CN113544369B - 涡轮机 - Google Patents

Abstract

涡轮机具备：内径侧排气流路(29a)；具有比内径侧排气流路(29a)的流路截面积小的流路截面积的外径侧排气流路(29b)；连接内径侧排气流路(29a)和排出流路的内径侧分流流路(39a)；以及连接外径侧排气流路(29b)和排出流路，且具有比内径侧分流流路(39a)的流路截面积大的流路截面积的外径侧分流流路(39b)。

Description

涡轮机

技术领域

本公开涉及涡轮机。本申请主张基于2019年3月6日提出的日本专利申请第2019－040384号的优先权的权益，并将其内容并入本申请。

背景技术

增压器具备涡轮机。专利文献1的涡轮机形成有两个排气流路。两个排气流路在涡轮机叶轮的径向上排列配置。两个排气流路在涡轮机叶轮的周向的不同的位置与容纳涡轮机叶轮的容纳部连通。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－180286号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在两个排气流路通常设有两个分流流路。两个分流流路的流路截面积实质上相同。两个排气流路由于设计上的制约，有时流路截面积互不相同。在两个排气流路的流路截面积互不相同的情况下，当在打开两个分流流路的状态下进行排气时，发动机背压产生偏差。

本公开的目的在于提供可以降低发动机背压的偏差的涡轮机。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本公开的涡轮机，其特征在于，具备：外壳，其形成有容纳涡轮机叶轮的容纳部；第一排气流路，其形成于外壳，且与容纳部连通；第二排气流路，其形成于外壳，相对于容纳部和第一排气流路连通的位置，在涡轮机叶轮的周向上的不同的位置与容纳部连通，且具有比第一排气流路的流路截面积小的流路截面积；排出流路，其形成于外壳，且在涡轮机叶轮的轴向上与容纳部连通；第一分流流路，其连接第一排气流路和排出流路；以及第二分流流路，其连接第二排气流路和排出流路，且具有比第一分流流路的流路截面积大的流路截面积。

第二排气流路可以比第一排气流路流路长度更长。

第一排气流路可以比第二排气流路流路长度更长。

也可以是，上述涡轮机具备：第一舌部，其在外壳中设于面向第一排气流路的下游端的位置，且划分第一排气流路和第二排气流路；以及第二舌部，其在外壳中设于面向第二排气流路的下游端的位置，且划分第二排气流路和第一排气流路，第一排气流路的流路截面积是第一排气流路中在面向第二舌部的部位内流路截面积成为最小的第一排气最小面积，第二排气流路的流路截面积是第二排气流路中在面向第一舌部的部位内流路截面积成为最小的第二排气最小面积，第一分流流路的流路截面积是第一分流流路中流路截面积成为最小的第一分流最小面积，第二分流流路的流路截面积是第二分流流路中流路截面积成为最小的第二分流最小面积，相比通过第一排气最小面积和涡轮机叶轮的喉道面积导出的第一有效面积与通过第二排气最小面积和涡轮机叶轮的喉道面积导出的第二有效面积的差，第一有效面积及第一分流最小面积的合计与第二有效面积及第二分流最小面积的合计的差更小。

也可以是，在将第一排气最小面积设为Aa、将第二排气最小面积设为Ab、将涡轮机叶轮的总喉道面积设为Ai、将涡轮机叶轮中与第一排气流路对置的对置部位的喉道面积设为Aia、将涡轮机叶轮中第二排气流路与对置的对置部位的喉道面积设为Aib、将涡轮机叶轮中与第一排气流路对置的对置部位的中心角设为θa、将涡轮机叶轮中与第二排气流路对置的对置部位的中心角设为θb、将第一有效面积设为Aaf、以及将第二有效面积设为Abf的情况下，第一有效面积Aaf通过式(1)及式(1a)导出，第二有效面积Abf通过式(2)及式(2a)导出，

[数1]

[数2]

[数3]

[数4]

发明的效果

根据本公开，可以降低发动机背压的偏差。

附图说明

图1是增压器的概略剖视图。

图2是图1所示的涡轮机外壳的A－A线剖视图。

图3是从废气门口侧观察涡轮机外壳的概略立体图。

图4是比较例的涡轮机外壳的A－A线剖视图。

图5是用于说明涡轮机叶轮的总喉道面积的图。

图6是用于说明涡轮机叶轮的内径侧喉道面积及外径侧喉道面积的图。

图7是变形例的涡轮机外壳的A－A线剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的一实施方式进行说明。实施方式中表示的尺寸、材料、其它具体的数值等只是用于使理解容易的示例，除非另有说明，否则并不限定本公开。此外，本说明书及附图中，对实质上具有相同的功能、结构的要素标注相同的符号，从而省略重复说明。另外，与本公开没有直接关系的要素省略图示。

图1是增压器TC的概略剖视图。将图1表示的箭头L方向设为增压器TC的左侧进行说明。将图1表示的箭头R方向设为增压器TC的右侧进行说明。如图1所示，增压器TC具备增压器主体1。增压器主体1具备轴承外壳3、涡轮机外壳(外壳)5以及压缩机外壳7。涡轮机外壳5通过紧固机构9连结于轴承外壳3的左侧。压缩机外壳7通过紧固螺栓11连结于轴承外壳3的右侧。涡轮机T构成为包括轴承外壳3及涡轮机外壳5。离心压缩机C构成为包括轴承外壳3及压缩机外壳7。

在轴承外壳3的外周面设有突起3a。突起3a设于涡轮机外壳5侧。突起3a在轴承外壳3的径向上突出。在涡轮机外壳5的外周面设有突起5a。突起5a设于轴承外壳3侧。突起5a在涡轮机外壳5的径向上突出。轴承外壳3和涡轮机外壳5通过紧固机构9带紧固。紧固机构9例如由G联接器构成。紧固机构9夹持突起3a、5a。

在轴承外壳3形成有孔3b。轴承孔3b在增压器TC的左右方向上贯通。轴承孔3b经由滑动轴承旋转自如地轴支承轴13。在轴13的左端部设有涡轮机叶轮15。涡轮机叶轮15配置于涡轮机外壳5内。涡轮机叶轮15旋转自如地容纳于涡轮机外壳5。在轴13的右端部设有压缩机叶轮17。压缩机叶轮17配置于压缩机外壳7内。压缩机叶轮17旋转自如地容纳于压缩机外壳7。

在压缩机外壳7形成有吸气口19。吸气口19在增压器TC的右侧开口。吸气口19连接于未图示的空气过滤器。由轴承外壳3和压缩机外壳7的对置面形成扩散流路21。扩散流路21将空气升压。扩散流路21形成为环状。扩散流路21在轴13的径向内侧经由压缩机叶轮17连通于吸气口19。

在压缩机外壳7形成有压缩机涡旋流路23。压缩机涡旋流路23形成为环状。压缩机涡旋流路23例如位于比扩散流路21靠轴13的径向外侧。压缩机涡旋流路23连通于未图示的发动机的吸气口和扩散流路21。当压缩机叶轮17旋转时，从吸气口19向压缩机外壳7内吸入空气。吸入的空气在流通于压缩机叶轮17的翼间的过程中被加压加速。进行了加压加速的空气在扩散流路21及压缩机涡旋流路23被升压。进行了升压的空气引导至发动机的吸气口。

在涡轮机外壳5形成有排出流路25、容纳部27以及排气流路29。排出流路25在增压器TC的左侧开口。排出流路25连接于未图示的废气净化装置。排出流路25与容纳部27连通。排出流路25相对于容纳部27沿涡轮机叶轮15的旋转轴方向连接。容纳部27容纳涡轮机叶轮15。排气流路29配置于容纳部27(涡轮机叶轮15)的径向外侧。排气流路29与容纳部27连通。排气流路29相对于容纳部27沿涡轮机叶轮15的径向连接。

图2是图1所示的涡轮机外壳5的A－A线剖视图。图2中，关于涡轮机叶轮15，仅将外周用圆表示。如图2所示，在容纳部27(涡轮机叶轮15)的径向外侧形成有排气流路29。排气流路29具备连通部31、涡轮机涡旋流路33、排气导入口35以及排气导入路37。

连通部31遍及容纳部27的整周形成为环状。涡轮机涡旋流路33例如位于比连通部31靠涡轮机叶轮15的径向外侧。涡轮机涡旋流路33遍及连通部31(容纳部27)的整周形成为环状。连通部31使容纳部27和涡轮机涡旋流路33连通。

排气导入口35向涡轮机外壳5的外部开口。向排气导入口35导入从未图示的发动机的排气歧管排出的废气。在排气导入口35与涡轮机涡旋流路33之间形成有排气导入路37。排气导入路37连接排气导入口35和涡轮机涡旋流路33。排气导入路37例如形成为直线状。排气导入路37将从排气导入口35导入的废气引导至涡轮机涡旋流路33。涡轮机涡旋流路33将从排气导入路37导入的废气经由连通部31引导至容纳部27。这样，排气流路29包括排气导入口35、排气导入路37、涡轮机涡旋流路33以及连通部31。排气流路29从排气导入口35延伸至连通部31。

在涡轮机外壳5形成有分流流路39。分流流路39在排气流路29开设有入口端OP，在排出流路25(参照图1)开设有出口端(后述的废气门口WP)。更具体而言，分流流路39在排气导入路37开设有入口端OP，在排出流路25开设有出口端。分流流路39使排气导入路37和排出流路25连通(连接)。

在分流流路39的出口端形成有废气门口WP(参照图1)。在分流流路39的出口端配置有可开闭废气门口WP的废气门阀MV(参照图1)。废气门阀MV配置于排出流路25内。废气门阀MV打开废气门口WP时，分流流路39使流通于排气导入路37的废气的一部分绕过容纳部27(涡轮机叶轮15)流出至排出流路25。

在涡轮机外壳5形成有分隔板41。分隔板41配置于排气流路29内。更具体地，分隔板41配置于排气导入口35、排气导入路37以及涡轮机涡旋流路33内。分隔板41相对于排气导入口35、排气导入路37以及涡轮机涡旋流路33的内表面沿涡轮机叶轮15的旋转轴方向(以下，称为分隔板41的短边方向)连接。分隔板41朝向从排气导入口35分离的方向延伸。分隔板41沿排气流路29延伸。也就是，分隔板41沿废气流动的排气流动方向(以下，称为分隔板41的长边方向)延伸。以下，将排气流动方向的上游侧简称为上游侧，将排气流动方向的下游侧简称为下游侧。分隔板41的上游侧的端部配置于排气导入口35，下游侧的端部配置于涡轮机涡旋流路33与连通部31之间的位置(边界)。

分隔板41将排气流路29在涡轮机叶轮15的径向(以下，简称为径向)上分隔(分割)。排气流路29被分隔板41分割成内径侧排气流路(第一排气流路)29a和外径侧排气流路(第二排气流路)29b。内径侧排气流路29a位于比外径侧排气流路29b靠涡轮机叶轮15的径向内侧。内径侧排气流路29a形成为与外径侧排气流路29b在径向上排列。外径侧排气流路29b比内径侧排气流路29a流路长度更长。

分隔板41将排气导入口35沿径向分割。排气导入口35被分隔板41分割成内径侧排气导入口35a和外径侧排气导入口35b。内径侧排气导入口35a位于比外径侧排气导入口35b靠涡轮机叶轮15的径向内侧。内径侧排气导入口35a形成为与外径侧排气导入口35b在径向上排列。

在此，未图示的排气歧管具备两个(多个)分割路。两个分割路分别连接于内径侧排气导入口35a及外径侧排气导入口35b。从未图示的发动机排出的废气流通于排气歧管的两个分割路，导入内径侧排气导入口35a及外径侧排气导入口35b。流通于两个分割路的废气中的一方导入内径侧排气导入口35a，另一方导入外径侧排气导入口35b。

分隔板41将排气导入路37沿径向分割。排气导入路37被分隔板41分割成内径侧排气导入路37a和外径侧排气导入路37b。内径侧排气导入路37a位于比外径侧排气导入路37b靠涡轮机叶轮15的径向内侧。内径侧排气导入路37a形成于与外径侧排气导入路37b在涡轮机叶轮15的径向上排列。内径侧排气导入路37a与内径侧排气导入口35a连通。外径侧排气导入路37b与外径侧排气导入口35b连通。

图3是从废气门口WP侧观察涡轮机外壳5的概略立体图。图3中省略了废气门阀MV的图示。如图3所示，在分流流路39内形成有隔壁43。隔壁43的一端位于分流流路39的入口端OP(参照图2)，另一端位于分流流路39的出口端(废气门口WP)。

隔壁43沿废气流通于分流流路39的排气流动方向(以下，称为隔壁43的长边方向)延伸。隔壁43在与隔壁43的长边方向正交的短边方向D上与分流流路39的内表面连接。隔壁43分割分流流路39。分流流路39被隔壁43分割成内径侧分流流路(第一分流流路)39a和外径侧分流流路(第二分流流路)39b。

返回图2，内径侧分流流路39a与内径侧排气导入路37a连通。内径侧分流流路39a使内径侧排气导入路37a和排出流路25(参照图1及图3)连接。内径侧分流流路39a将流通于内径侧排气导入路37a的废气的一部分引导至废气门口WP(参照图1及图3)。外径侧分流流路39b与外径侧排气导入路37b连通。外径侧分流流路39b使外径侧排气导入路37b和排出流路25连接。外径侧分流流路39b将流通于外径侧分流流路39b的废气的一部引导至废气门口WP。

分隔板41将涡轮机涡旋流路33沿径向分割。涡轮机涡旋流路33被分隔板41分割成内径侧涡轮机涡旋流路33a和外径侧涡轮机涡旋流路33b。内径侧涡轮机涡旋流路33a位于比外径侧涡轮机涡旋流路33b靠径向内侧。内径侧涡轮机涡旋流路33a形成为与外径侧涡轮机涡旋流路33b在径向上排列。内径侧涡轮机涡旋流路33a与内径侧排气导入路37a连通。外径侧涡轮机涡旋流路33b与外径侧排气导入路37b连通。

内径侧涡轮机涡旋流路33a随着从内径侧排气导入路37a分离而径向的宽度变小。也就是，内径侧涡轮机涡旋流路33a的径向的宽度从上游侧朝向下游侧变小。

外径侧涡轮机涡旋流路33b随着从外径侧排气导入路37b分离而径向的宽度变小。也就是，外径侧涡轮机涡旋流路33b从上游侧朝向下游侧，径向的宽度变小。

连通部31在图2中的左侧的半周与内径侧涡轮机涡旋流路33a连通。以下，将连通部31中的与内径侧涡轮机涡旋流路33a连通的部分称为第一连通部31a。连通部31在图2中的右侧的半周与外径侧涡轮机涡旋流路33b连通。以下，将连通部31中的与外径侧涡轮机涡旋流路33b连通的部分称为第二连通部31b。

容纳部27在图2中的左侧的半周与第一连通部31a连通。第一连通部31a位于内径侧涡轮机涡旋流路33a与容纳部27之间。容纳部27在图2中的右侧的半周与第二连通部31b连通。第二连通部31b位于外径侧涡轮机涡旋流路33b与容纳部27之间。

这样，容纳部27在图2中的左侧的半周与内径侧排气流路29a连通。容纳部27在图2中的右侧的半周与外径侧排气流路29b连通。容纳部27的与内径侧排气流路29a连通的位置和与外径侧排气流路29b连通的位置在涡轮机叶轮15的周向上不同。换言之，容纳部27中，经由第一连通部31a与内径侧涡轮机涡旋流路33a连通的位置和经由第二连通部31b与外径侧涡轮机涡旋流路33b连通的位置在涡轮机叶轮15的周向上不同。

在涡轮机外壳5形成有第一舌部45a和第二舌部45b。第一舌部45a形成于分隔板41的下游侧的端部(即，从排气导入口35分离的侧的端部)。第一舌部45a设于面向内径侧涡轮机涡旋流路33a的下游侧的端部(下游端)的位置。第一舌部45a划分内径侧涡轮机涡旋流路33a和外径侧涡轮机涡旋流路33b。

第二舌部45b设于面向外径侧涡轮机涡旋流路33b的下游侧的端部(下游端)的位置。第二舌部45b划分外径侧涡轮机涡旋流路33b和内径侧涡轮机涡旋流路33a。

第一舌部45a相对于第二舌部45b，涡轮机叶轮15的旋转方向的相位偏移大致180度。也就是，第一舌部45a及第二舌部45b在涡轮机叶轮15的旋转方向上等间隔配置。但是，第一舌部45a相对于第二舌部45b，只要涡轮机叶轮15的旋转方向的相位(位置)不同即可。第一舌部45a相对于第二舌部45b，相位的偏移也可以不是大致180度。即，第一舌部45a及第二舌部45b也可以在涡轮机叶轮15的旋转方向上不等间隔地配置。第一舌部45a及第二舌部45b相对于涡轮机叶轮15在径向上对置。

返回图1，从未图示的发动机的排气歧管排出的废气经由排气流路29及容纳部27引导至排出流路25。引导至排出流路25的废气在流通过程中使涡轮机叶轮15旋转。

涡轮机叶轮15的旋转力经由轴13传递至压缩机叶轮17。当压缩机叶轮17旋转时，如上述地，空气被升压。这样，空气被引导至发动机的吸气口。

然而，内径侧排气流路29a及外径侧排气流路29b由于设计上的限制，有时流路截面积互不相同。在本实施方式中，如图2所示，在相距内径侧涡轮机涡旋流路33a及外径侧涡轮机涡旋流路33b的终端部(舌部)的距离相等的位置比较的情况下，内径侧排气流路29a及外径侧排气流路29b的流路截面积互不相同。在相距内径侧涡轮机涡旋流路33a及外径侧涡轮机涡旋流路33b的终端部(舌部)的距离相等的位置比较的情况下，内径侧排气流路29a的流路截面积比外径侧排气流路29b的流路截面积大。例如，将内径侧排气流路(第一排气流路)29a中的在面向第二舌部45b的部位内成为最小的流路截面积设为第一排气最小面积Aa。将外径侧排气流路(第二排气流路)29b中的在面向第一舌部45a的部位内成为最小的流路截面积设为第二排气最小面积Ab。此时，第一排气最小面积Aa比第二排气最小面积Ab大。换言之，第二排气最小面积Ab比第一排气最小面积Aa小。

此外，在本实施方式中，对第一排气最小面积Aa具有与第二排气最小面积Ab不同的大小的例进行了说明，但不限于此。例如，将内径侧排气流路29a中的在面向第二舌部45b的部位内流路截面积最小(第一排气最小面积Aa)的截面位置设为第一截面位置。将外径侧排气流路29b中的在面向第一舌部45a的部位内流路截面积最小(第二排气最小面积Ab)的截面位置设为第二断面位置。此时，也可以是，在以第一断面位置及第二断面位置为基准，向连通部31侧(或排气导入口35侧)偏移预定距离的截面位置，使内径侧排气流路29a及外径侧排气流路29b的流路截面积互不相同。

图4是比较例的涡轮机外壳105的A－A线剖视图。如图4所示，涡轮机外壳105具备分流流路139。比较例的涡轮机外壳105的分流流路139以外的结构与本实施方式的涡轮机外壳5相同。分流流路139具备内径侧分流流路139a和外径侧分流流路139b。内径侧分流流路139a及外径侧分流流路139b的流路截面积实质上相同。涡轮机外壳105的第一排气最小面积Aa及第二排气最小面积Ab互不相同。

在此，当将废气门阀MV(参照图1)设为闭合状态时，使废气不流通于分流流路139而流通于排气流路29。此时，废气以与内径侧排气流路29a及外径侧排气流路29b的流路截面积相应地流量流通于排气流路29。因此，流通于内径侧排气流路29a的废气的流量(以下，简称为内径侧流量)与流通于外径侧排气流路29b的废气的流量(以下，简称为外径侧流量)之间产生流量差。

另一方面，当将废气门阀MV(参照图1)设为打开状态时，废气流通于排气流路29及分流流路139。此时，废气以与内径侧排气流路29a、外径侧排气流路29b、内径侧分流流路139a、以及外径侧分流流路139b的流路截面积相应的流量流通于排气流路29及分流流路139。在此，内径侧分流流路139a及外径侧分流流路139b的流路截面积实质上相同。

因此，流通于内径侧排气流路29a及内径侧分流流路139a的废气的流量(以下，简称为内径侧流量)与流通于外径侧排气流路29b及外径侧分流流路139b的废气的流量(以下，简称为外径侧流量)之间产生流量差。将废气门阀MV(参照图1)设为打开状态时的内径侧流量与外径侧流量的流量差和将废气门阀MV设为闭合状态时的内径侧流量与外径侧流量的流量差大致相同。也就是，在比较例的涡轮机外壳105中，在将废气门阀MV打开时，难以降低内径侧流量与外径侧流量的流量差。由此，比较例的涡轮机外壳105中，废气门阀MV的打开状态下，发动机背压产生偏差，存在使增压器TC的增压性能降低的风险。

在此，如图2所示，本实施方式的涡轮机外壳5使内径侧分流流路39a及外径侧分流流路39b的流路截面积互不相同。具体而言，在内径侧分流流路39a及外径侧分流流路39b的相距废气门口WP的距离相同的位置比较的情况，内径侧分流流路39a及外径侧分流流路39b的流路截面积互不相同。在本实施方式中，在内径侧分流流路39a及外径侧分流流路39b的相距废气门口WP的距离相同的位置比较的情况下，内径侧分流流路39a的流路截面积比外径侧分流流路39b的流路截面积小。换言之，外径侧分流流路39b的流路截面积比内径侧分流流路39a的流路截面积大。更具体而言，内径侧分流流路39a的入口端OP的开口面积比外径侧分流流路39b的入口端OP的开口面积小。

如图3所示，内径侧分流流路39a中的流路截面积最小的内径侧分流最小面积(第一分流最小面积)Ba比外径侧分流流路39b中的流路截面积最小的外径侧分流最小面积(第二分流最小面积)Bb小。内径侧分流最小面积Ba例如为内径侧分流流路39a的废气门口WP的开口面积。外径侧分流最小面积Bb例如为外径侧分流流路39b的废气门口WP的开口面积。也就是，内径侧分流流路39a的废气门口WP的开口面积比外径侧分流流路39b的废气门口WP的开口面积小。

如图2所示，内径侧排气流路29a及外径侧排气流路29b的流路截面积互不相同。在本实施方式中，内径侧排气流路29a的流路截面积(第一排气最小面积Aa)比外径侧排气流路29b的流路截面积(第二排气最小面积Ab)大。换言之，外径侧排气流路29b的流路截面积(第二排气最小面积Ab)比内径侧排气流路29a的流路截面积(第一排气最小面积Aa)小。由此，相比外径侧排气流路29b的流路截面积(第二排气最小面积Ab)与内径侧排气流路29a的流路截面积(第一排气最小面积Aa)相等的情况，能够将涡轮机涡旋流路33、进而将涡轮机外壳5小型化。其结果，能够降低涡轮机外壳5(增压器TC)的成本。

这样，本实施方式的涡轮机外壳5中，内径侧分流流路39a的流路截面积(内径侧分流最小面积Ba)比外径侧分流流路39b的流路截面积(外径侧分流最小面积Bb)小。涡轮机外壳5中，内径侧排气流路29a(第一排气最小面积Aa)比外径侧排气流路29b(第二排气最小面积Ab)大。也就是，在流路截面积比外径侧排气流路29b大的内径侧排气流路29a连接有流路截面积比外径侧分流流路39b小的内径侧分流流路39a。

在此，当将废气门阀MV(参照图1照)设为闭合状态时，废气不流通于分流流路39而流通于排气流路29。此时，废气以与内径侧排气流路29a及外径侧排气流路29b的流路截面积相应的流量流通于排气流路29。因此，在废气门阀MV闭合的状态下，在内径侧流量与外径侧流量之间产生流量差。

另一方面，当将废气门阀MV(参照图1)设为打开状态时，废气流通于排气流路29及分流流路39。此时，废气以与内径侧排气流路29a、外径侧排气流路29b、内径侧分流流路39a、以及外径侧分流流路39b的流路截面积相应的流量流通于排气流路29及分流流路39。在此，在流路截面积比外径侧排气流路29b大的内径侧排气流路29a连接有流路截面积比外径侧分流流路39b小的内径侧分流流路39a。

因此，废气门阀MV打开状态下的内径侧流量与外径侧流量之间的流量差变得比废气门阀MV闭合状态下的内径侧流量与外径侧流量之间的流量差小。由此，本实施方式的涡轮机外壳5能够降低将废气门阀MV打开的状态下的发动机背压的偏差，抑制增压器TC的增压性能的降低。

在此，将废气门阀MV(参照图1)为闭合状态时的流通于内径侧排气流路29a的废气的流量称为阀闭合时内径侧流量。将废气门阀MV为打开状态时的流通于内径侧排气流路29a及内径侧分流流路39a的废气的流量称为阀打开时内径侧流量。

同样地，将废气门阀MV(参照图1)为闭合状态时的流通于外径侧排气流路29b的废气的流量称为阀闭合时外径侧流量。将废气门阀MV为闭合状态时的流通于外径侧排气流路29b及外径侧分流流路39b的废气的流量称为阀打开时外径侧流量。

另外，将阀打开时内径侧流量与阀打开时外径侧流量的流量差称为阀打开时流量差。将阀闭合时内径侧流量与阀闭合时外径侧流量的流量差称为阀闭合时流量差。

根据本实施方式，涡轮机外壳5的内径侧排气流路29a的流路截面积比外径侧排气流路29b的流路截面积相对大。涡轮机外壳5中，内径侧分流流路39a的流路截面积比外径侧分流流路39b的流路截面积相对小。因此，能够使阀打开时流量差比阀闭合时流量差小。从而，本实施方式的涡轮机外壳5能够降低打开废气门阀MV的状态下的发动机背压的偏差，抑制增压器TC的增压性能的降低。

上述中对第一排气最小面积Aa及第二排气最小面积Ab与内径侧分流最小面积Ba及外径侧分流最小面积Bb的关系进行了说明。以下，对废气经由内径侧排气流路29a及外径侧排气流路29b通过涡轮机叶轮15时的有效面积与内径侧分流最小面积Ba及外径侧分流最小面积Bb的关系详细进行说明。

在此，将废气经由内径侧排气流路29a通过涡轮机叶轮15时的有效面积设为内径侧有效面积Aaf。将废气经由外径侧排气流路29b通过涡轮机叶轮15时的有效面积设为外径侧有效面积Abf。关于内径侧有效面积Aaf及外径侧有效面积Abf的详情，后面叙述。

将内径侧排气流路29a的流路截面积设为Aa(本实施方式中，第一排气最小面积Aa)。将外径侧排气流路29b的流路截面积设为Ab(本实施方式中，第二排气最小面积Ab)。将内径侧分流流路39a的流路截面积设为Ba(本实施方式中，内径侧分流最小面积Ba)。将外径侧分流流路39b的流路截面积设为Bb(本实施方式中，外径侧分流最小面积Bb)。

将涡轮机叶轮15的总喉道面积设为Ai。将涡轮机叶轮15中的与内径侧排气流路29a对置的对置部位的喉道面积(以下，称为内径侧喉道面积)设为Aia。将涡轮机叶轮15中的与外径侧排气流路29b对置的对置部位的喉道面积(以下，称为外径侧喉道面积)设为Aib。关于总喉道面积Ai、内径侧喉道面积Aia、以及外径侧喉道面积Aib的详情，后面叙述。

将涡轮机叶轮15中的与内径侧排气流路29a对置的对置部位(内径侧喉道面积Aia)的中心角设为θa。将涡轮机叶轮15中的与外径侧排气流路29b对置的对置部位(外径侧喉道面积Aib)的中心角设为θb。关于中心角θa、θb的详情，后面叙述。

此时，内径侧有效面积Aaf通过以下的式(1)导出。

[数5]

式(1)中，内径侧喉道面积Aia通过以下的式(1a)导出。

[数6]

式(1a)中，涡轮机叶轮15的总喉道面积Ai通过以下的式(1b)近似地导出。

[数7]

图5是用于说明涡轮机叶轮15的总喉道面积Ai的图。如图5所示，涡轮机叶轮15具有轮毂15a及叶片15b。轮毂15a设于轴13(参照图1)。轮毂15a为越靠图5中左侧直径越小，且越靠图5中右侧直径越大的形状。叶片15b设于轮毂15a的外周面。叶片15b在轮毂15a的周向上分离地设置有多个。将涡轮机叶轮15的出口箍径设为“D4s”，将涡轮机叶轮15的出口轮毂径设为“D4h”。另外，将涡轮机叶轮15的出口箍侧的叶片角设为“β4s”。此时，涡轮机叶轮15的总喉道面积Ai通过上述式(1b)导出。

图6是用于说明涡轮机叶轮15的内径侧喉道面积Aia、及外径侧喉道面积Aib的图。如图6所示，涡轮机叶轮15具备与内径侧排气流路29a对置的对置部位FS1。内径侧喉道面积Aia是涡轮机叶轮15中的对置部位FS1的喉道面积。中心角θa是涡轮机叶轮15中的对置部位FS1(内径侧喉道面积Aia)的中心角。此外，中心角θa与第一舌部45a和第二舌部45b的内径侧排气流路29a侧的相位的偏移大致相等。

涡轮机叶轮15具备与外径侧排气流路29b对置的对置部位FS2。外径侧喉道面积Aib是涡轮机叶轮15中的对置部位FS2的喉道面积。中心角θb是涡轮机叶轮15中的对置部位FS2(外径侧喉道面积Aib)的中心角。此外，中心角θb与第一舌部45a和第二舌部45b的外径侧排气流路29b侧的相位的偏移大致相等。本实施方式中，中心角θa与中心角θb大致相等。

外径侧有效面积Abf通过以下的式(2)导出。

[数8]

式(2)中，外径侧喉道面积Aib通过以下的式(2a)导出。

[数9]

如上述式(1)所示地，内径侧有效面积(第一有效面积)Aaf是通过内径侧排气流路29a的流路截面积(第一排气最小面积Aa)和涡轮机叶轮15的喉道面积(内径侧喉道面积Aia)导出的面积。如上述式(2)所示，外径侧有效面积(第二有效面积)Abf是通过外径侧排气流路29b的流路截面积(第二排气最小面积Ab)和涡轮机叶轮15的喉道面积(外径侧喉道面积Aib)导出的面积。

在本实施方式中，内径侧有效面积Aaf与外径侧有效面积Abf的差比内径侧有效面积Aaf及内径侧分流最小面积Ba的合计与外径侧有效面积Abf及外径侧分流最小面积Bb的合计的差大。也就是，相比内径侧有效面积Aaf与外径侧有效面积Abf的差，内径侧有效面积Aaf及内径侧分流最小面积Ba的合计与外径侧有效面积Abf及外径侧分流最小面积Bb的合计的差更小。内径侧有效面积Aaf与外径侧有效面积Abf的差满足以下的式(3)的条件。

[数10]

(Aaf-Ba)-(Abf+Bb)|＜|Aaf-Abf|…(3)

在此，在废气门阀MV(参照图1)为闭合状态时，流通于内径侧排气流路29a的废气的流量(阀闭合时内径侧流量)通过内径侧有效面积Aaf导出。在废气门阀MV为打开状态时，流通于内径侧排气流路29a及内径侧分流流路39a的废气的流量(阀打开时内径侧流量)通过内径侧有效面积Aaf及内径侧分流最小面积Ba导出。

同样地，在废气门阀MV(参照图1)为闭合状态时，流通于外径侧排气流路29b的废气的流量(阀闭合时外径侧流量)通过外径侧有效面积Abf导出。在废气门阀MV为打开状态时，流通于外径侧排气流路29b及外径侧分流流路39b的废气的流量(阀打开时外径侧流量)通过外径侧有效面积Abf及外径侧分流最小面积Bb导出。

因此，可以说，上述式(3)的左边表示对应于阀打开时内径侧流量与阀打开时外径侧流量的流量差(阀打开时流量差)的值。可以说，上述式(3)的右边表示对应于阀闭合时内径侧流量与阀闭合时外径侧流量的流量差(阀闭合时流量差)的值。由此，上述式(3)表示阀打开时流量差比阀闭合时流量差小的条件。

例如，比较例的内径侧分流流路139a(参照图4)及外径侧分流流路139b(参照图4)的流路截面积实质上相同。也就是，内径侧分流最小面积Ba与外径侧分流最小面积Bb实质上相同。此时，上述式(3)的左边与右边相等。因此，阀打开时流量差与阀闭合时流量差实质上不变。这样，比较例的涡轮机外壳105不满足上述式(3)的条件，因此难以降低打开废气门阀MV的状态下的发动机背压的偏差。

另一方面，本实施方式的内径侧分流最小面积Ba比外径侧分流最小面积Bb小。在此，第一排气最小面积Aa比第二排气最小面积Ab大。内径侧喉道面积Aia及外径侧喉道面积Aib大致相等。因此，内径侧有效面积Aaf比外径侧有效面积Abf大。此时，上述式(3)的左边比右边小。从而，阀打开时流量差比阀闭合时流量差小。这样，本实施方式的涡轮机外壳5满足上述式(3)的条件，因此能够降低打开废气门阀MV的状态下的发动机背压的偏差。

此外，当使内径侧分流最小面积Ba比外径侧分流最小面积Bb小时，有时上述式(3)的左边比右边大。该情况下，阀打开时流量差比阀闭合时流量差大。这样，在将废气门阀MV从闭合状态设置打开状态时，存在发动机背压的偏差增加的担心。因此，本实施方式的涡轮机外壳5优选以满足上述式(3)的条件的方式设定各流路截面积。

这样，本实施方式的涡轮机外壳5通过满足上述式(3)的条件，能够更可靠地降低打开废气门阀MV的状态下的发动机背压的偏差。

以上一边参照附图一边对本公开的一实施方式进行了说明，但不言而喻，本公开不限于该实施方式。显然，本领域技术人员可以在权利要求书记载的范围内想到各种变更例或修订例，应当了解，它们当然也属于本公开的技术范围。

例如，在上述实施方式中对涡轮机T装入增压器TC的例进行了说明。但是，不限于此，涡轮机T也可以装入增压器TC以外的装置，也可以是单体。

上述实施方式中对第一排气最小面积Aa比第二排气最小面积Ab大的例进行了说明。但是，不限于此，第一排气最小面积Aa也可以比第二排气最小面积Ab小。

图7是变形例的涡轮机外壳205的A－A线剖视图。如图7所示，涡轮机外壳205具备排气流路129及分流流路239。排气流路129具备内径侧排气流路129a及外径侧排气流路129b。内径侧排气流路129a具有内径侧涡轮机涡旋流路133a。外径侧排气流路129b具有外径侧涡轮机涡旋流路133b。变形例的涡轮机外壳205的内径侧涡轮机涡旋流路133a、外径侧涡轮机涡旋流路133b、分流流路239以外的结构与上述实施方式的涡轮机外壳5相同。

在此，外径侧涡轮机涡旋流路133b比内径侧涡轮机涡旋流路133a流路长度更长。也就是，外径侧排气流路129b比内径侧排气流路129a流路长度更长。该情况下，外径侧排气流路129b比内径侧排气流路129a压力损失大。因此，优选外径侧排气流路129b比内径侧排气流路129a具有更大的流路截面积。

因此，变形例的涡轮机外壳205使外径侧排气流路(第一排气流路)129b的流路截面积比内径侧排气流路(第二排气流路)129a的流路截面积大。也就是，第二排气最小面积Ab比第一排气最小面积Aa大。这样，内径侧排气流路129a及外径侧排气流路129b中的流路长度较长的一方的流路截面积也可以比内径侧排气流路129a及外径侧排气流路129b中的流路长度较短的一方的流路截面积大。由此，能够降低内径侧排气流路129a及外径侧排气流路129b中的流路长度较长的一方的压力损失。

变形例的分流流路239具有内径侧分流流路239a及外径侧分流流路239b。内径侧分流流路(第二分流流路)239a的流路截面积比外径侧分流流路(第一分流流路)239b的流路截面积大。具体而言，内径侧分流流路239a中的流路截面积最小的内径侧分流最小面积Ba比外径侧分流流路239b中的流路截面积最小的外径侧分流最小面积Bb大。也就是，涡轮机外壳205中，外径侧排气流路129b的流路截面积比内径侧排气流路129a的流路截面积相对大。涡轮机外壳205中，外径侧分流流路239b的流路截面积比内径侧分流流路239a的流路截面积相对小。此外，排气流路129及分流流路239的各流路截面积也可以以满足上述式(3)的条件的方式设定。由此，变形例的涡轮机外壳205能够得到与上述实施方式同样的作用效果。

生产上的可利用性

本公开能够用于涡轮机。

符号说明

5—涡轮机外壳(外壳)，15—涡轮机叶轮，25—排出流路，27—容纳部，29a—内径侧排气流路(第一排气流路)，29b—外径侧排气流路(第二排气流路)，39a—内径侧分流流路(第一分流流路)，39b—外径侧分流流路(第二分流流路)，45a—第一舌部45b—第二舌部，129a—内径侧排气流路(第二排气流路)，129b—外径侧排气流路(第一排气流路)，239a—内径侧分流流路(第二分流流路)，239b—外径侧分流流路(第一分流流路)，Aa—第一排气最小面积，Ab—第二排气最小面积，Aaf—内径侧有效面积(第一有效面积)，Abf—外径侧有效面积(第二有效面积)，Ai—总喉道面积，Aia—内径侧喉道面积，Aib—外径侧喉道面积，Ba—内径侧分流最小面积(第一分流最小面积)，Bb—外径侧分流最小面积(第二分流最小面积)，T—涡轮机。

Claims (4)

1.一种涡轮机，其特征在于，具备：

外壳，其形成有容纳涡轮机叶轮的容纳部；

第一排气流路，其形成于上述外壳，且与上述容纳部连通；

第二排气流路，其形成于上述外壳，相对于上述容纳部和上述第一排气流路连通的位置，在上述涡轮机叶轮的周向上的不同的位置与上述容纳部连通，且具有比上述第一排气流路的流路截面积小的流路截面积；

排出流路，其形成于上述外壳，且在上述涡轮机叶轮的轴向上与上述容纳部连通；

第一分流流路，其连接上述第一排气流路和上述排出流路；

第二分流流路，其连接上述第二排气流路和上述排出流路，且具有比上述第一分流流路的流路截面积大的流路截面积，

第一舌部，其在上述外壳中设于面向上述第一排气流路的下游端的位置，且划分上述第一排气流路和上述第二排气流路；以及

第二舌部，其在上述外壳中设于面向上述第二排气流路的下游端的位置，且划分上述第二排气流路和上述第一排气流路，

上述第一排气流路的上述流路截面积是上述第一排气流路中在面向上述第二舌部的部位内流路截面积成为最小的第一排气最小面积，

上述第二排气流路的上述流路截面积是上述第二排气流路中在面向上述第一舌部的部位内流路截面积成为最小的第二排气最小面积，

上述第一分流流路的上述流路截面积是上述第一分流流路中流路截面积成为最小的第一分流最小面积，

上述第二分流流路的上述流路截面积是上述第二分流流路中流路截面积成为最小的第二分流最小面积，

相比通过上述第一排气最小面积和上述涡轮机叶轮的喉道面积导出的第一有效面积与通过上述第二排气最小面积和上述涡轮机叶轮的喉道面积导出的第二有效面积的差，上述第一有效面积及上述第一分流最小面积的合计与上述第二有效面积及上述第二分流最小面积的合计的差更小。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，

上述第二排气流路比上述第一排气流路流路长度更长。

3.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，

上述第一排气流路比上述第二排气流路流路长度更长。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的涡轮机，其特征在于，

在将上述第一排气最小面积设为Aa、将上述第二排气最小面积设为Ab、将上述涡轮机叶轮的总喉道面积设为Ai、将上述涡轮机叶轮中与上述第一排气流路对置的对置部位的喉道面积设为Aia、将上述涡轮机叶轮中上述第二排气流路与对置的对置部位的喉道面积设为Aib、将上述涡轮机叶轮中与上述第一排气流路对置的对置部位的中心角设为θa、将上述涡轮机叶轮中与上述第二排气流路对置的对置部位的中心角设为θb、将上述第一有效面积设为Aaf、以及将上述第二有效面积设为Abf的情况下，上述第一有效面积Aaf通过式(1)及式(1a)导出，上述第二有效面积Abf通过式(2)及式(2a)导出，

[数1]

[数2]

[数3]

[数4]

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