JPH03107527A - ターボ過給機の過給圧制御装置 - 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、プライマリおよびセカンダリの排気ターボ過
給機を備え、吸入空気量に応じてセカンダリターボ過給
機を作動または不作動にするようにしたターボ過給機の
過給圧制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、ターボ過給機付エンジンとして、例えば実開昭６
０−１７８３２９号公報に開示されるように、エンジン
に対して並列に設けられた排気通路にプライマリおよび
セカンダリの排気ターボ過給機のタービンを設け、この
二つの排気ターボ過給機のブロアをエンジンの吸気通路
に接続し、プライマリターボ過給機上流の排気通路とセ
カンダリターボ過給機上流の排気通路とを連通路で接続
し、セカンダリターボ過給機と連通路接続部との間の排
気通路に排気カット弁を設け、吸入空気量が設定値より
も少ない低吸入空気量域では排気カット弁を閉じてセカ
ンダリターボ過給機を不作動とし、セカンダリ側排気通
路の排気ガスを連通路を介してプライマリ側排気通路に
導き、これによって排気ガスをプライマリターボ過給機
のタービンに集中的に供給して高い過給圧を確保する一
方、吸入空気量が設定値よりも多い高吸入空気量域では
ｔｅｌ気カット弁を開いてセカンダリターボ過給機を作
動させ、排気ガスを二つの排気ターボ過給機のタービン
に供給して吸入吸気量を確保しながら適正な過給圧を得
るようにした、いわゆるシーケンシャル・ターボ式のエ
ンジンが知られている。

このようなエンジンでは、過給圧を制御する場合、例え
ば上記連通路と排気ターボ過給機下流の排気通路とをウ
ェストゲート通路で接続するとともに、このウェストゲ
ート通路にウェストゲート弁を設け、ウェストゲート弁
の開度調整により排気ガスのリリーフ量を調整してエン
ジンの過給圧を目標過給圧に制御することか行われる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、エンジンの排気通路では排気の脈動が起きる
。シーケンシャル・ターボ式のエンジンにおいて、この
排気脈動をそのままプライマリおよびセカンダリの排気
ターボ過給機に作用させれば、エンジンの背圧上昇を招
くことなく過給圧を高めることかできて過給機の効率を
高めることができる。しかし、上記従来のものでは、プ
ライマリターボ過給機上流のＪｕｌ気通気色路カンダリ
タボ過給機上流の排気通路とが連通路で接続されている
ので、連通路においてプライマリ側の排気脈動とセカン
ダリ側の排気脈動とが相殺されてしまい、過給機効率の
向上を図り得ない。

そこで、連通路がその機能を発揮しない高吸入空気量域
には上記連通路を遮蔽し、各排気通路の排気脈動を独立
してプライマリおよびセカンダリの排気ターボ過給機に
作用させて過給機効率を高めることか考えられる。

しかし、その場合、排気ガスのリリーフを行うウェスト
ゲート弁を、プライマリ側排気通路およびセカンダリ側
排気通路に各別に設けなげれば過給圧制御ができず、そ
うすればウェストゲート弁用アクチュエータおよびその
配管等の取（＝Ｉけなとを含めて構造が複雑になる。

ところで、シーケンシャル・ターボ式のエンジンでは、
一端をセカンダリターボ過給機と排気カット弁との間の
排気通路に接続し、他端を過給機上流の排気通路に接続
した洩らし通路を設け、該洩らし通路に排気洩らし弁を
設け、低吸入空気量域で排気洩らし弁を開いて排気ガス
をセカンダリターボ過給機にリリーフし、エンジンの過
給圧を制御するとともに、リリーフされた排気ガスによ
ってセカンダリターボ過給機を予回転させることが行わ
れる。

本発明はこのような点にｉ！ｊ　ＩＪ　Ｌ、てなされた
ものであり、その目的とするところは、高吸入空気量域
には連通路を遮蔽して排気脈動を独立してプライマリお
よびセカンダリのＪＪＩ気ターボ過給機にｆ′１用させ
、このことをウェストゲート 洩らし弁のレイアウトの工夫により独立して制御される
制御弁の個数増加を抑えつ一つ行うことにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、低吸入空気量域
ではプライマリ側およびセカンダリ側の排気通路の排気
ガスをプライマリターボ過給機に供給し、且つ過給圧制
御を排気洩らし弁またはウェストゲート弁により行う一
力、高吸入空気ｍ域ではプライマリ側およびセカンダリ
側の排気通路の排気ガスをプライマリおよびセカンダリ
のυ１ー気ターボ過給機にそれぞれ独立１，て供給し、
＋１．つ過給圧制御をυト気洩らし弁およびウーてスト
ゲート弁により行うようにしている。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、エンジンに対し
て並列に設けられた排気通路にタービンがそれぞれ設け
られたプライマリおよびセカンダリの排気ターボ過給機
の過給圧を制御するターボ過給機の過給圧制御装置を前
提とする。そして、これに対し、プライマリターボ過給
機上流の排気通路とセカンダリターボ過給機上流の排気
通路とを接続する連通路と、セカンダリターボ過給機と
連通路接続部との間の排気通路に設けられ、エンジンの
高吸入空気量域でのみ開く排気カット弁と、セカンダリ
ターボ過給機のタービンケース入口部とプライマリター
ボ過給機上流の排気通路とを接続する小径の洩らし通路
と、該洩らし通路に設けられ、セカンダリターボ過給機
の過給圧が所定値以上のときに開く排気洩らし弁と、上
記連通路に設けられ、排気カット弁に連動してエンジン
の低吸入空気量域でのみ開く接続弁と、上記連通路接続
部よりも下流の排気通路に、プライマリターボ過給機を
バイパスするように設けられたウェストゲート通路と、
該ウェストゲート通路に設けられ、少なくとも高吸入空
気量域で開くウェストゲート弁とを設ける構成としたも
のである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、低吸入空気量域では排
気カット弁を閉じてセカンダリターボ過給機を不作動と
する。この排気カット弁の閉作動により接続弁が開いて
セカンダリ側排気通路の排気ガスが連通路を介してプラ
イマリ側排気通路に導かれる。これによって排気ガスが
プライマリターボ過給機のタービンに集中的に供給され
て高い過給圧が確保される。

その場合、排気洩らし弁の開度を調整してプライマリタ
ーボ過給機上流の排気ガスを洩らし通路を介してセカン
ダリターボ過給機にリリーフすれば、過給圧制御が行え
るとともにリリーフされた排気ガスによってセカンダリ
ターボ過給機を予回転できる。また、ウェストゲート弁
の開度を調整してプライマリターボ過給機上流の排気ガ
スをウェストゲート通路を介してプライマリターボ過給
機下流の排気通路にリリーフすれば、これによっでも過
給圧制御が行える。

一方、高吸入空気量域では排気カット弁を開いてセカン
ダリターボ過給機を作動させる。この排気カット弁の開
作動により接続弁が閉じて排気ガスが二つの排気ターボ
過給機のタービンに独立して供給され、吸入吸気量を確
保しながら適正な過給圧が得られる。また、接続弁によ
り連通路が遮蔽され、排気通路の排気脈動が独立してプ
ライマリおよびセカンダリの排気ターボ過給機に作用し
て過給機効率が高められる。

その場合、排気洩らし弁の開度を調整してセカンダリタ
ーボ過給機のタービンケース入口部の排気ガスを洩らし
通路を介してプライマリターボ過給機上流の排気通路に
リリーフし、更にウェストゲート弁の開度を調整してプ
ライマリターボ過給機上流の排気ガスをウェストゲート
通路を介してプライマリターボ過給機下流の排気通路に
リリーフすれば、これによって過給圧制御か行える。

すなわち、独立し７て制御される制御弁を別途膜げるこ
となく、排気洩らし弁およびウェストゲート弁を利用し
て過給圧制御が行える。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例である過給圧制御装置を備えた
ターボ過給機付エンジンを示す。１は直列４気筒エンジ
ンであって、該エンジン１には第１〜第４の四つのシリ
ンダ２が形成され、該各シリンダ２にはピストン３か摺
動自在にそれぞれ嵌挿されていて、シリンダ２とピスト
ン３とにより四つの燃焼室４が形成されている。該各州
焼室４には点火プラグ８が設けられている。

上記口つの燃焼室４には吸気通路１０が接続され、該吸
気通路１０はエアクリーナ１４を介して大気に開放され
ている。また、第１．第４の燃焼室４には第１の排気通
路２１が接続され、第２第３の燃焼室４には第２の排気
通路２２が接続され、これら二つの排気通路２１．２２
は集合されて集合排気通路２３になり、大気に開放され
てい］０ る。上記吸気通路１０および排気通路２１．　２２の燃
焼室側開口部には、吸気弁６および排気弁７がそれぞれ
設けられている。上記吸気通路１０は中途部が二つの分
岐吸気通路１１．１２に分岐されている。

そして、このエンジン１には二つの排気ターボ過給機３
１．３２が装備されている。すなわち、第１の排気通路
２１にはプライマリターボ過給機３１のタービン３１ａ
が設けられ、第１の分岐吸気通路１］にはプライマリタ
ーボ過給機３１のブロア３１ｂが設けられており、ター
ビン３１ａにより回収した排気エネルギによりフロア３
１ｂで吸気を加圧するようにしている。また、第２の排
気通路２２にはセカンダリターボ過給機３２のタービン
３２ａが設けられ、第２の分岐吸気通路１２にはセカン
ダリターボ過給機３２のブロア３２ｂか設けられており
、タービン３２ａにより回収した排気エネルギによりブ
ロア３２ｂで吸気を加圧するようにしている。そして、
プライマリターボ過給機３１上流の排気通路２１と、セ
カンダリ１ ターボ過給機３２上流の排気通路２２とは連通路２６に
よって接続されている。

また、上記吸気通路］Ｏの分岐部よりも上流には、吸気
流量を検出するエアフローメータ１５か設けられている
。さらに、吸気通路１０の分岐部よりも下流には、吸気
を冷却するインタークーラ１６、スロットル弁１７、イ
ンジェクタ１８か設けられている。

次に、プライマリターボ過給機３１およびセカンダリタ
ーボ過給機３２の作動を制御する各種の弁を、第１図〜
第３図に基づいて説明する。ここで、第２図および第３
図において、６０は二つの排気通路２１．２２の下流側
部分および連通路２６を構成する排気通路構造体、６１
はプライマリ側タービン３１ａのタービンケース、６２
はセカンダリ側タービン３２ａのタービンケースである
。

まず、セカンダリ側排気通路２２においてセカンダリタ
ーボ過給機３２と連通路接続部との間には、スイング式
の排気カット弁３４か設けられている。

該排気カット弁３４は、第２図に示すように七カ］２ ンダリ側タービン３２ａのタービンケース６２の入口部
を閉じ且つ連通路２６を開く第１位置と、第３図に示す
ようにセカンダリ側タービン３２ａのタービンケース６
２の入口部を開き且つ連通路２６を閉じる第２位置とを
とる。すなわち、この排気カット弁３４は、“連通路２
６に設けられ、排気カット弁３４に連動してエンジンの
低吸入空気量域でのみ開く接続弁”としての機能をも併
せ有している。該排気カット弁３４はアクチュエタ３５
によって駆動される。また、セカンダリ側分岐吸気通路
１２には、ブロア下流側に吸気カット弁３６が設けられ
ている。該吸気カット弁３６はアクチュエータ３７によ
って駆動される。

また、セカンダリターボ過給機３２のタービンケース入
口部と連通路２６とは、小径の洩らし通路３８で接続さ
れている。そして、該洩らし通路３８には、スイング式
の排気洩らし弁３９が設けられている。該排気洩らし弁
３９はアクチュエータ４０によって駆動され、セカンダ
リターボ過給機３２の過給圧が所定値以上のときに開く
。

］３ さらに、プライマリ側排気通路２］において連通路接続
部よりも下流には、プライマリターボ過給機３１をバイ
パスするようにウェストゲート通路４１か設けられてい
る。そして、該ウェストゲート通路４１には、スイング
式のウェストゲート弁４２が設けられている。該ウェス
トゲート弁４２はアクチュエータ４３によって駆動され
る。

上記アクチュエータ３５．３７，４０．４３はコントロ
ールユニット５０によって制御される。

５１はエンジン］の回転数を検出するだめの回転数セン
サであって、該回転数センサ５１およびエアフローメー
タ１５の出力信号は上記コントロールユニット トロールユニット５０の制御により、第４図にＡ領域お
よびＢ領域で示すように吸入空気量か設定値よりも少な
い低吸入空気量域では、排気カット弁３４を第１位置に
位置づけてセカンダリ側タービンケース６２の入口部を
閉じてセカンダリタボ過給機３２を不作動とし、排気通
路２１．２２の排気ガスをプライマリターボ過給機３１
のタコ４ ビン３１ａに集中的に供給して高い過給圧を確保するよ
うにしている。一方、第４図にＣ領域で示すように吸入
空気量が設定値よりも多い高吸入空気量域では、排気カ
ット弁３４を第２位置に位置づけてセカンダリ側タービ
ンケース６２の入０部を開いてセカンダリターボ過給機
３２を作動させ、排気通路２１．２２の排気ガスをプラ
イマリおよびセカンダリの排気ターボ過給機３１．３２
のタビン３１ａ、３２ａに供給して吸入空気量を確保し
ながら適正な過給圧を得るようにしている。

さらに、低吸入空気量域では吸気カット弁３６を閉じて
プライマリ側ブロア３１ｂからセカンダリ側ブロア３２
ｂへの吸気の逆流を防止する一方、高吸入空気量域では
吸気カット弁３６を開くようにしている。

その場合、第３図に示すように、高吸入空気量域では、
排気カット弁３４が第２位置に位置づけられて連通路２
６が閉じるので、排気通路２１゜２２の排気脈動が独立
してプライマリおよびセカンダリの排気ターボ過給機３
１．３２に作用して５ 過給機効率が高められる。

次に、過給圧制御を説明するに、低吸入空気量域のうち
第４図に示すＡ領域では、排気洩らし弁３９およびウェ
ストゲート弁４２を共に閉じて過給圧のリリーフを行わ
ない。

また、低吸入空気量域のうち第４図に示ずＢ領域では、
ウェストゲート弁４２を閉じておき、排気洩らし弁３９
によって過給圧のリリーフを行う。

すなわち、排気洩らし弁３９の開度を調整すると、第２
図に破線で示すように、プライマリターボ過給機上流の
排気ガスを洩らし通路３８を介してセカンダリターボ過
給機３２にリリーフする。このことにより、過給圧制御
が行えるとともに、リリフされた排気ガスによってセカ
ンダリターボ過給機３２を予回転でき、高吸入空気量域
に移行したときのセカンダリターボ過給機３２の立ち上
がりが良くなる。

この場合、ウェストゲート弁４２の開度を調整してプラ
イマリターボ過給機上流の排気ガスをウェストゲート通
路４１を介してプライマリターボ６ 過給機下流のｖ１気通路２１にリリーフすれば、これに
よっても過給圧制御か行える。

さらに、第４図でＢ領域とした高吸入空気量域では、ウ
ェストゲート弁４２によって過給圧のリリーフを行う。

すなわち、第３図に示すように、排気洩らし弁３９を所
定開度で開いておき、この状態でウェストゲート弁４２
の開度を調整して、第３図に破線で示すように、セカン
ダリターボ過給機３２のタービンケース入口部の排気ガ
スを洩らし通路３８を介してプライマリターボ過給機上
流の排気通路２１にリリーフし、更にプライマリターボ
過給機上流の排気ガスをウェストゲート通路４１を介し
てプライマリターボ過給機下流の排気通路２１にリリー
フする。これによって過給圧制御か行える。

すなわち、独立して制御される制御弁を別途設けること
なく、排気洩らし弁３９およびウェストゲート弁４２を
利用して過給圧制御が行える。

しかも、排気カット弁３４に接続弁としての機能を併有
させたので、別途接続弁を設ける場合よ７ りも制御弁の数が少なくて済む。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のターボ過給機の過給圧制
御装置によれば、エンジンに対して並列に設けられた排
気通路にタービンがそれぞれ設けられたプライマリおよ
びセカンダリの排気ターボ過給機の過給圧を制御する場
合、プライマリタボ過給機上流の排気通路とセカンダリ
ターボ過給機上流の排気通路とを接続する連通路と、セ
カンダリターボ過給機と連通路接続部との間の排気通路
に設けられ、エンジンの高吸入空気量域でのみ開く排気
カット弁と、セカンダリターボ過給機のタービンケース
入口部とプライマリターボ過給機上流の排気通路とを接
続する小径の洩らし通路と、該洩らし通路に設けられ、
セカンダリターボ過給機の過給圧が所定値以上のときに
開く排気洩らし弁と、上記連通路に設けられ、排気カッ
ト弁に連動してエンジンの低吸入空気量域でのみ開く接
続弁と、上記連通路接続部よりも下流の排気通路に、プ
ライマリターボ過給機をバイパスするように設］８ けられたウェストゲート通路と、該ウェストゲート通路
に設けられ、少なくとも高吸入空気量域で開くウェスト
ゲート弁とを設けたので、低吸入空気量域では排気ガス
をプライマリターボ過給機のタービンに集中的に供給し
て高い過給圧を確保し、高吸入空気量域では排気ガスを
二つの排気ターボ過給機のタービンに独立して供給し、
吸入吸気量を確保しながら適正な過給圧を得られるとと
もに、独立して制御される制御弁を別途設けることなく
、排気洩らし弁およびウェストゲート弁を利用して過給
圧制御を行いながら、高吸入空気量域で排気脈動を独立
してプライマリおよびセカンダリの排気ターボ過給機に
作用させて過給機効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体構成図、第
２図は低吸入空気量域での排気ガスの流れを示す部分断
面図、第３図は高吸入空気量域での排気ガスの流れを示
す部分断面図、第４図は制御特性を示す特性図である。 ９ ２１、　２２ ６ １ ２ ４ ８ ９ ４コ− ２ ・・・エンジン ・・排気通路 ・・連通路 ・・・プライマリターボ過給機 ・・・セカンダリターボ過給機 ・・・排気カット弁 ・・・洩らし通路 ・・・排気洩らし弁 ・・・ウェストゲート通路 ・・・ウェストゲート弁 ０ 第 ２ 図 特開平３ １０７５２７　（８） 第４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに対して並列に設けられた排気通路にタ
   ービンがそれぞれ設けられたプライマリおよびセカンダ
   リの排気ターボ過給機の過給圧を制御するターボ過給機
   の過給圧制御装置において、 プライマリターボ過給機上流の排気通路とセカンダリタ
   ーボ過給機上流の排気通路とを接続する連通路と、 セカンダリターボ過給機と連通路接続部との間の排気通
   路に設けられ、エンジンの高吸入空気量域でのみ開く排
   気カット弁と、 セカンダリターボ過給機のタービンケース入口部とプラ
   イマリターボ過給機上流の排気通路とを接続する小径の
   洩らし通路と、 該洩らし通路に設けられ、セカンダリターボ過給機の過
   給圧が所定値以上のときに開く排気洩らし弁と、 上記連通路に設けられ、排気カット弁に連動してエンジ
   ンの低吸入空気量域でのみ開く接続弁と、 上記連通路接続部よりも下流の排気通路に、プライマリ
   ターボ過給機をバイパスするように設けられたウェスト
   ゲート通路と、 該ウェストゲート通路に設けられ、少なくとも高吸入空
   気量域で開くウェストゲート弁 とを設けたことを特徴とするターボ過給機の過給圧制御
   装置。