JP2528317B2 - 純流体式可変容量タ−ボチャ−ジャ - Google Patents
純流体式可変容量タ−ボチャ−ジャInfo
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- scroll chamber
- gas
- turbine rotor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
- F01D17/143—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
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- F01D9/00—Stators
- F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、一切の可動部分を用いることなしに、ター
ボチャージャ駆動のための作動流体であるエンジン排気
ガスのガス流体としての挙動のみを利用して可変容量化
を図った純流体式可変容量ターボチャージャに関する。
ボチャージャ駆動のための作動流体であるエンジン排気
ガスのガス流体としての挙動のみを利用して可変容量化
を図った純流体式可変容量ターボチャージャに関する。
（ロ）従来の技術 一般に、自動車用過給エンジンに採用されるターボチ
ャージャは広い作動範囲が要求されるとともに、急加速
時の過給圧の応答性の良さも要求される。
ャージャは広い作動範囲が要求されるとともに、急加速
時の過給圧の応答性の良さも要求される。
従来、これらの要求に応ずることのできるものとし
て、タービンのノズル部に可変静翼を設けた可変容量タ
ーボチャージャ（例えば特開昭61−1806号公報参照）は
よく知られている。しかしこれは、高価でしかも難削材
である耐熱合金製部品の点数が大幅に増加すること、加
工精度、組立精度が要求されること、複数の静翼を同調
作動させるための複雑なリンク機構を必要とすることな
どにより大幅なコスト上昇となり、一般乗用車用として
採用されるまでに至っていない。
て、タービンのノズル部に可変静翼を設けた可変容量タ
ーボチャージャ（例えば特開昭61−1806号公報参照）は
よく知られている。しかしこれは、高価でしかも難削材
である耐熱合金製部品の点数が大幅に増加すること、加
工精度、組立精度が要求されること、複数の静翼を同調
作動させるための複雑なリンク機構を必要とすることな
どにより大幅なコスト上昇となり、一般乗用車用として
採用されるまでに至っていない。
可変容量ターボチャージャとしては上記可変静翼式が
理想的なのであるが、多少の効率低下には妥協してコス
ト面での打開策として、現在次の二つの簡略型可変容量
ターボチャージャが実現されている。
理想的なのであるが、多少の効率低下には妥協してコス
ト面での打開策として、現在次の二つの簡略型可変容量
ターボチャージャが実現されている。
一つは、タービンのスクロール舌部を可動フラップに
置き換えたもので、フラップ先端によりスロートを形成
し、フラップをその先端とは反対側を支点として揺動さ
せスロート面積を変化させることにより可変容量化を図
ったものである（例えば特開昭61−4830号公報、昭和60
年９月１日自動車技術会発行「自動車技術」第39巻第９
号第1025頁参照）。
置き換えたもので、フラップ先端によりスロートを形成
し、フラップをその先端とは反対側を支点として揺動さ
せスロート面積を変化させることにより可変容量化を図
ったものである（例えば特開昭61−4830号公報、昭和60
年９月１日自動車技術会発行「自動車技術」第39巻第９
号第1025頁参照）。
他の一つは、タービンのスクロールチャンバを軸方向
に二分割し、一方のスクロールチャンバに通ずる排気ガ
ス導入通路に開閉弁を設け、この開閉によってスクロー
ト面積を二段階に切り換えることにより可変容量化を図
ったものである（例えば特開昭61−185623号公報参
照）。
に二分割し、一方のスクロールチャンバに通ずる排気ガ
ス導入通路に開閉弁を設け、この開閉によってスクロー
ト面積を二段階に切り換えることにより可変容量化を図
ったものである（例えば特開昭61−185623号公報参
照）。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 可変静翼式に比べれば、可動フラップ式のものは一枚
のフラップであり、軸方向二分割スクロール式のものは
簡単な開閉弁なのでコスト上昇は少なくて済むが、可動
部分を駆動するアクチュエータとそれに動作指令するコ
ントロールユニットが必要であることに変わりなく、従
来の固定容量式のものに比べれば大幅なコスト上昇は避
けられない。それゆえ、セラミックターボチャージャや
ツインターボの可変容量化は、簡略型といえどもコスト
上昇が重畳してしまうため現在のところ実現されていな
い。
のフラップであり、軸方向二分割スクロール式のものは
簡単な開閉弁なのでコスト上昇は少なくて済むが、可動
部分を駆動するアクチュエータとそれに動作指令するコ
ントロールユニットが必要であることに変わりなく、従
来の固定容量式のものに比べれば大幅なコスト上昇は避
けられない。それゆえ、セラミックターボチャージャや
ツインターボの可変容量化は、簡略型といえどもコスト
上昇が重畳してしまうため現在のところ実現されていな
い。
現在、自動車用ターボチャージャに最も要求される性
能として急加速時の過給圧の応答性があげられる。その
ためには、上記したようなタービンのスロート面積を変
化させる形式の可変容量ターボチャージャにおいては、
例えばタービンロータが極低速回転しているアイドリン
グのようなエンジン運転状態から一気に急加速するよう
な場合、一時的にスロート面積を極端に絞り、そこから
連続的にスロート面積を大きくしていくようにすれば過
給圧の応答性をより向上させるとともに加速性能を向上
させることができる。しかし、それには可動部分駆動装
置に高い応答性と変位精度が要求され、制御が複雑化
し、信頼性の低下をきたすとともに大幅なコスト上昇に
つながるため、現在のところ上記したような急激な非定
常時に対応して連続制御されるまでに至っていない。こ
のことから、最も理想的である可変静翼式のものが加速
性が重視される乗用車用として採用されないのは、せっ
かく高価な可変静翼式を採用したとしても上記したよう
な連続制御で対応できないのはコスト対性能上引き合わ
ないからと思われる。
能として急加速時の過給圧の応答性があげられる。その
ためには、上記したようなタービンのスロート面積を変
化させる形式の可変容量ターボチャージャにおいては、
例えばタービンロータが極低速回転しているアイドリン
グのようなエンジン運転状態から一気に急加速するよう
な場合、一時的にスロート面積を極端に絞り、そこから
連続的にスロート面積を大きくしていくようにすれば過
給圧の応答性をより向上させるとともに加速性能を向上
させることができる。しかし、それには可動部分駆動装
置に高い応答性と変位精度が要求され、制御が複雑化
し、信頼性の低下をきたすとともに大幅なコスト上昇に
つながるため、現在のところ上記したような急激な非定
常時に対応して連続制御されるまでに至っていない。こ
のことから、最も理想的である可変静翼式のものが加速
性が重視される乗用車用として採用されないのは、せっ
かく高価な可変静翼式を採用したとしても上記したよう
な連続制御で対応できないのはコスト対性能上引き合わ
ないからと思われる。
もっとも、軸方向二分割スクロール式のものでは、開
閉弁の開度を上記のように連続制御したとしても、全エ
ンジン運転域を考慮すれば開閉弁を有しない側のスクロ
ールチャンバのスロート面積を極端に小さく設定するわ
けにはいかないことと、開閉弁を有する側のスクロール
チャンバはもう一方のスクロールチャンバ内のガス速度
を調整するためのバイパス通路としてしか作用せず、こ
こを通ったガスは有効に作用しないことなどから利点が
ない。従って、この形式のものは開閉弁を全開または全
閉のどちらかの状態に切換制御するのが一般的である。
閉弁の開度を上記のように連続制御したとしても、全エ
ンジン運転域を考慮すれば開閉弁を有しない側のスクロ
ールチャンバのスロート面積を極端に小さく設定するわ
けにはいかないことと、開閉弁を有する側のスクロール
チャンバはもう一方のスクロールチャンバ内のガス速度
を調整するためのバイパス通路としてしか作用せず、こ
こを通ったガスは有効に作用しないことなどから利点が
ない。従って、この形式のものは開閉弁を全開または全
閉のどちらかの状態に切換制御するのが一般的である。
本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、一切の可動部分を用いる
ことなしに、エンジン運転状態に応じて自ずからタービ
ン容量が変化し、しかも急加速時にも応答性良く連続的
に対応できる可変容量ターボチャージャを得ることにあ
る。
り、その目的とするところは、一切の可動部分を用いる
ことなしに、エンジン運転状態に応じて自ずからタービ
ン容量が変化し、しかも急加速時にも応答性良く連続的
に対応できる可変容量ターボチャージャを得ることにあ
る。
（ニ）問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するための本発明の構成を、本発明
をラジアルタービンを有するターボチャージャに適用し
た実施例を示す第１図から第３図にもとづいて説明する
と、タービン１のノズル部２がベーンレスノズルである
ターボチャージャにおいて、流路断面形状が円形または
それに近い形状のスクロールチャンバ３をノズル部２に
対して側方に偏在させ、スクロールチャンバ３にエンジ
ンの排気ガスを導入する排気ガス導入通路４に、スクロ
ールチャンバ３内を通る排気ガスにスクロールチャンバ
３のノズル部２への出口付近においてタービンロータ５
から遠ざかるような回転方向、つまり第１図の矢印Ｂで
示す回転方向の旋回を与える固定式旋回発生手段（実施
例ではヘリカル状通６）を設ける。
をラジアルタービンを有するターボチャージャに適用し
た実施例を示す第１図から第３図にもとづいて説明する
と、タービン１のノズル部２がベーンレスノズルである
ターボチャージャにおいて、流路断面形状が円形または
それに近い形状のスクロールチャンバ３をノズル部２に
対して側方に偏在させ、スクロールチャンバ３にエンジ
ンの排気ガスを導入する排気ガス導入通路４に、スクロ
ールチャンバ３内を通る排気ガスにスクロールチャンバ
３のノズル部２への出口付近においてタービンロータ５
から遠ざかるような回転方向、つまり第１図の矢印Ｂで
示す回転方向の旋回を与える固定式旋回発生手段（実施
例ではヘリカル状通６）を設ける。
（ホ）作用 上記のように構成されたターボチャージャは、その作
動状態を示す第４図から第６図を用いて作用を説明する
と、第４図、第５図は排気ガスのスクロールチャンバ３
内で旋回軌跡Ｄとノズル部２内での旋回軌跡Ｅとの関係
を示すものであり、エンジン低速回転定常運転状態のと
きは比較的ガス発生量が少ないので、スクロールチャン
バ３入口であるスロート部７前後の膨張比が小さく、第
４図に示すように固定式旋回発生手段（ヘリカル状通路
６）で発生した旋回のスクロールチャンバ３内における
旋回軌跡D1の旋回ピッチは比較的小さいことから、スク
ロールチャンバ３のノズル部２への出口付近のガスの絶
対速度に対するそれのタービンロータ５から遠ざかる方
向の速度成分の比率が大きく、スクロールチャンバ３の
流路断面積の変化によりノズル部２へ押し出されたガス
は、ノズル部２内で半径方向外方に圧しつぶされた旋回
軌跡E1のような流れとなり、周方向のガス速度を増大
し、あたかも可変静翼式のものの可変静翼を絞ったとき
のようなガスの流れの様相を呈する。従って、ガス発生
量の少ないエンジン低速回転時にタービンロータ５をよ
り高速回転させ高い過給圧を得ることができる。
動状態を示す第４図から第６図を用いて作用を説明する
と、第４図、第５図は排気ガスのスクロールチャンバ３
内で旋回軌跡Ｄとノズル部２内での旋回軌跡Ｅとの関係
を示すものであり、エンジン低速回転定常運転状態のと
きは比較的ガス発生量が少ないので、スクロールチャン
バ３入口であるスロート部７前後の膨張比が小さく、第
４図に示すように固定式旋回発生手段（ヘリカル状通路
６）で発生した旋回のスクロールチャンバ３内における
旋回軌跡D1の旋回ピッチは比較的小さいことから、スク
ロールチャンバ３のノズル部２への出口付近のガスの絶
対速度に対するそれのタービンロータ５から遠ざかる方
向の速度成分の比率が大きく、スクロールチャンバ３の
流路断面積の変化によりノズル部２へ押し出されたガス
は、ノズル部２内で半径方向外方に圧しつぶされた旋回
軌跡E1のような流れとなり、周方向のガス速度を増大
し、あたかも可変静翼式のものの可変静翼を絞ったとき
のようなガスの流れの様相を呈する。従って、ガス発生
量の少ないエンジン低速回転時にタービンロータ５をよ
り高速回転させ高い過給圧を得ることができる。
これに対し、エンジン高速回転定常運転状態のときは
比較的ガス発生量が多いので、スロート部７前後の膨張
比は大きくなり、第５図に示すようにスクロールチャン
バ３内におけるガスの旋回軌跡D2は旋回ピッチが大きく
なり、スクロールチャンバ３のノズル部２への出口付近
のガスの絶対速度に対するそれのタービンロータ５から
遠ざかる方向の速度成分の比率が小さくなり、ノズル部
２内でガスの流れを半径方向外方に圧しつぶす効果は小
さくなりE2のような旋回軌跡を示し、あたかも可変静翼
式のものにおいて可変静翼を開いているときのようなガ
スの流れの様相を呈する。従って、ガス発生量の多いエ
ンジン高速回転時に多量のガスをタービンロータ５に有
効に作用させ効果的な過給を行う。
比較的ガス発生量が多いので、スロート部７前後の膨張
比は大きくなり、第５図に示すようにスクロールチャン
バ３内におけるガスの旋回軌跡D2は旋回ピッチが大きく
なり、スクロールチャンバ３のノズル部２への出口付近
のガスの絶対速度に対するそれのタービンロータ５から
遠ざかる方向の速度成分の比率が小さくなり、ノズル部
２内でガスの流れを半径方向外方に圧しつぶす効果は小
さくなりE2のような旋回軌跡を示し、あたかも可変静翼
式のものにおいて可変静翼を開いているときのようなガ
スの流れの様相を呈する。従って、ガス発生量の多いエ
ンジン高速回転時に多量のガスをタービンロータ５に有
効に作用させ効果的な過給を行う。
以上のようにして有効な過給圧を発生する作動範囲が
広がり可変容量化が達成される。
広がり可変容量化が達成される。
次に、第６図はガスの流れを表す速度三角形であり、
ガスの絶対速度がC1のとき、タービンロータ５の低速回
転のときの周速をU1a、高速回転のときの周速をU1bとす
れば、タービンロータ５に相対的なガス速度はそれぞれ
W1a、W1bのような方向になり、W1a、W1bに対するタービ
ンロータ５翼間の幾何学的入口面積はそれぞれａ、ｂと
なり、ａはｂに比較して小さいのでタービンロータ５低
速回転時にはガスがタービンロータ５により絞られた状
態になる。従って、例えばエンジンアイドリング状態の
タービンロータ５回転速度最低のときから一気に急加速
のようなときには、一時的にタービンロータ５によって
最も絞られた状態になり、スクロールチャンバ３内での
ガスの旋回ピッチは定常状態のときよりもさらに小さく
なり、スクロールチャンバ３のノズル部２への出口付近
のガスの絶対速度に対するそれのタービンロータ５から
遠ざかる方向の速度成分の比率はより大きくなり、それ
がタービンロータ５の回転速度の上昇にともなって次第
に小さくなってくる。従って、急加速時にはタービン容
量がエンジンのガス発生量ばかりでなくタービンロータ
５回転速度にも関連して要求される方向に応答性良く連
続的に変化するので、タービンロータ５回転の立ち上が
り特性を改善し過給圧の応答性をより一層向上させる。
ガスの絶対速度がC1のとき、タービンロータ５の低速回
転のときの周速をU1a、高速回転のときの周速をU1bとす
れば、タービンロータ５に相対的なガス速度はそれぞれ
W1a、W1bのような方向になり、W1a、W1bに対するタービ
ンロータ５翼間の幾何学的入口面積はそれぞれａ、ｂと
なり、ａはｂに比較して小さいのでタービンロータ５低
速回転時にはガスがタービンロータ５により絞られた状
態になる。従って、例えばエンジンアイドリング状態の
タービンロータ５回転速度最低のときから一気に急加速
のようなときには、一時的にタービンロータ５によって
最も絞られた状態になり、スクロールチャンバ３内での
ガスの旋回ピッチは定常状態のときよりもさらに小さく
なり、スクロールチャンバ３のノズル部２への出口付近
のガスの絶対速度に対するそれのタービンロータ５から
遠ざかる方向の速度成分の比率はより大きくなり、それ
がタービンロータ５の回転速度の上昇にともなって次第
に小さくなってくる。従って、急加速時にはタービン容
量がエンジンのガス発生量ばかりでなくタービンロータ
５回転速度にも関連して要求される方向に応答性良く連
続的に変化するので、タービンロータ５回転の立ち上が
り特性を改善し過給圧の応答性をより一層向上させる。
（ヘ）実施例 本発明を車載用とし一般的なラジアルタービンを有す
るターボチャージャに実施した実施例を第１図から第３
図にもとづいて説明すれば次の通りである。図はターボ
チャージャのタービン１側を示すもので、８はタービン
ハウジングであり内部にはタービンロータ５が収容され
ている。タービンハウジング８は遮熱板９を介して軸受
ハウジング10に固定されている。そして、遮熱板９とタ
ービンハウジング８内壁とがノズル部側壁11となり、ノ
ズル部２を静翼を有しないベーンレスノズルに形成して
いる。このノズル部２に対して流路断面形状が円形のス
クロールチャンバ３が側方に偏在して設けられている。
タービンロータ５に一体の軸12にはタービンロータ５と
は反対側に同軸に、吸気を圧縮するためのコンプレッサ
（図示せず）のコンプレッサロータ（図示せず）が固定
され、軸12は軸受13を介して軸受ハウジング10に回動自
在に支承されている。６は排気ガス導入通路４に形成さ
れたヘリカル状通路であり、これはレシプロエンジンの
吸気行程中のシリンダ内混合気に旋回（スワール）を与
えるためのヘリカル吸気ポートと同様のものである。そ
してこのヘリカル状通路６は、スクロールチャンバ３内
ガスに第１図において矢印Ｂで示す回転方向の旋回を与
えるような巻き方向にする。このように固定式旋回発生
手段としてヘリカル状通路６を採用すると、固定式旋回
発生手段による圧力損失を少なくすることができるとと
もに、タービンハウジング８と一体鋳造により成形で
き、部品点数も従来の固定用量ターボチャージャと同じ
になるので製造コストを固定容量ターボチャージャとほ
ぼ同等にすることができる。なお、固定式旋回発生手段
としては他に固定案内翼なども考えられる。
るターボチャージャに実施した実施例を第１図から第３
図にもとづいて説明すれば次の通りである。図はターボ
チャージャのタービン１側を示すもので、８はタービン
ハウジングであり内部にはタービンロータ５が収容され
ている。タービンハウジング８は遮熱板９を介して軸受
ハウジング10に固定されている。そして、遮熱板９とタ
ービンハウジング８内壁とがノズル部側壁11となり、ノ
ズル部２を静翼を有しないベーンレスノズルに形成して
いる。このノズル部２に対して流路断面形状が円形のス
クロールチャンバ３が側方に偏在して設けられている。
タービンロータ５に一体の軸12にはタービンロータ５と
は反対側に同軸に、吸気を圧縮するためのコンプレッサ
（図示せず）のコンプレッサロータ（図示せず）が固定
され、軸12は軸受13を介して軸受ハウジング10に回動自
在に支承されている。６は排気ガス導入通路４に形成さ
れたヘリカル状通路であり、これはレシプロエンジンの
吸気行程中のシリンダ内混合気に旋回（スワール）を与
えるためのヘリカル吸気ポートと同様のものである。そ
してこのヘリカル状通路６は、スクロールチャンバ３内
ガスに第１図において矢印Ｂで示す回転方向の旋回を与
えるような巻き方向にする。このように固定式旋回発生
手段としてヘリカル状通路６を採用すると、固定式旋回
発生手段による圧力損失を少なくすることができるとと
もに、タービンハウジング８と一体鋳造により成形で
き、部品点数も従来の固定用量ターボチャージャと同じ
になるので製造コストを固定容量ターボチャージャとほ
ぼ同等にすることができる。なお、固定式旋回発生手段
としては他に固定案内翼なども考えられる。
図の実施例ではトル部２の半径方向寸法が従来の固定
容量ターボチャージャに比較して大きく、この部分での
摩擦抵抗が大きくなってしまうことが考えられるが、実
際に製造する場合には、ヘリカル状通路６の旋回発生能
力（いかに小さいピッチの旋回を発生することができる
かということ）、可変容量範囲などを考慮してスクロー
ルチャンバ３を軸方向にノズル部２に寄せれば、ノズル
部２の半径方向寸法を小さくすることができる。また、
どこまでがラジアルタービンで、どこからが斜流タービ
ンであるかということは判然としないが、ノズル部２を
スクロールチャンバ３ごと傾けて斜流タービンに近づけ
ても同じ目的を達成することができる。スクロールチャ
ンバ３の流旅断面形状を直径の大きい側において、ガス
の旋回を阻害しない程度に楕円形などにしてもよい。
容量ターボチャージャに比較して大きく、この部分での
摩擦抵抗が大きくなってしまうことが考えられるが、実
際に製造する場合には、ヘリカル状通路６の旋回発生能
力（いかに小さいピッチの旋回を発生することができる
かということ）、可変容量範囲などを考慮してスクロー
ルチャンバ３を軸方向にノズル部２に寄せれば、ノズル
部２の半径方向寸法を小さくすることができる。また、
どこまでがラジアルタービンで、どこからが斜流タービ
ンであるかということは判然としないが、ノズル部２を
スクロールチャンバ３ごと傾けて斜流タービンに近づけ
ても同じ目的を達成することができる。スクロールチャ
ンバ３の流旅断面形状を直径の大きい側において、ガス
の旋回を阻害しない程度に楕円形などにしてもよい。
すべてのエンジン運転状態においてタービンロータ５
に全周にわたってガスを均等に流入させることは困難と
も思われるが、その場合には前記可動フラップ式可変容
量ターボチャージャと設計思想を同じくして、エンジン
低速回転時に均等に流入するようにスクロールチャンバ
３の流路方向に対する流路断面積の変化のし方を設定
し、エンジン高速回転時の不均一流入には妥協するよう
な設計にすればよい。
に全周にわたってガスを均等に流入させることは困難と
も思われるが、その場合には前記可動フラップ式可変容
量ターボチャージャと設計思想を同じくして、エンジン
低速回転時に均等に流入するようにスクロールチャンバ
３の流路方向に対する流路断面積の変化のし方を設定
し、エンジン高速回転時の不均一流入には妥協するよう
な設計にすればよい。
過給圧を制御するための排気バイパス弁を設ける場合
には、排気ガス導入通路４のヘリカル状通路６により上
流から排気バイパス通路を設ければよい。
には、排気ガス導入通路４のヘリカル状通路６により上
流から排気バイパス通路を設ければよい。
前記したように軸方向二分割スクロール式可変容量タ
ーボチャージャは開閉弁を有しない側のスクロールチャ
ンバを極端に小さくできないので、その対策として開閉
弁を有しない側のスクロールチャンバ側に本発明を適用
すれば効果的である。
ーボチャージャは開閉弁を有しない側のスクロールチャ
ンバを極端に小さくできないので、その対策として開閉
弁を有しない側のスクロールチャンバ側に本発明を適用
すれば効果的である。
以上の実施例では、ラジアルタービンを有するもの関
して説明したが、本発明は、斜流タービン、軸流タービ
ンを有するものにも適用できることは、ノズル部２をス
クロールチャンバ３ごとその方向に傾けて考えれば容易
に理解できることである。
して説明したが、本発明は、斜流タービン、軸流タービ
ンを有するものにも適用できることは、ノズル部２をス
クロールチャンバ３ごとその方向に傾けて考えれば容易
に理解できることである。
（ト）発明の効果 この発明は以上に説明したように一切の可動部分を用
いることなしにターボチャージャの可変容量化を図るこ
とができるので、従来の可変容量ターボチャージャに比
較して大幅に低コストで高信頼性の可変容量ターボチャ
ージャを実現でき、しかも、このターボチャージャは急
加速時であってもタービン容量がエンジンのガス発生量
ばかりでなくタービンロータ回転速度にも関連して要求
される方向に応答性良く連続的に変化するので、過給圧
の応答性をより一層高めることができる効果がある。も
しこれと同じことを可動部分を有する可変容量ターボチ
ャージャで実行しようとすれば、タービンロータ回転速
度を検出して制御パラメータに入れなければならない。
いることなしにターボチャージャの可変容量化を図るこ
とができるので、従来の可変容量ターボチャージャに比
較して大幅に低コストで高信頼性の可変容量ターボチャ
ージャを実現でき、しかも、このターボチャージャは急
加速時であってもタービン容量がエンジンのガス発生量
ばかりでなくタービンロータ回転速度にも関連して要求
される方向に応答性良く連続的に変化するので、過給圧
の応答性をより一層高めることができる効果がある。も
しこれと同じことを可動部分を有する可変容量ターボチ
ャージャで実行しようとすれば、タービンロータ回転速
度を検出して制御パラメータに入れなければならない。
そして、固定式旋回発生手段をヘリカル状通路とすれ
ば、従来の固定容量ターボチャージャとほぼ同等のコス
トで高性能の可変容量ターボチャージャを製造できる利
点がある。
ば、従来の固定容量ターボチャージャとほぼ同等のコス
トで高性能の可変容量ターボチャージャを製造できる利
点がある。
第１図から第３図は本発明実施例ターボチャージャのタ
ービン側の示すものであり、第１図は第２図のＡ−Ａ断
面図、第２図は横断面図、第３図は側面図、第４図、第
５図はそれぞれエンジン低・高速回転時のガスの旋回軌
跡を表す図、第６図はガスの流れを表す速度三角形を示
す図である。 １……タービン、２……ノズル部、３……スクロールチ
ャンバ、４……排気ガス導入通路、５……タービンロー
タ、６……ヘリカル状通路（固定式旋回発生手段）、７
……スロート部、11……ノズル部側壁、Ｂ……ガス旋回
方向矢印
ービン側の示すものであり、第１図は第２図のＡ−Ａ断
面図、第２図は横断面図、第３図は側面図、第４図、第
５図はそれぞれエンジン低・高速回転時のガスの旋回軌
跡を表す図、第６図はガスの流れを表す速度三角形を示
す図である。 １……タービン、２……ノズル部、３……スクロールチ
ャンバ、４……排気ガス導入通路、５……タービンロー
タ、６……ヘリカル状通路（固定式旋回発生手段）、７
……スロート部、11……ノズル部側壁、Ｂ……ガス旋回
方向矢印
Claims (2)
- 【請求項１】タービンのノズル部がベーンレスノズルで
あるターボチャージャにおいて、流路断面形状が円形ま
たはそれに近い球状のスクロールチャンバをノズル部に
対して側方に偏在させ、スクロールチャンバにエンジン
の排気ガスを導入する排気ガス導入通路に、スクロール
チャンバ内を通る排気ガスにスクロールチャンバのノズ
ル部への出口付近においてタービンロータから遠ざかる
ような回転方向の旋回を与える固定式旋回発生手段を設
けたことを特徴とするターボチャージャ。 - 【請求項２】固定式旋回発生手段がヘリカル状通路であ
る特許請求の範囲第１項記載のターボチャージャ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62142203A JP2528317B2 (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 純流体式可変容量タ−ボチャ−ジャ |
| US07/201,750 US4822242A (en) | 1987-06-09 | 1988-06-03 | Variable capacity turbo supercharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62142203A JP2528317B2 (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 純流体式可変容量タ−ボチャ−ジャ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63306232A JPS63306232A (ja) | 1988-12-14 |
| JP2528317B2 true JP2528317B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=15309787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62142203A Expired - Lifetime JP2528317B2 (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 純流体式可変容量タ−ボチャ−ジャ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4822242A (ja) |
| JP (1) | JP2528317B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046919A (en) * | 1989-07-17 | 1991-09-10 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | High efficiency turboexpander |
| JP4370661B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2009-11-25 | アイシン精機株式会社 | 可変容量ターボチャージャ |
| JP3978061B2 (ja) * | 2002-03-26 | 2007-09-19 | 三菱重工業株式会社 | 小型ガスタービン |
| US8561581B2 (en) | 2009-08-04 | 2013-10-22 | Jack R. Taylor | Two-stroke uniflow turbo-compound internal combustion engine |
| US8051830B2 (en) * | 2009-08-04 | 2011-11-08 | Taylor Jack R | Two-stroke uniflow turbo-compound internal combustion engine |
| US8973539B2 (en) | 2010-12-14 | 2015-03-10 | Jack R. Taylor | Full expansion internal combustion engine |
| EP2655827A4 (en) | 2010-12-14 | 2017-07-12 | Jack R. Taylor | Full expansion internal combustion engine |
| US8840365B2 (en) | 2011-12-21 | 2014-09-23 | Ford Global Technologies, Llc | Adjustable core turbocharger |
| CN103835768B (zh) * | 2012-11-22 | 2019-01-11 | 芜湖文青机械设备设计有限公司 | 一种汽轮机 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2981516A (en) * | 1958-07-03 | 1961-04-25 | Garrett Corp | Turbine housing |
| US3380711A (en) * | 1966-01-21 | 1968-04-30 | Laval Turbine | Combined separator and turbine |
| ES195737Y (es) * | 1970-05-02 | 1975-07-16 | A. G. Kuhnle Kopp & Kausch | Un dispositivo turbocompresor accionado por gases de escapepara uso en relacion con motores de combustion interna. |
| GB2002853B (en) * | 1977-07-12 | 1982-04-07 | Holset Engineering Co | Turbochargers |
| AU9165782A (en) * | 1982-02-16 | 1983-09-01 | Deere & Company | Turbine housing |
| US4512716A (en) * | 1982-09-30 | 1985-04-23 | Wallace Murray Corporation | Vortex transition duct |
-
1987
- 1987-06-09 JP JP62142203A patent/JP2528317B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-06-03 US US07/201,750 patent/US4822242A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4822242A (en) | 1989-04-18 |
| JPS63306232A (ja) | 1988-12-14 |
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