JPH055223Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、大、小容量をもつターボ過給機が並
列に配設され、これらターボ過給機の作動切換え
により、中速高負荷領域、高速高負荷領域、及び
過給しにくいとされていた発進時、低速高負荷領
域等、総てのエンジン状態に対応する給気が有効
に出来るようにした大、小容量ターボ過給機付エ
ンジンにおいて、大、小容量ターボ過給機の各排
気ガス通路の仕切壁に付設された切換弁の切換方
向及び開口面積を制御することにより、大、小の
容量をもつターボ過給機の切換え時の過渡特性が
改善され、特に、高速高負荷領域で大、小容量タ
ーボ過給機が共に作動させられる場合、これらタ
ーボ過給機のコンプレツサの各ブースト圧を等し
くすることでエンジンに対する給気の充填効率が
改善されるターボ過給機付エンシンに関するもの
である。

従来技術 従来における大、小の容量をもつターボ過給機
が並列に配設され、これらターボ過給機の作動切
換により中速高負荷領域、高速高負荷領域及び低
速高負荷領域等、総てのエンジン状態に対応した
給気を有効に出来るようにした大、小容量ターボ
過給機付エンジンに関しては、先に出願した実願
昭61−27843号で記載された考案が存在する。

上記の考案は、大、小容量のターボ過給機が並
列に配設され、各々のターボ過給機のタービンと
エンジン間に開閉切換弁を介在させた排気ガス通
路が設けられ、また、各タービンで作動させられ
る各々のコンプレツサより上記エンジンに給気す
る逆止弁を介在させた給気通路が設けられたもの
であつて、上記開閉切換弁が開閉切換される結
果、小容量ターボ過給機のみの作動で発進及び低
速高負荷領域を、大容量ターボ過給機のみの作動
で中速高負荷領域を、そして、大、小容量ターボ
過給機が共に作動させられて高速高負荷領域及び
低負荷領域をと、エンジンの回転数及び負荷にマ
ツチングした３段階領域の給気が可能とされたタ
ーボ過給機付エンジンであつた。

以下、第１図に基いて、従来のターボ過給機付
エンジンを説明すると、１′は大容量ターボ過給
機、２′は小容量ターボ過給機であつて、これら
大、小容量のターボ過給機を並列に配設し、大容
量ターボ過給機１′がエンジン３′よりの開閉切換
弁４′を経て流れる排気ガスでタービン５′を回転
させ、該タービンと連動するコンプレツサ６′が
作動させられることにより上記エンジン３′に逆
止弁７′を経由させて大容量の給気がされ、また、
小容量ターボ過給機２′においても、エンジン
３′より開閉切換弁８′を経て流れる排気ガスでタ
ービン９′を回転させて連動するコンプレツサ１
０′を作動させ、該コンプレツサ１０′によりエン
ジン３′に逆止弁１１′を経由させて小容量の給気
がされたものであつた。

そして、エンジンの回転数及び負荷状態にマツ
チングした給気を開閉切換弁４′，８′の開閉切換
えによつて可能とし、エンジン３′よりの排気ガ
スによるタービンの回転が小容量ターボ過給機
２′のみにした時には車両発進時及び低速高負荷
領域での運転をし、大容量ターボ過給機１′のみ
にした時には中速高負荷領域での運転をさせ、ま
た、大容量ターボ過給機１′と小容量ターボ過給
機２′の両者を共に回転作動させた時には高速高
負荷領域及び低負荷領域での運転をさせた。

以上の大、小容量ターボ過給機付エンジンの回
転数Ne及び負荷トルクＴに関しての運転領域を
図示すると、第２図に示す如く３段階領域に分け
られ、発進時及び低速高負荷領域である領域
「小」が小容量ターボ過給機のみで運転され、中
速高負荷領域である領域「大」が大容量ターボ過
給機のみで運転され、また、高速高負荷領域及び
低負荷領域である領域「小＋大」が大、小容量タ
ーボ過給機の両者で運転された。そして、エンジ
ンの回転数及び負荷にマツチングした給気が大、
小容量よりなるターボ過給機の開閉切換弁４′，
８′の切換えで行われていた。

考案が解決しようとする問題点 ところが、従来の大、小容量をもつたターボ過
給機付エンジンでは、発進時及び低速高負荷領
域、中速高負荷領域、そして高速高負荷領域及び
部分負荷領域などのエンジンの回転数及び負荷状
態に対応する給気が大容量ターボ過給機１′と小
容量ターボ過給機２′とを各々の開閉切換弁４′，
８′の開閉切換えで可能としていたが、その開閉
切換弁の開閉切換えが一方のターボ過給機のみ作
動させていた場合より他のターボ過給機を作動さ
せるようにした場合、回転していなかつたタービ
ンを正常な回転にさせる為には時間を要し、ブー
スト圧の立上がりが遅れて応答性がよくなかつ
た。例えば、小容量ターボ過給機２′のみの過給
で発進時及び低速高負荷の運転がされていた場合
より中速高負荷領域である大容量ターボ過給機
１′の運転に切換えた場合、開閉切換弁４′が開弁
されても、回転されていなかつた大容量ターボ過
給機１′のタービン５′が正常に回転するまでには
開閉切換弁４′からタービンン５′に至るまでエン
ジン３′よりの排気ガスが到達するまでの時間を
要し、その時間の分だけ切換時のブースト圧の立
上りが遅れ応答性が悪かつた。

また、この従来の大、小容量をもつたターボ過
給機付エンジンでは、これらターボ過給機の給気
特性はそれぞれで異なるので、高速高負荷領域で
大、小容量ターボ過給機の両者を共に運転させた
場合に、両ターボ過給機のコンプレツサの各ブー
スト圧はそれぞれ独立して変化し、エンジン３′
の回転数又は負荷の状態によつては各々のブース
ト圧に圧力差を生じ、エンジンへの給気が円滑に
行われなくなると共に給気圧がアンバランスとな
つて、大、小容量ターボ過給機全体のエンジンに
対する充填効率を低下させるなどの不都合があつ
た。

そこで、本考案は、大、小容量ターボ過給機を
並列に配設したターボ過給機付エンジンにおい
て、一方のターボ過給機のみ作動させていた場
合、作動している側のコンプレツサのプースト圧
が所定値を越えたときには他方のターボ過給機に
もエンジンからの排気ガスを流し、そのタービン
を予め回転させておくことによつて、大、小容量
ターボ過給機の切換時の過渡特性を改善すると共
に、高速高負荷領域で大、小容量ターボ過給機を
共に作動させる場合、これらターボ過給機のコン
プレツサの各ブースト圧を等しくすることによつ
て、エンジンに対する大、小容量ターボ過給機の
充填効率を改善することを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段 本考案は、大、小容量ターボ過給機を並列に配
設し、各ターボ過給機の開閉切換弁で開閉切換え
がされることにより、発進時、低速高負荷領域、
中速高負荷領域、及び高速高負荷領域などのエン
ジン状態にマツチングした給気を可能とさせた
大、小容量ターボ過給機付エンジンにおいて、
大、小容量ターボ過給機の両排気ガス通路の仕切
壁にその切換方向及び開口面積が制御可能に形成
された切換弁を付設し、一方のターボ過給機のみ
作動させていた場合、その作動しているコンプレ
ツサのブースト圧が所定値を越えたときには他方
のターボ過給機へもエンジンからの排気ガスが流
れてそのターボ過給機を予め回転させておけるよ
うに上記切換弁がブースト圧に応じて操作をする
と共に、高速高負荷領域で大、小容量ターボ過給
機が共に作動する場合、これらターボ過給機のコ
ンプレツサの両ブースト圧を等しくさせるべく、
大容量ターボ過給機の排気ガス通路の排気ガスの
一部を小容量ターボ過給機の排気ガス通路へ、又
は小容量ターボ過給機の排気ガス通路の排気ガス
の一部を大容量ターボ過給機の排気ガス通路へ調
整して分流させるように、上記切換弁が、ダイヤ
ラム室に導入した上記両ブースト圧の圧力差に応
じて作動するアクチユエータによつて、操作され
ることを特徴とするターボ過給機付エンジンであ
る。

作 用 従つて、大、小容量をもつターボ過給機を並列
に配設きれたターボ過給機付エンジンにおいて、
各々のターボ過給機の開閉切換弁でエンジンから
の排気ガスが切換えられて各ターボ過給機のター
ビンの回転を制御させて、発進時、低速高負荷領
域、中速高負荷領域及び高速高負荷領域等、エン
ジン状態に応じた給気がされるに当つて、大、小
容量ターボ過給機の両排気ガス通路の仕切壁に付
設された切換弁を操作することにより、本考案の
ターボ過給機付エンジンは次のような作動がされ
る。

先ず、小容量ターボ過給機のみの作動で発進時
及び低速高負荷領域の運転がされていたものを中
速高負荷領域の運転に切換えさせる場合には、大
容量ターボ過給機の開閉切換弁を開弁させてその
タービンが回転させられるが、その切換えの過渡
期に小容量ターボ過給機のコンプレツサによるブ
ースト圧が所定圧を越えると、大、小容量ターボ
過給機の両排気ガス通路の仕切壁に付設された切
換弁が切換えられて開弁され、小容量ターボ過給
機のタービンに流入していた排気ガスを回転され
ていなかつた大容量ターボ過給機のタービンにも
流入させ、大容量ターボ過給機の作動切換えが未
だされていないうちからタービンの回転をさせ
て、切換え過渡期でのブースト圧の立上がりの遅
れをなくし、応答性の改善がされる。

次に、大容量ターボ過給機のみの作動で中速高
負荷領域の運転がされていたものが大、小容量タ
ーボ過給機のタービンを共に回転させての高速高
負荷領域の運転に切換えさせる場合には、その切
換えの過渡期に、大容量ターボ過給機のコンプレ
ツサによるブースト圧が所定値を超えると、小容
量ターボ過給機の開閉切換弁の作動される前に上
記切換弁が切換えられて開弁され、回転していな
かつた小容量ターボ過給機のタービンにも排気ガ
スを流入させて回転させることによつて、切換時
の過渡特性の改善がされる。

また、高速高負荷領域で大、小容量ターボ過給
機が共に作動させられている場合には、上記切換
弁が大、小容量ターボ過給機のコンプレツサの両
ブースト圧の圧力差に応じて切換えられて開弁さ
れ、仮に大容量ターボ過給機のコンプレツサのブ
ースト圧が小容量ターボ過給機のコンプレツサの
ブースト圧より大きくなつたとすると、大容量タ
ーボ過給機の排気ガス通路の排気ガスの一部が小
容量ターボ過給機の排気ガス通路へ分流され、小
容量ターボ過給機の排気ガス通路の排気ガス流量
が増加させられると共に大容量ターボ過給機の排
気ガス通路の排気ガス流量が減少させられて、両
コンプレツサのブースト圧は等しくなるように動
作する。逆に、大容量ターボ過給機のコンプレツ
サのブースト圧が小容量ターボ過給機のコンプレ
ツサのブースト圧より小さくなつたとすると、上
記切換弁は小容量ターボ過給機の排気ガス通路の
排気ガスの一部を大容量ターボ過給機の排気ガス
通路へ分流させるよう操作され、両コンプレツサ
のブースト圧は等しくなるよう動作する。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基いて説明す
ると、第３図に示す如く、１は大容量ターボ過給
機、２は小容量ターボ過給機であつて、これら
大、小容量ターボ過給機を並列に配設し、これら
大、小容量ターボ過給機はエンジンからの排気ガ
ス１７で小容量ターボ過給機２のタービン９が回
転させられるとその連動するコンプレツサ１０の
作動でエンジンへ給気通路１１ａによつて給気１
９され、また、大容量ターボ過給機１のタービン
５が回転させられるとその連動するコンプレツサ
６の作動でエンジンへ給気通路７ａによつて給気
１８される。大、小容量ターボ過給機１，２の
各々にはタービン５，９に排気ガス１７の流入を
切換える開閉切換弁４，８が排気ガス通路１７
ａ，１７ｂに設けられ、これら開閉切換弁４，８
の切換えで大、小容量ターボ過給機の運転がさ
れ、小容量ターボ過給機２のみの作動で発進時及
び低速高負荷領域のエンジンの給気をし、大容量
ターボ過給機１のみの作動で中速高負荷領域のエ
ンジンの給気をすることになり、また、大、小容
量ターボ過給機１，２を共に作動させることによ
つて高速高負荷領域及び低負荷領域のエンジンの
給気がされることになる。

ところが、大、小容量ターボ過給機の作動切換
えの過渡期において、一方のターボ過給機のみを
作動させていた場合に、他方のターボ過給機を作
動させる為に開閉切換弁４，８を開閉切換えとし
たのみではブースト圧の立上りの遅れを生じると
共に、高速高負荷領域で大、小容量ターボ過給機
１，２が共に作動させられる場合に、エンジンよ
りの排気ガスを単純に各タービン５，９に流入さ
せるのみでは両コンプレツサ６，１０の各ブース
ト圧に圧力差を生じてエンジンに対する大、小容
量ターボ過給機１，２の充填効率が低下する。そ
こで、上記切換時の過渡特性を改善させると共に
高速高負荷領域での運転時の給気の充填効率を向
上させる為には、大、小容量ターボ過給機１，２
の両排気ガス通路１７ａ，１７ｂの仕切壁１７ｃ
に切換弁１２を付設し、その切換方向及び開口面
積がアクチユエータ１３、ブースト圧取出管１４
ａ，１４ｂ及び該ブースト圧取出管に設けられた
三方弁１５ａ，１５ｂに空気源（図示されず）よ
り至る調圧弁１６ａ，１６ｂを付設した経路から
なる切換弁操作機構で制御されることにより、上
記切換時に作動していなかつた他方のターボ過給
機にも排気ガスを流してそのタービンを予め回転
させておくと共に、高速高負荷領域で大、小容量
ターボ過給機を共に作動させる場合、大、小容量
ターボ過給機１，２の各排気ガス通路１７ａ，１
７ｂの排気ガスの一部を大容量ターボ過給機１の
排気ガス通路１７ａから小容量ターボ過給機２の
排気ガス通路１７ｂへ、又は小容量ターボ過給機
２の排気ガス通路１７ｂから大容量ターボ過給機
１の排気ガス通路１７ａへと調整して分流させる
ことで、これらターボ過給機１，２のコンプレツ
サ６，１０の両ブースト圧が等しくなるよう作動
させる。

即ち、小容量ターボ過給機２のみの作動で発進
時及び低速高負荷領域の運転がされていたものを
中速高負荷領域の運転に切換えさせる場合には、
小容量ターボ過給機側の三方弁１５ｂを予め操作
して小容量ターボ過給機のコンプレツサ１０のブ
ースト圧P₂をアクチユエータ１３の上部ダイヤ
フラム室１３ｂへ導くと共に、下部ダイヤフラム
室１３へは予め操作された大容量ターボ過給機側
の三方弁１５ａを介して別途所有の空気源（図示
せず）より調圧弁１６ａでの調圧された空気圧
P₄を導いておき、小容量ターボ過給機のコンプ
レツサ１０によるブースト圧P₂が所定空気圧P₄
を越えるとアクチユエータ１３のダイヤフラム１
３ｃの作動で上記切換弁１２が図示のＢ方向に切
換えられて開弁されるようになる。従つて、大容
量ターボ過給機１のタービン５にも排気ガスを流
し、大容量ターボ過給機の開閉切換弁４が切換え
開弁させられる以前に、回転していなかつた大容
量ターボ過給機のタービン５を回転させておくこ
とによつて切換時（第２図における領域切換線
イ）の過渡特性が改善され応答性をよくすること
になる。

また、大容量ターボ過給機１のみの作動で中速
高負荷領域の運転がされていたものを大、小容量
ターボ過給機１，２を共に作動させて高速高負荷
領域の運転に切換える場合には、大容量ターボ過
給機の三方弁１５ａを予め操作して大容量ターボ
過給機のコンプレツサ６によるブースト圧P₁を
アクチユエータ１３の下部ダイヤフラム室１３ａ
へ導くと共に、上部ダイヤフラム室１３ｂへは予
め操作された小容量ターボ過給機側の三方弁１５
ｂを介して上記空気源より調圧弁による調圧され
た空気圧P₃を導いておき、大容量ターボ過給機
のコンプレツサ６のブースト圧P₁が所定空気圧
P₃を越えると切換弁１２がＡ方向に切換えられ
て開弁し、小容量ターボ過給機２のタービン９に
も排気ガスが流されて小容量ターボ過給機の開閉
切換弁８の開弁される以前に回転していなかつた
小容量ターボ過給機のタービン９を回転させて、
切換時（第２図における領域切換線ロ）の過渡特
性が改善され応答性をよくする。

更に、大、小容量ターボ過給機１，２を共に作
動させる場合には、大容量ターボ過給機のコンプ
レツサ６によるブースト圧P₁をアクチユエータ
１３の下部ダイヤフラム室１３ａへ、小容量ター
ボ過給機によるコンプレツサ１０のブースト圧
P₂をアクチユエータ１３の上部ダイヤフラム室
１３ｂへ導いておき、これらブースト圧の圧力差
ΔP＝｜P₁−P₂｜に応じて切換弁１２を操作させ
て両ブースト圧を均衡させる。

即ち、仮に、大容量ターボ過給機のコンプレツ
サ６によるブースト圧P₁が小容量ターボ過給機
のコンプレツサ１０によるブースト圧より大きく
なり、ΔP＝P₁−P₂の圧力差を生じたとすると、
アクチユエータ１３のダイヤフラム１３ｃに作用
する圧力差ΔPに基づいて切換弁１２が図示のＡ
方向に変位し、大容量ターボ過給機の排気ガス通
路１７ａの排気ガスの一部を小容量ターボ過給機
の排気ガス通路１７ｂへ分流させ、該小容量ター
ボ過給機の排気ガス通路１７ｂの排気ガス流量を
増加させると共に大容量ターボ過給機の排気ガス
通路１７ａの排気ガス流量を減少させる。従つ
て、小容量ターボ過給機２の回転数は増加し、大
容量ターボ過給機１の回転数は減少して、両コン
プレツサ６，１０のブースト圧は均衡されるべく
調整される。

逆に、大容量ターボ過給機１のコンプレツサ５
のブースト圧P₁が小容量ターボ過給機２のコン
プレツサ１０のブースト圧P₂より小さくなり、
ΔP＝P₂−P₁の圧力差を生じたとすると、アクチ
ユエータ１３のダイヤフラム１３ｃが圧力差ΔP
に基づいて切換弁１２は図示のＢ方向に回動して
小容量ターボ過給機の排気ガス通路１７ｂの排気
ガスの一部を大容量ターボ過給機の排気ガス通路
１７ａへ分流させ、大容量ターボ過給機１の回転
数を増加させると共に小容量ターボ過給機２の回
転数を減少させて両コンプレツサ６，１０のブー
スト圧を均衡させるべく作動する。

なお、上記実施例においては、切換弁１２の制
御はダイヤフラム１３ｃを使用した機械的アクチ
ユエータ１３により行なわれたが、圧力検知セン
サ（図示せず）で検知した信号に基づき、電気的
に操作される電圧的アクチユエータ（図示せず）
により行なつてよいことは云うまでもない。

効 果 以上の結果、本考案は発進時、低速高負荷領
域、中速高負荷領域、高速高負荷領域、及び部分
負荷領域の総てのエンジン状態に対応する給気
を、大、小容量ターボ過給機の作動切換えで可能
としたうえに、次のような効果の利点を有する。

(i) 大、小容量ターボ過給機の切換時における一
方のターボ過給機のみの作動から他方のターボ
過給機を作動させる場合、作動していなかつた
ターボ過給機にも予め開閉切換弁の切換え以前
は排気ガスを流し、そのタービンを回転させる
ように切換弁が付設されたことによつて、切換
えによつて生ずるそのタービンが正常な回転と
なるに要する時間を削減してその過渡特性が改
善され、切換時のブースト圧の立上りを速め、
応答性が向上されることになる。

(ii) 高速高負荷領域で大、小容量ターボ過給機を
共に作動させる場合、これらターボ過給機のコ
ンプレツサの各ブースト圧の圧力差に応じて、
大容量ターボ過給機の排気ガス通路の排気ガス
の一部を小容量ターボ過給機の排気ガス通路
へ、又は小容量ターボ過給機の排気ガス通路の
排気ガスの一部を大容量ターボ過給機の排気ガ
ス通路へと調整して分流させるように切換弁を
操作させることによつて、大、小容量ターボ過
給機のコンプレツサの各ブースト圧を均衡させ
てエンジンへの給気を円滑に行い、エンジンに
対する給気の充填効率を改善させることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の大、小容量ターボ過給機付エ
ンジンの概略図である。第２図は、大、小容量タ
ーボ過給機付エンジンの回転数に対する負荷の関
係を示す特性図である。第３図は、本考案の大、
小容量ターボ過給機の構造図である。 １，１′……大容量ターボ過給機、２，２′……
小容量ターボ過給機、３′……エンジン、４，
４′，８，８′……開閉切換弁、５，５′，９，
９′……タービン、６，６′，１０，１０′……コ
ンプレツサ、７′，１１′……逆止弁、７ａ，１１
ａ……給気通路、１２……切換弁、１３……アク
チユエータ、１４ａ，１４ｂ……ブースト圧取出
管、１５ａ，１５ｂ……三方弁、１６ａ，１６ｂ
……調圧弁、１７……排気ガス、１７ａ，１７ｂ
……排気ガス通路、１７ｃ……仕切壁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 大、小容量ターボ過給機を並列に配設し、各タ
   ーボ過給機の開閉切換弁で開閉切換えがされるこ
   とにより、発進時、低速高負荷領域、中速高負荷
   領域、及び高速高負荷領域などのエンジン状態に
   マツチングした給気を可能とさせた大、小容量タ
   ーボ過給機付エンジンにおいて、大、小容量ター
   ボ過給機の両排気ガス通路の仕切壁に切換弁を付
   設し、その切換弁の切換方向及び開口面積を操作
   させる為の大、小容量ターボ過給機の各々よりブ
   ースト圧を取出すブースト圧取出管を配設し、該
   ブースト圧取出管の各々に設けられた三方弁に空
   気源より至る調圧弁を付設した経路が配設され、
   このようなブースト圧取出管の各々をダイヤフラ
   ムにより仕切られた各々のダイヤフラム室に連通
   したアクチユエータが付設され、該切換弁は大容
   量ターボ過給機から小容量ターボ過給機への切換
   の際又は小容量ターボ過給機から大容量ターボ過
   給機への切換の際又は大、小容量ターボどちらか
   単独の過給機の作動状態から大、小容量ターボ過
   給機の両方の作動状態への切換の際には該三方弁
   を介して該調圧弁により接続された空気源からの
   所定圧力と動作中の過給機のブースト圧を該アク
   チユエータの各々のダイヤフラム室に導入するこ
   とによりブースト圧が該所定圧力を越えた場合に
   非動作中の過給機にも排気ガスが流れるように操
   作され、大、小容量ターボ過給機の双方の動作中
   は、各々の過給機のブースト圧を該アクチユエー
   タの各々のダイヤフラム室に導入することによ
   り、各々のブースト圧に差が生じた場合にその差
   を打ち消す方向に操作されることを特徴とする切
   換弁操作機構からなるターボ過給機付エンジン。