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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader-Motor, der in einem Motorkörper mit einem zwei unabhängige Turboeinheiten umfassenden Turbolader versehen ist.
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Technischer Hintergrund
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Bei einem Turbolader-Motor ist ein Turbolader, der ausgelegt ist, um Ansaugluft mithilfe von Abgasenergie eines Motors zu laden, benachbart zu einer Seitenwand eines Motorkörpers montiert. In dem Gehäuse des Turboladers sind ein Auslasskanal und ein Einlasskanal ausgebildet. Eine Turbinenkammer, die ausgelegt ist, um eine Turbine aufzunehmen, kommuniziert mit dem Auslasskanal. Eine Verdichterkammer, die ausgelegt ist, um ein Verdichterlaufrad aufzunehmen, kommuniziert mit dem Einlasskanal. Dem Auslasskanal wird Abgas von dem Motorkörper zugeführt und dem Motorkörper zuzuführende Ansaugluft strömt durch den Einlasskanal. Die Turbine wird durch Abgas um eine Turbinenwelle gedreht, um das Verdichterlaufrad in der Verdichterkammer, das mit der Turbinenwelle verbunden ist, zu drehen, um Ansaugluft zu laden.
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Üblicherweise ist ein Turbolader bekannt, bei dem zwei unabhängige Turboeinheiten in Reihe in einem Auslasskanal angeordnet sind.
DE 10 2011 104 450 A1 offenbart beispielsweise einen zweistufigen Turbolader, der mit einer großen Turboeinheit, die ausgelegt ist, um in allen Drehzahlbereichen eines Motors betrieben zu werden, und einer kleinen Turboeinheit, die ausgelegt ist, um hauptsächlich in einem niedrigen Drehzahlbereich des Motors betrieben zu werden, versehen ist. Sowohl die große Turboeinheit als auch die kleine Turboeinheit umfassen eine Turbinenkammer, eine Verdichterkammer und eine Turbinenwelle, die sich zwischen der Turbinenkammer und der Verdichterkammer erstreckt. Einen ähnlichen zweistufigen Turbolader mit zwei unabhängigen Turboeinheiten zeigt ferner die Schrift
DE 102 30 934 A1 , gemäß der die Niederdruckturbine am Abgassammler angeordnet ist.
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Bei einem Turbolader gibt es immer zwei Forderungen, d.h. eine Forderung bezüglich Erhöhen einer Leistung durch effizientes Übertragen von kinetischer Energie von Abgasluft zu einer Turbine und eine Forderung bezüglich Miniaturisierung. Bei dem vorstehend erwähnten zweistufigen Turbolader ist die Struktur eines Auslasskanals, insbesondere die Struktur eines Auslasskanals in der Turbine, die zwischen zwei Turbinenkammern kommuniziert, tendenziell kompliziert. Dies kann einen Widerstand gegenüber einem Strömen von Abgas in dem Auslasskanal hervorrufen, und kinetische Energie zum Antreiben einer Turbine kann verloren gehen. Daher ist das Erfüllen der vorstehend erwähnten zwei Forderungen auf hohem Niveau eine anspruchsvolle Aufgabe.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Turbolader-Motor vorzusehen, der mit einem zwei unabhängige Turboeinheiten umfassenden Turbolader versehen ist, welcher es ermöglicht, große kinetische Energie von Abgas auf Turbinen zu geben und Miniaturisierung zu erreichen.
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Zum Verwirklichen der vorstehend erwähnten Aufgabe umfasst ein Turbolader-Motor nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Motorkörper, der mit einem Zylinder und einer Motorausgangswelle verstehen ist; und einen Turbolader, der benachbart zu dem Motorkörper angeordnet ist und einen Auslasskanal, durch welchen Abgas von dem Motorkörper zugeführt wird, und einen Einlasskanal, durch welchen dem Motorkörper Ansaugluft zugeführt wird, umfasst, um die Ansaugluft zu laden.
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Der Turbolader umfasst eine erste Turboeinheit und eine zweite Turboeinheit. Die erste Turboeinheit umfasst eine erste Turbinenkammer, die mit dem Auslasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um eine erste Turbine aufzunehmen, eine erste Verdichterkammer, die mit dem Einlasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um einen ersten Verdichter aufzunehmen, und eine erste Turbinenwelle, die sich zwischen der ersten Turbinenkammer und der ersten Verdichterkammer erstreckt, um zwischen der ersten Turbine und dem ersten Verdichter zu verbinden. Die zweite Turboeinheit umfasst eine zweite Turbinenkammer, die mit dem Auslasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um eine zweite Turbine aufzunehmen, eine zweite Verdichterkammer, die mit dem Einlasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um einen zweiten Verdichter aufzunehmen, und eine zweite Turbinenwelle, die sich zwischen der zweiten Turbinenkammer und der zweiten Verdichterkammer erstreckt, um zwischen der zweiten Turbine und dem zweiten Verdichter zu verbinden.
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Die erste Turbinenkammer ist in dem Auslasskanal an einer stromaufwärts befindlichen Seite der zweiten Turbinenkammer angeordnet. Die erste Turbinenwelle und die zweite Turbinenwelle sind so angeordnet, dass sie sich im Allgemeinen in einer gleichen Richtung wie die Motorausgangswelle erstrecken. Die zweite Turboeinheit ist bezüglich des Motorkörpers so angeordnet, dass in einer Draufsicht in einer Achsenrichtung des Zylinders verglichen mit der ersten Turbinenwelle die zweite Turbinenwelle fern von der Motorausgangswelle ist.
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In einer Seitenansicht bei Blick auf die erste Turbinenwelle und die zweite Turbinenwelle von einer Seite der ersten Turbinenkammer und der zweiten Turbinenkammer befindet sich der Motorkörper an einer linken Seite der zweiten Turboeinheit. Die zweite Turbinenwelle wird im Uhrzeigersinn um eine Achse derselben gedreht. Ein in der Turbine befindlicher Kanal von einem Austritt aus der ersten Turbinenkammer zu einem Eintritt in die zweite Turbinenkammer ist verglichen mit der zweiten Turbinenwelle an einer Seite des Motorkörpers angeordnet.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen bei Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den Begleitzeichnungen besser hervor.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Turbolader-Motors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration des Turbolader-Motors und periphere Komponenten desselben sowie eine Strömung von Ansaugluft und eine Strömung von Abgas zeigt;
- 3 ist eine Längsschnittansicht eines Turbolader von der Seite einer Turbine aus gesehen;
- 4 ist eine Draufsicht auf den Motor;
- 5 ist eine Schnittansicht zum Beschreiben eines Abstands zwischen Turboachsen des Turboladers;
- 6 ist eine Seitenansicht des Turboladers, die eine Strömung von Abgas in dem Turbolader in einem niedrigen Drehzahlbereich eines Motorkörpers zeigt;
- 7 ist eine Seitenansicht des Turboladers, die eine Strömung von Abgas in dem Turbolader in einem mittleren Drehzahlbereich bis zu einem hohen Drehzahlbereich des Motorkörpers zeigt; und
- 8 ist eine Draufsicht, die eine Anordnung eines Turboladers als Abwandlung der Ausführungsform zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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[Schematische Konfiguration des Motors]
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Im Folgenden wird ein Turbolader-Motor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruhend auf den Zeichnungen näher beschrieben. Zunächst wird eine schematische Konfiguration des Motors beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Turbolader-Motors 1 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, In 1 und den anderen Zeichnungen sind eine Vorderseitenrichtung, eine Rückseitenrichtung, eine Richtung nach links, eine Richtung nach rechts, eine Richtung nach oben und eine Richtung nach unten gezeigt. Dies dient der Erläuterung und zeigt nicht zwingend tatsächliche Richtungen.
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Der Turbolader-Motor 1 umfasst einen Mehrzylinder-Motorkörper 10, einen Abgaskrümmer 14, der mit einer rechten Fläche 10R des Motorkörpers 10 verbunden ist, einen nicht dargestellten Ansaugkrümmer und einen Turbolader 3, der benachbart zu der rechten Seite des Motorkörpers 10 angeordnet ist. Auch wenn in 1 auf eine Darstellung verzichtet ist, ist der Umfang des Abgaskrümmers 14 von einer Krümmerisolierung umgeben, die rechte Fläche des Motorkörpers 10 ist von einer Motorkörperisolierung bedeckt und der Umfang des Turboladers 3 ist von einer Turboisolierung bedeckt, um periphere Komponenten gegenüber Wärme zu isolieren.
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Der Motorkörper 10 ist ein Vierzylinder-Dieselreihenmotor. Der Motorkörper 10 umfasst einen Zylinderblock 11, einen Zylinderkopf 12, der an einer oberen Fläche des Zylinderblocks 11 montiert ist, und einen Zylinderkopfdeckel 13, der oberhalb des Zylinderkopfs 12 angeordnet ist. Der Zylinderblock 11 umfasst vier Zylinder 2 (siehe 4, wovon jeder einen Kraftstoffbrennraum bildet.
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Der Abgaskrümmer 14 umfasst innen einen Krümmerkanal, der ausgelegt ist, um von einem Auslass 25 (siehe 2) jedes Zylinders 2 Abgas in einem Strömungskanal zu sammeln. Ein Abschnitt des Abgaskrümmers 14 an der Einlassseite ist mit dem Zylinderkopf 12 verbunden, und ein Abschnitt des Abgaskrümmers 14 an der Auslassseite ist mit dem Turbolader 3 verbunden. Der nicht gezeigte Ansaugkrümmer umfasst innen einen Krümmerkanal zum Zuführen von Ansaugluft von einem Einlasskanal zu einem Einlass 24 jedes Zylinders 2.
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Der Turbolader 3 ist eine Vorrichtung, die benachbart zu einem hinteren rechten Abschnitt des Motorkörpers 10 angeordnet und ausgelegt ist, um zu dem Motorkörper 10 einzuleitenden Ansaugluft mithilfe von Abgasenergie, die von dem Motorkörper abzulassen ist, zu laden. Der Turbolader 3 umfasst eine große Turboeinheit 3A (eine zweite Turboeinheit), die ausgelegt ist, um Ansaugluft zu laden, wenn der Motorkörper 10 in allen Drehzahlbereichen betrieben wird, und eine kleine Turboeinheit 3B (eine erste Turboeinheit), die ausgelegt ist, um Ansaugluft zu laden, wenn der Motorkörper 10 hauptsächlich in einem niedrigen Drehzahlbereich betrieben wird. In der Ausführungsform ist die kleine Turboeinheit 3B von der großen Turboeinheit 2A an einer Stelle unterhalb der großen Turboeinheit 3A durchgehend fortgesetzt. Sowohl die große Turboeinheit 3A als auch die kleine Turboeinheit 3B umfassen eine Turbinenkammer, die an der Vorderseite angeordnet ist, und eine Verdichterkammer, die an der Rückseite angeordnet ist. In dem Turbolader 3 sind ein Auslasskanal, durch den Abgas von dem Motorkörper 10 mittels der Turbinenkammern zugeführt wird, und ein Einlasskanal, durch den dem Motorkörper 10 zuzuführende Ansaugluft über die Verdichterkammern strömt, ausgebildet. Die Turbinenkammern sind mit anderen Worten in einem Abgasweg des Motorkörpers 10 angeordnet, und die Verdichterkammern sind in einem Ansaugweg des Motorkörpers 10 angeordnet.
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[Interne Konfiguration des Motors]
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2 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration des Turbolader-Motors 1 und periphere Komponenten desselben sowie eine Strömung von Ansaugluft und eine Strömung von Abgas zeigt. Der Motor 1 umfasst den Motorkörper 10, einen Einlasskanal P1 zum Einleiten von Verbrennungsluft zu dem Motorkörper 10, einen Auslasskanal P2 zum Ablassen von Verbrennungsgas (Abgas), das in dem Motorkörper 10 erzeugt wird, den Turbolader 3, der mit Kanälen versehen ist, die einen Teil des Einlasskanals P1 und einen Teil des Auslasskanals P2 bilden, eine Abgasreinigungsvorrichtung 70, die nahe einem stromabwärts befindlichen Ende des Auslasskanals P2 angeordnet ist, und eine AGR(Abgasrückführungs)-Vorrichtung 80, die zwischen dem Einlasskanal P1 und dem Auslasskanal P2 angeordnet ist.
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In jedem Zylinder 2 des Motorkörpers 10 sind ein Kolben 21, ein Brennraum 22, eine Kurbelwelle 23, der Einlass 24, der Auslass 25, ein Einlassventil 26 und ein Auslassventil 27 vorgesehen. 2 zeigt einen Zylinder 2. In dem Zylinder 2 ist der Kolben 21 hin- und herbewegbar aufgenommen. Der Brennraum 22 ist oberhalb des Kolbens 21 in dem Zylinder 2 ausgebildet. Von einem nicht gezeigten Injektor wird Dieselkraftstoff in den Brennraum 22 eingespritzt. Von dem Injektor eingespritzter Kraftstoff wird mit Luft gemischt, die von dem Einlasskanal P1 zuzuführen ist, und das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet sich in dem Brennraum 22. Der Kolben 21 wird nach oben und unten hin- und herbewegt, während er von einer durch die Verbrennung erzeugte Expansionskraft nach unten geschoben wird.
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Die Kurbelwelle 23 ist eine Ausgangswelle des Motorkörpers 10 und ist unterhalb des Kolbens 21 angeordnet. Der Kolben 21 und die Kurbelwelle 23 sind mittels einer Pleuelstange miteinander verbunden. Die Kurbelwelle 23 wird als Reaktion auf eine Hubbewegung des Kolbens 21 um eine Achse derselben gedreht. Der Einlass 24 ist eine Öffnung zum Einleiten von Luft (Ansaugluft), die von dem Einlasskanal P1 in den Zylinder 2 zu befördern ist. Der Auslass 25 ist eine Öffnung zum Ablassen von Abgas, das durch Verbrennung von Kraftstoff in dem Zylinder 2 erzeugt wird, zu dem Auslasskanal P2. Das Einlassventil 26 ist ein Ventil, das ausgelegt ist, um den Einlass 24 zu öffnen und zu schließen, und das Auslassventil 27 ist ein Ventil, das ausgelegt ist, um den Auslass 25 zu öffnen und zu schließen.
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Ein Luftfilter 41, ein Verdichterabschnitt (eine große Verdichterkammer 34 und eine kleine Verdichterkammer 36) des Turboladers 3, ein Zwischenkühler 42 und eine Drosselklappe 43 sind in dieser Reihenfolge in dem Einlasskanal P1 von der stromaufwärts liegenden Seite einer Strömung von Ansaugluft vorgesehen. Ein stromabwärts befindliches Ende des Einlasskanals P1 ist mittels des nicht gezeigten Ansaugkrümmers mit dem Einlass 24 verbunden. Der Luftfilter 41 reinigt zu dem Einlasskanal P1 einzuleitende Luft. Der Zwischenkühler 42 kühlt Luft, die dem Brennraum 22 durch den Einlass 24 zuzuführen ist. Die Drosselklappe 43 ist ein Ventil, das ausgelegt ist, um die dem Brennraum 22 zuzuführende Ansaugluftmenge anzupassen. Zu beachten ist, dass ein Blowby-Rückführungskanal 411 zum Befördern von Blowby-Gas zu dem Brennraum 22 in dem Einlasskanal P1 mit einem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des Turboladers 3 verbunden ist. Ansaugluft wird geladen, während sie durch den Verdichterabschnitt des Turboladers 3 strömt, der später näher zu beschreiben ist.
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Ein stromaufwärts befindliches Ende des Auslasskanals P2 ist mittels des Abgaskrümmers 14 mit dem Auslass 25 verbunden. Ein Turbinenabschnitt (eine kleine Turbinenkammer 35 und eine große Turbinenkammer 33) des Turboladers 3 und die Abgasreinigungsvorrichtung 70 sind in dieser Reihenfolge in dem Auslasskanal P2 von der stromaufwärts liegenden Seite einer Abgasluftströmung vorgesehen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 70 ist durch eine katalytische Vorrichtung 71, die einen NOx-Adsorptions-/Reduktionskatalysator umfasst, der ausgelegt ist, um NOx in Abgas zeitweilig zu adsorbieren und danach zu reduzieren, und einen DPF (Dieselpartikelfilter) 72, der ausgelegt ist, um Partikelmaterial in Abgas zurückzuhalten, gebildet. Kinetische Energie aus Abgas wird wiedergewonnen, wenn das Abgas durch den Turbinenabschnitt des Turboladers 3 strömt.
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Die AGR-Vorrichtung 80 ist eine Vorrichtung, die ausgelegt ist, um einen Teil von Abgas (AGR-Gas), das von dem Motorkörper 10 abgelassen wird, zu Ansaugluft zurückzuführen. Die AGR-Vorrichtung 80 umfasst einen ersten AGR-Kanal 81 und einen zweiten AGR-Kanal 84, die mit dem Auslasskanal P2 bzw. dem Einlasskanal P1 kommunizieren, und ein erstes AGR-Ventil 82 und ein zweites AGR-Ventil 85, die ausgelegt sind, um den ersten AGR-Kanal 81 bzw. den zweiten AGR-Kanal 84 zu öffnen und zu schließen. In dem ersten AGR-Kanal 81 ist ein AGR-Kühler 83 vorgesehen. Von dem AGR-Kühler 83 wird AGR-Gas gekühlt, während es durch den ersten AGR-Kanal 81 strömt. Danach strömt das gekühlte AGR-Gas in den Einlasskanal P1. In dem zweiten AGR-Kanal 84 ist dagegen kein AGR-Kühler vorgesehen, und AGR-Gas darf in den Einlasskanal P1 strömen, während ein Hochtemperaturzustand desselben beibehalten wird. Der erste AGR-Kanal 81 und der zweite AGR-Kanal 84 kommunizieren zwischen einem bezüglich des Turboladers 3 stromaufwärts befindlichen Abschnitt des Auslasskanals P2 und einem bezüglich der Drosselklappe 43 stromabwärts befindlichen Abschnitt des Einlasskanals P1. Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration wird Abgas, bevor es zu dem Turbinenabschnitt des Turboladers 3 eingeleitet wird, zusammen mit Ansaugluft dem Einlass 24 zugeführt.
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[Einzelheiten des Turboladers]
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Als Nächstes wird eine detaillierte Struktur des Turboladers 3 gemäß der Ausführungsform anhand von 2 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben umfasst der Turbolader 3 die große Turboeinheit 3A zur Verwendung bei Betreiben des Motors in einem mittleren Drehzahlbereich bis hohen Drehzahlbereich und die kleine Turboeinheit 3B zur Verwendung bei Betreiben des Motors in einem niedrigen Drehzahlbereich. Die große Turboeinheit 3A umfasst die große Turbinenkammer 33 (eine zweite Turbinenkammer) und die große Verdichterkammer 34 (eine zweite Verdichterkammer). Analog umfasst die kleine Turboeinheit 3B die kleine Turbinenkammer 35 (eine erste Turbinenkammer) und die kleine Verdichterkammer 36 (eine erste Verdichterkammer). Die große Turbinenkammer 33 und die kleine Turbinenkammer 35 kommunizieren mit dem Auslasskanal P2, und die große Verdichterkammer 34 und die kleine Verdichterkammer 36 kommunizieren mit dem Einlasskanal P1.
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In der großen Turbinenkammer 33 ist eine große Turbine 33T (eine zweite Turbine) aufgenommen, und in der großen Verdichterkammer 34 ist ein großer Verdichter 34B (ein zweiter Verdichter) aufgenommen. Die große Turbine 33T und der große Verdichter 34B sind durch eine Welle der großen Turbine 37 (eine zweite Turbinenwelle) verbunden. Die Welle der großen Turbine 37 erstreckt sich zwischen der großen Turbinenkammer 33 und der großen Verdichterkammer 34. Die große Turbine 33T ist an einem Ende der Welle der großen Turbine 37 angebracht, und der große Verdichter 34B ist an dem anderen Ende derselben angebracht. Die große Turbine 33T wird durch Aufnehmen von kinetischer Energie aus Abgas um eine Achse der Welle der großen Turbine 37 gedreht. Analog wird der große Verdichter 34B um die Achse der Welle der großen Turbine 37 gedreht, um Ansaugluft zu verdichten (zu laden). Wenn die große Turbine 33T durch Aufnehmen kinetischer Energie aus Abgas gedreht wird, wird auch der große Verdichter 34B mit der großen Turbine 33T um die Achse der Welle der großen Turbine 37 gedreht.
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Als große Turbine 33T kann ein Laufrad verwendet werden, das mehrere Schaufeln umfasst und ausgelegt ist, um um die Achse der Welle der großen Turbine 37 zu drehen, wenn Abgas auf die Schaufeln trifft. Die große Turbine 33T ist eine so genannte VGT-Turbine (VGT= Turbolader veränderlicher Geometrie), bei der ein veränderlicher Schaufelmechanismus 39, der den Durchsatz von Abgas (eine Turbinenleistung) ändern kann, vorgesehen ist. Der veränderliche Schaufelmechanismus 39 ist an dem Außenumfang der großen Turbine 33T angeordnet und umfasst mehrere Leitschaufeln, deren Winkel veränderlich ist. Durch Anpassen des Winkels der Leitschaufeln wird der Strömungsquerschnitt des zu der großen Turbine 33t strömenden Abgases geändert. Somit wird der Durchsatz von Abgas angepasst. Der Winkel der Leitschaufeln wird durch einen VGT-Aktor 39A angepasst.
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In der kleinen Turbinenkammer 35 ist eine kleine Turbine 35T (eine erste Turbine) aufgenommen, und in der kleinen Verdichterkammer 36 ist ein kleiner Verdichter 36B (ein erster Verdichter) aufgenommen. Die kleine Turbine 35T und der kleine Verdichter 36B sind durch eine Welle der kleinen Turbine 38 (eine erste Turbinenwelle) verbunden. Die Welle der kleinen Turbine 38 erstreckt sich zwischen der kleinen Turbinenkammer 35 und der kleinen Verdichterkammer 36. Die kleine Turbine 35T ist an einem Ende der Welle der kleinen Turbine 38 angebracht, und der kleine Verdichter 36B ist an dem anderen Ende derselben angebracht. Die kleine Turbine 35T wird durch Aufnehmen von kinetischer Energie aus Abgas um eine Achse der Welle der kleinen Turbine 38 gedreht. Analog wird der kleine Verdichter 36B um die Achse der Welle der kleinen Turbine 38 gedreht, um Ansaugluft zu verdichten (zu laden). Wenn die kleine Turbine 35T durch Aufnehmen kinetischer Energie aus Abgas gedreht wird, wird auch der kleine Verdichter 36B mit der kleinen Turbine 35T um die Achse der Welle der kleinen Turbine 38 gedreht. In der Ausführungsform wird eine so genannte FGT-Turbine (FGT = Turbolader fester Geometrie), die den Durchsatz von zu der kleinen Turbine 35T strömendem Abgas nicht ändern kann, als kleine Turbine 35T verwendet.
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Die Leistung der großen Turbine 33T ist größer als die Leistung der kleinen Turbine 35T eingestellt. Im Einzelnen ist die große Turbine 33T eine Turbine, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der kleinen Turbine 35T ist (siehe 3). Ferner ist die Leistung des großen Verdichters 34B größer als die Leistung des kleinen Verdichters 36B eingestellt. Gemäß dieser Konfiguration ist die große Turboeinheit 3A betreibbar, um verglichen mit der kleinen Turboeinheit 3B die große Turbine 33T durch Abgas mit einem größeren Durchsatz zu drehen, und ist betreibbar, um Ansaugluft mit einem größeren Durchsatz durch Drehung des großen Verdichters 34B zu laden.
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Der Turbolader 3 umfasst innen einen Lader-Einlasskanal 44 als Kanal, der einen Teil des Einlasskanals P1 bildet. Der Lader-Einlasskanal 44 umfasst einen Einlasseintrittskanal 45, einen Kanal im Verdichter 46, einen stromabwärts befindlichen Kanal 47, einen Austrittskanal 48 und einen Einlassbypasskanal 49. Der Einlasseintrittskanal 45 ist ein Einlasskanal am weitesten stromaufwärts in dem Turbolader 3 und ist ein Kanal, der sich in der Achsenrichtung der Welle der großen Turbine 37 hin zu dem großen Verdichter 34B in der großen Verdichterkammer 34 erstreckt. Der Kanal im Verdichter 46 ist ein Kanal, der ausgelegt ist, um Ansaugluft von einem Spiralabschnitt an dem Außenumfang des großen Verdichters 34B hin zur Achse des kleinen Verdichters 36B in der kleinen Verdichterkammer 36 zu leiten.
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Der stromabwärts befindliche Kanal 47 ist ein Kanal, der sich von einem Spiralabschnitt an dem Außenumfang des kleinen Verdichters 36B hin zu dem Austrittskanal 48 erstreckt. Der Austrittskanal 48 ist in dem Turbolader 3 der am weitesten stromabwärts befindliche Einlasskanal und ist ein Kanal, der mit dem Zwischenkühler 42 zu verbinden ist. Auf diese Weise ist der große Verdichter 34B bezüglich einer Ansaugluftströmung an der stromaufwärts befindlichen Seite des kleinen Verdichters 36B angeordnet.
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Der Einlassbypasskanal 49 ist ein Kanal, der ausgelegt ist, um die kleine Verdichterkammer 36 zu umgehen, mit anderen Worten ein Kanal, der ausgelegt ist, um Ansaugluft stromabwärts zu leiten, ohne dem kleinen Verdichter 36B Ansaugluft zuzuführen. Im Einzelnen ist die Einlassbypasskanal 49 von einem mittleren Punkt an dem Kanal im Verdichter 46 abgezweigt, der ausgelegt ist, um zwischen der großen Verdichterkammer 34 und der kleinen Verdichterkammer 36 zu verbinden, und verbindet den Austrittskanal 48 mit dem stromabwärts befindlichen Kanal 47. In dem Einlassbypasskanal 49 ist ein Einlassbypassventil 491 angeordnet, das ausgelegt ist, um den Einlassbypasskanal 49 zu öffnen und zu schließen.
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In einem Zustand, in dem das Einlassbypassventil 491 vollständig geschlossen ist und der Einlassbypasskanal 49 geschlossen ist, strömt die gesamte Ansaugluftmenge in die kleine Verdichterkammer 36. In einem Zustand dagegen, in dem das Einlassbypassventil 491 geöffnet ist, umgeht eine große Menge Ansaugluft die kleine Verdichterkammer 36 und strömt stromabwärts durch den Einlassbypasskanal 49. Im Einzelnen dient der kleine Verdichter 36B, der in der kleinen Verdichterkammer 36 aufgenommen ist, als Widerstand gegen eine Ansaugluftströmung. In einem Zustand, in dem das Einlassbypassventil 491 geöffnet ist, strömt daher eine große Menge Ansaugluft in den Einlassbypasskanal 49, wo der Widerstand kleiner als der Kanal im Verdichter 46 ist. Das Einlassbypassventil 491 wird von einem Ventilaktor 492 von Unterdruckausführung geöffnet und geschlossen.
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Der Turbolader 3 umfasst innen einen Lader-Auslasskanal 50 als Kanal, der einen Teil des Auslasskanals P2 bildet. Der Lader-Auslasskanal 50 umfasst einen Abgaseintrittskanal 51, eine Verbindungskanal 52, einen kleinen Spiralkanal 53, einen Kanal im Turbo 54, einen großen Spiralkanal 55, einen Auslasskanal 56 und einen Abgasbypasskanal 57. Der Abgaseintrittskanal 51, der Verbindungskanal 52 und der kleine Spiralkanal 53 sind Kanäle, die in der kleinen Turboeinheit 3B ausgebildet sind. Der große Spiralkanal 55 und der Auslasskanal 56 sind Kanäle, die in der großen Turboeinheit 3A ausgebildet sind. Der Kanal im Turbo 54 und der Abgasbypasskanal 57 sind Kanäle, die sich zwischen der großen Turboeinheit 3A und der kleinen Turboeinheit 3B erstrecken. In der Ausführungsform ist die kleine Turbine 35T (im Einzelnen die kleinen Turbinenkammer 35) an der stromaufwärts befindlichen Seite der großen Turbine 33T (im Einzelnen der großen Turbinenkammer 33) in dem Auslasskanal P2 angeordnet.
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Der Abgaseintrittskanal 51 ist ein am weitesten stromaufwärts befindlicher Auslasskanal in dem Turbolader 3 und ist ein Kanal, der ausgelegt ist, um Abgas von der Seite des Motorkörpers 10 aufzunehmen. Der Verbindungskanal 52 ist ein Kanal, der mit einem stromabwärts befindlichen Abschnitt des Abgaseinlasskanals 51 kommuniziert, und ist ausgelegt, um Abgas hin zu der kleinen Turbinenkammer 35 zu leiten. Der kleine Spiralkanal 53 ist ein Kanal, der einen Teil der kleinen Turbinenkammer 35 bildet, und ist ausgelegt, um Abgas hin zu der kleinen Turbine 35T zu leiten. Ein stromabwärts befindliches Ende des Verbindungskanals 52 kommuniziert mit einem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des kleinen Spiralkanals 53. Der kleine Spiralkanal 53 ist ein spiralförmiger Kanal, der so angeordnet ist, dass er den Außenumfang der kleinen Turbine 35T umläuft. Der kleine Spiralkanal 53 ist so ausgelegt, dass die Kanalbreite desselben stromabwärts allmählich reduziert wird. Abgas strömt von dem kleinen Spiralkanal 53 radial hin zur Mitte der kleinen Turbine 35T, um die kleine Turbine 35T um eine Achse der Welle der kleinen Turbine 38 zu drehen.
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Der Kanal in der Turbine 54 ist ein Kanal, der zwischen der kleinen Turbine 35T und einem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des großen Spiralkanals 55 kommuniziert. Ein stromaufwärts befindlicher Abschnitt des Kanals in der Turbine 54 ist ein Abschnitt, der sich von der kleinen Turbinenkammer 35 in der Achsenrichtung der kleinen Turbine 35T erstreckt. Ein stromabwärts befindlicher Abschnitt des Kanals in der Turbine 54 ist ein Abschnitt, der mit einem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des großen Spiralkanals 55 kommuniziert. Von dem Außenumfang der kleinen Turbine 35T radial nach innen strömendes Abgas, das in der kleinen Turbine 35T einer Entspannung unterzogen wird, strömt von dem Kanal in der Turbine 54 heraus und wird zu der großen Turbine 33T geleitet.
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Der große Spiralkanal 55 ist ein Kanal, der einen Teil der großen Turbinenkammer 33 bildet, und ist ausgelegt, um Abgas hin zu der großen Turbine 33T zu leiten. Der große Spiralkanal 55 ist ein spiralförmiger Kanal, der so angeordnet ist, dass er den Außenumfang der großen Turbine 33T umläuft. Der große Spiralkanal 55 ist so ausgelegt, dass die Kanalbreite derselben stromabwärts allmählich reduziert wird. Abgas strömt von dem großen Spiralkanal 55 radial hin zur Mitte der großen Turbine 33T, um die große Turbine 33T um eine Achse der Welle der großen Turbine 37 zu drehen. Der Auslasskanal 56 ist ein am weitesten stromabwärts befindlicher Auslasskanal in dem Turbolader 3 und erstreckt sich von der Kammer der großen Turbine 38 in der Achsenrichtung der großen Turbine 33T. Von dem Außenumfang der großen Turbine 33T radial nach innen strömendes Abgas, das in der großen Turbine 33T einer Entspannung unterzogen wird, strömt aus dem Auslasskanal 56 heraus. Ein stromabwärts befindliches Ende des Auslasskanals 56 ist eine Öffnung, die in einem nicht gezeigten Auslassflanschabschnitt ausgebildet ist, und ist mit einem Auslasskanal verbunden, der sich an der stromabwärts befindlichen Seite zu der Abgasreinigungsvorrichtung 70 erstreckt.
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Der Abgasbypasskanal 57 ist ein Kanal, die ausgelegt ist, um die kleine Turbinenkammer 35 zu umgehen, mit anderen Worten ein Kanal, der ausgelegt ist, um Abgas stromabwärts (zu der großen Turbine 33T) zu leiten, ohne der kleinen Turbine 35T Abgas zuzuführen. Im Einzelnen zweigt der Abgasbypasskanal 57 von einem Abschnitt ab, wo der Abgaseintrittskanal 51 und der Verbindungskanal 52 zusammengeführt sind, und vereint sich mit einem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des großen Spiralkanals 55, um den kleinen Spiralkanal 53 und den Kanal im Turbo 54 zu umgehen. Ein Abgasbypassventil 6, das ausgelegt ist, um den Abgasbypasskanal 57 zu öffnen und zu schließen, ist in dem Abgasbypasskanal 57 angeordnet. Das Abgasbypassventil 6 umfasst einen Ventilkörper 61, der ausgelegt ist, um den Abgasbypasskanal 57 tatsächlich zu öffnen und zu schließen, sowie einen Ventilaktor 6A, der ausgelegt ist, um den Ventilkörper 61 zu aktivieren.
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In einem Zustand, in dem das Abgasbypassventil 6 (der Ventilkörper 61) vollständig geschlossen ist und der Abgasbypasskanal 57 geschlossen ist, strömt die gesamte Menge des Abgases in die kleine Turbinenkammer 35. Zu beachten ist, dass bei Aktivieren der AGR-Vorrichtung 80 und Durchführen von Rückführung von AGR-Gas die gesamte Gasmenge, die durch Entfernen des AGR-Gases aus dem aus dem Motorkörper 10 ausgestoßenem Abgas erhalten wird, in die kleine Turbinenkammer 35 strömt. In einem Zustand, in dem das Abgasbypassventil 6 geöffnet ist, umgeht dagegen eine große Menge Abgas die kleinen Turbinenkammer 35 und strömt in die große Turbinenkammer 33 (den großen Spiralkanal 55) an der stromabwärts befindlichen Seite. Im Einzelnen wird die kleine Turbine 35T, die in der kleinen Turbinenkammer 35 aufgenommen ist, ein Widerstand gegen ein Strömen von Abgas. In einem Zustand, in dem das Abgasbypassventil 6 geöffnet ist, strömt daher eine große Menge Abgas in den Abgasbypasskanal 57, wo der Widerstand kleiner als der Verbindungskanal 52 ist. Abgas strömt mit anderen Worten stromabwärts, ohne die kleine Turbine 35T zu passieren.
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Abgas passiert mit anderen Worten immer die große Turbine 33T in der großen Turbinenkammer 33, unabhängig davon, ob das Abgasbypassventil 6 geöffnet oder geschlossen ist. Es ist nämlich möglich, die große Turboeinheit 3A jederzeit zu betreiben, um Ansaugluft zu laden. Dies ermöglicht das Anheben eines Ladedrucks von Ansaugluft durch den Turbolader 3 und das Verbessern von Energiewirtschaftlichkeit des gesamten Motorsystems.
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[Einzelheiten des Auslasskanals im Turbolader]
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Als Nächstes werden im Detail eine spezifische Anordnungsbeziehung des Lader-Auslasskanals 50 und die Formen von Kanälen in dem Lader 3, hauptsächlich anhand von 3, beschrieben. 3 ist eine seitliche Längsschnittansicht des Turboladers, 3 bei Blick von der Seite der großen Turbine 33T und der kleinen Turbine 35T (der großen Turbinenkammer 33 und der kleinen Turbinenkammer 35). 3 zeigt ein großes Turbinengehäuse 31, das ausgelegt ist, um die große Turbinenkammer 33 der großen Turboeinheit 3A festzulegen, und ein kleines Turbinengehäuse 32, das ausgelegt ist, um die kleine Turbinenkammer 35 der kleinen Turboeinheit 3B festzulegen. Das große Turbinengehäuse 31 ist zum Beispiel ein Blechgehäuse und umfasst an einem unteren Ende desselben einen oberen Flanschabschnitt 311. Das kleine Turbinengehäuse 32 ist zum Beispiel ein Gusseisengehäuse. An der stromaufwärts befindlichen Seite eines Auslasskanals ist ein Einlassflanschabschnitt 321 integral ausgebildet, und an der stromabwärts befindlichen Seite des Auslasskanals ist ein unterer Flanschabschnitt 322 integral ausgebildet.
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Wie in 3 gezeigt ist, befindet sich bei Betrachtung des Turboladers 3 von der Seite der Turbine der Motorkörper 10 an der linken Seite des Turboladers 3 (der großen Turboeinheit 3A). Das große Turbinengehäuse 31 ist oberhalb des kleinen Turbinengehäuses 32 angeordnet. Das große Turbinengehäuse 31 und das kleine Turbinengehäuse 32 sind durch Setzen des oberen Flanschabschnitts 311 auf den unteren Flanschabschnitt 322 und durch Miteinandereinrücken des oberen Flanschabschnitts 311 und des unteren Flanschabschnitts durch einen Bolzen zu einer Einheit zusammengebaut. Der Einlassflanschabschnitt 321 ist ein Flanschabschnitt, der ausgelegt ist, um zwischen dem kleinen Turbinengehäuse 32 und dem Abgaskrümmer 14 zu verbinden, und ist ein Abschnitt wie ein Abgaseinlass zu dem Turbolader 3. Ein stromaufwärts befindlicher Abschnitt eines Krümmerkanals 141 des Abgaskrümmers 14 ist mit dem Zylinderkopf 12 ausgerichtet mit einer Auslassöffnung des Auslasses 25 verbunden. Ein stromabwärts befindlicher Abschnitt des Krümmerkanals 141 ist mit dem Einlassflanschabschnitt 321 verbunden.
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Der Abgaseintrittskanal 51 an der am weitesten stromaufwärts befindlichen Seite des Lader-Auslasskanals 50 ist ein Kanal, der eine Öffnung in einer Endfläche des Einlassflanschabschnitts 321 umfasst und sich nach rechts erstreckt. Der Abgaseintrittskanal 51 ist zwischen der großen Turboeinheit 3A und der kleinen Turboeinheit 3B angeordnet. Der Auslass 25 und der Abgaseintrittskanal 51 (der Lader-Auslasskanal 50) kommunizieren mittels des Krümmerkanals 141 des Abgaskrümmers 14 miteinander. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, Abgas von der Seite des Motorkörpers 10 in den Turbolader 3 zu saugen.
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Ein stromabwärts befindlicher Abschnitt des Abgasbypasskanals 51 ist ein Zweigkanal, der durch Verzweigen eines Auslasskanals zu einer Y-Form, die aus einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt besteht, ausgebildet wird. Ein stromaufwärts befindliches Ende des Verbindungskanals 52 kommuniziert mit dem unteren Abschnitt des Zweigkanals. Der Verbindungskanal 52 verläuft nach unten. Ein stromabwärts befindliches Ende des Verbindungskanals 52 kommuniziert mit einem stromaufwärts befindlichen Ende des kleinen Spiralkanals 53. Der kleine Spiralkanal 53 ist ein Kanal, der von stromaufwärts nach stromabwärts im Uhrzeigersinn spiralförmig verläuft. Gemäß dieser Konfiguration wird, wie in 3 durch den Pfeil R2 angedeutet, die kleine Turbine 35T ebenfalls im Uhrzeigersinn um eine Achse der Welle der kleinen Turbine 38 gedreht.
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In einer Seitenansicht von 3 verläuft der Kanal in der Turbine 54 im Wesentlichen linear in einer Richtung nach oben-unten, um den Abgaseintrittskanal 51 zu schneiden. Ein stromaufwärts befindliches Ende 54U des Kanals in der Turbine 54 ist mit der Welle der kleinen Turbine 38 axial ausgerichtet. Ein stromabwärts befindliches Ende 54E des Kanals in der Turbine 54 kommuniziert mit einem Spiraleintrittsabschnitt 55U des großen Spiralkanals 55. Im Einzelnen ist der Kanal in der Turbine 54 ein Kanal, der sich zwischen dem kleinen Turbinengehäuse 32 und dem großen Turbinengehäuse 31 erstreckt. Der große Spiralkanal 55 ist ein Kanal, der von stromaufwärts nach stromabwärts im Uhrzeigersinn spiralförmig verläuft. Gemäß dieser Konfiguration wird, wie in 3 durch den Pfeil R1 angedeutet, die große Turbine 33T ebenfalls im Uhrzeigersinn um eine Achse der Welle der großen Turbine 37 gedreht. Zu beachten ist, dass der axial mit der Welle der großen Turbine 37 ausgerichtete Auslasskanal in 3 nicht gezeigt ist.
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Der Abgasbypasskanal 57 kommuniziert mit dem oberen Abschnitt des Zweigkanals und erstreckt sich nach oben hin zu dem Spiraleintrittsabschnitt 55U des großen Spiralkanals 55. Der Abgasbypasskanal 57 ist ebenfalls ein Kanal, der sich zwischen dem kleinen Turbinengehäuse 32 und dem großen Turbinengehäuse 31 erstreckt. In einer Seitenansicht von 3 ist der Abgasbypasskanal 57 an der rechten Seite des Kanals in der Turbine 54 angeordnet. In der Seitenansicht sind mit anderen Worten der Kanal in der Turbine 54 und der Abgasbypasskanal 57, die sich in einer Richtung nach oben-unten erstrecken, in einer Richtung nach links-rechts im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Ein stromabwärts befindliches Ende 57E des Abgasbypasskanals 57 bindet an einen stromabwärts befindlichen Abschnitt des Kanals in der Turbine 54 an. Der Abgasbypasskanal 57 bindet mit anderen Worten in der Nähe eines stromaufwärts befindlichen Abschnitts des Spiraleintrittsabschnitts 55U des großen Spiralkanals 55 an den Kanal in der Turbine 54 an.
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Ein in dem Abgasbypasskanal 57 angeordnetes Abgasbypassventil 6 umfasst einen Ventilkörper 61, ein Halterungsstück 62 und eine Schwenkwelle 63. Wie vorstehend beschrieben ist der Ventilkörper 61 ausgelegt, um den Abgasbypasskanal 57 zu öffnen und zu schließen, und weist eine Form auf, die den Abgasbypasskanal 57 schließen kann. Der Ventilkörper 61 weist mit anderen Worten eine Größe auf, die größer als die Größe einer Öffnung des stromabwärts befindlichen Endes des Abgasbypasskanals 57 ist. Das Halterungsstück 62 ist ein rechteckiges Element, das an einer Rückfläche des Ventilkörpers 61 angeordnet ist, und hält den Ventilkörper 61 an einem Ende desselben.
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Die Schwenkwelle 63 verläuft in einer Richtung (in einer Richtung nach vorne-hinten) im Wesentlichen parallel zu der Welle der großen Turbine 37 und ist mit dem anderen Ende des Halterungsstücks 62 verbunden. Die Schwenkwelle 63 lagert den Ventilkörper 61 mittels des Halterungsstücks 62 in einem freischwingenden Zustand. Gemäß dieser Konfiguration wird bei schwenkendem Bewegen der Schwenkwelle 63 um eine Achse derselben der Ventilkörper 61 ebenfalls schwenkend um die Achse der Schwenkwelle 63 bewegt. Die Schwenkwelle 63 ist durch den Ventilaktor 6A um ihre Achse schwenkbar. Wenn der Ventilaktor 6A die Schwenkwelle 63 um ihre Achse schwenkend bewegt, ändert der Ventilkörper 61 seine Stellung zwischen einer Stellung (siehe 6), in der das Abgasbypassventil 57 geschlossen ist, und einer Stellung (siehe 7), in der der Abgasbypasskanal 57 geöffnet ist.
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[Anordnung von Turbinenwellen und des Kanals in der Turbine]
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Als Nächstes wird eine Anordnung der Welle der großen Turbine 37, der Welle der kleinen Turbine 38 und des Kanals in der Turbine 54 anhand von Flg. 4 und 5 beschrieben. 4 ist eine schematische Draufsicht auf den Turbolader-Motor 1. 5 ist eine seitliche Längsschnittansicht des Turboladers 3 bei Blick auf den Turbolader 3 von der Seite der großen Turbine 33T und der kleinen Turbine 35T (der großen Turbinenkammer 33 und der kleinen Turbinenkammer 35) so wie 3.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist mit der großen Turboeinheit 3A des Turboladers 3 ein Einlasseintrittsrohr 40 verbunden. Das Einlasseintrittsrohr ist ein Rohrelement, das ausgelegt ist, um zwischen dem Luftfilter 41 (siehe 2) und einer Einlasseintrittsöffnung, die in einem hinteren Ende der großen Turboeinheit 3A ausgebildet ist, zu verbinden. Wie in 4 durch den Pfeil angedeutet ist, wird durch den Luftfilter 41 gereinigte Ansaugluft durch das Einlasseintrittsrohr 40 der großen Verdichterkammer 34 der großen Turboeinheit 3A zugeführt.
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Die Anordnungsrichtung der vier Zylinder 2, die in dem Motorkörper 10 in Reihe angeordnet sind, ist mit einer Richtung nach vorne-hinten des Motorkörpers 10 ausgerichtet. Eine Motorausgangswelle (die Kurbelwelle 23) erstreckt sich ebenfalls in einer Richtung nach vorne-hinten. 4 zeigt eine gerade Linie L1 (nachstehend als Motorausgangsachse L1 bezeichnet), die der Verlaufsrichtung der Motorausgangswelle entspricht. Der Motorkörper 10 weist in Draufsicht mit einer langen Länge in einer Richtung nach vorne-hinten eine im Allgemeinen rechteckige Form auf. Der Turbolader 3 ist benachbart zu der rechten Fläche 10R des Motorkörpers 10 und in der Nähe einer Rückfläche 10B angeordnet.
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4 zeigt schematisch die große Turbinenkammer 33, die große Verdichterkammer 34 und die Welle der großen Turbine 37, die sich zwischen der großen Turbinenkammer 33 und der großen Verdichterkammer 34 der großen Turboeinheit 3A erstreckt; und die kleine Turbinenkammer 35, die kleine Verdichterkammer 36 und die Welle der kleinen Turbine 38, die sich zwischen der kleinen Turbinenkammer 35 und der kleinen Verdichterkammer 36 der kleinen Turboeinheit 3B erstreckt. 4 zeigt ferner eine gerade Linie L2 (nachstehend als Achse des großen Turbo L2 bezeichnet), die einer Achse der Welle der großen Turbine 37 entspricht, und eine gerade Linie L3 (nachstehend als Achse des kleinen Turbo L3 bezeichnet), die einer Achse der Welle der kleinen Turbine 38 entspricht. Die Achse des großen Turbo L2 und die Achse des kleinen Turbo L3 sind so angeordnet, dass sie sich ebenso wie die Motorausgangsachse L1 im Allgemeinen in einer Richtung nach vorne-hinten erstrecken.
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Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, in dem in einer Draufsicht in der Achsenrichtung des Zylinders 2 (siehe die Einpunkt-Strichlinie S in 1) die Achse des kleinen Turbo L3 im Wesentlichen parallel zu der Motorausgangsachse L1 ist und die Achse des großen Turbos L2 nicht parallel zu der Motorausgangsachse L1 ist. Die große Turboeinheit 3A und die kleine Turboeinheit 3B sind mit anderen Worten bezüglich des Motorkörpers 10 so angeordnet, dass die Achse des großen Turbos L2 bezüglich der Achse des kleinen Turbos L3 unter einem vorbestimmten Neigungswinkel geneigt ist. Die Neigung der Achse des großen Turbos L2 ist eine solche Neigung, dass ein Abschnitt der Achse des großen Turbos L2 an der Seite der großen Verdichterkammer 34 nahe der Motorausgangsachse L1 ist. Im Hinblick auf das Vorstehende schneiden sich die Achse des großen Turbos L2 und die Achse des kleinen Turbos L3 an der Seite der großen Verdichterkammer 34 und der kleinen Verdichterkammer 36. Umgekehrt nimmt ein Abstand zwischen der Achse des großen Turbos L2 und der Achse des kleinen Turbos L3 in einer Richtung nach links-rechts in der großen Turbinenkammer 33 und der kleinen Turbinenkammer 35 zu. Alternativ können sich die Achse des großen Turbos L2 und die Achse des kleinen Turbos L3 an der Seite der großen Verdichterkammer 34 und der kleinen Verdichterkammer 36 schneiden, sofern die Achse des großen Turbos L2 in einem tatsächlichen Bereich als Achse der Welle der großen Turbine 37 liegt und die Achse des kleinen Turbos L3 in einem tatsächlichen Bereich als Achse der Welle der kleinen Turbine 38 liegt.
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Bezüglich einer Positionsbeziehung zwischen der Welle der großen Turbine 37, der Welle der kleinen Turbine 38 und der Motorausgangsachse L1 ist die Welle der großen Turbine 37 verglichen mit der Welle der kleinen Turbine 38 in einer Draufsicht in Achsenrichtung des Zylinders 2 fern von der Motorausgangsachse L1 angeordnet. Bezüglich 3 ist mit anderen Worten die Welle der kleinen Turbine 38 nahe der rechten Fläche 10R des Motorkörpers 10 angeordnet, und die Welle der großen Turbine 37 ist an der rechten Seite der Welle der kleinen Turbine 38 angeordnet.
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Die Welle der großen Turbine 37 wird in einer Seitenansicht von 5 im Uhrzeigersinn (in der Richtung des Pfeils R1 von 5) um eine Achse gedreht. Dies bedeutet, dass die Spiralrichtung des großen Spiralkanals 55 von stromaufwärts nach stromabwärts ebenfalls mit einem Uhrzeigersinn zusammenfällt. Der Spiraleintrittsabschnitt 55U des großen Spiralkanals 55 (ein Eingang zu einer zweiten Turbinenkammer) ist an der linken Seite der Welle der großen Turbine 37 nach unten offen. Ein Austrittsabschnitt 351 der kleinen Turbinenkammer 35 (ein Ausgang einer ersten Turbinenkammer) ist dagegen axial in Ausrichtung mit der Achse des kleinen Turbos L3 angeordnet. Der Spiraleintrittsabschnitt 55U und der Austrittsabschnitt 351 weisen eine solche Positionsbeziehung auf, dass der Spiraleintrittsabschnitt 55U und der Austrittsabschnitt 351 im Wesentlichen in einer Richtung nach oben-unten linear ausgerichtet sind, wobei berücksichtigt wird, dass die Achse des großen Turbos L2 bezüglich der Achse des kleinen Turbos L3 an der rechten Seite positioniert ist.
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Der Kanal in der Turbine 54 ist ein Auslasskanal, der sich von dem Austrittsabschnitt 351 der kleinen Turbinenkammer 35 zu dem Spiraleintrittsabschnitt 55U des großen Spiralkanals 55 erstreckt. Ein Hauptabschnitt des Kanals in der Turbine 54, der sich von dem stromabwärts befindlichen Ende 54E nach unten (stromaufwärts hin) erstreckt, in einer gerader Abschnitt, der sich in der Seitenansicht linear nach unten erstreckt. Ein Abschnitt des Kanals in der Turbine 54 in der Nähe des stromaufwärts befindlichen Endes 54U ist dagegen dreidimensional gekrümmt, um die Richtung eines Einlasskanals von dem geraden Abschnitt zu einer horizontalen Richtung zu ändern, entlang welcher sich die Achse des kleinen Turbos L3 erstreckt. Der gerade Abschnitt ist ein linearer Abschnitt, der sich in der Seitenansicht im Allgemeinen vertikal erstreckt, sofern der Motor 1 nicht in einem schrägen Zustand montiert ist.
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Der Kanal in der Turbine 54 mit der vorstehend erwähnten Konfiguration ist in einer Seitenansicht von 5 verglichen mit der Welle der großen Turbine 37 an der Seite des Motorkörpers 10 angeordnet. Der Kanal in der Turbine 54 ist mit anderen Worten zwischen der rechten Fläche 10R des Motorkörpers 10 und der Welle der großen Turbine 37 in einer Richtung nach links-rechts angeordnet und verbindet linear zwischen dem kleinen Turbinengehäuse 32 (der kleinen Turbinenkammer 35) und dem großen Turbinengehäuse 31 (der großen Turbinenkammer 33).
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Als Nächstes wird ein bevorzugter Abstand zwischen Achsen, d.h. zwischen der Achse des großen Turbos L2 als Ache der Welle der großen Turbine 37 und der Achse des kleinen Turbos L3 als Achse der Welle der kleinen Turbine 38, in einer Seitenansicht von 5 in einer Richtung nach links-rechts beschrieben. 5 zeigt die Achse des großen Turbos L2 und die Achse des kleinen Turbos L3 in einer Seitenansicht, d.h. in der gleichen Richtung wie 3. Ferner wird angenommen, dass A ein Abstand zwischen der Achse des großen Turbos L2 und der Achse des kleinen Turbos L3 ist, B ein Außendurchmesser der großen Turbine 33T (einer zweiten Turbine) ist und C ein Durchmesser des Spiraleintrittsabschnitts 55U des großen Spiralabschnitts 55 (eines Eintrittsabschnitts eines Spiralkanals) ist. Der Spiraleintrittsabschnitt 55U ist im Schnitt eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung, die zwischen einem distalen Endabschnitt 313 eines Zungenabschnitts 312, der ausgelegt ist, um den Umfang eines stromabwärts befindlichen Endes des großen Spiralabschnitts 55 zu definieren, und einer inneren linken Wandfläche des großen Turbinengehäuses 31 ausgebildet ist.
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Es ist bevorzugt, den Abstand A zwischen der Achse des großen Turbos
L2 und der Achse des kleinen Turbos
L3 auf einen Bereich einzustellen, der durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, um eine Miniaturisierung des Turboladers
3 zu erreichen und Linearität des Kanals in der Turbine
54 sicherzustellen, und wobei eine Beziehung bezüglich des Außendurchmessers B der großen Turbine
33T berücksichtigt wird:
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Wenn der Abstand A zwischen den Achsen kleiner als B/2 ist, ist es erforderlich, den Kanal in der Turbine 54 in einem Bereich von dem stromabwärts befindlichen Ende 54E zu dem stromaufwärts befindlichen Ende 54U beträchtlich nach rechts zu biegen. Dies kann einen Abgaswiderstand in dem Kanal in der Turbine 54 tendenziell vergrößern. Wenn ferner der Abstand A zwischen Achsen größer als B ist, ist es erforderlich, den Kanal in der Turbine 54 beträchtlich nach links zu biegen. Dies kann ebenfalls einen Abgaswiderstand tendenziell vergrößern.
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Ferner ist es bevorzugt, den Abstand A zwischen der Achse des großen Turbos
L2 und der Achse des kleinen Turbos
L3 aus dem gleichen Grund wie vorstehend beschrieben in einem Bereich, der durch die folgende Formel (2) ausgedrückt wird, festzulegen, wobei eine Beziehung bezüglich des Außendurchmessers B der großen Turbine
33T und des Durchmessers C des Spiraleintrittsabschnitts
55U berücksichtigt wird:
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Wenn der Abstand A zwischen den Achsen kleiner als B/2 ist, ist es wie vorstehend beschrieben erforderlich, den Kanal in der Turbine 54 in einem Bereich von dem stromabwärts befindlichen Ende 54E zu dem stromaufwärts befindlichen Ende 54U beträchtlich nach rechts zu biegen. Dies kann einen Abgaswiderstand tendenziell vergrößern. Wenn ferner der Abstand A zwischen Achsen größer als B/2+C ist, ist es erforderlich, den Kanal in der Turbine 2 beträchtlich nach links zu biegen. Dies kann ebenfalls einen Abgaswiderstand tendenziell vergrößern.
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[Beschreibung eines Strömens von Abgas]
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Als Nächstes wird ein Strömen von Abgas in dem Turbolader 3 anhand 6 und 7 beschrieben. 6 ist eine Schnittansicht, die ein Strömen von Abgas in dem Turbolader 3 in einem niedrigen Drehzahlbereich des Motorkörpers 10 zeigt. In einem niedrigen Drehzahlbereich stellt der Ventilaktor 6A den Ventilkörper 61 auf einen geschlossenen Zustand, um den Abgasbypasskanal 57 zu schließen. In diesem Fall dringt Abgas (siehe Pfeil F), das von der Seite des Motorkörpers 10 abgelassen wird, in den Abgaseintrittskanal 51 des kleinen Turbinengehäuses 32 ein. Abgas wird von dem Verbindungskanal 52 nach unten geleitet und erreicht einen stromaufwärts befindlichen Abschnitt 53U des kleinen Spiralkanals 53 (siehe Pfeil F1). Ferner strömt Abgas von dem kleinen Spiralkanal 53 an dem Außenumfang der kleinen Turbine 35T über den gesamten Außenumfang der kleinen Turbine 35T und wird in eine Richtung hin zur Welle der kleinen Turbine 38 umgelenkt, um auf die kleine Turbine 35T einzuwirken, wodurch die kleine Turbine 35T wie durch Pfeil R2 angedeutet im Uhrzeigersinn gedreht wird.
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Danach wird Abgas axial der kleinen Turbine 35T herausgesaugt und dringt in den Kanal in der Turbine 54 ein. Dann wird Abgas entlang des Kanals in der Turbine 54 nach oben geleitet und erreicht über das stromabwärts befindliche Ende 54E den Spiraleintrittsabschnitt 55U des großen Spiralkanals 55 (siehe Pfeil F2). In diesem Fall strömt Abgas von dem kleinen Turbinengehäuse 32 ebenfalls in das große Turbinengehäuse 31. Dann strömt Abgas von dem großen Spiralkanal 55 an dem Außenumfang der großen Turbine 33T über den gesamten Außenumfang der großen Turbine 33T und wird in eine Richtung hin zur Welle der großen Turbine 37 umgelenkt, um auf die große Turbine 33T einzuwirken, wodurch die große Turbine 33T wie durch Pfeil R1 angedeutet im Uhrzeigersinn gedreht wird. Danach wird Abgas axial der großen Turbine 33T herausgesaugt, wird durch den Auslasskanal 56 aus dem Turbolader 3 heraus abgelassen (siehe 2) und wird zu der Abgasreinigungsvorrichtung 70 geleitet.
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7 ist eine Schnittansicht der Strömung von Abgasluft in dem Turbolader 3 in einem mittleren Drehzahlbereich bis zu einem hohen Drehzahlbereich des Motorkörpers 10. In einem mittleren Drehzahlbereich bis zu einem hohen Drehzahlbereich stellt der Ventilaktor 6A den Ventilkörper 61 auf einen geöffneten Zustand, um den Abgasbypasskanal 57 zu öffnen. In diesem Fall strömt Abgas (siehe Pfeil F), das von der Seite des Motorkörpers 10 abzulassen ist, über den Abgaseintrittskanal 51 hauptsächlich in den Abgasbypasskanal 57, dessen Widerstand klein ist. Dann wird Abgas nach oben und nach links entlang des Abgasbypasskanals 57 geleitet und strömt von einer Richtung etwas an der rechten Seite (siehe Pfeil F3) in den Spiraleintrittsabschnitt 55U des großen Spiralkanals 55. In diesem Fall strömt Abgas von dem kleinen Turbinengehäuse 32 ebenfalls in das große Turbinengehäuse 31. Danach strömt Abgas in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben von dem großen Spiralkanal 55 in die große Turbine 33T, wird axial der großen Turbine 33T herausgesaugt und wird zu dem Auslasskanal 56 geleitet.
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[Vorteilhafte Wirkungen)
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Der Turbolader-Motor 1 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bietet die folgenden vorteilhaften Wirkungen. Der Turbolader-Motor 1 umfasst den zweistufigen Turbolader 3, in dem die kleine Turboeinheit 3B in Reihe mit der großen Turboeinheit 3A an der stromaufwärts liegenden Seite der großen Turboeinheit 3A in dem Lader-Auslasskanal 50 angeordnet ist. Der Turbolader 3 ist so angeordnet, dass in einer Draufsicht in der Achsenrichtung des Zylinders 2 die Welle der großen Turbine 37 (eine zweite Turbinenwelle) verglichen mit der Welle der kleinen Turbine 38 (einer ersten Turbinenwelle) fern von der Kurbelwelle 23 (der Motorausgangsachse L1) des Motorkörpers 10 ist. Daher befindet sich die Welle der großen Turbine 37 (die Achse des großen Turbos L2) bezüglich einer Achse, die durch die Welle der kleinen Turbine 39 tritt (die Achse des kleinen Turbos L3) und sich in der Achsenrichtung des Zylinders 2 erstreckt (siehe 3 und 5), an der rechten Seite.
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Ferner wird die Welle der großen Turbine 37 um eine Achse derselben im Uhrzeigersinn gedreht und der Kanal in der Turbine 54 ist verglichen mit der Welle der großen Turbine 37 in einer Seitenansicht bei Blick auf den Turbolader 3 von der Seite der großen Turbine 33T und der kleinen Turbine 35T an der Seite des Motorkörpers 10 angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Kanal in der Turbine 54 als Kanal kurzer Länge und geringer Krümmung zu bilden, indem ein Merkmal genutzt wird, dass sich die Welle der großen Turbine 37 an der rechten Seite befindet. Dies ermöglicht es, einen Widerstand gegen ein Strömen von Abgas in dem Kanal in der Turbine 54 zu reduzieren und kinetische Energie des Abgases effizient auf die große Turbine 33T zu geben. Dies ist beim Verbessern der Ladeeffizienz vorteilhaft.
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Ferner sind die große Turboeinheit 3A und die kleine Turboeinheit 3B bezüglich des Motorkörpers 10 so angeordnet, dass sich die Achse des großen Turbos L2 und die Achse des kleinen Turbos L3 an der Seite der großen Verdichterkammer 34 und der kleinen Verdichterkammer 36 schneiden. Daher nimmt der Abstand zwischen der Achse der Welle der großen Turbine 37 und der Achse der Welle der kleinen Turbine 38 an der Seite der großen Turbinenkammer 33 und der kleinen Turbinenkammer zu. Dies ermöglicht das Erreichen einer Anordnung, bei verglichen mit der Welle der kleinen Turbine 38 der die Welle der großen Turbine 37 um einen vorbestimmten Abstand weg von der Motorausgangsachse L1 angeordnet ist, ohne die große Turboeinheit 3A und die kleine Turboeinheit 3B in einer Richtung nach links-rechts weg voneinander zu platzieren. Dies trägt zur Miniaturisierung des Turboladers 3 in einer Richtung nach links-rechts bei.
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Ferner wird in einer Seitenansicht bei Blick auf den Turbolader 3 von der Seite der großen Turbine 33T und der kleinen Turbine 35T der Abstand A zwischen der Achse der Welle der großen Turbine 37 und der Achse der Welle der kleinen Turbine 38 (zwischen der Achse des großen Turbos L2 und der Achse des kleinen Turbos L3) in einer Richtung nach links-rechts in dem Bereich festgelegt, der durch die Formel (1) oder Formel (2) definiert ist. Dies vermeidet das Bilden des Austrittsabschnitts 351 der kleinen Turbinenkammer 35 in einer Richtung nach links-rechts an einer Position weg von der Welle der großen Turbine 37. Daher ist es möglich, in der Seitenansicht den Kanal in der Turbine 54 als Kanal einer kleinen Krümmung zu bilden.
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Der Turbolader 3 ist ein zweistufiger Turbolader, bei dem die kleine Turbinenkammer 35 an der stromaufwärts befindlichen Seite der großen Turbinenkammer 33 in dem Auslasskanal P2 angeordnet ist und die große Turbine 33T eine Turbine ist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der kleinen Turbine 35T ist. Dies ermöglicht es der großen Turboeinheit 3A verglichen mit der kleinen Turboeinheit 3B, die große Turbine 33T durch Abgas mit einem größeren Durchsatz zu drehen und Ansaugluft mit einem größeren Durchsatz durch Drehung des großen Verdichters 34B zu laden. Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist ein Abgaswiderstand des Kanals in der Turbine 54 klein. Daher ist es möglich, die große Turbine 33T effizient in einem niedrigen Drehzahlbereich des Motorkörpers 10 zu drehen.
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Ferner umfasst der Turbolader 3 den Abgasbypasskanal 57, der ausgelegt ist, um die kleine Turbinenkammer 35 zu umgehen und um Abgas, das von dem Motorkörper 10 zuzuführen ist, zu der großen Turbinenkammer 33 zu leiten. Der Abgasbypasskanal 57 ist in einer Seitenansicht bei Blick auf den Turbolader 3 von der Seite der großen Turbine 33T und der kleinen Turbine 35T an der rechten Seite des Kanals in der Turbine 54 angeordnet. Dies ermöglicht das Implementieren eines Betriebs des Ladens von Ansaugluft nur durch die große Turboeinheit 3A. Ferner ist es möglich, den Abgasbypasskanal 57 als kompakten Kanal auszubilden, indem ein rechter Bereich des Kanals in der Turbine 54 genutzt wird. Weiterhin bindet das stromabwärts befindliche Ende 57E des Abgasbypasskanals 57 an einen Abschnitt in der Nähe des stromabwärts befindlichen Endes 54E des Kanals in der Turbine 54 an. Dies ist beim Miniaturisieren des Turboladers 3 weiter vorteilhaft.
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Wie vorstehend beschrieben ist es gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Motor 1, der mit dem zweistufigen Turbolader 3 mit der großen Turboeinheit 3A und der kleinen Turboeinheit 3B versehen ist, möglich, einen Widerstand gegen ein Strömen von Abgas in dem Kanal in der Turbine 54 des Turboladers 3 zu reduzieren. Dies ermöglicht es, einen Turbolader-Motor vorzusehen, der das Verbessern der Ladeeffizienz des Turboladers 3 möglich macht, indem große kinetische Energie aus Abgas auf Turbinen gegeben wird, und das Miniaturisieren des Turboladers 3 möglich macht.
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[Beschreibung von Abwandlungen]
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Im Vorstehenden ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf das Vorstehende beschränkt. Beispielsweise zeigt 4 ein Beispiel, bei dem die Achse des großen Turbos L2 und die Achse des kleinen Turbos L3 nicht parallel zueinander angeordnet sind und sich die Achse des großen Turbos L2 und die Achse des kleinen Turbos L3 an der Seite der großen Verdichterkammer 34 und der kleinen Verdichterkammer 36 schneiden. Alternativ können die Achse des großen Turbos L2 und die Achse des kleinen Turbos L3 parallel zueinander angeordnet sein und können auch parallel zu der Motorausgangsachse L1 angeordnet sein.
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8 ist eine Draufsicht, die eine Anordnung eines Turboladers 30 als Abwandlung der Ausführungsform zeigt. Bei dem Turbolader 30 sind eine Achse des großen Turbos L20, die einer Achse einer Welle der großen Turbine 37 einer großen Turboeinheit 3A entspricht, und eine Achse des kleinen Turbos L30, die einer Achse einer Welle der kleinen Turbine 38 einer kleinen Turboeinheit 3B entspricht, parallel zueinander und sind in einer Draufsicht in der Achsenrichtung des Zylinders 2 auch zu einer Motorausgangsachse L1 parallel. Die große Turboeinheit 3A und die kleine Turboeinheit 3b können so an einem Motorkörper 10 montiert sein, dass die Achse des großen Turbos L20 und die Achse des kleinen Turbos L30 die vorstehend erwähnte Anordnung aufweisen.
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Zusätzlich zu dem Vorstehenden zeigt bezüglich der Drehrichtung der Welle der kleinen Turbine 38 3 ein Beispiel, bei dem die Welle der kleinen Turbine 38 ebenso wie die Welle der großen Turbine 37 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Alternativ kann die Welle der kleinen Turbine 38 gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, was entgegen der Drehrichtung der Welle der großen Turbine 37 ist. Ferner beschreibt die Ausführungsform ein Beispiel, bei dem der Turbolader ein zweistufiger Turbolader mit der großen Turboeinheit 3A und der kleinen Turboeinheit 3B ist. Alternativ kann der Turbolader ein zweistufiger Turbolader sein, bei dem zwei Turboeinheiten die gleiche Ladeleistung aufweisen.
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Die vorstehend erwähnte Ausführungsform offenbart einen Turbolader-Motor mit der folgenden Konfiguration.
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Ein Turbolader-Motor nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Motorkörper, der mit einem Zylinder und einer Motorausgangswelle verstehen ist; und einen Turbolader, der benachbart zu dem Motorkörper angeordnet ist und einen Auslasskanal, durch welchen Abgas von dem Motorkörper zugeführt wird, und einen Einlasskanal, durch welchen dem Motorkörper Ansaugluft zugeführt wird, umfasst, um die Ansaugluft zu laden. Der Turbolader umfasst eine erste Turboeinheit, die mit einer ersten Turbinenkammer, die mit dem Auslasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um eine erste Turbine aufzunehmen, einer ersten Verdichterkammer, die mit dem Einlasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um einen ersten Verdichter aufzunehmen, und einer ersten Turbinenwelle, die sich zwischen der ersten Turbinenkammer und der ersten Verdichterkammer erstreckt, um zwischen der ersten Turbine und dem ersten Verdichter zu verbinden, versehen ist; eine zweite Turboeinheit, die mit einer zweiten Turbinenkammer, die mit dem Auslasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um eine zweite Turbine aufzunehmen, einer zweiten Verdichterkammer, die mit dem Einlasskanal kommuniziert und ausgelegt ist, um einen zweiten Verdichter aufzunehmen, und einer zweiten Turbinenwelle, die sich zwischen der zweiten Turbinenkammer und der zweiten Verdichterkammer erstreckt, um zwischen der zweiten Turbine und dem zweiten Verdichter zu verbinden, versehen ist. Die erste Turbinenkammer ist in dem Auslasskanal an einer stromaufwärts befindlichen Seite der zweiten Turbinenkammer angeordnet. Die erste Turbinenwelle und die zweite Turbinenwelle sind so angeordnet, dass sie sich im Allgemeinen in einer gleichen Richtung wie die Motorausgangswelle erstrecken. Die zweite Turboeinheit ist bezüglich des Motorkörpers so angeordnet, dass in einer Draufsicht in einer Achsenrichtung des Zylinders verglichen mit der ersten Turbinenwelle die zweite Turbinenwelle fern von der Motorausgangswelle ist. In einer Seitenansicht befindet sich bei Blick auf die erste Turbinenwelle und die zweite Turbinenwelle von einer Seite der ersten Turbinenkammer und der zweiten Turbinenkammer der Motorkörper an einer linken Seite der zweiten Turboeinheit, die zweite Turbinenwelle wird um eine Achse derselben im Uhrzeigersinn gedreht und ein Kanal in der Turbine von einem Ausgang der ersten Turbinenkammer zu einem Eingang der zweiten Turbinenkammer ist verglichen mit der zweiten Turbinenwelle an einer Seite des Motorkörpers angeordnet.
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration ist die zweite Turbinenwelle in der Draufsicht verglichen mit der ersten Turbinenwelle fern von der Motorausgangswelle angeordnet. Daher befindet sich die zweite Turbinenwelle bezüglich einer Achse, die durch die erste Turbinenwelle verläuft und sich in der Achsenrichtung des Zylinders erstreckt, an der rechten Seite. Ferner wird die zweite Turbinenwelle in der Seitenansicht um eine Achse derselben im Uhrzeigersinn gedreht, und der Kanal in der Turbine ist verglichen mit der zweiten Turbinenwelle an der Seite des Motorkörpers angeordnet. Daher ist es möglich, den Kanal in der Turbine 5 als Kanal kurzer Länge und geringer Krümmung zu bilden, indem ein Merkmal genutzt wird, dass sich die Welle der zweiten Turbine an der rechten Seite befindet. Dies ermöglicht es, einen Widerstand gegen ein Strömen von Abgas in dem Kanal in der Turbine zu reduzieren und kinetische Energie des Abgases effizient auf die zweite Turbine zu geben. Dies ist beim Verbessern der Ladeeffizienz vorteilhaft.
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Zu beachten ist, dass in dieser Schrift der Ausdruck „die Achse des großen Turbos und die Achse des kleinen Turbos liegen frei, um sich in der gleichen Richtung wie die Motorausgangsachse zu erstrecken“ nicht nur exakt „die gleiche Richtung“ meint, sonder allgemein auch „die gleiche Richtung“. Selbst wenn die Achse des großen Turbos und/oder die Achse des kleinen Turbos zum Beispiel eine Neigung bezüglich der Motorausgangsachse von etwa 10 bis 20 Grad umfassen, fällt dies in eine Kategorie „die gleiche Richtung“.
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration können bevorzugt die erste Turboeinheit und die zweite Turboeinheit bezüglich des Motorkörpers so angeordnet werden, dass die erste Turbinenwelle und die zweite Turbinenwelle oder eine Achse des ersten Turbos als Achse der ersten Turbinenwelle und eine Achse des zweiten Turbos als Achse der zweiten Turbinenwelle einander an einer Seite der ersten Verdichterkammer und der zweiten Verdichterkammer schneiden.
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration nimmt der Abstand zwischen der Achse der ersten Turbinenwelle und der Achse der zweiten Turbinenwelle an der Seite der ersten Turbinenkammer und der zweiten Turbinenkammer zu. Dies ermöglicht es, eine Anordnung zu erreichen, bei der die zweite Turbinenwelle verglichen mit der ersten Turbinenwelle um einen vorbestimmten Abstand weg von der Motorausgangswelle ist, ohne die erste Turboeinheit und die zweite Turboeinheit in einer Richtung nach links-rechts voneinander weg zu platzieren. Dies trägt zur Miniaturisierung des Turboladers in einer Richtung nach links-rechts bei.
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration kann bei Annahme, dass A in einer Richtung nach links-rechts ein Abstand zwischen einer Achse der ersten Turbinenwelle und einer Achse der zweiten Turbinenwelle ist und B in der Seitenansicht ein Außendurchmesser der zweiten Turbine ist, bevorzugt der Abstand A in einem Bereich festgelegt werden, der durch die folgende Formel definiert ist:
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Bei der vorstehend erwähnten Konfiguration kann die zweite Turbinenkammer bevorzugt einen in einem Umkreis der zweiten Turbine ausgebildeten Spiralkanal umfassen, und unter der Annahme, dass in einer Richtung nach links-rechts A ein Abstand zwischen einer Achse der ersten Turbinenwelle und einer Achse der zweiten Turbinenwelle ist, B in der Seitenansicht ein Außendurchmesser der zweiten Turbine ist und C ein Durchmesser eines Eintrittsabschnitts des Spiralkanals ist, kann der Abstand A in einem Bereich festgelegt werden, der durch die folgende Formel definiert ist:
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration wird der Abstand A zwischen einer Achse der ersten Turbinenwelle und einer Achse der zweiten Turbinenwelle in einer Richtung nach links-rechts in dem Bereich festgelegt, der durch eine der vorstehend erwähnten Formeln definiert ist. Dies vermeidet das Bilden des Ausgangs der ersten Turbinenkammer in einer Richtung nach links-rechts an einer Position weg von der zweiten Turbinenwelle- Daher ist es möglich, in der Seitenansicht den Kanal in der Turbine als Kanal einer kleinen Krümmung zu bilden.
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration kann die zweite Turbine bevorzugt eine Turbine sein, deren Durchmesser größer als ein Durchmesser der ersten Turbine ist.
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es zum Beispiel möglich, einen mit Motor zu konfigurieren, der mit einem zweistufigen Turbolader versehen ist, bei dem beispielsweise eine erste Turboeinheit eine große Turboeinheit ist, die ausgelegt ist, um hauptsächlich in einem mittleren Drehzahlbereich bis zu einem hohen Drehzahlbereich eines Motorkörpers betrieben zu werden, und eine zweite Turboeinheit eine kleine Turboeinheit ist, die ausgelegt ist, um hauptsächlich in einem niedrigen Drehzahlbereich des Motorkörpers betrieben zu werden.
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Der Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration kann ferner bevorzugt einen Bypasskanal umfassen, der in der Seitenansicht an einer rechten Seite des Kanals in der Turbine angeordnet ist und ausgelegt ist, um die erste Turbinenkammer zu umgehen, um von dem Motorkörper zuzuführendes Abgas zu der zweiten Turbinenkammer zu leiten.
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Bei dem Turbolader-Motor mit der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es möglich, einen Vorgang des Ladens von Ansaugluft nur durch die zweite Turboeinheit zu implementieren. Ferner ist es möglich, einen Bypasskanal als kompakten Kanal auszubilden, indem ein rechter Bereich des Kanals in der Turbine genutzt wird.
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Bei der vorstehend erwähnten Konfiguration ist das Ausbilden eines stromabwärts befindlichen Endes des Bypasskanals, das an den Kanal in der Turbine anbinden soll, beim Miniaturisieren des Turboladers weiterhin vorteilhaft.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Turbolader-Motor vorzusehen, der mit einem zwei unabhängige Turboeinheiten umfassenden Turbolader versehen ist, welcher es ermöglicht, große kinetische Energie von Abgas auf Turbinen zu geben und Miniaturisierung zu erreichen.
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Auch wenn die vorliegende Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen umfassend beschrieben wurde, versteht sich, dass für den Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen nahe liegen können. Sofern solche Änderungen und Abwandlungen nicht anderweitig vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, die nachstehend dargelegt ist, abweichen, sollen sie daher als darin enthalten ausgelegt werden.
