JP2017145767A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】タービンから排出される排気ガスを均一に温度上昇させて触媒に送り込み、触媒を活性化する。
【解決手段】ターボチャージャ１０Ａは、回転軸１４と、タービンホイール１２と、コンプレッサホイール１３と、スクロール流路３４と、スクロール流路３４にガスを導入するガス導入部３３と、筒状をなし、タービンホイール１２から排出されるガスを案内する排気部３５と、ガス導入部３３からガスの一部を分岐させるバイパス流路３７Ａと、排気部３５の外周部に形成されて周方向に連続し、バイパス流路３７Ａからガスが送り込まれるヘッダ流路３６Ａと、ヘッダ流路３６Ａの周方向に沿って間隔を空けた複数個所に形成され、それぞれヘッダ流路３６Ａと排気部３５とを排気部３５の径方向に沿って連通し、ヘッダ流路３６Ａから排気ガスＧ１を排気部３５内に吹き出すノズル孔４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、ターボチャージャに関する。

ターボチャージャは、エンジンからタービンに供給される排気ガス流によってタービン内に設けられたタービンホイールを回転させる。タービンホイールの回転に伴って、コンプレッサ内に設けられたコンプレッサホイールが回転し、空気を供給する。コンプレッサで圧縮された空気は、エンジンに供給される。

このようなターボチャージャのタービンの下流側には、排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等の物質を酸化、還元することで無害化する触媒装置が設けられている場合が多い。

この触媒装置は、温度依存性を有している。例えばエンジンの起動直後等、排気ガスの温度が低い状態では、触媒装置は、十分にその性能を発揮することができない。

また、ターボチャージャにおいては、タービン入口側の排気ガスの温度に対し、タービンホイールを経たタービン出口側の排気ガスの温度が低い。そこで、ターボチャージャのタービン入口側から排気ガスの一部をバイパスさせてタービン出口側の排気部に導入する構成が提案されている。タービンホイールを経てタービン出口から排出される低温の排気ガスに対し、タービン入口側からバイパスさせた高温の排気ガスを混合させることで、排気部から触媒装置に送り込まれる排気ガスの温度を高める。

例えば、特許文献１には、タービン入口側から分岐するバイパス流路と、バイパス流路を経た排気ガスを、タービンから排出される排気ガスの外周側に吐出する複数の吐出孔と、を備える構成が開示されている。このような構成によれば、複数の吐出孔から吐出される高温の排気ガスは、タービンから排出される低温の排気ガスの流れ方向（軸流方向）と平行に流れ、排気部内で混合される。

特許文献２には、タービン入口側から分岐するバイパス流路と、バイパス流路を経た排気ガスを、排気部において、タービンから排出される排気ガスの外周側から流入させるスライド弁と、を備える構成が開示されている。このような構成によれば、タービン入口側からバイパス流路を経た排気ガスは、スライド弁を開くことで、タービンから排出される排気ガスの流路の外周側から流入する。この構成においても、外周側から流入する高温の排気ガスは、タービンから排出される排気ガスの流れ方向（軸流方向）と平行に流れる。

米国特許出願公開第２０１５／０００４０２０号明細書 米国特許第９０３９３５３号明細書

特許文献１，２に開示された構成は、いずれも、タービン出口側の外周側から流入する高温の排気ガスが、排気部において、タービンから排出される低温の排気ガスの流れ方向と平行に流れる。そのため、排気部内において、高温の排気ガスと低温の排気ガスとが均一に混ざり難い。排気部から触媒に送り込まれる排気ガスに温度分布が生じていると、低温の排気ガスと接触する部分においては、温度依存性を有する触媒が活性化しにくい。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、タービンから排出される排気ガスを均一に温度上昇させて触媒に送り込み、触媒を活性化することができるターボチャージャを提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、ターボチャージャは、軸線に沿って延びる回転軸と、前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサホイールと、前記タービンホイールの外周部に沿って周方向に連続して前記タービンホイールの外周部に面して設けられ、前記タービンホイールを回転駆動させるガスが流れるスクロール流路と、前記スクロール流路に前記ガスを導入するガス導入部と、筒状をなし、前記タービンホイールから排出されるガスを案内する排気部と、前記ガス導入部から前記ガスの一部を分岐させる分岐管と、前記排気部の外周部に形成されて周方向に連続し、前記分岐管から前記ガスが送り込まれるヘッダ流路と、前記ヘッダ流路の周方向に沿って間隔を空けた複数個所に形成され、それぞれ前記ヘッダ流路と前記排気部とを前記排気部の径方向に沿って連通し、前記ヘッダ流路から前記ガスを前記排気部内に吹き出すノズル孔を有した排気導入部と、を備える。

このように、排気部の周方向に複数形成された排気導入部のノズル孔を通し、排気部の外周側に設けられたヘッダ流路から排気部内にガスを吹き出すと、タービンホイールから排気部に排出されるガスと混合される。分岐管からヘッダ流路に送り込まれ、タービンホイールを通らずにノズル孔から吹き出すガスは、タービンホイールから排出されるガスよりも高温である。したがって、排気部内で混合されたガスは温度上昇する。これにより、排気部の後流側に触媒装置が設けられている場合、触媒を活性化して機能させることができる。
さらに、ノズル孔は、排気部の径方向に延びて形成されている。さらに、ノズル孔は周方向の複数個所に設けられている。このため、排気部内で、タービンホイールから排出されるガスと、ノズル孔を通して送り込まれる高温のガスとの混合性が高まる。これによって排気部内におけるガスの温度分布を抑え、触媒を有効に活性化させることができる。

この発明の第二態様によれば、ターボチャージャは、第一態様において、前記排気導入部が、前記ノズル孔を開閉するバルブをさらに備えていてもよい。
このような構成では、ターボチャージャを備えたエンジンが通常作動しているときには、バルブでノズル孔を閉じておくことができる。また、例えば、ターボチャージャを備えたエンジンの起動時、排気部内におけるガス温度が低いとき、触媒温度が低いとき等、必要時のみノズル孔を開き、ヘッダ流路からノズル孔を通して排気部内にガスの供給を行うことができる。

この発明の第三態様によれば、ターボチャージャは、第二態様において、前記バルブは、筒状で、前記排気部の内周側又は外周側に配置され、前記排気部の中心軸方向にスライドすることで前記ノズル孔を開閉するようにしてもよい。
このように構成することで、筒状のバルブを中心軸方向にスライドさせるのみで、ノズル孔を開閉することができる。この場合、筒状のバルブには、ノズル孔に連通する開口部を形成する必要が無い。

この発明の第四態様によれば、ターボチャージャは、第二態様において、前記バルブは、筒状で、前記ノズル孔に連通する開口部を有し、前記排気部の内周側又は外周側に配置されて、前記排気部の中心軸回りの周方向にスライドすることで前記ノズル孔を開閉するようにしてもよい。
このように構成することで、筒状のバルブを中心軸回りに回転させてスライドさせ、開口部をノズル孔に連通させると、ノズル孔及び開口部を通して、ヘッダ流路から排気部内にガスが送り込まれる。

この発明の第五態様によれば、ターボチャージャは、第一から第四態様の何れか一つの態様において、前記ヘッダ流路は、前記ガス導入部から遠ざかるに従って、流路断面積が漸次縮小するようにしてもよい。
ヘッダ流路においては、ガス導入部から送り込まれるガスは、周方向に間隔を空けた複数のノズル孔を通して順次排気部内に送り込まれる。これにより、ヘッダ流路内では、ガス導入部から遠ざかるほどガスの流量が減少する。ヘッダ流路の流路断面積を、ガス導入部から遠ざかるに従って漸次縮小させることで、ヘッダ流路の周方向におけるガスの流速を均一化することができる。その結果、ヘッダ流路から複数のノズル孔を通して排気部内に供給するガスの周方向の分布を均一化することができる。

上記ターボチャージャによれば、タービンから排出される排気ガスを均一に温度上昇させて触媒に送り込み、触媒を活性化することが可能となる。

この発明の第一実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。 図１におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。 図１におけるＹ−Ｙ矢視断面図である。 上記ターボチャージャが備えるスライドバルブの変形例を示す図である。 この発明の第二実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。 図５におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。 この発明の第三実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。 図７におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。 この発明の第四実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。 この発明の第四実施形態の第一変形例におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。 この発明の第四実施形態の第二変形例におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。 この発明の第一〜第四実施形態におけるターボチャージャの変形例の構成を示す断面図である。

次に、この発明の実施形態におけるターボチャージャを図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、この発明の第一実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。図２は、図１におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。図３は、図１におけるＹ−Ｙ矢視断面図である。
図１に示すように、ターボチャージャ１０Ａは、ターボチャージャ本体１１と、コンプレッサ２０と、タービン３０と、を備えている。このターボチャージャ１０Ａは、例えば、回転軸１４が水平方向に延在するような姿勢で自動車等にエンジンの補機として搭載される。

ターボチャージャ本体１１は、タービンホイール１２、コンプレッサホイール１３、回転軸１４、及びハウジング１６を備えている。

ターボチャージャ本体１１は、図示しないエンジンからタービン３０に供給される排気ガス（ガス）Ｇ１の流れによってタービン３０内に設けられたタービンホイール１２が中心軸（軸線）Ｃを中心に回転する。回転軸１４及びコンプレッサホイール１３は、タービンホイール１２と一体に中心軸Ｃを中心に回転する。コンプレッサ２０内に設けられたコンプレッサホイール１３は、この回転によって空気を圧縮する。コンプレッサ２０で圧縮された空気は、図示しないエンジンに供給される。

ハウジング１６は、ブラケット（図示せず）、コンプレッサ２０、タービン３０等を介して車体等に支持されている。ハウジング１６は、その一端側に開口部１６ａを有し、その他端側に開口部１６ｂを有している。
ハウジング１６は、その内部にジャーナルベアリング１５Ａ，１５Ｂを有している。回転軸１４は、ジャーナルベアリング１５Ａ，１５Ｂによって、中心軸Ｃ回りに回転自在に支持されている。回転軸１４の第一端部１４ａ、第二端部１４ｂは、それぞれ開口部１６ａ，１６ｂを通してハウジング１６の外部に突出している。

ハウジング１６は、ハウジング１６の外周面１６ｆからハウジング１６の径方向内方に向かって延びる給油管接続口１７を有している。この給油管接続口１７には、ハウジング１６の外部から潤滑油を供給するための潤滑油供給管（図示無し）が接続される。
潤滑油供給管から給油管接続口１７に送り込まれる潤滑油は、潤滑油供給流路（図示無し）を経て、ハウジング１６内のジャーナルベアリング１５Ａ，１５Ｂ等に供給される。ハウジング１６の下部には、ジャーナルベアリング１５Ａ，１５Ｂ等に供給された潤滑油を排出する排油部１８が形成されている。排油部１８には、潤滑油を排出する配管（図示無し）が接続される。

ハウジング１６の一端側には、タービン３０が設けられている。さらに、ハウジング１６の他端側には、コンプレッサ２０が設けられている。
タービンホイール１２は、ハウジング１６の外部で、回転軸１４の第一端部１４ａに一体に設けられている。コンプレッサホイール１３は、ハウジング１６の外部で、回転軸１４の第二端部１４ｂに設けられている。タービンホイール１２及びコンプレッサホイール１３は、回転軸１４と一体に中心軸Ｃ回りに回転する。

タービン３０は、タービンホイール１２を収容したタービンハウジング３１を備えている。タービンハウジング３１は、ターボチャージャ本体１１の一端側に取付金具３２等を介して取り付けられている。タービンハウジング３１は、ハウジング１６の開口部１６ａに対向する位置に開口部３１ａを有している。この開口部３１ａ内に、周方向に複数のタービン翼１２ｗを備えたタービンホイール１２が収容されている。

タービンハウジング３１は、その熱容量を低減するため、チタン（Ｔｉ）合金等により形成してもよい。
さらに、タービンハウジング３１は、その断熱性を高めるため、外周面を、保温材（図示無し）により被覆してもよい。保温材としては、例えば、ガラス繊維、発泡ウレタン等からなる断熱材を用いることができる。
これらの構成を採用した場合、タービンハウジング３１内における排気ガスの温度低下を抑えることができる。

タービンハウジング３１は、ガス導入部３３と、スクロール流路３４と、排気部３５と、ヘッダ流路３６Ａと、バイパス流路（分岐管）３７Ａと、排気導入部４１とを備えている。

ガス導入部３３は、エンジン（図示無し）から排出される排気ガスの一部をタービンハウジング３１内に送り込む。ガス導入部３３は、その先端部３３ａが、エンジン（図示無し）から排気ガスを排出する排気管（図示無し）から分岐した接続管（図示無し）に接続されている。ガス導入部３３は、排気ガスＧ１の流れる方向で、先端部３３ａ側からスクロール流路３４側に向かって、その流路断面積が漸次縮小する形状に形成されている。

スクロール流路３４は、ガス導入部３３に連続して、タービンホイール１２の外周側を取り囲むように周方向に連続して形成されている。
スクロール流路３４は、その周方向の少なくとも一部が、タービンホイール１２の外周部に面するよう設けられ、タービンホイール１２を回転駆動させる排気ガスＧ１が周方向に流れる流路を形成する。

ガス導入部３３から流れ込んだ排気ガスＧ１は、スクロール流路３４に沿ってタービンホイール１２の外周側を周方向に流れる。このように周方向に沿って流れる排気ガスＧ１がタービンホイール１２のタービン翼１２ｗに当たることで、タービンホイール１２が回転駆動される。また、排気ガスＧ１は、タービンホイール１２の外周側で各タービン翼１２ｗに当たることで、その流れの向きが変わる。タービンホイール１２を経て、タービン翼１２ｗによって流れの向きが変換された排気ガス（ガス）Ｇｅは、タービンハウジング３１に形成された開口部３１ｅの内側で、タービンホイール１２の出口から排気部３５内に排出される。

排気部３５は、タービンホイール１２から排出される排気ガスＧｅが流れる。排気部３５は、タービンホイール１２の外周部から、回転軸１４の中心軸Ｃに沿ってタービンホイール１２から離間する方向に連続する筒状部３８の内側に形成されている。筒状部３８は、タービンホイール１２に近い側から例えばその断面積が漸次拡大する拡径部３８ａと、拡径部３８ａの下流側に連続して形成され、その流路断面積が漸次縮小するディフューザ部３８ｂと、ディフューザ部３８ｂの下流側に連続して形成され、その流路断面積が一定とされたストレート部３８ｃと、を有する。タービンハウジング３１には、筒状部３８においてタービンホイール１２から遠い側の端部に、外周側に拡径したフランジ部３１ｆが形成されている。

排気ガスＧｅは、タービンハウジング３１の開口部３１ｅから、中心軸Ｃに沿ってターボチャージャ本体１１から離間する方向（軸流方向）に流れる。
この排気部３５の後流側には、排気管（図示無し）を介して触媒装置（図示無し）が設けられている。

図１〜図３に示すように、ヘッダ流路３６Ａは、筒状部３８の外周側に周方向に連続して形成された環状壁３９と筒状部３８との間に形成されている。これにより、ヘッダ流路３６Ａは、筒状部３８の外周側において周方向に連続する環状に形成されている。

バイパス流路３７Ａは、ガス導入部３３とヘッダ流路３６Ａとを連通するよう形成されている。ガス導入部３３を通る排気ガスＧ１の一部は、バイパス流路３７Ａに流れ込み、タービンホイール１２を経ることなく、環状に連続するヘッダ流路３６Ａに流れ込む。

排気導入部４１は、バイパス流路３７Ａと排気部３５とを連通させる。この排気導入部４１によって、スクロール流路３４を流れる排気ガスＧの一部が、バイパス流路３７Ａを介して排気部３５へ直接的に導入可能となっている。この排気導入部４１は、ノズル孔４０と、スライドバルブ（バルブ）５０Ａと、を備えている。

ノズル孔４０は、環状壁３９の内側で、筒状部３８のストレート部３８ｃの外周側と内周側とを連通するよう、軸流方向Ｓに直交する筒状部３８の径方向に延びて形成されている。ノズル孔４０は、筒状部３８の周方向に沿って間隔を空けた複数個所に形成されている。

この実施形態において、周方向に間隔を空けて形成された複数のノズル孔４０からなる第一孔列Ｒ１、および、第二孔列Ｒ２は、筒状部３８のストレート部３８ｃに、軸流方向Ｓに間隔を空けた２個所に形成されている。さらに、図２、図３に示すように、この実施形態において、ノズル孔４０は、軸流方向Ｓの上流側の第一孔列Ｒ１と、軸流方向Ｓの下流側の第二孔列Ｒ２とでは、ノズル孔４０の位置が、周方向において互いに異なるよう、千鳥状に配置されていてもよい。
ここで、この実施形態におけるノズル孔４０は、排気部３５の上流端に位置するタービンホイール１２よりも下流側に、例えばタービンホイール１２の外径と同寸法以上、軸流方向Ｓ下流側に形成されている。このようにノズル孔４０の形成位置を、タービンホイール１２から離れた下流位置とすることで、タービンホイール１２から排出された排気ガスＧｅが排気部３５内で拡散するため、ノズル孔４０から流れ込んだ排気ガスＧ１が排気ガスＧｅに混合しやすくなる。

バイパス流路３７Ａからヘッダ流路３６Ａに送り込まれた排気ガスＧ１は、これらのノズル孔４０を通り、筒状部３８の内側の排気部３５へと流れ込む。ノズル孔４０は、筒状部３８の径方向に沿って形成されているので、ノズル孔４０を通過した排気ガスＧ１は、排気部３５内を軸流方向に沿って流れる排気ガスＧｅに対し、外周側から径方向内側に向かって交差するように流れ込む。

スライドバルブ５０Ａは、ノズル孔４０を開閉する。このスライドバルブ５０は、ノズル孔４０が形成されている部分に内周側から対向する筒状をなしている。
このスライドバルブ５０Ａは、アクチュエータ（図示無し）により、中心軸Ｃ方向に沿って、ノズル孔４０に対向した閉状態（図１において二点鎖線で示した状態）と、ノズル孔４０に対向した位置からスライドした開状態（図１において実線で示した状態）との間でスライド移動可能に設けられている。スライドバルブ５０Ａが開状態のとき、排気ガスＧ１がヘッダ流路３６Ａからノズル孔４０を通って排気部３５内に吹き出す。また、スライドバルブ５０Ａが閉状態のとき、ノズル孔４０を通る排気ガスＧ１が遮断される。さらに、スライドバルブ５０Ａがノズル孔４０と重なる量、すなわち開度を調整することで、ノズル孔４０を通る排気ガスＧ１の排気部３５内への吹出量が調整できる。

筒状部３８の内周面には、スライドバルブ５０Ａの先端部を受ける係止爪３８ｔが形成されている。係止爪３８ｔは、スライドバルブ５０Ａの先端部が突き当たることで、スライドバルブ５０Ａのタービンホイール１２側への移動を規制する。

このような構成によれば、スライドバルブ５０Ａをノズル孔４０と対向させて閉状態から開状態とすると、ヘッダ流路３６Ａを流れる排気ガスＧ１がノズル孔４０を通り、排気部３５の中央部に向かって吹き出す。ノズル孔４０は、排気部３５の全周にわたって複数個所に形成されているので、排気部３５内には、周方向全周の外周側から中央部に向かって、タービンホイール１２を経ずにバイパスされた高温の排気ガスＧ１が吹き出す。
排気部３５の中央部には、タービンホイール１２から送り出される排気ガスＧｅが中心軸Ｃ方向に流れている。これにより、タービンホイール１２から送り出される排気ガスＧｅに、外周側から流れ込む排気ガスＧ１が混合され、排気部３５の出口における排気ガス温度が上昇する。この温度上昇した排気ガスは、後流の排気管（図示無し）、触媒装置（図示無し）へと流れていく。

なお、上記したような排気導入部４１により行われる排気ガスＧ１の排気部３５への供給は、排気部３５内の排気ガス温度が、触媒装置（図示無し）が十分に機能しない所定温度以下である場合にのみ行うようにしても良い。この場合、ターボチャージャ１０Ａを備える車両の制御ユニットにおいて、エンジン（図示無し）の起動時、排気部３５内の排気ガス温度が低いとき、触媒装置の触媒温度が低いとき等、予め設定した所定の条件を満足したときに、スライドバルブ５０Ａをスライドさせて閉状態から開状態とすれば良い。

したがって、上述した第一実施形態のターボチャージャ１０Ａによれば、排気部３５の周方向に複数形成されたノズル孔４０を通し、排気部３５の外周側に設けられたヘッダ流路３６Ａから排気部３５内に排気ガスＧ１を吹き出すと、タービンホイール１２から排気部３５に排出される排気ガスＧｅと混合される。ヘッダ流路３６Ａからノズル孔４０を通し、タービンホイール１２を通らずに吹き出す排気ガスＧ１は、タービンホイール１２から排出される排気ガスＧｅよりも高温である。したがって、排気部３５内で混合された排気ガスは温度上昇する。そのため、排気部３５の後流側に設けられた触媒装置（図示無し）の触媒を活性化して機能させることができる。
また、ノズル孔４０は、排気部３５の径方向に延びて形成されている。さらに、ノズル孔４０は周方向の複数個所に設けられている。このため、排気部３５内で、タービンホイール１２から排出される排気ガスＧｅと、ノズル孔４０を通して送り込まれた高温の排気ガスＧ１との混合性が高まる。これによって排気部３５内におけるガスの温度分布を抑え、触媒を有効に活性化させることができる。
このようにして、タービン３０から排出される排気ガスＧｅを均一に温度上昇させて触媒に送り込むことが可能となる。

また、ターボチャージャ１０Ａは、ノズル孔４０を開閉するスライドバルブ５０Ａをさらに備えている。このような構成では、ターボチャージャ１０Ａを備えたエンジンが通常作動しているときには、スライドバルブ５０Ａでノズル孔４０を閉じておくことができる。また、例えば、ターボチャージャ１０Ａを備えたエンジンの起動時、排気部３５内における排気ガス温度が低いとき、触媒温度が低いとき等、必要時のみノズル孔４０を開き、ヘッダ流路３６Ａからノズル孔４０を通して排気部３５内に高温の排気ガスＧ１の供給を行うことができる。

また、筒状のスライドバルブ５０Ａを中心軸Ｃ方向にスライドさせるのみで、ノズル孔４０を開閉することができる。この場合、筒状のスライドバルブ５０Ａには、ノズル孔４０に連通する開口を形成する必要が無い。

（第一実施形態の変形例）
上述した第一実施形態では、スライドバルブ５０Ａを、中心軸Ｃ方向に沿ってスライド移動可能に設けたが、これに限るものではない。
図４は、上記ターボチャージャが備えるスライドバルブの変形例を示す図である。
図４に示すように、スライドバルブ（バルブ）５０Ｂは、ノズル孔４０が形成されている部分に内周側から対向する筒状に形成されている。スライドバルブ５０Ｂは、中心軸Ｃ回りの周方向にスライド移動可能とされている。このスライドバルブ５０Ｂには、複数のノズル孔４０に連通する複数の開口（開口部）５０ｈが形成されている。

このようなスライドバルブ５０Ｂは、複数の開口５０ｈが複数のノズル孔４０の開口とそれぞれ一致するように対向したときに開状態となる。この開状態において、排気ガスＧ１は、ノズル孔４０を通って排気部３５内に吹き出される。また、スライドバルブ５０Ｂは、開口５０ｈが上述したノズル孔４０と対向した位置からスライドし、開口５０ｈの形成されていない非開口部５０ｃがノズル孔４０と対向したときに閉状態となる。これにより、ノズル孔４０を通る排気ガスＧ１の排気部３５内への吹き出しが遮断される。さらに、スライドバルブ５０Ｂは、開口５０ｈがノズル孔４０と重なる量、すなわち開度を調整することで、ノズル孔４０を通る排気ガスＧ１の排気部３５内への吹出量を自在に調整することができる。

（第二実施形態）
次に、この発明に係るターボチャージャの第二実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第一実施形態とスライドバルブ５０Ｃの構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図５は、この発明の第二実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。図６は、図５におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
図５、図６に示すように、この実施形態において、ターボチャージャ１０Ｃのスライドバルブ（バルブ）５０Ｃは、ノズル孔４０が形成されている部分に対し、筒状部３８の外周側から対向する筒状に形成されている。スライドバルブ５０Ｃには、複数のノズル孔４０に連通する複数の開口（開口部）５０ｇが形成されている。

このスライドバルブ５０Ｃは、アクチュエータ（図示無し）により、中心軸Ｃ方向にスライド移動可能、又は中心軸Ｃ回りに回動可能に設けられている。
スライドバルブ５０Ｃは、各開口５０ｇがノズル孔４０の開口と一致するように対向したときに開状態となる。この開状態において、ノズル孔４０を通る排気ガスＧ１が排気部３５内に吹き出される。また、スライドバルブ５０Ｃは、各開口５０ｇがノズル孔４０と対向した位置からスライドし、開口５０ｇの形成されていない非開口部５０ｄがノズル孔４０と対向したときに閉状態となる。これにより、ノズル孔４０を通る排気ガスＧ１が遮断される。さらに、スライドバルブ５０は、開口５０ｇがノズル孔４０と重なる量、すなわち開度を調整することで、ノズル孔４０を通る排気ガスＧ１の排気部３５内への吹出量を自在に調整することができる。

このような構成においても、スライドバルブ５０Ｃの開口５０ｇをノズル孔４０と対向させて閉状態から開状態とすると、ヘッダ流路３６Ａを流れる排気ガスＧ１がノズル孔４０を通り、排気部３５の中央部に向かって吹き出す。ノズル孔４０は、排気部３５の全周にわたって複数個所に径方向に延びて形成されているので、排気部３５内には、周方向全周の外周側から中央部に向かって、タービンホイール１２を経ずにバイパスされた高温の排気ガスＧ１が吹き出す。
排気部３５の中央部には、タービンホイール１２から送り出される排気ガスＧｅが中心軸Ｃ方向に流れている。これにより、タービンホイール１２から送り出される排気ガスＧｅに、外周側から流れ込む高温の排気ガスＧ１が混合され、排気部３５の出口における排気ガス温度が上昇する。この温度上昇した排気ガス、後流の排気管（図示無し）、触媒装置（図示無し）へと流れていく。

したがって、上述した第二実施形態のターボチャージャ１０Ｃによれば、排気部３５の外周側に配置したスライドバルブ５０Ｃにおいても、スライドバルブ５０Ｃを中心軸Ｃ回りに回転させてスライドさせれば、ノズル孔４０を開閉することができる。

このような構成においても、排気部３５の周方向に複数形成されたノズル孔４０を通し、排気部３５の外周側に設けられたヘッダ流路３６Ａから排気部３５内に高温の排気ガスＧ１を吹き出すことで、排気部３５内におけるガスの温度分布を抑え、触媒を有効に活性化させることができる。

また、ターボチャージャ１０Ｃを備えたエンジンが通常作動しているときには、スライドバルブ５０Ｃでノズル孔４０を閉じておくことができる。また、例えば、ターボチャージャ１０Ｃを備えたエンジンの起動時、排気部３５内における排気ガス温度が低いとき、触媒温度が低いとき等、必要時のみノズル孔４０を開き、ヘッダ流路３６Ａからノズル孔４０を通して排気部３５内に排気ガスの供給を行うことができる。

（第三実施形態）
次に、この発明に係るターボチャージャの第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第一実施形態とヘッダ流路３６Ｄ、バイパス流路（分岐管）３７Ｄの構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図７は、この発明の第三実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。図８は、図７におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
図７、図８に示すように、この実施形態において、ターボチャージャ１０Ｄは、タービンハウジング３１の排気部３５を構成する筒状部３８の中心Ｃ１に対し、その外周側に設けられた環状壁３９の中心Ｃ２（図８参照）が、下方にオフセットしている。これにより、筒状部３８と環状壁３９との間に形成されるヘッダ流路３６Ｄは、筒状部３８の外周側において周方向に連続し、下方から上方に行くに従ってその断面積が漸次小さくなるよう形成されている。

図７に示すように、バイパス流路３７Ｄは、ガス導入部３３側からヘッダ流路３６Ｄに向かって、その内径が漸次小さくなるディフューザ状としている。

したがって、上述した第三実施形態のターボチャージャ１０Ｄによれば、ガス導入部３３を通る排気ガスＧ１の一部はバイパス流路３７Ｄに流れ込み、さらに、タービンホイール１２を経ることなく環状に連続するヘッダ流路３６Ｄに流れ込む。バイパス流路３７Ｄからヘッダ流路３６Ｄに送り込まれた排気ガスＧ１は、下方から上方に向かって流れる。このとき、ヘッダ流路３６Ｄ内を流れる排気ガスＧ１は各ノズル孔４０を通り、筒状部３８の内側の排気部３５へと流れ込む。
このように、ノズル孔４０を通って排気ガスＧ１が排気部３５内に流れ込むことで、ヘッダ流路３６Ｄを流れる排気ガスＧ１の流量は漸次縮小する。ここで、ヘッダ流路３６Ｄは、下方から上方に向かってその断面積が漸次縮小するので、ヘッダ流路３６Ｄ内を流れる排気ガスＧ１の流速を周方向で均一化することができる。
したがって、ヘッダ流路３６Ａから複数のノズル孔４０を通して排気部３５内に供給する排気ガスＧ１の周方向の分布を均一化することができる。

このような構成においても、排気部３５の周方向に複数形成されたノズル孔４０を通し、排気部３５の外周側に設けられたヘッダ流路３６Ａから排気部３５内に高温の排気ガスＧ１を吹き出すことで、排気部３５内におけるガスの温度分布を抑え、触媒を有効に活性化させることができる。

（第四実施形態）
次に、この発明に係るターボチャージャの第四実施形態について説明する。以下に説明する第四実施形態においては、第一実施形態とバイパス流路３７Ｅの構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図９は、この発明の第四実施形態におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。
図９に示すように、この実施形態におけるターボチャージャ１０Ｅは、ヘッダ流路（分岐管）３６Ｅが、筒状部３８の外周側において周方向に連続する環状に形成されるとともに、周方向において、その流路断面積が漸次縮小するスクロール状に形成されている。
バイパス流路３７Ｅは、ヘッダ流路３６Ｅの流路断面積が最大である部分３６ｍに対し、接線方向から接続されている。

このような構成においては、バイパス流路３７Ｅからヘッダ流路３６Ｅに送り込まれた排気ガスＧ１は、ヘッダ流路３６Ｅを所定の一方向に旋回しつつ流れる。ヘッダ流路３６Ｅを流れる排気ガスＧ１は、周方向に間隔を空けて設けられたノズル孔４０から排気部３５内に順次流れ込む。このため、ヘッダ流路３６Ｅ内の排気ガスＧ１の流量は、ガス導入部３３側から遠ざかるほど、周方向に沿って順次減少していく。このとき、ヘッダ流路３６Ｅは、周方向に沿ってその流路断面積が漸次縮小していくため、ヘッダ流路３６Ｅ内の排気ガスＧ１の流速の均等化が図られる。

したがって、上述した第四実施形態のターボチャージャ１０Ｅによれば、排気部３５内に供給する排気ガスの周方向の分布を均一化することができる。

このような構成においても、排気部３５の周方向に複数形成されたノズル孔４０を通し、排気部３５の外周側に設けられたヘッダ流路３６Ｅから排気部３５内に高温の排気ガスＧ１を吹き出すことで、排気部３５内におけるガスの温度分布を抑え、触媒を有効に活性化させることができる。

（第四実施形態の第一変形例）
上記第四実施形態で示したような構成に加え、以下に示すような構成とすることも可能である。
図１０は、この発明の第四実施形態の第一変形例におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。
例えば、図１０に示すように、ヘッダ流路３６Ｅにおいて、その流路断面積が最小となる部分の近傍に、筒状部３８と環状壁３９との間を閉塞する仕切壁７０を設けてもよい。

このような構成によれば、仕切壁７０によって、バイパス流路３７Ｅから送り込まれる排気ガスＧ１が、バイパス流路３７Ｅの流路断面積が小さい側から大きい側に向かって逆流することを抑制できる。

（第四実施形態の第二変形例）
図１１は、この発明の第四実施形態の第二変形例におけるターボチャージャの構成を示す断面図である。
例えば、図１１に示すように、ヘッダ流路３６Ｅにおいて、その流路断面積が最小となる部分に、外周側の環状壁３９から内周側の筒状部３８に向かって、ヘッダ流路３６Ｅにおける排気ガスＧ１の流れ方向（スクロール方向）に向かうにつれて漸次内周側に延びて筒状部３８に接続されるガイドベーン７１を設けてもよい。

このような構成によれば、ガイドベーン７１によって、バイパス流路３７Ｅから送り込まれる排気ガスＧ１が、バイパス流路３７Ｅの流路断面積が小さい側から大きい側に向かって逆流することを抑制できる。また、ガイドベーン７１によって、バイパス流路３７Ｅから送り込まれる排気ガスＧ１が、ヘッダ流路３６Ｅにおける排気ガスＧ１の流れ方向（スクロール方向）に案内される。

（その他の変形例）
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、図１２に示すように、スライドバルブ５０Ａ〜５０Ｃに代えて、バイパス流路３７Ａの入口部や中間部に、ヘッダ流路３６Ａに送り込む排気ガスＧ１の流量を調整する弁７３を設けるようにしても良い。
ここで、ヘッダ流路３６Ａに送り込む排気ガスＧ１の流量を調整できるのであれば、弁７３の設置位置や構造についてはいかなる構成であってもよい。

さらに、スライドバルブ５０Ａ〜５０Ｃは、上流側の第一孔列Ｒ１と、下流側の第二孔列Ｒ２とにそれぞれ個別に設けるようにしてもよい。これにより、排気ガスＧ１の排気部３５内への供給量を、より細やかに調整することができる。

さらに、ノズル孔４０は、筒状部３８の外周側から内周側に向かって内径が漸次縮小するテーパ状とすることもできる。これにより、ノズル孔４０を通過した排気ガスＧ１の流速が高まり、排気部３５内の排気ガスＧｅに対する混合性が高まる。

１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ ターボチャージャ
１１ ターボチャージャ本体
１２ タービンホイール
１２ｗ タービン翼
１３ コンプレッサホイール
１４ 回転軸
１４ａ 第一端部
１４ｂ 第二端部
１５Ａ，１５Ｂ ジャーナルベアリング
１６ ハウジング
１６ａ 開口部
１６ｂ 開口部
１６ｆ 外周面
１７ 給油管接続口
１８ 排油部
２０ コンプレッサ
３０ タービン
３１ タービンハウジング
３１ａ，３１ｅ 開口部
３１ｆ フランジ部
３２ 取付金具
３３ ガス導入部
３３ａ 先端部
３４ スクロール流路
３５ 排気部
３６Ａ，３６Ｄ，３６Ｅ ヘッダ流路
３６ｍ 流路断面積が最大である部分
３７Ａ，３７Ｄ，３７Ｅ バイパス流路（分岐管）
３８ 筒状部
３８ａ 拡径部
３８ｂ ディフューザ部
３８ｃ ストレート部
３８ｇ 外周面
３８ｔ 係止爪
３９ 環状壁
４０ ノズル孔
４１ 排気導入部
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ スライドバルブ（バルブ）
５０ｃ，５０ｄ 非開口部
５０ｇ，５０ｈ 開口（開口部）
７０ 仕切壁
７１ ガイドベーン
７３ 弁
Ｃ 中心軸（軸線）
Ｃ１，Ｃ２ 中心
Ｄ 外径
Ｇ１，Ｇｅ 排気ガス（ガス）
Ｒ１，Ｒ２ 孔列

Claims (5)

1. 軸線に沿って延びる回転軸と、
   前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、
   前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサホイールと、
   前記タービンホイールの外周部に沿って周方向に連続して前記タービンホイールの外周部に面するよう設けられ、前記タービンホイールを回転駆動させるガスが流れるスクロール流路と、
   前記スクロール流路に前記ガスを導入するガス導入部と、
   筒状をなし、前記タービンホイールから排出されるガスを案内する排気部と、
   前記ガス導入部から前記ガスの一部を分岐させる分岐管と、
   前記排気部の外周部に形成されて周方向に連続し、前記分岐管から前記ガスが送り込まれるヘッダ流路と、
   前記ヘッダ流路の周方向に沿って間隔を空けた複数個所に形成され、それぞれ前記ヘッダ流路と前記排気部とを前記排気部の径方向に沿って連通し、前記ヘッダ流路から前記ガスを前記排気部内に吹き出すノズル孔を有した排気導入部と、を備えるターボチャージャ。
2. 前記排気導入部は、前記ノズル孔を開閉するバルブをさらに備える請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記バルブは、筒状で、前記排気部の内周側又は外周側に配置され、前記排気部の中心軸方向にスライドすることで前記ノズル孔を開閉する、請求項２に記載のターボチャージャ。
4. 前記バルブは、筒状で、前記ノズル孔に連通する開口部を有し、前記排気部の内周側又は外周側に配置されて、前記排気部の中心軸回りの周方向にスライドすることで前記ノズル孔を開閉する、請求項２に記載のターボチャージャ。
5. 前記ヘッダ流路は、前記ガス導入部から遠ざかるに従って、流路断面積が漸次縮小する、請求項１から４の何れか一項に記載のターボチャージャ。

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