JPH01322A - ターボによる過給気冷却式内燃機関 - Google Patents
ターボによる過給気冷却式内燃機関Info
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- JPH01322A JPH01322A JP63-32860A JP3286088A JPH01322A JP H01322 A JPH01322 A JP H01322A JP 3286088 A JP3286088 A JP 3286088A JP H01322 A JPH01322 A JP H01322A
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- turbocharger
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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。
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〕
この発明はターボチャージャによる過給気をターボクー
ラで冷却するようにした複数のターボを有する内燃機関
に関する。
ラで冷却するようにした複数のターボを有する内燃機関
に関する。
2ケのターボを直列に配設し、上流側の第1のターボを
ターボチャージャとして使用し、下流側の第2のターボ
をターボクーラとして使用し、第1のターボからの過給
気を第2のターボで断熱圧縮、断熱膨張させて冷却し燃
焼室に導入する技術がある。(特開昭61−23422
4号、USP3.355.877号など)しかしながら
、これらの技術は第1、第2ターボともコンプレッサ容
量が同じ容量で構成されている。
ターボチャージャとして使用し、下流側の第2のターボ
をターボクーラとして使用し、第1のターボからの過給
気を第2のターボで断熱圧縮、断熱膨張させて冷却し燃
焼室に導入する技術がある。(特開昭61−23422
4号、USP3.355.877号など)しかしながら
、これらの技術は第1、第2ターボともコンプレッサ容
量が同じ容量で構成されている。
2ケのターボを直列に配設すると、第1ターボのコンプ
レッサ入口圧力(は\大気圧)に比較して第2ターボの
コンプレッサ入口圧力は、はるかに大きくなっているた
め第2ターボに流入する空気密度は増大している。
レッサ入口圧力(は\大気圧)に比較して第2ターボの
コンプレッサ入口圧力は、はるかに大きくなっているた
め第2ターボに流入する空気密度は増大している。
従って、空気流量は減少するのであるが、それにもかか
わらず第1ターボと第2ターボは同じ大きさであるため
に第2ターボのコンプレッサ効率が低下している。この
ため、第2ターボにおける断熱圧縮圧力が十分に上らず
、空気の冷却効果が十分に発揮されていない。また、第
1ターボの作動から第2ターボの作動も開始させる際に
、第2ターボの回転立上りに時間を要するために、−時
的なトルクの落込み(出力低下)が生じる。
わらず第1ターボと第2ターボは同じ大きさであるため
に第2ターボのコンプレッサ効率が低下している。この
ため、第2ターボにおける断熱圧縮圧力が十分に上らず
、空気の冷却効果が十分に発揮されていない。また、第
1ターボの作動から第2ターボの作動も開始させる際に
、第2ターボの回転立上りに時間を要するために、−時
的なトルクの落込み(出力低下)が生じる。
本発明の目的は、ターボクーラとして機能する第2ター
ボを小型化し、コンプレッサ効率を高めることにより、
ターボクーラの空気タービンにおける空気の断熱膨張に
よる冷却効果を増大せしめるとともに回転立上りを迅速
に行なわせることにより、機関の全回転域において機関
出力の向上を図ることにある。
ボを小型化し、コンプレッサ効率を高めることにより、
ターボクーラの空気タービンにおける空気の断熱膨張に
よる冷却効果を増大せしめるとともに回転立上りを迅速
に行なわせることにより、機関の全回転域において機関
出力の向上を図ることにある。
この発明によれば上流側のターボチャージャよりの過給
空気を下流側のターボクーラの圧縮側ユニットに導入し
、圧縮された空気を同じ下流側のターボクーラの膨張側
ユニットに導入し、これにより上流側のターボチャージ
ャにより過給を受けた吸入空気を冷却するようにした複
数のターボを備えた内燃機関において、 下流側のターボクーラの圧縮側のユニットの容量を上流
側のターボチャージャの圧縮側ユニットの容量よりも小
さく構成し、下流側を小容量ターボ、上流側を大容量タ
ーボとしたことを特徴とするターボによる過給気冷却式
内燃機関が提供される。
空気を下流側のターボクーラの圧縮側ユニットに導入し
、圧縮された空気を同じ下流側のターボクーラの膨張側
ユニットに導入し、これにより上流側のターボチャージ
ャにより過給を受けた吸入空気を冷却するようにした複
数のターボを備えた内燃機関において、 下流側のターボクーラの圧縮側のユニットの容量を上流
側のターボチャージャの圧縮側ユニットの容量よりも小
さく構成し、下流側を小容量ターボ、上流側を大容量タ
ーボとしたことを特徴とするターボによる過給気冷却式
内燃機関が提供される。
1段目のターボチャージャからの過給気は2段目のター
ボクーラの圧縮側ユニット(コンプレッサ)を通り十分
に圧縮され、次いで2段目のターボクーラの膨張側ユニ
ット(タービン)を通されて断熱膨張される。このよう
な吸入空気の圧縮−膨張サイクルにより吸入空気は十分
に冷却され、機関燃焼室に導入される。この場合、ター
ボチャージャよりも、ターボクーラは小容量であるので
、ターボクーラの回転立上りは迅速に行なわれる。
ボクーラの圧縮側ユニット(コンプレッサ)を通り十分
に圧縮され、次いで2段目のターボクーラの膨張側ユニ
ット(タービン)を通されて断熱膨張される。このよう
な吸入空気の圧縮−膨張サイクルにより吸入空気は十分
に冷却され、機関燃焼室に導入される。この場合、ター
ボチャージャよりも、ターボクーラは小容量であるので
、ターボクーラの回転立上りは迅速に行なわれる。
第1図はターボクーラシステムの概略を示す。
(alはターボクーラが休止する低速時を示し、この状
態は第1実施例の第2図に対応する。シリンダからの排
気ガスにより第1のターボチャージャのタービンが回転
駆動される。吸入空気は第1のターボチャージャ40の
コンプレッサ40aによって過給された後インククーラ
68を介してシリンダに導入される。クーラとして働(
第2のターボ42は休止され、過給作動から見れば従来
のターボチャージャシステムと同じである。ターボクー
ラとして作動状態を示す(blは第1実施例の第3図に
相当する。上流側の第1のターボチャージャ40のコン
プレフサ42aからの空気は下流側の第2のターボクー
ラ42のコンプレッサ42aに入り、それからインタク
ーラを通して、下流側の第2のターボクーラのタービン
42bを通過することにより膨張し、冷却された状態で
エンジンに導入される。尚、第2のターボクーラ42に
より、過給吸入空気が十分に冷却可能な場合には(C1
のようにインタクーラを省略したターボクーラシステム
として構成することができる。
態は第1実施例の第2図に対応する。シリンダからの排
気ガスにより第1のターボチャージャのタービンが回転
駆動される。吸入空気は第1のターボチャージャ40の
コンプレッサ40aによって過給された後インククーラ
68を介してシリンダに導入される。クーラとして働(
第2のターボ42は休止され、過給作動から見れば従来
のターボチャージャシステムと同じである。ターボクー
ラとして作動状態を示す(blは第1実施例の第3図に
相当する。上流側の第1のターボチャージャ40のコン
プレフサ42aからの空気は下流側の第2のターボクー
ラ42のコンプレッサ42aに入り、それからインタク
ーラを通して、下流側の第2のターボクーラのタービン
42bを通過することにより膨張し、冷却された状態で
エンジンに導入される。尚、第2のターボクーラ42に
より、過給吸入空気が十分に冷却可能な場合には(C1
のようにインタクーラを省略したターボクーラシステム
として構成することができる。
この第2図はターボクーラの構成を更に詳細に示すもの
であり、この図において、IOはシリンダブロック、1
2はピストン、14はコネクティングロッド、16はシ
リンダヘッド、18は燃焼室、20は吸気弁、22は吸
気ポート、24は排気弁、26は排気ボート、28は点
火栓、30は吸気マニホルド、32はサージタンク、3
3はスロットル弁、34はエアーフローメータ、35は
スロットル弁位置センサ、36はエアークリーナ、38
は排気管である。39は燃料噴射用のインジェクタであ
る。
であり、この図において、IOはシリンダブロック、1
2はピストン、14はコネクティングロッド、16はシ
リンダヘッド、18は燃焼室、20は吸気弁、22は吸
気ポート、24は排気弁、26は排気ボート、28は点
火栓、30は吸気マニホルド、32はサージタンク、3
3はスロットル弁、34はエアーフローメータ、35は
スロットル弁位置センサ、36はエアークリーナ、38
は排気管である。39は燃料噴射用のインジェクタであ
る。
ターボは第1のターボチャージャ40と第2のターボク
ーラ42と2段に配置される。第1のターボチャージャ
40はコンプレッサ40aとタービン40bとを偵えて
いる。コンプレッサ40aはその軸方向中心入口がエア
ーフローメータ34の下流の吸気導管44に接続され、
接線方向出口が吸気導管46に接続される。タービン4
0bは接線方向入口が排気管38に接続され、軸方向出
口が排気導管48に接続される。
ーラ42と2段に配置される。第1のターボチャージャ
40はコンプレッサ40aとタービン40bとを偵えて
いる。コンプレッサ40aはその軸方向中心入口がエア
ーフローメータ34の下流の吸気導管44に接続され、
接線方向出口が吸気導管46に接続される。タービン4
0bは接線方向入口が排気管38に接続され、軸方向出
口が排気導管48に接続される。
第2のターボクーラ42はコンプレッサ42aとタービ
ン42bとを備えている。コンプレッサ42aはその軸
方向中心入口が吸気導管50に接続され、接線方向出口
が吸気導管52に接続される。タービン42bは接線方
向入口が導管54に接続され、軸方向出口が導管56に
接続される。
ン42bとを備えている。コンプレッサ42aはその軸
方向中心入口が吸気導管50に接続され、接線方向出口
が吸気導管52に接続される。タービン42bは接線方
向入口が導管54に接続され、軸方向出口が導管56に
接続される。
第1のターボチャージャ40のタービン40bを迂回し
てバイパス通路58が設置され、バイパス通路58にバ
イパス制御弁(所謂ウェイストゲート弁)60が設置さ
れ、同ウェイストゲート弁60はリンク機構62を介し
てダイヤフラム式のアクチュエータ64に連結される。
てバイパス通路58が設置され、バイパス通路58にバ
イパス制御弁(所謂ウェイストゲート弁)60が設置さ
れ、同ウェイストゲート弁60はリンク機構62を介し
てダイヤフラム式のアクチュエータ64に連結される。
アクチエエータ64は第1ターボチヤージヤ40のコン
プレ。
プレ。
す40aからの過給された空気の圧力を受ける圧力導管
6Gを有し、過給圧力が設定値を越えるとバイパス通路
58を開放し、過給圧の上限をその設定値に維持すると
いう周知の役目をする。
6Gを有し、過給圧力が設定値を越えるとバイパス通路
58を開放し、過給圧の上限をその設定値に維持すると
いう周知の役目をする。
インククーラ68は過給によって高められた吸入空気の
温度を降下させるためのものである。インタクーラ68
は二つの空気人口68a、68bを有し、前者は吸気導
管70に接続され、後者は第2ターボクーラ42のコン
プレッサ42aへの導管52に接続される。インタクー
ラ68は出口68cを有し、同出口68Cは導管72に
接続される。インタクーラ68は入口68aから出口6
8Cに向かう過程で吸入空気流を大気又は水と熱交換さ
せ、その吸入空気流の温度を低下させる熱交換部68d
を持つ。
温度を降下させるためのものである。インタクーラ68
は二つの空気人口68a、68bを有し、前者は吸気導
管70に接続され、後者は第2ターボクーラ42のコン
プレッサ42aへの導管52に接続される。インタクー
ラ68は出口68cを有し、同出口68Cは導管72に
接続される。インタクーラ68は入口68aから出口6
8Cに向かう過程で吸入空気流を大気又は水と熱交換さ
せ、その吸入空気流の温度を低下させる熱交換部68d
を持つ。
第1の三方切替弁74、第2の三方切替弁76がこの発
明における過給作動制御のため設置される。これらの切
替弁74.76は電磁弁として構成することができる。
明における過給作動制御のため設置される。これらの切
替弁74.76は電磁弁として構成することができる。
第1の切替弁74は、消磁されると白抜きの接続状態を
とり、第1のターボチャージャ40のコンプレッサ40
aからの専管46を第2のターボクーラ42のコンプレ
ッサ42aへの導管50に接続し、これに対し、励磁さ
れると黒塗りの接続状態をとり、第1のターボチャージ
ャ40のコンプレッサ40aからの専管46をインクク
ーラ68への導管70に接続する。
とり、第1のターボチャージャ40のコンプレッサ40
aからの専管46を第2のターボクーラ42のコンプレ
ッサ42aへの導管50に接続し、これに対し、励磁さ
れると黒塗りの接続状態をとり、第1のターボチャージ
ャ40のコンプレッサ40aからの専管46をインクク
ーラ68への導管70に接続する。
一方、第2の切替弁76は消磁されると白抜きの接続状
態をとり、インククーラ68からの導管72を第2のタ
ーボクーラ42のタービン42bへの導管54に接続し
、これに対し励磁されると黒塗りの状態をとり、インク
クーラ68からの導管72をサージタンク32への専管
80に接続する。尚、第2のターボクーラのタービン4
2bからの前記導管56はスロットル弁33の上流にお
いてこの導管80に接続される。
態をとり、インククーラ68からの導管72を第2のタ
ーボクーラ42のタービン42bへの導管54に接続し
、これに対し励磁されると黒塗りの状態をとり、インク
クーラ68からの導管72をサージタンク32への専管
80に接続する。尚、第2のターボクーラのタービン4
2bからの前記導管56はスロットル弁33の上流にお
いてこの導管80に接続される。
第2図において、制御回路90は、運転状態を検出する
各センサからの信号によって、燃料噴射制御、電磁弁7
4及び76の切り換えによる過給制御並びにその他のエ
ンジン制御、例えば点火時期制御を実行するもので実施
例ではマイクロコンピュータシステムとして構成される
。第4図は制御回路の構成をブロックダイヤグラムによ
って示すものである。制御回路90は中央処理装置92
と、アナログ信号用の入力インタフェース回路94とデ
ィジタル信号用の入力インタフェース回路96と、A/
Dコンバータ98と、出力インタフェース回路100と
を具備する。入力インタフェース回路94には種々のセ
ンサからのアナログ信号が印加される。第2図にはそれ
らのセンサのうちエアーフローメータ34(34bはそ
の出力部を示す)と、スロットル弁位置センサ35とが
図示される。入力インタフェース回路96には種々のセ
ンサからのデジタル信号が入力される。出力インタフェ
ース回路100は各気筒のインジェクタ39に接続され
、所定のクランク軸タイミングにおいて燃料噴射が実行
される。また、各三方切替弁74.76に作動信号が印
加され、この発明に従って2つのターボ40.42の作
動が制御される。尚、この゛発明は実施例のように燃料
噴射内燃機関にその応用が限定されず、気化器式の内燃
機関にも応用することができる。また、ディーゼル機関
であってもよい。
各センサからの信号によって、燃料噴射制御、電磁弁7
4及び76の切り換えによる過給制御並びにその他のエ
ンジン制御、例えば点火時期制御を実行するもので実施
例ではマイクロコンピュータシステムとして構成される
。第4図は制御回路の構成をブロックダイヤグラムによ
って示すものである。制御回路90は中央処理装置92
と、アナログ信号用の入力インタフェース回路94とデ
ィジタル信号用の入力インタフェース回路96と、A/
Dコンバータ98と、出力インタフェース回路100と
を具備する。入力インタフェース回路94には種々のセ
ンサからのアナログ信号が印加される。第2図にはそれ
らのセンサのうちエアーフローメータ34(34bはそ
の出力部を示す)と、スロットル弁位置センサ35とが
図示される。入力インタフェース回路96には種々のセ
ンサからのデジタル信号が入力される。出力インタフェ
ース回路100は各気筒のインジェクタ39に接続され
、所定のクランク軸タイミングにおいて燃料噴射が実行
される。また、各三方切替弁74.76に作動信号が印
加され、この発明に従って2つのターボ40.42の作
動が制御される。尚、この゛発明は実施例のように燃料
噴射内燃機関にその応用が限定されず、気化器式の内燃
機関にも応用することができる。また、ディーゼル機関
であってもよい。
第5図は第2図の制御回路の作動を説明するフローチャ
ートを示している。ステップSlでは各センサからの信
号が入力され、ステップS2では各センサの信号状態よ
り現在の運転状態が識別又は把握される。ステップS3
では、2つのターボ40.42を直列に配置し下流側の
第2のターボをクーラとして働かせる必要のある高速等
の運転条件か否か判別される。ターボクーラ作動条件で
ないとすればステップS4に進み、三方切替弁74.7
6の励磁が行われる。ターボクーラ作動条件とすればス
テップS5に進み、三方切替弁74.76は消磁される
。ステップS6は燃料噴射時期、量の算出を示し、ステ
ップS7はインジェクタ39への燃料噴射信号の出力を
示す。
ートを示している。ステップSlでは各センサからの信
号が入力され、ステップS2では各センサの信号状態よ
り現在の運転状態が識別又は把握される。ステップS3
では、2つのターボ40.42を直列に配置し下流側の
第2のターボをクーラとして働かせる必要のある高速等
の運転条件か否か判別される。ターボクーラ作動条件で
ないとすればステップS4に進み、三方切替弁74.7
6の励磁が行われる。ターボクーラ作動条件とすればス
テップS5に進み、三方切替弁74.76は消磁される
。ステップS6は燃料噴射時期、量の算出を示し、ステ
ップS7はインジェクタ39への燃料噴射信号の出力を
示す。
三方電磁弁74.76の選択的な作動により第1実施例
の2つのターボ装置がどのように作動するかを以下更に
詳細に説明すると、低速時(例えばエンジン速度<30
0Orpm)等のターボクーラをカットする運転時には
第2図に示すように電磁弁74.76は励磁され、黒塗
りのボート位置をとる。排気管38からの排気ガスのエ
ネルギによって第1のターボチャージャ40のタービン
40aが回転駆動され、このタービン40aに連結され
たコンプレッサ40aの回転により、吸入空気は導管4
4から導管46に圧送される。切替弁74が黒塗りの位
置であることから空気はふ管70を介してインククーラ
68を経て導管72に4かれる。第2の切替弁76も黒
塗りの位置をとっているから空気は専管80、スロット
ル弁33、サージタンク32、吸気マニホルド30を介
して燃焼室18に導入される。即ち、ターボクーラの作
動をカットする低速時は第2のターボ42は作動に関与
しない。
の2つのターボ装置がどのように作動するかを以下更に
詳細に説明すると、低速時(例えばエンジン速度<30
0Orpm)等のターボクーラをカットする運転時には
第2図に示すように電磁弁74.76は励磁され、黒塗
りのボート位置をとる。排気管38からの排気ガスのエ
ネルギによって第1のターボチャージャ40のタービン
40aが回転駆動され、このタービン40aに連結され
たコンプレッサ40aの回転により、吸入空気は導管4
4から導管46に圧送される。切替弁74が黒塗りの位
置であることから空気はふ管70を介してインククーラ
68を経て導管72に4かれる。第2の切替弁76も黒
塗りの位置をとっているから空気は専管80、スロット
ル弁33、サージタンク32、吸気マニホルド30を介
して燃焼室18に導入される。即ち、ターボクーラの作
動をカットする低速時は第2のターボ42は作動に関与
しない。
高速時(例えばエンジン速度≧3000rpm)のよう
にターボクーラの作動が必要な運転時は電磁弁74.7
6は第3図のように白抜きのボート位置をとる。そのた
め、第1のターボチャージャ40のコンプレッサ40a
からの空気は第1の切替弁74を介して導管50を経て
、第2のターボクーラ42のコンプレッサ42aに4大
されて更に圧縮され高圧力になる。そして、ふ管52、
インタクーラ68、導管72を経て、第2の切替弁76
より導管54を経て第2のターボクーラ42のタービン
42 b 導管56,80、スロットル弁33、サージ
タンク32、吸気マニホルド30を経て燃焼室18に導
入される。第1のターボチャージャ40で過給された吸
入空気は第2のターボクーラ42のコンプレッサ42a
を通過する際に圧縮を受けて更に高圧力になり、同じ第
2のターボクーラ42のタービン42bを通過する際に
は断熱膨張し、十分に圧力降下する。このように、第2
のターボクーラ42を通過する際の圧縮−膨張という過
程において吸入空気は強く冷却される。
にターボクーラの作動が必要な運転時は電磁弁74.7
6は第3図のように白抜きのボート位置をとる。そのた
め、第1のターボチャージャ40のコンプレッサ40a
からの空気は第1の切替弁74を介して導管50を経て
、第2のターボクーラ42のコンプレッサ42aに4大
されて更に圧縮され高圧力になる。そして、ふ管52、
インタクーラ68、導管72を経て、第2の切替弁76
より導管54を経て第2のターボクーラ42のタービン
42 b 導管56,80、スロットル弁33、サージ
タンク32、吸気マニホルド30を経て燃焼室18に導
入される。第1のターボチャージャ40で過給された吸
入空気は第2のターボクーラ42のコンプレッサ42a
を通過する際に圧縮を受けて更に高圧力になり、同じ第
2のターボクーラ42のタービン42bを通過する際に
は断熱膨張し、十分に圧力降下する。このように、第2
のターボクーラ42を通過する際の圧縮−膨張という過
程において吸入空気は強く冷却される。
そのため、(空気密度の増大により)十分な空気量が燃
焼室18に供給されるとともにノッキングの虞れが少な
くなり、点火時期を進めることができ、又は燃焼室18
の圧縮比を上げることができるので高い機関出力を得る
ことができる。
焼室18に供給されるとともにノッキングの虞れが少な
くなり、点火時期を進めることができ、又は燃焼室18
の圧縮比を上げることができるので高い機関出力を得る
ことができる。
以上説明したターボクーラシステムにおいて、第6図の
概略構成に示すように、第2のターボクーラ42は、そ
のコンプレッサ42aが第1のターボチャージャ40の
コンプレッサ40aの客用より小さく設定する。これに
よりターボクーラとしての作動時に下流側の第2のター
ボクーラの圧縮側ユニット容量が上流側の第1のターボ
の圧縮側ユニットの容量より小さくなる。このように上
流側のターボチャージャ40と下流側のターボクーラ4
2とを比較したとき下流側のターボクーラのコンプレッ
サ42aの容量が上流側のターボチャージャのコンプレ
ッサ40aの容量より小さいことにより、下流側のコン
プレッサ42aでの圧縮効率を向上することができる。
概略構成に示すように、第2のターボクーラ42は、そ
のコンプレッサ42aが第1のターボチャージャ40の
コンプレッサ40aの客用より小さく設定する。これに
よりターボクーラとしての作動時に下流側の第2のター
ボクーラの圧縮側ユニット容量が上流側の第1のターボ
の圧縮側ユニットの容量より小さくなる。このように上
流側のターボチャージャ40と下流側のターボクーラ4
2とを比較したとき下流側のターボクーラのコンプレッ
サ42aの容量が上流側のターボチャージャのコンプレ
ッサ40aの容量より小さいことにより、下流側のコン
プレッサ42aでの圧縮効率を向上することができる。
即ち、上流側のターボチャージャと比較して下流側のタ
ーボクーラのコンプレッサの入口での圧力は高い。その
ため、空気密度が大きいので体積流量自体は小さくなっ
ている。そのため、上流と下流とで同一容積のコンプレ
ッサであるとすると下流側のターボチャージャのコンプ
レッサの容積は過大となり、圧縮効率が低下する。この
ように下流側のコンプレッサを上流側のコンプレッサよ
り容量を小さくすることことにより下流側のコンプレッ
サ42aでの圧縮効率を高め、その冷却効率を向上する
ことができる効果がある。第7図は吸入空気量と過給圧
力比(コンプレッサの入口と出口での圧力比)とに対す
る効率の関係を示す。斜線はサージング限界である。破
線は等速度曲線である。コンプレッサの効率を高めるた
めには第7図の最大効率点に可能な限り近づくようにコ
ンプレッサの容量を決定する必要がある。
ーボクーラのコンプレッサの入口での圧力は高い。その
ため、空気密度が大きいので体積流量自体は小さくなっ
ている。そのため、上流と下流とで同一容積のコンプレ
ッサであるとすると下流側のターボチャージャのコンプ
レッサの容積は過大となり、圧縮効率が低下する。この
ように下流側のコンプレッサを上流側のコンプレッサよ
り容量を小さくすることことにより下流側のコンプレッ
サ42aでの圧縮効率を高め、その冷却効率を向上する
ことができる効果がある。第7図は吸入空気量と過給圧
力比(コンプレッサの入口と出口での圧力比)とに対す
る効率の関係を示す。斜線はサージング限界である。破
線は等速度曲線である。コンプレッサの効率を高めるた
めには第7図の最大効率点に可能な限り近づくようにコ
ンプレッサの容量を決定する必要がある。
この実施例の作動において、ターボクーラ作動時(高速
時)は容量が大きい上流側の第1ターボチヤージヤのコ
ンプレッサからの空気は容量の小さい下流側の第2のタ
ーボクーラのコンプレッサに4人され圧縮され、インク
クーラを経て、タービンのところで膨脂冷却され、エン
ジンに導入される。ターボクーラ非作動時は第1ターボ
チヤージヤのコンプレッサからの吸気は第6図の破線の
ように第2ターボを迂回し、直接シリンダに導入される
ことになる。
時)は容量が大きい上流側の第1ターボチヤージヤのコ
ンプレッサからの空気は容量の小さい下流側の第2のタ
ーボクーラのコンプレッサに4人され圧縮され、インク
クーラを経て、タービンのところで膨脂冷却され、エン
ジンに導入される。ターボクーラ非作動時は第1ターボ
チヤージヤのコンプレッサからの吸気は第6図の破線の
ように第2ターボを迂回し、直接シリンダに導入される
ことになる。
第8図は第2実施例の構成を示す。この第2実施例は低
速時には第1のターボチャージャによって過給を行い、
中速時には第1のターボチャージャ及び第2のターボを
ターボチャージャとして機能させることによって並列過
給を行い、高速時には上流側の第1のターボチャージャ
によって過給し下流側の第2のターボを圧縮−膨張を行
わせるターボクーラとして機能させたものである。以下
この実施例の構成を第1実施例との相違を中心に説明す
る。尚、第1実施例と同一機能の部品については同一の
参照番号を付しその説明を省略する。
速時には第1のターボチャージャによって過給を行い、
中速時には第1のターボチャージャ及び第2のターボを
ターボチャージャとして機能させることによって並列過
給を行い、高速時には上流側の第1のターボチャージャ
によって過給し下流側の第2のターボを圧縮−膨張を行
わせるターボクーラとして機能させたものである。以下
この実施例の構成を第1実施例との相違を中心に説明す
る。尚、第1実施例と同一機能の部品については同一の
参照番号を付しその説明を省略する。
第3の三方切替弁110が具備され、この切替弁110
は励磁状態では黒塗りのボート位置をとり、第2のター
ボ42のタービン42bの中心出口をサージタンク32
への導管80に開口する導管56に接続する。切替弁1
10は励磁状態では黒塗りのように位置し、第2のター
ボ42のタービン42bからの中心出口を第1のターボ
チャージャ40のタービン40bからの排気導管48に
合流させる。第1のターボチャージャのコンプレッサ4
0aへの中心入口へ開口する導管44から導管112が
分岐しており、第1の切替弁74と第2のターボのコン
プレッサ42aとを接続する導管50に接続される。導
管112上に第1の開閉弁114が設けられる。第2の
切替弁76と第2のターボ42のタービン42bとを接
続する導管54から導管116が分岐され、この導管1
16は第1のターボチャージャ40のタービン40・b
への排気管38に接続される。この導管116に第2の
開閉弁118が配置される。
は励磁状態では黒塗りのボート位置をとり、第2のター
ボ42のタービン42bの中心出口をサージタンク32
への導管80に開口する導管56に接続する。切替弁1
10は励磁状態では黒塗りのように位置し、第2のター
ボ42のタービン42bからの中心出口を第1のターボ
チャージャ40のタービン40bからの排気導管48に
合流させる。第1のターボチャージャのコンプレッサ4
0aへの中心入口へ開口する導管44から導管112が
分岐しており、第1の切替弁74と第2のターボのコン
プレッサ42aとを接続する導管50に接続される。導
管112上に第1の開閉弁114が設けられる。第2の
切替弁76と第2のターボ42のタービン42bとを接
続する導管54から導管116が分岐され、この導管1
16は第1のターボチャージャ40のタービン40・b
への排気管38に接続される。この導管116に第2の
開閉弁118が配置される。
この第2の実施例においては容量が大きい第1のターボ
チャージャ40は常時作動され、容量が小さい第2のタ
ーボ42は機関運転条件、例えば回転数に応じて選択的
に作動される。第11図は選択的に作動される第2のタ
ーボの作動を説明するフローチャートである。ステップ
S1ではエンジン回転数が読み出され、ステ・ツブS2
ではニシジン回転数NEが所定値NE、より大きいか否
か判別される。NE≦NE、のときはステップS3に進
み、第2ターボ42を迂回するように電磁弁74.76
及び110並びに開閉弁114゜118の制御が実行さ
れる。NE>NE+のときはステップS4に進み、エン
ジン回転数NEが所定値NE、より大きいか否かの判別
が行われる。
チャージャ40は常時作動され、容量が小さい第2のタ
ーボ42は機関運転条件、例えば回転数に応じて選択的
に作動される。第11図は選択的に作動される第2のタ
ーボの作動を説明するフローチャートである。ステップ
S1ではエンジン回転数が読み出され、ステ・ツブS2
ではニシジン回転数NEが所定値NE、より大きいか否
か判別される。NE≦NE、のときはステップS3に進
み、第2ターボ42を迂回するように電磁弁74.76
及び110並びに開閉弁114゜118の制御が実行さ
れる。NE>NE+のときはステップS4に進み、エン
ジン回転数NEが所定値NE、より大きいか否かの判別
が行われる。
NE≦N E 2のときはステップS5に進み、第2タ
ーボ42がターボチャージャとして機能し、過給作動が
第1ターボチヤージヤ40による過給作動と平行して実
行されるように切替弁74.76及び110並びに開閉
弁114,118の制御が実行される。N E > N
E zのときはステップS6に進み、第2ターボ42
がターボクーラとして機能し過給気の冷却作動が行われ
る。以下この作動を更に詳細に説明すると、第8図にお
いて低速時には切替弁74.76は励磁され、これは第
1実施例と同様である。更に、切替弁110は励磁され
、黒塗りのポート位置をとり、一方間閉弁114,11
8は閉鎖位置をとる。そのため、排気ガスの流れ、吸入
空気の流れは第2図に示す第1実施例の低速時と同様で
あり、大ターボ4oによる過給作動が行われ、小ターボ
42は休止される。
ーボ42がターボチャージャとして機能し、過給作動が
第1ターボチヤージヤ40による過給作動と平行して実
行されるように切替弁74.76及び110並びに開閉
弁114,118の制御が実行される。N E > N
E zのときはステップS6に進み、第2ターボ42
がターボクーラとして機能し過給気の冷却作動が行われ
る。以下この作動を更に詳細に説明すると、第8図にお
いて低速時には切替弁74.76は励磁され、これは第
1実施例と同様である。更に、切替弁110は励磁され
、黒塗りのポート位置をとり、一方間閉弁114,11
8は閉鎖位置をとる。そのため、排気ガスの流れ、吸入
空気の流れは第2図に示す第1実施例の低速時と同様で
あり、大ターボ4oによる過給作動が行われ、小ターボ
42は休止される。
第9図は中速時における作動を示し、電磁弁74.76
及び110は共に励磁され、開閉弁114及び119は
共に開放される。即ち、排気管38からの排気ガスは第
1のターボチャージャのタービン40bに導入されると
同時に導管116を介して第2のターボのタービン42
bに導入される。排気ガスは導管4日で合流され、排出
される。一方、吸気は第1ターボチヤージヤ40のコン
プレッサ40aに導入されると同時に導管112を介し
て第2のターボのコンプレッサ42aに導入される。コ
ンプレッサ40a。
及び110は共に励磁され、開閉弁114及び119は
共に開放される。即ち、排気管38からの排気ガスは第
1のターボチャージャのタービン40bに導入されると
同時に導管116を介して第2のターボのタービン42
bに導入される。排気ガスは導管4日で合流され、排出
される。一方、吸気は第1ターボチヤージヤ40のコン
プレッサ40aに導入されると同時に導管112を介し
て第2のターボのコンプレッサ42aに導入される。コ
ンプレッサ40a。
42aを出た空気はインタクーラ68にて合流され、4
管72を経てエンジン側に導入される。
管72を経てエンジン側に導入される。
高速時には第10図に示すように切替弁74゜76は消
磁され、これは第1実施例と同じである。
磁され、これは第1実施例と同じである。
これに加えて、切替弁110が消磁され、開閉弁114
及び118は閉鎖状態となる。そのため、排気ガス及び
吸入空気の流れ状態は第1実施例の高速時と同様になる
。即ち、第1のターボチャージャ40で圧縮された空気
が導管46.72を介して第2のターボ42を通過する
際の圧縮−膨張という過程において吸入空気は強く冷却
されるというターボクーラ作動が実現される。
及び118は閉鎖状態となる。そのため、排気ガス及び
吸入空気の流れ状態は第1実施例の高速時と同様になる
。即ち、第1のターボチャージャ40で圧縮された空気
が導管46.72を介して第2のターボ42を通過する
際の圧縮−膨張という過程において吸入空気は強く冷却
されるというターボクーラ作動が実現される。
この第2実施例のように回転数に応じて3段階で制御す
ることにより各回転数において最大の出力を得ることが
できる。第12図において、線りは第1ターボチヤージ
ヤのみ作動させた第8図の状態でのエンジン回転数に対
する出力特性、線Mは第1ターボチヤージヤとターボチ
ャージャとして機能させた第2ターボとを並列過給作動
させた第9図の状態でのエンジン回転数に対する出力特
性、線Nは第2ターボを吸入空気の圧縮−膨張サイクル
を行わせるターボクーラとして作動させたときのエンジ
ン回転数に対する出力特性である。
ることにより各回転数において最大の出力を得ることが
できる。第12図において、線りは第1ターボチヤージ
ヤのみ作動させた第8図の状態でのエンジン回転数に対
する出力特性、線Mは第1ターボチヤージヤとターボチ
ャージャとして機能させた第2ターボとを並列過給作動
させた第9図の状態でのエンジン回転数に対する出力特
性、線Nは第2ターボを吸入空気の圧縮−膨張サイクル
を行わせるターボクーラとして作動させたときのエンジ
ン回転数に対する出力特性である。
第2実施例によれば、各特性の出力の大きい部分を接続
した大実′faPのような回転数−出力特性を得ること
ができる。この第2実施例では各回転状態にわたって大
容量の第1ターボチヤージヤ40を″m続的に作動させ
るとともに、途中から作動させる第2ターボを小容量に
してターボラグを゛短縮している。これにより低速から
中速への過渡状態において応答性を向上することができ
る効果がある。即ち、低速から中速への切替点において
慣性モーメントの小さな第2ターボ42が起動されるた
め、その回転上昇が速やかに行われ、トルクの落ち込み
が防止される。また、この実施例のように大ターボチャ
ージャを常時作動させた方が低速時のターボチャージャ
の回転増加後のトルクを大きくとることができる。
した大実′faPのような回転数−出力特性を得ること
ができる。この第2実施例では各回転状態にわたって大
容量の第1ターボチヤージヤ40を″m続的に作動させ
るとともに、途中から作動させる第2ターボを小容量に
してターボラグを゛短縮している。これにより低速から
中速への過渡状態において応答性を向上することができ
る効果がある。即ち、低速から中速への切替点において
慣性モーメントの小さな第2ターボ42が起動されるた
め、その回転上昇が速やかに行われ、トルクの落ち込み
が防止される。また、この実施例のように大ターボチャ
ージャを常時作動させた方が低速時のターボチャージャ
の回転増加後のトルクを大きくとることができる。
第13図は第3実施例を示し、大容量の第1ターボチヤ
ージヤと小容量の第2ターボとを設ける点は第1実施例
、第2実施例と同様であるが、低速時におけるターボチ
ャージャの使い方が相違しており、第1実施例及び第2
実施例では低速時に大容量のターボチャージャを使用し
ているのにこの実施例では低速時に小容量のターボの方
をターボチャージャとして使用るものである。ターボク
ーラとしての作動のさせ方は同じである。以下相違点を
中心に説明する。第1のターボチャージャ40のタービ
ン40bを迂回するウェイストゲート弁60に加え、第
2のウェイストゲート弁200が設けられ、この第2の
ウェイストゲート弁200は第2のターボのタービン4
2bを迂回するバイパス通路通路202を開閉するため
設けられる。第2のアクチュエータ204によるウェイ
ストゲート弁200の駆動が第1のアクチュエータ64
によるウェイストゲート弁60の駆動と同様に行われる
。この第1のウェイストゲート弁60のアクチュエータ
64の駆動はコンプレッサ下流の過給圧を駆動源とする
。即ち、コンプレッサ40aの下流の導管50からの過
給圧が所定値以上のときアクチュエータ64はウェイス
トゲート弁60を開弁に至らしめるものである。この作
動原理は第2のアクチュエータ204についても同様で
ある。即ち、導管206はアクチュエータ204をコン
プレッサ42aとインククーラ68との間の導管52に
接続し、第2のターボ42による過給圧が所定値を超え
るとウェイストゲート弁200がバイパス通路202を
開けることにより圧力制御が行われる。第1の三方切替
弁210はエアーフローメータ34からの導管44を大
ターボチャージャ40のコンプレッサ40aへの導管8
8に連通ずる白抜き位置と、小ターボ42のコンプレッ
サ42aへの導管212に連通ずる黒塗位置との間を切
り替わる。第2の三方切替弁214は排気管38を大タ
ーボチャージャ40のタービン40bへの導管21Bに
接続する白抜き位置と、小ターボ42のタービン42b
への導管220に接続する黒塗位置との間で切り替わる
。
ージヤと小容量の第2ターボとを設ける点は第1実施例
、第2実施例と同様であるが、低速時におけるターボチ
ャージャの使い方が相違しており、第1実施例及び第2
実施例では低速時に大容量のターボチャージャを使用し
ているのにこの実施例では低速時に小容量のターボの方
をターボチャージャとして使用るものである。ターボク
ーラとしての作動のさせ方は同じである。以下相違点を
中心に説明する。第1のターボチャージャ40のタービ
ン40bを迂回するウェイストゲート弁60に加え、第
2のウェイストゲート弁200が設けられ、この第2の
ウェイストゲート弁200は第2のターボのタービン4
2bを迂回するバイパス通路通路202を開閉するため
設けられる。第2のアクチュエータ204によるウェイ
ストゲート弁200の駆動が第1のアクチュエータ64
によるウェイストゲート弁60の駆動と同様に行われる
。この第1のウェイストゲート弁60のアクチュエータ
64の駆動はコンプレッサ下流の過給圧を駆動源とする
。即ち、コンプレッサ40aの下流の導管50からの過
給圧が所定値以上のときアクチュエータ64はウェイス
トゲート弁60を開弁に至らしめるものである。この作
動原理は第2のアクチュエータ204についても同様で
ある。即ち、導管206はアクチュエータ204をコン
プレッサ42aとインククーラ68との間の導管52に
接続し、第2のターボ42による過給圧が所定値を超え
るとウェイストゲート弁200がバイパス通路202を
開けることにより圧力制御が行われる。第1の三方切替
弁210はエアーフローメータ34からの導管44を大
ターボチャージャ40のコンプレッサ40aへの導管8
8に連通ずる白抜き位置と、小ターボ42のコンプレッ
サ42aへの導管212に連通ずる黒塗位置との間を切
り替わる。第2の三方切替弁214は排気管38を大タ
ーボチャージャ40のタービン40bへの導管21Bに
接続する白抜き位置と、小ターボ42のタービン42b
への導管220に接続する黒塗位置との間で切り替わる
。
第3の三方切替弁222は第2のターボ42のタービン
42bからの導管223をサージタンク32の上流の導
管80に接続する白抜き位置と、大ターボチャージャ4
0のタービン42bからの共通排気管48に連通する黒
塗位置との間を切り替わる。第4の三方切替弁226は
インタクーラ68からの導管72を導管228を介して
小ターボ42のタービン42bの上流の専管220に接
続する白抜き位置と、サージタンク32への導管80に
接続する黒塗位置との間を切り替わる。尚、この第3実
施例においても、同様に制御回路が設けられるが、その
作動は実質的に相違がないので図示は省略する。
42bからの導管223をサージタンク32の上流の導
管80に接続する白抜き位置と、大ターボチャージャ4
0のタービン42bからの共通排気管48に連通する黒
塗位置との間を切り替わる。第4の三方切替弁226は
インタクーラ68からの導管72を導管228を介して
小ターボ42のタービン42bの上流の専管220に接
続する白抜き位置と、サージタンク32への導管80に
接続する黒塗位置との間を切り替わる。尚、この第3実
施例においても、同様に制御回路が設けられるが、その
作動は実質的に相違がないので図示は省略する。
以上説明した第3実施例の作動を説明すると、内燃機関
の低速時には第13図において切替弁210.214.
222.226は全て励磁され、黒塗のボート位置を止
る。排気管38からの排気ガスは導管220を介して第
2のターボ(小ターボ)42のタービン42bに導入さ
れ、これを回転駆動し、コンプレッサ42aが回転され
る。これにより、エアーフローメータ34から、吸入空
気の流れが、導管212、小ターボ42のコンプレッサ
42a、導管52、インククーラ68、導管?2.80
、サージタンク32、吸気マニホルド30の順におこり
、空気がエンジンに導入される。切替弁210,214
の励磁により第1のターボチャージャ(大ターボ)40
は作動に全熱関与しない。即ち、この第3実施例では低
速時は小ターボにより過給が行われ、この点が低速特大
ターボチャージャが作動する第1及び第2実施例と相違
する。
の低速時には第13図において切替弁210.214.
222.226は全て励磁され、黒塗のボート位置を止
る。排気管38からの排気ガスは導管220を介して第
2のターボ(小ターボ)42のタービン42bに導入さ
れ、これを回転駆動し、コンプレッサ42aが回転され
る。これにより、エアーフローメータ34から、吸入空
気の流れが、導管212、小ターボ42のコンプレッサ
42a、導管52、インククーラ68、導管?2.80
、サージタンク32、吸気マニホルド30の順におこり
、空気がエンジンに導入される。切替弁210,214
の励磁により第1のターボチャージャ(大ターボ)40
は作動に全熱関与しない。即ち、この第3実施例では低
速時は小ターボにより過給が行われ、この点が低速特大
ターボチャージャが作動する第1及び第2実施例と相違
する。
高速時には第14図に示すよう切替弁210゜214.
222.226は全て消磁され、白抜きの位置をとる。
222.226は全て消磁され、白抜きの位置をとる。
排気管38からの排気ガスは大ターボチャージャ40の
タービン40bを回転駆動し、これによりコンプレッサ
42aが回転される。
タービン40bを回転駆動し、これによりコンプレッサ
42aが回転される。
これにより過給された吸入空気は導管50゜212を介
して小ターボ42のコンプレフサ42aに導入され、そ
れから導管52,72、インククーラ68、導管228
を経て小ターボ42のタービン42bのところで膨張冷
却される。冷却された吸入空気は導管223,56.8
0を介してエンジン側に導入される。その結果、高速時
は小ターボは圧縮−膨張を行うターボクーラとして作動
し、これは第1及び第2実施例と同じである。
して小ターボ42のコンプレフサ42aに導入され、そ
れから導管52,72、インククーラ68、導管228
を経て小ターボ42のタービン42bのところで膨張冷
却される。冷却された吸入空気は導管223,56.8
0を介してエンジン側に導入される。その結果、高速時
は小ターボは圧縮−膨張を行うターボクーラとして作動
し、これは第1及び第2実施例と同じである。
第4実施例は低速時に小ターボの方をターボチャージャ
として作動させるという点では第3実施例と同じであり
、一方低速、中速、高速の3段階で制御を行う点で第3
実施例と相異する。第1の三方切替弁300は大ターボ
チャージャ40のコンプレッサ40aからの導管50を
導管302を介して、エアーフローメータ34からの導
管304に接続する白抜き位置と、インタクーラ68に
接続する導管308に接続する黒塗位置との間を切り替
わる。第2の三方切替弁309、第3の三方切替弁31
0は夫々第3実施例の三方切替弁222,226と同様
であり説明を省略する。
として作動させるという点では第3実施例と同じであり
、一方低速、中速、高速の3段階で制御を行う点で第3
実施例と相異する。第1の三方切替弁300は大ターボ
チャージャ40のコンプレッサ40aからの導管50を
導管302を介して、エアーフローメータ34からの導
管304に接続する白抜き位置と、インタクーラ68に
接続する導管308に接続する黒塗位置との間を切り替
わる。第2の三方切替弁309、第3の三方切替弁31
0は夫々第3実施例の三方切替弁222,226と同様
であり説明を省略する。
以上の3個の三方切替弁300,309及び310に加
えて4個の開閉弁320,322゜324.326が設
けられる。第1の開閉弁320は大ターボチャージャ4
0への4管88の途中に設置される。第2の開閉弁32
2は第1の切替弁300からの導管302が接続される
より上流側の位置で導管304上に設置される。第5の
開閉弁324は、大ターボチャージャ40のタービン4
0bへの導管330に、導管332の接続個所より下流
の個所で接続される。第4の開閉弁326は排気管3B
を小ターボ42のタービン42bに接続する前記導管3
32上に設置される。
えて4個の開閉弁320,322゜324.326が設
けられる。第1の開閉弁320は大ターボチャージャ4
0への4管88の途中に設置される。第2の開閉弁32
2は第1の切替弁300からの導管302が接続される
より上流側の位置で導管304上に設置される。第5の
開閉弁324は、大ターボチャージャ40のタービン4
0bへの導管330に、導管332の接続個所より下流
の個所で接続される。第4の開閉弁326は排気管3B
を小ターボ42のタービン42bに接続する前記導管3
32上に設置される。
以下この第4実施例の作動を説明すると、低速時は第1
5図のように、三方切替弁300゜319及び310は
励磁され、黒塗位置をとる。
5図のように、三方切替弁300゜319及び310は
励磁され、黒塗位置をとる。
−力筒1開閉弁320は閉鎖、第2開閉弁322は開放
、第2開閉弁324は閉鎖、第4開閉弁326は開放と
なり、排気ガス及び吸気の流れは矢印の通りとなる。即
ち、排気ガスは導管332より小ターボ42のタービン
42bを駆動し、吸入空気は導管304より小ターボ4
2のコンプレッサ42aで圧縮され、インタクーラ68
、導管?2,80、サージタンク32より燃焼室18に
゛ 導入される。大ターボチャージャ40は排気ガス
、空気の流れに関与せず、小ターボによる過給が実行さ
れる。
、第2開閉弁324は閉鎖、第4開閉弁326は開放と
なり、排気ガス及び吸気の流れは矢印の通りとなる。即
ち、排気ガスは導管332より小ターボ42のタービン
42bを駆動し、吸入空気は導管304より小ターボ4
2のコンプレッサ42aで圧縮され、インタクーラ68
、導管?2,80、サージタンク32より燃焼室18に
゛ 導入される。大ターボチャージャ40は排気ガス
、空気の流れに関与せず、小ターボによる過給が実行さ
れる。
中速時には第16図のように三方切替弁300゜309
及び310は黒塗位置を維持するが、第2開閉弁322
、第4開閉弁326に加え、いままで閉じていた第1開
閉弁320及び第3開閉弁324が開放される。そのた
め、小ターボ42への排気ガス、空気の流れは維持され
た上、大ターボチャージャ40のタービン40bに導管
3・20を介して排気ガスが導入され、これを回転駆動
し、コンプレッサ40aには第1開閉弁320を介して
空気が導入される。かくして、この中速域には大ターボ
チャージャ40及び小ターボ42の双方が過給に関与す
る。
及び310は黒塗位置を維持するが、第2開閉弁322
、第4開閉弁326に加え、いままで閉じていた第1開
閉弁320及び第3開閉弁324が開放される。そのた
め、小ターボ42への排気ガス、空気の流れは維持され
た上、大ターボチャージャ40のタービン40bに導管
3・20を介して排気ガスが導入され、これを回転駆動
し、コンプレッサ40aには第1開閉弁320を介して
空気が導入される。かくして、この中速域には大ターボ
チャージャ40及び小ターボ42の双方が過給に関与す
る。
高速時には第17図に示すように、切替弁300.30
!11及び310は白抜きの位置をとり、一方第1の開
閉弁320は開放、第2の開閉弁322は閉鎖、第2の
開閉弁324は開放、第4の開閉弁326は閉鎖される
。その結果、大ターボチャージャ40のタービン40b
に排気ガスが導管330を介して導入され、一方コンプ
レッサ40aで空気を圧縮し、大ターボチャージャ40
による過給作動が行われる。そして、このコンプレッサ
40aからの空気は導管302,304を介して小ター
ボ42のコンプレッサ42aに導入され、そこからイン
タクーラ68、導管72゜350を介して小ターボ42
のタービン42bを通り、導管56,80、サージタン
ク32を介して燃焼室18に入る。従って、小ターボ4
2はターボクーラとして機能することになる。この実施
例では低速、中速、高速で第2実施例と同様な3段階制
御が行われ、第12図のような各回転にわたって高いエ
ンジン出力を得ることができる。
!11及び310は白抜きの位置をとり、一方第1の開
閉弁320は開放、第2の開閉弁322は閉鎖、第2の
開閉弁324は開放、第4の開閉弁326は閉鎖される
。その結果、大ターボチャージャ40のタービン40b
に排気ガスが導管330を介して導入され、一方コンプ
レッサ40aで空気を圧縮し、大ターボチャージャ40
による過給作動が行われる。そして、このコンプレッサ
40aからの空気は導管302,304を介して小ター
ボ42のコンプレッサ42aに導入され、そこからイン
タクーラ68、導管72゜350を介して小ターボ42
のタービン42bを通り、導管56,80、サージタン
ク32を介して燃焼室18に入る。従って、小ターボ4
2はターボクーラとして機能することになる。この実施
例では低速、中速、高速で第2実施例と同様な3段階制
御が行われ、第12図のような各回転にわたって高いエ
ンジン出力を得ることができる。
尚、各実施例を通じて切替弁等による制御等の詳細構成
はこれらと等価な代替手段に置き換えることが可能であ
る。
はこれらと等価な代替手段に置き換えることが可能であ
る。
ターボクーラとして働かせる下流側のターボのコンプレ
ッサの容量を過給機として働く上流側のターボのコンプ
レッサの容量より小さくすることにより、圧縮効率を高
めターボクーラによる冷却効果を一層高めることができ
るとともに慣性モーメントが小さくなりターボラグが短
縮され、回転の立上りが迅速に行われる。
ッサの容量を過給機として働く上流側のターボのコンプ
レッサの容量より小さくすることにより、圧縮効率を高
めターボクーラによる冷却効果を一層高めることができ
るとともに慣性モーメントが小さくなりターボラグが短
縮され、回転の立上りが迅速に行われる。
更に、エンジン速度に応じて、ターボ作動を制御し・低
速時及び中速時には過給機として働き、また高速時にタ
ーボクーラとして働くように構成することで、各回転数
にわたり高いエンジン出力を得ることができる。また、
ターボクーラの小型化により、車両への搭載性が向上す
るとともに、ターボクーラの冷却効果の向上によりノッ
キングが抑制され、インタークーラも小型化されうるか
、不必要とされるようになる。
速時及び中速時には過給機として働き、また高速時にタ
ーボクーラとして働くように構成することで、各回転数
にわたり高いエンジン出力を得ることができる。また、
ターボクーラの小型化により、車両への搭載性が向上す
るとともに、ターボクーラの冷却効果の向上によりノッ
キングが抑制され、インタークーラも小型化されうるか
、不必要とされるようになる。
第1図はターボクーラシステムの構成及び作動を概念的
に説明する図。 第2図はターボクーラシステムの全体構成図で、図中の
切替弁は低速時に適合するよう切替られており、排気ガ
ス、空気の流れ方向を夫々の矢印にて示す。 第3図は第2図と同様であるが切替弁は高速時に適合す
るように切替られている。 −第4図は制御回路の概略構成図。 第5図は第1実施例の制御回路の作動を説明するフロー
チャート。 第6図は第1実施例の要点を示す概念構成図。 第7図は吸気量と圧力比とに対し圧縮効率がどのように
変化するかを説明するグラフ。 第8図は第2実施例のシステム全体構成図で、切替弁は
低速実施例に適合するように位置しており、排気ガス、
空気の流れを夫々の矢印をもって示す。 第9図は第8図と同様であるが、切替弁は中速時に適合
するように切替られている。 第1O図は第8図と同様であるが、切替弁°は高速時に
適合するように切替られている。 第11図は第2実施例の制御回路の作動を説明するフロ
ーチャート。 第12図は第2実施例におけるエンジン回転数に対する
出力特性を示すグラフ。 第13及び14図は第3実施例における低速、高速にお
ける弁装置の状態並びに空気及び排気ガスの流れを説明
する図。 第15図、第16図及び17図は第4実施例における低
速、中速及び高速の夫々における弁装置の状態並びに空
気及び排気ガスの流れを説明する図。 18・・・燃焼室、 32・・・サージタンク
、33・・・スロットル弁、 40・・・第1のターボ(チャージャ)、40a・・・
コンプレッサ、40b・・・タービン、42・・・第2
のターボ(タープ)、 42a・・・コンプレッサ、42b・・・タービン、6
8・・・インクタープ、 74.76・・・切替弁、
90・・・制御回路、 110・・・切替弁、1
14.118・・・開閉弁、 210.214,222,226・・・切替弁、300
.309.310・・・切替弁、320.322,32
4,326・・・切替弁。
に説明する図。 第2図はターボクーラシステムの全体構成図で、図中の
切替弁は低速時に適合するよう切替られており、排気ガ
ス、空気の流れ方向を夫々の矢印にて示す。 第3図は第2図と同様であるが切替弁は高速時に適合す
るように切替られている。 −第4図は制御回路の概略構成図。 第5図は第1実施例の制御回路の作動を説明するフロー
チャート。 第6図は第1実施例の要点を示す概念構成図。 第7図は吸気量と圧力比とに対し圧縮効率がどのように
変化するかを説明するグラフ。 第8図は第2実施例のシステム全体構成図で、切替弁は
低速実施例に適合するように位置しており、排気ガス、
空気の流れを夫々の矢印をもって示す。 第9図は第8図と同様であるが、切替弁は中速時に適合
するように切替られている。 第1O図は第8図と同様であるが、切替弁°は高速時に
適合するように切替られている。 第11図は第2実施例の制御回路の作動を説明するフロ
ーチャート。 第12図は第2実施例におけるエンジン回転数に対する
出力特性を示すグラフ。 第13及び14図は第3実施例における低速、高速にお
ける弁装置の状態並びに空気及び排気ガスの流れを説明
する図。 第15図、第16図及び17図は第4実施例における低
速、中速及び高速の夫々における弁装置の状態並びに空
気及び排気ガスの流れを説明する図。 18・・・燃焼室、 32・・・サージタンク
、33・・・スロットル弁、 40・・・第1のターボ(チャージャ)、40a・・・
コンプレッサ、40b・・・タービン、42・・・第2
のターボ(タープ)、 42a・・・コンプレッサ、42b・・・タービン、6
8・・・インクタープ、 74.76・・・切替弁、
90・・・制御回路、 110・・・切替弁、1
14.118・・・開閉弁、 210.214,222,226・・・切替弁、300
.309.310・・・切替弁、320.322,32
4,326・・・切替弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、上流側のターボチャージャよりの過給空気を下流側
のターボクーラの圧縮側ユニットに導入し、圧縮された
空気を同じ下流側のターボクーラの膨張側ユニットに導
入し、これにより上流側のターボチャージャにより過給
を受けた吸入空気を冷却するようにした複数のターボを
備えた内燃機関において、 下流側のターボクーラの圧縮側のユニットの容量を上流
側のターボチャージャの圧縮側ユニットの容量よりも小
さく構成し、下流側を小容量ターボ、上流側を大容量タ
ーボとしたことを特徴とするターボによる過給気冷却式
内燃機関。 2、前記小容量ターボの膨張側ユニットの吸入口は、機
関の排気系に接続されるとともに、切替弁を介して前記
小容量ターボの圧縮側ユニットの吐出口に接続され、前
記小容量ターボは少なくとも中速時は過給機として機能
し、また、高速時は過給気のクーラとして機能するよう
に構成したことを特徴とする請求項1に記載のターボに
よる過給機冷却式内燃機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63032860A JP2551083B2 (ja) | 1987-02-17 | 1988-02-17 | ターボによる過給気冷却式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62-20721 | 1987-02-17 | ||
JP2072187 | 1987-02-17 | ||
JP63032860A JP2551083B2 (ja) | 1987-02-17 | 1988-02-17 | ターボによる過給気冷却式内燃機関 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS64322A JPS64322A (en) | 1989-01-05 |
JPH01322A true JPH01322A (ja) | 1989-01-05 |
JP2551083B2 JP2551083B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=26357698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63032860A Expired - Lifetime JP2551083B2 (ja) | 1987-02-17 | 1988-02-17 | ターボによる過給気冷却式内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2551083B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5269143A (en) * | 1992-12-07 | 1993-12-14 | Ford Motor Company | Diesel engine turbo-expander |
GB2420152A (en) * | 2004-11-10 | 2006-05-17 | Lotus Car | Pressure-charged gasoline internal combustion engine |
EP1777387A1 (de) * | 2005-10-19 | 2007-04-25 | Ford Global Technologies, LLC | Aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine |
DE102011084782B4 (de) * | 2011-10-19 | 2014-09-11 | Ford Global Technologies, Llc | Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung |
JP6764780B2 (ja) * | 2016-12-26 | 2020-10-07 | 三菱重工業株式会社 | エンジンシステム用制御装置、及びエンジンシステム |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61234224A (ja) * | 1985-04-11 | 1986-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 内燃機関 |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP63032860A patent/JP2551083B2/ja not_active Expired - Lifetime
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