JPH02125923A - 排気ターボ過給機 - 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、エンジンの排気ターボ過給機に関する。

（従来技術） 複数の排気ターボ過給機を並列に配置して、エンジン低
回転時にはその一部の排気ターボ過給機によって応答性
の良い過給を行い、エンジン高回転時には全部の排気タ
ーボ過給機を作動させることで高過給を得るようにした
ものは従来がら知られているＣ以下、この種の排気ター
ボ過給機をシーケンンヤルターボと呼ぶ。）。

上記シーケンンヤルターボにおける高回転側タービン（
セカンダリタービン）の作動、非作動の切り換えは、そ
の入口側に設けられた排気カット弁の開閉によって行う
のが普通である。そして、このように排気カット弁によ
って排気ターボ過給機の切り換えを行う場合、例えば特
開昭５９−１６００２２号公報等に記載されたものでは
、排気カット弁が開いたときの過給応答性を高めるとと
もにトルクンヨックを防止するため、排気カット弁が閉
じているときにこの排気カット弁をバイパスする通路（
もらし通路）によって少量の排気ガスを流しセカンダリ
タービンを予回転さＵるようにしている。また、特開昭
５１−１４５３２７号公報に記載されているように、排
気カット弁をバイパスするもらし通路に、排気カット弁
が開く前に開く電磁式の開閉弁（排気もらし弁）を設け
たものも知られている。

ところで、エンジン高回転時に作動するセカンダリター
ビンの入口に排気カット弁を設置」、この排気カット弁
をバイパスするもらし通路に排気もらし弁を設ける場合
に、排気カット弁としては、確実な作動とともに、排気
脈動等ｊこ影響されない確実なシール性が要求され、ま
た、排気もらし弁の方も、排気圧が高くなりすぎないよ
う確実に作動することが要求される。そしてまた、排気
カット弁および排気もらし弁は限られたスペースにコン
パクトに配設しなければならない。しかし、−１−記公
報記載のものを含め従来の技術ではこれらの課題を確実
に解決することができない。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ン
ーケンシャルターボにおいて、排気カット弁のシール性
を確保し、また、この排気カット弁に併設する排気もら
し弁の作動を確実にするとともに、これら両弁をコンパ
クトに配設することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、排気圧が開弁方向に作用する方向に排気カッ
ト弁を配置したのでは、シール性を確保するため排気脈
動まで考慮して大きなアクチュエータを用いなければな
らないが、排気圧が閉弁方向に作用するよう排気カット
弁を配置すれば、アクチュエータを特に大きくしなくて
も排気圧力とアクチュエータの作動力によってソール性
を高められることができ、一方、排気もらし弁の方は、
むしろ開弁が遅れて排気圧が上がりすぎることを避ける
ことが重要であって、排気脈動によって多少早めに開く
分には、開口面積が小さいためプライマリ側に作用する
排気圧を大幅に落とすこともなく、さほど支障は生じな
いという認識に基づくものであって、その構成はつぎの
とおりである。

すなわち、本発明に係る排気ターボ過給機は、エンジン
の排気通路に接続される並列配置のプライマリタービン
およびセカンダリタービンと、エンジンの吸気通路に配
置され前記各タービンによってそれぞれ駆動されるプラ
イマリブロアおよびセカンダリブロアと、エンジン低回
転時に前記セカンダリタービンへの排気ガスの流れを遮
断する排気カット弁と、該排気カット弁をバイパスして
少量の排気ガスを前記セカンダリタービンに流すもらし
通路と、該もらし通路を開閉する排気もらし弁とを備え
た排気ターボ過給機において、前記排気カット弁を排気
上流方向に開くよう構成するとともに、前記排気もらし
弁を排気下流方向に開くよう構成したことを特徴として
いる。

（作用） エンジン低回転時には排気カット弁が閉じられてセカン
ダリタービンへの排気ガスの流れが遮断される。このと
き、エンジンの過給はプライマリタービンによってプラ
イマリブロアが駆動されることにより行われる。一方、
エンジン高回転時には排気カット弁が開き、プライマリ
タービンに加えてセカンダリタービンも駆動され、プラ
イマリ側とセカンダリ側の両ブロアによる過給が行われ
る。また、セカンダリ側の作動に先駆けて排気もらし弁
が開くと、少量の排気ガスがもらし通路を通ってセカン
ダリタービンに流れセカンダリタービンを低速で予回転
させる。

排気カット弁は排気上流方向に開くよう構成されている
ので、排気圧が閉弁方向に作用し、したがって、排気脈
動に対するシール性が高い。また、排気もらし弁の方は
排気下流方向に開くよう構成されているため、排気圧は
開弁方向に作用する。

したがって、排気脈動が排気もらし弁の開作動を妨げ、
そのために排気圧が高くなりすぎるといったことにはな
らない。そして、このように排気カット弁は排気上流方
向に開くよう、また、排気もらし弁は排気下流方向？こ
開くよう構成したこと？こより、限られたスペースにお
いて両方の弁をコンパクトに配設することが可能となる
。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体システム図である。

エンジン１からは独立した二つの排気通路２３が延び、
その一方の排気通路２にプライマリタービン４の人口５
が、また、他方の排気通路３にセカンダリ、タービン６
の入ロアがそれぞれ接続されている。

プライマリタービン４にはプライマリブロア８が、セカ
ンダリタービン６にはセカンダリブロア９がそれぞれ連
結されている。これら二つのブロア８．９は図示しない
エアクリーナの下流側で分岐した吸気分岐通路１０．Ｉ
Ｉにそれぞれ配設されている。吸気分岐通路１０．＋１
は両ブロア８゜９の下流で一本の吸気通路１２に集合し
、エンジン１に連通ずる。この集合部下流の吸気通路Ｉ
２にはインタークーラ１３が配設され、インタークーラ
Ｉ３の下流にはスロットル弁１４が設けられ、さらにそ
の下流にはサージタンク１５が設けられている。

独立した二つの排気通路２．３はそれぞれのタービン４
６の上流において連通路１６で連通されている。そして
、セカンダリタービン６側の排気通路３には、連通路１
６への分岐点直下流位置に、第１のダイアフラム式のア
クチュエータＩ７に連結された排気カット弁！８が設け
られている。

上記アクチュエータ１７の作動室は第１の三方ソレノイ
ドバルブ１９を介してサージタンク１５下流に接続され
、この三方ソレノイドバルブ１９とサージタンク１５下
流をつなぐ第１の導管２０にはチエツクバルブ２Ｉが設
けられている。また、連通路１６の途中とセカンダリタ
ービン６の入ロアとを排気カット弁１８をバイパスして
連通ずるもらし通路２２が設けられ、該もらし通路２２
には第２のダイアフラム式のアクチュエータ２３に連結
された排気もらし弁２４が配設されている。

上記第２のアクチュエータ２３の作動室は第２の導管２
５により第２の三方ソレノイドバルブ２６を介してプラ
イマリブロア８の直下流に接続されている。

また、プライマリタービン４の出口２７とセカンダリタ
ービン６の出口２８とが集合する出口集合部２９と上記
連通路１６とはバイパス通路３０によって接続され、該
バイパス通路３０には第３のダイアフラム式のアクチュ
エータ３Ｉに連結されたウェストゲートバルブ３２が設
けられている。

上記第３のアクチュエータ３１の作動室は、第３の導管
３３によって前記第２の三方ソレノイドバルブ２６とプ
ライマリブロア８下流との間の第２の導管２５に接続さ
れている。

セカンダリブロア９が配設された方の吸気分岐通路１１
の入口部には第４のダイアフラム式のアクチュエータ３
４に連結された吸気カット弁３５が設けられている。そ
して、上記第４のアクチュエータ３４の作動室に接続さ
れた第４の導管３６には第３の三方ソレノイドバルブ３
７が配設されている。この第３の三方ソレノイドバルブ
３７の一方の入口ボートは、前記第１の導管２０の第１
の三方ソレノイドバルブ１９とチエツクバルブ２■との
間に接続され、また、もう一方の入口ボートは差圧検出
弁３８の出口ボートに接続されている。差圧検出弁３８
は吸気カット弁３５上下流の圧力差によって作動するも
のであって、一方の入口ボートはセカンダリ側吸気分岐
通路ＩＩの排気カット弁３５直」二流に接続され、他方
の入口ポートはプライマリブロア８下流の圧力を導入す
るよう吸気カット弁３５下流に接続されている。

また、セカンダリ側の吸気分岐通路１１には、セカンダ
リブロア９をバイパスするリリーフ通路３９が形成され
、該リリーフ通路３９には第５のダイアフラム式のアク
チュエータ４０に連結されたリリーフ弁４１が設けられ
ている。上記第５のアクチュエータ４０の作動室は第５
の導管４２によって前記第１の導管２０のチェックバル
ブ２１下流位置に接続されている。また、第５の導管４
２の途中には第４の三方ソレノイドバルブ４３が設けら
れ、この三方ソレノイドバルブ４３と前記第１の導管２
０との間には第２のチエツクバルブＯ ４４が設けられている。

過給制御はコントロールユニット４５による第１から第
５の各三方ソレノイドバルブ１９，２３２６．３７．１
９の制御によって行われる。

コントロールユニット４５はエンジン回転数スロットル
開度等の検出値に基づいて上記各ソレノイドバルブ１９
，２３．２６，３７．１９を制御し、それによって排気
カット弁１Ｂ、排気もらし弁２４．ウェストゲートバル
ブ３２．吸気カット弁３５およびリリーフ弁４Ｉの開閉
制御が行われる。

エンジン回転数が所定値以下での低回転域においては排
気カット弁１８は閉じられ、セカンダリタービン６への
排気ガスの流れが遮断される。このときエンジンｌの排
気ガスはプライマリタービン４に導かれ、専らプライマ
リ側によって過給が行われる。また、エンジン回転数が
上記所定値を越えると排気カット弁１８は開かれてセカ
ンダリタービン６が作動し、また、さらにエンジン回転
数が上昇しかつ吸気カット弁３５上下流の差圧が一定値
以上となったときに、吸気カット弁３５が開かれ、プラ
イマリ側およびセカンダリ側の両ブロア８，９による過
給が行われる。

排気もらし弁２４は、エンジン回転が上昇してプライマ
リブロア８下流の圧力が所定値以上となったとき排気カ
ット弁に先駆けて開かれる。これにより少量の排気ガス
がもらし通路２２を介してセカンダリタービン６に供給
され、排気カット弁１８が開く前にセカンダリタービン
の回転を開始させる。したがって、排気カット１８が開
いたときに応答性良く回転が立ち上がるとともに切り換
え時の一時的な過給圧低下によるトルクショックが緩和
される。

リリーフ弁４１は、排気もらし弁２４が開き吸気カット
弁が閉じた回転域において開かれ、セカンダリタービン
の予回転時に吸気カット井上流に発生する圧力をリリー
フ通路３９を通って逃がすよう作用する。

また、ウェストゲートバルブ３２は、エンジン回転数お
よびスロットル開度が所定値以上でかつ過給圧が一定値
以上に上昇したときに開かれ、それにより過過給を防止
する。

第２図はこの実施例の排気ターボ過給機の全体正面図、
第３図はその／ＩＡ断面図である。

排気ターボ過給機４６は、プライマリタービン４とプラ
イマリブロア８とからなるプライマリターボと、セカン
ダリタービン６とセカンダリブロア９とからなるセカン
ダリターボによって構成されている。これらプライマリ
およびセカンダリの両ターボは、両タービン４．６の排
気出口２７゜２８を構成するアウトレットケース４７を
中央に挟んで一直線上に向き合った形で配置されている
。

両タービン４．６の出口２７．２８は、中央部でプライ
マリ側の出口２７が下側となりセカンダリ側の出口２８
が上側となるよう上下にずれた形に重なり、反エンジン
方向でかつ略水平方向に開口している。

アウトレットケース４７に対し、プライマリ側のタービ
ンケース４８はそのフランジ部４８ａでボルト４９によ
り結合されている。それに対し、セカンダリ側のタービ
ンケース５０の方はケース５０を貫通するボルト５１に
よってケースごとアウトレットケース４７に結合されて
いる。

両タービンケース４８，５０のそれぞれのスクロール部
４８ｂ、５０ｂの先端には排気入口５゜７が形成されて
いる。二つの排気入口５．７は同一面上に並ぶフランジ
部４８ｃ、５０ｃに開口し、これらフランジ部４８ｃ、
５０ｃによって排気マニホールド５２に連結される。プ
ライマリ側のタービンスクロール部４８ｂにはウェスト
ゲートバルブ３２が設けられ、該ウェストゲートバルブ
３２駆動用のレバー５３が前記排気出口２７．２８に隣
接して配設されている。

セカンダリ側のタービンスクロール部５０ｂ先端には、
プライマリ側のタービンスクロール部４８ｂ先端との間
の空間を埋める形で排気もらし弁ケース部５０ｄが一体
形成されている。この排気もらし弁ケース部５０ｄには
、排気マニホールド５２内の二つの排気通路２，３を連
通ずる連通路１６に接続されるもらし通路２２が形成さ
れ、該もらし通路のスクロール部５０ｂ人ロアへの開口
部には、ステー５４によって駆動される排気もらし弁２
４が装着されている。排気もらし弁ケース部５０ｄの反
連通路１６側の端面には蓋板６２が装着されている。ま
た、排気もらし弁ケース部５０ｄの側面に突出するステ
ー支持軸５５の先端には駆動レバー５６が連結されてい
る。

排気マニホールド５２には、セカンダリタービン６の入
ロアに連通ずる排気通路３の出口部に排気カット弁１８
が設置されている。排気カット弁＋８を駆動するステー
５７の支持軸５８は、セカンダリ側のタービンケース５
０の排気入ロアともらし通路１６とを仕切る仕切壁部５
０ｅと対向する位置の排気マニホールド５２壁部に装着
されている。そして、この排気カット弁１８のステー支
持軸の周りは排気通路３２からそれた形のガス溜まり部
５９とされている。

プライマリ側タービンケース４８のスクロール部４８ｂ
は入口５側がセカンダリ側タービンケース５０に近付く
方向に湾曲されている。また、プライマリ側のブロアケ
ース６０にはブラケット６Ｉが取り付けられ、このブラ
ケット６１にウェストゲートバルブ駆動用のアクチュエ
ータ３１および排気もらし弁２４駆動用のアクチュエー
タ２３が共に固定されている。

この実施例では、排気カット弁１８のステー支持軸５８
が上記のように排気マニホールド５２壁部に装着され、
その周りがガス溜まり部５９となるよう構成されている
ため、高温の排気ガスによる熱変形やカーボンによる膠
着を効果的に防止することができる。

（発明の効果） 本発明は以」二のように構成されているため、シーケン
シャルターボにおける排気カット弁のシール性を確保す
ることができるとともに排気もらし弁を安全な方向に確
実に作動させることができ、しかも、これらの弁をコン
パクトに配設することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体システム図、第２図は
同実施例の排気ターボ過給機の正面図、第３図は第２図
のＡ−Ａ断面図である。 １：エンジン、２．３：排気通路、４ニブライマリター
ビン、６　セカンダリタービン、８　プライマリブロア
、９：セカンダリブロア、１６：連通路、１８：排気カ
ット弁、２２・もらし通路、２４：排気もらし弁、４６
：排気ターボ過給機、５２：排気マニホールド、５９：
ガス溜まり部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの排気通路に接続される並列配置のプラ
   イマリタービンおよびセカンダリタービンと、エンジン
   の吸気通路に配置され前記各タービンによってそれぞれ
   駆動されるプライマリブロアおよびセカンダリブロアと
   、エンジン低回転時に前記セカンダリタービンへの排気
   ガスの流れを遮断する排気カット弁と、該排気カット弁
   をバイパスして少量の排気ガスを前記セカンダリタービ
   ンに流すもらし通路と、該もらし通路を開閉する排気も
   らし弁とを備えた排気ターボ過給機において、前記排気
   カット弁を排気上流方向に開くよう構成するとともに、
   前記排気もらし弁を排気下流方向に開くよう構成したこ
   とを特徴とする排気ターボ過給機。