JP2008303849A - 複数段過給ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】排気脈動を効率よく吸収しターボ効率を向上させることができる２段過給ターボチャージャを提供することである。
【解決手段】本発明に係る２段過給ターボチャージャ１００においては、第１過給機２００と第２過給機３００とが連通部４００により直列に配置される。エンジンの各気筒から排出される排気流体が、排気干渉により排気脈動が減衰しないように複数の排気通路により複数の流れに分けられる。第１過給機２００の渦室の通路が複数の通路に分割された隔壁により第１過給機２００のタービンロータ２１０の軸方向に平行に延在される。また、仕切り部４７２により連通部４００内の通路が複数の通路に分割され、第２過給機３００の渦室の通路を複数の通路に分割された隔壁が連通部４００の複数の通路に対応して設けられる。第１過給機２００の渦室の複数の通路を流れるそれぞれの排気流体は、連通部４００により複数の通路に分かれて流入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、過給機を複数個直列に配設させた複数段過給ターボチャージャに関する。

従来、排気流体を利用した過給機の開発が多数行われている。例えば、特許文献１には、ディフューザを備えたラジアルタービンについて開示されている。特許文献１記載のディフューザを備えたラジアルタービンにおいては、排気ガスを導入するタービンスクロールを形成するハウジング、該ハウジング内で排気ガスエネルギーで回転する複数個のブレードを備えたタービンロータおよび該タービンロータに固定し且つ前記ハウジングに対して回転可能に支持されるシャフトを有するラジアルタービンにおいて、前記タービンロータのガス出口に設けたガス流れを乱すことなく拡大させる周方向に隔置して径方向に伸びるガイド面を備えた固定ディフューザを有するものである。

この特許文献１記載のディフューザを備えたラジアルタービンによれば、ガス出口からの流出ガスを固定ディフューザによって周方向に低抵抗でガイドされると共に、径方向に低抵抗でガイドされて拡散し、ガス流れに乱れが発生せず、タービン損失を低減でき、タービン効率を向上できるという効果が得られる。

また、特許文献２には、一般にツインエントリーターボチャージャと呼ばれている内燃機関用排気ターボチャージャについて開示されている。特許文献２記載の内燃機関用排気ターボチャージャにおいては、排気タービン２は隔壁１１によって分離された一対の排気スクロール室１２、１３と各排気スクロール室１２、１３に夫々通ずる一対の排気ガス流入通路１４、１５を具備し、内燃機関の各気筒は、排気干渉により排気脈動が減衰しない一対の気筒群に分けられ、各気筒群は夫々共通の排気マニホルドに連結され、排気ガス流入通路１４、１５は夫々別個の排気マニホルドに連結される。

特許文献２記載の内燃機関用排気ターボチャージャによれば、各排気ガス流入通路１４、１５内に発生する排気脈動は、排気干渉によって減衰することがない。したがって、各排気スクロール室１２、１３からは排気脈動により高いピーク圧力を有する排気ガスが、タービンホイール６に供給され、その結果、タービンホイール６には、排気脈動による動圧によって強力な回転力が与えられる。

また、特許文献３には、一般に直列２段式ターボチャージャと呼ばれているターボ過給システムについて開示されている。特許文献３記載のターボ過給システムにおいては、エンジン１０の排気マニホールド２１に接続された排気通路２２に、上流側から順に、第１の過給機３０の第１タービン３１、第２の過給機４０の第２タービン４１が設けられている。また、吸気マニホールド１１に接続された吸気通路１２に、上流側から順に、第２の過給機４０の第１コンプレッサ４２、第１の過給機３０の第２コンプレッサ３２が設けられている。

この構成によれば、エンジン１０の排気マニホールド２１より排出される排気ガスＧは、第１の過給機３０に送られ、第１タービン３１を駆動し、同軸上の第１コンプレッサ３２を回転させ、吸入空気の過給を行い、この第１タービンを通過したガスは、更に、第２の過給機４０に送られ、第２タービン４１を駆動して、マフラー２３を経て大気に放出される。

特許文献３記載のターボ過給システムによれば、第１タービン３１から排出される排気ガスには、なお利用可能なエネルギーが十分にあるので、第２タービン４１を設けて第１コンプレッサ４２を駆動することで、更に吸気を圧縮して高過給でエンジンに供給して充填効率を向上させることができる。
実開平０６−７６６２３号公報 実開昭６３−４０５３４号公報 特開２００１−２８０１４６号公報

しかしながら、特許文献２に記載されたツインエントリーターボチャージャの構造を特許文献３に記載された直列２段式ターボチャージャに適用し、１段目の過給機と２段目の過給機を共にツインエントリーターボチャージャにすることで、更にターボの効率を向上させようとした場合、１段目の過給機では問題はないが、２段目の過給機において以下に記載する問題が生じる。

それは、排気干渉により排気脈動が減衰しないように、２つの通路に分けて１段目の過給機のタービンに流入させた排気ガスは、１段目の過給機のタービンに流入してから２段目の過給機のタービンに流入するまでの間に混合されてしまうため、２段目の過給機をツインエントリーターボチャージャの構造にする効果を得ることができないということである。

本発明の目的は、排気脈動を効率よく吸収しターボ効率を向上させることができる複数段過給ターボチャージャを提供することである。

（１）
本発明に係る複数段過給ターボチャージャは、エンジンからの排気エネルギーを有効に利用するために直列に配置されるとともに、連通部により連通された第１過給機および第２過給機を含む複数段過給ターボチャージャであって、エンジンの各気筒から排出される排気流体を、排気干渉により排気脈動が減衰しないように複数の流れに分ける複数の排気通路と、第１過給機のタービンロータの軸方向に平行に延在され、複数の排気通路に対応するように第１過給機の渦室の通路を複数の通路に分割する隔壁と、連通部内の通路を複数の通路に分割する仕切り部と、連通部の複数の通路に対応するように第２過給機の渦室の通路を複数の通路に分割する隔壁と、を含み、連通部は、第１過給機の渦室の複数の通路を流れるそれぞれの排気流体が、連通部の複数の通路に分かれて流入されるように形成されたものである。

本発明に係る複数段過給ターボチャージャにおいては、第１過給機と第２過給機とが連通部により直列に配置される。エンジンの各気筒から排出される排気流体が、排気干渉により排気脈動が減衰しないように複数の排気通路により複数の流れに分けられる。第１過給機の渦室の通路が複数の通路に分割された隔壁により第１過給機のタービンロータの軸方向に平行に延在される。また、仕切り部により連通部内の通路が複数の通路に分割され、第２過給機の渦室の通路を複数の通路に分割された隔壁が連通部の複数の通路に対応して設けられる。第１過給機の渦室の複数の通路を流れるそれぞれの排気流体は、連通部により複数の通路に分かれて流入される。

この場合、排気流体の排気脈動が減衰しないように複数に分割され、その分割された排気流体が、夫々連通部内の複数の通路を介して複数の通路に分割された隔壁を有する第２過給機に送り込まれる。例えば第１過給機の渦室の通路が２個の通路に分割された場合、連通部内の通路も２個に分割され、第２過給機の渦室の通路も２個に分割される。また、第１過給機の渦室の通路が３個の通路に分割された場合、連通部内の通路も３個に分割され、第２過給機の渦室の通路も３個に分割される。したがって、排気干渉により排気脈動が減衰しないように、複数の排気通路により複数の流れに分けられる。その結果、ターボ効率を高めることができる。

（２）
連通部は、第１過給機および第２過給機の接続方向を軸として回転可能に設けられてもよい。

この場合、連通部は、回転可能に設けられているので、エンジンの各気筒から排出される排気流体に応じて回転させることができる。それにより、排気流体を有効にターボ効率に変換することができる。

（３）
連通部は、タービンロータの回転速度とタービンロータに流れ込む排気流体の流量とに基づいて回転角度を調整可能に設けられてもよい。

この場合、連通部は、タービンロータの回転速度とタービンロータに流れ込む排気流体の流量とに基づいて回転角度を調整することができるので、タービンロータの回転速度、またはタービンロータに流れ込む排気流体の流量が変化した場合でも排気干渉により排気脈動が減衰しないようにすることができる。その結果、ターボ効率を向上させることができる。

（４）
仕切り部は、連通部内に固定して設けられてもよい。

この場合、仕切り部が連通部内に固定して設けられるので、所望の回転数におけるタービン効率を最大限に向上させることができる。すなわち、低回転数の場合におけるタービン効率を向上させたい場合には、低回転数の場合の渦室の通路を複数に分割する隔壁の排気流体に応じて仕切り部を固定してもよく、中回転数の場合におけるタービン効率を向上させたい場合には、中回転数の場合の渦室の通路を複数に分割する隔壁の排気流体に応じて仕切り部を固定してもよく、高回転数の場合におけるタービン効率を向上させたい場合には、高回転数の場合の渦室の通路を複数に分割する隔壁の排気流体に応じて仕切り部を固定してもよい。それにより、所望の回転数におけるタービン効率を最大限に利用することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る一実施の形態に係る２段過給ターボチャージャ１００の一例を示す模式的断面図である。

図１に示すように、２段過給ターボチャージャ１００は、第１過給機２００、第２過給機３００および連通部４００から構成される。

第１過給機２００は、タービン軸２０１、下側タービンハウジング２０２、上側タービンハウジング２０３、タービンロータ２１０およびベーンリング２２０を含む。

第１過給機２００は、後述するように左右分割型のツインエントリータービンから構成される。第１過給機２００においては、エンジンの各気筒より排出された排気が排気干渉により排気脈動が減衰しないように排気流体の流れＦ１およびＦ２に分けられ、排気流体の流れＦ１およびＦ２が左右に分割された流入口からそれぞれ流入され、排気流体の流れＦ１およびＦ２によりタービンロータ２１０が回転され、排気流体の流れＦ１１およびＦ１２が連通部４００へ排出される。エンジンの各気筒より排出された排気を排気干渉により排気脈動が減衰しないように排気流体の流れＦ１およびＦ２に分ける方法としては、例えば、エンジンの各気筒より排出された排気が排気干渉により排気脈動が減衰しないように、一対の気筒群に分離し、各気筒群を夫々共通の排気マニホールドに連結させることで実現することができる。ただし、本発明においては、上記の手法は一例であり、他の任意の方法で排気脈動が減衰しないようにしてもよい。また、第１過給機２００の詳細については後述する。

連通部４００は、円筒形状をした第１リング部材４５０、第２リング部材４６０及び筒状ゴム部材４７０からなり、内部に区切り部を有することで、内部の通路が２分割されている。連通部４００は、後述するように、第１過給機２００の上側タービンハウジング２０３と連通され、上側タービンハウジング２０３の出口から排出される排気流体を２分割した状態で、第２過給機３００の上側タービンハウジング３０３の２個の入口に供給する。連通部４００の詳細については後述する。

第２過給機３００は、タービン軸３０１、下側タービンハウジング３０２、上側タービンハウジング３０３、タービンロータ３１０およびベーンリング３２０を含む。

第２過給機３００は、第１過給機２００と同様に左右分割型のツインエントリータービンから構成される。第２過給機３００においては、連通部４００より供給される排気流体の流れＦ１１およびＦ１２が左右に分割された流入口からそれぞれ流入され、排気流体の流れＦ１１およびＦ１２によりタービンロータ３１０が回転され、その後、排気流体の流れＦ１１およびＦ１２が外部に排出される。第２過給機３００の詳細については後述する。

続いて、図２は、図１のＡ−Ａ線断面の一例を示す模式的断面図である。なお、説明の便宜上、図２においては、タービンロータ２１０の図示を省略してある。図３は排気流体の流れの一例を説明する説明図である。

図２に示すように、上側タービンハウジング２０３の排気流入通路を左右に分割する隔壁２０４がベーンリング２２０の外周に延在して形成されている。上側タービンハウジング２０３の舌部２２２（上側タービンハウジング２０３に形成された左右分割通路のうち、タービンロータ２１０に近い側の通路において通路が切れている部分の通路壁先端部）は、ベーンリング２２０のすぐ外側に位置している。隔壁２０４の先端は、舌部２２２に対して、タービン軸中心２２５に関する点対称の位置に設けられ（図２におけるラインＬ上）、ベーンリング２２０のすぐ外側に位置している。

この場合、ラインＬでベーンリング２２０を分割した場合の一方のベーンリングより可変ベーンリング２２１を介して排気流体の流れＦ１が、タービンロータ２１０に与えられ、ラインＬでベーンリング２２０を分割した場合の他方のベーンリングより可変ベーンリング２２１を介して排気流体の流れＦ２がタービンロータ２１０に与えられる。

タービンロータ３１０に流入した排気流体は、図３に示すようにタービンロータ３１０の周面に沿ってタービンロータ３１０の回転軸周りに所定角度回転した後に、タービンハウジング３１０の出口に流出される。そして、排気流体の流れＦ１の大部分は、タービンロータ２１０を回転させながら、第１過給機２００の出口においてラインＬを超えて、連通部４００の領域Ｅ１（図４参照）に流れ込み、排気流体の流れＦ２の大部分はタービンロータ２１０を回転させながら第１過給機２００の出口においてラインＬを超えて、連通部４００の領域Ｅ２（図４参照）に流れ込む。

また、図１に示すように、連通部４００は、円筒形状をした部材であり、その両端部は第１リング部材４５０及び第２リング部材４６０からなり、その中央部は、筒状ゴム部材４７０からなる。

次に、図４は、連通部４００の第１リング部材４５０を説明するための模式図であり、図５は、連通部４００の第２リング部材４６０を説明するための模式図であり、図６は、連通部４００の筒状ゴム４７０を説明するための模式図である。

図４に示すように、第１リング部材４５０は、金属などの剛体により形成されている。第１リング部材４５０は円筒部４５６を備える。円筒部４５６の内側の貫通孔には、区切り部４５２が設けられている。区切り部４５２は、略長方形をした板状部材である。区切り部４５２の一対の辺は貫通孔の直径と同じ長さである。他方の一対の辺は、円筒部４５６の軸方向の長さと同じ長さである。貫通孔の直径と同じ長さの一対の辺は、円筒部４５６の内周面に結合されており、貫通孔は板状部材により２分割されている。円筒部４５６の第１過給機２００側の面には、全周に渡り突起４５３が遊合することで、第１リング部材４５０は上側タービンハウジング２０３に回転可能に支持される。円筒部４５６の外周面の一部には、ギア歯４５４が形成されている。第１リング部材４５０の外方には第１リング部材４５０の外周面に形成されたギア歯４５４に嵌合するようにギア歯車４８２が設けられており、そのギア歯車４８２はモータ４８０の回転軸４８１に連結されていて回転可能となっている。

次に図５に示す第２リング部材４６０は、金属等の剛体により形成されている。第２リング部材４６０は、円筒部４６６を備える。円筒部４６６の内側の貫通孔には、区切り部４６２が設けられている。区切り部４６２は、略長方形をした板状部材である。区切り部４６２の一対の辺は、貫通孔の直径と同じ長さである。他方の一対の辺は円筒部４６６の軸方向の長さと同じ長さである。貫通孔の直径と同じ長さの一対の辺は、円筒部４６６の軸心４６１と重なるように配置されるとともに、円筒部４６６の軸方向の長さと同じ長さの一対の辺は、円筒部４６６の内周面に結合されており、貫通孔は板状部材により２分割されている、円筒部４６６の第２過給機３００側の外周部には、全周に渡りフランジ部４６３が形成されている。

次に、図６に示す筒状ゴム４７０は、可撓性を有するゴムにより形成されている。筒状ゴム４７０は、円筒部４７３を備える。円筒部４７３の内側の貫通孔には、区切り部４７２が設けられている。区切り部４７２は略長方形をした板状部材である。区切り部４７２の一対の辺は、貫通孔の直径と同じ長さである。他方の一対の辺は、円筒部４７３の軸方向の長さと同じ長さである。貫通孔の直径と同じ長さの一対の辺は円筒部４７３の軸心４７１と重なるように配置されるとともに、円筒部４７３の軸方向の長さと同じ長さの一対の辺は、円筒部４７３の内周面に結合されており、貫通孔は、板状部材により２分割されている。筒状ゴム４７０の円筒部４７３の一方の端面と第１リング部材４５０の円筒部４７３の一方の端面、および筒状ゴム４７０の区切り部４７２の一方の端面と第１リング部材４５０の区切り部４６２の一方の端面が、それぞれ完全に重なりあう状態で接着剤などにより結合されている。また、同様に、第２リング部材４６０の円筒部４６６の端面と筒状ゴム４７０の円筒部４７３の端面、および第２リング部材４６０の区切り部４６２の端面と筒状ゴム４７０の区切り部４７２の端面が、それぞれ完全に重なり合う状態で接着剤等により結合されている。第２リング部材４６０の外径および内径は筒状ゴム４７０の外径および内径と同じになるように形成されている。

図４から図６に示す連通部４００は、軸心４５１、４６１、４７１を中心に角度θの移動可能角度を有して回転可能に設けられる。すなわち、図１および図２に示した第１過給機２００において、タービンロータ２１０の回転数に応じて、排気流体の流れＦ１１が第１リング部材４５０の一方の領域Ｅ１に流れ込み、排気流体の流れＦ１２が第１リング部材４５０の他方の領域Ｅ２に流れ込むように、角度θの角度調整を行う。それにより、排気流体の流れＦ１の大部分が領域Ｅ１に流入し、排気流体の流れＦ２の大部分が領域Ｅ２に流れ込む。なお、角度θは、あらかじめ実験により求めておき、ＥＣＵに記憶させておくことで上記のような制御を行うことができる。また、角度θはタービンロータ２１０の回転数に従って、変更させる以外にも、タービンロータ２１０の回転数とタービンロータ２１０に流れ込む排気流体の流量、タービンロータ２１０に流れ込む排気ガスの状態（流速、流量等）、エンジンから排出される排気量、エンジン回転数等に応じて変えるようにしてもよい。要は、タービンロータ２１０に流入する排気流体の流れＦ１と流れＦ２とが、連通部の領域Ｅ１と領域Ｅ２とに分かれて流入するように角度θを制御できればよい。

その結果、排気流体の流れＦ１１およびＦ１２が互いに干渉することなく第２過給機３００に与えられる。したがって、排気流体の流れＦ１１およびＦ１２の有する排気脈動が互いに他方の流体と干渉しあって減衰することを防止することができる。

なお、連通部４００において、筒状ゴム４７０の円筒部４７３と区切り部４７２を切り離し、円筒部４７３は第２リング部材４６０と同じ材料（例えば金属材料）から形成するとともに、第２リング部材４６０と連結若しくは一体化し、第１リング部材４５０を回転させることで、筒状ゴム４７０全体を回転させるのではなく、筒状ゴム４７０の区切り部４７２だけを回転させるようにしてもよい。

続いて、図７は図１のＣ−Ｃ線断面の一例を示す模式的断面図である。

図７に示すように、上側タービンハウジング３０３の排気流入通路を左右に分割する隔壁３０４がベーンリング３２０の外周に延在して形成されている。上側タービンハウジング３０３の舌部３２２（上側タービンハウジング３０３に形成された左右分割通路のうち、タービンロータ３１０に近い側の通路において通路が切れている部分の通路壁先端部）は、ベーンリング３２０のすぐ外側に位置している。隔壁３０４の先端は、舌部３２２に対して、タービン軸中心３２５に関する点対称の位置に設けられ（図７におけるラインＬ上）、ベーンリング３２０のすぐ外側に位置している。

なお、第２過給機３００の上側タービンハウジング３０３において排気ガスを流入させる開口部は、第２リング部材４６０の円筒部４６６の内径と同じ内径をしており、開口部の軸心を通るように配置されている区切り板３０４により２分割されている。上側タービンハウジング３０３の第２リング部材４６０の区切り部４６２の端面と第２過給機３００の上側タービンハウジング３０３の排気ガスを流入させる開口部側の外周部には、フランジ４６３が全周にわたり形成されていて、第２リング部材４６０に形成されたボルト孔に対応する位置にボルト孔が形成されており、上側タービンハウジング３０３のボルト孔と第２リング部材４６０のボルト孔にボルト４８３（図１参照）を通して締め付けることで、上側タービンハウジング３０３と第２リング部材４６０が連結されている。

この場合、ラインＬでベーンリング３２０を分割した場合の一方のベーンリングより可変ベーン３２１を介して連通部４００の領域Ｅ１を流れる排気流体の流れＦ１１が、タービンロータ３１０に与えられ、ラインＬでベーンリング３２０を分割した場合の他方のベーンリングより可変ベーンリング３２１を介して連通部４００の領域Ｅ２を流れる排気流体の流れＦ１２が、タービンロータ３１０に与えられる。

なお、連通部４００は、回転可能な構造であったが、連通部４００は回転せずに固定された構造であってもよい。連通部４００を固定構造とした場合には、エンジンのあらゆる運転状態において、第１過給機２００から排出される排気流体の流れＦ１と流れＦ２をそれぞれ連通部４００の領域Ｅ１およびＥ２に分かれるように流れ込ませることはできない。そのため、例えば、効率を上げたい部分のエンジンの運転領域に併せて連通部４００の区切り部の角度θを設定するようにすることができる。

図８は、エンジンの回転数が低回転数の場合にターボ効率が上がるように連通部４００の角度θを調整した場合の結果を示す図である。図８の縦軸はトルクを示し、横軸はエンジン回転数を示す。また、実線Ａは本実施の形態における２段過給ターボチャージャの結果を示し、破線Ｂは従来の２段過給機の結果を示す。

図８に示すように、エンジン回転数が低回転で角度θを調整した場合、エンジン回転数が低回転の場合に実線Ａは、破線Ｂと比較してトルクが向上する。

また、エンジン回転数が中回転および高回転の場合においても、破線Ｂと比較して実線Ａにおいてトルクの低下が見られず、従来と同等のトルクを得ることができることがわかる。

次に図９は、エンジンの回転数が中回転の場合にターボ効率が上がるように連通部４００の角度θを調整した場合の結果を示す図である。図９の縦軸はトルクを示し、横軸はエンジン回転数を示す。また、実線Ａは本実施の形態における２段過給ターボチャージャの結果を示し、破線Ｂは従来の２段過給機の結果を示す。

図９に示すように、エンジン回転数が中回転で角度θを調整した場合、エンジン回転数が中回転の場合に実線Ａは、破線Ｂと比較してトルクが向上する。

また、エンジン回転数が低回転および高回転の場合においても、破線Ｂと比較して実線Ａにおいてトルクの低下が見られず、従来と同等のトルクを得ることができることがわかる。

（他の実施の形態）
図１０は、図１に示した２段過給ターボチャージャ１００の他の例を示す模式的断面図である。

図１０に示すように、２段過給ターボチャージャ１００ａは、２段過給ターボチャージャ１００の第２過給機３００の代わりに第２過給機３００ａを含む。

図１０に示すように２段過給ターボチャージャ１００ａの第２過給機３００ａは、上下分割型のツインエントリータービンからなる。そのため、連通部４００の領域Ｅ１，Ｅ２を流れる排気流体の流れＦ１１およびＦ１２が、それぞれ上下分割型のツインエントリータービンの上側および下側にそれぞれ流入される。それにより、図１の第２過給機３００と同様に排気流体の混合が生じないため、互いに干渉して排気脈動が減衰されないため、効率よく排気脈動を第２過給機３００ａにおいて吸収することができる。

（さらに他の実施の形態）
図１１は、図１および図１０に示した２段過給ターボチャージャ１００，１００ａのさらに他の例を示す模式的断面図である。

図１１に示すように、２段過給ターボチャージャ１００ｂは、２段過給ターボチャージャ１００の第１過給機２００の代わりに第１過給機２００ａを含む。

図１２は、図１１のＤ−Ｄ線断面の一例を示す模式的断面図である。

図１２に示すように、第１過給機２００ａは、吸気口が２個設けられた過給機からなる。この第１過給機２００ａは、タービンハウジング２０３ａからなる。タービンハウジング２０３ａは、タービン軸中心２３５に対して１８０度の方向に相互に舌部を設ける。それにより、タービンハウジング２０３ａの一方向（図中上側）および他方向（図中下側）から排気流体の流れＦ１および排気流体の流れＦ２がそれぞれ流入される。

そして、排気流体の流れＦ１が第１過給機２００ａの出口において排気流体の流れＦ１１に変化され、排気流体の流れＦ２が第１過給機２００ａの出口において排気流体の流れＦ１２に変化される。

以上のように、本発明に係る２段過給ターボチャージャ１００，１００ａ，１００ｂにおいては、排気流体の流れＦ１，Ｆ２の個々の排気脈動を第１過給機２００の渦室において複数に分割し、その分割して供給された排気流体の流れＦ１，Ｆ２が、排気流体の流れＦ１１およびＦ１２として個々に第１過給機２００から排出され、第２過給機３００に送り込まれるので、分割された排気流体の流れＦ１１およびＦ１２の有する排気脈動を維持することができる。したがって、互いの排気流体を相互干渉させて排気脈動を緩和させる空間を設けないため、第１過給機２００および第２過給機３００において排気エネルギーを有効に利用することができる。

また、第１過給機２００のタービンハウジングの出口および連通部４００においては、タービンロータ２１０の回転数、すなわちエンジン回転数に応じて回転軸４１０を中心としてタービンロータ軸周りに回転させることができる。したがって、分割された渦室から流入された排気流体の流れＦ１１およびＦ１２を個々にタービンハウジングの出口から排出させ、第２過給機３００に供給することができる。その結果、第２過給機３００においても、排気流体の流れＦ１１およびＦ１２の排気エネルギーを有効に利用することができる。したがって、タービン効率を高めることが可能となる。

上記一実施の形態においては、第１過給機２００，２００ａが第１過給機に相当し、第２過給機３００，３００ａが第２過給機に相当し、連通部４００が連通部に相当し、２段過給ターボチャージャ１００，１００ａ，１００ｂが複数段過給ターボチャージャに相当し、区切り部４５２，４６２，４７２が区分部材に相当する。

本発明は、上記の好ましい一実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

なお、連通部４００は、第１過給機２００から排出される排気流体を２つの通路に分けて、第２過給機３００に形成された２つの流入口に流入するようにしていたが、その数は２つに限定されず、例えば、連通部４００は第１過給機２００から排出される排気流体を３つの通路に分けて、第２過給機３００に形成された３つの流入口に流入するようにしてもよい。さらに、本実施の形態においては、２段過給ターボチャージャに限定されず、３段以上の過給ターボチャージャに適用してもよい。

本発明に係る一実施の形態に係る２段過給ターボチャージャの一例を示す模式的断面図 図１のＡ−Ａ線断面の一例を示す模式的断面図 排気流体の流れの一例を説明する説明図 連通部の第１リング部材を説明するための模式図 連通部の第２リング部材を説明するための模式図 連通部の筒状ゴムを説明するための模式図 図１のＣ−Ｃ線断面の一例を示す模式的断面図 エンジンの回転数が低回転数の場合にターボ効率が上がるように連通部の角度θを調整した場合の結果を示す図 エンジンの回転数が中回転の場合にターボ効率が上がるように第１過給機のタービンハウジングの出口および連通部の角度θを調整した場合の結果を示す図 図１に示した２段過給ターボチャージャの他の例を示す模式的断面図 図１１は、図１および図１０に示した２段過給ターボチャージャ１００，１００ａのさらに他の例を示す模式的断面図 図１１のＤ−Ｄ線断面の一例を示す模式的断面図

符号の説明

２００，２００ａ 第１過給機
３００，３００ａ 第２過給機
１００，１００ａ，１００ｂ ２段過給ターボチャージャ

Claims (4)

1. エンジンからの排気エネルギーを有効に利用するために直列に配置されるとともに、連通部により連通された第１過給機および第２過給機を含む複数段過給ターボチャージャであって、
   前記エンジンの各気筒から排出される排気流体を、排気干渉により排気脈動が減衰しないように複数の流れに分ける複数の排気通路と、
   前記第１過給機のタービンロータの軸方向に平行に延在され、前記複数の排気通路に対応するように前記第１過給機の渦室の通路を複数の通路に分割する隔壁と、
   前記連通部内の通路を複数の通路に分割する仕切り部と、
   前記連通部の複数の通路に対応するように前記第２過給機の渦室の通路を複数の通路に分割する隔壁と、を含み、
   前記連通部は、前記第１過給機の渦室の複数の通路を流れるそれぞれの排気流体が、前記連通部の複数の通路に分かれて流入されるように形成されたことを特徴とする複数段過給ターボチャージャ。
2. 前記連通部は、前記第１過給機および前記第２過給機の接続方向を軸として回転可能に設けられたことを特徴とする請求項１記載の複数段過給ターボチャージャ。
3. 前記連通部は、タービンロータの回転速度とタービンロータに流れ込む排気流体の流量とに基づいて回転角度を調整可能に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の複数段過給ターボチャージャ。
4. 前記仕切り部は、前記連通部内に固定して設けられたことを特徴とする請求項１記載の複数段過給ターボチャージャ。
   

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