JP2015518115A - 排気ガスターボチャージャ - Google Patents

Abstract

本発明は、ハウジング（２）と、ハウジング（２）に取り付けられたシャフト（６）と、シャフト（６）に配置されたコンプレッサホイール（８）及びシャフト（６）に配置されたタービンホイール（７）と、ハウジング（２）に形成された第１及び第２の流入ダクト（１１、１２）であって、両方ともタービンホイール（７）の方向に開口する第１及び第２の流入ダクト（１１、１２）と、２つの流入ダクト（１１、１２）を互いに分離する仕切り（９）とを備える２チャネルのタービン流入を有する排気ガスターボチャージャ（１）において、仕切り（９）の内部の少なくとも１つの水冷ダクト（１０）を特徴とする排気ガスターボチャージャ（１）に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の排気ガスターボチャージャに関する。

従来技術から、２チャネルの排気ガス供給装置がタービンハウジングに形成される排気ガスターボチャージャが公知である。これはまた、２チャネルのタービン流入又はツインスクロールの構造と称される。２チャネルの流入は、送ガススパイラルを２つの流入ダクトに分割するための薄壁の仕切りを有する。高温の排気ガスは、両側で前記の仕切りの周りに流れ、前記仕切りは、可能な限り最善の分離効果を達成するためにタービンホイール入口の直接近傍内に半径方向に突出する。したがって、非常に速い仕切りの加熱生じ、この結果、仕切りにおいて、取り囲む壁部におけるよりも速い半径方向の熱膨張が生じる。前記効果は、部分的に、仕切り内の極度の応力をもたらし、これにより、次に歪みが生じる可能性があり、周期的な負荷の結果クラックが生じる。

本発明の目的は、製造が廉価であり、かつローメンテナンスで動作可能である一方で、動作的に確実な２チャネルのタービン流入を許容する排気ガスターボチャージャを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展形態に関する。

本発明によれば、水冷装置が仕切りの内部に一体化されるようになっている。両側で高温ガスによって取り囲まれる仕切り内の水冷装置により、仕切り内の膨張の遅れ及び全体的な膨張の低減がもたらされる。タービンハウジング内の材料温度の低減の結果、廉価な材料（例えばＧＪＶ又はアルミニウム）を使用することが可能である。このようにして、従来の鋼製ハウジングに対して相当の費用低減を達成することが可能である。

２つの流入ダクトは、ハウジングにおいて排気ガス入口からタービンホイールの口部に延びる。２つの流入ダクトは、仕切りの全長にわたって仕切りによって分離される。好ましくは、仕切りの過度の加熱を有効に防止するために、冷却ダクトが仕切りの全長にわたって仕切りの内部に形成されるようになっている。

あるタイプの排気ガスターボチャージャでは、ウェイストゲートダクトが流入ダクトから分岐する。前記ウェイストゲートダクトは、タービンホイールを迂回して、ターボチャージャの排気ガス出口内に直接至る。２つの流入ダクトの各々のために別個のウェイストゲートダクトを設けることが好ましい。前記２つのウェイストゲートダクトはまた、互いに分離されなければならない。したがって、仕切りは、前記２つのウェイストゲートダクトの間に延びることが好ましい。この場合、有効な冷却を達成するために、水冷ダクトが、２つのウェイストゲートダクトの間の仕切りの内部にも設けられる。

２つの流入ダクト及び仕切りは、水冷ダクトを仕切りの内部に形成できるように、寸法決めしかつ位置決めしなければならない。熱力学的な理由のため、好ましくは、仕切り、したがって、水冷ダクトも、断面で見てシャフトの方向に先細りするようになっている。前記断面は、シャフトを通して平行に延びる平面に画定される。特に、先細りを画定するために、仕切りの幅が測定される。前記幅は、シャフトに対して平行のラインに沿って測定される。この場合、前記ラインが第１の流入ダクト及び第２の流入ダクトの両方に交差する箇所でのみ、幅が測定される。特にこれらの箇所で、仕切りを他のハウジング構成要素からはっきりと識別し、区別することができる。仕切りの幅は、外側から内側に少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％小さくなることが好ましい。このようにして画定された先細りの結果、水冷ダクト用に充分な取付け空間が提供される。

本発明のさらなる詳細、利点及び特徴は、図面を参照して例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。

例示的な実施形態による本発明による排気ガスターボチャージャの図面である。 図１の細部の図面である。 例示的な実施形態による本発明による排気ガスターボチャージャの水冷装置の水コア（ｗａｔｅｒ ｃｏｒｅ）の図面である。 例示的な実施形態による本発明による排気ガスターボチャージャのガス流コア（ｇａｓ ｆｌｏｗ ｃｏｒｅ）の図面である。 図２の拡大図である。

排気ガスターボチャージャ１の例示的な実施形態について、図１〜図５に基づき以下に詳細に説明する。

図１は、排気ガスターボチャージャ１全体の単純化した概略断面図を示している。排気ガスターボチャージャ１はハウジング２を備える。前記ハウジング２は、タービンハウジング３、軸受ハウジング４及びコンプレッサハウジング５から組み立てられる。シャフト６はハウジング２に取り付けられる。タービンホイール７及びコンプレッサホイール８は、共に回転するようにシャフト６に着座する。タービンホイール７は、排気ガスの流れによって衝突され、したがって、シャフト６及びコンプレッサホイール８を回転させる。内燃機関用の給気は、コンプレッサホイール８によって圧縮される。

第１の流入ダクト１１及び第２の流入ダクト１２は、タービンハウジング３に、特にハウジング２に形成される。前記２つの流入ダクト１１、１２は、２チャネルのタービン流入を構成する。２つの流入ダクト１１、１２は、仕切り９によって互いに分離される。仕切り９は、ハウジング２、特にタービンハウジング３の一体的な構成部分である。水冷ダクト１０は仕切り９の内部に形成される。仕切り９の前記水冷ダクト１０は、ハウジング２用の別の水冷ダクトに流体接続される。

排気ガスは、２つの流入ダクト１１、１２を介してタービンホイール７に流れ、排気ガス出口１３を介して排気ガスターボチャージャ１を出る。

図２は、排気ガスターボチャージャ１の細部を示している。図面は、タービンハウジング３の断面を示している。明解さのため、シャフト６及びタービンホイール７は図示されていない。

図２は、第１のウェイストゲートダクト１４が第１の流入ダクト１１から分岐していることを示している。同様に、第２のウェイストゲートダクト１５は、第２の流入ダクト１２から分岐する。２つのウェイストゲートダクト１４、１５は、流入ダクト１１、１２と排気ガス出口１３との間のタービンホイール７を迂回する直接接続部を構成する。仕切り９の内部に形成された仕切り９及び水冷ダクト１０は、２つのウェイストゲートダクト１４、１５の間に延びる。

水冷ダクト１０への水供給は、中央の水流入ダクト１６を介して行われる。水の放出は、中央の水流出ダクト１７を介して行われる。中央の水流入ダクト１６及び中央の水流出ダクト１７は、ハウジング２全体に、特にタービンハウジング３全体に水を供給するために利用される。したがって、二次ダクト１８が中央の水流入ダクト１６と、中央の水流出ダクト１７とから分岐する。

図３は、排気ガスターボチャージャ１用のいわゆる「水コア」を示している。図３に示した形状は、完成した排気ガスターボチャージャ１では、水で充填されたキャビティである。したがって、図３に示した「水コア」は、ハウジング２用の鋳型の部分と見なし得る。図３は、底部における中央の水流入ダクト１６と、頂部における中央の水流出ダクト１７とを示している。任意の気泡及び空気含有物が水冷装置を出ることができるように、水を下から供給し、頂部で放出することが特に好ましい。中央の水流出ダクト１７から、少なくとも１つの二次ダクト１８が分岐し、このダクトは、仕切り９の水冷ダクト１０内に直接至る。水冷ダクトのすべてを通した連続的かつ低損失の流れが、これによって保証される。

中央の水流入ダクト１６及び中央の水流出ダクト１７は、二次ダクト１８が中央の水流入ダクト１６及び中央の水流出ダクト１７よりも小さい直径を有する点で、二次ダクト１８と区別することができる。

図４は、いわゆる「ガス流コア」を示している。図４に示した形状は、完成した排気ガスターボチャージャ１では、排気ガスが流れるキャビティである。２つの流入ダクト１１、１２が平行に延び、らせん形状のタービンホイール７に近づく状態を理解することができる。水冷装置１０を有する仕切り９は、２つの流入ダクト１１、１２の全長にわたって形成される。

図５は図２の拡大図である。図５には、シャフト６の位置が示されている。仕切り９の幅は、シャフト６に対して平行に測定される。参照符号１９は、仕切り９の第１の幅を示している。参照符号２０は、仕切り９の第２の幅を示している。仕切り９は、少なくとも前記２つの幅１９、２０の間に画定される。２つの幅１９、２０はラインで測定され、この場合、前記ラインはシャフト６に対して平行に配置され、第１の流入ダクト１１及び第２の流入ダクト１２の両方に交差する。第２の幅２０は、第１の幅１９よりも少なくとも２０％短い。このようにして、仕切り９の充分な先細り、又は第１の幅１９の領域の２つの流入ダクト１１、１２の充分な間隔が、仕切り９の内部における水冷装置１０の位置決めを可能にするために設けられる。

本発明の上述の説明に加えて、本発明の追加の開示のために図１〜図５の本発明の概略図が本明細書により明示的に参照される。

１ 排気ガスターボチャージャ
２ ハウジング
３ タービンハウジング
４ 軸受ハウジング
５ コンプレッサハウジング
６ シャフト
７ タービンホイール
８ コンプレッサホイール
９ 仕切り
１０ 仕切りの内部の水冷ダクト
１１ 第１の流入ダクト
１２ 第２の流入ダクト
１３ 排気ガス出口
１４ 第１のウェイストゲートダクト
１５ 第２のウェイストゲートダクト
１６ 中央の水流入ダクト
１７ 中央の水流出ダクト
１８ 二次ダクト
１９ 第１の幅
２０ 第２の幅

Claims (10)

1. − ハウジング（２）と、
   − 前記ハウジング（２）に取り付けられたシャフト（６）と、
   − 前記シャフト（６）に配置されたコンプレッサホイール（８）及び前記シャフト（６）に配置されたタービンホイール（７）と、
   − 前記ハウジング（２）に形成された第１及び第２の流入ダクト（１１、１２）であって、両方とも前記タービンホイール（７）の方向に開口する第１及び第２の流入ダクト（１１、１２）と、
   − 前記２つの流入ダクト（１１、１２）を互いに分離する仕切り（９）と
   を備える２チャネルのタービン流入を有する排気ガスターボチャージャ（１）において、
   − 前記仕切り（９）の内部の少なくとも１つの水冷ダクト（１０）を特徴とする、排気ガスターボチャージャ（１）。
2. 前記仕切り（９）が前記ハウジング（２）の一体的な構成部分である請求項１に記載の排気ガスターボチャージャ。
3. 前記２つの流入ダクト（１１、１２）が前記ハウジング（２）の排気ガス入口に始まり、らせん形状の前記タービンホイール（７）に近づき、前記仕切り（９）が前記２つの流入ダクト（１１、１２）の全長にわたって形成される請求項１又は２に記載の排気ガスターボチャージャ。
4. 前記水冷ダクト（１０）が、前記仕切り（９）の全長にわたって前記仕切り（９）の内部に形成される請求項３に記載の排気ガスターボチャージャ。
5. 前記第１の流入ダクト（１１）から分岐する第１のウェイストゲートダクト（１４）と、前記第２の流入ダクト（１２）から分岐する第２のウェイストゲートダクト（１５）とを特徴とし、前記仕切り（９）が前記２つのウェイストゲートダクト（１４、１５）の間に継続する請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ターボチャージャ。
6. 前記水冷ダクト（１０）が、前記仕切り（９）の内部の前記２つのウェイストゲートダクト（１４、１５）の間に形成される請求項５に記載の排気ガスターボチャージャ。
7. 前記シャフト（６）を通して平行に画定された断面で、前記仕切り（９）及び前記水冷ダクト（１０）が前記シャフト（６）の方向に先細りする請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
8. 前記断面で、前記シャフト（６）に対して平行に画定された前記仕切り（９）の幅（１９、２０）が、少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％減少する請求項７に記載の排気ガスターボチャージャ。
9. 前記仕切り（９）の前記水冷ダクト（１０）が前記ハウジング（２）の別の水冷ダクトに流体接続される請求項１〜８のいずれか一項に記載の排気ガスターボチャージャ。
10. 前記ハウジング（２）の中央の水出口ダクト（１７）と、前記中央の水出口ダクト（１７）内に出る複数の二次ダクト（１８）とを特徴とし、前記二次ダクト（１８）の１つが、前記仕切り（９）の内部の前記水冷ダクト（１０）を前記中央の水出口ダクト（１７）に直接接続する請求項９に記載の排気ガスターボチャージャ。

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