JPH02125924A - エンジンの排気ターボ過給機 - 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ｌることで高過給を得るようにした
ものは従来から知られている（以下、この種の排気ター
ボ過給機をシーケンシャルターボと呼ぶ。）。

上記シーケンシャ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
もにトルクノ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せるようにしている。また、特開昭
５９−１４５３２７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、」二記のように少なくともエンジン低回転時
に作動する排気ターボ過給機と高回転時のみ作動する排
気ターボ過給機とを備えたものにおいては、それら過給
機をユニット化して全体をコンパクトに形成するのが有
利であるが、その場合には、各タービンを出た排気ガス
をできるだけ温度を低下させず下流側の排気触媒へ導き
たいという要求があることから、熱の放散を避けるため
、ｆｉｌｌ気出１１がＩｌ：いに対向４゛る。Ｊ、う両
タービンを配置して、各タービンに対し円周方向から取
り入れた排気ガスを内側で集合させて取り出すようユニ
ットを構成することが考えられる。

このようにタービンの排気出口を互いに対向させた形で
シーケンシャルターボをユニット化した場合に、排気も
らし弁を設けるための弁ケースの配設場所が問題となる
。この弁ケースは、できるだけ放熱を抑えしかも弁ケー
ス自体の温度変化を小さくできるよう、ユニットの高温
部を集合させる形で配置したいという要求があり、また
、できるだけコンパクトに配置してユニットの遮熱が行
いやすいよう構成したいという要求がある。

上記公報の記載を含め従来の技術ではこれらの課題を確
実に解決するための各部品の位置関係が考慮されていな
かった。

（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、コ
ンパクトに形成でき、しかも、高温部を集合させて排気
温度の低下を抑制することができ、また、もらし弁ケー
スの温度変化を小さくすることのできるシーケンシャル
ターボを得ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、シーケンシャルターボをユニット化するもの
において、排気温度の低下を抑えるため高温部を内側に
配置してプライマリ側およびセカンダリ側の両タービン
の排気出口を互いに対向させたとき、両タービンの入口
通路間にできるスペースを利用して排気もらし弁の弁ケ
ースをコンパクトに配設することができ、しかも、この
位置に弁ケースを配設することで高温部を内側に集合さ
せ、また、弁ケースの温度変化を小さくすることもでき
ることを見いだしたものであって、その構成はっぎのと
おりである。すなわち、本発明に係るエンジンの排気タ
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エンジンの排気ターボ過給機
において、前記両タービンをそれらの排気出口を互いに
対向させて配置するとともに、前記排気もらし弁を設け
る弁ケースを前記両タービンの排気人口通路間に配設し
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ら駆動され、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てセカンダリタービンを低速で回転
させる。

両タービンの排気出口が互いに対向していることにより
、排気ターボ過給機は高温部を内側にしてコンパクトに
形成することができ、また、放熱を抑えて排気温度の低
下を防ぐことができる。また、排気もらし弁の弁ケース
は、排気入口間のデッドスペースを利用してコンパクト
に設けられ、しかも、高温部に挟まれることによって温
度変化が小さく抑えられる。

（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ンステム図である。

エンジン１からは独立した二つの排気通路２゜３が延び
、その一方の排気通路２にプライマリタービン４の入口
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。これら二つのプロア８，９は図示しない
エアクーナの下流側で分岐した吸気分岐通路１０．２に
それぞれ配設されている。吸気分岐通路１０，１１は両
ブロア８゜９の下流で一本の吸気通路！２に集合し、エ
ンジンｌに連通ずる。この集合部下流の吸気通路１２に
はインタークーラ１３が配設され、インタークーラ１３
の下流にはスロットル弁ｔ４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目６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
１６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１７に連結された排気カット弁１８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Ｉ９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２１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＋６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３１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２１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１１の排気カット弁３５直上流に接続され、他方の
人口ボ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４Ｉ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によって府記第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＋９．２３゜２６．３７．
１９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＋８．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
４１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１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弁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Ａ−Ａ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の先端には排気人口５７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、５
０ｃ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３
２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。プライマリ側タービンケース４８
のスクロール部４８ｂは人口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
ライマリ側のプロアケース６０にはブラケット６１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。

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入ロアへの開口
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。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。」
二記のように弁ケース部５６ｄがセカンダリ側のタービ
ンスクロール部５０ｂと一体に形成されていることによ
って、セカンダリタービン６側との熱的一体性を保ち弁
ケース部５０ｄの温度変化を小さくすることてきる。し
たがって、排気もらし弁２４の確実な作動を得ることが
できる。また、このように弁ケース部５０ｄが排気ター
ボ過給機４６側に取り付けられていることにより、排気
ターボ過給機４６のプライマリ側プロアケース６０に固
定されるアクチュエータ２３との連結の初期設定を精度
良く行うことができる。

もらし通路２２とスクロール部人ロアとの接続部６３は
、第３図に示すように排気カット弁１８の裏面に向かう
方向に傾斜して設けられている。

このように接続部６３を排気カット弁１８の方向に向け
たことにより、排気もらし弁２４が開いてセカンダリタ
ービン６が予回転しているときに、もらし通路２２を流
れる排気ガスが排気カット弁１８の裏面に当たり、その
動圧が排気カット弁１８の開作動を助ける方向に作用す
る。したがって、排気カット弁を開くのに必要なアクチ
ュエータ力をそれだけ小さくすることができる。

排気マニホールド５２には、セカンダリタービン６の人
ロアに連通ずる排気通路３の出口部に、支持軸５７に固
定されたステー５８によって駆動される排気カット弁１
８が設置されている。

なお、上記実施例においては、もらし通路を流れる排気
ガスが排気カット弁の裏面に当たり動圧として作用する
ようセカンダリタービンの入口との接続部を排気カット
弁に向けて傾斜させたが、この接続部は必ずしもこのよ
うに傾斜させる必要はなく単に真横に延ばしてもいい。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているため、シーケンシ
ャルターボをコンパクトに形成することができるととも
に、高温部を集合させて排気温度の低下を抑制し、また
、もらし弁ケースの温度変化を小さくすることができる
。

【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、１６二連通路、１８：排気カ
ット弁、２２：ららし通路、２４：排気もらし弁、２７
．２８：出口（タービン）、２９：出口集合部、４６：
排気ターボ過給機、５０ｄ：弁ケース、５２：排気マニ
ホールド。

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
   らし弁とを備えたエンジンの排気ターボ過給機において
   、前記両タービンをそれらの排気出口を互いに対向させ
   て配置するとともに、前記排気もらし弁を設ける弁ケー
   スを前記両タービンの排気入口通路間に配設したことを
   特徴とするエンジンの排気ターボ過給機。