JP2022107263A - ターボチャージャ - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の一実施形態を図1~図7にしたがって説明する。先ず、車両の内燃機関10の概略構成について説明する。
次に、コンプレッサハウジング21の周辺構成について具体的に説明する。以下では、図2に示すように、コンプレッサホイール31の回転軸線31Zに沿う方向のうち、コンプレッサハウジング21から視てベアリングハウジング22側の方向を第1方向とし、その反対方向を第2方向とする。また、回転軸線31Zから視て、当該回転軸線31Zに直交する方向を径方向と略記する。
次に、コンプレッサハウジング21の共鳴周波数に関する構成について具体的に説明する。以下では、図4に示すように、環状空間77の容積を容積VBとする。容積VBは、3つに分かれた環状空間77の合計の容積である。図3に示すように、連通空間92の容積を容積VCとする。容積VCは、9つに分かれた連通空間92の合計の容積である。図4に示すように、第2方向の端における環状空間77の開口断面積を面積Sとする。面積Sは、3つに分かれた環状空間77の合計の開口断面積である。図5に示すように、スリット76の径方向の長さを入口長さHAとする。入口長さHAは、スリット76の径方向内側の端から径方向外側の端までの長さである。この実施形態では、スリット76の径方向内側の端の位置は、第1壁部61の内周面の位置と同じである。スリット76の径方向外側の端は、当該スリット76のうち、中間壁部63に設けられている部分の径方向外側の端である。図2に示すように、連通空間92の径方向の長さを出口長さHCとする。出口長さHCは、内周壁部83の内周面から外周壁部82の内周面までの径方向の長さである。図2に示すように、回転軸線31Zに沿う方向におけるスリット76と連通空間92との距離を中心間距離Lとする。ここで、内周壁部83の第1方向の端及び第1壁部61の第2方向の端における間の隙間の回転軸線31Zに沿う方向の中心を隙間中心とする。このとき、中心間距離Lは、スリット76における回転軸線31Zに沿う方向の中心と、上記隙間中心との距離である。
式(1):気柱共鳴周波数FB=係数K×(面積S/中心間距離L×(1/容積VB+1/容積VC)0.5)
入口分岐共鳴周波数FAは、上記のパラメータと以下の関係にある。
出口分岐共鳴周波数FCは、上記のパラメータと以下の関係にある。
式(3):出口分岐共鳴周波数FC=係数K×1/出口長さHC
本実施形態では、上記の式(1)~式(3)の関係性に基づき、各種のパラメータを調整することにより、コンプレッサハウジング21において、以下の条件(1)及び条件(2)を満たしている。
条件(2):入口分岐共鳴周波数FA/出口分岐共鳴周波数FC>1.7
なお、本実施形態では、以下のようにパラメータを調整することにより、条件(1)及び条件(2)を実現している。例えば、気柱共鳴周波数FB=出口分岐共鳴周波数FCである場合には、容積VBを大きく、容積VCを大きく、中心間距離Lを大きくして、気柱共鳴周波数FBを小さくすることより、条件(1)を実現できる。また、例えば、入口分岐共鳴周波数FA/出口分岐共鳴周波数FC=1.7である場合には、入口長さHAを小さくして、入口分岐共鳴周波数FAを大きくすることにより、条件(2)を実現できる。
コンプレッサハウジング21よりも上流の吸気通路11から導入通路91に吸気が導入されると、導入通路91を介して収容空間72へと吸気が流通する。そして、コンプレッサホイール31の回転により収容空間72の吸気が圧縮される。その結果、接続通路73及びスクロール通路74を介して、コンプレッサハウジング21よりも下流の吸気通路11へと圧縮された吸気が流通する。
スリット76、環状空間77、及び連通空間92を介して吸気が還流する際には、入口分岐共鳴周波数FA、気柱共鳴周波数FB、及び出口分岐共鳴周波数FCの関係性により、上記の吸気の還流に起因した共鳴音が大きくなることを本発明者が確認した。以下では、条件(1)及び条件(2)を共に満たしている本実施形態の実験データを本件データDAとし、条件(1)及び条件(2)の少なくとも一方を満たしていない実験データを比較データDBとする。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、インレット部材80の構成は変更してもよい。例えば、ベーン84の数は、8つ以下であったり、10つ以上であったりしてもよい。
FB…気柱共鳴周波数
FC…出口分岐共鳴周波数
HA…入口長さ
HC…出口長さ
L…中心間距離
S…面積
VB…容積
VC…容積
10…内燃機関
11…吸気通路
12…気筒
13…排気通路
20…ターボチャージャ
21…コンプレッサハウジング
31…コンプレッサホイール
31Z…回転軸線
60…ハウジング本体
61…第1壁部
62…第2壁部
63…中間壁部
72…収容空間
73…接続通路
74…スクロール通路
76…スリット
77…環状空間
80…インレット部材
91…導入通路
92…連通空間
Claims (1)
- 吸気を過給するコンプレッサホイールと、
前記コンプレッサホイールを収容するハウジング本体と、
前記ハウジング本体に固定されて前記コンプレッサホイールに導入する吸気の通路を区画する筒状のインレット部材と、を備えているターボチャージャであって、
前記ハウジング本体は、
前記コンプレッサホイールの回転軸線に沿う方向から視て、前記回転軸線を囲むように環状に延びる第1壁部と、
前記回転軸線に沿う方向から視て、前記第1壁部を囲むように環状に延びる第2壁部と、
前記第1壁部及び前記第2壁部を連結する中間壁部と、
前記第1壁部によって囲まれた空間であって前記コンプレッサホイールを収容する収容空間と、
前記第1壁部、前記第2壁部、及び前記中間壁部によって区画された環状空間と、
前記第1壁部を貫通するとともに前記中間壁部の一部を前記回転軸線に沿う方向に分断するスリットと、
を備え、
前記インレット部材は、
前記収容空間に対して前記回転軸線に沿う方向に隣り合っており、前記収容空間に吸気を導入する導入通路と、
前記回転軸線に沿う方向から視て、前記導入通路を取り囲んでいるとともに前記環状空間及び前記導入通路を連通する連通空間と、
を備え、
前記環状空間における共鳴周波数を気柱共鳴周波数とし、前記スリットにおける共鳴周波数を入口分岐共鳴周波数とし、前記連通空間における共鳴周波数を出口分岐共鳴周波数としたとき、
前記気柱共鳴周波数は前記出口分岐共鳴周波数よりも小さく、且つ、前記入口分岐共鳴周波数を前記出口分岐共鳴周波数で除算した値は1.7よりも大きい
ターボチャージャ。
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- 2021-01-08 JP JP2021002105A patent/JP7517158B2/ja active Active
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