JPS5968521A - 内燃機関のマルチタ−ボチヤ−ジヤ装置 - Google Patents
内燃機関のマルチタ−ボチヤ−ジヤ装置Info
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- JPS5968521A JPS5968521A JP57179627A JP17962782A JPS5968521A JP S5968521 A JPS5968521 A JP S5968521A JP 57179627 A JP57179627 A JP 57179627A JP 17962782 A JP17962782 A JP 17962782A JP S5968521 A JPS5968521 A JP S5968521A
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- F02B37/007—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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
【発明の詳細な説明】
本発明は、内燃機関のターボチャーパノヤ装置の改良に
関する。
関する。
白煙機関のターボチャージャについては、ある排気ガス
流量において過給効率が最大となり、それ以外の排気ガ
ス流量については、過給効率が低下する性質がある。過
給効率が最大となる排気ガス流量は、ターボチャージャ
によって異なる。即ち、排気ガス流量■に対する過給効
率η（η＝過給量／排気ガス流量）を示す第１図のグラ
フかられかるように、排気タービンの径の小さい（容量
の小さい）ターボチャージャａについては、排気ガス流
量Ｖの小さいエンジンの低負荷低回転域において過給効
率ηが最大となり、排気タービンの径の大きい（容量の
大きい）ターボチャージャＣについては、排気ガス流量
■の大きいエンジンの高負荷高回転域において過給効率
ηが最大となる。
流量において過給効率が最大となり、それ以外の排気ガ
ス流量については、過給効率が低下する性質がある。過
給効率が最大となる排気ガス流量は、ターボチャージャ
によって異なる。即ち、排気ガス流量■に対する過給効
率η（η＝過給量／排気ガス流量）を示す第１図のグラ
フかられかるように、排気タービンの径の小さい（容量
の小さい）ターボチャージャａについては、排気ガス流
量Ｖの小さいエンジンの低負荷低回転域において過給効
率ηが最大となり、排気タービンの径の大きい（容量の
大きい）ターボチャージャＣについては、排気ガス流量
■の大きいエンジンの高負荷高回転域において過給効率
ηが最大となる。
従って、ある運転域について、過給効率ηが良いターボ
チャージャを採用すれば、他の運転域に対しては過給効
率ηが悪くなるため、これに対し全運転域に対して過給
効率ηが良くなるよう、従来、排気バイパス装置等を用
いて改良がはかられていたが、必ずしも充分ではなく、
エンジンの全運転域について過給効率を良くすることは
困難であった。
チャージャを採用すれば、他の運転域に対しては過給効
率ηが悪くなるため、これに対し全運転域に対して過給
効率ηが良くなるよう、従来、排気バイパス装置等を用
いて改良がはかられていたが、必ずしも充分ではなく、
エンジンの全運転域について過給効率を良くすることは
困難であった。
本発明の目的は、エンジンの全運転域において高い過給
効率を有する内燃機関のマルチターボチャージャ装置を
提供することにある。
効率を有する内燃機関のマルチターボチャージャ装置を
提供することにある。
係る目的は、本発明によれば、比較的小容量の複数のタ
ーボチャージャを備え、低負荷低回転域ではまず第１番
目のターボチャージャを作動させ、負荷及びエンジン回
転の上昇による排気ガス流量の増大に応じて、複数個の
ターボチャージャを作動させるようにしたことを特徴と
する内燃機関のマルチターボチャージャ装置によって達
成される。
ーボチャージャを備え、低負荷低回転域ではまず第１番
目のターボチャージャを作動させ、負荷及びエンジン回
転の上昇による排気ガス流量の増大に応じて、複数個の
ターボチャージャを作動させるようにしたことを特徴と
する内燃機関のマルチターボチャージャ装置によって達
成される。
つぎに、本発明の実施例を図面を基に詳細に説明する。
第２図は、本発明の第１の実施例を示す内燃機関のマル
チターボチャージャ装置のシステム全体図である。同図
において、１はエンジン本体、２は吸気通路、３は排気
通路、４は吸気弁、５は排気弁である。吸気通路２には
、スロットル弁６が設けられており、該スロットル弁６
と吸気弁４との間の吸気通路２には、燃料噴射弁７が取
付けられている。燃料噴射弁７より噴射される燃料は空
気と混合して燃焼室８に流入し、燃焼して排気通路３に
排出される。排気通路３の途中には比較的小容量の第１
のターボチャージャ９の排気タービン９ａが介在されて
おり、排気通路３の下流側は、排気ガス排出通路２２に
連絡されている。排気タービン９ａは、駆動軸９ｂによ
りコンプレッサ９ｃと直結されている。コンプレッサ９
ｃは、第１の分岐吸気通路１０の途中に配置されており
、該第１の分岐吸気通路１０の下流側は、吸気通路２に
連絡されており、その上流側は空気取入通路２１に連絡
されている。排気タービン９ａの上流側の排気通路３に
は、第１の分岐排気通路１３が接続されており、該第１
の分岐排気通路１３は、第２のターボチャージャ１１の
排気タービンｌｌａを介して排気ガス排出通路２２に連
絡されている。第１の分岐排気通路１３が排気通路３に
接続する部分であって、第１の分岐排気通路１３の入口
部には排気タービン９ａの上流側の排気通路３の排気ガ
ス圧が所定値以上になったときだけ開いて、排気ガスの
一部を第２のターボチャージャ１１に送る排圧制御型ウ
ェイストゲートバルブ】２が設けられている。該排圧制
御型ウェイストゲートバルブ１２は、ダイヤフラム１４
によって区画される第１のダイヤフラム室１５と第２の
ダイヤフラム室１６とを有する。ダイヤフラム１４は、
１８を支点とするリンク機構１９によって、第１の分岐
排気通路１３の人口部に設けられた弁体２０と連絡され
ている。第１のダイヤフラム室１５は、排気タービン９
ａの上流側の排気通路３に連通し、第２のダイヤフラム
室１６は、大気に連通している。また、第２のダイヤフ
ラム室１６には、弁体２０が第１の分岐排気通路１３の
入口部を閉しる方向にダイヤフラム１４を押圧するコイ
ルスプリング１７が配置されている。第１の分岐排気通
路１３の途中に介在された第２のターボチャージャ１１
の排気タービンｌｌａは、駆動軸１１ｂによりコンプレ
ッサｌｌｃと直結されている。コンプレッサＩｌｃは１
２、第２の分岐吸気通路２３の途中に配置されており、
該第２の分岐吸気通路２３の下流側は、接続点２４にお
いて吸気通路２に連絡されており、その上流側は、空気
取入通路２１に連絡されている。コンプレッサＩｌｃと
、第２の分岐吸気通路２３と吸気通路２との接続点２４
との間の第２の分岐吸気通路２３には、コンプレッサｌ
ｌｃの過給圧が、スロットル弁６の上流の吸気通路２の
圧力より大きいときだけ開（逆止弁２５が設けられてい
る。該逆上弁２５は、ダイヤフラム２６によって区画さ
れる第１のダイヤフラム室２７と第２のダイヤフラム室
２８とを有する。ダイヤフラム２６は、ロッド２９によ
って第２の分岐吸気通路２３の途中に設けられた弁体３
０と連絡されている。第１のダイヤフラム室２７は、弁
体３０の下流側の第２の分岐吸気通路２３に連絡されて
おり、第２のダイヤフラム室２８は、弁体３０の上流側
であって、コンプレッサ１１ｃの下流側の第２の分岐吸
気通路２３に連絡されている。また、第１のダイヤフラ
ム室２７内には、弁体３０が第２の分岐吸気通路２３を
閉じる方向にダイヤフラム２６を押圧するコイルスプリ
ング３１が配置されている。第１の分岐排気通路１３に
は、排気タービンｌｌａをバイパスする排気バイパス通
路３２が設けられており、該排気バイパス通路３２と第
１の分岐排気通路１３との接続部分であって、排気バイ
パス通路３２の入口部には、スロットル弁６より上流で
あって、逆止弁２５より下流の吸気通路２の圧力が、所
定値以上のときだけ開く吸気圧制御型ウェイストゲート
バルブ３３が設けられている。その構造は、前記排圧制
御型ウェイストゲートバルブ１２と全く同じであるので
、その説明は省略する。
チターボチャージャ装置のシステム全体図である。同図
において、１はエンジン本体、２は吸気通路、３は排気
通路、４は吸気弁、５は排気弁である。吸気通路２には
、スロットル弁６が設けられており、該スロットル弁６
と吸気弁４との間の吸気通路２には、燃料噴射弁７が取
付けられている。燃料噴射弁７より噴射される燃料は空
気と混合して燃焼室８に流入し、燃焼して排気通路３に
排出される。排気通路３の途中には比較的小容量の第１
のターボチャージャ９の排気タービン９ａが介在されて
おり、排気通路３の下流側は、排気ガス排出通路２２に
連絡されている。排気タービン９ａは、駆動軸９ｂによ
りコンプレッサ９ｃと直結されている。コンプレッサ９
ｃは、第１の分岐吸気通路１０の途中に配置されており
、該第１の分岐吸気通路１０の下流側は、吸気通路２に
連絡されており、その上流側は空気取入通路２１に連絡
されている。排気タービン９ａの上流側の排気通路３に
は、第１の分岐排気通路１３が接続されており、該第１
の分岐排気通路１３は、第２のターボチャージャ１１の
排気タービンｌｌａを介して排気ガス排出通路２２に連
絡されている。第１の分岐排気通路１３が排気通路３に
接続する部分であって、第１の分岐排気通路１３の入口
部には排気タービン９ａの上流側の排気通路３の排気ガ
ス圧が所定値以上になったときだけ開いて、排気ガスの
一部を第２のターボチャージャ１１に送る排圧制御型ウ
ェイストゲートバルブ】２が設けられている。該排圧制
御型ウェイストゲートバルブ１２は、ダイヤフラム１４
によって区画される第１のダイヤフラム室１５と第２の
ダイヤフラム室１６とを有する。ダイヤフラム１４は、
１８を支点とするリンク機構１９によって、第１の分岐
排気通路１３の人口部に設けられた弁体２０と連絡され
ている。第１のダイヤフラム室１５は、排気タービン９
ａの上流側の排気通路３に連通し、第２のダイヤフラム
室１６は、大気に連通している。また、第２のダイヤフ
ラム室１６には、弁体２０が第１の分岐排気通路１３の
入口部を閉しる方向にダイヤフラム１４を押圧するコイ
ルスプリング１７が配置されている。第１の分岐排気通
路１３の途中に介在された第２のターボチャージャ１１
の排気タービンｌｌａは、駆動軸１１ｂによりコンプレ
ッサｌｌｃと直結されている。コンプレッサＩｌｃは１
２、第２の分岐吸気通路２３の途中に配置されており、
該第２の分岐吸気通路２３の下流側は、接続点２４にお
いて吸気通路２に連絡されており、その上流側は、空気
取入通路２１に連絡されている。コンプレッサＩｌｃと
、第２の分岐吸気通路２３と吸気通路２との接続点２４
との間の第２の分岐吸気通路２３には、コンプレッサｌ
ｌｃの過給圧が、スロットル弁６の上流の吸気通路２の
圧力より大きいときだけ開（逆止弁２５が設けられてい
る。該逆上弁２５は、ダイヤフラム２６によって区画さ
れる第１のダイヤフラム室２７と第２のダイヤフラム室
２８とを有する。ダイヤフラム２６は、ロッド２９によ
って第２の分岐吸気通路２３の途中に設けられた弁体３
０と連絡されている。第１のダイヤフラム室２７は、弁
体３０の下流側の第２の分岐吸気通路２３に連絡されて
おり、第２のダイヤフラム室２８は、弁体３０の上流側
であって、コンプレッサ１１ｃの下流側の第２の分岐吸
気通路２３に連絡されている。また、第１のダイヤフラ
ム室２７内には、弁体３０が第２の分岐吸気通路２３を
閉じる方向にダイヤフラム２６を押圧するコイルスプリ
ング３１が配置されている。第１の分岐排気通路１３に
は、排気タービンｌｌａをバイパスする排気バイパス通
路３２が設けられており、該排気バイパス通路３２と第
１の分岐排気通路１３との接続部分であって、排気バイ
パス通路３２の入口部には、スロットル弁６より上流で
あって、逆止弁２５より下流の吸気通路２の圧力が、所
定値以上のときだけ開く吸気圧制御型ウェイストゲート
バルブ３３が設けられている。その構造は、前記排圧制
御型ウェイストゲートバルブ１２と全く同じであるので
、その説明は省略する。
でこて、咳排圧制御型ウェイストゲートバルブ１２の第
１のダイヤフラム室３４は、逆止弁２５の下流側であっ
て、接続点２４の上流側の第２の分岐吸気通路２３に連
絡されている。
１のダイヤフラム室３４は、逆止弁２５の下流側であっ
て、接続点２４の上流側の第２の分岐吸気通路２３に連
絡されている。
上記の第１の実施例の作用を説明する。燃焼室８よジ排
気通路３に排出された排気ガスは、第１のターボチャー
ジャ９の排気タービン９ａを回転させて排気ガス排出通
路２２へ流れる。エンジンの負荷が小さいときは、燃焼
室８から排出される排気ガス量は少な（、従って、排気
ダービン９ａの上流側の排気通路３内の圧力は弱いため
、排圧制御型ウニイス・トゲートバルブ１２のスプリン
グ１７の力が排気ガス圧に勝って、弁体２０は、第１の
分岐排気通路１３の入口部を閉じている。排気タービン
９ａの回転は、駆動軸９ｂによりコンプレッサ９Ｃに伝
えられるため、コンプレッサ９ｃは、吸気を過給する。
気通路３に排出された排気ガスは、第１のターボチャー
ジャ９の排気タービン９ａを回転させて排気ガス排出通
路２２へ流れる。エンジンの負荷が小さいときは、燃焼
室８から排出される排気ガス量は少な（、従って、排気
ダービン９ａの上流側の排気通路３内の圧力は弱いため
、排圧制御型ウニイス・トゲートバルブ１２のスプリン
グ１７の力が排気ガス圧に勝って、弁体２０は、第１の
分岐排気通路１３の入口部を閉じている。排気タービン
９ａの回転は、駆動軸９ｂによりコンプレッサ９Ｃに伝
えられるため、コンプレッサ９ｃは、吸気を過給する。
ここで、逆止弁２５の弁体３０は、第２の分岐吸気通路
２３を閉じているため、過給された吸気は、第１の分岐
吸気通路１０を通って吸気通路２から燃焼室８に送り込
まれる。エンジンの負荷が増大して燃焼室８より排出さ
れる排気ガス量が増大し、排気タービン９ａの上流側の
排気通路３内の圧力が上昇すると、排気ガス圧は排圧制
御型ウェイストゲートバルブ１２のスプリング１７の力
に打ち勝ち、弁体２０は、第１の分岐排気通路１３の人
口部を開口する。
２３を閉じているため、過給された吸気は、第１の分岐
吸気通路１０を通って吸気通路２から燃焼室８に送り込
まれる。エンジンの負荷が増大して燃焼室８より排出さ
れる排気ガス量が増大し、排気タービン９ａの上流側の
排気通路３内の圧力が上昇すると、排気ガス圧は排圧制
御型ウェイストゲートバルブ１２のスプリング１７の力
に打ち勝ち、弁体２０は、第１の分岐排気通路１３の人
口部を開口する。
従って、排気ガスの一部は、第１の分岐排気通路１３を
流れて、第２のターボチャージャ１１の排気タービンｌ
ｌａを回転させて、排気ガス排出通路２２へ流れる。排
気タービンｌｌａの回転は、駆動軸１１ｂによりコンプ
レッサｌｌｃに伝えられるため、コンプレッサ１１Ｃは
、吸気を過給する。ここで、コンプレ・２す１１Ｃと弁
体３０との間の圧力は、逆止弁２５の第２のダイヤフラ
ム室２８に導かれ、弁体３０の下流側の圧力は、逆止弁
２５のスプリング３１が配置された第１のダイヤフラム
室２７に導かれてし）る。従って、コンプレッサｌｌｃ
の過給圧が充分上昇せず、第１のターボチャージャ９の
コンプレ・ノサ９Ｃの過給圧とスプリング３１の押圧力
の方がコンプレ・ノサ１１ｃの過給圧より強い場合は、
弁体３０は、第２の分岐吸気通路２３を閉じて吸気の逆
流を防し）でし）る。
流れて、第２のターボチャージャ１１の排気タービンｌ
ｌａを回転させて、排気ガス排出通路２２へ流れる。排
気タービンｌｌａの回転は、駆動軸１１ｂによりコンプ
レッサｌｌｃに伝えられるため、コンプレッサ１１Ｃは
、吸気を過給する。ここで、コンプレ・２す１１Ｃと弁
体３０との間の圧力は、逆止弁２５の第２のダイヤフラ
ム室２８に導かれ、弁体３０の下流側の圧力は、逆止弁
２５のスプリング３１が配置された第１のダイヤフラム
室２７に導かれてし）る。従って、コンプレッサｌｌｃ
の過給圧が充分上昇せず、第１のターボチャージャ９の
コンプレ・ノサ９Ｃの過給圧とスプリング３１の押圧力
の方がコンプレ・ノサ１１ｃの過給圧より強い場合は、
弁体３０は、第２の分岐吸気通路２３を閉じて吸気の逆
流を防し）でし）る。
コンプレッサ１１Ｃの過給圧が充分上昇すると、弁体３
０は第２の分岐吸気通路２３を開いて、吸気は吸気通路
２に送り込まれる。さらに過給が進んで、スロットル弁
６の上流の吸気通路２の吸気圧が吸気圧制御型ウェイス
トゲートバルブ３３の設定圧を越えると、エンジンの破
壊を防止するため、吸気圧制御型ウェイストゲートバル
ブ３３は、排気）＜イバス通路３２を開いて、排気ガス
を排気タービンｌｌａをバイパスして排気ガス排出通路
２２へ流す。前記したように、第１のターボチャージャ
９は、比較的小容量のものとされているため、排気ガス
量の少ないエンジンの低負荷低回転域においても充分作
動し、その過給効率は高く保たれる。また、エンジンの
運転状態が高負荷高回転域に入り排気ガス量が増えると
、排気ガスの流れは、２つに分けられて、第１と第２の
ターボチャージャ９．１１を作動させるのに使われる。
０は第２の分岐吸気通路２３を開いて、吸気は吸気通路
２に送り込まれる。さらに過給が進んで、スロットル弁
６の上流の吸気通路２の吸気圧が吸気圧制御型ウェイス
トゲートバルブ３３の設定圧を越えると、エンジンの破
壊を防止するため、吸気圧制御型ウェイストゲートバル
ブ３３は、排気）＜イバス通路３２を開いて、排気ガス
を排気タービンｌｌａをバイパスして排気ガス排出通路
２２へ流す。前記したように、第１のターボチャージャ
９は、比較的小容量のものとされているため、排気ガス
量の少ないエンジンの低負荷低回転域においても充分作
動し、その過給効率は高く保たれる。また、エンジンの
運転状態が高負荷高回転域に入り排気ガス量が増えると
、排気ガスの流れは、２つに分けられて、第１と第２の
ターボチャージャ９．１１を作動させるのに使われる。
従って、第１のターボチャージャ９を作動させる排気ガ
ス量はそれまでとあまり変わらず、その過給効率は依然
として高く保たれている。また、第２のターボチャージ
ャ１１の容量を排気ガス量に応じた適当な値にあらかじ
め設定しておけば、第２のターボチャージャ１１につい
てもその過給効率は高く保たれる。斯くして、エンジン
のほぼ全運転域において、過給効率を高く保つことが可
能となる。
ス量はそれまでとあまり変わらず、その過給効率は依然
として高く保たれている。また、第２のターボチャージ
ャ１１の容量を排気ガス量に応じた適当な値にあらかじ
め設定しておけば、第２のターボチャージャ１１につい
てもその過給効率は高く保たれる。斯くして、エンジン
のほぼ全運転域において、過給効率を高く保つことが可
能となる。
本発明の第２の実施例を第３図に基づいて説明する。第
３図において、第２図と同じ部品は同じ番号を付してそ
の説明は省略する。第３図において、排気通路３の途中
には、比較的小容量の第１のターボチャージャ９の排気
タービン９ａが介在され、そのコンプレッサ９Ｃは、第
１の分岐吸気通路１０の途中に配置されていること、排
気タービン９ａの上流側の排気通路３には、第１の分岐
排気通路１３が接続されており、該第１の分岐排気通路
１３の入口部には、排圧制御型ウェイストゲートバルブ
１２が設けられていること、第１の分岐排気通路１３の
途中には第２のターボチャージャ１１の排気タービンＩ
ｌａが介在され、そのコンプレ・ノサｌｌｃは第２の分
岐吸気通路２３の途中に配置されていること、コンプレ
ッサｌｌｃと、第２の分岐吸気通路２３の吸気通路２へ
の接続点４２との間の第２の分岐吸気通路２３には、逆
止弁２５が設けられていることは、第２図の場合と全く
同様である。第２のターボチャージャＩＩの排気タービ
ンｌｌａの上流側の第１の分岐排気通路１３には、第２
の分岐排気通路３７が接続されており、該第２の分岐排
気通路３７は、第３のターボチャージャ３８の排気ター
ビン３８ａを介して、排気ガス排出通路２２に接続され
ている。第２の分岐排気通路３７が第１の分岐排気通路
１３に接続する部分であって、第２の分岐排気通路３７
の入口部には、排気タービンｌｌａの上流側の第１の分
岐排気通路１３の排気ガス圧が所定値以上になったとき
だけ開いて、排気ガスの一部を第３のターボチャージャ
３８に送る排圧制御型ウェイストゲートバルブ３５が設
けられている。該排圧制御型ウェイストゲートバルブ３
５の構造は、前記排圧制御型ウェイストゲートバルブ１
２と全く同じであるのでその説明は省略する。第１の分
岐排気通路３７の途中に介在された第３のターボチャー
ジャ３８の排気タービン３８ａは、駆動軸３８ｂにより
コンプレッサ３８ｃと直結されている。コンプレッサ３
８ｃは、第３の分岐吸気通路３９の途中に配置されてお
り、該第３の分岐吸気通路３９の下流１１１１は、接続
点４２において吸気通路２に連絡されており、その上流
側は、空気取入通路２１に連絡されている。コンプレッ
サ３８ｃと、第３の分岐吸気通路３９と吸気通路２との
接続点４２との間の第３の分岐吸気通路３９には、コン
プレッサ３８ｃの過給圧が、スロットル弁６の上流の吸
気通路２の圧力より大きいときだけ開く逆止弁４ｏが設
けられている。該逆止弁４０の構造は、前記逆止弁２５
と全く同じであるのでその説明は省略する。
３図において、第２図と同じ部品は同じ番号を付してそ
の説明は省略する。第３図において、排気通路３の途中
には、比較的小容量の第１のターボチャージャ９の排気
タービン９ａが介在され、そのコンプレッサ９Ｃは、第
１の分岐吸気通路１０の途中に配置されていること、排
気タービン９ａの上流側の排気通路３には、第１の分岐
排気通路１３が接続されており、該第１の分岐排気通路
１３の入口部には、排圧制御型ウェイストゲートバルブ
１２が設けられていること、第１の分岐排気通路１３の
途中には第２のターボチャージャ１１の排気タービンＩ
ｌａが介在され、そのコンプレ・ノサｌｌｃは第２の分
岐吸気通路２３の途中に配置されていること、コンプレ
ッサｌｌｃと、第２の分岐吸気通路２３の吸気通路２へ
の接続点４２との間の第２の分岐吸気通路２３には、逆
止弁２５が設けられていることは、第２図の場合と全く
同様である。第２のターボチャージャＩＩの排気タービ
ンｌｌａの上流側の第１の分岐排気通路１３には、第２
の分岐排気通路３７が接続されており、該第２の分岐排
気通路３７は、第３のターボチャージャ３８の排気ター
ビン３８ａを介して、排気ガス排出通路２２に接続され
ている。第２の分岐排気通路３７が第１の分岐排気通路
１３に接続する部分であって、第２の分岐排気通路３７
の入口部には、排気タービンｌｌａの上流側の第１の分
岐排気通路１３の排気ガス圧が所定値以上になったとき
だけ開いて、排気ガスの一部を第３のターボチャージャ
３８に送る排圧制御型ウェイストゲートバルブ３５が設
けられている。該排圧制御型ウェイストゲートバルブ３
５の構造は、前記排圧制御型ウェイストゲートバルブ１
２と全く同じであるのでその説明は省略する。第１の分
岐排気通路３７の途中に介在された第３のターボチャー
ジャ３８の排気タービン３８ａは、駆動軸３８ｂにより
コンプレッサ３８ｃと直結されている。コンプレッサ３
８ｃは、第３の分岐吸気通路３９の途中に配置されてお
り、該第３の分岐吸気通路３９の下流１１１１は、接続
点４２において吸気通路２に連絡されており、その上流
側は、空気取入通路２１に連絡されている。コンプレッ
サ３８ｃと、第３の分岐吸気通路３９と吸気通路２との
接続点４２との間の第３の分岐吸気通路３９には、コン
プレッサ３８ｃの過給圧が、スロットル弁６の上流の吸
気通路２の圧力より大きいときだけ開く逆止弁４ｏが設
けられている。該逆止弁４０の構造は、前記逆止弁２５
と全く同じであるのでその説明は省略する。
第２の分岐排気通路３７には、排気タービン３８ａをバ
イパスする排気バイパス通路４２が設けられており、該
排気バイパス通路４２と第２の分岐排気通路３７との接
続部分であって、排気バイパス通路３２の入口部には、
スロットル弁６より上流であって、逆止弁４０より下流
の吸気通路２の圧力が、所定値以上のときだけ開く吸気
圧制御型ウェイストゲートバルブ４３が設けられている
。その構造は、第２図の吸気圧制御型ウェイストゲート
バルブ３３と全（同じであるので、その説明は省略する
。
イパスする排気バイパス通路４２が設けられており、該
排気バイパス通路４２と第２の分岐排気通路３７との接
続部分であって、排気バイパス通路３２の入口部には、
スロットル弁６より上流であって、逆止弁４０より下流
の吸気通路２の圧力が、所定値以上のときだけ開く吸気
圧制御型ウェイストゲートバルブ４３が設けられている
。その構造は、第２図の吸気圧制御型ウェイストゲート
バルブ３３と全（同じであるので、その説明は省略する
。
上記の第２の実施例の作用を説明する。燃焼室８より排
気通路３に排出された排気ガスは、第１のターボチャー
ジャ９の排気タービン９ａを回転させて排気ガス排出通
路２２へ流れる。エンジンの負荷が小さいときは、排気
ガス量は少な（、排気タービン９ａの上流側の排気通路
３内の圧力は弱いため、排圧制御型ウェイストゲートバ
ルブ１２の弁体２０は、第１の分岐排気通路１３の入口
部を閉じている。排気タービン９ａの回転は、駆動軸９
ｂによりコンプレッサ９ｃに伝えられるため、コンプレ
ッサ９ｃは、吸気を過給する。ここで、逆止弁２５の弁
体３０と逆止弁４０の弁体４１とは、それぞれ第２の分
岐吸気通路２３と第３の分岐吸気通路３９とを閉じてい
るため、過給された吸気は、第１の分岐吸気通路１０を
通って吸気通路２から燃焼室８に送り込まれる。
気通路３に排出された排気ガスは、第１のターボチャー
ジャ９の排気タービン９ａを回転させて排気ガス排出通
路２２へ流れる。エンジンの負荷が小さいときは、排気
ガス量は少な（、排気タービン９ａの上流側の排気通路
３内の圧力は弱いため、排圧制御型ウェイストゲートバ
ルブ１２の弁体２０は、第１の分岐排気通路１３の入口
部を閉じている。排気タービン９ａの回転は、駆動軸９
ｂによりコンプレッサ９ｃに伝えられるため、コンプレ
ッサ９ｃは、吸気を過給する。ここで、逆止弁２５の弁
体３０と逆止弁４０の弁体４１とは、それぞれ第２の分
岐吸気通路２３と第３の分岐吸気通路３９とを閉じてい
るため、過給された吸気は、第１の分岐吸気通路１０を
通って吸気通路２から燃焼室８に送り込まれる。
エンジンの負荷が増大して、燃焼室８より排出される排
気ガス量が増大し、排気タービン９ａの上流側の排気通
路３内の圧力が上昇すると、排気ガス圧により排圧制御
型ウェイストゲートバルブ１２の弁体２０は、第１の分
岐排気通路Ｉ３の入口部を開口する。従って、排気ガス
の一部は、第１の分岐排気道１１８１３を流れて、第２
のターボチャージャ１１の排気タービンｌｌａを回転さ
せ、排気ガス排出通路２２へ流れる。排気タービンｌｌ
ａの回転は、駆動軸１１ｂによりコンプレッサＩｌｃに
伝えられるため、コンプレッサｌｌｃは吸気を過給する
。ここで、コンプレッサＩｌｃの過給圧が逆止弁２５の
弁体３ｏより下流の圧力よりも高くなれば、逆止弁２５
の弁体３゜は、第２の分岐吸気通路２３を開けるため、
コンプレッサ１１ｃによって過給された吸気は、第２の
分岐吸気通路２３を通って吸気通路２から燃焼室８に送
り込まれる。エンジンの負荷が更に増大して、燃焼室８
より排出される排気ガス量が更に増大し、排気タービン
Ｉｌａの上流の第１の分岐排気通路１３内の圧力が更に
上昇すると、排気ガス圧により排圧制御型ウェイストゲ
ートバルブ３５の弁体３６は、第２の分岐排気通路３７
の入口部を開口する。従って、排気ガスの一部は、第２
の分岐排気通路３７を流れて、第３のターボチャージャ
３８の排気タービン３８ａを回転させて、排気ガス排出
通路２２へ流れる。排気タービン３８ａの回転は、駆動
軸３８ｂによりコンプレッサ３８ｃに伝えられるため、
コンプレッサ３８ｃは吸気を過給する。同様に、コンプ
レッサ３８ｃの過給圧が逆止弁４ｏの弁体４１より下流
の圧力よりも高くなれば、逆止弁４ｏの弁体４Ｉは、第
３の分岐吸気通路３９を開けるため、コンプレッサ３８
ｃによって過給された吸気は、第３の分岐吸気通路３９
を通って吸気通路２がら燃焼室８に送り込まれる。さら
に過給が進んで、スロットル弁６の上流の吸気圧が吸気
圧制御型ウェイストゲートバルブ４３の設定圧を越える
と、エンジンの破壊を防止するため、吸気圧制御型ウェ
イストゲートバルブ４３は、排気バイパス通路４２を開
いて、排気ガスを排気タービン３８ａをバイパスして排
気ガス排出通路２２へ流す。前記したように、第１のタ
ーボチャージャ９は、比較的小容量のものとされている
ため、排気ガス量の少ないエンジンの低負荷低回転域に
おいても充分作動し、その過給効率は高く保たれる。ま
た、エンジンの運転状態が中負荷中回転域に入り排気ガ
ス量がふえると、排気ガスの流れは２つに分けられて、
第１と第２のターボチャージャ９．１１を作動させるの
に使われる。従って、第１のターボチャージャ９を作動
させる排気ガス量はそれまでとあまりかわらず、その過
給効率は依然として高く保たれている。また、第２のタ
ーボチャージャＩＩの容量を排気ガス量に応じた適当な
値にあらかじめ設定しておけば、第２のターボチャージ
ャ１１についてもその過給効率は高く保たれる。エンジ
ンの運転状態が高負荷高回転域に入り排気ガス量が更に
ふえると、排気ガスの流れは３つに分けられて、第１と
第２と第３のターボチャージャ９．１１．３８を作動さ
せるのに使われる。従って、第１と第２のターボチャー
ジャ９．１１を作動させる排気ガス量はそれまでとあま
りかわらず、その過給効率は依然として高く保たれてい
る。また、第３のターボチャージャ３８の容量を排気ガ
ス量に応じた適当な値にあらかじめ設定しておけば、第
３のターボチャージャ３８についてもその過給効率は高
く保たれる。斯くしてエンジンのほぼ全運転域において
、過給効率を高く保つことが可能となる。
気ガス量が増大し、排気タービン９ａの上流側の排気通
路３内の圧力が上昇すると、排気ガス圧により排圧制御
型ウェイストゲートバルブ１２の弁体２０は、第１の分
岐排気通路Ｉ３の入口部を開口する。従って、排気ガス
の一部は、第１の分岐排気道１１８１３を流れて、第２
のターボチャージャ１１の排気タービンｌｌａを回転さ
せ、排気ガス排出通路２２へ流れる。排気タービンｌｌ
ａの回転は、駆動軸１１ｂによりコンプレッサＩｌｃに
伝えられるため、コンプレッサｌｌｃは吸気を過給する
。ここで、コンプレッサＩｌｃの過給圧が逆止弁２５の
弁体３ｏより下流の圧力よりも高くなれば、逆止弁２５
の弁体３゜は、第２の分岐吸気通路２３を開けるため、
コンプレッサ１１ｃによって過給された吸気は、第２の
分岐吸気通路２３を通って吸気通路２から燃焼室８に送
り込まれる。エンジンの負荷が更に増大して、燃焼室８
より排出される排気ガス量が更に増大し、排気タービン
Ｉｌａの上流の第１の分岐排気通路１３内の圧力が更に
上昇すると、排気ガス圧により排圧制御型ウェイストゲ
ートバルブ３５の弁体３６は、第２の分岐排気通路３７
の入口部を開口する。従って、排気ガスの一部は、第２
の分岐排気通路３７を流れて、第３のターボチャージャ
３８の排気タービン３８ａを回転させて、排気ガス排出
通路２２へ流れる。排気タービン３８ａの回転は、駆動
軸３８ｂによりコンプレッサ３８ｃに伝えられるため、
コンプレッサ３８ｃは吸気を過給する。同様に、コンプ
レッサ３８ｃの過給圧が逆止弁４ｏの弁体４１より下流
の圧力よりも高くなれば、逆止弁４ｏの弁体４Ｉは、第
３の分岐吸気通路３９を開けるため、コンプレッサ３８
ｃによって過給された吸気は、第３の分岐吸気通路３９
を通って吸気通路２がら燃焼室８に送り込まれる。さら
に過給が進んで、スロットル弁６の上流の吸気圧が吸気
圧制御型ウェイストゲートバルブ４３の設定圧を越える
と、エンジンの破壊を防止するため、吸気圧制御型ウェ
イストゲートバルブ４３は、排気バイパス通路４２を開
いて、排気ガスを排気タービン３８ａをバイパスして排
気ガス排出通路２２へ流す。前記したように、第１のタ
ーボチャージャ９は、比較的小容量のものとされている
ため、排気ガス量の少ないエンジンの低負荷低回転域に
おいても充分作動し、その過給効率は高く保たれる。ま
た、エンジンの運転状態が中負荷中回転域に入り排気ガ
ス量がふえると、排気ガスの流れは２つに分けられて、
第１と第２のターボチャージャ９．１１を作動させるの
に使われる。従って、第１のターボチャージャ９を作動
させる排気ガス量はそれまでとあまりかわらず、その過
給効率は依然として高く保たれている。また、第２のタ
ーボチャージャＩＩの容量を排気ガス量に応じた適当な
値にあらかじめ設定しておけば、第２のターボチャージ
ャ１１についてもその過給効率は高く保たれる。エンジ
ンの運転状態が高負荷高回転域に入り排気ガス量が更に
ふえると、排気ガスの流れは３つに分けられて、第１と
第２と第３のターボチャージャ９．１１．３８を作動さ
せるのに使われる。従って、第１と第２のターボチャー
ジャ９．１１を作動させる排気ガス量はそれまでとあま
りかわらず、その過給効率は依然として高く保たれてい
る。また、第３のターボチャージャ３８の容量を排気ガ
ス量に応じた適当な値にあらかじめ設定しておけば、第
３のターボチャージャ３８についてもその過給効率は高
く保たれる。斯くしてエンジンのほぼ全運転域において
、過給効率を高く保つことが可能となる。
以上述べたように、本発明に係る内燃機関のマルチター
ボチャージャ装置によれば、エンジンのあらゆる運転域
において高い過給効率を確保することができ、エンジン
の出力及び、応答性が向上するという効果を奏する。ま
た、第１のターボチャージャを比較的小容量のものとず
れば、エンジンの低負荷低回転域における出力及び、応
答性が改善されるという効果を奏する。
ボチャージャ装置によれば、エンジンのあらゆる運転域
において高い過給効率を確保することができ、エンジン
の出力及び、応答性が向上するという効果を奏する。ま
た、第１のターボチャージャを比較的小容量のものとず
れば、エンジンの低負荷低回転域における出力及び、応
答性が改善されるという効果を奏する。
第１図は、ターボチャージャの排気ガス流量に対する過
給効率の特性図、第２図は、本発明の第１の実施例を示
す内燃機関のマルチターボチャージャ装置のシステム全
体図、第３図は、本発明の第２の実施例を示す内燃機関
のマルチターボチャージャ装置のシステム全体図である
。 １−−−−一エンジン本体 ２−−−−−一吸気通路 ３−−−−−一排気通路 ９−−−−−一第１のターボチャージャ１１・−・・−
第２のターボチャージャ１２．３５−・排圧制御型ウェ
イストゲートバルブ２５．４０−逆止弁 ３３．４３−吸気圧制御型ウェイストゲートバルブ３８
−−−−・・第３のターボチャージャ出願人 トヨタ白
勤単椋式会社 ■ 第１日
給効率の特性図、第２図は、本発明の第１の実施例を示
す内燃機関のマルチターボチャージャ装置のシステム全
体図、第３図は、本発明の第２の実施例を示す内燃機関
のマルチターボチャージャ装置のシステム全体図である
。 １−−−−一エンジン本体 ２−−−−−一吸気通路 ３−−−−−一排気通路 ９−−−−−一第１のターボチャージャ１１・−・・−
第２のターボチャージャ１２．３５−・排圧制御型ウェ
イストゲートバルブ２５．４０−逆止弁 ３３．４３−吸気圧制御型ウェイストゲートバルブ３８
−−−−・・第３のターボチャージャ出願人 トヨタ白
勤単椋式会社 ■ 第１日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１排気ガスのエネルギーを利用してエンジンへ供給
する空気を過給する２個のターボチャージャ装置より成
り、 （イ）第１番目のターボチャージャ装置は、エンジンよ
り排出する排気ガスにより最初に作動し、その排気ター
ビンの上流側の排気ガス圧が所定値以上になったときだ
け開いて、排気ガスの一部を第２番目のターボチャージ
ャ装置に送る排圧制御型ウェイストゲートバルブを、そ
の排気ターヒ゛ンの上流側に備え、 （ロ）第２番目のターボチャージャ装置は、第１番目の
ターボチャージャ装置の排圧制御型ウェイストゲートバ
ルブが開いたとき流入する排気ガスにより作動し、その
過給圧が、エンジンの吸気通路に設けられたスロットル
弁の上流の圧力より大きいときだけ開く逆止弁を、その
コンプレッサの下流側であって、第１番目のターボチャ
ージャ装置よりの過給空気がエンジンに送給される送給
口よりも上流の吸気通路に備え、前記スロットル弁より
上流であってその逆止弁より下流の吸気通路の圧力が、
所定値以上のときだけ開く吸気圧制御型ウェイストゲー
トバルブを、その排気タービンをバイパスする排気バイ
パス通路に備えたことを特徴とする内燃機関のマルチタ
ーボチャージャ装置。 （２）排気ガスのエネルギーを利用してエンジンへ供給
する空気を過給するＮ（但し、Ｎ≧３）個のターボチャ
ージャ装置より成り、 （イ）第１番目のターボチャージャ装置は、エンジンよ
り排出する排気ガスにより最初に作動し、その排気ター
ビンの上流側の排気ガス圧が所定値以上になったときだ
け開いて、排気ガスの一部を第２番目のターボチャージ
ャ装置に送る排圧制御型ウェイストゲートバルブを、そ
の排気タービンの上流側に備え、 （ロ）第ｎ （但し、１＜ｎ＜Ｎ）番目のターボチャー
ジャ装置は、その排気タービンの上流側の排気ガス圧が
所定値以上になったときだけ開いて、排気ガスの一部を
第ｎ＋１番目のターボチャージャ装置に送る排圧制御型
ウェイストゲートバルブを、その排気タービンの上流側
であって、第ｎ−１番目のターボチャージャ装置の排圧
制御型ウェイストゲートバルブより下流側に備え、第ｎ
−１番目のターボチャージャ装置の排圧制御型ウェイス
トゲートバルブが開いたとき流入する排気ガスにより作
動し、その過給圧が、エンジンの吸気通路に設けられた
スロットル弁の上流の圧力より大きいときだけ開く逆止
弁を、そのコンプレッサの下流側であって、第ｎ−１番
目以下のターボチャージャ装置よりの過給空気がエンジ
ンに送給される送給口よりも上流の吸気通路に備え、（
ハ）第Ｎ番目のターボチャージャ装置は、第Ｎ−１番目
のターボチャージャ装置の排圧制御型ウェイストゲート
バルブが開いたとき流入する排気ガスにより作動し、そ
の過給圧が、エンジンの吸気通路に設けられたスロット
ル弁の上流の圧力より大きいときだけ開く逆止弁を、そ
のコンプレッサの下流側であって、第Ｎ−１番目以下の
ターボチャージャ装置よりの過給空気がエンジンに送給
される送給口よりも上流の吸気通路に備え、スロットル
弁の上流であってその逆止弁より下流の吸気通路の圧力
が、所定値以上のときだけ開く吸気圧制御型ウェイスト
ゲートバルブを、その排気タービンをバイパスする排気
バイパス通路に備えたことを特徴とする内燃機関のマル
チターボチャージャ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57179627A JPS5968521A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 内燃機関のマルチタ−ボチヤ−ジヤ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57179627A JPS5968521A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 内燃機関のマルチタ−ボチヤ−ジヤ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968521A true JPS5968521A (ja) | 1984-04-18 |
Family
ID=16069066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57179627A Pending JPS5968521A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 内燃機関のマルチタ−ボチヤ−ジヤ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968521A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0242126A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-02-13 | Mazda Motor Corp | 過給機付エンジンの吸気構造 |
| EP0467423A1 (en) * | 1988-01-29 | 1992-01-22 | Mazda Motor Corporation | Air supply control systems for internal combustion engines |
| CN102817702A (zh) * | 2012-08-23 | 2012-12-12 | 上海交通大学 | 带有气路切换装置的发动机系统 |
| CN102817704A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 上海交通大学 | 涡轮有效流通面积可变的发动机系统 |
| CN102817700A (zh) * | 2012-08-23 | 2012-12-12 | 上海交通大学 | 双涡轮增压器并联系统 |
| CN102926859A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 双涡轮同轴相连装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50118117A (ja) * | 1974-03-01 | 1975-09-16 | ||
| JPS5669418A (en) * | 1979-11-08 | 1981-06-10 | Kanesaka Gijutsu Kenkyusho:Kk | Turbosupercharged engine |
-
1982
- 1982-10-13 JP JP57179627A patent/JPS5968521A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50118117A (ja) * | 1974-03-01 | 1975-09-16 | ||
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Cited By (6)
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| EP0467423A1 (en) * | 1988-01-29 | 1992-01-22 | Mazda Motor Corporation | Air supply control systems for internal combustion engines |
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| CN102817704A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 上海交通大学 | 涡轮有效流通面积可变的发动机系统 |
| CN102926859A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 双涡轮同轴相连装置 |
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