JP2012097699A - ツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジング - Google Patents

ツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジング Download PDF

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    • F05D2220/40Application in turbochargers

Abstract

【課題】スクロール流路の断面積を確保しつつ、外径を小さく抑え、かつ両スクロール流路を仕切る仕切壁の先端付近の流れ場を均等にして、エンジン性能の低下を抑制する。
【解決手段】ツインスクロール型ターボチャージャ10Aのタービンハウジング12は、仕切壁40によってフロント側スクロール流路42とリア側スクロール流路44とに分割されている。フロント側隔壁50及び仕切壁40の根元側部位40bはフロント側に曲折され、流路断面積a、a、a、・・・及びb、b、b、・・・を確保している。両スクロール流路42,44の流路断面積は均等に形成され、仕切壁40の先端側部位40aはタービン動翼26に対して直角方向に向けられ、先端側部位40a付近で両スクロール流路42,44は先端側部位40aの軸線Xに対して対称になるように構成され、流量差をなくしている。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハウジングの外径を小さく抑えつつ、2つのスクロール流路を流れる排気ガスの流動状態を改善して、エンジン性能の低下を抑えるようにしたツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジングに関する。
車両等に装備されるターボチャージャのタービンハウジングとして、多気筒型エンジンの排気干渉を避けると共に、エンジンの排気脈動(動圧)を有効に利用するため、タービンハウジング入口からタービン動翼前縁までの流路がフロント側(排気ガス出口側)とリア側(ベアリングハウジング側)とに分割されているツインスクロール型ターボチャージャが知られている。特許文献1及び特許文献2には、かかるツインスクロール型ターボチャージャが開示されている。
特許文献2に開示された従来のツインスクロール型ターボチャージャの一構成例を図3及び図4に基づいて説明する。図3において、このツインスクロール型ターボチャージャ100のタービンハウジング102は、内部に排気ガスの渦巻き状のスクロール流路が形成されている。該流路に突設された仕切壁104によって、フロント側スクロール流路106とリア側スクロール流路108とに分割されている。
ターボチャージャ100の中心部に、タービン軸110及び該タービン軸110と一体のタービンホイール112が配置されている。タービンホイール112の周囲に放射状に複数のタービン動翼114は一体形成されている。
図4に示すように、両スクロール流路106及び108は、渦巻き状に形成されており、排気ガスeは、両スクロール流路を半径方向外側から内側に向かって流れ、矢印で示すように、出口開口116からタービン動翼114に流入し、タービンホイール112を回転させる。その後、排気ガスeは出口ケーシング118を通って排出される。
タービンハウジング102に隣接してベアリングハウジング120が配置されている。タービンハウジング102に接続フランジ122が設けられ、この接続フランジ122がベアリングハウジング120に対接され、ベアリングハウジング120と連結されている。タービンハウジング102とベアリングハウジング120との連結手段は、通常、接続フランジ122とベアリングハウジング120に設けられた接続フランジ(図示省略)とが、リング状のカップリングにより固定される。
タービンハウジング102の出口フランジ124の付近に、ターボチャージャ100の過給圧を設定値以下に抑えるためのウェイストゲートバルブ126が設けられている。フロント側スクロール流路106及びリア側スクロール流路108を流れる排気ガスの一部を、ウェイストゲートバルブ126から排気ガス流出口に逃がすことにより、ターボチャージャ100の過給圧を設定値以下に抑えるようにしている。
かかる構成において、図示省略のエンジンから排出された排気ガスeが、両スクロール流路106及び108を通ってタービン動翼116に流入し、タービンホイール110を回転させる。タービンホイール110の回転によって、タービン軸110と結合されたコンプレッサホイール(図示省略)が回転する。これによって、給気流が形成され、給気がエンジンの燃焼シリンダに供給される。多気筒型のエンジンにおいては、燃焼シリンダから排気される排気ガスeを両スクロール流路106、108に分流させることにより、他気筒からの排気エネルギーの干渉を低減させ、かつ排気脈動を有効利用して、タービン軸110の回転効率を高めるようにしている。
これによって、A/Rを小さくすることなく、低回転域でのタービン回転の立ち上がりを早めたもので、低回転域でのターボチャージャのレスポンスを早め、エンジンの出力を向上させるようにしている。
特開昭63−117124号公開公報 特開2006−348894号公開公報
前述のように、タービンハウジング102とベアリングハウジング120とは、これらの互いに対接する接続フランジをリング状のカップリングで固定するようにしている。そのため、該カップリングを装着するためのスペースを必要とし、従って、タービンハウジング102のフロント側隔壁128が、フロント側(排気ガス出口側)に傾いた形状をしている。乗用車などの小型車両に装備される小型ターボチャージャほど、カップリング周辺のスペースは狭くなるので、タービンハウジングの形状を配慮する必要がある。また、スクロール流路の断面積を確保するためには、半径方向の寸法を大きくせざるを得ないが、配置スペース上の制約がある。
このように、スクロール流路を形成するタービンハウジング102が全体的にフロント側へ傾くことで、フロント側スクロール流路108がフロント側に傾かざるを得ない。そのため、図3中の矢印で示すように、タービン動翼114の前縁114aと直交する線に対して、排気ガスeの流れ場がフロント側とリア側とで対称とならない。この結果、フロント側流路とリア側流路とで流量差が発生する。この流量差によって、排気ガス上流側にあるエンジン側の作動条件に差が生じ、エンジンの性能を低下させることにつながる。
また、ツインスクロール型ターボチャージャを採用した場合、スクロール流路の断面積を確保するため、スクロール流路を形成するタービンハウジングが半径方向に大きくならざるを得ず、狭いレイアウトに対応できなくなるという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ツインスクロール型ターボチャージャにおいて、タービンハウジングに形成されるスクロール流路の断面積を確保しつつ、外径を小さく抑え、かつ両スクロール流路を仕切る仕切壁の先端付近の流れ場において、フロント側スクロール流路とリア側スクロール流路とで流量差をなくすことで、エンジンの出力性能の低下を抑制し、ターボチャージャの過給性能を向上させることを目的とする。
かかる目的を達成するため、本発明のツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジングは、タービン軸を収容し、ハウジング内に設けられた仕切壁によってフロント側及びリア側に独立した2つのスクロール流路が形成され、排気ガスが半径方向外側から内側に向かって流れ、タービン軸方向に流れて排出されるツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジングにおいて、タービンハウジングのフロント側隔壁を半径方向内側から外側へ向うにつれてフロント側へ曲折させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を確保すると共に、仕切壁の根元側部位をフロント側隔壁に対応させてフロント側へ曲折させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を均等にし、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を半径方向外側から内側へ向うにつれて漸減させると共に、仕切壁の先端側部位をタービン動翼前縁に対して直角方向に向け、該先端側部位付近におけるフロント側スクロール流路とリア側スクロール流路とが該先端側部位の軸線に対して対称になるように構成したものである。
本発明のタービンハウジングは、タービンハウジングのフロント側隔壁を半径方向内側から外側へ向うにつれてフロント側へ曲折させ、これによって、タービンハウジングの外径を小さく抑えながら、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を確保するようにしている。
また、仕切壁の根元側部位をフロント側隔壁に対応させてフロント側へ曲折させることで、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の半径方向外側断面積を均等にしている。こうして両スクロール流路の半径方向外側断面積を均等に維持しながら、両スクロール流路の断面積を半径方向外側から内側へ向うにつれて漸減させ、仕切壁の先端付近で流路幅が一番狭くなる構成とすることで、排気ガス流の半径方向の流れが増速流となる。これによって、境界層の発達が抑えられ、流動抵抗を抑えることができる。
さらに、仕切壁の先端側部位をタービン動翼前縁に対して直角方向に向け、該先端側部位付近における両スクロール流路が該先端側部位の軸線に対して対称になるように構成したので、タービン動翼前縁付近で、両スクロール流路の流れ場を均等にすることができる。そのため、両スクロール流路の流動条件が揃えられ、流量差や流速差を抑えることができるので、上流側に配置されたエンジンの性能を低下させない。
なお、本発明は、例えば、可変容量タービンを含むラジアルタービンや斜流タービン等を備えたツインスクロール型ターボチャージャに適用できる。
本発明のタービンハウジングにおいて、前記構成に加えて、仕切壁の先端側部位において、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路がタービン動翼に対して開口する環状面積が均等になるように構成するとよい。これによって、タービン動翼前縁付近で、両スクロール流路の流れ場を均等にするのが容易になり、両スクロール流路の流量差及び流速差をなくすことができ、エンジンの出力性能の低下を有効に防止できる。
本発明において、スクロール流路の出口において、スクロール流路の出口付近において、タービンハウジングのフロント側内面及びリア側内面を排気ガス流の流れ方向に向かって中央向きに傾斜させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路を流れる排気ガス流が共にタービン動翼に対して中央側に向く傾斜流となるように構成するとよい。
これによって、タービン動翼前縁に流入する排気ガス流が、タービン動翼前縁の中心付近に向かって流入するので、排気ガス流が、タービンハウジングのフロント側内面寄り又はリア側内面寄りになることを防止できる。そのため、エンジンの運転状態に起因した排気ガス流の脈動下でも、均等な排気ガスがタービン動翼に流入するので、ターボチャージャの過給性能の低下を効果的に防止できる。
本発明において、仕切壁の先端とタービン動翼前縁との間に流れの拡散空間を形成させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路から流出する排気ガスが夫々スクロール流路の出口開口全域に拡散可能に構成するとよい。多気筒型エンジンにおいては、各燃焼シリンダから排出される排気ガスの排出タイミングが異なる。そのため、両スクロール流路からタービン動翼に流入する排気ガスのタイミングも異なるが、排気ガスを両スクロール流路の出口開口全域に拡散可能にしたことにより、常に均等の流れ場を形成できる。従って、偏流などが抑えられ、ターボチャージャ性能の低下をさらに有効に防止できる。
本発明において、タービンハウジングのリア側隔壁がタービン軸の軸線に対して直角方向に配置されているとよい。これによって、タービンハウジングがタービンハウジングとベアリングハウジングとを固定するリング状カップリングの装着にじゃまにならない。また、リア側スクロール流路をタービン動翼前縁に対して直交する方向に向けることが容易になり、これによって、仕切壁の先端側部位付近において、仕切壁の軸線を挟んで左右対称の排気ガス流路を形成しやすくなる。
本発明によれば、タービン軸を収容し、ハウジング内に設けられた仕切壁によってフロント側及びリア側に独立した2つのスクロール流路が形成され、排気ガスが半径方向外側から内側に向かって流れ、タービン軸方向に流れて排出されるツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジングにおいて、タービンハウジングのフロント側隔壁を半径方向内側から外側へ向うにつれてフロント側へ曲折させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を確保すると共に、仕切壁の根元側部位をフロント側隔壁に対応させてフロント側へ曲折させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を均等にし、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を半径方向外側から内側へ向うにつれて漸減させると共に、仕切壁の先端部位をタービン動翼前縁に対して直角方向に向け、該先端側部位付近におけるフロント側スクロール流路とリア側スクロール流路とが該先端側部位の軸線に対して対称になるように構成したので、タービンハウジングの外径を小さく抑えながら、流路断面積を確保できると共に、流動抵抗を抑え、かつタービン動翼前縁付近で、両スクロール流路の流量差をなくすことで、エンジンの性能低下を有効に防止できる。
本発明装置の第1実施形態に係るタービンハウジングの正面視断面図である。 (A)及び(B)は、本発明装置の第2実施形態に係るタービンハウジングの正面視断面図である。 従来のツインスクロール型ターボチャージャの正面視断面図である。 図3のターボチャージャのスクロール流路を示す説明図である。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
(実施形態1)
本発明のタービンハウジングを、多気筒エンジンを装備した乗用車等の小型車両に装備される小型ツインスクロール型ターボチャージャに適用した第1実施形態を図1に基づいて説明する。図1に示すツインスクロール型ターボチャージャ10Aのハウジングは、ベアリングハウジング12を挟んで、その両側にコンプレッサハウジング14とタービンハウジング16とが配置され、これら両側のハウジングがベアリングハウジング12に結合されている。ベアリングハウジング12とタービンハウジング16とは、これらハウジングの端部で、双方の接続フランジ13及び17がリング状のカップリング18で締付け固定されている。
かかるハウジングの内部で、タービンホイール20とコンプレッサホイール22とは、タービンホイール20と一体のタービン軸24を介して連結されている。タービンホイール20の周囲には、複数のタービン動翼26が放射状に一体形成され、コンプレッサホイール22の周囲には、複数のコンプレッサ動翼27が放射状に形成されている。タービン軸24は、ベアリングハウジング12の内部で、2個のフローティング軸受21a及び21bで回転自在に支承されている。
ターボチャージャ10Aにおいては、タービンホイール20に加わる中心軸線C方向のスラスト力と、コンプレッサホイール22に加わるスラスト力との差であるスラスト荷重Sが、図の右方(タービンホイール20側)に向けてタービン軸24に加わる。スラスト軸受28は、内周をタービン軸24に固定されたタービンホイール側スラストカラー30及びコンプレッサ側スラストカラー32とで挟持されている。スラスト軸受28は、タービン軸24と共に回転しながら、ベアリングハウジング12に摺接してスラスト荷重Sを支承している。
ベアリングハウジング12に給油通路34、36及び38が穿設されており、これら給油通路を介してフローティング軸受21a及び21bに潤滑油が供給される。
タービンハウジング16には、タービンハウジング入口からタービン動翼前縁までの渦巻き状の流路が、該流路の中央域に突設された仕切壁40によって、フロント側(排気ガス出口側)スクロール流路42とリア側(ベアリングハウジング12側)スクロール流路44とに分割されている。
図4に示すように、図示省略のエンジンから排出された排気ガスeが、これらのスクロール流路42,44を通ってタービン動翼26に流入し、タービンホイール20を回転させる。タービンホイール20の回転によって、コンプレッサホイール22及びコンプレッサ動翼27が回転する。これによって、給気流aが形成され、給気がエンジンの燃焼シリンダに供給される。多気筒型のエンジンにおいては、燃焼シリンダ(図示省略)から排気される排気ガスeを2つのスクロール流路42、44に分流させることにより、他気筒からの排気エネルギーの干渉を低減させ、かつ排気脈動を有効利用して、タービン軸34の回転効率を高めるようにしている。
これによって、A/Rを小さくすることなく、低回転域でのタービン回転の立ち上がりを早めたもので、低回転域でのターボチャージャのレスポンスを早め、エンジンのパワーを向上させるようにしている。
図示省略の多気筒型エンジン側から排気された排気ガスeは、異なるタイミングで、渦巻き状の前記両スクロール流路を流れ、これらスクロール流路の出口開口56に達する。出口開口56に達した排気ガスeは、タービン動翼26に当ってタービンホイール20を回転させた後、出口ケーシング46を通って排出される。
タービンハウジング12のリア側隔壁48の外側では、カップリング18を装着するためのスペースを確保する必要がある。そのため、本実施形態では、リア側隔壁48を中心軸線Cに対して直交する方向に立設すると共に、フロント側スクロール流路42の流路断面積a、a、a、・・・及びリア側スクロール流路44の流路断面積b、b、b、・・・を確保するため、タービンハウジング12のフロント側隔壁50を、フロント側に曲折させている。これによって、両スクロール流路42,44の半径方向外側の流路断面積を拡大している。そして、該流路断面積を半径方向内側へ行くほど漸減させ、仕切壁40の先端付近で流路断面積が一番狭くなるように構成している。
仕切壁40の形状も、フロント側隔壁50の形状に合わせて、半径方向外側の根元側部位40bをフロント側へ曲折させた形状にしている。これによって、両スクロール流路42,44の半径方向外側流路断面積が均等になるようにしている。仕切壁40の先端側部位40aは、両スクロール流路42,44のタービン動翼26への出口開口56の環状面積が均等になる位置に配置されている。また、先端側部位40aは、タービン動翼26の前縁26aに対して実質的に直角となる方向に向けられている。
また、両スクロール流路43,44の出口開口56付近で、タービンハウジング12のフロント側内面52及びリア側内面54を排気ガス流の流れ方向に向かって中央向きに傾斜させている。これによって、両スクロール流路42,44を流れる排気ガス流が、共にタービン動翼26に対して中央側に向く傾斜流となる。そのため、仕切壁40の先端側部位40aの付近において、両スクロール流路42,44が、仕切壁40の軸線Xに対して、対称となるように構成されている。
多気筒型エンジンの場合、両スクロール流路42,44は、夫々別な燃焼シリンダから排気ガスeが流れ込む。しかも、各燃焼シリンダから流入する排気ガスeの流入タイミングは、両スクロール流路で同時ではなく、時間差をもち、かつ脈動して交互に流れ込む。
かかる構成の本実施形態によれば、タービンハウジング16のフロント側隔壁50が、フロント側に曲折されているので、タービンハウジング12の外径を大きくすることなく、両スクロール流路42,44の半径方向外側流路断面積a、a、a、・・・及びb、b、b、・・・を拡大できる。
また、両スクロール流路42,44の流路断面積を半径方向内側へ行くほど漸減させ、仕切壁40の先端付近で流路断面積が一番狭くなるように構成しているので、排気ガスeが増速流となる。これによって、流路を形成する隔壁表面での境界層の発達が抑えられ、排気ガスeの圧力損失を低減できる。
また、フロント側スクロール流路42とリア側スクロール流路44の流路断面積が、半径方向外側から半径方向内側に至るまで均等になるように構成すると共に、仕切壁40の先端側部位40aのタービン動翼26に対して開口する環状面積が均等になるように構成されている。そのため、タービン動翼前縁付近で、両スクロール流路の流れ場を均等にするのが容易になり、両スクロール流路の流量差及び流速差をなくすことができ、エンジンの出力性能の低下を有効に防止できる。
また、仕切壁40の先端側部位40aをタービン動翼前縁26aに対して直角方向に向け、両スクロール流路が、該先端側部位40aの軸線Xに対して対称となるように構成したので、タービン動翼26の付近で両スクロール流路の流れ場を均等にできる。そのため、脈動して流入する排気ガスeであっても、両スクロール流路の排気ガスeの流速差及び流量差をなくすことができる。従って、排気ガス流路の上流側にあるエンジン側の作動条件に差が生じないので、エンジン性能が低下しない。
さらに、本実施形態では、両スクロール流路42,44の出口開口56付近で、タービンハウジング12のフロント側内面52及びリア側内面54を排気ガス流の流れ方向に向かって中央向きに傾斜させ、両スクロール流路42,44を流れる排気ガス流が、共にタービン動翼26に対して中央側に向く傾斜流となるように構成しているので、排気ガスeがタービン動翼26の前縁26aに均等に流れ込むのを容易にしている。そのため、フロント側内面52側又はリア側内面54側に寄る偏流が抑えられ、ターボチャージャの過給性能の低下をさらに抑制できる。
さらに、リア側隔壁48を軸線Xに対して直交する方向に立設しているので、リング状カップリング18の装着にじゃまにならない。また、これによって、リア側スクロール流路44をタービン動翼前縁26aに対して直交する方向に向けることが容易になり、仕切壁40の先端側部位40a付近において、仕切壁40の軸線Xを挟んで左右対称の排気ガス流路を形成しやすくなる。
(実施形態2)
次に、本発明装置の第2実施形態を図2により説明する。本実施形態も、前記第1実施形態と同様に、多気筒エンジンを装備した乗用車等に装備された小型のツインスクロール型ターボチャージャに適用した例である。図2に示すツインスクロール型ターボチャージャ10Bでは、タービンハウジング16の仕切壁40の先端側部位40aを、第1実施形態と比べて、タービン動翼26に対して後退させ、流れの拡散空間Dを形成している。その他の構成は、第1実施形態のターボチャージャ10Aと同一である。
前述のように、両スクロール流路42,44に流入する排気ガスeの流入タイミングは異なる。本実施形態でも、第1実施形態と同様に、両スクロール流路42,44の出口開口56付近で、タービンハウジング16のフロント側内面52及びリア側内面54を排気ガス流の流れ方向に向かって中央向きに傾斜させ、フロント側スクロール流路42及びリア側スクロール流路44を流れる排気ガス流が、共にタービン動翼26に対して中央側に向く傾斜流となるように構成している。
本実施形態では、仕切壁40の先端側部位40aとタービン動翼前縁26aとの間に、流れの拡散空間Dを形成しているので、図示のように、夫々のスクロール流路からタービン動翼26に流入する排気ガス流e1及びe2は、出口開口56の全域に拡散する。そのため、先端側部位40a付近の流れ場が、第1実施形態と比べて、さらに均等となり、フロント側内面52側又はリア側内面54側に寄る偏流が抑えられ、ターボチャージャ性能の低下をさらに抑制できる。
本発明によれば、比較的大きな断面積を有するスクロール流路であっても、外径を小さくでき、かつタービン動翼に流入する流れ場を均等にできるので、上流側に配置されたエンジンの性能を低下させないツインスクロール型ターボチャージャを実現できる。
10A、10B、100 ツインスクロール型ターボチャージャ
12,120 ベアリングハウジング
13,17,122 接続フランジ
14 コンプレッサハウジング
16,102 タービンハウジング
18 カップリング
20,112 タービンホイール
21a、21b フローティング軸受
22 コンプレッサホイール
24,110 タービン軸
26,114 タービン動翼
26a、114a 前縁
28 スラスト軸受
30 タービンホイール側スラストカラー
32 コンプレッサホイール側スラストカラー
34,36,38 給油通路
40 仕切壁
40a 先端側部位
40b 根元側部位
42 フロント側スクロール流路
44 リア側スクロール流路
46 出口ケーシング
48 リア側隔壁
50,128 フロント側隔壁
52 フロント側内面
54 リア側内面
56,116 出口開口
124 出口フランジ
126 ウェイストゲートバルブ
C 中心軸線
D 流れの拡散空間
S スラスト荷重
X 仕切壁軸線
a 給気流
、a、a、・・・、b、b、b、・・・ 流路断面積
e 排気ガス
e1、e2 排気ガス流

Claims (5)

  1. タービン軸を収容し、ハウジング内に設けられた仕切壁によってフロント側及びリア側に独立した2つのスクロール流路が形成され、排気ガスが半径方向外側から内側に向かって流れ、タービン軸方向に流れて排出されるツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジングにおいて、
    タービンハウジングのフロント側隔壁を半径方向内側から外側へ向うにつれてフロント側へ曲折させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を確保すると共に、
    前記仕切壁の根元側部位をフロント側隔壁に対応させてフロント側へ曲折させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を均等にし、
    フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路の断面積を半径方向外側から内側へ向うにつれて漸減させると共に、仕切壁の先端側部位をタービン動翼前縁に対して直角方向に向け、該先端側部位付近におけるフロント側スクロール流路とリア側スクロール流路とが該先端側部位の軸線に対して対称になるように構成したことを特徴とするツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジング。
  2. 前記仕切壁の先端側部位において、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路がタービン動翼に対して開口する環状面積が均等になるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジング。
  3. 前記スクロール流路の出口付近において、タービンハウジングのフロント側内面及びリア側内面を排気ガス流の流れ方向に向かって中央向きに傾斜させ、
    フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路を流れる排気ガス流が共にタービン動翼に対して中央側に向く傾斜流となるように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載のツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジング。
  4. 前記仕切壁の先端とタービン動翼前縁との間に流れの拡散空間を形成させ、フロント側スクロール流路及びリア側スクロール流路から流出する排気ガスが夫々スクロール流路の出口開口全域に拡散可能に構成したことを特徴とする請求項3に記載のツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジング。
  5. 前記タービンハウジングのリア側隔壁がタービン軸の軸線に対して直角方向に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のツインスクロール型ターボチャージャのタービンハウジング。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013099461A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 三菱重工業株式会社 ツインスクロールターボチャージャ
WO2014099330A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Borgwarner Inc. Mixed flow twin scroll turbocharger with single valve
JP2015143504A (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 三菱重工業株式会社 排気タービン装置、過給機および排気エネルギー回収装置
KR20150104127A (ko) * 2013-01-14 2015-09-14 보르그워너 인코퍼레이티드 배기가스 재순환(egr) 및 배기 유동을 제어하기 위한 분할형 노즐 링
CN105940204A (zh) * 2013-12-27 2016-09-14 三菱重工业株式会社 涡轮
US11162375B2 (en) 2017-02-22 2021-11-02 Ihi Corporation Turbocharger
US11492916B2 (en) 2019-03-06 2022-11-08 Ihi Corporation Turbine

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130014497A1 (en) * 2011-07-15 2013-01-17 Gm Global Technology Operations Llc. Housing for an internal combustion engine
US9702299B2 (en) * 2012-12-26 2017-07-11 Honeywell International Inc. Turbine assembly
EP2778349A1 (de) 2013-03-15 2014-09-17 Continental Automotive GmbH Abgasturbolader mit bearbeitetem Turbinengehäuse
JP6259520B2 (ja) * 2014-07-03 2018-01-10 三菱重工業株式会社 タービンケーシング、タービン、タービンケーシングを鋳造するための中子、及びタービンケーシングの製造方法
DE102015205998A1 (de) 2015-04-02 2016-10-06 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine mit zweiflutiger Turbine und gruppierten Zylindern
US9932886B2 (en) * 2016-02-17 2018-04-03 Honeywell International Inc. Turbocharger with rotary bypass valve operable to selectively configure the turbine volute as single-scroll or twin-scroll
CN109073145B (zh) * 2016-03-01 2020-05-19 三菱重工发动机和增压器株式会社 轴承装置及排气涡轮增压器
SE539835C2 (en) * 2016-04-08 2017-12-12 Scania Cv Ab A turbine arrangement comprising a volute with continuously decreasing flow area
US10920659B2 (en) 2017-02-16 2021-02-16 Ihi Corporation Turbocharger
GB2561837A (en) * 2017-04-24 2018-10-31 Hieta Tech Limited Turbine rotor, turbine, apparatus and method
GB201712182D0 (en) * 2017-07-28 2017-09-13 Cummins Ltd Diffuser space for a turbine of a turbomachine
KR102458754B1 (ko) * 2017-09-25 2022-10-25 현대자동차주식회사 터보차저 엔진의 효율 개선장치
US10662904B2 (en) 2018-03-30 2020-05-26 Deere & Company Exhaust manifold
US11073076B2 (en) 2018-03-30 2021-07-27 Deere & Company Exhaust manifold
US11085311B2 (en) * 2019-03-12 2021-08-10 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger with twin-scroll turbine housing and twin vaned nozzle ring for directing exhaust gases from each scroll onto turbine wheel in interleaved fashion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52144515A (en) * 1976-05-26 1977-12-01 Hitachi Ltd Turbine case of turbo-charger
JPS63112202U (ja) * 1987-01-13 1988-07-19
JPS63309724A (ja) * 1987-06-12 1988-12-16 Mazda Motor Corp 過給機付多気筒エンジンの排気装置
JP2006348894A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Toyota Motor Corp ターボチャージャのツインスクロールタービンハウジング

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3383092A (en) * 1963-09-06 1968-05-14 Garrett Corp Gas turbine with pulsating gas flows
US4111598A (en) * 1974-04-30 1978-09-05 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Turbine casing for superchargers
JPH065021B2 (ja) 1985-04-26 1994-01-19 マツダ株式会社 タ−ボ過給機付エンジン
JPS63117124A (ja) 1986-11-05 1988-05-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ツインスクロ−ルタ−ボチヤ−ジヤ付エンジン
JPH01227803A (ja) * 1988-03-08 1989-09-12 Honda Motor Co Ltd 可変容量タービン
US5094587A (en) * 1990-07-25 1992-03-10 Woollenweber William E Turbine for internal combustion engine turbochargers
JP2003184563A (ja) 2001-12-14 2003-07-03 Aisin Seiki Co Ltd 可変容量ターボチャージャ
US8424304B2 (en) * 2009-11-03 2013-04-23 Honeywell International Inc. Turbine assembly for a turbocharger, having two asymmetric volutes that are sequentially activated, and associated method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52144515A (en) * 1976-05-26 1977-12-01 Hitachi Ltd Turbine case of turbo-charger
JPS63112202U (ja) * 1987-01-13 1988-07-19
JPS63309724A (ja) * 1987-06-12 1988-12-16 Mazda Motor Corp 過給機付多気筒エンジンの排気装置
JP2006348894A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Toyota Motor Corp ターボチャージャのツインスクロールタービンハウジング

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013136993A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ツインスクロールターボチャージャ
WO2013099461A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 三菱重工業株式会社 ツインスクロールターボチャージャ
US9587554B2 (en) 2011-12-28 2017-03-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Twin-scroll turbocharger
US10006345B2 (en) 2012-12-21 2018-06-26 Borgwarner Inc. Mixed flow twin scroll turbocharger with single valve
WO2014099330A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Borgwarner Inc. Mixed flow twin scroll turbocharger with single valve
KR102077734B1 (ko) * 2013-01-14 2020-02-14 보르그워너 인코퍼레이티드 배기가스 재순환(egr) 및 배기 유동을 제어하기 위한 분할형 노즐 링
KR20150104127A (ko) * 2013-01-14 2015-09-14 보르그워너 인코퍼레이티드 배기가스 재순환(egr) 및 배기 유동을 제어하기 위한 분할형 노즐 링
US10378369B2 (en) 2013-12-27 2019-08-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Turbine
CN105940204B (zh) * 2013-12-27 2018-11-30 三菱重工业株式会社 涡轮
CN105940204A (zh) * 2013-12-27 2016-09-14 三菱重工业株式会社 涡轮
JP2015143504A (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 三菱重工業株式会社 排気タービン装置、過給機および排気エネルギー回収装置
US11162375B2 (en) 2017-02-22 2021-11-02 Ihi Corporation Turbocharger
US11492916B2 (en) 2019-03-06 2022-11-08 Ihi Corporation Turbine

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Publication number Publication date
JP5665486B2 (ja) 2015-02-04
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