JPH0625640Y2

JPH0625640Y2 - エンジンの排気ターボ過給装置

Info

Publication number: JPH0625640Y2
Application number: JP1988083498U
Authority: JP
Inventors: 朝雄田所; 晴男沖本; 年道赤木; 誠司田島
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2003-06-24
Also published as: JPH024931U

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装置に関し、特に二
つの排気ターボ過給機を備えたものの過給効率向上対策
に関する。

（従来の技術）従来、エンジンの排気ターボ過給装置として、例えば実
開昭６０−１７８３２９号公報に開示されるように、排
気通路にプライマリおよびセカンダリの排気ターボ過給
機のタービンを排気マニホールドに並列的に接続し、こ
の二つの排気ターボ過給機のコンプレッサをエンジンの
吸気通路に接続するとともに、セカンダリ排気ターボ過
給機のタービン上流側の排気通路に排気カット弁を設
け、エンジンが特定運転領域にあるとき、すなわち例え
ば排気ガス流量が設定値よりも少ないときなどには排気
カット弁を閉じて排気通路からの排気ガスをプライマリ
排気ターボ過給機のタービンに集中的に供給して高い過
給圧を確保する一方、エンジンが特定運転領域にないと
き、つまりこの場合では排気ガス流量が上記設定値より
も多いときには排気カット弁を開いて排気通路からの排
気ガスを二つの排気ターボ過給機のタービンに供給して
吸気流量を確保しながら適正な過給圧を得るようにした
ものが知られている。また、このものでは排気管の構造
を簡略化すべく、プライマリ排気ターボ過給機とセカン
ダリ排気ターボ過給機とをタービンの吐出口同士を対向
させて配置し、この二つの排気ターボ過給機の間に各タ
ービン吐出口からの排気を合流させる排気合流部を設
け、該排気合流部より下流で排気管を一本化するように
している。

（考案が解決しようとする課題）ところが、上記従来のものでは、エンジンが特定運転領
域にないときにはプライマリおよびセカンダリの二つの
排気ターボ過給機が作動するので、各タービンの吐出口
からの排気が排気合流部で互いに干渉して排気抵抗が高
くなるという問題が生じる。その場合、上記排気合流部
に隔壁を設け、各タービン吐出口からの排気を該隔壁に
当てて側方に案内してから合流させることにより、二つ
の排気流を対向状態で合流させることを避けて、干渉に
よる排気抵抗の増大を防止することが考えられる。

しかし、この場合、隔壁によって各タービン吐出口から
の排気を側方に方向転換する関係上、排気流の曲がりが
大きくなる上、隔壁によって排気合流部の通路面積が小
さくなるので、排気抵抗が大きくなる。

本考案はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、排気合流部に隔壁を設けずに各ター
ビン吐出口からの排気流を略対向状態で合流させるよう
にし、その際の排気流の渦巻き方向を一致させて排気抵
抗を低減させることにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本考案では、二つの排気ター
ボ過給機からの排気流を略対向状態で合流させ、該各排
気流の渦巻き方向を一致させることである。

具体的に、本考案の講じた解決手段は、排気ガスのエネ
ルギにより吸気を過給する第１および第２の二つの排気
ターボ過給機を備えたエンジンの排気ターボ過給装置を
前提とする。そして、これに対し、第１排気ターボ過給
機と第２排気ターボ過給機とで排気の吐出方向に向って
のタービンのスクロールの渦巻き方向を逆向きに設定す
る。また、上記第１排気ターボ過給機と第２排気ターボ
過給機とをタービンの吐出口同士を対向させて配置す
る。さらに、この二つの排気ターボ過給機の間に各ター
ビン吐出口からの排気流を略対向状態で合流させる排気
合流部を設ける構成としたものである。

（作用）上記の構成により、本考案では、第１排気ターボ過給機
と第２排気ターボ過給機とを対向配置し且つ排気合流部
を設けたので、各排気ターボ過給機のタービン吐出口か
らの排気流が対向状態で合流する。

その場合、第１排気ターボ過給機と第２排気ターボ過給
機とで排気の吐出方向に向ってのタービンのスクロール
の渦巻き方向が逆向きであるので、該各排気流の渦巻き
方向が一致して干渉による排気抵抗の増大が防止され
る。

また、排気合流部に隔壁を設けないので、排気流の曲が
りが小さくなるとともに排気合流部の通路面積を大きく
確保でき、排気抵抗を減少させることができる。

（実施例）以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本考案の実施例に係る排気ターボ
過給装置を備えた２ロータタイプのロータリピストンエ
ンジンを示す。これらの図において、１はインタメディ
エイトハウジング、ロータハウジングおよびサイドハウ
ジングからなるハウジングであって、該ハウジング１内
には二つの多角形状のロータ２，２が配されており、該
各ロータ２が遊星回転運動することにより、ハウジング
１内に形成される二つの作動室に吸気、圧縮、爆発、緊
張および排気の各行程を順に行わせるようにしている。

上記ハウジング１には、吸気行程にある作動室に新気を
供給するプライマリポート３およびセカンダリポート４
が設けられている。また、このハウジング１には、排気
行程にある作動室から排気を排出する排気ポート５が設
けられている。

そして、上記各ロータ２に対応するプライマリポート３
およびセカンダリポート４には吸気通路１０がその分岐
した端部において接続され、該吸気通路１０はエアクリ
ーナ１３を介して大気に開放されている。上記吸気通路
１０はその途中において第１および第２の二つの吸気通
路１１，１２に分割されている。そして、該吸気通路１
０の合流部分の下流には、上流側から順に、吸気を冷却
するためのインタークーラ１４と、吸気流量を調節する
ためのスロットル弁１５と、吸気の脈動を緩和するため
のサージタンク１６とが設けられている。さらに、上記
吸気通路１０にんは、プライマリポート３およびセカン
ダリポート４に臨ませて燃料を噴射供給するためのイン
ジェクタ１７，１８がそれぞれ設けられている。

また、上記排気ポート５，５には排気通路２０が接続さ
れている。すなわち、該排気通路２０の一端は第１およ
び第２の二つの排気通路２１，２２に分岐されていて、
該各排気通路２１，２２がそれぞれ二つの排気ポート
５，５に接続されている。

そして、このエンジンには大形のプライマリ排気ターボ
過給機（第１排気ターボ過給機）３１と小形のセカンダ
リ排気ターボ過給機（第２排気ターボ過給機）３２とが
設けられている。すなわち、上記第１排気通路２１には
プライマリ排気ターボ過給機３１のタービン３１ａが、
第２排気通路２２にはセカンダリ排気ターボ過給機３２
のタービン３２ａがそれぞれ設けられているとともに、
第１吸気通路１１にはプライマリ排気ターボ過給機３１
のコンプレッサ３１ｂが、第２吸気通路１２にはセカン
ダリ排気ターボ過給機３２のコンプレッサ３２ｂがそれ
ぞれ設けられていて、排気ガスのエネルギにより吸気を
過給するようにしている。また、上記第１および第２排
気通路２１，２２は各排気ターボ過給機３１，３２の上
流側で連通路３３を介して接続されている。

また、上記第２排気通路２２においてセカンダリ排気タ
ーボ過給機側タービン３２ａと連通路３３との間には排
気カット弁４１が設けられており、セカンダリ排気ター
ボ過給機側タービン３２ａへの排気ガスの供給を調整す
るようにしている。さらに、該排気カット弁４１下流の
第２排気通路２２と上記連通路３３とは洩らし通路４２
で接続されている。該洩らし通路４２には洩らし弁４３
が設けられており、セカンダリ排気ターボ過給機側ター
ビン３２ａへの微量の排気ガスの供給を調整するように
している。また、上記連通路３３とプライマリおよびセ
カンダリ排気ターボ過給機３１，３２下流の排気通路２
０とはバイパス通路４４で接続されている。該バイパス
通路４４にはウェストゲート弁４５が設けられており、
加圧エアのバイパス量を調整して過給圧特性を改善する
ようにしている。これら各弁４１，４３，４５は圧力応
動式のアクチュエータ４６〜４８によってそれぞれ駆動
される。

さらに、上記第２吸気通路１２における第１吸気通路１
１との合流部分の直上流には吸気カット弁５１が設けら
れている。また、第２吸気通路１２にはセカンダリ排気
ターボ過給機側タービン３２ａをバイパスするリリーフ
通路５２が設けられている。このリリーフ通路５２には
リリーフ弁５３が設けられており、該リリーフ弁５３を
開くことによってタービン３２ａの上流側と下流側とを
連通してコンプレッサ３２ａ下流の加圧エアをリリーフ
するようにしている。これら各弁５１，５３は圧力応動
式のアクチュエータ５６，５７によってそれぞれ駆動さ
れる。

また、上記排気通路２０における第１および第２排気通
路２１，２２の合流部分よりも下流には触媒装置６０が
設けられており、排気ガスを浄化するようにしている。

そして、上記各アクチュエータ４６〜４８，５６，５７
はコントロールユニット８０によって制御される。さら
に、８１は吸気通路１０に設けられ吸気流量を検出する
ためのエアフローセンサ、８２は上記スロットル弁１５
の開度を検出するためのスロットルセンサ、８３は吸気
通路１０に設けられ吸気圧力を検出するためのブースト
圧力センサ、８４はエンジンの回転数を検出するための
回転数センサ、８５はエンジンの水温を検出するための
水温センサ、８６は上記吸気カット弁５１の両側の吸気
圧力の差圧を検出するための差圧センサである。これら
各センサ８１〜８６は上記コントロールユニット８０に
それぞれ接続されている。

次に、上記コントロールユニット８０の作動制御を第６
図のフローに基づいて説明する。まず、ステップＳ_１で
上記各センサ８１〜８６からの信号を入力し、ステップ
Ｓ_２でエンジンが第７図に示す低回転領域（特定運転領
域）にあるか否かを判定する。

そして、エンジンが低回転領域にあるとき、つまりステ
ップＳ_２での判定がＹＥＳのときにはステップＳ_３〜ス
テップＳ_６でセカンダリ排気ターボ過給機３２の作動を
停止する。すなわち、ステップＳ_３で洩らし弁４３を、
ステップＳ_４で排気カット弁４１をそれぞれ閉じてセカ
ンダリ排気ターボ過給機３２の作動を停止させ、プライ
マリ排気ターボ過給機３１に排気ガスを集中的に供給し
て高い過給圧を確保するとともに、ステップＳ_５で吸気
カット弁５１を閉じて吸気通路１０から第２吸気通路１
１への吸気の逆流を防止し、且つステップＳ_６でブース
ト圧力が設定圧力以下になるとリリーフ弁５３を開く。
このことにより、エンジン高回転からの減速時など吸気
流量が少なく且つ圧力が大きくなる運転状態において、
リリーフ弁５３によりコンプレッサ下流の加圧エアがリ
リーフされるので、コンプレッサ３２ｂへの吸気の逆流
が防止されてサージングの発生が未然に防止される。

一方、エンジンが低回転領域になくステップＳ_２での判
定がＮＯのときにはステップＳ_７〜ステップＳ_１０でセ
カンダリ排気ターボ過給機３２を作動させる。すなわ
ち、ステップＳ_７で洩らし弁４３を開き、少量の排気ガ
スをセカンダリ排気ターボ過給機３２に供給してタービ
ン３２ａの助走を行う。そして、ステップＳ_８でブース
ト圧力が設定圧力を超えるとリリーフ弁５３を閉じると
ともにステップＳ_９で排気カット弁４１を開き、上記吸
気カット弁５１の両側の吸気圧力の差圧が小さくなると
ステップＳ_１０でこの吸気カット弁５１を開いてセカン
ダリ排気ターボ過給機３２を作動させ、プライマリおよ
びセカンダリ排気ターボ過給機３１，３２の双方により
吸気を過給する。このことにより、吸気流量を確保しな
がら適正な過給圧を得ることができる。ここで、排気カ
ット弁４１が開く前にリリーフ弁５３を閉じるようにし
たのは、排気カット弁４１が開くときにリリーフ弁５３
が開いているとタービン３１ａ，３２ａが空回りして回
転数が急に上ってしまい排気圧力が急激に変動してエン
ジンのダイリューションガスが大きく変化して燃焼変動
をきたすからである。

尚、排気カット弁４１により洩らし弁４３としての機能
を持たせることも可能であるが、本実施例では排気カッ
ト弁４１と洩らし弁４３とを各々別個のものにして洩ら
し弁４３の機能の精度を上げている。

また、上記フローには示していないが、ウェストゲート
弁４５も上記コントロールユニット８０により過給圧に
応じて作動制御される。

ここで、各排気ターボ過給機３１，３２のタービン３１
ａ，３２ａまわりの構造を第２図〜第５図に基づいて説
明する。上記プライマリ排気ターボ過給機３１とセカン
ダリ排気ターボ過給機３２とでは、排気の吐出方向（タ
ービン軸に沿って反コンプレッサ方向）に向ってのター
ビン３１ａ，３２ａのスクロールの渦巻き方向が逆向き
になっている。すなわち、プライマリ排気ターボ過給機
３１の場合、排気の吐出方向に向ってのタービン３１ａ
のスクロールの渦巻き方向は、排気流が時計方向に旋回
する方向に設けられている。一方、セカンダリ排気ター
ボ過給機３２の場合、排気の吐出方向に向ってのタービ
ン３２ａのスクロールの渦巻き方向は、排気流が反時計
方向に旋回する方向に設けられている。

そして、上記プライマリ排気ターボ過給機３１とセカン
ダリ排気ターボ過給機３２とはタービン３１ａ，３２ａ
の吐出口同士が対向するように配置されている。さら
に、各タービン３１ａ，３２ａの入口と排気ポート５，
５，５との間は排気マニホールド２５により接続されて
おり、該排気マニホールド２５によって排気通路２０の
一部が形成されている。

さらに、該各タービン３１ａ，３２ａの吐出口にそれぞ
れ接続された第１および第２排気通路２１，２２は合流
してから下流（第２図の手前側）に向っており、この二
つのタービン３１ａ，３２ａの間に各タービン吐出口か
らの排気を略対向状態で合流させるための排気合流部２
３が形成されている。すなわち、第５図に示すように、
第１排気通路２１と第２排気通路２２とがタービン３１
ａ，３２ａ間で合流しているとともに、合流後の排気通
路２０は略第１排気通路２１の向きに一致するように設
けられている。

したがって、上記実施例においては、プライマリ排気タ
ーボ過給機３１とセカンダリ排気ターボ過給機３２とを
対向配置し且つ排気合流部２３を設けたので、各排気タ
ーボ過給機３１，３２のタービン吐出口からの排気流が
対向状態で合流することになる。

その場合、プライマリ排気ターボ過給機３１とセカンダ
リ排気ターボ過給機３２とで排気の吐出方向に向っての
タービン３１ａ，３２ａのスクロールの渦巻き方向が逆
向きであるので、第５図に示すように、該各排気流の渦
巻き方向が一致して干渉による排気抵抗の増大が防止さ
れる。

また、排気合流部２３に隔壁を設けないので、排気流の
曲がりが小さくなるとともに排気合流部２３の通路面積
が大きく確保され、排気抵抗を減少させることができ
る。

さらに、合流後の排気通路２０を略第１排気通路２１の
向きに合うように設けたので、使用頻度の高いプライマ
リ排気ターボ過給機３１から排気通路２０への排気の流
れがスムーズになって該過給機の効率が高まり、過給装
置全体の効率が有効に高められることになる。

（考案の効果）以上説明したように、本考案のエンジンの排気ターボ過
給装置によれば、第１排気ターボ過給機と第２排気ター
ボ過給機とで排気の吐出方向に向ってのタービンのスク
ロールの渦巻き方向を逆向きに設定し、第１排気ターボ
過給機と第２排気ターボ過給機とをタービンの吐出口同
士を対向させて配置し、この二つの排気ターボ過給機の
間に各タービン吐出口からの排気流を略対向状態で合流
させる排気合流部を設けたので、排気流の曲がりを小さ
くし且つ排気合流部の通路面積を大きく確保しながら、
排気流の干渉を防止して排気抵抗を低減することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示し、第１図は全体概略構成
図、第２図はエンジンの側面図、第３図はプライマリ排
気ターボ過給機のタービンをコンプレッサ側からみた側
面図、第４図はセカンダリ排気ターボ過給機のタービン
をその吐出口側からみた側面図、第５図は排気合流部の
横断面図、第６図はコントロールユニットの作動制御を
示すフローチャート図、第７図は低回転領域を示す説明
図である。２３……排気合流部、３１……プライマリ排気ターボ過
給機、３２……セカンダリ排気ターボ過給機、３１ａ…
…タービン、３２ａ……タービン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者田島誠司広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献実開昭62−143042（ＪＰ，Ｕ) 特公昭60−10166（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】排気ガスのエネルギにより吸気を過給する
第１および第２の二つの排気ターボ過給機を備えたエン
ジンの排気ターボ過給装置において、第１排気ターボ過
給機と第２排気ターボ過給機とで排気の吐出方向に向っ
てのタービンのスクロールの渦巻き方向を逆向きに設定
するとともに、上記第１排気ターボ過給機と第２排気タ
ーボ過給機とをタービンの吐出口同士を対向させて配置
し、この二つの排気ターボ過給機の間に各タービン吐出
口からの排気流を略対向状態で合流させる排気合流部を
設けたことを特徴とするエンジンの排気ターボ過給装
置。