JPH02125927A - 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、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リーるのがＹ
ｆ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、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、排気カ
ット弁や排気もらし弁、それにウェストゲートバルブと
いった各制御弁の駆動系をいかにコンパクトに配設する
かが大きな問題となる。上記公報の記載を含め従来の技
術ではこれら制御弁駆動のためのアクチュエータやその
作動圧取出用の導管を十分コンパクトに配設するための
各部品の位置関係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、シ
ーケンシャルターボにおける制御弁の駆動系をコンパク
トに配設することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、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
ービンに流すしらし通路と、該もらし通路を開閉する排
気もらし弁と、前記プライマリタービンまたは前記セカ
ンダリタービンを迂回して排気ガスを流すバイパス通路
と、過給圧が所定値以上となったときに前記バイパス通
路を開くウェストゲートバルブ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内側に配置するとともに、前
記排気もらし弁駆動用のアクチュエータと前記ウェスト
ゲートバルブ駆動用のアクチュエータとを前記プライマ
リブロアあるいは前記セカンダリブロアのいずれか一方
の側に集合して配設することにより上記目的を達成した
ものである。

（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てセカンダリタービンを低速で回転
させる。ウェストゲートバルブは過給圧が所定値以上と
なると開かれ、排気ガスをバイパス通路を介し下流側へ
逃がして過過給を抑制する。

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
形成し、放熱を抑えて排気温度の低下を防ぐことができ
る。また、排気もらし弁駆動用のアクチュエータとウェ
ストゲートバルブ駆動用のアクチュエータとがプライマ
リあるいはセカンダリの一方のブロア側に集められた形
になっていることにより、作動圧取出用導管を一束に束
ねたり、取付用のブラケット等が共用できるなど、コン
パクト化に有利な条件が揃う。

（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。これら二つのプロア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８゜９の下流で一本の吸気通路１２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１
２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Ｉ６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ＩＩ
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、」二記第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
３７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、もう一方の人ｒｌ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」−下流の圧力差によって作動
するものであって、一方の人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、
他方の入１１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をバイパスするりリーフ通路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＋９．２３２６　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＋９．２３．２６，３７．１９を制御し、それに
よって排気カット弁１８．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、エンジン回転数か
１−配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」二昇してプライ
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図は右側面図である。

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。プライマリ側タービンケース４
８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
６１が取り付けられ、このブラケット６Ｉには内側にウ
ェストゲートバルブ駆動用のアクチュエータ３１が、ま
た、その外側に排気もらし弁２４駆動用のアクチュエー
タ２３が並んで固定されている。各アクチュエータ３１
．２３に作動圧を導く導管３２．２５は一束となって後
方を迂回しプライマリブロア８吐出側の圧力取出部６２
に接続されている。

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２４駆動
用のレバー５６が連結されている。

この実施例においては、上記のように排気もらし弁２４
駆動用のアクチュエータ２３とウェストゲートバルブ３
２駆動用のアクチュエータ３１が一方のブロア側で共通
のブラッケット６１に取り付けられており、また、それ
らの作動圧を取り出す導管２５．３２が一束に束ねられ
て配設されているため、アクチュエータ駆動系はコンパ
クトで部品点数の少ないものとなっている。また、上記
ブラケット６１上で荷重の大きいウェストゲートバルブ
３２駆動用のアクチュエータ３１を内側に配置している
ので、車体振動等の揺さぶりによる振れを小さくするこ
とができ、また、ブラケット６１のコンパクト化を図る
ことができる。

また、両アクチュエータ２３．３１がプライマリタービ
ン側に配設されていることにより、常時作動するプライ
マリブロア８側から安定した作動圧を導くよう導管２５
．３３をコンパクトに配設することができる。

また、ウェストゲートバルブ３２は上記のように温度変
化の小さいプライマリ側のタービンスフ０一ル部４８ｂ
に設けられているため、サーマルショックを抑え耐久性
を向上させることができる。

なお、本発明は排気もらし弁駆動用のアクチュエータと
ウェストゲートバルブ駆動用のアクチュエータを共にセ
カンダリブロア側に配設するなど、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、シーケンノ
ヤルターボをコンパクトに形成し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るとともに、
制御弁取付用のブラケットを共用しまた作動圧取出用の
導管等を集合配置して制御弁駆動系をコンパクトに形成
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図は同側面
図である。 ｌ・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：セカンダリブロア、１８：排気カット弁、２２．
もらし通路、２３．アクチュエータ（排気もらし弁用）
、２４：排気ららし弁、２７　２８：出口（タービン）
、３１：アクヂ、。 エータ（ウェストゲートバルブ用）、３２：ウェストゲ
ートバルブ、４６．排気ターボ過給機、６１ニブラケツ
ト。

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、前記プライマリタービンまたは前記セカンダ
   リタービンを迂回して排気ガスを流すバイパス通路と、
   過給圧が所定値以上となったときに前記バイパス通路を
   開くウェストゲートバルブ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内側に配置するとともに、前記排
   気もらし弁駆動用のアクチュエータと前記ウェストゲー
   トバルブ駆動用のアクチュエータとを前記プライマリブ
   ロアあるいは前記セカンダリブロアのいずれか一方の側
   に集合して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。