JPH0333430A - ツインターボ切換システム - 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） 本願発明は、ツインターボの各排気ターボ過給機への排
気の供給を使用速度域に応じて切換える切換システムに
関するものである。

（従来技術及びその問題点） 複数気筒を２群に分割し、各気筒群に排気ターボ過給機
を設けたツインターボにおいて、各タービンに排気を供
給する方式としては、いわゆるＭＴＵ方式、ボルボ方式
が知られている。しかしながらＭＴＵ方式では、静圧過
給方式であるために、負荷の低いところで、２本の排気
通路を流れる排気の脈動パルスが相互に干渉し合う、い
わゆる排気干渉が生じ、脈動パルスが低下して過給効率
が悪化する。また機関から排出される排気の色も悪くな
る。

またボルボ方式では第２２図に示すように、排気干渉の
防止にパルスコンバータ８１を用いているが、排気干渉
を完全には防止できない。また最大出力付近では中型、
小型の排気ターボ過給機８２．８３の両方を用いている
が、過給機は小さいほど過給効率が悪くなるため、従来
の１つの大型ノ排気ターボ過給機でマツチングした場合
の性能より定格出力付近の性能が悪くなる。

（発明の目的） 本願発明の主たる目的は、最大出力付近の性能を悪化さ
せることなく、機関回転の略全域における出力の向上を
図ることができ、燃費や、機関から排出される排気の色
も改善することができるツインターボ切換システムを提
供することである。

（発明の構成） 本願の第１の発明は、複数気筒を２群に分割し、各気筒
群に排気ターボ過給機を設けたツインターボにおいて、
排気ターボ過給機への排気の供給を使用速度域に応じて
切換える切換システムであって、両方の排気ターボ過給
機にツインスクロールタービンを用いるとともに各排気
ターボ過給機の容量を異ならせ、大容量タービンに通じ
る第１排気通路と小容量タービンに通じる第２排気通路
との間に両通路を連通ずる連絡管を設け、連絡管は第１
、第２排気通路の排気上流側に連通ずる第１連通路と排
気下流側に連通ずる第２連通路とからなり、第１排気通
路はタービン側から排気上流側に向けて連絡管開口付近
まで延びた隔壁により連絡管開口側の第１通路とそれと
は反対側の第２通路とに分割されており、第１排気通路
と連絡管との連通では第２連通路が第１通路のみと連通
し第１連通路が第２通路のみと連通しており、第２排気
通路はタービン側から排気上流側に向けて延びた隔壁に
より連絡管開口付近まで連絡管開口側の第３通路とそれ
とは反対側の第４通路とに分割されており、第２排気通
路の隔壁の排気上流端に、Ｍｌの使用速度域では第３通
路と第１連通路との連通を確保しながら第３通路を閉塞
し、第２の使用速度域では第３、第４通路を共に閉塞す
ることなく、第３の使用速度域では第４通路を閉塞する
よう切換わる第１切換弁を設け、第２連通路の第３通路
への開口に、第１、第２の使用速度域では開口を閉塞し
、第３の使用速度域では第２連通路と第２排気通路の排
気上流側との連通を確保しながら第３通路を閉塞するよ
う切換わる第２切換弁を設け、第１連通路の第２通路へ
の開口に、第１の使用速度域では第１連通路と第１排気
通路の排気上流側との連通を確保しながら第２通路を閉
塞し、第２、第３の使用速度域では開口を閉塞するよう
切換わる第３切換弁を設け、第１の使用速度域を低速域
、又は低速及び中速域とし、第２の使用速度域を中速域
とし、第３の使用速度域を高速域としたことを特徴とす
るツインターボ切換システムであり、更には上記小容量
の排気ターボ過給機より更に小容量の排気ターボ過給機
を設け、その排気ターボ過給機はツインスクロールター
ビンを有しており、そのタービンに通じる第３排気通路
を上記第２排気通路の上記第１、第２切換弁より排気下
流側に連通して設け、第３排気通路は２つの並列な通路
からなり、その通路の一方は上記第３通路のみに連通し
他方は上記第４通路のみに連通しており、第３排気通路
の各通路の上記第３、第４通路への開口に、アイドリン
グ時及び機関始動時には上記第３、第４通路を閉塞し、
それ以外の時には第３排気通路の各通路の上記第３、第
４通路への開口を閉塞するよう切換わる切換弁を設け、
更には排気ターボ過給機への排気の流れを遮って排気タ
ーボ過給機を体Ｉヒさせる切換弁に、排気が漏れて通過
する貫通孔を設け、貫通孔を、切換弁の略中央に、切換
弁の面積に対し所定の割合の断面積を有するよう、且つ
切換弁が排気通路を閉塞した際に各通路における排気の
流路方向と平行となるよう形成したものである。

また本願の第２の発明は、複数気筒を２群に分割し、各
気筒群に排気ターボ過給機を設けたツインターボにおい
て、排気ターボ過給機への排気の供給を使用速度域に応
じて切換える切換システムてあって、両方の排気ターボ
過給機にツインスクロールタービンを用いるとともに各
排気ターボ過給機の容量を異ならせ、大容量タービンに
通じる第１排気通路と小容量タービンに通じる第２排気
通路との間に両道路を連通ずる連絡管を設け、連絡管は
第１、第２俳気通路の排気上流側に連通ずる第１連通路
と排気下流側に連通ずる第２連通路とからなり、第１排
気通路はタービシ側から排気上流側に向けて延びた隔壁
により連絡管開口付近まで連絡管開口側の第１通路とそ
れとは反対側の第２通路とに分割されており、第２排気
通路はタービン側から排気上流側に向けて延びた隔壁に
より連絡管開口付近まで連絡管開門側の第３通路とそれ
とは反対側の第４通路とに分割されており、使用速度域
を低速側から順次第１から第６の域に区分し、第２排気
通路の隔をの排気上流端に、第１、第３、第５の使用速
度域では第４通路を閉塞し、第４、第６の使用速度域で
は第３、第４通路を共に閉塞することなく、第２の使用
速度域では第３通路と第１連通路との連通を確保しなが
ら第３通路を閉塞するよう切換わる第１切換弁を設け、
第２連通路の第３通路への開口に、第１、第２、第３、
第４、第６の使用速度域では開口を閉塞し、第５の使用
速度域では第２連通路と第２排気通路の排気上流側との
連通を確保しながら第３通路を閉塞するよう切換わる第
２切換弁を設け、第１連通路の第２通路への開口に、第
１、第２の使用速度域では第１連通路と第１排気通路の
排気上流側との連通を確保しながら第２通路を閉塞し、
第３、第４、第５、第６の使用速度域では開口を閉塞す
るよう切換わる第３切換弁を設け、第１排気通路の隔壁
の排気上流端に、第６の使用速度域では第１、第２通路
を共に閉塞することなく、第１１第２、第３、第４、第
５の使用速度域では第１通路と第２連通路との連通を確
保しながら第１通路を閉塞するよう切換わる第４切換弁
を設けたことを特徴とするツインターボ切換システムで
あり、更には上記小容量の排気ターボ過給機より更に小
容量の排気ターボ過給機を畏け、その排気ターボ過給機
はツインスクロールタービンを＆しており、そのタービ
ンに通じる第３排気通路を上記第２排気通路の上記ｍ　
１．１２切換弁より排気下流側に連通して設け、第３排
気通路は２つの並列な通路からなり、その通路の一方は
上記第３通路のみに連通し他方は上記第４通路のみに連
通しており、第３排気通路の各通路の上記第３、第４通
路への開口に、アイドリング時及び機関始動時には上記
第３、第４通路を閉塞し、それ以外の時には第３排気通
路の各通路の上記第３、第４通路への開口を閉塞するよ
う切換わる切換弁を設ｊす、更には排気ターボ過給機へ
の排気の流れを遮って排気ターボ過給機を休止させる切
換弁に、排気が漏れて通過する貫通孔を設け、貫通孔を
、切換弁の略中央に、切換弁の面積に対し所定の割合の
断面積をＨするよう、且つ切換弁が排気通路を閉塞した
際に各通路における排気の流路方向と平行となるよう形
成したものである。

（実施例） 以ｆ、本願発明の実施例を図に基づいて説明する。まず
本願の第１の発明の第１実施例について説明する。第１
図は本実施例の切換システムを採用したツインターボの
構成略図である。図において、１０は機関本体であり、
６気筒のシリンダ（図示せず）を有している。シリンダ
の排気マニホールド１１は３気筒分ずつ集合しており、
俳気マニホールドｌｌａは第１排気通路■２に、排気マ
ニホールド１１ｂは第２排気通路１３に繋がっている。

第１排気通路１２は排気ターボ過給機１４に接続し、第
２排気通路１３は排気ターボ過給機１５に接続している
。排気ターボ過給機１４は通営用いられるものと同容量
であるが、排気ターボ過給機１５の容量は排気ターボ過
給機１４より小さく、例えば半分の容量である。排気タ
ーボ過給機１４．１５はそれぞれツインスクロールター
ビン１６、］７を有している。排気ターボ過給機１４．
１５のコンプレッサー１８．１９は給気管２０ａ、２０
ｂ、及び給気管２０を介して機関本体１０の給気マニホ
ールド２１に連通している。給気管２０ａ、　２ｏｂに
はそれぞれ逆止弁２２ａ、２２ｂが介装されており、給
気管２０には給気冷却器２４が介装されている。

第１排気通路１２と第２排気通路１３との間には連絡管
３０が両速路１２．１３に連通して設けである。連絡管
３０は流路断面を略２分する隔壁３０ａにより第１連通
路３１と第２連通路３２とに分割されている。第１連通
路３１は第２連通路３２に対して第１、第２排気通路１
２．１３の排気上流側に連通している。第１排気通路１
２は、タービン１６側から排気上流側に向けて延びて隔
壁３０ａに繁かった隔壁１２ａにより、連絡管３０の開
門側の第１通路４１とそれとは反対側の第２通路４２と
に分割されている。即ち第１通路４１は第２連通路３２
のみと連通しており、第２通路４２は第１連通路３１の
みと連通している。なお隔壁１２ａは第１排気通路１２
の流路断面を略２分するよう設けられている。第２排気
通路１３は、タービン１７側から排気上流側に向けて延
びた隔壁１３ａにより、連絡管３０の開口側の第３通路
４３とそれとは反対側の第４通路４４とに分割されてい
る。隔壁１３ａは第２排気通路１３の流路断面を略２分
して隔壁３０ａの第２排気通路１３側の端部に対向する
位置まで延びている。

第２排気通路１３の隔壁１３ａの排気上流端には第１切
換弁５１が、第２連通路３２の第３通路４３への開目４
５には第２切換弁５２が、第１連通路３１の第２通路４
２への開目４６には第３切換弁５３が、それぞれ設けで
ある。これらの切換弁５１．５２．５３は、第２図ない
し第４園に示すように相互に連動して作動するよう設け
られている。第２図ないし第４図は各使用速度域での切
換システムの作動状態を示しており、第２図は低速域、
第３図は中速域、第４図は高速域での状態を示している
。

第１切換弁５１は、低速域では第３通路４３と第１連通
路３１との連通を確保しながら第３通路４３を閉塞し、
中速域では第３、第４通路４３．４４を共に閉塞するこ
となく、高速域では第４通路４４を閉塞するよう切換わ
るようになっており、第２切換弁５２は、低速域及び中
速域では開ｎ４５を閉塞し、高速域では第２連通路３２
と第２排気通路１３の排気上流側との連通を確保しなが
ら第３通路４３を閉塞するよう切換わるようになってお
り、第３切換弁５３は、低速域では第１連通路３１と第
１排気通路１２の排気上流側との連通を確保しながら第
２通路４２を閉塞し、中速域及び高速域では開口４６を
閉塞するよう切換わるようになっている。

また第２、第３切換弁５２．５３には中央に貫通孔５２
　ａ　ｓ　５３　ａ　ｂ＜形成されている。貫通孔５２
ａは、第２切換弁５２が第４図に示すように第３通路４
３を閉塞した際にタービン１７に向かう流路方向と平行
となるよう形成されており、貫通孔５３ａは、第３切換
弁５３が第２図に示すように第２通路４２を閉塞した際
にタービン１６に向かう流路方向と平行となるよう形成
されている。

また貫通孔５２ａ％　５３ａはその断面積が切換弁５２
．５３の面積の０．５〜１．０％の間となるよう形成さ
れている。

また各切換弁５１．５２．５３の切換機構は第５図に示
すようになっている。即ち各切換弁５１．５２．５３の
基端部にはアーム１０１ａ１．１０１ｂ、１０１ｃの一
端が基端部を支点として同動口ｎ：ニ連結さし”ｃ−お
り、アーム１０１ａ、１０１ｂ。

１０１ｃの他端部にはｌ由圧シリンダー１０２ｃ。

１０２ｂ、１０２ｃのロッド１０３ａ、１０３ｂ。

１０３ｃの先端が回動自在に連結されている。なおアー
ム１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは排気通路の外方に突
出している。油圧シリンダー１０２ａ、１０２ｂ、１０
２ｃには油圧ポンプ１０４からの配管がそれぞれ電磁式
制御弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを介して連結され
ている。電磁式制御弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃは
ロッド１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを伸長、短縮させ
るための油圧供給を制御するものである。制御装置１０
６は機関本体１０の回転数を検知するセンサー１０７か
らの信号を人力として機関の運転状態を判別し、各切換
弁５１．５２．５３が、低速特には第２図のように、中
速時には第３図のように、高速時には第４図のように切
換わるよう、電磁式制御弁１０５ａ、１０５ｂ、１０５
ｃを制御する。

なお補圧シリンダーの代わりにエアシリンダー等の他の
アクチュエーターを用いてもよい。

以上の構成では、低速域においては第２図に矢印で示す
ように、排気マニホールドｌｌａからの排気は第１連通
路３１、第３通路４３を通って、また排気マニホールド
ｌｌｂからの排気は第４通路４４を通って共にタービン
１７に供給される。

即ち低速域では、排気ターボ過給機１５が両スクロール
で作動し、排気ターボ過給機１４は休止している。中速
域においては第３因に矢印で示すように、排気マニホー
ルド１１．　ａからの排気は第２通路４２を通ってター
ビン１６に供給され、排気マニホールド１１ｂからの排
気は第３、第４通路４３．４４を通ってタービン１７に
供給される。

即ち中速域では、排気ターボ過給機１５が両スクロール
で、及び排気ターボ過給機１４が片スクロールで作動す
る。高速域においては第４図に矢印で示すように、排気
マニホールドｌｌａからの排気は第２通路４２を通って
、また排気マニホールドｌｌｂからの排気は第２連通路
３２、第１通路４１を通って共にタービン１６に供給さ
れる。即ち高速域では、排気ターボ過給機１４が両スク
ロールで作動し、排気ターボ過給機１５は休止している
。なお逆止弁２２　ａ　％　２２　ｂは、給気の逆流を
防止するために設けてあり、υ１気ターボ過給機１４．
１５のコンプレッサー１８．１つの一方のみが作動して
いる特は作動側が開き、停止］゛、側は閉じている。

また排気マニホールドｌｌａ、１１ｂからの排気は、虹
２図の作動状態では隔壁１３ａＳ第１切換弁５１により
隔てられたままタービン１７に供給され、第３図の作動
状態では隔壁１２ａ、第２切換弁５２、第３切換弁５３
により隔てられたままそれぞれタービン１６．１７に供
給され、第４図の作動状態では隔壁１２ａ、第３切換弁
５３により隔てられたままタービン１６に供給される。

従って排気マニホールドｌｌａ、ｌｌｂからの排気の脈
動パルスが相互に干渉することはなく、高い脈動パルス
により排気ターボ過給機１４．１５の過給効果は向上す
る。

第６図は機関の回転数と出力との関係を示す図である。

横軸は回転数（％）を、縦軸は出力を示す。本実施例で
は回転数０〜５０％を低速域、５０〜７０％を中速域、
７０〜１００％を高速域としている。上述の第２図ない
し第４図に示すように作動することによって、本実施例
ては特性Ｘ１が発揮される。即ち従来のボルボ方式の例
による特性Ｘ２に比して、低速域では領域Ｗ１分だけ、
また中速域では領域Ｗ２分だけ出力が向上しており、燃
費や、機関本体１０からの排気の色も改善される。

一方、排気ターボ過給機が休止している時にタービンが
完全に停止していると、タービンの温情が不十分となり
、再始動峙に負担がかかり排気ターボ過給機の耐久性を
損なうおそれがある。ところが本実施例では、第２切換
弁５２に貫通孔５２ａが形成されているので、第４図の
作動状態のように排気ターボ過給機１５が休止している
ｎ与でも、排気マニホールド１１ｂからの排気は僅な量
が第２切換弁５２の貫通孔５２ａを通り、第３通路４３
を通ってタービン１７に供給され、タービン１７はうヒ
全には停止しない。また第３切換弁５３には貫通孔５３
ａが形成されているので、第２図の作動状態のように排
気ターボ過給機１４が休止している時でも、排気マニホ
ールドｌｌａからの排気は僅な量が第３切換弁５３の貫
通孔５３ａを通り、第２通路４２を通ってタービン１６
に供給され、タービン１６は完全には停止しない。従っ
て排気ターボ過給機１４．１５の耐久性が損なわれるこ
とはない。なお貫通孔からの排気の漏れが大きいと、作
動しているυト気ターボ過給機のブースト圧が不十分と
なり、機関性能が悪化するおそれがあるが、貫通孔５２
　ａ　ｓ　５３ａの断面積を第７図に基づいてそれぞれ
第２、第３切換弁５２．５３の面積の０．５〜１．０９
６としているので、機関性能が悪化することもない。な
お第２切換弁５２の代わりに第１切換弁５１に貫通孔を
設けてもよく、或は両方５１．５２に設けてもよい。

なお上記火施例では、使用速度域を３段階に区分してい
るが、２段階に区分するようにしてもよい。即ち例えば
上記実施例の第２図に示す低速域の作動状態により中速
域をも作動させるようにし、第３図に示す中速域の作動
状態を省略してもよい。

この例では、第８図に示すように従来例の特性Ｘ２に比
して領域Ｗ３分だけ低速域及び中速域の出力か向上した
特性Ｘ３が発揮される。なおこの特性Ｘ３は上記実施例
の特性Ｘ１に比して低速域の出力がやや小さくなってい
る。

次に本願の第１の発明の第２実施例について説明する。

第９図は本実施例の切換システムを採用したツインター
ボの構成略図である。図において、第１図と同一７１号
は同じものを示す。本実施例は上記第１実施例の構成に
加え、排気ターボ過給機６０、第３排気通路６１、第５
、第６Ｆ、）ノ換弁６２．６３を設けたものである。排
気ターボ過給機６０は排気ターボ過給機１５より更に容
量の小さいものであり、ツインスクロールタービン６４
を有している。またコンプレッサー６５は給気管２０ｃ
を介して給気管２０に接続しており、給気管２０Ｃには
逆止弁２２ｃが介装されている。第３排気通路６１は２
つの分割通路、即ち第５通路６６と第６通路６７とから
なっており、第５通路６６は第３通路４３に、第６通路
６７は第４通路４４に、それぞれ第１、第２切換弁５１
．５２より排気下流側にて連通している。第１０図は第
３排気通路６１と第２排気通路１３との連通部分を拡大
して示す断面図であり、第９図の矢印Ｘ方向から見たも
のである。第５通路６６の第３通路４３への開口６８に
は第５切換弁６２が、及び第６通路６７の第４通路４４
への開口６つには第６切換弁６３が設けてあり、両切換
弁６２．６３とも、アイドリング時及び機関始動時には
第３、第４通路４３．４４を閉塞し、それ以外の作動状
態においては開ｎ６ｇ、６つを閉塞するよう切換わるよ
うに設けられている。また切換弁６２．６３にはその中
央に貫通孔６２ａ、６３ａが形成されている。各貫通孔
６２　ａ　ｓ　６３　ａは、各切換弁６２．６３が第３
、第４通路４３．４４を閉塞した際にタービン１７に向
かう流路方向と平行となるよう形成されており、各貫通
孔６２ａ、６３ａはその断面積が各切換弁６２．６３の
面積の０．５〜１．０％の間となるよう形成されている
。

以上の構成では、アイドリング時及び極めて低速な区域
では第９図に矢印で示すように、排気マニホールドｌｌ
ａからの排気は第１連通路３１、第３通路４３、第５通
路６６を通って、また排気マニホールドｌｌｂからの排
気は第４通路４４、第６通路６７を通って共にタービン
６４に供給され、排気ターボ過給機６０のみが両スクロ
ールで作動し、排気ターボ過給機１４．１５は体重して
いる。また第５、第６通路６６．６７は独立しているの
で、排気マニホールドｌｌａ、ｌｌｂからの排気の脈動
パルスが相耳に干渉することはなく、高い脈動パルスに
より排気ターボ過給機６０の過給効果は向上する。

従って本実施例によれば第１１図に示すような特性Ｘ４
が発揮される。即ち上記第１実施例の特性Ｘ１に比して
極めて低速な区域（図中Ａ部分）における出力が領域Ｗ
４分だけ向上しており、またアイドリング時の過給圧が
確保され、排気が青白色となるのが防止される。

なお第５、第６切換弁６２．６３には貫通孔６２ａ、６
３ａが形成されているので、第５、第６切換弁６２．６
３により第３、第４通路４３．４４が閉塞されている時
でも僅な量の排気がタービン１７側に漏れていく。従っ
て排気ターボ過給機１５は休止していてもタービン１７
は完全には停止１ニしていないので、タービン１７の潤
滑が不十分になることはなく、排気ターボ過給機１５の
耐久性が損なわれることはない。他の作動については上
記第１実施例と同様である。

次に本願の第２の発明の第１実施例について説明する。

第１２図は本実施例の切換システムを採用したツインタ
ーボの構成略図である。図において、第１図の実施例と
同一符号は同じものを示す。

本実施例の構成が第１図の実施例の構成と異なる点は、
第１排気通路１２の隔壁１２ａが連絡管３０の隔壁３０
ａに繋がっておらず、即ち隔壁１２ａは連絡管３０の開
目の排気下流側の付近まで延びているだけであり、隔壁
１２ａの排気上流端に第４切換弁５４が設けられている
点である。

そして第１ないし第４切換弁５１ないし５４は第１３図
ないし第１８図に示すように相互に連動して作動するよ
う設けられている。第１３図ないし第１８図は各使用速
度域での切換システムの作動状態を示しており、第１３
図は最も低速な第１速度域を示し、順次高速となり、第
１８図は最も高速な第６速度域を示している。

第１切換弁５１は、第１、第３、第５速度域では第４通
路４４を閉塞し、第４、第６速度域では第３、第４通路
４３．４４を共に閉塞することなく、第２速度域では第
３通路４３と第１連通路３１との連通を確保しながら第
３通路４３を閉塞するよう切換わるようになっており、
第２切換弁５２は、第１、第２、第３、第４、第６速度
域では開口４５を閉塞し、第５速度域では第２連通路３
２と第２排気通路１３の排気上流側との連通を確保しな
がら第３通路４３を閉塞するよう切換わるようになって
おり、第３切換弁５３は、第１、第２速度域では第１連
通路３１と第１排気通路１２の排気上流側との連通を確
保しながら第２通路４２を閉塞し、第３、第４、第５、
第６速度域では開口４６を閉塞するよう切換わるように
なっており、第４切換弁５４は、第６速度域では第１、
第２通路４１．４２を共に閉塞することなく、第１、第
２、第３、第４、第５速度域では第１通路４１と第２連
通路３２との連通を確保しながら第１通路４１を閉塞す
るよう切換わるようになっている。

また第１図の実施例と異なり、第２切換弁５２の代わり
に第１切換弁５１の中央に貫通孔５１ａが形成されてい
る。貫通孔５１ａは、第１切換弁５１が第４通路４４を
閉塞した際にタービン１７に向かう流路方向と平行とな
るよう形成されており、またその断面積が第１１．７Ｊ
換弁５１の面積の０゜５〜１．０％の間となるよう形成
されている。

また各切換弁５１．５２．５３．５４の切換桟構は第１
図の実施例と同様、即ち第５図に示す桟構と同様になっ
ている。

以上の構成では、最も低速な第１速度域においては第１
３図に矢印で示すように、排気マニホールドｌｌａから
の排気は第１連通路３１、第３通路４３を通って、また
排気マニホールドｌｌｂからの排気は第３；ａ路４３を
通って共にタービン１７に供給される。即ち第１速度域
では、排気ターボ過給機１５が片スクロールで作動し、
排気ターボ過給機１４は休止している。第２速度域にお
いては第１４図に矢印で示すように、排気マニホールド
１１ａからの排気は第１連通路３１、第３通路４３を通
って、また排気マニホールドｌｌｂからの排気は第４通
路４４を通って共にタービン１７に供給される。即ち第
２速度域では、排気ターボ過給機１５が両スクロールで
作動し、排気ターボ過給機１４は休止している。第３速
度域においては第１５図に矢印で示すように、排気マニ
ホールドｌｌａからの排気は第２通路４２を通ってター
ビン１６に供給され、排気マニホールド１１ｂからの排
気は第３通路４３を通ってタービン１７に供給される。

即ち第３速度域では、排気ターボ過給機１４．１５とも
片スクロールで作動する。

第４速度域においては第１６図に矢印で示すように、ｖ
１気マニホールド１１ａからの排気は第２通路４２を通
ってタービン１６に供給され、ｊｎ気マニホールド１．
１ｂからの排気は第３、第４通路４３．４４を通ってタ
ービン１７に供給される。即ち第４速度域では、排気タ
ーボ過給機１４か片スクロールで作動し、排気ターボ過
給機１５が両スクロールで作動する。第５速度域におい
ては第１７図に矢印で示すように、排気マニホールド１
１ａからの排気は第２通路４２を通って、また排気マニ
ホールドｌｌｂからの排気は第２連通路３２、第１通路
４１を通って共にタービン１６に供給される。即ち第５
速度域では、排気ターボ過給機１４が両スクロールで作
動し、排気ターボ過給機１５は休止している。第６速度
域においては第１８図に矢印で示すように、排気マニホ
ールドｌｌａからの排気は第１１第２通路４１．４２を
通ってタービン１６に供給され、排気マニホールド１１
ｂからの排気は第３、第４通路４３．４４を通ってター
ビン１７に供給される。即ち第６速度域では、排気ター
ボ過給機１４．１５とも両スクロールで作動する。

また排気マニホールドｌｌａ、ｌｌｂからの排気は、第
１３図の作動状態では両者の脈動パルスが相互に干渉し
てしまうが、第１４図の作動状態では隔壁１３ａ、第１
切換弁５１により隔てられたままタービン１７に供給さ
れ、第１５図、第１６図の作動状態では隔壁１２ａ１第
２、第３、第４切換弁５２．５３．５４により隔てられ
たままそれぞれタービン１６．１７に供給され、第１７
図の作動状態では隔壁１２ａ１第３、第４切換弁５３．
５４により隔てられたままタービン１６に供給され、第
１８図の作動状態では第２、第３切換弁５２．５３によ
り隔てられたままそれぞれタービン１６．１７に供給さ
れる。従って排気マニホールドｌｌａ、ｌｌｂからの排
気の脈動パルスがｔ目互に干渉することはなく、高い脈
動パルスにより排気ターボ過給機１４．１５の過給効果
は向上する。

第１９図は第６図と同様に機関の回転数と出力との関係
を示す図である。本実施例では回転数０〜１００％を略
等分に６つに区分し、低速側から第１、第２、・・・第
６速度域としている。上述の第１３図ないし第１８図に
示すように作動することによって、本実施例では特性Ｘ
５が発揮される。

即ち従来例の特性Ｘ２に比して領域Ｗ５分だけ各速度域
における出力が向上しており、燃費や、機関本体１０か
らの排気の色も改善される。

また第１、第３切換弁５１．５３に貫通孔５１ａ、５３
ａが所定の大きさで形成されているので、第１図の実施
例と同様、排気ターボ過給機１４．１５が休止している
時でもタービン１６．１７は完全には停止することはな
く、従って排気ターボ過給機１４．１５の耐久性が損な
われたり、機関性能が悪化したりすることはない。なお
第１切換弁５１の代わりに第２切換弁５２に貫通孔を設
けてもよく、或は両方５１．５２に設けてもよい。

次に本願の第２の発明の第２実施例について説明する。

第２０図は本実施例の切換システムを採用したツインタ
ーボを示す構成略図である。本実施例は第１２図の実施
例の構成に加え、第９図の実施例と同じ排気ターボ過給
機６ｏ、第３排気通路６１、第５、第６切換弁６２．６
３を同様に設けたものである。

この構成では、アイドリング時及び極めて低速な区域で
は第２０図に矢印で示すように、排気マニホールドｌｌ
ａからの排気は第１連通路３１、第３通路４３、第５通
路６６を通って、また排気マニホールド１１ｂからの排
気は第３通路４３、第５通路６６を通って共にタービン
６４に供給され、排気ターボ過給機６０のみが片スクロ
ールで作動し、排気ターボ過給機１４．１５は休止して
いる。

従って本実施例によれば第２１図に示すような特性Ｘ６
が発押される。即ち上記第１実施例の特性Ｘ５（第１９
図）に比して極めて低速な区域（図中Ａ部分）における
出力が領域Ｗ６分だけ向上しており、またアイドリング
時の過給圧が確保され、排気が青白色となるのが防止さ
れる。

なお第５切換弁６２には貫通孔６２ａが形成されている
ので、第５切換弁６２により第３通路４３が閉塞されて
いても僅な量の排気がタービン１７側に漏れていく。従
って排気ターボ過給機１５は休止していてもタービン１
７は完全には停止していないので、タービン１７の潤滑
が不十分になることはなく、排気ターボ過給機１５の耐
久性が損なわれることはない。また同様に、第５通路６
６が第５切換弁６２で閉塞されていても僅な量の排気が
タービン６４側に−れていく。従って排気ターボ過給機
６０の耐久性も損なわれることはない。他の動作につい
ては上記第１実施例と同様である。

（発明の効巣） 以上のように本願の第１の発明によれば、排気ターボ過
給機１４．１５に、連絡管３０で連通した第１、第２排
気通路１２．１３が接続されたツインターボにおいて、
使用速度域に応じて排気の流れを切換える第１、第２、
第３切換弁５１．５２．５３を設けたので、最大出力付
近の性能を悪化させることなく、低速域及び中速域の出
力を従来例に比して向上させることができ、燃費や排気
の色を改善することができる。

更に排気ターボ過給機６０、第３排気通路６１、第５、
第６切換弁６２．６３を設けることにより、極めて低速
な区域（第９図中Ａ部分）の出力を向上させることがで
き、またアイドリング時の過給圧を確保でき、排気が青
白色となるのを防止できる。

更に第１、第２切換弁５１．５２の少なくとも一方に、
及び第３切換弁５３に所定の大きさの貫通孔を形成する
ことにより、機関性能を悪化させることなく、排気ター
ボ過給機１４．１５の耐久性が損なわれるのを防止でき
る。

また本願の第２の発明によれば、排気ターボ過給機１４
．１５に、連絡管３０で連通した第１、第２排気通路１
２．１３が接続されたツインターボにおいて、６段階に
区分された使用速度域に応じて排気の流れを切換える第
１、第２、第３、第４切換弁５１．５２．５３．５４を
設けたので、最大出力付近の性能を悪化させることなく
、各速度域における出力を促来例に比して向上させるこ
とができミ燃費や排気の色を改善することができる。

更にυ１気ターボ過給機６０．第３排気通路６１、第５
、第６切換弁６２．６３を設けることにより、極めて代
速な区域（第二０図中Ａ部分）の出力を向上させること
ができ、またアイドリング時の過給圧を確保でき、排気
が青白色となるのを防１１−できる。

更に第１、第２切換弁５１．５２の少なくとも一方に、
及び第３、第５切換弁５３．６２に所定の大きさの貫通
孔を形成することにより、機関性能を悪化させることな
く、排気ターボ過給機１４．１５の耐久性が損なわれる
のを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明の第１実施例の切換システム
を採用したツインターボの構成略図、第２図ないし第４
図は第１囚の実施例の低速域、中速域、高速域での作動
状態を示す図、第５図は第１図の実施例の第１、第２、
第３切換弁の切換機構の構成略図、第６図は第１図の実
施例の回転数−出力特性を示す図、第７図は第１図の実
施例の第１、第２、第３切換弁に形成する貫通孔の大き
さを定めるための図、第８図は第１図の実施例を２段階
切換で用いた場合の回転数−出力特性を示す図、第９図
は本願の第１の発明の第２実施例の切換システムを採用
したツインターボの構成略図、第１０図は第９図の部分
拡大断向図、第１１図は第９図の実施例の回転数−出力
特性を示す図、第１２図は本願の第２の発明の第１実施
例の切換システムを採用したツインターボの構成略図、
第１３図ないし第１８図は第１２図の実施例の第１ない
し第６速度域での作動状態を示す図、第１９図は第１２
図の実施例の回転数−出力特性を示す図、第２０図は本
願の第２の発明の第２実施例の切換システムを採用した
ツインターボの構成略図、第２１図は第２０図の実施例
の回転数−出力特性を示す図、第２２図は従来のボルボ
方式の切換システムを採用したツインターボの構成略図
である。 １２．１３．６１・・・第１、第２、第３排気通路、１
２ａ、１３ａ・・・隔壁、１４．１５．６ｏ・・・排気
ターボ過給機、１６．１７．６４・・・ツインスクロー
ルタービン、３０・・・連絡管、３１．３２・・・第１
、第２連通路、４１．４２．４３．４４．６６．６７・
・・第１、第２、第３、第４、第５、第６通路、４５．
４６．６８．６９・・・開口、５１．５２．５３．５４
．６２．６３・・・第１、第２、第３、第４、第５、第
６切換弁、５１ａ、５２ａ、５３ａ、６２ａ・・・貫通
孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数気筒を２群に分割し、各気筒群に排気ターボ
   過給機を設けたツインターボにおいて、排気ターボ過給
   機への排気の供給を使用速度域に応じて切換える切換シ
   ステムであって、両方の排気ターボ過給機にツインスク
   ロールタービンを用いるとともに各排気ターボ過給機の
   容量を異ならせ、大容量タービンに通じる第１排気通路
   と小容量タービンに通じる第２排気通路との間に両通路
   を連通する連絡管を設け、連絡管は第１、第２排気通路
   の排気上流側に連通する第１連通路と排気下流側に連通
   する第２連通路とからなり、第１排気通路はタービン側
   から排気上流側に向けて連絡管開口付近まで延びた隔壁
   により連絡管開口側の第１通路とそれとは反対側の第２
   通路とに分割されており、第１排気通路と連絡管との連
   通では第２連通路が第１通路のみと連通し第１連通路が
   第２通路のみと連通しており、第２排気通路はタービン
   側から排気上流側に向けて延びた隔壁により連絡管開口
   付近まで連絡管開口側の第３通路とそれとは反対側の第
   ４通路とに分割されており、第２排気通路の隔壁の排気
   上流端に、第１の使用速度域では第３通路と第１連通路
   との連通を確保しながら第３通路を閉塞し、第２の使用
   速度域では第３、第４通路を共に閉塞することなく、第
   ３の使用速度域では第４通路を閉塞するよう切換わる第
   １切換弁を設け、第２連通路の第３通路への開口に、第
   １、第２の使用速度域では開口を閉塞し、第３の使用速
   度域では第２連通路と第２排気通路の排気上流側との連
   通を確保しながら第３通路を閉塞するよう切換わる第２
   切換弁を設け、第１連通路の第２通路への開口に、第１
   の使用速度域では第１連通路と第１排気通路の排気上流
   側との連通を確保しながら第２通路を閉塞し、第２、第
   ３の使用速度域では開口を閉塞するよう切換わる第３切
   換弁を設け、第１の使用速度域を低速域、又は低速及び
   中速域とし、第２の使用速度域を中速域とし、第３の使
   用速度域を高速域としたことを特徴とするツインターボ
   切換システム。
2. （２）複数気筒を２群に分割し、各気筒群に排気ターボ
   過給機を設けたツインターボにおいて、排気ターボ過給
   機への排気の供給を使用速度域に応じて切換える切換シ
   ステムであって、両方の排気ターボ過給機にツインスク
   ロールタービンを用いるとともに各排気ターボ過給機の
   容量を異ならせ、大容量タービンに通じる第１排気通路
   と小容量タービンに通じる第２排気通路との間に両通路
   を連通する連絡管を設け、連絡管は第１、第２排気通路
   の排気上流側に連通する第１連通路と排気下流側に連通
   する第２連通路とからなり、第１排気通路はタービン側
   から排気上流側に向けて延びた隔壁により連絡管開口付
   近まで連絡管開口側の第１通路とそれとは反対側の第２
   通路とに分割されており、第２排気通路はタービン側か
   ら排気上流側に向けて延びた隔壁により連絡管開口付近
   まで連絡管開口側の第３通路とそれとは反対側の第４通
   路とに分割されており、使用速度域を低速側から順次第
   １から第６の域に区分し、第２排気通路の隔壁の排気上
   流端に、第１、第３、第５の使用速度域では第４通路を
   閉塞し、第４、第６の使用速度域では第３、第４通路を
   共に閉塞することなく、第２の使用速度域では第３通路
   と第１連通路との連通を確保しながら第３通路を閉塞す
   るよう切換わる第１切換弁を設け、第２連通路の第３通
   路への開口に、第１、第２、第３、第４、第６の使用速
   度域では開口を閉塞し、第５の使用速度域では第２連通
   路と第２排気通路の排気上流側との連通を確保しながら
   第３通路を閉塞するよう切換わる第２切換弁を設け、第
   １連通路の第２通路への開口に、第１、第２の使用速度
   域では第１連通路と第１排気通路の排気上流側との連通
   を確保しながら第２通路を閉塞し、第３、第４、第５、
   第６の使用速度域では開口を閉塞するよう切換わる第３
   切換弁を設け、第１排気通路の隔壁の排気上流端に、第
   ６の使用速度域では第１、第２通路を共に閉塞すること
   なく、第１、第２、第３、第４、第５の使用速度域では
   第１通路と第２連通路との連通を確保しながら第１通路
   を閉塞するよう切換わる第４切換弁を設けたことを特徴
   とするツインターボ切換システム。
3. （３）上記小容量の排気ターボ過給機より更に小容量の
   排気ターボ過給機を設け、その排気ターボ過給機はツイ
   ンスクロールタービンを有しており、そのタービンに通
   じる第３排気通路を上記第２排気通路の上記第１、第２
   切換弁より排気下流側に連通して設け、第３排気通路は
   ２つの並列な通路からなり、その通路の一方は上記第３
   通路のみに連通し他方は上記第４通路のみに連通してお
   り、第３排気通路の各通路の上記第３、第４通路への開
   口に、アイドリング時及び機関始動時には上記第３、第
   ４通路を閉塞し、それ以外の時には第３排気通路の各通
   路の上記第３、第４通路への開口を閉塞するよう切換わ
   る切換弁を設けた特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載のツインターボ切換システム。
4. （４）排気ターボ過給機への排気の流れを遮って排気タ
   ーボ過給機を休止させる切換弁に、排気が漏れて通過す
   る貫通孔が設けられており、貫通孔は、切換弁の略中央
   に、切換弁の面積に対し所定の割合の断面積を有するよ
   う形成されており、貫通孔は、切換弁が排気通路を閉塞
   した際に各通路における排気の流路方向と平行となるよ
   う形成されている特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載のツインターボ切換システム。