JPH03267525A

JPH03267525A - 過給機付エンジン

Info

Publication number: JPH03267525A
Application number: JP2067236A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Yoshioka; 衛吉岡; Toshihisa Sugiyama; 敏久杉山; Toru Kidokoro; 徹木所
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-11-28

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、主ターボチャージャと副ターボチャージャを
有し、低速域では主ターボチャージャのみで過給し、高
速域では両ターボチャージャを作動させて両ターボチャ
ージャで過給する過給機付エンジン、いわゆる２ステー
ジツインターボエンジンに関する。

〔従来の技術〕

エンジン本体に対し、主、副二つのターボチャージャを
並列に配置し、低速域では主ターボチャージャのみ作動
させて１個ターボチャージャとし、高速域では両ターボ
チャージャを作動させるようにした、いわゆる２ステー
ジターボシステムを採用した過給機付エンジンが知られ
ている。この種の過給機付エンジンの構成は、たとえば
第６図に示すようになっている。エンジン本体９１に対
し、主ターボチャージャ（Ｔ／Ｃ−１）９２と副ターボ
チャージャ（Ｔ／Ｃ−２）９３が並列に設けられている
。副ターボチャージャ９３に接続される吸、排気系には
、それぞれ吸気切替弁９４、排気切替弁９５が設けられ
、副ターボチャージャ９３のコンブレッサをバイパスす
る吸気バイパス通路には、吸気バイパス弁９６が設けら
れている。吸気切替弁９４、排気切替弁９５をともに全
閉とすることにより、主ターボチャージャ９２のみを過
給作動させ、ともに全開とし、吸気バイパス弁９６も閉
しることにより、副ターボチャージャ９３にも過給可動
を行わせ、２個ターボチャージャ作動とすることができ
る。

なお、１個ターボチャージャ作動（つまり、主ターボチ
ャージャ９２のみ過給作動）から２個ターボチャージャ
作動（つまり両ターボチャージャ９２．９３過給作動）
への切替をよりスムーズに行うために、特開昭６１−１
１２７３４号公報開示のシステムでは、ターボチャージ
ャ切替時よりも低い過給圧で排気切替弁を徐々に開いて
小開し、切替前に副ターボチャージャの助走回転数を高
めるようにしている。

しかし、第６図のような過給機付エンジンでは、単一の
排気切替弁により１個ターボチャージャ時の過給圧制御
と、１個ターボチャージャから２個ターボチャージャへ
の切替を行っているため、つぎのような問題が生しる。

１個ターボチャージャ時の過給圧制御（主ターボチャー
ジ＋９２は全エンジン回転域で駆動、副ターボチャージ
ャ９３は排気切替弁９５を中速域で小開にして制御）で
は、排気切替弁９５のボア径が大きく　（約５０φ、高
速時出力性能確保上必要な径）過給圧の制御性が悪い、
つまり、バタフライ弁は、ある小さな開度までの範囲で
は流れを大小に制御するが、ある開度を越えるとほとん
ど流量が変化しないという特性を有しており、これが大
径ボアに適用された場合過給圧の制御が難しくなる。し
たがって、１個ターボチャージャから２個ターボチャー
ジャへの切替において切替ショックが生じ、制御性が悪
い。

また、排気切替弁９５は、１個ターボチャージャ時過給
圧制御用ダイヤフラムと１個から２個ターボチャージャ
切替用ダイヤフラムとの２段ダイヤフラムを有している
ため、大型となり、搭載上も不利である。

そこで、１個ターボチャージャから２個ターボチャージ
ャへの切替時における切替ショックを大幅に緩和し、制
御性を高めるようにした技術が、先に本出願人により提
案されている（特願平１−２７３８０３号）、。

第７図は、本出願人によって先に提案された過給機付エ
ンジンの一例を示している０図中、８１はエンジン本体
を示しており、エンジン本体８１に対し、主ターボチャ
ージャ８２と副ターボチャージャ８３が並列に設けられ
ている。副ターボチャージャ８３に接続される吸、排気
系には、それぞれ吸気切替弁８４、排気切替弁８５が設
けられ、副ターボチャージャ８３のコンプレフサをバイ
パスする吸気バイパス通路には、吸気バイパス弁８６が
設けられている。副ターボチャージャ８３のタービン出
口下流には、主ターボチャージャ８２のタービン出口下
流の排気通路に開口する排気バイパス通路８７が設けら
れている。排気バイパス通路８７には、排気バイパス弁
８８が設けられ、この排気バイパス弁８８は、排気切替
弁８５の開弁前に開弁されるようになっている。なお、
図中、８９はウェストゲートパルプを示している。

このように、排気バイパス弁８６を有する過給機付エン
ジンにおいては、排気切替弁８５を全開にしたままで、
排気バイパス弁８８を開閉制御することにより、副ター
ボチャージャ８３の助走回転が可能となる。したがって
、排気バイパス通路８７は小径で済み、従来のように大
径ボアに設けた排気切替弁で制御するよりも、助走回転
制御の精度を高めることができ、１個ターボチャージャ
から２個ターボチャージャへの切替ショックの発生が大
幅に緩和される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第７図に示す過給機付エンジンにも残さ
れた問題がある。つまり、主ターボチャージ中８２およ
び副ターボチャージャ８３０両方が作動する高負荷時の
場合において、排気バイパス弁８８が開弁状態になって
いると、第８図に示すように、主ターボチャージャ８２
を出た排気ガスＧ、と副ターボチャージャ８３から排気
バイパス通路８７を介して出た排気ガスＧ、とか、排気
バイパス通路８７の下流側開口部付近で衝突し、主ター
ボチャージャ８２のタービン出口側の排圧が上昇してし
まう。

すなわち、排気バイパス通路８７の下流端が主ターボチ
ャージ中８２の下流の排気通路に開口しているので、主
ターボチャージ中８２を通過してきた排気ガスＧ１　と
副ターボチャージャ８３を通過してきた排気ガスＧ！と
がぶつかり合い、圧損が生じる。

そのため、主ターボチャージャ８２のタービン出口側の
排圧が上昇し、過給性能が低下する。

また、両方のターボチャージャの下流の排気通路の径が
同じ場合は、排気バイパス通路８７を介して排気ガスを
バイパスさせる分だけ主ターボチャージャ８２側に流れ
込む排気ガス量が多くなり、主ターボチャージャ８２側
の排圧が高くなる。これにより、双方のターボチャージ
ャの間に排圧差が生じ、両ターボチャージャのアンバラ
ンスによって過給性能が低下してしまう。

本発明は、上記の問題に着目し、高負荷時における主タ
ーボチャージ中からの排気ガスと排気バイパス通路から
の排気ガスとの衝突を解消し、過給性能をさらに高める
ことのできる過給機付エンジンを提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この目的に沿う本発明に係る過給機付エンジンは、主タ
ーボチャージャおよび副ターボチャージャを有し、該副
ターボチャージャのタービン出口下流と前記主ターボチ
ャージャのタービン出口下流の排気通路とを排気バイパ
ス通路を介して連通し、該排気バイパス通路に、該排気
バイパス弁の下流に位置する排気切替弁の開弁前に開弁
じ前記副ターボチャージャから流出した排気ガスの一部
を前記主ターボチャージャのタービン出口下流に流入さ
せて副ターボチャージャの助走回転数を高める排気バイ
パス弁を設けた過給機付エンジンであって、前記主ター
ボチャージャおよび副ターボチャージャが共に作動して
いる状態では前記排気バイパス弁を全閉させる閉弁指令
手段を設けたものから成る。

〔作用〕

このように構成された過給機エンジンにおいては、主タ
ーボチャージャおよび副ターボチャージャが共に作動す
る高負荷時には、排気バイパス弁は閉弁指令手段により
閉弁される。そのため、主ターボチャージャのタービン
出口下流の排気通路に排気バイパス通路からの排気ガス
が流入することはなくなり、排気ガス同士の衝突による
排圧の上昇は防止される。

また、高負荷時には副ターボチャージ十の助走回転は完
了しているので、排気バイパス弁を閉弁させても、何ら
性能的にも問題は生じない。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る過給機付エンジンの望ましい実施
例を、図面を参照して説明する。

第１実施例第１図ないし第４図は、本発明の第１実施例を示してお
り、とくに６気筒エンジンに適用した場合を示している
。

第１図において、１はエンジン、２はサージタンク、３
は排気マニホルドを示す、排気マニホルド３は排気干渉
を伴わない＃１〜＃３気筒群と＃４〜＃６気°筒群の２
つに集合され、その集合部が連通路３ａによって互いに
連通されている。７．８は互いに並列に配置された主タ
ーボチャージャ、副ターボチャージャである。ターボチ
ャージャ７．８のそれぞれのタービン７ａ、８ａは排気
マニホルド３の集合部に接続され、それぞれのコンブレ
フす７ｂ、８ｂは、インタクーラ６、スロットル弁４を
介してサージタンク２に接続されている。

主ターボチャージャ７はエンジン低速域から高速域まで
作動され、副ターボチャージャ８はエンジン低速域で停
止される。

双方のターボチャージャ７．８の作動、停止を可能なら
しめるために、副ターボチャージャ８のタービン８ａの
下流に排気切替弁１７が、コンプレッサ８ｂの下流に吸
気切替弁１８が設けられる。吸、排気切替弁１８．１７
の両方とも全開のときは、両方のターボチャージャ７．
８が作動される。

低速域で停止される副ターボチャージャ８の吸気通路に
は、１個ターボチャージャから２個ターボチャージャへ
の切替を円滑にするために、コンプレフサ８ｂの上流と
下流とを連通ずる吸気バイパス通路１３と、吸気バイパ
ス通路１３途中に配設される吸気バイパス弁３３が設け
られる。吸気バイパス弁３３はアクチュエータ１０によ
って開閉される。

なお、吸気バイパス通路の空気流れ下流側を主ターボチ
ャージ中７のコンプレッサ上流の吸気通路に連通しても
よい。また、吸気切替弁１８の上流と下流とを連通ずる
バイパス通路に逆止弁１２を設けて、吸気切替弁１８閉
時においても、副ターボチャージャ８側のコンプレフサ
出口圧力が主ターボチャージャ７側より大になったとき
、空気が上流側から下流側に流れることができるように
しである。

なお、第１図中、１４はコンプレフサ出口側の吸気通路
、１５はコンプレッサ入口側の吸気通路を示す。

吸気通路１５はエアフローメータ２４を介してエアクリ
ーナ２３に接続される。排気通路を形成するフロントパ
イプ２０は、排気ガス触媒２１を介して排気マフラー２
２に接続される。

吸気切替弁１８はアクチュエータ１１によって開閉され
、排気切替弁１７はダイヤフラム式アクチュエータ１６
によって開閉される。なお、９はウェストゲートパルプ
３１を開閉するアクチュエータを示す。

アクチュエータ１０．１１．１６を作動する過給圧また
は負圧を０Ｎ−ＯＦＦする（過給圧または負圧と大気圧
とを選択的に切り替える）ために、第１、第２、第３、
第４の三方電磁弁２５．２６．２７．２８が設けられて
いる。三方を磁弁２５．２６．２７．２８の切替は、エ
ンジンコントロールコンピュータ２９からの指令に従っ
て行う。三方電磁弁２５．２８のＯＮは吸、排気切替弁
１８．１７を全開とするようにアクチュエータ１１．１
６を作動させ、ＯＦＦは吸、排気切替弁１８．１７を全
閉とするようにアクチュエータ１１．１６を作動させる
。なお、３２は排気切替弁１７の小開制御用の第５の三
方電磁弁である。１６ａはアクチュエータ１６のダイヤ
フラム室、１０ａはアクチュエータ１０のダイヤフラム
室、ｌｌａ、ｌｌｂはアクチュエータ１１のダイヤフラ
ム室を、それぞれ示している。

第１、第３、第４、第５の三方を磁弁２５．２７．２８
．３２は、それぞれ、大気圧とコンプレッサ下流でかつ
スロットル弁４上流の吸気管圧力とを選択的に切り替え
るが、この吸気管圧力導入経路にはチエツク弁３５が設
けられており、コンプレフサ出口圧力（正圧）の最大値
をホールドできるようになっている。したがって、軽負
荷域でも各ダイヤフラム室にコンプレフサ出口圧力をホ
ールドでき、高速域における２個ターボチャージャ作動
状態を維持できるようになっている。

エンジンコントロールコンピュータ２９は、エンジンの
各種運転条件検出センサと電気的に接続され、各種セン
サからの信号が入力される。エンジン運転条件検出セン
サには、吸気管圧力センサ３０、スロットル開度センサ
５、吸入空気量測定センサとしてのエアフローメータ２
４、ｏ２センサ１９およびエンジン回転数センサ３４等
が含まれる。

エンジンコントロールコンピュータ２９は、演算をする
ためのセントラルプロセッサユニット（ＣＰＵ）、読み
出し専用のメモリであるリードオンリメモリ　（ＲＯＭ
）　、−時記憶用のランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ
）　、入出力インターフエイス（Ｉ／Ｄインターフェイ
ス）、各種センサからのアナログ信号をディジタル量に
変換するＡ／Ｄコンバータを備えている。切替弁開閉用
の制御プログラムはＲＯＭに記憶されており、ＣＰＵに
読み出されて、弁開閉の演算が実行される。

主、副ターボチャージャ７．８のタービンおよびそれよ
り下流側の構造はつぎのようになっている。たとえば第
２図に示すように、それぞれのタービンハウジング４０
．４１の出口は対向しており、タービンハウジング４０
．４１には、それぞれタービンアウトレットエルボ４２
．４３が接続される。このタービンアウトレットエルボ
４２．４３は適度のＲで曲った後同方向に延び、互いに
独立な排気通路４４．４５を有する排気切替弁ハウジン
グ４６に接続されている０通路４４．４５は、フロント
エキゾーストパイプ４７に接続されかつフロントエキゾ
ーストパイプ部位で合流される。

排気切替弁１７は、排気切替弁ハウジング４６内の副タ
ーボチャージャ側の排気通路４５に開閉可能に納められ
、アクチュエータ１６によってロンドを介して開閉され
る。アクチュエータ１６は単段ダイヤフラムを有し、従
来の２段ダイヤフラム式アクチエエータにくらべて小型
とされている。

主ターボチャージャ７のタービン出口下流と副ターボチ
ャージャ８のタービン出口下流とは、排気バイパス通路
３９を介して連通可能となっている。

排気バイパス通路３９の入口３９ａは、図に示すように
、副ターボチャージャ８のタービンハウジング４１のタ
ービン翼近傍の下流部に設けられている。

この排気バイパス通路３９は、排気バイパス弁３８によ
り開閉可能となっている。排気バイパス弁３８は、副タ
ーボチャージャのタービンハウジング３１壁中に形成さ
れたバイパス通路部分３９ｂ内に前記入口３９ａを開閉
可能に納められている。排気バイパス弁３８は、小型な
単段ダイヤフラム式アクチュエータ３７によってロンド
を介して駆動される。アクチュエータ３７のダイヤフラ
ム室には過給圧が導かれ、ダイヤフラムにより圧力室か
ら隔てられた室にはスプリングが収納されている。アク
チュエータ３７は、ウェイストゲートパルプと同様な位
置に配置される。このようなアクチュエータ３７の配設
位置および排気バイパス弁３８のタービンハウジング壁
内配設は、排気バイパス弁アフセンブリの配設スペース
を小さなものとしている。

本実施例では、排気バイパス通路３９は、タービンアウ
トレットエルボ４３とは別体に形成されたパイプ、又は
エルボ４３．４２と一体化され通路を有する鋳物により
構成されている。排気バイパス通路３９は、主ターボチ
ャージャ７側のタービンアウトレットエルボ４２に向っ
て延び、排気バイパス通路３９の下流端は、タービンア
ウトレフトエルボ４２部位で主ターボチャージャ７例の
排気通路４４に開口している。排気バイパス通路３９の
上流側端は副ターボチャージャ８のタービンハウジング
４１壁中に形成された通路部分３９に接続される。排気
バイパス通路３９をパイプから形成して主ターボチャー
ジャ７のタービンアウトレットエルボ４２に接続するこ
とにより、配設パイプのコンパクト化をはかることがで
き、他機器との干渉防止、触媒の暖機性の向上をはかる
ことができる。

つぎに、本実施例における過給制御を第３図に示した制
御フローを参照しつつ説明する。なお、第３図において
は、第１〜第５の三方電磁弁をそれぞれＶＳＶＴｈｌ〜
ＶＳＶ１１ｋｔ５として表している。

また、第３図においては、ターボチャージャをＴ／Ｃと
表わしである。

第３図において、ステップ１００でパルプ制御ルーチン
に入り、ステップ１０１でエンジン回転数センサ３４か
らの信号によりエンジン回転数（Ｎ　Ｅ）を読み込む。

つぎにステップ１０２に進み、第１の三方を磁弁２５が
ＯＮであるか否かが判断される。

ここで、第１の三方ａＴ６１弁２５がＯＦＦであれば、
ステップ１０４に進む、ステップ１０２において、第１
の三方ｉｌ電磁弁５がＯＮであると判断された場合は、
ステップ１０３に進み、エンジン回転数（ＮＥ）が３０
００ｒｐ−よりも低いか否かが判断される。ここで、エ
ンジン回転数が３０００ｒｐ園よりも高いと判断（２個
Ｔ／Ｃ）された場合は、ステップ１２２に進み、上述の
処理が繰返えされる。

ステップ１０３において、エンジン回転数が３０００ｒ
ｐ−よりも低いと判断された場合は、ステップ１０４に
進み、エンジン回転数が４００Ｏｒｐｍよりも高いか否
かが判断される。ここで、エンジン回転数が４０００ｒ
ｏ−よりも高いと判断された場合は、ステップ１０５に
進み、エアフローメータ２４からの信号により吸入空気
量（Ｑ）が読込まれる。吸入空気量が読込まれると、ス
テップ１０６に進み、その吸入空気量が４０００１　／
ｓｉｎよりも大であるか否かが判断される。ステップ１
０４でエンジン回転数が４００Ｏｒｐｍよりも低いと判
断された場合は、ステップ１０８に進み、吸気管圧力（
ＰＭ）が読込まれる。吸気管圧力が読込まれると、ステ
ップ１０９に進み、その吸気管圧力が＋５００　ｍＨｇ
よりも高いか否かが判断される。

ステップ１０６において、吸入空気量が４０００１７ｗ
１ｎより大きいと判断された場合は、ステップ１０７に
進み、第５の三方電磁弁３２がＯＮとされる。また、ス
テップ１０６で吸入空気量が４０００　ｊ！／ｓｉｎよ
りも小さいと判断された場合は、ステップ１１０に進み
、第５の三方を磁弁３２がＯＦＦとされる。ステップ１
０９において、吸気管圧力が＋５００　ｍＨｇよりも大
であると判断された場合は、ステ、プ１０７に進んで第
５の三方ｉｉ電磁弁２がＯＮとされ、ステップ１０９で
逆に吸気管圧力が＋５００　ｍＨｇよりも小さいと判断
された場合はステップ１１０に進み、第５の三方電磁弁
３２がＯＦＦとされる。

第５の三方電磁弁３２がＯＮになると、排気バイパス弁
３８が開かれ、排気小開制御が開始される。

これにより、副ターボチャージャ８が助走回転される。

第５の三方ｉｉ電磁弁２がＯＦＦされると、排気バイパ
ス弁３８は閉しられ、小開制御は終了する。

排気小開制御が開始されると、ステップ１１１へ進み、
高速域か低速域か、すなわち２個ターボチャージャ作動
域か１個ターボチャージャ作動域かを判定する０図示例
では、たとえばＱが５５００　／　／ｓｉｎより大きい
場合は２個ターボチャージャ作動に切替えるべきと判断
し、５５００１　／■ｉｎ以下のときは１個ターボチャ
ージ中作動域と判断している。

ただし、後述の如く、実際に２個ターボチャージャ作動
に切り替わるには、時間遅れがあるので、６０００１　
／ｗｉｎ近辺で切り替わることになる。

ステップ１１１で２個ターボチャージャ作動に切り替え
るべきと判断された場合はステップ１１２に進み、第２
の三方ｉ！電磁弁６がＯＮになっている場合にはＯＦＦ
とし、吸気切替弁１８の開弁（パーシャル載量）を中止
する。第２の三方電磁弁２６をＯＦＦとした後、あるい
は元々ＯＦＦである場合ステップ１１３に進み、第３の
三方を磁弁２７をＯＮとし、アクチュエータ１０のダイ
ヤフラム室１０ａにコンプレッサ下流の吸気管圧力（過
給圧力）を導いて１気バイパス弁３３を閉しる。吸気バ
イパス弁３３閉前は、排気切替弁１７は全開の状態にあ
るが、エンジン排気圧力が副ターボチャージャ８のター
ビン８ａにもかかるため、前述の如く、副ターボチャー
ジ＋８は助走回転（予備空転）されている。

そして、吸気バイパス弁３３を閉しると、コンプレッサ
８ｂの出口圧力が高まるため、助走回数数がアップする
。

次に、上記第３の三方１を磁弁２７ＯＮ後、作動停止側
のターボチャージャ、つまり副ターボチャージャ８の助
走回転数をアンプするのに必要な所定時間、例えば１秒
の時間遅れをもたせ、１秒経過後にステップ１１４で第
４の三方電磁弁２８をＯＮとし、アクチュエータ１６の
ダイヤフラム室１６ａにコンプレッサ下流の吸気管圧力
（過給圧力）を導いて排気切替弁１７を全開にする。も
し、副ターボチャージャ８のコンプレッサ圧力が主ター
ボチャージャ７のコンプレッサ圧力より大きくなると、
副ターボチャージャ８の過給空気が逆止弁１２を介して
エンジンに供給される。続いて、上記第４の三方電磁弁
２８ＯＮ後、所定時間、例えば０．５秒経過後にステッ
プ１１５で第１の三方を磁弁２５をＯＮとし、アクチュ
エータ１１のダイヤフラム室１１ａにコンプレッサ下流
の吸気管圧力（過給圧力）を導いて吸気切替弁１８を全
開にする。この状態では２個のターボチャージャが作動
する（なお、上記所定時間経過後に２個ターボチャージ
ャに切り替えられる際には、吸入空気量はタービン効率
の良い目標のほぼ６０００１２　／ｗｉｎとなっている
）。

ステップ１１５において吸気切替弁１８が全開とされ、
主ターボチャージャ７と副ターボチャージャ８が共に作
動する状態になった場合は、ステップ１１６に進み、第
５の三方ＮＴａ弁３２がＯＦＦとされ、排気バイパス弁
３８が閉じられる。そのため、主ターボチャージャ７の
下流の排気通路４４に、排気バイパス弁３８を介して排
気ガスが流入することはなくなり、排気ガス同士の衝突
が回避される。ステップ１１６にて第５の三方ｔＭ１弁
３２をＯＦＦさせる機能は、エンジンコントロールコン
ピュータ２９のＲＯＭに記憶されている。すなわち、ス
テップ１１６におけるエンジンコントロールコンピュー
タ２９の処理Ｉ！能は、排気バイパス弁３８の閉弁指令
手段を構成している。

第５の三方ｉｉ電磁弁２がオフとされると、ステップ１
２２に進み、処理はリターンされる。

上述のステップ１１１で１個ターボチャージャ作動域と
判断された場合は、ステップ１１７に進み、第１の三方
電磁弁２５をＯＦＦとして吸気切替弁１８が全閉とされ
る。吸気切替弁１８が全閉とされると、ステップ１１８
で第４の三方電磁弁２８がＯＦＦされ、排気切替弁１７
が全閉とされる。つぎに、ステップ１１９で第３の三方
１を磁弁２７がＯＦＦとされ、吸気バイパス弁３３が全
開とされる。この状態でステ。

ブ１２０に進み、軽負荷か高負荷かが判断される。

図は負荷信号として吸気管圧力を例にとった場合を示し
ているが、吸気管圧力の代わりにスロットル開度、吸入
空気量／エンジン回転数で代替えされてもよい。例えば
、吸気管圧力ＰＭが一１００鶴Ｈｇより小さい場合は軽
負荷と判断し、　１００　ｍ８ｇ以上の場合は高負荷と
判断する。

ステップ１２０で高負荷と判断された場合はステップ１
２２に進み、第２の三方電磁弁２６をＯＦＦとする。こ
の状態では、第１および第２の三方電磁弁２５および２
６がＯＦＦとなり、アクチュエータ１１のダイヤフラム
室１１ａおよびｌｌｂの双方に大気圧力が導かれるから
、吸気切替弁１８が全閉とされ、ステップ１１７　に進
みリターンする。また、この状態では、吸気切替弁１８
が全閉、排気切替弁１７が全閉、吸気バイパス弁３３が
全開であるため、吸入空気量の少ない状態にて１個ター
ボチャージャ作動となり、過給圧力、トルクレスポンス
が良好となる。

ステップ１２０で軽負荷と判断された場合は、ステップ
１２１に進み第２の三方を磁弁２６をＯＮとし、アクチ
ュエータ１１のダイヤフラムｌｌｂにサージタンク２内
の負圧を導いて吸気切替弁１８を開く、この時には、吸
気負圧が第２の三方電磁弁２６からアクチュエータ１１
のダイヤフラム室１１ｂに導入され、吸気切替弁１８は
開いた状態になる。この状態では、排気切替弁１７ａが
閉であるから副ターボチャージャ８は作動せず、主ター
ボチャージャ７のみの作動となる。しかし、吸気通路１
４は吸気切替弁１８が開いているため、２個ターボチャ
ージャ分の吸気通路が開の状態である。したがって、両
方のターボチャージャのコンプレフサ７ｂ、８ｂを通し
て空気が吸入される。この結果、多量の過給空気量をエ
ンジンｌに供給でき、低負荷からの加速特性が改善され
る。続いて、ステップ１１７に進みリターンする。

上記の制御において、１個ターボチャージャ作動の場合
と２個ターボチャージャ作動うの場合の過給圧特性は第
４図のようになる。

高速域では、吸気切替弁１８と排気切替弁１７がともに
開かれ、吸気バイパス弁３３が閉じられる。これによっ
て２個ターボチャージャ７．８が過給作動し、十分な過
給空気量が得られ、出力が向上される。このとき過給圧
は、設定圧を越えないように、ウェストゲートパルプ３
１で制御される。

低速域でかつ高負荷時には、吸気切替弁１８と排気切替
弁１７がともに閉じられ、吸気バイパス弁３３は開かれ
る。これによって、１個のターボチャージャ７のみが駆
動される。低回転域で１個ターボチャージャとするのは
、低回転域では１個ターボチャージャ過給特性が２個タ
ーボチャージャ過給特性より優れているからである。１
個ターボチャージ中とすることにより、過給圧、トルク
の立上りが早くなり、レスポンスが迅速となる。このと
きにも、過給圧は、設定圧を越えないように、ウェスト
ゲートバルブ３１で制御される。

低速域でかつ軽負荷時には、排気切替弁１７ａを閉した
まま曝気切替弁１８を開弁する。これによって、１個タ
ーボチャージャ駆動のまま、吸気通路２個ターボチャー
ジャ分が開となり、１個ターボチャージャによる吸気抵
抗の増加を除去できる。

これによって、低負荷からの加速初期における過給圧立
上り特性、レスポンスをさらに改善できる。

低速域から高速域に移行するとき、つまり１個ターボチ
ャージャから２個ターボチャージャ作動へ切り替えると
きには、吸入空気量Ｑが５５００　ｉ　７１ｎに達した
ときに吸気バイパス弁３３が閉しられ、副ターボチャー
ジャ８の助走回転が高められた後時間遅れをもたせて（
本実施例では１秒経過後）排気切替弁１７が全開され、
続いて吸気切替弁１８が全開されて、２個ターボチャー
ジャ過給作動が開始される。

なお、２個ターボチャージャへの切替時には、予め排気
バイパス弁３８が開とされ、副ターボチャージャ８の助
走回転数が高められるので、１個ターボチャージャから
２個ターボチャージャへの切替時のショックが大幅に緩
和される。

そして、本実施例においては、２個ターポチャ−ジャ時
に、閉弁指令手段（エンジンコントロールコンビエータ
２９）からの指令により排気バイパス弁３８が全閉とさ
れるので、副ターボチャージャ８から流出した排気ガス
が排気バイパス通路３９を介して、主ターボチャージャ
７の出口下流の排気通路４４に流れ込まなくなる。その
結果、双方のターボチャージャ７．８の排気抵抗（排圧
）が均一になり、過給性能の向上がはかれる。

第２実施例第５図は、本発明に係る過給機付エンジンの第２実施例
を示している０本実施例の構成は、従来技術で示した第
７図の構成に準じるので、準じる部分に第７図と同様の
符号を付すことにより、準じる部分の説明を省略し、異
なる部分についてのみ説明する。

図中、排気バイパス通路８７には排気バイパス弁８８が
設けられている。排気バイパス弁８８は、アクチュエー
タ８７′により開弁されるようになっている。エンジン
の高負荷時には、排気バイパス弁８８を駆動するアクチ
ュエータ８７′は閉弁指令手段（図示路）からの信号に
よって作動され、排気バイパス通路８７は、第５図に示
すように、排気バイパス弁８８によって確実に塞がれる
。

その他の作用は第１実施例に準じる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る過給機付エンジンに
おいては、主ターボチャージャおよび副ターボチャージ
ャが共に作動している状態では、排気バイパス弁を全閉
にさせる閉弁指令手段を設けるようにしたので、２個タ
ーボチャージャ時には、主ターボチャージャのタービン
出口下流の排気通路に排気バイパスｉ！路からの排気ガ
スの流入がなくなり、排気ガス同士の衝突を防止するこ
とができる。したがって、両方のターボチャージャの排
気抵抗（排圧）が均一になり、過給性能の向上がはかれ
る。

また、主ターボチャージャと副ターボチャージ中の容量
が同じである場合は、従来では排気ガスがバイパスされ
る分だけ排気管の径を変更する必要があるが、本発明の
ように、２個ターボチャージャ時に排気バイパス弁を閉
じることにより、排気管径を変える必要がなくなる。し
たがって、設計も容易になり、かつ車両への搭載性も有
利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る過給機付エンジンの
系統図、第２図は第１図のエンジンにおける主、副ターボチャー
ジャのタービン下流側構造の正面図、第３図は第１図の
装置における過給制御の手順を示したフローチャート、第４図は第１図の装置におけるエンジン回転数と吸気管
圧力との関係を示す特性図、第５図は本発明の第２実施例に係る過給機付エンジンの
系統図、第６図は従来の過給機付エンジンの概略系統図、第７図
は排気バイパス弁を有する過給機付エンジンの一例を示
す系統図、第８図は第７図の装置における排気干渉の状態を示す断
面図、である。１・・・・・・エンジン２・・・・・・サージタンク３・・・・・・排気マニホルド４・・・・・・スロットル弁５・・・・・・スロットル開度センサ６・・・・・・インタクーラ７．８２・・・・・・主ターボチャージャ７ａ・・・・
・・主ターボチャージャのタービン８．８３・・・・・
・副ターボチャージャ８ａ・・・・・・副ターボチャー
ジャのタービン１０・・・・・・吸気バイパス弁のアク
チュエータ１１・・・・・・吸気切替弁のアクチュエー
タＩ３・・・・・・吸気バイパス通路１４・・・・・・吸気通路（コンプレフサ上流）１５・
・・・・・吸気通路（コンプレフサ上流）１６・・・・
・・排気切替弁のアクチュエータ１７・・・・・・排気
切替弁１８・・・・・・吸気切替弁２４・・・・・・エアフローメータ２５・・・・・・第１の三方電磁弁２６・・・・・・第２の三方電磁弁２７・・・・・・第３の三方電磁弁２８・・・・・・第４の三方電磁弁２９・・・・・・エンジンコントロールコンピュータ（
閉弁指令手段）３０・・・・・・吸気管圧力センサ３１・・・・・・ウェストゲートバルブ３２・・・・・
・第５の三方電磁弁３３・・・・・・吸気バイパス弁３８．８８・・・・・・排気バイパス弁３９．８７・・
・・・・排気バイパス通路４４・・・・・・主ターボチ
ャージャ側の排気通路４５・・・・・・副ターボチャー
ジャ側の排気通路許　　出　　願　　人トヨタ自動車株式会社第２図８３晶リタ

Claims

【特許請求の範囲】

１、主ターボチャージャおよび副ターボチャージャを有
し、該副ターボチャージャのタービン出口下流と前記主
ターボチャージャのタービン出口下流の排気通路とを排
気バイパス通路を介して連通し、該排気バイパス通路に
、該排気バイパス弁の下流に位置する排気切替弁の開弁
前に開弁し前記副ターボチャージャから流出した排気ガ
スの一部を前記主ターボチャージャのタービン出口下流
に流入させて副ターボチャージャの助走回転数を高める
排気バイパス弁を設けた過給機付エンジンであって、前
記主ターボチャージャおよび副ターボチャージャが共に
作動している状態では前記排気バイパス弁を全閉させる
閉弁指令手段を設けたことを特徴とする過給機付エンジ
ン。