JPH01193024A

JPH01193024A - エンジンの過給装置

Info

Publication number: JPH01193024A
Application number: JP63019091A
Authority: JP
Inventors: Haruo Okimoto; 沖本　晴男; Toshimichi Akagi; 赤木　年道; Seiji Tajima; 誠司田島; Noriji Shimizu; 律治清水
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1989-08-03

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）本発明は複数個の排気ターボ式過給機によって過給を行
なうようにしたエンジンの過給装置に関するものである
６（従来技術）排気ターボ式過給機にあっては、過給能力を大きく設定
すると応答性、特に低速時の応答性が悪くなる一方、応
答性を確保しようとするど十分な過給を行なうことが困
雅になる。

このため、特開昭５６−４１４１７号公・服に゛示すよ
うに、排気ターボ式過給機を２個設けて、低回転または
低負荷時に１つの過給機のみ作動させる一方、高回転ま
たは高負荀時に２つの過給機を共に作動させるようにし
たものが提案されている。このようにすることによって
、低回転または低ｆ１荷時でのみ作動させる１つの過給
機を応答性の優れたものとすることにより低速時での応
答性の問題を解決することができ、また高速時での十分
な過給能力を得ることがｉｉ）能になる。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、複数個の排気ターボ式過給機を用いて、運転
状態に応じて使用する過給機の数あるいは種類を変更、
すなわち過給能力を変更する場合、この変更のための切
換手段が必要になる。この切換手段としては、一般に、
作動、不作動の切換えが行われる対象となる過給機のタ
ービンに対する排気ガスの流入、遮断を切換える開閉弁
からなる切換弁によって構成するのが一般的である。

しかしながら、この場合は、この切換弁が常時排気ガス
にさらされることになり、その耐久性の点において問題
となり易い。

このような点を防止すべく、過給機を常時作動させるよ
うにする一方、作動、不作動の切換対象となる過給機か
らの過給圧を、リリーフ弁によってリリーフすることも
考えられる。しかしながら、この場合は、本来過給を行
うことを安しない過給機に不必要な仕事をさせることに
なり、事実ｌ−採用し難いものとなる。

したがって、本発明の目的は、複数個の排気ターボ式過
給機を用いて、作動される過給機の数あるいは種類を運
転状態に応じて変更するようにしたものを前提として、
不必要に過給機を作動させることなくこの変更を行う切
換手段の耐久性を向上させ得るようにしたエンジンの過
給装置な提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明にあっては、次のような構成としで
ある。すなわち、複数個の排気ターボ式過給機を備え、
低速時には一部の過給機のみを作動させることにより過
給能力の小さい第１状態とする一方、高速時には少なく
とも残りの過給機を作動させることにより過給能力の大
きい第２状態とするようにしたエンジンの過給装置にお
いて、前記過給機の作動、不作動を切換えるための切換手段が
、該過給機のタービン下流の排気通路に設けられた開閉
弁からなる切換弁により構成されている、ような構成としである。

このような構成とすることにより、開閉弁からなる切換
弁の開閉切換えによって、切換対象となる過給機の作動
、不作動、すなわち第１状態と第２状態との切換えが行
われる。

そして、上記切換弁は、過給機のタービン下流の排気通
路に位置しているので、この過給機が作動しているとき
にのみ実質的に排気ガスに触れることになり、その耐久
性が向上される。

これに加えて、切換対象となる過給機のタービン入口側
部分は、常に高圧の排気ガスが作用する状態となってい
るので、切換弁を開いた俊速やかに当該タービンが回転
されることになる。このことは、第１状態から第２状態
へ移行する際の応答性を良好にするという点でも有利と
なる。

（実施例）以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図において、１はエンジン本体で、これは互いに直
列に６つの気筒Ｃｔ〜Ｃ６を有するオツトー式の往復動
直列６気筒型用のものとされている。この各気筒Ｃ１〜
Ｃ６には、吸気ボート２、排気ボート３が開口され、各
ボート２あるいは３は、それぞれ図示を略す吸気弁ある
いは排気弁によって、エンジン出力軸の回転と同期して
所定のタイミングで開閉される。各気筒Ｃ１〜Ｃ６にお
ける点火順序は、例えばＣｌ−Ｃ５→Ｃ３−Ｃ６−Ｃ２
→Ｃ４として設定され、これにより実施例では、３つの
気筒Ｃ１〜Ｃ３が点火順序（排気行程）の連続しない第
１の気筒群を構成し、また３つの気筒０４〜Ｃ６が点火
順序（排気行程）の連続しない第２の’Ａ両筒群構成し
ている。

各吸気ボート２へ吸気を供給するための吸気通路１１は
、その途中にサージタンク１２を備え。

このサージタンク１２と各吸気ボート２とか、個々独立
した独立吸気通路１３　ａ　＝　１３　ｆによって接続
されている。サージタンク１２よりも上流側の吸気通路
１１は、上流側共通吸気通路１４と下流側共通吸気通路
１５と、を備え、Ｆ流側共通吸気通路１４にはエアクリ
ーナ１６およびエアフロメータ１７が接続される一方、
下流側共通吸気通路１５にはインタクーラ１８およびス
ロットル弁１９が接続されている。

上流側とド流側との共通吸気通路１４と１５同志は、斤
いに並列な第１、第２の２本の分岐吸気通路２０および
２１によって接続されている。この第１分岐吸気通路２
０には、排気ターボ式とされた第１過給機２２のコンプ
レッサ２２ａが配設され、また第２分岐通路２！とは、
排気ターボ式とされた第２過給機２３のコンプレッサ２
３ａが配設されている。上記コンプレッサ２２ａの第１
分岐吸気通路２０と、上記コンプレッサ２３ａ下流の第
２分岐吸気通路２１とが、バイパス路２４によって接続
され、このバイパス路２４には開閉弁からなるバイパス
弁２５が配設されている。また、第２分岐吸気通路２１
の下流端部、すなわちバイパス路２４に対する接続部よ
りも下流側位置に、開閉弁からなるカット弁２６が配設
されている。

一方、排気通路３！は、排気マニホルド３２を備え、該
排気マニホルド３２は、隔壁３２ｅによって画成された
第１集合部ｘ１と、第２集合部ｘ２と、を有する。この
第１集合部ｘ１に対しては、互いに排気行程のオーバラ
ップしない前記第１気筒群となる３つの気筒Ｃ１〜Ｃ３
の排気ボート３が、独立排気通路３２ａ〜３２ｃによっ
て個々独立して接続されている。また、第２集合部×２
に対しては、互いに排気通路行程のオーバラップしない
前記第２気筒群となる３つの気筒Ｃ４〜Ｃ６の排気ボー
ト３が、独立排気通路３２ｄ〜３２ｒによって個々独立
して接続されている。

上記第２．第２の２つの集合部ＸＩ、Ｘ２からの排気ガ
スは、第１分岐排気通路３３によって。

ｍ１記第１過給機２２のタービン２２ｂに供給される。

この第１過給機２２の排気ガス導入路となるスクロール
通路は、隔壁２２Ｃによって２つのスクロール通路２２
ｄと２２ｅとに画成されている。これに対して、上記第
１分岐排気通路３３も、−本の管を隔壁３３ａによって
区画することにより構成された２°つの通路３３Ａと３
３Ｂとを有し、一方の通路３３Ａが第１集合部ｘ１と一
方のスクロール通路２２ｄとを連通し、他方の通路３３
Ｂが第２集合部ｘ２と他方のスクロール通路２２ｅとを
連通している。勿論、第１過給機２２のタービン２２ｂ
は、シャフト２３ｆを介してコンプレッサ２２ａと連結
されている。

同様に、前記第２過給機２３も、隔壁２３ｃによって画
成された２つのスクロール通路２３ｄ％２３ｅを備え、
一方のスクロール通路２３ｄは通路３４　Ａを介して第
！集合部ｘ１に連通され、他方のスクロール通路２３ｅ
が通路３４Ｂを介して第２集合部ｘ２に連通されている
。この両道路３４Δと３４８とを構成する第２分岐排気
通路３４は、吸気マニホルド３２と一体に短尺なものと
して形成、すなわち吸気マニホルド３２の集合部として
形成されて、画集合部×１とｘ２とを区画する隔壁３２
ｅがそのまま、当該両道路３４Ａ、３４Ｂとを画成する
隔壁となっている。勿論、この第２過給機２３のタービ
ン２３ｂは、シャフト２３ｒを介してコンプレッサ２３
ａに連結されている。

上記両過給機２２．２３のタービン２２ｂ、２３ｂを通
過した後の排気ガスは、分岐排気通路３６あるいは３７
を経て排出される。この再分岐排気通路３６と３７は図
示は略すが最終的に一本に合流されて、この合流部分よ
りも下流側において、排気ガス浄化用の触媒が配設され
ている。そして、第２過給機２３用の分岐排気通路３７
には、開閉弁からなる切換弁３５が配設されている。ま
た、第１．第２の過給機２２．２３はそれぞれＷＧＢ（
ウェストゲートバルブ）３８．３９°を有する。なお、
このＷＧ８３８　（３９）は、過給機２２　（２３）の
２つのスクロール通路２２ｄ％２２ｅ　（２３ｄ、２３
ｅ）に対応してそれぞれ２個有するが、図面ではその一
方のみが表示されている。

ここで、第１過給機２２は小型のもの、すなわ、ち過給
能力は小さいものの低速時においても＋・分に応答性を
満足するようなものとされている。これに対して第２過
給機２３は大型のもの、すなわち応答性の点では劣るも
十分に過給能力の大きいものとされている。

なお、実施例のように、排気行程のオーバラップしない
気筒群毎に過給機２２．２３のタービン２２ｂ、２３ｂ
へ排気ガスを供給するようにすれば、排気干渉を防止し
て、同じ運転状態であればより過給圧を高めることがで
きる（タービン効率の向上）。

第２図には１両過給機２２．２３の軸受部２２ｇ、２３
ｇに対する冷却水用通路とオイル通路との構成例を示し
である。この第２図において、エンジン本体ｌの高所に
、冷却水取出部５１とオイル取出部５２とが設置されて
いる。冷却水取出部５１より取出された冷却水は、配管
５３を介して、第２過給機２３の軸受部２３ｇへ供給さ
れる。さらに、冷却水は、この軸受部２３ｇを第２図紙
側面表側から裏側へと流れた後、配管５４を介して、第
１過給機２２の軸受部２２ｇへ供給される。そして、冷
却水は、軸受部２２ｇを第２図紙面裏側から表側へと流
れた後、配管５５を介してつオータボンブ（図示路）へ
戻される。

］二記第１過給機２２の軸受部２２ｇは、第２過給機２
３の軸受部２３ｇよりも低い位置にある。

したがって、後述するように常用されて高熱となり易い
第１過給機２２は、エンジン停止後に生じる沸騰冷却に
よって冷却水が循環される際に、高所にある第２過給機
２３に比してより十分に冷却されることになる。

一方、前記オイル取出部５２からのオイルは、配管５６
を介して第１過給機２２の軸受部２２ｇへ供給される。

このオイルは、軸受部２２ｇを第２図上からＦへと流れ
た後、配管５７を介してオイルパン５８へと戻される。

また、ト記オイルは、配管５６から分岐された配管５９
により、第２過給機２３の軸受部２３ｇを第２図上から
下へと流れた後、配管６０を介してオイルパン５８へ戻
される。

第１図中７１は、マイクロコンピュータを利用して構成
された制御ユニットで、この制御ユニット７１にはセン
サ７２．７３からの信号が入力される一方、制御ユニッ
ト７１からは、アクチュエータ７５〜７９に対して出力
される。上記センサ７２はエンジン回転数を検出するも
のである。

センサ７３はスロットル開度を検出するものである。前
記アクチュエータ７５はバイパス弁２５を開閉駆動する
ためのものである。アクチュエータ７６はカット弁２６
を開閉駆動するためのものである。アクチュエータ７７
は、切換弁３５を開閉駆動するためのものである。アク
チュエータ７８．７９は、ＷＧ８３８あるいは３９の開
弁圧力、すなわち最大過給圧を調整するためのものであ
る。

制御ユニット７１−の制御内容について、以下に説明す
る。先ず、制御ユニット７１は、第３図に示すマツプに
基づいて、切換弁３５を開閉制御する。この点を第３図
に示すマツプに着目して説明すると、次の通りである。

先ず、エンジンの運転状態が、第３図β線より右側の■
の領域にあるときは、切換弁３５を開（全開）とする。

これにより１両過給機２２．２３のタービン２２ｂ、２
３ｂが共に排気ガスエネルギを受けて回転駆動され、両
方の過給機２２と２３とによって過給能力の大きな第２
状態とされる。このとき、バイパス弁２５が閉、カット
弁２６が閉とされる。

次に第３図α線よりも左方側の領域としては、β線とβ
線との間の領域■とβ線よりも左方側の■とが存在する
が、この領域■においては、切換弁３５が閉（全開）と
される。これにより、第２過給機２３のタービン２３ｂ
に対しては排気ガスが流入せず、したがって第１過給機
２２のみによる過給が行なわれる。このとき、バイパス
弁２５、カット弁２６共に閉とされる１、また、領域■のときは、切換弁３５が若Ｆ開かれて、領
域■となったときに備えて第２過給機２３が空転される
。このとき、バイパス弁２５は開とされ、かつカット弁
２６は閉とされる。

なお、最大過給圧の調整は、領域Ｏ）、■のときは第１
ＷＧＢ３８の開弁圧力を調整することにより（アクチュ
エータ７７への制御）、また領域■のときはＷＧＢ３９
の開弁圧力を調整することにより（アクチュエータ７９
への制御）行われる。

上述した制御ユニット７１の制御内容について、第６図
に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以
−トの説明で］）はステップを示す。

先ず、第４図の１）４において、エンジン回転数および
スロットル開度が読込まれた後、Ｐ５において第３図の
マツプにあてはめて、現在の運転状態が読込まれる（領
域■、■あるいは■の読込）。そして、Ｐ６において、
現在領域■であるか否かを判別されて、この判別がＹＥ
Ｓのときは１）　７において、切換弁３５が全閉とされ
る（第１過給機２２のみ作動）。また、Ｐ６の判別でＮ
Ｏのときは、Ｐ８において、領域■であるが否かが判別
される。このＰ８の判別でＹＥＳのときは、Ｐ９におい
て開閉弁３５Ａ、３５Ｂが全開とされる（第１．第２の
２つの過給機２２，２３が共に作動）。さらに、Ｐ８の
判別でＮｏのときは、結局のところ領域■であるので、
ＰＩＯにおいて切換弁３５が一部開とされる（第１過給
機２２が作動かつ第２過給機２３が空転）。なお、切換
弁３５の作動に応じたバイパス弁２５およびカット弁２
６の作動は前述した通りなので、その説明は省略する。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
１例えば次のような場合をも含むものである。

■排気ターボ式過給機は、３飼以−七であってもよい。

■排気ターボ式過給機は、その過給能力を全て同じもの
として設定してもよい。

■実施例のように過給能力が異なるものとして設定した
場合は、低速時には過給能力の小さい第１過給機２２の
みを作動させ、高速時には過給能力の大きい第２過給機
２３のみを作動させるようにしてもよい。このように、
作動、不作動の切換えが行われる過給機が複数存在する
場合は、その各過給機のタービン下流の排気通路にそれ
ぞれ切換弁を設ければよい。

■低速から高速までの間で、例えば３段階以−Ｌで過給
能力を変更するようにしてもよい。この場合は、実施例
において、低速時には第１の過給機２２のみを作動させ
、中速時には第２過給機２３のみを作動させ、高速時に
は両方の過給機２２と２３とを共に作動させるようにす
ればよい。

■第１過給機２２のみを作動させているときは、第２過
給機２３へのオイル供給を遮断するようにして、第１過
給機２２へより十分なオイルが供給されるようにしても
よい。そして、好ましくは。

領域■から■あるいは■へ移行するときに、オイル供給
の遮断を遅延させて、第２過給機２３が作動しなくなっ
た後でもしばらくの間は（第２過給機２コ３の温度が低
下するまで）は当該第２過給機２３へオイルを供給する
ようにするとよい。この場合は、例えば第２図の配管５
９に対してカット弁を設けて、このカット弁の開閉を制
御すればよい。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、過給機を
不必要に作動させることなく過給能力の小さい第１状態
と過給能力の大きい第２状態との切換えを行うことがで
きる９また、上記切換えを行うための切換弁を、タービン下流
の排気通路に設けであるため、この切換弁に高温、高圧
かつ汚れた排気ガスが接触する機会が少なくなり、その
耐久性が向上される。

さらに、作動されていない過給機のタービンには常に高
圧の排気ガスが作用しているので、過給機が作動し始め
るときの応答性が良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。第２図は２つの過給機の配置例とその冷却水通路系とオ
イル通路系とを示す側面図。第３図は過給機の作動領域を示すマツプ。第４図は本発明の制御例を示すフローチャート。・ｌ：エンジン本体２２：第１過給機（低速用）２３：第２過給機（高速用）３５：切換弁７１：制御ユニット７７：アクチュエータ（切換弁用）＝ｌＤ回騎建丈第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数個の排気ターボ式過給機を備え、低速時には
一部の過給機のみを作動させることにより過給能力の小
さい第１状態とする一方、高速時には少なくとも残りの
過給機を作動させることにより過給能力の大きい第２状
態とするようにしたエンジンの過給装置において、前記過給機の作動、不作動を切換えるための切換手段が
、該過給機のタービン下流の排気通路に設けられた開閉
弁からなる切換弁により構成されている、ことを特徴とするエンジンの過給装置。