JPS62101832A - 排気タ−ボ過給装置 - 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、独立した２系統の排気通路からそれぞれ排気
ガスをタービンに導くようにした排気ターボ過給装置の
改良に関するものである。

（従来技術） 従来から、例えば実開昭５６−１７１６３０号公報に示
されるように、エンジンの各気筒とターボ過給機のター
ビンとの間の、排気マニホールドからタービン周囲のス
クロール室にわたる範囲の排気系を、互いに独立してそ
れぞれ半数ずつの気筒からの排気ガスを独立にタービン
に導く２系統の排気通路に分けることにより、排気脈動
を有効に利用して低速域でのターボ過給機の駆動効率を
高め、トルク向上を図るようにしたものが知られている
。なお、このように独立した２系統の排気通路を構成す
る場合に、上記公報の装置では排気行程が連続しない気
筒の排気ガスが同一系統の排気通路に導かれるようにし
ているが、排気行程が連続する気筒の排気ガスが同一系
統の排気通路に導かれるようにしても、排気脈動が高め
られて右効にタービンに作用し、駆動効率を高めること
ができる。

ところで、上記従来装置では、簡単な描造で最高過給圧
を制御するため、２系統のうちの一方の排気通路とター
ビン下流側との間に、設定過給圧で開作動するバイパス
弁を備えたバイパス通路を設けているが、このようにし
た場合、設定過給圧に達して上記バイパス弁が開作動さ
れたとき、一方の排気通路のみから排気ガスがバイパス
通路に逃がされるため、両排気通路にお４ノる背圧に差
が生じ、その１５で気筒によってトルク等にばらつぎが
生じるという問題がある。

そこでこのような問題を解消するため、上記排気通路間
に弁で開閉される連通孔を設【プておき、上記バイパス
弁が聞かれたとぎに上記連通孔を聞いて両排気通路間で
排気ガスを流通ざけるようにすることが考えられる。し
かしこの場合、バイパス通路への排気ガス逃がしＱｌが
多いときにも両排気通路に圧力差が生じることを避ける
には一ヒ記連通孔を比較的大径に形成する必要があるの
で、単にこの連通孔をバイパス弁の開作動時に全開させ
るだ（）では、このどきに排気脈動にＪ：る効果が失わ
れて過給圧が急激に低ドする。従って過給圧が設定過給
圧に達した直後の運転域では、上記のようなバイパス弁
および連通孔の弁の開作動による過給圧の低下と、これ
に応じてバイパス弁および連通孔の弁が閉じられること
による過給圧の上昇とが繰返されて、過給圧が大幅に変
動するハンチングを生じ、運転状態が不安定になるとい
う問題が生じる。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、２系統の独立した排気
通路により低速域での過給機駆動効率を高めるとともに
、一方の排気通路に接続したバイパス通路のバイパス弁
で過給圧を制御しつつ、両排気通路間に圧力差が生じる
ことを防１Ｆシ、しかも過給圧が設定過給圧に達した運
転域付近でハンチングを防いで過給圧を適正に制御する
ことのできるＩＦ気ターボ過給装置を提供するものであ
る。

（発明の構成） 本発明は、複数気筒の＋Ｊｌ気系を２群に分（プて各々
独立に排気ガスをターボ過給機のタービンに導く２系統
のｉｌ＋ｌ通気を構成し、その一方の排気通路と上記タ
ービン下流との間にバイパス通路を設（〕、このバイパ
ス通路に設定過給圧で開作動するバイパス弁を設けた排
気ターボ過給装置において、十記両す１気通路の間に、
上記バイパス弁の開作動時に開作動して両排気通路を連
通させる連通弁を設けるとともに、この連通弁の開度を
可変にするバルブ開度調節手段と、バイパス弁が開状態
となる運転領域のうらで低回転低負荷側では上記連通弁
の開度を小さくし、高回転高負荷側ひは上記連通弁の開
度を大きり１Ｊるようにト記パル１開度調節手段を制御
する制御手段とを設けたものである。

この構成により、バイパス弁が閉じられている運転域で
は上記連通弁も閉じられて排気脈動による作用で過給＾
駆動効率が高められ、またバイパス４７が間かれると−
に２連通弁も開かれて両υ［気道路間にＩｔ力差が生じ
ることが防止され、しかもバイパス通路からの排気ガス
逃しトｄが少へい運転域では連通弁の開度が小さくされ
て排気脈動の減衰が抑１−１され、急激４〒過給）Ｆの
低下が防止されることとなる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示し、この図では本発明装
置を４気筒エンジンに適用しており、１はエンジン、２
ａ〜２ｄはエンジン１の各気筒である。また、３はター
ボ過給機であって、排気系に組込まれたタービン４と、
このタービン４に帖５を介して連結されて吸気系に組込
まれたコンプレッサ６とを備え、排気ガス流によりター
ビン４が駆動され、これに伴って］ンブレツサ６が回転
することにより、エンジン１に吸気を過給するようにな
っている。Ｆ記タービン４を収容りるタービンハウジン
グ７の排気導入口部分は、排気マニホールド８の１ぐ流
端部に連結されている。

上記排気マニホールド８には、各気筒２ａ〜２ｄの排気
ボー１−９に連通づる通路が集結する部分に排気系を２
１！￥に分ける仕切壁１０が設（すられている。またタ
ービンハウジング７内にも、上記什切ｖ１０に対応した
仕切壁１１が設けられている１こうして上記仕切壁１０
．１１により、各気筒２ａ〜２ｄの排気系が２群に分け
られ、各々独立に排気ガスをタービン４に導く２系統の
排気通路１２．１３が構成されており、図示の実施例で
は、第１．第２気筒２ａ、　２ｂに連通する排気通路１
２と、第３．第４気筒２Ｃ，２ｄに連通ずる排気通路１
３とに分割されている。

上記２系統のうちの一方の排気通路１２とタービン４の
下流側の排気通路１４との間には、タービン４をバイパ
スづるバイパス通路１５が設けられ、このバイパス通路
１５は例えばタービンハウジング７に一体に形成されて
いる。このバイパス通路１５にはバイパス弁１６が設け
られ、このバイパス弁１６は、コンプレツサ６の下流の
吸気通路１８内の過給圧を通路１９を介して圧力室１７
ａに導くようにしたアクチュエ〜り１７により、設定過
給圧で開かれるようになっている。

また、上記両排気通路１２．１３間の仕切壁１０には連
通孔２１が形成され、この連通孔２１に、　連通弁２２
が設（）られている。上記連通弁２２はアクチュエータ
２３によってバイパス弁１６の開作動時に開作動され、
このアクチュエータ２３は２段階にバルブ開疾を変える
ことができるバルブ調節手段を兼ねている。ずなわち上
記アクチュエータ２３は、連通弁２２に連結された第１
ダイヤプラム２３ａと、その片側に形成された第１圧力
室２３ｂと、先端が第１ダイヤフラム２３ａに近接する
一部スト０−りだけ移動可能なＯラド２３Ｃを取付けた
第２ダイヤフラム２３ｄと、その片側に形成された第２
圧力室２３ｅとを備え、第２圧力室２３ｅに通路２４を
介して過給圧が導入されるとともに、第１圧力室２３ｂ
に通路２５および三方電磁弁２６を介して大気圧もしく
は過給圧が選択的に導入されるようにしている。そして
、第２圧力室２３ｅに導入される過給圧が上記設定過給
圧となったときに連通弁２２を所定開度だけ開き、さら
に第１圧力室２３ｂに過給圧が導入されたときは連通弁
２２を全開するようになっている。

また、２７はバルブ開度調節手段を制御する制御手段と
してのコントロールユニット（ＥＣＬＪ）であって、エ
ンジン回転数検出信号２８を入力し、上記三方電磁弁２
６に制御信号を出力している。

このコントロールユニット２７は、バイパス弁１６が開
かれてからち比較的低回転低負荷側では上記アクチュエ
ータ２３の第１圧力”ｌ　２３　ｂを大気に開放し、つ
まり第２圧力室２３ｅにのみ過給圧を導入さ−せて連通
弁２２を所定開度だけ聞いた状態どし、高回転高負荷側
では上記第１圧力室２３ｂに過給圧を導入させて連通弁
２２を全開ざぜるように三方電磁弁２６を切替制ｒＪＩ
Ｉ　Ｌ、ており、例えば後）ホＪる所定回転数Ｎｙで三
方電磁弁２６を切苔えるようにしている。

このターボ過給装置の動作を第２図および第３図によっ
て説明する。

第２図はエンジン回転数と過給圧との関係を示し、この
図において、実線△は本発明装置による場合の過給圧変
動特性、破線Ｂは排気系を２系統に分けていない場合（
以下「スタンダード排気系」と呼ぶ）の低速域での過給
圧変動特性をそれぞれ示している。このように、排気系
を２系統の独立した排気通路１２．１３によって構成し
た場合、υ１気脈ｖＪにより過給機駆動効率が高められ
るため、低回転域での過給圧が高められる。従ってこの
場合に過給圧が設定過給圧ｐｏ＋、：達する点Ｘは、ス
タート排気系による場合に過給圧が設定過給圧ＰＯに達
する点Ｙよりも低回転側となる。

そして、過給圧が設定過給圧ｐｏに達したとぎにバイパ
ス弁１６が開作動されて、このときの回転数Ｎｘより高
回転側では排気ガスの一部がバイパス通路１５に逃がさ
れることにより、設定過給圧Ｐｏ以上に過給圧が上昇す
ることが防止される。

また、上記バイパス弁１６が開いている運転域では両排
気通路１２．１３間の連通弁２２も開かれる。ただし、
コントロール１ニツト２７によって三方電磁弁２６を介
して一ヒ記アクヂコエータ２３が制御されることにより
、第３図に示すように、上記の点Ｙにほぼ対応する所定
回転数Ｎｙまでは連通弁２２が所定開度だけ開かれ、上
記所定［！１１転数ＮＹ以上で連通弁２２が全開される
。この場合、両排気通路１２．１３に圧力差が生じない
ようにするには、上記連通弁２２において、バイパス通
路１５への排気逃がし最の１／２の排気ガス流通量を確
保し得ることが要求されるが、上記所定回転数ＮＶまで
の運転域では排気ガス逃がし垣が少ないため、それに対
応させてこの運転域での連通弁２２の開度は小さく設定
され、また連通弁２２の金ｌｉｔ時の開口けはす１気ガ
ス逃がし準が最大となったときにも上記要求を満足する
ように充分太き（設定さ°れている。

こうして、バイパス弁１６が聞かれて排気ガスがバイパ
ス通路１５に逃がされているとぎ、上記連通弁２２を通
して両排気通路１２．１３間で排気ガスが流通すること
により圧力差が生じることが防止され、しかも、ハンチ
ングを生じることなく適正に過給圧が制御される。つま
り、もし上記Ｘ点でバイパス弁１６の開作動と同時に連
通弁２２が全開すると、排気脈動による効果が失われて
第２図に２点Ａ線矢印で示すように過給圧がスタンダー
ド排気系の過給圧ラインＩ３まで急激に低１：し、過給
圧低Ｆ　（ｕはバイパス弁１６および連通弁２２が閉じ
られて過給圧が上界するという動作が繰返されてハンチ
ングを生じる。これに対し、上記点Ｘから点Ｙまでの範
囲で連通弁２２の開度を小さくすれば、排気脈動ににる
効果があまり損われず過給圧の低下が抑制されるため、
上記ハンチングが防止されることとなる。また、Ｌ配所
定回転数Ｎｙ以上では、連通弁２２が全開されることに
よつ℃排気脈動による効果が失われても設定過給圧を維
持し得るため、ハンチングを生じることはない。

なお、上記実施例では連通弁２２の開度を２段に切替え
るようにしているが、連通弁２２のアクチュエータに比
例ソレノイド等を用いることにより、連通弁２２の開数
を高回転高負荷側はど大きくするように無段階に変えて
もよい。また、連通弁２２の開度の制御はエンジン回転
数と負荷とに応じて行なうようにしてもよい。

（発明の効果） 以Ｆのように本発明は、２系統の排気通路の一方とター
ビン下流との間にバイパス弁を備えたバイパス通路を設
けたターボ過給装置において、両排気通路間にバイパス
弁の開作動時に開作動する連通弁を設けるとともに、こ
の連通弁の開度を開作動直後の運転域では小さくし、高
回転高負荷側で大きくするようにしているため、上記バ
イパス弁が開かれているときにも両排気通路に圧力差が
生じることを防止して各気筒のトルクを均一にすること
ができ、しかもハンチングを生じることなく適正に過給
圧を制御づることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２図は
エンジン回転数と過給圧との関係を示ず説四図、第３図
はエンジン回転数と連通弁の開度との関係を示す説明図
である。 １・・・エンジン、２ａ〜２ｄ・・・気筒、３・・・タ
ーボ過給機、４・・・タービン、１２．１３・・・２系
統の排気通路、１５・・・バイパス通路、１６・・・バ
イパス弁、２２・・・連通弁、２３・・・アクチュエー
タ、２７・・・コントロール：Ｌニット。 特許出願人　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　小谷　悦司同　　　　　　　　弁
理士　　長１）　正向　　　　　　　　弁理士　　根谷
　康夫＠＠ヤ冴剣

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数気筒の排気系を２群に分けて各々独立に排気ガ
   スをターボ過給機のタービンに導く２系統の排気通路を
   構成し、その一方の排気通路と上記タービン下流との間
   にバイパス通路を設け、このバイパス通路に設定過給圧
   で開作動するバイパス弁を設けた排気ターボ過給装置に
   おいて、上記両排気通路の間に、上記バイパス弁の開作
   動時に開作動して両排気通路を連通させる連通弁を設け
   るとともに、この連通弁の開度を可変にするバルブ開度
   調節手段と、バイパス弁が開状態となる運転領域のうち
   で低回転低負荷側では上記連通弁の開度を小さくし、高
   回転高負荷側では上記連通弁の開度を大きくするように
   上記バルブ開度調節手段を制御する制御手段とを設けた
   ことを特徴とする排気ターボ過給装置。