JPH02125921A - 過給機付エンジンの吸気装置 - 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） 本発明は過給機付エンジンの吸気装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来、過給機付エンジンとして、例えば特開昭５９−１
６００２２号公報に開示されるように、低速用および高
速用の排気ターボ過給機を備えるとともに、該各排気タ
ーボ過給機の吸気下流側の吸気通路を集合させてエンジ
ンに接続し、高速用の排気ターボ過給機を高速高負荷時
のみで作動させるようにした、いわゆるシーケンシャル
・タボ◆タイプのものが知られている。このものによれ
ば、低速低負荷時には低速用の排気ターボ過給機のみを
作動させ、排気通路からの排気ガスを低速用排気ターボ
過給機のタービンに集中的に供給して高い過給圧を立上
がり良く得る一方、高速高負荷時には低速用および高速
用の排気ターボ過給機の双方を作動させ、排気通路から
の排気ガスを二つの排気ターボ過給機のタービンに供給
して吸気流量を確保しながら適正な過給圧を得ることが
できる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような過給機付エンジンでは、高速高負
荷時のみで作動する高速用活気ターボ過給機の吸気下流
側で且つ上記集合部よりも吸気上流側の吸気通路に、高
速高負荷時に開く吸気カット弁を設け、高速高負荷時以
外にこの吸気カット弁を閉じて上記集合部から高速用排
気ターボ過給機への吸気の逆流を防止するようにしてい
る。

しかし、その場合、吸気ポートの開閉に伴い圧力波が発
生するが、この圧力波による吸気脈動が吸気カット弁に
作用し、吸気カット弁の弁軸に繰返し負荷を与え、この
弁軸にガタを生じさせて吸気カット弁のシール性を損わ
せるという問題が生じる。

本発明はこのような点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、シーケンシャル・ターボ・タ
イプの過給機付エンジンにおいて、吸気カット弁を適切
にレイアウトして、吸気カット弁に吸気脈動が作用しな
いようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、上記吸気カット
弁を、吸気通路の集合部よりも吸気下流側の吸気通路の
中心線上から外して設けることである。

具体的に、本発明の、ｉ１６じた解決手段は、排気ガス
のエネルギにより吸気を加圧して吸気通路に供給する排
気ターボ過給機を複数備えるとともに、該各排気ターボ
過給機の吸気下流側の吸気通路を集合させてエンジンに
接続し、そのうち少くとも一つの排気ターボ過給機を特
定運転領域のみで作動させるようにした過給機付エンジ
ンを前提とする。そして、これに対し、特定運転領域の
みで作動する排気ターボ過給機の吸気下流側で且つ上記
集合部よりも吸気上流側の吸気通路に、特定運転領域で
開く吸気カット弁を設け、該吸気カット弁を集合部より
も吸気下流側の吸気通路の中心線上から外して設ける構
成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、吸気カット弁が集合部
よりも吸気下流側の吸気通路の中心線上から外れている
ので、吸気ボートの開閉に伴い発生する圧力波による吸
気脈動が、集合部よりも吸気下流側の吸気通路に伝播し
ても、この吸気脈動が吸気カット弁に作用することはな
い。そのため、吸気カット弁の弁軸に負荷がかからず、
その弁軸が正常に機能して吸気カット弁のシール性が良
好に確保されることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る吸気装置を備えた過給機
付エンジンを示す。同図において、エンジン１の排気ガ
スを排出する排気通路２は、エンジン１より互いに独立
して伸びる２本の分岐排気通路２ｇ、２ｂを有する。ま
た、エンジン１の吸入空気が流通する吸気通路３は、吸
入空気量を検出するエアフロメータ４の下流側において
分岐して２本の分岐吸気通路３ａ、３ｂを有し、両分岐
吸気通路３ａと３ｂとはインタークーラ５の上流側にお
いて合流している。インタークーラ５の下流側の吸気通
路３には、順にスロットル弁６．サージタンク７および
燃料噴射弁８が配設されている。

上記２本の分岐排気通路２ａ、２ｂのうちの一方の分岐
排気通路２ａには、排気ガスによって回転駆動されるタ
ービンＴｐが配設され、このタービンＴｐは、一方の分
岐吸気通路３ａに配設されたブロワＣｐに回転軸Ｌｐを
介して連結されている。そして、これらタービン１９１
回転輪Ｌｐ１ブロワＣｐを主要素として１次側ターボ過
給機９が構成されている。同様に、他方の分岐排気通路
２ｂには、排気ガスによって回転駆動されるタービンＴ
ｓが配設されているとともに、他方の分岐吸気通路３ｂ
にはブロワＣｓが配設され、これらタービンＴｐとブロ
ワＣｓとが回転軸Ｌｓによりて連結されて、２次側ター
ボ過給機１０を構成している。

分岐吸気通路３ａ、３ｂのブロワＣｐ＋　　Ｃｓの上流
側の通路部分は、吸気通路３から分岐した分岐部におい
て互いに一直線状になるように対向して形成されており
、一方の分岐吸気通路３ｂに発生した圧力波が他方の分
岐吸気通路３ａ側には伝播し易く、エアフローメータ４
側には伝播しにくいような構成となっている。

上記２次側の分岐排気通路２ｂには、タービンＴｓの上
流側において排気カット弁１１が配設されている。この
排気カット弁１１は、低回転域でこの分岐排気通路２ｂ
を閉じて２次側ターボ過給機１０のタービンＴｓへの排
気ガスの提供を遮断し、１次側ターボ過給機９のみを作
動させるために設けられているものである。

２次側の分岐排気通路２ｂのうち上記排気カット弁１１
の上流側部分が、連通路１２を介して、１次側の分岐排
気通路２ａのタービンＴｐ上流側に接続されている。上
記連通路１２は、両タービンＴｐ、Ｔｓの下流側の排気
通路２に対して、ウェストゲート弁１７が配設されたバ
イパス通路１８を介して接続されている。このバイパス
通路１８のうち上記ウェストゲート弁１７上流側部分が
、排気洩らし弁１３が配設された洩らし通路１４を介し
て、分岐排気通路２ｂのうちタービンＴｓと排気カット
弁１１との間に接続されている。

上記排気洩らし弁１３は、ダイヤフラム式アクチュエー
タ１６によって操作されるようになっており、該アクチ
ュエータ１６の圧力室が、制御圧力導管１５を介して、
１次側ターボ過給機９のブロワＣｐの下流側において分
岐吸気通路３ａに開口している。この洩らし弁１３は、
エンジン回転数の上昇過程において、ブロワＣｐの下流
側の過給圧Ｐ１が所定の値（例えば５００＋ｏｍＨｇ）
以上となると開動作され、これにより排気カット弁１１
が閉じているときに少量の排気ガスがバイパス通路１４
を通じてタービンＴｓに供給される。したがって、ター
ビンＴｓが排気カット弁１１の開く以前に予め回転を開
始して、排気カット弁１１が開いたときの過給応答性向
上と共に、トルクショックを緩和するようになっている
。

なお、１９．２０は、排気カット弁１１及びウェストゲ
ート弁１７をそれぞれ操作するダイヤフラム式アクチュ
エータであるが、これらのアクチュエータの動作につい
ては後述する。

一方、２次側の分岐吸気通路３ｂには、ブロワＣｐの下
流側において、吸気の逆流を防止するための吸気カット
弁２１が配設されている。またブロワＣｓをバイパスす
る通路２２が設けられていて、このバイパス通路２２に
リリーフ弁２３が配設されている。上記吸気カット弁２
１は、後述するようにダイヤフラム式アクチュエータ２
４によって操作される。また、上記リリーフ弁２３は、
エンジン回転数の上昇過程において、吸気カット弁２１
および排気カット弁１が開く時点よりも少し前までバイ
パス通路２２を開いていて、排気カット弁１１が閉じて
いるときの排気洩らし弁１３の開動作に基づくブロワＣ
ｓの回転によって、ブロワＣｓと吸気カット弁２１との
間における分岐吸気通路３ｂの圧力が上昇するのを防止
し、かつブロワＣｓが回転しやすいように設けられてい
る。

このようなリリーフ弁２３は、ダイヤフラム式アクチュ
エータ２５によって操作される。

吸気カット弁２１を作動するアクチュエータ２４の制御
圧力導管２６は、電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２７
の出力ポートに接続されている。

また、排気カット弁１１を作動するアクチュエータ１９
の制御圧力導管２８は、同様に電磁ソレノイド弁よりな
る三方弁２９の出力ポートに接続されている。さらにリ
リーフ弁２３を作動するアクチュエータ２５の制御圧力
導管３０は、上述と同様の三方弁３１の出力ポートに接
続されている。

ウェストゲート弁１７を作動するアクチュエータ２０の
制御圧力導管３２は、電磁ソレノイド弁よりなる三方弁
３３の出力ポートに接続されている。

これら電磁ソレノイド弁よりなる三方弁２７，２９．３
１および３３は、マイクロコンピュータを利用して構成
された制御回路３５によって制御される。この制御回路
３５は、エンジン回転数Ｎｅ。

吸入空気量Ｑ１スロットル開度ＴＶＯおよび１次側ター
ボ過給機９のブロワＣｐの下流側の過給圧Ｐｌ等の検出
値に基づいて、各電磁ソレノイド弁を制御する。

上記４個の電磁ソレノイド弁のうち、三方弁２９の一方
の入力ポートは大気に開放されており、他方の入力ポー
トは、導管３６を介して負圧タンク４３に接続されてい
る。この負圧タンク４３には、スロットル弁６の下流の
吸気負圧Ｐｎが、チエツク弁３７を介して導入される。

また、三方弁２７は、その一方の入力ポートが導管３６
を介して上記負圧タンク４３に接続され、他方の入力ポ
ートは、導管３８を介して差圧検出弁３９の出力ポート
に接続されている。

第２図に示すように、上記差圧検出弁３９は、そのケー
シング５１内が２つのダイヤフラム５２゜５３によって
３つの室５４，５５．５６に画成され、室５４に入力ポ
ート５４ａが、室５５に入力ポート５５ａが、室５６に
上記導管３８が連なる出力ポート５７および大気開放ポ
ート５８が開口されている。上記ポート５４ａは、導管
４１を介して吸気カット弁２１の下流側に接続されて、
１次側ブロワＣｐの下流側の過給圧Ｐ１を導入するよう
になっている。また、ポート５５ａは、導管４２を介し
て吸気カット弁２１の上流側に接続されて、吸気カット
弁２１が閉じているときの吸気カット弁２１の上流側の
圧力Ｐ２を導入するようになっている。そして、この差
圧検出弁３９は、圧力Ｐ１とＰ２の圧力差が大きいとき
に、両ダ・イヤフラム５２．５３に結合された弁体５９
がホト４７を開状態として、大気を導管３８に導入する
が、差圧Ｐ２−ＰＩが所定値子△Ｐ以内になったときに
、スプリング５９によってポート５７を閉じるようにな
っている。したがって、三方弁２７が導管２６を導管３
８に連通している状態で、差圧Ｐ２−ＰＩが所定値上△
Ｐよりも大きくなると、アクチュエータ２４に大気が導
入されて、吸気カット弁２１が開かれる。また、三方弁
２７が導管２６を導管３６に連通させたときは、アクチ
ュエータ２４に負圧が供給されて吸気カット弁２１か閉
じられる。

一方、三方弁２９が導管２８を導管３６に連通させたと
き、アクチュエータ１９に負圧が供給されて排気カット
弁１１が閉じられ、このときは１次側ターボ過給機９の
みが作動された状態となる。

また、三方弁２９が導管２８を大気に解放すると、排気
カット弁１１が開かれて、２次側ターボ過給機１０が作
動される。

第３図は、吸気カット弁２１および排気カット弁１１の
開閉状態を、排気洩らし弁１３、ウェストゲート弁１７
およびリリーフ弁２３の開閉状態とともに示す制御マツ
プで、この制御マツプは制御回路３５内に格納されてい
る。

ここで、三方弁３１の一方の入力ポートも大気に開放さ
れ、他方の入力ポートは負圧タンク４３に接続されてお
り、エンジンが低回転のときは導管３０に吸気負圧Ｐｎ
が導入されて、リリーフ弁２５がバイパス通路２２を開
いているが、エンジン回転数Ｎｅの上昇過程で、第３図
に示すように、上記吸気カット弁２１および排気カット
弁１１が開く段階以前において、上記三方弁３１が制御
回路３５からの信号によって大気側に切換えられ、これ
によりリリーフ弁２５がバイパス通路２２を閉じるよう
になっている。

さらに三方弁３３の一方の入力ポートには、アクチュエ
ータ１６の制御圧力導管１５を通じて過給圧Ｐ１が導入
されるようになっており、エンジン回転数Ｎｅおよびス
ロットル開度ＴＶＯが所定値以上でかつ過給圧Ｐ］が所
定値以上になったとき、制御回路３５が三方弁３３を開
いてアクチュエータ２０に過給圧Ｐ１を導入し、これに
よりウェストゲート弁１７がバイパス通路１８を開くよ
うになっている。また、三方弁３３の他方の入力ポート
は大気に開放されており、アクチュエータ２０に大気が
供給されたとき、ウェストゲート弁１７が閉じられる。

次に、ターボ過給機回りのレイアウトを第４図〜第６図
に基づいて説明する。エンジン１の一側に各気筒の排気
ポート（図示せず）が開口されており、該排気ポートに
排気マニホールドが取付けられている。そして、該排気
マニホールドの側方に１次側および２次側のターボ過給
機９，１０が、その回転軸が同軸になるように配設され
、各タービンＴｐ、Ｔｓの入口部が排気マニホールドに
対してフランジ結合されている。また、２次側ターボ過
給機１０のブロワＣｓの吸入口から延びる分岐吸気通路
３ｂはブロワＣｓの後側（第４図の左側）で反転して前
方（第４図の右方）に向い、１次側ターボ過給機１０の
ブロワＣＩ）の吸入口から延びる分岐吸気通路３ａと合
流して吸気通路３を構成し、更にエンジン１の前上方に
向う。

また、１次側ターボ過給機９のブロワＣｐの吐出口から
延びる分岐吸気通路３ａは後方に向う一方、２次側ター
ボ過給機１０のブロワＣｓの吐出口から延びる分岐吸気
通路３ｂは前方に向い、これら二本の分岐吸気通路３ａ
、３ｂは集合して吸気通路３を構成し、後上方に向って
からエンジンの気筒に接続されている。そして、この集
合部７０のすぐ吸気上流側の分岐吸気通路３ｂに吸気カ
ット弁２１が設けられている。

ここで、二つのブロワＣｐ、Ｃｓ間の分岐吸気通路構造
について説明する。第６図に示すように、２次側ターボ
過給機１０のブロワＣｓの分岐吸気通路３ｂは、吸気カ
ット弁２１よりも吸気上流側の三箇所において分割され
ている。そして、該各分割部分において一方側の分岐吸
気通路３ｂに他方側の分岐吸気通路３ｂが“いんろう（
はめ込み）構造″でもって嵌挿されていて、接続部７１
が設けられ、該各接続部７１は０リングによってシルさ
れている。また、集合部７０の吸気下流側の吸気通路３
も集合部７０のすぐ吸気下流側で分割され、該分割部分
においてフランジ結合されて接続部７２が設けられてい
る。

上記集合部７０付近では、その吸気下流側の吸気通路３
と、二つのブロワＣｐ、Ｃｓ間の分岐吸気通路３ａ、３
ｂとが一体に形成されている。そして、その形状は、集
合部７０よりも吸気下流側の吸気通路３が二つのブロワ
Ｃｐ、Ｃｓ間の分岐吸気通路３ａ、３ｂに対して直交す
るＴ字状に形成されている。すなわち、各ブロワＣｐ、
Ｃｓの吐出口から延びる分岐吸気通路３ａ、３ｂは集合
部７０において対向しており、該各分岐吸気通路３ａ、
３ｂは、それぞれＲ部をもって滑かに吸気下流側の吸気
通路３に連続している。

しかして、上記吸気カット弁２１は、集合部７０よりも
吸気下流側の吸気通路３の中心線り上からエンジン後方
側に外して設けられている。

さらに、２次側ターボ過給機１０のブロワＣｓの吐出口
の近傍の分岐吸気通路３ｂにはバイパス通路２２の一端
が接続され、該バイパス通路２２の他端は各ブロワＣｐ
、Ｃｓよりも吸気上流側の吸気通路３に接続されている
。そして、該バイパス通路２２のブロワＣｓ側端部には
リリーフ弁２３が設けられている。

したがって、上記実施例においては、低回転域に１次側
ターボ過給機９のみを作動させることにより、排気通路
２からの排気ガスが１次側ターボ過給機９のタービンＴ
ｐに集中的に供給されて高い過給圧が立上がり良く得ら
れる一方、高回転域に１次側および２次側のターボ過給
機９，１０の双方を作動させることにより、排気通路２
からの排気ガスが二つのターボ過給機９．１０のタービ
ンＴｐ、Ｔｓに供給して吸気流量を確保しながら適正な
過給圧が得られる。

その場合、吸気カット弁２１が集合部７０よりも吸気下
流側の吸気通路３の中心線り上から外れているので、吸
気ポートの開閉に伴い発生する圧力波による吸気脈動が
、集合部７０よりも吸気下流側の吸気通路３に伝播して
も、この吸気脈動が吸気カット弁２１に作用することは
ない。そのため、吸気カット弁２１の弁軸に負荷がかか
らず、その弁軸が正常に機能して吸気カット弁２１のシ
ル性が良好に確保されることになる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の過給機付エンジンの吸気
装置によれば、排気ガスのエネルギにより吸気を加圧し
て吸気通路に供給する排気ターボ過給機を複数備え、該
各排気ターボ過給機の吸気下流側の吸気通路を集合させ
てエンジンに接続し、そのうち少くとも一つの排気ター
ボ過給機を特定運転領域のみで作動させるとともに、特
定運転領域のみで作動する排気ターボ過給機の吸気下流
側で且つ上記集合部よりも吸気上流側の吸気通路に、特
定運転領域で開く吸気カット弁を設け、該吸気カット弁
を集合部よりも吸気下流側の吸気通路の中心線上から外
して設けたので、吸気ポートの開閉に伴い発生する圧力
波による吸気脈動が吸気カット弁に作用せず、吸気カッ
ト弁のシール性を良好に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図はエンジンの全
体系統図、第２図は差圧検出弁の断面図、第３図は合弁
の切換特性を示す特性図、第４図はエンジンの側面図、
第５図はエンジンの正面図、第６図は分岐吸気通路の断
面図である。 ３ａ、３ｂ・・・分岐吸気通路、９，１０・・・ターボ
過給機、２１・・・吸気カット弁、７０・・・集合部、
Ｌ・・・中心線。 特許出願人　マ　ツ　ダ　株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ガスのエネルギにより吸気を加圧して吸気通
   路に供給する排気ターボ過給機を複数備えるとともに、
   該各排気ターボ過給機の吸気下流側の吸気通路を集合さ
   せてエンジンに接続し、そのうち少くとも一つの排気タ
   ーボ過給機を特定運転領域のみで作動させるようにした
   過給機付エンジンにおいて、特定運転領域のみで作動す
   る排気ターボ過給機の吸気下流側で且つ上記集合部より
   も吸気上流側の吸気通路に、特定運転領域で開く吸気カ
   ット弁を設け、該吸気カット弁を集合部よりも吸気下流
   側の吸気通路の中心線上から外して設けたことを特徴と
   する過給機付エンジンの吸気装置。