JPH0614443U - シーケンシャルターボの排ガス切替バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２台のターボチャージャの併用運転と１台の
ターボチャージャの単独運転との切り替え時に発生する
チャタリングや段付現象を防止する。 【構成】 エンジン７の排気管８を排気管８Ａと８Ｂに
分岐させてプライマリターボチャージャ１とセカンダリ
ターボチャージャ２に接続する。排気管８Ｂに、ポート
を有する親バルブ体２６とポートを開閉する子バルブ体
３０を備えてなる排ガス切替バルブ２１を設ける。ター
ボチャージャ１，２の併用運転とターボチャージャ１の
単独運転との切り替えを行うとき、親バルブ体２６と子
バルブ体３０とを所定の順序で開閉させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はシーケンシャルターボにおいて運転状態に応じて２台のターボチャー ジャを切り替え操作するために用いる排ガス切替バルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

エンジンの出力性能向上を目的として、エンジンの排ガスエネルギーで駆動さ れるターボチャージャにより過給することが行われている。

【０００３】 このターボ過給を行う場合に、エンジンの高速回転時や高負荷時の出力増大を 目的としてターボチャージャをセッティングすると、低速回転時や部分負荷時に は、ブースト圧が低くてエンジンのトルク増大が充分でなく、又、ターボチャー ジャの慣性モーメントが大きいことから加速時にターボラグを生じ、レスポンス が悪化してしまう。一方、低速回転時や部分負荷時のトルク増大を目的としてタ ーボチャージャをセッティングすると、高速回転時や高負荷時には、ターボチャ ージャの効率が悪化したりタービン前の圧力が増大するなど充分な過給効果が得 られない。

【０００４】 そのため、複数台のターボチャージャを装備し、エンジンの回転数や負荷など の運転状況に応じてターボチャージャの運転台数を切り替えるシーケンシャルタ ーボシステムが開発された。従来のシーケンシャルターボシステムは、図４に一 例を示す如く、タービン３及びコンプレッサ４を一体化させてなるプライマリタ ーボチャージャ１と、タービン５及びコンプレッサ６を一体化させてなるセカン ダリターボチャージャ２とを備え、エンジン７の排ガスを、排気管８から分岐さ れた排気管８Ａ，８Ｂを通して各ターボチャージャ１，２のタービン３，５へ供 給してコンプレッサ４，６を駆動させられるようにすると共に、タービン３，５ から排出されたガスを、出口管９により合流させて触媒１０及びサイレンサ１１ を介して大気へ放出させられるようにし、一方、コンプレッサ４，６で吸入され て圧縮された空気を、吐出管１２により合流させてインタークーラ１３を介して 上記エンジン７に給気させられるようにし、且つ上記セカンダリターボチャージ ャ２への排気管８Ｂの途中に、コントローラ１４で開閉制御されるようにした排 ガス切替バルブ１５を設け、エンジン７の低速回転時や部分負荷時には、排ガス 切替バルブ１５を閉じてプライマリターボチャージャ１だけを運転し、高速回転 時や高負荷時には、排ガス切替バルブ１５を開いて２台のターボチャージャ１， ２を運転させられるようにしてある。なお、１６はプライマリターボチャージャ １のみの運転時の給気の逆流を防止するためのチェックバルブ、１７，１８はタ ーボチャージャ１，２でのブースト圧が設定値を越えないようにするためのウエ ストゲートバルブ、１９，２０はウエストゲートバルブコントローラを示す。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記シーケンシャルターボシステムでは、プライマリターボチャー ジャ１とセカンダリターボチャージャ２との併用運転からプライマリターボチャ ージャ１のみへの単独運転に切り替えるときに、排ガスが脈動圧をもっていると 、排ガス切替バルブ１５のバルブ体がバルブシートに着座する際に、バルブ体が 脈動に同期して振動させられることによりチャタリングが発生し、その結果、バ ルブ体とバルブシートとの間で摩耗を起してしまう問題があり、一方、単独運転 から併用運転に切り替えると、休止していたセカンダリターボチャージャ２を加 速するまでの間に、一時的にブーストが停止し、段付現象が発生する問題がある 。

【０００６】 そこで、本考案は、プライマリターボチャージャとセカンダリターボチャージ ャとの間の併用運転と単独運転との切り替え時に、チャタリングや段付現象の発 生を防止することができるようなシーケンシャルターボの排ガス切替バルブを提 供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記課題を解決するために、エンジンの運転状況に応じて、プライ マリターボチャージャの単独運転と該プライマリターボチャージャ及びセカンダ リターボチャージャの併用運転とに切り換えるようにしてあるシーケンシャルタ ーボの排ガス切替バルブにおいて、流路を開閉する親バルブ体と、該親バルブ体 の一部に設けたポートを開閉する子バルブ体とを備えてなる構成とする。

【０００８】

【作用】

流路を全開して両ターボチャージャの併用運転を行っている状態からプライマ リターボチャージャの単独運転に切り替えるときには、親バルブ体を先に閉じ、 続いて、子バルブ体を閉じる。この場合、親バルブ体が閉じられた状態ではポー トが開口しているため、このポートから排ガスの一部が逃がされることにより、 排ガスに脈動があってもその振動が親バルブに直接伝わることはなく、チャタリ ングの発生が防止される。

【０００９】 又、流路を全閉してプライマリターボチャージャの単独運転を行っている状態 から両ターボチャージャの併用運転に切り替えるときには、子バルブ体を先に開 き、続いて、親バルブ体を開く。この場合、親バルブ体が開かれる前に、排ガス がポートを通ってセカンダリターボチャージャに送られて予回転が行われること により、段付現象の発生が抑えられる。

【００１０】

【実施例】

以下、図面に基づき本考案の実施例を説明する。

【００１１】 図１乃至図３は本考案の一実施例を示すもので、図４に示したシーケンシャル ターボシステムと同様な構成において、エンジン７から排出された排ガスを排気 管８から分岐してセカンダリターボチャージャ２のタービン５へ送る排気管８Ｂ の途中に、プライマリターボチャージャ１の単独運転とプライマリターボチャー ジャ１及びセカンダリターボチャージャ２の併用運転との切り替えを行うための 親子型の排ガス切替バルブ２１を設けた構成とする。

【００１２】 上記排ガス切替バルブ２１は、図２に詳細を示す如く、排気管８Ｂと連通する バルブケーシング２２内の流路２３の外周部にバルブシート２４を有し、該バル ブシート２４に対してガス流方向（矢印方向）と対向する側から近接・離反して 流路２３を開閉できるようにして、バルブケーシング２２の内壁側に定めた軸３ １を支点として回動するようにしたレバー２５の先端部にフラッパ型の親バルブ 体２６を保持させ、且つ該親バルブ体２６の中心からオフセットした回動先端側 位置の一部に、親バルブ体２６をガス流方向に貫通するポート２７を穿設すると 共に、該ポート２７のガス流方向下流側縁部に球面状のバルブシート２８を形成 し、該バルブシート２８に近接・離反してポート２７を開閉できるように、バル ブケーシング２２の内壁側に定めた軸３２を支点として回動するようにしたレバ ー２９の先端部に球面状の子バルブ体３０を保持させ、更に、上記軸３１を支点 とする親バルブ体２６の回動に伴うポート２７の軌跡ｌ₁ と、上記軸３２を支点 とする子バルブ体３０の回動軌跡ｌ₂ とが、親バルブ体２６の全閉位置と所要の 小開位置とで交差するようにした構成としてある。

【００１３】 なお、図２において、３３及び３４はそれぞれ親バルブ体２６及び子バルブ体 ３０の開閉操作機構であり、図１に示すコントローラ１４の指令に基づいて作動 させられるようにしてある。

【００１４】 プライマリターボチャージャ１の単独運転状態において、セカンダリターボチ ャージャ２との併用運転に切り替える場合には、先ず、図３の（イ）に示す如く 、親バルブ体２６の所要の小開位置まで子バルブ体３０を回動変位させて、親バ ルブ体２６のポート２７を開くようにする。ポート２７が開かれると、図１にお いて、排気管８から８Ａ側へ流れていた排ガスの一部が排気管８Ｂ内に流れ、上 記ポート２７を通過してセカンダリターボチャージャ２のタービン５へ供給され る。これにより、セカンダリターボチャージャ２は予回転を始め、圧力バランス が図られることになる。次に、図３の（ロ）に示す如く、親バルブ体２６を、所 要の小開位置まで回動変位させるようにする。この小開位置は親バルブ体２６の ポート２７の回動軌跡ｌ₁ と子バルブ体３０の回動軌跡ｌ₂ との交差位置として あるため、親バルブ体２６のポート２７に有するバルブシート２８に子バルブ体 ３０が着座させられることになる。したがって、小開状態での親バルブ体の揺動 が抑えられる。しかる後、図３の（ハ）に示す如く、子バルブ体３０と親バルブ 体２６を全開位置まで変位させ、流路２３を全開状態とする。これによりセカン ダリターボチャージャ２の本運転が行われることになり、プライマリターボチャ ージャ１との併用運転により出力増大を図ることができる。

【００１５】 このように、プライマリターボチャージャ１の単独運転からセカンダリターボ チャージャ２との併用運転に移行する場合、流路２３を全開とする前に、子バル ブ体３０によりポート２７を開き、続いて、親バルブ体２６を小開とすることに より、排ガスを少量ずつ逃がすように徐々に供給することができるので、ブース トの一時的停止をなくすことができて段付現象の発生を防止することができる。

【００１６】 一方、上記の如き併用運転からプライマリターボチャージャ１のみの単独運転 に移行する場合には、流路２３の全開状態において、先ず、図３の（ニ）に示す 如く、親バルブ体２６を全閉位置へ変位させてバルブシート２４に着座させる。 このとき、ポート２７は開かれているので、排ガスに脈動圧が存在していたとし ても、上記ポート２７から排ガスが逃がされることにより親バルブ体２６が脈動 に同期させられて振動させられてしまうことを防止することができ、チャタリン グの発生を未然に防止することができる。したがって、チャタリングに伴う親バ ルブ体２６とバルブシート２４との間の摩耗の問題も起らない。次に、図３の（ ホ）に示す如く、子バルブ体３０にて上記ポート２７を塞ぐようにする。この場 合、子バルブ体３０がポート２７部のバルブシート２８に着座するときに、若干 の脈動圧が作用するが、上記バルブシート２８は球面状としてあり、子バルブ体 ３０も球面状としてあるので、両者の間で上記脈動に伴う振動を短時間にて効果 的に吸収することができる。

【００１７】 このように、プライマリターボチャージャ１とセカンダリターボチャージャ２ との併用運転からプライマリターボチャージャ１の単独運転に切り替える場合、 流路２３をいきなり全閉とするのではなく、親バルブ体２６のポート２７から排 ガスの一部を逃がすようにすることにより、親バルブ体２６を安定して着座させ ることができてチャタリングの発生を防止することができる。

【００１８】 なお、本考案は上記実施例のみに限定されるものではなく、本考案の要旨を逸 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。

【００１９】

【考案の効果】

以上述べた如く、本考案のシーケンシャルターボの排ガス切替バルブによれば 、流路を開閉する親バルブ体と、該親バルブ体の一部に設けたポートを開閉する 子バルブ体とを備えてなる構成を有するので、プライマリターボチャージャとセ カンダリターボチャージャとの併用運転からプライマリターボチャージャの単独 運転に切り替えるときに、親バルブ体、子バルブ体の順序で流路を閉じるように させることにより、流路が全閉となる前に親バルブ体のポートから排ガスを逃が すことができ、したがって、排ガスに脈動圧があっても、それに同期する振動を 起すことがなくてチャタリングの発生を防止することができ、又、プライマリタ ーボチャージャの単独運転からセカンダリターボチャージャとの併用運転に切り 替えるときに、子バルブ体、親バルブ体の順序で流路を開くようにさせることに より、流路がいきなり全開となる前に、親バルブ体のポートからセカンダリター ボチャージャへ排ガスを供給することができて予回転を与えることができ、した がって、段付現象の発生を防止することができる、等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の排ガス切替バルブの一実施例を示すシ
ーケンシャルターボシステムの概要図である。

【図２】本考案の排ガス切替バルブの概略構成図であ
る。

【図３】本考案の排ガス切替バルブの作動を示すもの
で、（イ）（ロ）（ハ）は流路を開く場合の説明図、
（ニ）（ホ）は流路を閉じる場合の説明図である。

【図４】従来のシーケンシャルターボシステムの一例を
示す概要図である。

【符号の説明】

１ プライマリターボチャージャ ２ セカンダリターボチャージャ ７ エンジン ２１ 排ガス切替バルブ ２３ 流路 ２６ 親バルブ体 ２７ ポート ３０ 子バルブ体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの運転状況に応じて、プライマ
   リターボチャージャの単独運転と該プライマリターボチ
   ャージャ及びセカンダリターボチャージャの併用運転と
   に切り換えるようにしてあるシーケンシャルターボの排
   ガス切替バルブにおいて、流路を開閉する親バルブ体
   と、該親バルブ体の一部に設けたポートを開閉する子バ
   ルブ体とを備えてなることを特徴とするシーケンシャル
   ターボの排ガス切替バルブ。