JP2005320970A - 可変幾何学的形態タービンを使用する内燃機関におけるあと処理システム用の排ガスの温度を決定する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つの形態において、該方法は、タービン12に対する流体の流動面積を通常の寸法以下に減少させるステップと、排ガスの一部分を複数の案内ベーン10の周りにて迂回させるステップとを備えている。
【選択図】 図1
Description
本発明の関連する目的及び有利な効果は、以下の説明から明らかになるであろう。
図3a及び図3bには、可変幾何学的形態タービンの第二の実施の形態が示されている。図2a及び図2bと同様に、タービンのノズルリング/入口通路領域の詳細のみが示されている。適当な場合、図1、図2にて使用したものと同一の参照番号が図3a、図3bにて使用されている。図3a、図3bには、幾つかの点にて図1のタービンと相違する、その他の従来のタービンに対する本発明の技術の適用例が示されている。第一に、ノズルベーン10は、ノズルリング8に取り付けられ且つ、入口通路6を亙ってシュラウド板34に形成された、それぞれのスロットを介してキャビティ33内に伸びており、該シュラウド板は、ノズルリング8の半径方向壁7と共に、入口通路6の幅を画成する。これは周知の配置である。
また、内側環状/又は外側シールリングをハウジング内に設けられた位置決め溝ではなくて、ノズルリングに設けられた位置決め溝内に配置することにより、ノズルリングをハウジングに対し密封することも既知である。この場合、シールリングは、ノズルリングと共に動くことになろう。具体的には、図4a及び図4bには、本発明に従って形態変更した欧州特許第0 654 587号に開示されたタービンのノズルリング/入口通路領域が示されている。適当な場合、図4a、図4bにて、上述したものと同一の参照番号が使用されている。図3a、図3bのタービンの配置と同様に、ノズルベーン10は、ノズルリング8により支持され且つ、シュラウド板34を通って入口通路6を亙り且つ、キャビティ33内に伸びている。圧力平衡開口35がノズルリング8の半径方向壁7に形成されており、該半径方向壁は、内側リングシール26、外側リングシール37によりキャビティ22に対し密封されている。しかし、シールリング26はハウジング3内に設けられた溝内に配置される一方、半径方向側方シールリング37は、ノズルリング8の外側環状フランジ21に設けられた溝38内に配置され、このため、ノズルリングが動くときに動く。
2 コンプレッサ段/タービンハウジング
3 タービンハウジング
4 入口チャンバ
5 出口通路
6 入口通路
7 環状部材8の半径方向壁
8 環状部材/ノズルリング
9 ハウジング3の対面する半径方向壁
10 ノズルベーン
11 ベーン支持リング
12 支持ピン/タービン翼車
13 コンプレッサ翼車
14 ターボ過給機の軸
15 軸受組立体
16 軸受ハウジング
17 コンプレッサハウジング
18 コンプレッサ入口
19 出口渦巻室
20 内側環状フランジ
21 外側環状フランジ
22 環状キャビティ
23 開口部
24 半径方向内側環状面
25 半径方向外側環状面
26 密封リング/シール/内側シールリング
27 空気圧作動アクチュエータ
28 出力軸
29 あぶみ部材
30 案内ロッド
31 連結板
32 開口
32a 迂回通路/内側通路
32b 外側環状フランジ21内の通路
33 キャビティ
34 シュラウド板
35 圧力均衡開口
36 密封リング/内側シールリング
37 外側シールリング/半径方向側方シールリング
38 溝
39 凹所
100 タービンハウジング
200 入口チャンバ
300 出口通路
400 環状入口通路
500 環状壁部材
700 環状スリーブ
800 列状ベーン
800a レバー
900 求心型タービン翼車
900a 求心型タービンの複数の翼
1000 ターボ過給機の軸
1000a 軸受
1100 求心型コンプレッサ翼車
1200 空気入口
1300 渦巻室
1400 リンク
1500 空所
2100 温度検出器
3000 側壁
3001 側壁
Claims (46)
- 方法において、
流体流動面積を有するタービンに対する入口通路を持つ可変幾何学的形態タービンを備えるターボ過給機であって、該流体流動面積が、通常の作動範囲内で作動する内燃機関に対する通常の寸法を有する前記ターボ過給機を作動させるステップと、
流体流動面積を通常の寸法から排ガスを加熱するための縮小した寸法まで減少させるステップと、
入口通路に入る排ガスの一部分を可変幾何学的形態タービンの案内ベーンの周りにて迂回させるステップとを備える、方法。 - 請求項1の方法において、前記排ガスを迂回させるとき、排ガスの一部分がターボ過給機内で内方に流れる、方法。
- 請求項1の方法において、前記寸法を減少させるステップが、可変幾何学的形態タービンの一部分を動かすステップを含む、方法。
- 請求項3の方法において、前記タービンの一部分を動かすステップが、ノズルリングを軸方向に動かすステップを含む、方法。
- 請求項3の方法において、前記タービンの一部分を動かすステップが、複数の案内ベーンを回転させるステップを含む、方法。
- 請求項1の方法において、流体流動面積が最大の流動面積を有し、前記減少した寸法に相応する流動面積が最大の流動面積の約0%から約25%の範囲にある、方法。
- 請求項1の方法において、前記迂回路からの排ガスの部分が、鋭角な角度又は実質的に垂直に入口通路からタービン翼車まで流れる排ガスのその他の部分に再度入るようにする、方法。
- 請求項1の方法において、可変幾何学的形態タービンの出口から流れる排ガスの温度を決定するステップと、可変幾何学的形態タービンの出口から流れる排ガスの温度が閾値温度状態を満足させるかどうかに基づいて、前記寸法を減少させるステップを作用可能に制御するステップとを更に含む、方法。
- 請求項1の方法において、前記寸法を減少させるステップが、迂回流体流路を入口通路内の排ガスに露呈させるステップを含み、迂回流体流路が、流体流動面積が通常の寸法であるとき、通常、閉止される、方法。
- 請求項1の方法において、排ガスを可変幾何学的形態タービンからあと処理システムまで流すステップを更に含み、
あと処理システム内の排ガスの温度を決定するステップと、あと処理システム内の排ガスの温度が閾値温度状態を満足させるかどうかに基づいて、前記寸法を減少させるステップを作用可能に制御するステップとを更に含む、方法。 - 請求項10の方法において、閾値温度状態が約260°C(約500°F)ないし約371.111°C(約700°F)の範囲にある、方法。
- 方法において、
可動のノズルベーンの可変幾何学的形態タービンを有するターボ過給機であって、タービンが、排ガスを流し得るようにされた該ガスの流動面積を有する入口通路備え、排ガスの流動面積が、通常の作動範囲内で作動する内燃機関に対する形態とされた第一の寸法を有する、前記ターボ過給機を作動させるステップと、
可変幾何学的形態ターボ過給機から排出される排ガスの第一の温度を決定するステップと、
第一の温度が閾値温度状態を満足させないならば、排ガスの流動面積を第一の縮小した寸法まで減少させるべくノズルリングを可変幾何学的形態タービン内にて動かすステップと、
入口通路内に入る排ガスの一部分を可変幾何学的形態タービンの複数のベーンの周りにて迂回させるステップとを備える、方法。 - 請求項12の方法において、前記ノズルリングを動かすとき、ノズルリングが軸方向に動き、前記排ガスの一部分を迂回させるとき、排ガスの部分がターボ過給機内にて流れる、方法。
- 請求項12の方法において、前記迂回路からの排ガスの部分が、鋭角な角度にて入口通路からタービン翼車まで流れる排ガスの他の部分に再度入るようにした、方法。
- 請求項12の方法において、前記迂回させるステップからの排ガスの部分が、実質的に垂直な方向に向けて入口通路からタービン翼車まで流れる排ガスの他の部分に再度入るようにした、方法。
- 請求項12の方法において、前記ノズルリングを動かすステップが、入口通路内の排ガスと流体的に連通して少なくとも1つの迂回流体流路を開放し、迂回流体流路が、流体流路面積が通常の寸法であるとき、通常、係止される、方法。
- 請求項16の方法において、前記迂回させるとき、排ガスの部分が、少なくとも1つの迂回流体流路を通って流れる、方法。
- 請求項12の方法において、排ガスを可変幾何学的形態タービンからあと処理システムまで流すステップを更に含み、
前記排ガスの温度を決定するとき、あと処理システム内の排ガスの温度が決定され、あと処理システム内の排ガスの温度が閾値温度状態を満足させるかどうかに基づいて、前記ノズルリングを動かすステップを作用可能に制御するステップを更に含む、方法。 - 請求項18の方法において、閾値温度状態が、約260°C(約500°F)ないし約371.111°C(約700°F)の範囲にある、方法。
- 請求項12の方法において、排ガスの流動面積が最大幅を有し、前記減少した寸法に相応する幅が、最大幅の約0%ないし約25%の範囲にある、方法。
- 方法において、
複数の案内ベーンを有する旋回ベーンの可変幾何学的形態タービンを含むターボ過給機であって、タービンが、排ガスを流し得るようにされた該ガスの流動面積を有する入口通路備え、排ガスの流動面積が、通常の作動範囲内で作動する内燃機関に対する第一の面責を有する、前記ターボ過給機を作動させるステップと、
可変幾何学的形態ターボ過給機の出口に近接する排ガスの第一の温度を決定するステップと、
複数の案内ベーンを可変幾何学的形態タービン内にて旋回させ、第一の温度が閾値温度を満足させないならば、排ガスの流動面積の寸法を第一の面積から縮小した面積まで減少させるステップと、
入口通路に入る排ガスの一部分を可変幾何学的形態タービンの複数の案内ベーンの周りにて流動させるステップとを備える、方法。 - 請求項21の方法において、前記排ガスを流動させるステップが、排ガスの部分を複数の案内ベーンの周りにて迂回させるステップを含む、方法。
- 請求項21の方法において、前記複数の案内ベーンを旋回させるとき、複数の案内ベーンの各々の少なくとも一部分の半径方向位置が変化するようにした、方法。
- 請求項21の方法において、前記排ガスを流動させるステップが、排ガスの部分を案内ベーンの周りにて迂回させるステップを含み、
前記排ガスを流動させるステップからの排ガスの部分が鋭角な角度にて入口通路からタービン翼車まで流れる排ガスの他の部分に再度入るようにした、方法。 - 請求項21の方法において、前記排ガスを流動させるステップが、排ガスの部分を複数の案内ベーンの周りにて迂回させるステップを含み、
前記排ガスを迂回させるステップからの排ガスの部分が、入口通路から実質的に垂直な方向に向けてタービン翼車まで流れる他の排ガスの部分に再度入るようにした、方法。 - 請求項21の方法において、前記複数の案内ベーンを旋回させるステップが、入口通路内の排ガスを少なくとも1つの流体流動迂回路に露呈させ、該流体流動迂回路が、排ガスの流動面積が第一の面積により画成されるとき、通常、排ガスと実質的に流体流れ連通状態にないようにした、方法。
- 請求項26の方法において、前記排ガスを流動させるとき、排ガスの部分が少なくとも1つの流体流動迂回路を通って流れる、方法。
- 請求項21の方法において、排ガスを可変幾何学的形態タービンからあと処理システムまで流すステップを更に含み、
前記排ガスの温度を決定するとき、あと処理システム内の排ガスの温度が決定され、あと処理システム内の排ガスの温度が閾値温度状態を満足させるかどうかに基づいて、前記旋回させるステップを作用可能に制御するステップを更に含む、方法。 - 方法において、
ノズルリングと、タービンの入口通路内に複数の案内ベーンとを有する可変幾何学的形態タービンを有するターボ過給機に対し排ガスを流動させるステップと、
排ガスの一部分をノズルリングの半径方向面の少なくとも1つの開口を通じて排出するステップと、
ノズルリングを入口通路内で動かして入口通路の流動面積を減少させ且つ、ノズルリングの少なくとも1つの出口をタービン翼車と流れ連通状態に配置するステップと、
排ガスの部分を少なくとも1つの出口を通じて流し且つ、案内ベーンを迂回しつつ、タービン翼車まで流すステップとを備える、方法。 - 請求項29の方法において、前記ノズルリングを動かすとき、エンジンの通常の作動状態に対する流体流動面積よりも小さい流体流動面積を画成するよう、ノズルリングが入口通路内の位置に配置される、方法。
- 請求項30の方法において、前記排ガスを流すとき、排ガスの一部分がターボ過給機内を完全に通って流れる、方法。
- 請求項29の方法において、前記排ガスを流すとき、排ガスの一部分が、鋭角な角度及び実質的に垂直にタービン翼車まで流れる排ガスの他の部分に入るようにした、方法。
- 請求項29の方法において、排ガスをあと処理システムまで流すステップと、
あと処理システムまで流れる排ガスの温度を決定するステップと、
排ガスの温度が閾値温度状態を満足させるかどうかに基づいて、前記ノズルリングを動かすステップを作用可能に制御するステップとを更に含む、方法。 - 請求項29の方法において、複数の案内ベーンがノズルリングに対して固定される、方法。
- 請求項29の方法において、複数の案内ベーンが、ノズルリングに対して固定されない、方法。
- 請求項29の方法において、複数の案内ベーンが、ノズルリングに対して固定され、
前記ノズルリングを動かすとき、通常のエンジンの作動のための流体の流動面積よりも小さい流体の流動面積を画成するよう、ノズルリングが入口通路内の位置に配置され、
排ガスをあと処理システムまで流すステップと、
あと処理システムまで流れる排ガスの温度を決定するステップと、
排ガスの温度が閾値温度を満足させるかどうかに基づいて、前記ノズルリングを動かすステップを作用可能に制御するステップとを更に含み、
前記排ガスを流すとき、排ガスの一部分がターボ過給機内で完全に流れる、方法。 - 可変幾何学的形態ターボ過給機において、
排ガスの入口流路を有するハウジングと、
該ハウジング内で回転可能なタービン翼車と、
前記ハウジング内に配置され且つ、半径方向壁部材と、内壁部材と、外壁部材とを有する環状ノズルリングであって、該半径方向壁部材が、排ガスが前記壁部材より画成された容積内に通るための排ガス入口開口部を有し、前記内壁部材が排ガス出口を有する、前記環状ノズルリングと、
該ノズルリングと結合され且つ、前記排ガス入口流路内のノズルリングの位置を変化させるよう作用可能なアクチュエータであって、1つのモードにおいて、前記ノズルリングを排ガスの加熱位置まで動かし、前記排ガスの出口を前記タービン翼車までの通路と流れ連通状態に配置する前記アクチュエータとを備える、可変幾何学形態ターボ過給機。 - 請求項37の可変幾何学的形態ターボ過給機において、前記通路が、前記内壁部材の内面と前記ハウジングの一部分との間に画成される、可変幾何学形態ターボ過給機。
- 請求項38の可変幾何学的形態ターボ過給機において、前記通路が、該通路内にて排ガスに加わる背圧を上昇させる、可変幾何学形態ターボ過給機。
- 請求項37の可変幾何学的形態ターボ過給機において、排ガスの入口流路が最大幅を有し、前記排ガスノズルリングが、前記排ガスの加熱位置において、最大幅の約0%ないし約25%の範囲の位置にあるようにした、可変幾何学形態ターボ過給機。
- 請求項37の可変幾何学的形態ターボ過給機において、前記環状リングが、該リングと接続された複数の案内部材を有し、前記通路が、排ガスを複数の案内ベーンの周りにて通す、可変幾何学形態ターボ過給機。
- 請求項37の可変幾何学的形態ターボ過給機において、前記ノズルリングが前記加熱位置にあるとき、タービンの効率が低下するようにした、可変幾何学形態ターボ過給機。
- 請求項37の可変幾何学的形態ターボ過給機において、前記通路が、前記内壁部材の内面と前記ハウジングの一部分との間に画成され、
前記通路が、前記排ガスの出口から流れる排ガスに加わる背圧を上昇させ、
排ガスの入口流路が、通常の作動状態に対する公称幅を有し、前記排気ノズルリングが前記排ガスの加熱位置において、前記公称幅よりも小さい流体の流動幅を画成し、
前記環状リングが、該リングと接続された複数の案内部材を有し、
前記通路が、排ガスを複数の案内部材の周りにて通す、可変幾何学形態ターボ過給機。 - システムにおいて、
内燃機関用のあと処理システムと、
排ガスの入口流路と、前記あと処理システムと流れ連通状態にある排ガスの出口流路とを有するハウジングを備えるタービンを含む可変幾何学的形態ターボ過給機であって、タービンが、半径方向壁と、内壁と、外壁とを有するノズルリングを備え、前記半径方向壁が、排ガスが前記壁により画成された容積内に流れるための排ガスの入口開口部を有し、該内壁が、排ガスが前記容積から流れるための排ガスの出口開口部を有する、前記可変幾何学的形態ターボ過給機と、
前記ノズルリングと結合され且つ、前記排ガスの入口流路内の前記ノズルリングの位置を変化させるよう作用可能なアクチュエータであって、前記ノズルリングを動かして排ガスの入口流路内の流体の流動面積の寸法をエンジンが作動するための通常寸法から排ガスを加熱するための縮小した寸法まで減少させ且つ、前記排ガスの出口を前記あと処理システムと流れ連通状態に配置するよう作用可能な前記アクチュエータとを備えるシステム。 - 請求項44のシステムにおいて、前記あと処理システムがNOxあと処理システムである、システム。
- 請求項44のシステムにおいて、前記外壁が。排ガスが流れるための開口を備えず、
前記ノズルリングが複数の案内ベーンを有し、前記排ガス出口を通って流れる排ガスが前記複数の案内ベーンを迂回するようにした、システム。
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