JPH0579339A - Exhaust device of engine with supercharger - Google Patents

Exhaust device of engine with supercharger

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Publication number
JPH0579339A
JPH0579339A JP3266956A JP26695691A JPH0579339A JP H0579339 A JPH0579339 A JP H0579339A JP 3266956 A JP3266956 A JP 3266956A JP 26695691 A JP26695691 A JP 26695691A JP H0579339 A JPH0579339 A JP H0579339A
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JP
Japan
Prior art keywords
valve
turbocharger
exhaust
exhaust bypass
engine
Prior art date
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Application number
JP3266956A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Kotani
彰 小谷
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH0579339A publication Critical patent/JPH0579339A/en
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Abstract

PURPOSE:To perform proper supercharging pressure control from a low intake air quantity range to a high intake air quantity range, by rationalizing fluid quantity characteristics of a waste gate valve and an exhaust bypass valve. CONSTITUTION:In an engine with supercharger in which supercharging pressure control is performed by opening control of an exhaust bypass valve 41 at the time of supercharging operation of only a main turbocharger 7, and the supercharging pressure control is performed by the opening control of a waste gate valve 31 at the time of supercharging operation of both the main turbocharger 7 and an auxiliary turbocharger 8, the diameter of an exhaust bypass port on which the exhaust bypass valve 41 sits is set smaller than the diameter of a waste gate port on which the waste gate valve 31 sits.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主ターボチャージャと
副ターボチャージャを有し、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両ター
ボチャージャを作動させて両ターボチャージャで過給す
る過給機付エンジン、いわゆる2ウェイツインターボエ
ンジンの排気装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a main turbocharger and a sub-turbocharger, supercharges only the main turbocharger in a low intake air amount range, and operates both turbochargers in a high intake air amount range. The present invention relates to an exhaust system for a supercharged engine that supercharges with both turbochargers, a so-called 2-way twin turbo engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】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ウェイ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。
2. Description of the Related Art An engine main body is provided with two main and sub turbochargers in parallel, and in the low intake air amount range, only the main turbocharger is operated to make one turbocharger. In the high intake air amount range, both turbochargers are operated. There is known a supercharged engine that employs a so-called 2-way turbo system that operates a charger.

【0003】この種の過給機付エンジンの構成は、たと
えば図9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。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9
4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を閉じることにより副
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。
The structure of an engine with a supercharger of this type is as 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 with the engine body 91. The intake and exhaust systems connected to the sub turbocharger 93 are provided with an intake switching valve 94 and an exhaust switching valve 95, respectively, and an intake bypass valve 96 is provided in an intake bypass passage 97 that bypasses the compressor of the sub turbocharger 93. It is provided. In the low intake air amount range, the intake switching valve 94,
By fully closing both the exhaust switching valves 95, only the main turbocharger 92 is supercharged, and both switching valves 94 and 95 are fully opened in the high intake air amount range, and the intake bypass valve 96 is closed. Deputy turbocharger 93
Also, the turbocharger can be operated by performing supercharging operation. When shifting from the low intake air amount region to the high intake air amount region, the intake switching valve 95 and the exhaust switching valve 9
4 is closed, the exhaust bypass valve 98 is controlled to be small open, and the intake bypass valve 96 is closed to increase the running speed of the auxiliary turbocharger 93, thereby making the switching of the turbocharger smoother (at the time of switching). It is possible to perform small shocks.

【0004】2ウェイツインターボに関連する先行技術
として、1個ターボチャージャ時には排気バイパス弁の
開度を、2個ターボチャージャ時にはウェストゲートバ
ルブの開度をそれぞれ制御し、過給圧を目標値に制御す
るようにしたものが知られている(特開平2−1981
7号公報)。2ウェイツインターボエンジンでは、通
常、主ターボチャージャ側にウェストゲートバルブが設
けられており、副ターボチャージャ側に排気バイパス弁
が設けられている。ウェストゲートバルブが着座するウ
ェストゲートポートの径と、排気バイパス弁が着座する
排気バイパスポートの径は、同一に設定されている。
As a prior art related to the 2-way twin turbo, the opening of the exhaust bypass valve is controlled when one turbocharger is used, and the opening of the wastegate valve is controlled when two turbochargers are used, so that the supercharging pressure becomes a target value. A control method is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2-1981).
No. 7). In a two-way twin turbo engine, a wastegate valve is usually provided on the main turbocharger side and an exhaust bypass valve is provided on the sub-turbocharger side. The diameter of the waste gate port on which the waste gate valve is seated and the diameter of the exhaust bypass port on which the exhaust bypass valve is seated are set to be the same.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェス
トゲートバルブが着座するウェストゲートポートの径
は、吸入空気量が最大になっても過給圧制御が可能なよ
うに設定されており、このウェストゲートポート径をそ
のまま排気バイパスポートに適用すると、つぎのような
問題が生じる。
However, the diameter of the waste gate port on which the waste gate valve is seated is set so that the boost pressure can be controlled even when the intake air amount is maximized. If the port diameter is directly applied to the exhaust bypass port, the following problems will occur.

【0006】排気バイパス弁の開度制御による過給圧制
御時の吸入空気量は、ウェストゲートバルブの開度制御
による過給圧制御時の吸入空気量の約1/2である。し
たがって、排気バイパスポートの径を低吸入空気量域か
ら高吸入空気量域までカバーできるような大きな径に設
定すると、制御過給圧がハンチング(乱調)してしま
う。また、排気バイパスポートの径が大きすぎると、排
気バイパス弁の開閉に伴なう排気ガスの流量変化が大と
なり、過給圧を精度よく制御することが難しくなる。さ
らに、排気バイパスポート径が大きすぎる場合は、副タ
ーボチャージャを円滑に助走回転させることが難しくな
り問題となる。
The intake air amount during supercharging pressure control by controlling the opening degree of the exhaust bypass valve is about 1/2 of the intake air amount during supercharging pressure control by controlling the opening degree of the wastegate valve. Therefore, if the diameter of the exhaust bypass port is set to a large diameter so as to cover the low intake air amount region to the high intake air amount region, the control supercharging pressure hunts (disturbs). Further, if the diameter of the exhaust bypass port is too large, the flow rate of the exhaust gas changes greatly due to the opening and closing of the exhaust bypass valve, making it difficult to accurately control the boost pressure. Further, if the exhaust bypass port diameter is too large, it will be difficult to smoothly rotate the auxiliary turbocharger in the forward run, which is a problem.

【0007】本発明は、上記の問題に着目し、ウェスト
ゲートバルブと排気バイパス弁の流量特性を適正化し、
低吸入空気量域から高吸入空気量域まで良好な過給圧制
御を行なうことが可能な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 pays attention to the above problems and optimizes the flow characteristics of the wastegate valve and the exhaust bypass valve,
An object of the present invention is to provide an exhaust system for an engine with a supercharger, which can perform excellent supercharging pressure control from a low intake air amount region to a high intake air amount region.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】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、主ターボチャージ
ャと、副ターボチャージャとを備え、前記主ターボチャ
ージャのみの過給時の過給圧の制御を行なうとともに、
主ターボチャージャのみの過給作動から双方のターボチ
ャージャによる過給作動への切替時に副ターボチャージ
ャの助走回転を行なわせる排気バイパス弁と、双方のタ
ーボチャージャによる過給時の過給圧の制御を行なうウ
ェストゲートバルブとを備えた過給機付エンジンにおい
て、前記排気バイパス弁が着座する排気バイパスポート
の径を、前記ウェストゲートバルブが着座するウェスト
ゲートポートの径よりも小に設定したものから成る。
According to the present invention, an exhaust system for a supercharged engine according to the present invention includes a main turbocharger and a sub-turbocharger, and only the main turbocharger has a supercharger during supercharging. While controlling the supply pressure,
When switching from supercharging operation of only the main turbocharger to supercharging operation by both turbochargers, an exhaust bypass valve that causes the auxiliary turbocharger to run in the running direction and control of supercharging pressure during supercharging by both turbochargers In a supercharged engine with a wastegate valve, the diameter of an exhaust bypass port on which the exhaust bypass valve is seated is set to be smaller than the diameter of the wastegate port on which the wastegate valve is seated. ..

【0009】[0009]

【作用】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、ウェストゲートポート径よりも排気バ
イパスポート径が小とされるので、排気バイパス弁の開
閉に伴なう排気ガスの流量変化を小さくすることがで
き、精度のよい過給圧制御が可能になるとともに、副タ
ーボチャージャの円滑な助走回転が可能になる。また、
排気バイパスポートの径が小とされることで、低吸入空
気量域でもバイパスされる排気ガスの流量を十分に制御
することが可能となり、制御過給圧のハンチングが防止
される。
In the exhaust system for an engine with a supercharger configured as described above, the exhaust bypass port diameter is smaller than the waste gate port diameter, so the flow rate of exhaust gas accompanying opening and closing of the exhaust bypass valve is reduced. The change can be made small, and the supercharging pressure can be controlled with high accuracy, and the auxiliary turbocharger can smoothly perform the forward rotation. Also,
By making the diameter of the exhaust bypass port small, it becomes possible to sufficiently control the flow rate of the exhaust gas bypassed even in the low intake air amount range, and hunting of the control boost pressure is prevented.

【0010】[0010]

【実施例】以下に、本発明に係る過給機付エンジンの排
気装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図1ないし図8は、本発明の一実施例を示しており、と
くに車両に搭載される6気筒エンジンに適用した場合を
示している。図6において、1はエンジン、2はサージ
タンク、3は排気マニホールドを示す。排気マニホール
ド3は排気干渉を伴わない#1〜#3気筒群と#4〜#
6気筒群の2つに集合され、その集合部が連通路3aに
よって連通されている。7、8は互いに並列に配置され
た主ターボチャージャ、副ターボチャージャである。タ
ーボチャージャ7、8のそれぞれのタービン7a、8a
は排気マニホールド3の集合部に接続され、それぞれの
コンプレッサ7b、8bは、インタクーラ6、スロット
ル弁4を介してサージタンク2に接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an exhaust system for a supercharged engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 8 show an embodiment of the present invention, and particularly show a case where the present invention is applied to a 6-cylinder engine mounted on a vehicle. In FIG. 6, 1 is an engine, 2 is a surge tank, and 3 is an exhaust manifold. The exhaust manifold 3 includes the cylinder groups # 1 to # 3 and the cylinder groups # 4 to #, which do not cause exhaust interference.
It is assembled into two of the 6-cylinder group, and the assembly portion is communicated by the communication passage 3a. Reference numerals 7 and 8 denote a main turbocharger and a sub turbocharger arranged in parallel with each other. Turbine 7a, 8a of turbocharger 7, 8 respectively
Is connected to the collecting portion of the exhaust manifold 3, and the compressors 7b and 8b are connected to the surge tank 2 via the intercooler 6 and the throttle valve 4.

【0011】主ターボチャージャ7は、低吸入空気量域
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
8は低吸入空気量域で停止される。副ターボチャージャ
8の作動、停止を可能ならしめるために、副ターボチャ
ージャ8のタービン8aの下流に排気切替弁17が、コ
ンプレッサ8bの下流に吸気切替弁18が設けられる。
吸、排気切替弁18、17の両方とも開弁のときは、両
方のターボチャージャ7、8が作動される。副ターボー
チャージャ8のタービン8aの下流と主ターボチャージ
ャ7のタービン7aの下流とは、排気バイパス通路40
を介して連通可能となっている。排気バイパス通路40
には、この排気バイパス通路40を開閉する排気バイパ
ス弁41が設けられている。排気バイパス弁41は、ダ
イヤフラム式アクチュエータ42によって開閉されるよ
うになっている。
The main turbocharger 7 is operated from the low intake air amount region to the high intake air amount region, and the sub turbocharger 8 is stopped in the low intake air amount region. An exhaust switching valve 17 is provided downstream of the turbine 8a of the auxiliary turbocharger 8 and an intake switching valve 18 is provided downstream of the compressor 8b in order to enable the sub turbocharger 8 to operate and stop.
When both the intake and exhaust switching valves 18 and 17 are open, both turbochargers 7 and 8 are operated. The exhaust bypass passage 40 is provided between the downstream side of the turbine 8a of the sub turbocharger 8 and the downstream side of the turbine 7a of the main turbocharger 7.
It is possible to communicate via. Exhaust bypass passage 40
An exhaust bypass valve 41 that opens and closes the exhaust bypass passage 40 is provided in the. The exhaust bypass valve 41 is adapted to be opened and closed by a diaphragm type actuator 42.

【0012】低吸入空気量域で停止される副ターボチャ
ージャ8の吸気通路には、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を円滑にするために、コン
プレッサ7bの上流とコンプレッサ8bの下流とを連通
する吸気バイパス通路13と、吸気バイパス通路13の
途中に配設される吸気バイパス弁33が設けられる。吸
気バイパス弁33はダイヤフラム式のアクチュエータ1
0によって開閉される。吸気切替弁18の上流と下流と
を連通するバイパス通路には、逆止弁12が設けられて
おり、吸気切替弁18の閉時において副ターボチャージ
ャ8側のコンプレッサ出口圧力が主ターボチャージャ7
側より大になったとき、空気が上流側から下流側に流れ
ることができるようにしてある。なお、図中、14はコ
ンプレッサ出口側の吸気通路、15はコンプレッサ入口
側の吸気通路を示す。
In the intake passage of the auxiliary turbocharger 8 which is stopped in the low intake air amount range, one turbocharger to two
In order to facilitate the switching to the individual turbocharger, an intake bypass passage 13 that connects the upstream side of the compressor 7b and the downstream side of the compressor 8b, and an intake bypass valve 33 disposed in the middle of the intake bypass passage 13 are provided. .. The intake bypass valve 33 is a diaphragm type actuator 1.
It is opened and closed by 0. A check valve 12 is provided in a bypass passage that connects upstream and downstream of the intake switching valve 18, and when the intake switching valve 18 is closed, the compressor outlet pressure on the side of the auxiliary turbocharger 8 is the main turbocharger 7.
When larger than the side, air is allowed to flow from the upstream side to the downstream side. In the figure, 14 indicates an intake passage on the compressor outlet side, and 15 indicates an intake passage on the compressor inlet side.

【0013】吸気通路15はエアフローメータ24を介
してエアクリーナ23に接続される。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る。吸気切替弁18はアクチュエ
ータ11によって開閉され、排気切替弁17はダイヤフ
ラム式アクチュエータ16によって開閉されるようにな
っている。ウエストゲートバルブ31は、アクチュエー
タ9によって開閉されるようになっている。
The intake passage 15 is connected to an air cleaner 23 via an air flow meter 24. The front pipe 20 forming the exhaust passage is connected to the exhaust muffler via the exhaust gas catalyst 21. The intake switching valve 18 is opened and closed by the actuator 11, and the exhaust switching valve 17 is opened and closed by the diaphragm actuator 16. The waste gate valve 31 is adapted to be opened and closed by the actuator 9.

【0014】アクチュエータ9、10、11、16、4
2は、過給圧または負圧の導入によって作動するように
なっている。各アクチュエータ9、10、11、16、
42には、正圧タンク51からの過給圧または負圧とエ
アフローメータ24の下流からの大気圧とを選択的に切
り替えるために、第1、第2、第3、第4、第5、第6
の電磁弁25、26、27、28、32、44が接続さ
れている。各電磁弁25、26、27、28、32、4
4の切替は、エンジンコントロールコンピュータ29か
らの指令に従って行なわれる。なお、第2の電磁弁26
へ負圧を導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許
すチェック弁45が介装されている。
Actuators 9, 10, 11, 16, 4
2 is activated by the introduction of supercharging pressure or negative pressure. Each actuator 9, 10, 11, 16,
In order to selectively switch the supercharging pressure or the negative pressure from the positive pressure tank 51 and the atmospheric pressure from the downstream of the air flow meter 24, the first, second, third, fourth, fifth, and 42 are shown. Sixth
Solenoid valves 25, 26, 27, 28, 32 and 44 are connected. Each solenoid valve 25, 26, 27, 28, 32, 4
Switching of No. 4 is performed according to a command from the engine control computer 29. The second solenoid valve 26
A check valve 45 which allows only one flow of the negative pressure is provided in the passage for introducing the negative pressure into the passage.

【0015】第1の電磁弁25のONは、吸気切替弁1
8を全開とするようにアクチュエータ11を作動させ、
OFFは吸気切替弁18を全閉とするようにアクチュエ
ータ11を作動させる。第4の電磁弁28のONは、排
気切替弁17を全開とするようにアクチュエータ16を
作動させ、OFFは排気切替弁17を全閉するようにア
クチュエータ16を作動させる。第3の電磁弁27のO
Nは、吸気バイパス弁33を全閉するようにアクチュエ
ータ10を作動させ、OFFは吸気バイパス弁33を全
開するようにアクチュエータ10を作動させる。
When the first solenoid valve 25 is turned on, the intake switching valve 1
Actuating the actuator 11 so that 8 is fully opened,
When OFF, the actuator 11 is operated so that the intake switching valve 18 is fully closed. When the fourth solenoid valve 28 is turned on, the actuator 16 is operated so as to fully open the exhaust gas switching valve 17, and when it is turned off, the actuator 16 is operated so as to fully close the exhaust gas switching valve 17. O of the third solenoid valve 27
N operates the actuator 10 so as to fully close the intake bypass valve 33, and OFF operates the actuator 10 so as to fully open the intake bypass valve 33.

【0016】排気バイパス弁41を作動させるアクチュ
エータ42にかかる過給圧を大気にブリードさせる第5
の電磁弁32は、ON、OFF制御でなく、デューティ
制御される。同様に、ウエストゲートバルブ31を作動
させるアクチュエータ9にかかる過給圧を大気にブリー
ドさせる第6の電磁弁44は、ON、OFF制御でな
く、デューティ制御される。デューティ制御は、周知の
通り、デューティ値により通電時間を制御することであ
り、デジタル的に通電、非通電の割合を変えることによ
り、アナログ的に平均電流が可変制御される。なお、デ
ューティ値は、1サイクルの時間に対する通電時間の割
合であり、1サイクル中の通電時間をA、非通電時間を
Bとすると、デューティ値=A/(A+B)×100
(%)で表わされる。
A fifth step of bleeding the supercharging pressure applied to the actuator 42 for operating the exhaust bypass valve 41 to the atmosphere
The solenoid valve 32 is subjected to duty control instead of ON / OFF control. Similarly, the sixth solenoid valve 44 that bleeds the boost pressure applied to the actuator 9 that operates the wastegate valve 31 to the atmosphere is not ON / OFF controlled but is duty controlled. As is well known, the duty control is to control the energization time by the duty value, and the average current is variably controlled in an analog manner by digitally changing the ratio of energization and non-energization. The duty value is the ratio of the energization time to the time of one cycle, and when the energization time in one cycle is A and the non-energization time is B, the duty value = A / (A + B) × 100.
It is represented by (%).

【0017】排気バイパス弁41の開度は、アクチュエ
ータ42のダイヤフラム室42aに導入される過給気の
大気へのブリード量(リーク量)を第5の電磁弁32の
デューティ制御によって可変させることにより可変可能
となっている。ウェストゲートバルブ31の開度は、ア
クチュエータ9のダイヤフラム室9aに導入される過給
気の大気へのブリード量(リーク量)を第6の電磁弁4
4のデューティ制御によって可変させることにより可変
可能となっている。
The opening degree of the exhaust bypass valve 41 is controlled by changing the bleed amount (leak amount) of the supercharged air introduced into the diaphragm chamber 42a of the actuator 42 to the atmosphere by controlling the duty of the fifth solenoid valve 32. It is variable. The opening degree of the waste gate valve 31 is set so that the bleed amount (leak amount) of the supercharged air introduced into the diaphragm chamber 9a of the actuator 9 to the atmosphere is determined by the sixth solenoid valve 4.
It can be changed by changing the duty control of No. 4.

【0018】ウェストゲートバルブ31は、図7に示す
ように、排気下流側に開くスイングアーム弁から構成さ
れている。ウェストゲートバルブ31と連結されるダイ
ヤフラムアクチュエータ9には、ダイヤフラム室9aが
形成されている。ダイヤフラム室9aはダイヤフラム9
cによって区画されており、ダイヤフラム室9aの反対
側の室9bにはダイヤフラム9cをダイヤフラム室9a
側に押圧するスプリング9dが収納されている。ダイヤ
フラム室9aには、コンプレッサ7b下流から過給圧が
導かれるようになっている。ダイヤフラム室9aに導か
れた過給気は、上述したように第6の電磁弁44を介し
て大気側にリークされるようになっている。
As shown in FIG. 7, the waste gate valve 31 is composed of a swing arm valve that opens downstream of the exhaust gas. A diaphragm chamber 9a is formed in the diaphragm actuator 9 connected to the waste gate valve 31. The diaphragm chamber 9a is a diaphragm 9
A diaphragm 9c is provided in the chamber 9b on the opposite side of the diaphragm chamber 9a.
A spring 9d that presses to the side is stored. The supercharging pressure is introduced into the diaphragm chamber 9a from the downstream side of the compressor 7b. The supercharged air introduced into the diaphragm chamber 9a is leaked to the atmosphere side via the sixth electromagnetic valve 44 as described above.

【0019】エンジン運転中は、ウェストゲートバルブ
31の弁体31aには排気ガスの排圧Paが作用してお
り、この排圧Paによって弁体31aにかかる力と、ウ
ェストゲートバルブ31と連結されるダイヤフラムアク
チュエータ9のダイヤフラム室9a内に作用する過給圧
によって生じる力との和が一定値を超えることによって
ウェストゲートバルブ31は開弁される。ウェストゲー
トバルブ31の閉弁動作は、スプリング9dの付勢力に
よって行なわれる。
During engine operation, exhaust gas Pa of exhaust gas acts on the valve body 31a of the wastegate valve 31, and the force exerted on the valve body 31a by the exhaust pressure Pa and the wastegate valve 31 are connected. The wastegate valve 31 is opened when the sum of the force generated by the supercharging pressure acting in the diaphragm chamber 9a of the diaphragm actuator 9 exceeds a certain value. The closing operation of the waste gate valve 31 is performed by the urging force of the spring 9d.

【0020】排気バイパス弁41は、図8に示すよう
に、排気下流側に開くスイングアーム弁から構成されて
いる。排気バイパス弁41と連結されるダイヤフラムア
クチュエータ42には、ダイヤフラム室42aが形成さ
れている。ダイヤフラム室42aはダイヤフラム42c
によって区画されており、ダイヤフラム室42aの反対
側の室42bにはダイヤフラム42cをダイヤフラム室
42a側に押圧するスプリング42dが収納されてい
る。ダイヤフラム室42aには、正圧タンク51から過
給圧が導かれるようになっている。ダイヤフラム室42
aに導かれた過給気は、第5の電磁弁32を介して大気
側にリークされるようになっている。
As shown in FIG. 8, the exhaust bypass valve 41 is composed of a swing arm valve which opens to the exhaust downstream side. A diaphragm chamber 42a is formed in the diaphragm actuator 42 connected to the exhaust bypass valve 41. The diaphragm chamber 42a is a diaphragm 42c.
A chamber 42b on the opposite side of the diaphragm chamber 42a accommodates a spring 42d for pressing the diaphragm 42c toward the diaphragm chamber 42a. A supercharging pressure is introduced from the positive pressure tank 51 into the diaphragm chamber 42a. Diaphragm chamber 42
The supercharged air led to a is leaked to the atmosphere side via the fifth solenoid valve 32.

【0021】エンジン運転中は、排気バイパス弁41の
弁体41aには排気ガスの排圧が作用しており、この排
圧Pbによって弁体41aにかかる力と、排気バイパス
弁41と連結されるダイヤフラムアクチュエータ42の
ダイヤフラム室42a内に作用する過給圧によって生じ
る力との和が一定値を超えることによって排気バイパス
弁41は開弁される。排気バイパス弁41の開弁動作
は、スプリング42dの付勢力によって行なわれる。
During engine operation, exhaust gas exhaust pressure acts on the valve body 41a of the exhaust bypass valve 41, and the force exerted on the valve body 41a by this exhaust pressure Pb is connected to the exhaust bypass valve 41. The exhaust bypass valve 41 is opened when the sum of the force generated by the supercharging pressure acting in the diaphragm chamber 42a of the diaphragm actuator 42 exceeds a certain value. The opening operation of the exhaust bypass valve 41 is performed by the urging force of the spring 42d.

【0022】エンジンコントロールコンピュータ29
は、エンジンの各種運転条件検出センサと電気的に接続
され、各種センサからの信号が入力される。エンジン運
転条件検出センサには、吸気管圧力センサ30、スロッ
トル開度センサ5、吸入空気量測定センサとしてのエア
フローメータ24、エンジン回転数センサ50、および
酸素センサ19が含まれる。エンジンコントロールコン
ピュータ29は、演算をするためのセントラルプロセッ
サユニット(CPU)、読み出し専用のメモリであるリ
ードオンリメモリ(ROM)、一時記憶用のランダムア
クセスメモリ(RAM)、入出力インターフェイス(I
/Oインターフェイス)、各種センサからのアナログ信
号をディジタル量に変換するA/Dコンバータを備えて
いる。
Engine control computer 29
Is electrically connected to various operating condition detection sensors of the engine and receives signals from the various sensors. The engine operating condition detection sensor includes an intake pipe pressure sensor 30, a throttle opening sensor 5, an air flow meter 24 as an intake air amount measuring sensor, an engine speed sensor 50, and an oxygen sensor 19. The engine control computer 29 includes a central processor unit (CPU) for calculation, a read only memory (ROM) which is a read-only memory, a random access memory (RAM) for temporary storage, and an input / output interface (I).
/ O interface) and an A / D converter for converting analog signals from various sensors into digital quantities.

【0023】本実施例では、吸気バイパス弁18を設け
て助走回転時におけるコンプレッサ8bによる吸気温度
の上昇を抑制する機能も付加されているが、助走回転時
間を長く必要とする登板走行のような走行がほとんど生
じない場合には、とくに吸気バイパス弁18を設ける構
成にしなくともよく、装置の簡素化がはかれる。
In this embodiment, the intake bypass valve 18 is provided to add the function of suppressing the rise of the intake air temperature by the compressor 8b during the approach rotation, but it is necessary for the climbing run that requires a long approach rotation time. When the vehicle hardly travels, the intake bypass valve 18 does not have to be provided and the device can be simplified.

【0024】図5は、車両に搭載されたエンジン1にお
ける主、副ターボチャージャ7、8の組付け状態を示し
ている。主ターボチャージャ7は、コンプレッサ7bを
収容するコンプレッサハウジング61と、タービン7a
を収容するタービンハウジング62と、これら両ハウジ
ング61、62を連結するセンタハウジング63を有し
ている。副ターボチャージャ8は、コンプレッサ8bを
収容するコンプレッサハウジング71と、タービン8a
を収容するタービンハウジング72と、これら両ハウジ
ング71、72を連結するセンタハウジング73を有し
ている。
FIG. 5 shows an assembled state of the main and sub turbochargers 7 and 8 in the engine 1 mounted on the vehicle. The main turbocharger 7 includes a compressor housing 61 that houses a compressor 7b, and a turbine 7a.
And a center housing 63 that connects the two housings 61, 62. The sub turbocharger 8 includes a compressor housing 71 that houses a compressor 8b, and a turbine 8a.
And a center housing 73 that connects the two housings 71, 72.

【0025】図1に示すように、副ターボチャージャ8
のタービン8aを収容するタービンハウジング72に
は、排気バイパス弁41の弁体41aが着座する排気バ
イパスポート72aが形成されている。図4に示すよう
に、主ターボチャージャ7のタービン7aを収容するタ
ービンハウジング62には、ウェストゲートバルブ31
の弁体31aが着座するウェストゲートポート62aが
形成されている。排気バイパスポート72aの径D
2 は、ウェストゲートポート62aの径D1 よりも小に
設定されている。
As shown in FIG. 1, the auxiliary turbocharger 8
An exhaust bypass port 72a on which the valve body 41a of the exhaust bypass valve 41 is seated is formed in a turbine housing 72 that houses the turbine 8a. As shown in FIG. 4, the wastegate valve 31 is provided in the turbine housing 62 that houses the turbine 7 a of the main turbocharger 7.
Is formed with a waste gate port 62a on which the valve body 31a is seated. Exhaust bypass port 72a diameter D
2 is set to be smaller than the diameter D 1 of the wastegate port 62a.

【0026】つぎに、本実施例の作用について説明す
る。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10が閉じられ
る。これによって2個ターボチャージャ7、8が駆動さ
れ、十分な過給空気量が得られ、出力が向上される。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がともに閉じられ、吸気バイパス弁33が開かれ
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。
Next, the operation of this embodiment will be described. In the high intake air amount region, both the intake switching valve 18 and the exhaust switching valve 17 are opened and the intake bypass valve 10 is closed. As a result, the two turbochargers 7 and 8 are driven, a sufficient amount of supercharged air is obtained, and the output is improved. Both the intake switching valve 18 and the exhaust switching valve 17 are closed and the intake bypass valve 33 is opened in the low speed range and at the time of high load. As a result, only one turbocharger 7 is driven. The reason why one turbocharger is used in the low intake air amount region is that the one turbocharger supercharging characteristic is superior to the two turbocharger supercharging characteristic in the low intake air amount region. By using one turbocharger, the boost pressure and torque rise faster, and the response becomes faster.

【0027】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をデューティ制御により小開制御し、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)に行うことが可
能になる。
When shifting from the low intake air amount region to the high intake air amount region, that is, when switching from one turbocharger operation to two turbocharger operation, the intake switching valve 18
When the exhaust switching valve 17 is closed, the exhaust bypass valve 41 is controlled to be small open by duty control, and the intake bypass valve 33 is closed to increase the running speed of the auxiliary turbocharger 8 to switch the turbocharger. It becomes possible to carry out more smoothly (small shock when switching).

【0028】ウェストゲートバルブ31の弁体31aが
着座するウェストゲートポート62aの径D1 は、最大
吸入空気量で過給圧制御が可能なように設定しなければ
ならない。したがって、排気バイパスポート72aの径
をD2 をウェストゲートポート62aのような大きな径
1 に設定すると、排気ガスの流量を十分に制御するこ
とができなくなり、制御過給圧のハンチングを招く。ま
た、排気バイパスポート72aの径D2 が大きすぎる
と、排気バイパス弁41の開閉時の排気ガスの流量変化
が大きくなり、過給圧を精度よく制御することが難しく
なる。
The diameter D 1 of the waste gate port 62a on which the valve body 31a of the waste gate valve 31 is seated must be set so that the boost pressure can be controlled with the maximum intake air amount. Therefore, when the diameter D 2 of the exhaust bypass port 72a is set to a large diameter D 1 like the wastegate port 62a, the flow rate of the exhaust gas cannot be controlled sufficiently, resulting in hunting of the control boost pressure. If the diameter D 2 of the exhaust bypass port 72a is too large, the flow rate of the exhaust gas changes greatly when the exhaust bypass valve 41 is opened and closed, which makes it difficult to control the boost pressure accurately.

【0029】本実施例では、排気バイパスポート72a
の径D2 をウェストゲートポート62aの径D1 よりも
小に設定しているので、排気バイパス弁41の開閉に伴
なう排気ガスの流量変化を小さくすることができる。し
たがって、バイパスされる排気ガスの流量を正確にコン
トロールすることができ、精度の高い過給圧制御が可能
になる。また、排気ガスの流量変化を小にできることか
ら、1個ターボチャージャから2個ターボチャージャへ
の切替時における副ターボチャージャ8の助走回転を円
滑に行なうことができる。
In this embodiment, the exhaust bypass port 72a
Since the diameter D 2 of the exhaust gas is set to be smaller than the diameter D 1 of the waste gate port 62a, the change in the flow rate of the exhaust gas due to the opening / closing of the exhaust bypass valve 41 can be reduced. Therefore, the flow rate of the exhaust gas to be bypassed can be accurately controlled, and highly accurate supercharging pressure control can be performed. In addition, since the change in the flow rate of exhaust gas can be made small, the auxiliary turbocharger 8 can smoothly perform the approach rotation at the time of switching from the one turbocharger to the two turbocharger.

【0030】このように、ウェストゲートポート62a
と排気バイパスポート72aの径を適宜設定することに
より、最適な流路断面積が得られ、1個ターボチャージ
ャ時および吸入空気量が多くなる2個ターボチャージャ
時の双方において良好な過給圧制御を行なうことが可能
となる。
Thus, the waste gate port 62a
By appropriately setting the diameters of the exhaust bypass port 72a and the exhaust bypass port 72a, an optimal flow passage cross-sectional area can be obtained, and excellent supercharging pressure control can be achieved both in one turbocharger and in two turbochargers with a large intake air amount. Can be performed.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、排気バイパス弁が着座
する排気バイパスポートの径を、ウェストゲートバルブ
が着座するウェストゲートポートの径よりも小に設定し
たので、主ターボチャージャのみが過給作動する低吸入
空気量域では、排気バイパス弁によってバイパスされる
排気ガスの流量を正確にコントロールすることができ、
かつ排気バイパス弁の開閉に伴なう排気ガスの流量変化
を小さくすることができる。したがって、制御過給圧の
ハンチングを防止することができるとともに、精度の高
い過給圧制御を行なうことができる。
According to the present invention, since the diameter of the exhaust bypass port on which the exhaust bypass valve is seated is set smaller than the diameter of the wastegate port on which the wastegate valve is seated, only the main turbocharger is supercharged. In the low intake air volume range that operates, the flow rate of exhaust gas bypassed by the exhaust bypass valve can be accurately controlled,
Moreover, it is possible to reduce the change in the flow rate of exhaust gas due to the opening and closing of the exhaust bypass valve. Therefore, hunting of the control supercharging pressure can be prevented, and supercharging pressure control with high accuracy can be performed.

【0032】また、排気バイパス弁によってバイパスさ
れる排気ガスの流量が正確にコントロールされることか
ら、1個ターボチャージャから2個ターボチャージャへ
の切替時における副ターボチャージャの助走回転を円滑
に行なうことができる。
Further, since the flow rate of the exhaust gas bypassed by the exhaust bypass valve is accurately controlled, the auxiliary turbocharger can be smoothly rotated in the approach run when switching from one turbocharger to two turbochargers. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る過給機付エンジンの排
気装置における主ターボチャージャのタービンハウジン
グの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a turbine housing of a main turbocharger in an exhaust system for a supercharged engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の正面図である。FIG. 2 is a front view of FIG.

【図3】図2の側面図である。FIG. 3 is a side view of FIG.

【図4】本発明の一実施例に係る過給機付エンジンの排
気装置における副ターボチャージャのタービンハウジン
グの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a turbine housing of a sub turbocharger in an exhaust system for a supercharged engine according to an embodiment of the present invention.

【図5】図1および図4のターボチャージャをエンジン
に組付けた状態を示す正面図である。
FIG. 5 is a front view showing a state where the turbocharger of FIGS. 1 and 4 is assembled to an engine.

【図6】本発明の一実施例に係る過給機付エンジンの系
統図である。
FIG. 6 is a system diagram of an engine with a supercharger according to an embodiment of the present invention.

【図7】図6の装置におけるウェストゲートバルブ近傍
の拡大断面図である。
7 is an enlarged cross-sectional view near the waste gate valve in the apparatus of FIG.

【図8】図6の装置における排気バイパス弁近傍の拡大
断面図である。
8 is an enlarged sectional view of the vicinity of the exhaust bypass valve in the device of FIG.

【図9】従来の過給機付エンジンの概略系統図である。FIG. 9 is a schematic system diagram of a conventional engine with a supercharger.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 4 スロットル弁 7 主ターボチャージャ 8 副ターボチャージャ 17 排気切替弁 18 吸気切替弁 29 エンジンコントロールコンピュータ 31 ウェストゲートバルブ 41 排気バイパス弁 62 主ターボチャージャのタービンハウジング 62a ウェストゲートポート 72 副ターボチャージャのタービンハウジング 72a 排気バイパスポート D1 ウェストゲートポートの径 D2 排気バイパスポートの径1 Engine 4 Throttle Valve 7 Main Turbocharger 8 Sub Turbocharger 17 Exhaust Changeover Valve 18 Intake Changeover Valve 29 Engine Control Computer 31 Westgate Valve 41 Exhaust Bypass Valve 62 Main Turbocharger Turbine Housing 62a Westgate Port 72 Subturbocharger Turbine Housing 72a Exhaust bypass port D 1 Wastegate port diameter D 2 Exhaust bypass port diameter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主ターボチャージャと、副ターボチャー
ジャとを備え、前記主ターボチャージャのみの過給時の
過給圧の制御を行なうとともに、主ターボチャージャの
みの過給作動から双方のターボチャージャによる過給作
動への切替時に副ターボチャージャの助走回転を行なわ
せる排気バイパス弁と、双方のターボチャージャによる
過給時の過給圧の制御を行なうウェストゲートバルブと
を備えた過給機付エンジンにおいて、前記排気バイパス
弁が着座する排気バイパスポートの径を、前記ウェスト
ゲートバルブが着座するウェストゲートポートの径より
も小に設定し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 provided to control the supercharging pressure at the time of supercharging of only the main turbocharger, and both turbochargers are operated by the supercharging operation of only the main turbocharger. In an engine with a supercharger equipped with an exhaust bypass valve that causes the sub-turbocharger to perform a boost rotation when switching to supercharging operation, and a wastegate valve that controls the supercharging pressure during supercharging by both turbochargers An exhaust device for a supercharged engine, wherein a diameter of an exhaust bypass port on which the exhaust bypass valve is seated is set to be smaller than a diameter of a wastegate port on which the waste gate valve is seated.
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