(57)【要約】 【課題】エンジンに搭載する際の作業性の向上を実現するパラレル過給式のターボチャージャ装置を提供する。【解決手段】第１，第２のターボチャージャ１０，２０を備え、各タービンハウジング１１，２１に形成した排気ガス導入路１５，２５同士を一体に構成して共通の一つの排気マニホルド連通口５に接続すると共に、各タービンハウジング１１，２１に形成した排気ガス排出路１６，２６同士を一体に構成して共通の一つのガス排出口８に接続する。両ターボチャージャ１０，２０の各コンプレッサハウジング１２，２２に形成した空気導入路１８，２８同士を一体に構成して共通の一つの空気取入口３３に接続すると共に、各コンプレッサハウジング１２，２２に形成した空気排出路１９，２９同士を一体に構成して共通の一つの吸気マニホルド連通口３１に接続する。【選択図】図１
2010209688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンハウジング及びコンプレッサハウジングを有するターボチャージャを複数備え、これらのターボチャージャをエンジンに対して並列に接続したパラレル過給式のターボチャージャ装置において、
前記複数のターボチャージャの各タービンハウジングに形成された排気ガス導入路を一体に構成して共通の一つの排気マニホルド連通口を介してエンジンの排気マニホルドに連通させると共に、前記各タービンハウジングに形成された排気ガス排出路を一体に構成して共通の一つのガス排出口に連通させ、
前記複数のターボチャージャの各コンプレッサハウジングに形成された空気導入路を一体に構成して共通の一つの空気取入口に連通させると共に、前記各コンプレッサハウジングに形成された空気排出路を一体に構成して共通の一つの吸気マニホルド連通口を介してエンジンの吸気マニホルドに連通させた、
ことを特徴とするターボチャージャ装置。
【請求項２】
一つのターボチャージャを構成するタービン及びコンプレッサの間に、他のターボチャージャを構成するタービン又はコンプレッサが配置されている、請求項１に記載のターボチャージャ装置。
【請求項３】
前記排気ガス導入路は、一つの排気ガス導入路が前記排気マニホルド連通口に連通されると共に該一つの排気ガス導入路に他の排気ガス導入路が接続されて一体に構成され、前記排気ガス排出路は、一つの排気ガス排出路が前記ガス排出口に連通されると共に該一つの排気ガス排出路に他の排気ガス排出路が接続されて一体に構成されている、請求項１に記載のターボチャージャ装置。
【請求項４】
一つのターボチャージャの排気ガス導入路及び排気ガス排出路が同一のフランジに形成され、他のターボチャージャの排気ガス導入路及び排気ガス排出路が同一のフランジに形成され、これらのフランジを接続することで前記排気ガス導入路同士及び排気ガス排出路同士が接続される、請求項１に記載のターボチャージャ装置。
【請求項５】
前記空気導入路は、一つの空気導入路が前記空気取入口に連通されると共に該一つの空気導入路に他の空気導入路が接続されて一体に構成され、前記空気排出路は、一つの空気排出路が前記吸気マニホルド連通口に連通されると共に該一つの空気排出路に他の空気排出路が接続されて一体に構成されている、請求項１に記載のターボチャージャ装置。
【請求項６】
前記空気導入路及び前記空気排出路の両方が、各々の中間にダンパ機構をそれぞれ有している、請求項１に記載のターボチャージャ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個のターボチャージャを備えたターボチャージャ装置に係り、特に、これらのターボチャージャをエンジンに対して並列に接続した、所謂パラレル過給式のターボチャージャ装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したパラレル過給式のターボチャージャ装置としては、例えば、互いに大きさの同じ２個のターボチャージャを備えたものがある。
このターボチャージャ装置において、第１のターボチャージャ及び第２のターボチャージャは互いに独立して配置され、両ターボチャージャの各タービンの排気ガス入口側はエンジンの排気マニホルドに個々に接続されていると共に、各タービンの排気ガス出口側はいずれも配管を介して触媒側に接続されている。
【０００３】
一方、両ターボチャージャの各コンプレッサの空気入口側は配管を介してそれぞれ吸気口側に接続されていると共に、各コンプレッサの空気出口側はいずれも配管を介してエンジンのサージタンク側に接続されている。
このターボチャージャ装置では、作動範囲の拡大を図るべくガスバイパスバルブを制御して、吸入空気量が少ないエンジンの低速域において、二個のターボチャージャのうちの第１のターボチャージャのみを作動させ、一方、吸入空気量が多いエンジンの高速域において、第１のターボチャージャ及び第２のターボチャージャの双方を作動させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第2785439号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記した従来のターボチャージャ装置にあっては、互いに独立して配置された第１のターボチャージャ及び第２のターボチャージャの各排気ガス入口側をエンジンの排気マニホルドに個々に接続させている都合上、両ターボチャージャの各タービンや各コンプレッサ周りに多数のそして長い寸法の配管をめぐらせる必要があることから、この配管の取り回しが煩雑で且つ困難なものとなっていて、エンジンに対する搭載作業性が良いとは言えず、特に、２段過給式又はシリーズ過給式と呼ばれる、２台のターボチャージャを直列に接続したものと比較すると、搭載作業性がかなり劣っているという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、エンジンに対する搭載作業性を向上させることが可能であるターボチャージャ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、タービンハウジング及びコンプレッサハウジングを有するターボチャージャを複数備え、これらのターボチャージャをエンジンに対して並列に接続したパラレル過給式のターボチャージャ装置において、前記複数のターボチャージャの各タービンハウジングに形成された排気ガス導入路を一体に構成して共通の一つの排気マニホルド連通口を介してエンジンの排気マニホルドに連通させると共に、前記各タービンハウジングに形成された排気ガス排出路を一体に構成して共通の一つのガス排出口に連通させ、前記複数のターボチャージャの各コンプレッサハウジングに形成された空気導入路を一体に構成して共通の一つの空気取入口に連通させると共に、前記各コンプレッサハウジングに形成された空気排出路を一体に構成して共通の一つの吸気マニホルド連通口を介してエンジンの吸気マニホルドに連通させた構成としたことを特徴としており、このターボチャージャ装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
このような構成のターボチャージャ装置では、従来のパラレル過給式のターボチャージャ装置と比べて、配管の取り回しが少なくなるので、搭載作業性の向上が図られることとなる。
また、本発明の請求項２に係るターボチャージャ装置において、一つのターボチャージャを構成するタービン及びコンプレッサの間に、他のターボチャージャを構成するタービン又はコンプレッサが配置されている構成としており、具体的には、一つのターボチャージャと他のターボチャージャとを互いに軸方向にずらした状態で隣接させたり、一つのターボチャージャと他のターボチャージャとを互いに交差させた状態で隣接させたりする構成とすることができる。
【０００９】
この構成を採用すると、一つのターボチャージャに対して他のターボチャージャが密に重なり合うこととなって、近年におけるエンジンやその周辺機器の小型軽量化に伴うコンパクト化の要求に対応し得ることとなる。
さらに、本発明の請求項３に係るターボチャージャ装置において、前記排気ガス導入路は、一つの排気ガス導入路が前記排気マニホルド連通口に連通されると共に該一つの排気ガス導入路に他の排気ガス導入路が接続されて一体に構成され、前記排気ガス排出路は、一つの排気ガス排出路が前記ガス排出口に連通されると共に該一つの排気ガス排出路に他の排気ガス排出路が接続されて一体に構成されている構成としている。
【００１０】
この構成を有するターボチャージャ装置では、複数のターボチャージャの各タービンハウジング同士が、配管を用いることなく接続することになり、一層のコンパクト化が図られることとなる。
さらにまた、本発明の請求項４に係るターボチャージャ装置は、一つのターボチャージャの排気ガス導入路及び排気ガス排出路が同一のフランジに形成され、他のターボチャージャの排気ガス導入路及び排気ガス排出路が同一のフランジに形成され、これらのフランジを接続することで前記排気ガス導入路同士及び排気ガス排出路同士が接続される構成としている。
【００１１】
この場合には、一つのターボチャージャ及び他のターボチャージャの各フランジ同士を連結すれば、両ターボチャージャの各排気ガス導入路同士及び排気ガス排出路同士の接続が成されるので、一層のコンパクト化に加えて、一層の搭載作業性の向上が図られることとなる。
さらにまた、本発明の請求項５に係るターボチャージャ装置において、前記空気導入路は、一つの空気導入路が前記空気取入口に連通されると共に該一つの空気導入路に他の空気導入路が接続されて一体に構成され、前記空気排出路は、一つの空気排出路が前記吸気マニホルド連通口に連通されると共に該一つの空気排出路に他の空気排出路が接続されて一体に構成されている構成としている。
【００１２】
この構成を有するターボチャージャ装置では、複数のターボチャージャの各コンプレッサハウジング同士が、配管を用いることなく接続することになり、より一層のコンパクト化が図られることとなる。
さらにまた、本発明の請求項６に係るターボチャージャ装置では、互いに接続するタービンハウジング同士をエンジンに固定した際の熱膨張による伸縮を考慮して、前記空気導入路及び前記空気排出路の両方が、各々の中間にダンパ機構をそれぞれ有している構成としている。
【００１３】
この構成を採用すると、タービンハウジングをエンジンに固定した場合に、ターボチャージャのコンプレッサハウジング側において、Ｘ方向，Ｙ方向及びＺ方向の三方向の熱膨張による伸び縮みや製造組立時における誤差を吸収し得ることとなる。
なお、ダンパ機構を用いない場合には、コンプレッサハウジングとエンジンとの間に、熱膨張による伸び縮みや製造組立時における誤差を吸収し得るフレキシブルな配管や機構を介在させることが望ましい。
【００１４】
本発明に係るターボチャージャ装置において、ターボチャージャの個数に決まりはなく、２個に限定されないほか、複数のターボチャージャの大小にもとくに決まりはなく、大きさがそれぞれ異なっていてもよいし、互いに同じ大きさであってもよい。
また、本発明に係るターボチャージャ装置が、例えば、２個のターボチャージャを備えている場合において、エンジンの低速域で副ターボチャージャを停止させて主ターボチャージャのみを作動させる制御用のガスバイパスバルブは、副ターボチャージャのタービンの後流側に配置することができるほか、タービンの前流側に配置してもよい。  
【００１５】
さらに、本発明に係るターボチャージャ装置が、例えば、２個のターボチャージャを備えている場合において、副ターボチャージャのタービンの後流側には、圧力微調整用のガスバイパス及びバルブを必要に応じて配置することができるほか、コンプレッサ側に、エアバイパスバルブやリリーフバルブを必要に応じて配置することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１に係るターボチャージャ装置では、上記した構成としているので、エンジンに対する搭載作業性を向上させることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、本発明の請求項２に係るターボチャージャ装置では、上記した構成としたため、コンパクト化の実現が可能であり、したがって、エンジンに搭載する際の配置の自由度を拡大することができる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３に係るターボチャージャ装置では、上記した構成としているので、さらなるコンパクト化の実現が可能であり、本発明の請求項４に係るターボチャージャ装置では、上記した構成としたため、コンパクト化に加えて、より一層の搭載作業性の向上を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
さらにまた、本発明の請求項５に係るターボチャージャ装置では、上記した構成としているので、より一層のコンパクト化を実現することができ、本発明の請求項６に係るターボチャージャ装置では、上記した構成としたため、ターボチャージャのタービンハウジングをエンジンに固定する場合に、熱膨張による伸び縮みや製造組立時における誤差をターボチャージャのコンプレッサハウジング側で吸収することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００１８】
さらにまた、本発明に係るターボチャージャ装置では、２台のターボチャージャを直列に接続した、所謂過給方式の異なる２段過給式又はシリーズ過給式と呼ばれるものと比較しても、搭載作業性が遜色のないものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るターボチャージャ装置の一実施形態を示す系統説明図である。
【図２】図１におけるターボチャージャ装置の排気ガスの流れを示す全体斜視説明図である。
【図３】図１におけるターボチャージャ装置の空気の流れを示す全体斜視説明図である。
【図４】本発明に係るターボチャージャ装置の他の実施形態を示す部分系統説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るターボチャージャ装置を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明に係るターボチャージャ装置の一実施形態を示しており、この実施形態では、本発明に係るターボチャージャ装置が、ターボチャージャをエンジンに対して並列に接続したパラレル過給式のツインターボチャージャ装置である場合を示す。
図１に示すように、このツインターボチャージャ装置１は、タービンハウジング１１及びコンプレッサハウジング１２を有する第１のターボチャージャ１０と、タービンハウジング２１及びコンプレッサハウジング２２を有する第２のターボチャージャ２０を備えている。
【００２１】
これらのターボチャージャ１０，２０は、互いに軸方向にずらした状態で隣接させてあり、第１のターボチャージャ１０を構成するタービン及びコンプレッサの間に、第２のターボチャージャ２０を構成するタービン又はコンプレッサが位置している。
両ターボチャージャ１０，２０の各タービンハウジング１１，２１には、排気ガス導入路１５，２５がそれぞれ形成してあると共に、排気ガス排出路１６，２６がそれぞれ形成してある。
【００２２】
この場合、図２にも示すように、第１のターボチャージャ１０のタービンハウジング１１には、排気ガス導入路１５及び排気ガス排出路１６が開口するフランジ１７が一体で設けてあり、一方、第２のターボチャージャ２０のタービンハウジング２１にも、排気ガス導入路２５及び排気ガス排出路２６が開口するフランジ２７が一体で設けてある。
そして、これらのフランジ１７，２７同士を互いに連結することで、排気ガス導入路１５，２５同士及び排気ガス排出路１６，２６同士の連通が同時になされるようにしてある。
【００２３】
この実施例において、互いに接続する排気ガス導入路１５，２５のうちの第２のターボチャージャ２０の排気ガス導入路２５を排気マニホルド連通口５にフランジ２３を介して連通させている、すなわち、両タービンハウジング１１，２１の排気ガス導入路１５，２５を一体に構成して、共通の一つの排気マニホルド連通口５を介してエンジンＥの排気マニホルドＥＭに連通させている。
【００２４】
一方、互いに接続する排気ガス排出路１６，２６のうちの第１のターボチャージャ１０の排気ガス排出路１６をガス排出口８にフランジ１３を介して連通させている、すなわち、両タービンハウジング１１，２１の排気ガス排出路１６，２６を一体に構成して、共通の一つのガス排出口８を介して図外の触媒側に連通させている。
また、両ターボチャージャ１０，２０の各コンプレッサハウジング１２，２２には、図３にも示すように、空気導入路１８，２８がそれぞれ形成してあると共に、空気排出路１９，２９がそれぞれ形成してあり、これらの空気導入路１８，２８同士及び空気排出路１９，２９同士は、いずれもダンパ機構２を介して連通させてある。
【００２５】
この実施例において、互いに接続する空気排出路１９，２９のうちの第２のターボチャージャ２０の空気排出路２９を吸気マニホルド連通口３１にフランジ３０を介して連通させている、すなわち、両コンプレッサハウジング１２，２２の空気排出路１９，２９を一体に構成して、共通の一つの吸気マニホルド連通口３１を介してエンジンＥの吸気マニホルドＩＭに連通させている。
【００２６】
一方、互いに接続する空気導入路１８，２８のうちの第１のターボチャージャ１０の空気導入路１８を空気取入口３３にフランジ３２を介して連通させている、すなわち、両コンプレッサハウジング１２，２２の空気導入路１８，２８を一体に構成して、共通の一つの空気取入口３３を介して図外のエアクリーナ側に連通させている。
図１における符号３はガスバイパスバルブであり、エンジンＥの低速域で第２のターボチャージャ２０を停止させて第１のターボチャージャ１０のみを作動させるべく制御するバルブである。また、符号４はウエストゲートバルブ、符号６はエアバイパスバルブ、符号７はリリーフバルブであり、図１において、各種バルブを駆動するアクチュエータは、いずれも図示を省略している。
【００２７】
このツインターボチャージャ装置１では、ガスバイパスバルブ３の切換により、吸入空気量が少ないエンジンＥの低速域では、第２のターボチャージャ２０が停止して第１のターボチャージャ１０のみが作動し、一方、吸入空気量が多いエンジンＥの高速域では、第１のターボチャージャ１０及び第２のターボチャージャ２０の双方が作動する。
この第１のターボチャージャ１０及び第２のターボチャージャ２０の双方が作動する場合において、排気マニホルドＥＭからの排気ガスは、図２に実線の矢印で示すように、排気マニホルド連通口５及び両ターボチャージャ１０，２０の各排気ガス導入路１５，２５を順次通って、両ターボチャージャ１０，２０の各タービンに流入する。
【００２８】
次いで、両ターボチャージャ１０，２０の各タービンに流入した排気ガスは、図２に破線の矢印で示すように、両ターボチャージャ１０，２０の各排気ガス排出路１６，２６及びガス排出口８を順次通って、触媒側に流れる。
ここで、各々のエンジン回転数に対応したガス量のコントロールを行うときや、過給圧が所定値を越えそうなときには、第１のターボチャージャ１０のウエストゲートバルブ４が開くので、図２に破線の矢印で示すように、排気ガスがタービンをバイパスして排気ガス排出路１６側に流れる。
【００２９】
一方、エアクリーナ側からの空気は、図３に実線の矢印で示すように、空気取入口３３及び両ターボチャージャ１０，２０の各空気導入路１８，２８を順次通って、両ターボチャージャ１０，２０の各コンプレッサに流入する。
次いで、両ターボチャージャ１０，２０の各コンプレッサに流入した空気は、図３に破線の矢印で示すように、両ターボチャージャ１０，２０の各空気排出路１９，２９及び吸気マニホルド連通口３１を順次通って、吸気マニホルドＩＭ側に流れる。
【００３０】
このように、上記したツインターボチャージャ装置１では、作動範囲の拡大を実現するパラレル過給式のターボチャージャ装置でありながら、従来のパラレル過給式のターボチャージャ装置と比べて、配管の取り回しが少なくなるので、エンジン搭載作業性の向上が図られることとなる。
加えて、これらのターボチャージャ１０，２０は、第１のターボチャージャ１０を構成するタービン及びコンプレッサの間に、第２のターボチャージャ２０を構成するタービン又はコンプレッサを位置させた状態で隣接させてあるので、両ターボチャージャ１０，２０が互いに密に重なり合うこととなって、コンパクト化が図られることとなる。
【００３１】
また、この実施形態に係るターボチャージャ装置１では、従来のパラレル過給式のターボチャージャ装置で必要であったガス排出口同士を結ぶエキスパンションジョイントが不要になるので、その分だけ、コストの低減が図られることとなる。
さらに、この実施形態に係るターボチャージャ装置１では、排気マニホルドＥＭからの排気ガスを、第１のターボチャージャ１０のタービンハウジング１１に設けたウエストゲート４を通して、同じくこのタービンハウジング１１に設けた排気ガス排出路１６に直行させることができるので、エンジンＥのスタート時において、触媒を作動温度にまで急速加熱し得ることとなる。
【００３２】
さらにまた、この実施形態に係るターボチャージャ装置１では、第１のターボチャージャ１０及び第２のターボチャージャ２０の各コンプレッサハウジング１２，２２の空気導入路１８，２８同士及び空気排出路１９，２９同士をいずれもダンパ機構２を介して接続するようにしているので、タービンハウジング１１，２１をエンジンＥに固定した場合には、第１のターボチャージャ１０及び第２のターボチャージャ２０の各コンプレッサハウジング１２，２２側において、Ｘ方向，Ｙ方向及びＺ方向の三方向の熱膨張による伸び縮みや製造組立時における誤差を吸収し得ることとなる。
【００３３】
なお、この実施形態に係るターボチャージャ装置１では、エンジンＥの低速域で第２のターボチャージャ２０を停止させて第１のターボチャージャ１０のみを作動させる制御用のガスバイパスバルブ３を第２のターボチャージャ２０のタービンの後流側に配置するようにしているが、これに限定されるものではなく、ガスバイパスバルブ３を第２のターボチャージャ２０のタービンの前流側に配置するようにしてもよい。
【００３４】
また、この実施形態に係るターボチャージャ装置１では、第２のターボチャージャ２０のタービンハウジング２１の排気ガス導入路２５を排気マニホルド連通口５に接続させて、排気ガスがまず第２のターボチャージャ２０のタービンハウジング２１に入るようにしているが、図４に部分的に示すように、第１のターボチャージャ１０のタービンハウジング１１の排気ガス導入路１５を排気マニホルド連通口５に接続させて、排気ガスが先に第１のターボチャージャ１０のタービンハウジング１１に入るようにしてもよい。この際、第２のターボチャージャ２０のタービンの後流側に、ガスバイパスバルブ３に加えて、圧力微調整用のガスバイパス３４及びバルブ３５を必要に応じて配置することができる。
【００３５】
さらに、本発明に係るターボチャージャ装置の構成は、上記した実施形態に係るターボチャージャ装置１の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１  ツインターボチャージャ装置（ターボチャージャ装置）
２  ダンパ機構
５  排気マニホルド連通口
８  ガス排出口
１０  第１のターボチャージャ（一つのターボチャージャ）
１１  第１のターボチャージャのタービンハウジング
１２  第１のターボチャージャのコンプレッサハウジング
１５，２５  排気ガス導入路
１６，２６  排気ガス排出路
１７，２７  フランジ
１８，２８  空気導入路
１９，２９  空気排出路
２０  第２のターボチャージャ（他のターボチャージャ）
２１  第２のターボチャージャのタービンハウジング
２２  第２のターボチャージャのコンプレッサハウジング
３１  吸気マニホルド連通口
３３  空気取入口
Ｅ  エンジン
ＥＭ  排気マニホルド
ＩＭ  吸気マニホルド
【図１】
2010209688.tif 000003
【図２】
2010209688.tif 000004
【図３】
2010209688.tif 000005
【図４】
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