JPH04194319A - Exhaust device for supercharged engine - Google Patents

Exhaust device for supercharged engine

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JPH04194319A
JPH04194319A JP2322339A JP32233990A JPH04194319A JP H04194319 A JPH04194319 A JP H04194319A JP 2322339 A JP2322339 A JP 2322339A JP 32233990 A JP32233990 A JP 32233990A JP H04194319 A JPH04194319 A JP H04194319A
Authority
JP
Japan
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pipe
exhaust
turbocharger
exhaust gas
main
Prior art date
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Pending
Application number
JP2322339A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Miyake
高志 三宅
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH04194319A publication Critical patent/JPH04194319A/en
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Abstract

PURPOSE:To reliably absorb the thermal deformation of pipe passage due to a temperature difference to suppress the thermal distortion of an exhaust mergence pipe to a small value, by providing a space portion between a pipe passage of the exhaust pipe through which an exhaust gas from a main turbo- charger flows and a pipe passage thereof through which an exhaust gas from a sub turbo-charger flows. CONSTITUTION:A bent pipe 51a is intended for causing a flowing therethrough of an exhaust gas G1 from a main turbo-charger. A bent pipe 51b is intended for causing a flowing therethrough of an exhaust gas G2 from a sub turbo- charger. A space portion 68 is provided between the bent pipes 51a and 51b of an exhaust mergence section 51. The space portion 68 is provided extending over the entire length of the bent pipe 51b. Namely, the bent pipes 51a, 51f and the bent pipe 51b are completely separately provided by the space portion 68 excepting their flange portions. The space portion 68 absorbs thermal deformation of each pipe 51a, 51b, 51f and concurrently functions as a heat insulation means. Accordingly, an excessive thermal stress does not act on the bent pipe 51b due to the thermal deformation of the bent pipe 51a, suppressing the thermal distortion to a small value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低吸入空気量域では主ターボチャージャのみ
で過給し、高吸入空気量域では主、副の両ターボチャー
ジャを作動させて過給する過給機付エンジン、いわゆる
2ステージツインターボエンジンの排気集合管の構造に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides supercharging with only the main turbocharger in a low intake air amount range, and operates both the main and auxiliary turbochargers in a high intake air amount range. This invention relates to the structure of an exhaust manifold for a supercharged engine, a so-called two-stage twin turbo engine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エンジン本体に対し、主、副二つのターボチャージャを
並列に配置し、低吸入空気量域では主ターボチャージャ
のみ作動させて1個ターボチャージャとし、高吸入空気
量域では両ターボチャージャを作動させるようにした、
いわゆる2ステージターボシステムを採用した過給機付
エンジンが知られている。
Two turbochargers, a main and a sub-turbocharger, are arranged in parallel to the engine body, so that only the main turbocharger is operated in the low intake air volume range, forming a single turbocharger, and both turbochargers are operated in the high intake air volume range. I made it to
A supercharged engine employing a so-called two-stage turbo system is known.

この種の過給機付エンジンの構成は、たとえば第9図に
示すようになっている。エン、ジン本体91に対し、主
ターボチャージャ(T/C−1)92と副ターボチャー
ジャ(T/C−2)93が並列に設けられている。副タ
ーボチャージャ93に接続される吸、排気系には、それ
ぞれ吸気切替弁94、排気切替弁95が設けられ、副タ
ーボチャージャ93のコンプレッサをバイパスする吸気
バイパス通路97には、吸気バイパス弁96が設けられ
ている。低吸入空気量域では吸気切替弁94、排気切替
弁95をともに全閉とすることにより、主ターボチャー
ジャ92のみを過給作動させ、高吸入空気量域では両切
替弁94.95をともに全開とし、吸気バイパス弁96
を閉じることにより、副ターボチャージャ93にも過給
作動を行わせ、2個ターボチャージャ作動とすることが
できる。
The configuration of this type of supercharged engine is shown in FIG. 9, for example. A main turbocharger (T/C-1) 92 and a sub-turbocharger (T/C-2) 93 are provided in parallel to the engine main body 91. The intake and exhaust systems connected to the auxiliary turbocharger 93 are provided with an intake switching valve 94 and an exhaust switching valve 95, respectively, and an intake bypass passage 97 that bypasses the compressor of the auxiliary turbocharger 93 is provided with an intake bypass valve 96. It is provided. In a low intake air amount range, both the intake switching valve 94 and the exhaust switching valve 95 are fully closed, so that only the main turbocharger 92 is supercharged, and in a high intake air amount range, both switching valves 94 and 95 are fully opened. and intake bypass valve 96
By closing the auxiliary turbocharger 93, the supercharging operation is also performed, and two turbochargers can be operated.

低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行するときには
、吸気切替弁95および排気切替弁94が閉じられてい
るときに排気バイパス弁98を小開制御し、さらに吸気
バイパス弁96を閉しることにより副ターボチャージャ
93の助走回転数を高め、ターボチャージャの切替をよ
り円滑に(切替時のショックを小さく)行うことが可能
になっている。
When transitioning from a low intake air amount region to a high intake air amount region, the exhaust bypass valve 98 is controlled to be slightly opened while the intake switching valve 95 and the exhaust switching valve 94 are closed, and the intake bypass valve 96 is further closed. By doing so, it is possible to increase the run-up rotation speed of the sub-turbocharger 93 and to perform turbocharger switching more smoothly (with less shock at the time of switching).

第10図は、主、副ターボチャージャ92.93からの
排気ガスを合流させるための排気集合管の一例を示して
いる。排気集合管80は、主ターボチャージャ92から
の排気ガスG1が流入する管路80aと、副ターボチャ
ージャ93からの排気ガスG!が流入する管路80bと
、排気バイパス弁98を経由して流れてきた排気ガスG
、が流入する管路80Cとを有している。各管路80a
 、80b 、80cは連らなって形成されている。
FIG. 10 shows an example of an exhaust manifold pipe for merging exhaust gases from the main and auxiliary turbochargers 92 and 93. The exhaust manifold pipe 80 includes a pipe line 80a into which exhaust gas G1 from the main turbocharger 92 flows, and a pipe line 80a into which exhaust gas G1 from the sub-turbocharger 93 flows. The exhaust gas G flowing through the pipe 80b into which it flows and the exhaust bypass valve 98
, has a conduit 80C into which it flows. Each pipe 80a
, 80b, and 80c are formed in series.

〔発明が解決しようとするff1題〕 しかしながら、第10図に示すような排気集合管80の
場合は、管路80aと管路80bとが連らなっているの
で、熱変形に対する問題が生じる。つまり、1個ターボ
チャージャ時には主ターボチャージャのタービン側にの
み排気ガスが流れるので、排気ガスが流れる管路80a
と排気ガスが流れない管路80bとの温度差が大となり
、各管路の膨張量の差によって熱変形が大となり、歪が
生しる。
[FF1 Problem to be Solved by the Invention] However, in the case of the exhaust manifold pipe 80 as shown in FIG. 10, since the pipe line 80a and the pipe line 80b are continuous, a problem with thermal deformation occurs. In other words, when a single turbocharger is used, exhaust gas flows only to the turbine side of the main turbocharger, so the exhaust gas flows through the pipe 80a.
The temperature difference between the pipe 80b and the pipe 80b through which exhaust gas does not flow becomes large, and the difference in the amount of expansion of each pipe leads to large thermal deformation and distortion.

排気通路構造に関連する先行技術として、特開平2−1
25926号公報が知られている0本公報の装置では、
主ターボチャージャ側と副ターボチャージャ側の温度差
によるタービンエルボの変形を防止するために、排気入
口部を湾曲させるようにしている。しかし、この場合は
、主ターボチャージャ側と副ターボチャージャ側の排気
通路を分離する仕切壁が共用されているため、温度差に
よる変形を防止するには不十分である。したがって、過
大な熱歪が生じ、これに起因する変形、破損のおそれが
ある。
As a prior art related to the exhaust passage structure, JP-A-2-1
In the device of the 0th publication of which the 25926 publication is known,
In order to prevent the turbine elbow from being deformed due to the temperature difference between the main turbocharger side and the auxiliary turbocharger side, the exhaust inlet section is curved. However, in this case, since the partition wall separating the exhaust passages on the main turbocharger side and the sub-turbocharger side is shared, it is insufficient to prevent deformation due to temperature difference. Therefore, excessive thermal strain occurs, and there is a risk of deformation and breakage due to this.

本発明は、上記の問題に着目し、主ターボチャージャか
らの排気ガスが流れる管路と、副ターボチャージャから
排気ガスが流れる管路との間に著しい温度差が生じても
、熱変形を十分に吸収することが可能な排気集合管を有
する過給機付エンジンの排気装置を提供することを目的
とする。
The present invention focuses on the above-mentioned problem, and even if there is a significant temperature difference between the pipe through which exhaust gas from the main turbocharger flows and the pipe through which exhaust gas flows from the sub-turbocharger, the present invention sufficiently prevents thermal deformation. An object of the present invention is to provide an exhaust system for a supercharged engine having an exhaust manifold that can absorb the exhaust gas.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的に沿う本発明に係る過給機付エンジンの排気装
置は、エンジン本体に対し主ターボチャージャと副ター
ボチャージャとを配設し、低吸入空気量域では主ターボ
チャージャのみを過給作動させ、高吸入空気量域では主
、副ターボチャージャの両方を過給作動させ、該量ター
ボチャージャからの排気ガスを排気集合管で集合させる
ようにした過給機付エンジンの排気装置において、前記
排気集合管の主ターボチャージャからの排気ガスが流れ
る管路と副ターボチャージャからの排気ガスが流れる管
路との間に、空隙部を設けたものから成る。
The exhaust system for a supercharged engine according to the present invention in accordance with this purpose includes a main turbocharger and a sub-turbocharger arranged in the engine body, and only the main turbocharger is operated for supercharging in a low intake air amount region. In an exhaust system for a supercharged engine, in which both the main and auxiliary turbochargers are operated for supercharging in a high intake air amount region, and the exhaust gas from the turbocharger is collected in an exhaust collecting pipe, the exhaust gas is It consists of a collecting pipe in which a gap is provided between a pipe through which exhaust gas from the main turbocharger flows and a pipe through which exhaust gas from the sub-turbocharger flows.

〔作用〕[Effect]

このように構成された過給機付エンジンの排気装置にお
いては、主ターボチャージャのみが過給作動する1個タ
ーボチャージャ時には排気切替弁が閉じているため、主
ターボチャージャからの排気ガスが流す管路のみに排気
ガスが流れ、副ターボチャージャからの排気ガスを流す
管路には排気ガスは流れない。そのため、主ターボチャ
ージャ用の管路の温度が排気ガスによって上界し、両管
路には著しい温度が生しる。ここで、主ターボチャージ
ャからの排気ガスが流れる管路と副ターボチャージャか
らの排気ガスが流れる管路の間には、空隙部が設けられ
ているので、熱変形はこの空隙部によって吸収される。
In the exhaust system of a supercharged engine configured in this way, the exhaust switching valve is closed when a single turbocharger is used, in which only the main turbocharger operates, so the pipe through which exhaust gas from the main turbocharger flows is closed. Exhaust gas flows only through the duct, and does not flow through the duct that carries exhaust gas from the auxiliary turbocharger. As a result, the temperature of the main turbocharger line is exceeded by the exhaust gas, and significant temperatures occur in both lines. Here, a gap is provided between the pipe through which exhaust gas from the main turbocharger flows and the pipe through which exhaust gas from the sub-turbocharger flows, so thermal deformation is absorbed by this void. .

〔実施例〕〔Example〕

以下に、本発明に係る過給機付エンジンの排気!a N
の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
Below is the exhaust gas of the supercharged engine according to the present invention! aN
A preferred embodiment will be described with reference to the drawings.

第1図ないし第8図は、本発明の一実施例に係ろ過給機
付エンジンを示しており、2個のターボチャージャがエ
ンジン本体に対し並列に配置され、吸、排気切替弁の開
閉によりターボチャージャの作動個数を変更可能な、い
わゆる2ステージツインターボシステムの過給機付エン
ジンに本発明を適用したものを示している。
Figures 1 to 8 show an engine with a filter feeder according to an embodiment of the present invention, in which two turbochargers are arranged in parallel to the engine body, and the intake and exhaust switching valves are opened and closed. The present invention is applied to a supercharged engine of a so-called two-stage twin-turbo system in which the number of operating turbochargers can be changed.

まず、第8図を参照し、全体のシステムについて説明す
る。図において、1は6気筒のエンジン・ 本体を示し
ており、該エンジン本体に対し、常時作動の主ターボチ
ャージャ7と高吸入空気量域で作動され低吸入空気量域
で停止される副ターボチャージャ8とが並列に配置され
ている。7a、8aは各ターボチャージャのタービン、
7b、8bはコンプレフサを示している。
First, the entire system will be explained with reference to FIG. In the figure, 1 indicates a 6-cylinder engine main body, and for the engine main body, there are a main turbocharger 7 that is always active and a sub-turbocharger that operates in a high intake air amount region and stops in a low intake air amount region. 8 are arranged in parallel. 7a and 8a are turbines of each turbocharger;
7b and 8b indicate compressors.

エアクリーナ23、エアフローメータ24を介して吸気
通路15から各ターボチャージャ7.8のコンプレフサ
7b、8b側に空気が吸入され、加圧された後、吸気通
路14、インタークーラ6、サージタンク2を介してエ
ンジン1に過給空気が送られる。排気マニホールド3は
、各集合部が連通管3aにより互に連通されており、各
集合部から排気ガスが各ターボチャージャ7.8のター
ビン7a。
Air is sucked into the compressor 7b, 8b side of each turbocharger 7.8 from the intake passage 15 via the air cleaner 23 and air flow meter 24, and after being pressurized, the air is passed through the intake passage 14, the intercooler 6, and the surge tank 2. Supercharged air is sent to the engine 1. In the exhaust manifold 3, each collection part is communicated with each other by a communication pipe 3a, and exhaust gas is sent from each collection part to the turbine 7a of each turbocharger 7.8.

8aに送ら糺る。各タービン7a、8aからの排気通路
は排気集合管51で集合しており、排気ガスG I、 
G x は、排気管としてのフロントバイブ2゜を通し
て排出される。第7図に示すように、排気ガスの合流部
上流側に、バルブボデー63、該バルブボデー63内の
、副ターボチャージャ8側からの排気通路内に設けられ
た排気切替弁17を備えた排気切替弁アセンブリ65が
設けられている。排気切替弁17は、アクチュエータ1
6によって開閉される。
Send to 8a and glue. The exhaust passages from each turbine 7a, 8a are gathered together by an exhaust manifold pipe 51, and the exhaust gas GI,
G x is exhausted through the front vibe 2° as an exhaust pipe. As shown in FIG. 7, the exhaust gas is equipped with a valve body 63 and an exhaust switching valve 17 provided in the exhaust passage from the auxiliary turbocharger 8 side in the valve body 63 on the upstream side of the exhaust gas confluence part. A switching valve assembly 65 is provided. The exhaust switching valve 17 is connected to the actuator 1
It is opened and closed by 6.

排気切替弁17と、吸気通路側に設けられた吸気切替弁
18の両方を閉じることにより副ターボチャージャ8の
過給作動が停止され、主ターボチャージャ7のみが作動
される。吸、排気切替弁18.17を開くことにより、
両ターボチャージャ7.8が作動される。1個ターボチ
ャージャと2個ターボチャージャ作動との切替は、吸入
空気量に応じて行われ、高吸入空気量域で両ターボチャ
ージャが作動し、低吸入空気量域で1個ターボチャージ
ャとされる。
By closing both the exhaust switching valve 17 and the intake switching valve 18 provided on the intake passage side, the supercharging operation of the sub-turbocharger 8 is stopped, and only the main turbocharger 7 is operated. By opening the intake/exhaust switching valve 18.17,
Both turbochargers 7.8 are activated. Switching between one turbocharger and two turbochargers is performed depending on the amount of intake air, with both turbochargers operating in a high intake air amount region and one turbocharger operating in a low intake air amount region. .

なお、本実施例では、吸気切替弁18の閉時に副ターボ
チャージャ8コンプレッサ出口側圧力が上がりすぎない
よう、加圧空気をターボチャージャ上流側に戻すための
吸気バイパス通路13が設けられている。吸気バイパス
通路13には、吸気バイパス弁33が設けられている。
In this embodiment, an intake bypass passage 13 is provided for returning pressurized air to the upstream side of the turbocharger so that the pressure on the outlet side of the compressor of the auxiliary turbocharger 8 does not rise too much when the intake switching valve 18 is closed. An intake bypass valve 33 is provided in the intake bypass passage 13 .

また、1個ターボチャージャから2個ターボチャージャ
への切替前に、排気ガスの一部を副ターボチャージャ8
側に流して副ターボチャージャ8の助走回転数を高める
ために、排気バイパス通路40が設けられており、該排
気バイパス通路40には排気バイパス41が設けられて
いる。11.10.42は、吸気切替弁18、吸気バイ
パス弁33、排気バイパス弁41開閉用のアクチュエー
タをそれぞれ示しており、31はウェストゲートバルブ
、9はウェストゲートバルブ用のアクチュエータ、4は
スロットル弁、30は吸気管圧力センサをそれぞれ示し
ている。排気通路を形成するフロントパイプ20は、排
気ガス触媒21を介して排気マフラーに接続されている
Also, before switching from one turbocharger to two turbochargers, some of the exhaust gas is transferred to the sub-turbocharger 8.
An exhaust bypass passage 40 is provided in order to increase the run-up rotation speed of the auxiliary turbocharger 8 by flowing the exhaust gas to the side, and an exhaust bypass passage 41 is provided in the exhaust bypass passage 40. 11, 10, and 42 indicate actuators for opening and closing the intake switching valve 18, the intake bypass valve 33, and the exhaust bypass valve 41, respectively, 31 is a waste gate valve, 9 is an actuator for the waste gate valve, and 4 is a throttle valve. , 30 indicate intake pipe pressure sensors, respectively. A front pipe 20 forming an exhaust passage is connected to an exhaust muffler via an exhaust gas catalyst 21.

第7図において、1はエンジン本体、71はシリンダヘ
ッド、72はシリンダブロック、73はオイルパンを示
しており、74はオイルリターンパイプ、75はエンジ
ンマウントをそれぞれ示している。主ターボチャージャ
7、副ターボチャージャ8のタービンハウジング7c、
8cの排気ガス流入側は排気マニホールド3に接続され
ている。
In FIG. 7, 1 is an engine body, 71 is a cylinder head, 72 is a cylinder block, 73 is an oil pan, 74 is an oil return pipe, and 75 is an engine mount. Turbine housing 7c of main turbocharger 7, sub-turbocharger 8,
The exhaust gas inflow side of 8c is connected to the exhaust manifold 3.

主ターボチャージャ7のタービンハウジング7Cの排気
ガス流出側は、排気集合管51の管路としての曲管51
aに接続されている。副ターボチャージャ8のタービン
ハウジング8cの排気ガス流出側は、排気集合部51の
管路としての曲管51bに接続されている0曲管51 
a 、51 bは、排気切替弁アセンブリ65のバルブ
ボデー63に接続され、バルブボデー63は排気合流管
66に接続されている。排気合流管66は、排気管とし
てのフロントバイブ2oに接続されている。
The exhaust gas outflow side of the turbine housing 7C of the main turbocharger 7 has a curved pipe 51 as a conduit for the exhaust manifold pipe 51.
connected to a. The exhaust gas outflow side of the turbine housing 8c of the auxiliary turbocharger 8 is connected to a zero-bent pipe 51 that is connected to a bent pipe 51b as a pipe of the exhaust gas collecting section 51.
a, 51b are connected to a valve body 63 of an exhaust switching valve assembly 65, and the valve body 63 is connected to an exhaust merging pipe 66. The exhaust confluence pipe 66 is connected to the front vibe 2o as an exhaust pipe.

曲管51aは主ターボチャージャ7からの排気ガスG、
を流すためのものであり、曲管51aの上流端には、接
続用のフランジ部51cが形成されてぃる1曲管51a
の下流端には、接続用のフランジ部51dが形成されて
いる0曲管51bは、副ターボチャージャ8からの排気
ガスG!を流すためのものである0曲管51bの上流端
には、接続用のフラジ部5Leが形成されており、曲管
51bの下流端には、フランジ部51dが位置している
。つまり、フランジ51dは各曲管51a、51bの下
流端をバルブボデー63に接続する機能を有する。
The bent pipe 51a receives exhaust gas G from the main turbocharger 7,
A single curved pipe 51a has a connecting flange 51c formed at the upstream end of the curved pipe 51a.
The zero-bent pipe 51b, which has a connecting flange 51d formed at its downstream end, is connected to the exhaust gas G! from the sub-turbocharger 8. A flange portion 5Le for connection is formed at the upstream end of the zero-bent pipe 51b for flowing the water, and a flange portion 51d is located at the downstream end of the bent pipe 51b. In other words, the flange 51d has a function of connecting the downstream ends of the curved pipes 51a and 51b to the valve body 63.

なお、本実施例では副ターボチャージャ8を助走させる
ために設けられた排気バイパス通路40は、排気集合部
51に形成された曲管51fによって構成されている0
曲管51fの上流端には上述したフランジ51eが位置
している0曲管51fの下流端は、曲管51aの途中と
接続されており、曲管51a内の排気バイパス通路40
を通過した排気ガスGt は、曲管51a内に流入−す
るようになっている、したがって、フランジsteは、
曲管51b、51fの上流端を副ターボチャージャ8の
タービンハウジング8Cに接続する機能を有する。
In this embodiment, the exhaust bypass passage 40 provided for the run-up of the sub-turbocharger 8 is configured by a bent pipe 51f formed in the exhaust collecting section 51.
The above-mentioned flange 51e is located at the upstream end of the curved pipe 51f.The downstream end of the zero-bent pipe 51f is connected to the middle of the curved pipe 51a, and the exhaust bypass passage 40 in the curved pipe 51a
The exhaust gas Gt that has passed through flows into the curved pipe 51a. Therefore, the flange ste is
It has a function of connecting the upstream ends of the curved pipes 51b and 51f to the turbine housing 8C of the sub-turbocharger 8.

排気集合部51の曲管51aと曲管51bとの間には、
空隙部68が設けられている。空隙部6日は、曲管51
bの全長にわたって設けられている。すなわち、曲管5
1a、51fと曲管51bは、フランジ部分を除き空隙
部68によって完全に区画されている。空隙部68は、
各管51a 、51b 、51 rの熱変形を吸収する
とともに、断熱手段としての機能を有する。
Between the bent pipe 51a and the bent pipe 51b of the exhaust collecting part 51,
A cavity 68 is provided. The void part 6th is bent pipe 51
It is provided over the entire length of b. In other words, the curved pipe 5
1a, 51f and the bent pipe 51b are completely partitioned by a cavity 68 except for the flange portion. The cavity 68 is
It absorbs the thermal deformation of each tube 51a, 51b, 51r and also functions as a heat insulating means.

つぎに、上記の過給機付エンジンの制御装置における作
用を説明する。
Next, the operation of the above-mentioned supercharged engine control device will be explained.

上述したように、本過給機付エンジンの高吸入空気量域
では、吸気切替弁18と排気切替弁17がともに開かれ
、吸気バイパス弁33が閉しられる。これによって2個
ターボチャージャ7.8が過給作動し、十分な過給空気
量が得られ、出力が向上される。このとき過給圧は、+
soo fillgを越えないように、デユーティ制御
されるウェストゲートバルブ31により制御される。
As described above, in the high intake air amount region of this supercharged engine, both the intake switching valve 18 and the exhaust switching valve 17 are opened, and the intake bypass valve 33 is closed. As a result, the two turbochargers 7.8 operate for supercharging, a sufficient amount of supercharging air is obtained, and the output is improved. At this time, the boost pressure is +
The waste gate valve 31 is controlled by a duty-controlled waste gate valve 31 so as not to exceed soo fill.

低速域でかつ高負荷時には、吸気切替弁18と排気切替
弁17がともに閉しられ、吸気バイパス弁33は開かれ
る。これによって1個のターボチャージャ7のみが駆動
される。低吸入空気量域で1個ターボチャージャとする
理由は、低吸入空気量域では1個ターボチャージャ過給
特性が2個ターボチャージャ過給特性より優れているか
らである。1個ターボチャージャとすることにより、過
給圧、トルクの立上りが早くなり、レスポンスが迅速と
なる。
In a low speed range and under high load, both the intake switching valve 18 and the exhaust switching valve 17 are closed, and the intake bypass valve 33 is opened. As a result, only one turbocharger 7 is driven. The reason why one turbocharger is used in the low intake air amount range is that the supercharging characteristics of one turbocharger are superior to the supercharging characteristics of two turbochargers in the low intake air amount range. By using one turbocharger, boost pressure and torque rise quickly, and response is quick.

低速域でかつ軽負荷時には、排気切替弁17を閉じたま
ま吸気切替弁18を開にする。これによって、1個ター
ボチャージャ駆動のまま、吸気通路2個ターボチャージ
ャ分が開となり、1個ターボチャージャによる吸気抵抗
の増加を除去できる。したがって、低負荷からの加速初
期における過給圧立上り特性、レスポンスをさらに改善
できる。
In a low speed range and under light load, the intake switching valve 18 is opened while the exhaust switching valve 17 is closed. As a result, the intake passages for two turbochargers are opened while one turbocharger remains driven, and an increase in intake resistance caused by one turbocharger can be eliminated. Therefore, the boost pressure rise characteristics and response at the initial stage of acceleration from a low load can be further improved.

低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行するとき、つ
まり1個ターボチャージャから2個ターボチャージャ作
動へ切り替えるときには、吸気切替弁18および排気切
替弁17が閉じられているときに排気バイパス弁41を
デエーティ@御により小間制御し、さらに吸気バイパス
弁33を閉じることにより副ターボチャージャ8の助走
回転数を高め、ターボチャージャの切替をより円滑(切
替時のショックを小さく)行うことが可能になる。
When transitioning from a low intake air amount region to a high intake air amount region, that is, when switching from one turbocharger operation to two turbocharger operation, the exhaust bypass valve is closed while the intake switching valve 18 and the exhaust switching valve 17 are closed. 41 is controlled by the DEAT control, and by closing the intake bypass valve 33, the approach rotation speed of the auxiliary turbocharger 8 is increased, making it possible to switch the turbocharger more smoothly (reducing the shock at the time of switching). Become.

低吸入空気量域では、排気切替弁17が閉じているため
、主ターボチャージャ7のタービン7aのみに排気ガス
が流入する。タービン7aから流出した排気ガスは、排
気集合管51の曲管51aに流入し、排気ガスからの受
熱により曲管51aが加熱される。この状態では、排気
集合管51の曲管51bには排気ガスは流れていないの
で、曲管51aと曲管51bとの温度差が大になり、曲
管51aが熱変形を生しる。しかし、曲管51aと曲管
51bとの間には、空隙部68が設けられているので、
曲管51aの熱変形は空隙部68によって十分吸収され
る。したがって、曲管51aの熱変形によって曲管51
bに過大な熱応力が作用することもなくなり、熱歪は小
に抑えられる。
In the low intake air amount region, the exhaust gas switching valve 17 is closed, so that exhaust gas flows only into the turbine 7a of the main turbocharger 7. The exhaust gas flowing out from the turbine 7a flows into the curved pipe 51a of the exhaust manifold pipe 51, and the curved pipe 51a is heated by receiving heat from the exhaust gas. In this state, since exhaust gas is not flowing through the curved pipe 51b of the exhaust manifold pipe 51, the temperature difference between the curved pipe 51a and the curved pipe 51b becomes large, causing thermal deformation of the curved pipe 51a. However, since a gap 68 is provided between the curved pipe 51a and the curved pipe 51b,
Thermal deformation of the curved pipe 51a is sufficiently absorbed by the cavity 68. Therefore, due to the thermal deformation of the curved pipe 51a, the curved pipe 51
Excessive thermal stress is no longer applied to b, and thermal strain is suppressed to a small level.

また、空隙部68は断熱機能を有するので、1個ターボ
チャージャ時には、曲管51aから曲管51bへの熱伝
導量が空隙部68によって抑制される。そのため、1個
ターボチャージャ時における排気集台管51の熱容量を
実質的に小とすることが可能となり、その分、排気ガス
触媒21の暖機性の向上がはかれる。
Furthermore, since the void 68 has a heat insulating function, the amount of heat conducted from the curved pipe 51a to the curved pipe 51b is suppressed by the void 68 when one turbocharger is used. Therefore, it is possible to substantially reduce the heat capacity of the exhaust collector pipe 51 when one turbocharger is used, and the warm-up performance of the exhaust gas catalyst 21 is improved accordingly.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明に係る過給機付エンジンの
排気装置によるときは、排気集合管の主ターボチャージ
ャからの排気ガスが流れる管路と副ターボチャージャか
らの排気ガスが流れる管路・ との間に、空隙部を設け
るようにしたので、主ターボチャージャのみが過給作動
する領域において主ターボチャージャからの排気ガスが
流れる管路と副ターボチャージャからの排気ガスが流れ
る管路との温度に著しい差が生じた場合でも、その温度
差による管路の熱変形を確実に吸収することができる。
As explained above, when using the exhaust system for a supercharged engine according to the present invention, the exhaust manifold has a pipe through which exhaust gas from the main turbocharger flows and a pipe through which exhaust gas from the sub-turbocharger flows. Since a gap is provided between the main turbocharger and the sub-turbocharger, in the region where only the main turbocharger operates, the pipe where the exhaust gas from the main turbocharger flows and the pipe where the exhaust gas from the sub-turbocharger flows are separated. Even if there is a significant difference in temperature, thermal deformation of the pipe line due to the temperature difference can be reliably absorbed.

これにより、排気集合管の熱歪を小にすることができる
Thereby, thermal distortion of the exhaust manifold can be reduced.

また、各管路の間に空隙部を設けたことにより、主ター
ボチャージャのみが過給作動する領域においては主ター
ボチャージャからの排気ガスが流れる管路から副ターボ
チャージャからの排気ガスが流れる管路への熱伝導量を
抑刷することができる。
In addition, by providing a gap between each pipe, in areas where only the main turbocharger operates, the pipe in which the exhaust gas from the main turbocharger flows is changed from the pipe in which the exhaust gas from the sub-turbocharger flows. The amount of heat conducted to the road can be suppressed.

したがって、この過給領域における排気集合部の熱容量
を実質的に小とすることができ、その分、排気ガス触媒
の暖機性を高めることができる。
Therefore, the heat capacity of the exhaust gas collecting section in this supercharging region can be substantially reduced, and the warm-up performance of the exhaust gas catalyst can be improved accordingly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る過給機付エンジンの排気装置にお
ける排気集合管の斜視図、 第2図は第1図の平面図、 第3図は第3図の側面図、 第4図は第3図のN−IV線に沿う断面図、第5図は第
3図のV−V線に沿う断面図、第6図は第3図のVl−
Vl線に沿う断面図、  ゛第7図は第1図の排気集合
管が設けられる排気装置の要部正面図、 第8図は本発明に係る過給機付エンジンの系統図、 第9図は従来の過給機付エンジンの概略系統図、第10
図は従来の排気集合管の一例を示す平面図、である。 l・・・・・・エンジン 7・・・・・・主ターボチャージャ 7a・・・・・・主ターボチャージャのタービン8・・
・・・・副ターボチャージャ 8b・・・・・・副ターボチャージャのタービン13・
・・・・・吸気バイパス通路 17・・・・・・排気切替弁 18・・・・・・吸気切替弁 21・・・・・・排気ガス触媒 51・・・・・・排気集合管 51a・・・・・・主ターボチャージャからの排気ガス
が流れる管路 51b・・・・・・副ターボチャージャからの排気ガス
が流れる管路 68・・・・・・空隙部 特 許 出 願 人   トヨタ自動車株式会社第4図
FIG. 1 is a perspective view of an exhaust manifold pipe in an exhaust system for a supercharged engine according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, FIG. 3 is a side view of FIG. 3, and FIG. 4 is a side view of FIG. 3 is a sectional view taken along line N-IV, FIG. 5 is a sectional view taken along line V-V in FIG. 3, and FIG. 6 is a sectional view taken along line V--V in FIG.
7 is a front view of the main part of the exhaust system in which the exhaust manifold pipe of FIG. 1 is provided; FIG. 8 is a system diagram of the supercharged engine according to the present invention; FIG. 9 is a schematic system diagram of a conventional supercharged engine, No. 10
The figure is a plan view showing an example of a conventional exhaust manifold pipe. l...Engine 7...Main turbocharger 7a...Main turbocharger turbine 8...
...Sub-turbocharger 8b...Sub-turbocharger turbine 13.
... Intake bypass passage 17 ... Exhaust switching valve 18 ... Intake switching valve 21 ... Exhaust gas catalyst 51 ... Exhaust manifold pipe 51a. ... Pipe 51b through which exhaust gas from the main turbocharger flows ... Pipe 68 through which exhaust gas from the sub-turbocharger flows ... Gap Patent Applicant: Toyota Motor Corporation Co., Ltd. Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、エンジン本体に対し主ターボチャージャと副ターボ
チャージャとを配設し、低吸入空気量域では主ターボチ
ャージャのみを過給作動させ、高吸入空気量域では主、
副ターボチャージャの両方を過給作動させ、該両ターボ
チャージャからの排気ガスを排気集合管で集合させるよ
うにした過給機付エンジンの排気装置において、前記排
気集合管の主ターボチャージャからの排気ガスが流れる
管路と副ターボチャージャからの排気ガスが流れる管路
との間に、空隙部を設けたことを特徴とする過給機付エ
ンジンの排気装置。
1. A main turbocharger and a sub-turbocharger are installed in the engine body, and only the main turbocharger is operated for supercharging in a low intake air amount region, and the main turbocharger is operated in a high intake air amount region.
In an exhaust system for a supercharged engine in which both sub-turbochargers are supercharged and exhaust gases from both turbochargers are collected in an exhaust manifold, the exhaust gas from the main turbocharger in the exhaust manifold is An exhaust system for a supercharged engine, characterized in that a gap is provided between a pipe through which gas flows and a pipe through which exhaust gas from a sub-turbocharger flows.
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