JP7374343B2 - ターボチャージャー - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、静翼の円周方向において、周方向の一部の喉幅を、他の正規の喉幅と異ならせることで、動翼との共振を回避する構成が開示されている。
以下、図面を参照して、本開示のターボチャージャーを説明する。
(ターボチャージャーの構成)
図1に示すように、ターボチャージャー10は、ターボチャージャー本体11と、コンプレッサ20と、タービン30と、を備えている。このターボチャージャー10は、例えば、自動車等にエンジンの補機として搭載される。
タービン30は、軸受ハウジング12の他端側に配置されている。タービン30は、タービンハウジング40と、インペラ31Aと、を備えている。
タービンハウジング40は、筒状の周壁41と、周壁41の内部に形成された中間壁42と、を有している。周壁41は、全体として渦巻き状で、ガス導入部(図示無し)から周方向Dcに連続しつつ、漸次径方向Drの内側に向かって延びている。中間壁42は、筒状の周壁41内を、中心軸Cを中心とした径方向Drの外側と、径方向Drの内側とに区画している。これにより、タービンハウジング40の周壁41内には、中間壁42に対して径方向Drの外側に配置されたスクロール流路43と、中間壁42に対して径方向Drの内側に配置されたスクロール流路44とが画成されている。
このようなインペラ31Aの回転により、回転軸13及びコンプレッサホイール21が、インペラ31Aと一体に中心軸C回りに回転する。コンプレッサホイール21は、中心軸C回りに回転することによって、コンプレッサハウジング22内に外部から導入された空気を圧縮する。コンプレッサ20で圧縮された空気は、コンプレッサハウジング22からエンジン(図示無し)に供給される。
インペラ31Aは、軸受ハウジング12の外部で、回転軸13の中心軸C方向の他端側に配置されている。インペラ31Aは、回転軸13と一体に中心軸C回りに回転する。図1~図3に示すように、インペラ31Aは、ハブ32と、動翼33と、を一体に備えている。
例えば、翼間流路部R1は、挟み角θ1で隣り合う動翼33同士の間に形成されていてもよい。
例えば、翼間流路部R2は、挟み角θ2で隣り合う動翼33同士の間に形成されていてもよい。
例えば、挟み角θ1は、例えば31°に設定されていてもよい。
例えば、挟み角θ2は、例えば41°に設定されていてもよい。
例えば、周方向Dcの流路幅が互いに異なる翼間流路部R1と、翼間流路部R2とは、周方向Dcに交互に配列されていてもよい。
ただし、図3の場合を含め、以下、動翼33の周方向Dcの厚さが、挟み角に対し無視できる程度の厚さである場合について説明する。
このため、5枚ずつの動翼群G1、G2をそれぞれユニット化し、位相をずらして形成することによって、全体として周方向Dcに不等間隔で配置された複数枚の動翼33を容易に構成することができる。
したがって、ターボチャージャー10を容易に製造することができる。
さらに、圧力変動波形W1、W2について周波数解析を行うと、図5に示すように、複数の動翼を周方向Dcに等間隔で配置した場合は、特定周波数域fに荷重変動が集中しているのに対し、複数の動翼33を不等間隔に配置し、翼間流路部R1の周方向Dcの流路幅と、翼間流路部R2の流路幅と異ならせた場合、荷重変動が複数の周波数域に分散した。
これにより、第一の動翼群G1と、第二の動翼群G2と、をそれぞれユニット化し、位相をずらして配置することによって、全体として周方向Dcに不等間隔で配置された複数枚の動翼33を容易に構成することができる。
したがって、ターボチャージャー10を容易に製造することができる。
このため、第一の動翼群G1と、第二の動翼群G2とを組み合わせた際に、インペラ31Aの中心のバランスがとりやすい。
なお、上記実施形態において、翼間流路部R1の挟み角θ1を31°とし、翼間流路部R2の挟み角θ2を41°と設定したが、これに限られない。翼間流路部R1の挟み角θ1、翼間流路部R2の挟み角θ2は、適宜変更可能である。
例えば、翼間流路部R1の挟み角θ1を26°とし、翼間流路部R2の挟み角θ2を46°と設定してもよい。この場合、図6に示すように、挟み角θ1、θ2を異ならせたインペラ31Aにおいても、圧力変動波形W1’に示すように、不等ピッチの荷重変動が生じている。圧力変動波形W1’は、動翼33を等間隔で設置した場合の圧力変動波形W2に比較し、ずれが大きくなっている。図7に示すように、図6の圧力変動波形W1’について周波数解析を行うと、複数の動翼33を不等間隔に配置し、翼間流路部R1の周方向Dcの流路幅と、翼間流路部R2の流路幅と異ならせることで、荷重変動が、他の周波数域に、より一層分散し、特定周波数域fにおける荷重(騒音)のピークが大幅に低減した。
次に、本開示の第二実施形態におけるターボチャージャーについて説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態のターボチャージャーは、複数の動翼33の配列が、第一実施形態と相違する。
このため、2枚ずつの動翼群G1~G5をそれぞれユニット化し、位相をずらして配置することによって、全体として周方向Dcに不等間隔で配置された複数枚の動翼33を容易に構成することができる。
したがって、ターボチャージャー10を容易に製造することができる。
次に、本開示における第三実施形態のターボチャージャーについて説明する。
第三実施形態においては第一、第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態のターボチャージャーは、ハブ32の構造が、第一実施形態と相違する。
また、上記実施形態と同様、第一の翼間流路部R21、及び第二の翼間流路部R22の流路幅が、互いに異なるようにした。これにより、特定周波数における騒音を低減することができる。したがって、騒音を抑制することが可能となる。
次に、本開示における第四実施形態のターボチャージャーについて説明する。
第四実施形態においては第一~第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第四実施形態のターボチャージャーは、複数の動翼33Gの、排気ガスの流れ方向下流側の後縁33r側における配置が、第一~第三実施形態と相違する。
他方、複数枚の動翼33Gにおいて、排気ガスの流れ方向上流側の前縁33f側は、周方向Dcに不等間隔になるように配置されている。
他方、第一の翼間流路部R31と、第二の翼間流路部R32とは、後縁33r側において互いに等しい挟み角θ41をそれぞれ有することによって、隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されている。
他方、排気ガスの流れ方向下流では、複数の動翼33Gが周方向Dcに隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されているため、排気ガスの流れ方向下流において複数の動翼33Gへ作用する荷重を均一にできる。
なお、本実施形態では、排気ガスの流れ方向下流において、各動翼33の周方向Dcにおける厚さが等しい複数の動翼33Gが、周方向Dcに等間隔に配置されることによって、周方向Dcに隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されているが、最小流路面積が等しくなるように配置されるなら、どのように構成されてもよい。
変形例として、排気ガスの流れ方向下流において、複数の動翼33Gが、排気ガスの流れ方向下流で周方向Dcに不等間隔であっても、各動翼33の周方向Dcにおける厚さを異ならせることにより、複数の動翼33Gが、周方向Dcに隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されてもよい。
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本開示は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上記実施形態では、周方向Dcで隣り合う動翼33同士の挟み角を異ならせることで、翼間流路部Rの流路幅を異ならせるようにしたが、変形例として、各動翼33の周方向Dcにおける厚さを異ならせることにより、翼間流路部Rの流路幅を異ならせるようにしてもよい。
変形例として、タービンハウジング40は、1本のみのスクロール流路を備える構成であってもよい。
他の変形例として、タービンハウジング40は、2本のスクロール流路を中心軸C方向に並べて備える構成であってもよい。
各実施形態に記載のターボチャージャー10は、例えば以下のように把握される。
したがって、ターボチャージャー10を容易に製造することができる。
他方、排気ガスの流れ方向下流では、複数の動翼33Gが周方向Dcに等間隔に配置されているため、排気ガスの流れ方向下流において複数の動翼33Gへ作用する荷重を均一にできる。
11…ターボチャージャー本体
12…軸受ハウジング
13…回転軸
14A、14B…軸受
20…コンプレッサ
21…コンプレッサホイール
22…コンプレッサハウジング
22r…流路
30…タービン
31A~31D…インペラ
32…ハブ
32a…ハブ中心部
32f、32fa、32fb…ディスク面
33、33G…動翼
33f…前縁
33r…後縁
33j…部分
33k…根元
40…タービンハウジング
41…周壁
41s…舌部
42…中間壁
42s…舌部
43、44…スクロール流路
43n、44n…ノズル部
45…排気部
C…中心軸
Dc…周方向
Dr…径方向
G1…動翼群(第一の動翼群)
G2…動翼群(第二の動翼群)
G3~G5…動翼群(第三の動翼群~第五の動翼群)
R、R1、R2、R11~R15…翼間流路部
R21、R31…第一の翼間流路部
R22、R32…第二の翼間流路部
W1、W1’、W11、W2…圧力変動波形
f…特定周波数域
ra…径寸法
rb…径寸法
θ1、θ2、θ11~θ15、θ21、θ22、θ31、θ32、θ41…挟み角
Claims (4)
- 中心軸回りに回転可能に設けられたハブ、及び前記ハブの径方向外側に、前記中心軸回りの周方向に間隔をあけて複数配置された動翼を備えたインペラと、
前記インペラの径方向外側に配置され、排気ガスを周方向に旋回させつつ径方向内側の前記インペラに向けて案内するスクロール流路を形成するタービンハウジングと、を備え、
複数の前記動翼間に形成される複数の翼間流路部のうち、少なくとも一つの前記翼間流路部の前記周方向の流路幅が、他の前記翼間流路部の流路幅と異なり、
第一の前記翼間流路部における前記ハブの径寸法は、前記第一の翼間流路部よりも大きい流路幅を有する第二の前記翼間流路部における前記ハブの径寸法よりも大きい
ターボチャージャー。 - 前記複数の動翼は、前記周方向に等間隔に配置された第一の動翼群と、前記周方向に等間隔に配置された第二の動翼群を有し、
前記第二の動翼群の前記各動翼が、前記第一の動翼群の前記各動翼に対し、前記周方向に位相をずらした配置となっている請求項1に記載のターボチャージャー。 - 複数の前記動翼は、前記排気ガスの流れ方向下流側で前記周方向に隣接する翼間の最小流路面積が等しく、前記排気ガスの流れ方向上流側で前記周方向に不等間隔になるように配置されている
請求項1又は2に記載のターボチャージャー。 - 前記タービンハウジングは、前記インペラの前記周方向で異なる複数箇所から、それぞれ前記排気ガスを前記インペラに供給する複数の前記スクロール流路を備えている
請求項1から3のいずれか一項に記載のターボチャージャー。
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Citations (6)
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---|---|---|---|---|
JP2009013873A (ja) | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Toyota Motor Corp | 過給機 |
JP2012087790A (ja) | 2010-10-20 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | 流体力学制御用の溝を有する回転機械 |
US20120288373A1 (en) | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Hamilton Sundstrand Corporation | Rotor with asymmetric blade spacing |
JP2013015035A (ja) | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ラジアルタービンおよびラジアルタービンを備えたターボチャージャ |
JP2020511614A (ja) | 2017-03-24 | 2020-04-16 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 非対称舌部−ホイール間隔を有するデュアル・ボリュート・ターボチャージャー |
US20200123907A1 (en) | 2018-10-23 | 2020-04-23 | Borgwarner Inc. | Method of reducing turbine wheel high cycle fatigue in sector-divided dual volute turbochargers |
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---|---|---|---|---|
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US20140286758A1 (en) | 2013-03-19 | 2014-09-25 | Abb Turbo Systems Ag | Nozzle ring with non-uniformly distributed airfoils and uniform throat area |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009013873A (ja) | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Toyota Motor Corp | 過給機 |
JP2012087790A (ja) | 2010-10-20 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | 流体力学制御用の溝を有する回転機械 |
US20120288373A1 (en) | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Hamilton Sundstrand Corporation | Rotor with asymmetric blade spacing |
JP2013015035A (ja) | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ラジアルタービンおよびラジアルタービンを備えたターボチャージャ |
JP2020511614A (ja) | 2017-03-24 | 2020-04-16 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 非対称舌部−ホイール間隔を有するデュアル・ボリュート・ターボチャージャー |
US20200123907A1 (en) | 2018-10-23 | 2020-04-23 | Borgwarner Inc. | Method of reducing turbine wheel high cycle fatigue in sector-divided dual volute turbochargers |
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