JPH0623717Y2 - エンジンの排気ターボ過給機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの排気ターボ過給機に関する。

（従来技術） 複数の排気ターボ過給機を並列に配置して、エンジン低
回転時にはその一部の排気ターボ過給機によって応答性
の良い過給を行い、エンジン高回転時には全部の排気タ
ーボ過給機を作動させることで高過給を得るようにした
ものは従来から知られている（以下、この種の排気ター
ボ過給機をシーケンシャルターボと呼ぶ。）。

上記シーケンシャルターボにおける高回転側タービン
（セカンダリタービン）の作動，非作動の切り換えは、
その入口側に設けられた排気カット弁の開閉によって行
うのが普通である。そして、このように排気カット弁に
よって排気ターボ過給機の切り換えを行う場合、例えば
特開昭５９−１６００２２号公報等に記載されたもので
は、排気カット弁が開いたときの過給応答性を高めると
ともにトルクショックを防止するため、排気カット弁が
閉じているときにこの排気カット弁をバイパスする通路
（もらし通路）によって少量の排気ガスを流しセカンダ
リタービンを予回転させるようにしている。また、特開
昭５９−１４５３２７号公報に記載されているように、
排気カット弁をバイパスするもらし通路に、排気カット
弁が開く前に開く電磁式の開閉弁（排気もらし弁）を設
けたものも知られている。

ところで、上記のように少なくともエンジン低回転時に
作動する排気ターボ過給機と高回転時のみ作動する排気
ターボ過給機とを備えたものにおいては、それら過給機
をユニット化して全体をコンパクトに形成するのが有利
であるが、その場合には、各タービンを出た排気ガスを
できるだけ温度を低下させず下流側の排気触媒へ導き、
特に、低回転時においても排気触媒に流れる排気ガスの
温度を高温に維持したいという要求もあることから、熱
の放散を避けるため、排気出口が互いに対向する形で両
排気ターボ過給機を略一直線軸上に配置し、各タービン
に対し円周方向から取り入れた排気ガスを内側で集合さ
せて取り出すようユニット化することが考えられる。

ところで、このように二つの排気ターボ過給機を略一直
線軸上に配置し両タービンの排気出口を互いに対向させ
た形でシーケンシャルターボをユニット化した場合に
は、両方の排気出口通路を、排気抵抗を上げることなく
しかも過給機の軸線方向寸法を増大させないでいかにコ
ンパクトに配置するかが問題となる。両排気出口を単に
両排気ターボ過給機の軸線上で互いに突き合わせて横向
きに開口させたのでは、スペースが十分でない場合には
どうしても曲率半径が小さくなって通路抵抗が増大す
る。また、例えば実公昭５９−３０１７５号公報に記載
されているように、二つの過給機の軸線をずらし両排気
出口通路を湾曲させることによって通路の曲率半径を大
きくするようにしたものはあるが、そのためには両過給
機の軸線を大きくずらせなくてはならないため、装置を
コンパクトに形成することができない。

（考案の目的） 本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであって、プ
ライマリターボとセカンダリターボを、これら二つの排
気ターボ過給機のタービンの排気出口を互いに対向させ
て略一直線軸上に配置したエンジンの排気ターボ過給機
において、排気抵抗を増大させることなく、しかもコン
パクトに排気出口通路を配置し、特に、プライマリター
ボのみが作動する低回転時においても排気触媒に流れる
排気ガスの温度を高温に維持できるようにすることを目
的とする。

（考案の構成） 本考案は、二つの排気ターボ過給機をそれぞれのタービ
ンの排気出口を互いに対向させて略一直線軸上に配置す
るとともに、一方の排気ターボ過給機を常時作動するプ
ライマリターボ、他方の排気ターボ過給機をエンジン回
転数が所定回転数以上の時に過給作動するセカンダリタ
ーボに設定したエンジンの排気ターボ過給機において、
前記両タービンの排気出口を上下方向において前記両排
気ターボ過給機の軸線に対し互いに反対側にずらして両
タービン間から排気下流側の排気通路へ接続させるとと
もに、前記軸線に対し下方側をプライマリターボ側の排
気出口に設定することによって上記目的を達成したもの
である。

（作用） 二つの排気ターボ過給機の排気出口が互いに対向して内
側に配設されていることにより、熱の放散が抑えられ、
排気ガスは高温のまま下流側に導かれる。また、両排気
出口が上下方向において両排気ターボ過給機の軸線に対
し互いに反対方向にずれ、該軸線に対し下方側がプライ
マリターボ側の排気出口に設定されていることにより、
常時過給作動するプライマリターボ側の排気出口通路の
熱が逃げやすい上方への放熱路がセカンダリターボ側の
排気出口通路によりふさがれ、放熱性が悪くなって、該
プライマリターボのみが作動する低回転時においても排
気触媒に流れる排気ガスの温度が高温に維持されるとと
もに、限られたスペースにおいて各タービンの排気出口
に至る通路の曲率半径を大きくすることができ、また、
各出口形状を円形に近付けることができる。したがっ
て、排気ターボ過給機の軸線方向の寸法を増大させずに
排気抵抗の小さい排気出口通路を形成することができ
る。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案の一実施例の全体システム図である。

エンジン１からは独立した二つの排気通路２，３が延
び、その一方の排気通路２にプライマリタービン４の入
口５が、また、他方の排気通路３にセカンダリタービン
６の入口７がそれぞれ接続されている。

プライマリタービン４にはプライマリブロア８が、セカ
ンダリタービン６にはセカンダリブロア９がそれぞれ連
結されている。これら二つのブロア８，９は図示しない
エアクリーナの下流側で分岐した吸気分岐通路１０，１
１にそれぞれ配設されている。吸気分岐通路１０，１１
は両ブロア８，９の下流で一本の吸気通路１２に集合
し、エンジン１に連通する。この集合部下流の吸気通路
１２にはインタークーラ１３が配設され、インタークー
ラ１３の下流にはスロットル弁１４が設けられ、さらに
その下流にはサージタンク１５が設けられている。

独立した二つの排気通路２，３はそれぞれのタービン
４，６の上流において連通路１６で連通されている。そ
して、セカンダリタービン６側の排気通路３には、連通
路１６への分岐点直下流位置に、第１のダイアフラム式
のアクチュエータ１７に連結された排気カット弁１８が
設けられている。上記アクチュエータ１７の作動室は第
１の三方ソレノイドバルブ１９を介してサージタンク１
５下流に接続され、この三方ソレノイドバルブ１９とサ
ージタンク１５下流をつなぐ第１の導管２０にはチェッ
クバルブ２１が設けられている。また、連通路１６の途
中とセカンダリタービン６の入口７とを排気カット弁１
８をバイパスして連通するもらし通路２２が設けられ、
該もらし通路２２には第２のダイアフラム式のアクチュ
エータ２３に連結された排気もらし弁２４が配設されて
いる。上記第２のアクチュエータ２３の作動室は第２の
導管２５により第２の三方ソレノイドバルブ２６を介し
てプライマリブロア８の直下流に接続されている。

また、プライマリタービン４の出口２７とセカンダリタ
ービン６の出口２８とが集合する出口集合部２９と上記
連通路１６とはバイパス通路３０によって接続され、該
バイパス通路３０には第３のダイアフラム式のアクチュ
エータ３１に連結されたウエストゲートバルブ３２が設
けられている。上記第３のアクチュエータ３１の作動室
は、第３の導管３３によって前記第２の三方ソレノイド
バルブ２６とプライマリブロア８下流との間の第２の導
管２５に接続されている。

セカンダリブロア９が配設された方の吸気分岐通路１１
の入口部には第４のダイアフラム式のアクチュエータ３
４に連結された吸気カット弁３５が設けられている。そ
して、上記第４のアクチュエータ３４の作動室に接続さ
れた第４の導管３６には第３の三方ソレノイドバルブ３
７が配設されている。この第３の三方ソレノイドバルブ
３７の一方の入口ポートは、前記第１の導管２０の第１
の三方ソレノイドバルブ１９とチェックバルブ２１との
間に接続され、また、もう一方の入口ポートは差圧検出
弁３８の出口ポートに接続されている。差圧検出弁３８
は吸気カット弁３５上下流の圧力差によって作動するも
のであって、一方の入口ポートはセカンダリ側吸気分岐
通路１１の排気カット弁３５直上流に接続され、他方の
入口ポートはプライマリブロア８下流の圧力を導入する
よう吸気カット弁３５下流に接続されている。

また、セカンダリ側の吸気分岐通路１１には、セカンダ
リブロア９をバイパスするリリーフ通路３９が形成さ
れ、該リリーフ通路３９には第５の第ダイアフラム式の
アクチュエータ４０に連結されたリリーフ弁４１が設け
られている。上記第５のアクチュエータ４０の作動室は
第５の導管４２によって前記第１の導管２０のチェック
バルブ２１下流位置に接続されている。また、第５の導
管４２の途中には第４の三方ソレノイドバルブ４３が設
けられ、この三方ソレノイドバルブ４３と前記第１の導
管２０との間には第２のチェックバルブ４４が設けられ
ている。

過給制御はコントロールユニット４５による第１から第
５の各三方ソレノイドバルブ１９，２３，２６，３７，
１９の制御によって行われる。

コントロールユニット４５はエンジン回転数，スロット
ル開度等の検出値に基づいて上記各ソレノイドバルブ１
９，２３，２６，３７，１９を制御し、それによって排
気カット弁１８，排気もらし弁２４，ウエストゲートバ
ルブ３２，吸気カット弁３５およびリリーフ弁４１の開
閉制御が行われる。

エンジン回転数が所定値以下での低回転域においては排
気カット弁１８は閉じられ、セカンダリタービン６への
排気ガスの流れが遮断される。このときエンジン１の排
気ガスはプライマリタービン４に導かれ、専らプライマ
リ側によって過給が行われる。また、エンジン回転数が
上記所定値を越えると排気カット弁１８は開かれてセカ
ンダリタービン６が作動し、また、さらにエンジン回転
数が上昇しかつ吸気カット弁３５上下流の差圧が一定値
以上となったときに、吸気カット弁３５が開かれ、プラ
イマリ側およびセカンダリ側の両ブロア８，９による過
給が行われる。

排気もらし弁２４は、エンジン回転が上昇してプライマ
リブロア８下流の圧力が所定値以上となったとき排気カ
ット弁に先駆けて開かれる。これにより少量の排気ガス
がもらし通路２２を介してセカンダリタービン６に供給
され、排気カット弁１８が開く前にセカンダリタービン
の回転を開始させる。したがって、排気カット１８が開
いたときに応答性良く回転が立ち上がるとともに切り換
え時の一時的な過給圧低下によるトルクショックが緩和
される。

リリーフ弁４１は、排気もらし弁２４が開き吸気カット
弁が閉じた回転域において開かれ、セカンダリタービン
の予回転時に吸気カット弁上流に発生する圧力をリリー
フ通路３９を通って逃がすよう作用する。

また、ウエストゲートバルブ３２は、エンジン回転数お
よびスロットル開度が所定値以上でかつ過給圧が一定値
以上に上昇したときに開かれ、それにより過過給を防止
する。

第２図はこの実施例の排気ターボ過給機の全体正面図、
第３図は平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ方向に見た排
気ターボ過給機をエンジンへの組み付け状態で示す断面
図である。

排気ターボ過給機４６は、プライマリタービン４とプラ
イマリブロア８とからなるプライマリターボと、セカン
ダリタービン６とセカンダリブロア９とからなるセカン
ダリターボによって構成されている。これらプライマリ
およびセカンダリの両ターボは、両タービン４，６の排
気出口２７，２８を構成するアウトレットケース４７を
中央に挟んで一直線上に向き合った形で配置されてい
る。両タービン４，６の出口２７，２８は、中央部でプ
ライマリ側の出口２７が下側となりセカンダリ側の出口
２８が上側となるよう上下にずれた形に重なって、反エ
ンジン方向でかつ略水平方向に開口し、その開口部に
は、出口集合部２９を構成し下流側に延びる集合排気管
６３が連結されている。両タービン４，６の出口２７，
２８は第２図で判るように傾斜した隔壁６４で区画さ
れ、それぞれが通路抵抗の小さい円形に近付くよう構成
されている。

アウトレットケース４７に対し、プライマリ側のタービ
ンケース４８はそのフランジ部４８ａでボルト４９によ
り結合されている。それに対し、セカンダリ側のタービ
ンケース５０の方はケース５０を貫通するボルト５１に
よってケースごとアウトレットケース４７に結合されて
いる。また、両タービンケース４８，５０のそれぞれの
スクロール部４８ｂ，５０ｂの先端には排気入口５，７
が形成されている。二つの排気入口５，７は同一面上に
並ぶフランジ部４８ｃ，５０ｃに開口し、これらフラン
ジ部４８ｃ，５０ｃによって排気マニホールド５２に連
結される。

プライマリ側タービンケース４８のスクロール部４８ｂ
は入口５側がセカンダリ側タービンケース５０に近付く
方向に湾曲されている。したがって、プライマリ側およ
びセカンダリ側の両タービンケース４８，５０は上記両
フランジ部が接近した形で排気マニホールド５２に取り
付けることができ、温度差による変形荷重を低減でき
る。

プライマリ側のタービンスクロール部４８ｂにはウエス
トゲートバルブ３２が設けられ、該ウエストゲートバル
ブ３２駆動用のレバー５３が前記排気出口２７，２８に
隣接して配設されている。また、プライマリ側のブロア
ケース６０にはブラケット６１が取り付けられ、このブ
ラケット６１にウエイトゲートバルブ駆動用のアクチュ
エータ３１および排気もらし弁２４駆動用のアクチュエ
ータ２３が共に固定されている。

セカンダリ側のタービンスクロール部５０ｂ先端には、
プライマリ側のタービンスクロール部４８ｂ先端との間
の空間を埋める形で排気もらし弁ケース部５０ｄが一体
形成されている。排気もらし弁ケース部５０ｄの反連通
路１６側の端面には蓋板６２が装着されている。排気も
らし弁ケース部５０ｄの側面には排気もらし弁２４駆動
用のレバー５６が配設されている。

本実施例においては、上記のようにプライマリ側の排気
の出口２７が下側つまり排気マニホールド５２に近い方
に配置されているため、プライマリ側の放熱量が少なく
なり、それにより、排気流量の少ない低負荷・低回転の
領域においても、下流側の排気触媒に流れる排気ガスの
温度を高温に維持することができる。

なお、上記実施例においては両タービンの出口開口部を
傾斜した隔壁によって区画した形で集合させているが、
隔壁を真横に設けて上下に出口を配置することも可能で
ある。

（考案の効果） 本考案は以上のように構成されているので、プライマリ
ターボとセカンダリターボの二つの排気ターボ過給機を
排気出口を互いに対向させて略一直線軸上に配置したこ
とによって、熱の放散を抑えることができ、特に、常時
過給作動するプライマリターボ側の排気出口通路からの
熱が逃げやすい上方への放熱路がセカンダリターボ側の
排気出口通路でふさがれて、放熱姓が悪くなることによ
り、プライマリターボのみが作動する低回転時において
も排気触媒に流れる排気ガスの温度を高温に維持するこ
とができ、しかも排気抵抗を増大させることなく両排気
ターボ過給機の排気出口を内側に対向させて排気ターボ
過給機をコンパクトに配置することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の全体システム図、第２図は
同実施例の排気ターボ過給機の正面図、第３図は同平面
図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図（エンジン取り付け
状態）である。 １：エンジン、４：プライマリタービン、６：セカンダ
リタービン、２７：出口（プライマリタービン）、２
８：出口（セカンダリタービン）、４６：排気ターボ過
給機。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】二つの排気ターボ過給機をそれぞれのター
   ビンの排気出口を互いに対向させて略一直線軸上に配置
   するとともに、一方の排気ターボ過給機を常時作動する
   プライマリターボ、他方の排気ターボ過給機をエンジン
   回転数が所定回転数以上の時に過給作動するセカンダリ
   ターボに設定したエンジンの排気ターボ過給機におい
   て、前記両タービンの排気出口を上下方向において前記
   両排気ターボ過給機の軸線に対し互いに反対側にずらし
   て両タービン間から排気下流側の排気通路へ接続させる
   とともに、前記軸線に対し下方側をプライマリターボ側
   の排気出口に設定したことを特徴とするエンジンの排気
   ターボ過給機。