JP2008057448A - Turbine housing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の排気ガスのエネルギーを利用して内燃機関に対する過給圧を発生させるターボチャージャに採用される板金製のタービンハウジングに関し、更に詳しくは、バイパス通路の耐久性を向上することができるタービンハウジングに関する。 The present invention relates to a sheet metal turbine housing used in a turbocharger that generates supercharging pressure for an internal combustion engine using the energy of exhaust gas of the internal combustion engine, and more specifically, to improve the durability of a bypass passage. It is related with the turbine housing which can do.
従来、内燃機関から排出される排気ガスを駆動源として吸気マニホールド内に昇圧空気を供給することにより内燃機関の出力を向上するターボチャージャが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a turbocharger that improves the output of an internal combustion engine by supplying pressurized air into an intake manifold using exhaust gas discharged from the internal combustion engine as a drive source is known.
このターボチャージャを車載用内燃機関に装着して用いる場合は、軽量化に配慮する必要がある。特に近年では、燃費や運動性能の向上の観点から、車両搭載部品の軽量化が要求され、上記従来のターボチャージャについても許容される限りの軽量化が図られている。 When this turbocharger is used by being mounted on an in-vehicle internal combustion engine, it is necessary to consider weight reduction. In particular, in recent years, from the viewpoint of improving fuel efficiency and athletic performance, it is required to reduce the weight of vehicle-mounted components, and the above-described conventional turbocharger has also been reduced as much as allowed.
したがって、近年では、従来の鋳造製のタービンハウジングに代えて、板金製のタービンハウジングが使用されるようになっている。 Therefore, in recent years, instead of the conventional cast turbine housing, a sheet metal turbine housing has been used.
また、タービンハウジングは、高温の排気ガスに直接さらされることになり、熱変形の影響を大きく受けるため、耐熱性についても十分な配慮が要求される。 Further, since the turbine housing is directly exposed to high-temperature exhaust gas and is greatly affected by thermal deformation, sufficient consideration is required for heat resistance.
このような板金製の配管から構成されたタービンハウジングとして、以下のものが公知である。すなわち、少なくとも、渦状の排気ガス通路を構成するスクロール部と、このスクロール部から突設され、排気ガスの出口を構成するタービン出口構成配管と、スクロール部を外部の排気ガス通路とバイパスするために当該スクロール部から突設され、タービン出口構成配管と別体に並設されたバイパス通路構成配管と、タービン出口構成配管とバイパス通路構成配管とで支持されるタービン出口フランジとを備えたものである。 The following are known as turbine housings configured from such sheet metal pipes. That is, at least a scroll portion constituting a spiral exhaust gas passage, a turbine outlet constituting pipe projecting from the scroll portion and constituting an exhaust gas outlet, and a bypass for bypassing the scroll portion with an external exhaust gas passage. A bypass passage configuration pipe that protrudes from the scroll portion and is provided separately from the turbine outlet configuration pipe, and a turbine outlet flange that is supported by the turbine outlet configuration pipe and the bypass passage configuration pipe. .
なお、関連する従来技術として、タービン出口通路とバイパス通路をそれぞれ独立した管で構成したものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 In addition, as a related prior art, a turbine outlet passage and a bypass passage configured by independent pipes have been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、内管、外管および相手部材の少なくとも1つを耐熱材料にて形成した排気バイパス構造に関する技術が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 In addition, a technique related to an exhaust bypass structure in which at least one of an inner tube, an outer tube, and a mating member is formed of a heat-resistant material has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
また、排気通路壁に、排気通路壁を形成する部材よりも熱膨張係数が小さい部材によって形成されるスリーブを嵌挿したものも提案されている(たとえば、特許文献3参照)。 In addition, there has also been proposed a sleeve formed by inserting a sleeve formed of a member having a smaller thermal expansion coefficient than a member forming the exhaust passage wall into the exhaust passage wall (see, for example, Patent Document 3).
上述したように、従来のタービンハウジングは、タービン出口構成配管とバイパス通路構成配管の2つの配管によって、鋳造品で比較的重量のあるタービン出口フランジを支持している。バイパス通路構成配管の径は、タービン出口構成配管の径よりも小さいため、バイパス通路構成配管側に応力が集中し易い。 As described above, the conventional turbine housing supports the turbine outlet flange having a relatively heavy weight as a cast product by the two pipes of the turbine outlet constituent pipe and the bypass passage constituent pipe. Since the diameter of the bypass passage constituent pipe is smaller than the diameter of the turbine outlet constituent pipe, the stress tends to concentrate on the bypass passage constituent pipe side.
また、排気ガスはタービンを通過することで膨張し温度が下がるため(たとえば、100℃程度)、タービン出口構成配管ではバイパス通路構成配管よりも雰囲気温度が低い。 Further, since the exhaust gas expands and decreases in temperature when it passes through the turbine (for example, about 100 ° C.), the atmosphere temperature is lower in the turbine outlet constituent pipe than in the bypass passage constituent pipe.
したがって、このような理由からバイパス通路構成配管に亀裂が発生する虞があり、上記板金製のタービンハウジングでは、耐久性の確保が難しいという課題があった。 Therefore, there is a possibility that cracks may occur in the bypass passage constituting pipe for such a reason, and there is a problem that it is difficult to ensure durability in the turbine housing made of sheet metal.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バイパス通路の耐久性を向上することができるタービンハウジングを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a turbine housing capable of improving the durability of the bypass passage.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項1に係るタービンハウジングは、少なくとも、渦状の排気ガス通路を構成するスクロール部と、前記スクロール部から突設され、排気ガスの出口を構成するタービン出口構成配管と、前記スクロール部を外部の排気ガス通路とバイパスするために前記スクロール部から突設され、前記タービン出口構成配管と別体に並設されたバイパス通路構成配管と、前記タービン出口構成配管と前記バイパス通路構成配管とで支持されるタービン出口フランジと、を備えたタービンハウジングにおいて、前記バイパス通路構成配管の板厚を前記タービン出口構成配管の板厚よりも厚く形成したことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a turbine housing according to a first aspect of the present invention includes at least a scroll portion that forms a spiral exhaust gas passage, and a protruding portion that protrudes from the scroll portion. A turbine outlet constituting pipe constituting the outlet of the turbine, and a bypass passage constituting pipe protruding from the scroll portion so as to bypass the scroll portion with an external exhaust gas passage, and being arranged in parallel with the turbine outlet constituting pipe And a turbine outlet flange supported by the turbine outlet constituent pipe and the bypass passage constituent pipe, wherein the plate thickness of the bypass passage constituent pipe is larger than the plate thickness of the turbine outlet constituent pipe It is formed.
また、この発明の請求項2に係るタービンハウジングは、請求項1に記載の発明において、前記バイパス通路構成配管の材質を前記タービン出口構成配管の材質よりも熱膨張率の小さいものとしたことを特徴とするものである。
Moreover, in the turbine housing according to
また、この発明の請求項3に係るタービンハウジングは、請求項1または2に記載の発明において、前記バイパス通路構成配管の材質を前記タービン出口構成配管の材質よりも高温強度の高いものとしたことを特徴とするものである。
Moreover, in the turbine housing according to
この発明に係るタービンハウジング(請求項1)によれば、バイパス通路構成配管の板厚をタービン出口構成配管の板厚よりも厚くすることにより、タービン出口構成配管と同等の強度を確保することができるので、バイパス通路構成配管への亀裂の発生等を抑制して信頼性を高めることができる。 According to the turbine housing according to the present invention (Claim 1), by making the plate thickness of the bypass passage constituting pipe thicker than the plate thickness of the turbine outlet constituting pipe, it is possible to ensure the same strength as the turbine outlet constituting pipe. Therefore, it is possible to increase the reliability by suppressing the occurrence of cracks in the bypass passage constituting pipe.
また、この発明に係るタービンハウジング(請求項2)によれば、排気ガスの作用により雰囲気温度差が生じても、熱歪みの影響を低減することができる。 Further, according to the turbine housing according to the present invention (Claim 2), even if an atmospheric temperature difference is caused by the action of the exhaust gas, the influence of thermal distortion can be reduced.
また、この発明に係るタービンハウジング(請求項3)によれば、排気ガスの作用により雰囲気温度差が生じても、熱歪みの影響を低減することができる。 Further, according to the turbine housing according to the present invention (Claim 3), even if an atmospheric temperature difference is caused by the action of the exhaust gas, the influence of thermal distortion can be reduced.
以下に、この発明に係るタービンハウジングの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a turbine housing according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、この発明の実施例に係るタービンハウジングを示す側面図、図2は、タービンハウジングを示す正面図、図3は、図2のA−A断面を示す断面図であり、タービン出口径DTOを示したものである。 1 is a side view showing a turbine housing according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the turbine housing, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the AA cross section of FIG. DTO is shown.
また、図4は、図2のB−B断面を示す断面図であり、バイパス通路径DBを示したものである。図5は、タービン出口径DTOとバイパス通路径DBとの関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a BB cross section of FIG. 2, showing a bypass passage diameter DB. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the turbine outlet diameter DTO and the bypass passage diameter DB.
図1および図2に示すように、タービンハウジング1は、少なくとも、渦状の排気ガス通路を構成するスクロール部2と、スクロール部2から突設され、排気ガスの出口(タービン出口2b)を構成するタービン出口構成配管7と、スクロール部2を外部の排気ガス通路(図示せず)とバイパスするバイパス通路5を構成するためにスクロール部2から突設され、タービン出口構成配管7と別体に並設されたバイパス通路構成配管6と、タービン出口構成配管7とバイパス通路構成配管6とで支持されるタービン出口フランジ4とを備えている。なお、図中の符号2aはタービン入口を示し、符号3はタービン入口フランジを示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上述したように、タービンハウジング1は、タービン出口構成配管7とバイパス通路構成配管6の2つの配管によって、鋳造品で比較的重量のあるタービン出口フランジ4を支持している。
As described above, the
図3〜図5に示すように、バイパス通路構成配管6の径DBは、タービン出口構成配管7の径DTOの約半分であり小さい。このため、バイパス通路構成配管6側に応力が集中し易い。
As shown in FIGS. 3 to 5, the diameter DB of the bypass
図5に示すように、他の体格のタービンハウジングについても、バイパス通路構成配管6の径DBは、タービン出口構成配管7の径DTOの約半分となる傾向が見られる。
As shown in FIG. 5, the diameter DB of the bypass
そこで、バイパス通路構成配管6の板厚t2をタービン出口構成配管7の板厚t1のほぼ2倍程度とし、タービン出口構成配管7とほぼ同等の強度を確保するようにしたものである。たとえば、バイパス通路構成配管6の板厚t2をタービン出口構成配管7の板厚t1の1.7〜2.3倍程度に形成するのが好適である。
In view of this, the plate thickness t2 of the bypass
また、排気ガスはタービン(図示せず)を通過することで膨張し温度が下がるため(たとえば、100℃程度)、タービン出口構成配管7ではバイパス通路構成配管6よりも雰囲気温度が低いことが分かっている。
Further, since the exhaust gas expands and decreases in temperature when it passes through a turbine (not shown) (for example, about 100 ° C.), it is understood that the ambient temperature is lower in the turbine outlet
そこで、バイパス通路構成配管6の材質をタービン出口構成配管7の材質よりも熱膨張率の小さいものとするとともに、バイパス通路構成配管6の材質をタービン出口構成配管7の材質よりも高温強度の高いものとし、雰囲気温度差による熱歪みの影響を低減するようにした。
Therefore, the material of the bypass
以上のように、この実施例に係るタービンハウジングによれば、バイパス通路構成配管6の機械的・熱的耐久性をタービン出口構成配管7とほぼ同等にすることができ、バイパス通路構成配管6への亀裂の発生等を抑制して信頼性を高めることができる。
As described above, according to the turbine housing according to this embodiment, the mechanical and thermal durability of the bypass
なお、上記実施例においては、バイパス通路構成配管6の板厚t2をタービン出口構成配管7の板厚t1のほぼ2倍程度とするのに加え、バイパス通路構成配管6の材質をタービン出口構成配管7の材質よりも熱膨張率の小さいものとし、更に、バイパス通路構成配管6の材質をタービン出口構成配管7の材質よりも高温強度の高いものにする、として説明したが、これに限定されない。
In addition, in the said Example, in addition to making plate | board thickness t2 of bypass
たとえば、バイパス通路構成配管6の板厚t2を調整することで所望の耐久性を確保できる場合には、バイパス通路構成配管6の材質を、熱膨張率の小さい材質または高温強度の高い材質のいずれか一方にするだけでもよい。
For example, when the desired durability can be ensured by adjusting the thickness t2 of the bypass
以上のように、この発明に係るタービンハウジングは、ターボチャージャに採用される板金製のタービンハウジングに有用であり、特に、バイパス通路の耐久性を向上することを目指すタービンハウジングに適している。 As described above, the turbine housing according to the present invention is useful for a sheet metal turbine housing employed in a turbocharger, and is particularly suitable for a turbine housing that aims to improve the durability of a bypass passage.
1 タービンハウジング
2 スクロール部
2a タービン入口
2b タービン出口
3 タービン入口フランジ
4 タービン出口フランジ
5 バイパス通路
6 バイパス通路構成配管
7 タービン出口構成配管
t2 バイパス通路構成配管の板厚
t1 タービン出口構成配管の板厚
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記スクロール部から突設され、排気ガスの出口を構成するタービン出口構成配管と、
前記スクロール部を外部の排気ガス通路とバイパスするために前記スクロール部から突設され、前記タービン出口構成配管と別体に並設されたバイパス通路構成配管と、
前記タービン出口構成配管と前記バイパス通路構成配管とで支持されるタービン出口フランジと、
を備えたタービンハウジングにおいて、
前記バイパス通路構成配管の板厚を前記タービン出口構成配管の板厚よりも厚く形成したことを特徴とするタービンハウジング。 At least a scroll part constituting a spiral exhaust gas passage;
A turbine outlet configuration pipe projecting from the scroll portion and constituting an outlet of exhaust gas;
A bypass passage configuration pipe projecting from the scroll portion for bypassing the scroll portion with an external exhaust gas passage, and being arranged separately from the turbine outlet configuration pipe;
A turbine outlet flange supported by the turbine outlet constituent pipe and the bypass passage constituent pipe;
In a turbine housing with
A turbine housing characterized in that a plate thickness of the bypass passage constituting pipe is thicker than a plate thickness of the turbine outlet constituting pipe.
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