JPH03138422A - 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、プライマリ側の排気ターボ過給機とセカンダ
リ側の排気ターボ過給機とを備えたエンジンの過給装置
に関する。

（従来の技術） 従来、この種のエンジンとして、例えば特開昭６１−１
８２４２１号公報に開示されるように、エンジンに、プ
ライマリ側の排気ターボ過給機とセカンダリ側の排気タ
ーボ過給機とを設け、このプライマリターボ過給機専用
の吸気通路とセカンダリターボ過給機専用の吸気通路と
を過給機上流で集合して設け、セカンダリターボ過給機
専用の過給機上流の排気通路に排気カット弁を設け、エ
ンジン吸入空気の低流量領域（以下、低吸入空気量域）
で排気カット弁を閉じてエンジンの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
圧を得る一方、エンジン吸入空気の高流量領域（以下、
高吸入空気量域）で排気カット弁を開いてエンジンの排
気ガスをプライマリターボ過給機のタービンおよびセカ
ンダリターボ過給機のタービン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。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このようなシーケンシャル・ターボ式のエン
ジンの場合、例えば減速時などの軽負荷時には、過給機
下流の吸気通路に設けられたスロットル弁が閉じてスロ
ットル弁上流の吸気圧力が上るので、プライマリ側ブロ
アとスロットル弁との間の吸気圧力が上昇してこのプラ
イマリ側ブロアから上流に向って吸気が逆流し、この逆
流音が騒音となる。

そこで、プライマリ側ブロアをバイパスするリリーフ通
路を吸気通路に設け、減速時などの軽負荷時にこのリリ
ーフ通路によってプライマリ側ブロア下流の吸気をプラ
イマリ側ブロア上流にリリーフして上記吸気の逆流を防
止して騒音を低減することが考えられる。しかし、その
場合、回転しているプライマリ側ブロアを通って吸気が
循環するので、吸気が高温になってプライマリ側ブロア
の温度が上昇して、その信頼性が損なわれるという問題
がある。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、上記リリーフ通路のレイアウ
トを工夫して排気ターボ過給機の信頼性を高めることに
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、軽負荷時にプラ
イマリ側ブロア下流の吸気をリリーフし、このリリーフ
した吸気を、プライマリターボ過給機専用の吸気通路と
セカンダリターボ過給機専用の吸気通路との集合部より
も上流側に戻すようにしている。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、エンジンに、プ
ライマリ側の排気ターボ過給機とセカンダリ側の排気タ
ーボ過給機とを設け、このプライマリターボ過給機専用
の吸気通路とセカンダリターボ過給機専用の吸気通路と
を過給機上流で集合して設け、セカンダリターボ過給機
専用の排気通路にエンジンの低吸入空気量域で閉じ且つ
高吸入空気量域で開く排気カット弁を設ける。さらに、
プライマリターボ過給機のブロアをバイパスするリリー
フ通路を吸気通路に設け、該リリーフ通路の上流側接続
部を上記吸気通路集合部よりも上流側の吸気通路に接続
する構成としている。

（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
気カット弁が閉じてエンジンの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
が得られる一方、高吸入空気量域では排気カット弁が開
いてエンジンの排気ガスがプライマリターボ過給機のタ
ービンおよびセカンダリターボ過給機のタービンに供給
されて吸入空気量を確保しながら適正な過給圧が得られ
る。

そして、減速時などの軽負荷時にリリーフ通路によって
プライマリ側ブロア下流の吸気がプライマリ側ブロア上
流にリリーフされてプライマリ側ブロアから上流に向う
吸気の逆流が防止されて騒音が低減される。

その場合、リリーフ通路の上流側接続部を上記吸気通路
集合部よりも上流側の吸気通路に接続したので、 ■リリーフされた吸気がプライマリ側ブロアとセカンダ
リ側ブロアとに分散して導入されること。

■リリーフ通路の上流側接続部とブロアとの間の吸気通
路長さが長くなってブロアを循環する吸気の量が多くな
ること。

などの理由により、プライマリ側ブロアおよびセカンダ
リ側ブロアの温度が所定温度以下に維持されて排気ター
ボ過給機の信頼性が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例において、エンジン１は３０−タタイブのロ
ータリピストンエンジンであって、独立排気通路８　ａ
　＊　８　ｂ　、　８　ｃは各ロータハウジングに対応
して互いに独立して設けられている。そして、これら独
立排気通路８　ａ　ｒ　８　ｂ　＊　８　Ｃは連通路２
２によって互いに連通され、該連通路２２には二本の排
気通路２，３が接続されている。これら二つの排気通路
２，３の一方にはプライマリターボ過給機４のタービン
５が、また、他方にはセカンダリターボ過給機６のター
ビン７がそれぞれ配設されている。この二本の排気通路
２，３は、両タービン５，７の下流において一本に合流
して合流排気通路２４になっている。

また、吸気通路９は図示しないエアクリーナの下流で二
つに分かれ、その第１の分岐通路１０の途中にはプライ
マリターボ過給機４のブロア１１が、また、第２の分岐
通路１２の途中にはセカンダリターボ過給機７のブロア
１３が配設されている。また、二つの分岐通路１０．１
２は各ブロア１１．１３の下流で再び合流する。そして
、再び一本になつた吸気通路９にはインタークーラ１４
が配設され、その下流にはサージタンク１５が、また、
インタークーラ１４とサージタンク１５の間に位置して
スロットル弁１６が配設されている。

また、吸気通路９の下流端は分岐してエンジン１の各気
筒に対応した三つの独立吸気通路１７となり、図示しな
い吸気ポートに接続されている。そして、これら各独立
吸気通路１７にはそれぞれ燃料噴射弁１９が配設されて
いる。

吸気通路９の上流側には、上記第１及び第２の分岐通路
１０．．１２の分岐部上流に位置して、吸入空気量を検
出するエアフローメータ２１が設けられている。

そして、セカンダリ側のタービン７が配設された排気通
路３には、上記連通路２２の開口位置直下流に排気カッ
ト弁２３が設けられている。さらに、上記連通路２２の
途中から延びてタービン５゜７下流の合流排気通路２４
に連通するバイパス通路２５が形成され、該バイパス通
路２５には、ダイアフラム式のアクチュエータ２６にリ
ンク結合されたウェストゲート弁２７が配設されている
。

そして、上記バイパス通路２５のウェストゲート弁２７
上流部分とセカンダリ側タービン７につながる排気通路
３の排気カット弁２３下流とを連通させる洩らし通路２
８が形成され、この洩らし通路２８には、ダイアフラム
式のアクチュエータ２９にリンク連結された排気洩らし
弁３０が設けられている。

排気カット弁２３はダイアフラム式のアクチュエータ３
１にリンク連結されている。一方、セカンダリターボ過
給機６のブロア１３が配設された分岐通路１２には、ブ
ロア１３下流に吸気カット弁３２が配設されている。こ
の吸気カット弁３２はバタフライ弁で構成され、やはり
ダイアフラム式のアクチュエータ３３にリンク結合され
ている。

また、同セカンダリ側の分岐通路１２には、ブロア１３
をバイパスするよう・に循環通路３４が形成され、該循
環通路３４にはダイアフラム式の吸気循環弁３５が配設
されている。

排気洩らし弁３０を操作する前記アクチュエータ２９の
圧力室は、導管３６を介して、プライマリターボ過給機
４のブロア１１が配設された分岐通路１０のブロア１１
下流側に連通されている。

このブロア１１下流の圧力が所定値以上となったとき、
アクチュエータ２９が作動して排気洩らし弁３０が開き
、それによって、排気カット弁２３が閉じているときに
少量の排気ガスがバイパス通路２８を流れてセカンダリ
側のタービン７に供給される。従って、セカンダリター
ボ過給機６は、排気カット弁２３が開く前に、予め回転
を開始する。

吸気カット弁３２を操作する前記アクチュエータ３３の
圧力室は、導管３７により電磁ソレノイド式三方弁３８
の出力ポートに接続されている。

また、排気カット弁２３を操作する前記アクチュエータ
３１の一方の圧力室は、導管３９により電磁ソレノイド
式の別の三方弁４０の出力ポートに接続されている。さ
らに、吸気循環弁３５を操作するアクチュエータ４１の
圧力室は、導管４２により電磁ソレノイド式の別の三方
弁４３の出力ポートに接続されている。吸気循環弁３５
は、排気カット弁２３及び吸気カット弁３２が開く前の
所定の時期まで循環通路３４を開いておく。そして、そ
れにより、洩らし通路２８を流れる排気ガスによってセ
カンダリターボ過給機６の予回転する際０ に、吸気カット弁３２上流の圧力が上昇してサージング
領域に入るのを抑え、また、ブロア１３の回転を上げさ
せる。

上記ウェストゲート弁２７を操作する前記アクチュエー
タ２６は、導管４４により電磁ソレノイド式の別の三方
弁４５の出力ボートに接続されている。

上記４個の電磁ソレノイド式三方弁３８，４０゜４３．
４５は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコ
ントロールユニットによって制御される。このコントロ
ールユニットにはエンジン回転数Ｒ１吸入空気量Ｑのほ
か、スロットル開度ＴＶＯ１プライマリ側ブロア１１下
流の過給圧Ｐｌ等が入力されており、それらに基づいて
後述のような制御が行われる。

吸気カット弁３２制御用の上記電磁ソレノイド式三方弁
３８の一方の入力ポートは、導管４７を介して圧力タン
ク４８に接続され、他方の入力ポートは導管４９を介し
てセカンダリ側ブロア下流の分岐通路１２に接続されて
いる。圧力タンク４１ ８には、サージタンク下流の吸気圧力がチエツク弁５１
を介して導入されている。また、排気カット弁制御用の
前記三方弁４０の一方の入力ポートは大気に解放されて
おり、他方の入力ポートは、導管５２を介して、プライ
マリ側ブロア下流の分岐通路１０に接続されている。ま
た、排気カット弁用のアクチュエータ３１の他方の圧力
室は導管５５を介してソレノイド式の三方弁５６の出力
ボートに接続されている。該三方弁５６の一方の入力ポ
ートは大気に開放されているとともに、他方の入力ポー
トは導管５７を介して上記圧力タンク４８に接続されて
いる。一方、吸気循環弁３５制御用の三方弁４３の一方
の入力ポートは大気に開放されているとともに、他方の
入力ポートは導管５３を介して上記圧力タンク４８に接
続されている。また、ウェストゲート弁２７制御用の三
方弁４５の一方の入力ポートは大気に解放され、他方の
入力ポートは、導管５４によって上記導管３６に接続さ
れている。

第２図は、吸気カット弁３２、排気カット弁２２ ３、吸気循環弁３５及びウェストゲート弁２７の開閉状
態を、排気洩らし弁３０の開閉状態とともに示す制御マ
ツプである。このマツプはコントロールユニット内に格
納されており、これをベースに上記４個の電磁ソレノイ
ド式三方弁３８．４０゜４３．４５の制御が行われる。

エンジン回転数Ｒが低く、あるいは吸入空気量Ｑが少な
い低吸入空気量域においては、吸気循環弁３５は開かれ
ており、排気洩らし弁３０が開くことによってセカンダ
リターボ過給機６の予回転が行われる。そして、エンジ
ン回転数がＲ２あるいは吸入空気量がＱ２のラインに達
すると、吸気循環弁３５は閉じられ、その後、排気カッ
ト弁２３が開くまでの間、セカンダリ側ブロア１３下流
の圧力が上昇する。そして、Ｑ４−Ｒ４のラインに達す
ると排気カット弁２３が開き、次いで、Ｑ６−Ｒ６ライ
ンに達して吸気カット弁３２が開くことによりセカンダ
リターボ過給機６による過給が始まり、このＱ６−１６
ラインを境にプライマリとセカンダリの両過給機４．６
による過給領域３ に入る。

吸気カット弁３２、排気カット弁２３及び吸気循環弁３
５は、高吸入空気量域から低吸入空気量域へは若干のヒ
ステリシスをもって、すなわち、第２図に破線で示すＱ
５−Ｒ５，Ｑ３−Ｒ３，Ｑｌ−Ｒ１の各ラインで切り換
わる。

なお、これら各ラインの折れた部分は、いわゆるノーロ
ードラインもしくはロードロードライン上にある。

ウェストゲート弁２７は、エンジン回転数Ｒ及びスロッ
トル開度ＴＶＯが所定値以上でかつプライマリ側ブロア
下流の過給圧Ｐ１が所定値以上となったとき開かれる。

そして、吸気通路にはプライマリ側ブロア１１をバイパ
スするリリーフ通路８１が設けられている。該リリーフ
通路８１は、一端がプライマリ側ブロア下流の分岐通路
１０に接続され、他端が分岐通路１０．１２の上流側集
合部よりも上流側の吸気通路９に接続されている。この
リリーフ通路８１には上記循環通路３４が接続していて
、リリ４ −フ通路８１の吸気通路側部分が循環通路３４の一部と
して機能する。上記リリーフ通路８１にはリリーフ弁８
２が設けられている。該リリーフ弁８２にはアクチュエ
ータ８３が連結されている。

該アクチュエータ８３の圧力室は導管８５を介してソレ
ノイド式の三方弁８４の出力ポートに接続されている。

該三方弁８４の一方の入力ポートは大気に開放されてい
るとともに、他方の入力ポートは導管８６を介して上記
導管５３に接続されている。該三方弁８４もまた上記コ
ントロールユニットにより制御される。すなわち、減速
時などの軽負荷時にリリーフ弁８２を開いてリリーフ通
路８１によりプライマリ側ブロア下流の吸気をプライマ
リ側ブロア上流にリリーフし、これによってスロットル
弁１６の閉作動によるスロットル弁上流の吸気圧力上昇
に起因する吸気の逆流を防止するようにしている。

したがって、上記実施例においては、低吸入空気量域で
は排気カット弁２３が閉じて排気通路２゜３からの排気
ガスがプライマリターボ過給機４の５ タービン５に集中的に供給されて高い過給圧が得られる
。一方、高吸入空気量域では排気カット弁２３が開いて
排気通路２，３からの排気ガスがプライマリターボ過給
機４およびセカンダリターボ過給機６のタービン５，７
に供給されて吸入空気量を確保しながら適正な過給圧が
得られる。

また、リリーフ通路８１のリリーフ機能によって、減速
時などの軽負荷時にスロットル弁上流の吸気圧力上昇に
起因する吸気の逆流を防止することができる。

その場合、リリーフ通路８１の上流側接続部を分岐集合
部よりも上流側の吸気通路９に接続したので、 ■リリーフされた吸気がプライマリ側ブロア１１とセカ
ンダリ側ブロア１３とに分散して導入されること。

■リリーフ通路８１の上流側接続部とブロア１１との間
の吸気通路長さが長くなってブロア１１を循環する吸気
の量が多くなること。

などの理由によって、プライマリ側ブロア１１お６ よびセカンダリ側ブロア１３の温度が適温に維持されて
排気ターボ過給機４，６の信頼性が向上する。

なお、上記実施例では、排気ターボ過給機を二つとした
が、排気ターボ過給機の数は三つ以上でも良く、そのう
ちの一部がセカンダリターボ過給機として作動、不作動
に切り換えられるものであれば良い。

また、上記実施例はロータリピストンエンジンについて
説明したが、他のタイプのエンジン、例えばレシプロタ
イプのエンジンについても適用できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの過給装置によ
れば、エンジンに、プライマリ側の排気ターボ過給機と
セカンダリ側の排気ターボ過給機とを設け、このプライ
マリターボ過給機専用の吸気通路とセカンダリターボ過
給機専用の吸気通路とを過給機上流で集合して設け、セ
カンダリターボ過給機専用の排気通路にエンジンの低吸
入空気７ 置載で閉じ且つ高吸入空気量域で開く排気カット弁を設
けるとともに、プライマリターボ過給機のブロアをバイ
パスするリリーフ通路を吸気通路に設け、該リリーフ通
路の上流側接続部を上記吸気通路集合部よりも上流側の
吸気通路に接続したので、低吸入空気量域で高い過給圧
が得られ、高吸入空気量域で吸入空気量を確保しながら
適正な過給圧が得られるという基本的効果を得ながら、
減速時などの軽負荷時にプライマリ側ブロア下流の吸気
のリリーフにより吸気の逆流を防止して騒音を低減でき
、その場合にリリーフされた吸気をプライマリ側ブロア
とセカンダリ側ブロアとに分散し且つブロアを循環する
吸気の量を多くしてプライマリ側ブロアおよびセカンダ
リ側ブロアの温度を所定温度以下に維持して排気ターボ
過給機の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体システム図、第２図は制
御特性図である。 ８ １・・・エンジン ４・・・プライマリターボ過給機 ６・・・セカンダリターボ過給機 ９・・・吸気通路 ２３・・・排気カット弁 ８１・・・リリーフ通路 ９ ２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに、プライマリ側の排気ターボ過給機と
   セカンダリ側の排気ターボ過給機とを設け、 このプライマリターボ過給機専用の吸気通路とセカンダ
   リターボ過給機専用の吸気通路とを過給機上流で集合し
   て設け、 セカンダリターボ過給機専用の排気通路にエンジンの低
   吸入空気量域で閉じ且つ高吸入空気量域で開く排気カッ
   ト弁を設けるとともに、プライマリターボ過給機のブロ
   アをバイパスするリリーフ通路を吸気通路に設け、 該リリーフ通路の上流側接続部を上記吸気通路集合部よ
   りも上流側の吸気通路に接続したことを特徴とするエン
   ジンの過給装置。