JPH0540272Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はエンジンの排気ターボ過給装置に関
し、特に常時作動のプライマリ排気ターボ過給機
と特定運転領域で停止するセカンダリ排気ターボ
過給機を備えたものの過給効率向上対策に関す
る。

（従来の技術） 従来、エンジンの排気ターボ過給装置として、
例えば実開昭60−178329号公報に開示されるよう
に、排気通路にプライマリおよびセカンダリの排
気ターボ過給機のタービンを排気マニホールドに
並列的に接続し、この二つの排気ターボ過給機の
コンプレツサをエンジンの吸気通路に接続すると
ともに、セカンダリ排気ターボ過給機のタービン
上流側の排気通路に排気カツト弁を設け、エンジ
ンが特定運転領域にあるとき、すなわち例えば排
気ガス流量が設定値よりも少ないときなどには排
気カツト弁を閉じて排気通路からの排気ガスをプ
ライマリ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確保する一方、エンジンが
特定運転領域にないとき、つまりこの場合では排
気ガス流量が上記設定値よりも多いときには排気
カツト弁を開いて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ようにした
ものが知られている。また、このものでは排気管
の構造を簡略化すべく、プライマリ排気ターボ過
給機とセカンダリ排気ターボ過給機とをタービン
の吐出口同士を対向させて配置し、この二つの排
気ターボ過給機の間に各タービン吐出口からの排
気を集合させる排気集合部を設け、該排気集合部
より下流で排気管を一本化するようにしている。

（考案が解決しようとする課題） ところが、上記従来のものでは、エンジンが特
定運転領域にないときにはプライマリおよびセカ
ンダリの二つの排気ターボ過給機が作動するの
で、各タービンの吐出口からの排気が排気集合部
で互いに干渉して排気抵抗が高くなるという問題
が生じる。

本考案はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、各タービンのスク
ロールの渦巻き方向を一致させて、これらのター
ビンを対向配置したときに各タービンの吐出口か
らの排気流の旋回方向が排気集合部下流で一致す
るようにし、排気集合部での排気の干渉を防止す
ることにある。

しかし、その場合、一方の排気ターボ過給機
を、第３図に示すように、排気マニホールドから
の排気流FMとタービンスクロール内の排気流
FTとの排気ターボ過給機の軸心回りの向きが同
一方向になるように排気マニホールドに接続する
と、各タービンを対向位置する関係上、他方の排
気ターボ過給機は、第４図に示すように、排気マ
ニホールドからの排気流FMとタービンスクロー
ル内の排気流FTとの排気ターボ過給機の軸心回
りの向きが逆方向になるように排気マニホールド
に接続せざるを得ない。このため、この排気マニ
ホールドからの排気流FMとタービンスクロール
内の排気流FTとの向きが逆方向になる排気ター
ボ過給機では排気の流れがスムーズでなくなり、
効率が悪くなる。

そこで、さらに本考案では、常時作動していて
使用頻度の高いプライマリ排気ターボ過給機を対
象にして排気マニホールドからの排気流とタービ
ンスクロール内の排気流との向きを一致させて過
給機の効率を効果的に高めることをも目的として
いる。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案では、スクロ
ールの渦巻き方向の一致するプライマリおよびセ
カンダリ排気ターボ過給機を対向配置し、排気マ
ニホールドからの排気流とタービンスクロール内
の排気流との排気ターボ過給機の軸心回りの向き
をプライマリ排気ターボ過給機では同一方向に、
セカンダリ排気ターボ過給機では逆方向にするこ
とである。

具体的に、本考案の講じた解決手段は、排気マ
ニホールドからの排気ガスのエネルギにより吸気
を過給するプライマリおよびセカンダリの排気タ
ーボ過給機を備え、プライマリ排気ターボ過給機
を常時作動させ、セカンダリ排気ターボ過給機を
特定運転領域で停止させるように構成したエンジ
ンの排気ターボ過給装置を前提とする。そして、
これに対し、プライマリ排気ターボ過給機とセカ
ンダリ排気ターボ過給機とで排気の吐出方向に向
つてのタービンのスクロールの渦巻き方向を一致
させるとともに、上記プライマリ排気ターボ過給
機とセカンダリ排気ターボ過給機とをタービンの
吐出口同士を対向させて配置し、この二つの排気
ターボ過給機の間に各タービン吐出口からの排気
を集合させる排気集合部を設け、且つ排気マニホ
ールドからの排気流とタービンスクロール内の排
気流との排気ターボ過給機の軸心回りの向きがプ
ライマリ排気ターボ過給機では同一方向に、セカ
ンダリ排気ターボ過給機では逆方向になるように
各排気ターボ過給機を排気マニホールドに接続す
る構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本考案では、プライマリ排
気ターボ過給機とセカンダリ排気ターボ過給機と
で排気の吐出方向に向つてのタービンのスクロー
ルの渦巻き方向が一致するので、二つの排気ター
ボ過給機の各タービン吐出口からの排気流の旋回
方向が排気集合部下流で一致し、排気集合部での
排気の干渉が防止されて排気抵抗が減ることにな
る。

また、排気マニホールドからの排気流とタービ
ンスクロール内の排気流との排気ターボ過給機の
軸心回りの向きが常時作動のプライマリ排気ター
ボ過給機では同一方向に、特定運転領域で停止す
るセカンダリ排気ターボ過給機では逆方向になる
ので、使用頻度の高いプライマリ排気ターボ過給
機の排気の流れがスムーズになつて該過給機の効
率が高まり、過給装置全体の効率が有効に高めら
れることになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図および第２図は本考案の実施例に係る排
気ターボ過給機を備えた３ロータタイプのロータ
リピストンエンジンを示す。これらの図におい
て、１はインタメデイエイトハウジング、ロータ
ハウジングおよびサイドハウジングからなるハウ
ジングであつて、該ハウジング１内には、三つの
多角形状のロータ２，２，２が配されており、該
各ロータ２が遊星回転運動してハウジング１内に
形成される三つの作動室に吸気、圧縮、爆発、膨
張および排気の各行程を順に行わせるようにして
いる。

上記ハウジング１には、吸気行程にある作動室
に新気を供給するプライマリポート３およびセカ
ンダリポート４が設けられている。また、このハ
ウジング１には、排気行程にある作動室から排気
を排出する排気ポート５が設けられている。

そして、上記各ロータ２に対応するプライマリ
ポート３およびセカンダリポート４には吸気通路
１０がその分岐した端部において接続され、該吸
気通路１０はエアクリーナ１３を介して大気に開
放されている。上記吸気通路１０はその途中にお
いて第１および第２の二つの吸気通路１１，１２
に分割されている。そして、該吸気通路１０の合
流部分の下流には、上流側から順に、吸気を冷却
するためのインタークーラ１４と、吸気流量を調
節するためのスロツトル弁１５と、吸気の脈動を
緩和するためのサージタンク１６とが設けられて
いる。さらに、上記吸気通路１０には、プライマ
リポート３およびセカンダリポート４に臨ませて
燃料を噴射供給するためのインジエクタ１７，１
８がそれぞれ設けられている。

また、上記排気ポート５，５，５には排気通路
２０が接続されている。すなわち、該排気通路２
０の一端は第１および第２の二つの排気通路２
１，２２に分岐されていて、このうち一方の排気
通路２１が一端および中央のロータ２，２に係る
二つの排気ポート５，５に接続されているととも
に、他方の排気通路２２が他端のロータ２に係る
排気ポート５に接続されている。

そして、このエンジンには大形のプライマリ排
気ターボ過給機３１と小形のセカンダリ排気ター
ボ過給機３２とが設けられている。すなわち、上
記第１排気通路２１にはプライマリ排気ターボ過
給機３１のタービン３１ａが、第２排気通路２２
にはセカンダリ排気ターボ過給機３２のタービン
３２ａがそれぞれ設けられているとともに、第１
吸気通路１１にはプライマリ排気ターボ過給機３
１のコンプレツサ３１ｂが、第２吸気通路１２に
はセカンダリ排気ターボ過給機３２のコンプレツ
サ３２ｂがそれぞれ設けられていて、排気ガスの
エネルギにより吸気を過給するようにしている。
また、上記第１および第２排気通路２１，２２は
各排気ターボ過給機３１，３２の上流側で連通路
３３を介して接続されている。

また、上記第２排気通路２２においてセカンダ
リ排気ターボ過給機側タービン３２ａと連通路３
３との間には排気カツト弁４１が設けられてお
り、セカンダリ排気ターボ過給機側タービン３２
ａへの排気ガスの供給を調整するようにしてい
る。さらに、該排気カツト弁４１下流の第２排気
通路２２と上記連通路３３とは洩らし通路４２で
接続されている。該洩らし通路４２には洩らし弁
４３が設けられており、セカンダリ排気ターボ過
給機側タービン３２ａへの微量の排気ガスの供給
を調整するようにしている。また、上記連通路３
３とプライマリおよびセカンダリ排気ターボ過給
機３１，３２下流の排気通路２０とはバイパス通
路４４で接続されている。該バイパス通路４４に
はウエストゲート弁４５が設けられており、加圧
エアのバイパス量を調整して過給圧特性を改善す
るようにしている。これら各弁４１，４３，４５
は圧力応動式のアクチユエータ４６〜４８によつ
てそれぞれ駆動される。

さらに、上記第２吸気通路１２における第１吸
気通路１１との合流部分の直上流には吸気カツト
弁５１が設けられている。また、第２吸気通路１
２にはセカンダリ排気ターボ過給機側タービン３
２ａをバイパスするリリーフ通路５２が設けられ
ている。このリリーフ通路５２にはリリーフ弁５
３が設けられており、該リリーフ弁５３を開くこ
とによつてタービン３２ａの上流側と下流側とを
連通してコンプレツサ３２ａ下流の加圧エアをリ
リーフするようにしている。これら各弁５１，５
３は圧力応動式のアクチユエータ５６，５７によ
つてそれぞれ駆動される。

また、上記排気通路２０における第１および第
２排気通路２１，２２の合流部分よりも下流には
触媒装置６０が設けられており、排気ガスを浄化
するようにしている。

そして、上記各アクチユエータ４６〜４８，５
６，５７はコントロールユニツト８０によつて制
御される。さらに、８１は吸気通路１０に設けら
れ吸気流量を検出するためのエアフローセンサ、
８２は上記スロツトル弁１５の開度を検出するた
めのスロツトルセンサ、８３は吸気通路１０に設
けられ吸気圧力を検出するためのブースト圧力セ
ンサ、８４はエンジンの回転数を検出するための
回転数センサ、８５はエンジンの水温を検出する
ための水温センサ、８６は上記吸気カツト弁５１
の両側の吸気圧力の差圧を検出するための差圧セ
ンサである。これら各センサ８１〜８６は上記コ
ントロールユニツト８０にそれぞれ接続されてい
る。

次に、上記コントロールユニツト８０の作動制
御を第５図のフローに基づいて説明する。まず、
ステツプS₁で上記各センサ８１〜８６からの信号
を入力し、ステツプS₂でエンジンが第６図に示す
低回転領域（特定運転領域）にあるか否かを判定
する。

そして、エンジンが低回転領域にあるとき、つ
まりステツプS₂での判定がYESのときにはステ
ツプS₁〜ステツプS₆でセカンダリ排気ターボ過給
機３２の作動を停止する。すなわち、ステツプS₃
で洩らし弁４３を、ステツプS₄で排気カツト弁４
１をそれぞれ閉じてセカンダリ排気ターボ過給機
３２の作動を停止させ、プライマリ排気ターボ過
給機３１に排気ガスを集中的に供給して高い過給
圧を確保するとともに、ステツプS₅で吸気カツト
弁５１を閉じて吸気通路１０から第２吸気通路１
１への吸気の逆流を防止し、且つステツプS₆でブ
ースト圧力が設定圧力以下になるとリリーフ弁５
３を開く。このことにより、エンジン高回転から
の減速時など吸気流量が少なく且つ圧力が大きく
なる運転状態において、リリーフ弁５３によりコ
ンプレツサ下流の加圧エアがリリーフされるの
で、コンプレツサ３２ｂへの吸気の逆流が防止さ
れてサージングの発生が未然に防止される。

一方、エンジンが低回転領域になくステツプS₂
での判定がNOのときにはステツプS₇〜ステツプ
S１０でセカンダリ排気ターボ過給機３２を作動
させる。すなわち、ステツプS₇で洩らし弁４３を
開き、少量の排気ガスをセカンダリ排気ターボ過
給機３２に供給してタービン３２ａの助走を行
う。そして、ステツプS₈でブースト圧力が設定圧
力を超えるとリリーフ弁５３を閉じるとともにス
テツプS₉で排気カツト弁４１を開き、上記吸気カ
ツト弁５１の両側の吸気圧力の差圧が小さくなる
とステツプS１０でこの吸気カツト弁５１を開い
てセカンダリ排気ターボ過給機３２を作動させ、
プライマリおよびセカンダリ排気ターボ過給機３
１，３２の双方により吸気を過給する。このこと
により、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。ここで、排気カツト弁４１が
開く前にリリーフ弁５３を閉じるようにしたの
は、排気カツト弁４１が開くときにリリーフ弁５
３が開いているとタービン３１ａ，３２ａが空回
りして回転数が急に上つてしまい排気圧力が急激
に変動してエンジンのダイリユーシヨンガスが大
きく変化して燃焼変動をきたすからである。

尚、排気カツト弁４１により洩らし弁４３とし
ての機能を持たせることも可能であるが、本実施
例では排気カツト弁４１と洩らし弁４３とを各々
別個のものにして洩らし弁４３の機能の精度を上
げている。

また、上記フローには示していないが、ウエス
トゲート弁４５も上記コントロールユニツト８０
により過給圧に応じて作動制御される。

ここで、各排気ターボ過給機３１，３２のター
ビン３１ａ，３２ａまわりの構造を第２図〜第４
図に基づいて説明する。上記プライマリ排気ター
ボ過給機３１とセカンダリ排気ターボ過給機３２
とでは、排気の吐出方向（タービン軸に沿つて反
コンプレツサ方向）に向つてのタービン３１ａ，
３２ａのスクロールの渦巻き方向が一致してお
り、共に排気流が時計方向に旋回する方向に設け
られている。

そして、上記プライマリ排気ターボ過給機３１
とセカンダリ排気ターボ過給機３２とはタービン
３１ａ，３２ａの吐出口同士が対向するように配
置されている。さらに、各タービン３１ａ，３２
ａの入口と排気ポート５，５，５との間は排気マ
ニホールド２５により接続されており、該排気マ
ニホールド２５によつて排気通路２０の一部が形
成されている。

さらに、該各タービン３１ａ，３２ａの吐出口
にそれぞれ接続された第１および第２排気通路２
１，２２は集合してから下流（第２図の上側）に
向つており、この二つのタービン３１ａ，３２ａ
の間に各タービン吐出口からの排気を集合させる
排気集合部２３が形成されている。

そして、プライマリ排気ターボ過給機３１の場
合、第３図に示すように、排気マニホールド２５
からの排気流FMとタービンスクロール内の排気
流FTとの排気ターボ過給機３１の軸心回りの向
きが同一方向になるように排気ターボ過給機３１
が排気マニホールド２５に接続されている。一
方、セカンダリ排気ターボ過給機３２の場合、第
４図に示すように、排気マニホールド２５からの
排気流FMとタービンスクロール内の排気流FT
との排気ターボ過給機３２の軸心回りの向きが逆
方向になるように排気ターボ過給機３２が排気マ
ニホールド２５に接続されている。

したがつて、プライマリ排気ターボ過給機３１
とセカンダリ排気ターボ過給機３２とで排気の吐
出方向に向つてのタービン３１ａ，３２ａのスク
ロールの渦巻き方向が一致するので、二つの排気
ターボ過給機３１，３２の各タービン吐出口から
の排気流の旋回方向が排気集合部２３下流で一致
し、排気集合部２３での排気の干渉が防止されて
排気抵抗が減ることになる。

また、排気マニホールド２５からの排気流FM
とタービンスクロール内の排気流FTとの排気タ
ーボ過給機３１，３２の軸心回りの向きが常時作
動のプライマリ排気ターボ過給機３１では同一方
向に、特定運転領域で停止するセカンダリ排気タ
ーボ過給機３２では逆方向になるので、使用頻度
の高いプライマリ排気ターボ過給機３１の排気の
流れがスムーズになつて該過給機の効率が高ま
り、過給装置全体の効率が有効に高められること
になる。

また、プライマリ排気ターボ過給機３１を大形
のものとし、セカンダリ排気ターボ過給機３２を
小形のものとしたので、プライマリ排気ターボ過
給機３１のみによつて過給する領域（低回転領
域）が大きなものになり、上記過給装置全体の効
率が一層に高められることになる。

尚、上記排気集合部２３はセカンダリ排気ター
ボ過給機側のタービン３２ａに一体に設けられて
おり、該集合部２３に対してプライマリ排気ター
ボ過給機側のタービン３１ａがガスケツトを介し
てフランジにより接続されている。すなわち、エ
ンジン回転数が低速領域から上昇して高速領域に
入ると、セカンダリ排気ターボ過給機側タービン
３２ａは停止状態からいきなり作動状態になつて
急激な熱負荷を受ける。この場合、このような接
続構造にしたので、セカンダリ排気ターボ過給機
側タービン３２ａと集合部２３との間にガスケツ
トが介在せず、タービン３２ａの熱が排気通路２
２にスムーズに伝達され、タービン３２ａの受け
る熱負荷を軽減することができる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案のエンジンの排気
ターボ過給装置によれば、プライマリおよびセカ
ンダリの排気ターボ過給機を備え、プライマリ排
気ターボ過給機を常時作動させ、セカンダリ排気
ターボ過給機を特定運転領域で停止させるように
構成するとともに、プライマリ排気ターボ過給機
とセカンダリ排気ターボ過給機とで排気の吐出方
向に向つてのタービンのスクロールの渦巻き方向
を一致させ、プライマリ排気ターボ過給機とセカ
ンダリ排気ターボ過給機とをタービンの吐出口同
士を対向させて配置し、この二つの排気ターボ過
給機の間に各タービン吐出口からの排気を集合さ
せる排気集合部を設け、且つ排気マニホールドか
らの排気流とタービンスクロール内の排気流との
排気ターボ過給機の軸心回りの向きがプライマリ
排気ターボ過給機では同一方向に、セカンダリ排
気ターボ過給機では逆方向になるように各排気タ
ーボ過給機を排気マニホールドに接続したので、
二つの排気ターボ過給機の各タービン吐出口から
の排気流の旋回方向が排気集合部下流で一致し、
排気集合部での排気の干渉が防止されて排気抵抗
を減らすことができるとともに、使用頻度の高い
プライマリ排気ターボ過給機の排気の流れがスム
ーズになつて該過給機の効率が高まり、過給装置
全体の効率を有効に高めることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を例示し、第１図は全体
概略構成図、第２図はエンジンの要部平面図、第
３図はプライマリ排気ターボ過給機のタービンを
コンプレツサ側からみた側面図、第４図はセカン
ダリ排気ターボ過給機のタービンをその吐出口側
からみた側面図、第５図はコントロールユニツト
の作動制御を示すフローチヤート図、第６図は低
回転領域を示す説明図である。 ２３……排気集合部、２５……排気マニホール
ド、３１……プライマリ排気ターボ過給機、３２
……セカンダリ排気ターボ過給機、３１ａ……タ
ービン、３２ａ……タービン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気マニホールドからの排気ガスのエネルギに
   より吸気を過給するプライマリおよびセカンダリ
   の排気ターボ過給機を備え、プライマリ排気ター
   ボ過給機を常時作動させ、セカンダリ排気ターボ
   過給機を特定運転領域で停止させるように構成し
   たエンジンの排気ターボ過給装置において、プラ
   イマリ排気ターボ過給機とセカンダリ排気ターボ
   過給機とで排気の吐出方向に向つてのタービンの
   スクロールの渦巻き方向を一致させるとともに、
   上記プライマリ排気ターボ過給機とセカンダリ排
   気ターボ過給機とをタービンの吐出口同士を対向
   させて配置し、この二つの排気ターボ過給機の間
   に各タービン吐出口からの排気を集合させる排気
   集合部を設け、且つ排気マニホールドからの排気
   流とタービンスクロール内の排気流との排気ター
   ボ過給機の軸心回りの向きがプライマリ排気ター
   ボ過給機では同一方向に、セカンダリ排気ターボ
   過給機では逆方向になるように各排気ターボ過給
   機を排気マニホールドに接続したことを特徴とす
   るエンジンの排気ターボ過給装置。