HINTERGRUND
DER ERFINDUNGBACKGROUND
THE INVENTION
1. Gebiet
der Erfindung1st area
the invention
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader, der mit einer Radialturbine
vorgesehen ist.The
The invention relates to a turbocharger equipped with a radial turbine
is provided.
In
einem Turbolader, der verbunden mit einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors
vorgesehen ist, erreicht ein Abgas, das von einer Spiralkammer zu
einer Turbinenradkammer strömt,
eine Schaufel von einem Vorderkantenabschnitt eines Turbinenrads.
Das Turbinenrad wird dann durch die Abgasenergie des Abgases angetrieben.
Diese Drehkraft treibt wiederum ein Verdichterrad an, das auf der
gleichen Welle wie das Turbinenrad angeordnet ist, um Luft zu verdichten,
und den Verbrennungsmotor aufzuladen. In einem derartigen Turbolader, wenn
der Druckanstieg einen vorgegebenen Wert erreicht, umgeht ein Teil
des Abgases das Turbinenrad, in dem es durch einen Umgehungsdurchgang
geführt wird,
der vor und nach dem Turbinenrad mit dem Abgassystem verbunden ist,
um den Ladedruck konstant zu halten.In
a turbocharger connected to an exhaust system of an internal combustion engine
is provided, an exhaust gas reaches from a spiral chamber to
a turbine wheel chamber flows,
a blade from a leading edge portion of a turbine wheel.
The turbine wheel is then driven by the exhaust gas energy of the exhaust gas.
This torque in turn drives a compressor wheel, which on the
same shaft as the turbine wheel is arranged to compress air,
and to charge the internal combustion engine. In such a turbocharger, when
the pressure rise reaches a predetermined value, a part bypasses
of exhaust gas the turbine wheel in which it passes through a bypass passage
to be led,
which is connected to the exhaust system before and after the turbine wheel,
to keep the charge pressure constant.
Die
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
mit der Nummer JP-A-1-277627 offenbart einen Turbolader mit zwei
Abgaszufuhrdurchgängen, das
heißt
einem ersten Zufuhrdurchgang, der ein Abgas in einer im Wesentlichen
axialen Richtung zuführt,
und einem zweiten Zufuhrdurchgang, der ein Abgas in einer radialen
Richtung zuführt.
Der Turbolader ist ferner mit einem Turbinenrad vorgesehen, in dem
ein Ring mit an der Innenseite angeordneten Radialschaufeln, die
durch das Abgas von dem ersten Zufuhrdurchgang angetrieben werden,
und ein Ring mit an der Außenseite
angeordneten Radialschaufeln, die durch ein Abgas von dem zweiten
Zufuhrdurchgang angetrieben werden, durch eine ringförmige Wand
voneinander getrennt sind.The
Japanese Patent Application Publication
No. JP-A-1-277627 discloses a turbocharger having two
Exhaust gas supply passages, the
is called
a first supply passage that contains an exhaust gas in a substantially
axial direction,
and a second supply passage, which is an exhaust gas in a radial
Direction feeds.
The turbocharger is further provided with a turbine wheel in which
a ring with arranged on the inside radial blades, the
driven by the exhaust gas from the first supply passage,
and a ring with on the outside
arranged radial vanes, which by an exhaust gas from the second
Feed passage to be driven by an annular wall
are separated from each other.
In
diesem Turbolader umgeht jedoch ein Teil des Abgases das Turbinenrad,
das bedeutet, dass die Abgasenergie von dem Abgas nicht gewonnen wird.
Es ist daher wünschenswert,
die Abgasenergie des Abgases wirksamer zu verwenden. Ferner müssen bei
der in JP-A-1-277627 offenbarten Technologie, obwohl die Abgasenergie
des Abgases durch die zwei Zufuhrdurchgänge wirksam verwendet werden kann,
zwei Bauarten von Schaufeln verwendet werden, daher ist eine einfachere
Struktur wünschenswert.In
However, part of the exhaust gas bypasses the turbine wheel in this turbocharger.
that is, the exhaust gas energy is not recovered from the exhaust gas.
It is therefore desirable
to use the exhaust gas energy of the exhaust more effectively. Furthermore, at
the technology disclosed in JP-A-1-277627, although the exhaust energy
the exhaust gas can be effectively used by the two supply passages
Two types of blades are used, therefore, is a simpler
Structure desirable.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
In
Anbetracht der vorstehenden Probleme sieht somit diese Erfindung
einen Turbolader vor, in dem eine große Menge von Abgas an dem Turbinenrad
aufgebracht werden kann, und der einen Turbinenwirkungsgrad verbessern
kann.In
In view of the foregoing problems, this invention thus provides
a turbocharger in which a large amount of exhaust gas on the turbine wheel
can be applied, and improve a turbine efficiency
can.
Daher
bezieht sich die Erfindung auf einen Turbolader, der mit einer Radialturbine
vorgesehen ist, die in einem Turbinengehäuse untergebracht ist und eine
Schaufel aufweist, die durch ein Abgas von einem Verbrennungsmotor,
das von einer Spiralkammer, die durch das Turbinengehäuse geteilt
ausgebildet ist, zu einer Turbinenradkammer strömt, um eine Turbinenachsenmitte
gedreht wird, wobei der Turbolader dadurch gekennzeichnet ist, dass
ein Gasströmungseinlass
von der Spiralkammer zu der Turbinenradkammer zu einem Vorderkantenabschnitt
und einem Deckbandabschnitt der Schaufel gegenüberliegend ist, und dass ein
zurückweichender
Abschnitt, der zunehmend zurückweicht,
je entfernter eine Position in der Drehrichtung der Schaufel an
der stromabwärtigen
Seite in der Richtung der Turbinenachsenmitte ist, entfernter an
einer stromabwärtigen Seite
in der Richtung der Turbinenachsenmitte als der Gasströmungseinlass
angeordnet ist.Therefore
The invention relates to a turbocharger equipped with a radial turbine
is provided, which is housed in a turbine housing and a
Having a blade that is exhausted by an internal combustion engine,
that of a spiral chamber divided by the turbine housing
is formed, flows to a turbine wheel chamber, about a turbine axle center
is rotated, wherein the turbocharger is characterized in that
a gas flow inlet
from the spiral chamber to the turbine wheel chamber to a leading edge portion
and a shroud portion of the blade is opposite, and that a
receding
Section that increasingly recedes,
the farther away a position in the direction of rotation of the blade
the downstream
Side in the direction of the turbine axis center is, more distant
a downstream side
in the direction of the turbine axis center as the gas flow inlet
is arranged.
Gemäß dieser
Struktur ist der Gasströmungseinlass
zu sowohl dem Vorderkantenabschnitt als auch dem Deckbandabschnitt
der Schaufel gegenüberliegend,
so dass der Gasströmungseinlass größer sein
kann, als wenn er nur zu dem Vorderkantenabschnitt der Schaufel
gegenüberliegend
ist. Demgemäß kann mehr
Abgas auf die Schaufel des Turbinenrads aufgebracht werden. Ferner
ist der zurückweichende
Abschnitt, der zunehmend zurückweicht,
je entfernter die Position in der Drehrichtung der Schaufel an der
stromabwärtigen
Seite in der Richtung der Turbinenachsmitte ist, entfernter von der
stromabwärtigen
Seite in der Richtung der Turbinenachsmitte als der Gasströmungseinlass
angeordnet. Als Ergebnis wird das Abgas durch die Schaufel zu der
Turbinenauslassseite geführt.
Daher strömt das
Abgas gleichmäßig zu der
Turbinenauslassseite, so dass ein Strömungsverlust reduziert wird,
wodurch ermöglicht
wird, dass ein Turbinenwirkungsgrad verbessert werden kann.According to this
Structure is the gas flow inlet
to both the leading edge portion and the shroud portion
opposite the shovel,
so that the gas flow inlet be larger
can, as if he only to the leading edge portion of the blade
opposite
is. Accordingly, more can be done
Exhaust gas are applied to the blade of the turbine wheel. Further
is the receding one
Section that increasingly recedes,
the farther the position in the direction of rotation of the blade on the
downstream
Side in the direction of the turbine axle center is farther from the
downstream
Side in the direction of the turbine center axis as the gas flow inlet
arranged. As a result, the exhaust gas through the blade becomes the
Turbine outlet side out.
Therefore, that flows
Exhaust gas evenly to the
Turbine outlet side, so that a flow loss is reduced
which allows
that turbine efficiency can be improved.
Wünschenswerterweise
weist der Gasströmungseinlass
einen stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
und einen stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass
auf, die parallel zueinander in der Richtung der Turbinenachsmitte
angeordnet sind, und wobei der stromaufwärtigseitige Strömungseinlass
zu dem Vorderkantenabschnitt gegenüberliegend ist, und der stromabwärtigseitige
Strömungseinlass
zu dem Deckbandabschnitt gegenüberliegend
ist.Desirably, the gas flow inlet has an upstream-side flow inlet and a downstream-side flow inlet disposed parallel to each other in the direction of the turbine axis center, and wherein the upstream-side flow inlet is opposed to the leading edge section, and the downstream-side flow inlet faces the shroud section is low.
Demgemäß erreicht
das Abgas von dem stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
das Turbinenrad von dem vorderen Abschnitt der Schaufel, während das
Abgas von dem stromabwärtigseitigen Strömungseinlass
das Turbinenrad von dem Deckbandabschnitt der Schaufel erreicht.Accordingly achieved
the exhaust gas from the upstream side
flow inlet
the turbine wheel from the front portion of the blade while the
Exhaust from the downstream side flow inlet
reaches the turbine wheel from the shroud portion of the blade.
Somit
ermöglicht
der Turbolader gemäß der Erfindung,
dass mehr Abgas auf die Turbinenwelle aufgebracht werden kann, sowie
ermöglicht
er, dass ein Turbinenwirkungsgrad verbessert werden kann.Consequently
allows
the turbocharger according to the invention,
that more exhaust gas can be applied to the turbine shaft, as well
allows
he that a turbine efficiency can be improved.
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGENSUMMARY
THE DRAWINGS
Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
sind aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche
Elemente darzustellen, und wobei:The
above and further objects, features and advantages of the invention
are from the following description of the preferred embodiments
with reference to the attached drawings
can be seen, wherein like reference numerals are used to like
To represent elements, and wherein:
1 ist
eine Schnittansicht einer Turbinenseite eines Turboladers gemäß einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
der Erfindung; 1 FIG. 13 is a sectional view of a turbine side of a turbocharger according to an exemplary embodiment of the invention; FIG.
2 ist
eine Schnittansicht des Turboladers in 1, in der
der Turbolader entlang einer Schnittfläche gezeigt ist, die mit einem
Winkel von ungefähr
90° mit
Bezug zu der Schnittebene ist, die in 1 gezeigt
ist; 2 is a sectional view of the turbocharger in 1 in which the turbocharger is shown along a sectional surface which is at an angle of approximately 90 ° with respect to the sectional plane which is in 1 is shown;
3 ist
eine Seitenansicht des Turbinenrads, das in 1 und 2 gezeigt
ist; 3 is a side view of the turbine wheel that is in 1 and 2 is shown;
4A ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 4A-4A. einer Schaufel gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel,
und 4B ist eine vergrößerte Schnittansicht des Turboladers
an dem Umfang der Schaufel, wenn die Schaufel in einer Turbinenradkammer
angeordnet ist; 4A is a sectional view taken along a line 4A-4A. a blade according to the exemplary embodiment, and 4B Fig. 10 is an enlarged sectional view of the turbocharger on the periphery of the blade when the blade is disposed in a turbine chamber;
5A ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 5A-5A einer herkömmlichen
Schaufel, und 5B ist eine vergrößerte Schnittansicht
des Turboladers an dem Umfang der Schaufel, wenn die Schaufel in
einer Turbinenradkammer angeordnet ist; 5A is a sectional view taken along a line 5A-5A of a conventional blade, and 5B Fig. 10 is an enlarged sectional view of the turbocharger on the periphery of the blade when the blade is disposed in a turbine chamber;
6 ist
eine Ansicht von Rechneranalyseergebnissen der Strömung eines
Abgases, wenn die herkömmliche
Schaufel verwendet wird, die in 5A und 5B gezeigt
ist; 6 FIG. 14 is a view of calculator analysis results of the flow of an exhaust gas when the conventional blade is used in FIG 5A and 5B is shown;
7 ist
eine Ansicht von Rechneranalyseergebnissen der Strömung eines
Abgases, wenn die Schaufel des beispielhaften Ausführungsbeispiels verwendet
wird, die in 4A und 4B gezeigt ist;
und 7 FIG. 13 is a view of calculator analysis results of the flow of an exhaust gas when using the blade of the exemplary embodiment shown in FIG 4A and 4B is shown; and
8A ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 8A-8A einer Schaufel gemäß einem
modifizierten Beispiel, und 8A FIG. 10 is a sectional view taken along a line 8A-8A of a blade according to a modified example; and FIG
8B ist
eine vergrößerte Schnittansicht des
Turboladers an dem Umfang der Schaufel, wenn die Schaufel in einer
Turbinenradkammer angeordnet ist. 8B FIG. 12 is an enlarged sectional view of the turbocharger on the periphery of the blade when the blade is disposed in a turbine chamber. FIG.
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Nachstehend
ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausführlich
mit Bezug auf die angefügten
Zeichnungen beschrieben. Ein Turbolader 1 gemäß dem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
ist in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Ein
Turbinenrad wird durch die Abgasenergie des Abgases angetrieben, und
die Drehkraft dreht wiederum ein Verdichterrad an, das an der gleichen
Welle wie das Turbinenrad angeordnet ist, so dass Luft verdichtet
wird, und der Verbrennungsmotor somit aufgeladen wird. Wie vorstehend
ausführlich
beschrieben ist, ist das Kennzeichen des Turboladers 1 gemäß der Erfindung
auf der Turbinenseite, so dass nur die Turbinenseite des Turboladers 1 beschrieben
ist; Beschreibungen der anderen Abschnitte sind weggelassen. Eine
Turbine des Turboladers 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel,
das beschrieben werden soll, ist eine Radialturbine, die die Richtung
der Abgasströmung
um 90° innerhalb
des Turbinengehäuses
verändert,
wenn das Abgas, das von einer Spiralkammer einströmt, die
an der radialen äußeren Seite
des Turbinenrads positioniert ist, in einem rechten Winkel zu dem
Turbinenrad ist.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the attached drawings. A turbocharger 1 According to the exemplary embodiment is provided in an exhaust system of an internal combustion engine. A turbine wheel is driven by the exhaust gas energy of the exhaust gas, and the rotary power in turn rotates a compressor wheel disposed on the same shaft as the turbine wheel so that air is compressed and the engine is thus charged. As described in detail above, the characteristic of the turbocharger is 1 according to the invention on the turbine side, so that only the turbine side of the turbocharger 1 is described; Descriptions of the other sections are omitted. A turbine of the turbocharger 1 According to the exemplary embodiment to be described, when the exhaust gas flowing from a scroll chamber positioned on the radially outer side of the turbine wheel is in a radial direction that changes the direction of the exhaust flow by 90 ° within the turbine housing right angle to the turbine wheel is.
1 und 2 zeigen
nur die Turbinenseite des Turboladers 1, wobei 1 eine
Schnittansicht der Turbinenseite des Turboladers 1 ist
und 2 eine Schnittansicht der Turbinenseite des Turboladers
ist, die entlang einer Ebene geschnitten ist, die in einen Winkel
von ungefähr
90° mit
Bezug auf 1 ist. 1 and 2 show only the turbine side of the turbocharger 1 , in which 1 a sectional view of the turbine side of the turbocharger 1 is and 2 is a sectional view of the turbine side of the turbocharger, which is cut along a plane which is at an angle of approximately 90 ° with respect to 1 is.
An
der Turbinenseite des Turboladers 1 in diesem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
ist eine Abgasleitung 52 eines Verbrennungsmotors 50 mit einem
Turbinengehäuse 5 verbunden,
das ein Turbinenrad 3 unterbringt. Das Turbinengehäuse 5 ist
geteilt in einen Abgaseinführungsabschnitt 7,
der mit der Abgasleitung 52 verbunden ist und Abgas von dem
Verbrennungsmotor 50 einführt, eine Spiralkammer 9 (an
der stromabwärtigen
Seite einer Linie X in der Zeichnung), die mit der stromabwärtigen Seite des
Abgaseinführungsabschnitts 7 kommuniziert, eine
Turbinenradkammer 11, die ein Turbinenrad 3 unterbringt,
und einen Auslassabschnitt 13 ausgebildet, der einen Auslass
des Turbinengehäuses 5 ausbildet.
In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist
die Stelle, an der Abgas von der Spiralkammer 9 in die
Turbinenradkammer 11 einströmt, als "Gasströmungseinlass G" bezeichnet.At the turbine side of the turbocharger 1 In this exemplary embodiment is an exhaust pipe 52 an internal combustion engine 50 with a turbine housing 5 connected, which is a turbine wheel 3 houses. The turbine housing 5 is divided into an exhaust gas introduction section 7 that with the exhaust pipe 52 is connected and exhaust gas from the internal combustion engine 50 introduces a spiral chamber 9 (on the downstream side of a line X in the drawing) connected to the downstream side of the exhaust gas introduction portion 7 communicates, a turbine wheel chamber 11 that is a turbine wheel 3 accommodates, and an outlet section 13 ausgebil det, an outlet of the turbine housing 5 formed. In this exemplary embodiment, the location at which exhaust gas from the scroll chamber 9 in the turbine wheel chamber 11 flows in, referred to as "gas flow inlet G".
Eine
Trennwand 15 ist in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
von dem Abgaseinführungsabschnitt 7 zu
der Spiralkammer 9 ausgebildet, so dass der Durchgang,
durch den das Abgas strömt, zweigeteilt
ist. Diese Trennwand 15 erstreckt sich entlang der Spiralkammer 9 bis
nahe zu dem Turbinenrad 3, so dass das Abgas, das in das
Turbinengehäuse 5 eingeführt wird,
die Turbinenradkammer 11, die das Turbinenrad 3 unterbringt,
von zwei Durchgängen
erreicht. Einer von den auf diese Art und Weise ausgebildeten Durchgängen ist
als "stromaufwärtigseitiger
Durchgang Pu" bezeichnet,
der einen Strömungseinlass
aufweist, der zu einem stromaufwärtigseitigen
Abschnitt in der axialen Richtung der Turbine des Turbinenrads 3 gegenüberliegend
ist (nachstehend ist dieser Strömungseinlass
als "stromaufwärtigseitiger
Strömungseinlass
Gu" bezeichnet).
Der andere von den Durchgängen
ist als "stromabwärtigseitiger
Durchgang Pd" bezeichnet,
der einen Strömungseinlass
aufweist, der zu einem stromabwärtigseitigen
Abschnitt in der axialen Richtung der Turbine des Turbinenrads 3 gegenüberliegend
ist (nachstehend ist dieser Strömungseinlass
als "stromabwärtigseitiger
Strömungseinlass
Gd" bezeichnet).
Das heißt,
in diesem Ausführungsbeispiel
weist der Gasströmungseinlass
G zwei Strömungseinlässe auf, das
heißt
den stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gu und den stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gd. Der stromabwärtigseitige
Strömungseinlass
Gd ist an der anderen Seite der Trennwand 15 von und parallel
zu dem stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gu an der stromabwärtigen
Seite in der axialen Richtung der Turbine des stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlasses
Gu angeordnet.A partition 15 is in this exemplary embodiment of the exhaust gas introduction portion 7 to the spiral chamber 9 formed so that the passage through which the exhaust gas flows, is divided into two. This partition 15 extends along the spiral chamber 9 close to the turbine wheel 3 so that the exhaust gas enters the turbine housing 5 is introduced, the turbine wheel chamber 11 that the turbine wheel 3 accommodates, achieved by two passes. One of the passages formed in this manner is referred to as an "upstream side passage Pu" having a flow inlet leading to an upstream side portion in the axial direction of the turbine of the turbine wheel 3 is opposite (hereinafter this flow inlet is referred to as "upstream side flow inlet Gu"). The other one of the passages is referred to as "downstream-side passage Pd" having a flow inlet leading to a downstream-side portion in the axial direction of the turbine of the turbine wheel 3 (hereinafter, this flow inlet is referred to as "downstream-side flow inlet Gd"). That is, in this embodiment, the gas flow inlet G has two flow inlets, that is, the upstream-side flow inlet Gu and the downstream-side flow inlet Gd. The downstream-side flow inlet Gd is on the other side of the partition wall 15 from and parallel to the upstream side flow inlet Gu at the downstream side in the axial direction of the turbine of the upstream side flow inlet Gu.
Wie
vorstehend beschrieben ist, ist das Turbinenrad 3 in der
Turbinenradkammer 11 untergebracht. Das Turbinenrad 3 ist
in 3 gezeigt. Dieses Turbinenrad 3 weist
eine Nabe 31, die an der gleichen Achse wie die Turbinenachsmitte
L ist, und eine Vielzahl von Schaufeln 33 auf, die rund
um die Nabe 31 angeordnet sind. In dieser Spezifikation
ist die Endkante an dem äußersten
Umfang von jeder von den Schaufeln 33 als "Vorderkantenabschnitt 3a" bezeichnet. Ferner
ist die Endkante an der Turbinengehäuseauslassseite von jeder von
an den Schaufeln 33 als "Hinterkantenabschnitt 3b" bezeichnet. Weiter
weist die Endkante von jeder von den Schaufeln 33, die
zwischen dem Vorderkantenabschnitt 3a und dem Hinterkantenabschnitt 3b ist,
eine Form auf, die einer Deckbandkurve einer Deckbandwand des Turbinengehäuses 5 folgt
und ist als "Deckbandabschnitt 3c" bezeichnet. Ferner
ist, obwohl eine Vielzahl von Schaufeln 33 vorgesehen ist,
aus Einfachheitsgründen
nur eine in der nachstehenden Beschreibung beschrieben. Es sollte
angemerkt werden, dass jedoch alle von der Vielzahl von Schaufeln die
gleiche Struktur aufweisen.As described above, the turbine wheel is 3 in the turbine chamber 11 accommodated. The turbine wheel 3 is in 3 shown. This turbine wheel 3 has a hub 31 which is on the same axis as the turbine center L and a plurality of blades 33 on, around the hub 31 are arranged. In this specification, the end edge is at the outermost circumference of each of the blades 33 as a "leading edge section 3a Further, the end edge on the turbine housing outlet side is from each of the vanes 33 as a "trailing edge section 3b Further, the end edge of each of the blades 33 between the leading edge section 3a and the trailing edge portion 3b is a shape that corresponds to a shroud curve of a shroud wall of the turbine housing 5 follows and is called "shroud section 3c Further, although a plurality of blades 33 is provided, for simplicity, only one described in the description below. It should be noted, however, that all of the plurality of blades have the same structure.
Eine
innere Endkante 5a der Trennwand 15 ist entlang
dem ganzen Umfang entlang der Bahnlinie eines Abschnitts des Deckbandabschnitts 3c der Schaufel 33 angeordnet,
der benachbart zu dem Vorderkantenabschnitt 3a ist. Diese
Trennwand 15 bildet eine Teilungsgrenze zwischen dem stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gu und dem stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gd aus. Die innere Endkante 15a der Trennwand 15 nahe
der Schaufel 33 weist eine Form auf, die dem Deckbandabschnitt 3c folgt.
Eine äußere Endkante
der Trennwand 15 berührt
die innere Fläche
des Turbinengehäuses 5 fast
entlang des gesamten Umfangs. Ferner teilt die Trennwand 15 den
Abgaseinführungsabschnitt 7 in zwei
Teile. Der Turbolader 1 in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
weist keine Struktur auf, die es ermöglicht, dass ein Teil des Abgases
das Turbinenrad 3 umgeht.An inner end edge 5a the partition 15 is along the entire circumference along the line of a portion of the shroud section 3c the shovel 33 disposed adjacent to the leading edge portion 3a is. This partition 15 forms a division boundary between the upstream-side flow inlet Gu and the downstream-side flow inlet Gd. The inner end edge 15a the partition 15 near the shovel 33 has a shape corresponding to the shroud portion 3c follows. An outer end edge of the partition 15 touches the inner surface of the turbine housing 5 almost along the entire circumference. Further divides the dividing wall 15 the exhaust gas introduction section 7 in two parts. The turbocharger 1 in this exemplary embodiment has no structure that allows a portion of the exhaust gas to be the turbine wheel 3 bypasses.
Ein
Schaltventil 17, das den stromabwärtigseitigen Durchgang Pd wahlweise öffnet und schließt, ist
in dem Abgaseinführungsabschnitt 7 des Turbinengehäuses 5 an
der stromaufwärtigen
Seite des stromabwärtigseitigen
Durchgangs Pd vorgesehen, um die Strömung von Abgas von dem stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gd zu regulieren, das in die Turbinenradkammer 11 eintritt
und das Turbinenrad 3 erreicht. Ein Stellglied 19 ist
vorgesehen, um das Schaltventil 17 kontinuierlich vollständig geschlossen,
vollständig
geöffnet
und mit irgendeinem Winkel dazwischen einzustellen. Eine Steuereinheit (ECU) 21 ist
vorgesehen, um dieses Stellglied 19 und desgleichen zu
steuern.On-off valve 17 that selectively opens and closes the downstream side passage Pd is in the exhaust gas introduction portion 7 of the turbine housing 5 on the upstream side of the downstream side passage Pd to regulate the flow of exhaust gas from the downstream side flow inlet Gd into the turbine wheel chamber 11 enters and the turbine wheel 3 reached. An actuator 19 is provided to the switching valve 17 completely closed, fully opened and with any angle between them. A control unit (ECU) 21 is provided to this actuator 19 and control the same.
Die
ECU 21 ist aus einem Mikrorechner gebildet, der eine CPU,
ROM, RAM, einen A/D-Umwandler, eine Eingabeschnittstelle, eine Ausgabeschnittstelle
und dergleichen aufweist. Verschiedene Sensoren sind elektrisch
mit der Eingabeschnittstelle einschließlich eines Drucksensors 56,
der ein elektrisches Signal ausgibt, das einen Druck (Gegendruck) eines
Abgasdurchgangs 54 anzeigt, der durch die Abgasleitung 52 geteilt
ausgebildet ist, eines Verbrennungsmotordrehzahlsensors 58,
der nahe einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 50 vorgesehen ist
und ein elektrisches Signal ausgibt, das die Verbrennungsmotordrehzahl
anzeigt, und eines Lastsensors 60 verbunden, der ein elektrisches
Signal ausgibt, das eine Verbrennungsmotorlast auf der Grundlage
zum Beispiel des Öffnungsbetrags
eines nicht gezeigten Drosselventils und dergleichen anzeigt. Auf
der Grundlage dieser Erfassungssignale von diesen Sensoren 56, 58, 60 und
dergleichen gibt dann die ECU ein Signal von der Ausgabeschnittstelle über eine
elektrische Leitung aus, um den Betrieb des Stellglieds 19 und
dergleichen so zu steuern, dass der Verbrennungsmotor 50 in
einer vorbestimmten Art und Weise gemäß eines im Voraus festgesetzten
Programms betrieben wird. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist ein Kennfeld, das sich auf den Öffnungsbetrag des Schaltventils 17 bezieht,
das durch Versuche im Voraus erhalten wird, in der ROM gespeichert,
so dass das Schaltventil 17 geschlossen ist, wenn der Verbrennungsmotor 50 gemäß einer
niederen Last betrieben wird, und um einen vorbestimmten Winkel
geöffnet
wird, wenn der Verbrennungsmotor 50 gemäß einer mittleren und hohen
Last betrieben wird.The ECU 21 is formed of a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, an A / D converter, an input interface, an output interface, and the like. Various sensors are electrical with the input interface including a pressure sensor 56 which outputs an electrical signal indicative of a pressure (back pressure) of an exhaust passage 54 indicating that through the exhaust pipe 52 is formed divided, an engine speed sensor 58 , which is near a crankshaft of the internal combustion engine 50 is provided and outputs an electrical signal indicative of the engine speed, and a load sensor 60 which outputs an electric signal indicative of an engine load based on, for example, the opening amount of a throttle valve, not shown, and the like. Based on these detection signals from these sensors 56 . 58 . 60 and the like, the ECU then outputs a signal from the output interface via an electric line to stop the operation of the actuator 19 and the like so as to control the internal combustion engine 50 is operated in a predetermined manner according to a predetermined program. In this exemplary embodiment, a map related to the opening amount of the switching valve 17 obtained by experiments in advance, stored in the ROM, so that the switching valve 17 closed when the internal combustion engine 50 is operated according to a low load, and is opened by a predetermined angle when the internal combustion engine 50 operated according to a medium and high load.
Die
Schaufel 33 in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist eine nach
außen
gewölbte Form
in der Drehrichtung R (siehe 3) auf.
Das heißt,
die Fläche
der Schaufel 33 ist so geformt, dass sie in der Drehrichtung
R zu der stromabwärtigen Seite
in der Turbinenachsrichtung von einem hinteren Endabschnitt 3d,
der ein Endabschnitt an der stromaufwärtigen Seite in der Turbinenachsrichtung ist,
nahe zu dem Mittenabschnitt der Schaufel 33 voranschreitet,
und dann von dort in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung
R entfernter (weiter) zu dem Hinterkantenabschnitt 3b zurückweicht,
der die stromabwärtige
Seite in der Turbinenachsrichtung der Schaufel 33 ist.
Das heißt,
die Schaufel 33 ist in einer sogenannten Reaktionsform
gekrümmt. Die
gekrümmte
Schaufel ist so ausgebildet, dass sie sich durch die Reaktion dreht, wenn
die Energie des Abgases auf sie aufgebracht wird. Da die Schaufel 33 in
dieser Art und Weise gekrümmt
ist, kann sie in zwei Abschnitte geteilt werden, das heißt einen
Abschnitt 33b (siehe 4A), der
sich zunehmend in der Drehrichtung R heraus erstreckt, je entfernter
die Position in der Drehrichtung der Schaufel an der stromabwärtigen Seite
in der axialen Richtung der Turbine ist (nachstehend ist dieser
Abschnitt als "voranschreitender
Abschnitt" bezeichnet),
und einen Abschnitt 33a (siehe 4A), der
zunehmend in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung R
zurückweicht,
je entfernter die Position in der Drehrichtung der Schaufel 3 an
der stromabwärtigen
Seite in der axialen Richtung der Turbine ist (nachstehend ist diese
Position als "zurückweichender
Abschnitt" bezeichnet).The shovel 33 In the exemplary embodiment, an outwardly curved shape in the direction of rotation R (see 3 ) on. That is, the area of the blade 33 is shaped to be in the rotational direction R to the downstream side in the turbine axial direction from a rear end portion 3d which is an end portion on the upstream side in the turbine axial direction, close to the center portion of the blade 33 progresses, and then from there in the direction opposite to the direction of rotation R farther (farther) to the trailing edge portion 3b recedes, which is the downstream side in the turbine axis direction of the blade 33 is. That is, the shovel 33 is curved in a so-called reaction form. The curved blade is configured to rotate by the reaction when the energy of the exhaust gas is applied to it. Because the shovel 33 curved in this way, it can be divided into two sections, that is a section 33b (please refer 4A ), which extends increasingly in the direction of rotation R out, the more distant the position in the direction of rotation of the blade on the downstream side in the axial direction of the turbine (hereinafter, this section is referred to as "advancing section"), and a portion 33a (please refer 4A ), which increasingly recedes in the direction opposite to the direction of rotation R, the farther the position in the direction of rotation of the blade 3 at the downstream side in the axial direction of the turbine (hereinafter, this position is referred to as a "receding portion").
4A ist
eine Schnittansicht einer Schaufel 33 in diesem beispielhaften
Ausführungsbeispiel. 4B ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Turboladers 1 an dem Umfang der Schaufel 33,
wenn die Schaufel 33 in einer Turbinenradkammer 11 angeordnet
ist. Die weißen
Pfeile a1 und a2 in 4A und 4B zeigen
die Richtung einer Strömung
des Abgases an, das in die Turbinenkammer 11 einströmt, während Pfeile
b1 bis b5 in der gleichen Zeichnung die Richtung einer Strömung des
Abgases anzeigen, die durch die Schaufeln 33 der Turbinenwelle 3 vorgeschrieben
(abgelenkt) sind. Die Schnittansicht von 4A ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 4A-4A in 4B.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, ist der zurückweichende Abschnitt 33A der
Schaufel 33 in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
entfernter an der stromabwärtigen
Seite in der axialen Richtung der Turbine als der Gasströmungseinlass
G positioniert. In anderen Worten ist der zurückweichende Abschnitt 33A der Schaufel 33 weiter
rechts in der axialen Richtung der Turbine als der stromabwärtigseitige
Strömungseinlass
Gd positioniert, der der Gasströmungseinlass
an der rechten Seite in 4B ist.
Das heißt,
es ist offensichtlich, dass der zurückweichende Abschnitt 33a der
Schaufel 33 an der stromabwärtigen Seite in der axialen
Richtung der Turbine angeordnet ist. Als Ergebnis tritt ein vorderer
Endpunkt 33c, der der Grenzpunkt zwischen dem voranschreitenden
Abschnitt 33b und dem zurückweichenden Abschnitt 33a der
Schaufel in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist, durch den
stromabwärtigseitigen Endabschnitt
des stromabwärtigseitigen
Strömungseinlasses
Gd, wenn diese Schaufel 33 rund um die Nabe 31 angeordnet
ist. Dieser vordere Endpunkt 33c ist entfernter an der
stromabwärtigen
Seite in der axialen Richtung der Turbine als eine Ebene B positioniert,
die senkrecht zu der Turbinenachsmitte L ist, das heißt positioniert
in einer Region a in 4A. Der vordere Endabschnitt 33c der
Schaufel 33 kann auch in der Ebene B positioniert sein,
die senkrecht zu der Turbinenachsmitte L ist. Demgemäß ist sowohl
der stromaufwärtigseitige
Strömungseinlass
Gu als auch der stromabwärtigseitige
Strömungseinlass Gd
zu einem Abschnitt des voranschreitenden Abschnitts 33 der
Schaufel gegenüberliegend. 4A is a sectional view of a blade 33 in this exemplary embodiment. 4B is an enlarged sectional view of the turbocharger 1 on the circumference of the blade 33 when the scoop 33 in a turbine wheel chamber 11 is arranged. The white arrows a1 and a2 in 4A and 4B indicate the direction of flow of the exhaust gas entering the turbine chamber 11 flows, while arrows b1 to b5 in the same drawing indicate the direction of flow of the exhaust gas passing through the blades 33 the turbine shaft 3 are prescribed (distracted). The sectional view of 4A is a sectional view taken along a line 4A-4A in FIG 4B , As can be seen from the drawings, the receding portion 33A the shovel 33 in this exemplary embodiment, positioned farther on the downstream side in the axial direction of the turbine than the gas flow inlet G. In other words, the receding portion 33A the shovel 33 positioned to the right in the axial direction of the turbine as the downstream side flow inlet Gd, which the gas flow inlet on the right side in FIG 4B is. That said, it's obvious that the receding section 33a the shovel 33 is arranged on the downstream side in the axial direction of the turbine. As a result, a front end point occurs 33c , which is the boundary point between the progressing section 33b and the receding section 33a The blade in this exemplary embodiment is, by the downstream-side end portion of the downstream-side flow inlet Gd, when this blade 33 around the hub 31 is arranged. This front endpoint 33c is positioned farther on the downstream side in the axial direction of the turbine than a plane B which is perpendicular to the turbine axis center L, that is, positioned in a region a in FIG 4A , The front end section 33c the shovel 33 may also be positioned in the plane B, which is perpendicular to the turbine axis center L. Accordingly, both the upstream-side flow inlet Gu and the downstream-side flow inlet Gd become a portion of the advancing section 33 opposite the shovel.
In
dem vorstehenden beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Gasströmungseinlass
G der Radialturbine zu dem Vorderkantenabschnitt 3a und dem
Deckbandabschnitt 3c der Schaufel 33 gegenüberliegend,
und die Form der Schaufel ist durch ihr Verhältnis mit dem Gasströmungseinlass
G insbesondere mit dem stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gd definiert. Als Ergebnis können
außerordentliche
Wirkungen gezeigt werden, die nachstehend beschrieben sind. Nachstehend
ist der Betrieb des Turboladers 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.In the above exemplary embodiment, the gas flow inlet G of the radial turbine is to the leading edge portion 3a and the shroud section 3c the shovel 33 The shape of the blade is defined by its relationship with the gas flow inlet G, in particular with the downstream-side flow inlet Gd. As a result, extraordinary effects, which are described below, can be exhibited. Below is the operation of the turbocharger 1 according to the exemplary embodiment of the invention with reference to the drawings.
Wie
vorstehend beschrieben ist, weist der Gasströmungseinlass G, durch den ein
Abgas von der Spiralkammer 9 zu der Turbinenradkammer 11 strömt, den
stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gu und den stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gd auf. Als Ergebnis ermöglichen
diese zwei Strömungseinlässe Gu und
Gd, dass eine große Menge
von Abgas adäquat
von der Spiralkammer 9 zu der Turbinenradkammer 11 strömt. Ferner
ist der stromaufwärtigseitige
Strömungseinlass
Gu zu dem Vorderkantenabschnitt 3a der Schaufel 33 gegenüberliegend,
und der stromabwärtigseitige
Strömungseinlass
Gd ist zu dem Deckbandabschnitt 3c der Schaufel gegenüberliegend.
Weiter kann die Strömungsmenge
eines Abgases von der Spiralkammer 9 zu der Turbinenradkammer 11,
das heißt
die Strömungsmenge
eines Abgases zu dem Turbinenrad 3, durch Öffnen und
Schließen
des Schaltventils 17 gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 50 eingestellt
werden. Insbesondere ist während
eines Niederlastbetriebs, wenn die Strömungsmenge eines Abgases klein
ist, das Schaltventil 17 geschlossen, so dass ein Abgas
nur von dem stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gu über
den stromaufwärtigseitigen
Durchgang Pu zu der Turbinenradkammer 11 zugeführt wird.
Dieses Abgas strömt
von dem Vorderkantenabschnitt 3a der Schaufel 33 des Turbinenrads 3 zwischen
den Schaufeln 33 und zu dem Auslassabschnitt 13 des
Turbinengehäuses 5. Andererseits
ist während
eines mittleren Last- oder Hochlastbetriebs, in denen die Strömungsmenge
eines Abgases groß ist,
das Schaltventil 17 offen, so dass ein Abgas zu der Turbinenradkammer 11 von sowohl
dem stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gu als auch dem stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gd nicht nur über
den stromaufwärtigseitigen
Durchgang Pu sondern auch den stromabwärtigseitigen Durchgang Pd zugeführt wird.
Dieses Abgas strömt
nicht nur von dem Vorderkantenabschnitt 3a der Schaufel 33 des
Turbinenrads 3 sondern auch von dem Deckbandabschnitt 3c zu
dem Auslassabschnitt 13 des Turbinengehäuses 5. Somit wird,
wenn die Strömungsmenge
des Abgases groß ist,
der Gasströmungseinlass
G durch die Menge des stromabwärtigseitigen
Strömungseinlasses
Gd größer, der
zu dem Deckbandabschnitt 3c der Schaufel 33 gegenüberliegend
ist, als wenn die Strömungsmenge
klein ist. Das heißt,
selbst wenn die Strömungsmenge
des Abgases groß ist,
wird kein Abgas unnötig
verschwendet, sondern wird stattdessen adäquat in die Turbinenradkammer 11 eingeführt, so dass
es auf die Schaufel 33 des Turbinenrads 3 aufgebracht
werden kann.As described above, the gas flow inlet G through which an exhaust gas from the scroll chamber 9 to the turbine wheel chamber 11 flows, the upstream-side flow inlet Gu and the downstream-side flow inlet Gd. As a result, these two flow inlets Gu and Gd allow a large amount of exhaust gas to be adequately discharged from the scroll chamber 9 to the turbine wheel chamber 11 flows. Further, the upstream-side flow inlet Gu is toward the leading edge portion 3a the shovel 33 gegenü lying, and the downstream-side flow inlet Gd is to the shroud portion 3c opposite the shovel. Further, the flow rate of an exhaust gas from the scroll chamber 9 to the turbine wheel chamber 11 that is, the flow rate of an exhaust gas to the turbine wheel 3 , by opening and closing the switching valve 17 according to the operating condition of the internal combustion engine 50 be set. In particular, during a low-load operation, when the flow amount of an exhaust gas is small, the switching valve 17 closed, so that an exhaust gas only from the upstream side flow inlet Gu via the upstream side passage Pu to the turbine wheel chamber 11 is supplied. This exhaust gas flows from the leading edge portion 3a the shovel 33 of the turbine wheel 3 between the blades 33 and to the outlet section 13 of the turbine housing 5 , On the other hand, during medium load or high load operation in which the flow rate of an exhaust gas is large, the switching valve 17 open, leaving an exhaust gas to the turbine chamber 11 is supplied from both the upstream side flow inlet Gu and the downstream side flow inlet Gd not only via the upstream side passage Pu but also the downstream side passage Pd. This exhaust gas does not flow only from the leading edge portion 3a the shovel 33 of the turbine wheel 3 but also from the shroud section 3c to the outlet section 13 of the turbine housing 5 , Thus, when the flow amount of the exhaust gas is large, the gas flow inlet G becomes larger by the amount of the downstream-side flow inlet Gd leading to the shroud portion 3c the shovel 33 is opposite, as if the flow rate is small. That is, even if the flow rate of the exhaust gas is large, no exhaust gas is unnecessarily wasted, but instead becomes adequate in the turbine wheel chamber 11 introduced, leaving it on the shovel 33 of the turbine wheel 3 can be applied.
Nachstehend
ist ein weiterer Betrieb des Turboladers im Vergleich zwischen der
Schaufel 33 des beispielhaften Ausführungsbeispiels und einem Beispiel
einer herkömmlichen
Schaufel 133 beschrieben.Below is another operation of the turbocharger in comparison between the blade 33 of the exemplary embodiment and an example of a conventional blade 133 described.
5A ist
eine Schnittansicht einer herkömmlichen
Schaufel 133, und 5B ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Turboladers 1 an dem Umfang der Schaufel 133,
wenn die Schaufel 133 in der Turbinenradkammer 11 angeordnet
ist. Die weißen
Pfeile a1 und a2 in 5A und 5B zeigen die
Richtung einer Strömung
des Abgases an, das in die Turbinenkammer 11 einströmt, während Pfeile
b6 bis b13 in der gleichen Zeichnung die Richtung einer Strömung des
Abgases anzeigen, die durch die Schaufeln 133 vorgeschrieben
(abgelenkt) ist. Das heißt,
das Vergleichsbeispiel, das in 5A und 5B gezeigt
ist, unterscheidet sich von dem beispielhaften Ausführungsbeispiel,
das in 4A und 4B gezeigt
ist, nur in Bezug auf die Form der Schaufeln. Die Schnittansicht
von 5A ist eine Schnittansicht entlang einer Linie
5A-5A in 5B. Aus 5A und 5B ist
ersichtlich, dass eine vordere Endkante 133c der herkömmlichen
Schaufel 133 entfernter an der stromaufwärtigen Seite
in der axialen Richtung der Turbine als der Endabschnitt an der
stromabwärtigen
Seite des stromabwärtigseitigen
Strömungseinlasses
Gd positioniert ist. In anderen Worten ist es offensichtlich, dass
ein zurückweichender
Abschnitt 133a der Schaufel 133 quer durch eine
Region angeordnet, die zu dem stromabwärtigseitigen Strömungseinlass
Gd in 5B gegenüberliegend ist. Dieser Punkt
ist eindeutig unterschiedlich zu der Schaufel 33 des beispielhaften
Ausführungsbeispiels.
Als Ergebnis dieses Unterschieds führt die Schaufel 133 das
Abgas nicht nur zu der stromabwärtigen
Seite in der axialen Richtung der Turbine (das heißt b6, b8,
b9, b10, b12, b13) sondern auch zu der stromaufwärtigen Seite in der axialen
Richtung der Turbine (das heißt
b7, b11). 5A is a sectional view of a conventional blade 133 , and 5B is an enlarged sectional view of the turbocharger 1 on the circumference of the blade 133 when the scoop 133 in the turbine chamber 11 is arranged. The white arrows a1 and a2 in 5A and 5B indicate the direction of flow of the exhaust gas entering the turbine chamber 11 flows while arrows b6 to b13 in the same drawing indicate the direction of flow of the exhaust gas passing through the blades 133 prescribed (distracted). That is, the comparative example, which is in 5A and 5B is different from the exemplary embodiment shown in FIG 4A and 4B shown only in terms of the shape of the blades. The sectional view of 5A is a sectional view taken along a line 5A-5A in FIG 5B , Out 5A and 5B it can be seen that a front end edge 133c the conventional shovel 133 located farther on the upstream side in the axial direction of the turbine than the end portion on the downstream side of the downstream-side flow inlet Gd. In other words, it is obvious that a receding section 133a the shovel 133 disposed transversely through a region leading to the downstream-side flow inlet Gd in FIG 5B is opposite. This point is clearly different from the blade 33 the exemplary embodiment. As a result of this difference, the bucket leads 133 the exhaust gas not only to the downstream side in the axial direction of the turbine (ie, b6, b8, b9, b10, b12, b13) but also to the upstream side in the axial direction of the turbine (that is, b7, b11).
Ergebnisse
aus einer Rechneranalyse bezüglich
dieser Art einer Abgasströmung
sind in einem Modellformat in 6 gezeigt.
Die weißen
Pfeile c1 und c2 in 6 zeigen die Strömung des
Abgases an, bevor es durch die Schaufeln 133 geführt wird. Die
weiteren Pfeile in der Zeichnung zeigen die Strömung des Abgases an, die durch
die Schaufeln 133 geführt
wurde. Wie aus 6 offensichtlich ist, führen die
herkömmlichen
Schaufeln 133 einen Teil des Abgases zu der stromaufwärtigen Seite
in der axialen Richtung der Turbine, das heißt in einer Rückströmungsrichtung.
Es ist offensichtlich, dass als ein Ergebnis ein Abreißen der
Abgasströmung
nahe der Wandfläche
des Turbinengehäuses 5 an
der stromabwärtigen
Seite des stromabwärtigen
Strömungseinlasses
Gd auftritt. Dies bedeutet, dass das Abgas nicht adäquat durch
die Schaufeln 133 zu dem Auslassabschnitt 13 des
Turbinengehäuses 5 strömt. Zum
Beispiel puffern (behindern) sich das Abgas, das zu dem Auslassabschnitt 13 strömt, und
das Abgas, das stromaufwärtig
zurückströmt, wodurch
sich ein großer
Strömungsverlust
ergibt, so dass ein guter Turbinenwirkungsgrad nicht erreicht wird.Results from a computer analysis of this type of exhaust flow are in a model format in FIG 6 shown. The white arrows c1 and c2 in 6 indicate the flow of exhaust gas before passing through the blades 133 to be led. The other arrows in the drawing indicate the flow of exhaust gas flowing through the blades 133 was led. How out 6 obviously, the conventional blades run 133 a part of the exhaust gas to the upstream side in the axial direction of the turbine, that is, in a return flow direction. It is obvious that, as a result, the exhaust flow is torn off near the wall surface of the turbine housing 5 occurs at the downstream side of the downstream flow inlet Gd. This means that the exhaust does not adequately through the blades 133 to the outlet section 13 of the turbine housing 5 flows. For example, the exhaust gas to the exhaust section buffers 13 flows, and the exhaust gas flowing back upstream, resulting in a large flow loss, so that a good turbine efficiency is not achieved.
Im
Gegensatz dazu sind Ergebnisse aus einer Rechneranalyse bezüglich der
Strömung
eines Abgases, wenn die Schaufel 33 des beispielhaften Ausführungsbeispiels
verwendet wird, in einem Modellformat in 7 gezeigt.
Die weißen
Pfeile d1 und d2 in 7 zeigen die Strömung des
Abgases an, bevor es durch die Schaufeln 33 geführt wird.
Die weiteren Pfeile in der Zeichnung zeigen die Strömung des
Abgases an, das durch die Schaufeln 33 geführt wurde.
Wie aus 7 offensichtlich ist, führen die Schaufeln 33 dieses
beispielhaften Ausführungsbeispiels
das Abgas adäquat
in der Richtung des Auslassabschnitts 13 des Turbinengehäuses 5 an
der stromabwärtigen
Seite in der axialen Richtung der Turbine und dergleichen. In anderen
Worten wird die Richtung des Abgases, das von dem Gasströmungseinlass
G in die Turbinenradkammer 11 einströmt, durch die Schaufeln 33 des
Turbinenrads 3 ungefähr um
90 Grad verändert,
und wird dann von dem Auslassabschnitt 13 des Turbinengehäuses 5 abgegeben.
Als Ergebnis wird eine Abgasenergie von dem Abgas über die
Schaufeln 33 adäquat
wiedergewonnen. Außerdem
strömt
das Abgas gleichmäßig zu der Abgasleitung
weiter stromabwärts
(was nicht gezeigt ist), so dass ein Strömungsverlust reduziert wird,
wobei dies ermöglicht,
dass der Turbinenwirkungsgrad verbessert werden kann.In contrast, results from a computer analysis regarding the flow of an exhaust gas when the blade 33 of the exemplary embodiment is used in a model format in FIG 7 shown. The white arrows d1 and d2 in 7 indicate the flow of exhaust gas before passing through the blades 33 to be led. The other arrows in the drawing indicate the flow of exhaust gas through the blades 33 was led. How out 7 obviously, lead the blades 33 this exemplary embodiment the exhaust gas plays adequately in the direction of the outlet portion 13 of the turbine housing 5 on the downstream side in the axial direction of the turbine and the like. In other words, the direction of the exhaust gas flowing from the gas flow inlet G into the turbine wheel chamber 11 flows in, through the blades 33 of the turbine wheel 3 changed by about 90 degrees, and then from the outlet section 13 of the turbine housing 5 issued. As a result, exhaust gas energy from the exhaust gas is transmitted through the blades 33 recovered adequately. In addition, the exhaust gas flows smoothly to the exhaust passage further downstream (which is not shown), so that a flow loss is reduced, enabling the turbine efficiency to be improved.
Während die
Erfindung auf der Grundlage des vorstehenden beispielhaften Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist es nicht auf dieses beispielhafte Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Zum Beispiel kann der stromaufwärtigseitige
Strömungseinlass
Gu und der stromabwärtigseitige
Strömungseinlass
Gd auch mit einer Vielzahl von Düsen
vorgesehen sein, die entlang deren gesamten Umfängen radial angeordnet sind.
Als Ergebnis wird das Abgas von der Spiralkammer 9 zu der
Turbinenradkammer 11 mit einer größeren Kraft und einer vorgeschriebenen
Richtung eingeführt.
Demgemäß ist es
möglich, eine
größere Menge
von Abgasenergie zu gewinnen, wodurch somit weiter ein Turbinenwirkungsgrad
verbessert wird. Alternativ kann anstelle einer Vielzahl von Düsen ein
Gleichrichtelement oder eine Einrichtung vorgesehen sein, die die
Abgasströmung
nicht behindert, wie zum Beispiel eine Vielzahl von Schaufeln, die
eine ähnliche
Gleichrichtwirkung wie die Düsen
aufweisen. Ferner ist in dem vorstehenden beispielhaften Ausführungsbeispiel
die Trennwand 15 einstückig
mit dem Turbinengehäuse 5 gestützt. Jedoch
kann in dieser Erfindung, so lange der Gasströmungseinlass G zu der Turbinenradkammer 11 in
der axialen Richtung der Turbine in zumindest zwei Teile geteilt
ist, die Trennwand 15 jegliche Größe und Form aufweisen und in
irgendeiner Art und Weise gestützt sein.
Außerdem
ist der vorstehende Turbolader 1 in der Lage, eine große Menge
von Abgas aufzunehmen. Jedoch kann auch eine Struktur vorgesehen sein,
die es ermöglicht,
dass ein Teil des Abgases das Turbinenrad umgeht, um den Druckanstieg
zu regulieren. Ferner kann das Schaltventil 17 lediglich
auf der Grundlage des Drucks in dem Abgasdurchgang 54,
lediglich auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl oder auf
der Grundlage einer Kombination der Verbrennungsmotorlast, des Drucks
in dem Abgasdurchgang 54 und der Verbrennungsmotordrehzahl
gesteuert werden.While the invention has been described on the basis of the above exemplary embodiment, it is not limited to this exemplary embodiment. For example, the upstream-side flow inlet Gu and the downstream-side flow inlet Gd may also be provided with a plurality of nozzles arranged radially along their entire peripheries. As a result, the exhaust gas from the scroll chamber 9 to the turbine wheel chamber 11 introduced with a greater force and a prescribed direction. Accordingly, it is possible to obtain a larger amount of exhaust gas energy, thus further improving turbine efficiency. Alternatively, instead of a plurality of nozzles, there may be provided a rectifying element or means which does not hinder the flow of exhaust gas, such as a plurality of blades having a similar rectifying action as the nozzles. Further, in the above exemplary embodiment, the partition wall 15 integral with the turbine housing 5 supported. However, in this invention, as long as the gas flow inlet G to the turbine chamber 11 in the axial direction of the turbine is divided into at least two parts, the partition wall 15 have any size and shape and be supported in any way. In addition, the above turbocharger 1 able to absorb a large amount of exhaust gas. However, a structure may also be provided that allows some of the exhaust gas to bypass the turbine wheel to regulate the pressure increase. Furthermore, the switching valve 17 solely on the basis of the pressure in the exhaust passage 54 based solely on the engine speed or based on a combination of the engine load, the pressure in the exhaust passage 54 and the engine speed are controlled.
Außerdem weist
die Schaufel 33 in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
eine Reaktionsform auf, sie kann aber alternativ eine sogenannte Stoßform oder
Stoßreaktionsform
aufweisen. 8 zeigt ein Beispiel einer
Schaufel 33Z mit einer Stoßform. 8A ist
eine Schnittansicht der Schaufel 33Z, und 8B ist
eine vergrößerte Schnittansicht des
Turboladers an dem Umfang der Schaufel 33Z, wenn die Schaufel 33Z in
einer Turbinenradkammer angeordnet ist. 8A und 8B unterscheiden sich
von 4A und 4B nur
bezüglich
den Schaufeln.In addition, the bucket points 33 In this exemplary embodiment, it may have a reaction shape, but may alternatively have a so-called impact shape or impact reaction shape. 8th shows an example of a blade 33Z with a shock shape. 8A is a sectional view of the blade 33Z , and 8B FIG. 10 is an enlarged sectional view of the turbocharger at the periphery of the blade. FIG 33Z when the scoop 33Z is arranged in a turbine wheel chamber. 8A and 8B are different from 4A and 4B only with respect to the blades.
Die
Schaufel 33Z, die in 8A gezeigt
ist, weist eine sogenannte Stoßform
auf. Ein zurückweichender
Abschnitt 33Za der Schaufel 33Z ist entfernter
an der stromabwärtigen
Seite in der axialen Richtung als der stromabwärtigseitige Strömungseinlass Gd
positioniert. Dies bedeutet, dass ein gerader Abschnitt 33Zb der
Schaufel 33Z gegenüberliegend
zu dem stromaufwärtigseitigen
Strömungseinlass
Gu und dem stromabwärtigseitigen
Strömungseinlass Gd
ist. Außerdem
tritt ein Grenzpunkt 33Zc, der der Grundabschnitt des zurückweichenden
Abschnitts 33Za ist, durch den stromabwärtigseitigen Endabschnitt des
stromabwärtigseitigen
Strömungseinlasses
Gd, wenn die Schaufel 33Z an dem Umfang der Nabe 31 angeordnet
ist, und er ist entweder entfernter an der stromabwärtigen Seite
in der axialen Richtung der Turbine als die Ebene B, die senkrecht zu
der Turbinenachsenmitte L ist, oder in dieser Ebene B positioniert.
Der Betrieb gemäß dieser
Struktur ist der gleiche wie der Betrieb des vorstehenden beispielhaften
Ausführungsbeispiels,
und dessen Beschreibung ist daher weggelassen.The shovel 33Z , in the 8A is shown has a so-called impact shape. A receding section 33Za the shovel 33Z is positioned farther on the downstream side in the axial direction than the downstream side flow inlet Gd. This means that a straight section 33Zb the shovel 33Z opposite to the upstream-side flow inlet Gu and the downstream-side flow inlet Gd. In addition, a boundary point occurs 33Zc , which is the basic section of the receding section 33Za is, through the downstream-side end portion of the downstream-side flow inlet Gd, when the blade 33Z at the periphery of the hub 31 and is either more distant on the downstream side in the axial direction of the turbine than the plane B perpendicular to the turbine axis center L or positioned in this plane B. The operation according to this structure is the same as the operation of the above exemplary embodiment, and the description thereof is therefore omitted.
Während die
Erfindung mit Bezug auf ihre beispielhaften Ausführungsbeispiele beschrieben
ist, ist es selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele
oder Konstruktionen beschränkt
ist. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung beabsichtigt, um verschiedene
Modifikationen und äquivalente
Anordnungen abzudecken. Zusätzlich
sind, während
die verschiedenen Elemente der beispielhaften Ausführungsbeispiele
in verschiedenen Kombinationen und Gestaltungen gezeigt sind, die
beispielhaft sind, weitere Kombinationen und Gestaltungen, die mehrere,
ein paar oder nur ein einziges Element beinhalten, auch innerhalb
des Kerns und Schutzumfangs der Erfindung.While the
Invention described with reference to their exemplary embodiments
is, of course,
that the invention is not limited to the exemplary embodiments
or constructions limited
is. In contrast, the invention is intended to be various
Modifications and equivalents
Cover arrangements. additionally
are while
the various elements of the exemplary embodiments
are shown in various combinations and designs that
are exemplary, other combinations and designs, the more,
contain a few or only a single element, even within
the core and scope of the invention.
Ein
Turbolader (1), der mit einer Radialturbine vorgesehen
ist, die in einem Turbinengehäuse
(5) untergebracht ist und eine Schaufel (33) aufweist,
die durch ein Abgas von einem Verbrennungsmotor (50), das
von einer Spiralkammer (9), die durch das Turbinengehäuse (5)
geteilt ausgebildet ist, zu einer Turbinenradkammer (11)
strömt,
um eine Turbinenachsmitte (L) gedreht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein Gasströmungseinlass
(Gu, Gd) von der Spiralkammer (9) zu der Turbinenradkammer
(11) zu einem Vorderkantenabschnitt (3a) und einem
Deckbandabschnitt (3c) der Schaufel (33) gegenüberliegend
ist, und dass ein zurückweichender
Abschnitt (33a), der zunehmend zurückweicht, je entfernter eine
Position in der Drehrichtung der Schaufel (33) an der stromabwärtigen Seite
in der Richtung der Turbinenachsmitte (L) ist, entfernter an einer
stromabwärtigen
Seite in der Richtung der Turbinenachsmitte (L) als der Gasströmungseinlass
(Gu, Gd) angeordnet ist.A turbocharger ( 1 ), which is provided with a radial turbine, which in a turbine housing ( 5 ) is housed and a shovel ( 33 ), which by an exhaust gas from an internal combustion engine ( 50 ), which comes from a spiral chamber ( 9 ) through the turbine housing ( 5 ) is divided, to a turbine wheel chamber ( 11 ) is rotated about a turbine center (L) is characterized in that a gas flow inlet (Gu, Gd) from the spiral chamber ( 9 ) to the turbine wheel chamber ( 11 ) to a leading edge portion ( 3a ) and a shroud section ( 3c ) of the blade ( 33 ) opposite and that a receding section ( 33a ), which increasingly recedes, the farther away a position in the direction of rotation of the blade ( 33 ) on the downstream side in the direction of the turbine center (L), located farther on a downstream side in the direction of the turbine center (L) than the gas flow inlet (Gu, Gd).