JP5842553B2 - Turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じてタービンインペラに導かれる流体をバイパスさせる流量を調整するアクチュエータを備える過給機に関する。 The present invention relates to a supercharger including an actuator that adjusts a flow rate for bypassing a fluid guided to a turbine impeller according to a pressure of a fluid compressed by a compressor housing.
従来、過給機は、例えばエンジン等に接続して出力を高める用途で用いられる。この過給機の過給圧が高くなると、その後の排気ガスの流量や圧力が高まることから、過給機の回転力が高まって、さらに過給圧が高まり、エンジンや過給機が損傷する恐れがある。そこで、過給機の中には、排気ガスの一部をエンジンからタービンの下流にバイパスさせ、タービンハウジングに流入する排気ガスの圧力を抑制するアクチュエータを備えたものが普及している。 Conventionally, a supercharger is used for the purpose of increasing output by connecting to an engine or the like, for example. When the supercharging pressure of this supercharger increases, the flow rate and pressure of the exhaust gas thereafter increase, which increases the rotational power of the supercharger, further increases the supercharging pressure, and damages the engine and supercharger. There is a fear. Therefore, some turbochargers are equipped with an actuator that bypasses a part of the exhaust gas from the engine to the downstream of the turbine and suppresses the pressure of the exhaust gas flowing into the turbine housing.
具体的に説明すると、過給機には、タービンインペラの上流と下流とを連通するバイパス流路が設けられるとともに、このバイパス流路を開閉するウェイストゲートバルブが設けられている。ウェイストゲートバルブにはアクチュエータが接続されており、このアクチュエータは、コンプレッサハウジング内の圧力が所定圧を超えるとダイアフラムが作動するとともに、このダイアフラムの作動に伴ってウェイストゲートバルブを開くように動作する。 More specifically, the turbocharger is provided with a bypass passage that communicates the upstream and downstream of the turbine impeller, and a waste gate valve that opens and closes the bypass passage. An actuator is connected to the waste gate valve, and this actuator operates so that the diaphragm operates when the pressure in the compressor housing exceeds a predetermined pressure, and the waste gate valve opens as the diaphragm operates.
上記アクチュエータ、より詳細にはダイアフラムは、一般的に熱に弱く、例えば、特許文献1に示される過給機においては、アクチュエータの近傍に、L形断熱部材を配している。こうすることで、アクチュエータが、エンジンの排気ガスによって高温となったタービンハウジングからの輻射熱によって劣化することを防止している。
The actuator, more specifically the diaphragm, is generally vulnerable to heat. For example, in the supercharger disclosed in
しかし、上記特許文献1に示される断熱部材を設けたとしても、タービンハウジングやエンジン等の熱源からの輻射熱が強い場合や、アクチュエータがエンジンやタービンハウジング近傍に配置される場合には、輻射や対流によってアクチュエータ(ダイアフラム)への伝熱が防ぎきれないおそれがあり、断熱効果のより一層の向上が望まれている。
However, even if the heat insulating member shown in
本発明の目的は、熱源からの輻射熱によるアクチュエータの劣化を防止することができる過給機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a supercharger that can prevent deterioration of an actuator due to radiant heat from a heat source.
上記課題を解決するために、本発明の過給機は、エンジンに接続される過給機であって、タービンハウジングおよびコンプレッサハウジングが一体化された過給機本体と、前記過給機本体に回転自在に支持されるとともに、前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、前記コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じて作動するダイアフラムおよび該ダイアフラムのケーシングで構成される作動部を有し、当該作動部の作動に伴って前記タービンインペラに導かれる流体をバイパスさせるアクチュエータと、前記アクチュエータを前記過給機本体に設置するための固定部材と、前記エンジンに接続された状態で、前記作動部と前記エンジンとの間に配置され、前記エンジンから前記作動部への伝熱を遮熱する遮熱部材と、を備え、前記遮熱部材は、前記ケーシングに沿って延在し、間隙を維持して対向配置されるとともに、該ケーシングと前記固定部材との間に狭持された一対の遮熱部を備え、前記一対の遮熱部の間隙は、該一対の遮熱部の外部へ、前記エンジンと逆側に開放されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a supercharger according to the present invention is a supercharger connected to an engine, and includes a supercharger main body in which a turbine housing and a compressor housing are integrated, and the supercharger main body. A turbine impeller that is rotatably supported and accommodated in the turbine housing is provided at one end, and a compressor shaft that is accommodated in the compressor housing is provided at the other end, and compressed by the compressor housing An actuator having a diaphragm that operates according to the pressure of the fluid and a casing of the diaphragm, and an actuator that bypasses the fluid that is guided to the turbine impeller in accordance with the operation of the actuator, and the actuator a fixing member for mounting the supercharger main body, against the said engine In the state that the, the disposed between the actuating portion and the engine, and a heat shield which thermally isolates the heat transfer from the engine to the operating unit, the heat shield is along said casing extending Te, disposed opposite Rutotomoni to maintain a gap, a pair of heat insulating portion which is interposed between the fixing member and the casing, the gap of the pair of heat insulating portion, the pair It is characterized by being open to the outside of the heat shield part on the opposite side to the engine .
前記一対の遮熱部のうち、前記作動部側に位置する遮熱部は、前記エンジン側に位置する遮熱部より、該作動部の作動方向を軸とする軸回り方向に長く延在していてもよい。 Of the pair of heat shield parts, the heat shield part located on the operating part side extends longer in the direction around the axis around the operating direction of the actuating part than the heat shield part located on the engine side. It may be.
前記遮熱部材は、前記作動部と前記タービンハウジングとの間に位置してもよい。 The heat shield member may be located between the operating part and the turbine housing.
本発明によれば、熱源からの輻射熱によるアクチュエータの劣化を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, deterioration of an actuator by the radiant heat from a heat source can be prevented.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、過給機および過給機とエンジンの接続関係を説明するための説明図であり、図2は、過給機Cの外観斜視図である。以下では、図1に示す矢印F方向を過給機Cの前側とし、矢印R方向を過給機Cの後側として説明する。図1に示すように、過給機Cは、過給機本体1を備えて構成される。この過給機本体1は、ベアリングハウジング2と、ベアリングハウジング2の前側に締結ボルト3によって連結されるタービンハウジング4と、ベアリングハウジング2の後側に締結ボルト5によって連結されるコンプレッサハウジング6と、が一体化されて形成されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a supercharger and a connection relationship between the supercharger and the engine, and FIG. 2 is an external perspective view of the supercharger C. Hereinafter, the direction of arrow F shown in FIG. 1 will be described as the front side of the supercharger C, and the direction of arrow R will be described as the rear side of the supercharger C. As shown in FIG. 1, the supercharger C includes a supercharger
ベアリングハウジング2には、過給機Cの前後方向に貫通する軸受孔2aが形成されており、この軸受孔2aにタービン軸7がベアリングを介して回転自在に支持されている。タービン軸7の前端部(一端)にはタービンインペラ8が一体的に連結されており、このタービンインペラ8がタービンハウジング4内に回転自在に収容されている。また、タービン軸7の後端部(他端)にはコンプレッサインペラ9が一体的に連結されており、このコンプレッサインペラ9がコンプレッサハウジング6内に回転自在に収容されている。
The bearing
コンプレッサハウジング6には、過給機Cの後側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口10が形成されている。また、締結ボルト5によってベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6とが連結された状態では、これら両ハウジング2、6の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路11が形成される。このディフューザ流路11は、タービン軸7(コンプレッサインペラ9)の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ9を介して吸気口10に連通している。
The
また、コンプレッサハウジング6には、ディフューザ流路11よりもタービン軸7(コンプレッサインペラ9)の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路12が設けられている。コンプレッサスクロール流路12は、エンジン13の吸気口13aと連通するとともに、ディフューザ流路11にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ9が回転すると、吸気口10からコンプレッサハウジング6内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路11およびコンプレッサスクロール流路12で昇圧されてエンジン13の吸気口13aに導かれることとなる。
Further, the
この昇圧された流体が漏れないよう、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6との接触面には、ベアリングハウジング2側に、タービン軸7の軸方向の凹みがあり、この凹みにOリング2bが取り付けられている。
In order to prevent the pressurized fluid from leaking, the contact surface between the bearing
タービンハウジング4には、過給機Cの前側に開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口14が形成されている。また、締結ボルト3によってベアリングハウジング2とタービンハウジング4とが連結された状態では、これら両ハウジング2、4の対向面間に流路15が形成される。この流路15は、タービン軸7(タービンインペラ8)の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。
The
また、タービンハウジング4には、流路15よりもタービン軸7(タービンインペラ8)の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路16が設けられている。タービンスクロール流路16は、エンジン13の排気口13bから排出される排気ガスが導かれるガス流入口16a(図2に示す)と連通するとともに、上記の流路15にも連通している。したがって、ガス流入口16aからタービンスクロール流路16に導かれた排気ガスは、流路15およびタービンインペラ8を介して吐出口14に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ8を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ8の回転力は、タービン軸7を介してコンプレッサインペラ9に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ9の回転力によって、上記のとおりに、流体が昇圧されてエンジン13の吸気口13aに導かれることとなる。
Further, the
ウェイストゲートバルブ17は、ガス流入口16aからタービンスクロール流路16までの流路18に設けられる。この流路18には、排気口13bから排出される排気ガスを、タービンインペラ8の下流側にバイパスするバイパス流路19が設けられており、ウェイストゲートバルブ17によってバイパス流路19が開かれると、排気ガスの一部がバイパス流路19を介してタービンインペラ8の下流側にバイパスされることとなる。
The
ウェイストゲートバルブ17の開閉のため、ウェイストゲートバルブ17にはアクチュエータ20が接続されている。このウェイストゲートバルブ17とアクチュエータ20との接続関係について説明する。
In order to open and close the
図1および図2に示すように、コンプレッサハウジング6内のコンプレッサスクロール流路12に接続された配管21が、アクチュエータ20の作動部22に接続される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
作動部22は、コンプレッサスクロール流路12で圧縮された流体の圧力に応じて作動する。具体的に、作動部22は、円筒形状のケーシング22cを有し、そのケーシング22cによって外形が形成される。そして、ケーシング22cの内部には、ダイアフラム22aとバネ22bが配され(図1に示す)、ダイアフラム22aが流体から受ける圧力による力がバネの弾性力を超えると作動する。
The
ロッド23は、一端が作動部22に連結され、他端が介在部材24を介して回転軸25の一端に接続されており、作動部22が作動すると矢印22dの向きに動き、回転軸25を矢印25aの向きに回転させる。回転軸25の他端には介在部材26を介してウェイストゲートバルブ17が接続されており、ウェイストゲートバルブ17は、回転軸25の矢印25aの向きの回転に伴い開弁する。
One end of the
そして、ウェイストゲートバルブ17の開度が、コンプレッサスクロール流路12で圧縮された流体の圧力に応じて変化することで、タービンインペラ8の下流側にバイパスされる排気ガスの流量が調整されることとなる。
The flow rate of the exhaust gas bypassed downstream of the turbine impeller 8 is adjusted by changing the opening of the
こうして、アクチュエータ20は、作動部22の作動に伴ってタービンインペラ8に導かれる流体(排気ガス)をバイパスさせる流量を調整し、ガス流入口16aからタービンスクロール流路16に流入する排気ガスの圧力を抑制し、タービンインペラ8の回転出力を抑える機能を果たす。
Thus, the
図3は、アクチュエータ20の外観斜視図であり、図4は、アクチュエータ20の正面図および部分断面図である。特に、図4(a)は、アクチュエータ20の正面図を示し、図4(b)は、図4(a)のIV(b)‐IV(b)線断面図を示す。ただし、図4(b)では、作動部22の内部構造については図示を省略する。
FIG. 3 is an external perspective view of the
図3に示すように、アクチュエータ20の作動部22の一端には、上述した配管21が接続される取圧口27が設けられ、作動部22の他端には、アクチュエータ20を過給機本体1に設置するための固定部材28が設けられる。
As shown in FIG. 3, a
固定部材28は、図4(b)に示すように、ネジやナット等の締結ボルト29によって、作動部22に固設される。また、固定部材28は、2つの突出部分にボルト穴28a、28bが設けられ(図3参照)、このボルト穴28a、28bを介して不図示のボルト等によって過給機本体1にボルト締めされる。
As shown in FIG. 4B, the fixing
アクチュエータ20には、作動部22のケーシング22cの一部を覆うように遮熱部材30が取り付けられる。遮熱部材30は、過給機Cがエンジン13に接続された状態で、作動部22とエンジン13との間に配置され、エンジン13から作動部22への伝熱を遮熱する。
A
遮熱部材30は、作動部22のケーシング22cに沿って延在する。かかる構成により、遮熱部材30は、作動部22のダイアフラム22aへの伝熱をより確実に抑制できる。
The
また、遮熱部材30は、図4(b)に示すように、一対の遮熱部31a、31bを備えており、作動部22の他端と固定部材28との間に挟持される。
Further, as shown in FIG. 4B, the
図5は、図4(a)のA矢視図である。図5(b)の部分拡大図に示すように、遮熱部31a、31bは、間隙30aを維持して対向配置される。
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. As shown in the partially enlarged view of FIG. 5B, the
本実施形態の過給機Cは、一対の遮熱部31a、31bがエンジン13からアクチュエータ20への輻射熱の伝熱を低減している。上述したように、この一対の遮熱部31a、31bは間隙30aを維持して配されるため、遮熱部材30は、間隙30aの空気によって断熱効果が高められる。こうして、アクチュエータ20の熱による劣化を低減可能となる。
In the supercharger C of the present embodiment, the pair of
一対の遮熱部31a、31bの間隙30aは、これら一対の遮熱部31a、31bによって密閉された空間ではなく、外部へ開放された構成となっている。かかる構成により、一対の遮熱部31a、31bの間隙30aに空気の流れが生じるため、空気によって遮熱部31a、31bそれぞれを冷却でき、遮熱部31a、31bの温度上昇を抑制可能となる。そのため、熱源からアクチュエータ20への伝熱を一層低減することができる。
The
また、図5(b)に示すように、一対の遮熱部31a、31bのうち、作動部22側に位置する遮熱部31aは、エンジン13側に位置する遮熱部31bより、作動部22の作動方向を軸とする軸回り方向(図中、両矢印33で示す)に長く延在している。
Moreover, as shown in FIG.5 (b), among the pair of
エンジン13から作動部22への輻射熱は、エンジン13から作動部22へ放たれる電磁波によって生じる。図5(a)に、この電磁波を模式的に矢印で示す。本実施形態のように作動部22が曲面を有する場合、作動部22の側面側(図中破線の円34で示す)よりもエンジン13に面する中央側(図中破線の楕円35で示す)の方が電磁波の密度が高く高温となり易い。
Radiant heat from the
そこで、作動部22側の遮熱部31aを長くすることで、高温となる中央側を2重構造とする一方、側面側を1枚として遮熱部材30の占有体積を小さくすることが可能となる。そのため、過給機Cは、遮熱部材30が過給機Cの他の部材に干渉し難くなると共に、軽量化を図ることができる。本実施形態では、図5(a)中、作動部22の左側のみ、遮熱部31aの方が遮熱部31bより長くしているが、作動部22の右側も同様に、遮熱部31aの方が遮熱部31bより長くしてもよい。
Therefore, by making the
図6は、過給機Cの側面図である。図6において、エンジン13は、ガス流入口16aに向かう、図中下側に位置する。ここで、図6に破線の円36で示す、一対の遮熱部31a、31bの間隙30aの開放部分において、その開放方向は、エンジン13に向かう方向(図中矢印37の向き)と逆側(図中矢印38の向き)である。
FIG. 6 is a side view of the supercharger C. FIG. In FIG. 6, the
ここで、エンジン13に向かう方向と逆側とは、エンジン13に向かう方向に対して、必ずしも真逆である必要はなく、エンジン13に向かう方向に対して90度未満の角度を成す方向であればよい。
Here, the direction opposite to the direction toward the
アクチュエータ20の作動部22からみてエンジン13側の空気は、エンジン13によって加熱され高温となっている。そこで、間隙30aの開放方向をエンジン13と逆側とすることで、低温の空気を間隙30aに取り込み、遮熱部31a、31bの冷却効率を高めることが可能となる。
The air on the
また、本実施形態の遮熱部材30は、作動部22とタービンハウジング4との間に位置する。より詳細には、遮熱部材30は、作動部22と、タービンハウジング4の特にガス流入口16aとの間に位置する。
In addition, the
タービンハウジング4の特にガス流入口16a近傍は、エンジン13から排出された排気ガスによって加熱され高温となっている。そのため、遮熱部材30が作動部22とタービンハウジング4との間に位置する構成により、遮熱部材30は、エンジン13からの輻射熱に加えて、タービンハウジング4からの輻射熱も防ぐことができる。
The vicinity of the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
本発明は、コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じてタービンインペラに導かれる流体をバイパスさせる流量を調整する過給機に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a supercharger that adjusts a flow rate that bypasses a fluid guided to a turbine impeller in accordance with a pressure of a fluid compressed by a compressor housing.
C …過給機
1 …過給機本体
4 …タービンハウジング
6 …コンプレッサハウジング
7 …タービン軸
8 …タービンインペラ
9 …コンプレッサインペラ
20 …アクチュエータ
22 …作動部
22a …ダイアフラム
22c …ケーシング
30 …遮熱部材
30a …間隙
31 …遮熱部
C:
Claims (3)
タービンハウジングおよびコンプレッサハウジングが一体化された過給機本体と、
前記過給機本体に回転自在に支持されるとともに、前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、
前記コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じて作動するダイアフラムおよび該ダイアフラムのケーシングで構成される作動部を有し、当該作動部の作動に伴って前記タービンインペラに導かれる流体をバイパスさせるアクチュエータと、
前記アクチュエータを前記過給機本体に設置するための固定部材と、
前記エンジンに接続された状態で、前記作動部と前記エンジンとの間に配置され、前記エンジンから前記作動部への伝熱を遮熱する遮熱部材と、を備え、
前記遮熱部材は、
前記ケーシングに沿って延在し、間隙を維持して対向配置されるとともに、該ケーシングと前記固定部材との間に狭持された一対の遮熱部を備え、
前記一対の遮熱部の間隙は、該一対の遮熱部の外部へ、前記エンジンと逆側に開放されていることを特徴とする過給機。 A turbocharger connected to the engine,
A turbocharger body in which a turbine housing and a compressor housing are integrated;
A turbine shaft that is rotatably supported by the turbocharger main body, a turbine impeller that is accommodated in the turbine housing is provided at one end, and a compressor impeller that is accommodated in the compressor housing is provided at the other end; ,
An actuator that has a diaphragm that operates in accordance with the pressure of the fluid compressed by the compressor housing and a casing of the diaphragm, and that bypasses the fluid that is guided to the turbine impeller when the actuator is operated When,
A fixing member for installing the actuator in the supercharger body;
A heat shield member disposed between the operating portion and the engine in a state of being connected to the engine, and configured to shield heat transfer from the engine to the operating portion;
The heat shield member is
Extending along said casing, is disposed opposite to maintain a gap Rutotomoni, a pair of heat insulating portion which is interposed between the fixing member and the casing,
The supercharger is characterized in that a gap between the pair of heat shields is opened to the outside of the pair of heat shields on the side opposite to the engine .
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