JPH0658156A - シーケンシャルターボの排ガス切替弁 - Google Patents

シーケンシャルターボの排ガス切替弁

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JPH0658156A
JPH0658156A JP4231632A JP23163292A JPH0658156A JP H0658156 A JPH0658156 A JP H0658156A JP 4231632 A JP4231632 A JP 4231632A JP 23163292 A JP23163292 A JP 23163292A JP H0658156 A JPH0658156 A JP H0658156A
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JP
Japan
Prior art keywords
valve
exhaust gas
valve body
turbocharger
switching valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP4231632A
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English (en)
Inventor
Hisaaki Koike
尚昭 小池
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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への切替時の
ショックをなくす。 【構成】 フラッパ型の弁体24を弁座26に接離可能
に配置する。弁座26の外周部に環状のガス流規制部3
0を設ける。ガス流規制部30と弁体24の外周面との
間に所要のクリアランスC1 を形成する。弁開初期作動
時に、クリアランスC1 によって流通排ガス流量に規制
を与え、流量特性をコントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明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弁に関するもので
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
効率が悪化して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9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
ガス切替弁15を設け、エンジン7の低速回転時や部分
負荷時には、排ガス切替弁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、排ガス切替弁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の単独運転時の給気の逆
流を防止するためのチェック弁、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弁、19,20はウエスト
ゲート弁コントローラを示す。
【0005】上記2台のターボチャージャ1,2の運転
切り替え操作を行うための排ガス切替弁15としては、
図10に一例を示す如き構造のものが用いられている。
すなわち、弁ケーシング21の内壁部側に設けた軸22
を支点として回動できるようにした取付板23の先端部
にフラッパ型の弁体24を保持させ、該弁体24の内側
着座面25をガスの流れ方向と同じ方向から弁座26に
接離させるような前流開き型として、流路27を開閉さ
せられるようにしてある。28は、取付板27を回動す
るための操作レバーを示す。
【0006】上記シーケンシャルターボシステムにおい
て、プライマリターボチャージャ1の単独運転からプラ
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との併用運転に切り替えるためには、上記排ガス切
替弁15を開き、エンジン7の排ガスが排気管8から8
Bを通ってセカンダリターボチャージャ2に流れるよう
にするが、この場合、図10において取付板23の回動
で弁体24をリフトさせて弁を開くと、ガスが弁を通っ
て図12の線aに示す如く、一気に下流側へ流れ込むた
め、切替ショックが発生する問題がある。
【0007】そのため、図11に示す如く、排ガス切替
弁15の弁体24に、流路27の前後(上流側と下流
側)に貫通するような小口径のリーク孔29を設け、常
時、排ガスの一部をリークさせておくことによりセカン
ダリターボチャージャ2を予回転状態にする方式が提案
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、セカンダリ
ターボチャージャ2へ排ガスの一部を単に常時リークさ
せる方式の場合には、運転切替時のショックを一応緩和
できるものの、弁体24を開けると、ガスは一度に下流
側へと流れて、図12の線bに示す如き流量特性とな
り、弁体24を開ける途中で流量を適正に抑えることが
できず、切替え時のエンジン特性が変化し不具合の原因
となる。
【0009】そこで、本発明は、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
併用運転への切替時のショックをなくすと共に、流量特
性を適正にコントロールできるようにしてプライマリタ
ーボチャージャの効率低下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弁を提供しようと
するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、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
を切り替えるようにしてあるシーケンシャルターボの排
ガス切替弁において、フラッパ型の弁体を接離させる弁
座の外周部に、上記弁体の外周面との間に所要のクリア
ランスを有する段部を設けて環状のガス流規制部を形成
した構成とする。
【0011】又、弁体に、内外側面を貫通するリーク孔
を設けた構成としてもよい。
【0012】更に、弁体と該弁体を保持する取付板との
間にリーク弁機構を付設した構成としてもよい。
【0013】更に又、ガス流規制部を、弁座の外周部に
設けることに代えて、弁座の内周部との間に環状のクリ
アランスが形成されるように弁体に突起部を形成した構
成とするとよい。
【0014】
【作用】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べ
く、弁体を弁座から離反させて弁開状態にすると、弁開
初期において、弁体の外周面とガス流規制部との間のク
リアランスによって、排ガスの流通量が規制されるた
め、セカンダリターボチャージャに対し排ガスが漸増す
る如く供給される。この場合、上記クリアランスの選定
により流量特性がコントロールされる。したがって、プ
ライマリターボチャージャでの急速なブースト低下と同
時にセカンダリターボチャージャのターボラグによる過
給不足から発生する切替ショックが防止される。
【0015】又、弁体にリーク孔を設けておくと、排ガ
スが常時リークされてセカンダリターボチャージャを予
回転状態とすることができる。
【0016】更に、弁体と取付板の間にリーク弁機構を
構成すると、弁開初期におけるセカンダリターボチャー
ジャへの排ガスの漸増供給域を広くとることができる。
【0017】そして、弁座の内周部との間にクリアラン
スが形成されるように弁体側にガス流規制部を設ける
と、弁座の内周面とガス流規制部との間でガス流量が規
制されることになる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0019】図1の(イ)は本発明の第1実施例を示す
もので、図10に示した前流開き型の排ガス切替弁15
と同様な構成において、弁体24を接離させる弁座26
の外周部に、上記弁体24の外周面に対して所要のクリ
アランスC1 が形成されるようにした環状のガス流規制
部30を、弁ケーシング21の内壁面と連続するように
所要の高さ範囲L1 に亘って段部の如く突設し、弁開初
期作動時の流通ガス流量を上記クリアランスC1 によっ
て規制されるようにした排ガス切替弁15′とする。な
お、図1において、図10と同一部分には同一符号が付
してある。
【0020】上記構成とした排ガス切替弁15′を、図
9に示すシーケンシャルターボシステムにおける排ガス
切替弁15に代えて設置した状態において、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との併用運転に切り替えると、セカンダリタ
ーボチャージャ2へ供給される排ガスの流量特性がコン
トロールされることになる。すなわち、弁体24をリフ
トさせて着座面25を弁座26から離反させると、弁体
24の前後の流路27が連通することになって排ガスが
セカンダリターボチャージャ2へ供給されることになる
が、この際、弁座26の外周部に環状のガス流規制部3
0があって、該ガス流規制部30と弁体24の外周面と
の間に所要のクリアランスC1 が形成されているため、
弁体24がガス流規制部30の高さ範囲L1 を通過する
までの弁開初期作動時においては、流通する排ガス流量
が上記のクリアランスC1 によって規制され、範囲L1
を通過した後に一気に流通することになる。
【0021】上記において、弁体24のリフト量と排ガ
ス流量との関係は、たとえば、図8の線cで示す如く、
初めはセカンダリターボチャージャ2を予回転させるよ
うに漸増供給されるので、プライマリターボチャージャ
1側へのガス流量不足を防止することができ切替ショッ
クを防止することができる。又、この場合、セカンダリ
ターボチャージャ2へ供給される排ガスの流量は、上記
ガス流規制部30の範囲L1 とクリアランスC1 を選定
することにより任意にコントロールすることができる。
更に、この場合、図1の(ロ)に示す如く、ガス流規制
部30を錐状に形成しておいて、弁体24のリフトにし
たがってクリアランスがC1 からC1 ′へ変化させるよ
うにしてもよい。
【0022】次に、図2は本発明の第2実施例を示すも
ので、上記図1の(イ)に示す第1実施例と同様な構成
において、弁体24の中心部に、排ガスを常時リークさ
せるようにしたリーク孔29を設けたものである。
【0023】かかる第2実施例の場合には、リーク孔2
9を通して排ガスを常時リークさせた状態とすることが
できるので、弁開作動させると、弁体24のリフト量と
排ガス流量との関係は図8の線dの如くなるが、第1実
施例の場合と同様に、弁開初期作動時は排ガスが漸増供
給されるので、切替ショックとプライマリターボチャー
ジャ1側の効率低下を防止することができる。
【0024】又、図3は本発明の第3実施例を示すもの
で、図1の(イ)に示す第1実施例と同様な構成におい
て、弁体24と取付板23の間にリーク弁機構31を付
設したものである。すなわち、この種フラッパ型の弁体
24を取付板23の回動操作で弁座26に接離させる型
式の弁では、弁体24の外側面が錐状又は球状をしてい
ると共に、弁体24が取付板23に対しノブ24aの部
分を介して若干可動状態となっており、しかも前流開き
とした場合、取付板23が弁体24の外側面に押し付け
られるような力が作用するため、上記取付板23の回動
方向の可動範囲を所要のクリアランスC2 とし、且つ取
付板23の弁体24外側面への押付部に、弁体24の外
側面と対応する錐状又は球状の着座面部32を形成し、
更に、弁体24には、上記着座面部32が着座する位置
に、内外側へ貫通する小孔33を一つ以上設け、弁開初
期作動時に、弁体24が弁座26から離脱させられる前
に、取付板23の着座面部32が弁体24の外側面から
離脱させられることにより、排気ガスが小孔33を通っ
てリークさせられるようにしたものである。
【0025】図3に示す第3実施例の場合には、弁体2
4がリフトさせられる前に取付板23がクリアランスC
2 の範囲で変位させられることで、小孔33からの排ガ
スのリークが起るので、図8の線eに示す如く、セカン
ダリターボチャージャ2への排ガスの漸増供給域を上記
第1、第2実施例の場合よりも更に広くとることができ
て、切替時のショック発生をより確実に防止することが
でき、小孔33の口径、数を選定することによって更に
極めて細かな流量特性コントロールを行うことができ
る。
【0026】更に、図4、図5、図6は、上記第1、第
2、第3実施例に対応する本発明の第4、第5、第6実
施例を示すもので、いずれも、弁座26の外周部のガス
流規制部30に代えて、弁座26の内周部に所要のクリ
アランスC3 をもって所要の長さ範囲L2 で張り出すよ
うに、上記弁体24の内側面に環状のガス流規制部34
を突起部の如く設けたものである。
【0027】図4、図5、図6に示す第4、第5、第6
実施例の場合には、弁開初期作動時にターボチャージャ
2へ供給される排ガスの流量を、ガス流規制部34の長
さ範囲L2 とクリアランスC3 を選定することにより任
意にコントロールすることができるので、それぞれ第
1、第2、第3実施例と同様な作用効果が奏し得られ
る。又、上記ガス流規制部34の張り出し角度を図7の
実線、二点鎖線、一点鎖線の如く適宜選定することによ
ってクリアランスC3 とC4 の関係を変更しても、排ガ
スの漸増供給域の特性を変えることができる。
【0028】なお、上記各実施例では前流開きとした場
合を示したが、図1、図2、図4、図5の実施例におい
ては後流開きを採用してもよいこと、その他本発明の要
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。
【0029】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のシーケンシャ
ルターボの排ガス切替弁によれば、弁体の外周面との間
に所要のクリアランスが形成されるよう弁座の外周部
に、あるいは、弁座の内周部との間に所要のクリアラン
スが形成されるよう弁体の内側面に、環状のガス流規制
部を設けた構成を有するので、弁開初期作動時に、上記
クリアランスによって流通排ガス流量に規制を与えるこ
とができ、したがって、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、セカンダリターボチャージャへ排
ガスを漸増させるように供給できることにより、プライ
マリターボチャージャの急速なブースト低下を防止する
ことができ切替ショックの発生を防止することができ、
且つ上記クリアランスを選定することによって流量特性
をコントロールすることができる。又、弁体にリーク孔
を設けることにより、セカンダリターボチャージャを予
回転させることができて有利となり、更に、弁体と取付
板の間にリーク弁機構を構成することによって、より細
かな流量特性コントロールを行うことができる、という
優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシーケンシャルターボの排ガス切替弁
を示すもので、(イ)は第1実施例の概略断面図、
(ロ)はその変形例を示す概略図である。
【図2】本発明の第2実施例の概略断面図である。
【図3】本発明の第3実施例の概略断面図である。
【図4】本発明の第4実施例の概略断面図である。
【図5】本発明の第5実施例の概略断面図である。
【図6】本発明の第6実施例の概略断面図である。
【図7】弁体側に設けたガス流規制部の説明図である。
【図8】本発明における弁体のリフト量と排ガス流量と
の関係を示す線図である。
【図9】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。
【図10】従来の排ガス切替弁の一例を示す概略図であ
る。
【図11】従来の排ガス切替弁の他の例を示す概略図で
ある。
【図12】従来の排ガス切替弁における弁体のリフト量
と排ガス流量との関係を示す線図である。
【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 15′ 排ガス切替弁 23 取付板 24 弁体 26 弁座 29 リーク孔 30 ガス流規制部(段部) 31 リーク弁機構 34 ガス流規制部(突起部) C1 ,C3 クリアランス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  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
    を切り替えるようにしてあるシーケンシャルターボの排
    ガス切替弁において、フラッパ型の弁体を接離させる弁
    座の外周部に、上記弁体の外周面との間に所要のクリア
    ランスを有する段部を設けて環状のガス流規制部を形成
    した構成を有することを特徴とするシーケンシャルター
    ボの排ガス切替弁。
  2. 【請求項2】 弁体に、内外側面を貫通するリーク孔を
    設けた請求項1記載のシーケンシャルターボの排ガス切
    替弁。
  3. 【請求項3】 弁体と該弁体を保持する取付板との間に
    リーク弁機構を構成した請求項1記載のシーケンシャル
    ターボの排ガス切替弁。
  4. 【請求項4】 ガス流規制部を、弁座の外周部に設ける
    ことに代えて、弁座の内周部との間に環状のクリアラン
    スが形成されるように弁体に突起部を形成した請求項
    1、2又は3記載のシーケンシャルターボの排ガス切替
    弁。
JP4231632A 1992-08-07 1992-08-07 シーケンシャルターボの排ガス切替弁 Pending JPH0658156A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5621176A (en) * 1995-03-30 1997-04-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Pressure sensor which prevents leakage of fuel
WO2018029027A1 (de) * 2016-08-10 2018-02-15 Continental Automotive Gmbh Bypass-ventil mit klappenschürze für einen abgasturbolader und abgasturbolader mit einem solchen bypass-ventil

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