JPS61291727A - ２段式過給装置 - Google Patents

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〉 本発明は、容量の異なる二台の排気タービン式過給機を
直列に接続してなる２段式過給装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、エンジンの出力を増大させる目的で、内燃機
関の排気ガス流により駆動されるコンプレッサからなる
、所謂ターボヂャージャと呼ばれる過給機が用いられて
いる。これらは、排気ガス流により駆動されることから
、排気ガス圧の低い低負荷域での応答性が不十分になり
がちであり、特に高速域を重視した大容量の過給機はこ
の傾向が強く、応答性の改善を含めて、より広笥囲に亘
る過給効果の向上が問題点となっている。

上記した問題点を解消すべく、容量の異なる二台の過給
機を用いた改善策が提案されている。例　　　　　。

えば、特公昭４５−９０８４号公報には、高負荷域用タ
ービンの排気下流側に低負荷域用タービンを直列に接続
し、排気通路途中より低負荷域用タービンをバイパスす
る通路を設け、更に低負荷域用コンプレッサの吸気下流
側に高負荷域用コンプレッサを同じく直列に接続し、併
せて低負荷域用コンプレッサをバイパスし、直接高負荷
域用コンプレッサに接続する通路を設けた２段式過給装
置が開示されている。

これによると、高負荷域用タービンの下流側に低負荷域
用タービンが配設されることから、低負荷域用タービン
は常時高負荷域用タービンで減衰した排気流で駆動され
ることとなるため、低負荷域の応答性の改善には、必ず
しも好適ではない。

また、特公昭５９−１１７２９号公報によると、低負荷
域用タービンを高負荷域用タービンの排気上流側に置く
配置が開示されているが、この例の場合、高負荷域用コ
ンプレッサの吸気下流側に低負荷域用コンプレッサを直
列に接続し、常時低負荷域用コンプレッサを吸気流が通
過するものとしているため、両コンプレッサの動作がバ
ランスしないと、高負荷域に於て低負荷域用コンプレッ
サが流路抵抗となる虞れが生じる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記した公知例にあっては、直列に接続された二台の過
給機の排気ガス流量のバランスが微妙であるなど、両過
給機の守備範囲を円滑に連携させるためにはバイパス弁
の制御が複雑となり、特に応答性までも改善する点につ
いては好適とは云い難い。

このような従来技術の欠点に鑑み、本発明の主な目的は
、より広範囲に亘る内燃機関の運転領域に於ける過給効
率の改善及び、低負荷域での応答性の向上を達成し得る
２段式過給装置を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、内燃機関の排気ガ
スにより駆動される容量の異なる二台の過給機を用いる
２段式過給装置であって、比較的小容量の過給機と、比
較的大容量の過給機と、前記小容量の過給機の吸気出口
と前記大容量の過給機の吸気入口とを接続する直列通路
と、前記小容量の過給機の吸気出入口をバイパスし前記
大容量の過給機に至る吸気バイパス通路と、該吸気のバ
イパス通路に設けられた逆止弁と、前記小容量の過給機
の排気出口と前記大容量の過給機の排気入口とを接続す
る直列通路と、前記小容量の過給機の排気出入口をバイ
パスし前記大容量の過給機に至る排気バイパス通路と、
該排気バイパス通路に設けられたバイパス弁とを有する
ことを特徴とする２段式過給装置を提供することにより
達成される。

〈作用〉 このように、排気、吸気共に上流側に小容量の過給機を
配して容量の異なる二台の過給機を直列に接続すること
により、中低負荷域は両過給機を適宜に連動して作動さ
せ、高負荷域に於ては大容量の過給機のみを作動させる
ことが可能となる。

そのため、互いの過給機の連動制御が容易となり、互い
が干渉し合うことによる不都合を生じることもない。し
かも低負荷域を小型軽量の過給機に受は持たせるものと
したことから、低負荷域に於ける応答性をも改善し得る
。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は本発明に基づく２段式過給装置の全体を示して
いる。内燃機関１の排気通路２は、比較的小容量の第一
の過給ｔｌ！３の排気上流側で二叉に分岐され、一方の
排気通路４は第一の過給機３の排気タービン部３ａへ、
他方の排気バイパス通路５はバイパス弁６を介して比較
的大容量の第二の過給１１７の排気タービン部７ａへと
接続されている。第一の過給機３の排気タービン部３ａ
を通過した排気流は、前記排気バイパス通路５に設けら
れたバイパス弁６の下流側に接続される通路４ａを経て
、第二の過給機７へ至る排気流と合流している。また、
第二の過給機７の排気タービン部７ａの排気上流側には
、ウェストゲート弁８により開閉されるバイパスポート
９が設けられ、排気タービン部７ａを通過させることな
く、排気流を第二の過給機７の下流側の通路１０へと流
出し得るようにされている。更に排気ガスは、図示され
ないマフラを通過して大気中に放出される。

一方エアクリーナ１１を通過して吸入された吸気も、エ
アクリーナ１１直後で二叉に分岐され、一方の吸気通路
１２は第一の過給＠３のコンプレッサ部３ｂに、そして
他方の吸気バイパス通路１３はリード弁１４を介して第
二の過給機７のコンプレッサ部７ｂへと接続されている
。

第一の過給機３のコンプレッサ部３ｂよりの過給気通路
１５は、前記したり−ド弁１４の下流側で吸気バイパス
通路１３と合流し、第二の過給機７のコンプレッサ部７
ｂに接続している。更に、第二の過給機７のコンプレッ
サ部７ｂより吐出した過給気は、吸気通路１６を経て内
燃機関１の吸気管へと送給される。

次に上記のような構成からなる２段式過給装置の作動に
ついて説明する。

機関が低負荷運転時に於ては、排気バイパス通路５のバ
イパス弁６を仝閉にしておくことにより、排気ガスの全
量が第一の過給機３の排気タービン部３ａに流入し、第
一の過給機３が吸気の加圧を行なう。そのため過給気通
路１５が高圧となり、リード弁１４の逆止作用で加圧空
気は第二の過給機７のコンプレッサ部７ｂへと流入する
。

第二の過給機７の排気タービン部７ａは、第一の過給機
３を駆動した後の若干減圧した排気流を受けてコンプレ
ッ４ノ°部７ｂを駆動し、第一の過給機３より送られた
過給気を更に過給して、内燃機関１の燃焼室へと送給す
る。

中負荷域に於ては、バイパス弁６を適度に開くことによ
り、第−及び第二の排気タービン部３ａ、７ａに同時に
高圧の排気ガスを送給する。この時、両排気タービン部
３ａ、７ａへの排気ガスの流入量はバイパス弁６の開度
に応じて制限されることとなるが、例えばスロットル開
度と連動してバイパス弁６の開度を連続的に変化させれ
ば、その時の機関負荷に応じた最適の過給容量を得るこ
とが可能である。

更に、高負荷域に於ては、バイパス弁６を全開すること
により、第一の排気タービン部３ａをバイパスして流れ
る排気流が増大し、第一の過給機は運転を停止する。従
って、吸入空気は全量吸気バイパス通路１３よりリード
弁１４を経て流入し、第二の過給機７にて過給されるこ
ととなる。また、高負荷域では排気圧力が高く、過過給
となる虞れがあるが、ウェストゲート弁８にて適宜排気
流をバイパスボー１〜９側へ逃すことにより、タービン
の回転を制限し、過給圧を一定に保つようにされている
。

過給圧の適正な制限を行なうに当っては、排気通路中の
バイパス弁６、及びウェストゲート弁８を適宜に制御す
る必要がある。この場合、インターセプトポイント以下
に第−及び第二の両過給機３．４が同時に作動する範囲
を定めておき、この区間はバイパス弁６の開度を優先さ
せて過給圧を制限することにより、両過給機３．４の効
率的な連動運転をなし得る。

バイパス弁６が全開した後に、更に過給圧が上昇する場
合には、ウェストゲート弁８を開くことにより過給圧が
過度に上昇することを防止し得る。

このように、段階的に両弁６．８の制御を行なうものと
することにより、制御の条件付けを簡略化することがで
きる。また、これらの制御は、例えばコントロール装置
１７にスロットル開度、過給圧、吸入負圧等の情報を入
力し、電磁手段、或いは流体圧に応動するアクチュエー
タ１８．１９をもって適宜に両弁６．８を作動させるこ
とによって行なうことも可能である。

上記したように、本実施例によれば、低負荷域では小容
量のタービンを駆動した余剰エネルギで大容量タービン
を駆動することにより、小容量過給機で過給した過給気
を更に過給することができる。また、中負荷域では、バ
イパス弁により両過給機のバランスをとりながら、円滑
に両過給機の連係を行なうことが可能である。更に、高
負荷域では、小容量過給機は全く動作をせず、吸気もバ
イパス通路を経て吸入されるため何等抵抗となることが
ない。

尚、上記実施例では２段式過給装置について述べたが、
更に多数段とすること、或いは上記の装置を並列に接続
して用いることも可能である。また、吸気側の逆止弁と
してリード弁を用いるものとしだが、他の均等な手段に
て実施することも可能である。

、〈発明の効果〉 このように、本発明によれば、容量の異なる二台の過給
機を適切に配置し、一方向弁としてのり一ド弁を吸気通
路の適正な位置に設けるのみで、効率的な過給気の送給
が行なえる。従って、より広い負荷範囲に亘る効率的な
過給と、低負荷域での応答性の改善に大きな効果を奏す
ることができる。また、一方向弁としてリード弁を用い
れば、何ら他の制御手段を用いることなく、吸気流路の
切替を行うことができ、構造を簡略化する上で極めて効
果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく過給装置の全体を示す系統図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の排気ガスにより駆動される容量の異なる二台
   の過給機を用いる２段式過給装置であって、 比較的小容量の過給機と、比較的大容量の過給機と、前
   記小容量の過給機の吸気出口と前記大容量の過給機の吸
   気入口とを接続する直列通路と、前記小容量の過給機の
   吸気出入口をバイパスし前記大容量の過給機に至る吸気
   バイパス通路と、該吸気のバイパス通路に設けられた逆
   止弁と、前記小容量の過給機の排気出口と前記大容量の
   過給機の排気入口とを接続する直列通路と、前記小容量
   の過給機の排気出入口をバイパスし前記大容量の過給機
   に至る排気バイパス通路と、該排気バイパス通路に設け
   られたバイパス弁とを有することを特徴とする２段式過
   給装置。