JPH02125926A - エンジンの過給装置 - 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、エンジンの過給装置に関する。

（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
もにトルクショ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パイパスする通路（
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
が開く萌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、上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
いという要求もあることから、熱の放散を避けるため、
排気出口が互いに対向するよ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化することが考え
られる。

しかし、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
は、このユニット化した装置をつの排気マニホールドに
取り付けるについて新たな問題が発生ずる。すなイつち
、シーケンシャルターボの場合、プライマリ側のタービ
ンケースは常に高温であるのに対してセカンダリ側のタ
ービンケースは作動中と非作動中とで温度変化が大きい
ため、プライマリ側のタービンケースとセカンダリ側の
タービンケースをユニットとして共通の排気マニホール
ドに接続したとき温度差による変形荷重が発生してこれ
が取付ボルトに作用しンール性を悪化させる。特に、上
記のように両タービンを排気出口が対向するように配置
したものにおいては、出口側通路が確保できるよう両タ
ービン間の距離を広げることが必要であって、そのため
に排気マニホールドとの接続部がプライマリ側とセカン
ダリ側とでかなり離れてしまうため、取付精度が出にく
く、また、上記変形荷重が大きくなる。

」１記公報の記載を含め従来の技術ではこれらの課題を
解決するための対策は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、ノ
ーケンシャルターボの排気マニホールドへの接続部にお
ける温度差による変形荷重を低減す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の排気マニホールドへ
の接続において生ずる上記問題点の認識に基づき、取付
ボルトに対するモーメントをできるだけ小さくするよう
過給装置を構成した６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過給装
置は、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を備えたエンジン
の過給装置において、前記載タービンの排気出口を互い
に対向させて配置するとともに、プライマリ側およびセ
カンダリ側のタービンケース間の距離が排気通路への接
続部において小さくなるよう少なくともいずれが一方の
タービンケースの排気入口部を湾曲させたことを特徴と
している。

（作用） エンジン低回転時？こ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イ
っれる。

プライマリ側のタービンケースとセカンダリ側のタービ
ンケースは排気通路との接続部において距離が狭められ
ているため、取付ボルト間の距離が短くなり、したがっ
て、セカンダリタービンの作動中と非作動中との温度変
化に起因する変形荷重を小さく抑えることができる。

（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ｌ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１０，１
１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８９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１２
にはインタークーラ１３が配設され、インターフ−ラ１
３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例の排気通路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。

」１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＋５
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Ｉ８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２
２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３Ｉ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Ｉｔ
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の一方の入口ポートは、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、もう一方の入口ポートは差圧検出
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直上流に接続され、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ＩＩ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
４２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
２０との間には第２のヂエックバルブ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の各圧力ソレノイドバルブ＋９．２３２６．３７．１
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＋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ずる圧力をリリー
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図は平面図である。

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５Ｉ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。プライマリ側は常に高温の排気ガスが流れる。し
たがって、プライマリ側のタービンケース４８の方は熱
容量をできるだけ小さくするため上記のようにフランジ
結合にして肉厚の増大を抑えている。また、セカンダリ
側のタービンケース５０の方は、プライマリタービン４
だけが作動しているときには比較的低温で、プライマリ
タービン４とセカンダリタービン６の両方が作動してい
るときには高温になるといったふうに温度変化が大きい
。したがって、セカンダリ側のタービンケース５０は、
剛性を確保するため上記のように貫通ボルトによって結
合している。

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Ｌ、これらフランジＮ４８ｃ、
５０ｃによって排気マニホールドのフランジ５２に連結
される。

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
方向に湾曲されており、両タービン部の排気通路間距離
りよりも排気マニホールド５２への接続部での排気入口
間距離ρが小となっている。したがって、プライマリ側
およびセカンダリ側の両タービンケース４８，５０は上
記両フランジ部が接近した形で排気マニホールドに取り
付けることができ、温度差による変形荷重を低減できる
。

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。

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。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の側面には排気もらし弁駆動用の
レバー５６が連結されている。上記のように弁ケース部
５０ｄ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できる。

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
度よく行うことができる。

なお、上記実施例においては、プライマリ側のタービン
ケースの方を湾曲させているが、セカンダリ側のタービ
ンケースを湾曲させて両省の排気マニホールドへの接続
部の距離を狭めるようにすることも可能である。ただし
、上記実施例のように排気もらし弁の弁ケース部をセカ
ンダリ側のタービンケースと一体に設けたものにおいて
は、セカンダリ側のタービンケースの方は応力集中を生
じやすい形状となるので、上記実施例のようにプライマ
リ側の方を湾曲させる方が有利である。

また、上記実施例においてはプライマリ側のタービンケ
ースはアウトレットケースに対してフランジ結合とし、
セカンダリ側のタービンケースのみを貫通ボルト締めと
しているが、逆に、セカンダリ側をフランジ結合としプ
ライマリ側を貫通ボルトによって結合することもできる
。その場合は常時高温となるプライマリ側の変形を抑え
てプライマリ側およびセカンダリ側の両タービンケース
の軸方向の伸びを均一化させることができる。また、プ
ライマリ側およびセカンダリ側の両タービンケースをい
ずれも貫通ボルトによってアウトレットケースに結合す
ることで両者の剛性を高めるようにしても良い。

本発明はその他いろいろな態様で実施することができる
。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、シーケンシ
ャルターボにおいて、セカンダリタービンの作動中と非
作動中との温度変化に起因して排気通路への接続部に生
ずる変形荷重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図は同平面
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ニブライマリブロア
、９．セカンダリプロア、１８：排気カット弁、４６：
排気ターボ過給機、４８：タービンケース（プライマリ
側）、５０：タービンケース（セカンダリ側）、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を備えたエンジン
   の過給装置において、前記両タービンの排気出口を互い
   に対向させて配置するとともに、プライマリ側およびセ
   カンダリ側のタービンケース間の距離が排気通路への接
   続部において小さくなるよう少なくともいずれか一方の
   タービンケースの排気入口部を湾曲させたことを特徴と
   するエンジンの過給装置。