JP5087160B2 - Turbine and turbocharger including the same - Google Patents
Turbine and turbocharger including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5087160B2 JP5087160B2 JP2011185162A JP2011185162A JP5087160B2 JP 5087160 B2 JP5087160 B2 JP 5087160B2 JP 2011185162 A JP2011185162 A JP 2011185162A JP 2011185162 A JP2011185162 A JP 2011185162A JP 5087160 B2 JP5087160 B2 JP 5087160B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- scroll portion
- scroll
- turbine rotor
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y02T10/144—
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Description
本発明は、容量を可変とするタービンおよびこれを備えるターボチャージャに関するものである。 The present invention relates to a turbine having a variable capacity and a turbocharger including the turbine.
従来、可変容量ターボチャージャに備えられるタービンとして、例えば、特許文献1に開示された技術が知られている。このタービンは、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し、これらスクロール部間を連通する連通部(以下、「スロート」という。)と、流体を内周スクロールまたは両スクロールのいずれかに流入させるかを切り替える切替弁とを備え、流体の流量に応じて切替弁により流路を切り替えるものである。 Conventionally, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known as a turbine provided in a variable capacity turbocharger. This turbine divides the scroll portion into an inner scroll portion and an outer scroll portion in the radial direction, communicates between the scroll portions (hereinafter referred to as “throat”), and fluid flows into the inner scroll or both scrolls. A switching valve that switches whether to flow into one of the scrolls is provided, and the flow path is switched by the switching valve according to the flow rate of the fluid.
上記技術によれば、流体の流量が少ない時には、切替弁を作動させて内周スクロール部のみに流体を流入させ、タービンロータに回転トルクを与えて、タービンロータを効率的に回転させることができる。また、流体の流量が多い時には、切替弁を作動させて外周スクロール部にも流体を流入させ、流体の流速を下げてタービンロータに与える回転トルクを小さくし、必要以上にタービンロータが回転することを防止できる。 According to the above technique, when the flow rate of the fluid is small, the switching valve is operated to allow the fluid to flow only into the inner scroll portion, and the turbine rotor can be efficiently rotated by applying the rotational torque to the turbine rotor. . Also, when the flow rate of fluid is high, the switching valve is operated to allow the fluid to flow into the outer scroll, and the rotational torque applied to the turbine rotor is reduced by lowering the fluid flow rate, so that the turbine rotor rotates more than necessary. Can be prevented.
しかしながら、上記技術では、流体の流量が多い時には、外周スクロール部からスロートを通って内周スクロール部へ流入する際の流量が、スロートの位置によって異なっていた。すなわち、図14に示すように、スクロール部の下流方向に従って外周スクロールからスロートを通って内周スクロールへ流入する際の流量が増加していた。ここで、固定ベーンスロート番号とは、スクロール部の上流方向から各スロートに付した番号を示している。また、流体の流量が少ない時には、流体が内周スクロール部からスロートを通って外周スクロール部へ流出してしまう。その結果、図15に示すように、スクロール部の上流ではスロートで外向きの流れが発生し、下流では内向きの流れが発生していた。これら図14及び図15に示す各スロートにおける流量のばらつきにより、タービンの能力低下を引き起こしていた。 However, in the above technique, when the flow rate of the fluid is large, the flow rate when flowing from the outer scroll portion to the inner scroll portion through the throat differs depending on the position of the throat. That is, as shown in FIG. 14, the flow rate when flowing from the outer peripheral scroll through the throat to the inner peripheral scroll increases in the downstream direction of the scroll portion. Here, the fixed vane throat number indicates a number assigned to each throat from the upstream side of the scroll portion. Further, when the flow rate of the fluid is small, the fluid flows out from the inner peripheral scroll portion through the throat to the outer peripheral scroll portion. As a result, as shown in FIG. 15, an outward flow is generated at the throat upstream of the scroll portion, and an inward flow is generated downstream. Variations in the flow rates at the throats shown in FIGS. 14 and 15 cause a reduction in turbine performance.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、流体の流量が少ない時または多い時にも、各スロートにおける流量のばらつきを低減し、能力低下を防止できるタービンおよびこれを備えるターボチャージャを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem. A turbine capable of reducing variation in flow rate at each throat even when the flow rate of fluid is small or large and preventing a decrease in performance, and a turbocharger including the turbine are provided. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の参考例は、タービン翼を有するタービンロータと、該タービンロータを収容し、前記タービンロータとの間に形成されたスクロール部の断面積を漸次減少させるハウジングと、前記スクロール部を内周スクロール部と外周スクロール部とに分割する曲線上に固定された複数の固定ベーンと、隣接する前記固定ベーン間に形成され、前記内周スクロール部と前記外周スクロール部とを連通する連通部と、前記ハウジング内の流路を前記内周スクロール部と前記内周スクロール部及び前記外周スクロール部とのいずれかに切り替える切替弁とを備え、前記連通部の流路面積が、前記スクロール部の下流方向に従って縮小するように形成されたタービンを採用する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A reference example of the present invention includes a turbine rotor having turbine blades, a housing that accommodates the turbine rotor and that gradually reduces a cross-sectional area of a scroll portion formed between the turbine rotor, and an inner periphery of the scroll portion. A plurality of fixed vanes fixed on a curve that is divided into a scroll portion and an outer peripheral scroll portion; a communication portion that is formed between the adjacent fixed vanes, and communicates the inner peripheral scroll portion and the outer peripheral scroll portion; A switching valve that switches the flow path in the housing to any one of the inner scroll part, the inner scroll part, and the outer scroll part, and the flow path area of the communication part is a downstream direction of the scroll part. Adopt a turbine that is shaped to shrink according to.
本発明の参考例によれば、例えば、ハウジング内に流入する流体の流量が多い時には、切替弁により内周スクロール部だけでなく外周スクロール部にも流体を流入させ、スクロール部の容量を大きくすることによって高速域に応じた流量をタービンへと導き,タービンロータを効率的に回転させることができる。ここで、内周スクロール部と外周スクロール部とを連通する連通部の流路面積が、スクロール部の下流方向に従って縮小するように形成されているため、スクロール部の下流側において、流体の圧力損失を増加させて流速を減少させることができる。これにより、外周スクロール部から連通路を通って内周スクロール部へ流入する際の流速を均一化し、タービンロータを効率的に回転させることができる。 According to the reference example of the present invention, for example, when the flow rate of the fluid flowing into the housing is large, the fluid is caused to flow not only to the inner scroll portion but also to the outer scroll portion by the switching valve to increase the capacity of the scroll portion. As a result, the flow rate according to the high speed range is guided to the turbine, and the turbine rotor can be efficiently rotated. Here, since the flow passage area of the communication portion that connects the inner scroll portion and the outer scroll portion is formed so as to be reduced in the downstream direction of the scroll portion, the pressure loss of the fluid on the downstream side of the scroll portion. Can be increased to decrease the flow rate. Thereby, the flow velocity at the time of flowing into the inner peripheral scroll part through the communication path from the outer peripheral scroll part can be made uniform, and the turbine rotor can be efficiently rotated.
上記の参考例において、隣接する前記固定ベーン間の距離が、前記スクロール部の下流方向に従って小さく形成されていることとしてもよい。
隣接する固定ベーン間の距離をスクロール部の下流方向に従って小さく形成することで、固定ベーンのコード長を変化させることなく連通部の流路面積を縮小することができ、タービンの設計および製作を容易化することができる。
In the above reference example, the distance between the adjacent fixed vanes may be formed smaller in the downstream direction of the scroll portion.
By making the distance between adjacent fixed vanes smaller in the downstream direction of the scroll part, the flow area of the communication part can be reduced without changing the cord length of the fixed vane, and the design and manufacture of the turbine is easy. Can be
上記の参考例において、前記固定ベーンのコード長が、前記スクロール部の下流方向に従って大きく形成されていることとしてもよい。
固定ベーンのコード長をスクロール部の下流方向に従って大きく形成することで、隣接する固定ベーンの中心間の距離(ピッチ)を変化させることなく連通部の流路面積を縮小することができ、タービンの設計および製作を容易化することができる。
In the reference example described above, the cord length of the fixed vane may be formed larger in the downstream direction of the scroll portion.
By making the cord length of the fixed vane larger in the downstream direction of the scroll part, the flow area of the communication part can be reduced without changing the distance (pitch) between the centers of the adjacent fixed vanes. Design and fabrication can be facilitated.
本発明は、タービン翼を有するタービンロータと、該タービンロータを収容し、前記タービンロータとの間に形成されたスクロール部の断面積を漸次減少させるハウジングと、前記スクロール部を内周スクロール部と外周スクロール部とに分割する曲線上に固定された複数の固定ベーンと、隣接する前記固定ベーン間に形成され、前記内周スクロール部と前記外周スクロール部とを連通する連通部と、前記ハウジング内の流路を前記内周スクロール部と前記内周スクロール部及び前記外周スクロール部とのいずれかに切り替える切替弁とを備え、前記外周スクロール部の流路面積をA、前記外周スクロール部の流路中心から前記タービンロータの回転中心までの距離をRとした場合に、第1の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率が、前記第1の位置よりも下流側の第2の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率よりも大きく形成されているタービンを採用する。 The present invention includes a turbine rotor having turbine blades, a housing that accommodates the turbine rotor and that gradually reduces a cross-sectional area of a scroll portion formed between the turbine rotor, and the scroll portion as an inner peripheral scroll portion. A plurality of fixed vanes fixed on a curve that is divided into an outer peripheral scroll portion, a communication portion that is formed between adjacent fixed vanes and communicates between the inner peripheral scroll portion and the outer peripheral scroll portion; And a switching valve that switches the flow path to any one of the inner scroll part and the outer scroll part, the flow area of the outer scroll part is A, and the flow path of the outer scroll part When the distance from the center to the rotation center of the turbine rotor is R, the change in the fluid flow direction of A / R at the first position But employing a turbine that is greater than the rate of change with respect to the fluid flow direction of the A / R in a second position downstream from said first position.
本発明によれば、外周スクロール部の流路面積をA、外周スクロール部の流路中心からタービンロータの回転中心までの距離をRとした場合に、第1の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率を、第1の位置よりも下流側の第2の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率よりも大きくすることで、流体の圧力を、外周スクロール部の上流側において増加させると共に、外周スクロール部の下流側において減少させる。これにより、外周スクロール部から連通部を通って内周スクロール部に流入する際の流速を、外周スクロール部の上流側において増加させると共に、外周スクロール部の下流側において減少させる。したがって、外周スクロール部から連通路を通って内周スクロール部へ流入する際の流量を均一化し、タービンロータを効率的に回転させることができる。 According to the present invention, when the flow path area of the outer scroll part is A and the distance from the flow path center of the outer scroll part to the rotation center of the turbine rotor is R, the A / R fluid flow at the first position. By increasing the rate of change with respect to the direction to a rate of change of the A / R with respect to the fluid flow direction at the second position downstream of the first position, the pressure of the fluid is increased on the upstream side of the outer scroll portion. And at the downstream side of the outer scroll portion. Thereby, the flow velocity at the time of flowing from the outer peripheral scroll portion into the inner peripheral scroll portion through the communicating portion is increased on the upstream side of the outer peripheral scroll portion, and is decreased on the downstream side of the outer peripheral scroll portion. Therefore, the flow rate when flowing from the outer scroll portion to the inner scroll portion through the communication path can be made uniform, and the turbine rotor can be efficiently rotated.
本発明の参考例は、タービン翼を有するタービンロータと、該タービンロータを収容し、前記タービンロータとの間に形成されたスクロール部の断面積を漸次減少させるハウジングと、前記スクロール部を内周スクロール部と外周スクロール部とに分割する曲線上に固定された複数の固定ベーンと、隣接する前記固定ベーン間に形成され、前記内周スクロール部と前記外周スクロール部とを連通する連通部と、前記ハウジング内の流路を前記内周スクロール部と前記内周スクロール部及び前記外周スクロール部とのいずれかに切り替える切替弁とを備え、前記固定ベーンは、前記内周スクロール部側の後縁から延長される延長線が、隣接する下流側の前記固定ベーンの前縁よりも前記内周スクロール部側に向けられているタービンを採用する。 A reference example of the present invention includes a turbine rotor having turbine blades, a housing that accommodates the turbine rotor and that gradually reduces a cross-sectional area of a scroll portion formed between the turbine rotor, and an inner periphery of the scroll portion. A plurality of fixed vanes fixed on a curve that is divided into a scroll portion and an outer peripheral scroll portion; a communication portion that is formed between the adjacent fixed vanes, and communicates the inner peripheral scroll portion and the outer peripheral scroll portion; A switching valve for switching the flow path in the housing to any one of the inner scroll portion and the inner scroll portion and the outer scroll portion, and the fixed vane from a rear edge on the inner scroll portion side. A turbine is used in which an extended line is directed to the inner scroll portion side with respect to the front edge of the adjacent stationary vane on the downstream side.
本発明の参考例によれば、例えば、流体の流量が少ない時には、切替弁により内周スクロール部のみに流体を流入させ、タービンロータに回転トルクを与えて、タービンロータを効率的に回転させる。そして、固定ベーンの内周スクロール部側の後縁から延長される延長線を、隣接する下流側の固定ベーンの前縁よりも内周スクロール部側に向けることで、内周スクロール部を流通する流体が、固定ベーンの前縁に衝突し、連通路を通って外周スクロール部へ流出してしまうことを防止することができる。これにより、タービンの能力低下を防止することが可能となる。 According to the reference example of the present invention, for example, when the flow rate of the fluid is small, the fluid is caused to flow only into the inner scroll portion by the switching valve, and rotational torque is applied to the turbine rotor to efficiently rotate the turbine rotor. Then, the extension line extending from the rear edge of the fixed vane on the inner scroll portion side is directed toward the inner scroll portion side from the front edge of the adjacent downstream fixed vane, thereby circulating the inner scroll portion. It is possible to prevent the fluid from colliding with the front edge of the fixed vane and flowing out to the outer scroll portion through the communication path. Thereby, it becomes possible to prevent the capability fall of a turbine.
本発明は、上記のタービンと、前記タービンロータに接続されたシャフトと、該シャフトの前記タービンロータとは他端側に接続されたコンプレッサロータと、該コンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングとを備えるターボチャージャを採用する。 The present invention provides a turbo comprising the above-described turbine, a shaft connected to the turbine rotor, a compressor rotor connected to the other end of the turbine rotor of the shaft, and a compressor housing that houses the compressor rotor. Adopt a charger.
本発明によれば、シャフトによりタービンロータとコンプレッサロータを接続し、タービンロータを回転させることで、コンプレッサロータを回転させてコンプレッサハウジング内の流体を効率的に過給することが可能となる。 According to the present invention, the turbine rotor and the compressor rotor are connected by the shaft and the turbine rotor is rotated, whereby the compressor rotor can be rotated to efficiently supercharge the fluid in the compressor housing.
本発明によれば、流体の流量が少ない時または多い時にも、各スロートにおける流速のばらつきを低減し、能力低下を防止できるという効果を奏する。 According to the present invention, even when the flow rate of fluid is small or large, it is possible to reduce the variation in the flow velocity at each throat and prevent the ability from being lowered.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の参考例としてのタービンおよびこれを備えるターボチャージャの第1の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ1の縦断面を示している。
図1に示すように、コンプレッサハウジング10には、コンプレッサ導入口12、コンプレッサ排出口14、リング状のスクロール16、18が設けられている。スクロール16、18はコンプレッサ排出口14に隣接する位置からコンプレッサハウジング10の外周方向に延びて、コンプレッサ排出口14に連通する。そして、コンプレッサ排出口14に近づくにつれて断面積を徐々に拡大するように構成されている。ディフューザー20は、スクロール16,18を区画し、ボルト22によってコンプレッサハウジング10に取り付けられている。
[First Embodiment]
A first embodiment of a turbine as a reference example of the present invention and a turbocharger including the turbine will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a longitudinal section of a variable capacity turbocharger 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the
コンプレッサハウジング10に隣接するベアリングハウジング30の外周には、潤滑油導入口32が形成されている。潤滑油導入口32は、軸方向に形成された油路34を介して枝油路36、38、40に通じており、図示しないオイルポンプから供給される潤滑油をシャフト50とシャフト50を支持する軸受42、43、44、45、46の摺動面に供給している。この摺動面に供給された潤滑油は、ベアリングハウジング30の内部に形成された空間52を介して潤滑油排出口54から排出される。符号56は可変容量ターボチャージャを冷却するための冷却水通路であり、符号58はプレートシールである。なお、符号59は、ベアリングハウジング30に設けられる各部位を成形するために分割したベアリングハウジング30の一片である。ベアリングハウジング30に隣接するタービンハウジング60には、排気ガス導入口62と排気ガス排出口64が形成されている。
A lubricating
また、ベアリングハウジング30の軸受42、43、44、45、46に支持されるシャフト50は、コンプレッサハウジング10側の端部においてボルト74とナット76によって固定されたコンプレッサロータ70を相対回転不能に取付けており、タービンハウジング60側の端部においてタービンロータ80を相対回転不能に取付けている。コンプレッサロータ70とタービンロータ80には、それぞれ径方向に延在するコンプレッサ翼72とタービン翼82が取り付けられており、タービンロータ80を回転させることによってコンプレッサロータ70が一体的に回転するようになっている。
Further, the
図2は、図1のA−A断面図であり、可変容量ターボチャージャ1に備えられたタービン5の横断面図を示している。
図2に示すように、タービン5は、タービン翼82を有するタービンロータ80と、タービンロータ80を収容し、タービンロータ80との間に形成されたスクロール部100の断面積を漸次減少させるタービンハウジング60とを備えている。スクロール部100は、タービンハウジング60に取り付けられたインボリュート区画壁67及び複数の固定ベーン102により、内周スクロール部66と内周スクロール部66よりも大きな容積を有する外周スクロール部68とに分割されている。隣接する固定ベーン102の間には、内周スクロール部66と外周スクロール部68とを連通するスロート(連通部)101が複数形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 and shows a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 2, the
また、タービンハウジング60の排気ガス導入口62側には、切替弁90が設けられている。この切替弁90は、図示しない回転手段により回転軸94を中心に回転して、図2の実線で示した外周スクロール部68の導入口の閉鎖位置92と、図2の破線で示した外周スクロール部68の導入口の開放位置96とを切り替えるものである。これにより、タービンハウジング60内の流路を内周スクロール部66と内周スクロール部66及び外周スクロール部68とのいずれかに切り替えるようになっている。
Further, a switching
また、スロート101は、その流路面積が、スクロール部100の下流方向に従って縮小するように構成されている。具体的には、図3に示す固定ベーン102aとこの固定ベーン102aに隣接する固定ベーン102bとの間の距離Cが、図4に示すように、スクロール部100の下流方向に従って小さく形成されている。ここで、図4における固定ベーンスロート番号とは、スクロール部100の上流方向から順番にスロート101に付した番号を示している。なお、図5は、従来のタービンにおける固定ベーン102の間の距離Cを示しており、スクロール部100の位置に関わらず、固定ベーン102の間の距離Cは一定となっている。
Further, the
次に、上記構成を有する可変容量ターボチャージャ1の作動について説明する。
排気ガス導入口62から導入した排気ガスは、タービンハウジング60内部のスクロール部100に導かれ、タービンロータ80を回転させて排気ガス排出口64から排出される。タービンロータ80の回転は、シャフト50を介してコンプレッサロータ70に伝達され、コンプレッサロータ70を回転させる。コンプレッサロータ70は、コンプレッサ導入口12に導かれたガス(大気)を圧縮し、コンプレッサ排出口14から図示しない内燃機関へ圧縮ガスを供給する。
Next, the operation of the variable capacity turbocharger 1 having the above configuration will be described.
The exhaust gas introduced from the exhaust
排気ガス流量の多い高速域においては、図13に示すように、切替弁90を外周スクロール部68の導入口の開放する開放位置96として、排気ガス導入口62から取り入れた排気ガスを内周スクロール部66および外周スクロール部68に導く。これにより、スクロール部100の容量を大きくすることができ、高速域に応じた流量をタービンロータ80へと導くことで、タービンロータ80を効率的に回転させることができる。
In a high speed region where the exhaust gas flow rate is large, as shown in FIG. 13, the switching
ここで、内周スクロール部66と外周スクロール部68とを連通するスロート101の流路面積が、スクロール部100の下流方向に従って縮小するように構成されているため、スクロール部100の下流側において、流体の圧力損失を増加させて流速を減少させることができる。これにより、図6に示すように、外周スクロール部68からスロート101を通って内周スクロール部66へ流入する際の流量を均一化し、タービンロータ80を効率的に回転させることができる。
Here, since the flow path area of the
また、隣接する固定ベーン102の間の距離をスクロール部100の下流方向に従って小さく形成することで、固定ベーン102のコード長を変化させることなくスロート101の流路面積を縮小することができ、タービン5の設計および製作を容易化することができる。
Further, by forming the distance between the adjacent fixed
なお、図7に示すように、固定ベーン102のコード長をスクロール部100の下流方向に従って大きくなるように形成してもよい。これにより、隣接する固定ベーン102の中心間の距離(ピッチ)Lを変化させることなくスロート101の流路面積を縮小することができ、タービン5の設計および製作を容易化することができる。
As shown in FIG. 7, the cord length of the fixed
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について、図8および図9を用いて説明する。
本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャが第1の実施形態と異なる点は、外周スクロール部68の流路面積Aを外周スクロール部68の流路中心からタービンロータ80の回転中心までの距離Rで除算した値A/Rを、所定の規則に従って変化させる点である。以下、本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャについて、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The turbine according to the present embodiment and the turbocharger including the turbine are different from those of the first embodiment in that the flow path area A of the
図8には、外周スクロール部68の流路面積をA、外周スクロール部68の流路中心からタービンロータ80の回転中心までの距離をRとした場合において、A/Rとスクロール角度との関係が示されている。
図8に示すように、破線で示す従来のタービンにおけるA/Rは、スクロール角度が大きくなるにつれて一定の割合で減少するように設計されている。これに対し、実線で示す本実施形態に係るタービン5におけるA/Rは、下向きに凸形状を有する曲線とされており、スクロール角度が大きくなるにつれて緩やかに減少するようになっている。
FIG. 8 shows the relationship between A / R and the scroll angle when the flow path area of the
As shown in FIG. 8, A / R in a conventional turbine indicated by a broken line is designed to decrease at a constant rate as the scroll angle increases. On the other hand, A / R in the
このようにすることで、流体の圧力を、外周スクロール部68の上流側において増加させると共に、外周スクロール部68の下流側において減少させる。これにより、外周スクロール部68からスロート101を通って内周スクロール部66に流入する際の流量を、外周スクロール部68の上流側において増加させると共に、外周スクロール部68の下流側において減少させることができる。したがって、図9に示すように、外周スクロール部68からスロート101を通って内周スクロール部66へ流入する際の流量を均一化し、タービンロータ80を効率的に回転させることが可能となる。
By doing so, the pressure of the fluid is increased on the upstream side of the
なお、図8に示すA/Rとスクロール角度との関係は、必ずしも下向きに凸形状を有する曲線である必要はなく、任意の第1の位置におけるA/Rのスクロール角度に対する変化率が、第1の位置よりも下流側の第2の位置におけるA/Rのスクロール角度に対する変化率よりも大きく形成されていればよく、例えば、傾きの異なる2本の線分を第1の位置と第2の位置との間で接続した折れ線形状であってもよい。また、外周スクロール部68における位置を示す指標としてスクロール角度を例示したが、流体の流れ方向を示すものであればよく、例えば、所定位置からの距離であってもよい。
Note that the relationship between A / R and the scroll angle shown in FIG. 8 is not necessarily a curved line having a downwardly convex shape, and the change rate with respect to the scroll angle of A / R at an arbitrary first position is It is only necessary that the rate of change of the A / R with respect to the scroll angle at the second position downstream of the first position is larger than the first position. It may be a polygonal line shape connected between the positions. Further, the scroll angle is exemplified as an index indicating the position in the outer
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の参考例としての第3の実施形態について、図10および図11を用いて説明する。
本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャが前述の各実施形態と異なる点は、固定ベーンを傾斜して設けることにより内部スクロール内の流体の流路方向を規制する点である。以下、本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャについて、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment as a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
The difference between the turbine of this embodiment and the turbocharger including the same is that the flow direction of the fluid in the internal scroll is regulated by providing the fixed vane with an inclination. Hereinafter, with respect to the turbine of the present embodiment and the turbocharger including the turbine, description of points that are common to the above-described embodiments will be omitted, and different points will be mainly described.
図10および図11には、固定ベーン102、スロート101、スクロール部100を内周スクロール部66と外周スクロール部68とに分割するインボリュート曲線105と、内周スクロール部66内の流体の流路方向を表す矢印106,107が示されている。ここで、図10は従来のタービンにおける部分拡大図であり、図11は本実施形態に係るタービン5の部分拡大図である。
10 and 11, the fixed
図10に示すように、従来のタービンにおいて、固定ベーン102a,102bは、それぞれ内周スクロール部66側の面111a,111bが、インボリュート曲線105に沿うように設けられている。このようなタービンにおいて、内周スクロール部66内の流体は、固定ベーン102aの面111aにより矢印106の方向に案内された後、固定ベーン102aの下流側に配置された固定ベーン102bの前縁の面112bに衝突して、矢印107の方向に向けられる。その結果、内周スクロール部66内の流体は、内周スクロール部66からスロート101を通って外周スクロール部68へ流出してしまい、タービンの効率低下を招いていた。
As shown in FIG. 10, in the conventional turbine, the fixed
これに対し、本実施形態に係るタービン5では、図11に示すように、固定ベーン102aは、内周スクロール部66側の後縁113aから延長される延長線が、隣接する下流側の固定ベーン102bの前縁112bよりも内周スクロール部66側に向けられている。
上記のように構成されたタービン5によれば、内周スクロール部66内の流体は、固定ベーン102aの面111aにより矢印108の方向に案内された後、固定ベーン102aの下流側に配置された固定ベーン102bの面111bにより矢印109の方向に向けられる。
On the other hand, in the
According to the
排気ガス流量の少ない低速域においては、図12に示すように、排気ガスが効率的にタービンロータ80を回転させるために、切替弁90を外周スクロール部68の導入口を閉鎖する閉鎖位置92として、排気ガス導入口62から取り入れた排気ガスを容積の小さな内周スクロール部66のみに導く。内周スクロール部66に導かれ、流速を速められた排気ガスは、タービンロータ80の接線方向に流れる、すなわち、タービンロータ80の回転を考慮すると、タービン翼82に対して適切な角度で流入するので、効率的にタービンロータ80を回転させることができる。
In a low speed region where the exhaust gas flow rate is small, as shown in FIG. 12, the switching
この際、固定ベーン102aの内周スクロール部66側の後縁113aから延長される延長線を、隣接する下流側の固定ベーン102bの前縁112bよりも内周スクロール部66側に向けることで、内周スクロール部66を流通する流体が、固定ベーン102bの前縁112bに衝突し、スロート101を通って外周スクロール部68へ流出してしまうことを防止することができる。これにより、タービン5の能力低下を防止することが可能となる。
At this time, by extending the extension line extending from the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した各実施形態において本発明に係るタービンをターボチャージャに適用する例を説明したが、他の設備に適用しても同様の効果を奏することが可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, although the example which applies the turbine which concerns on this invention to a turbocharger was demonstrated in each embodiment mentioned above, even if it applies to another installation, there can exist the same effect.
1 ターボチャージャ
5 タービン
50 シャフト
60 タービンハウジング
66 内周スクロール部
68 外周スクロール部
70 コンプレッサロータ
72 コンプレッサ翼
80 タービンロータ
82 タービン翼
90 切替弁
100 スクロール部
101,101a,101b スロート
102,102a,102b,102c 固定ベーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
該タービンロータを収容し、前記タービンロータとの間に形成されたスクロール部の断面積を漸次減少させるハウジングと、
前記スクロール部を内周スクロール部と外周スクロール部とに分割する曲線上に固定された複数の固定ベーンと、
隣接する前記固定ベーン間に形成され、前記内周スクロール部と前記外周スクロール部とを連通する連通部と、
前記ハウジング内の流路を前記内周スクロール部と前記内周スクロール部及び前記外周スクロール部とのいずれかに切り替える切替弁とを備え、
前記外周スクロール部の流路面積をA、前記外周スクロール部の流路中心から前記タービンロータの回転中心までの距離をRとした場合に、第1の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率が、前記第1の位置よりも下流側の第2の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率よりも大きく形成されているタービン。 A turbine rotor having turbine blades;
A housing for accommodating the turbine rotor and gradually reducing a cross-sectional area of a scroll portion formed between the turbine rotor;
A plurality of fixed vanes fixed on a curve that divides the scroll portion into an inner scroll portion and an outer scroll portion;
A communication portion that is formed between the adjacent fixed vanes and communicates the inner scroll portion and the outer scroll portion;
A switching valve that switches the flow path in the housing to any one of the inner scroll portion, the inner scroll portion, and the outer scroll portion,
Change in A / R with respect to the fluid flow direction at the first position, where A is the flow area of the outer scroll part and R is the distance from the flow path center of the outer scroll part to the rotation center of the turbine rotor. A turbine having a rate greater than a rate of change of the A / R with respect to the fluid flow direction at a second position downstream of the first position.
前記タービンロータに接続されたシャフトと、
該シャフトの前記タービンロータとは他端側に接続されたコンプレッサロータと、
該コンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングとを備えるターボチャージャ。 A turbine according to claim 1;
A shaft connected to the turbine rotor;
A compressor rotor connected to the other end of the turbine rotor of the shaft;
A turbocharger comprising a compressor housing that houses the compressor rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011185162A JP5087160B2 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Turbine and turbocharger including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011185162A JP5087160B2 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Turbine and turbocharger including the same |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008051044A Division JP4875644B2 (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Turbine and turbocharger including the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011231779A JP2011231779A (en) | 2011-11-17 |
JP5087160B2 true JP5087160B2 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=45321320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011185162A Active JP5087160B2 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Turbine and turbocharger including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5087160B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015099199A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 三菱重工業株式会社 | Turbine |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE539835C2 (en) * | 2016-04-08 | 2017-12-12 | Scania Cv Ab | A turbine arrangement comprising a volute with continuously decreasing flow area |
EP3715639B1 (en) * | 2017-11-20 | 2022-08-24 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Centrifugal compressor and turbocharger provided with said centrifugal compressor |
CN112627918A (en) * | 2020-12-30 | 2021-04-09 | 康跃科技(山东)有限公司 | Turbine shell throat tongue structure |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09256802A (en) * | 1996-03-21 | 1997-09-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Nozzle ring for radial type gas turbine |
JPH11207343A (en) * | 1998-01-27 | 1999-08-03 | Kurita Water Ind Ltd | Treatment of ozone-containing water |
JP2000045784A (en) * | 1998-07-29 | 2000-02-15 | Hitachi Ltd | Variable capacity type turbo supercharger |
JP2000213359A (en) * | 1999-01-26 | 2000-08-02 | Aisin Seiki Co Ltd | Variable capacity turbocharger |
JP4556369B2 (en) * | 2001-09-14 | 2010-10-06 | アイシン精機株式会社 | Variable capacity turbocharger |
JP3956884B2 (en) * | 2003-03-28 | 2007-08-08 | アイシン精機株式会社 | Variable capacity turbocharger |
-
2011
- 2011-08-26 JP JP2011185162A patent/JP5087160B2/en active Active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015099199A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 三菱重工業株式会社 | Turbine |
JP2015124743A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 三菱重工業株式会社 | Turbine |
CN105940204A (en) * | 2013-12-27 | 2016-09-14 | 三菱重工业株式会社 | Turbine |
KR101831089B1 (en) * | 2013-12-27 | 2018-02-21 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | Turbine |
CN105940204B (en) * | 2013-12-27 | 2018-11-30 | 三菱重工业株式会社 | turbine |
US10378369B2 (en) | 2013-12-27 | 2019-08-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011231779A (en) | 2011-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4875644B2 (en) | Turbine and turbocharger including the same | |
JP5665486B2 (en) | Turbine housing of twin scroll turbocharger | |
JP3725287B2 (en) | Variable capacity turbocharger | |
WO2011007467A1 (en) | Impeller and rotary machine | |
EP2623728B1 (en) | Variable geometry turbine | |
JP6413980B2 (en) | Turbocharger exhaust turbine | |
CA2511424A1 (en) | Flow structure for a turbocompressor | |
JP5029024B2 (en) | Centrifugal compressor | |
JP5087160B2 (en) | Turbine and turbocharger including the same | |
JP4281723B2 (en) | Variable capacity turbocharger | |
WO2018155546A1 (en) | Centrifugal compressor | |
JP6019794B2 (en) | Radial turbine rotor and variable capacity turbocharger equipped with the same | |
JP2011231780A (en) | Turbine and turbocharger comprising the same | |
US6834500B2 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger | |
CN110520630B (en) | Centrifugal compressor | |
JP4811438B2 (en) | Variable capacity turbocharger | |
CN110234888B (en) | Scroll shape of compressor and supercharger | |
EP3421754B1 (en) | Variable geometry turbocharger | |
JP2010065669A (en) | Centrifugal compressor | |
JP7248113B2 (en) | supercharger | |
JP4407262B2 (en) | Supercharger compressor with surge suppression means | |
JP2023131315A (en) | supercharger | |
JP2016205271A (en) | Centrifugal compressor and turbocharger | |
JP2017166439A (en) | Turbine, and turbo charger | |
JP2013119801A (en) | Supercharger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110826 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120814 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120907 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5087160 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |