JP2016056804A5 - - Google Patents

Description

請求項１に係る本発明は、シャフトに固定されるハブの周囲に複数のタービン翼を有するタービンホイールと、このタービンホイールの外周にスクロール流路を形成するタービンハウジングとを備え、内燃機関より排出される排気ガスがスクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられることでタービンホイールが回転するターボチャージャの排気タービンであって、タービンハウジングは、スクロール流路を軸方向の一方側と他方側とに分割して一方側に第１スクロール流路、他方側に第２スクロール流路を形成し、且つ、第１スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガス流量の方が第２スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガス流量より小さく設定され、タービン翼の入口で第１スクロール流路に対応して軸方向の一方側に設定されるタービン翼の迎え角を第１の迎え角と呼び、第２スクロール流路に対応して軸方向の他方側に設定されるタービン翼の迎え角を第２の迎え角と呼び、タービンホイールの回転座標系において半径方向を０°としたときのタービン翼の入口に流入する排気ガスの流入角度を相対流入角度と定義した時に、第１の迎え角は、第１スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度に応じて設定され、第２の迎え角は、第２スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度に応じて設定され、前記タービンホイールの半径方向に基準線を取り、前記タービン翼の入口で排気ガスの相対速度が前記基準線に対し前記タービンホイールの回転方向にベクトルを持つ時の前記相対流入角度に応じて設定される前記タービン翼の迎え角を正の角度で表し、前記排気ガスの相対速度が前記基準線に対し前記タービンホイールの反回転方向にベクトルを持つ時の前記相対流入角度に応じて設定される前記タービン翼の迎え角を負の角度で表した場合に、前記第１の迎え角の平均値が前記第２の迎え角の平均値より大きいことを特徴とする。
請求項２に係る本発明は、シャフトに固定されるハブの周囲に複数のタービン翼を有するタービンホイールと、このタービンホイールの外周にスクロール流路を形成するタービンハウジングとを備え、内燃機関より排出される排気ガスがスクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられることでタービンホイールが回転するターボチャージャの排気タービンであって、タービンハウジングは、スクロール流路を軸方向の一方側と他方側とに分割して一方側に第１スクロール流路、他方側に第２スクロール流路を形成し、且つ、第１スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガス流量の方が第２スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガス流量より小さく設定され、タービン翼の入口で第１スクロール流路に対応して軸方向の一方側に設定されるタービン翼の迎え角を第１の迎え角と呼び、第２スクロール流路に対応して軸方向の他方側に設定されるタービン翼の迎え角を第２の迎え角と呼び、タービンホイールの回転座標系において半径方向を０°としたときのタービン翼の入口に流入する排気ガスの流入角度を相対流入角度と定義した時に、第１の迎え角は、第１スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度に応じて設定され、第２の迎え角は、第２スクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度に応じて設定され、タービン翼は、前記第１の迎え角の平均値が正の角度を有し、前記第２の迎え角の平均値が負の角度を有することを特徴とする。

Claims (9)

1. シャフト（１３）に固定されるハブ（２１）の周囲に複数のタービン翼（２２）を有するタービンホイール（８）と、
   このタービンホイール（８）の外周にスクロール流路（１９）を形成するタービンハウジング（７）とを備え、
   内燃機関（２）より排出される排気ガスが前記スクロール流路（１９）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられることで前記タービンホイール（８）が回転するターボチャージャ（１）の排気タービン（４）であって、
   前記タービンハウジング（７）は、前記スクロール流路（１９）を軸方向の一方側と他方側とに分割して前記一方側に第１スクロール流路（１９ａ）、前記他方側に第２スクロール流路（１９ｂ）を形成し、且つ、前記第１スクロール流路（１９ａ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガス流量の方が前記第２スクロール流路（１９ｂ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガス流量より小さく設定され、
   前記タービン翼（２２）の入口で前記第１スクロール流路（１９ａ）に対応して軸方向の一方側に設定される前記タービン翼（２２）の迎え角を第１の迎え角（θ１）と呼び、前記第２スクロール流路（１９ｂ）に対応して軸方向の他方側に設定される前記タービン翼（２２）の迎え角を第２の迎え角（θ２）と呼び、前記タービンホイール（８）の回転座標系において半径方向を０°としたときの前記タービン翼（２２）の入口に流入する排気ガスの流入角度を相対流入角度と定義した時に、
   前記第１の迎え角（θ１）は、前記第１スクロール流路（１９ａ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度（β）に応じて設定され、前記第２の迎え角（θ２）は、前記第２スクロール流路（１９ｂ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度（β）に応じて設定され、
   前記タービンホイール（８）の半径方向に基準線を取り、前記タービン翼（２２）の入口で排気ガスの相対速度が前記基準線に対し前記タービンホイール（８）の回転方向にベクトルを持つ時の前記相対流入角度（β）に応じて設定される前記タービン翼（２２）の迎え角を正の角度で表し、前記排気ガスの相対速度が前記基準線に対し前記タービンホイール（８）の反回転方向にベクトルを持つ時の前記相対流入角度（β）に応じて設定される前記タービン翼（２２）の迎え角を負の角度で表した場合に、前記第１の迎え角（θ１）の平均値が前記第２の迎え角（θ２）の平均値より大きいことを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
2. シャフト（１３）に固定されるハブ（２１）の周囲に複数のタービン翼（２２）を有するタービンホイール（８）と、
   このタービンホイール（８）の外周にスクロール流路（１９）を形成するタービンハウジング（７）とを備え、
   内燃機関（２）より排出される排気ガスが前記スクロール流路（１９）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられることで前記タービンホイール（８）が回転するターボチャージャ（１）の排気タービン（４）であって、
   前記タービンハウジング（７）は、前記スクロール流路（１９）を軸方向の一方側と他方側とに分割して前記一方側に第１スクロール流路（１９ａ）、前記他方側に第２スクロール流路（１９ｂ）を形成し、且つ、前記第１スクロール流路（１９ａ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガス流量の方が前記第２スクロール流路（１９ｂ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガス流量より小さく設定され、
   前記タービン翼（２２）の入口で前記第１スクロール流路（１９ａ）に対応して軸方向の一方側に設定される前記タービン翼（２２）の迎え角を第１の迎え角（θ１）と呼び、前記第２スクロール流路（１９ｂ）に対応して軸方向の他方側に設定される前記タービン翼（２２）の迎え角を第２の迎え角（θ２）と呼び、前記タービンホイール（８）の回転座標系において半径方向を０°としたときの前記タービン翼（２２）の入口に流入する排気ガスの流入角度を相対流入角度と定義した時に、
   前記第１の迎え角（θ１）は、前記第１スクロール流路（１９ａ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度（β）に応じて設定され、前記第２の迎え角（θ２）は、前記第２スクロール流路（１９ｂ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの相対流入角度（β）に応じて設定され、
   前記タービン翼（２２）は、前記第１の迎え角（θ１）の平均値が正の角度を有し、前記第２の迎え角（θ２）の平均値が負の角度を有することを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
3. 請求項１または２に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
   排気ガスが吹き付けられる前記タービン翼（２２）の翼端部をリーディングエッジ（２２ａ）と呼ぶ時に、このリーディングエッジ（２２ａ）が直線状に設けられ、軸方向の一方側と他方側との間で前記迎え角（θ１、θ２）が滑らかに変化していることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
4. 請求項１または２に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
   排気ガスが吹き付けられる前記タービン翼（２２）の翼端部をリーディングエッジ（２２ａ）と呼ぶ時に、軸方向の一方側と他方側とで前記リーディングエッジ（２２ａ）の周方向位置が異なることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
   前記第１スクロール流路（１９ａ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの流れと、前記第２スクロール流路（１９ｂ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの流れとが独立するように、周方向に隣り合う前記タービン翼（２２）同士の間に仕切り板（２３）が設けられていることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
   前記タービンホイール（８）より排気ガスが流出する方向と反対側を前記軸方向の一方側と定義し、排気ガスが流出する方向と同じ側を前記軸方向の他方側と定義した時に、
   前記軸方向の一方側に形成される前記第１スクロール流路（１９ａ）の方が、前記軸方向の他方側に形成される前記第２スクロール流路（１９ｂ）より容量が小さいことを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
   前記タービンホイール（８）より排気ガスが流出する方向と反対側を前記軸方向の一方側と定義し、排気ガスが流出する方向と同じ側を前記軸方向の他方側と定義した時に、
   前記軸方向の一方側に形成される前記第１スクロール流路（１９ａ）の出口に配置されて排気ガス流量を絞る第１の固定ノズル（２４）と、
   前記軸方向の他方側に形成される前記第２スクロール流路（１９ｂ）の出口に配置されて排気ガス流量を絞る第２の固定ノズル（２５）とを有し、
   前記第１の固定ノズル（２４）の方が前記第２の固定ノズル（２５）よりスロート面積が小さいことを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
   排気ガスが吹き付けられる前記タービン翼（２２）の翼端部をリーディングエッジ（２２ａ）と呼び、前記タービンホイール（８）の軸中心から前記タービン翼（２２）のリーディングエッジ（２２ａ）までの距離をタービン半径（ｒ１、ｒ２）と呼ぶ時に、
   前記タービン翼（２２）は、前記第１スクロール流路（１９ａ）に対応する軸方向の一方側で前記タービン半径（ｒ１）が大きく形成され、前記第２スクロール流路（１９ｂ）に対応する軸方向の他方側で前記タービン半径（ｒ２）が小さく形成されることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
   前記第２スクロール流路（１９ｂ）に導入される排気ガス流量を調整できる流量調整手段（２０）を有することを特徴とするターボチャージャの排気タービン。