JPH04241732A - 過給機付エンジン - Google Patents
過給機付エンジンInfo
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- JPH04241732A JPH04241732A JP3016019A JP1601991A JPH04241732A JP H04241732 A JPH04241732 A JP H04241732A JP 3016019 A JP3016019 A JP 3016019A JP 1601991 A JP1601991 A JP 1601991A JP H04241732 A JPH04241732 A JP H04241732A
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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
【0001】
【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、低吸入空気量域では主ター
ボチャージャのみで過給し、高吸入空気量域では両ター
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。
副ターボチャージャを有し、低吸入空気量域では主ター
ボチャージャのみで過給し、高吸入空気量域では両ター
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。
【0002】
【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、低吸入空気量域では主タ
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、高吸入空気量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、たとえば図5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9
3に接続される吸、排気系には、それぞれ吸気切替弁9
4、排気切替弁95が設けられ、副ターボチャージャ9
3のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路97
には、吸気バイパス弁96が設けられている。低吸入空
気量域では吸気切替弁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、高吸入空気量域では両切替弁94、95を
ともに全開とし、吸気バイパス弁96を閉じることによ
り、副ターボチャージャ93にも過給作動を行わせ、2
個ターボチャージャ作動とすることができる。低吸入空
気量域から高吸入空気量域に移行するときには、吸気切
替弁95および排気切替弁94が閉じられているときに
排気バイパス弁98を小開制御し、さらに吸気バイパス
弁96を閉じることにより副ターボチャージャ93の助
走回転数を高め、ターボチャージャの切替をより円滑に
(切替時のショックを小さく)行うことが可能になって
いる。
ボチャージャを並列に配置し、低吸入空気量域では主タ
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、高吸入空気量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、たとえば図5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9
3に接続される吸、排気系には、それぞれ吸気切替弁9
4、排気切替弁95が設けられ、副ターボチャージャ9
3のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路97
には、吸気バイパス弁96が設けられている。低吸入空
気量域では吸気切替弁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、高吸入空気量域では両切替弁94、95を
ともに全開とし、吸気バイパス弁96を閉じることによ
り、副ターボチャージャ93にも過給作動を行わせ、2
個ターボチャージャ作動とすることができる。低吸入空
気量域から高吸入空気量域に移行するときには、吸気切
替弁95および排気切替弁94が閉じられているときに
排気バイパス弁98を小開制御し、さらに吸気バイパス
弁96を閉じることにより副ターボチャージャ93の助
走回転数を高め、ターボチャージャの切替をより円滑に
(切替時のショックを小さく)行うことが可能になって
いる。
【0003】なお、2ステージツインターボに関連する
先行技術として、1個ターボチャージャ時には排気バイ
パス弁を、2個ターボチャージャ時にはウェストゲート
バルブをそれぞれ制御し、所定の過給圧を維持するよう
にしたものが知られている(特開昭63−25319号
公報)。通常、排気バイパス弁を駆動するアクチュエー
タのダイヤフラム室には過給圧が導かれ、この過給圧に
よってアクチュエータが作動し、排気バイパス弁が開弁
するようになっている。同様に、ウェストゲートバルブ
を駆動するアクチュエータのダイヤフラム室には過給圧
が導かれ、この過給圧によってアクチュエータが作動し
、ウェストゲートバルブが開弁するようになっている。
先行技術として、1個ターボチャージャ時には排気バイ
パス弁を、2個ターボチャージャ時にはウェストゲート
バルブをそれぞれ制御し、所定の過給圧を維持するよう
にしたものが知られている(特開昭63−25319号
公報)。通常、排気バイパス弁を駆動するアクチュエー
タのダイヤフラム室には過給圧が導かれ、この過給圧に
よってアクチュエータが作動し、排気バイパス弁が開弁
するようになっている。同様に、ウェストゲートバルブ
を駆動するアクチュエータのダイヤフラム室には過給圧
が導かれ、この過給圧によってアクチュエータが作動し
、ウェストゲートバルブが開弁するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気バ
イパス弁およびウェストゲートバルブは、アクチュエー
タに作用するコンプレッサ圧(過給圧)による力と、バ
ルブの弁体自体に作用する排圧(排気ガスの圧力)によ
る力との和によって開弁するので、排気バイパス弁とウ
ェストゲートバルブのアクチュエータの制御圧がほぼ同
一の場合は、1個ターボチャージャ域でウェストゲート
バルブが開くことがある。そのため、図4の回転特性N
3 、N4 のうち、とくに副ターボチャージャの助走
回転数が低下し、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は、図4の特性P2 に示すよ
うに、過給圧の低下が大きくなってしまう。この過給圧
の低下は出力トルクに影響するため、切替時にトルクシ
ョックが大となるという問題が生じる。
イパス弁およびウェストゲートバルブは、アクチュエー
タに作用するコンプレッサ圧(過給圧)による力と、バ
ルブの弁体自体に作用する排圧(排気ガスの圧力)によ
る力との和によって開弁するので、排気バイパス弁とウ
ェストゲートバルブのアクチュエータの制御圧がほぼ同
一の場合は、1個ターボチャージャ域でウェストゲート
バルブが開くことがある。そのため、図4の回転特性N
3 、N4 のうち、とくに副ターボチャージャの助走
回転数が低下し、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は、図4の特性P2 に示すよ
うに、過給圧の低下が大きくなってしまう。この過給圧
の低下は出力トルクに影響するため、切替時にトルクシ
ョックが大となるという問題が生じる。
【0005】本発明は、上記の問題に着目し、排気バイ
パス弁をウェストゲートバルブよりも先に開弁させ、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
時の過給圧の低下を抑制させることが可能な過給機付エ
ンジンを提供することを目的とする。
パス弁をウェストゲートバルブよりも先に開弁させ、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
時の過給圧の低下を抑制させることが可能な過給機付エ
ンジンを提供することを目的とする。
【0006】
【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と、副タ
ーボチャージャとを備え、前記主ターボチャージャのみ
の過給作動域における過給圧の制御を、前記副ターボチ
ャージャのタービン下流に設けられた排気切替弁をバイ
パスする通路に設けた排気バイパス弁で行なうとともに
、該排気バイパス弁の開弁によって副ターボチャージャ
の助走回転を行ない、前記両方のターボチャージャによ
る過給作動域における過給圧の制御を、主ターボチャー
ジャのタービンをバイパスするウェストゲートバルブで
行ない、前記排気バイパス弁と前記ウェストゲートバル
ブとを、それぞれ排気下流側に開くスイングアーム弁か
ら構成し、前記排気バイパス弁と前記ウェストゲートバ
ルブにそれぞれ連結される各アクチュエータにほぼ同一
の過給圧を導いて該各弁を開弁させるようにした過給機
付エンジンであって、該エンジンの排気系を、前記主タ
ーボチャージャ下流の排気系路と副ターボチャージャ下
流の排気系路とに完全に独立させたデュアル排気系から
構成したものから成る。
係る過給機付エンジンは、主ターボチャージャと、副タ
ーボチャージャとを備え、前記主ターボチャージャのみ
の過給作動域における過給圧の制御を、前記副ターボチ
ャージャのタービン下流に設けられた排気切替弁をバイ
パスする通路に設けた排気バイパス弁で行なうとともに
、該排気バイパス弁の開弁によって副ターボチャージャ
の助走回転を行ない、前記両方のターボチャージャによ
る過給作動域における過給圧の制御を、主ターボチャー
ジャのタービンをバイパスするウェストゲートバルブで
行ない、前記排気バイパス弁と前記ウェストゲートバル
ブとを、それぞれ排気下流側に開くスイングアーム弁か
ら構成し、前記排気バイパス弁と前記ウェストゲートバ
ルブにそれぞれ連結される各アクチュエータにほぼ同一
の過給圧を導いて該各弁を開弁させるようにした過給機
付エンジンであって、該エンジンの排気系を、前記主タ
ーボチャージャ下流の排気系路と副ターボチャージャ下
流の排気系路とに完全に独立させたデュアル排気系から
構成したものから成る。
【0007】
【作用】このように構成された過給機付エンジンにおい
ては、1個ターボチャージャ域で排気切替弁は閉じてお
り、この状態ではエンジンからの排気ガスは主ターボチ
ャージャのみに流入される。主ターボチャージャに流入
した排気ガスは、独立した排気系路を介して排出される
。この場合、排気系路が独立しているため、排気切替弁
が閉じている状態では、排気切替弁の下流に排気ガスが
回り込むこともななくなる。そのため、排気バイパス弁
が配置されるバイパス通路にも排気ガスは流入せず、従
来装置のように、排気バイパス弁の弁体に排気バイパス
弁を閉弁させようとする圧力は作用しない。また、この
状態では、エンジンから排出された排気ガスの圧力は、
副ターボチャージャを介して排気切替弁の上流側に作用
し、この圧力は排気バイパス弁を閉弁させる方向に働く
。一方、主ターボチャージャのタービンに流入した排気
ガスの一部は、ウェストゲートバルブの下流側に回り込
み、この回り込んだ排気ガスの圧力は、ウェストゲート
バルブを閉弁させる方向に働く。
ては、1個ターボチャージャ域で排気切替弁は閉じてお
り、この状態ではエンジンからの排気ガスは主ターボチ
ャージャのみに流入される。主ターボチャージャに流入
した排気ガスは、独立した排気系路を介して排出される
。この場合、排気系路が独立しているため、排気切替弁
が閉じている状態では、排気切替弁の下流に排気ガスが
回り込むこともななくなる。そのため、排気バイパス弁
が配置されるバイパス通路にも排気ガスは流入せず、従
来装置のように、排気バイパス弁の弁体に排気バイパス
弁を閉弁させようとする圧力は作用しない。また、この
状態では、エンジンから排出された排気ガスの圧力は、
副ターボチャージャを介して排気切替弁の上流側に作用
し、この圧力は排気バイパス弁を閉弁させる方向に働く
。一方、主ターボチャージャのタービンに流入した排気
ガスの一部は、ウェストゲートバルブの下流側に回り込
み、この回り込んだ排気ガスの圧力は、ウェストゲート
バルブを閉弁させる方向に働く。
【0008】このように、1個ターボチャージャ域では
、排気バイパス弁はウェストゲートバルブよりも開きや
すい状態となる。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過程においては、ウェ
ストゲートバルブよりも先に排気バイパス弁を開かせる
ことができ、切替時における副ターボチャージャの助走
回転数を十分に高めることができる。これによって、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
時のトルクショックが低減される。
、排気バイパス弁はウェストゲートバルブよりも開きや
すい状態となる。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過程においては、ウェ
ストゲートバルブよりも先に排気バイパス弁を開かせる
ことができ、切替時における副ターボチャージャの助走
回転数を十分に高めることができる。これによって、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
時のトルクショックが低減される。
【0009】
【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。図1ないし
図4は、本発明の一実施例を示しており、とくに車両に
搭載される6気筒エンジンに適用した場合を示している
。図3において、1はエンジン、2はサージタンク、3
は排気マニホールドを示す。排気マニホールド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
ホールド3の集合部に接続され、それぞれのコンプレッ
サ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。
ましい実施例を、図面を参照して説明する。図1ないし
図4は、本発明の一実施例を示しており、とくに車両に
搭載される6気筒エンジンに適用した場合を示している
。図3において、1はエンジン、2はサージタンク、3
は排気マニホールドを示す。排気マニホールド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
ホールド3の集合部に接続され、それぞれのコンプレッ
サ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。
【0010】主ターボチャージャ7は、低吸入空気量域
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
8は低吸入空気量域で停止される。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1
7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の両方とも開弁のと
きは、両方のターボチャージャ7、8が作動される。排
気切替弁17の上流側と、この排気切替弁17の下流側
は、排気バイパス通路40を介して連通可能となってい
る。排気バイパス通路40には、この排気バイパス通路
40を開閉する排気バイパス弁41が設けられている。 排気バイパス弁41は、ダイヤフラム式アクチュエータ
42によって開閉されるようになっている。排気バイパ
ス弁41は、図2に示すように、弁体41aが支点41
bよりも下流に位置し弁体41aが排気下流側に開くス
イングアーム弁から構成されている。排気バイパス弁4
1は、アクチュエータ42のダイヤフラム室42aに導
かれる過給圧によって開弁され、閉弁はアクチュエータ
42内のスプリング42bのばね力によって行なわれる
。
から高吸入空気量域まで作動され、副ターボチャージャ
8は低吸入空気量域で停止される。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1
7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の両方とも開弁のと
きは、両方のターボチャージャ7、8が作動される。排
気切替弁17の上流側と、この排気切替弁17の下流側
は、排気バイパス通路40を介して連通可能となってい
る。排気バイパス通路40には、この排気バイパス通路
40を開閉する排気バイパス弁41が設けられている。 排気バイパス弁41は、ダイヤフラム式アクチュエータ
42によって開閉されるようになっている。排気バイパ
ス弁41は、図2に示すように、弁体41aが支点41
bよりも下流に位置し弁体41aが排気下流側に開くス
イングアーム弁から構成されている。排気バイパス弁4
1は、アクチュエータ42のダイヤフラム室42aに導
かれる過給圧によって開弁され、閉弁はアクチュエータ
42内のスプリング42bのばね力によって行なわれる
。
【0011】低吸入空気量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
プレッサ7bの上流とコンプレッサ8bの下流とを連通
する吸気バイパス通路13と、吸気バイパス通路13の
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はダイヤフラム式のアクチュエータ1
0によって開閉される。吸気切替弁18の上流と下流と
を連通するバイパス通路には、逆止弁12を設けられて
おり、吸気切替弁18の閉時において副ターボチャージ
ャ8側のコンプレッ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てある。なお、図中、14はコ
ンプレッ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
閉されるようになっている。ウエストゲートバルブ31
は、アクチュエータ9によって開閉されるようになって
いる。ウェストゲートバルブ31は、図1に示すように
、弁体31aが支点31bよりも下流に位置し弁体31
aが排気下流側に開くスイングアーム弁から構成されて
いる。ウェストゲートバルブ31は、アクチュエータ9
のダイヤフラム室9aに導かれる過給圧によって開弁さ
れ、閉弁はアクチュエータ9内のスプリング9bのばね
力によって行なわれる。
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
プレッサ7bの上流とコンプレッサ8bの下流とを連通
する吸気バイパス通路13と、吸気バイパス通路13の
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はダイヤフラム式のアクチュエータ1
0によって開閉される。吸気切替弁18の上流と下流と
を連通するバイパス通路には、逆止弁12を設けられて
おり、吸気切替弁18の閉時において副ターボチャージ
ャ8側のコンプレッ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てある。なお、図中、14はコ
ンプレッ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
閉されるようになっている。ウエストゲートバルブ31
は、アクチュエータ9によって開閉されるようになって
いる。ウェストゲートバルブ31は、図1に示すように
、弁体31aが支点31bよりも下流に位置し弁体31
aが排気下流側に開くスイングアーム弁から構成されて
いる。ウェストゲートバルブ31は、アクチュエータ9
のダイヤフラム室9aに導かれる過給圧によって開弁さ
れ、閉弁はアクチュエータ9内のスプリング9bのばね
力によって行なわれる。
【0012】アクチュエータ9、10、11、16、4
2は、過給圧または負圧の導入によって作動するように
なっている。各アクチュエータ9、10、11、16、
42には、正圧タンク51からの過給圧または負圧とエ
アフローメータ24の下流からの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、第5、第6
の電磁弁25、26、27、28、32、44が接続さ
れている。各電磁弁25、26、27、28、32、4
4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なわれる。なお、第2の電磁弁26
へ負圧を導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許
すチェック弁45が介装されている。
2は、過給圧または負圧の導入によって作動するように
なっている。各アクチュエータ9、10、11、16、
42には、正圧タンク51からの過給圧または負圧とエ
アフローメータ24の下流からの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、第5、第6
の電磁弁25、26、27、28、32、44が接続さ
れている。各電磁弁25、26、27、28、32、4
4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なわれる。なお、第2の電磁弁26
へ負圧を導入する通路には、負圧の一方の流れのみを許
すチェック弁45が介装されている。
【0013】第1の電磁弁25のONは、吸気切替弁1
8を弁開とするようにアクチュエータ11を作動させ、
OFFは吸気切替弁18を全閉とするようにアクチュエ
ータ11を作動させる。第4の電磁弁28のONは、排
気切替弁17を全開とするようにアクチュエータ16を
作動させ、OFFは排気切替弁17を全閉するようにア
クチュエータ10を作動させ、OFFは吸気バイパス弁
33を全開するようにアクチュエータ10を作動させる
。
8を弁開とするようにアクチュエータ11を作動させ、
OFFは吸気切替弁18を全閉とするようにアクチュエ
ータ11を作動させる。第4の電磁弁28のONは、排
気切替弁17を全開とするようにアクチュエータ16を
作動させ、OFFは排気切替弁17を全閉するようにア
クチュエータ10を作動させ、OFFは吸気バイパス弁
33を全開するようにアクチュエータ10を作動させる
。
【0014】排気バイパス弁41を作動させるアクチュ
エータ42に大気圧を導入する第5の電磁弁32は、O
N、OFF制御でなく、デューティ制御される。同様に
、ウエストゲートバルブ31を作動させるアクチュエー
タ9に負圧を導く第6の電磁弁44は、ON、OFF制
御でなく、デューティ制御される。デューティ制御は、
周知の通り、デューティ比により通電時間を制御するこ
とであり、デジタル的に通電、非通電の割合を変えるこ
とにより、アナログ的に平均電流が可変制御される。な
お、デューティ比は、1サイクルの時間に対する通電時
間の割合であり、1サイクル中の通電時間をA、非通電
時間をBとすると、デューティ比=A/(A+B)×1
00(%)で表わされる。本実施例では、第5の電磁弁
32と第6の電磁弁44をデューティ制御することによ
り、これらの電磁弁の開口量を可変させることが可能と
なっている。
エータ42に大気圧を導入する第5の電磁弁32は、O
N、OFF制御でなく、デューティ制御される。同様に
、ウエストゲートバルブ31を作動させるアクチュエー
タ9に負圧を導く第6の電磁弁44は、ON、OFF制
御でなく、デューティ制御される。デューティ制御は、
周知の通り、デューティ比により通電時間を制御するこ
とであり、デジタル的に通電、非通電の割合を変えるこ
とにより、アナログ的に平均電流が可変制御される。な
お、デューティ比は、1サイクルの時間に対する通電時
間の割合であり、1サイクル中の通電時間をA、非通電
時間をBとすると、デューティ比=A/(A+B)×1
00(%)で表わされる。本実施例では、第5の電磁弁
32と第6の電磁弁44をデューティ制御することによ
り、これらの電磁弁の開口量を可変させることが可能と
なっている。
【0015】排気バイパス弁41の開度は、アクチュエ
ータ42のダイヤフラム室42aに導入される過給気の
大気へのブリード量(リーク量)を第5の電磁弁32の
デューティ制御によって可変させることにより可変可能
となっている。ウェストゲートバルブ31の開度は、ア
クチュエータ9のダイヤフラム室9bに導入される過給
気の大気へのブリード量(リーク量)を第6の電磁弁4
4のデューティ制御によって可変させることにより可変
可能となっている。
ータ42のダイヤフラム室42aに導入される過給気の
大気へのブリード量(リーク量)を第5の電磁弁32の
デューティ制御によって可変させることにより可変可能
となっている。ウェストゲートバルブ31の開度は、ア
クチュエータ9のダイヤフラム室9bに導入される過給
気の大気へのブリード量(リーク量)を第6の電磁弁4
4のデューティ制御によって可変させることにより可変
可能となっている。
【0016】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24、エンジン回転数センサ50、および酸
素センサ19a,19b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)、一時記憶用のラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)、入出力インターフェ
イス(I/O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。
、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24、エンジン回転数センサ50、および酸
素センサ19a,19b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)、一時記憶用のラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)、入出力インターフェ
イス(I/O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。
【0017】図1および図3に示すように、主ターボチ
ャージャ7の下流の排気系路61と副ターボチャージャ
8の下流の排気系路65は、完全に独立している。主タ
ーボチャージャ7側の排気系路61には、排気ガス浄化
用の排気ガス触媒(スタートキャットおよびメインキャ
ット)62、63が介装されており、排気系路61の下
流端近傍にマフラ64が設けられている。副ターボチャ
ージャ8側の排気系路65には、同様に排気ガス浄化用
の排気ガス触媒(スタートキャットおよびメインキャッ
ト)66、67が介装されており、排気系路65の下流
端近傍にマフラ68が設けられている。このように、本
実施例では、エンジン1の排気系が独立した排気系路6
1、65からなるデュアル排気系に構成されている。
ャージャ7の下流の排気系路61と副ターボチャージャ
8の下流の排気系路65は、完全に独立している。主タ
ーボチャージャ7側の排気系路61には、排気ガス浄化
用の排気ガス触媒(スタートキャットおよびメインキャ
ット)62、63が介装されており、排気系路61の下
流端近傍にマフラ64が設けられている。副ターボチャ
ージャ8側の排気系路65には、同様に排気ガス浄化用
の排気ガス触媒(スタートキャットおよびメインキャッ
ト)66、67が介装されており、排気系路65の下流
端近傍にマフラ68が設けられている。このように、本
実施例では、エンジン1の排気系が独立した排気系路6
1、65からなるデュアル排気系に構成されている。
【0018】つぎに、上記の過給機付エンジンにおける
作用について説明する。高吸入空気量域では、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10が閉じられる。これによって2個ターボチャージ
ャ7、8が駆動され、十分な過給空気量が得られ、出力
が向上される。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が開かれる。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。低吸入空気量域で1個ターボチ
ャージャとする理由は、低吸入空気量域では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個ターボチャージャとする
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。低吸入空気量域から高吸入空気量
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、吸気切
替弁18および排気切替弁17が閉じられているときに
排気バイパス弁41をデューティ制御により小開制御し
、さらに吸気バイパス弁33を閉じることにより副ター
ボチャージャ8の助走回転数を高め、ターボチャージャ
の切替をより円滑(切替時のショックを小さく)に行う
ことが可能になる。
作用について説明する。高吸入空気量域では、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10が閉じられる。これによって2個ターボチャージ
ャ7、8が駆動され、十分な過給空気量が得られ、出力
が向上される。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が開かれる。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。低吸入空気量域で1個ターボチ
ャージャとする理由は、低吸入空気量域では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個ターボチャージャとする
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。低吸入空気量域から高吸入空気量
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、吸気切
替弁18および排気切替弁17が閉じられているときに
排気バイパス弁41をデューティ制御により小開制御し
、さらに吸気バイパス弁33を閉じることにより副ター
ボチャージャ8の助走回転数を高め、ターボチャージャ
の切替をより円滑(切替時のショックを小さく)に行う
ことが可能になる。
【0019】1個ターボチャージャから2個ターボチャ
ージャへの切替え過程においては、排気バイパス弁41
がまず開弁され、つぎにウェストゲートバルブ31が開
弁され、このウェストゲートバルブ31の開度制御によ
って高吸入空気量域における過給圧制御が行なわれる。 排気バイパス弁41とウェストゲートバルブ31は、各
アクチュエータ42、9に作用するコンプレッサ圧(過
給圧)による力と、弁体41a、9a自体に作用する排
圧による力との和によって開弁するので、アクチュエー
タ42、9の大きさが同じで、かつ各アクチュエータ4
2、9へ導かれる制御圧が同一の場合は、1個ターボチ
ャージャ域でウェストゲートバルブ31が先に開いたり
、双方のバルブが開くという問題が生じる。しかし、本
実施例では、エンジン1の排気系を独立した排気系路6
1、65からなるデュアル排気系に構成しているので、
1個ターボチャージャ域において、排気バイパス弁41
よりも先にウェストゲートバルブ31が開くという問題
は解消される。これはつぎのように説明することができ
る。
ージャへの切替え過程においては、排気バイパス弁41
がまず開弁され、つぎにウェストゲートバルブ31が開
弁され、このウェストゲートバルブ31の開度制御によ
って高吸入空気量域における過給圧制御が行なわれる。 排気バイパス弁41とウェストゲートバルブ31は、各
アクチュエータ42、9に作用するコンプレッサ圧(過
給圧)による力と、弁体41a、9a自体に作用する排
圧による力との和によって開弁するので、アクチュエー
タ42、9の大きさが同じで、かつ各アクチュエータ4
2、9へ導かれる制御圧が同一の場合は、1個ターボチ
ャージャ域でウェストゲートバルブ31が先に開いたり
、双方のバルブが開くという問題が生じる。しかし、本
実施例では、エンジン1の排気系を独立した排気系路6
1、65からなるデュアル排気系に構成しているので、
1個ターボチャージャ域において、排気バイパス弁41
よりも先にウェストゲートバルブ31が開くという問題
は解消される。これはつぎのように説明することができ
る。
【0020】まず、1個ターボチャージャ域では排気切
替弁17は閉じており、この状態ではエンジンからの排
気ガスは、主ターボチャージャ7のみに流入される。そ
して、主ターボチャージャ7のタービン7aに流入した
排気ガスは、独立した排気系路61を介して排出される
。ここで、排気系路61は副ターボチャージャ側の他方
の排気系路65と完全に分離されているため、排気切替
弁17が閉じている状態では、排気切替弁17の下流に
排気ガスが回り込むことはなくなる。そのため、排気バ
イパス弁41が配置される排気バイパス通路40には排
気ガスは流入することはなくなり、排気バイパス弁41
の弁体41aにこの排気バイパス弁41を閉弁させよう
とする排圧(排気ガスの圧力)は生じない。逆に、副タ
ーボチャージャ8を介して排気切替弁17の上流側に作
用する圧力Paは排気バイパス弁41を開弁させる方向
に働く。一方、主ターボチャージャ7のタービン7aに
流入した排気ガスの一部はウェストゲートバルブ31側
に回り込み、この回り込んだ排気ガスの圧力Pbは、ウ
ェストゲートバルブ31を閉弁させる方向に働く。した
がって、排気切替弁17が開弁している1個ターボチャ
ージャ域においては、排気バイパス弁41を閉弁させよ
うとする下流側の排圧Pa(実質的には大気圧に近い)
とウェストゲートバルブ31を閉弁させようとする下流
側の排圧Pbとが著しく異なる。また、1個ターボチャ
ージャ域においては、副ターボチャージャ8のタービン
8aを介して排気切替弁17の上流側に流入した排気ガ
スの圧力が排気バイパス弁41を開弁させるように作用
するため、ウェストゲートバルブ31に比べて排気バイ
パス弁41は著しく開弁しやすくなる。
替弁17は閉じており、この状態ではエンジンからの排
気ガスは、主ターボチャージャ7のみに流入される。そ
して、主ターボチャージャ7のタービン7aに流入した
排気ガスは、独立した排気系路61を介して排出される
。ここで、排気系路61は副ターボチャージャ側の他方
の排気系路65と完全に分離されているため、排気切替
弁17が閉じている状態では、排気切替弁17の下流に
排気ガスが回り込むことはなくなる。そのため、排気バ
イパス弁41が配置される排気バイパス通路40には排
気ガスは流入することはなくなり、排気バイパス弁41
の弁体41aにこの排気バイパス弁41を閉弁させよう
とする排圧(排気ガスの圧力)は生じない。逆に、副タ
ーボチャージャ8を介して排気切替弁17の上流側に作
用する圧力Paは排気バイパス弁41を開弁させる方向
に働く。一方、主ターボチャージャ7のタービン7aに
流入した排気ガスの一部はウェストゲートバルブ31側
に回り込み、この回り込んだ排気ガスの圧力Pbは、ウ
ェストゲートバルブ31を閉弁させる方向に働く。した
がって、排気切替弁17が開弁している1個ターボチャ
ージャ域においては、排気バイパス弁41を閉弁させよ
うとする下流側の排圧Pa(実質的には大気圧に近い)
とウェストゲートバルブ31を閉弁させようとする下流
側の排圧Pbとが著しく異なる。また、1個ターボチャ
ージャ域においては、副ターボチャージャ8のタービン
8aを介して排気切替弁17の上流側に流入した排気ガ
スの圧力が排気バイパス弁41を開弁させるように作用
するため、ウェストゲートバルブ31に比べて排気バイ
パス弁41は著しく開弁しやすくなる。
【0021】図2に示すように、排気バイパス弁41の
開弁力Vは、アクチュエータ42の推力をF、排気バイ
パス弁の上流側の排圧をPc、排圧Pcが作用する弁体
の面積をS1 、排気バイパス弁の下流側の排圧をPa
、排圧Paが作用する弁体の面積をS2 とすると、V
=(F+Pc×S1)−Pa×S2 となる。この式か
らもわかるように、排圧Paが低ければ排気バイパス弁
41を容易に開弁させることができる。このような構成
とすることにより、排気バイパス弁41を図4の特性K
1 に示すように、確実にウェストゲートバルブ31よ
りも先に開弁させることが可能となる。その後、図4の
特性K4 に示すように、ウェストゲートバルブ31が
開弁される。したがって、副ターボチャージャ8の助走
回転数を十分に高めることができ、図4の特性P1 に
示すように、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過給圧の低下は抑制される。
開弁力Vは、アクチュエータ42の推力をF、排気バイ
パス弁の上流側の排圧をPc、排圧Pcが作用する弁体
の面積をS1 、排気バイパス弁の下流側の排圧をPa
、排圧Paが作用する弁体の面積をS2 とすると、V
=(F+Pc×S1)−Pa×S2 となる。この式か
らもわかるように、排圧Paが低ければ排気バイパス弁
41を容易に開弁させることができる。このような構成
とすることにより、排気バイパス弁41を図4の特性K
1 に示すように、確実にウェストゲートバルブ31よ
りも先に開弁させることが可能となる。その後、図4の
特性K4 に示すように、ウェストゲートバルブ31が
開弁される。したがって、副ターボチャージャ8の助走
回転数を十分に高めることができ、図4の特性P1 に
示すように、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過給圧の低下は抑制される。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る過給
機付エンジンによるときは、エンジンの排気系を、主タ
ーボチャージャ下流の排気系路と副ターボチャージャ下
流の排気系路とに完全に独立させたデュアル排気系から
構成したので、排気切替弁が閉じている状態では排気ガ
スの排気切替弁下流側への回り込みが阻止され、1個タ
ーボチャージャ域での排気バイパス弁には、この排気バ
イパス弁を閉弁させるような排気ガス圧力は作用しない
。これに対して、1個ターボチャージャ域では、主ター
ボチャージャに流入した排気ガスの圧力はウェストゲー
トバルブの下流側に作用し、ウェストゲートバルブはこ
の回り込みによる排気ガス圧力によって閉弁する方向に
付勢され、開弁しにくくなる。したがって、排気バイパ
ス弁をウェストゲートバルブよりも先に開弁させること
ができ、1個ターボチャージャから2個ターボチャージ
ャへの切替過程における副ターボチャージャの助走回転
数を高めることができる。その結果、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過給圧の著
しい低下を抑制することができ、切替時のトルクショッ
クを低減することができる。
機付エンジンによるときは、エンジンの排気系を、主タ
ーボチャージャ下流の排気系路と副ターボチャージャ下
流の排気系路とに完全に独立させたデュアル排気系から
構成したので、排気切替弁が閉じている状態では排気ガ
スの排気切替弁下流側への回り込みが阻止され、1個タ
ーボチャージャ域での排気バイパス弁には、この排気バ
イパス弁を閉弁させるような排気ガス圧力は作用しない
。これに対して、1個ターボチャージャ域では、主ター
ボチャージャに流入した排気ガスの圧力はウェストゲー
トバルブの下流側に作用し、ウェストゲートバルブはこ
の回り込みによる排気ガス圧力によって閉弁する方向に
付勢され、開弁しにくくなる。したがって、排気バイパ
ス弁をウェストゲートバルブよりも先に開弁させること
ができ、1個ターボチャージャから2個ターボチャージ
ャへの切替過程における副ターボチャージャの助走回転
数を高めることができる。その結果、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過給圧の著
しい低下を抑制することができ、切替時のトルクショッ
クを低減することができる。
【図1】本発明の一実施例に係る過給機付エンジンの部
分拡大系統図である。
分拡大系統図である。
【図2】図1における排気バイパス弁近傍の拡大断面図
である。
である。
【図3】図1の過給機付エンジンの全体系統図である。
【図4】本発明および従来装置における排気バイパス弁
とウェストゲートバルブの開弁作動に対する過給圧の変
化を示す特性図である。
とウェストゲートバルブの開弁作動に対する過給圧の変
化を示す特性図である。
【図5】従来の過給機付エンジンの系統図である。
1 エンジン
7 主ターボチャージャ
8 副ターボチャージャ
31 ウェストゲートバルブ
41 排気バイパス弁
Claims (1)
- 【請求項1】 主ターボチャージャと、副ターボチャ
ージャとを備え、前記主ターボチャージャのみの過給作
動域における過給圧の制御を、前記副ターボチャージャ
のタービン下流に設けられた排気切替弁をバイパスする
通路に設けた排気バイパス弁で行なうとともに、該排気
バイパス弁の開弁によって副ターボチャージャの助走回
転を行ない、前記両方のターボチャージャによる過給作
動域における過給圧の制御を、主ターボチャージャのタ
ービンをバイパスするウェストゲートバルブで行ない、
前記排気バイパス弁と前記ウェストゲートバルブとを、
それぞれ排気下流側に開くスイングアーム弁から構成し
、前記排気バイパス弁と前記ウェストゲートバルブにそ
れぞれ連結される各アクチュエータにほぼ同一の過給圧
を導いて該各弁を開弁させるようにした過給機付エンジ
ンであって、該エンジンの排気系を、前記主ターボチャ
ージャ下流の排気系路と副ターボチャージャ下流の排気
系路とに完全に独立させたデュアル排気系から構成した
ことを特徴とする過給機付エンジン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3016019A JPH04241732A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 過給機付エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3016019A JPH04241732A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 過給機付エンジン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04241732A true JPH04241732A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11904862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3016019A Pending JPH04241732A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 過給機付エンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04241732A (ja) |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP3016019A patent/JPH04241732A/ja active Pending
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