JPH03264730A - ターボチャージャ付エンジン - 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、ターボチャージャ付エンジンに関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来のターボチャージャ付エンジンは一般に第４．５図
に示されるように、エンジンｌのシリンダヘッド２の排
気ポート３に接続された排気マニホールド４下流側に、
ターボチャージャ５の排気タービン６の流入ロアを接続
すると共に、前記シリンダヘッド２の吸気ポート８に接
続された吸気マニホールド９上流側に、前記ターボチャ
ージャ５のコンプレッサｌＯの吐出口１１を接続し、排
気ガス１２のエネルギにより排気タービン６を回転させ
、コンプレッサ１０を駆動することにより吸気１３を圧
縮し、エンジン１の燃焼室１４に大気圧力以上の高密度
の吸気１３を供給し、出力増加を図っている。

又、前記ターボチャージャ５には、過給圧コントロール
アクチュエータ１５に連結されたウェイストゲートバル
ブ１６が設けられており、第６図に示す如く、過給圧か
設定した圧力Ｐ以上になると過給圧コントロールアクチ
ュエータ１５が作動してウェイストゲートバルブ１６か
開き、排気ガス１２を排気タービン６の流入ロア上流側
から排気タービン６の吐出口１７下流側にバイパスさせ
、タービン出力を制御して過給圧が設定した圧力Ｐを越
えないようにしている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、前述の如き従来のターボチャージャ付エ
ンジンでは、排気ガス量の少ないエンジン低速域におい
て排気タービン６が充分に回転しないため、過給圧不足
となり、低速域での性能向上が図れないという問題を有
していた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、低速域から中高速域全般
に亘って性能向上を図り得るターボチャージャ付エンジ
ンを提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、シリンダヘッド内に、燃焼室への開口部近傍
をヘリカル状に形成した低速域用吸気ポートと、燃焼室
への開口部近傍を平面的に見てほぼ直線状に延びるよう
にした中高速域用吸気ポートと、排気ポートとを同一燃
焼室に開口するよう形成し、前記低速域用吸気ポートに
低速域用吸気マニホールドを介して低速域用タボチャー
ジャのコンプレッサ吐出口を接続すると共に、前記中高
速域用吸気ポートに中高速域用吸気マニホールドを介し
て中高速域用タボチャージャのコンプレッサ吐出口を接
続し、前記排気ポートに接続した排気マニホールド下流
側に、流入ポートと、該流入ポートから分岐する低速域
用流出ポート及び中高速域用流出ホトと、エンジン低速
域において前記中高速域用流出ポートのみを遮断する一
方エンジン中高速域において前記低速域用流出ポートの
みを遮断可能な弁体とを有する切換弁の前記流入ポート
を接続し、該切換弁の低速域用流出ポートに前記低速域
用ターボチャージャの排気タービン流入口を、中高速域
用流出ポートに中高速域用ターボチャージャの排気ター
ビン流入口を夫々接続したことを特徴とするものである
。

［作　　　用］ 従って、エンジン低速域においては、切換弁によって排
気ガスが低速域用ターボチャージャの排気タービン流入
口へ導かれ、該低速域用ターボチャージャのコンプレッ
サによって効率良く過給圧を高められた吸気が、低速域
用吸気ポートから旋回しつつ燃焼室内に吸入され、燃焼
室内に強いスワールが発生し、燃料と吸気との混合が良
好に行われる。

一方、エンジン中高速域においては、切換弁によって排
気ガスが中高速域用ターボチャージャの排気タービン流
入口へ導かれ、該中高速域用ターボチャージャのコンプ
レッサによって過給圧を高められた吸気が、吸気抵抗の
少ない中高速域用吸気ポートから燃焼室内に吸入され、
吸気効率か向上し、高出力が得られる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例であり、図中節４
．５図と同一の符号を付した部分は同一物を表わしてい
る。

シリンダヘッド２内に、第２図に示す如く、低速域用吸
気ポー）８ａと中高速域用吸気ポート８ｂとを別けて形
成する。

前記低速域用吸気ポー）８ａは、燃焼室１４への開口部
近傍をヘリカル状（渦巻状）に形成したヘリカル部３１
を有し、燃焼室１４内に流入する吸気１３を旋回させる
ことにより、燃焼室１４内に強いスワールを発生させ、
燃料と吸気１３との混合を高められるようにしてあり、
又、前記中高速域用吸気ポート８ｂは、燃焼室１４への
開口部近傍を前述の如くヘリカル状とはせずに、平面的
に見てほぼ直線状に延びるようにした直線部３２を有し
、吸気抵抗が少なくなるようにしである。

前記排気マニホールド４下流側に、切換弁１８を介して
低速域用ターボチャージャ５ａの排気タービンＢａの流
入ロアａと中高速域用ターボチャージャ５ｂの排気ター
ビン６ｂの流入ロアｂを接続する。

前記低速域用吸気ポート８ａに低速域用吸気マニホール
ド９ａを、又、前記中高速域用吸気ポート８ｂに中高速
域用吸気マニホールド９ｂを夫々別個に取り付け、前記
低速域用吸気マニホールド９ａ上流側に、前記低速域用
ターボチャージャ５ａのコンプレッサ１０ａの吐出口１
１ａを接続すると共に、前記中高速域用吸気マニホール
ド９ｂ上流側に、前記中高速域用ターボチャージャ５ｂ
のコンプレッサ１０ｂの吐出口１１ｂを接続する。

前記切換弁１８は、前記排気マニホールド４下流側に接
続された流入ポート１９と、該流入ボー目９から分岐し
夫々低速域用ターボチャージャ５ａの排気タービン６ａ
の流入ロアａ及び中高速域用ターボチャージャ５ｂの排
気タービン６ｂの流入ロアｂへ通じる低速域用流出ポー
ト２０ａ及び中高速域用流出ポート２０ｂと、該流出ポ
ート２０ａ、２０ｂのうち一方を遮断し他方へ排気ガス
１２を導き得るスライド可能な弁体２１とを有しており
、該弁体２１には、該弁体２１駆動用のエアコントロー
ルシリンダ２２のピストンロッド２３を連結しである。

前記エアコントロールシリンダ２２の口・ソド側室２４
にはピストンロッド２３をシリンダ内に引き込む方向へ
付勢するばね２５が内蔵され、又、ヘッド側室２６には
、エンジンｌの回転検出器２７からの出力信号２８に基
づき開閉作動する電磁弁２９を介してエアタンク等の圧
力源３０が接続されている。

又、前記中高速域用ターボチャージャ５ｂには、過給圧
コントロールアクチュエータ１５に連結されたウェイス
トゲートバルブ１６が設けられており、第３図に示す如
く、過給圧が設定した圧力Ｐ以上になると過給圧コント
ロールアクチュエータ１５が作動してウェイストゲート
バルブ１６が開き、排気ガス１２を排気タービン６ｂの
流入ロアｂ上流側から排気タービン６ｂの吐出口１７ｂ
下流側にバイパスさせ、タービン出力を制御して過給圧
が設定した圧力Ｐを越えないようにしている。

尚、図中、１７ａは低速域用ターボチャージャ５ａの排
気タービン６ａの吐出口を表わしている。

次に、上記実施例の作動を説明する。

運転時、エンジンｌの回転数が低速域にある場合には、
回転検出器２７からの出力信号２８によって電磁弁２９
が開となり、圧力源３０から高圧エアかエアコントロー
ルシリンダ２２のヘッド側室２６に供給され、ばね２５
の付勢力に抗してピストンロッド２３が突出し、弁体２
１が第１図中仮想線で示す如くスライドし、流入ポート
１９と低速域用流出ポート２０ａが連通されると共に、
中高速域用流出ポート２０ｂが遮断される。

このため、燃焼室１４から排出される排気ガス１２は、
流入ポート１９から低速域用流出ポート２０ａへ導かれ
、低速域用ターボチャージャ５ａの排気タービン６ａを
回転させてコンプレッサ１０ａを駆動し、第３図に示す
如く、低速域においても吸気１３の圧縮が効率良く行わ
れて過給圧が高まり、過給圧が充分に高められた吸気１
３が低速域用吸気マニホールド９ａから低速域用吸気ポ
ート８ａに流入する。

低速域用吸気ポート８ａに流入した吸気１３は、燃焼室
１４への開口部近傍をヘリカル状に形成した低速域用吸
気ポート８ａの作用により、旋回しながら燃焼室１４内
に吸入され、その結果、燃焼室１４内に強いスワールが
発生し、図示し通い噴射ノズルから噴射される燃料と吸
気１３との混合が良好に行われる。

一方、エンジン１の回転数が上昇し低速域から中高速域
に入ると、回転検出器２７からの出力信号２８によって
電磁弁２９が閉じ、圧力源３０からエアコントロールシ
リンダ２２のヘッド側室２６への高圧エアの供給が停止
され、ばね２５の付勢力によりピストンロッド２３が引
き込まれ、弁体２１が第１図中実線で示す如くスライド
し、流入ホト１９と中高速域用流出ポート２０ｂが連通
されると共に、低速域用流出ポート２０ａが遮断される
。

このため、燃焼室１４から排出される排気ガス１２は、
流入ポート１９から中高速域用流出ポート２０ｂへ導か
れ、中高速域用ターボチャージャ５ｂの排気タービン６
ｂを回転させてコンプレッサ１０ｂを駆動し、第３図に
示す如く、吸気１３の圧縮が行われて過給圧か高まり、
過給圧の高められた吸気１３か中高速域用吸気マニホー
ルド９ｂから吸気抵抗の少ない中高速域用吸気ポート８
ｂを介して燃焼室１４内に流入し、吸気効率が向上し、
高出力が得られる。

こうして、低速域及び中高速域専用のターボチャージャ
５ａ、５ｂ並びに吸気ポート８ａ、８ｂを設け、それら
をエンジンｌの回転数に応じて切り換えて使用するよう
にしたことにより、低速域における過給圧不足の問題か
解消され、低速域から中高速域全般に亘ってエンジン１
の性能が大幅に向上される。

尚、本発明のターボチャージャ付エンジンは、上述の実
施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のターボチャージャ付エン
ジンによれば、低速域から中高速域全般に亘って性能向
上を図ることかできるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体概略平面図、第２図は
本発明の一実施例におけるシリンダヘッドの平断面図、
第３図は本発明の一実施例におけるエンジン回転数と過
給圧との関係を示す線図、第４図は従来例の全体概略平
面図、第５図は従来例におけるシリンダヘッドの平断面
図、第６図は従来例におけるエンジン回転数と過給圧と
の関係を示す線図である。 １はエンジン、２はシリンダヘッド、３は排気ポート、
４は排気マニホールド、５ａは低速域用ターボチャージ
ャ、５ｂは中高速域用ターボチャージャ、６ａ、６ｂは
排気タービン、７ａ、７ｂは流入口、８ａは低速域用吸
気ポート、８ｂは中高速域用吸気ポート、９ａは低速域
用吸気マニホールド、９ｂは中高速域用吸気マニホール
ド、１０ａ、１０ｂはコンプレッサ、ｌｌａ、ｌｌｂは
吐出口、１２は排気ガス、１３は吸気、１４は燃焼室、
１８は切換弁、１９は流入ポート、２０ａは低速域用流
出ポート、２０ｂは中高速域用流出ポート、２１は弁体
、３１はヘリカル部、３２は直線部を示す。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）シリンダヘッド内に、燃焼室への開口部近傍をヘリ
   カル状に形成した低速域用吸気ポートと、燃焼室への開
   口部近傍を平面的に見てほぼ直線状に延びるようにした
   中高速域用吸気ポートと、排気ポートとを同一燃焼室に
   開口するよう形成し、前記低速域用吸気ポートに低速域
   用吸気マニホールドを介して低速域用ターボチャージャ
   のコンプレッサ吐出口を接続すると共に、前記中高速域
   用吸気ポートに中高速域用吸気マニホールドを介して中
   高速域用ターボチャージャのコンプレッサ吐出口を接続
   し、前記排気ポートに接続した排気マニホールド下流側
   に、流入ポートと、該流入ポートから分岐する低速域用
   流出ポート及び中高速域用流出ポートと、エンジン低速
   域において前記中高速域用流出ポートのみを遮断する一
   方エンジン中高速域において前記低速域用流出ポートの
   みを遮断可能な弁体とを有する切換弁の前記流入ポート
   を接続し、該切換弁の低速域用流出ポートに前記低速域
   用ターボチャージャの排気タービン流入口を、中高速域
   用流出ポートに中高速域用ターボチャージャの排気ター
   ビン流入口を夫々接続したことを特徴とするターボチャ
   ージャ付エンジン。