JPS61112734A - 内燃機関のマルチタ−ボ過給装置 - Google Patents

内燃機関のマルチタ−ボ過給装置

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JPS61112734A
JPS61112734A JP59235778A JP23577884A JPS61112734A JP S61112734 A JPS61112734 A JP S61112734A JP 59235778 A JP59235778 A JP 59235778A JP 23577884 A JP23577884 A JP 23577884A JP S61112734 A JPS61112734 A JP S61112734A
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JP
Japan
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exhaust
turbo
passage
valve
supercharger
Prior art date
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Application number
JP59235778A
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English (en)
Inventor
Fumio Nishiguchi
西口 文雄
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61112734A publication Critical patent/JPS61112734A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、内燃機関のマルチターボ過給装置の改良に
関する。
(従来の技術) 従来のマルチターボ過給装置としては、例えば、第2図
に示すようなものがある(時開昭59−68521号公
報参照)。同図において燃焼室1より排気道@2に排出
された排気ガスは、第1ターボ過給機3の排気タービン
4を回転させて排気ガスの排出通路5へ流れる。内燃機
関の回転数が低いときは、燃焼室1から排出される排気
ガス量は少ない。したがって、排気タービン4の上流側
の排気通路z内の圧力は弱いため、排気通路2と第1分
岐排気通路6の接続点に設けられた排気圧制御型ウェイ
ストゲートバルブ7のスプリング8の力が排気ガス圧に
勝って、弁体9は、第1分岐排気通路6の入口部を閉じ
ている。排気タービン4の回転は、駆動軸10によりコ
ンプレッサ11に伝えられるため、コンプレッサ11は
、給気を過給する。ここで、逆止弁12は、第2分岐吸
気通路13を閉じているため、過給された吸気は、第1
分岐吸気通路14を通って吸気通路15から燃焼室1に
送り込まれる。内燃機関の回転数が増加して燃焼室1よ
り排出される排気ガスの量が増大し、排気り−ビン4よ
り上流側の排気通路2内の圧力が上昇すると、排気ガス
圧力は排気圧制御型うエイストゲートバルブ7のスプリ
ング8の付勢力に打ち勝ち、弁体9は、第1分岐排気通
路6の入口部を開口する。したがって、排気ガスの一部
は、第1分岐排気通路6を流れて、第2ターボ過給機1
6の排気タービン17を回転させて、排気ガスの排出通
路5へ流れる。排気タービン17の回転は、駆動軸18
によりコンプレフサ19に伝えられるため、コンプレッ
サ19は、吸気を過給する。
第1ターボ過給機3は、比較的小容量のものとされてい
るため、排気ガス量の少ない内燃機関の低負荷低回転域
においても十分作動し、その過給効率は高く保たれる。
また、内燃機関の運転状態が高負荷高回転域に入り排気
ガス量が増えると、排気ガスの流れは、2つに分けられ
て、第1と第2のターボ過給機3.16を作動させるの
に使われる。したがって、第1のターボ過給機3を作動
させる排気ガス量はそれまでとあまり変わらず、その過
給効率は依然として高く保たれている。また、第2ター
ボ過給機16の容量を排気ガス量に応じたi!i当な値
にあらかじめ設定しておけば、第2ターボ過給機16に
ついてもその過給効率は高く保たれる。このようにして
、エンジンの略全運転域において、過給効率を高く保つ
ようにしている。
(発明が解決しようとする問題点)。
しかしながら、このような従来のマルチターボ過給装置
にあっては、第2ターボ過給機16の排気タービン17
の上流側で、排気通路2と第1分岐排気通路6との接続
点に、排気圧制御型ウェイストゲートバルブ7を設けた
構造であった。このため、内燃機関の加速時にこのウェ
イストゲートバルブ7が開弁しても、排気ガスは比較的
容量の大きい第1分岐排気通路6を流れて排気タービン
17を回転させていた。この結果、ウェイストゲートバ
ルブ7を開いてから第2ターボ過給機16が高速回転に
到達するまで所定の時間遅れが生じ(立上がりが遅れ)
、機関の加速遅れが生じるという問題点を有していた。
(問題点を解決するための手段) そこで、本発明は、機関の吸気路及び排気路をそれぞれ
同数に分岐して複数対の吸気路及び排気路を形成し、こ
れらの各対の吸気路及び排気路に複数のターボ過給機を
それぞれ介装した内燃機関のマルチターボ過給装置にお
いて、一のターボ過給機を除いた残りの複数のターボ過
給機の排気タービンより下流の各分岐排気路に流量調節
弁をそれぞれ介装し、各流量関節弁を機関の過給圧が所
定値になった時開弁作動させた構成とすることにより、
上述した問題点を解決するものである。
(作用) 以上の構成を有する本発明にあっては、常時運転される
一のターボ過給機によって機関への過給圧が所定値にな
ると、流量調節弁が開弁して残りのターボ過給機が始動
する。このとき、流量調節弁は始動するターボ過給機の
排気タービンの下流に配設したため、該排気タービンに
は既に排気圧が作用しており、流量調節弁の開弁作動と
略同時に始動する。すなわち、後に始動するターボ過給
機の立上がりが早く、機関の加速性能が向上するのであ
る。
(実施例) 以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第1図は、この発明の一実施例を示す図である。
まず構成を説明すると、同図において、21は内燃機関
本体、nは吸気通路、詔は排気通路、24斌吸気弁、部
は排気弁である。吸気通路22には、スロットル弁26
が設けられており、スロットル弁26と吸気弁24との
間の吸気通路22には、燃料噴射弁27が取付けられて
いる。燃料噴射弁27より噴射される燃料は空気と混合
して燃焼室2日に流入し、燃焼して排気通路23に排出
される。排気通路23の途中は第1分岐排気通路23A
と第2分岐排気通路36とに分岐し、第1分岐排気通路
23Aの途中には比較的小容量の第1ターボ過給機29
の排気タービン30が介在されており、このタービン3
0より下流側は、排気ガスの排出通路31に連絡されて
いる。排気タービン30は、駆動軸32によりコンプレ
ッサ33と直結されている。コンプレッサ33は、第1
分岐吸気通路34の途中に配設されており、該第1分岐
吸気通路34の下流側は、吸気通路22に連絡されてい
る。
排気タービン30より上流側の排気通路詔に接続された
第2分岐排気通路36は、第2ターボ過給機37の排気
タービン38を介して排気ガスの排出通路31に連絡さ
れている。
ここで、排気タービン38の下流側で、排出通路31の
合流部より上流の第2分岐排気通路36には、流量調節
弁39が該通路36を開閉可能に介装されている。この
流量調節弁39の弁体45は、ダイヤフラム40に連結
されたロフト及びロッドと弁体45とを連結するレバー
とからなるリンク機構44を介してダイヤフラム式アク
チヱエータ招に連結されている。アクチュエータ43は
、このようにリンク機構44を介して弁体認に連結され
たダイヤフラム40と、ダイヤフラム40により二分さ
れた第1ダイヤフラム室41及び第2ダイヤフラム室4
2と、を有している。゛第1ダイヤフラム室41は、コ
ンプレッサ羽より下流側の第1分岐吸気通路34に連絡
し、第2ダイヤフラム室42は、大気に連通している。
また、第2ダイヤフラム室42には、弁体45が第2分
岐排気通路36を閉じる方向にダイヤフラム40を押圧
するコイルスプリング46が縮設されている。従って、
アクチュエータ43は、コンプレッサ33により過給さ
れる吸気の過給圧が最大(一定値)になると、第1ダイ
ヤフラム室41にこの過給圧が作用してスプリング46
の付勢力に打ち勝ち、弁体45が第2分岐排気通路あを
開口するように作動させる。一方、第2分岐排気通路3
6の途中に介在された第2ターボ過給機37の排気ター
ビン3日は、駆動軸47によりコンプレッサ48と直結
されている。コンプレッサ48は、第2分岐吸気通路4
9の途中に配設されており、第2分岐吸気通路49の下
流側は、接続点50において吸気通路22に連絡されて
おり、その上流側は、空気取入通路あに連絡されている
。すなわち、吸気は、空気取入通路35から、二叉に分
岐した第1及び第2の分岐吸気通路34.49に流れ、
合流点(資)で合流して吸気通路22を流れるのである
コンプレッサ48と接続点(資)との間の第2分岐吸気
通路49には、コンプレッサ48の過給圧が、スロット
ル弁26より上流の吸気通路22の過給圧より大きいと
きだけ開く逆止弁51が設けられている。
逆止弁51は、ダイヤフラム52によって区画される第
1ダイヤフラム室53と第2ダイヤフラム室54とを有
する。ダイヤフラム52は、ロッド&によって第2分岐
吸気通路49の途中に設けられた弁体側と連絡されてい
る。第1ダイヤフラム室53は、弁体間より下流側の第
2分岐吸気通路49に連絡されており、第2ダイヤフラ
ム室父は、弁体側より上流側であって、コンプレッサ4
8の下流側の第2分岐吸気通路49に連絡されている。
また、第1ダイヤフラム室53には、弁体56が第2分
岐吸気通路49を閉じる方向にダイヤフラム52を押圧
するコイルスプリング57が縮設されている。
一方、第2分岐吸気通路36には、排気タービン38を
バイパスする排気バイパス通路58が設けられており、
この排気バイパス通路58と第2分岐排気通路36との
接続部分であって、排気バイパス通路58の入口部には
、ウェイストゲートバルブ59が設けられている。ウェ
イストゲートバルブ59はスロットル弁26より上流で
あって、逆止弁51より下流の吸気通路22の圧力が、
所定値以上のときだけ開くようになっている。その構造
は、前記流量調節弁39と全く同じであるので、その説
明は省略する。ここで、ウェイストゲートバルブ59の
第1ダイヤフラム室印は、逆止弁51より下流側であっ
て、接続点間より上流側の第2分岐吸気通路49に連絡
されている。
また、第2分岐吸気通路49には、第2ターボ過給機3
7のコンプレッサ48より上流側と下流側とを連通ずる
バイパス通路61が配設され、このバイパス通路61に
はサージ防止バルブ62が設けられている。サージ防止
バルブ62はその全開時にコンプレッサ48のサージ限
界よりわずかに大きい絞り特性をもっている。また、サ
ージ防止バルブ62はダイヤフラム63によって区画さ
れる第1のダイヤフラム室64と第2のダイヤフラム室
65とを有する。
ダイヤフラム63は、バイパス通路61に設けられた弁
体66と連結されている。第1ダイヤフラム室64は、
弁体印より下流側のバイパス通路61に圧力制御配管6
7を介して連通し、第2ダイヤフラム室65は、大気に
連通している。また、第2ダイヤプラム室65には、弁
体印がバイパス通路61を閉じる方向にダイヤフラム6
3を揮圧するコイルスプリング68が縮設されている。
なお、圧力制御配管67には、電磁弁からなる制御弁6
9が配設され、この制御弁69はコンプレッサ48の過
給圧力を検知して、圧力制御配管67からサージ防止バ
ルブ62の第1ダイヤフラム室64に作用する圧力を制
御する。なお、上記第1、第2の過給機29.39の容
量は同一でもよく、異なるものでもよい。
次に作用を説明する。
内燃機関の回転が低いとき、燃焼室28より排気通路詔
に排出された排気ガスは第1ターボ過給機29の排気タ
ービン(資)を回転させて排気ガスの排出通路31へ流
れる。排気タービン30の回転は、駆動軸32によりコ
ンプレッサ羽に伝えられ、コンプレッサ33は吸気を過
給する。
このとき、過給圧は未だ一定値である最大過給圧より低
いため、流量調節弁39は第2分岐排気通路36を全閉
とし、第2ターボ過給機37は非回転状態にある。また
、このとき、排気タービン38には排気通路詔の排気圧
が作用している。さらに、このとき、逆止弁51は全閉
となる。その結果、コンプレッサ羽により過給された吸
気は第1分岐吸気通路34、吸気通路22を通り燃焼室
28に送給される。
この後、機関の回転数が徐々に増加してコンプレッサ3
3の出口圧力が一定値(アクチュエータ43のセット圧
力、すなわち最大過給圧)に達すると、アクチェエータ
43が作動して(ダイヤフラム40が図中右方に変位し
て)流量調節弁39が徐々に開く。このとき、第2ター
ボ過給機Mの排気タービン38は、この流量調節弁39
の開弁に直ちに応動して回転し始める。また、このとき
、依然として逆止弁51は全閉であり、サージ防止弁6
2は全開である。
次いで、機関回転数がさらに増大して、第2ターボ過給
機五の回転数も増加し、コンプレフサ48の出口圧力が
コンプレッサ詔の出口圧力(一定値)と等しくなると、
逆止弁51は徐々に開き始める。このとき、制御弁69
は開となり、サージ防止バルブ62は徐々にバイパス通
路61を閉じてコンプレフサ48のサージを抑制し、逆
止弁51の開度がサージ限界を超えたとき全閉とする。
このように定常運転時又は緩加速時は作用するが、急加
速時は以下のように作用する。
すなわち、急加速時には、第1ターボ過給機29は迅速
に加速され、過給圧も一定値(最大過給圧)となる。そ
の結果、流量調節弁おは第2分岐排気通路36を開き、
排気ガスは第1、第2分岐排気通路23A、36を通っ
て排出される。この開弁により第2ターボ過給機37の
排気タービン38は直ちに回転を始め、コンプレッサ4
8により吸気は過給される。従って、第2ターボ過給機
37の立上がりが早くなり良好な過給特性が得られ加速
時間も早められる。その他の逆止弁51、サージ防止バ
ルブ62の作用は前述の場合と同様である。
なお、前記実施例にあうでは、ターボ過給機を2機備え
た場合について説明したが、3機以上備えた場合にも同
様に作用する。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明によれば、内燃機関の
急加速運転時において、後に作動するターボ過給機の立
上がりを早めることができ、良好な加速特性を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る内燃機関のマルチターボ過給装置
の一実施例を示すその概略全体図、第2図は従来装置を
示す概略全体図である。 23 A−一−・・−第1分岐排気通路、29・・−一
一一第1ターボ過給機、 30−−−−−一排気タービン、 34−−−−−一第1分岐吸気通路、 36−−−−−一第2分岐排気通路、 37−−−−−一第2ターボ過給機、 3B −−−−−一排気タービン、 39−−−−−一流量調節弁、 49−・−・−第2分岐吸気通路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 機関の吸気路及び排気路をそれぞれ同数に分岐して複数
    対の吸気路及び排気路を形成し、これらの各対の吸気路
    及び排気路に複数のターボ過給機をそれぞれ介装した内
    燃機関のマルチターボ過給装置において、一のターボ過
    給機を除いた残りの複数のターボ過給機の排気タービン
    より下流の各分岐排気路に流量調節弁をそれぞれ介装し
    、各流量調節弁を機関の過給圧が所定値になった時開弁
    作動させたことを特徴とする内燃機関のマルチターボ過
    給装置。
JP59235778A 1984-11-07 1984-11-07 内燃機関のマルチタ−ボ過給装置 Pending JPS61112734A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5081842A (en) * 1989-10-23 1992-01-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine with a dual turbocharger system
US5154057A (en) * 1990-01-25 1992-10-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine with a dual turbocharger system
US5154058A (en) * 1991-06-11 1992-10-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine with a dual turbocharger system

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