FR2806446A1 - TURBOCHARGER - Google Patents
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Abstract
Le turbocompresseur à volume variable selon l'invention comprend un carter de turbine (21) ayant une paroi de séparation (23) destinée à diviser le passage d'échappement en une volute intérieure (24) et une volute extérieure (25). La paroi de séparation comporte une pluralité de passages de communication (23a) permettant l'écoulement des gaz d'échappement dans la volute extérieure à l'intérieur de la volute intérieure. Le carter de turbine a une vanne de régulation (26) pour commander les quantités de gaz d'échappement s'écoulant à l'intérieur des deux volutes extérieure et intérieure.The variable volume turbocharger according to the invention comprises a turbine housing (21) having a partition wall (23) for dividing the exhaust passage into an inner volute (24) and an outer volute (25). The partition wall has a plurality of communication passages (23a) allowing the flow of exhaust gases in the outer volute within the interior volute. The turbine housing has a regulating valve (26) for controlling the amounts of exhaust gas flowing inside both the outer and the inner volutes.
Description
TURBOCOMPRESSEURTURBOCHARGER
Cette invention se rapporte à un turbocompresseur. This invention relates to a turbocharger.
Un turbocompresseur à volume variable classique est proposé dans le document JP 10-008977 A. Ce turbocompresseur est destiné à améliorer sa performance. Un rotor de turbine du turbocompresseur est mis en rotation efficacement en recevant une faible quantité d'un écoulement de gaz d'échappement afin de produire une pression de suralimentation souhaitable à une faible vitesse de moteur, et la vitesse de rotor de turbine est régulée en fonction d'une vitesse de moteur afin de commander la pression de suralimentation à une valeur A conventional variable volume turbocharger is proposed in document JP 10-008977 A. This turbocharger is intended to improve its performance. A turbine rotor of the turbocharger is efficiently rotated by receiving a small amount of an exhaust gas flow to produce a desirable boost pressure at low engine speed, and the turbine rotor speed is regulated by function of an engine speed in order to control the boost pressure to a value
établie à des vitesses de moteur moyennes et élevées. established at medium and high engine speeds.
Le turbocompresseur comprend un arbre, un carter de compresseur, et un carter de turbine. L'arbre est disposé mobile en rotation entre le carter de turbine et le carter de compresseur, et s'étend jusqu'au carter de turbine à une extrémité et jusqu'au carter de compresseur à une autre extrémité. Le rotor de turbine est raccordé à l'extrémité de l'arbre de façon à effectuer une rotation unitaire avec celui-ci, et est disposé dans un passage de gaz d'échappement à l'intérieur du carter de turbine. Un rotor de compresseur est raccordé à l'autre extrémité de l'arbre de turbine de façon à effectuer une rotation unitaire avec celui-ci, et est disposé dans un passage d'admission d'air The turbocharger includes a shaft, a compressor housing, and a turbine housing. The shaft is arranged to rotate between the turbine housing and the compressor housing, and extends to the turbine housing at one end and to the compressor housing at another end. The turbine rotor is connected to the end of the shaft so as to perform a unitary rotation with the latter, and is arranged in an exhaust gas passage inside the turbine housing. A compressor rotor is connected to the other end of the turbine shaft so as to perform a unitary rotation with it, and is arranged in an air intake passage
à l'intérieur du carter de compresseur. inside the compressor housing.
Le turbocompresseur comprend en outre une paroi de séparation et une vanne de régulation. La paroi de séparation est disposée dans le passage de gaz d'échappement de façon à diviser le passage de gaz d'échappement au niveau d'un côté en amont du rotor de The turbocharger further includes a partition wall and a control valve. The partition wall is arranged in the exhaust gas passage so as to divide the exhaust gas passage at a side upstream of the rotor.
turbine en une volute intérieure et une volute extérieure. turbine in an internal volute and an external volute.
La paroi de séparation comporte une pluralité de passages de communication destinés à permettre l'écoulement d'une partie des gaz d'échappement dans la volute extérieure à l'intérieur de la volute intérieure et la commande d'une vitesse de l'écoulement de gaz d'échappement dans la volute intérieure en fonction de la vitesse du moteur. La vanne de régulation est positionnée au niveau d'un côté d'admission d'échappement des deux volute extérieure et la volute intérieure. Chacune de la volute extérieure et de la volute intérieure est formée de sorte que sa section diminue graduellement. The partition wall has a plurality of communication passages intended to allow the flow of a part of the exhaust gases in the external volute inside the internal volute and the control of a flow speed of exhaust gas in the inner volute depending on the engine speed. The control valve is positioned at one of the exhaust intake sides of the two outer scroll and the inner scroll. Each of the outer volute and the inner volute is formed so that its section gradually decreases.
Le turbocompresseur à volume variable structuré ci- The structured variable volume turbocharger
dessus régule les quantités de gaz d'échappement à la fois dans la volute intérieure et dans la volute extérieure en fonction de la vitesse du moteur, fournissant ainsi au rotor de turbine des gaz d'échappement présentant une vitesse d'écoulement appropriée. En conséquence, le turbocompresseur à volume variable délivre la pression de suralimentation appropriée en fonction de la vitesse du above regulates the quantities of exhaust gas both in the inner volute and in the outer volute depending on the speed of the engine, thereby supplying the turbine rotor with exhaust gases having an appropriate flow speed. As a result, the variable volume turbocharger delivers the appropriate boost pressure based on the speed of the
moteur par l'intermédiaire du rotor de compresseur. motor through the compressor rotor.
En conséquence, dans le turbocompresseur à volume variable de ce type, il est important de commander la vitesse de l'écoulement des gaz d'échappement dans la volute intérieure à un niveau prédéterminé par l'intermédiaire d'un écoulement approprié des gaz d'échappement dans la volute extérieure à l'intérieur de la volute intérieure à travers chaque passage de communication Therefore, in the variable volume turbocharger of this type, it is important to control the speed of the exhaust gas flow in the inner volute to a predetermined level through an appropriate flow of the exhaust gases. exhaust in the outer volute inside the inner volute through each communication passage
de la paroi de séparation.of the partition wall.
C'est un but de la présente invention de proposer un turbocompresseur à volume variable amélioré. C'est un autre but de la présente invention de proposer un turbocompresseur à volume variable amélioré qui évite les inconvénients classiques ci-dessus. C'est un autre but de la présente invention de proposer un turbocompresseur à volume variable amélioré qui peut permettre l'écoulement d'une partie des gaz d'échappement dans une volute extérieure à l'intérieur d'une volute intérieure d'un carter de turbine à travers chacun des passages de communication d'une paroi de séparation, permettant ainsi l'écoulement d'une quantité appropriée de gaz d'échappement à l'intérieur de la volute intérieure du carter de turbine, la vitesse de l'écoulement de gaz d'échappement dans la It is an object of the present invention to provide an improved variable volume turbocharger. It is another object of the present invention to provide an improved variable volume turbocharger which avoids the above conventional drawbacks. It is another object of the present invention to provide an improved variable volume turbocharger which can allow the flow of a part of the exhaust gases in an external volute inside an internal volute of a casing. turbine through each of the communication passages of a partition wall, thus allowing the flow of an appropriate quantity of exhaust gas inside the inner volute of the turbine casing, the speed of flow exhaust gas in the
volute intérieure étant régulée ainsi à une valeur établie. interior volute being regulated thus to an established value.
Selon l'invention, un turbocompresseur comprend un carter de turbine, un carter de compresseur couplé au carter de turbine, un arbre disposé mobile en rotation dans le carter, une roue de turbine fixée à une extrémité de l'arbre de façon à être disposée dans un passage d'échappement situé dans le carter de turbine, une roue de compresseur fixée à une extrémité de l'arbre de façon à être disposée dans un passage d'admission situé dans le carter de compresseur, une paroi de séparation destinée à diviser le passage d'échappement au niveau d'un côté en amont de la roue de turbine en une volute intérieure et une volute extérieure, la paroi de séparation comportant une pluralité de passages de communication permettant l'écoulement des gaz d'échappement dans la volute extérieure à l'intérieur de la volute intérieure; et une vanne de régulation disposée au niveau d'une ouverture d'admission de la volute extérieure de façon à réguler les quantités de gaz d'échappement s'écoulant à l'intérieur des deux volute extérieure et volute intérieure, la section de la volute extérieure diminuant graduellement de son commencement à sa position spécifiée et diminuant graduellement selon la direction axiale de l'arbre partiellement de la position spécifiée à son extrémité, et la largeur axiale de la volute extérieure étant partiellement identique à la largeur des passages de communication de la position spécifiée à l'extrémité de la According to the invention, a turbocharger comprises a turbine housing, a compressor housing coupled to the turbine housing, a shaft arranged to move in rotation in the housing, a turbine wheel fixed to one end of the shaft so as to be disposed in an exhaust passage located in the turbine housing, a compressor wheel fixed to one end of the shaft so as to be disposed in an intake passage located in the compressor housing, a partition wall intended to divide the exhaust passage at a side upstream of the turbine wheel in an internal volute and an external volute, the partition wall comprising a plurality of communication passages allowing the flow of exhaust gases in the volute outside inside the inside scroll; and a regulating valve arranged at an inlet opening of the external volute so as to regulate the quantities of exhaust gas flowing inside the two external volute and internal volute, the section of the volute outer gradually decreasing from its beginning to its specified position and gradually decreasing in the axial direction of the shaft partially from the specified position at its end, and the axial width of the outer volute being partially identical to the width of the communication passages of the specified position at the end of the
volute extérieure.outer scroll.
En outre, selon l'invention, la position spécifiée est définie à une position o la largeur des passages de communication coïncide approximativement avec la largeur axiale d'une sortie de la volute intérieure ouverte sur le rotor de turbine, les deux étant selon la direction axiale de l'arbre. De plus, selon l'invention, la section de la volute extérieure est formée de façon à être plus grande que celle de la volute intérieure à chaque position de commencement des volutes. En outre, selon l'invention, la volute extérieure comprend une première partie de volute et une deuxième partie de volute faisant face à la paroi de séparation, o la section de la première partie de volute diminue graduellement selon la direction axiale de l'arbre de la position spécifiée à l'extrémité, et la largeur axiale de la deuxième partie de volute est identique à la largeur des passages de communication de la position Furthermore, according to the invention, the specified position is defined at a position where the width of the communication passages coincides approximately with the axial width of an outlet of the inner volute open on the turbine rotor, both being in the direction axial of the tree. In addition, according to the invention, the section of the external volute is formed so as to be larger than that of the internal volute at each position in which the volutes begin. In addition, according to the invention, the outer volute comprises a first volute part and a second volute part facing the partition wall, where the section of the first volute part gradually decreases in the axial direction of the shaft. from the specified position at the end, and the axial width of the second volute part is identical to the width of the communication passages from the position
spécifiée à l'extrémité de la volute extérieure. specified at the end of the outer volute.
Ainsi, le turbocompresseur à volume variable de cette invention possède les avantages suivants: la forme ci-dessus de la section de la volute extérieure empêche les passages de communication de perturber l'écoulement de gaz d'échappement de la volute extérieure à l'intérieur de la volute intérieure particulièrement de la position spécifiée à l'extrémité, tout en conservant une largeur suffisante constante selon la direction axiale des passages de communication, permettant ainsi l'écoulement des gaz d'échappement situés dans la volute extérieure à l'intérieur de la volute intérieure, permettant l'écoulement d'une quantité appropriée de gaz d'échappement à l'intérieur de la volute intérieure et régulant la vitesse de l'écoulement de gaz d'échappement dans la volute intérieure, ceci ayant pour résultat le fait que le rotor de compresseur produit une pression de suralimentation prédéterminée en fonction de la vitesse du moteur. Le turbocompresseur comprend la position spécifiée ci-dessus et la volute extérieure formée de sorte que sa section est plus grande que celle de la volute intérieure à la position de commencement de la partie de Thus, the variable volume turbocharger of this invention has the following advantages: the above shape of the section of the external volute prevents the communication passages from disturbing the flow of exhaust gas from the external volute inside of the inner volute, particularly from the position specified at the end, while keeping a sufficient constant width in the axial direction of the communication passages, thus allowing the flow of exhaust gases located in the outer volute inside of the inner scroll, allowing the flow of an appropriate amount of exhaust gas inside the inner scroll and regulating the speed of the flow of exhaust gas into the inner scroll, this resulting in the fact that the compressor rotor produces a predetermined boost pressure as a function of the engine speed. The turbocharger includes the position specified above and the outer volute formed so that its section is larger than that of the inner volute at the start position of the
volute, élargissant ainsi la plage volumique de la turbine. scroll, thereby expanding the volume range of the turbine.
Ces objectifs ainsi que d'autres de l'invention deviendront plus apparents à partir des modes de réalisation qui vont suivre de l'invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un turbocompresseur à volume variable d'un premier mode de réalisation de cette invention; La figure 2 représente une vue en coupe transversale du turbocompresseur à volume variable selon la ligne 2-2 de la figure 1; La figure 3 représente une vue en coupe transversale du turbocompresseur à volume variable au point de commencement (A) des volutes, une vue en coupe transversale du turbocompresseur à volume variable au niveau du milieu (B) des volutes, une vue en coupe transversale du turbocompresseur à volume variable au niveau du point spécifié (C) des volutes, et une vue en coupe transversale du turbocompresseur à volume variable au niveau de These and other objects of the invention will become more apparent from the following embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows a cross-sectional view of a turbocharger with variable volume of a first embodiment of this invention; Figure 2 shows a cross-sectional view of the variable volume turbocharger on line 2-2 of Figure 1; FIG. 3 represents a cross-sectional view of the variable-volume turbocharger at the start point (A) of the volutes, a cross-sectional view of the variable-volume turbocharger at the middle (B) of the volutes, a cross-sectional view of the variable volume turbocharger at the specified point (C) of the volutes, and a cross-sectional view of the variable volume turbocharger at
l'extrémité terminale (D) des volutes. the terminal end (D) of the volutes.
On va décrire le mode de réalisation de cette invention comme suit, en référence aux dessins. La figure 1 et la figure 2 représentent un mode de réalisation du turbocompresseur à volume variable de cette invention. Le turbocompresseur à volume variable comprend une partie de turbine 20, une partie de compresseur 30 et une partie de connexion 10 reliant la partie de turbine 20 à la partie de The embodiment of this invention will be described as follows, with reference to the drawings. Figure 1 and Figure 2 show an embodiment of the variable volume turbocharger of this invention. The variable volume turbocharger comprises a turbine part 20, a compressor part 30 and a connection part 10 connecting the turbine part 20 to the part of
compresseur 30.compressor 30.
La partie de connexion 10 comprend un corps de roulement 11 et un arbre 13 qui est supporté mobile en rotation par un roulement 12 situé à l'intérieur du corps de roulement 11. Chaque extrémité de l'arbre 13 s'étend The connection part 10 comprises a rolling body 11 and a shaft 13 which is supported movable in rotation by a rolling bearing 12 situated inside the rolling body 11. Each end of the shaft 13 extends
depuis le corps de roulement 11.from the rolling body 11.
Une extrémité de l'arbre 13 s'étend à l'intérieur du carter de turbine 21 et l'autre extrémité de l'arbre 13 s'étend à l'intérieur du carter de compresseur 31 qui forme la partie de compresseur 30. Un rotor de turbine est raccordé de manière rigide à l'extrémité de l'arbre 13 de façon à effectuer une rotation unitaire avec celui-ci. Un rotor de compresseur 32 est raccordé de manière rigide à l'autre extrémité de l'arbre 13 de façon à effectuer une One end of the shaft 13 extends inside the turbine casing 21 and the other end of the shaft 13 extends inside the compressor casing 31 which forms the compressor part 30. A turbine rotor is rigidly connected to the end of the shaft 13 so as to perform a unitary rotation with the latter. A compressor rotor 32 is rigidly connected to the other end of the shaft 13 so as to perform a
rotation unitaire avec celui-ci.unitary rotation with this one.
La partie de turbine 20 comprend le carter de turbine 21 et le rotor de turbine 22 qui est disposé dans le carter de turbine 21. Le carter de turbine 21 est fixé à un côté (côté droit à la figure 1) du corps de roulement 11 qui forme la partie de connexion 10. Le rotor de turbine est raccordé de manière rigide à l'extrémité de l'arbre 13 qui s'étend à travers le côté du corps de roulement 11 de façon à effectuer une rotation unitaire et est positionné dans le passage de gaz d'échappement qui est formé dans le carter The turbine part 20 comprises the turbine housing 21 and the turbine rotor 22 which is disposed in the turbine housing 21. The turbine housing 21 is fixed to one side (right side in FIG. 1) of the rolling body 11 which forms the connection part 10. The turbine rotor is rigidly connected to the end of the shaft 13 which extends through the side of the rolling body 11 so as to perform a unitary rotation and is positioned in the exhaust gas passage which is formed in the casing
de turbine 21.turbine 21.
Le carter de turbine 21 comprend une entrée d'échappement 21a, une sortie d'échappement 21b et le passage de gaz d'échappement qui est formé entre l'entrée d'échappement 21a et la sortie d'échappement 21b de façon à créer une communication fluidique entre elles. Une paroi de séparation 23 est formée dans le passage de gaz d'échappement au niveau du côté en amont (le côté en amont de l'écoulement de gaz d'échappement) du rotor de turbine 22. La paroi de séparation 23 est formée sur la surface périphérique intérieure du carter de turbine 21 au niveau du côté en amont de la roue de turbine 22 et divise le passage de gaz d'échappement du côté en amont de la roue de turbine 22 en une volute intérieure 24 et une volute extérieure 25. Plusieurs passages de communication 23a sont formés dans la paroi de séparation 23 vers le côté en aval (le côté en aval de l'écoulement de gaz d'échappement) des volutes. La volute extérieure 25 comprend une première partie de volute 25al et une deuxième partie de volute 25a2 faisant face à la paroi de séparation. Le côté en amont (le côté en amont de l'écoulement de gaz d'échappement) d'une périphérie de chaque passage de communication 23a est incliné graduellement (le côté en amont d'une périphérie de chaque passage de communication 23a est approximativement parallèle à la direction tangentielle de la roue de turbine 22 en vue en coupe transversale telle que celle de la figure 2), et le côté en aval de la périphérie que chaque passage de communication 23a est incliné de façon raide ou abrupte à un angle prédéterminé (le côté en aval de la périphérie de chaque passage de communication 23a est orienté approximativement en direction d'un axe de rotation de la roue de turbine 22 en vue en coupe transversale telle que celle de la figure 2). Chaque passage de communication 23a formé ci- dessus est orienté vers un centre axial de la roue de turbine 22. (La forme du passage de communication apparaît en détail dans le brevet des Etats Unis n 6 073 447). La partie de turbine 20 comprend en outre une vanne de régulation 26 dans le passage de gaz d'échappement au niveau de l'entrée d'échappement 21a (figure 2). La vanne de régulation 26 commande le degré d'ouverture d'une ouverture d'admission 25a (une partie d'ouverture du régulateur 26) qui constitue une ouverture de la volute extérieure 25. Une extrémité distale s'étend vers le côté en aval de l'ouverture d'admission 25a et est en appui sur un siège de soupape situé sur une extrémité de la paroi de séparation 23 qui est située au niveau de l'ouverture d'admission 25a du côté en aval. La vanne de régulation ferme l'ouverture d'admission 25a dans la condition résultante, et est commandée de façon à s'ouvrir ou se fermer par l'intermédiaire d'un dispositif d'actionnement de vanne (non représenté) en fonction de la vitesse du The turbine casing 21 includes an exhaust inlet 21a, an exhaust outlet 21b and the exhaust gas passage which is formed between the exhaust inlet 21a and the exhaust outlet 21b so as to create a fluid communication between them. A partition wall 23 is formed in the exhaust gas passage at the upstream side (the upstream side of the exhaust gas flow) of the turbine rotor 22. The partition wall 23 is formed on the inner peripheral surface of the turbine casing 21 at the upstream side of the turbine wheel 22 and divides the exhaust gas passage on the upstream side of the turbine wheel 22 into an inner volute 24 and an outer volute 25 Several communication passages 23a are formed in the partition wall 23 towards the downstream side (the downstream side of the exhaust gas flow) of the volutes. The outer scroll 25 comprises a first portion of scroll 25al and a second portion of scroll 25a2 facing the partition wall. The upstream side (the upstream side of the exhaust gas flow) of a periphery of each communication passage 23a is gradually inclined (the upstream side of a periphery of each communication passage 23a is approximately parallel to the tangential direction of the turbine wheel 22 in cross-sectional view such as that of FIG. 2), and the side downstream of the periphery that each communication passage 23a is inclined in a steep or abrupt manner at a predetermined angle ( the downstream side of the periphery of each communication passage 23a is oriented approximately in the direction of an axis of rotation of the turbine wheel 22 in cross-sectional view such as that of FIG. 2). Each communication passage 23a formed above is oriented towards an axial center of the turbine wheel 22. (The shape of the communication passage appears in detail in US Patent No. 6,073,447). The turbine part 20 further includes a control valve 26 in the exhaust gas passage at the exhaust inlet 21a (Figure 2). The regulating valve 26 controls the degree of opening of an intake opening 25a (an opening part of the regulator 26) which constitutes an opening of the external volute 25. A distal end extends towards the downstream side of the intake opening 25a and is supported on a valve seat located on one end of the partition wall 23 which is located at the intake opening 25a on the downstream side. The control valve closes the inlet opening 25a in the resulting condition, and is controlled so as to open or close by means of a valve actuating device (not shown) depending on the speed of
moteur.engine.
La partie de compresseur 30 comprend le carter de compresseur 31 et le rotor de compresseur 32 qui est disposé dans le carter de compresseur 31. Le carter de compresseur est fixé à l'autre côté (côté gauche à la figure 1) du corps de roulement 11 qui forme la partie de connexion 10. Le rotor de compresseur est raccordé de manière rigide à l'autre extrémité de l'arbre 13 qui s'étend à travers l'autre côté du corps de roulement 11 de façon à effectuer une rotation unitaire, et est positionné dans un passage d'admission d'air qui est formé dans le The compressor part 30 comprises the compressor housing 31 and the compressor rotor 32 which is disposed in the compressor housing 31. The compressor housing is fixed to the other side (left side in FIG. 1) of the rolling body 11 which forms the connection part 10. The compressor rotor is rigidly connected to the other end of the shaft 13 which extends through the other side of the rolling body 11 so as to perform a unitary rotation , and is positioned in an air intake passage which is formed in the
carter de compresseur 31.compressor housing 31.
Le carter de compresseur 31 comprend une entrée d'air 31a, une sortie d'air 31b et le passage de compresseur qui est formé entre l'entrée d'air 31a et la sortie d'air 31b The compressor housing 31 includes an air inlet 31a, an air outlet 31b and the compressor passage which is formed between the air inlet 31a and the air outlet 31b
de façon à créer une communication fluidique entre elles. so as to create a fluid communication between them.
Le passage de compresseur du côté en aval du rotor de compresseur 32 est façonné à la manière d'une partie formant volute de forme annulaire 33. La partie formant volute 33 s'étend le long d'une périphérie extérieure du carter de compresseur 31 depuis la position adjacente à la sortie d'air 31b jusqu'à la sortie d'air 31b. La section de la volute 33 s'élargit graduellement vers la sortie d'air 31b. Dans le turbocompresseur à volume variable, les deux volute extérieure 25 et volute intérieure 24 sont formées de façon à s'effiler graduellement de l'amont des volutes à l'aval, tel qu'on le voit aux figures 1 à 3. La section de la volute extérieure 25 est réalisée de façon à être plus grande que celle de la volute intérieure 24 sur toute une partie s'étendant de l'amont des volutes à l'aval. Chaque dessin (a), (b), (c) et (d) de la figure 3 représente la forme en coupe transversale de chacune des parties des deux volute intérieure 24 et volute extérieure 25. Les dessins ci-dessus (a), (b), (c) et (d) de la figure 3 représentent respectivement un point de commencement (A) des volutes, un milieu (B) des volutes, un point spécifié (C) des volutes The compressor passage on the downstream side of the compressor rotor 32 is shaped like an annular volute portion 33. The volute portion 33 extends along an outer periphery of the compressor housing 31 from the position adjacent to the air outlet 31b to the air outlet 31b. The section of the volute 33 gradually widens towards the air outlet 31b. In the variable volume turbocharger, the two outer volute 25 and inner volute 24 are formed so as to tapering gradually from the upstream of the volutes downstream, as seen in FIGS. 1 to 3. The section of the outer volute 25 is produced so as to be larger than that of the inner volute 24 over an entire portion extending from the upstream of the volutes to the downstream. Each drawing (a), (b), (c) and (d) of FIG. 3 represents the cross-sectional shape of each of the parts of the two interior volute 24 and exterior volute 25. The above drawings (a), (b), (c) and (d) of figure 3 represent respectively a point of beginning (A) of the scrolls, a middle (B) of the scrolls, a specified point (C) of the scrolls
et une extrémité terminale (D) des volutes. and a terminal end (D) of the scrolls.
Dans le turbocompresseur variable, la section de la volute extérieure 25 diminue graduellement du point de commencement (A) des volutes au point spécifié (C) des volutes et présente des sections transversales similaires ici à celles que l'on voit sur les dessins (a) à (c) de la figure 3. La section de la volute extérieure 25 diminue graduellement selon la direction axiale (la direction parallèle à un axe de rotor de turbine L) tout en conservant une largeur constante selon la direction axiale des passages de communication 23a qui sont disposés dans la paroi de séparation 23, du point spécifié (C) des volutes à l'extrémité terminale (D) des volutes. La largeur des passages de communication 23a selon la direction axiale diminue graduellement du point de commencement (A) des volutes au point spécifié (C) des volutes. En d'autres termes, la section de la première partie de volute 25al diminue graduellement selon la direction axiale de l'arbre 13 du point spécifié (C) des volutes à l'extrémité terminale (D) des volutes. Ici, la largeur axiale de la deuxième partie de volute 25a2 est identique à la largeur des passages de communication 23a du point spécifié (C) des volutes à l'extrémité terminale (D) des volutes, alors que la largeur axiale de la première partie de volute 25al diminue graduellement du point spécifié (C) des volutes à l'extrémité terminale (D) des volutes. Le point spécifié (C) des volutes est positionné à l'endroit o la largeur selon la direction axiale des passages de communication est approximativement égale à celle d'une sortie de volute 24a In the variable turbocharger, the section of the outer scroll 25 gradually decreases from the start point (A) of the scrolls to the specified point (C) of the scrolls and has cross sections similar here to those seen in the drawings (a ) to (c) of FIG. 3. The section of the outer scroll 25 gradually decreases in the axial direction (the direction parallel to a turbine rotor axis L) while maintaining a constant width along the axial direction of the communication passages 23a which are arranged in the partition wall 23, from the specified point (C) of the volutes to the terminal end (D) of the volutes. The width of the communication passages 23a in the axial direction gradually decreases from the start point (A) of the scrolls to the specified point (C) of the scrolls. In other words, the cross section of the first volute part 25al gradually decreases in the axial direction of the shaft 13 from the specified point (C) of the volutes to the terminal end (D) of the volutes. Here, the axial width of the second part of volute 25a2 is identical to the width of the communication passages 23a from the specified point (C) of the volutes to the terminal end (D) of the volutes, while the axial width of the first part 25al volute gradually decreases from the specified point (C) of the volutes to the terminal end (D) of the volutes. The specified point (C) of the scrolls is positioned where the width in the axial direction of the communication passages is approximately equal to that of a scroll outlet 24a
qui communique avec le rotor de turbine 22. which communicates with the turbine rotor 22.
La section de la volute intérieure 24 diminue graduellement tout en conservant la largeur constante selon la direction axiale d'une sortie de volute 24a qui communique avec le rotor de turbine 22, et présente les coupes transversales similaires ici à celles que l'on voit dans les dessins (a) à (c) de la figure 3, du point de commencement (A) des volutes au point spécifié (C) des volutes. La section de la volute intérieure 24 diminue graduellement selon la direction radiale (la direction radiale du rotor de turbine 22) du point spécifié (C) des The section of the inner volute 24 gradually decreases while keeping the width constant in the axial direction of a volute outlet 24a which communicates with the turbine rotor 22, and has the cross sections similar here to those seen in drawings (a) to (c) of Figure 3, from the start point (A) of the scrolls to the specified point (C) of the scrolls. The section of the inner volute 24 gradually decreases in the radial direction (the radial direction of the turbine rotor 22) from the specified point (C) of the
volutes à l'extrémité terminale (D) des volutes. volutes at the terminal end (D) of the volutes.
Le turbocompresseur variable fonctionne grâce à l'introduction des gaz d'échappement depuis le moteur à l'intérieur du passage de gaz d'échappement à travers l'entrée d'échappement 21a du carter de turbine 21 qui forme la partie de turbine 20, comprimant ainsi l'air à un niveau de pression de suralimentation prédéterminé dans la partie de compresseur, et délivrant l'air comprimé à une The variable turbocharger operates by introducing the exhaust gases from the engine into the exhaust gas passage through the exhaust inlet 21a of the turbine casing 21 which forms the turbine part 20, thereby compressing the air to a predetermined boost pressure level in the compressor portion, and delivering the compressed air to a
admission d'air d'un moteur.engine air intake.
D'une part, dans ce turbocompresseur à volume variable, la vanne de régulation 26 ferme l'ouverture 25a lorsque la quantité de gaz d'échappement est petite à une faible vitesse du moteur. Par conséquent, les gaz d'échappement qui ont été introduits dans le passage de gaz d'échappement à travers l'entrée d'échappement 21a du carter de turbine 21 s'écoulent à l'intérieur de la volute intérieure 24, font tourner la roue de turbine 22, et se déchargent vers l'extérieur des volutes de turbine à travers la sortie d'échappement 21b. Pendant le trajet des gaz d'échappement, le rotor de turbine 22 fait tourner l'arbre 13, ce qui entraîne le rotor de compresseur 32 en rotation. Ainsi, l'air introduit dans le passage d'air à travers l'entrée d'air 31a du carter de compresseur 31 est comprimé à un niveau de pression de suralimentation On the one hand, in this variable volume turbocharger, the control valve 26 closes the opening 25a when the quantity of exhaust gas is small at a low engine speed. Consequently, the exhaust gases which have been introduced into the exhaust gas passage through the exhaust inlet 21a of the turbine casing 21 flow inside the inner volute 24, cause the turbine wheel 22, and discharge to the outside of the turbine scrolls through the exhaust outlet 21b. During the exhaust gas path, the turbine rotor 22 rotates the shaft 13, which drives the compressor rotor 32 in rotation. Thus, the air introduced into the air passage through the air inlet 31a of the compressor housing 31 is compressed to a boost pressure level.
prédéterminé, et est délivré à travers la sortie d'air 31b. predetermined, and is delivered through the air outlet 31b.
En conséquence, l'air délivré du compresseur est introduit à l'intérieur du collecteur d'admission d'air du moteur As a result, the air delivered from the compressor is introduced inside the engine air intake manifold.
sous la forme d'une induction d'air de densité élevée. in the form of a high density air induction.
D'autre part, dans ce turbocompresseur variable, l'actionnement de la vanne de régulation 26 fait ouvrir l'ouverture d'admission 25a en fonction de la vitesse du moteur, à des vitesses de moteur moyennes ou élevées o la quantité de gaz d'échappement est importante. Par conséquent, l'écoulement de gaz d'échappement qui est introduit dans le passage de gaz d'échappement à travers l'entrée de gaz d'échappement 21a du carter de turbine 21 s'écoule dans les deux volute intérieure 24 et volute extérieure 25, et seuls les gaz d'échappement qui sont entrés dans la volute intérieure 24 font tourner la roue de turbine 22 comme on le décrit ci-dessus, et se déchargent ensuite à l'extérieur des volutes de turbine à travers la On the other hand, in this variable turbocharger, the actuation of the regulating valve 26 causes the intake opening 25a to open as a function of the engine speed, at medium or high engine speeds o the amount of gas d exhaust is important. Consequently, the exhaust gas flow which is introduced into the exhaust gas passage through the exhaust gas inlet 21a of the turbine casing 21 flows into the two inner volute 24 and outer volute 25, and only the exhaust gases which have entered the inner volute 24 cause the turbine wheel 22 to rotate as described above, and then discharge outside the turbine volutes through the
sortie d'échappement 21b, comme le décrit ci-dessus. exhaust outlet 21b, as described above.
Pendant le trajet des gaz d'échappement, une partie des gaz d'échappement entrant dans la volute extérieure 25 s'écoule dans la volute intérieure 24 à travers les passages de communication 23a. Dans ce cas, les gaz d'échappement s'écoulant à l'intérieur de la volute intérieure 24 sont orientés en direction de l'axe de rotation du rotor de turbine 22 conformément à la direction d'agencement de chaque passage de communication 23a, ce qui a pour résultat le fait que les gaz d'échappement s'écoulant selon la direction tangentielle du rotor de turbine 22 changent de direction vers l'axe de rotation du rotor de turbine 22, abaissant ainsi la vitesse de l'écoulement de gaz d'échappement qui heurte la roue de turbine 22. Ainsi, la roue de turbine 22 est régulée de façon à ne pas dépasser une rotation souhaitable, puis la roue de compresseur 32 est régulée également de façon à ne pas tourner de manière excessive, ce qui a pour effet d'empêcher toute rotation inutile de la roue de compresseur 32, ce par quoi la pression de suralimentation peut être réglée à une valeur établie même aux vitesses de moteur moyennes et élevées o la quantité d'admission d'air During the path of the exhaust gases, part of the exhaust gases entering the outer volute 25 flows into the inner volute 24 through the communication passages 23a. In this case, the exhaust gases flowing inside the inner volute 24 are oriented in the direction of the axis of rotation of the turbine rotor 22 in accordance with the direction of arrangement of each communication passage 23a, which results in the exhaust gas flowing in the tangential direction of the turbine rotor 22 changing direction towards the axis of rotation of the turbine rotor 22, thereby lowering the speed of gas flow exhaust which strikes the turbine wheel 22. Thus, the turbine wheel 22 is regulated so as not to exceed a desirable rotation, then the compressor wheel 32 is also regulated so as not to turn excessively, this which has the effect of preventing unnecessary rotation of the compressor wheel 32, whereby the boost pressure can be adjusted to a set value even at medium and high engine speeds o the intake quantity of a ir
d'échappement est importante.exhaust is important.
Dans le turbocompresseur à volume variable, chaque section de la volute intérieure 24 et de la volute extérieure 25 diminue graduellement du côté en amont des volutes au côté en aval, élargissant ainsi la plage volumique variable. La section de la volute extérieure 25 diminue graduellement du point de commencement (A) des volutes au point spécifié (C) des volutes, et présente ici des coupes transversales similaires à celles que l'on voit à la figure 3. En outre, la section de la volute extérieure 25 diminue graduellement selon la direction axiale tout en conservant sa largeur constante selon la direction axiale des passages de communication 23a de la paroi de séparation 23 du point spécifié (C) des volutes à l'extrémité In the variable volume turbocharger, each section of the inner volute 24 and the outer volute 25 gradually decreases from the upstream side of the volutes to the downstream side, thereby widening the variable volume range. The section of the outer scroll 25 gradually decreases from the start point (A) of the scrolls to the specified point (C) of the scrolls, and here presents cross sections similar to those seen in FIG. 3. section of the outer scroll 25 gradually decreases in the axial direction while keeping its width constant along the axial direction of the communication passages 23a of the partition wall 23 from the specified point (C) of the scrolls at the end
terminale (D) des volutes.terminal (D) of the scrolls.
La forme ci-dessous de la section transversale de la volute extérieure 25 permet l'écoulement uniforme d'une partie des gaz d'échappement dans la volute extérieure 25 à l'intérieur de la volute intérieure 24 à travers les passages de communication 23a. Les passages de communication 23a présentent également une largeur suffisante selon la direction axiale du point spécifié (C) des volutes à l'extrémité terminale (D) des volutes, et aucun passage de communication 23a ne perturbe l'écoulement des gaz d'échappement dans la volute extérieure 25 à l'intérieur de la volute intérieure 24. Les passages de communication 23a introduisent une quantité modérée de gaz d'échappement à l'intérieur de la volute intérieure 24 afin de réguler la vitesse de l'écoulement de gaz d'échappement dans la volute intérieure 24 à une valeur établie, ce par quoi la pression de suralimentation fournie par le rotor de compresseur 32 est régulée à une valeur établie en fonction The shape below of the cross section of the outer volute 25 allows the uniform flow of part of the exhaust gases in the outer volute 25 inside the inner volute 24 through the communication passages 23a. The communication passages 23a also have a sufficient width in the axial direction of the specified point (C) of the volutes at the terminal end (D) of the volutes, and no communication passage 23a disturbs the flow of exhaust gases in the outer volute 25 inside the inner volute 24. The communication passages 23a introduce a moderate quantity of exhaust gas inside the inner volute 24 in order to regulate the speed of the gas flow from exhaust in the inner volute 24 to an established value, whereby the boost pressure supplied by the compressor rotor 32 is regulated to a value established as a function
de la vitesse du moteur.engine speed.
Dans le turbocompresseur à volume variable, le point spécifié (C) des volutes est situé à la position o la largeur selon la direction axiale des passages de communication 23a est approximativement égale à celle de la In the variable volume turbocharger, the specified point (C) of the volutes is located at the position where the width along the axial direction of the communication passages 23a is approximately equal to that of the
sortie de volute 24a. La volute extérieure 25 est formée de façon à présenter une section plus grande que celle de la volute intérieure 24 au point de commencement (A) des5 volutes. Ainsi, la plage volumique variable de la turbine peut être élargie. scroll outlet 24a. The outer volute 25 is formed so as to have a larger section than that of the inner volute 24 at the starting point (A) of the 5 volutes. Thus, the variable volume range of the turbine can be widened.
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