JPH0299723A - 二段ターボエンジンの過給制御装置 - 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、二基のターボチャージャを備え二段に亘って
過給を行わせるようにした二段ターボエンジンの過給制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

出力及び燃費向上が益々要求される車両用エンジン等に
あっては、ターボチャージャを付設することにより燃焼
条件の改善が図れそして極めて効果があることから、更
に高過給を低速域から高速域までの広範囲に亘って得る
ために二基のターボチャージャを直列に接続して過給を
行う二段ターボエンジンが実用化されている。

しかしながら、単にターボチャージャを組み合わせただ
けでは運転状況の変化等によって相互に悪影響を及ぼし
合う場合があるため、低速域では小容量の高圧段ターボ
チャージャと大容量の低圧段ターボチャージャとを共に
作動させ、高速域では大容量の低圧段ターボチャージャ
のみ作動させるように、夫々のターボチャージャの特性
を考慮して適切に使い分けることによりかかる不都合の
改善を図っている（特開昭５０−１２９８１５号、特開
昭５９〜８２５２６号公報参照）。

ところで、この二段過給から一段過給への切り替えは、
小容量の高圧段ターボチャージャの排気タービンを迂回
するバイパス通路に、この高圧段ターボチャージャのコ
ンプレッサ出口側の過給圧に応動する排気バイパス弁を
設け、これを全開することにより行うのが一般的である
。また、応動性に優れると共に安価であり且つ簡易であ
る等という車両搭載上の様々な要求からこの排気バイパ
ス弁はばねを内蔵した圧力作動式のアクチュエータによ
り開閉駆動されるのが一般的であり、従ってこの駆動系
のばね定数で一元的に定まるリニアな開弁特性を有する
ことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来の二段ターボエンジンにおいては、
低圧段コンプレッサ出口側の過給圧が目標過給圧となっ
たときに二段過給から一段過給に切り替わる、すなわち
排気バイパス弁が全開となるように、上記のリニアな開
弁特性を有する駆動アクチュエータを所定に設定すると
、このリニアな特性によって第７図に破線で示すように
インクセブト点（Ａ′）が下がり過給圧が全般的に低下
してしまうという問題がある。

一方、インクセブト点がこれより高くなるように設定す
ると過給切り替え前の低速域における過給圧を全体的に
上昇させることはできるものの、中・高速域における過
給切替時（Ｂ点）において排気バイパス弁が確実に全開
状態とならないために高圧段ターボチャージャがその有
効作動範囲を越えてなおも回転し続けその後に過給が切
り替わるという事態となってしまう。このため高圧段タ
ーボチャージャの耐用寿命の点から、そしてこの高圧段
ターボチャージャの余分な回転に起因する背圧上昇によ
り低圧段のターボチャージャに無用の負荷を与えるとい
う点から好ましくない。

以上の点に鑑み本発明においては、インクセブト点を高
（設定でき、従って低速域でも全般的に高い過給効率を
維持できると共に、二段過給状態から一段過給状態への
切り替えが円滑且つ確実に行われそしてターボチャージ
ャ相互に無用の負荷を及ぼすことがない、従って出力性
能及び燃費等の向上が図れる二段ターボエンジンの過給
制御装置を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明によれば、吸入空気を
過給する低圧段ターボチャージャと、該低圧段ターボチ
ャージャで過給された空気を更に過給してエンジンに送
る高圧段ターボチャージャとを有する二段ターボエンジ
ンにおいて、上記高圧段ターボチャージャの排気タービ
ンを迂回する排気バイパス通路に、上記高圧段及び低圧
段ターボチャージャのコンプレッサ出口側のそれぞれの
過給圧に応動し多段に開閉し得る排気バイパス弁を設け
、上記排気バイパス弁は上記低圧段ターボチャージャの
コンプレッサ出口側の過給圧が所定値以下のときは上記
高圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側の過給圧
のみに応動して開弁じ、上記低圧段ターボチャージャの
コンプレッサ出口側の過給圧が所定圧に達したときには
直ちに全開するようにしたことを構成上の特徴とする二
段ターボエンジンの過給制御装置が提供される。

〔作　用〕

低圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側の過給圧
が所定圧に達すると、高圧段ターボチャージャの排気タ
ービンを迂回する排気バイパス通路に設けた排気バイパ
ス弁が直ちに全開する。これにより排気ガスはこの排気
バイパス通路を流れ高圧段の排気タービンを迂回するた
め高圧段ターボチャージャが非過給状態となる、すなわ
ち二段過給状態から一段過給状態への切り替えが円滑か
つ確実に行われる。

〔実施例〕 以下、図示実施例に基づき本発明を説明する。

第１図は本発明に係る二段ターボエンジンの過給制御装
置の一実施例の全体概略構成図であり、エンジン１の排
気通路２には直列に低圧段の大容量タービン３及び高圧
段の小容量タービン４が設けられ、これらのタービン３
．４により夫々駆動される低圧段の大容量コンプレッサ
５及び高圧段の小容量コンプレッサ６が吸気通路７に介
装される。８は昇温した過給気を冷却するためのインタ
ーターラである。また、低圧段及び高圧段のタービン３
．４を夫々迂回する排気バイパス通路１３゜１４が設け
られる。高圧段側の排気バイパス通路１３には第１圧力
作動室３３ａが大気に開放され第２圧力作動室３３ｂが
低圧段コンプレッサ５の出口側に連通されたアクチュエ
ータ３３により駆動されるいわゆるウェイストゲートバ
ルブ２３が配設される。高圧段側の排気バイパス通路１
４には本発明の要部を成す排気バイパス弁駆動装置３４
により駆動される排気バイパス弁２４が配設される。

この駆動装置３４についての詳細は後述する。

一方、コンプレッサ側には高圧段コンプレッサ６を迂回
する吸気バイパス通路１６が設けられ、このバイパス通
路１６には吸気バイパス弁２６が配設される。吸気バイ
パス弁２６は切頭円錐状のプラグ２６ａとこのプラグ２
６ａの斜面と係合する孔２６ｂが形成された仕切部２６
ｃとを有し、このプラグ２６ａはアクチュエータ３６に
よりバイパス流れ方向に往復移動自在である。アクチエ
エータ３６は第１及び第２圧力作動室３６ａ、３６ｂを
有する。

アクチュエータ３６の第１圧力作動室３６ａと低圧段コ
ンプレッサ５の出口側とを連通ずる第１の通路９には電
磁式の三方弁１７が介装される。三方弁１７は励磁され
ていないときには例えば白抜きのボート位置をとるよう
に設定でき、このとき第１圧力作動室３６ａは大気に開
放されるかあるいは負圧源（例えば、吸気マニホルドま
たは吸気管の吸気負圧領域あるいはバキュームポンプ）
に連通され、他方励磁されているときには黒塗りのボー
ト位置をとり第１圧力作動室３６ａは低圧段コンプレッ
サ５の出口側に連通される。

また、アクチュエータ３６の第２圧力作動室３６ｂは第
２の通路１０を介して高圧段コンプレッサ６の出口側に
連通され、この通路１０には電磁式の三方弁１８が介装
される。三方弁１８は励磁されていないときには例えば
白抜きのボート位置をとるように設定でき、このとき第
２圧力作動室３６ｂは大気に開放され、他方励磁されて
いるときには黒塗りのボート位置をとり第２圧力作動室
３６ｂは高圧段コンプレツナ６の出口側に連通される。

さらに、低圧段コンプレッサ５の出口側の過給圧Ｐ５と
高圧段コンプレッサ６の出口側の過給圧Ｐ、との圧力の
大小を検出するために例えば圧力平衡式の差圧計４１が
設けられ、差圧計４１からは過給圧Ｐ、及びＰ６が一致
あるいはいずれが大（または小）であるか等の信号Ｓ！
ｆｉが出力され、この信号Ｓｔ。は制御コンピュータ５
Ｉに入力される。ここで、差圧計４１に代えて、過給圧
Ｐ、及びＰ、の絶対値を測定する別個の例えば圧電式の
圧力計（図示せず）を設け、それらからのアナログ信号
に基づきＡ／Ｄコンバータ（図示せず）を介して制御コ
ンピュータ５１内で比較・演算処理する形式でも一向に
差しつかえない。なお、前述した三方弁１７及び１８は
制御コンピュータ５１からの出力制御信号Ｓ、及びＳ８
により夫々別個に制御される。

ここで先に触れた本発明の要部を成す排気バイパス弁２
４を駆動する装置について詳細に説明すると、第２１図
はこの排気バイパス弁駆動装置３４の第一の実施例の縦
断図面である。第１の圧力作動室６１は通路１１を介し
て高圧段コンプレッサ６の出口側に連通されており、従
ってこの過給圧Ｐ、に応じてフランジ６２ひいてはこの
フランジ６２に連結されたロッド６３が圧縮ばね６４の
付勢力に杓ち勝ちながら図では左方向に変位する。

このとき耐熱性のある例えば金属製のダイヤフラム６５
等により第１圧力作動室６１から気密的に隔離されたダ
イヤフラム室６６内の空気は、その大部分がロッド６３
とこれが貫通する胴部６７の穴との隙間、そして胴部６
７のこの穴に形成した内周溝６８及びこの内周溝から外
部に延びる通路６９を介して大気に開放される。

本駆動装置３４は、このような第１の駆動構造に加えて
、さらに次のような第２の駆動構造を有する。すなわち
、第２の圧力作動室７１が設けられ、この第２圧力作動
室７１は通路１２を介して低圧段コンプレッサ５の出口
側に連通される。この通路１２内には電磁式の三方弁１
９（第１図参照）が介装され、例えば三方弁１９の非励
磁時には第２圧力作動室７１を大気開放し、励磁時には
第２圧力作動室７１に低圧段コンプレッサ５出口側の過
給圧Ｐ、が作用し得るようになっている。

従って、第１圧力作動室６１内に所定の過給圧Ｐ、が作
用しロッド６３が変位してロッド６３上に設けた突起部
６３ａが例えば図示破線位置Ａに移動している場合に、
三方弁１９が切り替わり第２圧力作動室７１に過給圧Ｐ
５が作用すると、耐熱性の例えば金属製のダイヤフラム
７５と共にダイヤフラム室７６を第２圧力作動室７１か
ら気密的に隔離するフランジ７２はロッド６３上を摺動
する。そして破線位置Ａにあるロッド６３の突起部６３
ａと斜面係合しさらに突起部６３ａを図示破線位ｉＢま
で移動させる、すなわちロッド６３が移動することにな
る。このときダイヤフラム室７６内の空気はロッド６３
とこれが貫通するキャップ７７の穴との隙間から大気に
開放される。なお、第２圧力作動室７１内の正圧空気は
その極く一部がロッド６３とこれが貫通する胴部６７の
穴との隙間から漏出するが、それらはロッド６３を戻し
方向に作用させるダイヤフラム室６６に流入する前に内
周溝６８及び通路６９を介して大気開放されるため特に
不都合は生じない。

以上のように、本実施例の駆動構造によれば、第１圧力
作動室６１内に高圧段コンプレッサ６出口側過給圧Ｐ、
を作用させることにより、この圧力に応じてロッド６３
をリニアに移動させることができ、従ってこのロッド６
３により図示しないリンク機構を介して排気バイパス弁
２４の開度が一元的に制御される。そして、三方弁１９
を介して第２圧力作動室７１に正圧、例えば低圧段コン
プレッサ５出口側過給圧Ｐ５を作用させることにより排
気バイパス弁２４の開度を二元的に制御できる。すなわ
ち、低圧段コンプレッサ５出口側過給圧Ｐ、が所定圧に
達する前までは高圧段コンプレッサ６の出口側過給圧Ｐ
６に応動して排気バイパス弁２４の開度を制御し、過給
圧Ｐ、が所定圧に達した時点では栄、速に排気バイパス
弁２４を全開させる、というような二段階的な弁制御が
可能となる。

次に、排気バイパス弁２４を駆動する装置の第二の実施
例について説明する。第３図を参照すると、第１の圧力
作動室８１及び第２の圧力作動室９１は通路１１及び１
２を介してそれぞれ高圧段コンプレッサ６出口側及び低
圧段コンプレッサ５出口側に連通され、通路１２内に三
方弁１９が介装されるのは前記第一実施例と同様である
（第１図参照）。

耐熱性のベローズ８５　、９５により第１圧力作動室８
１及び第２圧力作動室９１からそれぞれ気密的に隔離さ
れたベローズ室８６　、９６内には圧縮ばね８４゜９４
がそれぞれ配置され、ベローズ８５　、９５を図では右
方向に付勢している。ベローズ８５はフランジ８２等と
共にピストンロッド８３に一体移動自在に連結され、同
様にベローズ９５はフランジ９２等と共にロッド９３に
一体移動自在に連結される。

このロッド９３は図示しないリンク機構を介して排気バ
イパス弁２４に連結されている。

従って、第１圧力作動室８１内に所定の高圧段コンプレ
ッサ６出口側の過給圧Ｐ、が作用しピストンロッド８３
が移動すると、このピストンロッド８３の先端部が第２
圧力作動室９１内のフランジ９２に当接しこれを押圧す
るためロッド９３も同様に移動することとなる。このと
きばね８４　、９４を共に圧縮させるため（ばね８４　
、９４のばね定数をそれぞれに＋　　１ｋｇとすると、
共に圧縮させる場合、（ｋＩ十に２）のばね定数を有す
るばねを圧縮するのに等しい）、排気バイパス弁２４を
開閉させるには相当なる過給圧Ｐ６が必要である。また
、このときベローズ室８６内の空気はピストンロッド８
３とこれが貫通する基部８７の穴との隙間から第２圧力
作動室９１を通って大気開放される。

同様に、ベローズ室９６内の空気はロッド９３とこれが
貫通する支持部９７の穴との隙間から大気開放される。

このように所定の高圧段コンプレッサ出口側の過給圧Ｐ
６が第１圧力作動室８１に作用し、ピストンロッド８３
ひいてはロッド９３が所定量移動している場合に、三方
弁１９が切り替わり第２圧力作動室９１に過給圧Ｐ、が
作用すると、フランジ９２、ベローズ９５そしてロッド
９３がさらに前進することになる。このとき実質的に圧
縮するのばばね定数に２のばね９４のみである。また、
このときフランジ８２、ベローズ８５、ソシテピストン
ロッド８３はロッド９３の前進に対し追従して前進する
が、第２圧力作動室９１内の正圧の空気がピストンロッ
ド８３とこれが貫通する基部８７の穴との隙間からベロ
ーズ室８６内に流入してピストンロッド８３の戻り方向
に作用するためピストンロッド８３は後退するようにな
る。しかしながら、この動きはロッド９３ひいては排気
バイパス弁２４の作動に影響するものではなく、特に不
都合はない。

以上のように、本実施例の駆動構造によれば第１圧力作
動室８１内に高圧段コンプレッサ６出口側過給圧Ｐ、を
作用させることにより、この圧力に応じてピストンロッ
ド８３ひいてはロッド９３をリニアに移動させることが
でき（このときの駆動系のばね定数は（ｋｌ＋　ｋｚ）
である）、従って排気バイパス弁２４の開度が一元的に
制御される。

そして、三方弁１９を介して第２圧力作動室９１に正圧
、例えば低圧段コンプレッサ５出口側過給圧Ｐ、を作用
させることにより、ピストンロッド８３の動きに左右さ
れずにロッド９３をより迅速に移動させることができる
（このときの駆動系のばね定数はに、となる）。すなわ
ち、例えばばね９４のばね定数に２を予めばね８４より
も比較的小さく設定しておくことにより、低圧段コンプ
レッサ５の出口側過給圧Ｐ５が所定値に達する前までは
高圧段コンプレッサ６出口側過給圧Ｐ６に応動して排気
バイパス２４の開度を制御し、過給圧Ｐ、が所定圧に達
した時点では急速に排気バイパス弁２４を全開させる、
というように前記第１実施例の駆動構造と同様な二段階
的な弁制御が可能となる。

次に、排気バイパス弁２４を駆動する装置の第三の実施
例について説明する。第４図を参照するに、本実施例に
おいては前記第１及び第２実施例の複動的構造とは異な
り一般的な単動のアクチュエータを用いこれをいわゆる
デユーティ制御ｎすることにより前記実施例と同様に排
気バイパス弁２４を多段階的に開弁制御しようとするも
のである。すなわち、アクチュエータ４４の第１圧力作
動室４４ａを通路２１を介して高圧段コンプレッサ６出
口側に連通し、この通路２１内に三方弁２９を介装し、
非励磁時には白抜きのボート位置、励磁時には黒塗りの
ポート位置をとるように設定する。アクチュエータ４４
の第２圧力作動室４４ｂは大気開放され、その内部には
圧縮ばね４４ｅが配置される。従って、三方弁２９の非
励磁時にばばね４４ｅの付勢力によりアクチュエータ４
４のロッドそして図、示しないリンク機構を介して排気
バイパス弁２４が全閉され、一方励磁時にはこのばね４
４ｅの付勢力とアクチュエータ４４の第１圧力作動室４
４ａに作用する高圧段コンプレッサ６出口側の過給圧Ｐ
、の大小に基づく駆動力とに応じて排気バイパス弁２４
が開弁される。この励磁を断続的に行い弁開度を制御す
ることを一般にデユーティ制御と呼んでおり、三方弁２
９には第５図に示す矩形状の駆動パルスｔ４が供給され
る。この駆動パルスｔ、ｉは一定の周期む。で発生せし
められ、以下ｔ、ｔ　／ｌｏを駆動パルスのデユーティ
比と称する。駆動パルスＬｄが発生すると三方弁２９の
切換作用によりアクチュエータ４４の第１圧力作動室４
４ａは高圧段コンプレッサ６出口側に接続され、駆動パ
ルスＬ４の発生が停止すると今度は大気に開放される。

従って駆動パルスＬ４の発生している時間が長くなるほ
ど、即ちデユーティ比が大きくなるほど第１圧力作動室
４４ａが高圧段コンプレッサ６出口側に接続されている
時間が長くなるために第１圧力作動室４４ａ内に作用す
る正圧（過給圧Ｐ６）は大きくなり、従って排気パイバ
ス弁２４の開度が大きくなる。これに対してデユーティ
比が小さくなると第１圧力作動室４４ａが大気に開放さ
れている時間が長くなるために第１圧力作動室４４ａ内
の正圧は小さくなり、従って排気バイパス弁２４の開度
が小さくなる。なお、排気バイパス弁を急速に全開させ
る必要上、ばね４４ｅを（ばね定数の小さい）弱めに設
定しておく。

従って、本実施例の駆動形式によれば前記第１及び第２
実施例の駆動構造と同様に、低圧段コンプレッサ５出口
側過給圧Ｐ、が所定値に達する前までは高圧段コンプレ
ッサ６の出口側過給圧Ｐ６に応動して排気バイパス弁２
４の開度を制御し、過給圧Ｐ５が所定値に達した時点で
は象、速に排気バイパス弁２４を全開させる、というよ
うな多段階的な弁制御が可能である。さらに、本実施例
によればアクチュエータを小型化することもできる。

以上説明した本発明の要部を成す排気バイパス弁２４を
駆動する３つの実施例の装置を用い得る本発明に係る二
段ターボエンジンの過給制御装置の作動について第１図
を参照して説明する。

先ずエンジン１の低速域においては排気ガス量が全体的
に少なく、従ってこの少ない量の排気ガスのエネルギを
有効に利用するには容量の小さい高圧段タービン４を回
転させこれと一体回転する高圧段コンプレッサ６により
過給を行うのが最も効果的である。この過給は排気バイ
パス弁２４が高圧段コンプレッサ６出口側の過給圧Ｐ６
に応動しこの圧力が低いために閉弁方向にあり、従って
全量の排気ガスが高圧段タービン４に供給されるという
一連の動きにより達成される。このとき低圧段の大容量
タービン３及びコンプレッサ５は一応作動しているが低
速域であり排気ガス量が少ないことから未だ十分な過給
を行っていない。

次いで、低速から中・高速域にかけては排気ガス量が増
加し大容量の低圧段タービン３及びコンプレッサ５が本
来の過給を徐々に行い始める。従って、前述の如く高圧
段のターボチャージャをいつ不作動状態とする、すなわ
ち二段過給状態から一段過給状態とするかが問題である
が、前述した様々の実施例の排気バイパス弁２４を駆動
する装置を用いることにより、低圧段コンプレッサ５出
口側の過給圧Ｐ、が目標過給圧に達した時点で排気バイ
パス弁２４を一気に全開状態にさせることができる。こ
れによりエンジン１から排出された排気ガスは高圧段タ
ービン４を迂回して排気バイパス通路１４を流れるため
に高圧段タービン４は実質的に非作動状態となる。この
とき略同時に吸気バイパス通路１６内の吸気バイパス弁
２６を同様に全開させる。これにより高圧段のターボチ
ャージャは完全に非過給状態となり、すなわち二段過給
から一段過給への切り替えが完璧に行われたことになる
。このように切り替えることにより、低速域における高
圧段コンプレッサ６による過給効率を何ら犠牲にするこ
となく、すなわちインタセプト点を高く設定できる。し
かも低圧段コンプレッサ５出口側過給圧Ｐ５が所定過給
圧となる運転状態のときに排気バイパス弁２４を全開に
でき、従って高圧段ターボチャージャを迅速・確実に非
過給状態にすることが一気にできるため、高圧段ターボ
チャージャの有効作動範囲を越えた作動に起因する背圧
の上昇による過給効率の低下ひいては燃費の悪化等とい
う一連の不都合をなくすことができる。

また、過給切り替え時において高圧段ターボチャージャ
を適切なタイミングで非過給状態にし得るということを
他面から見れば、これは高圧段ターボチャージャの過回
転が防止されることを意味し、従って高圧段ターボチャ
ージャの耐用寿命を向上させることができる。

なお、吸気バイパス通路１６に設けた吸気バイパス弁２
６は排気バイパス弁２４と略同時に全開するように制御
されるが、その全開前においては洩れ等がないような全
開状態にしておく必要がある。これは次の様に行う。す
なわち、低速域においては、吸気バイパス弁２６を開閉
駆動するアクチュエータ３６の第１圧ツノ作動室３６ａ
は三方弁１７を介して大気に開放（または負圧源に連通
）され、第２圧力作動室３６ｂは三方弁１８を介して高
圧段コンプレッサ６の出口側に連通されて内部に過給圧
Ｐ、が作用する。このため、吸気パイパス弁２６の締め
切り圧（過給気のバイパス流れを阻止する圧力）を極め
て大きく維持でき、従って吸気バイパス弁２６からの過
給気の漏れを殆どなくすことができる。このとき、締め
切り圧を増加させる観点から第１圧力作動室３６ａは三
方弁１７を介して負圧源に連通されるようになっている
方が好ましい。

そして、中・高速域において吸気バイパス弁２６を全開
するときには前述の三方弁１７　、１８を略同時に切り
換える。アクチュエータ３６の第１圧力作動室３（ｉａ
は低圧段コンプレッサ５の出口側に連通されて内部に過
給圧Ｐ、が作用し、第２圧力作動室３６ｂは大気に開放
される。このため、アクチュエータ３６の第１圧力作動
室３６ａ内の圧力が第２圧力作動室３６ｂ内部のばね３
６ｅによる付勢力に勝るように、過給圧Ｐ、とばね３６
ｅの力との関係を予め所定に設定しておくことで、吸気
バイパス弁２６の開閉の切り換えを極めて迅速且つ円滑
にでき、しかも吸気バイパス弁２６が開く直前まで高い
締め切り圧を維持しながら一気に開くことができ漏れを
生じにくい応動性の優れた吸気バイパス弁２６開閉制御
が可能である。なお、第２圧力作動室３６ｂは三方弁１
８を介してエンジンＩ下流の所定の正圧力を存する排気
通路２に連通されてもよい。

また、以上説明した本発明に係る過給制御装置の実施例
の構成に、以下に簡単に説明する構成を加えることによ
り実質的に過給を行っていない始動時あるいは軽負荷状
態から高負荷状態までのエンジン運転状態全般に亘って
出力性能及び燃費の向上が達成できる。

すなわち、第６図を参照すると、低圧段及び高圧段コン
プレッサ５，６を迂回する吸気バイパス通路１５とこの
吸気バイパス通路１５に介装された吸気バイパス弁２５
とを設ける。吸気バイパス弁２５は、高圧段コンプレッ
サ６の出口側に通路（図示せず）を介して連通した第１
圧力作動室２５ａと内部に圧縮ばね２５ｅを具えて大気
開放された第２圧力作動室２５ｂとを有し、第１圧力作
動室２５ａ内の圧力（高圧段コンプレッサ６の過給圧Ｐ
。

に略等しい）による力とばね２５ｅの付勢力との大小に
より開閉制御される。

以上の構成により、エンジン運転状態が例えば軽負荷時
、従って二基のターボチャージャがいずれも実質的に過
給を行っていない状態にあっては高圧段コンプレッサ６
の過給圧Ｐ６が低く、従って第２圧力作動室２５ｂ内の
ばね２５ｅの付勢力により吸気バイパス弁２５は開いた
ままとなる。このため、低圧段及び高圧段コンプレッサ
５及び６を通る給気の流れに加えて、流路抵抗の極めて
小さい吸気バイパス通路１５を」−分な量の空気が流れ
エンジン１に供給される結果、エンジンの立ち上がりが
極めて円滑となる。すなわち従来、軽負荷時には排気ガ
ス量が絶対的に少ないためコンプレッサ５，６による過
給が殆ど行われないかあるいは僅かであるため却ってコ
ンプレッサ５，６自体が流路抵抗となりエンジン１への
十分な給気が阻止されがちであったが、吸気バイパス通
路１５を設けることでエンジン１には十分な量の給気が
無理なく供給される。

そして、エンジン運転状態が徐々に活発化し、過給が進
み高圧段コンプレッサ６出口の過給圧Ｐ６が所定値を越
えると、吸気バイパス弁２５の第１圧力作動室２５ａに
作用しばね２５ｅの付勢力に打ち勝つ結果、吸気バイパ
ス弁２５が閉じる。以後、過給圧Ｐ６が前記所定値以、
トであれば吸気バイパス弁２５は閉じたままとなり、本
発明に係る過給制御装置の前記実施例と実質的同一の作
用を有することになる。

以上のように、軽負荷時には吸気バイパス通路１５を介
していわゆる自然給気を行い得ると共に、所定以上の負
荷時には吸気バイパス通路１５を閉じ、本発明に係る過
給制御装置の前記実施例と同様に過給バランスの調和維
持を図り得ることから、軽負荷から高負荷のエンジン運
転状態全般に亘って極めて効果的に出力性能及び燃費の
向上が達成できる。

なお、排気バイパス弁２４を駆動する装置３４として３
つの図示実施例を揚げて説明したが、本発明の思想はこ
れらの実施例の駆動形式に何ら限定されるものではなく
、広く他の形式例えば負圧作動式、ステッピングモータ
等の駆動形式を採用することができることは言うまでも
ない。同様に、排気バイパス弁２４も図示の如くのバタ
フライバルブに限定されるものではな（、ポペットタイ
プやスプールタイプ等の他の多くの形式のものとするこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば、低速域での過給効率を高
く維持することができると共に、過給切替時には高圧段
のターボチャージ中を円滑且つ確実に非過給状態にする
ことができるため、低速域から中・高速域のエンジンの
過給運転状態全般に亘って出力性能及び燃費の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二段ターボエンジンの過給制御装
置の一実施例の全体概略構成図、第２図は本発明の要部
を成す排気バイパス弁を駆動する装置の第一の実施例を
示す縦断面図、第３図は本発明の要部を成す排気バイパ
ス弁を駆動する装置の第二の実施例を示す縦断面図、第
４図は本発明の要部を成す排気バイパス弁を駆動する装
置の第三の実施例を示す概略構成図、第５図はデユーテ
ィ制御を説明するための図、第６図は二基のターボチャ
ージャを迂回する吸気バイパス通路を設けた二段ターボ
エンジンの過給制御装置の要部概略構成図、 第７図は低圧段及び高圧段コンプレッサ出口側の過給圧
Ｐｓ、Ｐ−の関係を示す図である。 １・・・エンジン、　　　　２・・・排気通路、３・・
・低圧段タービン、　４・・・高圧段タービン、５・・
・低圧段コンプレッサ、 ６・・・高圧段コンプレッサ、 ７・・・吸気通路、 １３　、１４・・・排気バイパス通路、１６・・・吸気
バイパス通路、 ２３・・・ウェイストゲートバルブ、 ２４・・・排気バイパス弁、２６・・・吸気バイパス弁
、３４・・・排気バイパス弁駆動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入空気を過給する低圧段ターボチャージャと、該低圧
   段ターボチャージャで過給された空気を更に過給してエ
   ンジンに送る高圧段ターボチャージャとを有する二段タ
   ーボエンジンにおいて、上記高圧段ターボチャージャの
   排気タービンを迂回する排気バイパス通路に、上記高圧
   段及び低圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口側の
   それぞれの過給圧に応動し多段に開閉し得る排気バイパ
   ス弁を設け、上記排気バイパス弁は上記低圧段ターボチ
   ャージャのコンプレッサ出口側の過給圧が所定値以下の
   ときは上記高圧段ターボチャージャのコンプレッサ出口
   側の過給圧のみに応動して開弁し、上記低圧段ターボチ
   ャージャのコンプレッサ出口側の過給圧が所定圧に達し
   たときには直ちに全開するようにしたことを特徴とする
   二段ターボエンジンの過給制御装置。