JP4374711B2 - 可変容量ターボチャージャ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を過給する可変容量ターボチャージャに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の可変容量ターボチャージャとしては、例えば、特開平10−8977号公報に開示されるものがある。この可変容量ターボチャージャは、シャフトと、該シャフトの一端に固定されるタービンロータと、該タービンロータを収容すると共に排気入口、排気出口及び排気入口と排気出口とをタービンロータを介して連通し、その断面積が漸次減少するスクロール部を有するタービンハウジングと、シャフトの他端に固定され、コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッサロータと、スクロール部を径方向に内周スクロール部と外周スクロール部とに分割すると共に両スクロール部間を連通する連通孔を備えた区画壁と、外周スクロール部の流入口側に配設されて該流入口側に設けた弁開口部を開閉して両スクロール部への排気流量を制御する制御弁とを備えている。
【0003】
この可変容量ターボチャージャにおいては、排気ガス量の少ない内燃機関の低速域では、制御弁により排気入口と外周スクロール部間の連通を遮断し、内周スクロール部のみに排気ガスを流入させ、タービンロータのブレードに対する小さい排気流入角度及び高い排気流速を得ることでタービンロータを加速して過給圧が高められる(少ない排気でタービンロータを効率的に回転させる)。また、排気ガス量の多くなる中速域以降では、外周スクロール部にも制御弁を介して排気ガスを流入させて連通路を介して内周スクロール部へ流入させ、タービンロータに当たる排気ガスの流速を下げると共に排気流入角度を大きくすることでタービンロータの加速が制限され、過給圧が一定に保たれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の可変容量ターボチャージャにおいては、内燃機関の回転速度に応じて制御弁が開閉動作をし、内燃機関の回転速度、即ち、排気ガス量に応じて両スクロール部への排気流量を制御する。しかしながら、制御弁が弁開口部を開き始めてから中間開度状態にある、内燃機関の中速域においては、弁開口部より外周スクロール部へ流入した排気が制御弁の背面に流れ込むことに起因して、外周スクロール部の入口側に乱流が発生し易く、該乱流により外周スクロール部への排気の流入が阻害されて、可変容量ターボチャージャの効率低下を招く恐れがあった。
【0005】
ゆえに、本発明は、当該可変容量ターボチャージャにおいて、内燃機関の中速域以降における外周スクロール部への排気の流れを円滑にして、効率の低下を防止することを、その課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた技術的手段は、シャフトと、該シャフトの一端に固定されるタービンロータと、該タービンロータを収容すると共に、排気入口、排気出口及び、前記排気入口と前記排気出口とを前記タービンロータを介して連通し、その断面積が漸次減少するスクロール部を有するタービンハウジングと、前記シャフトの他端に固定され、コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッサロータと、前記スクロール部を径方向に内周スクロール部と外周スクロール部とに分割すると共に前記外周スクロール部を流れる排気を前記内周スクロール部へ流入して前記内周スクロール部を流れる排気の流速を規制する複数の連通孔を有する区画壁と、前記外周スクロール部の排気入口側に配設されて該排気入口側に設けた弁開口部を開閉して前記両スクロール部への排気流量を制御する制御弁とを備えてなる可変容量ターボチャージャにおいて、前記外周スクロール部に前記弁開口部より流入した排気の流れを前記外周スクロール部に沿う流れに規制する複数の規制壁を前記外周スクロール部の流入口側に設けたことである。
【0007】
上記した手段によれば、弁開口部より外周スクロール部へ流入した排気の流れは、制御弁の背面へ流れ込むことなく、規制壁により外周スクロール部に沿う流れに規制される。これにより、外周スクロール部の排気入口側にて乱流が発生することなく、外周スクロール部への流れが円滑になり、内燃機関の中速域以降での効率低下が防止される。
【0008】
上記した手段においては、前記規制壁の前記外周スクロール部の流入口側端部を、夫々前記制御弁の端部と所定の小間隙を有して前記制御弁の可動軌跡に沿うように延在させるのが望ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従った可変容量ターボチャージャの一実施形態を図1及び図2に基づき、説明する。
【0010】
図1及び図2において、可変容量ターボチャージャは、連結部10を介して互いに連結されたタービン部20Aとコンプレッサ部30にて構成されている。連結部10は、ベアリングハウジング11と、ベアリングハウジング11内に軸受12を介して回転可能に支持されたシャフト13を備えていて、シャフト13は左右の各端部をベアリングハウジング11から突出させている。シャフト13の一端側はタービン部20Aを構成するタービンハウジング21内に臨み、且つ、シャフト13の他端側はコンプレッサ部30を構成するコンプレッサハウジング31内に臨んでいる。シャフト13の一端側には、タービン部20Aを構成するタービンロータ22が一体回転可能に固着され、且つ、シャフト13の他端側には、コンプレッサ部30を構成するコンプレッサロータ32が一体回転可能に組付けられている。
【0011】
タービン部20Aは、タービンハウジング21と、タービンハウジング21内に位置するタービンロータ22を備えているもので、タービンハウジング21は連結部10を構成するベアリングハウジング11の一側に取り付けられている。タービンロータ22は、ベアリングハウジング11の一側を貫通してタービンハウジング21内に臨むシャフト13の一端側に一体回転可能に固着されていて、タービンハウジング21内に形成されている排気通路に位置している。
【0012】
タービンハウジング21は、排気入口21aと排気出口21bを備え、排気入口12aには、図示しない内燃機関の排気マニホルドが接続され、排気出口12bには図示しない排気出口管が気密的に接続されている。タービンハウジング21には、排気入口21aに導入された排気ガスをタービンロータ22の外周に導くスクロール部が形成されている。このスクロール部は、その断面積がタービンロータ22の回転方向(図2において時計方向)に漸次減少するように形成されていて、タービンハウジング21に設けられた区画壁23により径方向に内周スクロール部24Aと該内周スクロール部24Aより大きな容積を有する外周スクロール部25Aに区画されている。
【0013】
区画壁23の下流側部分(その内周がタービンロータ22のブレードの外周部に開口している内周スクロール部24Aの部分の外周部分)には、内周及び外周スクロール部24A、25Aを連通する複数の連通孔23aが下流側に沿って形成されている。各連通孔23aは、その上流側壁面が緩やかな傾斜状に、且つ、その下流側壁面がきつい傾斜状に形成されていて、タービンロータ22の軸心に向って所定の角度で指向している。
【0014】
タービン部20Aにおいては、タービンハウジング21の排気入口21a側に制御弁26Aが配設されている。制御弁26Aは、外周スクロール部25Aへの流入口を構成する弁開口部26aの開度を制御する片開き式のもので、その基端部をタービンハウジング21における弁開口部26aの上流側に傾動可能に取り付けられて傾動端部が下流側に延びていて、傾動端部が弁開口部26aの弁座部に着座している。制御弁26Aは、この状態で外周スクロール部25Aの弁開口部26aを閉鎖していて、アクチュエータにより内燃機関の回転速度に応じて弁開口部26aを開閉動作する。
【0015】
また、本実施形態においては、図2に示すように、外周スクロール部25Aの流入口側に下流側に沿って互いに並んで延在する複数の規制壁27がタービンハウジング21に設けられている。尚、本実施形態においては、4枚の規制壁27が設けられるが、枚数はこれに限られるものではない。規制壁27は、外周スクロール部25Aの底面に立設されていて、各規制壁27の外周スクロール部25Aの流入口側端部は、夫々制御弁26Aの傾動端部と所定の小間隙を有して制御弁26Aの可動軌跡(図2に一点鎖線で示す)に沿うように延在している。尚、各規制壁27の下流側端部は、本実施形態においては、弁開口部26aから外周スクロール部25Aの1/3程度迄周方向に延在しているが、これに限られるものではない。
【0016】
コンプレッサ部30は、コンプレッサハウジング31と、コンプレッサハウジング31内に位置するコンプレッサロータ32を備えているもので、コンプレッサハウジング31は連結部10を構成するベアリングハウジング11の他側に取り付けれている。コンプレッサロータ32は、ベアリングハウジング11の他側を貫通してコンプレッサハウジング31内に臨むシャフト13の他端側に一体回転可能に組付けられていて、コンプレッサハウジング31内に形成されている吸気通路に位置している。コンプレッサハウジング31は、吸気入口31aと吸気出口31bを備え、吸気入口31aと吸気出口31b間がコンプレッサ通路に形成されており、同コンプレッサ通路におけるコンプレッサロータ32の配設位置より下流側にスクロール部33、34が形成されている。
【0017】
以上の構成から成る本実施形態の作用を説明する。
【0018】
図示しない内燃機関が始動されると、可変容量ターボチャージャによる過給が開始される。即ち、排気マニホルドから排気入口21aに流れ込んだ排気ガスはタービンロータ22を回転駆動し、シャフト13と共にコンプレッサロータ32が回転され、図示しない内燃機関を過給する。
【0019】
排気ガス量の少ない内燃機関の低速域では、アクチュエータにより制御弁26Aは弁開口部26aを閉じる図2に実線で示す閉弁状態にある。このため、排気マニホルドから排気入口21aに流れ込んだ排気ガスが内周スクロール部24Aのみを介してタービンロータ22へ供給され、タービンロータ22が回転駆動される。これにより、 A/Rの小さい(スクロール容量の小さい)ターボチャージャとして機能して、高い排気流速が得られると共に、内周スクロール部24Aを経て排気ガスがタービンロータ22の接線方向に流れ(タービンロータ13のブレードに小さな流入角で当たる)、効率良くタービンロータ22が回転されてタービンロータ22が加速し過給圧が高められる。このとき、本実施形態においては、上記したように、規制壁27が設けられているので、内周スクロール部24Aへ流入した排気ガスが外周スクロール部25Aへ連通孔23aを通して流れるのが規制壁27により的確に防止され、タービン効率が低下されることなく、低速域における所望のタービン効率を得ることができる。
【0020】
排気ガス量の多くなる内燃機関の中速域以降には、アクチュエータ45により制御弁26Aが弁開口部26aを内燃機関の回転速度に応じて開放する。このため、排気マニホルドから排気入口21aに流れ込んだ排気ガスが内周スクロール部24Aへ流入すると共に、弁開口部26aを通して外周スクロール部25Aへ流入する。外周スクロール部25Aへ流れ込んだ排気ガスは、区画壁23の連通孔23aを介して内周スクロール部24Aへタービンロータ22の軸心に向って所定の角度で流入して内周スクロール部24Aへ流入する排気ガスと再合流し、内周スクロール部24A内の排気ガスのタービンロータ22の接線方向の流れをタービンロータ22の回転中心側への流れに変えると共にタービンロータ22に当たる排気ガスの流速が低下する。この結果、排気ガスがタービンロータ22のブレードに流入角度の小さい状態で当たるようになり、タービンロータ22を回転させる効率が低下し、タービンロータ22の回転上昇が抑制されて過給圧が一定に保たれる。
【0021】
このとき、弁開口部26aより外周スクロール部25Aへ流入した排気が制御弁26Aの背面に流れ込むことに起因して、外周スクロール部25aの入口側に乱流が発生し易いが、本実施形態においては、規制壁27により排気が制御弁26Aの背面に流れ込むことが抑制される。そのため、外周スクロール部25Aの排気入口側にて乱流が発生することなく、外周スクロール部25Aへの流れが円滑になり、内燃機関の中速域以降での効率低下が防止される。
【0022】
図3は、上記した一実施形態における規制壁の変形例を示す。この変形例においては、複数の規制壁127が、互いに周方向に隣合うものが所定の間隔をもって連続的に並ぶようにタービンハウジング21の外周スクロール部25Aの底面に立設されている。本変形例においては、各規制壁127は区画壁23の連通孔23aの径方向外方に位置するように設けられていると共に、各規制壁127の上流側壁面は各連通孔23aの上流側壁面よりもゆるやかな傾斜状に形成されている。また、最も上流側の規制壁127の外周スクロール部25Aの流入口側端部は、夫々制御弁26Aの傾動端部と所定の小間隙を有して制御弁26Aの可動軌跡に沿うように延在している。
【0023】
この変形例においても、上記した実施形態と同様に、内燃機関の低速域における内周スクロール部24Aから外周スクロール部25Aへの連通孔23aを通した排気ガスの流れを規制壁127により防止でき、低速域における所望のタービン効率を得ることができる。また、内燃機関の中速域以降における外周スクロール部25A入口部での乱流の発生が規制壁127により防止され、内燃機関の中速域以降での効率低下を防止することができる。
【0024】
尚、本発明は、上記した実施形態及び変形例に限られるものではなく、例えば、外周スクロール部内の排気ガスを区画壁の各連通孔に導くように各規制壁の下流側端部を延在させても良い。
【0025】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、弁開口部より外周スクロール部へ流入した排気の流れを規制壁により外周スクロール部に沿う流れに規制することができるので、排気が制御弁の背面へ流れ込むことに起因して乱流が外周スクロール部の排気入口側にて発生することを防止できる。これにより、外周スクロール部への流れが円滑になり、内燃機関の中速域以降での効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従った可変容量ターボチャージャの一実施形態を示す断面図である。
【図2】図1の2−2断面図である。
【図3】図1に示す一実施形態の規制壁の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
13 シャフト
21 タービンハウジング
21a 排気入口
21b 排気出口
22 タービンロータ
23 区画壁
23a 連通孔
24A 内周スクロール部
25A 外周スクロール部
26A 制御弁
26a 弁開口部
27、127 規制壁
31 コンプレッサハウジング
32 コンプレッサロータ
Claims (2)
- シャフトと、該シャフトの一端に固定されるタービンロータと、該タービンロータを収容すると共に、排気入口、排気出口及び、前記排気入口と前記排気出口とを前記タービンロータを介して連通し、その断面積が漸次減少するスクロール部を有するタービンハウジングと、前記シャフトの他端に固定され、コンプレッサハウジング内に収容されたコンプレッサロータと、前記スクロール部を径方向に内周スクロール部と外周スクロール部とに分割すると共に前記外周スクロール部を流れる排気を前記内周スクロール部へ流入して前記内周スクロール部を流れる排気の流速を規制する複数の連通孔を有する区画壁と、前記外周スクロール部の排気入口側に配設されて該排気入口側に設けた弁開口部を開閉して前記両スクロール部への排気流量を制御する制御弁とを備えてなる可変容量ターボチャージャにおいて、前記外周スクロール部に前記弁開口部より流入した排気の流れを前記外周スクロール部に沿う流れに規制する複数の規制壁を前記前記外周スクロール部の流入口側に設けたことを特徴とする可変容量ターボチャージャ。
- 前記規制壁の前記外周スクロール部の流入口側端部は、夫々前記制御弁の端部と所定の小間隙を有して前記制御弁の可動軌跡に沿うように延在していることを特徴とする請求項1に記載の可変容量ターボチャージャ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000097751A JP4374711B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 可変容量ターボチャージャ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000097751A JP4374711B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 可変容量ターボチャージャ |
Publications (2)
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---|---|
JP2001280148A JP2001280148A (ja) | 2001-10-10 |
JP4374711B2 true JP4374711B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=18612328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000097751A Expired - Lifetime JP4374711B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 可変容量ターボチャージャ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4374711B2 (ja) |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000097751A patent/JP4374711B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2001280148A (ja) | 2001-10-10 |
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