38 小タービン軸
315E 下流端(第2コンプレッサ室の出口)
324A 入口部(第1コンプレッサ室の入口)
46、46A コンプレッサ間通路
461 ストレート部461
462 曲げ部462
P1 吸気通路
P2 排気通路
L1 エンジン出力軸
L2 大ターボ軸
L3 小ターボ軸
1 Engine with turbocharger 10 Engine body 2 Cylinder 23 Crankshaft (engine output shaft)
3 Turbocharger 3A Large turbo part (second turbo part)
3B Small turbo part (1st turbo part)
33 Large turbine room (second turbine room)
33T Large turbine (second turbine)
34 Large compressor room (second compressor room)
34B Large compressor (second compressor)
35 Small turbine room (1st turbine room)
35T small turbine (1st turbine)
36 Small compressor room (first compressor room)
36B Small compressor (first compressor)
37 Large turbine shaft 38 Small turbine shaft 315E Downstream end (outlet of second compressor chamber)
324A inlet (inlet of the first compressor chamber)
46, 46A Compressor passage 461 Straight section 461
462 Bending part 462
P1 Intake passage P2 Exhaust passage L1 Engine output shaft L2 Large turbo shaft L3 Small turbo shaft
Claims (5)
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と前記エンジン本体へ吸気を供給する吸気通路とを有し、前記吸気を過給するターボ過給機を備え、
前記ターボ過給機は、
前記排気通路に連通する第1タービン内蔵の第1タービン室及び前記吸気通路に連通する第1コンプレッサ内蔵の第1コンプレッサ室と、これら両室間に延びて前記第1タービンと前記第1コンプレッサとを連結する第1タービン軸とを含む第1ターボ部と、
前記排気通路に連通する第2タービン内蔵の第2タービン室及び前記吸気通路に連通する第2コンプレッサ内蔵の第2コンプレッサ室と、これら両室間に延びて前記第2タービンと前記第2コンプレッサとを連結する第2タービン軸とを含む第2ターボ部と、を有し、
前記第1コンプレッサ室の入口は、前記第1タービン軸の軸上に配置され、
前記第2コンプレッサ室は、前記吸気通路において前記第1コンプレッサ室よりも上流側に配置され、前記第2コンプレッサの周囲に渦巻き状の吸気通路を形成するスクロール部を有し、
前記第1タービン軸及び前記第2タービン軸は、大略的に前記エンジン出力軸と同方向に延びるように配置されており、
前記気筒の軸方向における平面視において、前記エンジン出力軸に対して前記第2タービン軸が前記第1タービン軸よりも遠い側に配置されたターボ過給機付エンジンにおいて、
前記第1、第2タービン軸を前記第1、第2コンプレッサ室側から見た側面視において、
前記スクロール部の上流側は、左右方向において前記エンジン本体に対して前記第2タービン軸よりも遠い側から、前記第1コンプレッサ室に対して離間する方向であって次第に前記エンジン本体に接近する方向にスクロールし、
前記スクロール部の下流側は、前記エンジン本体に接近しつつ、左右方向において前記エンジン本体に対して前記第2タービン軸よりも近い側に配置された前記第1タービン軸に向かう方向にスクロールしており、
前記スクロール部の下流端部が前記第2コンプレッサ室の出口であり、当該出口は、前記第2タービン軸と直交する方向であって、前記第1タービン軸を向く方向に開口し、
前記第2コンプレッサ室の出口から前記第1コンプレッサ室の入口に至るコンプレッサ間通路は、前記第2タービン軸よりも前記エンジン本体側に配置されており、前記第2コンプレッサ室の出口から、前記スクロール部の下流端部の接線方向へ延び出して、前記第1タービン軸を向く方向に延びている、
ことを特徴とするターボ過給機付エンジン。 An engine body having a cylinder and an engine output shaft;
A turbocharger that is disposed adjacent to the engine body, has an exhaust passage through which exhaust is supplied from the engine body, and an intake passage through which intake air is supplied to the engine body;
The turbocharger is
A first turbine chamber with a built-in first turbine communicating with the exhaust passage, a first compressor chamber with a built-in first compressor communicating with the intake passage, and the first turbine and the first compressor extending between the two chambers A first turbo part including a first turbine shaft that couples
A second turbine chamber containing a second turbine communicating with the exhaust passage, a second compressor chamber containing a second compressor communicating with the intake passage, and the second turbine and the second compressor extending between the two chambers. A second turbo part including a second turbine shaft connecting the two,
An inlet of the first compressor chamber is disposed on an axis of the first turbine shaft;
The second compressor chamber is disposed upstream of the first compressor chamber in the intake passage, and has a scroll portion that forms a spiral intake passage around the second compressor,
The first turbine shaft and the second turbine shaft are arranged to extend substantially in the same direction as the engine output shaft,
In the turbocharged engine in which the second turbine shaft is disposed farther than the first turbine shaft with respect to the engine output shaft in a plan view in the axial direction of the cylinder,
In a side view of the first and second turbine shafts as viewed from the first and second compressor chambers,
The upstream side of the scroll portion is a direction away from the first turbine chamber from a side farther from the second turbine shaft than the engine body in the left-right direction, and a direction gradually approaching the engine body. Scroll to
The downstream side of the scroll portion is scrolled in a direction toward the first turbine shaft arranged closer to the engine body in the left-right direction than the second turbine shaft while approaching the engine body. And
The downstream end of the scroll portion is an outlet of the second compressor chamber, and the outlet opens in a direction perpendicular to the second turbine shaft and toward the first turbine shaft,
The compressor passage from the outlet of the second compressor chamber to the inlet of the first compressor chamber is disposed closer to the engine body than the second turbine shaft. From the outlet of the second compressor chamber, the scroll Extending in the tangential direction of the downstream end of the section and extending in the direction toward the first turbine axis,
This is a turbocharged engine.
前記側面視において、前記第1タービン軸と前記第2タービン軸との前記左右方向の軸心間距離Aは、前記第2コンプレッサの外径をBとするとき、
B/2≦A≦B
の範囲に設定されている、ターボ過給機付エンジン。 In the turbocharged engine according to claim 1,
In the side view, the axis distance A between the right and left direction between the second turbine shaft and the first turbine shaft, when the outer diameter of the second compressor is B,
B / 2 ≦ A ≦ B
The turbocharged engine that is set in the range of
前記側面視において、前記コンプレッサ間通路は、
前記第2コンプレッサ室のスクロール部の下流端から直線状に延び出すストレート部と、
前記ストレート部の下流端と、前記第1コンプレッサ室の前記第1タービン軸に沿った入口部とを繋ぐ曲げ部と、を備えるターボ過給機付エンジン。 The turbocharged engine according to claim 1 or 2,
In the side view, the passage between the compressors is
A straight portion extending linearly from the downstream end of the scroll portion of the second compressor chamber;
A turbocharged engine comprising: a bent portion that connects a downstream end of the straight portion and an inlet portion along the first turbine axis of the first compressor chamber.
前記側面視において、前記コンプレッサ間通路は、前記第2コンプレッサ室のスクロール部の下流端と、前記第1コンプレッサ室の前記第1タービン軸に沿った入口部とを繋ぐ、弓形の湾曲通路である、ターボ過給機付エンジン。 The turbocharged engine according to claim 1 or 2,
In the side view, the intercompressor passage is an arcuate curved passage that connects the downstream end of the scroll portion of the second compressor chamber and the inlet portion along the first turbine shaft of the first compressor chamber. , Turbocharged engine.
前記吸気通路において前記第2コンプレッサ室よりも上流側には、ブローバイガスを前記吸気通路に合流させるブローバイ還流路が接続されている、ターボ過給機付エンジン。 The turbocharged engine according to claim 1 or 2,
An engine with a turbocharger, wherein a blow-by recirculation passage for connecting blow-by gas to the intake passage is connected upstream of the second compressor chamber in the intake passage.
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