JP2001065356A - ターボチャージャ - Google Patents

ターボチャージャ

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JP2001065356A JP23988999A JP23988999A JP2001065356A JP 2001065356 A JP2001065356 A JP 2001065356A JP 23988999 A JP23988999 A JP 23988999A JP 23988999 A JP23988999 A JP 23988999A JP 2001065356 A JP2001065356 A JP 2001065356A
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exhaust
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switching
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Hiromitsu Ishihara
啓光 石原
Kazunari Adachi
一成 安達
Jun Kawaguchi
潤 川口
Shinji Kono
慎司 河野
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • F01D9/00—Stators
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    • F01D9/026—Scrolls for radial machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 過給圧制御に加えてエンジン暖機状態を作
る。 【解決手段】 タービンハウジング（１）の排気ガス導
入口（２）と内外周側スクロール部（４，５）との間に
切換弁（１０）を配し、切換弁（１０）を全閉とさせ排
気ガスのタービンロータ（７）方向への流れを阻止さ
せ、エンジンの排気圧を上昇させ、エンジンの負荷を高
めることで暖機促進を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン暖機機能
を有するターボチャージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】タービンハウジング内部に排気ガスの流
れを内周及び外周スクロールに区画した可変容量ターボ
チャージャは特開平１０−８９７７号公報に例示される
如く公知で、排気ガス通路中に配されたタービンハウジ
ング内のタービンロータを排気ガスで回転させ、この回
転トルクを同軸のコンプレッサロータに伝達し、コンプ
レッサロータを回転させてエンジン吸入空気を圧縮さ
せ、エンジン吸入口へ高密度の吸入空気を供給する基本
構成を有す。
【０００３】可変容量ターボチャージャはタービンハウ
ジング内のスクロール部を内外周側スクロール部に分割
し、排気ガスの少ない低速域においては、排気ガスを容
積の小さい内周側スクロール部のみに流し、効率的にタ
ービンロータを回転させ、排気ガス流量の多い高速域に
おいては、排気ガスを外周側スクロール部に導き、必要
以上のタービンロータの回転を防止させている。中速域
では、内外周側スクロール部への排気ガスの流れ比を切
換弁により制御し、所望の過給圧を得ている。
【０００４】一方、排気ガス流路の一部の有効断面積を
小さくさせることで、エンジンに負荷を与えた状態を作
り、エンジン暖機を促進することがなされる。このため
のエンジン排気圧上昇手段として、タービンハウジング
の入口に装着される切換弁が利用される。即ち、切換弁
によりタービンハウジングの排気ガス導入口を閉じ、エ
ンジン負荷を大とさせ、可変容量ターボチャージャにエ
ンジン暖機機能を持たせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の切換弁は、内外
周側スクロール部を区画する壁部に配されるが、切換弁
全閉操作時においても、排気通路を完全に塞ぐことがで
きず、排気圧を上昇させエンジン負荷を高めることが充
分できない。
【０００６】それ故に、本発明は、前述した従来技術の
不具合を解消させることを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために、タービンロータを回転させる排気ガ
スの流れを区画する内外周側スクロール部および排気導
入口を有するタービンハウジングを有するターボチャー
ジャにおいて、内外周側スクロール部と排気導入口との
間に切換弁を配し、該切換弁が内外周側スクロール部を
同時に全閉可能とさせたことを特徴とするターボチャー
ジャを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】タービンハウジング１には排気ガ
ス導入口２が設けられ、この導入口２はインボリュート
隔壁部３により区画される内周側スクロール部４と外周
側スクロール部５とに通じ、スクロール部４，５はター
ビン翼６つきのタービンロータ７に通じる。タービンロ
ータ７は排気ガス排出口（図示なし）に連通し、又、図
示しないコンプレッサーの軸部に結合される。コンプレ
ッサは公知構成のものを用いる。
【０００９】インボリュート隔壁部３には、内周側スク
ロール部４と外周側スクロール部５を連通させる複数個
の連通孔８が設けられる。連通孔８の向い合う面は異な
った角度で傾斜しており、この連通孔８を通過する排気
ガスのタービン翼６への流入角を小さくし、タービンロ
ータ７の回転効率を低下させるようにする。排気ガス導
入口２と隔壁３との間に回転中心９を有する円板状の切
換弁１０を配す。切換弁１０は、図１の全閉状態でター
ビンハウジング１の内壁面と排気ガス導入口２を作る壁
面に接し、排気ガスの流れを止めエンジン負荷を大とさ
せる。
【００１０】切換弁１０は、図１の全閉状態に加えて、
Ａ位置（低速域）の内周側スクロール部４のみに排気ガ
スを流す状態（排気ガスがタービン翼６の略接線方向に
流れ、大きな流入角でタービン翼６に当たる）、Ｂ位置
（中速域）の排気ガスの一部を外周側スクロール部５に
流す状態（過給圧の制御）、およびＣ位置（高速域）の
外周側スクロール部５に排気ガスの主要部を流しかつ連
通孔８を介して排気ガスがタービン翼６の回転中心に向
けて流れ、小さな流入角でタービン翼６に当たる（過給
圧制御又は過給不要）状態を選択可能である。
【００１１】図１の例で排気ガスは切換弁１０の全面に
当たるが時計方向成分と反時計方向成分とが釣合い、全
閉にするために大きな外部の力を必要としない。なお、
本実施の形態においては、切換弁１０を円板状とした
が、タービンハウジング１により形成される内周側スク
ロール部４と外周側スクロール部５の形状に合わせて、
四角形の平板を切換弁として用いることもできる。
【００１２】図３に示す例は、切換弁１１の一端をター
ビンハウジング１に回動自在に支持したもので、図３に
示す全閉位置と、Ａ位置（低速域）、Ｂ位置（中速域）
およびＣ位置（高速域）を選択可能とさせている。切換
弁１１の各位置における排気ガスの流れは図１の例と同
じである。
【００１３】図４に示す例は、切換弁１２を２つの弁部
材１３，１４で構成し、弁部材１３は排気ガス導入口２
と外周側スクロール部５とを遮断するようその一端をタ
ービンハウジング１に回動自在に支持し、他方の弁部材
１４が排気ガス導入口２と内周側スクロール部４とを遮
断するようその一端をタービンハウジング１に回動自在
に支持させている。図４に示す全閉状態では排気ガスの
流れは阻止され、エンジンの負荷を大とさせるエンジン
暖機状態となる。この状態では各弁部材１３，１４の自
由端が隔壁３に接し、排気ガスの流れを止める。
【００１４】低速域の過給を必要とするときは、第２の
弁部材１４を図４に仮想線で示す位置に移動させ、内周
側スクロール部４へ排気ガスを流入させる。中速域では
第１と第２の弁部材１３，１４の自由端が隔壁３より少
し離間し、内外周側スクロール部４，５への排気ガス流
入比を制御する。高速域では第１の弁部材１３の自由端
を隔壁３から大きく離し、外周側スクロール部５への排
気ガス流入量を大とさせる。
【００１５】図５に示す例は、第１と第２のバタフライ
弁１５，１６を内周側スクロール部４と外周側スクロー
ル部５とに夫々一個配したものである。バタフライ弁１
５，１６はタービンハウジング１の外側のリンク１７，
１８に接続されその開閉が制御される。図１〜図４の例
においても各弁部材はリンクを用いて開閉制御をすれば
よい。図５の例において、暖機を必要とするときは、第
１と第２のバタフライ弁１５，１６を全閉とさせ、内外
周側スクロール部４，５への排気ガスの流入を阻止して
エンジン負荷を大とさせる。低速域では第２のバタフラ
イ弁１６を開とし、内周側スクロール部４へ排気ガスを
流入させ、中速域では両バタフライ弁１５，１６を部分
開とし、内外周側スクロール部４，５への排気ガスの流
入比を制御する。高速域では第１のバタフライ弁１５を
開、第２のバタフライ弁１６を閉とし、外周側スクロー
ル部５へ排気ガスを流入させる。
【００１６】図１〜図５に示す例において、エンジン暖
機状態に加えて過給圧制御が切換弁やバタフライ弁の開
閉に応じて任意に容易に選択可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例の背圧アップ状態を示す断
面図である。
【図２】図１に示す例における切換弁の選択できる位置
を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の第四実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ タービンハウジング ２ 排気ガス導入口 ３ 隔壁 ４ 内周側スクロール部 ５ 外周側スクロール部 ６ タービン翼 ７ タービンロータ １０，１１，１３，１４，１５，１６ 切換弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 潤 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 河野 慎司 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA16 FA00 FA42 GA02 GB24 GB86 GD09

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タービンロータを回転させる排気ガスの
    流れを区画する内外周側スクロール部および排気導入口
    を有するタービンハウジングを有するターボチャージャ
    において、内外周側スクロール部と排気導入口との間に
    切換弁を配し、該切換弁が内外周側スクロール部を同時
    に全閉可能とさせたことを特徴とするターボチャージ
    ャ。
  2. 【請求項２】 切換弁の縦断面中央部をタービンハウジ
    ングに回動自在に支持させている請求項１記載のターボ
    チャージャ。
  3. 【請求項３】 切換弁の一端をタービンハウジングに回
    動自在に支持させている請求項１記載のターボチャージ
    ャ。
  4. 【請求項４】 切換弁が対の弁部材からなり、一方の弁
    部材が内周側スクロール部をかつ他方の弁部材が外周側
    スクロール部を完全閉状態とさせる請求項１記載のター
    ボチャージャ。
  5. 【請求項５】 切換弁がバタフライ弁である請求項４記
    載のターボチャージャ。
  6. 【請求項６】 切換弁がリンク機構により開閉操作され
    る請求項１乃至５の何れか記載のターボチャージャ。
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