JPH01257719A - 排気ターボ式過給機付エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２台の排気ターボ式過給機を備え、エンジン
の運転状態に応じてその一方または双方が、あるいは何
れか一方が、択一的に作動するように制御される過給機
付エンジンの吸気装置に関する。

（従来技術） エンジンの排気ガスによって駆動されるタービンと、こ
のタービンに連結されて回動する吸気過給用ブロワ（コ
ンプレッサ）とからなる排気ターボ式過給機（以下単に
「ターボ過給機」と呼ぶ）がエンジンの出力性能の向上
のために広く実用に供されているが、このターボ過給機
付エンジンの一般的な欠点である低速トルクの不足およ
びターボラグによる加速応答性の悪さを解消するために
、例えば特開昭５９−１４７８２４号公報に開示されて
いるように、シーケンシャルターボ過給装置が提案され
ている。このシーケンシャルターボ過給装置は、２台の
ターボ過給機を各タービンおよびブロワが排気通路およ
び吸気通路内でそれぞれ並列に配置されるように設け、
作動させる過給機の数を運転状態に応して変更したり、
あるいはあらかじめ低速用および高速用に設計した２台
のターボ過給機を運転状態に応して択一的に作動させる
ことにより、上記低速トルクの不足およびターボラグの
解消を図ろうとするものである。　　′ところで、上記
シーケンシャルターボ装置において、燃料噴射量を決定
するために吸入空気量を検出するエアフローメークの下
流で吸気通路を２本に分岐させ、この２本の分岐吸気通
路のそれぞれに２台のターボ過給機の各ブロワを配置す
るとともに、これら分岐吸気通路の一方または双方に、
運転状態に応してこの分岐通路を開閉する開閉弁を設け
た構成とした場合、この開閉弁の開閉作動時にこの分岐
吸気通路内に圧力波が生し、この圧力波が吸気通路の上
流側に伝播してエアフローメータを振動させ、これによ
り燃料噴射量が変動してトルク変動を生しる問題があっ
た。

また、２台の排気ターボ過給機の一方を１次側ターボ過
給機、他方を２次側ターボ過給機として、２次側ターボ
過給機のブロワが設けられている分岐吸気通路に開閉弁
を設け、エンジンの低回転領域では上記開閉弁を閉じて
１次側ターボ過給機のみを作動させ、エンジンの高回転
領域では」１記開閉弁を開いて１次側および２次側ター
ボ過給機の双方を作動させるようにした場合、」１記開
閉弁の開閉作動によって生じた２次側の分岐吸気通路内
の圧力変動が１次側の分岐吸気通路にも伝播して、１次
側ターボ過給機のブロワの回転に影響を与えるため、特
にロータリビス）・ンエンジンにおいては、このような
原因によってもトルク変動を生しるという問題があった
。

すなわち、上記開閉弁が閉したときには、１次側ターボ
過給機のブロワ上流側における分岐吸気通路内の圧力が
上昇してこのブロワが回転し易くなるため、その分この
ブロワに連結されているタービンの回転数が増大して排
気ガスの圧力を低下させる。このため、エンジンの排気
作動室から排気ボートを通して吸気作動室内に流入する
ダイリューションガスの持込み量が減少してトルクが増
大することになる。一方、上記開閉弁が開いたときには
、１次側ターボ過給機のブロワ上流側における分岐吸気
通路内の圧力が低下してこのブロワが回転しにく（なる
ため、排気ガスの圧力が上昇し、グイリュージョンガス
の持込み量が増大してトルクが減少することになるので
ある。

（発明の目的） そこで本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであ
り、分岐吸気通路に設けた開閉弁の開閉作動による圧力
波の発生に伴うトルク変動を防止した排気ターボ式過給
機付エンジンの吸気装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の排気ターボ式過給機付エンジンの吸気装置は、
吸入空気量を検出するエアフローメータの下流で吸気通
路が分岐して形成された２木の分岐吸気通路に排気ター
ボ式過給機のブロワがそれぞれ設けられ、かつ、所定の
分岐吸気通路に、運転状態に応じてこの分岐吸気通路を
開閉する開閉弁が設りられているエンジンの吸気装置に
おいて、２台の排気ターボ式過給機を双方のブロワが外
側に位置する態様で対向配置するとともに、双方のブロ
ワの上流側の分岐吸気通路部分を互いに対向させて形成
したことを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、双方のブロワの上流側の分岐吸気通路
部分を互いに対向させて形成したので、開閉弁の開閉時
に、この開閉弁が設けられている分岐吸気通路に発生ず
る圧力波を他方の分岐吸気通路に伝えて減衰させること
ができ、したがって上記圧力波によりエアフローメータ
が誤動作するおそれを回避してトルク変動を防止するこ
とができる。

また、２台の排気ターボ式過給機を、双方のブロワが外
側に位置する態様で対向配置したので、ブロワ間を連結
する分岐吸気通路部分の通路長が長くなり、これにより
他方のブロワへの影響が軽減され、これによってもエン
ジンのトルク変動を防止することができる。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例による排気ターボ式過給機付
エンジンの吸気装置を概略的に示す図、第２図は本発明
を実施したロータリピストンエンジンの要部の構成を示
す側面図である。第１図において、エンジンｌの排気ガ
スを排出する排気通路２は、途中で分岐して２本の分岐
排気通路２ａ、２ｂが形成されている。また、エンジン
１の吸入空気が流通する吸気通路３は、吸入空気量を検
出するエアフローメータ４の下流側において分岐して２
本の分岐吸気通路３ａ、３ｂが形成され、インタークー
ラ５の上流側において合流している。

インタークーラ５の下流側の吸気通路３には、スロット
ル弁６、サージタンク７および燃料噴射弁８が配設され
ている。

上記２本の分岐排気通路２ａ、２ｂのうちの一方の分岐
排気通路２ａには、排気ガスによって回転駆動されるタ
ービンＴｐが配設され、このタービンＴｐは、一方の分
岐吸気通路３ａに配設されたブロワＣｐに回転軸Ｌｐを
介して連結されている。そしてこれらタービンＴｐ、回
転軸Ｌｐ、プロ’７Ｃｐを主要素として１次側ターボ過
給機９が構成されている。同様に、他方の分岐排気通路
２ｂには、排気ガスによって回転駆動されるタービンＴ
Ｓが配設されているとともに、他方の分岐吸気通路３ｂ
にはブロワＣｓが配設され、これらタービンＴｐとブロ
ワＣｓとが回転軸Ｌｓによって連結されて２次側ターボ
過給＃ｉ１０を構成している。

両分岐排気通路２ａ、２ｂはタービンＴｐ、Ｔｓの下流
側で合流しているが、上記１次側ターボ過給機９と２次
側ターボ過給Ｉ！１０とは、第２図を参照すると明らか
なように、タービンＴＩ）Ｓ−Ｔｓが内側にあって互い
に対向し、ブロワＣｐ、Ｃｓが外側に位置する態様で回
転軸Ｌｐ、Ｌｓが互いに直列になるように配置されてい
る。

また分岐吸気通路３ａ、３ｂのブロワＣｐ、Ｃｓの上流
側の通路部分は、吸気通路３から分岐した分岐部におい
て互いに一直線状になるように対向して形成されており
、一方の分岐吸気通路３ｂに発生した圧力波が他方の分
岐吸気通路３ａ側には伝播し易く、エアフローメータ４
側には伝播しにくいような構成となっている。

上記２次側の分岐排気通路２ｂには、タービンＴｓの上
流側において排気カント弁１１が配設されている。この
排気カット弁１１は、低回転域でこの分岐排気通路２ｂ
を閉じて２次側ターボ過給８１１０のタービンＴｓへの
排気ガスの供給を遮断し、１次側ターボ過給１１９のみ
を作動させるために設けられているものである。またこ
の２次側の分岐排気通路２ｂは、上記排気カット弁１１
の上流側で連通路１２を介して１次側の分岐排気通路２
ａのタービンＴｐの上流側に接続されている。

上記連通路１２は、排気洩らし弁１３を配設したバイパ
ス通路１４を介して、上記排気カット弁１１とタービン
Ｔｓとの間の部位において上記分岐排気通路２ｂに接続
されており、上記排気洩らし弁１３は、制御圧力導管１
５が１次側ターボ過給機９のブロワＣｐの下流側におい
て分岐吸気通路３ａに開口するダイヤフラム式アクチュ
エータ１６によって操作されるようになっており、エン
ジン回転数の上昇過程において、ブロワＣｐの下流側の
過給圧Ｐ１が所定の値（例えば５００ｍＨｇ）以上にな
ると、開作動され、これにより排気カット弁１１が閉じ
ているときに少量の排気ガスがバイパス通路１４を通じ
てタービンＴｓに供給される。

したがって、タービンＴｓが排気カット弁１１の開く以
前に予め回転を開始して、排気カット弁１１が開いたと
きのトルクショックを緩和するようになっている。さら
に、上記連通路１２は、ウェストゲート弁１７を配設し
たバイパス通路１８を介して両タービンＴｐ、Ｔｓの下
流側の排気通路２に接続されている。なお、１９．２０
は、排気カット弁１１およびウェストゲート弁１７をそ
れぞれ操作するダイヤフラム式アクチュエータであるが
、これらのアクチュエータの動作については後述するこ
とにする。

一方、２次側の分岐吸気通路３ｂには、ブロワＣｓの下
流側において吸気カット弁２１が配設され、さらにブロ
ワＣｓをバイパスする通路２２が設けられて、このバイ
パス通路２２にリリーフ弁２３が配設されている。上記
吸気カット弁２１は前述した排気カット弁１１と同時に
開閉されるようにダイヤフラム式アクチュエータ２４に
よって操作され、また上記リリーフ弁２３は、エンジン
回転数の上昇過程において、吸気カット弁２１および排
気カット弁１１が開く時点よりも少し前までバイパス通
路２２を開いていて、排気カット弁１１が閉していると
きの排気洩らし弁１３の開動作にもとづくブロワＣｓの
回転によってブロワＣｓと吸気カット弁２１との間にお
ける分岐吸気通路３ｂの圧力が上昇するのを防止し、か
つブロワＣ５が回転しやすいように設けられているもの
であって、ダイヤフラム式アクチュエータ２５によって
操作されるようになっている。

上記吸気カット弁２１を作動するアクチュエータ２４の
制御圧力導管２６は電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２
７の出力ポートに接続されており、また排気カット弁１
１を作動するアクチュエータ１９の制御圧力導管２８は
同様に電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２９の出力ポー
トに接続されている。さらにリリーフ弁２３を作動する
アクチュエータ２５の制御圧力導管３０は上述と同様の
三方弁３１の出力ポートに接続されているが、ウェスト
ゲート弁１７を作動するアクチュエータ２０の制御圧力
導管３２のみは電磁ソレノイド弁よりなる三方弁３３の
出力ポートに接続されている。

これら電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２７．２９．３
１および二方弁３３は制御回路３５によって制御される
が、この制御部回路３５は、エンジン回転数Ｎ＋３、吸
入空気量Ｑａ、スロットル開度ＴＶＯおよび１次側ター
ボ過給機９のブロワＣｐの下流側の過給圧Ｐｌ等の検出
にもとづいて各電磁ソレノイド弁を制御するようになっ
ている。

上記４個の電磁ソレノイド弁のうち、三方弁２７．２９
の一方の入力ポートは大気に開放されており、他方の入
力ポートは導管３６を介して互いに接続され、導管３６
にはスロソ］・ル弁６の下流の吸気負圧Ｐｎがチエツク
弁３７を介して導入されるようになっている。さらに上
記導管３６は、導管３８を介して差圧検出弁３９の出力
ポートに接続されている。この差圧検出弁３９の一方の
圧力検出ボートは、導管４１を介して吸気カット弁２１
の下流側に接続されて、１次側ブロワＣｐの下流側の過
給圧Ｐ１を導入するようになっており、他方の圧力検出
ボートは、導管４２を介して吸気カット弁２１の上流側
に接続されて、吸気カット弁２１が閉しているときの吸
気カット弁２１の上流側の圧力Ｐ２を導入するようにな
っている。そして、この差圧検出弁３９は圧力Ｐ１、Ｐ
２の圧力差が大きいときは開状態にあって大気を導管３
８．３７に導入しているが、差圧Ｐ２−ＰＩが所定値上
△Ｐ以内になったとき閉しるようになっている。したが
って、差圧Ｐ２−Ｐ１が所定値±ΔＰよりも大きいとき
には、三方弁２７．２９の切換位置の如何にかかわらず
、アクチュエータ２４．１９の制御圧力導管２６．２８
に大気が導入されているから、吸気カット弁２１および
排気カット弁１１は分岐吸気通路３ｂおよび分岐排気通
路２ｂをそれそれ閉じた状態にあり、１次側のターボ過
給機９のみが作動される。またエンジンの低回転時には
、制御回路３５が三方弁２７．２９が大気側に開かれる
ように制御しているので、この場合も差圧Ｐ２−Ｐｉの
値に関係なく吸気カット弁２１および排気カット弁１１
はともに閉状態にある。

一方、過給圧Ｐ１が上昇して差圧Ｐ２−ＰＩが±ΔＰ以
内になると、差圧検出弁３９が閉じて導管３６内への大
気の導入が遮断され、代りに導管３６内へ吸気負圧Ｐｎ
が導入されるとともに、制御回路３５がエンジン回転数
Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、スロワ１−ル開度ＴＶＯおよび
過給圧Ｐ１の検出にもとづいて三方弁２７．２９を切換
えてアクチュエータ２４．１９に吸気負圧Ｐｎを導入す
るから、吸気カット弁２１および排気カット弁１１がと
もに開き、２次側のターボ過給機１０が作動される。

第３図は、吸気カット弁２１および排気カット弁１１の
開閉状態を排気洩らし弁１３、ウェストゲート弁１７お
よびリリーフ弁２３の開閉状態とともに示す制御マツプ
で、この制御マツプは制御回路３５内に格納されている
。

また、三方弁３１の一方の入力ポートも大気に開放され
、他方の入力ポートはチエツク弁４３を介して導管３６
に接続されており、エンジンが低回転のときは導管３０
に吸気負圧Ｐｎが導入されているため、リリーフ弁２５
がバイパス通路２２を開いているが、エンジン回転数Ｎ
ｅの上昇過程で、第３図に示すように、上記吸気カット
弁２１および排気カット弁１１が開く段階以前において
、上記三方弁３１が制御回路３５からの信号によって大
気側に切換えられ、これによりリリーフ弁２５がバイパ
ス通路２２を閉しるようになっている。

さらに二方弁３３の入力ポートには、アクチュエータ１
６の制御圧力導管１５を通じて過給圧Ｐ１が導入される
ようになっており、エンジン回転数Ｎｅおよびスロット
ル開度ＴＶＯが所定値以上でかつ過給圧Ｐ１が所定値以
上になったとき、制御回路３５が二方弁３３を開いてア
クチュエータ２゜に過給圧Ｐ１を導入し、これによりウ
ェストゲート弁１７がバイパス通路１８を開くようにな
っている。

以上の説明で本発明による排気ターボ過給機付エンジン
の吸気装置の実施例の構成およびその動作が明らかとな
ったが、本実施例によれば、１次側および２次側のター
ボ過給機９．１０のブロワＣｐ、Ｃｓの上流側の分岐吸
気通路３ａ、３ｂの通路部分を互いに対向させて形成し
たので、吸気カット弁２１の開閉時に、分岐吸気通路３
ｂ内に発生する圧力波を他方の分岐吸気通路３ａに伝え
て減衰させることができ、したがって上記圧力波により
エアフローメータ４が誤動作するおそれを回避してトル
ク変動を防止することができる。

また、１次側および２次側のターボ過給機９．１０を、
双方のブロワＣｐ、Ｃｓが外側に位置する態様で対向配
置したので、分岐吸気通路３ａ、３ｂのブロワＣｐ、Ｃ
ｓ間を連結する部分の通路長が長くなり、これにより、
吸気カット弁２１の開閉動作による１次側のブロワＣｐ
への影響が軽減され、これによってもエンジン１のトル
ク変動を防止することができる。

ところで、本実施例において、両ターボ過給機９．１０
の回転軸Ｌｐ、Ｌｓの軸受はがなりの高温になり、特に
ほぼ全運転領域で作動される１次側のターボ過給機９の
軸受部において温度上昇が著しい。そこで本実施例では
、第２図に示すように、回転軸Ｌｐ、Ｌｓの軸受部を冷
却するための冷却水路４５を設けている。その場合、エ
ンジン１を停止させたときに冷却水の循環も停止される
ので、より高温の１次側ターボ過給機９の軸受部周囲の
冷却水が沸騰し、気泡が冷却水路４５を通って上昇し、
ラジェータへ流入する可能性がある。

そこで本実施例においては、冷却水が１次側および２次
側ターボ過給機９．１０を直列に通るように冷却水路４
５を形成し、かつ１次側ターボ過給機９を２次側ターボ
過給機１０よりも僅かに低くなるようにエンジン１に取
付けて、両ターボ過給機９．１０を接続している冷却水
路部分４５ａを傾斜させている。このような構成により
、エンジン１の停止時に１次側ターボ過給機１０の軸受
部周囲の冷却水を冷却水路部分４５ａ内を比較的低温の
２次側ターボ過給機１０に向って上昇させることによっ
てその沸騰を抑えることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を概略的に示す図、第２図は本
発明を実施したロータリピストンエンジンの要部の構成
を示す側面図、第３図はその制御回路が備えている制御
マツプである。 １−エンジン　　　　　２−排気通路 ２ａ、２ｂ−分岐排気通路 ３−吸気通路 ３ａ、３ｂ−分岐吸気通路 ４・−エアフローメータ ９−１次側ターボ過給機 １０−−２次側ターボ過給機 １１−排気カット弁　　１３−排気洩らし弁１６．１９
．２０，２４．２５− 一ダイヤフラム式アクチュエータ ２１−吸気カット弁 ２７．２９．３ｌ−＝−三方弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排気ガスによって駆動されるタービンと、このタービン
   の回転軸上に設けられて吸気を過給するブロワとからな
   る排気ターボ式過給機を２台備えており、吸入空気量を
   検出するエアフローメータの下流で吸気通路が分岐して
   形成された２本の分岐吸気通路に上記排気ターボ式過給
   機の各ブロワがそれぞれ設けられ、かつ、所定の分岐吸
   気通路に、運転状態に応じてこの分岐吸気通路を開閉す
   る開閉弁が設けられているエンジンの吸気装置において
   、 上記２台の排気ターボ式過給機を双方のブロワが外側に
   位置する態様で対向配置するとともに、双方のブロワの
   上流側の分岐吸気通路部分を互いに対向させて形成した
   ことを特徴とする排気ターボ式過給機付エンジンの吸気
   装置。