JP2001263077A - 可変容量ターボチャージャ - Google Patents
可変容量ターボチャージャInfo
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B37/12—Control of the pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
- F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
-
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
ロール部25を流れる排気の一部を区画壁23の各連通
孔23aを通して内周スクロール部24へ適正量を確実
に流入させて内周スクロール部24の排気を設定された
流速に制御することにより、コンプレッサロータ32に
おいてエンジンの回転速度に応じて設定された過給圧を
得ること。 【解決手段】外周スクロール部25を、スクロール始点
位置(A)からスクロール所定位置(C)までの間は相
似的に漸次縮小させ、スクロール所定位置(C)からス
クロール終端位置(D)までの間は連通孔23aの軸方
向の幅を保持した状態で軸方向に漸次縮小させ、連通孔
23aによる内周スクロール部24への排気の流れの障
害を防止して、適正量の排気を流入させる。
Description
ャージャに関する。
平10−8977号公報にて提案されているような、可
変容量ターボチャージャがある。当該可変容量ターボチ
ャージャは、エンジンの低速域では、少ない排気でター
ビンロータを効率的に回転させて所望の過給圧を得ると
ともに、エンジンの中速域および高速域では、タービン
ロータの回転をエンジンの回転速度に応じて規制して過
給圧を設定された圧力に制御することにより、ターボチ
ャージャの機能を向上させるべく意図しているものであ
る。
ンハウジングとコンプレッサハウジング間にて回転可能
に支持されて一端がタービンハウジングに臨みかつ他端
がコンプレッサハウジングに臨むシャフトと、同シャフ
トの一端側に一体回転可能に設けられて前記タービンハ
ウジングの排気通路に位置するタービンロータと、前記
シャフトの他端側に一体回転可能に設けられて前記コン
プレッサハウジングの吸気通路に位置するコンプレッサ
ロータを備えていることを基本構成として、さらには下
記のごとく構成されている。
においては、前記タービンハウジングは、前記排気通路
における前記タービンロータの上流側を内周スクロール
部と外周スクロール部に区画するとともに同外周スクロ
ール部を流通する排気の一部を前記内周スクロール部へ
流入して同内周スクロールの排気の流速を規制する複数
の連通孔を有する区画壁と、前記両スクロール部の流入
口側に配設されてこれら両スクロール部への排気の流量
を制御する制御弁を備え、前記各スクロール部のスクロ
ール面積が上流側から下流側に沿って漸次縮小する先細
り形状に形成されている。
おいては、エンジンの回転速度に応じて内周スクロール
部と外周スクロール部への排気の流入量を制御すること
により、エンジンの回転速度に応じた適正速度の排気を
タービンロータに供給して、コンプレッサロータにおい
てエンジンの回転速度に応じて設定された適正な過給圧
を得るものである。
容量ターボチャージャにおいては、外周スクロール部を
流れる排気の一部を区画壁の各通気孔を通して内周スク
ロール部へ適正量を確実に流入させて内周スクロール部
の排気を設定された流速に制御することが肝要である。
スクロール部への排気の流入量は、外周スクロール部に
おける各通気孔に対応する部位のスクロール断面の形状
に大きく影響され、外周スクロール部のスクロール断面
の形状によっては、外周スクロール部の排気を設定され
た適正量だけ内周スクロール部へ流入させることができ
ないおそれがある。この場合、コンプレッサロータにお
いては、エンジンの回転速度に応じて設定された過給圧
を得ることができなくなる。従って、本発明の目的は、
かかる問題に対処することにある。
チャージャに関するもので、下記に示す形式のターボチ
ャージャを適用対象とするものである。すなわち、本発
明は、タービンハウジングとコンプレッサハウジング間
にて回転可能に支持されて一端が前記タービンハウジン
グに臨みかつ他端が前記コンプレッサハウジングに臨む
シャフトと、同シャフトの一端側に一体回転可能に設け
られて前記タービンハウジングの排気通路に位置するタ
ービンロータと、前記シャフトの他端側に一体回転可能
に設けられて前記コンプレッサハウジングの吸気通路に
位置するコンプレッサロータを備え、かつ、前記タービ
ンハウジングは、前記排気通路における前記タービンロ
ータの上流側を内周スクロール部と外周スクロール部に
区画するとともに同外周スクロール部を流通する排気の
一部を前記内周スクロール部へ流入して同内周スクロー
ル部の排気の流速を規制する複数の連通孔を有する区画
壁と、前記両スクロール部の流入口側に配設されてこれ
ら両スクロール部への排気の流量を制御する制御弁を備
え、前記各スクロール部のスクロール面積が上流側から
下流側に沿って漸次縮小する先細り形状に形成されてい
る形式の可変容量ターボチャージャを適用対象とするも
のである。
ャージャは、上記した形式の可変容量ターボチャージャ
において、前記外周スクロール部を、スクロール始点位
置からスクロール所定位置までの間は相似的に漸次縮小
させ、かつ、前記所定位置から終端位置までの間は前記
区画壁の通気孔の軸方向の幅を保持した状態で軸方向に
漸次縮小させる構成としていることを特徴とするもので
ある。
おいては、前記スクロール所定位置を、前記通気孔の軸
方向の幅と前記内周スクロール部の前記タービンロータ
側への流出口の軸方向の幅とが略一致する位置とするこ
とができる。
ジャにおいては、前記内周スクロール部と前記外周スク
ロール部のスクロール始点位置におけるスクロール面積
を、前記外周スクロール部が前記内周スクロール部より
大きい関係に設定することができる。
ージャは、各スクロール部のスクロール面積が上流側か
ら下流側に沿って漸次縮小する先細り形状に形成された
可変レンジの大きい可変容量ターボチャージャにおい
て、外周スクロール部を、スクロール始点位置からスク
ロール所定位置までの間は相似的に漸次縮小させ、か
つ、所定位置から終端位置までの間は区画壁の通気孔の
軸方向の幅を保持した状態で軸方向に漸次縮小させる構
成としている。
の形状は、外周スクロール部を流れる排気の各通気孔を
通して内周スクロール部への流入を円滑にし、特に、所
定位置から終端位置までの間においても、通気孔の軸方
向の幅が十分に確保されているため、各通気孔は外周ス
クロール部から内周スクロール部への排気の流入を妨げ
ることなく、外周スクロール部からの排気を内周スクロ
ール部へ円滑に流入させることになり、内周スクロール
部へ適正量の排気を確実に流入させて内周スクロール部
の排気を設定された流速に制御し、コンプレッサロータ
においてエンジンの回転速度に応じて設定された過給圧
を得ることができる。
おいて、前記スクロール所定位置を、通気孔の軸方向の
幅と内周スクロール部のタービンロータ側への流出口の
軸方向の幅とが略一致する位置に設定することにより、
さらには、内周スクロール部と外周スクロール部のスク
ロール始点位置におけるスクロール面積を、外周スクロ
ール部が内周スクロール部より大きい関係に設定するこ
とにより、ターボチャージャにおける可変レンジをさら
に拡大させることができる。
説明する。図1および図2は本発明の一例に係る可変容
量ターボチャージャを示すもので、当該可変容量ターボ
チャージャは、連結部10を介して互いに連結されたタ
ービン部20とコンプレッサ部30にて構成されてい
る。
と、ベアリングハウジング11内にて軸受12を介して
回転可能に支持されたシャフト13を備えていて、シャ
フト13は左右の各端部をベアリングハウジング11か
ら突出させている。シャフト13の一端側はタービン部
20を構成するタービンハウジング21内に臨み、か
つ、シャフト13の他端側はコンプレッサ部30を構成
するコンプレッサハウジング31内に臨んでいる。シャ
フト13の一端側には、タービン部20を構成するター
ビンロータ22が一体回転可能に固着され、かつ、シャ
フト13の他端側には、コンプレッサ部30を構成する
コンプレッサロータ32が一体回転可能に組付けられて
いる。
1と、タービンハウジング21内に位置するタービンロ
ータ22を備えているもので、タービンハウジング21
は連結部10を構成するベアリングハウジング11の一
側に取付けられている。タービンロータ22は、ベアリ
ングハウジング11の一側を貫通して臨むシャフト13
の一端側に一体回転可能に固着されていて、タービンハ
ウジング21内に形成されている排気通路に位置してい
る。
1aと排気排出口21bを備え、排気導入口21aと排
気排出口21b間が排気通路に形成されており、同排気
通路におけるタービンロータ22の配設位置より上流側
に、区画壁23が設けられている。タービンハウジング
21におけるタービンロータ22の配設位置より上流側
の内周面は、区画壁面に形成されていて、区画壁23
は、排気通路におけるタービンロータ22の配設位置よ
り上流側の部位を、内周スクロール部24と外周スクロ
ール部25に区画している。区画壁23には、連通孔2
3aが下流側に沿って多数形成されている。連通孔23
aは、その上流側壁が緩やかな傾斜状に、かつ、その下
流側壁がきつい傾斜状に形成されていて、タービンロー
タ22の軸心に向かって所定の傾斜角度で指向してい
る。
ハウジング21の排気導入口21a側に制御弁26が配
設されている。制御弁26は、外周スクロール部25の
流入開口部25a(弁開口)の開口度合いを制御するも
ので、その先端部が区画壁23の先端部に延びて同先端
部の弁座部に着座している。制御弁26は、この状態で
外周スクロール部25の流入開口部25aを閉鎖してい
て、図示しない操作手段にて、エンジンの回転速度に応
じて開閉動作を制御される。
ジング31と、コンプレッサハウジング31内に位置す
るコンプレッサロータ32を備えているもので、コンプ
レッサハウジング31は連結部10を構成するベアリン
グハウジング11の他側に取付けられている。コンプレ
ッサロータ32は、ベアリングハウジング11の他側を
貫通して臨むシャフト13の他端側に一体回転可能に組
付けられていて、コンプレッサハウジング31内に形成
されている吸気通路に位置している。
ッサ導入口31aとコンプレッサ排出口31bを備え、
コンプレッサ導入口31aとコンプレッサ排出口31b
間がコンプレッサ通路に形成されており、同コンプレッ
サ通路におけるコンプレッサロータ32の配設位置より
下流側がリング状のスクロール部33,34に形成され
ている。各スクロール部33,34は、コンプレッサ排
出口31bに隣接する位置からコンプレッサハウジング
31の外周に沿ってコンプレッサ排出口31bまで延び
ていて、コンプレッサ排出口31b側に向けて漸次先太
り形状になっている。
においては、図1〜図3に示すように、内周スクロール
部24および外周スクロール部25は、上流側から下流
側に沿って漸次縮小する先細り形状に形成されている。
また、外周スクロール部25は内周スクロール部24に
比較して、上流側から下流側の全ての部位においてスク
ロール面積が大きく設定されている。図3(a),
(b),(c),(d)は、両スクロール部24,25
の各部位におけるスクロール断面形状を示すもので、図
3(a)〜(d)は図2に示すスクロール始点位置
(A)、スクロール中間位置(B)、スクロール所定位
置(C)、およびスクロール終端位置(D)におけるス
クロール断面形状を示している。
は、外周スクロール部25が、スクロール始点位置
(A)からスクロール所定位置(C)までの間は、図3
(a)〜(c)に示すように、スクロール断面形状が相
似的に漸次縮小するように形成されており、かつ、スク
ロール所定位置(C)からスクロール終端位置(D)ま
での間は区画壁23の連通孔23aの軸方向の幅を保持
した状態で軸方向に漸次縮小するように形成されてい
る。なお、軸方向とはタービンロータ22の軸心を通る
軸線Lに平行する方向をいう。スクロール所定位置
(C)は、連通孔23aの軸方向の幅と内周スクロール
部24のタービンロータ22側への流出口24aの軸方
向の幅とが略一致する位置に設定されている。
ロータ22側への流出口24aの軸方向の幅を保持した
状態で、スクロール始点位置(A)からスクロール所定
位置(C)までの間は、図3(a)〜(c)に示すよう
に、スクロール断面形状が相似的に漸次縮小するように
形成されており、かつ、スクロール所定位置(C)から
スクロール終端位置(D)までの間は径方向に漸次縮小
するように形成されている。
は、エンジンからの排気を、タービン部20を構成する
タービンハウジング21の排気導入口21aを通して排
気通路に導入することにより作動し、コンプレッサ部3
0においては設定された過給圧を発生させ、この過給圧
をエンジンの吸気口に供給する。
排気量が少ないエンジンの低速域では、外周スクロール
部25の流入開口部25aが制御弁26により閉鎖され
ていて、タービンハウジング21の排気導入口21aを
通して導入された排気は内周スクロール部24に流入し
て所定の流速にてタービンロータ22を回転させ、排気
排出口21bを経て外部へ排出される。この間、タービ
ンロータ22の回転によりシャフト13が回転して、コ
ンプレッサロータ32を回転させる。この結果、大気が
コンプレッサハウジング31のコンプレッサ導入口31
aから吸気通路に導入され、コンプレッサロータ32に
より圧縮されて設定された過給圧となって、コンプレッ
サ排出口31bを経て高い密度の吸気としてエンジンの
吸気口へ導入される。
いて、排気量が多いエンジンの中速域または高速域で
は、制御弁26の作動により外周スクロール部25の流
入開口部25aがエンジンの回転速度に応じて開放され
て、タービンハウジング21の排気導入口21aを通し
て導入された排気は内周スクロール部24と外周スクロ
ール部25の両者に流入し、内周スクロール部24に流
入した排気は、上記したと同様に、タービンロータ22
を回転させて排気排出口21bを経て外部へ排出され
る。
排気の一部は、区画壁23の各連通孔23aを通して内
周スクロール部24に流入する。この場合、排気の内周
スクロール部24への流入方向は、各連通孔23aの指
向方向に沿ってタービンロータ22の軸心へ向かう方向
となって、内周スクロール部24内を流れる排気のター
ビンロータ22の接線方向の流れをタービンロータ22
の回転中心側への流れに変えると共に、タービンロータ
22に当たる排気の流速を下げる。これにより、タービ
ンロータ22は必要以上の回転を規制されて、コンプレ
ッサロータ32の必要以上の回転を防止し、過給圧は排
気量が多いエンジンの中速域または高速域においても設
定された過給圧に制御される。
においては、各スクロール部24,25のスクロール面
積を、上流側から下流側に沿って漸次縮小する先細り形
状に形成して、可変レンジの大きい可変容量ターボチャ
ージャを構成しているが、特に、外周スクロール部25
を図3に示すように、スクロール始点位置(A)からス
クロール所定位置(C)までの間は相似的に漸次縮小さ
せ、かつ、スクロール所定位置(C)からスクロール終
端位置(D)までの間は区画壁23の連通孔23aの軸
方向の幅を保持した状態で軸方向に漸次縮小させる構成
としている。
ール断面の形状は、外周スクロール部25を流れる排気
の各連通孔23aを通して内周スクロール部24への流
入を円滑にし、特に、スクロール所定位置(C)からス
クロール終端位置(D)までの間においても、連通孔2
3aの軸方向の幅を十分に確保しているため、各連通孔
23aは外周スクロール部25から内周スクロール部2
4への排気の流入を妨げることなく、外周スクロール部
25からの排気を内周スクロール部24へ円滑に流入さ
せることになり、内周スクロール部24へ適正量の排気
を確実に流入させて内周スクロール部24の排気を設定
された流速に制御し、コンプレッサロータ32において
発生する過給圧を、エンジンの回転速度に応じて設定さ
れた値に制御する。
いては、スクロール所定位置(C)を、図3(c)に示
すように、連通孔23aの軸方向の幅と内周スクロール
部24のタービンロータ22側への流出口24aの軸方
向の幅とが略一致する位置に設定しているため、さらに
は、内周スクロール部24と外周スクロール部25のス
クロール始点位置(A)におけるスクロール面積を、外
周スクロール部25が内周スクロール部24より大きい
関係に設定しているため、可変容量ターボチャージャに
おける可変レンジを一層拡大させることができる。
の断面図である。
−2線での断面図である。
ロール始点位置(A)における断面図(a)、同中間位
置(B)における断面図(b)、同所定位置(C)にお
ける断面図(c)、および終端位置(D)における断面
図(d)である。
受、13…シャフト、20…タービン部、21…タービ
ンハウジング、21a…排気導入口、21b…排気排出
口、22…タービンロータ、23…区画壁、23a…連
通孔、24…内周スクロール部、24a…流出口、25
…外周スクロール部、25a…流入開口部(弁開口)、
26…制御弁、30…コンプレッサ部、31…コンプレ
ッサハウジング、31a…コンプレッサ導入口、31b
…コンプレッサ排出口、32…コンプレッサロータ、3
3,34…スクロール部。
Claims (3)
- 【請求項1】タービンハウジングとコンプレッサハウジ
ング間にて回転可能に支持されて一端が前記タービンハ
ウジングに臨みかつ他端が前記コンプレッサハウジング
に臨むシャフトと、同シャフトの一端側に一体回転可能
に設けられて前記タービンハウジングの排気通路に位置
するタービンロータと、前記シャフトの他端側に一体回
転可能に設けられて前記コンプレッサハウジングの吸気
通路に位置するコンプレッサロータを備え、かつ、前記
タービンハウジングは、前記排気通路における前記ター
ビンロータの上流側を内周スクロール部と外周スクロー
ル部に区画するとともに同外周スクロール部を流通する
排気の一部を前記内周スクロール部へ流入して同内周ス
クロール部の排気の流速を規制する複数の連通孔を有す
る区画壁と、前記両スクロール部の流入口側に配設され
てこれら両スクロール部への排気の流量を制御する制御
弁を備え、前記各スクロール部のスクロール面積が上流
側から下流側に沿って漸次縮小する先細り形状に形成さ
れている可変容量ターボチャージャにおいて、前記外周
スクロール部は、スクロール始点位置からスクロール所
定位置までの間は相似的に漸次縮小し、かつ、前記所定
位置から終端位置までの間は前記区画壁の通気孔の軸方
向の幅を保持した状態で軸方向に漸次縮小していること
を特徴とする可変容量ターボチャージャ。 - 【請求項2】請求項1に記載の可変容量ターボチャージ
ャにおいて、前記スクロール所定位置は、前記通気孔の
軸方向の幅と前記内周スクロール部の前記タービンロー
タ側への流出口の軸方向の幅とが略一致する位置である
ことを特徴とする可変容量ターボチャージャ。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の可変容量ターボ
チャージャにおいて、前記内周スクロール部と前記外周
スクロール部のスクロール始点位置におけるスクロール
面積は、前記外周スクロール部が前記内周スクロール部
より大きく設定されていることを特徴とする可変容量タ
ーボチャージャ。
Priority Applications (3)
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DE (1) | DE10112551C2 (ja) |
FR (1) | FR2806446B1 (ja) |
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